本发明专利技术涉及一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置及方法，中子照相装置包括分别设置于屏蔽环境内的中子源、屏蔽罩和中子成像系统，所述屏蔽罩两侧的上部分别设有中子束流入射口和中子束流出射口，所述中子源靠近所述中子束流入口，所述中子成像系统靠近所述中子束流出口。优点：在不拆燃料组件条件下，实现燃料组件中破损燃料棒的快速精准识别，操作简单，检测快速；通过分析气腔部位是否有水蒸气形成的图像，来识别燃料棒是否破损，通过两个视角的图像即可检测出组件内所有破损燃料棒，极大的缩短检测时间。极大的缩短检测时间。极大的缩短检测时间。
【技术实现步骤摘要】
应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置及方法
[0001]本专利技术涉及中子照相
，特别涉及一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置及方法。
技术介绍
[0002]燃料组件是核反应堆中的核心部件和最主要的组成部分，是发生核反应并产生能量的场所，也是核反应堆安全的重要屏障，起着防止放射性物质进入冷却剂回路中的作用。燃料组件完整性影响着核电站的安全性和经济性。燃料组件长期处在高温、高压、高放射性和水力运动的特殊工况下，随着服役时间的增加，材料的老化、燃料棒内外层压力、中子和γ射线的强辐照以及与它物的磨损，燃料组件中的一些燃料棒会不可避免的发生破损。核电站中需要对燃料组件进行是否破损、破损的位置和大小进行检测，及时替换已破损燃料棒，尽量避免因燃料组件破损带来的安全和经济性问题。对于破损燃料组件的检测识别，目前核电站常用检测方法有外观检查、啜吸检测、超声检测、涡流检测等，由于各自使用范围的限制，在工业中应用主要采用前三种组合，但实际应用中存在检测效率低，操作复杂等问题。
[0003]通过水下摄像头观察外观的方式可以初步判断燃料组件是否破损，但只能对燃料组件外围燃料棒进行缺陷检查，无法检测组件内部燃料棒，且只能发现一些特别明显的缺陷，检测精度不高。核电站通常采用啜吸技术鉴别燃料组件是否存在破损：将燃料组件置于密闭容器，通过提高燃料组件的内压或降低燃料组件的外压，若组件内有破损燃料棒，破损燃料棒内的裂变气体加速渗出到容器内的水或空气中，通过对密闭容器中的水或空气取样，进行放射性活度检测和分析，以判断燃料组件是否存在破损。啜吸检测只能确定组件内是否有破损燃料棒，无法确定组件中哪根(或哪几根)燃料棒破损，实际检测中，若被检组件有泄漏，密闭容器中的水或空气的放射性短时间内难以恢复到本底水平，检测下一组件时易引起误判。对于有破损的燃料组件，然后通过超声检测鉴别破损燃料棒，检测时，将超声探头插入燃料棒的行间隔进行信号采集，在超声探头通过燃料棒的过程中，发射探头发射的超声波经燃料棒反射后被接收探头所接收，因破损而渗入有冷却剂的燃料棒会反射较小的超声能，完整的燃料棒基本上会全反射，通过比较回波信号的幅值即可判断燃料棒是否存在破损。用于燃料组件检测的超声检测装置目前主要依赖于进口，造价昂贵，且设备维护成本高，对检测人员的操作能力有较高要求，国内只有部分核电站配有该类装置。对已确定破损的燃料棒采用涡流检测鉴别破损的位置及大小。涡流检测需要将组件拆开，对燃料棒进行逐根检查，耗时长且经济性差。
[0004]自20世纪70年代初以来，中子照相已被用于核燃料的质量控制。位于Idaho国家实验室的热燃料检查设施中的一个250kW的Triga反应堆上，利用中子照相检查燃料棒的内部特征。日本和西班牙的核工业在20世纪90年代早期进行了联合实验项目，研究高燃耗样品。位于瑞士PSI的散裂中子源SINQ的中子照相设施中，配备了一个名为NEURAP(中子照相激活探针)的特殊装置，用于实际燃料的转移和检测。目前，中子照相作为一种有效的核燃料元
件研究和质量控制手段，在瑞士、法国、德国、美国、澳大利亚、日本、印度、韩国等许多国家得到广泛应用。中子穿透力强，与铀、氢反应截面较高，与包壳材料反应截面较低，可对燃料棒内部缺陷清晰成像，如芯块变形、破损，检测包壳氢聚状态及含量等。目前国内外中子照相用于燃料组件检测主要基于反应堆中子源，装置体积庞大、成本高、无法移动。基于反应堆的中子照相也仅用于单根燃料棒检测，采取的是透视方法，直接检测破损位置和大小，但是受限于检测精度，需要拆解燃料组件，无法实现整体检测。且常规中子照相方法直接对燃料棒进行透视成像，检测一根燃料棒时需对其不同部位进行多次拍摄，检测完燃料棒所有部位才能判断该燃料棒是否破损，需要大量的检测时间。
[0005]中国专利CN102280149B(申请日2011.06.28)公开了压水堆核燃料棒中子照相检测装置及检测方法，设计了针对单根燃料棒检测的屏蔽底座，采用基于胶片或IP板的间接成像方法，该装置基于反应堆中子源，该方法每次只能检测单根燃料棒，且间接成像方法检测速度慢。中国专利CN107170499(申请日2017.05.31)公开了一种核燃料检测装置和方法，采用相机组件通过外观检测的方式监测燃料棒或燃料组件的三维尺寸和变形情况，对于燃料组件，只能观察到外围燃料棒的情况，对于组件内部燃料棒不便观察。中国专利CN110033873A(申请日2019.04.25)公开了用于分析和判断燃料组件破损的方法，通过分析反应堆不同功率运行状态放射性核素的变化趋势来分析判断核燃料是否破损，该方法检测判定时间周期较长(大于10天)，且只能判断燃料组件是否有破损，不能确定哪个燃料棒破损。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种医用自助终端机，有效的克服了现有技术的缺陷。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008]一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，包括分别设置于屏蔽环境内的中子源、屏蔽罩和中子成像系统，上述屏蔽罩两侧的上部分别设有中子束流入射口和中子束流出射口，上述中子源靠近上述中子束流入口，上述中子成像系统靠近上述中子束流出口。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，上述屏蔽罩的下端设有驱使其旋转的驱动机构。
[0011]进一步，上述驱动机构为伺服电机或步进电机。
[0012]进一步，上述中子束流入射口外设有朝向其内部吹气的低温气流吹扫装置。
[0013]进一步，上述中子成像系统包括屏蔽室、中子转换屏、反射镜和摄像机，上述屏蔽室两端均敞口，且其内部在其两端之间形成光通路，上述上述屏蔽室的一端靠近上述中子束流出射口，上述中子转换屏竖向装配于上述屏蔽室一端敞口内，上述摄像机安装在上述屏蔽室的另一端端口内，上述反射镜设有多块，并分别布置在上述光通路上，用于反射并改变上述可见光的路径，从而使得上述可见光射向上述摄像机，上述摄像机顺次连接图像采集器以及图像处理器。
[0014]进一步，上述屏蔽室内部形成“Z”字形的上述光通路，上述反射镜设有两块，并平行布置在上述光通路的两个拐点位置且分别倾斜设置。
[0015]进一步，上述反射镜为凹面反射镜。
[0016]进一步，上述屏蔽室为铅制构件。
[0017]进一步，上述摄像机为CCD相机。
[0018]本专利技术的有益效果是：在不拆燃料组件条件下，实现燃料组件中破损燃料棒的快速精准识别，操作简单，检测快速；只对燃料组件内燃料棒上端空腔部位进行成像，通过分析气腔部位是否有水蒸气形成的图像，来识别燃料棒是否破损，通过两个视角的图像即可检测出组件内所有破损燃料棒，不需要扫描燃料组件的全段，极大的缩短检测时间。
[0019]还提供一种应用于破损燃料组件检测的中子照相方法，利用应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置进行，包括以下步骤：
[0020]S1、将待测燃料组件置于上述屏蔽罩内，确保燃料组件的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，其特征在于：包括分别设置于屏蔽环境内的中子源(2)、屏蔽罩(3)和中子成像系统(5)，所述屏蔽罩(3)两侧的上部分别设有中子束流入射口(31)和中子束流出射口(32)，所述中子源(2)靠近所述中子束流入口，所述中子成像系统(5)靠近所述中子束流出口。2.根据权利要求1所述的一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，其特征在于：所述屏蔽罩(3)的下端设有驱使其旋转的驱动机构(6)。3.根据权利要求2所述的一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，其特征在于：所述驱动机构(6)为伺服电机或步进电机。4.根据权利要求1所述的一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，其特征在于：所述中子束流入射口(31)外设有朝向其内部吹气的低温气流吹扫装置(7)。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，其特征在于：所述中子成像系统(5)包括屏蔽室(51)、中子转换屏(52)、反射镜(53)和摄像机(54)，所述屏蔽室(51)两端均敞口，且其内部在其两端之间形成光通路，所述所述屏蔽室(51)的一端靠近所述中子束流出射口(32)，所述中子转换屏(52)竖向装配于所述屏蔽室(51)一端敞口内，所述摄像机(54)安装在所述屏蔽室(51)的另一端端口内，所述反射镜(53)设有多块，并分别布置在所述光通路上，用于反射并改变所述可见光的路径，从而使得所述可见光射向所述摄像机(54)，所述摄像机(54)顺次连接图像采集器以及图像处理器。6.根据权利要求5所述的一种应用于破损核燃料组件检测的中子照相装置，其特征在于：所述屏蔽室(51)内部形成“Z”字...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：中科超睿青岛技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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