本發(fā)明屬于核工業(yè)檢查技術(shù)領(lǐng)域,涉及核電廠乏燃料組件整體檢測裝置。
背景技術(shù):
燃料組件是核電站關(guān)鍵核心部件,其完整性和破損率直接與核電廠的安全性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。根據(jù)國家核安全局相關(guān)規(guī)定,為保證核電站的穩(wěn)定安全運行,在一段時間間隔內(nèi),必須對燃料組件進行定期檢查。
目前,國內(nèi)壓水堆核電站的燃料組件檢查總體上以例行檢查為主,檢測項目較少,建立的水下檢查技術(shù)和經(jīng)驗還不完整。雖然從考察輻照效應(yīng)目的的破損檢查、形變測量、氧化膜測量等國內(nèi)已具備初步條件,但均不完善,沒有系統(tǒng)開展過相應(yīng)工作。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在水下燃料組件檢查不完善的問題,提供了核電廠乏燃料組件整體檢測裝置。該裝置適用于在水下對燃料組件進行整體性能檢查,檢查更加簡便、完整、安全,檢測結(jié)果更加準確。
核電廠乏燃料組件整體檢測裝置,包括主工作臺架以及安裝在主工作臺架上的檢測系統(tǒng);
所述主工作臺架包括立柱軌道,設(shè)置在立柱軌道上的移動小車,設(shè)置在立柱軌道頂端的主工作平臺,設(shè)置在立柱軌道頂端用于驅(qū)動移動小車沿著立柱軌道移動的卷揚機構(gòu);
所述檢測系統(tǒng)通過檢測平臺支撐架固定在移動小車上。
通過上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置,即可有效將檢測系統(tǒng)運送到水下燃料組件位置處,進而有效實現(xiàn)燃料組件的檢測,且極其適用于輻照后燃料組件的整體檢查。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)通用性極強,適用于各種檢測儀器的安裝固定,因而可以將乏燃料組件的外觀檢查模塊、尺寸測量模塊、燃料棒棒徑及氧化膜厚度測量模塊、燃料棒破損檢測模塊集成在主工作臺架上,進而可以準確完整地得到燃料組件輻照后表面狀態(tài)、輻照伸長、包殼氧化厚度等輻照信息,以及破損燃料棒在組件中的位置;本發(fā)明適用的檢測項目更加廣泛,檢測結(jié)果更加完整,檢測結(jié)果更加準確。
進一步,為了便于檢測系統(tǒng)的安裝固定,同時為了便于檢測系統(tǒng)的更換操作,所述檢測平臺支撐架包括通過導(dǎo)向銷與移動小車固定連接的主體框架,設(shè)置在主體框架頂端的導(dǎo)向軌道,以及用于將檢測系統(tǒng)固定在導(dǎo)向軌道上的夾緊機構(gòu)。
所述主工作平臺上還設(shè)置有檢測平臺輔助安裝架,當移動小車移動到立柱軌道頂端時,檢測平臺支撐架的上表面與檢測平臺輔助安裝架的上表面位于同一平面上。
更進一步地,所述檢測平臺輔助安裝架包括固定在主工作平臺上的主體架,設(shè)置在主體架內(nèi)用于與檢測平臺支撐架連接的移動塊,用于驅(qū)動移動塊移動使其插入或移出檢測平臺支撐架的操作手柄。
作為其中一種設(shè)置方式,所述檢測系統(tǒng)由三維工作平臺,以及設(shè)置在三維工作平臺上的檢測單元構(gòu)成。
進一步,所述三維工作平臺包括X平臺,設(shè)置在X平臺上且沿著X方向移動的Y平臺,設(shè)置在Y平臺沿著Y方向移動的Z平臺;所述檢測單元固定在Z平臺上,且該檢測單元沿著Z方向移動;X方向與Y方向垂直,Z方向垂直于X方向和Y方向組成的平面。
更進一步地,所述檢測單元包括外觀檢查單元、尺寸測量單元、燃料棒棒徑測量單元、燃料棒氧化膜測量單元中的一種或多種。
作為另一種設(shè)置方式,所述檢測系統(tǒng)包括水平二維工作平臺,和設(shè)置在水平二維工作平臺上用于插入破損組件依次檢查每根燃料棒的測量探頭。
為了達到更好地檢測效果,本發(fā)明還包括外觀檢查單元,該外觀檢查單元包括升降裝置,固定在升降裝置上的高清彩色攝像頭,通過電纜與該高清彩色攝像頭連接的控制器,與控制器連接的顯示器,設(shè)置在升降裝置上的照明裝置,以及控制升降裝置的操作手柄。
本發(fā)明中的外觀檢查單元可以單獨地在池頂懸掛安裝,也可集成在本發(fā)明的主工作臺架上,能有效實現(xiàn)燃料組件的完整性、表面缺陷等監(jiān)測。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下的優(yōu)點和有益效果:
1、本發(fā)明可以有效完成水下壓水堆核電站乏燃料組件的整體檢查工作;
2、本發(fā)明是設(shè)置使檢測更加快速、準確、安全,效果更加顯著。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一。
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二。
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖三。
圖4為本發(fā)明中三維工作平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明中燃料棒棒徑測量單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明中燃料棒氧化膜測量單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明中檢測平臺輔助安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標記及對應(yīng)的零部件名稱:
1-立柱軌道,2-移動小車,3-主工作平臺,4-卷揚機構(gòu),5-檢測平臺支撐架,6-檢測平臺輔助安裝架,7-三維工作平臺,8-檢測單元,9-二維工作平臺,10-測量探頭,11-外觀檢查單元,12-燃料組件;
13-X平臺,14-Y平臺,15-Z平臺;
16-導(dǎo)向滾輪,17-LVDT探頭,18-探針,19-杠桿機構(gòu),20-氧化膜厚度測量傳感器;
51-導(dǎo)向銷,52-主體框架,53-導(dǎo)向軌道,54-夾緊機構(gòu);
61-主體架,62-移動塊,63-操作手柄。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,下面結(jié)合實施例和附圖,對本發(fā)明作進一步的詳細說明,本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明,并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例1
核電廠乏燃料組件整體檢測裝置,如圖1、圖2和圖3所示,包括主工作臺架以及安裝在主工作臺架上的檢測系統(tǒng)。其中,主工作臺架包括立柱軌道1,設(shè)置在立柱軌道1上的移動小車2,設(shè)置在立柱軌道1頂端的主工作平臺3,設(shè)置在立柱軌道1頂端用于驅(qū)動移動小車2沿著立柱軌道1移動的卷揚機構(gòu)4;所述檢測系統(tǒng)通過檢測平臺支撐架5固定在移動小車2上。
本發(fā)明的具體安裝過程如下:
步驟一、將主工作平臺3吊裝至裝載井,主工作平臺3兩側(cè)搭在裝載井池壁;
步驟二、依次將立柱軌道1放入水池,并通過調(diào)平工具調(diào)節(jié)立柱軌道1底部的可調(diào)支撐,使立柱軌道1豎直;
步驟三、將卷揚機構(gòu)4、鋼絲繩、移動小車2等連接在一起,并一起吊裝,安裝在主工作平臺3上;
步驟四、將檢測平臺支撐架5安裝到移動小車2上;
步驟五、將檢測系統(tǒng)安裝在檢測平臺支撐架5上。
本發(fā)明中,上述檢測平臺支撐架5包括通過導(dǎo)向銷51與移動小車2固定連接的主體框架52,設(shè)置在主體框架52頂端的導(dǎo)向軌道53,以及用于將檢測系統(tǒng)固定在導(dǎo)向軌道53上的夾緊機構(gòu)54,如圖1和圖3所示。本實施例中該主體框架52由若干不銹鋼鋼管及鋼板焊接而成;導(dǎo)向軌道53為U型鈑金結(jié)構(gòu),與夾緊機構(gòu)54和導(dǎo)向銷51一起焊接在主體框架52上。
本實施例中上述檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置多種,可以是由三維工作平臺7,以及設(shè)置在三維工作平臺7上的檢測單元8構(gòu)成;也可以是由水平二維工作平臺(9),以及設(shè)置在水平二維工作平臺9上的檢測單元8構(gòu)成;或者由水平二維工作平臺9,和設(shè)置在水平二維工作平臺9上用于插入破損組件依次檢查每根燃料棒的測量探頭10組成。
其中,三維工作平臺7包括X平臺13,設(shè)置在X平臺13上且沿著X方向移動的Y平臺14,設(shè)置在Y平臺14沿著Y方向移動的Z平臺15;所述檢測單元8固定在Z平臺15上,且該檢測單元8沿著Z方向移動;X方向與Y方向垂直,Z方向垂直于X方向和Y方向組成的平面,如圖4所示,本發(fā)明中該三維工作平臺7的動力源為氣動馬達。
水平二維工作平臺9與三維工作平臺7的區(qū)別僅僅在于,水平二維工作平臺9中沒有三維工作平臺7上的Z平臺15,水平二維工作平臺9上的檢測單元8固定在Y平臺14上。
本實施例中檢測系統(tǒng)優(yōu)選為由三維工作平臺7和檢測單元8組成,使用時,將檢測系統(tǒng)通過移動小車2移動到水下燃料組件位置處,通過檢測系統(tǒng)實現(xiàn)對燃料組件的外觀檢查、尺寸測量、燃料棒棒徑及氧化膜厚度測量、燃料棒破損檢測等。
其中,所述檢測單元8包括外觀檢查單元、尺寸測量單元、燃料棒棒徑測量單元、燃料棒氧化膜測量單元、燃料棒破損測量單元中的一種或多種。
外觀檢查單元優(yōu)選設(shè)置為高清彩色攝像頭。
尺寸測量單元包括抗輻射鏡頭、拉線位移傳感器及測量軟件等。工作時,通過操作卷揚機構(gòu)4和三維工作平臺7移動抗輻射鏡頭,照射出燃料組件的影像,與此同時通過拉線位移傳感器記錄抗輻射鏡頭移動距離,然后將影像數(shù)據(jù)和移動距離等數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥?,最后測量軟件依據(jù)圖像法原理計算尺寸。尺寸測量單元可用于測量燃料組件幾何尺寸和形位尺寸,具體包括組件高度、定位格架寬度、燃料棒長度、燃料棒間距等。
燃料棒棒徑測量單元,如圖5所示,包括導(dǎo)向滾輪16、LVDT探頭17、探針18及杠桿機構(gòu)19;杠桿機構(gòu)19一端為探針18、另一端為LVDT探頭17。工作時,燃料棒緊貼導(dǎo)向滾輪16,兩根探針18緊貼燃料棒兩側(cè)。通過杠桿機構(gòu)19,將形變傳導(dǎo)給LVDT探頭17,再利用電控系統(tǒng)讀出燃料棒直徑。
燃料棒氧化膜測量單元,如圖6所示,包括導(dǎo)向滾輪16和氧化膜厚度測量傳感器20,該氧化膜厚度測量傳感器為渦流測厚儀,其測量原理如下:
高頻交流信號在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場,測頭靠近導(dǎo)體時,就在其中形成渦流。測頭離導(dǎo)電基體愈近,則渦流愈大,反射阻抗也愈大。這個反饋作用量表征了測頭與導(dǎo)電基體之間距離的大小,也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電覆層厚度的大小。工作時,燃料棒緊貼兩導(dǎo)向滾輪即可。
燃料棒破損測量單元,包括如圖2所示的測量探頭10,該測量探頭10為超聲波信號發(fā)射和接收探頭,原理:若燃料棒破損,則燃料棒內(nèi)部進水,進而接收到的回波信號與無水時明顯不同,根據(jù)此原理判斷燃料棒是否破損。使用時,依次用測量探頭10檢測燃料組件中的每根燃料棒,根據(jù)回波信號,判斷燃料棒是否破損。
實施例2
本實施例與實施例1的區(qū)別在于:本實施例中優(yōu)化了主工作臺架的具體結(jié)構(gòu),設(shè)置如下:
所述主工作臺架的主工作平臺3上還設(shè)置有檢測平臺輔助安裝架6,當移動小車2移動到立柱軌道1頂端時,檢測平臺支撐架5的上表面與檢測平臺輔助安裝架6的上表面位于同一平面上。
如圖7所示,該檢測平臺輔助安裝架6包括固定在主工作平臺3上的主體架61,設(shè)置在主體架61內(nèi)用于與檢測平臺支撐架5連接的移動塊62,用于驅(qū)動移動塊62移動使其插入或移出檢測平臺支撐架5的操作手柄63。
本實施例中,該主體架61由六根不銹鋼鋼管焊接而成,該移動塊62結(jié)構(gòu)分布在其中兩根不銹鋼鋼管內(nèi),由操作手柄63控制移動塊62前后移動。
本實施例中該檢測平臺輔助安裝架6的具體安裝要求如下:將檢測平臺輔助安裝架6移動塊朝向檢測平臺支撐架5設(shè)置,使移動塊能插入檢測平臺支撐架5內(nèi)。
本實施例中該檢測系統(tǒng)安裝到檢測平臺支撐架5上的具體步驟如下:
步驟一、將移動小車2移至立柱軌道的頂端,使檢測平臺支撐架5的上表面與檢測平臺輔助安裝架6平齊;
步驟二、操作檢測平臺輔助安裝架6上的操作手柄,將移動塊插入檢測平臺支撐架5內(nèi),使二者連接起來;
步驟三、將檢測系統(tǒng)放在檢測平臺輔助安裝架6的主體架上;
步驟四、將檢測系統(tǒng)推入檢測平臺支撐架5的導(dǎo)向軌道53上,并旋緊夾緊機構(gòu)54,將檢測系統(tǒng)和檢測平臺支撐架5固定在一起。
實施例3
本實施例與實施例1的區(qū)別點在于,本實施例中檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同,本實施例中該檢測系統(tǒng)的具體設(shè)置如下:
如圖2所示,所述檢測系統(tǒng)包括水平二維工作平臺9,和設(shè)置在水平二維工作平臺上用于插入破損組件依次檢查每根燃料棒的測量探頭10。所述水平二維工作平臺9的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明中該三維工作平臺7的區(qū)別在于:該水平二維工作平臺9由X平臺13和Y平臺14組成的。
實施例4
本實施例與實施例1或2或3的區(qū)別點在于,本實施例中外觀檢查單元直接單獨地在池頂懸掛安裝,如圖1-3所示。
本發(fā)明中,該外觀檢查單元11包括升降裝置,固定在升降裝置上的高清彩色攝像頭,通過電纜與該高清彩色攝像頭連接的控制器,與控制器連接的顯示器,設(shè)置在升降裝置上的照明裝置,以及控制升降裝置的操作手柄。
外觀檢查時,通過操作升降機構(gòu),移動水下高清彩色攝像頭,實現(xiàn)組件高度方向全尺寸檢查;并且在人行吊車上,通過旋轉(zhuǎn)吊鉤,將燃料組件360°旋轉(zhuǎn),同時,用水下高清彩色攝像頭觀察;若發(fā)現(xiàn)局部異常區(qū)域,可選擇水下高清彩色攝像頭對異常部位拉近距離觀察,獲取異常部位典型形貌。
以上所述的具體實施方式,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已,并不用于限定本發(fā)明的保護范圍,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。