中國又獲技術(shù)突破:用中子照相檢測航空發(fā)動機(jī)葉片 什么是中子照相(技術(shù))？

• 2018年12月28日 WuYaNan來源：鳳凰軍事 222 6
• 繁體

• 

  行業(yè)去傳統(tǒng)因子迫在眉睫，科研儀器擁抱互聯(lián)網(wǎng)才能轉(zhuǎn)型升級并獲得提升！

  企業(yè)并購包括兼并與收購。公司兼并是指經(jīng)由轉(zhuǎn)移公司所有權(quán)的形式，一家或多家公司的全部資產(chǎn)與責(zé)任不需經(jīng)過清算都轉(zhuǎn)移為另一公司所有，而接受全部資產(chǎn)與責(zé)任的另一公司仍然完全以自身名義繼續(xù)運(yùn)...

據(jù)中國科學(xué)院官網(wǎng)報(bào)道，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院核能安全技術(shù)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)合開展了航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片殘芯中子照相試驗(yàn)研究，成功檢測出了葉片內(nèi)部的微量殘芯，為航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的制造檢測工藝提供了重要支

據(jù)中國科學(xué)院官網(wǎng)報(bào)道，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院核能安全技術(shù)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)合開展了航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片殘芯中子照相試驗(yàn)研究，成功檢測出了葉片內(nèi)部的微量殘芯，為航空發(fā)動機(jī)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(fā)動機(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)動機(jī)安全。因此，發(fā)動機(jī)葉片內(nèi)部殘芯的檢測極為重要。此次，對航空發(fā)動機(jī)葉片內(nèi)部的殘芯的檢測就是利用基于強(qiáng)流氘氚中子源裝置HINEG的中子照相技術(shù)。

強(qiáng)流氘氚中子源裝置HINEG是什么，中子照相技術(shù)是什么?

簡單來說，中子照相是一門技術(shù)，它是利用中子穿透物質(zhì)從而檢測物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)。而要實(shí)現(xiàn)這門技術(shù)就必須提供穩(wěn)定的中子，這里強(qiáng)流氘氚中子源裝置HINEG就是提供中子的中子源。

強(qiáng)流氘氚中子源裝置HINEG(中子源)

強(qiáng)流氘氚中子源裝置HINEG是一種產(chǎn)生強(qiáng)流中子束的設(shè)備，是在2018年1月由中科院核安全技術(shù)研究所FDS鳳麟核能團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)的。其產(chǎn)生的中子源強(qiáng)度在現(xiàn)行同類裝置中排名第一。中子靶是裝置HINEG的核心系統(tǒng)之一，強(qiáng)流離子加速器產(chǎn)生高功率氘離子束轟擊含有氚的中心靶，在中心靶上發(fā)生氘氚核變反應(yīng)產(chǎn)生中子。為了產(chǎn)生強(qiáng)流的中子束，中心靶需要承受高功率離子束的轟擊，帶來靶上高強(qiáng)熱流散出難題。此時(shí)，HINEG中子靶承受的熱流密度是太陽表面熱流密度的3倍。如果散熱問題解決不好，靶溫度迅速升高，其內(nèi)含有的氚會快速釋放，就無法實(shí)現(xiàn)中子的持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生。靶溫升高過快時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)瞬間被熔穿燒毀的情形。為了解決該問題，F(xiàn)DS鳳麟核能團(tuán)隊(duì)發(fā)明了陣列射流耦合強(qiáng)剪切場的高效散熱技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了高效散熱，使裝置HINEG實(shí)現(xiàn)中子的持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生。

中子照相(技術(shù))

中子照相監(jiān)測技術(shù)是利用發(fā)射散角很小的均勻的準(zhǔn)直中子束垂直穿透需要檢測的物體來進(jìn)行檢測的方法。由于中子不帶電荷，因此在穿透物體時(shí)，與原子核外圍的電子不發(fā)生電子庫倫力的作用，中子可以輕易的穿過電子層，直接擊中原子核發(fā)生核反應(yīng)，如：吸收反應(yīng)、裂變反應(yīng)或散射反應(yīng)等。這種反應(yīng)越強(qiáng)烈，中子強(qiáng)度減弱得越多，使得穿透的中子束的強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)的減弱。這種減弱強(qiáng)度大小與物體內(nèi)部單位體積內(nèi)的核素性質(zhì)、核素種類以及原子核的密度有關(guān)，同時(shí)也與被穿透物體的厚度有關(guān)。因此穿透中子束的強(qiáng)度變化受到物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，如果我們對這種強(qiáng)度變化可以用圖像檢測器加以記錄和顯示，此時(shí)圖像的信息可以反映物質(zhì)內(nèi)部核素，密度和厚度的變化，即實(shí)現(xiàn)中子照相。

中子照相技術(shù)具有很多獨(dú)特的特征和功能。

一般情況下，普通金屬與中子的核反應(yīng)的截面都比較小，而大多數(shù)輕材料是碳?xì)浠衔?，其中的氫原子對中子具有較大的散射截面，從而使中子的穿透強(qiáng)度大為減弱。因此，當(dāng)需要檢測重金屬內(nèi)輕質(zhì)材料的分布狀態(tài)時(shí)，中子照相檢測可以達(dá)到比較高的靈敏度。這是X射線照相檢測無法比擬的。如：中子照相技術(shù)可以清晰的顯示出彈殼內(nèi)裝藥量的多少，而X射線照相無法做到。

對于原子核中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同位素來說，雖然它們的物理和化學(xué)性質(zhì)略有區(qū)別，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，如：鋰—6和鋰—7、鈾—235和鈾—238，它們兩兩之間互為同位素，但是核反應(yīng)的截面積卻相差百倍，所以此時(shí)我們就可以利用中子照相技術(shù)很容易區(qū)別鋰—6和鋰—7、鈾—235和鈾—238。

對于放射性物質(zhì)進(jìn)行X射線照相時(shí)，物體自身放出的射線可以直接在X射線膠片上感光，造成嚴(yán)重的干擾“云霧”使透視圖片“強(qiáng)滅”，使得檢測工作無法實(shí)現(xiàn)。而中子照相技術(shù)采用對中子反應(yīng)截面較大的半衰期稍長的轉(zhuǎn)換屏來記錄中子圖像，從而將各種射線消除掉，實(shí)現(xiàn)中子透視圖像顯示。如：燃燒后期的核燃料元件，其放射性及其強(qiáng)大，如果要檢測它的內(nèi)部缺陷和燃耗情況，只有中子射線照相才能進(jìn)行無損檢驗(yàn)。

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡