近些年,随着电子技术与和半导体技术的飞速发展,核燃料棒质量检测系统的研究有了飞跃的进步。国内外现有的核燃料棒质量检测系统的探测器大多是基于光电倍增管（PMT）设计,有着重量大、功耗高、探测效率低等缺点。针对目前质检系统的缺陷,本文设计基于硅光电倍增管（Si PM）探测器的核燃料棒质量检测系统。相比于现有的质检系统,该系统设计了新型Si PM探测器,系统核心单元使用高集成度器件搭建,减小系统核心单元体积和重量,降低系统能耗,并可同时处理64路信号,极大程度提高质检效率及精度。本文的研究不仅让我国在核辐射线检测设备上的研制积累了相关经验,而且对提高我国的核辐射检测水平具有重要的意义。论文主要研究工作如下:（1）Si PM探测器的研制。本文使用Si PM取代传统的PMT作为光电探测器件,与锗酸铋闪烁晶体（BGO）搭建闪烁晶体探测器探头部分;完成探测器前置电路设计与Si PM探测器整体结构设计,实现了对核燃料棒辐射信号的精确探测。（2）质量检测系统核心单元的研制。设计质检系统核心单元的硬件电路,包括Ma PMT芯片的前端信号处理电路,外接AD5323进行阈值甄别,输出阈值电平信号;FPGA的计数存储电路,接收阈值电平信号进行筛选、计数并存储;STM32的核心控制电路,接收FPGA计数数据打包通过网口传输给上位机,接收上位机指令并执行,配置AD5323以及给Ma PMT芯片初始化。完成系统搭建与硬件实现,能够进行多路Si PM探测器信号的获取与处理。（3）进行上位机软件设计。编写上位机软件程序,能够实时显示核燃料棒富集度能谱图,根据富集度能谱图可以判定该核燃料棒是否合格,若不合格则获取燃料棒中异常芯块的位置;用户可通过上位机进行系统控制、调节参数等操作。（4）完成系统整体测试。对比测试结果表明:系统一路检测结果与其它单路检测结果基本一致;稳定性测试结果表明:在应用现场环境下,能谱图的峰值和上下阈值几乎没有漂移;测试专用的核燃料棒质检结果表明:本系统可以对核燃料棒的质量进行判定,并获取不合格核燃料棒中异常芯块的位置信息。符合预期,满足应用现场需求。