本发明涉及辐照试验领域，具体地，涉及一种陶瓷纤维束试样辐照试验集束预紧装置及方法。
背景技术
陶瓷燃料包壳材料相比于传统锆合金包壳材料具有更好高温抗氧化能力及强度的包壳材料，因此作为耐事故燃料包壳材料的重要候选材料之一。反应堆用包壳材料研制过程中需要进行堆内辐照性能验证，测量材料强度等力学性能变化。目前国内外陶瓷燃料包壳结果形式主要以陶瓷纤维束增强陶瓷基体为主，因此陶瓷纤维束辐照拉伸性能数据也成为陶瓷包壳材料研发过程的重要参考指标之一。陶瓷纤维束通常有几十到几百根不等的分散的纤维组成，状态较为松散，而在拉伸测试时要求纤维束中的每根纤维受力均匀，避免松散状态。目前辐照前常规的做法是在纤维进行拉伸试验前，通过金属架对于纤维束进行预紧集束处理，再通过树脂胶液对纤维预紧集束状态进行固化处理。由于陶瓷纤维束辐照试验温度远高于树脂熔化温度，因此在陶瓷纤维束辐照试验过程中必须对陶瓷纤维束进行预紧集束处理。由于辐照装置辐照空间有限，陶瓷纤维束须满足后续辐照后力学试样有效数量以及预紧集束制备要求，陶瓷纤维束材料入堆辐照形式成为一项技术难题。目前国内外针对陶瓷纤维束材料入堆形式研究未见报道，要实现在限定的狭小空间内完成陶瓷纤维束材料的集束预紧必须借助于科学合理的集束预紧装置解决这一科学问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种陶瓷纤维束试样辐照试验集束预紧装置及方法，解决了陶瓷纤维束材料辐照试验集束预紧问题，实现了对陶瓷纤维束进行集束预紧，使陶瓷纤维束中的纤维较为缜密且受力状态均匀的技术效果。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种陶瓷纤维束试样辐照试验集束预紧装置，所述装置包括：
辐照外罐、辐照内罐、2个金属环形布线支架；2个金属环形布线支架分别固定在辐照内罐的两端，辐照外罐、辐照内罐、金属环形布线支架的轴线重合；每个金属环形布线支架上都均匀分布有多个导线柱和多组纤维束压紧固定螺孔，2个金属环形布线支架关于辐照内罐中心线对称，每组纤维束压紧固定螺孔的数量为2个，且每组中的2个纤维束压紧固定螺孔的连线穿过金属环形布线支架的圆心；导线柱内外两端均为凸起状，导线柱外凸起端外边缘圆弧与辐照外罐内表面圆弧弧度一致，纤维压紧固定螺孔与螺钉和垫片配合对缠绕在螺钉上的陶瓷纤维束进行压紧固定。
本申请通过以下技术方案实现：
一种陶瓷纤维束辐照试验集束预紧装置，包括辐照内罐，所述的辐照内罐上下端面与同轴的金属环形布线支架相接，所述的金属环形布线支架上对称均匀分布的有带两端凸起的导线槽(即导线柱)以及纤维束压紧固定螺孔(固定螺孔可以为多个，但必须是对称均匀分布，保证其压紧力均匀)，凸起导线槽主要针对陶瓷纤维束进行集束预紧缠绕。所述的金属环形布线支架分布的凸起导线槽外边缘圆弧与辐照罐内表面圆弧弧度一致，通过尺寸设计保证组装过程中金属环形布线支架分布的凸起导线槽外边缘和辐照罐内能实现良好配合，便于组装。所述的金属环形布线支架上分布的压紧固定螺孔与螺钉和垫片配合对缠绕在螺钉上的陶瓷纤维束进行压紧固定。陶瓷纤维束一端在金属环形布线支架上进行压紧固定后，陶瓷纤维束在沿着在辐照内罐上下两端凸起的预紧导线槽进行来回缠绕进行集束预紧，当陶瓷纤维束通过金属环形布线支架的压紧螺钉位置进行压紧。
所述的辐照内罐空心部分为避免辐照空间浪费可以放入其他辐照样品，其上下端面与金属环形布线支架进行焊接处理，保证在同一轴线上，辐照内罐与外辐照罐的环形间隙部分布置陶瓷纤维束。
所述的环形布束架上固定螺孔与固定螺钉、垫片配合对缠绕的陶瓷纤维束起到压紧固定作用，金属环形布线支架的凸起导线槽对于缠绕的陶瓷纤维束起到集束和受力支撑导向作用，此外哑铃状导线槽朝外圆弧部分与辐照外罐的内壁接触，对于整个集束预紧装置起到导向支撑作用。
另一方面，本申请还基于预紧装置，提供了一种陶瓷纤维束试样预紧方法，所述方法包括：
选择2个金属环形布线的其中一个上的纤维束压紧固定螺孔，垫片、固定螺钉配合连接在纤维束压紧固定螺孔上，在纤维束压紧固定螺孔端面和垫片朝向纤维束压紧固定螺孔端面之间形成线槽，陶瓷纤维束通过线槽内进行缠绕，通过拧动固定螺钉对陶瓷纤维束进行压紧，压紧后将陶瓷纤维束通过另一个的金属环形布线支架上对应的导线柱对陶瓷纤维进行集束和预紧，然后将陶瓷纤维束返回第一个金属环形布线进行导线柱上缠绕或纤维束压紧固定螺孔上压紧，按照在其中一个金属环形布线支架上的导线柱上缠绕或纤维束压紧固定螺孔上压紧后，变更换到另一个金属环形布线支架上上进行导线柱上缠绕或纤维束压紧固定螺孔上压紧，每个金属环形布线支架上安装顺时针或逆时针方向依次进行缠绕或压紧，循环直到最后通过最后一个纤维束压紧固定螺孔进行压紧，陶瓷纤维束在两端金属环形布线支架完成缠绕和预紧后，放入辐照外罐内。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请中的一种陶瓷纤维试样辐照试验集束预紧装置，利用布线支架上的螺钉及垫片对缠绕的陶瓷纤维进行压紧固定，通过在凸起导线槽进行缠绕对陶瓷纤维束进行集束预紧，使陶瓷纤维束中的纤维较为缜密且受力状态均匀。
本申请中的一种陶瓷纤维试样辐照试验集束预紧装置，通过结构上的设计使的纤维束辐照试样的分布只占据辐照内罐和外辐照罐的间隙空间，辐照内罐内部空间依然可以存放其他类型试样，从空间利用上得到优化。同时内外辐照罐在辐照过程中对于陶瓷纤维起到一定的保护作用。
本申请中的一种陶瓷纤维试样辐照试验集束预紧装置，使得辐照过程中陶瓷纤维束保持均匀受力以及集束状态，辐照试验完成后，可以将预紧集束装置从辐照罐中取出直接进行浸胶固化，便于后续辐照后拉伸试样制备。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1为本申请中金属环形布线支架的截面示意图；
图2为本申请中金属环形布线支架的结构示意图；
图3为本申请中陶瓷纤维试样辐照试验集束预紧装置的结构示意图；
图4为本申请中陶瓷纤维试样辐照试验集束预紧装置的局部放大示意图；
附图标记及对应的零部件名称为：
1-金属环形布线支架，2-凸起导线槽，3-固定螺孔，4-金属垫片，5-固定螺钉，6-辐照内罐，7-辐照外罐，8-陶瓷纤维束。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参考图1-图4，一种陶瓷纤维试样辐照试验集束预紧装置，包括金属环形布线支架1、辐照内罐6、固定螺钉5，其特征在于由两个结构相同的金属环形布线支架1与辐照内罐6构成，所述的金属环形布线支架上沿对称轴线两端有固定螺孔3(对称分布的目的在于，固定螺孔的固定受力均匀分布，所以不建议在同一中心线上)，在组装过程中，两个金属环形布线支架1的固定螺孔3所对应的轴线应垂直相交(垂直相交的目的在于，每1/4圆弧，有一个固定螺孔，能实现纤维束的均匀压紧受力)，所述固定螺孔3两端对称均匀分布的哑铃状导线槽2。哑铃状导线槽2线槽的导线位置具有一定倒角，凸起导线槽2外围弧度与外辐照罐的内壁弧度一致并且在圆心轴上，通过尺寸设计保证组装过程中金属环形布线支架分布的凸起导线槽外边缘和辐照罐内能实现良好配合，便于组装。哑铃状导线槽2可以设计成与陶瓷纤维束8相适应的不同尺寸。在金属环形布线支架1选取一端的固定螺孔3，垫片4、固定螺钉6配合连接在固定螺孔3上，陶瓷纤维束8通过固定螺孔端面和垫片3朝固定螺孔端面形成的线槽内进行缠绕，通过拧动固定螺钉5对陶瓷纤维束8进行压紧，再依次依照就近顺序让陶瓷纤维束8通过另一端的金属环形布线支架1上对应的哑铃状导线槽2对陶瓷纤维进行集束和预紧，陶瓷纤维在辐照内罐6的两端金属环形布线支架1所对应的哑铃状导线槽2进行来回缠绕，直到最后通过第最后一个固定螺孔3再进行类似缠绕压紧。陶瓷纤维束8在两端金属环形布线支架1完成缠绕和预紧后，陶瓷纤维束8的整个集预紧步骤完成，再将整个装置放入辐照外罐7。
本申请的主要技术特点是：辐照试验的松散的陶瓷纤维束试样通过哑铃状导线槽和固定螺钉进行分段集束预紧，避免出现辐照后的陶瓷纤维束出现松散，便于热室内的陶瓷纤维束的拉伸试样制备，并且该种陶瓷纤维束试样组织方式只占用了在辐照内罐和辐照外观间隙，节约了辐照试验空间。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。