CN106448765A - 核电厂乏燃料组件整体检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种核电厂乏燃料组件整体检测装置，解决了现有技术在水下燃料组件检查不完善的问题。本发明包括主工作台架以及安装在主工作台架上的检测系统；所述主工作台架包括立柱轨道(1)，设置在立柱轨道(1)上的移动小车(2)，设置在立柱轨道(1)顶端的主工作平台(3)，设置在立柱轨道(1)顶端用于驱动移动小车(2)沿着立柱轨道(1)移动的卷扬机构(4)；所述检测系统通过检测平台支撑架(5)固定在移动小车(2)上。本发明适用于在水下对燃料组件进行整体性能检查，检查更加简便、完整、安全，检测结果更加准确。

Description

核电厂乏燃料组件整体检测装置
技术领域
本发明属于核工业检查技术领域，涉及核电厂乏燃料组件整体检测装置。
背景技术
燃料组件是核电站关键核心部件，其完整性和破损率直接与核电厂的安全性和经济性密切相关。根据国家核安全局相关规定，为保证核电站的稳定安全运行，在一段时间间隔内，必须对燃料组件进行定期检查。
目前，国内压水堆核电站的燃料组件检查总体上以例行检查为主，检测项目较少，建立的水下检查技术和经验还不完整。虽然从考察辐照效应目的的破损检查、形变测量、氧化膜测量等国内已具备初步条件，但均不完善，没有系统开展过相应工作。
发明内容
本发明解决了现有技术在水下燃料组件检查不完善的问题，提供了核电厂乏燃料组件整体检测装置。该装置适用于在水下对燃料组件进行整体性能检查，检查更加简便、完整、安全，检测结果更加准确。
核电厂乏燃料组件整体检测装置，包括主工作台架以及安装在主工作台架上的检测系统；
所述主工作台架包括立柱轨道，设置在立柱轨道上的移动小车，设置在立柱轨道顶端的主工作平台，设置在立柱轨道顶端用于驱动移动小车沿着立柱轨道移动的卷扬机构；
所述检测系统通过检测平台支撑架固定在移动小车上。
通过上述结构的设置，即可有效将检测系统运送到水下燃料组件位置处，进而有效实现燃料组件的检测，且极其适用于辐照后燃料组件的整体检查。本发明的结构通用性极强，适用于各种检测仪器的安装固定，因而可以将乏燃料组件的外观检查模块、尺寸测量模块、燃料棒棒径及氧化膜厚度测量模块、燃料棒破损检测模块集成在主工作台架上，进而可以准确完整地得到燃料组件辐照后表面状态、辐照伸长、包壳氧化厚度等辐照信息，以及破损燃料棒在组件中的位置；本发明适用的检测项目更加广泛，检测结果更加完整，检测结果更加准确。
进一步，为了便于检测系统的安装固定，同时为了便于检测系统的更换操作，所述检测平台支撑架包括通过导向销与移动小车固定连接的主体框架，设置在主体框架顶端的导向轨道，以及用于将检测系统固定在导向轨道上的夹紧机构。
所述主工作平台上还设置有检测平台辅助安装架，当移动小车移动到立柱轨道顶端时，检测平台支撑架的上表面与检测平台辅助安装架的上表面位于同一平面上。
更进一步地，所述检测平台辅助安装架包括固定在主工作平台上的主体架，设置在主体架内用于与检测平台支撑架连接的移动块，用于驱动移动块移动使其插入或移出检测平台支撑架的操作手柄。
作为其中一种设置方式，所述检测系统由三维工作平台，以及设置在三维工作平台上的检测单元构成。
进一步，所述三维工作平台包括X平台，设置在X平台上且沿着X方向移动的Y平台，设置在Y平台沿着Y方向移动的Z平台；所述检测单元固定在Z平台上，且该检测单元沿着Z方向移动；X方向与Y方向垂直，Z方向垂直于X方向和Y方向组成的平面。
更进一步地，所述检测单元包括外观检查单元、尺寸测量单元、燃料棒棒径测量单元、燃料棒氧化膜测量单元中的一种或多种。
作为另一种设置方式，所述检测系统包括水平二维工作平台，和设置在水平二维工作平台上用于插入破损组件依次检查每根燃料棒的测量探头。
为了达到更好地检测效果，本发明还包括外观检查单元，该外观检查单元包括升降装置，固定在升降装置上的高清彩色摄像头，通过电缆与该高清彩色摄像头连接的控制器，与控制器连接的显示器，设置在升降装置上的照明装置，以及控制升降装置的操作手柄。
本发明中的外观检查单元可以单独地在池顶悬挂安装，也可集成在本发明的主工作台架上，能有效实现燃料组件的完整性、表面缺陷等监测。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明可以有效完成水下压水堆核电站乏燃料组件的整体检查工作；
2、本发明是设置使检测更加快速、准确、安全，效果更加显著。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一。
图2为本发明的结构示意图二。
图3为本发明的结构示意图三。
图4为本发明中三维工作平台的结构示意图。
图5为本发明中燃料棒棒径测量单元的结构示意图。
图6为本发明中燃料棒氧化膜测量单元的结构示意图。
图7为本发明中检测平台辅助安装架的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-立柱轨道，2-移动小车，3-主工作平台，4-卷扬机构，5-检测平台支撑架，6-检测平台辅助安装架，7-三维工作平台，8-检测单元，9-二维工作平台，10-测量探头，11-外观检查单元，12-燃料组件；
13-X平台，14-Y平台，15-Z平台；
16-导向滚轮，17-LVDT探头，18-探针，19-杠杆机构，20-氧化膜厚度测量传感器；
51-导向销，52-主体框架，53-导向轨道，54-夹紧机构；
61-主体架，62-移动块，63-操作手柄。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
核电厂乏燃料组件整体检测装置，如图1、图2和图3所示，包括主工作台架以及安装在主工作台架上的检测系统。其中，主工作台架包括立柱轨道1，设置在立柱轨道1上的移动小车2，设置在立柱轨道1顶端的主工作平台3，设置在立柱轨道1顶端用于驱动移动小车2沿着立柱轨道1移动的卷扬机构4；所述检测系统通过检测平台支撑架5固定在移动小车2上。
本发明的具体安装过程如下：
步骤一、将主工作平台3吊装至装载井，主工作平台3两侧搭在装载井池壁；
步骤二、依次将立柱轨道1放入水池，并通过调平工具调节立柱轨道1底部的可调支撑，使立柱轨道1竖直；
步骤三、将卷扬机构4、钢丝绳、移动小车2等连接在一起，并一起吊装，安装在主工作平台3上；
步骤四、将检测平台支撑架5安装到移动小车2上；
步骤五、将检测系统安装在检测平台支撑架5上。
本发明中，上述检测平台支撑架5包括通过导向销51与移动小车2固定连接的主体框架52，设置在主体框架52顶端的导向轨道53，以及用于将检测系统固定在导向轨道53上的夹紧机构54，如图1和图3所示。本实施例中该主体框架52由若干不锈钢钢管及钢板焊接而成；导向轨道53为U型钣金结构，与夹紧机构54和导向销51一起焊接在主体框架52上。
本实施例中上述检测系统的结构设置多种，可以是由三维工作平台7，以及设置在三维工作平台7上的检测单元8构成；也可以是由水平二维工作平台(9)，以及设置在水平二维工作平台9上的检测单元8构成；或者由水平二维工作平台9，和设置在水平二维工作平台9上用于插入破损组件依次检查每根燃料棒的测量探头10组成。
其中，三维工作平台7包括X平台13，设置在X平台13上且沿着X方向移动的Y平台14，设置在Y平台14沿着Y方向移动的Z平台15；所述检测单元8固定在Z平台15上，且该检测单元8沿着Z方向移动；X方向与Y方向垂直，Z方向垂直于X方向和Y方向组成的平面，如图4所示，本发明中该三维工作平台7的动力源为气动马达。
水平二维工作平台9与三维工作平台7的区别仅仅在于，水平二维工作平台9中没有三维工作平台7上的Z平台15，水平二维工作平台9上的检测单元8固定在Y平台14上。
本实施例中检测系统优选为由三维工作平台7和检测单元8组成，使用时，将检测系统通过移动小车2移动到水下燃料组件位置处，通过检测系统实现对燃料组件的外观检查、尺寸测量、燃料棒棒径及氧化膜厚度测量、燃料棒破损检测等。
其中，所述检测单元8包括外观检查单元、尺寸测量单元、燃料棒棒径测量单元、燃料棒氧化膜测量单元、燃料棒破损测量单元中的一种或多种。
外观检查单元优选设置为高清彩色摄像头。
尺寸测量单元包括抗辐射镜头、拉线位移传感器及测量软件等。工作时，通过操作卷扬机构4和三维工作平台7移动抗辐射镜头，照射出燃料组件的影像，与此同时通过拉线位移传感器记录抗辐射镜头移动距离，然后将影像数据和移动距离等数据传输到处理器，最后测量软件依据图像法原理计算尺寸。尺寸测量单元可用于测量燃料组件几何尺寸和形位尺寸，具体包括组件高度、定位格架宽度、燃料棒长度、燃料棒间距等。
燃料棒棒径测量单元，如图5所示，包括导向滚轮16、LVDT探头17、探针18及杠杆机构19；杠杆机构19一端为探针18、另一端为LVDT探头17。工作时，燃料棒紧贴导向滚轮16，两根探针18紧贴燃料棒两侧。通过杠杆机构19，将形变传导给LVDT探头17，再利用电控系统读出燃料棒直径。
燃料棒氧化膜测量单元，如图6所示，包括导向滚轮16和氧化膜厚度测量传感器20，该氧化膜厚度测量传感器为涡流测厚仪，其测量原理如下：
高频交流信号在测头线圈中产生电磁场，测头靠近导体时，就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近，则涡流愈大，反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小，也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。工作时，燃料棒紧贴两导向滚轮即可。
燃料棒破损测量单元，包括如图2所示的测量探头10，该测量探头10为超声波信号发射和接收探头，原理：若燃料棒破损，则燃料棒内部进水，进而接收到的回波信号与无水时明显不同，根据此原理判断燃料棒是否破损。使用时，依次用测量探头10检测燃料组件中的每根燃料棒，根据回波信号，判断燃料棒是否破损。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中优化了主工作台架的具体结构，设置如下：
所述主工作台架的主工作平台3上还设置有检测平台辅助安装架6，当移动小车2移动到立柱轨道1顶端时，检测平台支撑架5的上表面与检测平台辅助安装架6的上表面位于同一平面上。
如图7所示，该检测平台辅助安装架6包括固定在主工作平台3上的主体架61，设置在主体架61内用于与检测平台支撑架5连接的移动块62，用于驱动移动块62移动使其插入或移出检测平台支撑架5的操作手柄63。
本实施例中，该主体架61由六根不锈钢钢管焊接而成，该移动块62结构分布在其中两根不锈钢钢管内，由操作手柄63控制移动块62前后移动。
本实施例中该检测平台辅助安装架6的具体安装要求如下：将检测平台辅助安装架6移动块朝向检测平台支撑架5设置，使移动块能插入检测平台支撑架5内。
本实施例中该检测系统安装到检测平台支撑架5上的具体步骤如下：
步骤一、将移动小车2移至立柱轨道的顶端，使检测平台支撑架5的上表面与检测平台辅助安装架6平齐；
步骤二、操作检测平台辅助安装架6上的操作手柄，将移动块插入检测平台支撑架5内，使二者连接起来；
步骤三、将检测系统放在检测平台辅助安装架6的主体架上；
步骤四、将检测系统推入检测平台支撑架5的导向轨道53上，并旋紧夹紧机构54，将检测系统和检测平台支撑架5固定在一起。
实施例3
本实施例与实施例1的区别点在于，本实施例中检测系统的结构不同，本实施例中该检测系统的具体设置如下：
如图2所示，所述检测系统包括水平二维工作平台9，和设置在水平二维工作平台上用于插入破损组件依次检查每根燃料棒的测量探头10。所述水平二维工作平台9的结构与本发明中该三维工作平台7的区别在于：该水平二维工作平台9由X平台13和Y平台14组成的。
实施例4
本实施例与实施例1或2或3的区别点在于，本实施例中外观检查单元直接单独地在池顶悬挂安装，如图1-3所示。
本发明中，该外观检查单元11包括升降装置，固定在升降装置上的高清彩色摄像头，通过电缆与该高清彩色摄像头连接的控制器，与控制器连接的显示器，设置在升降装置上的照明装置，以及控制升降装置的操作手柄。
外观检查时，通过操作升降机构，移动水下高清彩色摄像头，实现组件高度方向全尺寸检查；并且在人行吊车上，通过旋转吊钩，将燃料组件360°旋转，同时，用水下高清彩色摄像头观察；若发现局部异常区域，可选择水下高清彩色摄像头对异常部位拉近距离观察，获取异常部位典型形貌。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于，包括主工作台架以及安装在主工作台架上的检测系统；
所述主工作台架包括立柱轨道(1)，设置在立柱轨道(1)上的移动小车(2)，设置在立柱轨道(1)顶端的主工作平台(3)，设置在立柱轨道(1)顶端用于驱动移动小车(2)沿着立柱轨道(1)移动的卷扬机构(4)；
所述检测系统通过检测平台支撑架(5)固定在移动小车(2)上。
2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述检测平台支撑架(5)包括通过导向销(51)与移动小车(2)固定连接的主体框架(52)，设置在主体框架(52)顶端的导向轨道(53)，以及用于将检测系统固定在导向轨道(53)上的夹紧机构(54)。
3.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述主工作平台(3)上还设置有检测平台辅助安装架(6)，当移动小车(2)移动到立柱轨道(1)顶端时，检测平台支撑架(5)的上表面与检测平台辅助安装架(6)的上表面位于同一平面上。
4.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述检测平台辅助安装架(6)包括固定在主工作平台(3)上的主体架，设置在主体架内用于与检测平台支撑架(5)连接的移动块，用于驱动移动块移动使其插入或移出检测平台支撑架(5)的操作手柄。
5.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述检测系统由三维工作平台(7)，以及设置在三维工作平台(7)上的检测单元(8)构成。
6.根据权利要求5所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述三维工作平台(7)包括X平台(13)，设置在X平台(13)上且沿着X方向移动的Y平台(14)，设置在Y平台(14)沿着Y方向移动的Z平台(15)；所述检测单元(8)固定在Z平台(15)上，且该检测单元(8)沿着Z方向移动；X方向与Y方向垂直，Z方向垂直于X方向和Y方向组成的平面。
7.根据权利要求5所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述检测单元(8)包括外观检查单元、尺寸测量单元、燃料棒棒径测量单元、燃料棒氧化膜测量单元中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述检测系统包括水平二维工作平台(9)，和设置在水平二维工作平台(9)上用于插入破损组件依次检查每根燃料棒的测量探头(10)。
9.根据权利要求5所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：所述水平二维工作平台(9)包括X平台(13)，设置在X平台(13)上且沿着X方向移动的Y平台(14)；所述检测单元(8)固定在Y平台(14)上，且该检测单元(8)沿着Y方向移动；X方向与Y方向垂直。
10.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料组件整体检测装置，其特征在于：还包括外观检查单元，该外观检查单元包括升降装置，固定在升降装置上的高清彩色摄像头，通过电缆与该高清彩色摄像头连接的控制器，与控制器连接的显示器，设置在升降装置上的照明装置，以及控制升降装置的操作手柄。
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