[发明专利]一种辐射态下核燃料元件的CT检测装置

说明书

本发明公开了一种辐射态下核燃料元件的CT检测装置，属于无损检测技术领域。该装置是在CT检测系统基础上，通过增加一种射线离散脉冲化可旋转栅格盘及其控制系统，配合辐射态下核燃料元件的同步旋转和同步数据探测采集，从而交替探测叠加态下和自辐射态下的射线信号数据，进而通过数据校正处理消除核燃料元件自身γ射线辐射对于CT成像的影响。本装置的优点在于：解决了采用CT系统对辐射态下核燃料元件进行检测时核燃料元件自身γ射线辐射对CT成像造成的干扰，从而获得良好信噪比的辐射态下核燃料元件内部结构CT图像。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种CT检测技术，特别涉及一种辐射态下核燃料元件的CT检测装置。

背景技术

自上世纪60年代末第一台CT(计算机层析成像)系统诞生以来，CT系统广泛应用于医学和工业领域，即医学CT和工业CT。

工业CT是一种先进的无损检测手段，它能在不破坏物体的前提下，通过数字化图像形式直观、清晰、准确的呈现被测物体的内部特征，具有影像不重叠、不受工件结构和材质影响、检测对象范围广、空间和密度分辨率高等特点，已被广泛应用于航天、航空、铁路、兵器、汽车、石油、电力、考古等领域。

近年来，民用核电技术高速发展。在核工业领域，核燃料元件是反应堆中一种非常重要的部件。在科研和生产中，通过无损检测手段研究和分析辐射态下的核燃料元件内部的结构状况及其变化，对于保障核安全具有重要意义。众所周知，利用CT技术对物体进行无损检测时，利用了射线穿透物体后按比尔定律所述规律衰减的特性，因此探测器所探测的射线信号是被物体衰减后的射线信号。利用CT对辐射态下的核燃料元件进行检测，CT探测器所探测到的除了射线源发出的经核燃料元件衰减后的X射线或γ射线，也有核燃料元件自身辐射的γ射线(且该γ射线强度较大)，因此核燃料元件自辐射射线对CT成像造成极强的干扰影响，以至于无法获取到核燃料元件内部结构的清晰CT图像，这也在很大程度上限制了CT技术在辐射态下核燃料元件无损检测方面的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辐射态下核燃料元件的CT检测装置，该装置能够消除辐射态下核燃料元件自身辐射γ射线对CT成像无损检测的干扰影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种辐射态下核燃料元件的CT检测装置，包括CT系统机械装置、射线源、可旋转栅格盘、辐射态下核燃料元件、旋转工作台、射线探测器、控制器、数据处理与重建系统等。

所述可旋转栅格盘是一个由高密度金属制作而成的圆盘，具有一定的厚度可以完全遮挡射线，在圆盘上加工有等宽度、均匀分布的栅格(数量不定，以多于8个以上为最好)，在控制器及驱动装置作用下，可绕轴高速作匀速旋转运动；所述辐射态下核燃料元件被安装在旋转工作台上，在控制器的控制下停止或旋转；所述射线源可以产生连续、高频或脉冲式X射线或γ射线；所述探测器可在控制器控制下，同步采集数据并传输到数据处理与重建系统中。可旋转栅格盘将射线源所产生的连续或高频X射线或γ射线离散化，形成一定宽度的脉冲式X射线或γ射线，当X射线或γ射线穿透栅格时，辐射态下核燃料元件随旋转工作台旋转到某一投影角度，此时射线探测器采集到叠加态下(X射线或γ射线)的射线信号数据；而当X射线或γ射线被栅格盘遮挡时，辐射态下核燃料元件随旋转工作台在前述同一投影角度下，此时射线探测器采集到自辐射态下(γ射线)的射线信号数据，这组交替数据被传输到数据处理与重建系统，由叠加态下(X射线或γ射线)射线信号数据与自辐射态下(γ射线)射线信号数据进行减运算，即可得到消除了辐射态下核燃料元件自身γ射线辐射影响的数据，利用若干组该类校正数据进行CT重建，即可获得消除了辐射态下核燃料元件自身γ射线辐射干扰影响的CT图像。若所述射线源为低频脉冲式X射线源，则无须可旋转栅格盘，而只需用控制器实现X射线源出束频率与旋转工作台旋转、射线探测器数据采集匹配同步。