Detección y caracterización automática de defectos superficiales en barras combustibles frescas mediante perfilometría láser 3D y visión artificial

Abstract

La tesis, realizada en la modalidad de “Doctorado Industrial”, presenta un desarrollo tecnológico de un sistema de inspección automática y en tiempo real, mediante tecnología de visión artificial 3D, de la superficie de las barras de combustible utilizadas en la industria nuclear. La industria nuclear se caracteriza por sus altos estándares de calidad y control de la seguridad. Uno de estos controles cruciales se encuentra en la inspección detallada de la superficie de las barras de combustible, necesaria, entre otros muchos factores, para evitar posibles fallos en el reactor durante su operación y, consecuentemente, la pérdida de productividad y el aumento del riesgo radiológico. Los requisitos de inspección de muescas, rayaduras o poros en la superficie de la barra o del tubo son muy estrictos, siendo las más restrictiva, la profundidad máxima permitida de un defecto, establecida en 25 µm. Actualmente, todas las vainas, previas a su carga con uranio, se someten a inspecciones de calidad mediante ultrasonidos y corrientes Inducidas. Una vez cargadas y selladas las vainas, son inspeccionadas de nuevo y analizadas visualmente por un inspector cualificado. Esta última tarea, tediosa y repetitiva es susceptible a errores humanos, lo que la convierte en candidata ideal para la inspección automática. El objetivo fundamental de la tesis consiste en el desarrollo de un sistema de inspección automática que permita la sustitución, parcial o total, de la inspección humana, en la línea de fabricación.

The thesis, carried out in the ‘Industrial Doctorate’ modality, presents the technological development of an automatic and real-time inspection system of the surface of the fuel rods used in the nuclear industry by means of 3D artificial vision technology. The nuclear industry is characterised by high standards of quality and safety control. One of these crucial controls lies in the detailed inspection of the fuel rod surface, which is necessary, among many other factors, to avoid possible reactor failures during operation and, consequently, loss of productivity and increased radiological risk. The inspection requirements for nicks, scratches or pores on the surface of the rod or cladding are very strict, the most restrictive being the maximum allowable depth of a defect, set at 25 µm. At present, all uranium casings, prior to loading with uranium, are subjected to quality inspections using ultrasound and induced current. Once the cladding is loaded and sealed, it is again inspected and visually analysed by a qualified inspector. The latter tedious and repetitive task is susceptible to human error, making it an ideal candidate for automated inspection.