题目：高温气冷堆球形燃料元件质量DR/CT检测与系统开发

随着我国能源供不应求情况的加剧和传统能源消耗对环境污染的日益加深，大规模发展核电是今后我国实现能源和环境可持续发展的战略选择。近年来，新一代核电首选堆型的高温气冷堆核电技术在我国大规模商业化发展，对合格的高温气冷堆球形燃料元件产生迫切需求。为了生产出我国自主研发的燃料元件自动化检测系统，实现逃逸包覆燃料颗粒在线实时检测，本文从实际工程需要出发，分析系统的功能需求和设计指标要求，然后对系统进行总体方案设计、关键部件选型、PLC电气自动控制、DR自动检测和CT断层重建软件详设计开发。最后，以现场整体测试联调来检测样机性能，验证结果表明整个检测系统满足委托方对设备安全性、检测准确率和速度、易维护的要求。本文的主要研究成果如下：(1)根据系统的检测指标要求，搭建燃料球检测系统的总体架构、对关键设备进行硬件对比选型。分析检测设备的工作流程，设计以 PLC 核心控制器与主控计算机相结合的电气控制系统，运用PLC梯形图对该系统的电气控制部分进行详细程序设计，实现燃料元件在线运转传输和检测分拣的自动化；(2)在基于燃料球元件DR图像逃逸包覆燃料颗粒检测中，根据燃料元件图像的随机噪声、颗粒边界干扰、灰度圆周径向分布等特点，分析研究了多种图像预处理、阈值分割、边界提取、圆心精确标定、颗粒检测标记的处理算法。设计出合适的核电站燃料元件检测流程与检测方法，快速准确检测出燃料区逃逸包覆燃料颗粒；(3)利用VS2005平台C++开发了球形燃料元件逃逸包覆燃料颗粒X射线自动检测系统软件，对图像采集、图像动态处理识别、下位机状态监测、视频图片存储查看、WORD检测报告自动生成等模块进行详细设计，并采用多线程和CUDA框架GPU并行编程对图像预处理和二值化部分进行加速，保证了软件检测识别准确性、实时性要求。同时，对包括硬件设备与检测软件在内的整个检测系统进行1000球次的总体测试工作，对现场调试步骤和检测结果记录进行分析总结。