【技术实现步骤摘要】
燃料棒氧化膜厚度测量系统及方法
[0001]本申请属于核能发电
，特别是涉及一种燃料棒氧化膜厚度测量系统及方法。
技术介绍
[0002]为了利用核能发电，核燃料经过加工后制成小圆柱型的芯块，然后数百个芯块被堆叠在一根锆(Zr)合金包壳管中，并加以密封，制作成燃料棒。多根燃料棒组合成为燃料组件，供反应堆使用。燃料棒包壳管是核电站的第一道压力边界，其可靠性对于维护核电安全至关重要。燃料棒在反应堆内运行一段时间后，包壳管会在堆内高温、辐射环境下发生腐蚀降质，在其表面累积一层氧化膜，同时导致管壁变薄。为了防止因为腐蚀导致的严重问题，提高核燃料棒的安全性和使用寿命，目前的方法主要为对燃料棒镀金属涂层的方式。该方法通过喷涂铬(Cr)颗粒，对Zr合金材料制成的燃料棒包壳管进行涂覆，以缓解因为环境因素影响导致的燃料棒腐蚀。然而在运行过程中已经产生的氧化膜会严重影响包壳管的导热性能，导致包壳管表面与冷却剂之间的热阻会增大，燃料组件的热交换能力会降低，而且随着其厚度的增加，燃料棒的温度会不断上升，加快燃料棒的腐蚀老化速度。故氧化膜厚度和包...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料棒氧化膜厚度测量系统，其特征在于，所述系统包括：激励信号源，用于提供激励信号；探头模块，所述探头模块采用电桥结构，所述电桥结构的输入端连接所述激励信号源，所述电桥结构的输出端输出差分信号；处理模块，所述处理模块连接所述探头模块的输出端，用于对所述差分信号进行处理后获取反映氧化膜厚度信息的基频解调信号；上位机，对所述基频解调信号进行处理后获取燃料棒的氧化膜厚度。2.根据权利要求1所述的燃料棒氧化膜厚度测量系统，其特征在于，所述探头模块包括参考探头和测量探头，所述参考探头和所述测量探头均包括磁芯、第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈分别缠绕在所述磁芯的两个端部，所述参考探头和所述测量探头的四个线圈连接成电桥结构。3.根据权利要求2所述的燃料棒氧化膜厚度测量系统，其特征在于，进行燃料棒的氧化膜厚度测量时，所述参考探头贴合在燃料棒样品上进行涡流检测。4.根据权利要求1所述的燃料棒氧化膜厚度测量系统，其特征在于，所述处理模块包括：差分放大器，所述差分放大器连接所述探头模块的输出端并对所述探头模块输出的差分信号进行放大；锁相放大器，所述锁相放大器连接所述差分放大器的输出端以及所述激励信号源，所述锁相放大器将所述差分放大器输出的差分放大信号与所述激励信号进行锁相并输出反映厚度信息的基频解调信号。5.一种燃料棒氧化膜厚度测量方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至4任意一项所述的系统，所述方法包括：构建基于所述基频解调信号反演氧化膜厚度的反演函数以及所述反演函数的优化求解模型；所述激励信号源向所述探头模块提供不同频率的激励信号，测量多个燃料棒样品在每个激励频率下的基频解调信号组成样本数据集；利用所述样本数据集对所述优化求解模型进行求解得到反演函数；所述激励信号源向所述探头模块提供某一频率下的激励信号，测量待测燃料棒在该激励频率下的基频解调信号；将待测燃料棒测量得到的基频解调信号输入至求解得到的反演函数，计算得到待测燃料棒的氧化膜厚度。6.根据权利要求5所述的燃料棒氧化膜厚度测量方法，其特征在于，所述反演函数采用二次项关系式构建。7.根据权利要求6所述的燃料棒氧化膜厚度测量方法，其特征在于，所述反演函数表示为：h＝f(X)＝k0+X(1)k1+X(2)k2+X(1)2k3+X(2)2k4+X(1)X(2)k5其中，h为氧化膜厚度，X为基频解调信号，f为反演函数，X(1)为基频解调信号的实部，X(2)为基频解调信号的虚部，k0、k1、k2、k3、k4、k5为二次项关系式的系数。8.根据权利要求7所述的燃料棒氧化膜厚度测量方法，其特征在于，所述优化求解模型
表示为：其中，h为氧化膜厚度，X为基频解调信号，f为反演函数，d为燃料棒金属涂层的厚度，σ为燃料棒包壳管的电导率。9.根据权利要求8所述的燃料棒氧化膜厚度测量方法，其特征在于，利用所述样本数据集对所述优化求解模型进行求解得到反演函数包括：设燃料棒...
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