一種壓水堆乏燃料元件間接中子ct成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核材料檢測(cè)設(shè)備，具體涉及一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在核工業(yè)領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)壓水堆核燃料元件的質(zhì)量控制，需要對(duì)相應(yīng)的乏燃料元件進(jìn)行檢測(cè)。然而，由于壓水堆乏燃料元件具有強(qiáng)放射性，因此一般的檢測(cè)技術(shù)無(wú)法應(yīng)用于其檢測(cè)。
[0003]中子照相技術(shù)作為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，具有檢測(cè)速度快、結(jié)果準(zhǔn)確、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而壓水堆乏燃料元件本身的強(qiáng)放射性會(huì)對(duì)中子照相產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致根本無(wú)法獲取檢測(cè)成像，因此傳統(tǒng)的中子照相技術(shù)無(wú)法直接應(yīng)用于乏燃料元件的檢測(cè)。
[0004]為此，當(dāng)前的壓水堆乏燃料元件中子照相技術(shù)采用間接成像方法，以中子轉(zhuǎn)換屏將成像信息轉(zhuǎn)換出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)乏燃料元件的定性檢測(cè)，能夠獲得乏燃料元件芯塊開(kāi)裂、包殼破損、包殼氫聚等缺陷信息。然而，該方法目前僅能完成乏燃料元件的二維檢測(cè)成像，因此無(wú)法獲得乏燃料元件芯塊碎片形貌、芯塊內(nèi)部顆粒分布、包殼破損狀態(tài)等缺陷的三維信息。
[0005]由于上述缺陷三維信息的獲取依賴于乏燃料元件的三維檢測(cè)成像，但由于目前尚沒(méi)有成熟的三維檢測(cè)成像裝置可供使用，現(xiàn)有的CT裝置也由于種種問(wèn)題而完全無(wú)法適用于乏燃料元件的三維檢測(cè)成像，因此若要實(shí)現(xiàn)壓水堆乏燃料元件的三維無(wú)損檢測(cè)，就需要開(kāi)發(fā)一種新的成像裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為實(shí)現(xiàn)壓水堆乏燃料元件的三維無(wú)損檢測(cè)，本發(fā)明提供了一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置。
[0007]該裝置包括乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置和轉(zhuǎn)換屏曝光裝置；所述乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置包括乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器和屏蔽外殼，所述乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器包括乏燃料元件轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和乏燃料元件垂直移動(dòng)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)換屏曝光裝置包括中子轉(zhuǎn)換屏、中子轉(zhuǎn)換屏通道、中子束流通道和中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器；所述中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器包括中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)電機(jī)，中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)電機(jī)通過(guò)連桿與中子轉(zhuǎn)換屏相連接，在中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器的控制下實(shí)現(xiàn)中子轉(zhuǎn)換屏在中子轉(zhuǎn)換屏通道中的移動(dòng)；所述中子束流通道用于中子束流的引入，中子束流通道與中子轉(zhuǎn)換屏通道相連通；中子束流通道上還開(kāi)有乏燃料元件入口 ；中子轉(zhuǎn)換屏通道和中子束流通道內(nèi)壁表面敷設(shè)有金屬釓。
[0008]所述乏燃料元件轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和乏燃料元件垂直移動(dòng)電機(jī)均采用伺服電機(jī)為優(yōu)選。
[0009]所述中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)電機(jī)采用伺服電機(jī)為優(yōu)選。
[0010]本發(fā)明的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置的設(shè)計(jì)采用了 CT重建技術(shù)和中子照相間接成像方法，可以通過(guò)自動(dòng)操作獲取的連續(xù)多張二維檢測(cè)成像進(jìn)行壓水堆乏燃料元件的三維數(shù)據(jù)重建，避免了乏燃料元件本身的放射性對(duì)檢測(cè)成像的影響。
[0011]對(duì)于CT重建技術(shù)來(lái)說(shuō)，其三維數(shù)據(jù)重建的主要難點(diǎn)之一在于應(yīng)確保每個(gè)乏燃料元件二維檢測(cè)成像精確同軸，否則根本無(wú)法重建出清晰的三維檢測(cè)成像。為確保二維檢測(cè)成像同軸，本發(fā)明采用了燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器和中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器分別對(duì)燃料元件的旋轉(zhuǎn)和中子轉(zhuǎn)換屏的移動(dòng)進(jìn)行精確控制，確保了運(yùn)動(dòng)控制方面的精確性。
[0012]然而實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，僅實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方面的精確控制尚不足以重建出清晰的三維檢測(cè)成像。經(jīng)研究，在中子照相間接成像過(guò)程中，中子束流中的中子會(huì)發(fā)生較為明顯的散射，散射的中子會(huì)導(dǎo)致二維檢測(cè)成像的成像區(qū)邊緣模糊，因此在成像區(qū)截取的過(guò)程中會(huì)影響到截取位置的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響二維檢測(cè)成像的精確同軸。為此，本發(fā)明創(chuàng)造性的采用了在中子轉(zhuǎn)換屏通道和中子束流通道內(nèi)壁表面敷設(shè)金屬釓的方法，利用金屬釓對(duì)中子的強(qiáng)吸收性能吸收掉散射的中子，從而解決了二維檢測(cè)成像的成像區(qū)邊緣模糊的問(wèn)題，確保了每個(gè)乏燃料元件二維檢測(cè)成像的精確同軸。
[0013]綜上所述，本發(fā)明的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置實(shí)現(xiàn)了壓水堆乏燃料元件的三維無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)對(duì)獲取的乏燃料元件三維檢測(cè)成像進(jìn)行分析可獲得乏燃料元件芯塊碎片形貌、芯塊內(nèi)部顆粒分布、包殼破損狀態(tài)等缺陷的完整檢測(cè)信息，極大的擴(kuò)展了壓水堆乏燃料元件的無(wú)損檢測(cè)信息量，為我國(guó)壓水堆核燃料元件的質(zhì)量檢測(cè)與性能提升提供了有力保障。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1本發(fā)明的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2轉(zhuǎn)換屏曝光裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)。
[0016]附圖標(biāo)記:1.乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置，2.轉(zhuǎn)換屏曝光裝置，3.屏蔽外殼，4.乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器，5.乏燃料元件，6.中子轉(zhuǎn)換屏，7.中子束流通道，8.金屬IL，9.乏燃料元件入口位置投影，10.中子轉(zhuǎn)換屏通道，11.中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器，12.金屬釓。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例
[0019]采用本發(fā)明的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置對(duì)某乏燃料元件樣品進(jìn)行三維檢測(cè)成像，其過(guò)程如下:
[0020]步驟一:通過(guò)乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器將該乏燃料元件樣品經(jīng)乏燃料元件入口移入中子束流通道內(nèi)；
[0021]步驟二:在中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器的控制下將中子轉(zhuǎn)換屏由中子轉(zhuǎn)換屏通道移動(dòng)到乏燃料元件樣品后方；
[0022]步驟三:由中子束流通道引入中子束流，中子束流經(jīng)過(guò)乏燃料元件樣品后在中子轉(zhuǎn)換屏上獲得一幅二維檢測(cè)成像，移去中子束流；
[0023]步驟四:在乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器的控制下將乏燃料元件樣品精確旋轉(zhuǎn)I度，同時(shí)更換中子轉(zhuǎn)換屏；
[0024]步驟五:不斷重復(fù)步驟三和步驟四，直至獲得總計(jì)為180幅的二維檢測(cè)成像；
[0025]步驟六:采用CT重建技術(shù)對(duì)上述180幅二維檢測(cè)成像進(jìn)行三維重建，獲得該乏燃料元件樣品的三維檢測(cè)成像。
[0026]成像結(jié)果顯示:由上述過(guò)程獲得的乏燃料元件樣品三維檢測(cè)成像清晰度高，能夠準(zhǔn)確分辨出乏燃料元件芯塊碎片形貌、芯塊內(nèi)部顆粒分布、包殼破損狀態(tài)等缺陷的檢測(cè)信息，乏燃料元件芯塊開(kāi)裂、包殼氫聚等缺陷信息也較現(xiàn)有二維檢測(cè)成像方法更為清楚直觀。由于金屬釓的采用，所獲得的180幅二維檢測(cè)成像邊緣明銳，易于實(shí)現(xiàn)成像區(qū)的準(zhǔn)確截取，獲得了較好的應(yīng)用效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置，其特征在于:該裝置包括乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置和轉(zhuǎn)換屏曝光裝置；所述乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置包括乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器和屏蔽外殼，所述乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器包括乏燃料元件轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和乏燃料元件垂直移動(dòng)電機(jī)；所述轉(zhuǎn)換屏曝光裝置包括中子轉(zhuǎn)換屏、中子轉(zhuǎn)換屏通道、中子束流通道和中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器；所述中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器包括中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)電機(jī)，中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)電機(jī)通過(guò)連桿與中子轉(zhuǎn)換屏相連接，在中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器的控制下實(shí)現(xiàn)中子轉(zhuǎn)換屏在中子轉(zhuǎn)換屏通道中的移動(dòng)；所述中子束流通道用于中子束流的引入，中子束流通道與中子轉(zhuǎn)換屏通道相連通；中子束流通道上還開(kāi)有乏燃料元件入口 ；中子轉(zhuǎn)換屏通道和中子束流通道內(nèi)壁表面敷設(shè)有金屬釓。2.如權(quán)利要求1所述的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置，其特征在于:所述乏燃料元件轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和乏燃料元件垂直移動(dòng)電機(jī)均采用伺服電機(jī)。3.如權(quán)利要求1所述的壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置，其特征在于:所述中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)電機(jī)采用伺服電機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種核材料檢測(cè)設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)壓水堆乏燃料元件的三維無(wú)損檢測(cè)，本發(fā)明提供了一種壓水堆乏燃料元件間接中子CT成像裝置，該裝置包括乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置和轉(zhuǎn)換屏曝光裝置；所述乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制裝置包括乏燃料元件運(yùn)動(dòng)控制器和屏蔽外殼；所述轉(zhuǎn)換屏曝光裝置包括中子轉(zhuǎn)換屏、中子轉(zhuǎn)換屏通道、中子束流通道和中子轉(zhuǎn)換屏運(yùn)動(dòng)控制器；中子束流通道上還開(kāi)有乏燃料元件入口。本發(fā)明的成像裝置實(shí)現(xiàn)了壓水堆乏燃料元件的三維無(wú)損檢測(cè)，可獲得乏燃料元件芯塊碎片形貌、芯塊內(nèi)部顆粒分布、包殼破損狀態(tài)等缺陷的完整檢測(cè)信息，為我國(guó)壓水堆核燃料元件的質(zhì)量檢測(cè)與性能提升提供了有力保障。
【IPC分類】G21C17/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105023622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510431174
【發(fā)明人】陳東風(fēng), 劉蘊(yùn)韜, 魏國(guó)海, 韓松柏, 賀林峰, 武梅梅, 王洪立, 王雨, 孫凱
【申請(qǐng)人】中國(guó)原子能科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日