[實用新型]一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置

有效

• 申請號: 201520532081.X
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN204857197U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 陳東風;劉蘊韜;魏國海;韓松柏;賀林峰;武梅梅;王洪立;王雨;孫凱
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種核材料檢測設備，具體涉及一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置。

背景技術

在核工業領域，為實現壓水堆核燃料元件的質量控制，需要對相應的乏燃料元件進行檢測。然而，由于壓水堆乏燃料元件具有強放射性，因此一般的檢測技術無法應用于其檢測。

中子照相技術作為一種先進的無損檢測技術被廣泛應用于工業領域，具有檢測速度快、結果準確、可靠性高等諸多優點。然而壓水堆乏燃料元件本身的強放射性會對中子照相產生嚴重干擾，導致根本無法獲取檢測成像，因此傳統的中子照相技術無法直接應用于乏燃料元件的檢測。

為此，當前的壓水堆乏燃料元件中子照相技術采用間接成像方法，以中子轉換屏將成像信息轉換出來，從而實現乏燃料元件的定性檢測，能夠獲得乏燃料元件芯塊開裂、包殼破損、包殼氫聚等缺陷信息。然而，該方法目前僅能完成乏燃料元件的二維檢測成像，因此無法獲得乏燃料元件芯塊碎片形貌、芯塊內部顆粒分布、包殼破損狀態等缺陷的三維信息。

由于上述缺陷三維信息的獲取依賴于乏燃料元件的三維檢測成像，但由于目前尚沒有成熟的三維檢測成像裝置可供使用，現有的CT裝置也由于種種問題而完全無法適用于乏燃料元件的三維檢測成像，因此若要實現壓水堆乏燃料元件的三維無損檢測，就需要開發一種新的成像裝置。

實用新型內容

為實現壓水堆乏燃料元件的三維無損檢測，本實用新型提供了一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置。

該裝置包括乏燃料元件運動控制裝置和轉換屏曝光裝置；所述乏燃料元件運動控制裝置包括乏燃料元件運動控制器和屏蔽外殼，所述乏燃料元件運動控制器包括乏燃料元件轉動電機和乏燃料元件垂直移動電機；所述轉換屏曝光裝置包括中子轉換屏、中子轉換屏通道、中子束流通道和中子轉換屏運動控制器；所述中子轉換屏運動控制器包括中子轉換屏運動電機，中子轉換屏運動電機通過連桿與中子轉換屏相連接，在中子轉換屏運動控制器的控制下實現中子轉換屏在中子轉換屏通道中的移動；所述中子束流通道用于中子束流的引入，中子束流通道與中子轉換屏通道相連通；中子束流通道上還開有乏燃料元件入口；中子轉換屏通道和中子束流通道內壁表面敷設有金屬釓。

所述乏燃料元件轉動電機和乏燃料元件垂直移動電機均采用伺服電機為優選。

所述中子轉換屏運動電機采用伺服電機為優選。

本實用新型的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置的設計采用了CT重建技術和中子照相間接成像方法，可以通過自動操作獲取的連續多張二維檢測成像進行壓水堆乏燃料元件的三維數據重建，避免了乏燃料元件本身的放射性對檢測成像的影響。

對于CT重建技術來說，其三維數據重建的主要難點之一在于應確保每個乏燃料元件二維檢測成像精確同軸，否則根本無法重建出清晰的三維檢測成像。為確保二維檢測成像同軸，本實用新型采用了燃料元件運動控制器和中子轉換屏運動控制器分別對燃料元件的旋轉和中子轉換屏的移動進行精確控制，確保了運動控制方面的精確性。

然而實際應用中發現，僅實現運動方面的精確控制尚不足以重建出清晰的三維檢測成像。經研究，在中子照相間接成像過程中，中子束流中的中子會發生較為明顯的散射，散射的中子會導致二維檢測成像的成像區邊緣模糊，因此在成像區截取的過程中會影響到截取位置的準確性，進而影響二維檢測成像的精確同軸。為此，本實用新型創造性的采用了在中子轉換屏通道和中子束流通道內壁表面敷設金屬釓的方法，利用金屬釓對中子的強吸收性能吸收掉散射的中子，從而解決了二維檢測成像的成像區邊緣模糊的問題，確保了每個乏燃料元件二維檢測成像的精確同軸。

綜上所述，本實用新型的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置實現了壓水堆乏燃料元件的三維無損檢測，通過對獲取的乏燃料元件三維檢測成像進行分析可獲得乏燃料元件芯塊碎片形貌、芯塊內部顆粒分布、包殼破損狀態等缺陷的完整檢測信息，極大的擴展了壓水堆乏燃料元件的無損檢測信息量，為我國壓水堆核燃料元件的質量檢測與性能提升提供了有力保障。

附圖說明

圖1本實用新型的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置結構示意圖。

圖2轉換屏曝光裝置內部結構示意圖(俯視)。

附圖標記：1.乏燃料元件運動控制裝置，2.轉換屏曝光裝置，3.屏蔽外殼，4.乏燃料元件運動控制器，5.乏燃料元件，6.中子轉換屏，7.中子束流通道，8.金屬釓，9.乏燃料元件入口位置投影，10.中子轉換屏通道，11.中子轉換屏運動控制器，12.金屬釓。

具體實施方式