CN111684543A - 用于检查燃料组件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种燃料组件检查系统，该系统利用安装在设施的乏燃料处理工具上的压力转换器来检测燃料检查期间燃料组件深度的相对变化。然后，系统将信号无线传输到燃料检查记录系统，该燃料检查记录系统将信号转换为沿摄像机正在观察的燃料组件的相对高度，并通过叠加在检查的视频图像上的文本显示相对高度以及摄像机正在观察的适用的燃料组件特征(例如喷嘴、网格、跨度)。

Description

用于检查燃料组件的方法和设备

技术领域

本发明总体涉及用于检查核燃料组件的方法和设备，并且更具体地，本发明涉及用于在水下远程检查核燃料组件的方法和设备。

背景技术

在核电工业中，出于多种原因，核燃料组件在插入反应堆后当驻留在乏燃料池中时可能需要进行检查。可能需要检查燃料组件在装卸时是否因燃料棒泄漏、碎屑或腐蚀或其他多种原因而受损。该任务可能很繁琐，这是因为大多数燃料处理起重机都没有位置读数。燃料移动操作员必须在该起重机上使用标记，并通过俯视计数水下燃料组件的位置。在大量燃料移动之后，有可能发生错误，即，错误的燃料组件被移动或错误的燃料组件被插入错误的位置中。尽管如此，必须始终将所有燃料组件放置在其指定的位置，从而保持100％的燃料责任。为了克服这一困难、并确保解决正确的燃料组件分配位置问题，开发了一种用于燃料处理起重机的位置读取系统，称为SureTrac系统。SureTrac系统是完全便携式的系统，并通过两个临时安装在燃料处理机上的无线激光跟踪装置和无线压力传感器来完成此任务。跟踪装置将X、Y、Z位置信息发送到处理其的便携式计算机。

SureTrac计算机软件具有代表实际乏燃料池的虚拟乏燃料池。当燃料处理起重机处于乏燃料池中的燃料架上方时，SureTrac软件会自动放大该燃料架并显示实际单元位置。燃料单元的字母数字位置通过无线链路发送到电子显示器。仅位置模式在电子显示器上显示当前燃料单元的位置。在包括Z升降传感器时，卸载、插入调动(shuffle)和重新装载模式具有存储在数据库中的起重机移动。如果操作员开始偏离编程顺序，则会发出声音警报，以警告错误。

为了维修乏燃料池，在核电站的燃料厂房的燃料处理起重机上装配SureTrac系统，以跟踪起重机吊钩的位置。在水下约20英尺的乏燃料池中存在燃料组件架。SureTrac系统提供了燃料处理起重机当前下方的架单元位置的读数。通过利用无线数据链路的远距离激光器获得起重机吊桥和小车(X，Y)信息，该无线数据链路将信息传输到便携式计算机。计算机处理该信息，然后将字母数字位置无线传输到电子显示器。电子显示器向燃料处理人员提供反馈。

SureTrac系统在正确定位要检查的燃料组件方面提供了很大改进，但是它却没有被装备成帮助检查员实施检查。需要进一步的改进，以协助检查员了解检查员实际正在查看的内容并记录该观察内容。

发明内容

本发明通过提供用于远程检查存储在乏燃料池的下部的架内的单元中的核燃料组件的方法和设备来实现上述目的。该方法将摄像机支撑在架上方的乏燃料池内，聚焦在存储有核燃料组件的单元上方。摄像机具有输出，该输出被传输到乏燃料池外部的处理设备。压力转换器在燃料组件处理工具上的附接到燃料组件的连接件上方和燃料组件处理工具上的一个点下方的固定距离处装配在长柄(long handled)的燃料组件处理工具，在燃料组件处理工具从架中基本完全抬出燃料组件时，该点将保持浸没在乏燃料池内。压力转换器具有代表在压力转换器高程处的乏燃料池内的深度的输出，该压力转换器的输出被传输到处理设备。该方法将连接件降低到燃料组件，并将连接件附接到燃料组件。然后，该方法利用燃料组件处理工具将燃料组件从单元中抬高，同时摄像机在摄像机的视野范围内记录燃料组件的一部分并且作为摄像机输出的至少一部分，所述输出被通信至处理设备。然后，处理设备将压力转换器的输出与摄像机所观察的燃料组件上的图像的高程相关联、并在远离乏燃料池的位置处显示燃料组件的表示，其中图像叠加在该高程处的表示上。

优选地，抬高步骤以增量步骤抬高燃料组件，其中每个步骤的高度大约等于图像的高度。在一个实施例中，其中燃料组件具有多个侧面，在每个抬高步骤增量之后，燃料组件处理工具暂停燃料组件的抬高并旋转燃料组件，从而摄像机捕获每个侧面的图像。替代地，为每个侧面提供单独的摄像机。理想地，摄像机输出和压力转换器输出被无线地传输到处理设备。在一个这样的实施例中，摄像机由架支撑，并且优选地，记录了馈送到显示器的摄像机输出。该方法还可以包括以下步骤：产生燃料组件的表示的特征中的至少一些特征的标签，并且将标签附接到所述表示的所述显示器上的对应特征。

本发明还考虑了用于远程检查在乏燃料池的下部的架内的单元中存储的核燃料组件的设备。该设备包括摄像机，该摄像机被构造为支撑在架上方在乏燃料池内、并且聚焦在存储有待检查的核燃料组件的单元上方。摄像机具有代表摄像机视野范围内的图像的输出，该输出被传输到乏燃料池外部的位置。该设备还包括燃料组件处理工具，该燃料组件处理工具被构造为将燃料组件从乏燃料池上方移入和移出架内的各个单元、并且相对于摄像机竖直移动燃料组件，因此摄像机竖直扫描燃料组件。燃料组件处理工具在其下端具有连接件，该连接件构造成附接到燃料组件。压力转换器在连接件上方和燃料组件处理工具上的一个点下方的已知距离处附接到燃料组件处理工具，当燃料组件处理工具从架基本上完全抬高出燃料组件时所述压力转换器保持浸没在乏燃料池中。压力转换器被构造成具有代表在压力转换器高程处的乏燃料池内的深度的输出，该压力转换器的输出被传输到乏燃料池外的位置。在乏燃料池的外部的位置处设有处理设备。处理设备被构造为接收摄像机输出和压力转换器输出，将压力转换器输出与燃料组件上的图像高程相关联、并在乏燃料池外的位置处显示燃料组件的表示，其中，图像在高程处叠加表示上。

在燃料组件具有多个侧面的一个实施例中，摄像机包括多个摄像机，至少一个摄像机聚焦在燃料组件的每一侧面上。优选地，提供无线发射器，该无线发射器被构造为将摄像机输出和压力转换器输出传输至乏燃料池外部的位置。该设备还可包括记录器，该记录器可操作成记录燃料组件的表示的显示器，以记录该检查。在又一个实施例中，该设备包括字符产生器，该字符产生器可操作成产生燃料组件的表示的特征中的至少一些特征的标签，并将那些标签附接到关于燃料组件的表示的显示的对应特征。

本发明还设想了一种远程竖直扫描浸没在液体中的对象的方法。该方法包括以下步骤：将传感器定位在液体中在要扫描的对象的一部分的视野范围内，其中该传感器具有在对象上的给定高程处的对象的所述部分的图像输出，该输出被传输至远程位置。该方法在距离要扫描的对象的所述部分的已知高程处将压力转换器附接到对象或传感器中的一者上。压力转换器具有输出，该输出表示压力转换器的在液体中的高程处的压力，该输出被传输到远程位置。该方法竖直移动对象或传感器中的所述一者，因此传感器竖直扫描对象、并将压力转换器输出与对象上的图像给定高程相关联。在远程位置处显示对象的表示，其中，图像在给定高程处叠加到表示上。优选地，无线传输压力传感器输出和传感器输出。

附图说明

当结合附图阅读优选实施例的以下描述时，可以得到对本发明的进一步理解，在所述附图中：

图1是部署用于检查乏燃料池中的乏核燃料组件的本发明的设备的示意图；

图2是图1所示的压力传感器组件的侧视图；

图3是图2中以点划线形式所示的压力传感器组件的内部部件的侧视图；

图4是图2所示的压力传感器组件的外壳的侧斜视图；和

图5是用于将压力转换器组件安装到图2所示的包层的支架的平面图。

具体实施方式

在执行燃料组件的视觉检查时，对于检查员而言重要的是跟踪和理解检查员一直在观察的燃料组件部分。当前，检查员必须手动跟踪此信息、并将该信息输入到录像上。该跟踪和输入步骤能使检查员从检查燃料组件缺陷的主要目标上分散注意力。期望如下的一种系统，其自动跟踪和显示视野范围内的燃料组件相对于检查摄像机的位置。这样的系统将通过允许检查员只专注于燃料组件部件的完整性来改善视觉检查、并提高所记录的视频图像的准确性。

本发明采用安装在燃料处理工具上的压力转换器，该压力转换器当前用于在燃料清洁和燃料移动通过Suretrac系统期间跟踪乏燃料池中的燃料组件深度，以确定燃料组件上正由检查摄像机观察的相对部分。本发明将压力转换器信号转换成摄像机视角内的燃料组件上高程的指示，然后将该信息交叉引用到燃料设计中，以显示和记录检查摄像机所观察到的高程、以及在视频录制设备上正被观察和显示的可应用燃料组件特征。该系统通过自动跟踪正在扫描的燃料组件部分的显示，来提高燃料组件视觉检查的质量和准确性。这释放了燃料检查员的精力，使其能够更好地将焦点和注意力集中在寻找燃料异常上。该系统还将提高视频记录的质量，这些视频记录将在燃料检查活动后可用。

图1示出根据本发明一个实施例的检查系统10的示意图，该检查系统10部署在乏燃料池12中和周围。燃料组件存储在水下(由水位28指示)20英尺至30英尺的乏燃料池12下部中的乏燃料架14的单元中。一个或多个摄像机20被支撑在架14上，聚焦在容纳要检查的燃料组件16的单元38上方。优选地，为燃料组件的每一侧面提供至少一个摄像机20以观察每一个侧面。燃料处理工具18下降到燃料组件16的顶部喷嘴40上并附接到顶部喷嘴。然后，乏燃料处理工具18竖直升高，优选以不大于摄像机20所观察到的图像的增量升高，直到观察到燃料组件的整个高度为止。替代地，摄像机20可以乘跨在机动板36上，该机动板36围绕多于一个的侧面延伸以扫描燃料组件的多个侧面。

压力转换器26从托架42支撑在乏燃料处理工具18上、处于燃料组件16上方且水线下方28的已知距离处，该距离使压力转换器中的压力传感器在燃料组件从架14中被完全提出时保持浸没。压力转换器信号44被馈送到无线发射器24，该无线发射器24将信号通信到远程位置处的无线接收器30。接收到的信号随后被通信到远程位置的处理器32，并且该处理器从燃料组件16的已知尺寸、压力转换器26在燃料组件16上方的相对高度、以及转换器信号44，将压力转换器信号转换成如下的值，该值标识了沿正被摄像机20的视频图像观察的燃料组件的高程，并将该视频图像叠加在显示器34上的由处理器32生成的燃料组件的表示上。当燃料组件的顶部进入到摄像机视野时，通过压力转换器信号归零，可以补偿压力转换器在燃料组件上方的相对高度。处理器32内的字符产生器产生标签，该标签可施加在燃料组件的图示上，以标识检查员正在观察的燃料组件的特征。

图2﹣5提供了压力传感器组件26及其各种部件的更详细视图。

虽然已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将理解，可以根据本公开的整体教导来开发对细节的各种修改和替代。例如，可以通过将燃料组件从燃料架单元完全抬出、并且在压力转换器附接到摄像机的情况下将摄像机在燃料组件上竖直移动，来实现类似的结果。在这种情况下，燃料组件可以旋转，以在摄像机的每个竖直移动增量处扫描燃料组件的整个周边。此外，应当理解的是，如果该方法的步骤以略有不同的顺序或方式执行，例如当摄像机处于燃料组件底部的视角中时通过将压力转换器归零以补偿压力转换器在燃料组件上方的高度、或者将压力转换器放置在燃料组件正上方，也不会排除在本发明的范围之外。因此，所公开的特定实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求及其任何和所有等效形式的全部范围给出。

Claims (17)

1.一种远程检查存储在乏燃料池(12)下部的架(14)内的单元中的核燃料组件(16)的方法，所述方法包括以下步骤：

将摄像机(20)在所述乏燃料池(12)内支撑在所述架(14)的上方，所述摄像机聚焦在存储有所述核燃料组件(16)的所述单元的上方，所述摄像机具有输出(22)，所述输出被传输至所述乏燃料池(12)外的处理设备(32)；

将压力转换器(26)在燃料组件处理工具(18)上的附接到所述燃料组件(16)的连接件上方和所述燃料组件处理工具上的一个点下方的固定距离处紧固在长柄的所述燃料组件处理工具(18)上，在所述燃料组件处理工具从所述架(14)基本完全抬出所述燃料组件时所述点将保持浸没在所述乏燃料池(12)中，所述压力转换器(26)的输出(44)表示在所述压力转换器的高程处的所述乏燃料池内的深度，所述压力转换器的输出被传输至所述处理设备(32)；

将所述连接件降低到所述燃料组件(16)；

将所述连接件附接到所述燃料组件(16)；

当所述摄像机(20)纪录所述摄像机的视野范围内的所述燃料组件的一部分、并且将所述视野范围内的所述燃料组件的所述部分的图像作为所述摄像机的输出(22)的至少一部分传输到所述处理设备(32)时，利用所述燃料组件处理工具(18)将所述燃料组件(16)抬高出所述单元；

在所述处理设备(32)中，将所述压力转换器的输出(44)与所述燃料组件(16)上的所述图像的高程相关联；和

在远离所述乏燃料池(12)的位置(34)处显示所述燃料组件(16)的表示，其中，所述图像在所述高程处叠加到所述表示上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抬高步骤以增量步骤抬高所述燃料组件(16)，其中，每个增量步骤的高度大约等于所述图像的高度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述燃料组件(16)具有多个侧面，并且在每个抬高步骤增量之后，所述燃料组件处理工具(18)暂停所述燃料组件的抬高、并旋转所述燃料组件，从而所述摄像机(20)捕获所述多个侧面中的每个侧面的图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，为所述多个侧面中的每个侧面提供单独的摄像机(20)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力转换器的输出(44)被无线地传输到所述处理设备(32)。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括记录所述显示器(34)的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括从所述架(14)支撑所述摄像机(20)的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：生成所述燃料组件(16)的所述表示的特征中的至少一些特征的标签，并且将所述标签附接到所述燃料组件的所述表示在所述显示器上的对应特征。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述摄像机(20)在所述燃料组件(16)的部件的视野范围内时，所述关联步骤将所述压力转换器(26)的输出归零，以补偿所述压力转换器在所述燃料组件上方的高度，所述部件沿着所述燃料组件具有已知高程。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述燃料组件(16)的所述部件是顶部喷嘴(40)或底部喷嘴之一。

11.一种用于远程检查存储在乏燃料池(12)的下部的架(14)内的单元中的核燃料组件(16)的设备(10)，所述设备包括：

摄像机(20)，所述摄像机被构造成在所述乏燃料池(12)内支撑在所述架(14)的上方、并聚焦在存储有所述核燃料组件(16)的所述单元的上方，所述摄像机具有代表所述摄像机视野范围内的图像的输出(22)，所述输出被传输至所述乏燃料池外的位置；

燃料组件处理工具(18)，所述燃料组件处理工具被构造成从所述乏燃料池(12)上方将所述燃料组件(16)移入和移出所述架(14)内的各个单元、并相对于所述摄像机(20)竖直移动所述燃料组件，从而所述摄像机竖直扫描所述燃料组件，所述燃料组件处理工具具有附接到所述燃料组件的连接件；

压力转换器(26)，所述压力转换器在所述连接件上方和所述燃料组件处理工具上的一个点下方的固定距离处附接到所述燃料组件处理工具(18)，在所述燃料组件处理工具从所述架(14)基本完全抬高出所述燃料组件(16)时所述点将保持浸没在所述乏燃料池(12)中，所述压力转换器的输出(44)表示在所述压力转换器的高程处的所述乏燃料池内的所述深度，所述压力转换器的输出被传输至所述乏燃料池外的位置；和

所述乏燃料池(12)外的所述位置处的处理设备(32)，所述处理设备被构造成接收所述摄像机的输出(22)和所述压力转换器的输出(44)，将所述压力转换器的输出与所述燃料组件(16)上的所述图像的高程相关联，并且在所述乏燃料池外的所述位置(34)处显示所述燃料组件的表示，其中，所述图像在所述高程处叠加到所述表示上。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述燃料组件(16)具有多个侧面，并且所述摄像机(20)包括多个摄像机，其中，所述多个摄像机中的至少一个摄像机聚焦在所述燃料组件的每个侧面上。

13.根据权利要求11所述的设备，所述设备包括无线发射器(24)，所述无线发射器被构造成将所述压力转换器的输出(44)传输到所述乏燃料池(12)外的位置(30)。

14.根据权利要求11所述的设备，所述设备包括记录器，所述记录器能够操作成记录所述燃料组件(16)的所述表示的显示器(34)。

15.根据权利要求11所述的设备，所述设备包括字符产生器，所述字符产生器能够操作成产生所述燃料组件(16)的所述表示的特征中的至少一些特征的标签，并将所述标签附接到所述燃料组件的所述表示在所述显示器(34)上的对应特征。

16.一种远程竖直扫描浸入液体(12)中的对象(16)的方法，所述方法包括以下步骤：

将传感器(20)定位在所述液体中在要扫描的所述对象的一部分的视野范围内，所述传感器具有在所述对象上的给定高程处的所述对象的所述部分的图像的输出(22)，所述传感器的输出被传输至远程位置(30)；

在距离要扫描的所述对象的所述部分的已知高程处将压力转换器(26)附接到所述对象(16)或所述传感器(20)中的一者上，所述压力转换器的输出(44)表示所述压力转换器的在所述液体中一定高程处的所述压力的表示，所述压力转换器的输出被传输至所述远程位置(30)；

竖直移动所述对象(16)或所述传感器(20)中的所述一者，以便所述传感器竖直扫描所述对象；

将所述压力转换器的输出(44)与所述对象(16)上的所述图像的所述给定高程相关联；和

在所述远程位置(34)上显示所述对象(16)的表示，其中，所述图像在所述给定高程处叠加到所述表示上。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述压力转换器的输出(44)和所述传感器的输出(22)中的至少一个进行无线传输。

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