Published October 1965
| Version v1
Book
Non-Destructive Testing of Reactor-Fuel, Target, and Control Elements
Creators
- 1. Engineering Assistance Section, Savannah River Plant, E.I. Du Pont De Nemours and Company, Aiken, SC (United States)
Description
At the Savannah River Plant (a production facility of the United States Atomic Energy Commission), fuel, target, and control elements are non-destructively tested before and after irradiation in reactors. Design and performance of unique instruments - used for measuring physical soundness, nuclear properties, and dimensions - are described. A nickel thickness gauge, utilizing the Hall effect in a magnetic field, is used to measure the thickness of nickel layers on uncanned uranium cores. A similar instrument is used after cores have been diffusion bonded to aluminium cladding to determine that each core has a layer of residual nickel, and that the end cap is sufficiently thick. Ultrasonic instruments are used (1) to measure uranium grain size to determine whether the cores were properly heat-treated, and (2) to detect unbonded areas between cladding and core. The Nuclear Test Gauge (NTG), a small subcritical assembly of U235-A1 alloy slugs in an H2O-moderated lattice, is used to determine the fuel (U235) or absorber (Li6) content of reactor elements. These determinations, made from changes in neutron multiplication, have a 1-sigma precision of about ± 0.5% for fuel elements containing up to 250 g U235/ 30.5 cm (1 ft), and about ± 1% for target and control elements containing up to 4 g Li6/30.5 cm (1 ft). Compared to the more commonly used large.critical test pile, the NTG costs about 1/20 as much; measures fuel or absorber content in about one minute vs. ten minutes; and measures the axial distribution of fuel or absorber which the test pile cannot do. Irradiated fuel elements are measured under water with (1) differential transformers that can measure diameter and length to an accuracy of ± 0.05 cm (0.002 in), and (2) simple mechanical linkages with dial indicators above water that can measure inside diameter and warp. By keeping the elements submerged in water, personnel are shielded from radiation, and the elements do not undergo the dimensional changes that would occur from self-heating in air. (author)
Abstract (French)
A la centrale de Savannah River (exploitée pour le compte de la Commission de l'énergie atomique des Etats-Unis), le combustible, la cible et les éléments de commande sont soumis à des essais non destructifs avant et après irradiation en pile. Les auteurs décrivent les caractéristiques et les performances d'instruments inédits, utilisés pour mesurer la qualité, les propriétés nucléaires et les dimensions. Une jauge d'épaisseur du nickel, fondée sur l'effet Hall dans un champ magnétique, sert à mesurer l'épaisseur de couches de nickel sur des éléments combustibles en uranium sans gainage. Après liaison par diffusion de l'uranium à sa gaine d'aluminium, on a recours à un instrument similaire pour vérifier que chaque élément est revêtu d'une couche de nickel résiduel et que le bouchon de fermeture est suffisamment épais. Des instruments utilisant les ultrasons servent: a) à mesurer la dimension des grains d'uranium, en vue de déterminer si les éléments combustibles ont subi un traitement thermique approprié; b) à déceler les zones de liaison imparfaite entre la gaine et-l'uranium. La jauge d'essai des propriétés nucléaires, qui est un petit assemblage sous-critique de barreaux en alliage 235U-Al dans un réseau ralenti à l'eau légère, est utilisée pour déterminer la teneur des éléments en combustible (235U) ou en absorbeur (6Li). Ces déterminations, faites à partir des variations de la multiplication des neutrons, ont une précision 1-sigma d'environ ± 0,5% pour les éléments combustibles contenant jusqu'à 250 g de 235U par 30,5 cm et d'environ ± 1% pour la cible et les éléments de commande contenant jusqu'à 4 g de 6 Li par 30,5 cm. Par rapport à la grande pile d'essais critiques plus généralement utilisée, la jauge décrite présente les avantages suivants: elle coûte environ 20 fois moins cher; elle permet de mesurer la teneur en combustible ou en absorbeur en 1 min environ, contre 10 min pour la pile; elle mesure la distribution axiale du combustible ou de l'absorbeur, ce que la pile ne peut pas faire. On mesure, en immersion, les éléments combustibles irradiés avec: a) des transformateurs différentiels qui peuvent mesurer le diamètre et la longueur avec une précision de ± 0,05 cm; b) de simples raccords mécaniques, avec des indicateurs au-dessus de la surface de l'eau, qui peuvent mesurer le diamètre intérieur et la déformation. En maintenant les éléments immergés dans l'eau, on met le personnel à l'abri des rayonnements et les éléments ne subissent pas les variations dim ens ion ne lies que créerait l' auto- échauffement dans l'air. (author)Abstract (Spanish)
En la planta de Savannah River (establecimiento industrial perteneciente a la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos) los combustibles, blancos y elementos de control se someten a ensayos no destructivos, antes y después de su irradiación en reactores. Se describen en la presente memoria el diseño y rendimiento de algunos aparatos de características especiales, empleados para medir la integridad física, las propiedades nucleares y las dimensiones de dichos elementos. Para medir el espesor de las capas de níquel aplicadas a barras de uranio, se usa un calibrador basado en el efecto Hall en campos magnéticos. Un instrumento similar se utiliza después que las barras poseen un revestimiento de aluminio aplicado por difusión, a fin de determinar.que cada baria cuenta con una capa de níquel residual y que el casquete extremo tiene espesor suficiente. Se utilizan instrumentos ultrasónicos: a) para medir el tamaño de grano del uranio y determinar sí las barras han recibido el tratamiento térmico adecuado: b) para detectar zonas en que el revestimiento no está unido a la barra. El Nuclear Test Gage (NTG) constituye un pequeño montaje subcrftico de barras de aleación 235U-Al en un reticulado moderado por H2O; se utiliza para determinar el contenido de combustible (235U) o de absorbente (6Li) en los elementos de reactor. Estas determinaciones, basadas en la variación de la multiplicación neutrónica, permiten alcanzar una precisión de aproximadamente ± 0,5% (1 o) para elementos combustibles que contienen como máximo 250 g de 235U por cada 30,5 cm (1 pie) de longitud; la precisión es de ± 1% para blancos y elementos de control que contienen como máximo 4 g de 6Li por cada 30,5 cm (1 pie) de longitud. Comparado con el montaje crftico de gran tamaño corrientemente usado para ensayos, el NTG presenta las siguientes ventajas: su costo es alrededor de la vigésima parte; permite medir el contenido de combustible absorbente en 1 min, mientras se requieren 10 min con el montaje crftico; y permite medir la distribución axial del combustible o absorbente, lo que escapa a las posibilidades del montaje crftico. Los elementos combustibles irradiados se miden bajo agua, empleando: a) transformadores diferenciales capaces de medir diámetros y longitudes con precisión del orden de ± 0,05 mm (0,002 pulg); b) conexiones mecánicas sencillas, con cuadrantes indicadores sobre'el nivel del agua, que permiten medir diámetros internos y alabeo. Manteniendo los elementos sumergidos en agua, se protege al personal contra la radiación y se evitan los cambios dimensionales que se producirían debido al autocalentamiento en el aire. (author)Abstract (Russian)
Na zavode Savanna-River (predprijatie Komissii po atomnoj jenergii SShA) toplivo, mishen' i upravljajushhie sterzhni ispytyvajutsja bez razrushenija do i posle ob- luchenija v reaktorah. Opisyvajutsja konstrukcii i jekspluatacionnye kachestva unikal'nyh priborov, kotorye ispol'zujutsja dlja izmerenija fizicheskoj nadezhnosti, jadernyh svojstv i razmerov. Dlja izmerenija tolshhiny sloev nikelja na uranovyh serdechnikah bez obolochki ispol'zujut izmeritel' tolshhiny nikelirovanija, dejstvujushhij na osnove jeffekta Holla v magnitnom po- le. Analogichnyj pribor primenjajut posle diffuzionnogo sceplenija sterzhnej s aljumini- evoj obolochkoj s cel'ju ustanovit' nalichie sloja ostatochnogo nikelja na kazhdom serdechnike, a takzhe tolshhinu nizhnego nakonechnika. Ul'trazvukovye pribory ispol'zujut dlja izmerenija razmera uranovyh zeren, chto- by opredelit', podvergnuty li serdechniki dostatochnoj termoobrabotke, a takzhe dlja obnaru- zhenija uchastkov, ne imejushhih sceplenija mezhdu obolochkoj i serdechnikom. Pribor dlja bystrogo izmerenija reaktivnosti toplivnyh jelementov, predstavljajushhij soboj nebol'shuju podkriticheskuju sborku sterzhnej iz splava uran-235-aljuminij v reshetke s vodnym zamedlitelem, ispol'zujut dlja opredelenija toplivnogo (uran-235) ili absorbcion- nogo (litij-6) soderzhanija reaktornyh jelementov. Jeti opredelenija, sdelannye na osnove izme- nenij v razmnozhenii nejtronov, imejut 1-sigma tochnosti, kotoraja sostavljaet priblizitel'- no ± 0,5% dlja teplovydeljajushhih jelementov, soderzhashhih do 250g urana-235 na 1 fut (30,5sm), i priblizitel'no ±1%dlja misheni i upravljajushhih sterzhnej, soderzhashhih do 4g litija-6 na 1 fut (30,5sm). Po sravneniju s obychno ispol'zuemym krupnym kriticheskim ispytatel'nym reakto- rom pribor dlja b y s t r o g o izmerenija reaktivnosti toplivnyh jelementov imeet sledujushhie preimushhestva: stoit priblizitel'no v 20 raz deshevle; izmerjaet soderzhanie topliva ili poglotitelja v techenie priblizitel'no odnoj minuty vmesto 10 minut; izmerjaet osevoe ras- predelenie topliva ili poglotitelja, chego nel'zja sdelat' s pomoshh'ju ispytatel'nogo reak- tora . Obluchennye teplovydeljajushhie jelementy izmerjajutsja pod vodoj s pomoshh'ju differencial'- nyh transformatorov, sposobnyh izmerjat' diametr i dlinu s tochnost'ju ± 0,05 sm (0,002 djuj- ma), a takzhe s pomoshh'ju prostogo mehanicheskogo sceplenija s ustanovlennymi nad vodoj indi- katorami so shkaloj, sposobnymi izmerjat' vnutrennij diametr i iskrivlenie. Za schet togo, chto jelementy ostajutsja pogruzhennymi v vodu, personal zashhishhen ot radiacii, a razmery jele- mentov ne podvergajutsja izmenenijam, kotorye proizoshli by pri samonagrevanii na vozduhe. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Essais Non Destructifs des Éléments Combustibles de la Cible et des Éléments de Commande; Nedestruktivnoe ispytanie yadernogo topliva, misheni i upravlyayushchikh sterzhnej; Ensayo No Destructivo de Combustibles, Blancos y Elementos de Control para Reactores
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Non-Destructive Testing in Nuclear Technology Vol. II. Proceedings of a Symposium on Non-Destructive Testing in Nuclear Technology
- Imprint Pagination
- 462 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 47-60
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Symposium on Non-Destructive Testing in Nuclear Technology
- Dates
- 17-21 May 1965
- Place
- Bucharest (Romania)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 44082370
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S42: ENGINEERING;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- ACCURACY; ALUMINIUM; CLADDING; CONTROL ELEMENTS; GRAIN SIZE; HALL EFFECT; HEAT TREATMENTS; LAYERS; LITHIUM 6; NEUTRONS; NICKEL; NONDESTRUCTIVE TESTING; NUCLEAR FUELS; SAVANNAH RIVER PLANT; SPENT FUEL ELEMENTS; SUBCRITICAL ASSEMBLIES; THICKNESS GAGES; URANIUM; URANIUM 235
- Descriptors DEC
- ACTINIDE NUCLEI; ACTINIDES; ALPHA DECAY RADIOISOTOPES; BARYONS; DEPOSITION; ELEMENTARY PARTICLES; ELEMENTS; ENERGY SOURCES; EVEN-ODD NUCLEI; EXPERIMENTAL REACTORS; FERMIONS; FUEL ELEMENTS; FUELS; HADRONS; HEAVY NUCLEI; INTERNAL CONVERSION RADIOISOTOPES; ISOMERIC TRANSITION ISOTOPES; ISOTOPES; LIGHT NUCLEI; LITHIUM ISOTOPES; MATERIALS; MATERIALS TESTING; MEASURING INSTRUMENTS; METALS; MICROSTRUCTURE; MINUTES LIVING RADIOISOTOPES; NATIONAL ORGANIZATIONS; NUCLEI; NUCLEONS; ODD-ODD NUCLEI; RADIOISOTOPES; REACTOR COMPONENTS; REACTOR MATERIALS; REACTORS; RESEARCH AND TEST REACTORS; SIZE; SPONTANEOUS FISSION RADIOISOTOPES; STABLE ISOTOPES; SURFACE COATING; TESTING; TRANSITION ELEMENTS; URANIUM ISOTOPES; US AEC; US DOE; US ERDA; US ORGANIZATIONS; YEARS LIVING RADIOISOTOPES
Optional Information
- Contract/Grant/Project number
- Contract AT(07-2)-1
- Notes
- 2 refs., 8 figs., 2 tabs. Imprint:In two volumes
- Secondary number(s)
- IAEA-SM--63/43