PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS DE UNA IMAGEN DE HIDRUROS EN UNA ALEACIÓN METÁLICA, ESPECIALMENTE EN UNA ALEACIÓN DE ENVAINADO DE COMBUSTIBLE NUCLEAR.

Procedimiento de análisis de una imagen de hidruros en una aleación metálica, especialmente en una aleación de envainado de combustible nuclear La presente invención se refiere a un procedimiento de análisis de hidruros en una aleación metálica. Se aplica especialmente para el examen metalográfico por análisis de imágenes, por ejemplo en las aleaciones de circonio, material de envainado de los combustibles utilizados en las centrales nucleares. Un ejemplo de tal análisis se presenta en el artículo de Zhang y col. Cuantificación y caracterización de los hidruros de circonio en el Zircaloy-4 por el análisis de imagen, Journal of Nuclear Materials 195, 1992, p. 17-23. Las operaciones de controles industriales, especialmente de control de los materiales, utilizan el análisis de imágenes. Este tipo de análisis se aplica especialmente para el control y el mantenimiento de las vainas de los combustibles de las centrales nucleares, siendo realizadas estas vainas en circonio. Debido al límite muy bajo de solubilidad del hidrógeno en el circonio a temperatura ambiente, se precipita con este último en forma de hidruros que pueden en algunas condiciones ser nefastos para el comportamiento mecánico de las vainas. La cantidad de hidruros formados a temperatura ambiente es directamente proporcional a su contenido en hidrógeno en el material. El análisis de imagen de una muestra de vaina se puede utilizar para cuantificar el contenido en hidrógeno presentada por esta muestra, obteniéndose la imagen por ejemplo por microscopia óptica o por microscopia de barrido electrónico. Otras informaciones relativas a la morfología de los hidruros, por ejemplo su dimensión media, y su proximidad o su orientación respecto de un eje conocido son asimismo cuantificables por análisis de imágenes. Este procedimiento tiene varias ventajas respecto del procedimiento de extracción en caliente a vacío, en efecto es un análisis localizado y no destructivo para los hidruros, lo cual es particularmente importante en los materiales irradiados. De este modo, no es necesario destruir las muestras para analizarlas. Una misma muestra puede entonces experimentar varios exámenes. Esto permite especialmente rentabilizar el análisis evitando la utilización de demasiadas muestras, en el caso de operaciones delicadas que requieren muchas manipulaciones. Sin embargo, durante la preparación de las muestras antes de la toma de imágenes, estas últimas experimentan un pulido así como un ataque químico. El ataque químico tiene por objetivo revelar los hidruros. La mezcla ácida disuelve preferiblemente los hidruros que se revelan por contraste óptico. Desgraciadamente, el ataque químico ahueca también ligeramente la matriz alrededor de los hidruros y tiende a acentuar la dimensión, sobre todo en el espesor. Contrariamente a un examen por microscopía electrónica de barrido, de electrodos retrodifundidos, donde se puede observar los hidruros en su verdadera dimensión, en microscopía óptica cuanto mayor es el ataque químico mayor es el hidruro. Por lo tanto es difícil efectuar un análisis fiable, y especialmente una caracterización eficaz de los hidruros. La invención tiene especialmente por objetivo permitir un análisis fiable de los hidruros, tanto desde el punto de vista cuantitativo como cualitativo. Con este propósito, la invención tiene por objeto un procedimiento de análisis de hidruros en una aleación metálica, tal como se describe en las reivindicaciones. Otras características y ventajas de la invención aparecerán con la ayuda de la siguiente descripción realizada con referencia a los dibujos anexos que representan: - la figura 1, una ilustración de las etapas posibles de un procedimiento según la invención; - las figuras 2a a 2d, ilustraciones de una primera etapa de corte de la imagen original de una muestra de aleación; - la figura 3, una ilustración de una etapa de binarización de la imagen; - la figura 4, una ilustración de una etapa de esqueletización de la imagen; - la figura 5, una ilustración de una etapa de análisis que da el contenido en hidrógeno en el interior de la muestra; - la figura 6, un ejemplo de curva de calibrado utilizada para la determinación del contenido en hidrógeno; - la figura 7, ejemplos de reglas de conexidad para definir la pertenencia de píxeles a un mismo hidruro; - la figura 8, una ilustración de la proximidad entre dos hidruros La figura 1 ilustra las posibles etapas de un procedimiento según la invención, aplicado por ejemplo al análisis de los hidruros presentes en una vaina de aleación de circonio de las barras de combustible después de la irradiación en una central nuclear. En una etapa preliminar, se realiza una imagen de una muestra de una vaina. Esta imagen 2 ES 2 365 470 T3 es tomada por microscopia óptica o por cualquier otro medio. La figura 2a presenta un ejemplo de imagen obtenida, que incluye por ejemplo 760 x 570 píxeles. Esta imagen 20 muestra las trazas de hidruros 21 presentes en la muestra. En una primera etapa 1, la imagen se recorta, y a continuación en las siguientes etapas 2, 3, 4 se trata hasta obtener una imagen de tipo esquelético, es decir donde las trazas de hidruros se reducen al espesor de un píxel. Finalmente, en una última etapa 6, el contenido en hidrógeno se determina basándose en la imagen esqueletizada con la ayuda de muestras de referencia por un procedimiento de calibrado. Las figuras 2a a 2d ilustran la primera etapa 1 de recorte de la imagen 20 para obtener especialmente una imagen de dimensiones parametrizables, centrada en la imagen original. Esta operación permite particularmente la eliminación de los principales problemas ligados a los efectos de bordes tales como por ejemplo: - las zonas de desenfoque 22 en los bordes, relativos a la toma de la imagen; - la presencia de píxeles fuera de vaina 23 en el borde de la imagen. La figura 2c ilustra el recorte 24 efectuado que da la imagen recortada 25 de la figura 2d. Es esta imagen 25 la que es tratada a continuación. La primera etapa 1 puede ir seguida de una etapa 2 e corrección de iluminación de la imagen recortada 25. Durante la adquisición de imágenes, el operador ajusta él mismo la intensidad de la iluminación. Las lámparas utilizadas tienen generalmente rendimientos variables a lo largo del tiempo que hacen también que la iluminación sea variable. Las muestras también pueden tener un poder de reflectancia diferente. Esta última etapa 2 permite entonces si fuese necesario, reducir los artefactos de iluminación La siguiente etapa 3 efectúa un paso de niveles de gris de la imagen coloreada 25. El paso de niveles de gris permite no conservar una imagen en color que puede ser demasiado compleja para efectuar el valor de umbral de la siguiente etapa 4. Varias soluciones conocidas son posibles para realizar un paso de niveles de gris. La imagen 25 de la figura 3 se obtiene por ejemplo según el paso por intensidad, realizándose el paso de niveles de gris en función de la intensidad luminosa. Otras soluciones son asimismo posibles. La figura 3 ilustra la siguiente etapa 4 que efectúa un valor de umbral seguido de una binarización de la imagen. Se conocen varios procedimientos de valor de umbral. El objetivo del valor de umbral es seleccionar los hidruros tomando solo el mínimo de elementos no deseados. El valor de umbral puede ser necesario para el análisis de una imagen. En efecto, de esta operación depende la binarización de la imagen. La binarización de la imagen sigue a la operación de valor de umbral. La binarización consiste en el paso de la imagen de nivel de gris 25 a una imagen en blanco y negro 31. Esta operación permite simplificar aun más el tratamiento de imagen para una selección de partículas en el interior de esta imagen. La figura 4 ilustra el resultado obtenido durante la siguiente etapa 5, denominada de esqueletización. Esta operación es un tratamiento de erosión última de un objeto hasta la dimensión de un grosor de un píxel. La figura 4 presenta la imagen 31 antes de esta operación de esqueletización y la imagen 41 obtenida. Los hidruros 21 de la imagen 31 se transforman entonces en filamentos 21 del espesor de un píxel. El modo de esqueletización utilizado en el ejemplo de la figura 4 es del tipo esqueletización clara. En este caso, no se realiza más que la esqueletización de los píxeles blancos sobre fondo negro, correspondiendo los píxeles blancos a los hidruros. Es posible utilizar varios grados de esqueletización. El grado máximo transforma los hidruros en filamentos de un píxel de espesor. Se pueden utilizar grados de esqueletización inferiores, los hidruros se transforman entonces en filamentos de espesores superiores a un píxel, dependiendo el espesor final del grado. La invención utiliza ventajosamente el hecho de que los hidruros tiene, para un material dado, sensiblemente el... [Seguir leyendo]

1.- Procedimiento de análisis de una imagen de hidruros en una aleación metálica, representando la imagen original (20) compuesta de píxeles (70) una muestra de la aleación, estando los hidruros representados por grupos de píxeles (21), comprendiendo dicho procedimiento etapas de tratamiento de la imagen (1, 2, 3, 4, 5) para obtener el 5 esqueleto de los grupos de píxeles (21) contenidos en la imagen, siendo seguida la etapa de esqueletización (5) por una etapa (6, 10) de análisis relativa a los grupos así esqueletizados, la etapa de análisis (6) ejecuta un cálculo del contenido de hidrógeno en el interior de la muestra, caracterizado porque una etapa de análisis (10) proporciona un factor de peligro de un hidruro (21), siendo este factor de peligro un valor en función de la morfología del hidruro en su representación esqueletizada (21), siendo el factor de peligro de un hidruro una 10 magnitud D definida según la siguiente relación. en la que L representa la longitud del hidruro esqueletizado (21), su orientación y p su proximidad a los otros hidruros. 2.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido se determina mediante el cálculo 15 de un área H compuesta por el conjunto de los grupos de píxeles (21) de la imagen representativos de los hidruros, siendo comparada dicha área H con una curva de calibrado (61) construida a partir de muestras de referencia cuyo contenido en hidrógeno es conocido, un grupo de píxeles representativo de un hidruro que responde a opciones de mediciones predeterminadas siendo la curva de calibrado una curva representativa del área H en función del contenido en hidrógeno, siendo dicha curva de calibrado definida a partir de puntos mediciones que corresponden a 20 las parejas formadas del área H y del contenido en hidrógeno correspondiente de las muestras de referencia, estando el cálculo del área H efectuado respetando las mismas opciones de mediciones que para la muestra a analizar. 3.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aleación metálica es una aleación de circonio. 25 4.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aleación metálica forma una vaina de protección de las barras de combustible nuclear. 5.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el área H es igual a la suma de las áreas de los grupos de píxeles (21) representativos de los hidruros sobre el área total de la imagen (41). 30 6.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la curva de calibrado (61) presenta la distancia mínima a partir del conjunto de los puntos de mediciones de las muestras de referencia. 7.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la longitud L del hidruro la define la suma de las longitudes de las ramas de su representación esqueletizada (21). 8.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la longitud L del hidruro la 35 define la distancia entre los dos puntos más alejados de su representación esqueletizada (21) paralelamente a un eje. 9.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la longitud L del hidruro la define la distancia entre los dos puntos más alejados de su representación esqueletizada (21). 10.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la orientación la 40 define una orientación media med según la siguiente relación: en la que i representa el rango de la rama del hidruro, i representa la orientación del seccionamiento de rango i respecto de un eje de referencia y di representa la longitud del seccionamiento de rango i. 11.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la orientación es la 45 orientación entre los dos puntos más alejados del hidruro. 8 ES 2 365 470 T3 12.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la orientación es la orientación entre las dos intersecciones de ramas más alejadas del hidruro. 13.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la proximidad p está definida por la distancia (81) entre la proximidad de los hidruros vecinos más próximos, siendo esta distancia 5 definida por el cálculo de la distancia entre cada extremo de un hidruro (21) y los extremos de los otros hidruros (21) según un ángulo comprendido entre 0º y 180º, para cada extremo se toma el mínimo de esta distancia, siendo el valor de la proximidad el mínimo de las distancias mínimas. 14.- Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el cálculo de la distancia entre cada extremo de un hidruro (21) y los extremos de los otros hidruros (21) según un ángulo comprendido por una parte entre 0º y 10 180º, y por otra parte entre 180º y 360º. 15.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se define un factor de peligro Dmed para la muestra, siendo este factor de peligro Dmed la media de los factores de peligro de los hidruros presentes en la imagen (41) de la muestra. 16.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se define un factor 15 de peligro máximo Dmax es definido para la muestra, correspondiendo este factor de peligro Dmax al factor de peligro máximo en el conjunto de los hidruros presentes en la imagen (41) de la muestra. 9 ES 2 365 470 T3 ES 2 365 470 T3 11 ES 2 365 470 T3 12 ES 2 365 470 T3 13 ES 2 365 470 T3 14