一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的精确测量方法

本发明属于核能，具体涉及核燃料性能检测，特别是一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法。

背景技术：

1、高温气冷堆采用的球形核燃料元件，以耐高温的石墨作为慢化剂、以化学惰性的氦气作为冷却剂，是国际核能界公认的具有良好安全特性的堆型。高温气冷堆具有安全性好、效率高、经济性好和用途广泛等优势。在高温气冷堆球形核燃料元件的研发过程中，通常需要对核燃料颗粒的力学性能，特别是压碎强度进行测量与评价，然而，针对微米级小尺寸的球形核燃料颗粒样品，目前尚没有建立相关的力学性能测量与评价方法，严重影响了球形核燃料颗粒的研发与应用进程。因此，亟需提供一种针对微米级小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明主要提供一种能够快速有效获得单个及多个球形微米级小尺寸核燃料颗粒压碎强度的测量方法，本发明具体的技术方案如下：

2、一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，包括下列步骤：

3、步骤1：获取小尺寸球形核燃料样品；

4、步骤2：量测样品颗粒的粒径大小；

5、步骤3：对样品进行压碎，获得样品的压碎载荷；

6、步骤4：根据样品颗粒粒径大小及压碎荷载计算样品的压碎强度。

7、具体的，步骤1中获取小尺寸球形核燃料样品的步骤包括：利用采样工具沾取乙醇后，接触小尺寸球型核燃料颗粒样品，使样品吸附于采样工具。

8、具体的，步骤2中量测样品颗粒的粒径大小的步骤包括：将吸附有样品的采样工具靠近沾有乙醇的载波片，使样品由采样工具移转至载波片上，将载玻片转移至光学显微镜下进行观察，测量样品的直径大小。

9、具体的，步骤3中，采用微机控制电子万能试验机对单个样品进行压碎实验，获得样品发生破碎前的最大载荷即为压碎载荷。

10、具体的，小尺寸球形核燃料颗粒的尺寸范围为10μm～1000μm。

11、具体的，根据所述样品的直径大小和及所述压碎载荷，按照下列公式计算得到单个所述样品的压碎强度：

12、式中：为球形核燃料颗粒样品的压碎强度；为样品发生破碎前的最大载荷，即压碎载荷；为样品的半径；为微机控制电子万能试验机压头的泊松比；为样品的泊松比；为微机控制电子万能试验机压头的弹性模量；为核燃料颗粒样品的弹性模量。

13、本发明的有益效果在于：

14、单个球形核燃料颗粒在整个压碎强度测量过程中易于转运；本方法可直接针对单个球形核燃料颗粒的直径和压碎载荷进行精确测量；采用本方法测量单个球形核燃料颗粒的压碎强度所需的辅助设备少，操作方式简便易行，测量效率高。

技术特征：

1.一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，其特征在于包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，其特征在于，所述步骤1中获取小尺寸球形核燃料样品的步骤包括：利用采样工具沾取乙醇后，接触小尺寸球型核燃料颗粒样品，使所述样品吸附于所述采样工具。

3.根据权利要求2所述的一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，其特征在于，所述步骤2中量测所述样品颗粒的粒径大小的步骤包括：将吸附有所述样品的所述采样工具靠近沾有乙醇的载波片，使所述样品由所述采样工具移转至载玻片上，将所述载玻片转移至光学显微镜下进行观察，测量所述样品的直径大小。

4.根据权利要求3所述的一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，其特征在于：所述步骤3中，采用微机控制电子万能试验机对单个所述样品进行压碎实验，获得所述样品发生破碎前的最大载荷即为所述压碎载荷。

5.根据权利要求1所述的一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，其特征在于，其主要特征在于：所述小尺寸球形核燃料颗粒的尺寸范围为10μm～1000μm。

6.根据权利要求1所述的一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，其特征在于：根据所述样品的直径大小和及所述压碎载荷，按照下列公式计算得到单个所述样品的压碎强度：

技术总结
本发明提出一种小尺寸球形核燃料颗粒压碎强度的测量方法，包括下列步骤：步骤1：获取小尺寸球形核燃料样品；步骤2：量测所述样品颗粒的粒径大小；步骤3：对所述样品进行压碎，获得所述样品的压碎载荷；步骤4：根据所述样品颗粒粒径大小及所述压碎荷载计算所述样品的压碎强度。本发明的量测方法使单个球形核燃料颗粒在整个压碎强度测量过程中易于转运；本方法可直接针对单个球形核燃料颗粒的直径和压碎载荷进行精确测量；采用本方法测量单个球形核燃料颗粒的压碎强度所需的辅助设备少，操作方式简便易行，测量效率高。

技术研发人员：肖红星,陈洪生,李顺平,陈乐,冷雪松,廖志海
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29