【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于核級鋯合金在役檢測，具體涉及一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置及方法。
技術介紹
1、核級鋯合金因其高強度、耐腐蝕、低中子吸收截面等特點，被用作重水堆壓力管、研究堆輻照考驗回路、同位素生產孔道等反應堆堆芯區域結構件的制造。在長期服役中，由于反應堆冷卻劑的腐蝕作用，反應堆冷卻劑中的氫元素會擴散進入鋯合金，導致鋯合金內的氫含量持續升高，最終在鋯合金基體內生成脆性的zr-h金屬間化合物，引發氫致延遲開裂等現象的發生，危害鋯合金結構件及反應堆使用安全。
2、為避免服役中鋯合金內的氫含量超過允許限值，有必要在服役過程中持續監測鋯合金的氫含量變化，而這要求從鋯合金上提取試樣后，再對試樣進行化學成分分析。目前提取氫含量測試試樣的方法主要是機械方法。例如，用于重水堆燃料通道內壓力管的核級鋯合金，其設計服役壽命長達25～30年。
3、監測該合金中氫含量的方法包括兩類：
4、1)將壓力管整個取出(即“拔管”)，然后從壓力管上切取可用于氫含量分析的塊狀試樣，再在同一位置安裝一根新的壓力管；
5、2)將壓力管內清空(運行時壓力管內盛裝物為多個燃料棒束及反應堆冷卻劑)，再利用專用工器具，從反應堆端面探入壓力管內側(與反應堆冷卻劑相接觸的一側)，從壓力管內壁分兩次刮取厚度約為60μm的屑狀試樣，分析試樣上的氫含量。
6、現有方法的局限性包括兩方面：
7、1)上述兩種方法用于重水堆中時，都需要借助位于反應堆端面的裝卸料機操作專門工具完成，且進行化學成分分析時，必須將試樣
8、2)由于高可靠性的要求，同位素生產孔道所用的核級鋯合金結構件也有必要對其中的氫含量進行定期在役檢測。然而，由于重水堆結構特點，采用類似的機械方法取樣難度較高，此外，帶有放射性的試樣轉運、冷卻等周期較長，影響反應堆正常運行。因此，傳統適用于重水堆的鋯合金結構件氫含量檢測方法并無法滿足重水堆運行、維護要求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置及方法，解決的技術問題是實現在不損害樣品的情況下測量反應堆內鋯合金結構件氫含量，實現反應堆內鋯合金結構件氫含量原位、快速、無損的檢測。
2、本專利技術的技術方案如下：一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，包括激光光源模塊，樣品平臺，光譜采集模塊和數據存儲處理模塊，所述的激光光源模塊與光譜采集模塊連接并向其輸出信號，光譜采集模塊與數據存儲處理模塊連接并向其輸出數據，激光光源模塊對樣品平臺上的樣品進行照射，光譜采集模塊對樣品平臺上的樣品進行檢測。
3、所述的激光光源模塊包括激光器，反射鏡和凸透鏡，激光器發射的激光經反射鏡反射后經凸透鏡照射到樣品平臺上的樣品。
4、所述的光譜采集模塊包括探頭，數字延遲發生器和光譜儀，探頭探測樣品平臺上的樣品反射的激光并將信號輸入至光譜儀，數字延遲發生器分別連接光譜儀和激光器，光譜儀將處理后的信號輸出至數據存儲處理模塊。
5、所述的數據存儲處理模塊為計算機。
6、一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測方法，包括如下步驟：
7、步驟1：獲取鋯合金內氫元素含量信息；
8、步驟2：構建氬氣環境與變溫環境；
9、步驟3：模型構建；
10、步驟4：光譜強度校正。
11、所述的步驟1為通過選擇合適的激光能量、收光角度與光譜儀延遲時間，獲得光譜信號，根據獲得的光譜信號得到鋯合金內氫元素含量信息。
12、所述的步驟2為將兩根氣管在樣品上方以45°傾斜并噴出氬氣，構建建氬氣環境；使用銅制升溫臺對鋯合金樣品進行加熱，并利用紅外相機進行測溫，確定樣品溫度。
13、所述的步驟3為利用libs對不同條件下的鋯合金樣品進行測試，獲得包含鋯合金的成分信息的光譜數據，對每一樣品選擇5個試驗點進行試驗，之后將這5個試驗點的libs光譜數據的結果取平均值，對光譜數據進行預處理，去除背景光譜的干擾，并進行歸一化處理。
14、所述的步驟4為通過查找校正系數實現非標定溫度下的氫元素含量檢測，計算公式為t/kt0，t0為25℃，t為測量時實際溫度，k為溫度為t時的溫度校正系數。
15、本專利技術的有益效果在于：利用本專利技術提供的裝置及方法可實現對反應堆內核級鋯合金結構件氫含量的原位檢測，避免了傳統機械方法中，因帶放射性試樣的轉運等導致的耗時長、費用高的問題，也無需使用依托裝卸料機開展機械工器具操作，有利于實現設計簡化。
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1.一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：包括激光光源模塊，樣品平臺，光譜采集模塊和數據存儲處理模塊，所述的激光光源模塊與光譜采集模塊連接并向其輸出信號，光譜采集模塊與數據存儲處理模塊連接并向其輸出數據，激光光源模塊對樣品平臺上的樣品進行照射，光譜采集模塊對樣品平臺上的樣品進行檢測。
2.如權利要求1所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：所述的激光光源模塊包括激光器，反射鏡和凸透鏡，激光器發射的激光經反射鏡反射后經凸透鏡照射到樣品平臺上的樣品。
3.如權利要求1所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：所述的光譜采集模塊包括探頭，數字延遲發生器和光譜儀，探頭探測樣品平臺上的樣品反射的激光并將信號輸入至光譜儀，數字延遲發生器分別連接光譜儀和激光器，光譜儀將處理后的信號輸出至數據存儲處理模塊。
4.如權利要求1所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：所述的數據存儲處理模塊為計算機。
5.一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.
7.如權利要求5所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測方法，其特征在于：所述的步驟2為將兩根氣管在樣品上方以45°傾斜并噴出氬氣，構建建氬氣環境；使用銅制升溫臺對鋯合金樣品進行加熱，并利用紅外相機進行測溫，確定樣品溫度。
8.如權利要求5所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測方法，其特征在于：所述的步驟3為利用LIBS對不同條件下的鋯合金樣品進行測試，獲得包含鋯合金的成分信息的光譜數據，對每一樣品選擇5個試驗點進行試驗，之后將這5個試驗點的LIBS光譜數據的結果取平均值，對光譜數據進行預處理，去除背景光譜的干擾，并進行歸一化處理。
9.如權利要求5所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測方法，其特征在于：所述的步驟4為通過查找校正系數實現非標定溫度下的氫元素含量檢測，計算公式為t/kt0，t0為25℃，t為測量時實際溫度，k為溫度為t時的溫度校正系數。
...【技術特征摘要】
1.一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：包括激光光源模塊，樣品平臺，光譜采集模塊和數據存儲處理模塊，所述的激光光源模塊與光譜采集模塊連接并向其輸出信號，光譜采集模塊與數據存儲處理模塊連接并向其輸出數據，激光光源模塊對樣品平臺上的樣品進行照射，光譜采集模塊對樣品平臺上的樣品進行檢測。
2.如權利要求1所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：所述的激光光源模塊包括激光器，反射鏡和凸透鏡，激光器發射的激光經反射鏡反射后經凸透鏡照射到樣品平臺上的樣品。
3.如權利要求1所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：所述的光譜采集模塊包括探頭，數字延遲發生器和光譜儀，探頭探測樣品平臺上的樣品反射的激光并將信號輸入至光譜儀，數字延遲發生器分別連接光譜儀和激光器，光譜儀將處理后的信號輸出至數據存儲處理模塊。
4.如權利要求1所述的一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測裝置，其特征在于：所述的數據存儲處理模塊為計算機。
5.一種反應堆內鋯合金結構件氫含量檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.如...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郁光廷，顏妍，李加成，王希林，陳明軍，趙冠楠，吳志剛，楊義忠，秦川，王永東，
申請(專利權)人：中核核電運行管理有限公司，
類型：發明
國別省市：
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