[发明专利]球形燃料元件无燃料区的自动检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种球形燃料元件无燃料区的自动检测系统及方法。

背景技术

目前，我国球床式高温气冷堆所使用的球形燃料元件直径为60mm，结构为球形包覆燃料颗粒（TRISO）弥散在直径约为50mm燃料区的石墨基体中。其无燃料区是指从燃料元件外表面沿径向方向沿径向方向向内收缩4-6mm所形成的球壳区域。作为球形燃料元件的结构材料，基体石墨使包覆燃料颗粒获得热工水力学条件，包括将热量传给冷却剂氦气。并作为慢化材料，对快中子有足够的慢化能力，同时还具有一定的滞留裂变产物的能力。

高温气冷堆球形燃料元件无燃料区检验为全检项目，球形燃料元件全部产品均需检测其无燃料区，设计要求无燃料区的厚度距离燃料元件外边界4～6mm。一旦有燃料颗粒出现在无燃料区，在反应堆运行时，燃料元件在磨损、碰撞的情况下，燃料颗粒就有可能会露出来，失去基体石墨的保护。燃料颗粒破裂，其中裂变产物释放出来，污染堆内环境，这样的乏燃料处理更加困难。高温气冷堆球形燃料元件无燃料区检验在实验和工程上均为全检项目，要求设备具有很高的检测效率、检测精度和准确度。

现有的检测球形燃料元件无燃料区的装置或方法，存在以下不足：

（1）现有方法多采用由人工干预的检测手段，工作一段时间后，人会开始疲劳，注意力会下降，反应慢，从而影响检测结果的精度；

（2）现有系统检测效率低，检测周期长：由于透射图像不能全部显示，所以需要多方向旋转才能全方位检测。从而每个元件球的检测时间大约3分钟，无法满足燃料元件规模化每天至少1000元件在线检测要求；

（3）现有系统图像和数据无法直接储存，不合格球无法保留有效证据，无法追溯；

（4）现有系统的球形燃料元件的无燃料区标志线的形状大小固定不能改变，而实际的燃料元件无燃料区的边界之间是有偏差的，所以检测可能会存在遗漏不合格品的状况；

（5）现有系统多采用连续不间断图像，显示的图像由摄像机摄像而来，图像分辨率不高，制约了检测精度的提高。

基于上述原因，现有技术的检测球形燃料元件无燃料区的装置或方法在检测精度、检测速度、检测的可靠性等方面不能满足当前的需要。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种球形燃料元件无燃料区的自动检测系统及方法，能够实现对球形燃料元件无燃料区的快速自动检测，满足至少2个燃料元件/分钟的检测效率设计指标，并且在一系列验证实验中，可以达到不合格品漏检率0%的检测效果。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种球形燃料元件无燃料区的自动检测系统，其特征在于，该系统包括：

传输部件，包括用于传输球形燃料元件的传输通道、用于按排队信号截停待检测球形燃料元件的待检元件排队器，和用于按检测结果信号使已检测球形燃料元件通往合格产品通道或不合格产品通道的通道选择器；

检测部件，包括置于所述传输通道上按探测采集信号启动或停止的真空吸盘、按探测采集信号带动真空吸盘水平旋转的旋转装置，和在真空吸盘两侧相对放置的X射线发射器和X射线探测器；

控制部件，包括：

排队控制模块，用于通过向待检元件排队器发送排队信号来使球形燃料元件依次进行检测；

探测采集模块，用于通过向旋转装置和真空吸盘发送探测采集信号来采集多个角度下球形燃料元件的X射线探测信号；

检测模块，用于根据所述X射线探测信号检测对应球形燃料元件是否合格，并向通道选择器发送检测结果信号。

优选地，所述待检元件排队器形如状。

优选地，所述真空吸盘耐X射线辐照，形如圆锥或圆柱，其最大直径的内径小于22mm。

优选地，所述旋转装置为精度不低于150角秒的高精密转台，所述高精密转台采用直接驱动马达。

优选地，所述X射线发射器的焦点尺寸不大于0.4mm。

优选地，所述X射线探测器的空间分辨率优于4线对/毫米。

一种应用如权利要求1至6任意一项所述的系统的球形燃料元件的无燃料区自动检测方法，其特征在于，该方法包括：

步骤S1：用标准球校正所述系统的运行参数；

步骤S2：待第一个球形燃料元件由传输通道传输通过待检元件排队器后，通过发送排队信号来控制待检元件排队器截停剩余的球形燃料元件；