CN201910255U - 核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置 - Google Patents

核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置 Download PDF

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任亮
江林志
蒋国富
胡成海
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Abstract

本实用新型属于一种核燃料元件尺寸测量装置，具体是核燃料元件辐照后尺寸测量的三坐标测量装置。包括连接电缆、三级过滤器、空气压缩机、计算机数据采集系统和温度修正系统；由工作台、Z轴、Y轴光栅尺、测头、X轴和支承底座组成的测头系统；测头系统通过连接电缆与三级过滤器和空气压缩机连接，所述测量装置的测头系统具有与工作台连接的龙门架；测头系统通过机床电缆与控制系统相连；控制系统与计算机数据采集系统相连。本实用新型将控制系统与测头系统分离，减少了控制系统受辐射环境的影响；能够在辐射剂量场环境下测量核燃料元件辐照后的尺寸，测量精度高、重复性好，适合在热室环境下操作。

Description

核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种核燃料元件的尺寸测量装置，具体是核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置。
背景技术
[0002目前，在反应堆热室内进行核燃料元件辐照后元件尺寸测量多采用电感测微仪进行，这种测量装置精度较高，但稳定性差。由于测量台架的限制，造成电感测量装置的标定困难；探头磨损易造成测量重复性差、调整困难；经常出现探头与工件和台架碰撞等现象。
随着测量技术的发展，采用空间测量的三坐标测量技术越来越成熟。
三坐标综合尺寸测量系统是一种通用的三维长度测量仪器，是由三个互相垂直的测量轴和各自的长度测量系统组成的机械主体，结合测头系统、控制系统、数据采集系统与计算机系统构成的坐标测量系统。测量时，把被测元件置于测量系统的测量空间中，通过机器运动系统带动传感器即测头与空间内被测点接触时，测头即发出读数信号，通过测量系统就可以得到被测点的几何坐标值。根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出待测的几何尺寸和相互位置关系。 由于辐照后的核燃料元件只能在反应堆热室内进行相关检查，而三坐标综合尺寸测量系统属精密测量设备，环境条件的保证很关键，热室外围设备的热源等会导致壳体内温度超过40℃，高于系统限定温度20±2℃；强放射性对该系统的电子器件、传输电缆和气浮构件的影响等，直接影响到测量系统的测量精度和使用寿命。
三坐标测量技术已广泛应用于航空、电子、模具等行业，但都是使用在非强辐射的技术领域，对于用于测量强辐射对象未见报道。因此，寻求一种即简便又能适应反应堆热室强辐射测量环境，并能够满足测量精度的测量装置就显得格外重要。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种核燃料元件辐照后尺寸测量装置，该装置能够在辐射剂量场的环境下测量核燃料元件辐照后元件尺寸，并在长时间使用后仍满足测量精度要求，同时适合反应堆热室操作。
本实用新型是这样实现的：
核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置，包括连接电缆、三级过滤器、空气压缩机、计算机数据采集系统和温度修正系统；由工作台、Z轴、Y轴光栅尺、测头、X轴和支承底座组成的测头系统；测头系统通过连接电缆与三级过滤器和空气压缩机连接，其特征在于：所述测量装置的测头系统具有与工作台连接的龙门架；测头系统通过机床电缆与控制系统相连；控制系统与计算机数据采集系统相连。
其附加特征在于：
所述的龙门架设有悬臂梁。
本实用新型的效果在于：由于采用机床电缆连接，将控制系统与测头系统分离，减少了控制系统受辐射环境的影响；龙门架的悬臂梁结构使Y轴光栅尺等受辐照影响较大的部件远离工作台，以减少受辐射的水平。本发明的测量装置测量精度高、重复性好，适合在热室环境下操作。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的安装位置结构示意图。
图中：1.工作台；2. Z轴；3.Y轴光栅尺；4.测头；5.龙门架；6.X轴；7.支承底座；8.连接电缆；9.三级过滤器；10.空气压缩机；11.计算机数据采集系统；12.机床电缆；13.控制系统；14.不间断电源；15.穿墙孔；16.混凝土墙；17.测头系统。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置主要由测头系统17、控制系统13、计算机数据采集系统11组成。测头系统17执行控制系统13发出的指令，达到测量物体的几何尺寸、形状和位置的目的。控制系统传达计算机数据采集系统的指令。
测头系统17由工作台1、Z轴2、Y轴光栅尺3、测头4、龙门架5、X轴6和支承底座7组成。其中，工作台1与支承底座7由螺钉铆接；工作台1与龙门架5连接，使测头系统17沿X轴6的方向运动；龙门架5采用设有悬臂梁，该悬臂梁可带动测头4沿Y轴3的方向运动，也可以沿Z轴2的方向上下运动，并使Y轴光栅尺3等受辐照影响较大的部件远离工作台，以减少受辐射的水平。混凝土墙16起辐射防护的作用，在混凝土墙件16上开有穿墙孔15。测头系统17穿过穿墙孔15放在热室内，通过连接电缆8与三级过滤器9和空气压缩机10连接。机床电缆12穿过穿墙孔15将测头系统17与控制系统件13连接，控制系统件13与计算机数据采集系统11相连。不间断电源14为防辐射三坐标综合尺寸测量装置提供电力，保证装置在工作工程中不断电。空气压缩机10给整个系统提供至少0.4Mpa的工作压力，使整个测头系统17处于气浮状态。三级过滤器9采用三级过滤的方式过滤空压机排气时带入的水汽和油，延长测量装置的使用寿命。
使用时，将辐照后的核燃料元件置于测量装置的测量空间，计算机数据采集系统11相获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。通过测头系统17与龙门架5的配合，对被测核燃料元件的几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点的分析拟合，最终还原出被测核燃料元件的几何元素，并在此基础上计算其与理论值之间的偏差，从而完成对被测元件的尺寸测量工作。

Claims (2)

1. 核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置，包括连接电缆（8）、三级过滤器（9）、空气压缩机（10）、计算机数据采集系统（11）和温度修正系统；由工作台（1）、Z轴（2）、Y轴光栅尺（3）、测头（4）、X轴（6）和支承底座（7）组成的测头系统（17）；测头系统（17）通过连接电缆（8）与三级过滤器（9）和空气压缩机（10）连接，其特征在于：所述测量装置的测头系统（17）具有与工作台（1）连接的龙门架（5）；测头系统（17）通过机床电缆（12）与控制系统（13）相连；控制系统（13）与计算机数据采集系统（11）相连。
2.按照权利要求1所述的核燃料元件辐照后尺寸三坐标测量装置，其特征在于：所述的龙门架（5）设有悬臂梁。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105427907A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 中国核动力研究设计院 一种燃料棒微小空腔体积测量系统及方法
CN111665106A (zh) * 2020-05-22 2020-09-15 清华大学 一种球形燃料元件制样设备和工艺

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