[發明專利]核燃料棒端塞焊縫在線檢測裝置和方法

在審

• 申請號: 202110648488.9
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113390903A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 張雷;劉明;盧長勛;馬金波;羅浩;袁平
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G21C17/10
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

本發明涉及一種X射線數字成像檢測裝置和方法，其用于檢測核燃料棒的端塞的焊縫，該裝置包括：輸送機構，其用于輔助核燃料棒自動進入和退出所述X射線數字成像檢測裝置；夾持旋轉機構，其用于旋轉核燃料棒，以在核燃料棒的檢測過程中，對核燃料棒的端塞的焊縫的整個一周實現成像；射線機安裝機構，其中安裝有發射X射線的射線機；平板探測器安裝機構，其中安裝有平板探測器，用于與射線機配合，對核燃料棒的端塞成像。

技術領域

本發明屬于核燃料元件在線檢測技術領域，涉及一種用于對核燃料棒端塞焊縫進行X射線數字成像檢測的裝置和利用所述裝置對核燃料棒端塞焊縫進行在線檢測的方法。

背景技術

核燃料棒是反應堆釋放熱量的單元體,是反應堆的核心部件。核燃料棒在反應堆里處于強中子場中，其在工作過程中經受高溫和高壓，并且經受高流速冷卻劑的沖刷，同時其承受裂變物質的化學作用和復雜的機械載荷，并且暴露于腐蝕蒸汽中，工作條件十分苛刻。因此，要求核燃料棒具有高度的可靠性和安全性。

核燃料棒的外殼是核反應堆的第一道安全屏障，而該外殼與核燃料棒的端塞之間存在的焊縫是這道屏障中最薄弱的環節，是最容易發生裂變產物泄漏的地方。因此，端塞的焊接質量直接影響核燃料棒在核反應堆中的安全運行。對核燃料棒端塞的焊縫進行無損檢測是重要的質量控制手段。

目前，國內核燃料元件廠均采用X射線轉角照相的方法按照以下工序對核燃料棒端塞焊縫進行檢測：第一次利用X射線照射核燃料棒端塞；將核燃料棒順時針(或逆時針)旋轉120度；第二次利用X射線照射核燃料棒端塞；再將核燃料棒順時針(或逆時針)旋轉120度；第三次利用X射線照射核燃料棒端塞。在這個方法中，需要將核燃料棒旋轉兩次，利用X射線照射核燃料棒端塞三次，通過工人對三個角度的X射線圖像進行評定，從而得出燃料棒是否合格的檢測結論。

核燃料棒端塞是棒狀工件，其上焊縫為環形，根據有利于焊縫中缺陷檢出的原則，對該焊縫進行X射線照射時，X射線光束的中心線必須垂直于該核燃料棒的中軸線，如圖1所示。

根據圖1，在進行X射線照射時，X射線光束中位于中心位置的射線A穿過焊縫11及端塞12，照射厚度較大，而X射線光束中位于外圍位置的射線B只經過核燃料棒的外表面13，照射厚度幾乎為零。

針對核燃料棒端塞的焊縫的特殊性，結合X射線成像的原理，一般采用利用補償塊進行厚度補償的方法來消除由于X射線對端塞焊縫照射的厚度不勻而對成像質量造成的影響。

如圖2所示，補償塊54截面呈矩形，其中具有孔洞，孔洞的直徑與核燃料棒端塞的直徑對應。在對核燃料棒端塞進行X射線照射時，將核燃料棒端塞插入補償塊54的孔洞中，補償塊54的一個表面正對X射線光束，從而確保X射線光束均勻地穿過所照射物質。通過這樣做，減少了散射線，使得核燃料棒端塞的焊縫區域在X射線透照圖像中的灰度趨于一致，確保能清晰地檢查出焊縫中的缺陷。

在以上核燃料棒端塞的焊縫缺陷的檢查處理中，需要人員較多地參與其中。由于在以上處理中，X射線的使用不可避免，因此會對從事該項工作的人員造成健康危害。

發明內容

本發明致力于提供一種X射線數字成像檢測裝置及使用該檢測裝置來檢測對象的方法。通過這種X射線數字成像檢測裝置，希望能夠實現對待檢測的對象的全自動處理，減少人員的參與。

本發明的首要目的是提供一種核燃料棒端塞焊縫的X射線數字成像檢測裝置，通過該檢測裝置，可對燃料棒端塞焊縫進行多角度自動補償透照，實現端塞焊縫內部缺陷的100％檢測。

所述核燃料棒可以是AFA2G、AFA3G、AP1000、MOX等圓柱形鋯外殼或不銹鋼外殼燃料棒。