【doc】CARR堆芯容器材料6061-T6铝合金断裂韧性测试方法研究

【doc】CARR堆芯容器材料6061-T6铝合金断裂韧性测试方法研究 CARR堆芯容器材料6061-T6铝合金断裂韧 性测试方法研究 重大核科学?中国先进研究堆 靶件也会有一定的影响.这些都在很大程度上影响到水冷同位素生产的安全和经济问. 12GARR冷中子源系统可行性研究 沈峰,贾占礼,袁履正,孙志勇,吕征,刘天才,柯国土 建立冷中子源装置,开展中子散射实验研究是CARR堆的重点应用之一.由冷中子源装置获得 的冷中子,其良好的波动特性,可为生物学,凝聚态物理学和生命科学等领域提供极为有用的研究 工具,给出明显优于其他研究手段的研究结果. CARR堆的功率较高,又是座多用途研究堆.这就要求CARR冷中子源装置能够适应满功率运行, 降至半功率运行等不同工况,以及在这些工况下冷中子源系统停止运行等特殊条件.为此,CARR 冷中子源装置需解决以下4个难点:1)冷包表面向液氢传热的热流密度远远地超过了热流密度极 限;2)CARR满功率运行与半功率运行,给液氢热虹吸回路带来了液面稳定性难题;3)为满足冷 中子源系统的运行稳定,液氢热虹吸系统必须具备自调节特性;4)热虹吸系统垂直下降管内不允 许出现溢流现象.针对这几大难点,通过对国外大量冷中子源资料的调研,对世界上各种冷包的冷 却方式进行分类,比较其冷却特点,结合理论计算和,对可以适用于CARR冷中子源系统的各 种慢化剂,冷包材料,冷包形状及结构等进行了优化选择,提出了一种不同于其他 冷中子源的冷包 氦气助冷与两相热虹吸循环相结合的冷却方式.通过核物理计算,建立简化的换热模型及计算等分 析,论证了该种冷却方式的可行性,从而解决了冷中子源系统的可行性问题. 13GARR堆燃料组件堆外水力稳定性试验 张应超,刘燕,康亚伦 CARR采用平板型燃料组件,燃料板采用6061铝合金包壳,U3Si2-A1弥散型燃料,燃料板与侧 板用滚压法固定,形成一个整体.除辐照条件外,在模拟堆内运行热工水力及水质条件下,对标准 燃料组件减小水力稳定性试验,试验流速为设计流速的120%.第1个组件试验中发现的问题,及 时反馈给设计方和制造厂家,对经过设计和制造工艺改进后制造的第2个组件,又进行了试验.两 个组件水力试验经历的天数分别为设计寿命的120%和240%.在试验过程,测量了组件的压差一流速 关系,氧化膜厚度,整体流致振动等;进行了试验中间检查,试验后进行了非破坏性和破坏性检查. 其结果为反应堆设计和将来安全运行提供了试验依据.通过试验,证明CARR标准燃料组件结构完 整,没有发现损坏,扭曲,变形,严重腐蚀等问题,说明组件设计和制造工艺基本合理可行. 通过测量滚压固定的燃料板与侧板的结合强度,发现随着试验时间的延长结合强度有所降低, 但在远大于设计寿命的试验后,仍有足够的强度,能保持组件的整体性. 14GARR堆芯容器材料6061一T6铝合金断裂韧性测试方法研究 宁广胜,徐远超,林虎,张长义 CARR的堆芯容器是一内径为~b459mm,壁厚10mm的承压简体.它是轻水与重水的边界,又 il垂#}量黜女i捶 12中国原子能科学研究院年报2002 是一道安全屏障.因此,堆芯容器的完整性对CARR的安全运行意义重大.由于中子辐照会导致材 料断裂韧性的降低,使材料发生脆断的可能性增大.所以断裂韧性数据是确保CARR堆芯容器设计, 运行安全的重要参数.这就要求必须准确,可靠地测定CARR堆芯容器材料6061一T6铝合金的断裂 韧性.参考橡树岭实验室对6061一T6(T651)铝合金的断裂韧性辐照试验,并依据ASTME1820—96 断裂韧性试验方法,以及GB2038—91金属材料延性断裂韧性JIC试验方法,对国内研制的CARR堆 芯容器6061一T6铝合金的断裂韧性测试方法进行了研究. 试验材料由CARR堆芯容器试制件取得.考虑将来监督试样要放入的监督管尺寸约束和J积分 试验对试样最小韧带尺寸的要求以及6061一T6铝合金的性能特性,确定采用紧凑拉伸(CT)试样. 试样尺寸为:宽度25mm,厚度12.5mm,韧带尺寸?12.5mm. 试验具体操作过程与钢材的断裂韧性试验相比具有一定的难度.通过试验摸索,掌握了适用于 6061一T6铝合金的试验方法.例如,由于铝合金不能采用氧化着色的方法标记裂纹扩展区,本工作 采用二次疲劳的方法清晰标记出了6061一T6铝合金试样的裂纹扩展区.本次实验共获得6个有效试 验点,采用JR阻力曲线法对实验数据进行指数函数拟合,推算出CARR堆芯容器试制件材料6061一T6 铝合金的蜀.为34?m肝a.经有效性判断试验数据为有效数据.该结果与这种材料的拉伸数据相一 致并与美国橡树岭实验室对6061一T651铝合金未辐照试样的蜀.试验数据(31MPa)接近. 15CARR堆冷中子导管的模拟和优化设计 郭立平,杨同华,王洪立,成之绪 应用蒙特卡罗模拟技术对中国先进研究堆两条冷中子导管的设计进行了模拟和优化研究. 对于特征波长为0.2姗的冷中子导管中CNGI,研究了堆内导管,弯导管和直导管分别使用58Ni 和超镜作镀膜材料的不同设计方案,表明超镜导管不仅可以提高中子特别是短波中子的传输效率 (图1示出了强度增益),而且可以减小导管长度,降低导管和屏蔽体费用,还可将弯导管部分基 本留在反应堆大厅内,进一步降低导管大厅的辐射本底;对于特征波长为0.4nm的冷中子导管中 CNG2,比较了超镜相对于天然Ni镀膜材料的传输效率的变化(图2示出了强度增益).通过模拟研 究,获得了超镜导管系统的传输效率以及出口处的中子束强度,发散度,均匀性和重力影响等主要 性能参数. 褶 鲁 }孽l 褶 鲁 }孽l 图1CNG1不同设计方案的强度增益图2CNG2超镜导管相对于天然Ni导管的强度增益