[發明專利]一種包覆燃料顆粒的壓碎強度的測試方法

有效

• 申請號: 201611245256.4
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106644722B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張鋒;林俊;楊旭;李子威;朱智勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/44;G01N23/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;余永莉

1.一種包覆燃料顆粒的壓碎強度的測試方法，所述包覆燃料顆粒由內而外依次包括：燃料核芯、緩沖層、內致密熱解碳層、陶瓷球殼、外致密熱解碳層，其特征在于，所述測試方法包括以下步驟：

S₁：對所述包覆燃料顆粒進行第一次高溫氧化處理，以去除外致密熱解碳層；

S₂：對去除了外致密熱解碳層的包覆燃料顆粒的陶瓷球殼進行激光打孔，即在所述陶瓷球殼的表面開微米級的小孔，深度大于所述陶瓷球殼的厚度；

S₃：對已完成激光打孔的包覆燃料顆粒進行第二次高溫氧化處理，以去除內致密熱解碳層和緩沖層；以及

S₄：在材料試驗機上測試經過上述處理的包覆燃料顆粒的壓碎強度值。

2.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述陶瓷球殼的材料選自碳化硅、碳化鋯、碳化硼中的一種。

3.根據權利要求2所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟S₁和步驟S₃中，碳化硅球殼的高溫氧化處理溫度范圍為400～1200℃，碳化鋯球殼的高溫氧化處理溫度范圍為400～700℃，碳化硼球殼的高溫氧化處理溫度范圍為400～600℃。

4.根據權利要求3所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟S₁和步驟S₃中，高溫氧化處理的時間由內、外致密熱解碳層的厚度、一次熱處理顆粒數量以及氧氣的含量確定。

5.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述步驟S₂還包括：提供一具有點陣排列的凹坑的模板，將已去除外致密熱解碳層的包覆燃料顆粒置于該模板的凹坑中實現自動化定位。

6.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述步驟S₂中通過控制激光的能量和激光斑點的大小，在所述陶瓷球殼的表面開微米級的小孔，深度大于所述陶瓷球殼的厚度。

7.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述測試方法還包括在第一次高溫氧化處理和激光打孔之間增加清潔步驟。

8.根據權利要求7所述的測試方法，其特征在于，所述清潔步驟包括：將經過第一次高溫氧化處理后的包覆燃料顆粒經丙酮、去離子水和乙醇超聲波清洗后，在干燥箱烘干。

9.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述第二次高溫氧化處理的時間大于第一次高溫氧化處理的時間。

10.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將一定數量的包覆燃料顆粒置于氧化鋁坩堝中，并放置于高溫氧化爐內，通入空氣流量為20～100L/h，升溫至400～1200℃，保溫5～20h后，降溫取樣；

2)在模板上先激光制備點陣排列的凹坑，然后將經過第一次高溫氧化處理的包覆燃料顆粒撒在所述模板的凹坑內，調束斑的大小和能量，在陶瓷球殼的表面獲得直徑是1～10μm的小孔；

3)將經過激光打孔的包覆燃料顆粒置于氧化鋁坩堝中，并放置于高溫氧化爐內，在空氣氣氛下升溫至400～1200℃，保溫5～20h后，降溫取樣；以及

4)取一定數量的樣品，在材料試驗機上測試并記錄每個包覆燃料顆粒的壓碎強度值。