Page 109 - 无损检测2021年第十二期

朱性利, 等:

核燃料组件破损自动超声检测系统的研制

的破损燃料棒应密封存放, 以防继续释放放射性物 2 系统总体介绍
质和气体 [ 1-2 ] 。
法国、 美国等核电发达国家已对燃料组件破损 2.1 工作原理
超声检测技术进行过多年研究, 研制了多种型号的 燃料棒发生破损时, 由于包壳内外存在压力差,
检测系统, 并经过十多年的现场验证, 证明该检测技 反应堆冷却剂会从破损部位进入燃料棒内。超声检
术的高效率和可靠性 [ 3-4 ] 。 测时, 探头发出的声波沿管壁传播, 传播过程中板波
笔者根据板波传播原理和 AFA3G 燃料组件 能量不断衰减, 根据衰减情况便可判断燃料棒内侧是

及其他类似燃料组件结构特点, 研制了一套破损燃 否存在冷却剂。燃料棒超声检测原理如图1所示。
料组件超声检测系统, 通过将多组薄片超声板波探 若燃料棒内部不含冷却剂, 板波在传播过程中能量衰
头同时插入燃料组件间隙的检测方式, 实现了对燃 减较小[ 见图1 ( a )]; 若燃料棒内部含有冷却剂, 板波
料组件的破损检测及对破损燃料棒在组件中的定 在传播过程中能量衰减很大[ 见图1 ( b )]; 将板波绕
位。文章介绍了该系统的工作环境、 结构组成及研 破损燃料棒衰减后的波幅与绕完好燃料棒衰减后的
制过程, 考虑到燃料组件超声检测的高风险性, 对现 波幅进行对比, 即可判断燃料棒是否存在破损 。
[ 6 ]
场检测的一些注意事项进行了介绍。
1 检测环境

在核电厂燃料厂房乏燃料水池内实施破损燃料组
件超声检测, 乏燃料水池的主要环境参数如表1所

[ 5 ]
示 。
表1 乏燃料水池主要环境参数
项目 参数

正常温度10℃~50℃ ,
池水温度
最高60℃
图1 燃料棒超声检测原理示意

-1
池水硼浓度 /( m g · L ) 2000~2500

池水 p H 值 4.7~5.5 ( 25℃ ) 2.2 系统组成
池水深度 / m 12 破损燃料组件超声检测系统主要由扫查装置、
-1
环境放射性水平 /( Sv · h ) ≤25 伺服控制系统、 视频监控系统等组成, 其系统组成如
μ
一组乏燃料组件的γ剂量率 /( G y · h ) 10 4 图2所示。

图2 破损燃料组件超声检测系统组成示意

实施检测时, 首先在岸上将检测设备放入调试 后, 使用燃料厂房辅助吊将水下检测设备放入乏燃
水箱内使用标定组件进行设备标定; 功能标定完成 料水池, 并使用燃料存储格架对检测设备进行定位;
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2021年 第43卷 第12期
无损检测