一种燃料棒端部焊缝X射线检测补偿块及检测方法与流程

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种燃料棒端部焊缝x射线检测补偿块及检测方法。

背景技术：

目前核燃料元件的射线检测主要使用常规的x射线、γ射线。反应堆用元件是将芯块按一定顺序装入小径薄壁管，然后两端加端塞密封焊接制成的，对焊接的质量要求很高，多要求采用射线照相方法对焊缝进行检测，且要达到很高的检测灵敏度。

环形燃料元件作为一种革新型元件，可大幅度提高燃料元件的传热效率，降低燃料芯块温度，显著提升核电安全性和经济性，是压水堆核电站先进燃料的重要发展趋势之一。环形燃料元件的焊缝包括端塞柱面环焊缝、端塞端端部环缝和充气孔的堵孔焊点，如图1所示。

环形燃料元件端部焊缝从焊缝结构上来说属于垂直熔化的端部焊缝，一般焊缝射线检验时，从射线源到焊缝的距离要取沿射线束中心轴线的最短距离。环形燃料元件端部焊缝透照时应该使射线源与焊缝垂直进行透照。此时，射线束需从轴向穿过整个环形燃料元件，穿透厚度和散射线影像过大，无法进行射线检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种燃料棒端部焊缝x射线检测补偿块及检测方法，能够有效检测出端部焊缝中大于φ0.20mm的气孔、夹杂等缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种燃料棒端部焊缝x射线检测补偿块，用于检测燃料棒端塞和燃料棒内包壳管之间的环焊缝；

所述的补偿块为圆柱体结构，在补偿块内部加工有变径通道；

所述的变径通道与补偿块同轴；

所述变径通道的左侧开口在补偿块的左端面上，右侧开口在补偿块的右端面上；

所述的变径通道自左至右包括a段、b段和c段；

所述的a段为等径圆孔，直径与端部焊缝内径相等；所述的b段为锥台孔，锥台孔的内侧壁能够与燃料棒端塞外侧壁紧密贴合；所述的c段为等径圆孔，直径与燃料棒端塞直径相同；

所述的补偿块套设在环形燃料组件燃料棒端塞的外侧，确保补偿块的变径通道内壁与燃料棒端塞紧密贴合。

所述变径通道a段和c段的长度均不小于50mm。

所述补偿块的直径不大于25mm。

所述的补偿块、燃料棒内包壳管和燃料棒外包壳管的材质相同。

一种采用所述补偿块的燃料棒端部焊缝x射线检测方法，包括以下步骤：

1)补偿燃料棒

将补偿块插在燃料棒端塞上，确保补偿块的变径通道内壁与燃料棒端塞紧密贴合；

2)检测准备

将补偿后的燃料棒置于数字成像平板探测器的正上方；

调节射线源，确保射线源位于端部环焊缝的正上方；

3)射线检测

开启射线源对端部环焊缝进行焊缝数字成像检测。

步骤1)中，通过测量燃料棒端塞插入补偿块中的长度以及端部环焊缝在燃料棒端塞上的位置，计算端部环焊缝距离补偿块端面的长度，在补偿块的外侧壁上划线，标识端部环焊缝的位置。

步骤2)中，将补偿后的燃料棒置于数字成像平板探测器的正上方，调整位置确保端部环焊缝位于数字成像平板探测器的中心轴线上；

调节射线源，确保射线源位于端部环焊缝的正上方，射线源距离数字成像平板探测器不小于850mm。

步骤3)中，开启射线源对端部环焊缝进行焊缝数字成像检测，同方向每旋转60°检测一次，分3次进行检测。

本发明的显著效果在于：

(1)本发明装置能够确保环形燃料组件燃料棒端部焊缝射线检测灵敏度满足核电安全技术要求规定，能够有效进行端部焊缝及热影响区内部缺陷的评价，为反应堆的安全运行提供保障。

(2)本发明方法对端部焊缝射线照相灵敏度＜2％，透照灵敏度满足核电安全技术要求规定，能够有效进行端部焊缝及热影响区内部缺陷的评价，为反应堆的安全运行提供保障。

附图说明

图1为环形燃料组件燃料棒结构示意图；

图2为环形燃料组件燃料棒端部焊缝射线检测透照示意图。

图中：1.端部环焊缝；2.柱面环焊缝；3.堵孔焊点；4.上端塞；5.下端塞；6.内包壳管；7.外包壳管；8.补偿块；9.燃料棒端塞；10.x射线源。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，一种燃料棒端部焊缝x射线检测补偿块，用于检测燃料棒端塞9和燃料棒内包壳管6之间的环焊缝。所述的补偿块8为圆柱体结构，在补偿块8内部加工有变径通道。所述的变径通道与补偿块8同轴。所述补偿块8的直径不大于25mm。

所述变径通道的左侧开口在补偿块8的左端面上，右侧开口在补偿块8的右端面上。所述的变径通道自左至右包括a段、b段和c段。所述的a段为等径圆孔，直径与端部焊缝内径相等，长度不小于50mm；所述的b段为锥台孔，锥台孔的内侧壁能够与燃料棒端塞外侧壁紧密贴合；所述的c段为等径圆孔，直径与燃料棒端塞直径相同，长度不小于50mm。

所述的补偿块8套设在环形燃料组件燃料棒端塞9的外侧，确保补偿块8的变径通道内壁与燃料棒端塞9紧密贴合。

所述的补偿块8、燃料棒内包壳管6和燃料棒外包壳管7的材质相同。

一种燃料棒端部焊缝x射线检测方法，采用上述补偿块进行检测，包括以下步骤：

1)补偿燃料棒

如图2所示，将补偿块8插在燃料棒端塞9上，确保补偿块8的变径通道内壁与燃料棒端塞9紧密贴合；

通过测量燃料棒端塞9插入补偿块8中的长度以及端部环焊缝在燃料棒端塞9上的位置，计算端部环焊缝1距离补偿块8端面的长度，在补偿块8的外侧壁上划线，标识端部环焊缝1的位置；

2)检测准备

将补偿后的燃料棒置于数字成像平板探测器的正上方，调整位置确保端部环焊缝1位于数字成像平板探测器的中心轴线上；

调节射线源，确保射线源位于端部环焊缝1的正上方，射线源距离数字成像平板探测器不小于850mm；

3)射线检测

开启射线源对端部环焊缝1进行焊缝数字成像检测，同方向每旋转60°检测一次，分3次进行检测。

技术特征：

技术总结
本发明涉及无损检测技术领域，具体公开了一种燃料棒端部焊缝X射线检测补偿块及检测方法，采用所述的补偿块进行检测，包括以下步骤：1)补偿燃料棒；2)检测准备；3)射线检测。本发明对端部焊缝射线照相灵敏度＜2％，透照灵敏度满足核电安全技术要求规定，能够有效进行端部焊缝及热影响区内部缺陷的评价，为反应堆的安全运行提供保障。

技术研发人员：张小刚;葛腾;郑赛春;郭梦雅;孙有文;高崇;姜怀花;丛林
受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司
技术研发日：2018.12.29
技术公布日：2019.03.26