Abstract
When the pressure tubes(f are in contact with the calandria tube(CT) in the pressurized heavy water reactor(PHWR), the temperature difference between inner and outer wall of W results in a thermal diffusion of hydrogen (deuterium) and hydride blisters are formed on the outer surface of PT. Because the hydride blisters and zirconium matrix are acoustically continuous, it is not easy to distinguish the blisters from the matrix with conventional ultrasonic method. An ultrasonic velocity ratio method was developed to detect small hydride blisters on the zirconium pressure tube. Hydride blisters were grown in the PT specimen using a steady state thermal diffusion device. The flight times of longitudinal echo and reflected shear echo from the outer surface were measured accurately. The velocity ratio of the longitudinal wave to the shear wave was calculated and displayed using contour plot. Compared to the conventional flight time method of longitudinal wave, the velocity ratio method shows superior sensitivity to detect smaller blisters as well as better images for the blister shapes. Detectable limit of the outer shape of the hydride blisters was conservatively estimated as $500{\mu}m$, with the same specifications of ultrasonic transducer used in the actual PHWR pressure tube inspection.
중수로 압력관이 주위를 둘러싸고 있는 칼란드리아관과 접촉될 경우, 압력관의 내면과 외면의 온도차로 인하여 수소(중수소)의 열 확산이 발생하며 결과적으로 압력관 외면에 수소화물 블리스터가 형성된다. 수소화물 블리스터는 음향학적으로 지르코늄 매질과 연속성을 가지기 때문에 일반적인 초음파 검사법으로는 탐지하기가 어렵다. 지르코늄 압력관 외면에 발생한 작은 수소화물 블리스터를 압력관 내면에서 탐지하기 위하여 초음파 모드 변환 및 속도비 방법을 개발하였다. 정적인 열확산 실험 장치를 사용하여 압력관 외면에 수소화물 블리스터를 성장시켰다. 종파 에코의 비행시간과 모드 변환된 반사 횡파 에코의 비행시간을 측정하여 종파 대 횡파 속도비를 계산하였으며 이를 속도비를 수정된 등고선 표현 방식으로 나타냈다. 초음파 속도비 방법이 일반적인 종파 비행시간방법보다 수소화물 블리스터 탐지 감도가 우수하며 블리스터 형상화 측면에서도 실제 형상과 유사하게 재현하고 있음을 알 수 있었다. 또한 중수로 압력관 초음파 검사사양과 동일하게 최적화 조건에서 수소화물 블리스터 탐지한계는 보수적인 관점에서 압력관 외면에 나타나는 크기를 기준으로 약 $500{\mu}m$로 평가되었다.
