一种压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种核材料检测方法，具体涉及一种压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法。
【背景技术】
[0002]在核工业领域，为实现压水堆核燃料元件的质量控制，需要对相应的乏燃料元件进行检测。然而，由于压水堆乏燃料元件具有强放射性，因此一般的检测技术无法应用于其检测。
[0003]中子照相技术作为一种先进的无损检测技术被广泛应用于工业领域，具有检测速度快、结果准确、可靠性高等诸多优点。然而压水堆乏燃料元件本身的强放射性会对中子照相产生严重干扰，导致根本无法获取检测成像，因此传统的中子照相技术无法直接应用于乏燃料元件的检测。
[0004]为此，当前的压水堆乏燃料元件中子照相技术采用间接成像方法，以中子转换屏将成像信息转换出来，从而实现乏燃料元件的定性检测，能够获得乏燃料元件芯块开裂、包壳破损、包壳氢聚等缺陷信息。然而，该方法目前仅能完成乏燃料元件的二维检测成像，因此无法获得乏燃料元件芯块碎片形貌、芯块内部颗粒分布、包壳破损状态等缺陷的三维信息。
[0005]由于上述缺陷三维信息的获取依赖于乏燃料元件的三维检测成像，但由于目前尚没有成熟的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法可供使用，现有的CT技术也由于种种问题而完全无法适用于乏燃料元件的三维检测成像，因此若要实现压水堆乏燃料元件的三维无损检测，就需要开发一种新的三维中子照相无损检测方法。
【发明内容】
[0006]为解决压水堆乏燃料元件的无损检测领域中尚没有成熟的三维中子照相方法可供使用的问题，本发明提供了一种压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法。
[0007]该方法包括以下步骤:
[0008](一 )将中子转换屏置于待检测乏燃料元件后方；
[0009]( 二 )在乏燃料元件前方引入中子束流，中子束流经过乏燃料元件后使中子转换屏曝光，获得一幅乏燃料元件二维成像，曝光一段时间后，移去中子束流；
[0010](三)平移中子转换屏以改变中子束流经过乏燃料元件后在中子转换屏上的投影位置，或者换一张中子转换屏；同时保持乏燃料元件与中子转换屏的距离不变；然后沿乏燃料元件轴心将乏燃料元件旋转一定的角度；
[0011](四)不断重复步骤(二)和步骤(三)，直至旋转到180度，获得多幅乏燃料元件二维成像；其间，每次引入的中子束流的参数以及曝光时间均相同，乏燃料元件每次旋转的角度也相同；
[0012](五)在每一幅乏燃料元件二维成像附近的相同位置选取尺寸相同的曝光区域作为该二维成像的数据校正参考区域；
[0013](六)将所得的各幅乏燃料元件二维成像由中子转换屏转移至数字成像板，然后通过读取装置对数字成像板进行扫描，获取各幅乏燃料元件二维成像的检测信息；
[0014](七)通过对比各数据校正参考区域的检测信息对各幅乏燃料元件二维成像检测信息进行校正；
[0015](八)对校正后的各幅乏燃料元件二维成像检测信息的暗场和明场进行扣除，然后采用CT重建技术进行乏燃料元件成像的三维重建，获得乏燃料元件的三维成像；
[0016](九)通过对三维成像的分析完成乏燃料元件的无损检测。
[0017]所述沿乏燃料元件轴心将乏燃料元件旋转一定的角度优选为I度。
[0018]所述中子转换屏优选为镝屏。
[0019]在三维重建之前，可以对各幅乏燃料元件二维成像进行截取，仅保留乏燃料元件二维成像区域，以节省三维重建的时间和成本。
[0020]本发明的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法通过中子转换屏将乏燃料元件180度范围内的多幅二维成像转移至数字成像板(即IP板)上，然后采用CT重建技术进行乏燃料元件成像的三维重建，从而实现乏燃料元件的无损检测。
[0021]在乏燃料元件二维成像的采集过程中，由于各幅二维成像在获取时间上存在先后关系，因此当后面的二维成像形成时，之前获取的二维成像的强度已经由于中子转换屏活化水平的衰减而降低，成为三维重建的障碍。为此，本发明通过采用在每幅二维成像附近曝光区域内选取数据校正参考区域的方式对二维成像强度进行校正，从而解决了由于中子转换屏活化水平衰减而无法进行三维重建的问题。
[0022]综上所述，本发明的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法克服了三维成像中所遇到的困难，解决了压水堆乏燃料元件的无损检测领域中没有成熟的三维中子照相方法可供使用的问题。实际应用表明，采用本发明的检测方法能够获得清晰的压水堆乏燃料元件三维成像，能够获得较为精确的乏燃料元件芯块碎片形貌、芯块内部颗粒分布、包壳破损状态等缺陷的完整检测信息，极大的扩展了压水堆乏燃料元件的无损检测信息量，为我国压水堆核燃料元件的质量检测与性能提升提供了有力保障。
【附图说明】
[0023]图1本发明的中子转换屏曝光成像过程示意图。
[0024]附图标记:1.中子转换屏，2.第一幅二维成像，3.第一幅二维成像数据校正参考区域，4.第五幅二维成像，5.第五幅二维成像数据校正参考区域。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
[0026]实施例
[0027]采用本发明的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法对某压水堆核燃料元件进行无损检测，其步骤如下:
[0028](一 )将中子转换屏置于该乏燃料元件后方；乏燃料元件长度为15cm ;
[0029]( 二 )在乏燃料元件前方引入中子束流，中子束流经过乏燃料元件后使中子转换屏曝光，获得一幅乏燃料元件二维成像，曝光一段时间后，移去中子束流；中子转换屏尺寸为 20cmX20cmX0.0lcm ；
[0030](三)平移中子转换屏以改变中子束流经过乏燃料元件后在中子转换屏上的投影位置，根据所选用的中子转换屏尺寸，每张中子转换屏可以获取5幅乏燃料元件二维成像(如附图1所示)，然后换一张中子转换屏；同时保持乏燃料元件与中子转换屏的距离不变；然后沿乏燃料元件轴心将乏燃料元件旋转I度；
[0031](四)不断重复步骤(二)和步骤(三)，直至旋转到180度，获得180幅乏燃料元件二维成像；其间，每次引入的中子束流的参数以及曝光时间均相同；
[0032](五)在每一幅乏燃料元件二维成像附近的相同位置选取尺寸相同的曝光区域作为该二维成像的数据校正参考区域；
[0033](六)将所得的各幅乏燃料元件二维成像由中子转换屏转移至数字成像板，然后通过读取装置对数字成像板进行扫描，获取各幅乏燃料元件二维成像的检测信息；数字成像板采用通用公司产品，尺寸为20cmX40cm，型号为BAS IP MS 2040E ;读取装置采用通用公司产品，型号为FLA 7000 ；
[0034](七)通过对比各数据校正参考区域的检测信息对各幅乏燃料元件二维成像检测信息进行校正；
[0035](八)对校正后的各幅乏燃料元件二维成像检测信息的暗场和明场进行扣除，然后采用CT重建技术进行乏燃料元件成像的三维重建，获得乏燃料元件的三维成像；
[0036](九)通过对三维成像的分析完成乏燃料元件的无损检测，具体分析步骤为:旋转乏燃料元件的三维成像，观察乏燃料元件芯块碎片形貌、包壳破损状态；提取乏燃料元件芯块的三维成像，观察芯块内部颗粒分布；提取乏燃料元件包壳存在氢聚部分的三维成像，分析包壳氢聚形态，并测量氢聚体积。
【主权项】
1.一种压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (一)将中子转换屏置于待检测乏燃料元件后方； (二)在乏燃料元件前方引入中子束流，中子束流经过乏燃料元件后使中子转换屏曝光，获得一幅乏燃料元件二维成像，曝光一段时间后，移去中子束流； (三)平移中子转换屏以改变中子束流经过乏燃料元件后在中子转换屏上的投影位置，或者换一张中子转换屏；同时保持乏燃料元件与中子转换屏的距离不变；然后沿乏燃料元件轴心将乏燃料元件旋转一定的角度； (四)不断重复步骤(二)和步骤(三)，直至旋转到180度，获得多幅乏燃料元件二维成像；其间，每次引入的中子束流的参数以及曝光时间均相同，乏燃料元件每次旋转的角度也相同； (五)在每一幅乏燃料元件二维成像附近的相同位置选取尺寸相同的曝光区域作为该二维成像的数据校正参考区域； (六)将所得的各幅乏燃料元件二维成像由中子转换屏转移至数字成像板，然后通过读取装置对数字成像板进行扫描，获取各幅乏燃料元件二维成像的检测信息； (七)通过对比各数据校正参考区域的检测信息对各幅乏燃料元件二维成像检测信息进行校正； (八)对校正后的各幅乏燃料元件二维成像检测信息的暗场和明场进行扣除，然后采用CT重建技术进行乏燃料元件成像的三维重建，获得乏燃料元件的三维成像； (九)通过对三维成像的分析完成乏燃料元件的无损检测。2.如权利要求1所述的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法，其特征在于:所述沿乏燃料元件轴心将乏燃料元件旋转一定的角度为I度。3.如权利要求1所述的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法，其特征在于:所述中子转换屏为镝屏。4.如权利要求1所述的压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法，其特征在于:在三维重建之前，对各幅乏燃料元件二维成像进行截取，仅保留乏燃料元件二维成像区域。
【专利摘要】本发明涉及一种核材料检测方法。为解决压水堆乏燃料元件的无损检测领域中尚没有成熟的三维中子照相方法可供使用的问题，本发明提供了一种压水堆乏燃料元件三维中子照相无损检测方法。该方法包括以下步骤：一、放置中子转换屏置；二、引入中子束流进行二维成像；三、将乏燃料元件旋转一定的角度；四、不断重复步骤二、三，直至旋转到180度，获得多幅二维成像；五、选取数据校正参考区域；六、通过数字成像板获取二维成像的检测信息；七、校正二维成像检测信息；八、扣除暗场和明场后进行三维重建；九、完成无损检测。本发明的检测方法能够获得清晰的压水堆乏燃料元件三维成像，为我国压水堆核燃料元件的质量检测与性能提升提供了有力保障。
【IPC分类】G21C17/10
【公开号】CN105161147
【申请号】CN201510431792
【发明人】陈东风, 刘蕴韬, 魏国海, 韩松柏, 贺林峰, 武梅梅, 王洪立, 王雨, 孙凯
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月21日