Brevet FR2538155A1 — publié le 19840622

Procédé et dispositif de détection d'éléments combustibles défectueux La présente invention concerne le domaine de la détection des éléments de combustible défectueux dans un assemblage immergé, les éléments étant constitués par une gaine tubulaire métallique fermée par des bouchons étanches, contenant un empilement de pastilles de combustible nucléaire baignant dans une atmosphère de gaz sous pression Une appli- cation particulièrement importante de l'invention est consti- tuée par la détection et l'identification d'éléments combus- tibles défectueux dans un assemblage pour réacteur, nucléaire, ayant une longueur de plusieurs mètres, contenant un empile- ment de pastilles de combustible retenues en contact par un ressort comprimé entre l'empilement et un bouchon terminal et placé dans une chambre d'expansion occupée par le gaz sous pression. Il existe déjà des procédés largement utilisés permettant de détecter ceux des assemblages qui, après irra- diation, présentent des crayons défectueux, dont la gaine a perdu son étanchéité La solution la plus courante consiste à placer les assemblages extraits d'un réacteur nucléaire, après irradiation, dans une cellule o on les chauffe, de sorte que la pression des gaz de fission contenus dans les crayons combustibles augmente et que ces gaz s'échappent dans * 25 la cellule par les fissures des crayons défectueux Mais cette technique ne permet pas d'identifier les crayons dé- fectueux à remplacer. On a déjà proposé par ailleurs d'appliquer les tech- niques connues de sondage non destructif par ultrasons au contrôle des éléments de combustible, avant mise en place dans les assemblages, et à la détection de crayons défectueux, après irradiation Beaucoup-de ces procédés ne-sont applica- bles que sur un crayon isolé et non immergé, ce qui constitue une limitation extrêmement gênante Parmi ces procédés, on peut citer le chauffage de la chambre d'expansion suivi de 2 - la détection par ultrasons de l'eau condensée sur le bou- chon (FR-A-2 222 732 et 2 365 185) et la mesure de l'atté- nuation, provoquée par l'eau éventuellement contenue dans le crayon, d'une onde ultrasonore se propageant-dans la gaine (FR-A 2 287 753 et 2 341 182) On peut vraisemblable- ment attribuer cette orientation de la technique antérieure au fait qu'on a cherché à soustraire la mesure à l'influ- ence du milieu ambiant Toutefois, on a également proposé des procédés de détection des éléments de combustible dé- fectueux alors que ces derniers sont immergés Mais les procédés proposés jusqu'ici ne visaient qu'à rechercher l'un des indices de défaut, et en particulier la présence d'eau dans la gaine Par exemple, on a proposé de détecter la présence d'eau liquide à la base de chaque crayon, au niveau d'une chambre d'expansion, en dirigeant un faisceau ultrasonore transversalement au crayon (FR-A-2 341 183). Une méthode plus intéressante (FR-A-2 493 025) consiste à détecter l'énergie ultrasonore diffusée dans la masse liquide par un défaut présent dans un crayon dans lequel se propagent des ondes ultrasonores. La présente invention vise à fournir un procédé et un dispositif de détection d'éléments de combustible défec- tueux répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'ils sont sen- sibles aux divers indices de défaut, et en particulier tout à la fois à l'entrée d'eau dans la gaine et à la présence de fissures ou de défectuosités de celle-ci L'invention a impliqué plusieurs constatations qui n'étaient nullement évidentes pour l'homme du métier La première est que dés ondes ultrasonores à une fréquence telle qu'elles se propa- gent en mode de plaque ou mode de Lamb, déjà suggérée pour le contrôle d'éléments de combustible neufs à sec (FR-A- 2 454 675), sont peu atténuées par un liquide baignant la surface extérieure de la gaine Une seconde constatation, également importante, est que la présence simultanée de pastilles de combustible et d'un film d'eau qui les 3 - entoure dans la gaine provoque une atténuation très impor- tante des ondes de Lamb en mode SO alors qu'on savait qu'il n'y avait guère d'atténuation dans la gaine démunie de combustible, mais contenant de l'eau, même en quantité importante. A partir de ces constatations, l'invention propose notamment un procédé de détection d'éléments de combustible défectueux dans un assemblage plongé dans un liquide, uti- lisant l'absorption ultrasonore, caractérisé en ce qu'on répète l'envoi dans la gaine, à pattir d'une partie terminale de celle-ci, d'un train d'ondes ultrasonores à une fréquence et de durée choisies pour que la propagation s'effectue en ondes de Lamb et la détection des échos pour des fréquences différentes, situées dans une plage de fréquences dont une fraction correspond à une absorption notable par l'eau éventuellement contenue dans la gaine et une autre à;une formation importante d'écho sur défaut mécanique de la gaine. On sait que, pour provoquer une propagation en mode de Lamb dans une gaine, il faut que les ultrasons soient appliqués sous forme de train, avec une fréquence telle que la longueur d'onde soit égale ou inférieure à l'épaisseur de la gaine On peut donc aisément déterminer la limite supérieure de' fréquence acceptable Dans le domaine ainsi délimité, on est amené ensuite à choisir une plage de fréquences qui correspond à un maximum d'absorption en cas de présence d'un film d'eau entre les pastilles et la gaine et une seconde plage pour correspondre à la détection des défauts mécaniques de la gaine Dans la pratique, on utilisera pour la détection de présence de liquide une pre- mière plage de fréquences f 1 inférieure à la plage de fré- quences f 2 pour la détection des défauts mécaniques Ces plages fi et f 2 correspondront en règle générale à une fré- quence inférieure au megahertz, c'est-à-dire notablement inférieure aux fréquences couramment utilisées en contrôle par ultrasons de pièces métalliques. 4- En effectuant ultérieurement une analyse des échos de retour de trains d'ondes ultrasonores appliqués au ressort par l'intermédiaire du bouchon, trains de fréquence et de durée telles qu'il y ait propagation en mode de Lamb du type A O ou A 1 dans le ressort, on obtient une indica- tion sur la pression de gaz qui règne dans la chambre d'expansion et baigne le ressort La plage de fréquences correspondant à cette dernière détermination sera généralement nettement inférieure à f 1 et f 2 Il est avantageux d'effectuer la vérification d'un crayon en une seule séquence d'opérations, par application à un traducteur unique, couplé à un bouchon terminal ou à la gaine, utilisé en émetteur et en capteur, de trains d'ondes dont on fait progressivement varier la fré- quence de façon à balayer les plages f 1, f 2 et f 3 Dans chacune des plages présélectionnées, on peut, soit mesurer la valeur maximale des échos, soit, mieux, effectuer une moyenne des échos sur l'étendue de la plage présélectionnée Par échantillonnage et numérisation, on peut éga- lement disposer de l'ensemble des données d'essais et y appliquer tout traitement mathématique destiné à faire ressortir l'information utile et à réduire le bruit de fond. L'invention propose également un dispositif de détection d'élé- ments de combustible défectueux dans un-assemblage de combustible nucléaire, chacun des éléments comportant une gaine étanche et contenant un empilement de pastilles de combustible baignant dans une atmosphère de gaz sous pression, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend: un traducteur électro-acoustique pouvant appliquer des trains d'ondes ultrasonores en mode de Lamb à la gaine; un générateur permettant d'ex- citer le traducteur par des trains d'ondes à des fréquences différentes dans des plages correspondant à une propagation en mode de Lamb et, pour l'une des plages, à une absorption notable en cas de présence de liquide dans la gaine; et des circuits dé réception et de traitement des échos. Le calcul permettra, en utilisant les critères habituels, par exemple ceux exposés par Viktorov dans "Rayleigh and Lamb waves", de déterminer approximativement les plages de fréquences correspondant à la propagation en modes S (symétrique) et A (anti-symétrique) pour une épaisseur de gaine, une dimension de ressort et une nature de matériau données Toutefois, seule l'expérience permettra de déterminer, pour chaque crayon, la fréquence optimale Cette fréquence pouvant varier-de - crayon à crayon du fait des tolérances, il suffira d'adopter une plage de fréquences recouvrant les valeurs optimales pour l'ensemble des crayons et d'effectuer, pour chacun d'eux, une moyenne des échos obtenus aux diverses fréquences de la plage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels la Figure 1 est un schéma de principe, en élévation et en coupe partielle, d'un élément de combustible du type couramment dénommé "crayon" auquel peut être appliquée l'in- vention; la Figure 2 montre le montage d'un traducteur axial sur le bouchon supérieur d'un élément du genre montré en Figure 1 i les Figures 3 A, 3 B, 3 C et 3 D montrent l'allure des signaux qui apparaissent pour différents états d'un élément de combustible, dans le cas d'ondes en mode 50; la Figure 4, similaire aux Figures 3, montre l'allure d'un si- gnal apparaissant en mode 50 en cas de défaut mécanique de la gaine les Figures 5 A et 5 B montrent schématiquement l'allure de signaux apparaissant lors de l'exploration en modes A O et A 1; la Figure 6 fait apparaître les échos obtenus lors de tirs successifs avec balayage de fréquences; la Figure 7 est un synoptique de l'électronique qui peut être associée au traducteur; la Figure 8 montre schématiquement un mécanisme utilisable pour mettre en place le traducteur du dispositif sur des élémentssucces- sifs d'un même assemblage; la Figure 9, similaire à la Figure 2, montre des dispositions possibles d'un traducteur radial; la Figure 10 montre un mode possible de constitution en plusieurs éléments d'un traducteur radial; la Figure 11 est un synoptique d'un système de gestion de l'ensemble du dispositif. Avant de décrire l'invention proprement dite, il peut être utile de donner une brève description d'un élément de combustible auquel elle est susceptible de s'ap- pliquer Cet élément 10, destiné à être assemblé avec des éléments identiques dans un assemblage de combustible pour réacteur à eau naturelle, comporte une gaine 12 qui aura fréquemment une longueur de plusieurs mètres Cette gaine, généralement en alliage à base de zirconium, est fermée de façon étanche par deux bouchons terminaux 14 et 16 soudés. La gaine 12 contient un empilement de pastilles 18 de com- bustible nucléaire retenues en appui contre le bouchon inférieur 16 par un ressort 20 situé dans une chambre d'ex- pansion 22 Le bouchon 14 est muni d'un trou 23 permettant de purger l'élément de combustible 10 après assemblage de ses constituants, d'y introduire de l'hélium sous une pré- cision élevée (typiquement d'environ 30 bars) avant obturation du trou On donne aux pastilles 18 un diamètre initial légèrement inférieur au diamètre interne de la gaine 12, de façon à autoriser un gonflement des pastilles sous irradiation En conséquence, un film de gaz subsiste entre la gaine et la majeure partie de la périphérie de chaque pastille 18. Lorsqu'un tel élément de combustible 10 est irradié dans un réacteur, des défauts peuvent y apparaître, se mani- festant notamment par une fissuration de la gaine Cette fissuration provoque à son tour une perte de pressurisation et, à la suite des cyclages, une entrée d'eau dans la gaine. L'invention permet de détecter ces divers indices de défaut. Pour cela, l'invention utilise les phénomènes d'absorption et de réflexion d'ondes ultrasonores appliquées à l'élément 10, se propageant en modes de Lamb La figure 2 montre schématiquement un traducteur électro- acoustique 24 couplé au bouchon 14 et susceptible d'y appliquer des trains d'ondes ultrasonores de fréquence et de durée choisies pour que la propagation s'effectue en mode de Lamb Comme on le verra plus loin, le traducteur peut être placé radialement. -7- Avant de décrire les circuits qui doivent lui être associés, il convient de définir le mode de détection des divers indices de défaut. Détection de la présence d'eau dans la gaine La détection s'effectue en appliquant, au bouchon 14 dans le cas de la Figure 2, à l'aide du traducteur 24, des trains d'ondes de fréquence et de durée correspondant, à un mode d'ondes de Lamb 50 et en mesurant l'amplitude des échos provoqués par la réflexion sur le bouchon inférieur 16 Le traducteur 24 doit évidemment être d'un type admettant une large gamme de fréquences de fonctionnement et il est excité à des fréquences successives régulièrement réparties, dans une première plage de fréquences f 1 choisie pour correspondre à une zone d'absorption particulièrement marquée par l'eau éventuellement présente dans les gaines Cette plage de fréquence f 1 devant correspondre à une propagation en mode de Lamb, sa limite supérieure ne doit pas dépasser une valeur qui correspond à une longueur d'onde du même ordre que l'épaisseur de paroi Dans la pratique, la détection de présence d'eau s'effectuera pour une plage de fréquences notablement inférieure. Dans le cas d'un élément de combustible sain, ne contenant pas d'eau, dont les pastilles-n'ont qu'une faible étendue de contact avec la gaine, le signal fourni par le traducteur 24 présente l'allure montrée en figure 2 A, comportant un pic d'émission 26 et un pic de réception 28 élevé, provoqué par l'écho sur le bouchon inférieur 16 L'ab- sorption par la gaine 12 est faible Sur une courbe obtenue en faisant la moyenne des valeurs au cours de-plusieurs tirs successifs dans la plage de fréquences f 1, elle se-traduit par un bruit de fond faible qui apparaît en 30. Si au contra-ire l'élément 10 est défectueux et contient de l'eau, l'écho 28 disparaît, partiellement ou totalement (Figure 2 B) du fait de l'atténuation de l'onde liée à là présence simultanée de l'eau et des pastilles 18. -8- Dans la pratique, cette atténuation sera suffisamment importante sur un élément de combustible représentatif, de plusieurs mètres de long,, pour qu'il y ait disparition complète de l'écho 28. Sur un élément sain, mais après irradiation ayant provoqué un gonflement des pastilles tel qu'elles prennent appui sur la gaine, il y a apparition d'un bruit de fond relativement important, du genre indiqué sur la Figure 3 C. On peut attribuer cette modification à la présence de points de contact nombreux et de petits agglomérats résultant des produits de fission solides Mais ce bruit de fond ne gêne nullement la détection de la présence-d'eau, qui se traduit non seulement par la suppression de l'écho 28 sur le bouchon inférieur 16, mais aussi par l'atténuation des échos prove- nant des contacts entre pastilles et gaine dans la zone humide du crayon (Figure 3 D). Détection des défauts mécaniques de la gaine La détection des défauts mécaniques de la gaine s'effectue par mesure des échos provoqués par c es défauts. Ce processus est celui couramment utilisé en contrôle non destructif par ultrasons, l'intervalle de temps entre émission et réception indiquant l'emplacement du défaut. Cette détection s'effectuera dans une plage de fréquences f 2 choisie de façon à correspondre au mode de propagation-S et-à une absorption réduite par l'eau éventuellement présente dans la gaine Cette plage f 2 sera en général choisie à la limite supérieure correspondant à une propagation en ondes de Lamb Alors que dans le cas d'un crayon sain, on aura l'allure de courbe de réponse montrée en Figure 3 A, un crayon présentant une fissure ou un trou débouchant donnera lieu à un écho intermédiaire 30 (Figure 4). Détection de la perte de pression Pour détecter les défauts d'étanchéité de la gaine, qui se traduisent par une perte de la pression interne, on excite le traducteur 24 par un train d'ondes sinusoïdales de longue durée, à des fréquences successives choisies dans -9 - une plage f 3 telle que les ultrasons se propagent dans le ressort 20 (Figure 1) suivant les modes d'ondes de Lamb A O et/ou Ai Ces modes ont la particularité de présenter une atténuation très sensible à l'environnement du-milieu dans lequel ils se propagent, c'est-à-dire à l'atmosphère dans laquelle baigne le ressort 20 Lorsque l'intérieur de la gaine est à la pression normale de 30 bars, il y a atténuation totale des modes A O et Al, de sorte que le signal a l'allure montrée en Figure 5 A Lorsqu'au contraire le gaz contenu dans la chambre d'expansion s'est échappé et que la pression est retombée à une valeur proche de la pression atmosphérique, l'enregistrement fait apparaître un écho 34 important sur l'extrémité du ressort (Figure 5 B). L'exploration sera avantageusement effectuée par tirs successifs en balayant le spectre de fréquence, ce qui donne naissance à une série d'échos tels que ceux montrés schématiquement en Figure 6. Cette Figure 6 montre les enregistrements d'écho correspondant à des tirs successifs à des fréquences sépa- rées de 5,55 k Hz, de 400 à 650 k Hz Dans une première plage de fréquences f 3, le traducteur est excité de façon à injecter des ultrasons en modes A O et A 1 dans le ressort. L'absence d'écho à une distance correspondant à l'extrémité du ressort montre qu'une pressurisation subsiste Dans la plage fi, allant de 403 à 550 k Hz environ, on constate un bruit de fond notable, révélateur d'un gonflement des pastilles, et la présence d'échos 28 sur les diverses surfaces du bouchon terminal inférieur, indiquant l'ab- sence d 'eau Enfin, dans la plage de fréquences f 2, on voit apparaître en 32 la présence d'un écho révélateur d'un défaut mécanique Cet écho apparaissait déjà dans la plage de fréquences f 1, mais noyé dans un bruit de fond important qui a presque complètement disparu dans la plage f 2 L'électronique associé au traducteur 24 peut avoir la constitution montrée en Figure 7 et comporter un géné- - rateur d'ondes sinusoïdales 34 à fréquence variable et commandée Ce générateur attaque un amplificateur 36 d'émission qui permet de fournir un train d'ondes repré- sentant une durée ou un nombre de longueurs d'ondes déter- miné La sortie de cet amplificateur d'émission 36 est reliée au traducteur 24 Les ondes réfléchies reçues par le traducteur sont envoyées, directement ou par l'intermédiaire d'un séparateur, à un amplificateur de réception 38 Les signaux d'écho reçus par l'amplificateur 38 sont soumis à un traitement numérique Pour cela, la sortie de l'amplifi- cateur 38 est appliquée à un échantillonneur 40 dont les échantillons de sortie sont fournis à une mémoire 42 de stockage A l'issue d'un échantillonnage sur la durée corres- pondant à un aller-retour de l'onde ultrasonore du traduc- teur 24 au bouchon terminal, la mémoire de stockage fournit au générateur 34 un circuit d'incrémentation de fréquence et, à l'amplificateur 36, un signal de déblocage provoquant l'envoi d'un nouveau train Un circuit de calcul 44 associé à la mémoire 42 permet d'effectuer la moyenne des échos pour l'ensemble des tirs et de l'afficher sur un sys- tème de visualisation 46 Le balayage en fréquence sur toute une plageassocié à un calcul de moyenne qui peut être réalisé par un microprocesseur, permet de s'affranchir des variations entre éléments de combustible, dues aux tolé- rances de fabrication notamment (anisotropie du matériau, variation sur les soudures, etc). La mise en place de la sonde sur chaque crayon à son tour est effectuée par un mécanisme commandé à distance qui peut avoir la constitution montrée schématiquement en Figure 8 lorsque le traducteur 24 est prévu pour être placé axialement sur le bouchon Le mécanisme comprend une console 52 solidaire d'un puits 50 de réception de l'assem- blage de combustible 53 comportant les éléments à vérifier. Le mécanisme comprend une table 54 à déplacements croisésen x et y, seul le moteur 56 de déplacement en x étant repré- senté Cette table porte une potence 57 munie à son tour de moyens de déplacement du traducteur 24-en z, c'est-à-dire parallèlement à la direction-des éléments La course verti- cale de ces derniers moyens est suffisante pour permettre d'introduire le traducteur entre les tubes-guides qui dépas- sent des éléments de combustible une fois que la pièce d'ex- trémité supérieure de l'assemblage 53 a été enlevée. Au lieu d'utiliser un traducteur 24 disposé axiale- ment sur le bouchon de l'élément, on peut utiliser un traduc- teur radial 24 a (Figure 9) Le traducteur, prévu pour émettre un faisceau d'ultrasons perpendiculairement à une génératrice de la gaine 12, peut être placé à différentes hauteurs Sur un assemblage classique de réacteur à eau sous pression, comportant une grille entretoise supérieure 58, il peut être placé à hauteur du bouchon supérieur 14, immédiatement audessus de la grille 58 ou immédiatement au-dessous, de façon à rester dans tous les cas au niveau de la chambre 22 Dans ce cas, la position la plus avanta- geuse est généralement juste au-dessous de la grille entre- toise 58, ce qui permet de s'affranchir des variations d'emplacement dues à l'irradiation Dans une variante de réalisation du traducteur radial 24 a, ce dernier est consti- tué de plusieurs éléments reliés à un même-amplificateur 36 par l'intermédiaire de prises successives d'une ligne à retard 60, les prises correspondant à des retards égaux au temps de propagation-d'une sonde à la suivante L'onde engendrée dans la gaine 12 est constituée par la résultante des ondes émises par chacun des éléments constitutifs du traducteur et elle est analogue à celle qu'engendrerait un front d'onde oblique arrivant sur la gaine (Figure 10). Le mécanisme de mise en place d'un traducteur radial 24 a peut être très similaire à celui pour la mise en place d'un traducteur axial, mais il n'est pas nécessaire de pré- voir le mouvement en z La Figure 8 montre également un tel mécanisme simplifié, comportant encore une table à mouvement croisé 54 a dont le niveau est ajusté de façon que le traducteur 24 a passe juste au-dessous de la gril-le supé- 12 - rieure 58 Un tel traducteur est applicable à tous les assemblages dont les crayons sont munis d'au moins une chambre d'expansion 22. Quel que soit le mécanisme utilisé, il est avantageu- sement associé à un système informatique qui assure également la gestion de l'électronique de la Figure 7 Cette informati- que 62 peut avoir la constitution de principe montrée en Figure 11 et se composer d'un système multi-tâches 64 associé à-une mémoire 66 de stockage d'informations, à un terminal de sortie des informations par tout-ou-rien 68 et à un clavier de commande 70 Le système multi-tâches est couplé par un bus à l'électronique 72 dont le détail est montré en Figure 7, qui attaque le traducteur 24. Le système mu-lti-tâches 64 est également prévu pour gérer le mécanisme et, en particulier, effectuer automati- quement la mise en place du traducteur 24 sur chaque élément à son tour Dans le cas d'un traducteur axial, le processus de mise en place peut être le suivant: la sonde étant en position haute et amenée approximativement au droit d'un élément 10 à vérifier, on relève les échos réfléchis sur le bouchon 14 d'abord au cours d'un balayage en x, puis au cours d'un balayage en y L'amplitude de l'écho réfléchi par le bouchon passe par un maximum suivant chacune des directions et la coïncidence des deux maxima indique l'em- placement exact de l'axe du crayon Une fois cet emplace- ment déterminé, le système 64 commande le déplacement en z jusqu'à provoquer l'appui. On voit que cette mise en place s'effectue en temps réel sans nécessiter d'enregistrement ou d'analyse différé ou de repositionnement Elle permet de compenser les défauts de positionnement des-crayons par rapport à leur position théorique et les-déformations dues à l'irradiation. 13 - REVENDICATIONS 1 Procédé de détection d'éléments de combustible défectueux dans un assemblage plongé dans un liquide, uti- lisant l'absorption ultrasonore, caractérisé en ce qu'on-. répète l'envoi dans la gaine, à partir d'une partie terminale de celle-ci, d'un train d'ondes ultrasonores à une fréquence et de durée choisies pour que la propagation s'effectue en ondes de Lamb et la détection des échos pour des fré- quences différentes, situées dans une plage de fréquences dont une fraction correspond à une absorption notable par l'eau éventuellement contenue dans la gaine et une autre à une formation importante d'écho sur défaut mécanique de la gaine. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une des plages de fréquences (f 1) est choisie pour correspondre à un maximum d'absorption en cas de présence d'un film d'eau entre les pastilles et la gaine et une se- conde plage pour correspondre à la détection des défauts mécaniques de la gaine. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2 de détection d'éléments défectueux du type comportant un ressort ( 20) placé dans une chambre d'expansion entre un bouchon terminal ( 14) et le combustible, caractérisé en ce qu'on applique au ressort un train d'ultrasons de fréquence et de durée telles que la propagation s'effectue en ondes de Lamb en modes A O et/ou A 1, et en ce qu'on mesure les échos sur l'extrémité du ressort. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on répète l'envoi et la détec- tion à des fréquences successives dans l'ensemble des plages. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait u-ne moyenne des réponses pour plusieurs fréquences différentes dans chaque plage. 6 Dispositif de détection d'éléments de combustible 14 - défectueux dans un assemblage ( 53) de combustible nucléaire, chacun des éléments ( 10) comportant une gaine ( 12) étanche et contenant un empilement de pastilles de combustible baignant dans une atmosphère de gaz sous pression, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend: un traducteur ( 24) électro-acoustique pouvant appliquer des trains d'ondes ultra- sonores en mode de Lamb à la gaine; un générateur permettant d'exciter le traducteur par des trains d'ondes à des fré- quences différentes dans des plages correspondant à une pro- pagation en mode de Lamb et, pour l'une des plages, à une absorption notable en cas de présence de liquide dans la gaine; et des circuits de réception et de traitement des échos. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme permettant de placer le traducteur ( 24) sur la tête de chaque élément combustible ( 10). 8 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme permettant de placer le traducteur de type radial sur une génératrice de l'élément à hauteur d'une chambre d'expansion.