DE3305443A1

DE3305443A1 - Method for finding defective fuel rod cladding tubes in water-cooled nuclear reactors

Info

Publication number: DE3305443A1
Application number: DE19833305443
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Phys. Dr. 6940 Weinheim Bäro; Rainer Ing.(grad.) 6948 Waldmichelbach Scharpenberg; Wilfried Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Stindt
Original assignee: Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1983-02-17
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1984-08-30
Also published as: JPS59154392A; FR2541497A1; FR2541497B1

Abstract

In such a method, the aim is to use a constant evaluation range to separate the ultrasonic signals (circulating echoes) reaching the receiving probe from the cladding tube from the signals (water signals) reaching the receiving probe directly from the transmitting probe. Because of the different diameters of the cladding tubes and guide tubes, as well as of the flexible construction of the probe carriers, the evaluation range is frequently missed. In order precisely to assign the signals to the probe travel path, the probes are moved in steps. With each stoppage of the probes, an oscilloscope image is taken and stored. The values acquired are compared to a stored matrix of a fuel element cross-section.

Description

-Z--Z-

BROWN BOVERI REAKTOR GmbH Mannheim, den 10.2.1983 Dudenstraße 44 TPP 134/83BROWN BOVERI REAKTOR GmbH Mannheim, February 10, 1983 Dudenstrasse 44 TPP 134/83

6800 Mannheim 16800 Mannheim 1

Verfahren zum Auffinden defekter Brennstabhüllrohre wassergekühlter Kernreaktoren.Method for finding defective fuel rod cladding tubes in water-cooled nuclear reactors.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffinden defekter Brennstabhüllrohre aus innerhalb zu kompletten Brennelementen zusammengefaßten Brennstabbündeln wassergekühlter Kernreaktoren,bei dem zwischen den Brennstabhüllrohren mit je einen Ultraschallprüfkopf bestückte Sonden hindurch bewegt werden, so daß zur Prüfung das jeweilige Hüllrohr zwischen zwei Ultraschallprüfköpfen angeordnet ist, wobei der eine, als Sendeprüfkopf ausgebildete Prüfkopf, das Hüllrohr beschallt und der andere als Empfangsprüfkopf ausgebildete Prüfkopf die aus dem Hüllrohr gelangenden Ultraschallsignale empfängt und wobei die Laufzeit sowie die Intensität der Ultraschallsignale auf ihrem Weg durch die Hüllrohrwandung bzw. durch das zwischen zwei Hüllrohren befindliche Wasser auf einem Oszillographen sichtbar gemacht und ausgewertet wird.The invention relates to a method for finding defective fuel rod cladding tubes from within to complete ones Fuel rod bundles of water-cooled nuclear reactors, in which between the Fuel rod cladding tubes each with an ultrasonic probe equipped probes are moved through, so that for testing the respective cladding tube between two ultrasonic probes is arranged, wherein the one, designed as a transmitter probe probe, sonicated the cladding tube and the other test head, designed as a reception test head, receives the ultrasonic signals coming from the jacket tube receives and wherein the transit time and the intensity of the ultrasonic signals on their way through the cladding tube or made visible on an oscilloscope through the water located between two ducts and is evaluated.

Ein derartiges Verfahren ist aus Seite 827ff des "Tagungsberichts der Jahrestagung Kerntechnik 80", Herausgeber: Deutsches Atomforum e.V. Bonn, bekannt.Such a procedure is from page 827ff of the "Conference Report of the Annual Conference on Nuclear Technology 80", Editor: German Atomic Forum e.V. Bonn, known.

Dort werden die Prüfköpfe kontinuierlich durch die Zwischenräume des Brennelements geführt. Bei derThere the probes are continuously guided through the spaces between the fuel assembly. In the

• 10.2.1983 . -~2Τ- TPP 13^/83• February 10, 1983. - ~ 2Τ- TPP 13 ^ / 83

• kontinuierlichen Fahrweise der die Prüfköpfe tragenden Sonden tritt eine Laufzeitveränderung und Dämpfung der ausgesandten Signale auf. Auf einem Oszillographen lassen sich die Ultraschallsignale sichtbar machen und über einen Schreiber dokumentieren. Mit einem als Tor bezeichneten konstanten Auswertebereich sollen die aus dem"Hüllrohr in den Empfangsprüfkopf gelangenden Ultraschallsignale (Umlaufechos) von den direkt von dem Sendeprüfkopf nur durchs Kühlmittel in den Empfangsprüfkopf gelangenden Signalen (Wassersignale) getrennt werden. Diese Maßnahme mißlingt jedoch häufig, da aufgrund des unterschiedlichen Durchmessers von Hüllrohren und Führungsrohren und der flexiblen Ausbildung der Prüfkopfträger der Abstand zwischen den Prüfköpfen während ihrer Bewegung an den einzelnen Hüllrohren und Führungsrohren für die Steuerstäbe vorbei relativ stark schwanken kann. Die dadurch geänderte Laufzeit des Schalles kann dazu führen, daß direkt von einem zum anderen Prüfkopf gelangende Signale (Wassersignale) als aus einem Hüllrohr in den Empfangsprüfkopf (Umlaufechos) gelangende Signale gedeutet werden. Die vorgenannte Dokumentierung mittels Schreiber ist außerdem ungeeignet, wenn Amplitudenschwächungen außerhalb oder am Rande des Tores auftreten und dann überhaupt nicht bzw. unvollständig aufgezeichnet sind. Diese Ungenauigkeit steht einer Auswertung der Dokumentierung zu einem späteren Zeitpunkt entgegen. • Continuous operation of the probes carrying the probes causes a change in transit time and attenuation of the transmitted signals. The ultrasonic signals can be made visible on an oscilloscope and documented using a recorder. With a constant evaluation range called a gate, the ultrasonic signals (circulating echoes) coming from the jacket tube into the receiving probe are to be separated from the signals (water signals) coming directly from the transmitting probe only through the coolant into the receiving probe. However, this measure often fails because of the different diameters of ducts and guide tubes and the flexible design of the probe carrier, the distance between the probes can fluctuate relatively strongly during their movement past the individual ducts and guide tubes for the control rods Signals coming from another test head (water signals) can be interpreted as signals coming from a jacket tube into the receiving test head (circular echoes) and are then not recorded at all or incompletely. This inaccuracy stands in the way of an evaluation of the documentation at a later point in time.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Zuordnung der Signale zum Sondenfahrweg zu präzisieren und die Dokumentierung sowie die Auswertung der Signale zu verbessern. It is therefore the object of the invention in a method of the type mentioned at the outset to assign the To specify signals for the probe travel path and to improve the documentation and evaluation of the signals.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Sonden schrittweise bewegt werden, daß bei jedem Stillstand der Sonden ein Oszillographenbild erfaßt und gespeichert wird, und daß die erfaßten Werte mit einer gespeicherten Matrix eines BrennelementquerschnittsThe object is achieved according to the invention in that the probes are moved step by step, that at each standstill of the probes an oscilloscope image is acquired and stored, and that the acquired values with a stored Matrix of a fuel element cross-section

• 10.2.1983 -^- , TPP 134/83• February 10, 1983 - ^ -, TPP 134/83

-If --If -

• verglichen werden.• be compared.

Da bei der Erfassung keine Signale verloren gehen und durch das schrittweise Bewegen der Sonden eine Laufzeitänderung und Dämpfung der Signale ausgeschlossen ist, wird eine präzise und vollständige Auswertung erzielt. Der Vergleich mit den gespeicherten Werten einer Brennelementmatrix erleichtert die Zuordnung der Signale.Since no signals are lost during the acquisition and a change in transit time due to the step-by-step movement of the probes and attenuation of the signals is excluded, a precise and complete evaluation is achieved. The comparison with the stored values of a fuel element matrix facilitates the assignment of the signals.

Vorzugsweise beträgt die Schrittweite der Sondenfahrbewegung ein Viertel bis ein Halb der Wanddicke eines Hüllrohres um eine ausreichende Anzahl von Oszillographenbildern zur Erzielung einer präzisen Aussage zu erhalten.The increment of the probe travel movement is preferably a quarter to a half of the wall thickness of a Cladding tube in order to obtain a sufficient number of oscilloscope images to obtain a precise statement.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der schematischen Zeichnungen Fig. 1+2 wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.Using an exemplary embodiment and the schematic drawings, FIGS. 1 and 2, the method according to the invention is illustrated described.

Dabei zeigen dieThey show

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Teilbereich einesFig. 1 shows a cross section through the portion of a

Brennelements und
Fig. 2 ein MeßdiagrammFuel assembly and
Fig. 2 is a measurement diagram

Aus der Fig. 1 ist ein mit 1 bezeichneter Teilbereich eines Brennelementes einer wassergekühlten Kernreaktoranlage zu ersehen. Mit 2 sind die Hüllrohre der Brennstäbe 3 bezeichnet, die den Brennstoff in nicht dargestellter Tablettenform enthalten. Die Führungsrohre 4 weisen einen größeren Außendurchmesser als die Hüllrohre 2 auf und dienen zur Führung von nicht dargestellten Steuerstäben. Durch die Räume zwischen den Hüllrohren bzw. zwischen den Führungsrohren und den Hüllrohren bewegen sich schrittweise Sonden 5, 6, wobei die Sonde einen Sendeprüfkopf 7 und diesem gegenüberliegend die Sonde 6 einen Empfangsprüfkopf 8 trägt. Mit den unterbrochen gezeichneten Linien 9 soll der Weg der flexibel ausge-From Fig. 1 is a designated 1 portion of a fuel assembly of a water-cooled nuclear reactor plant to see. With 2, the cladding tubes of the fuel rods 3 are designated, which the fuel in not shown Tablet form included. The guide tubes 4 have a larger outer diameter than the cladding tubes 2 and are used to guide control rods, not shown. Through the spaces between the ducts or between the guide tubes and the jacket tubes move gradually probes 5, 6, the probe a transmission probe 7 and opposite this the Probe 6 carries a reception test head 8. The broken lines 9 are intended to indicate the path of the flexibly

. .10.2.1983 -^- ^τρρ 134/83. .10.2.1983 - ^ - ^τρρ 134/83

-S--S-

• bildeten Sonden 5, 6 angedeutet werden. Mit A, B, C und D sind einige PrüfkopfPositionen aufgezeigt, aus denen der sich ändernde Abstand zwischen Sende- und Empfangsprüfkopf 7, 8 zu erkennen ist. Bei jedem Stillstand der schrittweisen Sondenfahrbewegung wird ein der jeweiligen Prüfkopfposition entsprechendes Oszillographenbild erfaßt und gespeichert. Dadurch ergeben sich bei einer Schrittweite der Sondenfahrbewegung von ein Viertel bis ein Halb der Wanddicke des Hüllrohres eine große Anzahl von unterschiedlichen Aufnahmen. Symbolisch dargestellt werden gem. Fig. 2 dreidimensionale "Signalgebirge"10, 11 gebildet, die nach vorhergehender Digitalisierung zum Zwecke einer späteren Auswertung gespeichert werden.• formed probes 5, 6 are indicated. With A, B, C and D some probe positions are shown which the changing distance between the transmitting and receiving test heads 7, 8 can be seen. At every standstill As the probe travels in steps, an oscilloscope image corresponding to the respective test head position is recorded and stored. Result from this with a step size of the probe movement of a quarter to a half of the wall thickness of the cladding tube a large number of different recordings. According to FIG. 2, three-dimensional ones are represented symbolically "Signalgebirge" 10, 11 formed after the previous one Digitization can be saved for the purpose of later evaluation.

Die Fig. 2 stellt somit ein in Diagrammform aufgebautes Meßdatenblatt dar wie es die Speichereinheit sieht. Das Diagramm zeigt in Abhängigkeit des Sondenfahrweges 12 die Zeitachse 13 der Laufzeit des Schalls und die Intensitäts- bzw. Amplitudenachse 14 der Wasser- bzw. Umlaufsignale. Die Abstände zwischen den Strichen 15 entlang des Sondenfahrweges 12 sollen dessen Schrittweite darstellen. Die "Signalgebirge" 10, 11 werden aus einer Vielzahl von hintereinander geschichteten Oszillographenbildern gebildet, die jeweils bei einem Stillstand der Sonden erfaßt werden. Die Amplitudenhöhe zeigt, daß es sich bei den "Signalgebirgen" 10 um eine Ansammlung von Wassersignalen (direkter Verlauf von .Sendeprüfkopf 7 zu Empfangsprüfkopf 8) und bei den "Signalgebirgen¹¹ 11 um eine Ansammlung von Umlaufechos (Signalverlauf über die Hüllrohrwandung) handelt.FIG. 2 thus shows a measurement data sheet constructed in the form of a diagram, as seen by the storage unit. Depending on the probe travel path 12, the diagram shows the time axis 13 of the transit time of the sound and the intensity or amplitude axis 14 of the water or circulation signals. The distances between the lines 15 along the probe travel path 12 are intended to represent its increment. The "signal mountains" 10, 11 are formed from a multiplicity of oscilloscope images layered one behind the other, which are each recorded when the probes are at a standstill. The amplitude height shows that the "signal mountains" 10 are an accumulation of water signals (direct path from .Sendeprüfkopf 7 to reception probe 8) and the "signal ^{mountains 11} 11 are an accumulation of circulating echoes (signal path over the cladding tube wall).

Jeweils zwischen zwei Wassersignalen 10 sind zwei Umlaufechos 11 für je eine Hüllrohrwandhälfte ausgewiesen.There are two circular echoes between two water signals 10 11 for one cladding tube wall half each.

Die ermittelten und gespeicherten Werte werden mit eben-The determined and saved values are also

10.2.1983 -X*- ^{TPP 1}34/83February 10, 1983 -X * - ^{TPP 1} 34/83

• falls gespeicherten Werten einer Brennelementmatrix verglichen. Abweichungen von den Normalwerten werden als defekte Hüllrohre identifiziert. Die Festlegung eines Auswertebereiches mit den bekannten Fehlerquellen• if stored values of a fuel element matrix are compared. Deviations from normal values will be identified as defective ducts. The definition of an evaluation area with the known sources of error

5 ist nicht erforderlich.5 is not required.

-ι --ι -

- Leerseite -- blank page -

Claims

02/10/1983 - vl ^ TP ^p 134/83

Claims

Method for locating defective fuel rod cladding tubes that have been combined to form complete fuel assemblies Fuel rod bundles of water-cooled nuclear reactors, in which between the fuel rod cladding tubes each equipped with an ultrasonic probe are moved through so that the respective Cladding tube is arranged between two ultrasonic probes, one of which is used as a transmitter probe trained test head, sonicated the cladding tube and the other designed as a receiving test head test head receives the ultrasonic signals coming from the cladding tube and the transit time and the Intensity of the ultrasonic signals on their way through the cladding tube wall or through the between water located in two ducts is made visible and evaluated on an oscilloscope, characterized in that the probes (5, 6) are moved step by step, that at each standstill of the probes an oscilloscope image is acquired and stored, and that the acquired values can be compared with a stored matrix of a fuel element cross-section.

2. The method according to claim 1, characterized in that the step size of the probe travel movement A quarter to a half of the wall thickness of a cladding tube (2) is.