锂铝合金靶件管芯体厚度与长度无损检测装置

　　锂铝合金管芯体厚度与芯体长度是靶元件的重要技术指标，其关系到反应堆运行的安全性与经济性，应用无损检测技术检测靶件管芯体厚度和芯体长度是满足技术要求的重要质量保证手段。

　　1　检测原理

　　1.1　芯体厚度测量原理

　　当一窄束中子射线通过物质层时，其强度遵从指数吸收规律：

　　I=I0e-MR (1)

　　式中　I0，I— 分别为射线束通过吸收体前后的辐射强度(计数/s);

　　R— 吸收体的厚度，cm;

　　M— 线性吸收系数，cm-1。

　　锂铝合金靶件管是将含有Li　6 的Li-Al合金芯体夹在铝包壳中间构成的，在Li-Al合金中，Al以及包壳铝对热中子流的吸收截面很小，而Li　6 对热中子有很大的吸收截面，因此当热中子流通过含有Li　6 的Li-Al合金芯体时，它的强度将随吸收体厚度的增加而迅速降低，数学推导表明，吸收体的厚度T(cm)和射线通过该点的辐射强度I(计数/s)之间有下列关系：

　　T =klnI+A (2)

　　式(2)中的斜率K 和截距A 通过测量一组已知厚度的等效标准片求得。对于未知厚度的靶件管，只要在相同的工作条件下测量出该管的透射强度I，便可由式(2)计算出靶件管的芯体厚度值。

　　1.2　芯体长度测量原理

　　锂铝合金靶件管最终的成品管要求两端的铝包壳长度必须一致，因此需要进行芯体长度测量，从而确定靶件管中Li-Al合金芯体的位置，并最终确定出靶件管两端需要切除的铝包壳长度。

　　长度测量时，如图1所示，先在一标准管的头部和尾部贴上0.3mm的Li　6 薄片，并且已知头部Li　6薄片距标准管头部端面的距离为A，尾部Li　6 薄片距标准管头部端面的距离为B。当头部的少量芯体进入准值孔，中子射线透射强度将从I0减少到Γ，此时，认为检测到芯体。当中子射线透射强度降到Γ时，步进电机行程为X(从相对零点开始计数)，则可得出：头线值=X-A

　　(因检测的起始位置相同，所以对于未知元件管其头线值和尾线值与标准管相同)。

　　反之对于未知元件管，当计数率降到Γ时，已知步进电机行程X，则：头部芯体距元件管头端的距离= 步进电机行程X-头线值

　　当尾部的少量芯体进入准值孔，中子射线透射强度也将从I0减少到Γ，此时，认为检测到尾部芯体。当计数率降到Γ 时，步进电机行程为X′(从相对零点开始计数)，则可得出：尾线值=X′-B反之对于未知元件管，当计数率降到Γ时，已知步进电机行程X′，则：尾部芯体距元件管头端= 步进电机行程X′-尾线值