核燃料元件棒是核反应堆释放热量的单元体，是反应堆的核心部件，要求具有高度可靠性和安全性。而包壳与端塞之间的焊缝是燃料棒质量最薄弱的环节，直接影响核反应堆的安全运行。根据核燃料元件的设计和制造中的质量保证，要求对燃料元件棒端塞焊缝进行100％检查，在焊缝内不得含有Φ0.25mm以上的气孔，不允许有未焊透和气胀等缺陷。本文针对压水堆燃料棒端塞焊缝中出现的各种缺陷，研究设计了脉冲反射法和透射法相结合的超声波在线无损检测方法，运用超声纵波与横波检测焊缝中气孔、未焊透、未熔合气胀等缺陷，运用脉冲相位法对燃料棒端塞焊缝热影响区包壳管壁厚进行测量，并提出硬件和软件相结合的抗干扰方法，有效去除了检测时外界对缺陷超声回波信号的干扰。研制了人工标准缺陷对检测方法进行了实验验证。根据研究的检测方法研制了在线检测装置，在线检测装置由超声探伤仪、超声波探头、自动控制部分、机械传动部分和数据处理软件等组成。研制的超声探伤仪带宽25MHz，脉冲重复频率20KHz，探伤仪的五个通道采用了串行工作的方式，有效消除了通道间的干扰。研制了水浸点聚焦超声波探头，探头频率高达15 MHz，焦距18mm。通过对人工标准缺陷和实际缺陷的多次测量分析，结果表明，研究的超声波检测方法和在线检测装置能够检测出焊缝中Φ0.25mm以上的气孔，大于包壳管壁厚10％的未焊透，未熔合，以及气胀、壁厚减薄等缺陷，而且检测灵敏度高，定位准确，完全能够满足实际生产的需要。