CN112763517A - 一种堆内辐照试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于辐照试验技术领域，具体涉及一种堆内辐照试验装置，包括内部设有温度补偿装置的辐照试样罐(1)，还包括与辐照试样罐(1)相连的气体装置、在线测量系统和温度测量系统。本发明能够控制辐照试样罐(1)内的温度(550℃以内)、能够调整辐照试样罐(1)内的压力、气氛，能够在线测量辐照试样罐(1)内的辐照样品的电性能等；本发明具有通用性，可用于各种辐照样品的辐照试验，且结构简单、易加工、可重复使用。
Description
技术领域
本发明属于辐照试验技术领域，具体涉及一种堆内辐照试验装置。
背景技术
辐照试验是为研究材料在粒子作用下发生的结构和性能变化及其变化规律而进行的试验，目前，国内外开展的反应堆内辐照试验较多，但是每次试验都需要根据辐照样品进行辐照装置的设计，没有通用的辐照装置，使得辐照试验的试验效率受到极大的限制，增加了试验的成本和复杂性。
发明内容
针对目前辐照装置的情况，结合各类辐照试验的要求，本发明的目的是提供一种辐照装置，实现可控温(550℃以内)、可控压、可控气氛、可在线测量电性能等功能。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种堆内辐照试验装置，其中，包括内部设有温度补偿装置的辐照试样罐，还包括与所述辐照试样罐相连的气体装置、在线测量系统和温度测量系统。
进一步，所述辐照试样罐用于放置辐照样品，所述辐照试样罐的底部为密封结构，顶部通过第一法兰密封，在所述辐照试样罐的顶部一侧还设有测量接口，所述测量接口通过第二法兰密封，所述第一法兰和所述第二法兰均加装高温密封圈实现密封。
进一步，所述温度测量系统包括设置在所述第一法兰上的热电偶和设置在温控柜内的温控仪，所述热电偶和所述温控仪相连，所述热电偶用于测量所述辐照试样罐内的实际温度，所述温控仪用于显示所述辐照试样罐内部的实际温度；所述热电偶通过第一高温耐辐照电连接器设置在所述第一法兰上。
进一步，
所述温度补偿装置为一个电加热棒和设置在温控柜内的功率控制器，所述电加热棒位于所述辐照试样罐内部底端，用于对所述辐照试样罐内部进行加热；所述功率控制器用于控制所述电加热棒对所述辐照试样罐内部进行加热；
所述电加热棒能够根据所述辐照样品的长度进行分段多区域加热；
所述电加热棒与所述功率控制器之间的连线通过设置在所述第二法兰上的第二高温耐辐照电连接器从所述测量接口连接到所述辐照试样罐内部；
所述功率控制器能根据需求设定所述辐照试样罐内部所需的设定温度，并根据所述热电偶得到的所述实际温度的数值和需要达到的所述设定温度的数值调节所述电加热棒的功率。
进一步，所述温控柜内的所述温控仪和所述功率控制器共同构成控制系统；所述温控柜还与计算机相连，所述计算机用于显示、记录、控制试验过程中的所述实际温度和所述设定温度，并实时远程监控所述辐照样品的温度。
进一步，
所述气体装置，包括抽真空机组，换气机组、气瓶、氦气瓶；
所述抽真空机组通过第一管线连接所述辐照试样罐，用于所述辐照试样罐内部的抽真空；所述第一管线通过所述第一法兰连接到所述辐照试样罐内部；在所述第一管线上还设有第三管线，所述第三管线位于所述辐照试样罐之外，所述第三管线的一端连接所述第一管线，另一端与外部环境连通；
所述气瓶连接第五管线，所述氦气瓶连接第四管线，所述气瓶和所述氦气瓶通过所述第五管线和所述第四管线并联到所述换气机组；
所述换气机组通过第二管线连接所述辐照试样罐，用于向所述辐照试样罐内部输入气体；所述第二管线通过所述第一法兰连接到所述辐照试样罐内部，并延伸到所述辐照试样罐的底端；
在所述换气机组上还设置有第六管线，所述第六管线的一端连接所述第三管线，另一端连接所述换气机组，用于气体的吸入；
所述换气机组上还设置有第七管线，所述第七管线一端连接所述换气机组，另一端与外部环境连通。
进一步，
所述第一管线上设有第五阀门；
所述第二管线上，由所述换气机组至所述第一法兰依次串联设有第七阀门、第二阀门、第一阀门和第一压力表；
所述第三管线上串联设有第三阀门和第四阀门，所述第六管线与所述第三管线连接的一端位于所述第三阀门和所述第四阀门之间的所述第三管线上；
所述第四管线上，由所述氦气瓶至所述换气机组依次串联设有第一可调速导向阀门、第二压力表和第九阀门；
所述第五管线上，由所述气瓶至所述换气机组依次串联设有第二可调速导向阀门、第三压力表和第十阀门；
所述第六管线上设有第六阀门；
所述第七管线上设有第八阀门；
所述换气机组上设有第四压力表和第五压力表，所述第四压力表用于测量所述气瓶和所述氦气瓶并联后输入的气体压力，所述第五压力表用于测量所述第六管线与所述换气机组连接一端的气体压力。
进一步，所述第一管线、所述第二管线、所述第三管线、所述第四管线、所述第五管线、所述第六管线和所述第七管线为铝制工艺管。
进一步，所述在线测量系统设置在测量柜内，所述在线测量系统设置设有测量引接线，所述测量引接线的一端连接在所述第一高温耐辐照电连接器上；所述测量柜上安装有与所述在线测量系统相连的测线接头，所述测线接头能够连接测量仪器表笔或者连接仪器的鳄鱼夹，根据实际测量需求接线测量所述辐照样品的电性能。
本发明的有益效果在于：
1.该装置能够控制辐照试样罐1内的温度(550℃以内)、能够调整辐照试样罐1内的压力、气氛，能够在线测量辐照试样罐1内的辐照样品的电性能等。
2.该装置具有通用性，可用于各种辐照样品的辐照试验，包括高温绝缘材料辐照试验、不锈钢材料辐照老化试验。
3.该装置具有结构简单、易加工、可重复使用等特点。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种堆内辐照试验装置的组成部分的示意图；
图2是本发明具体实施方式中所述的一种堆内辐照试验装置的示意图；
图中：1-辐照试样罐，2-抽真空机组，3-换气机组，4-气瓶，5-氦气瓶，6-温控柜，7-测量柜，8-计算机，9-测量接口，10-电加热棒，11-第一法兰，12-第二法兰，13-第一高温耐辐照电连接器，14-第二高温耐辐照电连接器，15-第一管线，16-第二管线，17-第三管线，18-第四管线，19-第五管线，20-第六管线，21-第七管线，22-第一阀门，23-第二阀门，24-第三阀门，25-第四阀门，26-第五阀门，27-第六阀门，28-第七阀门，29-第八阀门，30-第九阀门，31-第十阀门，32-第一可调速导向阀门，33-第二可调速导向阀门，34-第一压力表，35-第二压力表，36-第三压力表，37-第四压力表，38-第五压力表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本发明提供的如图1、图2所示，一种堆内辐照试验装置，包括辐照试样罐1、温度补偿装置、气体装置、在线测量系统、温度测量系统、铝制工艺管以及控制系统。
温度补偿装置设置在辐照试样罐1内部，温度补偿装置、气体装置、在线测量系统、温度测量系统与辐照试样罐1相连。
辐照试样罐1用于放置辐照样品，辐照试样罐1的底部为密封结构，顶部通过第一法兰11密封，在辐照试样罐1的顶部一侧还设有测量接口9，测量接口9通过第二法兰12密封，第一法兰11和第二法兰12均加装高温密封圈实现密封，辐照试样罐1的材质根据试验的辐照样品进行选择。(辐照试样罐1的主体部分设置在反应堆内，顶部以及测量接口9位于反应堆之外。)
温度测量系统包括设置在第一法兰11上的热电偶和设置在温控柜6内的温控仪，热电偶和温控仪相连，热电偶用于测量辐照试样罐1内的实际温度，温控仪用于显示辐照试样罐1内部的实际温度；热电偶通过第一高温耐辐照电连接器13设置在第一法兰11上(第一高温耐辐照电连接器13与第一法兰11之间为密封连接)。
温度补偿装置包括一个电加热棒10和设置在温控柜6内的功率控制器，电加热棒10位于辐照试样罐1内部底端，用于对辐照试样罐1内部进行加热；功率控制器用于控制电加热棒10对辐照试样罐1内部进行加热；
电加热棒10能够根据辐照样品的长度进行分段多区域加热；
电加热棒10与功率控制器之间的连线通过设置在第二法兰12上的第二高温耐辐照电连接器14从测量接口9连接到辐照试样罐1内部(第二高温耐辐照电连接器14与第二法兰12之间为密封连接)；
功率控制器能根据需求设定辐照试样罐1内部所需的设定温度，并根据热电偶得到的实际温度的数值和需要达到的设定温度的数值调节电加热棒10的功率。
温控柜6内的温控仪和功率控制器共同构成控制系统；温控柜6还与计算机8相连，计算机8用于显示、记录、控制试验过程中的实际温度和设定温度，并实时远程监控辐照样品的温度。
气体装置，包括抽真空机组2，换气机组3、气瓶4、氦气瓶5和铝制工艺管；
铝制工艺管包括第一管线15、第二管线16、第三管线17、第四管线18、第五管线19、第六管线20和第七管线21，工艺管型号为6061；
抽真空机组2通过第一管线15连接辐照试样罐1，用于辐照试样罐1内部的抽真空；第一管线15通过第一法兰11连接到辐照试样罐1内部；
第三管线17设置在第一管线15上，第三管线17位于辐照试样罐1之外，第三管线17的一端连接第一管线15，另一端与外部环境连通；
气瓶4连接第五管线19，氦气瓶5连接第四管线18，气瓶4和氦气瓶5通过第五管线19和第四管线18并联到换气机组3；
换气机组3通过第二管线16连接辐照试样罐1，用于向辐照试样罐1内部输入气体；第二管线16通过第一法兰11连接到辐照试样罐1内部，并延伸到辐照试样罐1的底端；
第六管线20设置在换气机组3上，第六管线20的一端连接第三管线17，另一端连接换气机组3，用于气体的吸入；
第七管线21设置在换气机组3上，第七管线21一端连接换气机组3，另一端与外部环境连通。
第一管线15上设有第五阀门26；
第二管线16上，由换气机组3至第一法兰11依次串联设有第七阀门28、第二阀门23、第一阀门22和第一压力表34；
第三管线17上串联设有第三阀门24和第四阀门25，第六管线20与第三管线17连接的一端位于第三阀门24和第四阀门25之间的第三管线17上；
第四管线18上，由氦气瓶5至换气机组3依次串联设有第一可调速导向阀门32、第二压力表35和第九阀门30；
第五管线19上，由气瓶4至换气机组3依次串联设有第二可调速导向阀门33、第三压力表36和第十阀门31；
第六管线20上设有第六阀门27；
第七管线21上设有第八阀门29；
换气机组3上设有第四压力表37和第五压力表38，第四压力表37用于测量气瓶4和氦气瓶5并联后输入的气体压力，第五压力表38用于测量第六管线20与换气机组3连接一端的气体压力。
在线测量系统设置在测量柜7内，在线测量系统设置设有测量引接线，测量引接线的一端连接在第一高温耐辐照电连接器13上；测量柜7上安装有与在线测量系统相连的测线接头，测线接头能够连接测量仪器表笔或者连接仪器的鳄鱼夹，根据实际测量需求接线测量辐照样品的电性能。
本发明所提供的一种堆内辐照试验装置的功能如下：
(1)可控温(550℃以内)
通过电加热棒10、热电偶、温控柜6等设备对辐照试样罐1内进行升温；通过氦气流速、热电偶、温控柜6等设备对辐照试样罐1内进行降温。
(2)可调压
通过抽真空机组2和换气机组3(增压泵)对辐照试样罐1内进行气压调节。
(3)可调气氛
通过换气机组3和外界气瓶(气瓶4和氦气瓶5)的气氛变化，进行气氛调节。
(4)可在线测量电性能
如需测量样品电性能，可在辐照试验过程中实时测量。
(5)升温抽真空洗气
如对辐照试样罐1内部的辐照试验的气氛要求较高，本装置可通过抽真空机组2和外界气瓶(气瓶4和氦气瓶5)配合进行抽真空洗气，如果辐照试样罐1内部的样件罐设计较精密，可通过温控柜6进行边升温边抽真空边洗气。
该堆内辐照试验装置共有两个法兰、两个贯穿件等四个密封口，由于密封口全部在堆外，需要对整个装置进行氦检。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
Claims (9)
1.一种堆内辐照试验装置，其特征是：包括内部设有温度补偿装置的辐照试样罐(1)，还包括与所述辐照试样罐(1)相连的气体装置、在线测量系统和温度测量系统。
2.如权利要求1所述的堆内辐照试验装置，其特征是：所述辐照试样罐(1)用于放置辐照样品，所述辐照试样罐(1)的底部为密封结构，顶部通过第一法兰(11)密封，在所述辐照试样罐(1)的顶部一侧还设有测量接口(9)，所述测量接口(9)通过第二法兰(12)密封，所述第一法兰(11)和所述第二法兰(12)均加装高温密封圈实现密封。
3.如权利要求2所述的堆内辐照试验装置，其特征是：所述温度测量系统包括设置在所述第一法兰(11)上的热电偶和设置在温控柜(6)内的温控仪，所述热电偶和所述温控仪相连，所述热电偶用于测量所述辐照试样罐(1)内的实际温度，所述温控仪用于显示所述辐照试样罐(1)内部的实际温度；所述热电偶通过第一高温耐辐照电连接器(13)设置在所述第一法兰(11)上。
4.如权利要求3所述的堆内辐照试验装置，其特征是：
所述温度补偿装置为一个电加热棒(10)和设置在温控柜(6)内的功率控制器，所述电加热棒(10)位于所述辐照试样罐(1)内部底端，用于对所述辐照试样罐(1)内部进行加热；所述功率控制器用于控制所述电加热棒(10)对所述辐照试样罐(1)内部进行加热；
所述电加热棒(10)能够根据所述辐照样品的长度进行分段多区域加热；
所述电加热棒(10)与所述功率控制器之间的连线通过设置在所述第二法兰(12)上的第二高温耐辐照电连接器(14)从所述测量接口(9)连接到所述辐照试样罐(1)内部；
所述功率控制器能根据需求设定所述辐照试样罐(1)内部所需的设定温度，并根据所述热电偶得到的所述实际温度的数值和需要达到的所述设定温度的数值调节所述电加热棒(10)的功率。
5.如权利要求4所述的堆内辐照试验装置，其特征是：所述温控柜(6)内的所述温控仪和所述功率控制器共同构成控制系统；所述温控柜(6)还与计算机(8)相连，所述计算机(8)用于显示、记录、控制试验过程中的所述实际温度和所述设定温度，并实时远程监控所述辐照样品的温度。
6.如权利要求2所述的堆内辐照试验装置，其特征是：
所述气体装置，包括抽真空机组(2)，换气机组(3)、气瓶(4)、氦气瓶(5)；
所述抽真空机组(2)通过第一管线(15)连接所述辐照试样罐(1)，用于所述辐照试样罐(1)内部的抽真空；所述第一管线(15)通过所述第一法兰(11)连接到所述辐照试样罐(1)内部；在所述第一管线(15)上还设有第三管线(17)，所述第三管线(17)位于所述辐照试样罐(1)之外，所述第三管线(17)的一端连接所述第一管线(15)，另一端与外部环境连通；
所述气瓶(4)连接第五管线(19)，所述氦气瓶(5)连接第四管线(18)，所述气瓶(4)和所述氦气瓶(5)通过所述第五管线(19)和所述第四管线(18)并联到所述换气机组(3)；
所述换气机组(3)通过第二管线(16)连接所述辐照试样罐(1)，用于向所述辐照试样罐(1)内部输入气体；所述第二管线(16)通过所述第一法兰(11)连接到所述辐照试样罐(1)内部，并延伸到所述辐照试样罐(1)的底端；
在所述换气机组(3)上还设置有第六管线(20)，所述第六管线(20)的一端连接所述第三管线(17)，另一端连接所述换气机组(3)，用于气体的吸入；
所述换气机组(3)上还设置有第七管线(21)，所述第七管线(21)一端连接所述换气机组(3)，另一端与外部环境连通。
7.如权利要求6所述的堆内辐照试验装置，其特征是：
所述第一管线(15)上设有第五阀门(26)；
所述第二管线(16)上，由所述换气机组(3)至所述第一法兰(11)依次串联设有第七阀门(28)、第二阀门(23)、第一阀门(22)和第一压力表(34)；
所述第三管线(17)上串联设有第三阀门(24)和第四阀门(25)，所述第六管线(20)与所述第三管线(17)连接的一端位于所述第三阀门(24)和所述第四阀门(25)之间的所述第三管线(17)上；
所述第四管线(18)上，由所述氦气瓶(5)至所述换气机组(3)依次串联设有第一可调速导向阀门(32)、第二压力表(35)和第九阀门(30)；
所述第五管线(19)上，由所述气瓶(4)至所述换气机组(3)依次串联设有第二可调速导向阀门(33)、第三压力表(36)和第十阀门(31)；
所述第六管线(20)上设有第六阀门(27)；
所述第七管线(21)上设有第八阀门(29)；
所述换气机组(3)上设有第四压力表(37)和第五压力表(38)，所述第四压力表(37)用于测量所述气瓶(4)和所述氦气瓶(5)并联后输入的气体压力，所述第五压力表(38)用于测量所述第六管线(20)与所述换气机组(3)连接一端的气体压力。
8.如权利要求6所述的堆内辐照试验装置，其特征是：所述第一管线(15)、所述第二管线(16)、所述第三管线(17)、所述第四管线(18)、所述第五管线(19)、所述第六管线(20)和所述第七管线(21)为铝制工艺管。
9.如权利要求3所述的堆内辐照试验装置，其特征是：所述在线测量系统设置在测量柜(7)内，所述在线测量系统设置设有测量引接线，所述测量引接线的一端连接在所述第一高温耐辐照电连接器(13)上；所述测量柜(7)上安装有与所述在线测量系统相连的测线接头，所述测线接头能够连接测量仪器表笔或者连接仪器的鳄鱼夹，根据实际测量需求接线测量所述辐照样品的电性能。
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| 谢尔盖耶夫 等: "《铀及反应堆材料的金属学》", 30 May 1966, 上海科学技术出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113418498A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 中国核动力研究设计院 | 一种板材形变测量组件、装置 |
| CN119724643A (zh) * | 2024-12-02 | 2025-03-28 | 中国核动力研究设计院 | 辐照试验多参数测控系统 |
| CN119724643B (zh) * | 2024-12-02 | 2026-01-23 | 中国核动力研究设计院 | 辐照试验多参数测控系统 |
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