GB/T 25451-2010 重水堆核电厂燃料元件涂层厚度测量β射线背散射法

　　ICS 27. 120 F 48

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25451—2010

　　重水堆核电厂燃料元件涂层厚度测量

　　β射线背散射法

　　PHWR fuelelementcoating-measurementofthickness—

　　Beta backscattermethod

　　2010-11-10发布 2011-05-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 25451—2010

　　前 言

　　本标准由中国核工业集团公司提出 。

　　本标准由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)归 口 。

　　本标准起草单位 : 中核北方核燃料元件有限公司 。

　　本标准主要起草人 :张俊捷 、李爱军 、祁俊英 、张杰 、韩平山 。

　　Ⅰ

　　GB/T 25451—2010

　　重水堆核电厂燃料元件涂层厚度测量

　　β射线背散射法

　　1 范围

　　本标准规定了重水堆核电厂测量燃料元件包壳管内壁石墨涂层厚度和支承垫底面 、隔离块侧面的铍涂层厚度的方法提要 、标准样品 、设备及装置 、测量环境条件 、测量步骤等内容 。

　　本标准适用于重水堆核电厂燃料元件包壳管内壁石墨涂层厚度测量和支承垫底面 、隔离块侧面的铍涂层的厚度测量 ,可测量的范围为(0~ 30) μm。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本标准 。

　　2. 1

　　厚度等效标准 thicknessequivalentstandard

　　在相同条件下 ,某物质的 β射线背散射计数率与锆管内壁一定厚度的石墨涂层的 β 射线背散射计数率相等 ,则该物质为石墨涂层厚度等效标准 。

　　2. 2

　　基体 substrate

　　被涂层直接涂覆的材料 。

　　3 方法提要

　　射线源发出的 β 射线进入涂层后 ,分别由基体和涂层反向散射一部分射线 ,这些射线被盖革-弥勒计数器接收后会因涂层厚度的不同而有不同的计数率 ,测厚仪根据接受到的散射计数率来显示相应的涂层厚度 。

　　4 标准样品

　　4. 1 标准样品的制作和标定

　　4. 1. 1 铍涂层的标准样品

　　4. 1. 1. 1 制作不同厚度的铍涂层样品(可以是支承垫涂铍样品,也可以是锆板上涂铍样品)8个 ~ 10个和 1个无涂层的支承垫 。

　　4. 1. 1. 2 在相同条件下 ,用涂层厚度测量仪分别测量样品的散射计数率 。

　　4. 1. 1. 3 选 择 其 中 2 个 样 品 作 为 测 量 标 准 , 剩 余 样 品 采 用 其 他 方 法(如 金 相 显 微 镜 测 量) 测 量 涂 层厚度 。

　　4. 1. 1. 4 根据测试结果 ,作出散射计数率与涂层厚度的对应曲线 。

　　4. 1. 1. 5 根据曲线得出 2个测量标准的涂层厚度 ,其中一个作为使用标准 ,另一个作为验证标准 。

　　4. 1. 2 石墨涂层的标准样品

　　4. 1. 2. 1 制作不同厚度的石墨涂层样品(用氧化锆的涂层作为石墨涂层厚度等效标准 ,也可用不锈钢等材料作为厚度等效标准)8个 ~ 10个和 1个无涂层的锆管 。

　　4. 1. 2. 2 按 4. 1. 1. 2~4. 1. 1. 5 执行 。

　　4. 2 标准样品的校准

　　用验证标准校验设备后 ,再测量使用标准的厚度值 ,如果使用标准的厚度测量值与标称值的偏差在3 μm 的范围内 ,使用标准即可使用 。

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　　GB/T 25451—2010

　　4. 3 标准样品的保存

　　标准样品的保存应避免磨损涂层 。

　　5 设备及装置

　　5. 1 涂层厚度测量仪

　　最小分度值为 0. 01 μm。

　　5. 2 探头

　　探头由钷(147Pm)射线源 、孔眼和检测器组成 。测量范围为(0~0. 1) mm。

　　测量石墨涂层的探头 ,计数率 ≥1kCps。

　　测量铍涂层的探头 ,计数率 ≥1kCps。

　　6 测量环境条件

　　6. 1 空气相对湿度不大于 80% 。

　　6. 2 电源电压波动不得超过额定电源电压的 ±10% 。

　　6. 3 周围环境应保持清洁 ,无腐蚀性气体 。

　　7 测量步骤

　　7. 1 准备工作

　　测厚仪在调试前应预先通电 、预热,以确保仪器使用中性能稳定 ,连续测量基体的计数率 5 次相互之间差值不大于 0. 3 kCps。

　　7. 2 校准曲线建立

　　在每次工作前用基体和 1个已知厚度的标准样品对设备进行校准 。按照设备的提示放置基体和使用标准并输入测量时间(测量时间至少选 5 s)和已知涂层厚度的标准的标称值 ,在设备内 自动生成一条校准直线 。

　　7. 3 样品测量

　　7. 3. 1 根据测量对象选择相应的探头 。

　　7. 3. 2 放置样品,使涂层一侧正对探头 ,并使样品与标准样品的测量条件一致 。

　　7. 3. 3 启动测量系统 ,读取测厚仪屏上的示值 。每个样品测 2个值 :对于石墨涂层厚度 ,在每个样品的两端各测一个值 ;对于铍涂层厚度 ,在每个样品长度大约 1/4的位置各测一个值 。

　　7. 3. 4 每测量 80个涂层厚度 ,应验证仪器的稳定性 , 当仪器显示的不确定度不大于 5%时 ,继续测量 ,否则延长测量时间 。

　　8 测量结果

　　直接读取测量结果 ,与技术要求相比较和评判 。

　　9 测量报告

　　测量报告应包括但不限于以下内容 :

　　a) 测厚仪型号 、探头型号 ;

　　b) 标准样品的编号 ;

　　c) 执行的文件编号 ;

　　d) 产品的名称 、批号 、样品量 ;

　　e) 对检测结果的评定 ;

　　f) 检验人员和 日期 。

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