[实用新型]核燃料元件中氧化钆(Gd2O3)电磁感应检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种反应堆燃料芯快中可燃毒物的检测设备，特别是一种核燃料元件中氧化钆(Gd₂O₃)电磁感应检测装置。

背景技术

高性能燃料组件中通常会在燃料棒加入一定数量的可燃毒物(Gd₂O₃)来平衡其反应性。由于Gd元素对中子吸收能力很强，过量的Gd会导致反应堆功率下降。因此，在高性能燃料组件的制造过程中必须严格控制燃料棒中Gd的含量。在生产线上，燃料芯块装入核燃料棒中，并以锆壳封装，装入各芯块的Gd含量要求必须相同，不允许有不同Gd含量的芯块混入；故需要一种方法和设备在线检测整个燃料棒的平均Gd含量以及各芯块Gd含量的均匀性，来保证核电站安全运行。

高性能燃料组件中的燃料芯块的主要成分是Gd₂O₃和UO₂，电磁感应方法检测主要是利用了Gd₂O₃和UO₂的磁导率的差异，Gd₂O₃的磁导率远远大于UO₂，当燃料棒穿过载有交变电流的检测线圈靠近时，由于线圈内部磁导率发生变化，检测线圈的阻抗也随之发生改变，因此线圈阻抗的变化幅度与Gd₂O₃的含量基本成线性关系。检测时，只要测量出线圈阻抗的变化幅度，根据建立好的标准曲线，便可以得到燃料棒中Gd的含量。

美国专利号：US4134064、名称：“消除铁磁杂质的影响、UO₂燃料芯块中Gd₂O₃含量的电磁感应检测方法和设备”，其主要采用交变电流感应技术来测量燃料芯块中的交变电流灵敏度，用直流磁场饱和铁磁杂质成分。永恒磁铁的磁场方向同轴设置一对亥姆霍兹线圈(激励线圈)，将参数完全一样的检测线圈和比较线圈置于亥姆霍兹线圈之间，一对亥姆霍兹线圈及检测线圈和比较线圈的轴线方向平行，检测线圈和比较线圈的绕组反向连接，燃料棒穿过检测线圈，为燃料棒提供饱和磁化的静直磁场。将亥姆霍兹线圈通上一定频率的交变电流，产生一个频率恒定的交变磁场。在检测时，燃料棒匀速穿过检测线圈，由于电磁感应的发生，检测线圈和比较线圈之间会产生一个不平衡的感应电压信号，该信号的强度与所测棒材的磁化率u(dM/dH)成正比关系。通过这种正比关系，便可以知道芯块中的Gd含量。在生产过程中，芯块中会混入一定量的铁磁物质，由于铁磁物质的磁导率远远大于Gd，在电磁检测时，铁磁物质的干扰信号远远大于Gd的有用信号，因此检测时，必须将铁磁物质进行磁饱和(饱和后的铁磁物质可以当作顺磁物质对待)。由于燃料芯块的生产工艺的不同，国外燃料芯块中的铁磁物质含量为10～50ppm，而国内最高可达到500ppm(含量在技术指标允许范围内)，为了保证有足够大的磁场强度饱和芯块，因此，需要较高的永恒磁场进行饱和(20KOe以上)。然而，该检测方法，其永恒磁铁在此情况下，其磁场强度达不到20KOe，不适合于我国高性能燃料组件生产线上的检测。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种核燃料元件中氧化钆(Gd₂O₃)电磁感应检测装置，其能够有效地解决饱和磁场的问题，同时简化了现有的检测装置、即采用激励线圈和检测线圈为同一线圈的检测装置，使Gd含量检测更快，更有效，更简单。

实现本实用新型目的的技术方案：一种核燃料元件中氧化钆(Gd₂O₃)电磁感应检测装置，在探头壳体内、以水平中心线为对称轴对称设置两个参数相同的检测线圈和比较线圈，磁饱和装置采用电磁铁，探头的检测线圈设置在磁饱和装置的铁芯中间，且探头的检测线圈与铁芯轴向通孔同轴，检测时燃料棒从通孔中穿过。