核废料固化体抗冲击破碎指数三轴压缩模拟实验设计

检测项目

力学性能：

• 三轴抗压强度：峰值强度（σ_max）、残余强度（σ_r≥10MPa）
• 变形特性：轴向应变极限（ε_a≤8%）、体积应变拐点（Δε_v）
• 弹性参数：切线模量（E_t）、泊松比（ν≈0.22）

破碎特性：

• 破碎阈值：临界冲击能量（E_c≥50J/cm³）
• 碎片分布：特征粒径（d₅₀）、分形维数（D_f）

能量响应：

• 能量耗散：塑性变形功（W_p/MJ·m^-3）
• 破碎能密度：单位体积破碎功（γ_f）

渗透性演化：

• 裂隙渗透率：峰值载荷渗透系数（k_p≤1×10^-17m²）
• 损伤扩散系数：基于达西定律（GB/T19676-2023）

热-力耦合：

• 温升效应：加载过程ΔT（≤15℃）
• 热膨胀抑制系数：围压100MPa下α_c值

微观损伤：

• 裂纹密度：单位面积裂纹数（CD≥15条/mm²）
• 界面脱粘率：玻陶相界面分离度（≤8%）

长期稳定性：

• 蠕变破裂：稳态蠕变速率（≤1×10^-9s^-1）
• 应力松弛：1000h载荷衰减率（≤5%）

化学侵蚀影响：

• 浸出液强化：Ca²⁺浓度10g/L溶液中的强度折减
• γ辐照效应：累计吸收剂量10⁶Gy后模量变化

界面性能：

• 包覆层剥离强度：金属-固化体界面（τ≥7MPa）
• 应力传递效率：轴向载荷传递系数（η≥0.85）

动态响应：

• 应变率效应：10^-5~10^-1s^-1强度增益
• 应力波衰减：冲击波传播速率（v_p≈3500m/s）

检测范围

1.硼硅酸盐玻璃固化体：主要检测辐照诱导析晶对破碎阈值影响，重点监控SiO₂网络结构完整性

2.磷酸盐陶瓷固化体：针对Nd₂O₃-ZrO₂体系，检测晶界相高温软化导致的塑性变形

3.矿渣水泥固化体：侧重含水量（8~15wt%）对冲击能量吸收率的影响

4.烧结陶瓷基体：检测Synroc-C材料中钙钛矿相裂纹偏转效应

5.玻璃陶瓷复合体：分析玻璃相/陶瓷相界面应力集中系数

6.聚合物改性固化体：测定环氧树脂增韧相的应变补偿能力

7.高放废液煅烧体：监控Al₂O₃-Fe₂O₃体系相变体积效应

8.冷坩埚玻璃体：检测熔融温度梯度导致的残余应力分布

9.多层屏障结构：评价不锈钢容器-缓冲材料-固化体应力匹配度

10.地质聚合物基体：测试碱激发反应程度与破碎能相关性

检测方法

国际标准：

• ASTMC1275-18放射性废物固化体三轴强度试验
• ISO19901-4:2022岩土工程试验-三轴压缩试验
• ISO20501:2022精细陶瓷断裂韧性试验
• ASTMD7012-23岩石力学性质试验

国家标准：

• GB/T50266-2013工程岩体试验方法标准
• GB/T19676-2023放射性废物固化体长期性能试验
• GB/T6569-2023精细陶瓷压缩强度试验
• EJ/T1194-2020放射性废物固化体性能要求

（方法差异：ASTMC1275要求恒应变率0.5mm/min，GB/T50266允许0.1-1mm/min；ISO20501采用SEVNB法测断裂韧度，GB/T6569规定SENB法）

检测设备

1.高温高压三轴仪：GCTSTYX-1000型（轴压300MPa/围压200MPa/温度200℃）

2.声发射定位系统：PACSAMOS-48通道（定位精度±1.5mm，频带50k-1.5MHz）

3.微焦点CT扫描仪：ZEISSXradia620Versa（空间分辨率0.7μm，电压160kV）

4.动态冲击加载装置：InstaVHS-160/100-20（冲击速率20m/s，载荷峰值160kN）

5.高温环境箱：CARBOLITECWF12/13（控温精度±0.5℃，最高温度1300℃）

6.激光粒度分析仪：MALVERNMastersizer3000（测量范围0.01-3500μm）

7.原位XRD分析仪：RigakuSmartLab（应力测量精度±10MPa，2θ范围5-140°）

8.气体渗透率测试仪：CoretestAP-608（压力范围0-10MPa，渗透率下限10^-21m²）

9.数字图像相关系统：CORRELIATEDSOLUTIONSVIC-3D（应变精度0.005%，采集频率500fps）

10.辐射防护试验舱：铅屏蔽厚度150mm（允许操作活度3.7×10¹²Bq）

11.恒位移蠕变机：SHIMADZUCFT-100型（载荷分辨率0.1N，持续时长10000h）

12.同步热分析仪：NETZSCHSTA449F5（DSC精度±0.1μW，热膨胀分辨率0.05nm）

13.等离子体质谱仪：THERMOICAPRQ（检出限0.1ppt，质量范围2-260amu）

14.高频疲劳试验机：INSTRON8802型（频率范围0.001-200Hz，波形控制精度98%）

15.剪切波速测量仪：PUNDITPL-200PE（传播时间分辨率0.1μs，频率范围24-54kHz）

北检(北京)检测技术研究院【简称：北检院】

报告：可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期：7~15工作日，可加急。

资质：旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试：严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试：支持定制化试验方案。

售后：报告终身可查，工程师1v1服务。

以上是与"核废料固化体抗冲击破碎指数三轴压缩模拟实验设计"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。