Page 111 - 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

位置布置一结构搅混搁架。模拟组件结构如图5所 3.3 辐照试验
示。模拟组件布置方式如图6所示。 入堆运行后的核燃料组件是核电厂放射性最强

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的设备, 据测量, 其γ射线接触剂量率可达10 G y
h , 远远大于核反应堆其他设备环境剂量, 因此为
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验证破损燃料组件超声检测系统高辐照环境下的性
能, 需对其进行辐照试验。
辐照试验设备体型较大, 辐照源应采用线源, 避
免因设备距离辐照源不同而引起吸收剂量差别较
大。根据核燃料组件的放射性强度, 采用的辐照线
源活度为17.3万 Ci 。
采用轮式小车将扫查装置及相关试验设备运到
辐照室内, 固定平稳。扫查装置及超声探头外观如
图5 模拟组件结构示意
图8所示。

图8 扫查装置及超声探头外观
图6 模拟组件布置示意 通过辐照试验验证, 检测时探头需插入被检组
安装10个刀片探头后, 在运动机构驱动下将 件空隙, 吸收剂量最大的超声板波探头在环境剂量
探头插入模拟组件各棒间隙中, 并对燃料棒实施 为3509G yh 的γ射线辐照下可正常工作, 累计

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超声检测, 其中 9 号探头的超声检测信号如图 7 剂量达14036G y 时超声探头性能不受影响。
所示。 受辐照源活度限制, 辐照验证试验的环境剂量

率峰值为3509G yh , 小于乏燃料组件的 γ射线
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剂量率( 10 G yh ), 但根据机电系统抗辐照经验
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估算, 该检测系统应满足 10 G y h 的辐照指标

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要求。
2017年12月, 经海南省昌江核电厂2号机组乏

燃料水池现场应用验证, 受到乏燃料组件累计170h
的辐照后, 该超声检测系统各项功能均正常。
3.4 超声探头高温试验
图7 模拟组件9号探头的超声检测信号
经查阅相关资料, 乏燃料卸料后燃料组件内部
由模拟组件信号测试可知, 该超声检测系统能 温度可达40~60℃ , 因此需验证超声板波探头的高

够有效识别模拟组件中的导向管、 完好燃料棒与破 温工作性能。使用加热设备将探头附近水温加热到
损燃料棒。核反应堆燃料组件中燃料棒检查区域破 60℃ , 70℃和80℃ , 通过温控系统保温 2h , 在加

损充满水后, 可采用该系统检测组件是否破损, 若存 热过程中持续对超声信号进行监控, 高温试验结果
在破损, 可对破损燃料棒进行定位。 表明, 超声探头信号稳定, 状态良好。
笔者采用模拟组件进行了数十次测试, 每次均 3.5 现场验证
能有效识别完好燃料棒和破损燃料棒, 检测结果准 为验证破损燃料组件超声检测系统具有可实施
确率达100% 。 性, 在整套系统完成调试、 测试后, 运至核电厂进行
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2021年 第43卷 第12期
无损检测