【儀表儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，核能安全所研究團(tuán)隊(duì)基于強(qiáng)流氘氚中子源科學(xué)裝置HINEG，與哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合開展了型號航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片殘芯中子照相實(shí)驗(yàn)研究，成功檢出了葉片內(nèi)部的微量殘芯，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的制造檢測工藝提供了重要支撐。
中子照相是利用發(fā)散角很小的均勻的準(zhǔn)直中子束垂直穿透需要檢驗(yàn)的物體來進(jìn)行檢測的方法。由于中子不帶電荷,因此在穿透物體時(shí)，與原子的核外電子不發(fā)生電子庫侖力的作用，從而可輕易地穿過電子層，直接擊中原子核而發(fā)生核反應(yīng)，如吸收反應(yīng)、裂變反應(yīng)或散射反應(yīng)等。若用圖像探測器加以記錄和顯示成像,就可得到表征物體內(nèi)部的核素、密度和厚度變化的綜合信息圖像,得到中子照相透視圖像。
中子照相作為無損檢測技術(shù)的重要組成，與X射線照相等具有良好互補(bǔ)性，X射線技術(shù)無法反映物質(zhì)材料的原子核的特性，中子照相技術(shù)在材料鑒別上具有先天的優(yōu)勢。例如，中子照相可以看清在輕質(zhì)材料和重質(zhì)材料組合的結(jié)構(gòu)中輕質(zhì)材料的位置和形狀。在航空航天、國防、國土安全等領(lǐng)域有著廣泛的需求和應(yīng)用。
渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力的關(guān)鍵部件，葉片熔模鑄造過程中殘留的陶瓷型芯會(huì)降低其冷卻性能，甚至阻塞冷卻通道，導(dǎo)致葉片過熱損壞，從而嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)安全。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片內(nèi)部殘芯的檢測極為重要。
HINEG中子源強(qiáng)達(dá)6.4×1012 n/s，經(jīng)慢化準(zhǔn)直后實(shí)現(xiàn)高靈敏度且快速的熱中子照相檢測。本次實(shí)驗(yàn)利用HINEG熱中子照相終端，清晰檢出了葉片內(nèi)部質(zhì)量為mg量級的殘芯，顯示出HINEG優(yōu)良的中子照相分辨特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為該型號渦輪葉片的制造檢測工藝提供了重要數(shù)據(jù)參考。
目前，核能安全所基于強(qiáng)流氘氚中子源科學(xué)裝置HINEG，搭建了熱中子和快中子照相終端，成功開展了一系列中子照相實(shí)驗(yàn)，目前正在開展移動(dòng)式中子照相系統(tǒng)研發(fā)，以滿足不同類型現(xiàn)場檢測需求。
(資料來源：百度百科、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)研究院、中國科學(xué)院高能物理研究所)
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