[发明专利]一种采用离子束辐照测量核石墨在辐照环境下的尺寸变化行为的方法

说明书

本发明提供一种采用离子束辐照测量核石墨在辐照环境下的尺寸变化行为的方法，包括以下步骤：1)利于离子束辐照一定尺寸的核石墨样品，使受辐照的核石墨样品发生形状变化；2)测量该形状变化，利用核石墨样品的性能特征，通过数学方法计算出核石墨样品在辐照环境下的尺寸变化；以及3)通过控制离子束辐照剂量的变化，并重复以上过程，获得所述核石墨样品在辐照环境下的尺寸变化行为曲线。根据本发明提供的方法较在材料测试堆中进行测试的方法具有成本低、周期短的优点，可用于核石墨研发过程中对生产原料及工艺进行优化，也可以作为核石墨质量控制手段，还可以用于在役反应堆石墨堆芯取样样品分析手段，具有较高的经济价值和良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料测试领域，更具体地涉及一种采用离子束辐照测量核石墨在辐照环境下的尺寸变化行为的方法。

背景技术

核石墨是一种重要的核能材料，由于优异的中子慢化性能在多种反应堆中被用来作为慢化体材料及散射体材料，其成本占反应堆建设成本一大部分。核石墨在反应堆中服役过程中会受到反应堆中快中子的辐照而发生尺寸变化，该尺寸变化行为与反应堆的安全、寿命直接相关。因此测量核石墨在辐照环境下的尺寸变化行为是核石墨发展的重要内容。目前的测试方法是将核石墨样品放置于材料测试堆中进行快中子辐照，通过测量核石墨受辐照前后的尺寸变化来获得核石墨在辐照环境下的辐照尺寸变化行为。但该方法受材料测试堆的限制，目前世界上材料测试堆特别是有能力展开核石墨检测的材料测试堆非常有限；同时在材料测试堆中展开测试周期非常长，费用也特别高昂，限制了石墨厂家发展更优异的核石墨。同时，核石墨的生长周期特别长，工艺复杂，不同批次间的产品一般存在差异，但由于在材料测试堆中展开测试的复杂性，核石墨的产品质量检测至今还没有有效的方法对其辐照尺寸变化行为进行检测。

综上可知，亟需一种简单、有效的方法对核石墨的辐照尺寸变化行为进行检测的方法，促进新型核石墨的发展；同时对将入堆的核石墨进行质量控制，提高石墨堆的寿命以及安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用离子束辐照测量核石墨在辐照环境下的尺寸变化行为的方法，从而解决现有技术中在材料测试堆中对核石墨进行辐照尺寸变化行为测量方法成本高、周期长并且需要热室等配套设置的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种采用离子束辐照测量核石墨在辐照环境下的尺寸变化行为的方法，所述方法包括以下步骤：1)利于离子束辐照一定尺寸的核石墨样品，使受辐照的核石墨样品发生形状变化；2)测量该形状变化，利用所述核石墨样品的性能特征，通过数学方法计算出所述核石墨样品在辐照环境下的尺寸变化；以及3)通过控制离子束辐照剂量的变化，并重复以上过程，获得所述核石墨样品在辐照环境下的尺寸变化行为曲线。

所述方法还包括步骤4)：通过控制辐照过程中核石墨样品温度的变化，获得不同温度下所述核石墨样品在辐照环境下的尺寸变化行为曲线。

该辐照环境包括室温和高温，温度可高达1600℃，甚至更高。

优选地，所述离子束包括各种价态的He离子以及重离子，能量大于0.5MeV。

所述核石墨样品由沥青及其衍生物、焦碳、树脂中的一种或多种制成。包括常规核石墨以及燃料包翘石墨材料。

所述核石墨样品的某一个维度的尺寸为1μm-1000μm。

所述核石墨样品为薄片状，其厚度尺寸远小于另外两个维度上的尺寸。

所述形状变化包括样品受离子束辐照之后发生的翘曲、扭转、局部突出或某维度尺寸的变化。

优选地，辐照后核石墨样品的形状变化为翘曲。

所述形状变化通过三坐标仪、轮廓仪以及各类显微技术等进行测量。

所述性能特征包括核石墨样品的模量。