一种用于材料辐照的热管控温装置及试验温度控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于材料的堆内辐照技术领域，具体涉及一种用于材料辐照的热管控温装置及试验温度控制方法。本发明专利技术包括内部集成可变热导率热管的辐照试验段、一个开口端与辐照试验段相连的辅助密封段、一端伸入辐照试验段用于辐照试验温度控制的控温部件、与辐照试验段另一个开口端连接的下端头；辐照试验段包括：内部集成热管下端及冷却水出入口孔的一体化辐照罐、与热管下端焊接连接的热管上端、与冷却水出入口孔连通的通水槽、装载辐照样品以及测量元件的样品层、将样品层定位压紧的垫板及上下定位块、与一体化辐照罐外筒端部焊接密封连接的顶法兰。本发明专利技术针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，能够实现辐照试验温度的精确控制。度的精确控制。度的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于材料辐照的热管控温装置及试验温度控制方法


[0001]本专利技术属于材料的堆内辐照
，具体涉及一种用于材料辐照的热管控温装置及试验温度控制方法。

技术介绍

[0002]反应堆用材料在正式使用之前，必须经过堆内辐照考验，以验证其耐辐照性是否满足使用要求，材料的堆内辐照考验需要在一定的技术条件下进行，其中一个重要的指标为样品的辐照温度，结构材料受到中子辐照后性能变化程度与辐照温度密切相关。在反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上都是不均匀的，这对材料的辐照温度有很大的影响。如果辐照装置没有精确地控制辐照温度，同一辐照罐内的样品温度相差很大，致使同一材料样品性能变化不一，材料辐照温度精确控制技术上的瓶颈已制约着辐照试验的进一步实施，因此，在辐照技术中如何控制辐照温度是一个重要的问题。
[0003]热管是一种最有效的传热元件之一，它可以将大量热通量通过很小的截面积远距离的传输而无需外加动力。热管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，根据应用需要在两段中间布置绝热段。当热管的一端受热时蒸发段的液体蒸发气化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体流回蒸发段，如此循环，热量由热段的一端传至另一端。反应堆内中子通量的分布的不均匀性导致辐照样品试验温度轴向上的差异，为进行辐照试验温度轴向展平，可将热管控温技术应用于材料的堆内辐照。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题，提供一种用于材料辐照的热管控温装置及试验温度控制方法，针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，能够实现辐照试验温度的精确控制。
[0005]本专利技术采用的技术方案：
[0006]第一方面，一种用于材料辐照的热管控温装置，包括内部集成可变热导率热管的辐照试验段、一个开口端与辐照试验段相连的辅助密封段、一端伸入辐照试验段用于辐照试验温度控制的控温部件、与辐照试验段另一个开口端连接的下端头和用于将装置固定在反应堆堆顶盖上的主螺栓；所述辐照试验段包括：内部集成热管下端及冷却水出入口孔的一体化辐照罐、与热管下端焊接连接的热管上端、与冷却水出入口孔连通的通水槽、装载辐照样品以及测量元件的样品层、将样品层定位压紧的垫板及上下定位块、与一体化辐照罐外筒端部焊接密封连接的顶法兰及底法兰和用于消除或减弱由于辐照肿胀所产生轴向应力的弹簧。
[0007]进一步的，所述热管下端和热管上端构成集成式可变热导率热管，所述热管下端蒸发段内腔填充去离子水，所述热管上端气腔填充氦气，所述集成式可变热导率热管下端面与第二层样品层底面平齐，液体上端面与第二层样品层顶面平齐。
[0008]进一步的，所述一体化辐照罐由内部集成热管下端的内筒、外筒、将一体化辐照罐
分割成两个独立腔室的中间隔板、开设在中间隔板上与辐照试验水冷系统连通的冷却水出入口孔组成。
[0009]进一步的，所述控温部件包括与相应冷却水出入口孔连通的冷却水出入口管；还包括一端延伸至辐照试验段内腔底部的进气管、与进气管另一端焊接连接的进气弯管、与进气弯管焊接的气管接头；还包括一端与辐照试验段独立腔室连通并焊接在顶法兰上的出气管、与出气管另一端焊接连接的出气筒、与出气筒另一端焊接连接的密封盖板、焊接在密封盖板上用于密封测量元件贯穿件的密封组件；还包括与出气筒连通的出气端管、定位支撑进出气管和冷却水出入口管的管定位块。
[0010]进一步的，所述样品层由设有空腔的夹块，放置在空腔中的辐照样品和探测盒组成；所述样品层轴向布置三层；所述样品层夹块与一体化辐照罐之间设置内气隙和外气隙；所述夹块包括切割线和设置在其内外弧形面的定位筋。
[0011]进一步的，在辐照试验段第一层样品层阳面、第二层样品层阳面、第三层样品层阳面、第二层样品层阴面紧贴辐照样品的中部位置设置温度及中子注量测点；在辐照试验段第二层样品层阳面和第二层样品层阴面中部位置设置中子通量密度测点；所述温度通过铠装热电偶在线测量；所述中子注量通过放置于探测盒内腔封装在石英管内的中子探测片进行测量；所述中子通量密度通过铑自给能中子探测器在线测量。
[0012]进一步的，所述辅助密封段由一端与辐照试验段连接的保护管、与保护管另一端依次连接的密封垫圈、定位法兰、辅助连接管、铝法兰管和顶部法兰组成。
[0013]进一步的，所述下端头由与辐照试验段定位管连接的下套管、插入反应堆栅格板的下接头、设置于下接头内部的节流塞和将下接头各零部件固定的螺钉组成。
[0014]进一步的，所述密封组件由密封底座、密封螺母、外压块、内压块、密封外环、密封芯体、支撑外环和支撑内环组成；所述气管接头由气管接头和压紧螺母组成。
[0015]第二方面，一种用于材料辐照的热管控温装置的试验温度控制方法，包括如下步骤：通过集成设置于辐照试验段内部的可变热导率热管实现辐照样品轴向温度展平；辐照试验段阴阳面腔室通过相互独立的进出气支路与辐照试验调气系统相连，通过控温部件进出气管调整辐照试验段各个独立腔室氦气和氩气的比例进而改变独立腔室内气隙热阻，调节辐照试验段各个独立腔室的辐照试验温度；辐照试验段冷却水出入口孔通过控温部件冷却水出入口管与辐照试验水冷系统相连，通过调整辐照试验段冷却水出入口孔冷却水的温度和流量调节阴阳面腔室辐照样品的辐照温度。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0017](1)本专利技术提供的一种用于材料辐照的热管控温装置及试验温度控制方法，针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，采用气隙耦合热管的辐照温度控制方法，辐照试验段内部集成可实现辐照温度轴向展平的可变热导率热管，辐照试验段由两个独立的腔室组成，每个腔室设置独立的调气支路，通过在线调节辐照试验段各个独立腔室氦气和氩气的比例控制独立腔室的辐照试验温度；并且在装载辐照样品的一体化辐照罐中间隔板开设与辐照试验水冷系统连通的一体化通水孔，通过调整辐照试验段冷却水出入口孔冷却水的温度和流量进一步调节阴阳面腔室辐照样品的辐照温度。本专利技术通过耦合多种辐照试验温度控制方法，大幅提高了辐照试验温度的调节能力和控制精度，实现了辐照试验温度的精确调节与控制。
[0018](2)本专利技术在一体化辐照罐中间隔板上一体化加工冷却水出入口孔和热管下端，减少了传热热阻，提高了装置传热能力。热电偶和铑自给能中子探测器贯穿件均沿出气管引出辐照装置并与外部相应系统连接，均采用机械的方式进行密封，确保了连接的可靠性。在上定位块的筋条上放置弹簧，用于吸收夹块和辐照试验件辐照过程中辐照肿胀产生的变形量，确保了结构安全。辐照试验段设置多个温度和中子通量密度测点对辐照试验温度和中子通量密度进行实时监测，提高了材料辐照试验过程控制的能力。
附图说明
[0019]图1本专利技术提供的用于材料辐照的热管控温装置示意图；
[0020]图2辐照试验段示意图；
[0021]图3辐照罐示意图；
[0022]图4样品层示意图；
[0023]图5夹块示意图；
[0024]图6控温部件意图；
[0025本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于材料辐照的热管控温装置，其特征在于：包括内部集成可变热导率热管的辐照试验段、一个开口端与辐照试验段相连的辅助密封段、一端伸入辐照试验段用于辐照试验温度控制的控温部件、与辐照试验段另一个开口端连接的下端头和用于将装置固定在反应堆堆顶盖上的主螺栓；所述辐照试验段包括：内部集成热管下端及冷却水出入口孔的一体化辐照罐、与热管下端焊接连接的热管上端、与冷却水出入口孔连通的通水槽、装载辐照样品以及测量元件的样品层、将样品层定位压紧的垫板及上下定位块、与一体化辐照罐外筒端部焊接密封连接的顶法兰及底法兰和用于消除或减弱由于辐照肿胀所产生轴向应力的弹簧。2.根据权利要求1所述的一种用于材料辐照的热管控温装置，其特征在于：所述热管下端和热管上端构成集成式可变热导率热管，所述热管下端蒸发段内腔填充去离子水，所述热管上端气腔填充氦气，所述集成式可变热导率热管下端面与第二层样品层底面平齐，液体上端面与第二层样品层顶面平齐。3.根据权利要求2所述的一种用于材料辐照的热管控温装置，其特征在于：所述一体化辐照罐由内部集成热管下端的内筒、外筒、将一体化辐照罐分割成两个独立腔室的中间隔板、开设在中间隔板上与辐照试验水冷系统连通的冷却水出入口孔组成。4.根据权利要求3所述的一种用于材料辐照的热管控温装置，其特征在于：所述控温部件包括与相应冷却水出入口孔连通的冷却水出入口管；还包括一端延伸至辐照试验段内腔底部的进气管、与进气管另一端焊接连接的进气弯管、与进气弯管焊接的气管接头；还包括一端与辐照试验段独立腔室连通并焊接在顶法兰上的出气管、与出气管另一端焊接连接的出气筒、与出气筒另一端焊接连接的密封盖板、焊接在密封盖板上用于密封测量元件贯穿件的密封组件；还包括与出气筒连通的出气端管、定位支撑进出气管和冷却水出入口管的管定位块。5.根据权利要求4所述的一种用于材料辐照的热管控温装置，其特征在于：所述样品层由设有空腔的夹块，放置在空腔中的辐照样品和探测盒组成；所述样品层轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄岗，斯俊平，扶靓虔，蒋国富，孙胜，朱伟，赵文斌，张慧，许怡幸，刘浩，刘栖宇，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：