DE2033716C3

DE2033716C3 - X-ray device for the non-destructive examination of a highly radioactive test body with a betatron. Antn: Gesellschaft für Kernforschung mbH, 7500 Karlsruhe

Info

Publication number: DE2033716C3
Application number: DE19702033716
Authority: DE
Inventors: Johann 7501 Eggenstein Tucek
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1970-07-08
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE2033716B2; DE2033716A1

Description

3535

Die Erfindung betrifft eine Röntgenaufnahme-Einrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung eines hochradioaktiven Prüfkörpers mit einem Betatron, von dem Röntgenbremsstrahlung ausgeht, welche den Prüfkörper und eine nachgeschaltete Röntgenfilmkassette durchstrahlt, mit einem Ausgleichskörper zur Homogenisierung des Strahles über seinen Querschnitt, dessen Wandstärke so ausgebildet ist, daß diese im Zentrum des Strahles an der Stelle der Höchstintensität am größten und an den Randzonen des Strahles an der Stelle der niedereren Intensität am geringsten ist, und mit einem Filter zur Ausfilterung der Störstrahlung des Prüflings.The invention relates to an X-ray recording device for the non-destructive examination of a highly radioactive test body with a betatron, from which X-ray brake radiation emanates, which the Test body and a downstream X-ray film cassette irradiated, with a compensating body for Homogenization of the beam across its cross section, the wall thickness of which is designed so that these are greatest in the center of the beam at the point of maximum intensity and at the edge zones of the beam is lowest at the point of lower intensity, and with a filter for filtering out the interference radiation of the test object.

Ein wichtiger Bestandteil der Nachbestrahlungsuntersuchung von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen oder Brennelementprüflingen ist die Röntgengrobstmkturprüfung mit einem 18-MeV-Materialprüfbetatron. Die Nachbestrahlungsuntersuchungen verfolgen den Zweck, Art, Wirkungsweise und Umfang des Neutronenstrahleinflusses im Reaktor auf das Brennelement erkennen zu lassen. Vor Beginn der speziellen Einzeluntersuchungen ist man bemüht, einen allgemeinen Überblick zu gewinnen. Die zerstörungsfreie Untersuchung der Brennelemente wird daher angestrebt, umAn important part of the post-irradiation investigation of irradiated nuclear reactor fuel elements or fuel element test items is the gross structure test with an 18 MeV material test cartridge. The post-radiation examinations pursue the purpose, type, mode of action and scope the influence of the neutron beam in the reactor on the fuel assembly. Before start In the special individual examinations, efforts are made to gain a general overview. The non-destructive Investigation of the fuel elements is therefore aimed at

1. makroskopisch erkennbare Strukturänderungen im Brennstoff zu ermitteln; Form und Abmessungen des Zentralkanals im Brennstoff z. B. lassen Rückschlüsse auf das thermische Verhalten der Brennstäbe beim Abbrand zu,1. to determine macroscopically recognizable structural changes in the fuel; Shape and dimensions the central channel in the fuel z. B. allow conclusions to be drawn about the thermal behavior the fuel rods close when burned,

2. eine genaue Festlegung der Stellen zu ermöglichen, an denen Proben für die Anfertigung keramographischer Schliffe, für Untersuchungen mit der Mikrosonde und für Spaltgasanalysen entnommen werden,2. To enable a precise definition of the places where samples for the production of ceramographic Sections taken for examinations with the microprobe and for fission gas analyzes will,

3. bei Zyklusbestrahlungen von Brennelementprüflingen die fortschreitende Änderung der Brennstoffstruktur verfolgen zu können.3. In the case of cycle irradiation of fuel element test specimens, the progressive change in the fuel structure to be able to track.

Die Besonderheit dieser Prüfung ist nun die hohe Eigenaktivität der Prüfobjekte, die allein schon eine starke Schwärzung des Films bewirkt und die mit her-Vömmlichen Methoden der Röntgentechnik nicht ohne weiteres durchführbar ist. Weiterhin ist die Intensität der Betatronstrahlung richtungsabhängig. Um eine homogene Intensitätsverteilung innerhalb eines bestimmten öffnungskegels zu erreichen, sind nun zusätzliche Maßnahmen erforderlich.The specialty of this test is the high level of self-activity of the test objects, which alone is a causes strong blackening of the film and that with conventional methods of X-ray technology does not is easily feasible. Furthermore, the intensity of the betatron radiation is direction-dependent. Around A homogeneous intensity distribution within a certain opening cone can now be achieved additional measures required.

Es ist eine Röntgenaufnahmeeinrichtung bekannt bei der Film und Brennelement gegeneinander abge schirmt und synchron an einer Schlitzblende vorbei geführt werden. Dadurch können nur die senkrech. zur Filmoberfläche einfallenden Strahlen wirksam werden; alle schräg vom Brennelement ausgehenden Strahlen werden an der Schlitzblende absorbier·, Diese Einrichtung ist jedoch für die Prüfung von Brennelementen mit sehr hoher Eigenaktivität wegen der umständlichen Handhabung und des großen Aufwandes weniger geeignet (Allain, C, et al: Bull, inform, sei. tech. 1965, No. 92, 117). Bei einer weite ren Aufnahmeeinrichtung werden die Brennstäbe mit der Bremsstrahlung eines Betatrons durchleuchtet Die im Betatron auf einer Kreisbahn beschleunigten Elektronen werden auf ein Target gelenkt. Die entstehende Röntgenbremsstrahlung verläßt das Betatron durch eine ringförmige Blende, so daß ein Strahlenkegel entsteht. Die Intensitätsverteilung über die Front des Strahlenkegels ist dabei jedoch nicht homogen. Die Intensität erreicht auf der Kegelachse ein Maximum und nimmt zum Rand hin ab. Um bei dieser Einrichtung eine homogene Intensitätsverteilung über den Strahlenquerschnitt zu erreichen, wird ein Ausgleichskörper aus Blei in die Blende des Betatrons eingesetzt, der so geformt ist, daß die intensivste Strahlung am meisten geschwächt wird. Allein durch diese Homogenisierung gehen nun etwa 80 ⁰Ze der Strahlungsintensität verloren. Um die Eigenstrahlung des Prüflings, die den auswertbaren Kontrast auf d^m Röntgenfilm erheblich stört, auszuschalten bzw. abzuschwächen, wird zwischen Prüfling und Film ein Filter gleichmäßiger Wandstärke aus Stahl eingesetzt. Durch die Verwendung dieses Filters wird es möglich, den Anteil der Eigenstrahlung an der Schwärzung des Röntgenfilms so zu verringern, daß ein auswertbarer Kontrast auf dem Röntgenfilm durch die Betatronstrahlung erzielt wird (Nagami, H., et al: Nucleonic 21, No. 12, 66 [1963]).There is an X-ray device known in the film and fuel element shielded against each other and synchronously guided past a slit diaphragm. This means that only the vertical. rays incident on the film surface become effective; all rays emanating at an angle from the fuel assembly are absorbed by the slit diaphragm, however, this device is less suitable for testing fuel assemblies with very high intrinsic activity because of the cumbersome handling and the great effort involved (Allain, C, et al: Bull, inform, sei. tech. 1965, No. 92, 117). In a further recording device, the fuel rods are illuminated with the bremsstrahlung of a betatron. The electrons accelerated on a circular path in the betatron are directed onto a target. The resulting X-ray braking radiation leaves the betatron through a ring-shaped aperture, so that a cone of rays is created. However, the intensity distribution over the front of the beam cone is not homogeneous. The intensity reaches a maximum on the cone axis and decreases towards the edge. In order to achieve a homogeneous intensity distribution over the beam cross-section with this device, a compensating body made of lead is inserted into the screen of the betatron, which is shaped in such a way that the most intense radiation is most attenuated. This homogenization alone now causes about 80 ⁰ Ze of the radiation intensity to be lost. In order to switch off or attenuate the natural radiation of the test specimen, which significantly disturbs the evaluable contrast on the X-ray film, a filter of uniform wall thickness made of steel is inserted between the test specimen and the film. Using this filter makes it possible to reduce the proportion of natural radiation in the blackening of the X-ray film so that an evaluable contrast is achieved on the X-ray film by the betatron radiation (Nagami, H., et al: Nucleonic 21, No. 12, 66 [1963]).

Ausgehend von diesem Stande der Technik hat nun die Erfindung zur Aufgabe, bei einer vorgenannten Einrichtung Bildgüte und Kontrast der Aufnahme zu steigern und die volle Strahlungsintensität des Betatrons besser auszunutzen, um eine Verbilligung der Aufnahmen zu erzielen.On the basis of this prior art, the object of the invention is now, in the case of an aforementioned Set up to increase image quality and contrast of the recording and the full radiation intensity of the Betatron better exploit in order to achieve a cheaper recordings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgleichskörper und das Filter durch einen einzigen, zwischen dem Prüfling und der Filmkassette angeordneten Filterkörper dargestellt werden. Vorzugsweise besteht der Filterkörper aus einer Stahlplatte.This object is achieved in that the compensation body and the filter through a single filter body arranged between the test specimen and the film cassette can be represented. The filter body preferably consists of a steel plate.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigtFurther details of the invention are given below with reference to FIGS. 1 and 2 explained in more detail. It indicates

F i g. 1 eine Skizze der bisherigen Aufnahmeanordnung und SF i g. 1 a sketch of the previous mounting arrangement and p

F i g. 2 eine Skizze mit dem erfindungsgemäßen Homogenisierungsausgleich.F i g. 2 shows a sketch with the homogenization compensation according to the invention.

In Fig. 1 verläßt die im Betatron! entstehende Röntgenstrahlung 6 das Betatron durch eine ringförmige Blende 8 so, daß ein Strahlenkegel entsteht. Die Intensitätsverteilung über die Front des Strahlenkegels ist auf der Kegelachse 7 am größten und nimmt zum Rand 15 hin ab.In Fig. 1 leaves the betatron! arising X-rays 6 the betatron through an annular diaphragm 8 so that a beam cone is formed. the The intensity distribution over the front of the cone of rays is greatest on the cone axis 7 and increases towards the edge 15.

Um eine homogene Intensitätsverteilung zu erreichen, wird ein Ausgleichskörper 2 aus Blei in die Blende 8 eingesetzt, der so geformt ist, daß die intensivste Strahlung am meisten geschwächt wird. Hinter dem Bleiausgleichskörper 2 ist, in Strahlungsrichtung gesehen, der sich in einem Deckenausgleich 16 befindliche Prüfling 3, z. B. ein bestrahlte"·, kre'.szylindri- ac sches Kernreaktorbrennelement angeordnet. Daran anschließend befinden sich im Strahlengang noch der Strahlenfilter 4, der die niederenergetische Eigenstrahlung des Prüflings abschwächt, und die Röntgenfilmkassette 5, in der sich der Röntgenfilm für die 2$ Aufnahme befindet.In order to achieve a homogeneous distribution of intensity, a compensating body 2 made of lead is inserted into the diaphragm 8 and is shaped in such a way that the most intense radiation is weakened the most. Behind the lead compensation body 2, seen in the direction of radiation, the test piece 3 located in a ceiling compensation 16, e.g. B. an irradiated "·, Kre'.szylindric nuclear reactor fuel element arranged. Subsequently in the beam path there is also the radiation filter 4, which attenuates the low-energy natural radiation of the test object, and the X-ray film cassette 5, in which the X-ray film for the 2 $ Recording is located.

In der F i g. 2 tritt der im Fokus 10 des Betatrons 9 fckussierte Strahl 16 aus dem Betatron aus, durchstrahlt den Prüfling 11 sowie den Homogenisierungsausgleichsfilter 12 und den sich in der Filmkassette 13 befindlichen Röntgenfilm. Auf dem Röntgenfilm wird nun durch die im Prüfling unterschiedlich absorbierte Strahlung ein Negativbild des Prüflings erzeugt. Um ein gleichmäßig ausgelichtetes Bild zu erhalten, ist der unterschiedlich dicke Prüfling 11 in einen Dickenausgleich 17 eingebracht, der aus demselben Material wie der Prüfkörper besteht. Dieser Dickenausgleich 17 kann so ausgebildet werden, daß er gleichzeitig zur Homogenisierung des Strahles über seinen Querschnitt und zur Ausfilterung der Störstrahlung des Prüflings dient. Der Homogenisierungsausgleichsfilter 12 besteht aus einer Stahlplatte unter-Wandstärke. Seine Wandstarke ist der SScSSüdSa Intei»ti!»verteüung im Strahl 14 unterschiedlichen ^l™ _{des Strahk>} ^ _der In FIG. 2, the beam 16 focused in the focus 10 of the betatron 9 emerges from the betatron, irradiates the test object 11 as well as the homogenization compensation filter 12 and the X-ray film located in the film cassette 13. A negative image of the test object is now generated on the X-ray film as a result of the differently absorbed radiation in the test object. In order to obtain a uniformly exposed image, the test specimen 11 of different thicknesses is placed in a thickness compensation 17 made of the same material as the test specimen. This thickness compensation 17 can be designed in such a way that it simultaneously serves to homogenize the beam over its cross section and to filter out the interference radiation from the test object. The homogenization compensation filter 12 consists of a steel plate with a wall thickness. Its wall thickness is the SScSSüdSa Intei »ti!» Distribution in the beam 14 different ^l ™ of _{the beam>} ^ _der

Ä höhln InSnsität die Wandstärke amÄhln Insity the wall thickness on

gSSgsausgleichsfUter bekommt dadurch emegSSgsausgleichsfUter gets eme as a result

des Homogenisierungsausgleichsfilters werden erhebHche Verteile und Verbesserungen er-of the homogenization compensation filter considerable distributions and improvements

Einsparung d_?Bleikörpen^Saving d _? Lead bodies ^

SiÄÄ genutzt werden. Die SSS und der Kontrast der Aufnahme werden we-BilCgute unoiw BrennelementprufhngenSiÄÄ are used. the SSS and the contrast of the image are good unoiw fuel element testing

mi" !STe genaktiÄ der.n Grobstruktu^rufung m dem Betatron vorher wegen ungenügender-BiId-Se nkht durchzuführen gewesen ware, bleibt der Hnfluß der Betatronstrahlung dominierend und es önnen gut durchleuchtete Abbildungen enpelt werfe! Dadurch können auch bei diesen Prüflingen d.e makroskopischen Untersuchungen auf die wesentliciensSlen beschränkt bleiben. Man kann dadurchmi "! STe genaktiÄ der.n coarse structure m the betatron beforehand because of insufficient image If it could not have been carried out, the flow of betatron radiation remains dominant and so does it can throw well-lit images! This means that even with these test items, d.e macroscopic examinations on the essentials remain limited. You can through it

t!ÄΓ—after Weise die B, lichtungszeiten stark reduziert, und zwar um etwa .·> · Ws 80*. gegenüber der bisher bekannten Anoro i_R Dadurch wird die Beschleunigungsrohre d-Strons geschont und ihr Nutzungsgrad verdop-t! ÄΓ — after the B, clearing times are greatly reduced, namely by about. ·> · Ws 80 *. compared to the previously known Anoro i _R This protects the d-Strons acceleration tubes and doubles their degree of use.

a die Eigenstrahlung der Prüflinge gegenüber de, vrill zur Verfügung stehenden Betatronstrahlu.· Z vemachlSfr klein ist, sind d.e Belichtung zd en nahezu konstant. Es müssen daher weniger Abnahmen wiederholt werden, was eine Eins_Paru,_;> an Arbeitsaufwand bedeutet und eine rationelle Ausnutzung der gesamten Prüfeinrichtung gcstattet. a is the characteristic radiation of the samples against us, Vrill available Betatronstrahlu. · Z vemachlSfr is small, de exposure are zd s almost constant. It must therefore less acceptances be repeated, which is a one _P _aru; > In terms of workload and means that the entire test facility can be used efficiently.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. X-ray device for the non-destructive examination of a highly radioactive Test body with a betatron from which X-ray brake radiation emanates, which the test body and irradiates a downstream X-ray film cassette, with a compensating body for homogenization of the beam across its cross-section, the wall thickness of which is designed so that it is in the center of the beam at the point of Maximum intensity at its greatest and at the edge zones of the beam at the point of lower intensity is the lowest, and with a filter to filter out interference radiation from the test object, characterized in that the compensation body and the filter by a single, between the test item (11) and the film cassette (13) arranged filter body (12) shown ao will.

2. Device according to claim 1, characterized in that the filter body (12) consists of a Steel plate.

That is provided with uneven thick specimens a thickness compensation (17) to the DUT (11) 3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that the same ^r for homogenizing the beam -s over a cross section and Ausfilte ung the interference of the test object (11) is used.