Способ проверки стержня с ядерным топливом

Заявленное изобретение относится к ядерной энергетике и может использоваться для проверки топливных элементов реактора. Сущность заявленного способа состоит в следующем: детектор электромагнитной индукции используют для проверки сварного шва, соединяющего пробку с оболочкой стержня с ядерным топливом, которая также содержит пружину. Сварной шов, сформированный с избыточной энергией, ослабляет структуру металла пружины, что может уменьшить электромагнитную связь и уровень сигнала, записываемого детектором. Сравнение пиковых значений сигнала и значения сигнала ровного участка кривой дает критерий оценки качества топливных стержней. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение уровня контроля качества сварки пробки с оболочкой, содержащей топливные таблетки. 1 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу проверки стержня с ядерным топливом.

Уровень техники

Некоторые стержни с ядерным топливом содержат оболочку, внутри которой находится стопка топливных таблеток, закрытую на одном открытом конце пробкой, которую впоследствии приваривают. Между пробкой и стопкой таблеток установлена сжатая пружина, предназначенная для удержания стопки на месте.

Для проверки некоторых характеристик собранного стержня применяют неразрушающие способы проверки. При этом используют электромагнитный детектор для проверки наличия пружины, а также для определения длины камеры, в которой она установлена между пробкой и топливными таблетками. Стержень перемещают перед детектором, и на выходе детектора образуется сигнал, который тем сильнее, чем выше в данном месте индуктивная связь, и этот сигнал имеет постоянный уровень, соответствующий длине пружины, который ограничен двумя пиками, соответствующими концам пружины, витки на которых сформированы более плотно, что повышает индуктивную связь в этих местах. Наличие такой характерной кривой доказывает, что пружину не забыли установить.

Сущность изобретения

Описанный процесс проверки этого типа используют для определения качества сварки пробки с использованием новой аргументации.

Было определено, что качество сварки сильно зависит от приложенной при сварке энергии. Если будет приложена избыточная энергия, капельки расплавленного металла могут осесть на пружину и могут повлиять на ее состояние или могут привести к ее прилипанию к пробке. В частности, может возникнуть проблема, которая состоит в том, что структура металла пружины, оболочки или пробки может измениться при перегреве. Стержень с поврежденной пружиной должен быть отбракован так же, как и стержень, в котором отсутствует пружина.

В общем настоящее изобретение относится к способу проверки стержня с ядерным топливом, на одном торце которого пробка приварена к оболочке, причем витая пружина сжата между пробкой и топливом, с использованием детектора электромагнитной индукции, вдоль которого перемещают стержень, путем измерения выходного сигнала детектора, согласно изобретению данный способ состоит в записи значения сигнала на базовом участке, получаемого со стороны стержня, и в отсутствие индуктивной связи со стержнем другого значения сигнала, и с пиком, расположенным рядом с базовым участком, в котором пробка и конец пружины, расположенный рядом с пробкой, обеспечивают приложение максимальной индуктивной связи, вычислении отношения значений сигнала и в приеме или отбраковке стержня в зависимости от того, является ли это отношение большим или меньшим порогового значения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на следующие чертежи:

- на фигуре 1 показан общий вид оборудования, используемого для выполнения способа,

- на фигуре 2 изображен вид получаемой кривой.

Подробное описание изобретения

На фигуре 1 показан стержень 1 с ядерным топливом, в котором оболочка обозначена ссылочным номером 2, верхняя пробка обозначена номером 3, набор таблеток обозначен номером 4 и пружина обозначена номером 5. Сварной шов пробки 3 с кромкой оболочки 2 обозначен ссылочным номером 6. Он проходит рядом с одним из концов 7 пружины 5, а другой конец пружины, расположенный рядом с таблетками 4, обозначен номером 8. Проверку проводят с помощью детектора 9, содержащего цилиндрический сердечник 10, в котором выполнено отверстие 11 для прохода стержней 1 и на наружной поверхности которого сформированы две расположенные последовательно проточки, в одной из которых намотана первичная катушка 12 и в другой намотана вторичная катушка 13. Устройство 14 возбуждения подключено к выводам катушки 12, и приемное устройство 15 подключено к выводам катушки 13. Каждая из катушек 12 и 13 может содержать по 530 витков медной проволоки диаметром одна десятая миллиметра. С выхода генератора на первичную катушку 12 подают синусоидальный электрический сигнал; частота генератора может составлять 1,5 килогерца и напряжение сигнала может быть 2 вольта. Во вторичной катушке 13 индуцируется ток, напряжение которого зависит от индуктивной связи, образуемой стержнем 1. Стержень 1 перемещается вдоль детектора 9, проходя через полость 11, в результате чего получают сигнал сложной формы, показанный на фигуре 2. По оси абсцисс здесь представлено расстояние перемещения и по оси ординат обозначено напряжение, измеряемое на выходе вторичной катушки 13. Вначале записывают постоянное или базовое значение, которое соответствует отсутствию индуктивного влияния со стороны стержня 1, или испытаниям без нагрузки, значение S1 которого в данном примере составляет приблизительно 2,6 вольт. Когда возникает индуктивная связь, образуемая, по существу, концом 7 пружины 5, величина сигнала резко увеличивается, вплоть до пикового значения S4, которое достигает приблизительно 4,0 и 4,5 вольта в данном примере. Индуктивная связь далее обеспечивается, по существу, центральным участком пружины 5, так, при этом сигнал равен меньшему значению S3 ровного участка кривой, которое составляет приблизительно 3,3 или 3,4 вольта. Когда индуктивная связь образуется, по существу, другим концом 8 пружины 5, сигнал возвращается приблизительно к высокому пиковому значению S5, которое на практике близко к значению S4 или иногда несколько больше. Наконец, по мере того, как стержень 1 перемещается дальше через детектор 9, сигнал становится равным стабильному значению S2, при этом связь, по существу, образуется оболочкой 2, и величина сигнала которой несколько выше, чем значение S1.

Способ в соответствии с настоящим изобретением состоит в записи значений S4, S5 и S3 и в определении отношения . Было определено, что если для приваривания пробки 3 используют избыточную энергию, значение S4 получается более низким. Поэтому процесс проверки состоит в сравнении значения отношения с пороговым значением, которое может составлять - 10% в рассматриваемом примере, но должно быть определено эмпирически в других случаях, и в оценке, соответствуют ли стержни 1 требованиям производства или нет, в зависимости от того, является ли это отношение большим или меньшим порогового значения (в данном примере меньше, чем пороговое значение). Эту кривую также используют для определения длины сжатой пружины 5 или длины камеры, в которой она установлена, путем измерения расстояния между двумя пиками, а также для проверки наличия пружины 5, поскольку когда пружина отсутствует, пики кривой не наблюдаются, и кривая измеренного сигнала изменяется непосредственно от значения S1 до значения S2.

Выбор отношения в качестве критерия приемки основан на том факте, что значения пиков S4 и S5 зависят не только от индуктивной связи стержня 1 в местах, чувствительных к дефектам производства, но также представляют собой характеристику окружающей среды, длины пружины и самого детектора. Поэтому лучше взвешивать значения S4 и S5 по значению S3 ровного участка кривой, который представляет собой своего рода опорный сигнал.

Способ проверки стержня (1) с ядерным топливом, на одном торце которого пробка (3) приварена к оболочке (2), причем витая пружина (5) сжата между пробкой (3) и топливом (4), с использованием детектора (9) электромагнитной индукции, вдоль которого перемещают стержень, путем измерения выходного сигнала детектора, отличающийся тем, что он состоит в записи значения сигнала на базовом участке (S3), получаемого, когда витки пружины расположены на удалении, и других пиковых значений (S4 и S5) сигнала, расположенных рядом с ровным участком кривой, которые получаются при приложении максимальной индуктивной связи, вычислении отношения значений сигнала и в приеме или отбраковке стержня в зависимости от того, является ли это отношение большим или меньшим порогового значения.