【儀表儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，核能安全所研究團隊基于強流氘氚中子源科學(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)動機渦輪葉片殘芯中子照相實驗研究，成功檢出了葉片內(nèi)部的微量殘芯，為航空發(fā)動機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直中子束垂直穿透需要檢驗的物體來進行檢測的方法。由于中子不帶電荷,因此在穿透物體時，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)動機產(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，從而嚴重影響發(fā)動機安全。因此，發(fā)動機葉片內(nèi)部殘芯的檢測極為重要。
HINEG中子源強達6.4×1012 n/s，經(jīng)慢化準直后實現(xiàn)高靈敏度且快速的熱中子照相檢測。本次實驗利用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，實驗結(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驗，目前正在開展移動式中子照相系統(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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