用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法与流程

1.本发明属于材料的堆内辐照技术领域，具体涉及一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法。


背景技术：

2.反应堆用材料在正式使用之前，必须经过堆内辐照考验，以验证其耐辐照性是否满足使用要求，材料的堆内辐照考验需要在一定的技术条件下进行，其中一个重要的指标为样品的辐照温度，结构材料受到中子辐照后性能变化程度与辐照温度密切相关。在反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上都是不均匀的，这对材料的辐照温度有很大的影响。如果辐照装置没有精确地控制辐照温度，同一辐照罐内的样品温度相差很大，致使同一材料样品性能变化不一，因此，在辐照技术中如何控制辐照温度是一个重要的问题。材料辐照温度精确控制技术上的瓶颈已制约着辐照试验的进一步实施，精细化辐照试验能力的缺失使得辐照温度等不能够精确控制，进而阻碍着深入研究核材料内部特性，制约了前端材料设计改性以及计算模型建立。鉴于辐照过程的重要性以及辐照试验技术的提升，亟需提供一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题，提供一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法，针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，能够实现材料辐照试验温度的精确控制。
4.本发明采用的技术方案：
5.第一方面，本发明实施提供一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，包括由两层4个独立腔室组成的辐照试验段、一个开口端与辐照试验段相连的辅助密封段、一端伸入辐照试验段用于辐照试验温度控制的气管组件、与辐照试验段另一个开口端连接的下端头和用于将装置固定在反应堆堆顶盖上的主螺栓；
6.所属辐照试验段包括：装载材料样品以及测量加热元件的样品层、用于放置样品层由多个弧形筒组成的辐照罐、将各个弧形筒隔开的隔板法兰、两端与隔板焊接密封连接的中部支撑弧形壳、与辐照罐弧形筒端部密封连接的顶法兰及底法兰和用于消除或减弱由于辐照肿胀所产生轴向应力的弹簧。
7.进一步的，所述辐照罐由内外环形筒构成的辐照罐壁、将辐照罐壁分割成多个腔室的中间隔板、开设在中间隔板上分别与各个独立腔室连通的一体化进气孔组成。
8.进一步的，所述气管组件包括一端与辐照罐进气孔焊接连接的进气管、与进气管另一端焊接连接的进气端管、与进气端管焊接的气管快接头；还包括一端与辐照试验段独立腔室端部法兰焊接连接的出气管、与第二层出气管另一端焊接连接的第二层出气筒、与第一层出气管焊接连接的电加热密封座、与电加热密封座焊接连接的电加热密封盖板、焊接在第二层出气筒以及电加热密封座上的用于密封热电偶以及spgd贯穿件的热电偶密封
组件、焊接在电加热密封盖板上的电加热棒密封组件，还包括定位支撑进出气管的气管定位块。
9.进一步的所述第一层样品层由设有空腔的第一层夹块，放置在空腔中的辐照样品、电加热棒和温度中子探测盒组成；所述第二层样品层由设有空腔的第二层夹块，放置在空腔中的辐照样品、用于伽马剂量率值测量的spgd和温度中子探测盒组成；第一层夹块和第二层夹块均在轴向上分割成四段。
10.进一步的，所述电加热棒由加热电阻丝、用于包容加热电阻丝的包壳管、堵头、填充在包壳管内的氧化镁绝缘填充粉末、用于监测电加热棒温度的热电偶监测元件、电极和贯穿出辐照装置的铠装引线组成。
11.进一步的，所述辅助密封段由一端与辐照试验段连接的保护管、与保护管另一端依次连接的密封垫圈、定位法兰、辅助连接管、铝法兰管和顶部法兰组成。
12.进一步的，所述下端头由与辐照试验段定位管连接的下套管、插入反应堆栅格板的下接头、设置于下接头内部用于调节通过辐照装置辐照试验段冷却水流量的节流塞和下接头各零部件固定的螺钉组成。
13.进一步的，所述电加热棒密封组件由与电加热密封盖板焊接的电加热密封座、装填在电加热密封座空腔内的石墨填料、压紧石墨填料的填料压盖和与电加热密封座螺纹连接的电加热螺母组成。
14.进一步的，所述热电偶密封组件由密封底座、密封螺母、外压块、内压块、密封外环、密封芯体、支撑外环和支撑内环组成，所述热电偶组件与电加热密封座为45
°
焊接连接；所述气管快接头由接头和压紧螺母组成。
15.第二方面，本发明实施提供一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法，包括：辐照试验段各个腔室通过相互独立的进出气支路与辐照试验调气系统相连，通过与各个腔室连接的进出气管和电加热系统分别独立调节辐照试验段各个腔室的辐照试验温度；其中，第一层和第二层各个独立腔室均通过调整进气管中氦气和氩气的比例改变辐照试验段各个独立腔室的气隙热阻，进而调节各个腔室辐照样品辐照温度；通过调整第一层腔室电加热棒的功率与气隙耦合调节第一层腔室辐照样品辐照温度。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
17.(1)本发明提供的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法，针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，采用气隙耦合电加热的辐照温度控制方法，辐照试验段由4个独立的腔室组成，每个腔室设置独立的调气回路，并且在第1层两个腔室设置了电加热棒用于与气隙对辐照温度进行耦合调节，能够实现辐照试验温度的精确控制，大幅提高了辐照试验温度的控制精度。
18.(2)本发明提供的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法，在轴向上将辐照试验段分成了两层，与单层辐照试验段相比，在确保辐照温度控制精度的条件下增加了辐照样品轴向分布高度，大幅提高了反应堆活性区的利用能力。
19.(3)在辐照罐中间隔板上一体化加工惰性气体进气孔，热电偶、电加热棒、spgd等贯穿件均沿出气管引出辐照装置并与外部相应系统相连接，均采用机械的方式进行密封，确保了连接的可靠性，在上定位块的筋条上放置弹簧，用于吸收夹块和辐照试验件辐照过程中辐照肿胀产生的变形量，确保了结构安全。辐照试验段每个腔室设置了温度测点对辐
照温度进行实时监测，并且在辐照试验段第二层设置spgd对辐照试验中的伽马剂量率值进行在线测量，提高了材料辐照过程控制的能力。
附图说明
20.图1本发明提供的用于材料辐照的气隙耦合电加热装置示意图；
21.图2辐照试验段示意图；
22.图3辐照罐示意图；
23.图4第一层样品层示意图；
24.图5电加热棒示意图；
25.图6第二层样品层示意图；
26.图7辅助密封段示意图；
27.图8气管组件示意图；
28.图9电加热棒密封组装件示意图；
29.图10热电偶密封组件示意图；
30.图11气管快结头示意图；
31.图12下端头示意图；
32.图13热电偶示意图；
33.图中：1-下端头，2-辐照试验段，3-辅助密封段，4-主螺栓，5-垫圈，6-气管组件，7-定位管，8-底法兰，9-下定位块，10-垫板，11-第二层样品层，12-辐照罐，13-上定位块，14-弹簧，15-隔板法兰，16-中部支撑弧形壳，17-第一层样品层，18-顶法兰，19-连接管，20-导向管，100-第二层阳面进气孔，101-第二层阳面腔室，102-中间通水孔，103-辐照罐壁，104-第一层阳面进气孔，105-第一层阳面腔室，106-中间隔板，107-第一层阴面腔室，108-第一层阴面进气孔，109-第二层阴面进气孔，110-第二层阴面腔室，21-辐照样品，22-第一层夹块，23-第一层温度中子探测盒，24-电加热棒，25-铠装引线，26-电极，27-包壳管，28-氧化镁绝缘填充粉末，29-热电偶监测元件，30-加热电阻丝，31-堵头，32-第二层夹块，34-第二层辐照样品，35-spgd(自给能伽马探测器)，36-保护管，37-密封垫圈，38-定位法兰，39-铝法兰管，40-辅助连接管，41-顶部法兰，42-气管定位块，43-第一层出气管，44-进气管，45-进气端管，46-气管快接头，47-电加热密封座，48-热电偶密封组件，49-电加热密封盖板，50-电加热棒密封组件，51-第二层出气筒，52-第二层出气管，53-电加热密封座，54-石墨填料，55-填料压盖，56-电加热密封螺母，57-支撑内环，58-支撑外环，59-密封芯体，60-密封外环，61-密封底座，62-内压块，63-外压块，64-密封螺母，65-气管压紧螺母，66-气管接头，67-下接头，68-节流塞，69-紧固螺钉，70-下套管。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.如图1所示，本发明提供的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，采用分段构成的型式，包括由两层4个独立腔室组成的辐照试验段2、一个开口端与所述辐照试验段2相连的辅助密封段3、一端伸入辐照试验段2用于辐照试验温度控制的气管组件6、与辐照试验段2另一个开口端连接的下端头1和用于将装置固定在反应堆堆顶盖上的主螺栓4和垫圈5。气隙耦合电加热装置的辐照试验段2用于装载材料辐照样品进行堆内辐照，采用惰性气体气隙耦合电加热的方法进行辐照样品试验温度控制，装置外形尺寸约为ф131mm
×
8745mm，总重约为52kg，主要材料为06cr18ni11ti不锈钢和6061铝合金。。
38.如图2所示，所述辐照试验段2是装置的核心部分，所述辐照试验段2采用轴向上下两层、内外双侧冷却以及双气隙式设计，包括：装载材料样品以及测量加热元件的第一层样品层17和第二层样品层11、用于放置样品层由多个弧形筒组成的辐照罐12、将各个弧形筒隔开的隔板法兰15、两端与隔板法兰15焊接密封连接的中部支撑弧形壳16、分别与弧形筒端部密封连接的底法兰8及顶法兰18和用于消除或减弱由于辐照肿胀所产生轴向应力的弹簧14。还包括定位管7、下定位块9、垫板10、上定位块13、连接管19和导向管20。所述定位管7焊接在辐照试验段2下端并插入下端头的下套管70中，进而限制装置的径向位移而实现定位。在每个样品层两端均设置用于固定样品层的垫板10，所述垫板10分别与上定位块13和下定位块9连接，进而将辐照样品固定在辐照试验段2各个独立的腔室内。所述连接管19下端与顶法兰18焊接，所述连接管19上端与导向管20焊接连接；可选地，辐照试验段2设置两个半圆筒形连接管19，在连接管19中间设有用于引入反应堆冷却水进入辐照试验段2的中部通水孔102，进而实现辐照样品的内侧冷却。辐照试验段2每层样品段高度为255mm，辐照试验段2总高为854mm，与以往一般不超过500mm的辐照试验段相比，大幅提高了反应堆活性区的利用能力。
39.如图3所示，所述辐照罐12包括内外环形筒构成的辐照罐壁103、将辐照罐壁103分割成多个腔室的中间隔板106、开设在中间隔板106上分别与各个独立腔室连通的一体化进气孔，所述中间隔板106将辐照罐壁103分别分割成第一层阳面腔室105、第一层阴面腔室107、第二层阳面腔室101和第二层阴面腔室110，所述第一层阳面腔室105内设有第一层阳面进气孔104，所述第一层阴面腔室107内设有第一层阴面进气孔108，所述第二层阳面腔室101内设有第二层阳面进气孔100，所述第二层阴面腔室110内设有第二层阴面进气孔109；各个腔室通过气管组件6中对应的进出气管分别与辐照试验调气系统相连进而形成相互独立的调气支路，因此，辐照试验时可分别对各个腔室单独调节惰性气体比例进而实现各个腔室的辐照温度独立控制。为解决小空间内多气路进出空间不足的问题，采用在辐照罐12
将阴阳面隔开的中间隔板106上一体化加工气体流道的方式进气。
40.如图4～图6所示，所述第一层样品层17由设有空腔的第一层夹块22、放置在空腔中的辐照样品21、电加热棒24和温度中子探测盒23组成；所述第二层样品层11由设有空腔的第二层夹块32，放置在空腔中的第二层辐照样品34、用于伽马剂量率值在线测量的spgd35和温度中子探测盒23组成；在温度中子探测盒23内放中子探测片用于辐照试验中子注量测量，热电偶测量端银钎焊在第温度中子探测盒23外表面用于辐照试验温度在线监测。为实现辐照试验段2各个腔室试验温度精确控制，第一层夹块22和第二层夹块32均在轴向上分割成四段，进而在每个腔室内轴向上设置阶梯气隙(夹块内壁与辐照罐内筒外壁之间的间隙构成内气隙、夹块外壁与辐照罐外筒内壁之间的间隙构成外气隙)。所述电加热棒24由设置在电加热棒24加热区的ni20cr80加热电阻丝30、用于包容加热电阻丝的包壳管27、设置在电加热棒24端部用于封堵电加热棒24的堵头31、填充在包壳管内的氧化镁绝缘填充粉末28、用于监测电加热棒温度的热电偶监测元件29、设置在电加热棒上端的电极26和贯穿出辐照装置与堆外调节电加热棒24功率的调功器连接的铠装引线25组成，电加热棒额定功率为1000w，尺寸为设计温度为800℃。
41.如图7所示，所述辅助密封段3由一端与导向管20连接的保护管36、与保护管36另一端依次连接的密封垫圈37、定位法兰38、辅助连接管40、铝法兰管39和顶部法兰41组成。所述保护管36的材料为铝合金，其上端与铝法兰管39焊接在一起，并扣在定位法兰38上，其内部为气管组件6，对气管组件6起到了一起的保护与防振的作用。所述定位法兰38通过4根m12的螺栓、密封垫圈37与反应堆堆顶盖法兰紧固在一起，实现辐照装置的密封。
42.如图8所示，所述气管组件6包括一端与辐照罐12相应进气孔焊接连通的进气管44，与进气管44另一端焊接连通的进气端管45、与进气端管45焊接的气管快接头46，可选地，气管组件中进气管44、进气端管45均设置4套，每根进气管分别与各个独立腔室对应的进气孔焊接密封连接，进而形成4个独立的进气支路，并且每个进气端管设置两个进气口，可分别实现氦气和氩气的进气；还包括两根一端分别与辐照试验段2第二层阳面腔室101、第二层阴面腔室110焊接连通的第二层出气管52、与第二层出气管52另一端焊接连通的第二层出气筒51、与第一层出气管43焊接连通的电加热密封座47、通过出气端管分别与第二层出气筒51和电加热密封座47连通的气管快接头46，进而形成4个独立的出气支路；还包括与电加热密封座47焊接连接的电加热密封盖板49、焊接在第二层出气筒51以及电加热密封座47上的用于密封热电偶以及spgd贯穿件的热电偶密封组件48、焊接在电加热密封盖板49上的电加热棒密封组件50，可选地，电加热棒采用上下错位的布置方式；还包括定位支撑进出气管的气管定位块42。热电偶、电加热棒24等均沿出气管引出辐照装置并与外部相应系统相连接，为确保连接的可靠性，均采用机械密封的方式进行密封。气管组件6外部套有保护管36，减小反应堆主冷却剂对辐照装置的冲击造成的振动。
43.如图9所示，所述电加热棒密封组件50包括电加热密封螺母56、填料压盖55、石墨填料54和电加热密封座53，所述石墨填料54的材料为柔性石墨垫片，其余结构件材料均为06cr18ni11ti不锈钢材料，所述电加热密封螺母56、电加热密封座53均为带有空腔的u型结构，所述电加热密封座53内部填充石墨填料54，开口处设有填料压盖55实现对石墨填料54的压紧，所述电加热密封座53通过螺纹连接至电加热密封螺母56的空腔内，所述石墨填料54在带内螺纹的电加热密封螺母56的压紧作用下，紧紧压在带外螺纹的电加热密封座53左
端而实现密封。
44.如图10所示，所述热电偶密封组件48包括压紧螺母64、外压块63、内压块62、密封底座61、密封外环60、密封芯体59、支撑外环58和支撑内环57，密封芯体59和密封外环60的材料均为柔性石墨垫片或硅橡胶，其余结构件材料均为06cr18ni11ti不锈钢材料，所述压紧螺母64和密封底座61均为带有空腔的u型结构，所述密封底座61内部依次设有支撑内环57、密封芯体59、内压块62，所述支撑内环57的外部套有支撑外环58，所述密封芯体59外部套有密封外环60，所述内压块62外部套有外压块63，所述外压块63、密封外环60、支撑外环58依次接触，所述密封底座61通过螺纹连接至压紧螺母64的空腔内，所述密封芯体59和密封外环60在带内螺纹的压紧螺母64的压紧作用下，紧紧压在带外螺纹的密封底座61左端而实现密封。
45.如图11所示，所述气管块接头包括气管压紧螺母65和气管接头66组成，所述气管接头66上端设置成锥形用于与堆外胶质气管相连，所述气管接头66通过螺纹连接在压紧螺母65上端，在压紧螺母65的作用下将胶质气管压在气管接头66的上端而实现密封。
46.如图12所示，所述下端头1包括下接头67、节流塞68、紧固螺钉69和下套管70，所述下接头67的下端插入栅格板的栅元中，起定位作用，上端与下套管70通过紧固螺钉69连接在一起；节流塞68位于下接头67和下套管70内部，通过紧固螺钉69与下套管70紧固在一起，节流塞68下端的节流齿起节流作用，上端伞状结构可用于吊装。紧固螺钉69起连接紧固作用，螺钉拧紧后需点焊防松。
47.如图13所示，结合辐照样品布置情况，热电偶布置在辐照试验段2每个腔室布置两根，装置内共布置八支热电偶，用于在线监测辐照试验温度。
48.参考图1-13所示的气隙耦合电加热装置，本发明提供的一种用于材料辐照的试验温度控制方法，包括如下步骤
49.s1、将辐照装置安装在反应堆辐照孔道中，进行辐照装置测控系统、电加热系统和伽马探测系统的连接。
50.s2、反应堆启动前，向辐照装置内充入足够的he，使辐照装置内气体介质全为氦气辐照样品。
51.s3、反应堆满功率运行后，采用气隙耦合电加热的方法对辐照试验段各个腔室的温度进行调节控制，确保各个腔室的温度在目标范围内。
52.具体的，通过与各个腔室连接的进出气管和电加热系统分别独立调节辐照试验段的各个腔室的辐照试验温度；其中，第一层和第二层各个独立腔室均通过独立的进气支路调整进气管中氦气和氩气的比例，改变辐照试验段各个独立腔室的气隙热阻，进而调节各个腔室辐照样品辐照温度；通过调整第一层腔室电加热棒的功率与气隙耦合调节第一层腔室辐照样品辐照温度。辐照试验温度控制采用多层惰性气体间隙耦合电加热相结合的方式，使辐照装置具有较大的温度调节能力，大幅提高了辐照温度控制的精度。辐照样品辐照温度调节主要方法为独立调节辐照试验段每个腔室内气隙中混合气体比例，实现试验温度的控制，同时，在试验温度低于目标值时，开启电加热系统来提高试验温度。辐照试验过程中，利用he和ar两种惰性气体导热率的差异，通过改变辐照罐内气隙中的两种惰性气体比例来改变气隙热阻，同时耦合电加热调节，从而达到精确调节辐照样品辐照温度的目的。
53.s4、当材料辐照样品达到中子注量目标时，反应堆停堆，辐照装置出堆并转入保存
水池。
54.从而，本发明实施例针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，采用气隙耦合电加热的辐照温度控制方法，依据辐照试验温度精确控制要求进行了辐照装置设计，辐照装置采用分段构成的型式，辐照试验段由4个独立的腔室组成，每个腔室通过进出气管分别与辐照试验温度惰性气体调节系统相连进而形成独立的调气回路，并且在第1层两个腔室中均设置了电加热棒对辐照温度耦合气隙进行调节，使辐照装置具有较大的温度调节能力，大幅提高了辐照温度的控制精度，确保了辐照试验温度满足要求。
55.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
56.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：包括由两层4个独立腔室组成的辐照试验段、一个开口端与辐照试验段相连的辅助密封段、一端伸入辐照试验段用于辐照试验温度控制的气管组件、与辐照试验段另一个开口端连接的下端头和用于将装置固定在反应堆堆顶盖上的主螺栓；所属辐照试验段包括：装载材料样品以及测量加热元件的第一层样品层和第二层样品层、用于放置样品层由多个弧形筒组成的辐照罐、将各个弧形筒隔开的隔板法兰、两端与隔板法兰焊接密封连接的中部支撑弧形壳、与辐照罐弧形筒端部焊接密封连接的顶法兰及底法兰和用于消除或减弱由于辐照肿胀所产生轴向应力的弹簧。2.根据权利要求1所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述辐照罐由内外环形筒构成的辐照罐壁、将辐照罐壁分割成多个腔室的中间隔板、开设在中间隔板上分别与各个独立腔室连通的一体化进气孔组成。3.根据权利要求2所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述气管组件包括一端与辐照罐进气孔焊接连接的进气管、与进气管另一端焊接连接的进气端管、与进气端管焊接的气管快接头；还包括一端与辐照试验段独立腔室端部法兰焊接连接的出气管、与第二层出气管另一端焊接连接的第二层出气筒、与第一层出气管焊接连接的电加热密封座、与电加热密封座焊接连接的电加热密封盖板、焊接在第二层出气筒以及电加热密封座上的用于密封热电偶以及spgd贯穿件的热电偶密封组件、焊接在电加热密封盖板上的电加热棒密封组件，还包括定位支撑进出气管的气管定位块。4.根据权利要求3所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述第一层样品层由设有空腔的第一层夹块，放置在空腔中的辐照样品、电加热棒和温度中子探测盒组成；所述第二层样品层由设有空腔的第二层夹块，放置在空腔中的第二层辐照样品、用于伽马剂量率值测量的spgd和温度中子探测盒组成；第一层夹块和第二层夹块均在轴向上分割成四段。5.根据权利要求4所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述电加热棒由加热电阻丝、用于包容加热电阻丝的包壳管、堵头、填充在包壳管内的氧化镁绝缘填充粉末、用于监测电加热棒温度的热电偶监测元件、电极和贯穿出辐照装置的铠装引线组成。6.根据权利要求5所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述辅助密封段由一端与辐照试验段连接的保护管、与保护管另一端依次连接的密封垫圈、定位法兰、辅助连接管、铝法兰管和顶部法兰组成。7.根据权利要求6所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述下端头由与辐照试验段定位管连接的下套管、插入反应堆栅格板的下接头、设置于下接头内部用于调节通过辐照装置辐照试验段冷却水流量的节流塞和将下接头各零部件固定的螺钉组成。8.根据权利要求7所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述电加热棒密封组件由与电加热密封盖板焊接的电加热密封座、装填在电加热密封座空腔内的石墨填料、压紧石墨填料的填料压盖和与电加热密封座螺纹连接的电加热螺母组成。9.根据权利要求8所述的一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置，其特征在于：所述热电偶密封组件由密封底座、密封螺母、外压块、内压块、密封外环、密封芯体、支撑外环和
支撑内环组成，所述热电偶组件与电加热密封座为45
°
焊接连接；所述气管快接头由接头和压紧螺母组成。10.基于权利要求9所述的用于材料辐照的气隙耦合电加热装置的试验温度控制方法，其特征在于：所述试验温度控制方法为：辐照试验段各个腔室通过相互独立的进出气支路与辐照试验调气系统相连，通过与各个腔室连接的进出气管和电加热系统分别独立调节辐照试验段各个腔室的辐照试验温度；其中，第一层和第二层各个独立腔室均通过调整进气管中氦气和氩气的比例改变辐照试验段各个独立腔室的气隙热阻，进而调节各个腔室辐照样品辐照温度；通过调整第一层腔室电加热棒的功率与气隙耦合调节第一层腔室辐照样品辐照温度。

技术总结
本发明属于材料的堆内辐照技术领域，具体涉及一种用于材料辐照的气隙耦合电加热装置及试验温度控制方法。本发明包括由两层4个独立腔室组成的辐照试验段、一个开口端与辐照试验段相连的辅助密封段、一端伸入辐照试验段用于辐照试验温度控制的气管组件、与辐照试验段另一个开口端连接的下端头和用于将装置固定在反应堆堆顶盖上的主螺栓。本发明针对反应堆内中子通量的分布在纵向和径向上不均匀的特点，能够实现材料辐照试验温度的精确控制。能够实现材料辐照试验温度的精确控制。能够实现材料辐照试验温度的精确控制。


技术研发人员：黄岗 斯俊平 扶靓虔 蒋国富 孙胜 金帅 胡晓晖 何风 赵文斌 张慧 卢孟康
受保护的技术使用者：中国核动力研究设计院
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/10/19