CN101727996B - 压水堆核电站辐照后燃料组件变形检测方法及其实现装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置和检测方法，旨在解决现有技术精度低、安全保障差的问题。检测装置主要包括环形底座(1)和检测组(2)，检测组(2)为多个，均匀分布在环形底座(1)上；每个检测组(2)包括一对反向平行放置的检测单元(3)；检测单元(3)的数量与燃料组件(10)的边数相同；检测方法采用两个检测单元(3)组成的检测组(2)，测量燃料组件的一个对边的宽度以及燃料棒的直径和燃料棒之间的间隙。本发明可以对核电站辐照后的燃料组件的弯曲、扭曲、格架的对边距和燃料棒的间隙进行检查；采用多套单元布置，可同时对燃料组件的各个边进行检查，检测效率高。

Description

压水堆核电站辐照后燃料组件变形检测方法及其实现装置
技术领域
本发明涉及核电站燃料组件的检测装置和检测方法，具体一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形检测方法及其实现装置。
背景技术
压水堆核电站燃料组件，一般采用正方形或六边形设计，有燃料棒、控制棒导向管和中子测量管，组件长3～4米，从上到下分别由上管座、燃料棒、格架和下管座组成。格架共有多个，在组件长度方向等距离分布，将燃料棒和控制棒导向管固定在一起，六边形的组件的结构如图1所示。辐照后的组件一般存放在充满含硼水的燃料水池的储存格架内，如图2所示。
由于压水堆核电站燃料组件工作在高温、高压、高辐射环境中，燃料棒会因为辐照肿胀产生局部变形，同时受到装配应力及热应力等因素的影响，燃料组件整体也会发生弯曲和扭曲变形，严重时将会影响燃料组件的水道间隙，同时影响控制棒的正常***，对反应堆的安全运行构成威胁。由于核安全是核电站的生命，根据国家核***相关规定和有关核安全文件的要求，为了保证反应堆的安全运行，在一段时间间隔内，必须对组件进行定期检测，这种检测是全面检测整个组件，包括局部燃料棒的变形以及整体的扭曲、弯曲等，以保证反应堆的安全运行。
但由于辐照后燃料组件具有很强的放射性，同时还有余热不断的释放，需要存放在含硼的水中，无法近距离测量，一般的测量设备也无法应用。目前一般采用视频的方法进行检查，但该方法精度低，只能粗略地观察组件的变形情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服现有技术的不足，实现在压水堆核电站反应堆燃料水池中、在高辐照剂量和深水条件下、完成对辐照后燃料组件的变形尺寸检查，为反应堆的安全运行提供保障的压水堆核电站辐照后燃料组件变形检测方法及其实现装置。
本发明是这样实现的：
一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测方法，其特征在于：采用两个检测单元组成的检测组测量燃料组件的一个对边的宽度以及燃料棒的直径和燃料棒之间的间隙，根据燃料组件的外形布置多组检测组，对燃料组件每个对边的宽度进行同时测量。
一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置，由水下检测部分、控制柜、定位摄像头和电缆组成，控制柜包括控制器和监视器，控制器通过电缆和水下检测部分连接；定位摄像头通过电缆和监视器连接；其特征在于：水下检测部分包括环形底座和检测组；检测组有多组，均匀分布在环形底座平台上；检测组包括一对反向平行放置的检测单元、2个密封箱和2个标准棒；检测单元的数量与燃料组件的边数相同；所述检测单元包括信号发射端、信号接收端；信号发射端包括：激光发生部件、发射透镜，信号接收端包括：汇聚透镜和光电接收部件；发射透镜与汇聚透镜的中心轴线在一条直线上；激光发生部件发出激光的位置在发射透镜的焦点上，光电接收部件的接收部分位于汇聚透镜的焦点上；位于检测组同一侧的信号发射端和信号接收端安装在的密封箱内；2个标准棒固定在环形底座上，分别位于2个检测单元中发射透镜与汇聚透镜法向外侧边缘的连线上；所述的环形底座下面安装了两个定位块；定位摄像头安装在定位块内。
如上所述上的密封箱由不锈钢制成，带有屏蔽。
如上所述发射透镜和汇聚透镜及其遮挡层采用添加碲化锌的光学玻璃制成。
如上所述的检测单元数量为6个。
一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置的使用方法，主要包括如下步骤：
(1)安装装置
(a)安装
安装压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置；安装吊具，将水下检测部分放置到燃料水池内的燃料储存格架上，将水下检测部分放到规定的燃料格架位置；
(b)开机预热
打开电源，检查***是否正常，预热15分钟；
(2)取料
将燃料组件***环形底座中间的格架；组件放到底后，将燃料组件(10)缓慢提升到检测部位；
(3)检测
缓慢提升燃料组件，检测组完成对燃料组件各对边数据的检查，完成燃料组件的弯曲度、扭曲度的计算和存储；
检测完成后，将检测完的燃料组件吊运的原贮存位置。
本发明的有益效果是：可以对核电辐照后的燃料组件的弯曲、扭曲、格架的对边距和燃料棒的间隙进行检查；采用多套检测单元布置，可同时对燃料组件的各个边进行检查，检查内容详细、全面，检查时间短，检测效率高。
附图说明
图1是燃料组件结构示意图；
图2是燃料水池及燃料组件存储格架；
图3是本发明一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测方法示意图
图4是本发明的一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置的示意图；
图5是本发明一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置的水下检测部分示意图；
图中：1.环形底座，2.检测组，3.检测单元，4.信号发射端、5.信号接收端，6.激光发生部件，7.发射透镜，8.汇聚透镜，9.光电接收部件，10.燃料组件，11.电缆，12.控制柜，13.定位块，14.换料机，15.标准棒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置及方法进行描述：
如图3所示，一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测方法，采用两个检测单元3组成的检测组2测量燃料组件10的一个对边的宽度以及燃料棒的直径和燃料棒之间的间隙，根据燃料组件10的外形布置多组检测组2，对燃料组件10每个对边的宽度进行同时测量。
如图4、图5所示，一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置，包括：水下检测部分、控制柜12、定位摄像机和电缆11，控制柜12通过电缆11和水下检测部分连接；其中，水下检测部分包括环形底座1、检测组2和定位块13，多套检测组2均匀分布在环形底座1上；检测组2包括一对反向平行放置的检测单元3、2个密封箱和2根标准棒15，检测单元3的数量与燃料组件10的边数相同，在本实施例中，检测单元3为3对。检测单元3包括信号发射端4、信号接收端5，其中，信号发射端4包括：激光发生部件6、发射透镜7；信号接收端5包括：汇聚透镜8和光电接收部件9。发射透镜7与汇聚透镜8中心轴线在一条直线上，激光发生部件6发出激光的位置在发射透镜7远离汇聚透镜8一侧的焦点上，光电接收部件9的接收部分位于汇聚透镜8远离发射透镜7一侧的焦点上；位于检测组2同一侧的信号发射端和信号接收端安装在由不锈钢制成的防水并带屏蔽的密封箱内，通过对激光光路的优化设计，尽量减少箱体的电子器件的受照剂量，同时减轻箱体的重量；2个标准棒15固定在环形底座1上，分别位于2个检测单元3中发射透镜7与汇聚透镜8法向外侧边缘的连线上。定位块13共2个，它安装在上述环形底座1的下面，其位置分布要保证当两个定位块13进入格架后，环形底座1中间的圆孔的中心与下面的格架的中心重合，以便于被检的燃料组件10***和提出；换料机14夹持燃料组件10后，先将燃料组件10***环形底座1中心圆孔对着的格架，再提升燃料组件10，检测组2对燃料组件10的六个面同时进行扫描，完成全部检测。由于普通光学玻璃受到辐照后将变色，导致激光不能传输，为此采用添加碲化锌的光学玻璃研制发射透镜7、汇聚透镜8及其遮挡层，能承受较高剂量的辐照。
控制柜12包括控制器和监视器，控制器接受来自光电接受部件9的检测信号，根据检测得到的被测物体的宽度c，结合已知的燃料组件10的设计宽度，计算得到燃料组件10的弯曲度、扭曲度并进行存储；监视器接受来自3部定位摄像头的信息，实时显示摄像头拍摄的图像，方便水池安装定位。
定位摄像头安装在环形底座1下、定位块13内，自带红外线，可在没有光源的情况下正常拍摄。
燃料组件10检测时，燃料组件10的一组对边宽度由一个检测组2来检测，标准棒15之间的距离L是固定值，检测组2的一个检测单元3对燃料组件10的一边进行扫描，测量出该条边与同侧的标准棒15的距离a；同时，另一检测单元3对燃料组件10另一条边进行扫描，测量该条边距同侧标准棒15的距离b，则燃料组件10一个对边的宽度为：c＝L-a-b。
电缆11将密封箱内的光电接收部件9采集、处理的检测信号以数字信号发送给控制柜12中的控制器，实现信号的远距离传输，即克服模拟信号远距离传输衰减的问题，也克服了检测现场的各种干扰。
一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置的使用方法，采用两个检测单元组成的检测组测量燃料组件的一个对边的宽度以及燃料棒的直径和燃料棒之间的间隙，根据燃料组件的的外形布置多组检测组，对燃料组件每个对边的宽度进行同时测量。所述使用方法的步骤如下：
(1)安装装置
(a)安装
安装压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置，将水下检测部件中检测组2中光电接受部件9通过电缆11与控制柜12中的控制器连接，将定位摄像头与控制柜中的监视器过电缆11连接；
安装吊具，采用已有技术利用环吊将水下检测部分放置到燃料水池内的燃料储存格架上，吊装过程中注意观察定位摄像机，利用辅助拉绳将水下检测部分放到规定的燃料格架位置；
(b)开机预热
打开所有电源，检查***是否正常，预热15分钟。
(2)取料
利用换料机14将指定的燃料组件10吊到环形底座1正上方的位置，在换料机14和定位摄像机的监测下，通过定位块13使环形底座1的中心和其对应的格架中心重合，将燃料组件10***环形底座1中间的格架；组件放到底后，利用换料机14将燃料组件10缓慢提升到检测部位。
(3)检测
换料机14以一定速度缓慢提升燃料组件10，检测组2完成对燃料组件10各对边数据的检测，并通过光电接收部件9将采集、处理的信息通过电缆11发送到控制柜12中的控制器；控制柜12中的控制器完成燃料组件10的弯曲度、扭曲度的计算和存储；
检测完成后，利用换料机14将检测完的燃料组件10吊运的原贮存位置。

Claims (5)

1.一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置，包括水下检测部分、控制柜(12)、定位摄像头和电缆(11)，控制柜(12)包括控制器和监视器，控制器通过电缆(11)和水下检测部分连接；定位摄像头通过电缆(11)和监视器连接；其特征在于：水下检测部分包括环形底座(1)和检测组(2)；检测组(2)有多组，均匀分布在环形底座平台上；检测组(2)包括一对反向平行放置的检测单元(3)、2个密封箱和2个标准棒(15)；检测单元(3)的数量与燃料组件的边数相同；所述检测单元(3)包括信号发射端(4)、信号接收端(5)；信号发射端(4)包括：激光发生部件(6)、发射透镜(7)，信号接收端(5)包括：汇聚透镜(8)和光电接收部件(9)；发射透镜(7)与汇聚透镜(8)的中心轴线在一条直线上；激光发生部件(6)发出激光的位置在发射透镜(7)的焦点上，光电接收部件(9)的接收部分位于汇聚透镜(8)的焦点上；位于检测组(2)同一侧的信号发射端(4)和信号接收端(5)安装在密封箱内；2个标准棒(15)固定在环形底座(1)上，分别位于2个检测单元(3)中发射透镜(7)与汇聚透镜(8)法向外侧边缘的连线上；所述的环形底座(1)下面安装了两个定位块(13)；定位摄像头安装在定位块(13)内。
2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置，其特征在于：所述的密封箱由不锈钢制成，带有屏蔽。
3.根据权利要求1或2所述的一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置，其特征在于：所述发射透镜(7)和汇聚透镜(8)及其遮挡层采用添加碲化锌的光学玻璃制成。
4.根据权利要求1所述的一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸检测装置，其特征在于：所述的检测单元(3)数量为6个。
5.一种压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置的使用方法，主要包括如下步骤：
(1)安装装置
(a)安装
安装压水堆核电站辐照后燃料组件变形尺寸的检测装置；安装吊具，将水下检测部分放置到燃料水池内的燃料储存格架上，将水下检测部分放到规定的燃料格架位置；
(b)开机预热
打开电源，检查***是否正常，预热15分钟；
(2)取料
将燃料组件(10)***环形底座(1)中间的格架；组件放到底后，将燃料组件(10)缓慢提升到检测部位；
(3)检测
缓慢提升燃料组件(10)，检测组(2)完成对燃料组件(10)各对边数据的检查，完成燃料组件(10)的弯曲度、扭曲度的计算和存储；
检测完成后，将检测完的燃料组件(10)吊运到原贮存位置。
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