Page 104 - 无损检测2024年第五期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202405012

基于多频涡流技术的燃料棒包壳管氧化膜

厚度测量方法

周国正 , 陶 钰 , 张 娜 , 梁 军 , 许小兵 , 叶朝锋 2
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( 1. 苏州热工研究院有限公司, 苏州 215008 ; 2. 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210 )

摘 要: 核燃料棒包壳管表面的氧化膜会影响其导热性能, 使燃料棒的温度上升, 加快燃料包
壳的腐蚀速度, 给反应堆带来潜在安全风险。故有必要对氧化膜厚度进行精确测量。为此, 构建了
燃料棒包壳管的三维有限元仿真模型, 对燃料包壳多频检测进行了分析, 总结了激励频率、 包壳管
电导率和金属涂层厚度对氧化膜测量结果的影响规律; 提出了融合多频测量数据, 抑制干扰因素影
响, 精确计算氧化膜厚度的方法, 并进行了试验验证。结果表明, 该方法的氧化膜厚度计算误差小

于1 μ m , 可用于燃料包壳管氧化膜厚度的量化表征。

关键词: 包壳管氧化膜; 涡流检测; 有限元仿真; 多频测量; 参数分离

中图分类号: TL292 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2024 ) 05-0062-07

Oxidefilmthicknessmeasurementoffuelrodcladdin g basedonmulti-fre q uenc y

edd y currenttechnolo gy

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,
,
ZHOUGuozhen g TAOYu , ZHANGNa , LIANGJun , XUXiaobin g YEChaofen g 2

( 1.SuzhouNuclearPowerResearchInstituteCo. , Ltd. , Suzhou215008 , China ;

2.SchoolofInformationScienceandTechnolo gy , Shan g haiTechUniversit y , Shan g hai201210 , China )

Abstract : Theoxidefilm onthesurfaceofthenuclearfuelrodcladdin g willseriousl yaffectitsthermal

conductivit y , increasethetem p eratureofthefuelrod , acceleratethecorrosionrateofthefuelrod , andbrin g

p otentialsafet y riskstothere actor.So , itisnecessar y toaccuratel ymeasurethethicknessofoxidefilm.Inthis

p a p er , athree-dimensionalfiniteelementsimulationmodeloffuelrodcladdin g tubewasconstructed , andthemulti-

fre q uenc ydetection offuelcladdin g wassimulated.Theinfluences ofexcitationfre q uenc y , claddin g tube

conductivit y andmetalcoatin gthicknessonthemeasurementresultsofoxidefilm wereanal y zed.A methodof

accuratel y calculatin g thethicknessofoxidefilm was p ro p osedb y combinin gmulti-fre q uenc ymeasurementdatato

su pp resstheinfluenceofinterferencefactors.Theresultsshowedthatthecalculationerroroftheoxidefilm

thicknesswaslessthan1micron , andthemethodcanbeusedforq uantitativecharacterizationoftheoxidefilm

thicknessoffuelcladdin g .

Ke ywords : claddin gtube oxidefilm ; edd y currenttestin g ; finiteelementsimulation ; multi-fre q uenc y

measurement ; p arameterse p aration
燃料棒是反应堆堆芯的关键部件, 是放射性裂 间运行后, 包壳表面会发生腐蚀进而在外表面产生
变产物的第一道屏障。相关研究表明, 反应堆长时 氧化膜。氧化膜的存在会严重影响包壳管的导热性
能和燃料组件的热交换能力, 带来安全风险。而且,
收稿日期: 2023-04-13
随着氧化膜厚度的增加, 燃料棒的温度会不断上升,
作者简介: 周国正( 1986- ), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事核
加快腐蚀老化速度, 影响燃料组件在堆内的使用
电站燃料组件池边检查方面的研究
寿命 [ 1 ] 。
通信作者: 陶 钰( 1992- ), 研究方向为电磁场的数值建模, 核
氧化膜厚度是事关核电站运行安全的重要参
电站及飞机结构电磁无损检测仿真等, finesense@163.com
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2024年 第46卷 第5期
无损检测