ITER第一壁屏蔽包层结合质量的宽频超声检测研究

论文摘要

国际热核聚变实验反应堆(ITER)是一项国际性的合作项目，其中第一壁屏蔽包层(FW)模块起到屏蔽中子和冷却的作用。FW由10mm厚的铍(Be)、22mm厚的含有不锈钢冷却管的铜(Cu)合金及49mm厚的不锈钢(SS)组成。在FW投入使用之前，必须对其进行严格的无损检测评估。在国内外，已有相关单位对FW的无损检测方面做了研究，且取得了很好的成绩，但他们主要针对FW模拟样品在热沉实验后出现的纵向疲劳裂纹：比如Be表面的疲劳裂纹、SS管／Cu界面处的纵向疲劳裂纹等，但针对结合面上的横向不结合缺陷的研究还很少。本文针对这一点，主要研究FW中Be／Cu和SS管／Cu结合质量的宽频超声检测。在Be／Cu结合质量的宽频超声检测中，制做Be／Cu模拟试件时，考虑到铍的价格较昂贵、且有毒，而在超声检测中，首要的影响因素是声阻抗，我们参考了有关资料，选取了声阻抗和铍相近的锡。本文首先对Be／Cu结合面的宽频超声检测进行理论分析研究，说明采用宽频超声检测技术的必要性，接着对模拟试件进行理论分析，从理论上证明锡能代替铍的可行性，然后是模拟试件的实验分析研究。根据理论分析及实验证明，结合质量的超声检测必须采用宽频超声检测技术。在不锈钢(SS)管／Cu结合质量的宽频超声研究中，SS管的内径较小，而检测必须在管里进行，针对这点，本文设计了管内超声反射镜检测装置，实验证明此装置可以用于检测SS管／Cu的结合质量。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 ITER项目概况
• 1.1.1 ITER简介
• 1.1.2 ITER的发展历程
• 1.2 ITER屏蔽包层的结构
• 1.3 ITER屏蔽包层的探伤要求及步骤
• 1.4 ITER屏蔽包层在国内外的检测发展动态
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 超声检测的物理基础
• 2.1 超声检测的物理基础
• 2.1.1 机械振动与机械波
• 2.1.2 超声波
• 2.1.3 超声波的传播特性
• 2.1.4 超声检测的原理
• 2.2 超声检测设备
• 2.3 水浸法超声检测技术
• 2.4 宽频超声技术
• 第三章 BE/CU模拟试件制作及理论、实验分析研究
• 3.1 BE/CU模拟试件设计
• 3.2 BE/CU及模拟试件结合质量的超声检测可行性理论分析研究
• 3.2.1 超声波在三层介质中的传播特性
• 3.2.2 Be/Cu结合质量超声检测理论分析研究
• 3.2.3 模拟试件Sn/钢结合质量超声检测理论分析研究
• 3.3 模拟试件的宽频超声相幅检测技术实验研究
• 3.3.1 水浸宽频平探头实验结果
• 3.3.2 水浸宽频聚焦探头实验结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 SS管/CU结合质量超声检测分析研究
• 4.1 SS管/CU介绍
• 4.2 管内声反射镜装置制作
• 4.3 声反射镜装置实验可行性及实验分析
• 第五章 总结
• 参考文献
• 硕士期间参与科研和发表的论文
• 致谢