[发明专利]燃料棒氧化膜标样组件及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了燃料棒氧化膜标样组件及其制备方法、应用，燃料棒氧化膜标样组件，包括标样架，所述标样架上设置有多个具有不同厚度氧化膜的包壳管标样，所述包壳管标样采用注锌工艺腐蚀包壳管在其表面形成氧化膜，所述注锌工艺采用的腐蚀介质与AP1000水化学一致，水化学环境为注锌溶液。本发明所述标样组件中包括多个能够模拟AP1000燃料棒氧化膜的标样，能够用于对AP1000燃料棒氧化膜检测系统的测量精度进行标定和校核，确保氧化膜测量精度。

技术领域

本发明涉及辐照后燃料组件池边测量技术领域，具体涉及燃料棒氧化膜标样组件及其制备方法、应用。

背景技术

料棒包壳与冷却剂发生相互反应，形成大约100μm以内厚度的锆氧化物形成于核燃料棒上。

从燃料棒包壳管向冷却剂/慢化剂进行热传导的过程中，由于锆氧化物的不断生长使得包壳壁的厚度越来越薄，导致包壳结构完整性方面的损伤的金属损失。因此各燃料棒上容许的氧化物的最大量存在限制。一旦达到该限定值，则必须更换燃料棒。为了评判燃料棒包壳氧化层的厚度是否超过限值，需要通过涡流法对燃料棒氧化膜进行测量。

为了确保涡流法对燃料棒氧化膜进行测量的准确性，需要设计标样对氧化膜检测系统的测量精度进行标定和校核。

AP1000水化学环境为注锌环境，不同于其他类型核电水化学环境，氧化膜具有独特的结构和物理特性，在国内对于AP1000核电站燃料棒氧化膜标样制备及氧化膜测量研究尚无开展。

因此，亟需设计一种能用AP1000核电站燃料棒氧化膜标样，用于对AP1000燃料棒氧化膜检测系统的测量精度进行标定和校核。

发明内容

本发明的目的在于提供燃料棒氧化膜标样组件，该标样组件中包括多个能够模拟AP1000燃料棒氧化膜的标样，能够用于对AP1000燃料棒氧化膜检测系统的测量精度进行标定和校核，确保氧化膜测量精度。

此外，本发明还提供上述燃料棒氧化膜标样组件的制备方法和应用。

本发明通过下述技术方案实现：

燃料棒氧化膜标样组件，包括标样架，所述标样架上设置有多个具有不同厚度氧化膜的包壳管标样，所述包壳管标样采用注锌工艺腐蚀包壳管在其表面形成氧化膜，所述注锌工艺采用的腐蚀介质与AP1000水化学一致，水化学环境为注锌溶液。

本发明的包壳管标样采用与AP1000水化学一致的腐蚀工艺，氧化膜的产生机理与堆内燃料棒氧化膜的产生机理一致，水和锆的氧化方式和纯水腐蚀基本相同，完全可以模拟堆内实际环境，制备的包壳管标样能够用于对AP1000燃料棒氧化膜检测系统的测量精度进行标定和校核，确保氧化膜测量精度。

进一步地，包壳管标样采用ZIRLOTM包壳管，注锌溶液的浓度为5-40ppb。

进一步地，标样架上设置有5个不同厚度氧化膜的包壳管标样，5个包壳管标样的氧化膜厚度分别为5μm、15μm、30μm、60μm、90μm、125μm。

进一步地，还包括上部芯棒和下部芯棒，所述包壳管标样设置在上部芯棒和下部芯棒之间，所述包壳管标样、上部芯棒和下部芯棒同轴设置，所述包壳管标样、上部芯棒和下部芯棒构成燃料棒标样，所述上部芯棒和下部芯棒用于实现燃料棒标样与标样架连接。

进一步地，上部芯棒和下部芯棒均为一端大一端小的凸台结构，所述上部芯棒和下部芯棒的小端上靠近大端处分别设置有用于固定包壳管标样的第一定心轴套和第二定心轴套，所述上部芯棒的小端端部设置有插杆，所述下部芯棒的小端端部设置有与插杆装配的插孔。

本发明上述结构的燃料棒标样能够保证包壳管标样、上部芯棒和下部芯棒装配后的同心度，且装配方便，作为优选地，上部芯棒和下部芯棒的大端与包壳管标样具有相同外径。

燃料棒标样的装配过程为：