搜索热:董洪标 晶间腐蚀
扫一扫 加微信
首页 > 科研探索 > 科学研究 > 消息正文
首页 > 科研探索 > 科学研究 > 消息正文
中国射线检测进展与挑战:中子照相检测
发布:kittyll   时间:2015/7/16 14:54:40   阅读:1839 
分享到新浪微博 分享到腾讯微博 分享到人人网 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter
中子与常规X射线原理相类似,但在穿透物体时的吸收特性显著不同,因此两种照相技术在适用范围上有一定的互补关系。X射线的衰减系数与材料原子序数有一定的关系。材料的原子序数越大、核外电子数越多时,X射线的衰减系数越大。而中子不带电,它能轻易穿透物质的电子层与原子核发生反应,其衰减系数大小取决于原子核与中子发生的核反应。
 
20世纪80年代初期清华大学核能技术研究所苗齐田等首批建成和投入使用的反应堆热中子照相系统,其对土壤中植物根系的生长情况进行了探索,观察土壤中植物幼苗的连续生长过程;貊大卫等对导爆索的典型和可能缺陷进行中子照相实验研究和理论分析,对导爆索药柱人工缺陷进行中子照相实验后,得出中子照相技术可以检测导爆索内无药柱、药柱断芯或药柱异常等缺陷。目前国内已经建立的中子照相系统有清华大学901反应堆、中国工程物理研究院核物理与化学研究所的SPRR-300反应堆、中国原子能科学研究院的CARR反应堆和北京大学4.5 MV静电加速器中子照相系统等,从事中子照相技术研究的有中国工程物理研究院、清华大学、中国原子能科学研究院、西北核技术所、北京大学等单位。

2012年,由中国工程物理研究院核物理与化学研究所牵头,申报科技部重大仪器专项“基于小型加速器中子源的可移动式中子成像检测仪”获得批复。项目将研制可移动式的加速器中子源并在航空发动机叶片及航天火工品等方面进行推广应用。作为合作单位,北京航空材料研究院开展了航空发动机涡轮叶片残余型芯检测技术应用研究,利用中国工程物理研究院的反应堆中子成像系统,在叶片的陶瓷型芯中添加元素钆作为示踪剂,获得了质量极佳的叶片残余型芯图像。目前开展主要工作集中在检测能力的定量描述和图像质量控制技术。针对航空发动机叶片残芯问题,中子标记成像运用于残芯检出,通过理论计算和中子成像实验探究了中子标记成像对简单结构镍合金中残芯的检出能力,具有很高的灵敏度。


图片来源:网络


魏国海等利用MCNP程序基于CARR开展了间接中子照相装置的研究,对核燃料元件转移容器进行了模拟计算,计算内容包括转移容器的形状、空腔尺寸、屏蔽材料的种类、屏蔽材料的厚度等。通过对MCNP模拟数据的细致分析得到转移容器的优化设计参数为:转移容器选择圆柱体、屏蔽材料选择铅、屏蔽层厚度为35.5 cm、空腔尺寸为20 cm。此转移容器可屏蔽2 m长典型压水堆乏燃料元件的放射性,达到核电站绿色监督区剂量要求。

李刚等利用直径48 mm陶瓷自成靶中子管、先进电力电子器件和数字化微控制器,研制了适合于爆炸物检测应用的数字化脉冲中子发生器。该发生器可以输出直流中子、脉冲中子、复合脉冲中子,便于携带、安装、使用力便,针对水电站虫品壳外包混凝土浇筑,蜗壳与外包混凝土间脱空区域分布范围、而积及深度等进行检测,蜗壳脱空检测采用南京水利水电科学研究院研制的多功能混凝土质检仪,检测快中子慢化后的热中子计数。主机负责采集热中子计数,可以探测厚度60 mm以内钢板下的混凝土脱空情况,脱空深度分辨率可达3 mm,最大脱空测量深度约50 mm,取得较为理想的检测效果。

中子照相弥补了传统射线照相的不足,开辟了射线照相技术研究与应用的新领域,可在军事和国民经济多个领域发挥重要作用。由于过去我国可用于高质量中子照相的反应堆中子源资源紧张、检测成本高昂且检测地点受限,除部分科研项目外,真正在产品上使用中子照相检测还不多见。
 


今后国内中子照相技术应从以下几方面开展研究:

1)开发高注量率、高可靠性的可移动式中子源。我国航空、航天等国家重大工程项目中的产品质量控制对现场的中子照相技术有迫切需求。

2)开展特定产品,如航空发动机、航天火工品等检测技术的应用研究。尽管国外有成功应用案例,但缺乏工艺细节支持。在工业应用中针对检测系统的特性和产品要求制定检测灵敏度、检测质量控制工艺。

3)我国中子照相相关技术标准相比于欧美尚不完善,需要各研究单位加强合作,尽早制定相关标准体系。

节选自《2014中国无损检测年度报道》

本文作者:邬冠华
(中国机械工程学会无损检测分会射线检测专业委员会主任,南昌航空大学教授,江西省中青年学科带头人,从事工业射线教学与科研工作,主编本科射线教材1部,获得江西省科技进步奖2项,发表论文40篇)
 
相关信息
   标题 相关频次
 “超级针”X射线成像系统问世
 3
 X射线曝光量选取宝典
 3
 X射线数字成像技术在电力电缆现场检测中的应用
 3
 传统X射线照相技术“老”了吗?
 3
 第一届诺奖得主,X光的发现者——伦琴
 3
 国内首次!直升机带电X光检测作业成功
 3
 你看,你看,那些X射线下的结晶
 3
 配电变压器线圈材料是铜是铝真假难辨 ——记如何爱上“火眼金睛”的X射线鉴别法
 3
 中国射线检测进展与挑战:常规技术及X射线设备
 3
 33年探查37万条轮轴:记火车“X光医生”闫兴楼
 2
 GQ80型铁路罐车的射线检测
 2
 GQ80型铁路罐车的无损检测要求
 2
 X射线透射检测:芯片失效分析好帮手
 2
 比X射线更安全的三维微波摄像机来啦!
 2
 残余应力的超声检测方法
 2
 超声振动辅助磨削对纳米ZrO2陶瓷表面残余应力的影响
 2
 超太阳亮度十亿倍X射线照相,内部细节分毫毕现
 2
 陈士华:无损检测的“火眼金睛”
 2
 创意:增加伽马探伤机安全性的智能改造
 2
 复旦大学团队实现有机材料的高激发态发光转换调控
 2
 富士公司发布新型数字化X射线成像系统“FDR Calneo Flex”
 2
 干货|无损检测的五大常规特点
 2
 高能X射线为铸铁行业提供一种低成本优化方法
 2
 工业X射线计算机断层扫描技术:从实验室到生产车间的华丽转身
 2
 工业射线照相底片观片灯的发展
 2
 古董宝剑的无损检测
 2
 好文抢先看:筒体环焊缝的X射线自动检测
 2
 胶片vs DR:谁才是射线检测缺陷的必杀技?
 2
 可以推着到处走的射线检测洗片机
 2
 空速管的无损检测方法
 2
 利用铁矿石标准物质评估X射线衍射法定量分析的准确性
 2
 美国IPC APEX EXPO 2015成功举办 日联科技羊年首场展会大获全胜
 2
 你绝未见过的3D彩色X射线扫描仪 它的芯片来自CERN
 2
 桥梁缆索金属损伤无损检测方法
 2
 全方位无损表征结构材料的新工具
 2
 射线检测不再是工科生的专属:体积X射线成像技术用于人文社科教学同样出彩
 2
 射线检测小窍门:辨别暗袋是否已经曝光过的简便方法
 2
 射线检测之底片暗室处理要点
 2
 深度剖析工业便携式X射线机国内发展现状及趋势
 2
 数字时代,计算机芯片的质量离不开无损检测
 2
 为致力于航空精密复杂铸件射线检测新技术研究的北京航材院点赞!
 2
 无损检测技术的起源与发展
 2
 相控阵VS射线 探伤能力大比拼
 2
 新型闪烁体材料让X射线检测更灵敏更安全
 2
 依科视朗成为莲花F1车队的官方技术合作伙伴
 2
 云端的无损检测靠谱吗?教你如何正确评估云存储提供商
 2
 这一次,无损检测为食品安全出了把力!
 2
 中国射线检测进展与挑战:射线CT
 2
 中国射线检测进展与挑战:射线计算机数字成像技术
 2
  “2017远东无损检测新技术论坛”正式通知
 1