JPH0763881A - 燃料棒の欠陥検査装置及び該装置による欠陥検査方法 - Google Patents

燃料棒の欠陥検査装置及び該装置による欠陥検査方法

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JPH0763881A
JPH0763881A JP5230741A JP23074193A JPH0763881A JP H0763881 A JPH0763881 A JP H0763881A JP 5230741 A JP5230741 A JP 5230741A JP 23074193 A JP23074193 A JP 23074193A JP H0763881 A JPH0763881 A JP H0763881A
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JP
Japan
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fuel rod
rays
ray
ray beam
defect inspection
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Withdrawn
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JP5230741A
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English (en)
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Hisao Kumafuji
久雄 熊藤
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Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料棒の欠陥の有無が容易に判る明瞭な画像
を安価に得ること。 【構成】 検査対象物である燃料棒3に対してX線ビー
ム31を照射するX線ビーム照射手段1と、X線を電気
信号に変換する複数の検出素子を有し燃料棒に照射され
たX線ビーム31の後方散乱X線32,32aを受光し
て燃料棒の断層画像を得る検出器21,21aを含むX
線検出手段2とを備えた欠陥検査装置。X線検出手段2
は、燃料棒の長手方向と交叉して燃料棒と検出器との間
に設けられるスリット22,22aを備え、検出器2
1,21aの各検出素子は、スリット22,22aと平
行に延在する受光面を有するともに、スリット22,2
2aを通過した後方散乱X線32,32aを受光するよ
うに配列されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉用の燃料棒の欠
陥検査装置及び該装置による欠陥検査方法に関し、さら
に詳しくは、例えば被覆管と端栓の溶接部における溶接
欠陥の有無をX線撮影により検査する装置、並びにその
装置を用いた検査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から核燃料を収納した燃料棒の欠陥
の検査、例えば端栓溶接部に亀裂や空洞、スラグの巻き
込みなどの溶接欠陥がないか検査するには、X線透過試
験が用いられている。
【0003】図5は燃料棒の構造の一例を示す断面図で
あり、図6は図5の一部(端栓部)を拡大した断面図で
あるが、これらの図に示すように、燃料棒は、被覆管5
2内に例えばペレット状にされた二酸化ウラン51など
の核燃料とプレナムスプリング53を収納し、この被覆
管52の両端を端栓54,54aにより溶接封止したも
のである。
【0004】そして、前記端栓溶接部55の欠陥検査
は、該端栓溶接部55にX線を照射して、その透過X線
をフィルム上に捕えることにより、該溶接部55の透過
画像を得て、この画像から欠陥の発見を行うものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の検査方法にあっては、発見すべき溶接欠陥
とその他のマトリックス部とを明確に区別できるコント
ラストが大きな明瞭な画像を得ることができず、このた
め溶接が完全になされているかを判断には相当の熟練を
要するとの問題があった。
【0006】また、前記従来の検査方法にあっては、検
査の度ごとに逐一X線フィルムを使用しなければならな
いので検査コストがかかるとの問題もある。
【0007】本発明は、このような従来の燃料棒の欠陥
検査における問題を解決するためになされたもので、欠
陥の有無が容易に判る明瞭な画像を安価に得ることがで
きる燃料棒の欠陥検査装置及び該装置を用いた欠陥検査
方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本願の請求項1の発明は、検査対象物である燃料棒に対
してX線ビームを照射するX線ビーム照射手段と、X線
を電気信号に変換する複数の検出素子を有し、燃料棒に
照射された前記X線の後方散乱X線を受光して、燃料棒
の断層画像を得るX線検出手段とを備えた燃料棒の欠陥
検査装置に係るものである。
【0009】また、請求項2の発明は、前記請求項1の
発明において、前記X線検出手段は、燃料棒の長手方向
と交叉して燃料棒と前記検出素子との間に設けられるス
リットを備え、前記検出素子は、前記スリットと平行に
延在する受光面を有するともに、前記スリットを通過し
た前記後方散乱X線を受光するように配列されたもので
ある燃料棒の欠陥検査装置に係るものである。
【0010】さらに、請求項3の発明は、燃料棒を間欠
的に回転させ、該燃料棒の回転が停止されたときに、該
燃料棒に対して前記X線ビーム照射手段によりX線ビー
ムを照射して、該X線の後方散乱X線を前記スリットを
通して前記検出素子に入射させることにより、軸を中心
として放射状に分割された燃料棒の横断面の各領域毎に
断層画像を順次得ることを特徴とする前記請求項2の欠
陥検査装置を用いた燃料棒の欠陥検査方法に係るもので
ある。
【0011】
【作用】前記のように構成された本発明においては、前
記X線ビーム照射手段により燃料棒に対してX線ビーム
を照射するとともに、該X線ビームの後方散乱X線を前
記X線検出手段の検出素子で捕え、これにより燃料棒の
断層画像を得る。
【0012】ここで、該画像は、前記検出素子により光
電変換され電気信号として得られるので、検査にあたっ
ては従来のように、フィルムを用いる必要がない。ま
た、後に実施例とともに説明するように、従来より明瞭
な画像を得ることができる。
【0013】また、請求項3の発明においては、燃料棒
を間欠的に回転させて、燃料棒の断層画像を、前記分割
された横断面の各領域毎に順次撮影して得ることにより
検査を行う。
【0014】以下、実施例を通じて本発明をさらに詳し
く説明する。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に係る燃料棒の欠
陥検査装置の構成を示す模式図であるが、同図に示すよ
うに、本装置は、検査対象物である燃料棒3に対してX
線ビーム31を照射するX線照射装置1と、該X線照射
装置1により照射されたX線ビーム31のうちの後方散
乱X線32,32aを受光して燃料棒3の断層画像信号
を得るX線検出装置2と、該X線検出装置2により得ら
れた画像信号に対して画像処理を施す画像処理装置5
と、モニタ6と、前記各装置の動作を制御するコンピュ
ータ4とを備えている。
【0016】また、前記X線照射装置1は、X線を発生
するX線管球11、パワーサプライ12、高圧発生器1
3、X線コントローラ14、及びコリメータ15からな
るもので、パワーサプライ12及び高圧発生器13で発
生された高電圧がX線管球11の電極間に印加されるこ
とによりX線が発生され、このX線がコリメータ15に
より細いビームとされて検査対象物である燃料棒3に照
射される。ここで、このX線ビーム31の強度はX線コ
ントローラ14を通じて制御コンピュータ4により制御
される。
【0017】一方、X線検出装置2は、次のように構成
されている。すなわち、図2は前記図1の一部(X線検
出装置2の検出部)拡大図であるが、このX線検出装置
2は、前記X線照射装置1により照射されたX線ビーム
31のうち、燃料棒3内で散乱された後方散乱X線3
2,32aを受光して該X線32,32aを電気信号に
変換する複数のX線検出素子210からなる2つの検出
器21,21aを備えており、これらの検出器21,2
1aは、燃料棒3に照射される前記X線ビーム31を挟
んで互いに対向するように配置されている。
【0018】図3は前記検出器21の構成を示す斜視図
であるが、該検出器21は受光面21aを有するBGO
素子210(ビスマスゲルマネート)を22個縦にスタ
ックして配列したもので、各BGO素子210の大きさ
は、厚さ1mm、奥行き1mm、長さ60mmである。
そして、この検出器21は、燃料棒3の長手方向(図2
における水平方向)と直交する方向(図2の紙面に直交
する方向)に延在するように設けられる。なお、もう一
方の検出器21aも検出器21と同様に構成されてい
る。
【0019】また、検出器21,21aと燃料棒3との
間には、前記BGO素子210に平行なスリット22,
22aが設けられており、これらのスリット22,22
aを通して前記後方散乱X線が検出器21,21aにそ
れぞれ入射される。
【0020】このような構成を有する本実施例の装置で
は、次のようにして燃料棒3の断層画像を得て欠陥検査
が行われる。すなわち、燃料棒3の検査を望む部分、例
えば被覆管と端栓との溶接が完全であるかを検査する場
合には該端栓溶接部の周面に本欠陥検査装置を接近さ
せ、該部分の検査を開始する。
【0021】前記X線照射装置1により燃料棒3の該検
査部に対してX線ビーム31が照射されると、該X線ビ
ーム31は燃料棒3内で後方散乱を生じ、この後方散乱
X線32,32aがスリット22,22aを通して検出
器21,21aに入射される。入射されたX線は該検出
器21,21aで電気的な信号に変換されて画像処理装
置5に出力され、該画像処理装置5で画像処理が施され
た後、モニタ6に出力され、該モニタ6上に表示され
る。
【0022】このようにして本装置では燃料棒3の断層
画像が撮影されるが、前記撮影における撮影エリアを図
4に示す。同図に示すように、前記一回の撮影において
は、燃料棒3の中心軸まわりに放射状に6分割された扇
柱状のブロックのうちの一つのエリア3aの断層画像が
得られる。
【0023】したがって、該6分割された各エリアを、
燃料棒を60°ずつ回転させて順次撮影することで、燃
料棒3の該部分の横断面全体の画像を得ることができ
る。
【0024】なお、前記スキャンエリア3a(一つのブ
ロック)の大きさは、出力が160kVでビーム径が
0.4mmのX線を使用した場合には、管表面で約6m
m(周方向)×約3mm(長さ方向)であり、スキャン
深さ(図2のd)は約5mm(燃料棒の該部分の半径と
ほぼ同一)である。
【0025】そして、前記本実施例に係る欠陥検査装置
の試験として、直径0.2mm、深さ0.5mmのドリ
ルホールを端栓溶接部に形成し、該端栓部の撮影を行っ
たところ、該ドリルホールを明瞭に判別できる画像を得
ることができた。
【0026】以上のように、本実施例に係る欠陥検査装
置によれば、従来より明瞭な燃料棒の断層画像を得るこ
とができ、さらにフィルムレス化により検査コストの低
減を図れる。
【0027】また、前記画像処理装置5で画像のコント
ラストを強調する処理を行えば、より明確に欠陥が判別
できる画像を得ることが可能となる。
【0028】なお、以上ではスリット22,22aおよ
び検出器21,21aを2個ずつ配したが、これは2方
向で後方散乱X線32,32aを捕捉しようとしたため
で、配置数はこれに限られるものではない。
【0029】また、本発明の検査装置は、特に燃料棒の
端栓溶接部の欠陥検査に好適であるが、該用途に限られ
るものではなく、燃料棒の他の部分、例えばペレット挿
入部に適用することにより、ペレットの欠陥(欠損や亀
裂など)を検査することも可能であり、さらに、燃料棒
以外のものの欠陥検査にも利用できるものである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
溶接欠陥の有無が容易に判る明瞭な画像を安価に得るこ
とができるため、欠陥検査の容易・完全化、検査コスト
の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る欠陥検査装置の構成を
示す模式図である。
【図2】図1の一部拡大図である。
【図3】前記実施例の欠陥検査装置が備える検出器の構
成を示す斜視図である。
【図4】前記実施例の欠陥検査装置によるスキャンエリ
アを示す斜視図である。
【図5】燃料棒の構成を示す断面図である。
【図6】図5の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 X線照射装置 2 X線検出装置 3 燃料棒 4 コンピュータ 5 画像処理装置 6 モニタ 11 X線管球 12 パワーサプライ 13 高圧発生器 14 X線コントローラ 15 コリメータ 21,21a 検出器 22,22a スリット 31 X線ビーム 32,32a 後方散乱X線 51 燃料ペレット 52 被覆管 53 プレナムスプリング 54,54a 端栓 55 溶接部 210 BGO素子 210a 受光面 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査対象物である燃料棒に対してX線ビ
    ームを照射するX線ビーム照射手段と、 X線を電気信号に変換する複数の検出素子を有し、燃料
    棒に照射された前記X線の後方散乱X線を受光して、燃
    料棒の断層画像を得るX線検出手段と、 を備えた燃料棒の欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 前記X線検出手段は、燃料棒の長手方向
    と交叉して燃料棒と前記検出素子との間に設けられるス
    リットを備え、 前記検出素子は、前記スリットと平行に延在する受光面
    を有するともに、前記スリットを通過した前記後方散乱
    X線を受光するように配列されたものである請求項1に
    記載の燃料棒の欠陥検査装置。
  3. 【請求項3】 燃料棒を間欠的に回転させ、 該燃料棒の回転が停止されたときに、該燃料棒に対して
    前記X線ビーム照射手段によりX線ビームを照射して、
    該X線の後方散乱X線を前記スリットを通して前記検出
    素子に入射させることにより、 軸を中心として放射状に分割された燃料棒の横断面の各
    領域毎に断層画像を順次得ることを特徴とする請求項2
    に記載の欠陥検査装置を用いた燃料棒の欠陥検査方法。
JP5230741A 1993-08-25 1993-08-25 燃料棒の欠陥検査装置及び該装置による欠陥検査方法 Withdrawn JPH0763881A (ja)

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