高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

燃料棒氧化膜厚度测量系统关键技术研究

肖湘 高三杰 高光勇 文俊浩 蒋维宇

肖湘, 高三杰, 高光勇, 文俊浩, 蒋维宇. 燃料棒氧化膜厚度测量系统关键技术研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(6): 237-241. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0237
引用本文: 肖湘, 高三杰, 高光勇, 文俊浩, 蒋维宇. 燃料棒氧化膜厚度测量系统关键技术研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(6): 237-241. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0237
Xiao Xiang, Gao Sanjie, Gao Guangyong, Wen Junhao, Jiang Weiyu. Research on Key Technology of Fuel Rod Oxide Film Thickness Measurement System[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 237-241. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0237
Citation: Xiao Xiang, Gao Sanjie, Gao Guangyong, Wen Junhao, Jiang Weiyu. Research on Key Technology of Fuel Rod Oxide Film Thickness Measurement System[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 237-241. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0237

燃料棒氧化膜厚度测量系统关键技术研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0237
详细信息
    作者简介:

    肖 湘(1981—),男,工学博士,高级工程师,长期从事核电无损检测/监测系统研发,E-mail: 18627180231@126.com

  • 中图分类号: TH878;TL352.2+8

Research on Key Technology of Fuel Rod Oxide Film Thickness Measurement System

  • 摘要: 核反应堆燃料组件长期服役过程中,锆合金与高温水作用会产生氧化形成一层氧化膜,由于膜层较薄,测量精度需要达到±5 μm,测量精度的高要求为氧化膜厚度测量系统的研发带来难度。为此,本文在涡流提离效应的基础上研制了一套燃料棒氧化膜厚度测量系统,讨论了测量系统中的关键技术,同时对涡流提离效应的电磁场进行仿真。测试结果表明,该测量系统测量精度高、稳定可靠,可实现在役燃料棒氧化膜的厚度测量。

     

  • 图  1  基于涡流的厚度测量模型

    Figure  1.  Thickness Measurement Model Based on Eddy Current      

    图  2  涡流传感器实物图

    Figure  2.  Real Photo of Eddy Current Sensor

    图  3  基于Microsoft WCF的氧化膜厚度测量系统构架设计

    Figure  3.  Framework Design of Oxide Film Thickness Measurement System Based on Microsoft WCF

    图  4  电涡流流向及分布

    Figure  4.  Flow Direction and Distribution of Eddy Current

    图  5  提离距离与电场强度的关系

    Figure  5.  Relationship between Lift-Off Distance and Electric Field Strength

    图  6  标准试件、自动化测试过程及软件界面

    Figure  6.  Specimen, Automated Testing Process and Software GUI

    图  7  燃料棒氧化膜试件测试结果

    Figure  7.  Test Result of Fuel Rod Oxide Film

    图  8  燃料棒氧化膜试件复测原始信号

    Figure  8.  Retest Original Signal of Fuel Rod Oxide Film Specimen      

    表  1  氧化膜厚度的测量值与实际值对比

    Table  1.   Comparison of Measured and Actual Oxide Film Thicknesses

    编号 采样点 实际厚度/μm 测量厚度/μm 误差/μm
    1 1558 9.5 10.53 1.03
    2 2239 26.3 28.35 2.05
    3 2713 49.5 51.51 2.01
    4 3430 70.5 67.15 −3.35
    5 4700 89.9 85.94 −3.96
    下载: 导出CSV
  • [1] 许俊龙,马官兵,王贤彬,等. 核反应堆燃料组件的无损检测和修复[J]. 无损检测,2014,36(11):38-41.
    [2] 倪星河. 轻水堆燃料严重损伤实验的模拟和锆包壳氧化产氢及释氢模型的研究[D]. 厦门:厦门大学,2018.
    [3] 周邦新. 改善锆合金耐腐蚀性能的概述[J]. 金属热处理学报,1997,18(3):8-15.
    [4] 李磊豪,董冰,李晨悦,等. 燃料包壳破损条件下裂变气体释放模拟实验研究[J]. 核技术,2019,42(12):120601.
    [5] 钱进,郭一帆,王鑫,等. 破损燃料棒二次氢化行为观察与分析[J]. 原子能科学技术,2020,54(8):1487-1493.
    [6] 王华才,程焕林,郭丽娜,等. Zr-Nb合金包壳管氧化膜的微观结构[J]. 腐蚀与防护,2022,43(7):67-73,116.
    [7] XIAO X, GAO B, TIAN G Y, et al. Novel ultrasound system with intelligent compensation for high precision measurement of thin wall tube[J]. IEEE Sensors Journal, 2018, 18(16): 6633-6643. doi: 10.1109/JSEN.2018.2826547
    [8] XIAO X, ZHOU G Z, WANG K Q, et al. Study on in-service inspection of nuclear fuel assembly failure using ultrasonic plate wave[J]. Sensors, 2022, 22(19): 7606. doi: 10.3390/s22197606
    [9] 燕芳,王志春,丁东阳. 电涡流测厚系统特征值提取方法[J]. 传感器与微系统,2019,38(7):18-20.
    [10] 程曦,周国正,唐西明,等. 基于涡流技术的燃料棒氧化膜测量信号有效性评估与统计[J]. 核动力工程,2020,41(1):49-53.
    [11] 罗曼. 压水堆乏燃料元件包壳表面氧化膜厚度测量技术研究[J]. 科技资讯,2021,19(9):63-65,70.
    [12] SETHURAMAN A, ROSE J H. Rapid inversion of eddy current data for conductivity and thickness of metal coatings[J]. Journal of Nondestructive Evaluation, 1995, 14(1): 39-46. doi: 10.1007/BF00735670
    [13] 任亮,李国云,江林志,等. 压水堆燃料组件池边检查技术研究进展[J]. 科技导报,2015,33(18):91-95.
    [14] FERNÁNDEZ J R, GUERRA J. Fuel rod inspection system, SICOM-ROD[C]. Hungary: Proceedings of the 6th International Conference on NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurized Components. Budapest: NDT, 2007: 810.
    [15] 陈波,李映辉,李翔宇. 关于伽辽金法的一点注记[J]. 力学与实践,2022,44(2):393-396.
  • 加载中
图(8) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  790
  • HTML全文浏览量:  43
  • PDF下载量:  42
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-30
  • 修回日期:  2023-09-25
  • 刊出日期:  2023-12-15

目录

    /

    返回文章
    返回