1、核反应堆燃料组件的无损检测和修复核反应堆燃料组件的无损检测和修复中广核检测技术有限公司许俊龙2014年6月目录目录1.研究背景2.燃料组件结构3.燃料组件典型缺陷分析4.燃料组件的无损检测与修复5.结论及展望目录目录1.研究背景2.燃料组件结构3.燃料组件典型缺陷分析4.燃料组件的无损检测与修复5.结论及展望研究背景研究背景 燃料组件发生核裂变反应产生能量的核心部件;核燃料堆内行为分析、性能提升、破损分析提供数据;燃料组件研发、测试的重要步骤。核燃料设计堆芯设计加工制造燃料组件的无损检查数据反馈分析评定目录目录1.研究背景2.燃料组件结构3.燃料组件典型缺陷分析4.燃料组件的无损检测与修复5.
2、结论及展望燃料组件结构燃料组件结构 目前世界上在运核电站多属于轻水反应堆，包括压水堆和沸水堆，约85%。燃料组件产品主要是压水堆燃料组件和沸水堆燃料组件。核反应堆燃料组件燃料组件结构燃料组件结构俯视图仰视图定位格架下管座导向管包壳管控制棒上管座控制棒组件RCCA底部定位格架顶部定位格架典型压水堆燃料组件典型沸水堆燃料组件（英寸）活性区组件特征码组件把手上连接盘包壳管定位格架下连接盘防屑板外管道5.4384.1820.311447.38燃料棒燃料棒燃料组件结构燃料组件结构AFA 3G型燃料组件型燃料组件u 导向管与定位格架焊接在一起，上、下管座分别用防松螺钉与导向管连接起来，构成可拆式的骨架，燃
3、料棒插入到定位格架内，由弹簧片夹持。目录目录1.研究背景2.燃料组件结构3.燃料组件典型缺陷分析4.燃料组件的无损检测与修复5.结论及展望燃料组件典型缺陷分析燃料组件典型缺陷分析燃料棒腐蚀痕迹磨蚀燃料组件端塞燃料棒u高温高温u高压高压u强辐照强辐照u含硼水含硼水u燃料组件典型缺陷分析燃料组件典型缺陷分析缺陷描述缺陷描述主要原因主要原因潜在危害潜在危害检查检查/监测方法监测方法芯块肿胀裂变气体的滞留，重核裂变燃料棒破损燃料棒直径测量包壳向内蠕变外部高压环境包壳氧 化 层 堆积高温、高压含硼水作用强度和热效率的降低氧化膜厚度测量包壳破裂热胀、肿胀、释放裂变气体等裂变产物释放破损检查骨架坏损辐照生长
4、和人因操作燃料组件无法重新入堆更换坏损的骨架板弹簧硬化辐照板弹簧预紧力不足、断裂板弹簧压紧力测量燃料组件变形辐照生长和人因操作燃料组件无法重新入堆变形测量目录目录1.研究背景2.燃料组件结构3.燃料组件典型缺陷分析4.燃料组件的无损检测与修复5.结论及展望燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复破损检查破损检查燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复啜吸检查啜吸检查燃料组件隔离；提高组件内压或降低组件外压；裂变气体加速渗出；取样；辐射谱仪分析；破损判断。宁德核电站宁德核电站N101大修啜吸检查大修啜吸检查分析单元控制单元燃料组件燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复啜
5、吸检查啜吸检查罐式啜吸（In-can sipping）通用性强，燃料组件是否破损的最终判断方式 体积较大、笨重，需要把燃料组件运送到乏燃料水池，耗时长在线啜吸（On-line sipping）卸料时借助装卸料机套筒，使用方便，实时性强，节省时间 增加换料操作窗口，延长换料时间，对密封性要求较高镜式啜吸（Telescope sipping）卸料时进行，方便，通用性强，不增加换料操作窗口，实时性强；气水分离的效果难以保障，会影响探测效率和结果燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复超声检测超声检测探头位移回波幅度探头位移回波幅度正常燃料棒内部渗水燃料棒包壳UT探头芯块间隙移动方向移动方向发
6、射接收用于鉴别出其中破损的燃料棒燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复超声检测超声检测操作区PC机以太网燃料区机械设备超声探头编码器电源FPR-8FSCCPCI CPU超声仪燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复涡流检查涡流检查对破损的燃料棒进行缺陷分析；锆合金包壳具有导电性；氧化膜具有非导电性；Zr-4氧化层杂质线圈提离效应=氧化膜厚度+杂质燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复涡流检查涡流检查电源和控制信号LVDT信号气压涡流信号编码器信号以太网以太网以太网以太网交换机交换机控制器控制总线LVDT信号TEDDY+涡流仪SICOM-ROD 设备气源数据分析控制&
7、数据采集功能功能精度精度轴向定位1mm缺陷灵敏度5m直径测量10m厚度损失10%u线性编码器uLVDT传感器u扁平涡流线圈u环形涡流线圈u旋转涡流探头燃料棒的缺陷检查缺陷的定向和定位包壳氧化膜厚度测量燃料棒直径测量燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复涡流检查涡流检查燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复组件修复组件修复下管座新骨架下管座上管座下管座后处理继续使用坏损燃料组件燃料棒轻水堆燃料组件轻水堆燃料组件正常及预设工况情况下保持燃料棒的定位；辐照后的可操作能力；更换燃料组件骨架流程更换燃料组件骨架流程燃料组件的无损检测和修复燃料组件的无损检测和修复组件修复组件修复倒置拆除下管座拔出燃料棒安装下管座燃料组件准备目录目录1.研究背景2.燃料组件结构3.燃料组件典型缺陷分析4.燃料组件的无损检测与修复5.结论及展望结论及展望结论及展望u借助于啜吸技术、超声技术、涡流技术可对燃料组件进行破损检查，找出破损的燃料棒并进行分析；u燃料组件的结构特点可以实现燃料棒、燃料骨架的更换；u进一步，借助于涡流技术可以进行燃料棒氧化膜厚度测量及直径测量；除此之外，国内正在开展燃料组件检查新技术的研究，如除此之外，国内正在开展燃料组件检查新技术的研究，如板弹簧压紧力测量，燃料组件变形测量等。板弹簧压紧力测量，燃料组件变形测量等。谢 谢！
