中子照相技术在核燃料元件无损检测中的应用

摘要

中子照相作为一种无损检测技术在核燃料元件检测方面具有独特的优势:(1)无损检测:中子的穿透能力极强,可对较厚物体和金属材料进行透视成像,能够实现核燃料元件的内部结构缺陷(如芯块变形、破损等)的无损检测.(2)区分同位素和临近元素:中子反应截面与原子序数无关,中子可以区分同位素和原子序数临近元素.中子照相可用于检测核燃料中U-235的富集度以及快堆MOX燃料中的PuO2团簇分布.(3)研究氢聚:中子对氢等较轻元素敏感,中子照相可以定量测量锆合金包壳外层氢聚含量.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.中子照相可对未辐照的核燃料元件进行无损检测,确定芯块U-235富集度、检测燃料内可燃毒物、检测MOX型燃料内PuO2团簇;也可对辐照后具有放射性的燃料元件进行无损检测,检查压水堆、沸水堆、快堆等多种堆型燃料元件的内部缺陷,研究燃料元件包壳氢聚等.本文以核燃料元件模拟件为研究对象,利用CARR中子束流水平孔道,通过0.1mm厚的Dy中子转换屏配合工业X射线胶片进行间接中子照相检测,并开展了核燃料元件缺陷分析、包壳氢聚含量定量测量、芯块U－235富集度定量测量等成像分析方法研究,为真实核燃料元件的检测打下基础.