基于中子IP板的核燃料元件间接中子CT实验方法研究

中子照相作为一种无损检测技术是分析和确定核燃料元件缺陷的重要手段。中国原子能科学研究院中子照相团队依托中国先进研究堆（CARR）中子照相测试平台,搭建了核燃料元件间接中子CT装置,并开展核燃料元件模拟件的间接三维中子成像技术研究。本文首先采用蒙特卡罗模拟方法优化确定了样品环境转移屏蔽容器的关键参数并研制出屏蔽容器,并基于该装置开展了核燃料元件模拟件的间接中子CT照相实验,从获得的三维实验数据可观测到尺寸约0.35 mm模拟芯块缺陷。实验结果表明,该装置可满足核燃料元件的间接中子CT实验检测。同时初步研究了基于IP板的间接中子成像数据处理的制约因素和方法,为后续进一步利用金属转换屏替代中子IP板等技术,真正实现乏燃料元件无损检测应用提供实验指导。     

核燃料元件三维中子成像定量无损检测方法研究

中子照相是无损检测技术(NDT)中的一种。可用于检测核燃料元件内部缺陷、确定燃料芯块中~(235)U富集度、检测燃料内可燃毒物、确定包壳氢聚的位置及含量等。传统的核燃料元件中子照相方法获得二维检测成像,无法获得芯块碎片形貌、芯块内部颗粒分布、包壳破损状态等缺陷的三维立体形态信息。本文介绍在中国先进研究堆(CARR)及德国亥姆霍兹柏林研究中心(HZB)开展的核燃料元件三维中子成像定量NDT方法研究。缺陷的三维定量可获得内部杂质的三维成像,并可定量测量相关参数。包壳氢聚的三维测量可实现几乎所有包壳位置的氢聚含量定量测量。     

中国先进研究堆放射性样品中子CT实验环境研究进展

正1概述1.1放射性样品核燃料元件介绍放射性样品中子计算机层析照相技术(CT)实验环境是中子照相装置的一部分,坐落于中国先进研究堆的中子照相装置上。该CT实验环境主要用于以核燃料元件为代表的放射性样品的无损检测,建立放射性样品间接中子CT测试平台,开展有强放射性的核燃料元件三维中子照相无损检测方法的研究。核燃料组件是反应堆的核心,其价值大约是核电站建造成本的7%,运行成本的50%。燃料元     

压水堆乏燃料元件间接中子CT成像装置

正压水堆乏燃料元件有强放射性,常规的无损检测技术无法获取检测成像。利用间接成像方法,中子照相可实现对乏燃料元件的无损检测。传统的压水堆乏燃料元件中子照相间接检测技术可获取压水堆乏燃料元件的二维无损检测成像。若要获取三维检测信息,需CT重建技术。而现在的中子CT技术是依赖于中子转换屏和CCD相机的中子照相直接成像方法,乏燃料元件本身的放射性会在CCD相机上成像,无法实现具有放射性的乏燃料元件的CT检测。本工作研制了压水堆乏燃料元件间接中子CT成像装置,利用此装置可通过自动操作获得连     

中国先进研究堆间接中子照相方法的初步研究

中国先进研究堆（CARR）的建成为我国间接中子照相技术的发展及应用提供了重要的实验平台。本文基于CARR开展了间接中子照相方法的初步研究。首先利用蒙特卡罗方法计算分析了基于CARR开展间接中子照相测量的条件;然后根据这些条件,通过解析计算确定了间接成像两次曝光过程的实验参数;最后利用CARR的热中子孔道,以核燃料元件模拟件为样品进行了间接中子照相实验,并研究了间接中子照相成像数据的处理及分析方法。     

核燃料元件中子照相无损检测专用转移容器的优化设计

核燃料元件作为反应堆的核心部件,在极端的条件下服役会发生破损,导致核泄漏。为了保障反应堆安全运行,核燃料元件从加工、生产到服役的过程中必须进行检测,以确保安全。中子照相是对具有放射性的核燃料元件进行无损检测的独特技术。进行测试时,核燃料元件必须放置于转移容器中,实现运输及检测过程中对核燃料元件的屏蔽和运动控制。本文以核电站绿色监督区剂量要求为标准,利用蒙特卡罗程序优化计算了适合于中国先进研究堆(Chinese Advanced Research Reactor,CARR)热中子照相设备的转移容器的材料及尺寸,同时设计了用于控制元件运动的机械装置,确定了最优化的方案。该装置可满足CARR中子照相设备对长2 m核燃料元件进行无损检测的要求。     

美国的中子照相

美国自60年代首先将中子照相成功地用于核燃料元件的无损检验以来,中子照相技术已逐步商业化,并成立了专门的中子照相服务机构。在1986年召开的第二次中子照相世界会议上,美国提出的多篇论文,较全面地介绍了中子照相的研究和应用。现在,服务于中子照相的设备有反应堆、加速器和锎-252等中子源和中子发生器。例如,美国     

基于可移动紧凑加速器D-T中子源的热中子层析实验研究

中子照相是十分重要的无损检测方法之一，尤其是针对含氢材料、同位素等的无损检测，中子照相技术具有其他射线成像不可比拟的优势。中国工程物理研究院核物理与化学研究所基于紧凑型D-T中子源，研发了可移动中子成像检测仪，成功实现了热中子照相和快中子照相实验检测。为确定基于该装置开展热中子层析检测的可行性，本文进行了数值模拟计算，利用该仪器开展了针对轻重材料模拟件的热中子层析成像实验，利用采集的181幅投影图像，在图像信噪较低和采集幅数较少条件下，成功重建了铝和聚乙烯材料包裹下的0.2 mm直径的钆丝。     

热中子照相的MCNP数值模拟初步研究

中子照相的数值模拟在中子照相技术研究中有着重要的作用。介绍了MCNP程序在数值模拟中子照相中的应用，给出了样品的模拟图像结果，并利用MCNP模拟分析了散射中子对中子照相成像结果的影响，对以后的中子照相实验具有指导意义。     

图像处理技术在中子照相中的应用研究

中子照相技术是一种优异的无损检测技术，在我国尚处于起步阶段。本文简要介绍了某池式研究堆上的中于照相装置和自行开发的中子照相图像处理软件，对利用图像处理技术提高中子照相性能进行了探索。     

中子照相图像分辨率计算方法

中子照相技术属无损检测技术中的一种,通过中子透射成像获取物体内部的结构、缺陷等信息,已广泛应用于基础研究和工业应用。中子照相图像的分辨率是评价中子照相设备性能好坏最重要的参数之一。描述和计算分辨率的方法主要有点分布函数、线分布函数、刀口分布函数以及调制解调函数等。本文从基本原理出发,详细说明了各函数的物理概念和数学推导,并对各计算方法的优缺点进行了分析比较。     

宇宙线μ用于反应堆燃料元件成像的尝试性模拟研究

建立了用于Monte-Carlo模拟的μ抽样模型。使用此模型,采用Geant4程序和Root软件,对核燃料元件的μ成像进行模拟研究。模拟成像结果显示,基于将多次库伦散射等效为单次散射的径迹重建方法,可实现核燃料元件的μ成像。     

热中子层析照相的仿真技术探索研究

热中子照相技术在检测含氢材料、重金属样品等方面是X射线等其它无损检测技术的有益补充,热中子层析技术研究在国内尚是空白,实验研究条件欠缺且代价高昂,通过仿真研究再过渡到实验研究,将有效降低研究成本,提高研究效率.文章根据中子层析照相基本原理,设计模拟样品,采用MCNP仿真计算的方法获取了样品中子投影图像,利用C++Builedr研发中子层析数据获取程序和反投影滤波算法层析重建程序,重建了样品二维断面图像,样品二维断面图像与实际样品一致,证明了所采用的仿真研究流程合理可行,为中子层析照相技术的深入研究奠定了基础.     

定量中子数字成像系统的散射校正迭代算法研究

针对中子散射将直接影响在进行无损检测某种成分时的定量分析,研究分析了中子散射对定量中子数字成像系统图像降质原理,采用点扩展函数的叠加表征成像系统中子散射对图像降质的过程,并在构建中子成像点扩展函数模型的基础上,提出了对中子图像进行散射校正的空域迭代算法。研究结果表明,对于成分相同但几何形状不同的H2O样品,在样品到探测器之间距离不同情况下所得到的中子数字图像,在利用该算法进行散射校正后,影响成像质量的散射成分能较好得到抑制,所恢复出的样品厚度趋近于实际厚度。     

快中子照相的实验研究

快中子照相是一种优良的无损检测技术,它有着X射线、热中子照相等所不具有的独特优势。本文介绍了作者分别采用^241Am-Be同位素中子源和中子发生器进行的快中子照相研究,并利用自制的Gd2O2S：Tb快中子转换发光屏进行探测,成功实现照相。     

中子照相∑定量测量方法

本文描述了一种利用中子照相进行定量分析的方法,介绍了该方法的基本原理,并应用粒子输运程序MCNP模拟分析样品内部散射中子随样品与探测器之间距离变化对中子成像的影响.为削弱散射中子对中子透射成像图像信息的影响,对穿透样品的厚度进行了定量分析.     

放射性样品中子CT实验环境研究进展

<正>以乏燃料元件为代表的放射性样品的无损检测一直是世界各国发展核电的关键技术之一。探测燃料元件的内部缺陷、裂纹、变形等,锆合金包壳的完整性与尺寸变化、焊接情况与密封性等可以促进燃料元件的设计、生产与制造技术,更加有效地利用核能。乏燃料元件的强放射性要求必须一套完整的实验环境装置以保持人员与仪器等的安全。利用中国先进研究堆上的中子照相设备,研制出相     

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点，转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏，较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量，具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源，用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏，耦合科学级CCD数字成像系统，进行了快中子数字照相技术研究，获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像，同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率，实验结果表明，光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

中子探测和照相技术在无损检测中的应用

本文简述了中子照相探测和照相技术的原理，方法和特征，介绍了３００＾＃反应堆中子照相装置的性能，及其在无损检测中的应用和取得的某些结果，并概述了目前中子照相技术在材料科学研究中的应用概况。