CN107068218B - 重水堆破损燃料水下检查装置 - Google Patents

重水堆破损燃料水下检查装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电厂核燃料技术领域，具体涉及一种重水堆破损燃料水下检查装置，目的在于研制一套重水堆核电厂破损燃料水下检查装置，查找真正破损的原因及部分，以便于后续从各个环节进行控制，确保燃料棒束的完整性，保护公众，保护环境。其特征在于，它包括长杆操作工具、摄像头驱动装置、棒束转台和支撑部件；摄像头驱动装置和棒束转台均固定在支撑部件上，摄像头驱动装置位于棒束转台的上方，棒束转台位于摄像头驱动装置前方；长杆操作工具位于摄像头驱动装置和棒束转台上方。本发明安全可靠，使用方便，稳定性强、图像清晰，可直接观察棒束元件的磨损情况，并进行相应录像，便于后续分析，确保后续燃料棒束破损率下降可接受状态。

Description

重水堆破损燃料水下检查装置
技术领域
本发明属于核电厂核燃料技术领域，具体涉及一种重水堆破损燃料水下检查装置。
背景技术
重水堆核电站采用天燃铀做为核燃料，每根棒束长度为495MM，重量23.70KG，由37根元件组成一根棒束，其组成由支承垫、燃料包壳、端板、端帽、支撑垫、二氧化铀芯块等组成，由于在装载过程中燃料棒束与通道摩擦、堆内异物、工具划伤等均会引起燃料棒束破损，造成监测仪表报警，说明棒束已破损坏，为了查明破损真正原因，是工具划伤引起、还是制造厂家质量存在缺陷及端部焊接质量等，以便于进行分析总结，确保后续燃料棒束破损率降最低。
鉴于以上情况，需设置一套重水堆燃料棒束破损水下检查装置，以便于破损燃料查出真正破损原因，确保后续破损燃料下降率最低，确保工作人员受到大剂量照射的可能为“零”。
发明内容
本发明的目的在于研制一套重水堆核电厂破损燃料水下检查装置，查找真正破损的原因及部分，以便于后续从各个环节进行控制，确保燃料棒束的完整性，保护公众，保护环境。
本发明是这样实现的：
一种重水堆破损燃料水下检查装置，包括长杆操作工具、摄像头驱动装置、棒束转台和支撑部件；摄像头驱动装置和棒束转台均固定在支撑部件上，摄像头驱动装置位于棒束转台的上方，棒束转台位于摄像头驱动装置前方；长杆操作工具位于摄像头驱动装置和棒束转台上方。
如上所述的支撑部件包括底座支架、摄像头支架和旋转头支承架；底座支架包括水平设置的支撑板和竖直设置的支撑柱，支撑柱共有四根，分别固定在支撑板下端面的四个角上；连接板通过固定螺栓固定在底座支架支撑板的上端面，整体覆盖底座支架支撑板的上端面；摄像头支架整体为长方形板状，设置在连接板上端面的后部；在摄像头支架的上部沿水平方向开设有通孔，在上端面的左部沿竖直方向开有安装孔，该安装孔与通孔相贯通；旋转头支承架设置在连接板上端面的前部，由左至右依次为竖板、横板、左导向板和右导向板；竖板的高度小于摄像头支架的高度，后端与摄像头支架固定连接；左导向板整体为倒“L”形板状，高度与竖板相同，在左导向板的下部沿水平方向开设有通孔；横板的左端与竖板的上端固定连接，右端与左导向板的上端固定连接，在横板的中心位置沿竖直方向开设有通孔；右导向板结构与左导向板镜像对称，有导向板与左导向板的距离大于左导向板与竖板的距离，在右导向板下部沿水平方向开设有通孔，该通孔与左导向板通孔的连接线为水平线。
如上所述的底座支架、摄像头支架和旋转头支承架均采用304不锈钢材料制成。
如上所述的摄像头驱动装置包括摄像头移动驱动头、移动驱动轴支承、移动换向齿轮、移动丝杆轴支承、摄像头移动丝杆、摄像头升降驱动头、升降丝杆轴支承、摄像头升降丝杆、摄像头移动滑块、摄像头升降滑块和摄像头；摄像头移动丝杆设置在摄像头支架的通孔内部，两端通过移动丝杆轴支承与摄像头支架活动连接；摄像头移动丝杆的左部安装有移动换向齿轮，位于左端的移动丝杆轴支承的右侧；摄像头移动驱动头穿过摄像头支架的安装孔，通过移动驱动轴支承与摄像头支架活动连接，下端设置有移动换向齿轮，与摄像头移动丝杆上安装的移动换向齿轮相啮合；摄像头移动滑块整体为“L”形块状，后部沿水平方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹；摄像头移动滑块前部沿竖直方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹；摄像头移动滑块通过后部的水平方向的通孔安装在摄像头移动丝杆上，沿摄像头移动丝杆实现水平方向的运动；摄像头升降驱动头通过升降丝杆轴支承安装在摄像头移动滑块前部的竖直方向的通孔内，与摄像头移动滑块活动连接；摄像头升降驱动头的下端与摄像头升降丝杆固定连接；摄像头升降滑块整体为梯形体，中心位置沿竖直方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹；摄像头升降滑块通过自身的通孔安装在摄像头升降丝杆上，前端面为斜面；摄像头安装在摄像头升降滑块的前端面上，与摄像头升降滑块活动连接。
如上所述的摄像头移动驱动头、移动驱动轴支承、移动换向齿轮、移动丝杆轴支承、摄像头移动丝杆、摄像头升降驱动头、升降丝杆轴支承、摄像头升降丝杆、摄像头移动滑块和摄像头升降滑块均采用304不锈钢材料制成；摄像头采用HI-RAD S HD型摄像头实现。
如上所述的棒束转台包括棒束旋转驱动头、旋转驱动轴支承、旋转换向齿轮、棒束放置导向、旋转轴支承、旋转轴、橡胶套、托辊、主动旋转齿轮和从动旋转齿轮；棒束旋转驱动头穿过旋转头支承架横板上的通孔，通过旋转驱动轴支承与横板活动连接；棒束旋转驱动头的下端设置有旋转换向齿轮；旋转轴的左右两端分别穿过旋转头支承架的左导向板和右导向板上设置的通孔，通过旋转轴支承与左导向板和右导向板活动连接；在旋转轴中部的外表面由内向外依次覆盖有托辊和橡胶套；旋转轴的左端安装有从动旋转齿轮；旋转轴共有两根，沿前后方向依次设置，位于同一水平面上；主动旋转齿轮的左端与旋转换向齿轮啮合，右端通过轴承与旋转头支承架的左导向板活动连接；主动旋转齿轮位于前后两根旋转轴左端的从动旋转齿轮之间，分别与两个从动旋转齿轮啮合；棒束放置导向整体为倒“L”形，共有两块，形状分别与旋转头支承架的左导向板和右导向板相匹配，分别安装在左导向板和右导向板的内侧端面上。
如上所述的棒束旋转驱动头、旋转驱动轴支承、旋转换向齿轮、棒束放置导向、旋转轴支承、旋转轴、托辊、主动旋转齿轮和从动旋转齿轮均采用304不锈钢材料制成。
如上所述的长杆操作工具整体为“T”形，包括操作柄、长杆和驱动头；操作柄整体为圆柱体形，固定在长杆的上端，沿水平方向设置；长杆的整体为圆柱体形，长度方向为竖直方向；驱动头整体为圆柱体形，下端面设置有凹槽，形状与摄像头移动驱动头、棒束旋转驱动头、摄像头升降驱动头相匹配。
如上所述的长杆操作工具采用304不锈钢材料制成。
本发明的有益效果是：
本发明中描述破损燃料水下检查装置，包括长杆操作工具、摄像头驱动装置、棒束转台和支撑部件。本发明安全可靠，使用方便，稳定性强、图像清晰，可直接观察棒束元件的磨损情况，并进行相应录像，便于后续分析，确保后续燃料棒束破损率下降可接受状态，该装置创国内外相同电站先进水平。从根本上解决了重水堆核电厂燃料破损检查提供了实用检查装置，检查定位准确。
附图说明
图1是本发明的重水堆破损燃料水下检查装置的主视图；
图2是本发明的重水堆破损燃料水下检查装置的左视图；
图3是图1的右向剖视图。
其中：1.长杆操作工具，2.摄像头移动驱动头，3.移动驱动轴支承，4.移动换向齿轮，5.移动丝杆轴支承，6.棒束旋转驱动头，7.旋转驱动轴支承，8.旋转头支承架，9.旋转换向齿轮，10.棒束放置导向，11.旋转轴支承，12.旋转轴，13.摄像头移动丝杆，14.摄像头升降驱动头，15.升降丝杆轴支承，16.摄像头升降丝杆，17.燃料棒束，18.橡胶套，19.托辊，20.摄像头移动滑块，21.摄像头支架，22.摄像头升降滑块，23.摄像头，24.主动旋转齿轮，25.从动旋转齿轮，26.固定螺栓，27.底座支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种重水堆破损燃料水下检查装置，包括长杆操作工具1、摄像头驱动装置、棒束转台和支撑部件。摄像头驱动装置和棒束转台均固定在支撑部件上，摄像头驱动装置位于棒束转台的上方，棒束转台位于摄像头驱动装置前方。长杆操作工具1位于摄像头驱动装置和棒束转台上方。支撑部件用于固定摄像头驱动装置和棒束转台，摄像头驱动装置用于驱动摄像头在水平方向和竖直方向上的运动并通过摄像头对棒束进行检查，棒束转台用于对燃料棒束17沿棒束轴线进行旋转，长杆操作工具1用于驱动摄像头驱动装置和棒束转台的运动。
如图1和图2所示，支撑部件包括底座支架27、摄像头支架21和旋转头支承架8。底座支架27包括水平设置的支撑板和竖直设置的支撑柱，支撑柱共有四根，分别固定在支撑板下端面的四个角上。连接板通过固定螺栓26固定在底座支架27支撑板的上端面，整体覆盖底座支架27支撑板的上端面，作用是将摄像头支架21和旋转头支承架8连接成整体结构。摄像头支架21整体为长方形板状，设置在连接板上端面的后部。在摄像头支架21的上部沿水平方向开设有通孔，在上端面的左部沿竖直方向开有安装孔，该安装孔与通孔相贯通，用于安装摄像头驱动装置。旋转头支承架8设置在连接板上端面的前部，由左至右依次为竖板、横板、左导向板和右导向板。竖板的高度小于摄像头支架21的高度，后端与摄像头支架21固定连接。左导向板整体为倒“L”形板状，高度与竖板相同，在左导向板的下部沿水平方向开设有通孔。横板的左端与竖板的上端固定连接，右端与左导向板的上端固定连接，在横板的中心位置沿竖直方向开设有通孔。右导向板结构与左导向板镜像对称，有导向板与左导向板的距离大于左导向板与竖板的距离，在右导向板下部沿水平方向开设有通孔，该通孔与左导向板通孔的连接线为水平线。
在本实施例中，底座支架27、摄像头支架21和旋转头支承架8均采用304不锈钢材料制成。
如图1和图2所示，摄像头驱动装置包括摄像头移动驱动头2、移动驱动轴支承3、移动换向齿轮4、移动丝杆轴支承5、摄像头移动丝杆13、摄像头升降驱动头14、升降丝杆轴支承15、摄像头升降丝杆16、摄像头移动滑块20、摄像头升降滑块22和摄像头23。摄像头移动丝杆13设置在摄像头支架21的通孔内部，两端通过移动丝杆轴支承5与摄像头支架21活动连接。摄像头移动丝杆13的左部安装有移动换向齿轮4，位于左端的移动丝杆轴支承5的右侧。摄像头移动驱动头2穿过摄像头支架21的安装孔，通过移动驱动轴支承3与摄像头支架21活动连接，下端设置有移动换向齿轮4，与摄像头移动丝杆13上安装的移动换向齿轮4相啮合。摄像头移动滑块20整体为“L”形块状，后部沿水平方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹。摄像头移动滑块20前部沿竖直方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹。摄像头移动滑块20通过后部的水平方向的通孔安装在摄像头移动丝杆13上，沿摄像头移动丝杆13实现水平方向的运动。摄像头升降驱动头14通过升降丝杆轴支承15安装在摄像头移动滑块20前部的竖直方向的通孔内，与摄像头移动滑块20活动连接。摄像头升降驱动头14的下端与摄像头升降丝杆16固定连接。摄像头升降滑块22整体为梯形体，中心位置沿竖直方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹。摄像头升降滑块22通过自身的通孔安装在摄像头升降丝杆16上，前端面为斜面。摄像头23安装在摄像头升降滑块22的前端面上，与摄像头升降滑块22活动连接，可以沿连接轴旋转以调整角度。
在本实施例中，摄像头移动驱动头2、移动驱动轴支承3、移动换向齿轮4、移动丝杆轴支承5、摄像头移动丝杆13、摄像头升降驱动头14、升降丝杆轴支承15、摄像头升降丝杆16、摄像头移动滑块20和摄像头升降滑块22均采用304不锈钢材料制成；摄像头23采用HI-RAD S HD型摄像头实现，可从市场上采购。
如图1、图2和图3所示，棒束转台包括棒束旋转驱动头6、旋转驱动轴支承7、旋转换向齿轮9、棒束放置导向10、旋转轴支承11、旋转轴12、橡胶套18、托辊19、主动旋转齿轮24和从动旋转齿轮25。棒束旋转驱动头6穿过旋转头支承架8横板上的通孔，通过旋转驱动轴支承7与横板活动连接。棒束旋转驱动头6的下端设置有旋转换向齿轮9。旋转轴12的左右两端分别穿过旋转头支承架8的左导向板和右导向板上设置的通孔，通过旋转轴支承11与左导向板和右导向板活动连接。在旋转轴12中部的外表面由内向外依次覆盖有托辊19和橡胶套18，用于带动燃料棒束17的转动。旋转轴12的左端安装有从动旋转齿轮25。旋转轴12共有两根，沿前后方向依次设置，位于同一水平面上。主动旋转齿轮24的左端与旋转换向齿轮9啮合，右端通过轴承与旋转头支承架8的左导向板活动连接。主动旋转齿轮24位于前后两根旋转轴12左端的从动旋转齿轮25之间，分别与两个从动旋转齿轮25啮合。当主动旋转齿轮24在旋转换向齿轮9的驱动下转动时，从动旋转齿轮25随之转动，从而带动旋转轴12转动，实现对燃料棒束17的翻转。棒束放置导向10整体为倒“L”形，共有两块，形状分别与旋转头支承架8的左导向板和右导向板相匹配，分别安装在左导向板和右导向板的内侧端面上，用于实现在放置燃料棒束17时实现对燃料棒束17的限位和导向。
在本实施例中，棒束旋转驱动头6、旋转驱动轴支承7、旋转换向齿轮9、棒束放置导向10、旋转轴支承11、旋转轴12、托辊19、主动旋转齿轮24和从动旋转齿轮25均采用304不锈钢材料制成。
如图1所示，长杆操作工具1整体为“T”形，包括操作柄、长杆和驱动头。操作柄整体为圆柱体形，固定在长杆的上端，沿水平方向设置，用于操作人员旋转长杆操作工具1。长杆的整体为圆柱体形，长度方向为竖直方向。驱动头整体为圆柱体形，下端面设置有凹槽，形状与摄像头移动驱动头2、棒束旋转驱动头6、摄像头升降驱动头14相匹配，用于驱动上述部件的转动。
在本实施例中，长杆操作工具1采用304不锈钢材料制成。
本发明的工作过程如下：
1.将所要检查的燃料棒束17就位在托辊19上，并与托辊19的上橡胶套18相接触。
2.将长杆操作工具1就位于棒束旋转驱动头6上，转动长杆操作工具1，棒束旋转驱动头6带动旋转换向齿轮9转动，从而带动旋转轴12转动。旋转轴12带动托辊19转动，托辊19带动橡胶套18转动。由于橡胶套18的摩擦力带动与其接触的燃料棒束17一同转动，转动一角度后停止。
3.将长杆操作工具1移至摄像头移动驱动头2上，转动长杆操作工具1，摄像头移动驱动头2带动移动换向齿轮4转动，从而带动摄像头移动丝杆13转动。摄像头移动丝杆13带动摄像头移动滑块20左右移动，摄像头23跟随滑块一同移动，待合适检查位置停止。随后将将长杆操作工具1移至摄像头升降驱动头14上，转动长杆操作工具1使其摄像头23上下移动，直至合适位置停止，可直接观察燃料棒束17表面状态。
4.此棒束平面检查完成后，再次将长杆操作工具1移至棒束旋转驱动头6上，继续转动长杆操作工具1，使其棒束转台继续转动。将长杆操作工具1依次移至摄像头移动驱动头2和摄像头升降驱动头14上，使摄像头23在合适位置停止，用以上方法继续检查，直至整各棒束燃料棒束17检查完毕。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (5)

1.一种重水堆破损燃料水下检查装置，其特征在于：包括长杆操作工具(1)摄像头驱动装置、棒束转台和支撑部件；摄像头驱动装置和棒束转台均固定在支撑部件上，摄像头驱动装置位于棒束转台的上方，棒束转台位于摄像头驱动装置前方；长杆操作工具(1)位于摄像头驱动装置和棒束转台上方；所述的支撑部件包括底座支架(27)、摄像头支架(21)和旋转头支承架(8)；底座支架(27)包括水平设置的支撑板和竖直设置的支撑柱，支撑柱共有四根，分别固定在支撑板下端面的四个角上；连接板通过固定螺栓(26)固定在底座支架(27)支撑板的上端面，整体覆盖底座支架(27)支撑板的上端面；摄像头支架(21)整体为长方形板状，设置在连接板上端面的后部；在摄像头支架(21)的上部沿水平方向开设有通孔，在上端面的左部沿竖直方向开有安装孔，该安装孔与通孔相贯通；旋转头支承架(8)设置在连接板上端面的前部，由左至右依次为竖板、横板、左导向板和右导向板；竖板的高度小于摄像头支架(21)的高度，后端与摄像头支架(21)固定连接；左导向板整体为倒“L”形板状，高度与竖板相同，在左导向板的下部沿水平方向开设有通孔；横板的左端与竖板的上端固定连接，右端与左导向板的上端固定连接，在横板的中心位置沿竖直方向开设有通孔；右导向板结构与左导向板镜像对称，右导向板与左导向板的距离大于左导向板与竖板的距离，在右导向板下部沿水平方向开设有通孔，该通孔与左导向板通孔的连接线为水平线；所述的摄像头驱动装置包括摄像头移动驱动头(2)、移动驱动轴支承(3)、移动换向齿轮(4)、移动丝杆轴支承(5)、摄像头移动丝杆(13)、摄像头升降驱动头(14)、升降丝杆轴支承(15)、摄像头升降丝杆(16)、摄像头移动滑块(20)、摄像头升降滑块(22)和摄像头(23)；摄像头移动丝杆(13)设置在摄像头支架(21)的通孔内部，两端通过移动丝杆轴支承(5)与摄像头支架(21)活动连接；摄像头移动丝杆(13)的左部安装有移动换向齿轮(4)，位于左端的移动丝杆轴支承(5)的右侧；摄像头移动驱动头(2)穿过摄像头支架(21)的安装孔，通过移动驱动轴支承(3)与摄像头支架(21)活动连接，下端设置有移动换向齿轮(4)，与摄像头移动丝杆(13)上安装的移动换向齿轮(4)相啮合；摄像头移动滑块(20)整体为“L”形块状，后部沿水平方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹；摄像头移动滑块(20)前部沿竖直方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹；摄像头移动滑块(20)通过后部的水平方向的通孔安装在摄像头移动丝杆(13)上，沿摄像头移动丝杆(13)实现水平方向的运动；摄像头升降驱动头(14)通过升降丝杆轴支承(15)安装在摄像头移动滑块(20)前部的竖直方向的通孔内，与摄像头移动滑块(20)活动连接；摄像头升降驱动头(14)的下端与摄像头升降丝杆(16)固定连接；摄像头升降滑块(22)整体为梯形体，中心位置沿竖直方向开设有通孔，通孔内设置有内螺纹；摄像头升降滑块(22)通过自身的通孔安装在摄像头升降丝杆(16)上，前端面为斜面；摄像头(23)安装在摄像头升降滑块(22)的前端面上，与摄像头升降滑块(22)活动连接；所述的底座支架(27)、摄像头支架(21)和旋转头支承架(8)均采用304不锈钢材料制成；所述的棒束转台包括棒束旋转驱动头(6)、旋转驱动轴支承(7)、旋转换向齿轮(9)、棒束放置导向(10)、旋转轴支承(11)、旋转轴(12)、橡胶套(18)、托辊(19)、主动旋转齿轮(24)和从动旋转齿轮(25)；棒束旋转驱动头(6)穿过旋转头支承架(8)横板上的通孔，通过旋转驱动轴支承(7)与横板活动连接；棒束旋转驱动头(6)的下端设置有旋转换向齿轮(9)；旋转轴(12)的左右两端分别穿过旋转头支承架(8)的左导向板和右导向板上设置的通孔，通过旋转轴支承(11)与左导向板和右导向板活动连接；在旋转轴(12)中部的外表面由内向外依次覆盖有托辊(19)和橡胶套(18)；旋转轴(12)的左端安装有从动旋转齿轮(25)、旋转轴(12)共有两根，沿前后方向依次设置，位于同一水平面上；主动旋转齿轮(24)的左端与旋转换向齿轮(9)啮合，右端通过轴承与旋转头支承架(8)的左导向板活动连接；主动旋转齿轮(24)位于前后两根旋转轴(12)左端的从动旋转齿轮(25)之间，分别与两个从动旋转齿轮(25)啮合；棒束放置导向(10)整体为倒“L”形，共有两块，形状分别与旋转头支承架(8)的左导向板和右导向板相匹配，分别安装在左导向板和右导向板的内侧端面上。
2.根据权利要求1所述的重水堆破损燃料水下检查装置，其特征在于：所述的摄像头移动驱动头(2)、移动驱动轴支承(3)、移动换向齿轮(4)、移动丝杆轴支承(5)、摄像头移动丝杆(13)、摄像头升降驱动头(14)、升降丝杆轴支承(15)、摄像头升降丝杆(16)、摄像头移动滑块(20)和摄像头升降滑块(22)均采用304不锈钢材料制成；摄像头(23)采用HI-RAD S HD型摄像头实现。
3.根据权利要求1所述的重水堆破损燃料水下检查装置，其特征在于：所述的棒束旋转驱动头(6)、旋转驱动轴支承(7)、旋转换向齿轮(9)、棒束放置导向(10)、旋转轴支承(11)、旋转轴(12)、托辊(19)、主动旋转齿轮(24)和从动旋转齿轮(25)均采用304不锈钢材料制成。
4.根据权利要求1所述的重水堆破损燃料水下检查装置，其特征在于：所述的长杆操作工具(1)整体为“T”形，包括操作柄、长杆和驱动头；操作柄整体为圆柱体形，固定在长杆的上端，沿水平方向设置；长杆的整体为圆柱体形，长度方向为竖直方向；驱动头整体为圆柱体形，下端面设置有凹槽，形状与摄像头移动驱动头(2)、棒束旋转驱动头(6)、摄像头升降驱动头(14)相匹配。
5.根据权利要求1所述的重水堆破损燃料水下检查装置，其特征在于：所述的长杆操作工具(1)采用304不锈钢材料制成。
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