國內中子散射裝置

 

中國散裂中子源

CSNS

 

中國先進研究堆

CARR

 

中國綿陽研究堆

CMRR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

我國首臺中子織構譜儀實現工業應用
 

  1217,我國首臺中子織構譜儀——中子織構衍射儀在我院成功完成了我國自主研發的鋯合金以及變壓器用硅鋼織構測量,測量結果證明:該臺譜儀能夠解決當前工程建設中面臨的諸多實際問題,首次實現了中子散射技術在工業生產中的應用。 

  據中子散射研究室的織構譜儀負責人李眉娟博士介紹:我院的中子織構衍射儀主要性能指標--樣品處中子通量位居國際同類譜儀前三,比對實驗結果表明,我國織構衍射儀的實驗數據質量達到國際先進水平,如圖1所示。國際著名的中子織構衍射儀專家-德國的布羅克邁爾教授就國內首臺中子織構衍射儀測量的織構實驗數據,評價稱“這是一個高質量的數據,測量結果非常振奮人心”。目前CARR堆織構譜儀已經在國內的核工業領域開展了鋯合金織構測量,工業用變壓器硅鋼材料、鎂鋁復合材料等的織構測量分析,國內用戶對CARR中子織構衍射儀的測量結果給出了高度評價。 

                                        

                            1 國際上不同織構衍射儀測得的鋯-4合金織構極圖 

                                         (上圖:中國;中圖:美國;下圖:澳大利亞)  

   中子織構衍射儀是一臺超級“顯微鏡”,可以描寫多晶材料在制備、加工及服役等過程中晶粒在某些方向形成的擇優排列程度,它可開展模擬實際工況下的織構測量,研究服役性能,為材料的服役性能及高性能材料的研發提供實驗依據。經過中子織構衍射儀的準確測量,可以知道材料的織構情況,進而通過不同工藝對織構進行調整控制,從而要得到所需要的性能,進一步挖掘材料的潛力,這無論是對于已有的或者新型的材料都非常必要。可以應用于和我們日常生活息息相關的口杯、臉盆、易拉罐等筒形物品制造材料的研制,以及汽車的外殼鋼板等各種工業領域材料的研究。 

   國外自上世紀五十年代起,已逐漸將中子衍射技術應用到各種工業、航空航天、考古及地質等領域材料的織構研究中,幫助解決了許多實際領域的重大問題。我國以前沒有中子織構測試平臺,這種情況在一定程度上制約了很多重要材料國產化的進程。20128月,我國首臺中子織構譜儀在原子能院建成,原子能院中子織構研究小組自主設計和研制了譜儀的關鍵部件,研發了中子織構自動化測控軟件。 

  國內首臺中子織構衍射儀的成功建造并投入使用,為國內材料織構的研究提供了一個全新的實驗手段,并且開辟了一個重要的研究領域。這臺譜儀也為我國工業、軍用、航空航天及其它材料研究和民用領域等國家重大需求提供了先進的測量方法和實驗支撐手段,對今后材料的合理、充分使用以及軍用和民用新材料的開發具有重大應用價值。 

     中國先進研究堆CARR

  中國先進研究堆(CARR)位于中國原子能科學研究院內,工程建筑面積約18000m2,占地面積約2.3公頃,是由反應堆及其相關輔助系統和實驗設施組成的大型核科學工程,中國原子能科學研究院負責該工程的設計、建造和營運。從堆型選擇到反應堆主工藝設計和調試,全部由中國原子能科學研究院承擔。廠房及輔助工藝由核工業第四研究設計院設計,土建和安裝由核工業二四建設公司、二三建設公司承擔。反應堆主要設備的研制,是由CARR工程部組織國內相關廠家共同技術攻關完成。

  CARR無論從中子注量率水平還是研究堆的品質因子看,在國際上處于前7名位置。亞洲的主要研究堆中,CARR的中子注量水平是最高的。CARR采用緊縮堆芯反中子阱型核設計概念和使用UxSix-Al彌散型新型燃料元件, 最后選定堆型為稍加壓輕水冷卻和慢化、重水反射的反中子阱型池內桶式結構(圖l);主要設計參數見表1。

  CARR堆功率60MW,其堆型對于獲得中子能譜的空間分離,在重水反射層中獲得較高的熱中子注量率水平以及大的中子可利用空間等方面獨具特色。考 慮到當今研究堆燃料低濃化的要求,CARR選用235U富集度為20%、芯體含鈾密度為4.3克/立方厘米的U3Si2-Al彌散體作燃料芯體, 鋁作包殼的平板型燃料組件。在重水反射層內最大熱中子注童率能達到,品質因子()能達的水平, 已屬世界研究堆參數的先進行列。 

  CARR堆于2012年3月13日完成滿功率穩定運行72小時,2012年8月21日至25日,CARR堆中子散射科學平臺“一期”7臺譜儀成功完成帶束熱調試。

   

  如圖,高壓粉末譜儀,原子能院自主設計建造的高分辨粉末譜儀,殘余應力譜儀,與德國合作的織構、四圓和三軸譜儀,與中科院化學所合作的反射和小角譜儀已經建成。中子照相譜儀,與中科院物理所合作的三軸譜儀,冷中子三軸譜儀和廣譜譜儀已經得到國家的項目支持,正在建設中。其他幾臺譜儀目前正在規劃建設中。

安徽11选5