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1、第39卷增刊原子能科学技术Vol.39,Suppl.2005年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJuly2005燃料元件辐照后破坏性检验张平,冉木子(中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京102413)摘要:介绍了现在通行的燃料棒辐照后破坏性检验的一般方法,包括燃料辐照后的微观结构观察和力学性能试验;描述了光学显微镜,透射电子显微镜和扫描电子显微镜在观察燃料微观组织结构时的应用;论述了辐照后包壳管在热室中的拉伸、爆破、蠕变等试验方法,比较辐照前后包壳力学性能的变化。这些方法有利于加
2、深理解燃料芯块、包壳和结构部件的辐照行为,为提高燃耗提供依据。关键词:破坏性检验;微观结构观察;力学性能中图分类号:TL424;TL352文献标识码:A文章编号:100026931(2005)S020113204DestructivePost2IrradiationExaminationofIrradiatedFuelRodZHANGPing,RANMu2zi(ChinaInstituteofAtomicEnergy,P.O.Box275257,Beijing102413,China)Abstract:Severalmet
3、hodsofdestructivepost2irradiationexamination(PIE)includingmicrostructureobservingandmeasurementofmechanicalpropertiesofirradiatedfuelrodwereintroduced.Opticalmicroscope,transmissionelectronmicroscope(TEM)andscanningelectronmicroscope(SEM)weredescribed.Tensiletest,
4、tubebursttestandcreeptestofirradiatedcladdinginhotcellwerediscussed.Thechangesofmechanicalpropertiesofcladdingbeforeandafterirradiationwerecompared.Thesemethodscon2tributetounderstandirradiationbehavioroffuel,claddingandstructurecomponentsandsupplyproofforincreasi
5、ngburnup.Keywords:destructivepost2irradiationexamination;microstructureobserving;mechan2icalproperties为验证燃料组件的有关设计、制造工艺和深入了解是必不可少的。元件在堆内的运行参数的合理性,需要进行辐照后检验。破坏性检验和无损检验是辐照后检1微观结构观察验的重要组成部分,它对燃料芯块、包壳和堆内111光学显微镜金相检验结构部件在辐照下,尤其是高燃耗下的行为的金相检验主要涉及测量包壳管的氢化物分收稿日期:2005201205
6、;修回日期:2005201230作者简介:张平(1981—),男,陕西西安人,硕士研究生,核材料专业114原子能科学技术第39卷布、测量分析包壳管的氧化膜和观察燃料芯块果,也可以纵向切割出大于一个燃料芯块的样的微观组织。品。在这些样品中,可以测量芯块与芯块的相陶瓷型燃料元件辐照后,芯块会出现不同互作用和芯块的竹节效应。程度的开裂现象,且随着辐照时间增加和燃耗秦山核电站3×3-2小组件在堆内辐照加深,开裂情况随之加重。因此,金相检验之前后,将燃耗为30.9GW·d/t的元件棒进行金样品的制备工作是相当重要的。国内采用真空相检
7、验。图1是包壳内、外壁氢化物的分布情吸铸树脂法制备辐照后UO2金相试样。该方况。可以看出,大部分氢化物呈周向分布或混[1]法对试样的微观检验有重要意义:1)可保留乱取向,内、外壁氢化物分布无明显差别。这种样品辐照后的原始状态;2)可保护样品中的各分布的氢化物可保证锆合金具有较好的延性。种自然面,提高制样质量;3)可固化辐照后元图2显示了芯块的晶间开裂和晶粒组织。件的碎块,减少放射性污染。112透射电子显微镜的应用树脂固化后的样品用SiC纸进行磨光,并带能粒子对固体的损伤主要发生在材料表用流动水仔细冲洗,然后再进行抛光。燃料
8、芯面之下并产生大小为纳米到微米级的小空洞。块一般用纯的过氧化氢和γ氧化铝粉混合物抛损伤产生的微观结构有位错环、空位和晶体结光浸蚀。包壳材料的抛光可以用砂粒直径为构混乱等。透射电子显微镜技术不仅可显示微2～6μm、0～1μm、0～0.25μm的砂纸。最后观结构,也可同时获得晶体结构(通过电子衍用蚀刻剂对样
