一种堆内材料变形在线监测辐照装置的制作方法

1.本实用新型涉及堆内材料辐照技术领域，具体涉及一种堆内材料变形在线监测辐照装置。


背景技术：

2.为了解核反应堆材料在辐照环境中的辐照效应，在正式使用核反应堆材料之前必须经过堆内辐照考验。核反应堆材料在辐照环境中受中子注量和温度影响会发生形变，其内部结构组织也会发生变化，因此，研究核反应堆材料的辐照性能对于新材料的开发研究至关重要。但现有的辐照装置作为研究核反应堆材料性能的重要设备，无法直接观察核反应堆材料在辐照过程中的外形结构和尺寸的变化规律，使得研发人员无法实时判断核反应堆材料在堆内的膨胀程度以及辐照过程中核反应堆材料的性能变化情况，缺乏数据基础，影响后续新型核反应堆材料的研究。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是现有的辐照装置无法直接观察核反应堆材料在辐照过程中的外形结构和尺寸的变化规律，缺乏后续新型反应堆材料研究的数据基础，因此，本实用新型提供一种堆内材料变形在线监测辐照装置，实时监测核反应堆材料在核反应堆内的膨胀程度，为后续研究新型核反应堆材料提供数据基础。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种堆内材料变形在线监测辐照装置，包括咀嘴、法兰、连接过度管、保护管和进气管，所述连接过度管的两端分别连接法兰和保护管，所述进气管穿过法兰上的孔，所述咀嘴分别焊接在法兰的端面和进气管的端部，还包括上顶盖、辐照罐、隔板和下顶盖；所述上顶盖、所述辐照罐和所述下顶盖形成腔体，所述隔板设置在所述辐照罐内，将所述辐照罐内部分割成长度形变测量区和厚度形变测量区；
6.所述长度形变测量区内设置有长度形变夹持基块、第一lvdt探头、第一lvdt 探头固定架和中子温度探测器；所述长度形变夹持基块用于夹持长度形变样品，所述长度形变夹持基块和所述长度形变样品同轴安装在所述辐照罐内，且所述长度形变夹持基块和所述长度形变样品整体紧挨所述隔板；所述第一lvdt探头的一端抵在长度形变样品的端部，另一端固定在所述第一lvdt探头固定架上；第一支撑架安装在所述第一lvdt探头固定架和所述长度形变夹持基块之间；所述中子温度探测器安装在所述长度形变夹持基块上且位于所述长度形变样品的两侧；
7.所述厚度形变测量区域内设置有厚度形变夹持基块、第二lvdt探头、第二 lvdt探头固定架和填块；所述厚度形变夹持基块用于夹持厚度形变样品，所述厚度形变夹持基块和所述厚度形变样品同轴安装在辐照罐内，且所述厚度形变样品紧挨所述填块；所述第二lvdt探头的一端抵在厚度形变样品端部，另一端固定在所述第二lvdt探头固定架上，所述第二lvdt探头固定架挨着隔板；第二支撑架安装在所述第二lvdt探头固定架和厚度形变夹
持基块之间。
8.进一步地，所述隔板上设置有贯穿长度形变测量区和厚度形变测量区的管线通道。
9.进一步地，所述法兰采用扇形结构且所述法兰上设置有引出线路孔。
10.进一步地，所述长度形变夹持基块和所述厚度形变夹持基块上设置有样品方形孔。
11.进一步地，所述长度形变夹持基块的样品方形孔的内侧面设置有加工筋，所述样品方形孔内侧面上的加工筋设置在所述样品方形孔的端部。
12.进一步地，所述厚度形变夹持基块的样品方形孔的内侧面上设置的加工筋的高度小于所述厚度形变夹持基块的高度。
13.进一步地，所述长度形变夹持基块的外侧设置有环形凹槽。
14.进一步地，所述进气管穿过所述上顶盖伸入辐照罐的底部，所述保护管连接到所述上顶盖并与辐照罐连通。
15.进一步地，所述第一lvdt探头的数据采集线和所述中子温度探测器上的热电偶线通过所述保护管引出至所述堆内材料变形在线监测辐照装置外。
16.进一步地，所述长度形变测量区内还设置有补偿块，所述补偿块和所述中子温度探测器用于填满所述长度形变夹持基块上设置的方孔。
17.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
18.1、本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置，通过第一lvdt探头和第二lvdt探头，利用外接设备lvdt监测设备在线监测核反应堆材料在反应堆内辐照时，长度和厚度方向的膨胀形变，实时监测核反应堆材料在反应堆内的膨胀程度。获取核反应堆材料在堆内的形变数据，为今后新型核材料的研究提供数据支持。
19.2、本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置，可以同时检测材料在厚度和长度方向的形变程度，高效获取核反应堆材料形变参数。
20.3、本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置，通过热电偶与外部温度测控系统相连，对辐照考验温度进行实时监测，并通过与气体调控系统相连，根据研究堆的运行功率对辐照考验温度进行实时调控，使辐照考验温度满足辐照考验要求。由于上述堆内材料变形在线监测辐照装置在实验时需要通入气体，气体调控系统是为了控制进入在线监测辐照装置内的气体量和气体比列的系统，具体包括气瓶，电脑和控制器等。
21.4、本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置，不仅可以监测温度还可以监测中子注量，为新型核反应堆材料的形变研究提供中子注量对比数据。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
23.图1为本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置的结构示意图。
24.图2为本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置中辐照试验段的结构示意图。
25.图3为图1中a的方向视图。
26.图4为图1中a
‑
a视图。
27.图5为图1中b
‑
b视图。
28.图6为图1中c
‑
c视图。
29.图7为第一lvdt探头固定架或第二lvdt探头固定架的结构示意图。
30.图8为厚度形变夹持基块的结构示意图。
31.图9为长度形变夹持基块的结构示意图。
32.附图中标记及对应的零部件名称：
[0033]1‑
咀嘴，2
‑
法兰，3
‑
连接过度管，4
‑
保护管，5
‑
进气管，6
‑
上顶盖，7
‑
第一lvdt探头固定架，8
‑
第一支撑架，9
‑
辐照罐，10
‑
长度形变夹持基块，11
‑
长度形变样品，12
‑
隔板，13
‑
第一lvdt探头，14
‑
厚度形变夹持基块，15
‑
厚度形变样品，16
‑
填块，17
‑
下顶盖，18
‑
中子温度探测器，19
‑
补偿块，20
‑
第二lvdt 探头固定架，21
‑
第二支撑架，22
‑
第二lvdt探头。
具体实施方式
[0034]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0035]
实施例
[0036]
如图1
‑
图9所示，本实用新型一种堆内材料变形在线监测辐照装置，包括咀嘴1、法兰2、连接过度管3、保护管4和进气管5，连接过度管3的两端分别连接法兰2和保护管4，进气管5穿过法兰2上的孔，咀嘴1分别焊接在法兰 2端面和进气管5端部，还包括上顶盖6、辐照罐9、隔板12和下顶盖17；上顶盖6、辐照罐9和下顶盖17形成腔体，隔板12设置在辐照罐9内，将辐照罐 9内部分割成长度形变测量区和厚度形变测量区；
[0037]
长度形变测量区内设置有长度形变夹持基块10、第一lvdt探头13、第一 lvdt探头固定架7和中子温度探测器18；长度形变夹持基块10用于夹持长度形变样品11，长度形变夹持基块10和长度形变样品11同轴安装在辐照罐9内，且长度形变夹持基块10和长度形变样品11整体紧挨隔板12；第一lvdt探头 13的一端抵在长度形变样品11的端部，另一端固定在第一lvdt探头固定架7 上；第一支撑架8安装在第一lvdt探头固定架7和长度形变夹持基块10之间；中子温度探测器18安装在长度形变夹持基块10上且位于长度形变样品11的两侧；
[0038]
厚度形变测量区域内设置有厚度形变夹持基块14、第二lvdt探头22、第二lvdt探头固定架20和填块16；厚度形变夹持基块14用于夹持厚度形变样品 15，厚度形变夹持基块14和厚度形变样品15同轴安装在辐照罐9内，且厚度形变样品15紧挨填块16；第二lvdt探头22的一端抵在厚度形变样品15端部，另一端固定在第二lvdt探头固定架20上，第二lvdt探头固定架20挨着隔板 12；第二支撑架21安装在第二lvdt探头固定架20和厚度形变夹持基块14之间。
[0039]
进一步地，隔板12上设置有贯穿长度形变测量区和厚度形变测量区的管线通道。
[0040]
进一步地，法兰2采用扇形结构且法兰2上设置有引出线路孔，
[0041]
进一步地，长度形变夹持基块10和厚度形变夹持基块14上设置有样品方形孔。
[0042]
进一步地，长度形变夹持基块10的样品方形孔的内侧面设置有加工筋，样品方形孔内侧面上的加工筋设置在样品方形孔的端部。
[0043]
进一步地，厚度形变夹持基块14的样品方形孔的内侧面上设置的加工筋的高度小于厚度形变夹持基块14的高度。
[0044]
进一步地，长度形变夹持基块10的外侧设置有环形凹槽。
[0045]
进一步地，进气管5穿过上顶盖6伸入辐照罐9的底部，保护管4连接到上顶盖6并与辐照罐9连通。
[0046]
进一步地，第一lvdt探头13的数据采集线和中子温度探测器18上的热电偶线通过保护管4引出至堆内材料变形在线监测辐照装置外。
[0047]
进一步地，长度形变夹持基块10上设置有方孔，该方孔用于放置中子温度探测器18，但是中子温度探测器18无法填满长度形变测量区内还设置有补偿块 19，补偿块19和中子温度探测器18用于填满长度形变夹持基块10上设置的方孔。
[0048]
具体地，本实施例中的辐照试验段是一个密封的容器，包括上顶盖6、第一 lvdt探头固定架7、第一支撑架8、辐照罐9、长度形变夹持基块10、长度形变样品11、隔板12、第一lvdt探头13、厚度形变夹持基块14、厚度形变样品15、填块16、下顶盖17、中子温度探测器18、补偿块19、第二lvdt探头固定架20、第二支撑架21和第二lvdt探头22，主要用于装载厚度形变夹持基块14、第一 lvdt探头13等，为实验提供一个气体环境，在做实验时，辐照实验段外部是水，辐照实验段内的样品在中子辐照条件下会发热膨胀。在实施测量试验时，将上述堆内材料变形在线监测辐照装置插入实验堆孔道并固定，然后连接信号转化器、热电偶线、加热线和惰性进出气体管。利用热电偶实时监测辐照装置内样品的温度，由于辐照装置浸没在水中，为了保证样品能够达到试验温度，采用惰性气体调温和电加热丝辅助加热的方式。
[0049]
当样品温度达到试验要求值时，开启形变监测程序，由于核反应堆材料在堆内中子照射和高温影响下，其外形结构会发生变化。本发明通过上述堆内材料变形在线监测辐照装置中的第一lvdt探头和第二lvdt探头实时监测核反应堆材料形变程度，并通过信号线将形变数据传输到堆外，经过信号转化最终得到形变数据，以使研发人员实时了解核反应堆材料在堆内的膨胀程度以及辐照过程中核反应堆材料的性能变化情况，为后续研究新型核反应堆材料提供数据基础。
[0050]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。