核燃料棒包壳管石墨涂层测厚仪设计

发布时间：2020-07-04 07:36

【摘要】：在核燃料组件的生产过程中,需要对核燃料棒包壳管锆管的内壁涂覆石墨,石墨层的厚度直接影响核燃料块的可靠性和安全性。对锆管内壁石墨涂层厚度的研究涉及了微弱信号检测技术、无损检测技术、核辐射式检测技术、传感器技术、计算机控制技术等多种学科。本课题根据β射线反散射原理设计了一款β背散射测厚仪,该测厚仪选用ST公司开发的高性能处理器STM32F407作为控制核心,传感器选用美国LND,INC公司生产的G-M管76011,它是云母型窗口。本论文的主要内容包括以下六个方面:(1)β背散射测厚仪的研究现状、发展趋势及研究意义;(2)β测厚法的原理,并根据原理设计β背散射测厚仪的模型;(3)选择合适的器件,并对其特性及应用方法进行说明,而后设计β背散射测厚仪的硬件电路,阐述了硬件电路的设计思路,详细描述了主要电路的构成以及仿真结果,内容有STM32F407单片机外围电路、信号调理电路、通讯电路、电源及下载电路、OLED显示电路等;(4)介绍了该测厚仪系统的软件设计平台KeiluVIsion5,设计了主程序模块、数据采集模块、通信模块、OLED显示模块等程序,整个软件系统采用模块化结构设计,用主程序调用其它各个功能模块的独立函数来运行;(5)设计β背散射测厚仪的上位机监控界面,与下位机通信后主要实现对下位机数据的采集、显示、数据存储、导出报表等功能;(6)搭建实验平台,进行实验研究,将测得的石墨涂层厚度值与标准的厚度值进行比较,并尽可能的提高精度。通过对硬件与软件系统的设计,最终实现β背散射测厚仪的检测功能。本课题设计出了β背散射测厚仪的实验装置,并进行了实验测试研究。结果达到了预期目的,证明了测厚仪的可行性,该课题的研究对核工业核燃料棒包壳管的生产过程有着重要的现实意义。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL352
【图文】：

图 2.1 方案设计流程图2.2.2 工作原理β射线背散射测厚仪的基本原理是β辐射源发出的β粒子射线射到基体材料上，其中一部分会发生背散射，这种背散射主要是原子序数的函数，如果物体表面有覆盖层，基体和覆盖层材料的原子序数相差足够大（超过 5），那么背散射强度将介于基体和覆盖层的背散射强度之间，用适当的检测显示仪器，就可以根据背散射强度测出覆盖层被测面积的质量，如果覆盖层的密度均匀，则它与厚度成正比，继而测出覆层的厚度[40]。β背散射测厚系统构成图如图 2.2 所示。

内蒙古科技大学硕士学位论文10图 2.1 方案设计流程图2.2.2 工作原理β射线背散射测厚仪的基本原理是β辐射源发出的β粒子射线射到基体材料上，其中一部分会发生背散射，这种背散射主要是原子序数的函数，如果物体表面有覆盖层，基体和覆盖层材料的原子序数相差足够大（超过 5），那么背散射强度将介于基体和覆盖层的背散射强度之间，用适当的检测显示仪器，就可以根据背散射强度测出覆盖层被测面积的质量，如果覆盖层的密度均匀，则它与厚度成正比，继而测出覆层的厚度[40]。β背散射测厚系统构成图如图 2.2 所示。

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本文编号：2740838