RU2183869C2

RU2183869C2 - Method for quality control of fuel element in the course of its manufacture

Info

Publication number: RU2183869C2
Application number: RU2000118042/06A
Authority: RU
Inventors: Н.К. Абиралов; С.И. Вихрюк; Ю.К. Карлов; А.М. Лузин; В.И. Макаров; А.Н. Петров; В.В. Рожков; И.Г. Чапаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-06-20

Abstract

FIELD: nondestructive quality control of nuclear reactor fuel elements. SUBSTANCE: method is characterized in that fuel element condition is checked and recorded using acoustic-emissive technique in the course of air evacuation from under fuel element can, gas pumping under fuel element can, and sealing of this can; results obtained allow for recognizing gas pressure under can and quality of sealing weld; data obtained are compared with statistical threshold value introduced in acoustic-emissive measurement system of each process found earlier during acoustic-emissive measurements followed by one more check for serviceable fuel elements using other measurement techniques. EFFECT: provision for quality control of fuel elements in the course of their manufacture. 4 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий акустико-эмиссионным методом и может быть использовано, в частности, для контроля качества тепловыделяющих элементов в процессе их изготовления, применяемых в ядерных реакторах. The invention relates to non-destructive testing of products by the acoustic emission method and can be used, in particular, to control the quality of fuel elements in the manufacturing process used in nuclear reactors.

Оболочка тепловыделяющего элемента с заглушкой выполняется из циркония - высоко пластичного материала, поэтому главным источником акустической эмиссии является изменения кристаллической решетки и трение таблеток, возникающие при удалении воздуха из оболочки, заполнение гелием в пределах пластической деформации и сварки с последующей кристаллизацией при остывании, и проявляются в виде отдельных упругих акустических импульсов, при этом увеличивается последовательно напряженное состояние, удаление воздуха происходит практически до нуля, давления гелия под оболочкой 20-25 атмосфер, при сварке напряжение достигает предельного значения и происходит разрыв внутренних связей и последующая кристаллизация при остывании. Параметрами акустической эмиссии являются суммарный счет импульсов и скорость счета с учетом амплитуды. Эффективное значение акустической эмиссии пропорционально произведению скорости счета на среднее значение амплитуды сигналов за единицу времени, выраженное в микровольтах. The shell of the fuel element with a plug is made of zirconium - a highly plastic material, therefore the main source of acoustic emission is changes in the crystal lattice and friction of the tablets that occur when the air is removed from the shell, filling with helium within plastic deformation and welding, followed by crystallization during cooling, is manifested in in the form of separate elastic acoustic impulses, in this case, the successively stressed state increases, air removal occurs almost to Uhl, helium under a pressure of 20-25 atmospheres shell, the welding voltage reaches the limiting value and the internal bond rupture occurs and subsequent crystallization during cooling. The parameters of acoustic emission are the total pulse count and the count rate, taking into account the amplitude. The effective value of acoustic emission is proportional to the product of the count rate and the average signal amplitude per unit time, expressed in microvolts.

Известна автоматическая линия тепловыделяющих элементов по патенту RU 2070740, МКИ G 21 С 21/02, заявлена 17.05.94, опубликована 20.12.94, бюл. 35, содержащая операцию приварки второй заглушки к оболочке под давлением инертного газа гелия под оболочкой с предварительным вакуумированием сварочной камеры, проверку герметичности проводят после изготовления течеискателем, качество сварного шва проверяют ультразвуковым методом и выборочно проводят контроль разрушением тепловыделяющего элемента металлографическим методом контроля сварного шва и контроль давления проколом. Known automatic line of fuel elements according to patent RU 2070740, MKI G 21 C 21/02, claimed 05.17.94, published 12.20.94, bull. 35, containing the operation of welding the second plug to the shell under the pressure of an inert helium gas under the shell with preliminary evacuation of the welding chamber, the leak test is carried out after manufacture by the leak detector, the quality of the weld is checked by ultrasonic method and the destruction of the fuel element is selectively controlled by the metallographic method of weld control and pressure control a puncture.

Недостатком автоматической линии является оценка качества изготовления тепловыделяющего элемента после его изготовления, что исключает активное воздействие на процесс изготовления. The disadvantage of an automatic line is the assessment of the manufacturing quality of the fuel element after its manufacture, which eliminates the active impact on the manufacturing process.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату - прототип, является способ изготовления и сборки тепловыделяющих элементов в тепловыделяющие сборки по патенту RU 2140674, G 21 С 21/02, заявлен 03.03.98, опубликован 27.10.99, бюл. 30, содержащая операцию приварки второй заглушки к оболочке под давлением инертного газа гелия под оболочкой с предварительным вакуумированием сварочной камеры, проверку герметичности проводят после изготовления течеискателем, качество сварного шва проверяют ультразвуковым методом и выборочно проводят контроль разрушением тепловыделяющего элемента металлографическим методом контроля сварного шва и контроль давления проколом. The closest in technical essence and the achieved result is a prototype, is a method of manufacturing and assembling fuel elements into fuel assemblies according to patent RU 2140674, G 21 C 21/02, claimed 03.03.98, published 10.27.99, bull. 30, containing the operation of welding the second plug to the shell under the pressure of an inert helium gas under the shell with preliminary evacuation of the welding chamber, the leak test is carried out after manufacture by the leak detector, the quality of the weld is checked by ultrasonic method and the destruction of the fuel element by the metallographic method of weld control and pressure control are selectively checked a puncture.

Недостатком прототипа является оценка качества изготовления тепловыделяющего элемента после его изготовления, что исключает активное воздействие на процесс изготовления. The disadvantage of the prototype is the assessment of the quality of manufacture of the fuel element after its manufacture, which eliminates the active impact on the manufacturing process.

Задачей изобретения является контроль качества изготовления тепловыделяющих элементов в процессе их изготовления. The objective of the invention is to control the quality of manufacture of fuel elements in the manufacturing process.

Задача решается тем, что в способе контроля качества тепловыделяющего элемента в процессе его изготовления неразрушающим методом, согласно изобретению, во время процессов откачивания воздуха из под оболочки тепловыделяющего элемента, закачивания газа под оболочку тепловыделяющего элемента, герметизации оболочки тепловыделяющего элемента сваркой, контролируют и регистрируют состояние тепловыделяющего элемента акустико-эмиссионным методом и по результатам полученной информации судят о наличии давления газа под оболочкой и качестве герметизирующего сварного шва, при этом полученные данные сравнивают со статистическим пороговым значением величины, введенной в акустико-эмиссионную систему измерения каждой технологической операции, полученной ранее при акустико-эмиссионном методе измерения с последующей перепроверкой другими методами измерения годных тепловыделяющих элементов. The problem is solved in that in the method for controlling the quality of the fuel element during its manufacturing by a non-destructive method, according to the invention, during the processes of pumping air from under the shell of the fuel element, pumping gas under the shell of the fuel element, sealing the shell of the fuel element by welding, the state of the fuel element is monitored and recorded. element by the acoustic emission method and according to the results of the information received, they are judged on the presence of gas pressure under the shell and the qualities sealing weld, the data obtained are compared with a statistical threshold value inputted in acoustic emission measurement system each processing operation, with the previously obtained acoustic emission measuring method, followed by reexamining other methods of measurement of suitable fuel elements.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем так, как применение акустико-эмиссионного метода позволяет перейти на один метод контроля и сократить объемы выборочного, разрушающего контроля качества сварного шва тепловыделяющего элемента и контроля давления. Выборочный контроль качества сварного шва можно проводить ультразвуковым методом. Кроме того, контроль качества производится в процессе изготовления. The specified set of features is new and has an inventive step, since the application of the acoustic emission method allows us to switch to one control method and reduce the volume of selective, destructive quality control of the weld seam of the fuel element and pressure control. Selective control of the quality of the weld can be carried out by ultrasonic method. In addition, quality control is carried out during the manufacturing process.

На фиг. 1 представлен общий вид установки, реализующей способ. In FIG. 1 shows a General view of the installation that implements the method.

На фиг. 2,3,4 представлены спектры сигналов. In FIG. 2,3,4 are the spectra of signals.

На фиг. 2 представлен спектр сигналов во время откачивания воздуха. Регистрация акустических сигналов обеспечивает подтверждение выполнения операции откачивания воздуха. In FIG. Figure 2 shows the spectrum of signals during air evacuation. The registration of acoustic signals provides confirmation of the operation of pumping air.

На фиг. 3 представлен спектр сигналов во время закачивания под оболочку гелия давлением 20 атм. In FIG. Figure 3 shows the spectrum of signals during injection under a helium shell with a pressure of 20 atm.

На фиг. 4 представлен спектр сигналов при сварке. In FIG. 4 shows a spectrum of signals during welding.

Устройство для реализации способа содержит пьезопреобразователи 1, расположенные в двух сечениях по длине тепловыделяющего элемента, например, на расстоянии 50-100 мм от концов тепловыделяющего элемента, соединенные через предварительные усилители 2 с многоканальной акустико-эмиссионной системой 3. A device for implementing the method comprises piezoelectric transducers 1 located in two sections along the length of the fuel element, for example, at a distance of 50-100 mm from the ends of the fuel element, connected through preamplifiers 2 to a multi-channel acoustic emission system 3.

Способ реализуется с помощью устройства следующим образом. The method is implemented using the device as follows.

Ультразвуковые преобразователи 1 прижимаются к оболочке тепловыделяющего элемента и через контактный слой регистрируют последовательно акустические сигналы, возникающие во время откачивания воздуха из оболочки, во время закачивания под оболочку гелия и во время сварки с заглушкой контактно стыковой сваркой. Регистрируемые акустические сигналы усиливаются в предварительных усилителях 2 и анализируются в многоканальной акустико-эмиссионной системе 3. Ultrasonic transducers 1 are pressed against the shell of the fuel element and through the contact layer, acoustic signals are recorded sequentially during the pumping of air from the shell, during pumping under the helium shell and during welding with a plug by flash-butt welding. The recorded acoustic signals are amplified in pre-amplifiers 2 and analyzed in a multi-channel acoustic emission system 3.

Каждой операции соответствует свой спектр сигналов. Анализ этих спектров позволяет следить за ходом технологического процесса и своевременно обнаруживать отклонения в процессе. Each operation has its own spectrum of signals. Analysis of these spectra allows you to monitor the progress of the process and timely detect deviations in the process.

Анализ полученных сигналов позволяет следить за выполнением последовательности операций при герметизации твэла. The analysis of the received signals allows you to monitor the execution of the sequence of operations when sealing a fuel rod.

Перед началом герметизации тепловыделяющего элемента система участвует в подготовке технологических образцов, разрушающие испытания которых своими результатами постоянно корректируют настройку системы. Before starting the sealing of a fuel element, the system participates in the preparation of technological samples, destructive tests of which constantly adjust the system settings with their results.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет активно участвовать в технологическом процессе изготовления и контроля качества тепловыделяющих элементов. Thus, the use of this invention allows you to actively participate in the manufacturing process and the quality control of fuel elements.

Claims

A method for controlling the quality of a fuel element during its manufacturing by a non-destructive method, characterized in that during the processes of pumping air from under the shell of the fuel element, pumping gas under the shell of the fuel element, sealing the shell of the fuel element by welding, the state of the fuel element is monitored and recorded by acoustic emission by the method and according to the results of the information received, they judge the presence of gas pressure under the shell and the quality of the sealing welded the seam, and the obtained data are compared with the statistical threshold value of the value entered into the acoustic emission measurement system of each technological operation obtained earlier with the acoustic emission measurement method, followed by re-testing with other methods of measuring suitable fuel elements.