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        2. 【每日一發】技術突破:中子照相檢測航空發動機葉片

          發布者:胡萬松發布時間:2018-12-28瀏覽次數:11

          近日,中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術所研究團隊基于強流氘氚中子源科學裝置HINEG,與哈爾濱工業大學聯合開展了航空發動機渦輪葉片殘芯中子照相試驗研究,成功檢測出了葉片內部的微量殘芯,為航空發動機渦輪葉片的制造檢測工藝提供了重要支撐。

          渦輪葉片是航空發動機產生推力的關鍵部件,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,導致葉片過熱損壞,從而嚴重影響發動機安全。因此,發動機葉片內部殘芯的檢測極為重要。此次,對航空發動機葉片內部的殘芯的檢測就是利用基于強流氘氚中子源裝置HINEG的中子照相技術。

          在這里大家肯定會問強流氘氚中子源裝置HINEG是什么,中子照相技術是什么?簡單來說,中子照相是一門利用中子穿透物質從而檢測物質結構性質的技術。而要實現這門技術就必須提供穩定的中子,這里強流氘氚中子源裝置HINEG就是提供中子的中子源。

          實現中子照相需要中子源裝置提供中子。強流氘氚中子源裝置HINEG可以提供穩定高密度的快中子流。但快中子穿透能力強,在照相過程中難以探測,而熱中子與物質的作用截面大、不同材料之間截面相差大,更容易探測。所以需要在源的周邊圍以適當的慢化物質,使快中子慢化為熱中子,慢化的同時利用直準器使源發射的中子形成平行的或發散的中子束,提高照片的分辨率。

          中子照相監測技術是利用發射散角很小的均勻的準直中子束垂直穿透需要檢測的物體來進行檢測的方法。由于中子不帶電荷,中子可以輕易的穿過電子層,直接擊中原子核發生核反應。這種反應越強烈,中子強度減弱得越多,使得穿透的中子束的強度發生相應的減弱。這種減弱強度大小與物體內部單位體積內的核素性質、核素種類、原子核的密度和被穿透物體的厚度有關。因此,用圖像檢測器記錄和顯示穿透中子束的強度變化,可以反映物質內部核素,密度和厚度的變化,即實現中子照相。

          本次中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術所研究團隊將HINEG產生的強而穩定的中子源,慢化準直以后實現高靈敏度且快速的熱中子源的熱中子照相檢測,利用HINEG熱中子照相終端,可清晰地檢測出葉片內部質量為mg量級的殘芯,顯示出了HINEG優良的中子照相分辨特性,實驗結果為該型號渦輪葉片的制造檢測工藝提供了重要數據參考。


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