CN113470862B - 一种基于元件中孔的辐照装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于元件中孔的辐照装置，包括：外套管和试样组件，所述外套管的两端分别固定设置有上端头和下端头；所述试样组件设置在所述外套管内，所述试样组件的两端分别与所述上端头和所述下端头连接，所述试样组件内固定有待进行辐照试验的圆柱状的试样。将待进行辐照试验的试样固定在外套管内，并通过将外套管置于辐照元件中孔内，达到了为辐照试样提供辐照环境的目的。

Description

一种基于元件中孔的辐照装置

技术领域

本发明涉及研究堆用材料辐照技术领域，具体涉及一种基于元件中孔的辐照装置。

背景技术

核材料在工业应用前，通过堆内辐照试验验证是必要手段。随着新型材料验证要求的不断增多，越来越多的新材料需要通过辐照试验其性能，通过辐照后的外形检查、破坏性检验，了解材料内部结构组织在辐照前后的变化情况。但现有的辐照资源已难以满足市场需求，核材料的验证需要更多辐照孔道。在试验堆内，辐照孔道常作为辐照试验装置的安装位置，随着待辐照材料增多，没有更多的孔道用于材料辐照，同时现阶段中并未将元件中孔作为辐照资源来使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是没有更多的孔道用于材料辐照，目的在于提供一种基于元件中孔的辐照装置，解决辐照资源不足的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于元件中孔的辐照装置，包括：

外套管，所述外套管的两端分别固定设置有上端头和下端头；

试样组件，所述试样组件设置在所述外套管内，所述试样组件的两端分别与所述上端头和所述下端头连接，所述试样组件内固定有待进行辐照试验的圆柱状的试样。

具体地，设定所述上端头相对于所述外套管所在的一端为所述辐照装置的上端，设定所述下端头相对于所述外套管所在的一端为所述辐照装置的下端；

若所述试样组件内所述试样的数量为不少于2个，多个所述试样同轴设置，所述试样组件还包括：

双面固定件，相邻的两个所述试样通过所述双面固定件连接，所述双面固定件包括：

套装在所述试样的端头的直管；

和设置在所述直管外侧面的轴向凸棱，所述轴向凸棱与所述外套管的内侧面线接触。

具体地，所述试样组件通过所述固定组件与所述上端头和所述下端头固定连接，所述固定组件包括单面固定件，所述单面固定件包括：

直杆，所述直杆的第一端插入至所述上端头/所述下端头的沉孔内；

套筒，所述套筒的第一端套装在所述试样上，所述直杆的第二端与所述套筒的第二端同轴且固定连接；

和设置在所述套筒外侧面的轴向棱，所述轴向棱与所述外套管的内侧面线接触。

具体地，所述试样组件还包括至少一个夹块组件，所述夹块组件包括：

两个可拼接为圆筒结构的弧形夹块；

夹块固定件，所述夹块固定件设置在所述弧形夹块的中端，并对所述弧形夹块施加约束力；

所述试样设置在两个所述弧形夹块之间，所述夹块固定件的外侧面设置与所述外套管的内侧面进行线接触的凸棱。

优选地，所述弧形夹块的长度小于所述试样的长度，所述弧形夹块设置在所述试样的中端，所述弧形夹块的内径大于所述试样的外径。

进一步，所述辐照装置还包括三个设置在所述外套管内的探测组件，三个所述探测组件分别设置在所述外套管的上段、中段和下段，且所述探测组件的两端设置有与所述单面固定件适配的沉孔；

位于中段的所述探测组件的两端分别与相邻的两个所述试样组件连接；

位于上段的所述探测组件的两端分别通过所述单面固定件与所述试样组件和所述下端头连接；

位于下段的所述探测组件的两端分别通过所述单面固定件与所述试样组件和所述上端头连接。

具体地，所述探测组件包括串联设置的温度探测器和中子探测器；

所述温度探测器包括：

温度探测盒，两个可拼接为圆柱体的半圆柱；

测温元件，固定设置在所述温度探测盒的拼接面的凹槽内；

卡环，套装在所述温度探测盒的一端并为所述温度探测盒提供约束力；

所述中子探测器包括：

中子探测盒，通过适配的中子探测盒盖密封；

中子探测片，固定设置在所述中子探测盒内。

具体地，所述固定组件还包括：

支撑杆，所述支撑杆的设置在所述单面固定件与所述下端头之间，且所述支撑杆的两端分别与所述试样组件和所述下端头连接；

弹性组件，所述弹性组件设置在所述单面固定件与所述上端头之间，且所述弹性组件的两端分别与所述试样组件和所述上端头连接。

优选地，所述弹性组件包括：

移动杆，所述移动杆的上端插入至所述上端头内的沉孔内，并与其固定；

支撑筒，所述移动杆的下端插入至所述支撑筒内并可以沿所述支撑筒上下滑动；

弹性件，所述弹性件的上端与移动杆上段固定连接，所述弹性件下端与所述支撑筒上端固定连接。

具体地，所述外套管外侧沿轴向设置多条辅助筋，所述辅助筋与元件中孔内壁线接触，且在辅助筋与元件中孔内壁形成多条冷却水流道。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

将待进行辐照试验的试样固定在外套管内，并通过将外套管置于辐照元件中孔内，达到了为辐照试样提供辐照环境的目的。同时，可以实现将试样固定在元件中孔特定位置，以达到保证辐照试样满足中子、温度等参数要求的目的。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是根据本发明所述的一种基于元件中孔的辐照装置示意图。

图2是图1中Ⅰ局部视图。

图3是图1中Ⅱ局部视图。

图4是图1中Ⅲ局部视图。

图5是图1中Ⅳ局部视图。

图6是图1中Ⅴ局部视图。

图7是根据本发明所述的弹性组件的结构示意图。

图8是根据本发明所述的单面固定块的结构示意图。

图9是根据本发明所述的双面固定件的结构示意图。

图10是根据本发明所述的弧形夹块的结构示意图。

图11是根据本发明所述的下端头的结构示意图。

图12是根据本发明所述的上端头的结构示意图。

图13是根据本发明所述的温度探测器筒的结构示意图。

图14是根据本发明所述的中子探测器的结构示意图。

图15是根据本发明所述的密封性检测装置的结构示意图。

附图标记：1-上端头，2-弹性组件，3-中子探测器，4-温度探测器，5-试样组件，6-弧形夹块，7-单面固定件，8-夹块固定件，9-双面固定块，10-外套管，11-支撑杆，12-下端头，21-支撑筒，22-弹性件，23-移动杆，31-卡环、32-温度探测盒、33-测温元件，41-中子探测盒，42-中子探测盒盖，101-下端盖，102-筒体，103-压力检测仪，104-上端盖，105-底座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

实施例一

一种基于元件中孔的辐照装置，包括：外套管10和试样组件5，外套管10的两端分别固定设置有上端头1和下端头12；试样组件5设置在外套管10内，试样组件5的两端分别与上端头1和下端头12连接，试样组件5内固定有待进行辐照试验的圆柱状的试样。

通过上端头1和下端头12将外套管10进行封闭，然后将试样设置在试样组件5内，通过试样组件5将试样固定在外套管10的某一个位置内，从而实现了将待辐照试样固定在轴向一定位置，并保证试样在辐照装置内的位置不发生变化，从而实现了对试样的辐照试验。

在使用时，通过吊装上端头1将将整个承载装置置于元件中孔内。

另外，本实施例因为是用于插入在元件中孔内，因此需要保证外套管10的直径不大于元件中孔的内径。

且本实施例针对的试样为圆柱型结构，其内部为实心状态。

且可以在外套管10外侧沿轴向设置多条辅助筋，辅助筋与元件中孔内壁线接触，且在辅助筋与元件中孔内壁形成多条冷却水流道。

实施例二

本实施例包括了实施例一中的结构。

辐照装置竖直设置在元件中孔内，因此需要将其上端吊装固定来实现对整个辐照装置的位置固定，因此设定上端头1所在的一端为辐照装置的上端，下端头12所在的一端为辐照装置的下端。

即设定上端头1相对于外套管10所在的一端为辐照装置的上端，设定下端头12相对于外套管10所在的一端为辐照装置的下端；

如果一个试样组件5内只设置一个试样，则可能造成辐照资源的浪费，因此在本实施例中，将试样组件5内试样的数量设置为不少于2个，且可以将多个试样同轴设置。

因为设置了多个试样组件5，因此需要通过连接装置将多个试样进行连接，从而达到在外套管10内稳定的目的，本实施例中提供的连接装置为双面固定件9，即相邻的两个试样通过双面固定件9连接，双面固定件9包括套装在试样的端头的直管，即在使用时两个试样均插入至直管内，实现连接，且为了避免试样在直管内发生碰撞，可以在直管的内部中端添加一个同轴的圆环，实现试样与试样的分离。

另外，还需要在直管外侧面的设置轴向凸棱，轴向凸棱与外套管10的内侧面线接触，线接触的目的就是保证试样与外套管10内侧形成空腔，用以填充惰性保护气体或冷却液。

实施例三

本实施例是为了增加试样组件5在外套管内的稳定性，其可以配合实施例二和实施例一进行使用，也可以单独实用于实施例一。

试样组件5通过固定组件与上端头1和下端头12固定连接，固定组件包括单面固定件7，单面固定件7包括直杆和套筒。

直杆的第一端插入至上端头1/下端头12的沉孔内，套筒的第一端套装在试样上，直杆的第二端与套筒的第二端同轴且固定连接；

可以看出，为了与单面固定件7进行配合，需要在上端头1的内端和下端头12设置与单面固定件7适配的沉孔，通过沉孔与直杆来实现适配。

同时，为了避免两个单面固定件7对试样进行干涉，在进行设置时，保证试样的长度大于两个直杆的内端之间的距离，即试样可以在套筒内小范围的移动，以给予试样受辐射而产生膨胀的空间。

另外，还需要在套筒外侧面设置轴向棱，轴向棱与外套管10的内侧面线接触，线接触的目的就是保证试样与外套管10内侧形成空腔，用以填充惰性保护气体或冷却液。

实施例四

本实施例进一步增加试样的稳定性。

试样组件5还包括至少一个夹块组件，夹块组件包括两个可拼接为圆筒结构的弧形夹块6和夹块固定件8，夹块固定件8设置在弧形夹块6的中端，并对弧形夹块6施加约束力；

可以在弧形夹块6的中间设置环形槽，用于对夹块固定件8的固定。夹块固定件8可以为两个可拼接呈圆环的半圆环，通过两个半圆环的开合来实现对弧形夹块6的约束。

试样设置在两个弧形夹块6之间，夹块固定件8的外侧面设置与外套管的内侧面进行线接触的凸棱，从而实现弧形夹块6外径与外套管10内壁之间形成环形空腔；空腔的厚度为0.15~0.25mm。

弧形夹块6的长度小于试样的长度，弧形夹块6设置在试样的中端，弧形夹块6的内径大于试样的外径。

通过夹块固定件8和弧形夹块6实现将试样与外套管的固定，进一步增加了试样在外套管内的稳定性。

在上述实施例的基础上，当试验要求温度较低时，增加弧形夹块6（6）的厚度，减小弧形夹块6与外套管10形成的环形空腔的厚度。

装置入堆后，内部充满惰性气体，环形空腔厚度减小，可以减小气体保温层的厚度，从而降低试样温度，达到试验要求。

同理，当试验要求温度较高时，减小弧形夹块6的厚度，增加弧形夹块6与外套管10形成的环形空腔的厚度。

装置入堆后，内部充满惰性气体，环形空腔厚度增大，可以增大气体保温层的厚度，从而升高试样温度，达到试验要求。

实施例五

为了对辐照试验的温度检测和中子注量进行检测，辐照装置内设置了至少三个探测组件，三个探测组件设置在外套管内，。

且为了对整个外套管进行较好的检测，将三个探测组件分别设置在外套管的上段、中段和下段。

位于中段的探测组件的两端分别与相邻的两个试样组件5连接；

位于上段的探测组件的两端分别通过单面固定件7与试样组件5和下端头12连接；

位于下段的探测组件的两端分别通过单面固定件7与试样组件5和上端头1连接。

为了将探测组件与试样组件5较好的连接，在探测组件的两端设置与单面固定件7适配的沉孔，则可以通过单面固定件7来实现与试样组件5、上端头1和下端头12的固定。

且需要注意的是，本实施例中提到了通过单面固定件7进行连接即默认与之对应的一端设置有沉孔，本领域技术人员能够通过连接方式来进行结构的确认，不需要将每个端头的结构均进行详细说明。

为了对辐照试验的温度检测和中子注量进行检测，探测组件包括串联设置的温度探测器4和中子探测器3；

温度探测器4包括温度探测盒32、测温元件33和卡环31。

温度探测盒32为两个可拼接为圆柱体的半圆柱，并通过卡环31固定件，测温元件33固定设置在温度探测盒32的拼接面的凹槽内，卡环31套装在温度探测盒32的一端并为温度探测盒32提供约束力；

测温元件33的数量可以为多个，分布在半圆柱的拼接面上，本实施例中为三个，且在实际中根据温度要求可以选择不同熔点的测温元件33，以及不同数量的测温元件33。

例如：测温元件33为金属丝，且测温丝熔点不同。

又例如：测温元件33还可以为温度传感器。

中子探测器3包括中子探测盒41和中子探测片，所中子探测盒41通过适配的中子探测盒盖42密封，中子探测片固定设置在中子探测盒41内。

温度探测器4和中子探测器3的连接端分别设置有沉孔或者连接孔，从而可以实现温度探测器4和中子探测器3的串联。

温度探测器4和中子探测器3的外侧加工有棱，可以避免温度探测器4和中子探测器3与外套管之间接触而不预留间隙。

实施例六

本实施例提供试样组件5与上端头1和下线端头之间的连接结构。

固定组件还包括支撑杆11和弹性组件2，支撑杆11设置在单面固定件7与下端头12之间，且支撑杆11的两端分别与试样组件5和下端头12连接；弹性组件2设置在单面固定件7与上端头1之间，且弹性组件2的两端分别与试样组件5和上端头1连接。

为了使得支撑杆11可以与下端头12稳定连接，在下端头12上设置与单面固定件7适配的沉孔，并将支撑杆11的下端插入至沉孔内，实现固定。

同样的，为了是弹性组件2可以与上端头1稳定连接，在上端头1上设置与单面固定件7适配的沉孔，并将弹性组件2的上端插入至沉孔内，实现固定。

在本实施例中设置弹性组件2，其原因是试样组件5和试样在堆内辐照时会受热膨胀，通过设置弹性组件2可以抵消试样组件5的位移，以保证装置的安全，弹性组件2包括：移动杆23、支撑筒21和弹性件22。

移动杆23的上端插入至上端头1内的沉孔内，并与其固定，移动杆23的下端插入至支撑筒21内并可以沿支撑筒21上下滑动，弹性件22的上端与移动杆23上段固定连接，弹性件22下端与支撑筒21上端固定连接。

移动杆23的上端与上端头1内的沉孔连接，支撑筒21的下端与试样组件5连接，移动杆23可以在支撑筒21内上下滑动，通过同轴设置的移动杆23和支撑筒21实现了导向的功能，避免出现偏移的情况。

同时，为了方便弹性件22的连接，可以在移动杆23的上部固定设置一个环形片，在支撑杆11的上端固定设置一个压紧块，将弹性件22固定连接在环形片与压紧块之间。

弹性件22可以为多种结构，例如：弹簧、弹性金属片等。

支撑筒21的孔径大于移动杆23的直径，压紧块上开有孔，孔径大于移动杆23的直径，小于弹性件22的外径。

实施例七

因为在实际的使用中，需要保证辐照装置的密封性，因此本实施例提供一个基于元件中孔的辐照装置的密封性检测装置，包括：筒体102、压力检测仪103和水管。

筒体102固定在底座105上，且筒体102的两端分别设置有上端盖104和下端盖101，辐照装置设置在筒体102内，水管固定设置在上端盖104上且与筒体102内部连通，压力检测仪103用以检测筒体102内部的压力。

其使用方法如下：

步骤1：装置组装焊接完成后进行双无损检测，先采用渗透检测方法检测焊缝和外套管10，要求I级合格，合格后采用射线检测装置上的所有焊缝，要求II级合格；

步骤2：将无损检测合格的装置用酒精清洗表面污渍并吹干；

步骤3：将清理干净的装置称重并记录读书，装置质量精确到0.01g；

步骤4：打开辅助密封性检测装置的下端盖101，将称重完的装置放入筒体102内部，盖上下端盖101后通过进水管往筒体102注入纯净水，使筒体102内的压力缓慢升高；当压力升高到2.2MPa时停止加压，等压力稳定5分钟后记录压力检测仪103器的读数，30分钟后再记录一次压力检测仪103器的读数，当前后两次读书差值小于0.1MPa时为合格；

步骤5：打开下端盖101，从筒体102中取出装置后擦拭干净并吹干；

步骤6：将水压试验完的装置再次称重，记录读数，并与前次称重比较，前后两次读数差值小于0.02g为合格。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，包括：

外套管，所述外套管的两端分别固定设置有上端头和下端头；

试样组件，所述试样组件设置在所述外套管内，所述试样组件的两端分别与所述上端头和所述下端头连接，所述试样组件内固定有待进行辐照试验的圆柱状的试样；

设定所述上端头相对于所述外套管所在的一端为所述辐照装置的上端，设定所述下端头相对于所述外套管所在的一端为所述辐照装置的下端；

若所述试样组件内所述试样的数量为不少于2个，多个所述试样同轴设置，所述试样组件还包括：双面固定件，相邻的两个所述试样通过所述双面固定件连接，所述双面固定件包括：

套装在所述试样的端头的直管；

设置在所述直管外侧面的轴向凸棱，所述轴向凸棱与所述外套管的内侧面线接触。

2.根据权利要求1所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述试样组件通过固定组件与所述上端头和所述下端头固定连接，所述固定组件包括单面固定件，所述单面固定件包括：

直杆，所述直杆的第一端插入至所述上端头/所述下端头的沉孔内；

套筒，所述套筒的第一端套装在所述试样上，所述直杆的第二端与所述套筒的第二端同轴且固定连接；

和设置在所述套筒外侧面的轴向棱，所述轴向棱与所述外套管的内侧面线接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述试样组件还包括至少一个夹块组件，所述夹块组件包括：

两个可拼接为圆筒结构的弧形夹块；

夹块固定件，所述夹块固定件设置在所述弧形夹块的中端，并对所述弧形夹块施加约束力；

所述试样设置在两个所述弧形夹块之间，所述夹块固定件的外侧面设置与所述外套管的内侧面进行线接触的凸棱。

4.根据权利要求3所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述弧形夹块的长度小于所述试样的长度，所述弧形夹块设置在所述试样的中端，所述弧形夹块的内径大于所述试样的外径。

5.根据权利要求2所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述辐照装置还包括三个设置在所述外套管内的探测组件，三个所述探测组件分别设置在所述外套管的上段、中段和下段，且所述探测组件的两端设置有与所述单面固定件适配的沉孔；

位于中段的所述探测组件的两端分别与相邻的两个所述试样组件连接；

位于上段的所述探测组件的两端分别通过所述单面固定件与所述试样组件和所述下端头连接；

位于下段的所述探测组件的两端分别通过所述单面固定件与所述试样组件和所述上端头连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述探测组件包括串联设置的温度探测器和中子探测器；

所述温度探测器包括：

温度探测盒，两个可拼接为圆柱体的半圆柱；

测温元件，固定设置在所述温度探测盒的拼接面的凹槽内；

卡环，套装在所述温度探测盒的一端并为所述温度探测盒提供约束力；

所述中子探测器包括：

中子探测盒，通过适配的中子探测盒盖密封；

中子探测片，固定设置在所述中子探测盒内。

7.根据权利要求2所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述固定组件还包括：

支撑杆，所述支撑杆设置在所述单面固定件与所述下端头之间，且所述支撑杆的两端分别与所述试样组件和所述下端头连接；

弹性组件，所述弹性组件设置在所述单面固定件与所述上端头之间，且所述弹性组件的两端分别与所述试样组件和所述上端头连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述弹性组件包括：

移动杆，所述移动杆的上端插入至所述上端头内的沉孔内，并与其固定；

支撑筒，所述移动杆的下端插入至所述支撑筒内并可以沿所述支撑筒上下滑动；

弹性件，所述弹性件的上端与移动杆上段固定连接，所述弹性件下端与所述支撑筒上端固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于元件中孔的辐照装置，其特征在于，所述外套管外侧沿轴向设置多条辅助筋，所述辅助筋与元件中孔内壁线接触，且在辅助筋与元件中孔内壁形成多条冷却水流道。