RU2316064C2 - Method and device for quality control of mox fuel rods - Google Patents

Method and device for quality control of mox fuel rods Download PDF

Info

Publication number
RU2316064C2
RU2316064C2 RU2005123356/06A RU2005123356A RU2316064C2 RU 2316064 C2 RU2316064 C2 RU 2316064C2 RU 2005123356/06 A RU2005123356/06 A RU 2005123356/06A RU 2005123356 A RU2005123356 A RU 2005123356A RU 2316064 C2 RU2316064 C2 RU 2316064C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
fuel
plutonium
fuel rod
tablets
Prior art date
Application number
RU2005123356/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005123356A (en
Inventor
Ален ВАНДЕРГЕИНСТ
Франсуа ЭКХАУТ
Николь МОСТЕН
Original Assignee
Бельгонюклеэр Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бельгонюклеэр Са filed Critical Бельгонюклеэр Са
Priority to RU2005123356/06A priority Critical patent/RU2316064C2/en
Publication of RU2005123356A publication Critical patent/RU2005123356A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2316064C2 publication Critical patent/RU2316064C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: complex quality control of mixed-oxide fuel rods.
SUBSTANCE: proposed method for complex quality control of MOX fuel rod includes combination of at least two of following steps: measuring plutonium content in mentioned fuel rod pellets; checking for nonstandard pellets in mentioned rod; checking for internal structure and components in mentioned rod; measuring geometric characteristics of mentioned rod; measuring radioactive contaminants along mentioned rod surface and checking rod identifying data for compliance with plutonium enrichment. In the process fuel rod is moved along axis at the same time executing at least two steps along axially displaced fuel rod using radiometry, and/or radiography, and/or electrooptic identification for mentioned check.
EFFECT: minimized requirement for check-to-check buffer stores, reduced quality control region and capital outlays for mixed-oxide fuel production, reduced danger of personnel exposure to radioactive rays.
1 cl

Description

Настоящее изобретение касается способа комплексного контроля качества МОХ (mixed oxide) - топливных стержней и устройства для осуществления этого способа.The present invention relates to a method for integrated quality control of MOX (mixed oxide) - fuel rods and a device for implementing this method.

Стержни ядерного топлива используются в большинстве энергетических реакторов (легководные ядерные реакторы, тяжеловодные ядерные реакторы, ядерные реакторы-размножители и т.д.) в качестве элементов, изолирующих ядерное топливо от среды. Как таковые, они должны удовлетворять стандартам высокого качества и подвергаются соответствующему контролю перед их выпуском для монтажа в тепловыделяющую сборку (иногда называемую тепловыделяющим элементом или пучком тепловыделяющих элементов), являющуюся конечным продуктом, используемым для того, чтобы транспортировать это топливо, загружать его в реактор, обслуживать его в активной зоне реактора, выгружать из реактора и, в конечном счете, удалять его путем промежуточного хранения для дальнейшей переработки или окончательного захоронения.Nuclear fuel rods are used in most power reactors (light-water nuclear reactors, heavy-water nuclear reactors, nuclear breeder reactors, etc.) as elements that isolate nuclear fuel from the medium. As such, they must meet high quality standards and undergo appropriate control before being released for installation in a fuel assembly (sometimes called a fuel element or a bundle of fuel elements), which is the final product used to transport this fuel, load it into the reactor, serve it in the reactor core, unload it from the reactor and, ultimately, remove it by intermediate storage for further processing or final storage defense.

Обычно топливный стержень 1 (фиг.1) состоит из столбика топливных таблеток 2, изготовленных из делимого материала, заключенного в трубку или оболочку 3, герметизированную на обоих открытых концах концевой заглушкой, верхней концевой заглушкой 4 и нижней концевой заглушкой 5. Как правило, столбик таблеток удерживается на месте пружиной 6, размещенной в газосборнике 7 и предназначенной обеспечивать внутреннее давление на топливный стержень. Это внутреннее давление возникает в результате первоначального наполнения газом топливных стержней, присутствия гелия, образующегося главным образом вследствие альфа-распада плутония и кюрия, происходящего в ходе облучения, а также газообразных продуктов деления. В некоторых конструкциях топливных стержней газосборник предусмотрен не только в нижнем конце стержня, но и в верхнем конце. Иногда между пружиной 8 газосборника и смежной топливной таблеткой 2 устанавливают изоляционную таблетку 8.Typically, the fuel rod 1 (FIG. 1) consists of a column of fuel pellets 2 made of a divisible material enclosed in a tube or casing 3, sealed at both open ends with an end cap, an upper end cap 4 and a lower end cap 5. Typically, the column The tablets are held in place by a spring 6 located in the gas collector 7 and designed to provide internal pressure to the fuel rod. This internal pressure arises as a result of the initial gas filling of the fuel rods, the presence of helium, which is formed mainly due to the alpha decay of plutonium and curium during irradiation, as well as gaseous fission products. In some designs of fuel rods, a gas collector is provided not only at the lower end of the rod, but also at the upper end. Sometimes, between the spring 8 of the gas collector and the adjacent fuel tablet 2, an insulating tablet 8 is installed.

Наряду с герметичностью топливного стержня, связанной с приваркой концевых заглушек, наиболее важными показателями качества любого топливного стержня являются:Along with the tightness of the fuel rod associated with the welding of end caps, the most important quality indicators of any fuel rod are:

- степень обогащения каждой таблетки вдоль столбика, определяющая номинальную мощность. Чаще всего ее проверяют сканированием естественного или вынужденного гамма-излучения, или рентгенофлуоресценцией топливного стержня;- the degree of enrichment of each tablet along the column, which determines the nominal power. Most often, it is checked by scanning natural or stimulated gamma radiation, or by X-ray fluorescence of the fuel rod;

- отсутствие межтаблеточных зазоров, вызывающих сильные локальные всплески мощности и способные привести к повреждению оболочки. Его можно проверить радиографированием топливного стержня по всей его длине;- the absence of interstitial gaps that cause strong local power surges and can lead to damage to the shell. It can be checked by radiography of the fuel rod along its entire length;

- длина столбика таблеток, длина газосборника и присутствие в нем пружины и других конструктивных элементов (геттеры, изоляционные таблетки из Al2О3, таблетки зоны воспроизводства из UO2, ...). Обычно это проверяется радиографированием зон газосборника каждого стержня;- the length of the column of tablets, the length of the gas collector and the presence of springs and other structural elements (getters, insulating tablets from Al 2 O 3 , tablets from the reproduction zone from UO 2 , ...). This is usually checked by radiography of the gas collector zones of each rod;

- общая длина топливного стержня, влияющая на хорошую работу тепловыделяющей сборки. Обычно ее проверяют метрологическими методами;- the total length of the fuel rod, affecting the good operation of the fuel assembly. Usually it is checked by metrological methods;

- загрязнение наружной поверхности топливного стержня радиоактивным материалом, влияющее на внутреннее облучение персонала на последующих этапах производства и транспортировки стержней, а также на уровень радиоактивности всего первого контура энергетического реактора и его системы очистки. Как правило, его проверяют путем измерения альфа-активности топливного стержня или его некоторых участков. В самом деле, альфа-излучения имеют очень малую проникающую способность и, следовательно, правильно отображают количество ядерного топлива, имеющегося на этой поверхности;- contamination of the outer surface of the fuel rod with radioactive material, affecting the internal exposure of personnel at subsequent stages of production and transportation of the rods, as well as the level of radioactivity of the entire primary circuit of the energy reactor and its cleaning system. As a rule, it is checked by measuring the alpha activity of the fuel rod or some of its sections. In fact, alpha radiation has very low penetrating power and, therefore, correctly displays the amount of nuclear fuel available on this surface;

- зависимости между идентификационным кодом топливного стержня - знаком и/или номером - и определенным типом и характеристиками топлива. Их проверяют путем сравнения идентификационного кода топливного стержня с результатами вышеупомянутых проверок качества.- dependencies between the fuel rod identification code - sign and / or number - and the specific type and characteristics of the fuel. They are verified by comparing the fuel rod identification code with the results of the above quality checks.

Наиболее широко используемое ядерное топливо производится из обогащенного диоксида урана, в котором было увеличено природное содержание 235U; отходами его производства является обедненный уран с более низким содержанием 235U, чем у природного урана. Это обогащение осуществляется на газообразном фториде урана и поэтому позволяет получить обогащенный уран высокой гомогенности, что является типичным для любого процесса, протекающего в газообразной фазе. Реконверсия гексафторида обогащенного урана в диоксид урана, из которого производятся топливные стержни, не влияет на высокую гомогенность исходного материала и получаемого топлива. Следовательно, единственная цель вышеупомянутого контроля обогащения таблеток вдоль топливного стержня, состоит в том, чтобы проверить, что "нестандартные" таблетки (не удовлетворяющие техническим условиям на изготовление данной партии) не примешались к стандартным.The most widely used nuclear fuel is made from enriched uranium dioxide, in which the natural content of 235 U was increased; the waste from its production is depleted uranium with a lower content of 235 U than that of natural uranium. This enrichment is carried out on gaseous uranium fluoride and therefore allows to obtain enriched uranium of high homogeneity, which is typical of any process occurring in the gaseous phase. Reconversion of enriched uranium hexafluoride to uranium dioxide from which fuel rods are made does not affect the high homogeneity of the starting material and the resulting fuel. Therefore, the sole purpose of the aforementioned enrichment control of the tablets along the fuel rod is to verify that the “non-standard” tablets (not meeting the specifications for the manufacture of this batch) are not mixed with the standard ones.

Плутоний, рекуперированный в результате переработки отработавшего ядерного топлива на основе UO2, является более активным материалом, чем 235U и, следовательно, может выгодным образом использоваться для производства ядерного топлива. Для этого оксид плутония смешивают с обедненным или природным диоксидом урана с целью получения смешанного оксида, обычно называемого МОХ-топливом, которое функционально равноценно обогащенному урановому топливу и может загружаться вместо него в активную зону реактора. Механическое смешивание порошков с целью получения МОХ-топлива не пользуется гомогенностью, равной гомогенности обогащенного урана (приобретенной в результате его обработки в газообразной фазе). Контроль обогащения по оси топливного стержня имеет целью проверить, что содержание плутония каждой таблетки остается в пределах определенного поля допусков, и обнаружить любые нестандартные таблетки в столбике топливных таблеток.Plutonium recovered as a result of reprocessing of spent nuclear fuel based on UO 2 is a more active material than 235 U and, therefore, can be advantageously used for the production of nuclear fuel. For this, plutonium oxide is mixed with depleted or natural uranium dioxide in order to obtain a mixed oxide, usually called MOX fuel, which is functionally equivalent to enriched uranium fuel and can be loaded instead into the reactor core. The mechanical mixing of powders in order to obtain MOX fuel does not use homogeneity equal to the homogeneity of enriched uranium (acquired as a result of its processing in the gaseous phase). The control of enrichment along the axis of the fuel rod is intended to verify that the plutonium content of each tablet remains within a certain tolerance field and to detect any non-standard tablets in the column of fuel tablets.

Кроме того, в отличие от 235U, являющегося одинарным делящимся изотопом, плутониевый исходный материал состоит в основном из пяти изотопов плутония (238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Pu, 242Pu) и америция (241Am), который является продуктом распада 241Pu. В этом плутониевом исходном материале только два изотопа являются "делящимися", а именно 239Pu и 241Pu, тогда как четыре других по существу являются поглотителями нейтронов. Для изготовления повторно загружаемого МОХ-топлива используются несколько партий плутония. Каждая из этих партий отличается своим собственным изотопным составом и содержанием америция. Однако получаемое МОХ-топливо должно содержать плутоний с однородным изотопным составом и содержанием америция, остающимися в пределах определенного поля допуска. Это достигается путем взятия соответствующих аликвотных частей от различных партий плутониевого исходного материала для смешивания с оксидом урана. В результате этого контроль качества МОХ-топливных стержней должен включать также проверку того, что заданные равномерность изотопного состава плутония и содержание америция действительно достигнуты в конечном продукте. Это представляет дополнительную трудность при выборе оборудования для контроля качества.In addition, unlike 235 U, which is a single fissile isotope, plutonium source material consists mainly of five isotopes of plutonium ( 238 Pu, 239 Pu, 240 Pu, 241 Pu, 242 Pu) and americium ( 241 Am), which is a product of the decay of 241 Pu. In this plutonium source material, only two isotopes are “fissile”, namely 239 Pu and 241 Pu, while the other four are essentially neutron absorbers. Several batches of plutonium are used to make reloadable MOX fuel. Each of these parties is distinguished by its own isotopic composition and americium content. However, the resulting MOX fuel must contain plutonium with a homogeneous isotopic composition and americium content that remain within a certain tolerance range. This is achieved by taking the corresponding aliquots from different lots of plutonium feed material for mixing with uranium oxide. As a result of this, the quality control of MOX fuel rods should also include verification that the specified uniformity of the plutonium isotopic composition and americium content are indeed achieved in the final product. This presents additional difficulty in the selection of equipment for quality control.

Производство МОХ-топлива рассматривается также в качестве наиболее эффективного способа переработки избыточного оружейного плутония. Облучение МОХ-топлива, полученного из оружейного плутония, необратимо вызывает деградацию изотопного состава этого плутония в такой степени, что он становится непригодным для использования в военных целях. По сравнению с реакторным плутонием оружейный плутоний в основном состоит из 239Pu, включает небольшое количество 240Pu и незначительное количество 241Pu. Таким образом, неоднородность изотопного состава и содержания америция не представляет проблемы. Однако очень низкое содержание изотопов плутония, поглощающих нейтроны, приводит к сужению поля допусков, задаваемого для содержания плутония в каждой таблетке. Кроме того, незначительное количество америция, являющегося наиболее сильным гамма-излучателем, понижает чувствительность обнаружения межтаблеточных колебаний содержания плутония. Так что, в конечном счете, вопрос о контроле качества стоит столь же остро для МОХ-топлива, использующего оружейный плутоний, как и для МОХ-топлива реакторного плутония.The production of MOX fuel is also seen as the most efficient way to process excess weapons grade plutonium. Irradiation of MOX fuel derived from weapons-grade plutonium irreversibly causes the isotopic composition of this plutonium to degrade to such an extent that it becomes unsuitable for military use. Compared to reactor-grade plutonium, weapons-grade plutonium mainly consists of 239 Pu, includes a small amount of 240 Pu and a small amount of 241 Pu. Thus, the heterogeneity of the isotopic composition and the content of americium is not a problem. However, the very low content of plutonium isotopes absorbing neutrons leads to a narrowing of the tolerance field specified for the plutonium content in each tablet. In addition, a small amount of americium, which is the strongest gamma emitter, lowers the sensitivity of detection of intercellular fluctuations in the plutonium content. So, ultimately, the issue of quality control is just as acute for MOX fuel using weapons grade plutonium as it is for MOX fuel reactor plutonium.

Более высокое нейтронное сечение и более высокая радиотоксичность плутония по сравнению с 235U приводит к уменьшению допуска на загрязнение поверхности МОХ-топливных стержней по сравнению с таковым топливных стержней на основе обогащенного урана. Поэтому дополнительное внимание должно уделяться получению надежных и воспроизводимых данных о загрязнении альфа-активными веществами путем контроля качества.A higher neutron cross section and higher radiotoxicity of plutonium compared to 235 U leads to a decrease in the tolerance for surface contamination of MOX fuel rods compared to that of fuel rods based on enriched uranium. Therefore, additional attention should be paid to obtaining reliable and reproducible data on contamination with alpha-active substances through quality control.

Учет ядерных материалов и надзор за соблюдением гарантий осуществляются гораздо строже в отношении плутония, чем обогащенного урана. Поэтому контроль качества этих топливных стержней должен обеспечить более точные данные для системы учета ядерных материалов и инспекторов по гарантиям на заводе по производству МОХ-топлива, чем на заводе по производству уранового топлива.Accounting for nuclear materials and safeguards enforcement are much stricter with respect to plutonium than enriched uranium. Therefore, the quality control of these fuel rods should provide more accurate data for the nuclear material accounting system and safeguards inspectors at the MOX fuel plant than at the uranium fuel plant.

Тепловыделяющая сборка с МОХ-топливом изготавливается из МОХ-топливных стержней с 3-5 различными содержаниями Pu, тогда как эквивалентная тепловыделяющая сборка с обогащенным ураном обычно содержит меньшее число топливных стержней с различной степенью обогащения урана. Кроме того, всплеск мощности из-за межтаблеточного зазора в столбике таблеток, нестандартной таблетки в топливном стержне или нестандартного топливного стержня в определенной позиции внутри тепловыделяющей сборки является гораздо более сильным в МОХ-топливе, чем в обогащенном урановом топливе. Следовательно, для МОХ-топлива гораздо важнее, чем для уранового топлива, обеспечивать обнаружение межтаблеточных зазоров в столбике таблеток, нестандартных таблеток в топливном стержне или несоответствие идентификационного кода стержня типу топлива, содержащегося в этом последнем.A MOX fuel assembly is made of MOX fuel rods with 3-5 different Pu contents, while an equivalent uranium enriched fuel assembly usually contains fewer fuel rods with varying degrees of uranium enrichment. In addition, a surge in power due to the interstitial gap in the column of tablets, a non-standard tablet in the fuel rod, or a non-standard fuel rod in a certain position inside the fuel assembly is much stronger in MOX fuel than in enriched uranium fuel. Consequently, it is much more important for MOX fuel than for uranium fuel to ensure interstitial gaps in the column of tablets, non-standard tablets in the fuel rod, or the identification code of the rod does not match the type of fuel contained in the latter.

Все изотопы плутония и америций являются гамма-излучателями, причем такими, что гамма-излучение из МОХ-топливного стержня на несколько порядков выше такового из эквивалентного топливного стержня с обогащенным ураном. Нейтронная активность, возникающая частично в результате спонтанного деления и частично в результате (α, n) реакций с кислородом оксида, тоже на много порядков выше, чем у топливных стержней с обогащенным ураном. Следовательно, количество манипуляций с МОХ-топливными стержнями должно быть доведено до минимума, и их присутствие вне экранированных мест хранения должно быть как можно более коротким, чтобы минимизировать дозовую нагрузку на персонал.All plutonium and americium isotopes are gamma emitters, and such that gamma radiation from the MOX fuel rod is several orders of magnitude higher than that of the equivalent fuel rod with enriched uranium. Neutron activity, arising partly as a result of spontaneous fission and partly as a result of (α, n) reactions with oxide oxygen, is also many orders of magnitude higher than that of fuel rods with enriched uranium. Consequently, the number of manipulations with MOX fuel rods should be kept to a minimum, and their presence outside shielded storage locations should be as short as possible in order to minimize the dose burden on personnel.

Резюмируя эту проблему, можно сказать, что контроль МОХ-топливных стержней включает большее число качественных показателей и требует более точной проверки, чем при использовании урановых топливных стрежней, но время, уделяемое контролю качества, должно быть как можно более коротким, чтобы минимизировать дозу облучения персонала.Summarizing this problem, it can be said that the control of MOX fuel rods includes a greater number of quality indicators and requires more accurate verification than using uranium fuel rods, but the time devoted to quality control should be as short as possible in order to minimize the radiation dose to personnel .

Большинство существующих способов контроля, разработанных специально для проверки топливных стержней, содержащих смешанные оксиды (здесь включающие не только уран-плутониевые, но и уран-гадолиниевые оксиды), касается проверки равномерности обогащения или заданного осевого распределения вдоль топливного стержня. Для осуществления такого способа контроля качества обычно используется одно устройство.Most existing control methods developed specifically for testing fuel rods containing mixed oxides (including not only uranium-plutonium but also uranium-gadolinium oxides here) relate to checking the uniformity of enrichment or a given axial distribution along the fuel rod. To implement this quality control method, a single device is usually used.

Одним его примером является способ и устройство для пассивного гамма-сканирования стержня ядерного топлива, описанные в патенте США №4822552. Топливный стержень шаг за шагом подается вдоль линейного пути движения, и его естественное гамма-излучение (пропорциональное обогащению) подсчитывается с помощью некоторого числа расположенных на равном расстоянии друг от друга детекторов, сигналы которых суммируются для получения рассчитанного обогащения каждого отрезка длины вдоль этого топливного стержня. Пошаговое продвижение топливного стержня сквозь это устройство препятствует его одновременному использованию для контроля других показателей качества, как упомянуто в постановке задачи, описанной в заключительной части раздела "Предпосылки создания изобретения".One example thereof is a method and apparatus for passive gamma-ray scanning of a nuclear fuel rod described in US Pat. No. 4,822,552. The fuel rod is supplied step by step along the linear path of movement, and its natural gamma radiation (proportional to enrichment) is calculated using a number of detectors located at an equal distance from each other, whose signals are summed to obtain the calculated enrichment of each length segment along this fuel rod. The stepwise advancement of the fuel rod through this device prevents its simultaneous use for monitoring other quality indicators, as mentioned in the statement of the problem described in the final part of the section "Background of the invention".

Другим примером является система, описанная в патенте США №5108692, на неразрушающий контроль топливных стержней, содержащих таблетки оксида урана с аксиально-переменной степенью обогащения и/или на топливные стержни, содержащие таблетки с уран-гадолиниевым оксидом. Топливный стержень подается с равномерной скоростью сквозь испытательный канал перед последовательно расположенными магнитометром, чувствительным к содержанию гадолиния, детектором фонового гамма-излучения, денситометром, состоящим из источника гамма-излучения и сцинтилляционного детектора, и активным сканером, состоящим из источника нейтронов и детектора гамма-излучения. По результатам этих подсчетов компьютер определяет содержание гадолиния и обогащение, корректируя характеристику активного сканера для фонового гамма-излучения и для плотности в каждом местоположении вдоль топливного стержня. Хотя эта система является примером неразрушающих испытаний топливных стержней в отношении многих качественных показателей, она не позволяет решить специфическую проблему МОХ-топлива, описанную выше в разделе "Предпосылки создания изобретения".Another example is the system described in US Pat. No. 5,108,692 for non-destructive testing of fuel rods containing axially variable enriched uranium oxide tablets and / or to fuel rods containing uranium-gadolinium oxide tablets. The fuel rod is supplied at a uniform speed through the test channel in front of a sequentially located magnetometer sensitive to gadolinium content, a background gamma radiation detector, a densitometer consisting of a gamma radiation source and a scintillation detector, and an active scanner consisting of a neutron source and a gamma radiation detector . Based on the results of these calculations, the computer determines the gadolinium content and enrichment by adjusting the characteristics of the active scanner for background gamma radiation and for the density at each location along the fuel rod. Although this system is an example of non-destructive testing of fuel rods in relation to many quality indicators, it does not solve the specific problem of MOX fuel described above in the section "Background of the invention."

Еще одним известным способом определения массы расщепляющегося материала в проверяемом объеме является счет нейтронных совпадений. Затраты времени, необходимые для обеспечения хорошей точности, препятствуют использованию этого метода оценки местных колебаний содержания плутония для сканирования топливных стержней. На практике этот способ применяется лишь для общего контроля ядерного топлива инспекторами по гарантиям.Another known method for determining the mass of fissile material in a test volume is by counting neutron coincidences. The time required to ensure good accuracy precludes the use of this method of estimating local fluctuations in the plutonium content for scanning fuel rods. In practice, this method is used only for the general control of nuclear fuel by safeguards inspectors.

Рентгенофлюоресцентные системы, подсчитывающие рентгеновское излучение, испускаемое Pu и U, находят промышленное применение для прямого измерения степени обогащения в таблетках МОХ-топлива. Примером таких систем является система, описанная в докладе "Use of X-ray fluorescence for high precision measurement of uranium and plutonium in МОХ", опубликованном C.G.Wilkins and H.Spottiswoode, in Proceedings of the ESARDA Symposium, Sevilla, 4-6 May 1999. Эту систему можно использовать для осуществления пассивного радиометрического метода в сканере топливных стержней, но ее чувствительность недостаточна, если этот сканер должен работать при пропускной способности, требуемой в промышленности. Кроме того, по сравнению с гамма-излучением, рентгеновское излучение имеет более слабую проникающую способность в этих материалах. Следовательно, этим методом можно измерять в основном периферийные части таблеток, и он практически нечувствителен к крупным включениям делящегося материала или инертным включениям или к другим неоднородностям, залегающим в центре или ближе к центру таблетки.X-ray fluorescence systems that calculate the x-rays emitted by Pu and U find industrial applications for directly measuring the degree of enrichment in MOX fuel pellets. An example of such systems is the system described in the report “Use of X-ray fluorescence for high precision measurement of uranium and plutonium in MOX” published by CGWilkins and H. Spottiswoode, in Proceedings of the ESARDA Symposium, Sevilla, May 4-6, 1999 This system can be used to implement the passive radiometric method in a fuel rod scanner, but its sensitivity is insufficient if this scanner should operate at the throughput required by industry. In addition, compared to gamma radiation, x-ray radiation has a weaker penetrating power in these materials. Therefore, this method can be used to measure mainly the peripheral parts of tablets, and it is practically insensitive to large inclusions of fissile material or inert inclusions or to other inhomogeneities lying in the center or closer to the center of the tablet.

Все эти известные системы позволяют определять лишь один или несколько качественных показателей, которые необходимо проверять у МОХ-топливных стержней, изготовляемых промышленным способом. В этом отношении они не решают проблему, описанную выше в разделе "Предпосылки создания изобретения".All these known systems allow you to determine only one or several qualitative indicators that must be checked with MOX fuel rods manufactured industrially. In this regard, they do not solve the problem described above in the section "Background of the invention."

При выборе подхода к решению этой проблемы было признано, что оно должно охватывать как можно большее число неразрушающих проверок качественных показателей (далее называемых "проверками качества"). Это минимизирует число буферных хранилищ, которые нужно обеспечивать между проверками качества. Благодаря этому уменьшается зона контроля качества, что в свою очередь понижает капитальные затраты на завод по производству МОХ-топлива, транспортировку топлива, а тем самым и радиоактивное облучение рабочего персонала.In choosing an approach to solving this problem, it was recognized that it should cover the largest possible number of non-destructive tests of quality indicators (hereinafter referred to as "quality checks"). This minimizes the number of buffer stores that need to be provided between quality checks. Due to this, the quality control zone is reduced, which in turn reduces the capital costs of the plant for the production of MOX fuel, transportation of fuel, and thereby the radiation exposure of workers.

Что касается необходимых проверок качества, то оказалось, что некоторые из них невозможно осуществлять в рамках единого комплексного контроля качества движущихся топливных стержней, а именно:As for the necessary quality checks, it turned out that some of them cannot be implemented within the framework of a single comprehensive quality control of moving fuel rods, namely:

- проверку на утечку гелия, предусматривающую помещение тестируемых топливных стержней в вакуумную камеру;- a helium leak test involving the placement of the test fuel rods in a vacuum chamber;

- рентгеновский контроль качества сварных швов концевых заглушек, низкая чувствительность которого требует, чтобы топливный стержень оставался неподвижным в течение долгого времени под источником рентгеновских лучей;- X-ray quality control of the welds of the end caps, the low sensitivity of which requires that the fuel rod remains stationary for a long time under the source of x-rays;

- контроль геометрических характеристик, таких как прогиб топливного стержня или овальность концевой заглушки, в ходе которого топливный стержень нужно аксиально прокатить по плоскому мраморному разбраковочному столу или поместить в стенд для измерения геометрии стержня.- control of geometric characteristics, such as deflection of the fuel rod or ovality of the end cap, during which the fuel rod must be axially rolled on a flat marble sorting table or placed in a stand for measuring the geometry of the rod.

Настоящее изобретение касается комплексного способа неразрушающего контроля всех остальных качественных показателей.The present invention relates to a comprehensive method for non-destructive testing of all other quality indicators.

Для того чтобы получить промышленное применение на современных средних и крупных заводах по производству МОХ-топлива, продолжительность контроля должна составлять 2-4 минуты на топливный стержень, что соответствует скорости контроля 2-4 см длины топливного стержня в секунду.In order to get industrial use in modern medium and large plants for the production of MOX fuel, the duration of control should be 2-4 minutes per fuel rod, which corresponds to a control speed of 2-4 cm of the length of the fuel rod per second.

Согласно изобретению качественные признаки контролируются путем перемещения МОХ-топливного стержня по его оси и одновременного выполнения измерений и проверок с использованием лишь радиометрических и радиографических методов.According to the invention, quality features are controlled by moving the MOX fuel rod along its axis and simultaneously taking measurements and checks using only radiometric and radiographic methods.

Прочие подробности и особенности изобретения будут видны из прилагаемой формулы изобретения и описания способа и устройства, приведенного ниже в виде не ограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи.Other details and features of the invention will be apparent from the accompanying claims and the description of the method and device shown below in the form of non-limiting examples with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 - схематическое осевое сечение топливного стержня, проверяемого с помощью способа и/или устройства согласно изобретению.Figure 1 is a schematic axial section of a fuel rod that can be checked using the method and / or device according to the invention.

Фиг.2 - упрощенное схематическое изображение устройства, которое может быть использовано для применения предлагаемого способа контроля.Figure 2 is a simplified schematic illustration of a device that can be used to apply the proposed control method.

Фиг.3 - упрощенное схематическое изображение γ-радиометрического детектора, который может быть использован в предлагаемом устройстве, причем проверяемый топливный стержень ориентирован перпендикулярно плоскости этого чертежа.Figure 3 is a simplified schematic representation of a γ-radiometric detector that can be used in the proposed device, and the fuel rod under test is oriented perpendicular to the plane of this drawing.

Фиг.4 - упрощенное схематическое сечение в направлении IV-IV фиг.3.Figure 4 is a simplified schematic section in the direction IV-IV of figure 3.

Фиг.5 - упрощенное схематическое изображение γ-радиографического детектора, который может быть использован в предлагаемом устройстве, причем проверяемый топливный стержень ориентирован перпендикулярно плоскости этого чертежа.5 is a simplified schematic representation of a γ-radiographic detector, which can be used in the proposed device, and the fuel rod under test is oriented perpendicular to the plane of this drawing.

Фиг.6 - упрощенное схематическое изображение того же самого γ-радиографического детектора, что и на фиг.5, но топливный стержень ориентирован параллельно плоскости этого чертежа.6 is a simplified schematic representation of the same γ-radiographic detector as in FIG. 5, but the fuel rod is oriented parallel to the plane of this drawing.

Фиг.7 - упрощенное схематическое изображение детектора загрязнения альфа-активными веществами, который может быть использован в предлагаемом устройстве, причем проверяемый топливный стержень ориентирован перпендикулярно плоскости этого чертежа.7 is a simplified schematic representation of a detector of contamination with alpha-active substances, which can be used in the proposed device, and the fuel rod under test is oriented perpendicular to the plane of this drawing.

Фиг.8 - упрощенное схематическое сечение в направлении VIII-VIII фиг.7.Fig.8 is a simplified schematic section in the direction VIII-VIII of Fig.7.

Фиг.9 - схематическое изображение блоков формирования, сбора и обработки сигналов, которые могут быть встроены в устройство согласно изобретению.Fig.9 is a schematic representation of the blocks of the formation, collection and processing of signals that can be integrated into the device according to the invention.

На различных фигурах одни и те же позиции обозначают те же самые или аналогичные элементы устройства.In various figures, the same positions indicate the same or similar elements of the device.

Во избежание излишних повторений это устройство и способ описываются вместе.To avoid unnecessary repetitions, this device and method are described together.

Согласно изобретению все или большинство качественных показателей контролируются или проверяются путем перемещения МОХ-топливного стержня 1 (фиг.2) со строго постоянной скоростью перед контрольными устройствами, осуществляющими различные виды контроля, с момента до того, как топливный стержень 1 проходит перед первым контрольным устройством, до того момента, как он прошел перед последним контрольным устройством.According to the invention, all or most of the quality indicators are monitored or verified by moving the MOX fuel rod 1 (FIG. 2) at a strictly constant speed in front of the control devices performing various types of control, from the moment before the fuel rod 1 passes in front of the first control device, until he passed before the last control device.

Виды контроля, выполняемые последовательно вдоль пути движения топливного стержня 1, включают:Types of control performed sequentially along the path of movement of the fuel rod 1 include:

- γ-радиометрию (в устройстве 12), основанную на сканировании и обработке естественного или вынужденного гамма-излучения, испускаемого топливными таблетками 2 стержня 1. Она обеспечивает получение сигналов, имеющих отношение к важным качественным признакам столбика топливных таблеток: обнаружение нестандартных таблеток и колебаний содержания Pu и изотопного состава (в основном 239Pu, 241Pu, 241Am) вдоль столбика топливных таблеток. Интегрируя результаты измерений по длине столбика, она показывает общее содержание Pu в топливном стержне 1. Помимо всего прочего, она дает подтверждающие исходные данные для учета ядерных материалов и для инспекции по гарантиям;- γ-radiometry (in device 12), based on scanning and processing of natural or stimulated gamma radiation emitted by fuel pellets 2 of rod 1. It provides signals related to important quality features of a column of fuel pellets: detection of non-standard tablets and content fluctuations Pu and isotopic composition (mainly 239 Pu, 241 Pu, 241 Am) along the column of fuel pellets. Integrating the results of measurements along the length of the column, it shows the total Pu content in fuel rod 1. Among other things, it provides supporting initial data for accounting for nuclear materials and for a safeguards inspection;

- γ-радиографию (в устройстве 13), основанную на количественном обнаружении и обработке гамма-излучения, испускаемого источником гамма-излучения и проникающего сквозь топливный стержень 1. Она обеспечивает получение сигналов, имеющих отношение к контролируемым качественным показателям конструкции стержня: межтаблеточным зазорам, длине столбика топливных таблеток, присутствию и расположению изоляционных таблеток 8 на конце или концах этого столбика, наличию пружины 7 газосборника и длине газосборника;- γ-radiography (in device 13), based on the quantitative detection and processing of gamma radiation emitted by the gamma radiation source and penetrating through the fuel rod 1. It provides signals related to controlled quality indicators of the rod design: interstitial gaps, length a column of fuel pellets, the presence and location of insulating tablets 8 at the end or ends of this column, the presence of a gas collector spring 7 and a gas collector length;

- α-радиометрию (в устройстве 14), основанную на подсчете альфа-излучения поверхности топливного стержня, чтобы измерить ее местное загрязнение плутонием и, путем суммирования, общее загрязнение плутонием;- α-radiometry (in device 14), based on the calculation of alpha radiation from the surface of the fuel rod, in order to measure its local contamination with plutonium and, by summing, the total contamination with plutonium;

- электрооптическое считывание (в устройстве 15) идентификационного кода или кодов топливного стержня;- electro-optical reading (in device 15) of the identification code or codes of the fuel rod;

- формирование и сбор сигналов, а также калибровку и вычисление всех полученных сигналов для того, чтобы адекватно определить их местоположение вдоль топливного стержня 1, сравнения этих сигналов с пределами, взятыми из технических условий на топливный стержень, или перевода в единицы, используемые впоследствии (% Pu, мм, Бк/см2, ...), и интегрирования результатов, касающихся признаков, относящихся ко всему топливному стержню.- the formation and collection of signals, as well as the calibration and calculation of all received signals in order to adequately determine their location along the fuel rod 1, comparing these signals with the limits taken from the technical conditions on the fuel rod, or conversion to units used subsequently (% Pu, mm, Bq / cm 2 , ...), and integrating the results regarding the features related to the entire fuel rod.

Последовательность расположения и нумерация устройств 12-15, как они показаны на фиг.2, не имеют значения и могут быть изменены.The sequence of arrangement and numbering of devices 12-15, as they are shown in figure 2, do not matter and can be changed.

Постоянная скорость движения V топливного стержня 1 является предпочтительной для осуществления изобретения. В качестве альтернативы можно выбрать пошаговое движение топливного стержня 1 перед контрольными устройствами 12-15. Однако пошаговое движение нельзя адаптировать для обнаружения нестандартных таблеток, частично перекрывающих коллимирующее окно контрольных устройств 12. Кроме того, при достижении требуемой скорости проверки пошаговая подача топливного стержня 1 может вызывать его сотрясение, чреватое нарушением сплошности столбика таблеток и/или повреждения некоторых таблеток в местах их соприкосновения друг с другом. Две пары роликов 16, 17 схематически изображают привод для подачи стержня в предлагаемое устройство.A constant speed V of the fuel rod 1 is preferred for carrying out the invention. Alternatively, you can select the stepwise movement of the fuel rod 1 in front of the control devices 12-15. However, the stepwise movement cannot be adapted to detect non-standard tablets partially overlapping the collimating window of the control devices 12. In addition, when the required test speed is reached, the stepwise supply of the fuel rod 1 can cause it to shake, which may lead to a violation of the continuity of the column of tablets and / or damage to some tablets in their places contact with each other. Two pairs of rollers 16, 17 schematically depict a drive for supplying a rod to the proposed device.

γ-радиометрия (более подробные примеры которой показаны на фиг.3 и 4), используемая для обнаружения нестандартных таблеток, основывается предпочтительно на измерении гамма-излучения, испускаемого в результате радиоактивного распада изотопов плутония и америция, упрощенным спектрометрическим методом с использованием одного или нескольких гамма-детекторов 21 и различных дискриминаторов по энергии. Нестандартные или несоответствующие таблетки - это такие таблетки, которые отличаются от специфицированных таблеток в топливном стержне 1 степенью обогащения и/или изотопным составом. Гамма-детекторами 21 могут служить либо сцинтилляторы, либо твердотельные полупроводники, например, Si, Ge, CdTe, ....γ-radiometry (more detailed examples of which are shown in FIGS. 3 and 4) used to detect non-standard tablets is preferably based on the measurement of gamma radiation emitted from radioactive decay of plutonium and americium isotopes, a simplified spectrometric method using one or more gamma -detectors 21 and various discriminators in energy. Non-standard or inappropriate tablets are those tablets that differ from the specified tablets in the fuel rod 1 by the degree of enrichment and / or isotopic composition. Gamma detectors 21 can be either scintillators or solid state semiconductors, for example, Si, Ge, CdTe, ....

NaI (TI) - кристалл 21 предпочтителен для этого осуществления изобретения из-за его высокой чувствительности обнаружения и пригодности для работы при комнатной температуре, а также возможности получения крупных монокристаллов при низких производственных затратах. Однако по сравнению с двумя другими полупроводниковыми детекторами его способность различать гамма-излучения с разными энергиями относительно невелика. Как в общих чертах поясняется ниже, это неудобство можно компенсировать выбором большого канала регистрации гамма-излучения, характерного для одного Pu-изотопа.NaI (TI) - crystal 21 is preferred for this embodiment of the invention because of its high detection sensitivity and suitability for operation at room temperature, as well as the possibility of producing large single crystals at low production costs. However, compared with two other semiconductor detectors, its ability to distinguish between gamma radiation with different energies is relatively small. As outlined below, this inconvenience can be compensated for by the choice of a large gamma-ray detection channel characteristic of a single Pu isotope.

Ge-детекторы имеют гораздо лучшее разрешение по энергии, но страдают тем недостатком, что их нужно использовать при очень низкой температуре, обычно достигаемой путем их охлаждения жидким азотом. По этим причинам их использование ограничивается случаями, связанными со сложными спектрами гамма-излучения или требующими подробной информации об изотопном составе материалов. В этом отношении сфера их использования практически ограничивается надзором над соблюдением гарантий, лабораториями и исследовательскими центрами. Можно также рассмотреть возможность использования GeLi-детекторов.Ge detectors have much better energy resolution, but suffer from the disadvantage that they must be used at very low temperatures, usually achieved by cooling them with liquid nitrogen. For these reasons, their use is limited to cases involving complex gamma-ray spectra or requiring detailed information on the isotopic composition of materials. In this regard, the scope of their use is practically limited to supervision of compliance with safeguards, laboratories and research centers. You might also consider using GeLi detectors.

CdTe- и CdZnTe-детекторы не требуют охлаждения и имеют самую высокую собственную эффективность детектирования из этих трех типов детекторов. Их очень высокое разрешение по энергии говорит в их пользу в качестве "кандидатуры" для применения вместо NaI-детекторов всякий раз, когда это обусловлено характеристиками изготовляемого МОХ-топлива (например, низкое содержание 241Am и 241Pu). Можно рассмотреть также возможность применения известных CZT-детекторов.CdTe and CdZnTe detectors do not require cooling and have the highest intrinsic detection efficiency of these three types of detectors. Their very high energy resolution speaks in their favor as a “candidate” for use instead of NaI detectors whenever this is due to the characteristics of the manufactured MOX fuel (for example, low content of 241 Am and 241 Pu). Consideration may also be given to using known CZT detectors.

Опознавание нестандартных таблеток предпочтительно основывается на измерении изотопов, заметно влияющих на спектр гамма-излучения, естественно испускаемого этим топливом (т.е. 239Pu, 241Pu, общPu и AM), используя следующий выбор каналов регистрации излучения:The identification of custom tablets is preferably based on the measurement of isotopes that noticeably affect the spectrum of gamma radiation naturally emitted by this fuel (i.e. 239 Pu, 241 Pu, total Pu and AM) using the following selection of radiation detection channels:

- 241Am сильно влияет на низко- и высокоэнергетические части спектров (ниже 100 кэВ и выше 500 кэВ);- 241 Am strongly affects the low- and high-energy parts of the spectra (below 100 keV and above 500 keV);

- 241Pu (из-за радиоактивного распада 237U) является причиной большей части излучения в диапазоне 150-350 кэВ;- 241 Pu (due to radioactive decay of 237 U) is the cause of most of the radiation in the range of 150-350 keV;

- 239Pu является причиной большей части излучений в диапазоне от 350 до 500 кэВ;- 239 Pu is the cause of most of the radiation in the range from 350 to 500 keV;

- общPu является причиной суммарного гамма-излучения в диапазоне от 90 до 500 кэВ.- total Pu is the cause of the total gamma radiation in the range from 90 to 500 keV.

Все эти изотопы (U, Pu, Am) прямо и косвенно вносят свой вклад, испуская свое рентгеновское и γ-излучение. Это излучение индуцируется естественной радиоактивностью этого топлива и, таким образом, отражает общую степень обогащения.All these isotopes (U, Pu, Am) directly and indirectly contribute by emitting their x-ray and γ-radiation. This radiation is induced by the natural radioactivity of this fuel and, thus, reflects the overall degree of enrichment.

Гамма-излучение, обнаруживаемое гамма-детекторами 21, коллимируется неподвижными коллиматорами 23, ширина которых рассчитывается с учетом длины таблетки, содержания плутония и изотопного состава, числа и размера детекторов 21 и скорости движения V топливного стержня 1. NaI-детекторы (или CdTe-детекторы) 21 можно снабдить также кадмиевыми фильтрами, чтобы уменьшить подсчет низкоэнергетического гамма-излучения. Можно встроить столько гамма-детекторов 21, сколько потребуется для того, чтобы обеспечить необходимую точность контроля качества или воспроизводимость его результатов.The gamma radiation detected by gamma detectors 21 is collimated by stationary collimators 23, the width of which is calculated taking into account the tablet length, plutonium content and isotopic composition, the number and size of the detectors 21 and the speed of the fuel rod V 1. NaI detectors (or CdTe detectors ) 21 can also be equipped with cadmium filters to reduce the calculation of low-energy gamma radiation. You can integrate as many gamma-detectors 21 as you need in order to ensure the necessary accuracy of quality control or reproducibility of its results.

Возможный вариант исполнения гамма-детектора включает кольцевой сцинтиллятор 21, некоторое число ассоциированных фотоумножителей 20, кольцевой кадмиевый фильтр или экран 24, чтобы ослабить сигнал 241Am, коллиматоры 23 и механические направляющие 25 для топливного стержня 1, как схематически показано на фиг.3 и/или 4.A possible embodiment of the gamma detector includes a ring scintillator 21, a number of associated photomultipliers 20, a ring cadmium filter or screen 24 to attenuate the 241 Am signal, collimators 23 and mechanical guides 25 for the fuel rod 1, as shown schematically in FIG. 3 and / or 4.

Учитывая типичные спектры гамма-излучения различных типов плутония, становится понятно, что статистическая значимость измерений, связанных с высокоэнергетическими каналами регистрации излучения, невелика из-за пониженной скорости счета. На другом конце низкоэнергетические излучения сильно поглощаются самим топливом и оболочкой стержня 3. Это означает, что канал регистрации излучения в диапазоне 150-350 кэВ является наиболее эффективным, и измерения должны коррелироваться с содержанием 241Pu в таблетках.Given the typical gamma-ray spectra of various types of plutonium, it becomes clear that the statistical significance of the measurements associated with high-energy radiation detection channels is small due to the reduced count rate. At the other end, low-energy radiation is strongly absorbed by the fuel itself and the shell of the rod 3. This means that the radiation detection channel in the range of 150-350 keV is the most effective, and the measurements should be correlated with the content of 241 Pu in tablets.

Измерение гамма-излучения, испускаемого 241Am и Pu, узким детектором и детектирование их низких/высоких переходных сигналов позволяет также получать информацию о длине и местоположении столбика топливных таблеток.Measuring the gamma radiation emitted by 241 Am and Pu with a narrow detector and detecting their low / high transient signals also allows obtaining information about the length and location of the column of fuel pellets.

Всякий раз, когда изотопный состав плутония, переработанного в МОХ-топливо, неблагоприятен для его обнаружения пассивной γ-радиометрией, описанной далее, можно использовать активную γ-радиометрию, специально рассмотренную в этом описании. Это имеет место, например, при производстве МОХ-топлива из оружейного плутония, в основном состоящего из 239Pu, небольшого количества 240Pu и незначительного количества 241Pu, но почти не включающего 241Am. Активная γ-радиометрия, основанная на активации топлива тепловыми нейтронами из внешнего источника нейтронов (например, 252Cf или 241AmLi) и измерении гамма-излучения, возникающего в результате вызванных нейтронами реакций деления преимущественно 239Pu, в меньшей степени 241Pu и в незначительной степени 235U. Тем самым она обеспечивает прямое измерение содержания расщепляющегося вещества. Это измерение можно выполнить любым из вышеупомянутых детекторов.Whenever the isotopic composition of plutonium processed into MOX fuel is unfavorable for its detection by passive γ-radiometry, described below, active γ-radiometry, which is specially discussed in this description, can be used. This is the case, for example, in the production of MOX fuel from weapons-grade plutonium, mainly consisting of 239 Pu, a small amount of 240 Pu and a small amount of 241 Pu, but almost not including 241 Am. Active γ-radiometry based on the activation of fuel by thermal neutrons from an external neutron source (for example, 252 Cf or 241 AmLi) and the measurement of gamma radiation resulting from neutron-induced fission reactions mainly 239 Pu, to a lesser extent 241 Pu and to a small extent 235 U. Thus, it provides a direct measurement of the content of fissile material. This measurement can be performed by any of the above detectors.

γ-Радиография (более подробно поясняемая на фиг.5 и 6) основывается, в возможном примере осуществления изобретения, на измерении, по крайней мере, одним гамма-детектором 34 и, по меньшей мере, одним фотоумножителем 35 - проникающей радиации, испускаемой источником гамма-излучения 30 241Am или 137Cs, установленным вдоль топливного стержня 1 и узко коллимируемого первым коллиматором 32 поблизости от источника 30 и вторым коллиматором 33, расположенным перед сцинтиллятором 34.γ-radiography (explained in more detail in FIGS. 5 and 6) is based, in a possible embodiment, on the measurement of at least one gamma detector 34 and at least one photomultiplier 35 of the penetrating radiation emitted by the gamma source - radiation 30 241 Am or 137 Cs installed along the fuel rod 1 and narrowly collimated by the first collimator 32 near the source 30 and the second collimator 33 located in front of the scintillator 34.

Выбор гамма-детекторов 34 с кристаллом NaI (TI) предпочтителен для этого примера осуществления изобретения из-за их эффективности счета, пригодности для работы при комнатной температуре и слабой чувствительности к температуре. Использование изотопов 241Am или 137Cs в качестве источников гамма-излучения 30 является предпочтительным из-за их долгого периода полураспада и их доступности.The choice of gamma detectors 34 with a NaI crystal (TI) is preferred for this embodiment because of their counting efficiency, suitability for operation at room temperature, and low temperature sensitivity. The use of 241 Am or 137 Cs isotopes as sources of gamma radiation 30 is preferred because of their long half-life and their availability.

Необходимый ассоциированный фотоумножитель 35 и экран 31 источника показаны на фиг.5 и 6.The necessary associated photomultiplier 35 and source screen 31 are shown in FIGS. 5 and 6.

Контроль некоторых качественных параметров основывается на обнаружении низких/высоких переходов счета после соответствующей обработки, тогда как другие виды контроля основываются на уровне счета. Местоположение верхнего и нижнего концов топливного стержня измеряется низким/высоким переходом в одном или нескольких фотоэлементах. Низкие/высокие переходы сигналов преобразуются в длины благодаря использованию постоянной скорости движущегося стержня.The control of some quality parameters is based on the detection of low / high count transitions after appropriate processing, while other types of control are based on the count level. The location of the upper and lower ends of the fuel rod is measured by a low / high junction in one or more photocells. Low / high transitions of signals are converted to lengths using the constant speed of a moving rod.

Он предоставляет требуемые данные о длине и местоположении всех внутренних компонентов топливного стержня, таких как наличие пружины и изоляционных таблеток, а также наличие, местоположение и величина любого зазора между компонентами и внутри столбика топливных таблеток. Кроме того, он предоставляет данные о полной длине стержня и длине газосборника. Он способствует местонахождению относительно нижней концевой заглушки сигналов, имеющих отношение к различным качественным параметрам, контролируемым γ-радиометрическими методами. Когда это необходимо, данные о длине стержня, местоположении компонентов или зазоров можно откорректировать с учетом температуры оболочки стержня.It provides the required data on the length and location of all internal components of the fuel rod, such as the presence of a spring and insulating tablets, as well as the presence, location and size of any gap between the components and inside the column of fuel tablets. In addition, it provides data on the total length of the rod and the length of the gas collector. It facilitates the location of the relatively lower end plug of signals related to various qualitative parameters controlled by γ-radiometric methods. When necessary, data on the length of the rod, the location of components or clearances can be adjusted taking into account the temperature of the shell of the rod.

Некоторые признаки проверяются путем совместного использования как γ-радиометрии, так и радиографии. Например, присутствие таблеток зоны воспроизводства на краю столбика МОХ-топлива может быть выведено из результата измерений общей длины столбика таблеток с помощью радиографии, а общая длина столбика МОХ-топливных таблеток - с помощью радиометрии.Some features are verified by sharing both gamma radiography and radiography. For example, the presence of pellets in the reproduction zone at the edge of a column of MOX fuel can be derived from measurements of the total length of a column of pellets using radiography, and the total length of a column of MOX fuel pellets using radiometry.

Вышеупомянутый γ-радиографический метод можно использовать для мониторинга некоторых параметров процесса производства таблеток, например плотности таблеток.The aforementioned γ-radiographic method can be used to monitor certain parameters of the tablet manufacturing process, for example, tablet density.

α-Радиометрия, более подробно поясняемая на фиг.7 и 8, основана, в возможном примере исполнения, на обнаружении альфа-частиц сцинтилляционным ZnS(Ag)-детектором 41, покрытом тонкими светопроницаемыми листами 42 и имеющим некоторое число фотоумножителей 40. Измеренное загрязнение является суммой остаточного фиксированного и переносимого загрязнения альфа-активными веществами на поверхности топливного стержня 1. Ввиду короткого расстояния распространения α-излучения в воздухе устройство 25 для механического направления стержня 1 должно быть точным. Можно рассмотреть также возможность применения сцинтилляторов на CaF2(Eu), Gd2O2S, Y2O2S, легированных Tb или Eu.α-Radiometry, which is explained in more detail in Figs. 7 and 8, is based, in a possible embodiment, on the detection of alpha particles by a ZnS (Ag) scintillation detector 41, coated with thin translucent sheets 42 and having a number of photomultipliers 40. The measured contamination is the sum of the residual fixed and tolerated pollution with alpha-active substances on the surface of the fuel rod 1. In view of the short distance of the propagation of α-radiation in air, the device 25 for the mechanical direction of the rod 1 should be chnym. You can also consider the possibility of using scintillators on CaF 2 (Eu), Gd 2 O 2 S, Y 2 O 2 S, doped with Tb or Eu.

Следует понимать, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными примерами осуществления, и его многие модификации могут быть осуществлены не выходя за объем притязаний, изложенных ниже.It should be understood that the present invention is in no way limited to the above-described embodiments, and its many modifications can be made without departing from the scope of the claims set forth below.

Электрооптическая идентификация (устройство 15 на фиг.2) заключается в компьютерной обработке изображений маркировок, выгравированных на одной из концевых заглушек стержня для указания степени обогащения топлива, и/или в компьютерной обработке изображений человеко- или машиночитаемого идентификационного кода, предусмотренного на поверхности стержня, и/или в считывании идентификационного штрихового кода, нанесенного на поверхность топливного стержня.Electro-optical identification (device 15 in FIG. 2) consists in computer processing of image markings engraved on one of the end caps of the rod to indicate the degree of fuel enrichment, and / or in computer processing of images of a human or machine readable identification code provided on the surface of the rod, and / or in reading the identification bar code printed on the surface of the fuel rod.

Более сложная обработка изображений позволяет даже, при условии адекватного освещения, обнаруживать некондиционные царапины на поверхности движущихся топливных стержней.More sophisticated image processing even allows for adequate lighting to detect substandard scratches on the surface of moving fuel rods.

Другой возможный пример осуществления γ-радиометрического способа может быть основан на комплексной γ-спектрометрии, как это хорошо известно специалистам.Another possible example of the implementation of the γ-radiometric method can be based on complex γ-spectrometry, as is well known to specialists.

Следует отметить, что эти методы, т.е. γ-радиометрию, γ-радиографию, α-радиометрию, электрооптическую идентификацию стержня, можно комбинировать с другими методами неразрушающего контроля для параллельного выполнения комплексного контроля качества МОХ-топливных стержней.It should be noted that these methods, i.e. γ-radiometry, γ-radiography, α-radiometry, electro-optical identification of the rod, can be combined with other non-destructive testing methods to simultaneously perform comprehensive quality control of MOX fuel rods.

Не ограничивающие примеры отдельных используемых приборов и устройства для осуществления этого комплексного способа контроля качества приведены ниже для пояснения этого способа.Non-limiting examples of the individual instruments and devices used to implement this integrated quality control method are provided below to explain this method.

Постоянную скорость движения V топливных стержней 1 перед контрольными устройствами 12-15 можно обеспечить с помощью движущего механизма с грузовыми валиками 16, 17, приводимыми во вращение двумя шаговыми двигателями с точной электронной синхронизацией, причем один из них расположен на загрузочной стороне, а другой на выходной стороне.A constant speed V of the fuel rods 1 in front of the control devices 12-15 can be achieved using a driving mechanism with cargo rollers 16, 17 driven by two stepper motors with precise electronic synchronization, one of them located on the loading side and the other on the output side side.

Стержни 1 загружаются с загрузочного стола и выгружаются на разгрузочный стол, с монослоями стержней, обеспечивая тем самым самоэкранирование контрольных устройств.The rods 1 are loaded from the loading table and unloaded to the unloading table, with monolayers of the rods, thereby providing self-shielding of control devices.

Чтобы улучшить счет естественного γ-излучения в целях получения соответствующей точности, кольцевой геометрии NaI-детектора или CdTe-детектора 21 часто оказывают предпочтение перед асимметричной геометрией, что касается осуществления настоящего изобретения. Для той же самой цели некоторое число фотоумножителей 20, прикрепленных к кольцевому NaI-детектору или CdTe-детектору, тоже является предпочтительным, а также некоторое число детекторов 2, смонтированных последовательно. В этом последнем случае расстояние между последовательно установленными детекторами задается так, чтобы оно было кратным расстоянию, которое является результатом умножения времени стробирования на скорость движения стержня; суммирование переданных сигналов выполняется после сдвига во времени. В этом случае последовательные устройства обнаружения, включающие сцинтиллятор, коллиматор, фотоумножители, могут быть предназначены для обнаружения одного определенного изотопа Pu или Am, для того чтобы оптимизировать связанные характеристики (последние являются результатом оптимизации ширины коллимирования и толщины кадмиевого фильтра в зависимости от гамма-излучения этого изотопа, реакции сцинтиллятора и скорости движения стержня).In order to improve the count of natural γ-radiation in order to obtain appropriate accuracy, the ring geometry of the NaI detector or CdTe detector 21 is often preferred over asymmetric geometry with regard to the implementation of the present invention. For the same purpose, a number of photomultipliers 20 attached to a ring NaI detector or CdTe detector is also preferred, as well as a number of detectors 2 mounted in series. In this latter case, the distance between the detectors in series is set so that it is a multiple of the distance that results from multiplying the gating time by the speed of the rod; summation of the transmitted signals is performed after a time shift. In this case, serial detection devices including a scintillator, a collimator, photomultipliers can be designed to detect one specific Pu or Am isotope in order to optimize the associated characteristics (the latter are the result of optimizing the collimation width and the thickness of the cadmium filter depending on the gamma radiation of this isotope, scintillator reaction and rod velocity).

Подобным же образом для улучшения счета альфа-частиц, чтобы обеспечить его подходящую точность, кольцевая геометрия для ZnS-детектора 41 часто предпочитается асимметричной геометрии, что касается осуществления настоящего изобретения. Для той же самой цели некоторое число фотоумножителей 40, прикрепленных к кольцевому ZnS-детектору, тоже является предпочтительным.Similarly, to improve alpha particle counting to ensure its suitable accuracy, the ring geometry for the ZnS detector 41 is often preferred to asymmetric geometry with regard to the implementation of the present invention. For the same purpose, a number of photomultipliers 40 attached to an annular ZnS detector is also preferred.

Что касается γ-радиометрических и γ-радиографических измерений, то коллиматоры 23, 32 и 33 обычно выполняются из вольфрама или механически обрабатываемых вольфрамовых сплавов.As for γ-radiometric and γ-radiographic measurements, the collimators 23, 32 and 33 are usually made of tungsten or machined tungsten alloys.

В качестве неограничивающего примера система для формирования, сбора и обработки сигналов излучения (фиг.9), переданных фотоумножителями 20 или 40, включает суммирующий 50, предусилительный 51 и усилительный 52 блоки, факультативный анализатор величины импульса 53, одноканальный анализатор 55, стабилизатор спектра 54, счетчик 56, и устройство сопряжения 57 с компьютером 58. Все эти устройства широко используются в радиометрии. На фиг.9 показана возможная комбинация этих блоков.As a non-limiting example, a system for generating, collecting and processing radiation signals (Fig. 9) transmitted by photomultipliers 20 or 40 includes a summing 50, preamplifier 51 and amplifier 52 blocks, an optional pulse magnitude analyzer 53, a single-channel analyzer 55, a spectrum stabilizer 54, a counter 56, and a device for interfacing 57 with the computer 58. All of these devices are widely used in radiometry. Figure 9 shows a possible combination of these blocks.

Стабилизатор спектра 54 настраивается на определенный энергетический пик либо МОХ-топлива, либо источника гамма-излучения, встроенного в сцинтиллятор для того, чтобы корректировать различные дрейфы измерительных устройств. Для этой цели можно использовать также, главным образом, NaI-кристаллы, легированные 137Cs или CdZnTe-кристаллы.The spectrum stabilizer 54 is tuned to a specific energy peak of either MOX fuel or a gamma radiation source built into the scintillator in order to correct various drifts of the measuring devices. For this purpose, mainly NaI crystals doped with 137 Cs or CdZnTe crystals can also be used.

Периодически эту систему можно калибровать, пропуская через это устройство какой-либо стандартный и/или эталонный топливный стержень, содержащий все характерные особенности и качественные признаки, подлежащие обнаружению. В качестве альтернативы эту калибровку можно также осуществить путем компьютерного моделирования гамма-излучений и передачи активного гамма-излучения.Periodically, this system can be calibrated by passing any standard and / or reference fuel rod through this device, containing all the characteristic features and quality features to be detected. Alternatively, this calibration can also be done by computer simulating gamma radiation and transmitting active gamma radiation.

Это моделирование можно выполнить на любом микрокомпьютере, имеющем параллельный и последовательный интерфейсы для сбора сигнала и соответствующие периферийные устройства для вывода отчетов и архивирования данных.This simulation can be performed on any microcomputer that has parallel and serial interfaces for signal collection and corresponding peripheral devices for outputting reports and archiving data.

Вышеописанные γ-радиометрические и γ-радиографические способы могут также применяться для контроля МОХ-топливных стержней для быстрых реакторов-размножителей, содержащих зону воспроизводства UO2, а также МОХ-топливных стержней для легководных ядерных реакторов, содержащих плутоний с различным обогащением внутри одной и той же оболочки.The above γ-radiometric and γ-radiographic methods can also be used to control MOX fuel rods for fast breeder reactors containing a reproduction zone UO 2 , as well as MOX fuel rods for light-water nuclear reactors containing plutonium with different enrichment inside the same same shell.

Хотя вышеописанное изобретение относится к контролю качества МОХ-топливных стержней, вполне понятно, что его можно применять и для контроля топливных стержней, выполненных из любых плутонийсодержащих топливных таблеток, таких какAlthough the above invention relates to quality control of MOX fuel rods, it is clear that it can also be used to control fuel rods made from any plutonium-containing fuel pellets, such as

- плутонийсодержащее топливо с выгорающими или не выгорающими поглотителями, например В, Gd, Er, Hf;- plutonium-containing fuel with burnable or non-burnable sinks, for example B, Gd, Er, Hf;

- смешанное оксидное топливо (МОХ), изготовленное из тория и плутония;- mixed oxide fuel (MOX) made from thorium and plutonium;

- нитриды и карбиды плутония;- plutonium nitrides and carbides;

- инертное матричное плутонийсодержащее топливо для сжигания плутония.- inert matrix plutonium-containing fuel for burning plutonium.

Возможность реализации настоящего изобретения была продемонстрирована на МОХ-топливных стержнях при использовании следующих аппаратных средств:The feasibility of implementing the present invention was demonstrated on MOX fuel rods using the following hardware:

- комбинация двух механизмов с шаговым двигателем, движущих стержень 1 со скоростью 3 мм/с, постоянной при 1/1000;- a combination of two mechanisms with a stepper motor, moving the rod 1 at a speed of 3 mm / s, constant at 1/1000;

- γ-радиометрическая измерительная система, включающая 3 кольцевых NaI(TI)-детектора, оснащенных каждый коллиматором шириной 15 мм, кадмиевым фильтром толщиной 1 мм, двумя фотоумножителями и тремя каналами регистрации излучения;- γ-radiometric measuring system, including 3 ring NaI (TI) detectors, each equipped with a 15 mm wide collimator, 1 mm thick cadmium filter, two photomultipliers and three radiation detection channels;

- γ-радиографическое устройство обнаружения, состоящее из источника 241Am с активностью 300 мКи и тонкого асимметричного NaI(TI)-детектора, снабженного коллиматором шириной 2 мм, и одного фотоумножителя;- a γ-radiographic detection device consisting of a 241 Am source with an activity of 300 mCi and a thin asymmetric NaI (TI) detector equipped with a collimator 2 mm wide and one photomultiplier;

- устройство обнаружения α-частиц, состоящее из кольцевого сцинтилляционного ZnS (Ag)-кристалла и снабженное одним фотоумножителем;- a device for detecting α particles, consisting of a ring scintillation ZnS (Ag) crystal and equipped with one photomultiplier;

- блок формирования, сбора и предварительной обработки сигнала, оптимизированного для каналов длиной 10 мм; и- a unit for generating, collecting and pre-processing a signal optimized for channels with a length of 10 mm; and

- микрокомпьютер с процессором Pentium фирмы Intel, работающий под операционной системой Windows NT и имеющий программу на языке С;- a microcomputer with a Pentium processor from Intel, running under the Windows NT operating system and having a program in language C;

и позволила обнаруживать нестандартные таблетки, несоответствия структуры стержня, т.е. такие, которые касаются зазоров, пружины, газосборника, и загрязнение поверхности стержня со следующими характеристиками, сообщенными для доверительного уровня, соответствующего одному среднему квадратическому отклонению:and allowed to detect non-standard tablets, inconsistencies in the structure of the rod, i.e. such as those related to clearances, springs, gas collector, and contamination of the surface of the rod with the following characteristics reported for a confidence level corresponding to one standard deviation:

* воспроизводимость, измеренная путем многократной проверки калиброванного стержня:* reproducibility, measured by repeatedly checking the calibrated rod:

длина топливного стержняfuel rod length 0,2 мм0.2 mm длина столбика таблетокpill bar length 0,4 мм0.4 mm длина газосборникаgas pan length 0,2 мм0.2 mm длина зазора (зазоры >0,5 мм)clearance length (clearances> 0.5 mm) 30 отн.%30 rel.% общPu на канал total Pu per channel 0,8 отн.%0.8 rel.% 239Pu на канал 239 Pu per channel 0,8 отн.%0.8 rel.% 241Pu на канал 241 Pu per channel 0,7 отн.%0.7 rel.% 241Am на канал 241 Am per channel 0,8 отн.%0.8 rel.% загрязнение альфа-активнымиalpha active pollution веществами(для общейsubstances (for general активности >75 Бкactivity> 75 Bq на всем стержне): on the whole core): 20 отн.%20 rel.%

*пределы обнаружения:* detection limits:

нестандартная таблетка: любая таблетка, имеющая одно или несколько отклонений наnon-standard tablet: any tablet that has one or more deviations on

7% относительно результатов соседних измерений для 239Pu, 241Pu и/или общPu и 15% для 241Am7% relative to neighboring measurements for 239 Pu, 241 Pu and / or total Pu, and 15% for 241 Am

альфа-загрязнение:alpha pollution: 15 Бк (по всему стержню)15 Bq (whole core) зазор:gap: 0,5 мм0.5 mm

*пропускная способность: один топливный стержень длиной 4 м каждые 2 минуты.* throughput: one 4 m long fuel rod every 2 minutes.

Claims (14)

1. Способ осуществления комплексного контроля качества МОХ-топливного стержня, включающий комбинацию из, по меньшей мере, двух нижеследующих этапов: измерение содержания плутония в таблетках, содержащихся в указанном стержне; проверка наличия нестандартных таблеток в указанном стержне; проверка внутренней структуры и компонентов в указанном стержне; измерение геометрических характеристик указанного стержня; измерение радиоактивного загрязнения вдоль поверхности указанного стержня и проверка на соответствие идентифицирующих данных стержня обогащению плутония, отличающийся тем, что топливный стержень перемещают по оси; одновременно выполняют указанные, по меньшей мере, два этапа вдоль топливного стержня, перемещаемого по оси; используют радиометрию и/или радиографию, и/или электрооптическую идентификацию для вышеуказанного контроля.1. A method for implementing comprehensive quality control of an MOX fuel rod, comprising a combination of at least two of the following steps: measuring the plutonium content in the tablets contained in said rod; checking for the presence of non-standard tablets in the indicated rod; checking the internal structure and components in the specified rod; measuring the geometric characteristics of the specified rod; measuring radioactive contamination along the surface of the specified rod and checking for compliance of the identifying data of the rod with plutonium enrichment, characterized in that the fuel rod is moved along the axis; at least two stages are carried out simultaneously along the fuel rod moving along the axis; use radiometry and / or radiography, and / or electro-optical identification for the above control. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении указанных измерений и проверок непрерывно перемещают топливный стержень с постоянной скоростью.2. The method according to claim 1, characterized in that when carrying out the indicated measurements and checks, the fuel rod is continuously moved at a constant speed. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно измеряют содержание плутония и проверяют наличие нестандартных таблеток путем сканирования естественного гамма-излучения, испускаемого содержащимися в таблетках плутонием и америцием с помощью, по меньшей мере, одного NaI- и/или CdTe-детекторов.3. The method according to claim 1, characterized in that the plutonium content is simultaneously measured and the presence of non-standard tablets is checked by scanning the natural gamma radiation emitted by the plutonium and americium contained in the tablets using at least one NaI and / or CdTe- detectors. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно измеряют содержание плутония и проверяют наличие нестандартных таблеток путем сканирования естественного гамма-излучения, испускаемого плутонием, содержащимся в таблетках, после активации тепловыми нейтронами из 252Cf- или 241AmLi-источника, причем измерение выполняют, по меньшей мере, одним NaI- и/или CdTe-детекторами.4. The method according to claim 1, characterized in that the plutonium content is simultaneously measured and the presence of non-standard tablets is checked by scanning the natural gamma radiation emitted by the plutonium contained in the tablets after activation by thermal neutrons from a 252 Cf or 241 AmLi source, the measurement is performed by at least one NaI and / or CdTe detectors. 5. Способ по одному из пп.3 или 4, отличающийся тем, что обнаруживают вышеупомянутое гамма-излучение с помощью нескольких детекторов, сигналы которых распознаются с помощью нескольких каналов регистрации излучения; сдвигают по времени переданные сигналы и суммируют эти сигналы, сдвинутые во времени.5. The method according to one of claims 3 or 4, characterized in that the aforementioned gamma radiation is detected using several detectors, the signals of which are recognized using several radiation detection channels; shift the transmitted signals in time and summarize these signals shifted in time. 6. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что проверяют внутреннюю структуру путем воздействия на стержень внешнего источника гамма-излучения 241Am или 137Cs и сканируют проникающее гамма-излучение одним гамма-детектором.6. The method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the internal structure is checked by exposing the rod to an external gamma radiation source of 241 Am or 137 Cs and scanning the penetrating gamma radiation with one gamma detector. 7. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что измеряют одним кольцевым детектором внешнее загрязнение топливного стержня альфа-активными веществами без контакта с ним.7. The method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the external contamination of the fuel rod with alpha-active substances is measured with a single ring detector without contact with it. 8. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что проверяют соответствие идентификационных данных стержня содержанию плутония путем их электрооптического считывания или обработки изображения идентификационного кода или кодов.8. The method according to one of claims 1 or 2, characterized in that they verify that the identity of the rod matches the content of plutonium by electro-optical reading or image processing of the identification code or codes. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещают топливный стержень с помощью двух независимых, но точно синхронизированных приводных механизмов, один из которых установлен на загрузочной стороне устройства для осуществления указанных, по меньшей мере двух этапов, а другой - на его выходной стороне так, что обеспечивается постоянное продвижение топливного стержня через указанное устройство от одной концевой заглушки топливного стержня до другой, причем оба указанные механизма расположены друг от друга на расстоянии, меньшем длины стержня.9. The method according to claim 1, characterized in that the fuel rod is moved using two independent but precisely synchronized drive mechanisms, one of which is mounted on the loading side of the device for performing the indicated at least two stages, and the other on its output side so that the fuel rod is continuously advanced through said device from one end plug of the fuel rod to the other, both of which are located at a distance shorter than the length of the rod nya. 10. Устройство комплексного контроля качества МОХ-топливного стержня, содержащее средство для перемещения топливного стержня по его оси с постоянной скоростью, включающее, по меньшей мере, два независимых, но точно синхронизированных приводных механизма, один из которых расположен на загрузочной стороне устройства контроля стержня, а другой - на выходной стороне указанного устройства; ряд измерительных и контрольных систем, установленных по одной линии вдоль пути перемещения указанного топливного стержня и работающих одновременно; и указанные системы выбраны из группы, содержащей системы радиометрии, радиографии и электрооптической идентификации, и дополнительно содержит, по меньшей мере, один из NaI- и/или CdTe-детекторов, выполненных с возможностью измерения содержания плутония и обнаружения нестандартных таблеток путем сканирования естественного гамма-излучения, испускаемого плутонием и америцием, содержащихся в таблетках.10. A device for comprehensive quality control of an MOX fuel rod, comprising means for moving the fuel rod along its axis at a constant speed, including at least two independent but precisely synchronized drive mechanisms, one of which is located on the loading side of the rod control device, and the other on the output side of the specified device; a number of measuring and control systems installed in one line along the path of movement of the specified fuel rod and working simultaneously; and said systems are selected from the group consisting of radiometry, radiography, and electro-optical identification systems, and further comprises at least one of NaI and / or CdTe detectors configured to measure plutonium content and detect non-standard tablets by scanning natural gamma radiation emitted by plutonium and americium contained in tablets. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что для измерения содержания плутония и обнаружения нестандартных таблеток устройство содержит 252Cf- или 241AmLi-источник тепловых нейтронов для активации плутония и, по меньшей мере, один NaI- и/или CdTe-детектор для сканирования гамма-излучения, испускаемого активированным плутонием, содержащимся в таблетках.11. The device according to claim 10, characterized in that for measuring plutonium content and detecting non-standard tablets, the device contains a 252 Cf or 241 AmLi source of thermal neutrons for plutonium activation and at least one NaI and / or CdTe detector for scanning gamma radiation emitted by activated plutonium contained in tablets. 12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что устройство снабжено, по меньшей мере, одним кольцевым детектором, выполненным с возможностью измерения содержания плутония и обнаружения нестандартных таблеток.12. The device according to claim 10, characterized in that the device is equipped with at least one annular detector configured to measure plutonium content and detect non-standard tablets. 13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что устройство снабжено несколькими дискриминаторами по энергии и средствами для суммирования сдвинутых по времени γ-отсчетов.13. The device according to claim 10, characterized in that the device is equipped with several discriminators in energy and means for summing time-shifted γ-samples. 14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что для измерения радиоактивного загрязнения оболочки стержня устройство включает, по меньшей мере, один кольцевой детектор альфа-частиц для сканирования альфа-излучения, испускаемого внешней поверхностью топливного стержня.14. The device according to claim 10, characterized in that for measuring radioactive contamination of the shell of the rod, the device includes at least one ring alpha particle detector for scanning alpha radiation emitted by the outer surface of the fuel rod.
RU2005123356/06A 2002-12-24 2002-12-24 Method and device for quality control of mox fuel rods RU2316064C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005123356/06A RU2316064C2 (en) 2002-12-24 2002-12-24 Method and device for quality control of mox fuel rods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005123356/06A RU2316064C2 (en) 2002-12-24 2002-12-24 Method and device for quality control of mox fuel rods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005123356A RU2005123356A (en) 2006-01-20
RU2316064C2 true RU2316064C2 (en) 2008-01-27

Family

ID=35873247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005123356/06A RU2316064C2 (en) 2002-12-24 2002-12-24 Method and device for quality control of mox fuel rods

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2316064C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005123356A (en) 2006-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1576618B1 (en) Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control
Terremoto et al. Gamma-ray spectroscopy on irradiated MTR fuel elements
US3736429A (en) Random source interrogation system
Matsson et al. Developments in gamma scanning irradiated nuclear fuel
US3728544A (en) Method and apparatus for measurement of concentration of thermal neutron absorber contained in nuclear fuel
JP2526392B2 (en) Nondestructive inspection system for fuel rods for nuclear reactors
RU2316064C2 (en) Method and device for quality control of mox fuel rods
KR910007717B1 (en) Method and apparatus to determine the activity volume and to estimate the plutonium mass contained in waste
Tunnicliffe et al. A Method for the Accurate Determination of Relative Initial Conversion Ratios
Phillips NEW TECHNIQUES IN PRECISION GAMMA-SCANNING: APPLICATION TO FAST BREEDER-REACTOR FUEL-PINS.
East et al. Automated nondestructive assay instrumentation for nuclear materials safeguards
Parker et al. PASSIVE ASSAY: INNOVATIONS AND APPLICATIONS.
Walton Nondestructive Assay
Miller et al. Advanced Fuel Cycle Safeguards
WO2005008680A1 (en) Method and apparatus for controlling the homogeneity of mox fuel pellets
JPH04326095A (en) Criticality surveillance monitor for neutron multiplication system
Doering et al. Status of the multi-detector analysis system (MDAS) and the fork detector research programs
Brumbach et al. Autoradiography as a safeguards inspection technique for unirradiated LWR fuel assemblies
Augustson NDA measurements for LEU fuel fabrication facilities
Kull CATALOGUE OF NUCLEAR MATERIAL SAFEGUARDS INSTRUMENTS.
Phillips et al. Nondestructive verification with minimal movement of irradiated light-water-reactor fuel assemblies
Mitchell Sodium Iodide Detector Analysis Software (SIDAS)
JPH0549198B2 (en)
Jackson Jr et al. Plutonium waste drum monitor.
Edwards et al. Bibliography of Non-destructive Assay Methods for Nuclear Material Safeguards