CN206524192U - 一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料组件超声检查技术领域，具体公开了一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置。该装置中用于支撑待检查燃料组件的上部导向组件安装在平板结构的底板上，探头及其驱动机构以及应急脱离组件安装在上部导向组件的一侧的底板上，且探头及其驱动机构中的探头部件可沿水平X轴左右方向以及水平Y轴前后方向移动，用于对燃料组件中的燃料棒的全覆盖检查；应急脱离组件与探头及其驱动机构固定连接，用于在应急情况下，将探头及其驱动机构脱离移出上部导向组件上燃料组件的范围。该装置可实现燃料组件相对于检查装置的定位；对正方形布置燃料棒的全覆盖超声检查；通过扭力限制器、探头部件伸缩气缸避免两轴运动时对燃料棒造成损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料组件超声检查技术领域，具体涉及一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置。
背景技术
在压水堆核电站中，核燃料被装在由端塞密封的薄壁包壳管内，包壳材料为锆合金，采用电子束、压力电阻焊或钨极氩弧焊的焊接方法将端塞焊接在包壳管的两端，然后将若干个燃料棒组装在一起，形成核燃料组件。核燃料组件通过在反应堆芯的裂变反应，产生热能。其是核电站的一个极其重要的部件，是防止核燃料泄漏的第一道屏障。
我国的M310、ACPR1000和CPR1000压水堆核电站采用AFA-3G型燃料组件，燃料棒按17x17排列。燃料组件由燃料棒，下管座和上管座，导向管和仪表管，以及多种格架组成。每个燃料组件含有289个棒位，按照17x17的正方形栅格排列，分别由264根燃料棒、24根控制棒导向管和1根中子通量测量管。燃料棒包括燃料芯块、燃料包壳、压紧弹簧、上端塞和下端塞等几个部分组成。由于反应堆芯复杂、恶劣的运行工况以及高放射性，会引起燃料组件包壳材料性能的变化，如果包壳本身就存在一定缺陷，特别是在端塞与包壳管处的焊缝处，就很有可能在运行过程中产生缺陷扩展，最终导致核燃料组件破损。燃料组件破损将直接导致放射性物质进入一回路，导致整个反应堆厂房环境剂量及放射性污染水平急剧提高，甚至停堆，极大的影响着机组安全、稳定运行。通过对燃料组件实施超声检验，确定破损燃料组件及组件内破损燃料棒的棒位，并对破损燃料组件密封罐封存或对破损燃料棒进行跟换，从而避免放射性物质持续进入核反应堆一回路。
超声检查装置检查时，超声探头针对每根燃料棒发射和接收超声信号(具体为板波)，超声信号通过管壁时，当燃料棒的内壁有水时，超声信号会显著衰减。因此，可以通过判断接收到的超声信号的衰减多少来区分水密性好的燃料棒与泄露的燃料棒。已泄露的燃料棒的回波信号会低于水密性好的燃料棒。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其可以实现对正方形排列的燃料组件各燃料棒实施超声检验，从而确定燃料组件是否破损以及破损组件中破损燃料棒的棒位。
本实用新型的技术方案如下：一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，该检查装置包括底板、上部导向组件、探头及其驱动机构、应急脱离组件、机架以及燃料组件顶紧机构，其中，用于支撑待检查燃料组件的上部导向组件安装在平板结构的底板上，探头及其驱动机构以及应急脱离组件安装在上部导向组件的一侧的底板上，且探头及其驱动机构中的探头部件可沿水平X轴左右方向以及水平Y轴前后方向移动，用于对燃料组件中的燃料棒的全覆盖检查；应急脱离组件与探头及其驱动机构固定连接，用于在应急情况下，将探头及其驱动机构脱离移出上部导向组件上燃料组件的范围。
所述的上部导向组件周围两侧的底板上设有两个燃料组件顶紧机构，且两个燃料组件顶紧机构呈90度直角布置；其中，燃料组件顶紧机构包括顶紧气缸安装座、顶紧气缸以及前端顶紧块，顶紧气缸通过顶紧气缸安装座安装在底板上，并在靠近上部导向组件的顶紧气缸端部设有前端顶紧块；在燃料组件导入上部导向组件后，顶紧气缸的气缸杆伸出，通过前端顶紧块压紧燃料组件下管座，从而将燃料组件固定。
所述的上部导向组件一侧的底板上设有标定组件翻转机构，其包括摆动气缸安装座、摆动气缸以及标定组件，其中，摆动气缸通过摆动气缸安装座安装在底板上，摆动气缸上安装有标定组件，通过摆动气缸带动标定组件摆至或移出上部导向组件。
所述的底板上还设有机架，并在机架上设有视频监视系统和接线盒，其中，视频监视系统可对上部导向组件进行视频监控；所述视频监视系统采用耐辐射摄像头；所述接线盒为探头及其驱动机构及其他电气设备供电。
所述的探头及其驱动机构包括探头部件、X轴驱动部件以及Y轴驱动部件，其中，探头部件与X轴驱动部件以及Y轴驱动部件相连接，通过X轴驱动部件以及Y轴驱动部件实现探头部件整体沿X轴和Y轴两轴运行；所述探头部件包括探头部件固定座、探头部件滑动座、探头部件伸缩气缸以及超声检测探头，其中，安装固定有超声检测探头的探头部件固定座与Y轴驱动部件中的Y轴驱动螺母固定连接，并在Y轴驱动部件的作用下，实现超声检测探头在Y轴方向上前进或后退；探头部件滑动座与探头部件伸缩气缸固定连接，通过可调节气压的探头部件伸缩气缸可带动探头部件滑动座相对于探头部件固定座相对前后运动。
所述的应急脱离组件包括应急脱离部件导向结构、应急脱离销组件、绳轮组件以及绳索环，其中，应急脱离部件导向结构包括安装在底板上的直线轴和直线轴承，探头及其驱动机构整体安装在应急脱离部件导向结构上，并通过应急脱离部件导向结构上安装的绳轮组件以及绳索环，拉动探头及其驱动机构沿Y轴方向后退；在应急脱离部件导向结构上还安装有应急脱离销组件，用于限制应急脱离部件导向结构上的探头及其驱动机构与底板的移动。
所述的应急脱离销组件包括应急脱离销安装座、应急脱离销轴、应急拔销杆、应急压缩弹簧以及应急拉伸弹簧，其中，应急拔销杆通过应急拉伸弹簧与应急脱离部件导向结构上的应急脱离销安装座相连接，应急拔销杆另一端套在应急脱离销轴上并将应急脱离销轴上套有的应急压缩弹簧压紧在应急脱离销轴槽内，并在应急脱离销杆上端销孔内安装有销，并使该销与绳轮组件相连接；应急脱离销杆插入到底板中，将探头及其驱动机构与底板相对固定；在紧急情况下，通过下部带钩长杆拉动绳索环，绳索环经绳轮组件拉动应急拔销杆，将应急脱离销轴从底板拔出，并在拉力作用下，实现探头及其驱动部件的整体后退，从而将探头部件从燃料组件中脱离，保证燃料组件的安全。
所述的X轴驱动部件以及Y轴驱动部件采用丝杠、螺母驱动方式，利用直线轴及直线轴承实现导向，并在电机驱动丝杠转动的齿轮传动中，安装有扭力限制器，从而限制左右水平方向X轴和前后方向Y轴的驱动力，避免超声监测探头对燃料棒造成损坏。
所述的底板下方还设有下部导向组件，其包括4根圆柱销和连接板，其中，圆柱销一端与底板固定连接，另一端两两圆柱销端部通过连接板连接形成刚性结构，并可用于对燃料存储格架的定位。
本实用新型的显著效果在于：本实用新型所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，具有以下优点：1)通过下部导向组件、底板实现破损燃料组件检查装置在燃料存储格架的定位、支撑；2)通过上部导向组件将燃料组件导入破损燃料组件检查装置内，燃料组件顶紧机构将燃料组件在上部导向组件内固定，实现燃料组件相对于检查装置的定位；3)探头及其驱动机构驱动探头部件在燃料组件内两轴运动，实现对正方形布置燃料棒的全覆盖超声检查；通过扭力限制器、探头部件伸缩气缸避免两轴运动时对燃料棒造成损坏；4)在出现电气故障或其它紧急情况下，通过应急脱离部件实现燃料组件与破损燃料组件超声检查装置的脱离，保证燃料组件的安全。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置主视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1中探头及其驱动机构的结构示意图；
图4为图1中探头部件的结构示意图；
图5为图1中应急脱离部件结构示意图；
图6为图5中应急脱离销组件结构示意图；
图7为图1中标定组件翻转机构结构示意图；
图中：1、底板；2、上部导向组件；3、探头及其驱动机构；4、视频监视系统；5、接线盒；6、应急脱离组件；7、机架；8、标定组件翻转机构；9、下部导向组件；10、燃料组件顶紧机构；11、探头部件；12、X轴驱动部件；13、Y轴驱动部件；14、探头部件固定座；15、探头部件滑动座；16、探头部件伸缩气缸；17、超声检测探头；18、应急脱离部件导向结构；19、应急脱离销组件；20、绳轮组件；21、绳索环；22、应急脱离销安装座；23、应急脱离销轴；24、应急拔销杆；25、应急压缩弹簧；26、应急拉伸弹簧；27、摆动气缸安装座；28、摆动气缸；29、标定组件；30、圆柱销；31、连接板；32、顶紧气缸安装座；33、顶紧气缸；34、前端顶紧块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，包括底板1、上部导向组件2、探头及其驱动机构3、应急脱离组件6、机架7以及燃料组件顶紧机构10，其中，燃料组件顶紧机构10、上部导向组件2、探头及其驱动机构3以及应急脱离组件6固定在平板结构的底板1上，上部导向组件2尺寸略大于待检查的燃料组件正方形尺寸，用于对燃料组件下管座提供支撑，并确定燃料组件在超声检查装置中的高度；燃料组件顶紧机构10安装在上部导向组件2的附近，用于对燃料组件进行固定支撑；探头及其驱动机构3安装在上部导向结构2一侧，且探头及其驱动机构3中的探头部件11可沿水平X轴方向及前后Y轴方向移动，使探头部件11可对燃料组件中的燃料棒进行检查；应急脱离组件6固定在底板1上，并与探头及其驱动机构3相连接，并在特殊情况下，通过应急脱离组件6带动探头及其驱动机构3中的探头部件11离开燃料组件范围；在底板1上还安装有机架7，在机架7上安装有视频监视系统4用于对探头及其驱动机构3的运行进行监控；在机架7上还安装有接线盒5，用于为探头及其驱动机构3及其他电气设备供电；上部导向结构2附近的底板1上还安装有标定组件翻转机构8，用于对破损燃料组件检查装置的水下标定；在底板1下方，且与上部导向结构2位置相对应的地方安装有下部导向组件9，且用于检查装置工作时，插入燃料存储格架中进行定位；
如图3、图4所示，探头及其驱动机构3包括探头部件11、X轴驱动部件12以及Y轴驱动部件13，其中，探头部件11与X轴驱动部件12以及Y轴驱动部件13相连接，通过X轴驱动部件12以及Y轴驱动部件13实现探头部件11整体沿X轴和Y轴两轴运行；X轴驱动部件12以及Y轴驱动部件13采用丝杠、螺母驱动方式，利用直线轴及直线轴承实现导向，并在电机驱动丝杠转动的齿轮传动中，安装有扭力限制器，从而限制左右水平方向X轴和前后方向Y轴的驱动力，避免超声监测探头对燃料棒造成损坏；探头部件11包括探头部件固定座14、探头部件滑动座15、探头部件伸缩气缸16以及超声检测探头17，其中，安装固定有超声检测探头17的探头部件固定座14与Y轴驱动部件13中的Y轴驱动螺母固定连接，并在Y轴驱动部件13的作用下，实现超声检测探头17在Y轴方向上前进或后退；探头部件滑动座15与探头部件伸缩气缸16固定连接，通过探头部件伸缩气缸16可带动探头部件滑动座15相对于探头部件固定座14相对前后运动，并可通过调节探头部件伸缩气缸16的气压，实现超声检测探头17前进时压紧力调整，避免过大的压紧力对燃料棒造成损坏；
如图5、图6所示，应急脱离组件6包括应急脱离部件导向结构18、应急脱离销组件19、绳轮组件20以及绳索环21，其中，应急脱离部件导向结构18包括安装在底板1上的直线轴和直线轴承，探头及其驱动机构3整体安装在应急脱离部件导向结构18上，并通过应急脱离部件导向结构18上安装的绳轮组件20以及绳索环21，拉动探头及其驱动机构3沿Y轴方向后退；在应急脱离部件导向结构18上还安装有应急脱离销组件19，用于限制应急脱离部件导向结构18上的探头及其驱动机构3的移动，其中，应急脱离销组件19包括应急脱离销安装座22、应急脱离销轴23、应急拔销杆24、应急压缩弹簧25以及应急拉伸弹簧26，其中，应急拔销杆24通过应急拉伸弹簧26与应急脱离部件导向结构18上的应急脱离销安装座22相连接，应急拔销杆24另一端套在应急脱离销轴23上并将应急脱离销轴23上套有的应急压缩弹簧25压紧在应急脱离销轴23槽内，并在应急脱离销杆24上端销孔内安装有销，并使该销与绳轮组件20相连接；应急脱离销杆24插入到底板1中，将探头及其驱动机构3与底板1相对固定；在紧急情况下，通过下部带钩长杆拉动绳索环21，绳索环21经绳轮组件20拉动应急拔销杆24，将应急脱离销轴23从底板1拔出，并在拉力作用下，实现探头及其驱动部件的整体后退，从而将探头部件11从燃料组件中脱离，保证燃料组件的安全；
如图7所示，标定组件翻转机构8安装在上部导向组件2紧靠探头及其驱动机构3方向的左侧位置上，标定组件翻转机构包括摆动气缸安装座27、摆动气缸28以及标定组件29，其中，摆动气缸28通过摆动气缸安装座27安装在底板1上，摆动气缸28上安装有标定组件29，在进行水下标定时，通过摆动气缸28将标定组件29摆至上部导向组件2上，探头部件11在X轴驱动部件12以及Y轴驱动部件13左右下，对标定组件29进行检测；在对燃气组件进行检查时，利用摆动气缸28，将标定组件29沿逆时针从上部摆至偏离上部导向组件2位置，保证不影响探头部件11、上部导向组件2的正常工作；
在上部导向组件2右侧和前方两个位置设置有两个燃料组件顶紧机构10，且两个燃料组件顶紧机构呈90度直角布置；其中，燃料组件顶紧机构10包括顶紧气缸安装座32、顶紧气缸33以及前端顶紧块34，顶紧气缸33通过顶紧气缸安装座32安装在底板1上，并在靠近上部导向组件2的顶紧气缸33端部安装有前端顶紧块34；在燃料组件导入上部导向组件2后，顶紧气缸33气缸杆伸出，通过前端顶紧块34压紧燃料组件下管座，从而将燃料组件固定；
在底板1下方安装的下部导向组件9包括4根圆柱销30和连接板31，其中，圆柱销30一端与底板固定连接，另一端通过连接板，将圆柱销30组成刚性结构；在实施检查时，下部导向部件9插入燃料存储格架中，实现破损燃料组件超声检测装置在燃料存储格架中的定位。
视频监视系统4可对上部导向组件部分进行视频监控，实现燃料组件导入破损燃料组件检查装置、超声检测探头进入燃料组件时视频监控，避免不当操作对燃料组件、燃料棒造成损坏。视频监视系统距离燃料组件较近，因此辐照剂量较大，需采用耐辐照摄像头。
接线盒5实现X轴和Y轴驱动部件电机、超声检测探头以及各气动元器件的中转连接，实现破损燃料组件超声检查装置与其控制电缆可分离，避免控制电缆被破损燃料组件超声检查装置粘污。
Claims (9)
1.一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：该检查装置包括底板(1)、上部导向组件(2)、探头及其驱动机构(3)、应急脱离组件(6)、机架(7)以及燃料组件顶紧机构(10)，其中，用于支撑待检查燃料组件的上部导向组件(2)安装在平板结构的底板(1)上，探头及其驱动机构(3)以及应急脱离组件(6)安装在上部导向组件(2)的一侧的底板(1)上，且探头及其驱动机构(3)中的探头部件(11)可沿水平X轴左右方向以及水平Y轴前后方向移动，用于对燃料组件中的燃料棒的全覆盖检查；应急脱离组件(6)与探头及其驱动机构(3)固定连接，用于在应急情况下，将探头及其驱动机构(3)脱离移出上部导向组件(2)上燃料组件的范围。
2.根据权利要求1所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的上部导向组件(2)周围两侧的底板(1)上设有两个燃料组件顶紧机构(10)，且两个燃料组件顶紧机构(10)呈90度直角布置；其中，燃料组件顶紧机构(10)包括顶紧气缸安装座(32)、顶紧气缸(33)以及前端顶紧块(34)，顶紧气缸(33)通过顶紧气缸安装座(32)安装在底板(1)上，并在靠近上部导向组件(2)的顶紧气缸(33)端部设有前端顶紧块(34)；在燃料组件导入上部导向组件(2)后，顶紧气缸(33)气缸杆伸出，通过前端顶紧块(34)压紧燃料组件下管座，从而将燃料组件固定。
3.根据权利要求1所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的上部导向组件(2)一侧的底板(1)上设有标定组件翻转机构(8)，其包括摆动气缸安装座(27)、摆动气缸(28)以及标定组件(29)，其中，摆动气缸(28)通过摆动气缸安装座(27)安装在底板(1)上，摆动气缸(28)上安装有标定组件(29)，通过摆动气缸(28)带动标定组件(29)摆至或移出上部导向组件(2)。
4.根据权利要求1所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的底板(1)上还设有机架(7)，并在机架(7)上设有视频监视系统(4)和接线盒(5)，其中，视频监视系统(4)可对上部导向组件(2)进行视频监控；所述视频监视系统采用耐辐射摄像头；所述接线盒(5)为探头及其驱动机构(3)及其他电气设备供电。
5.根据权利要求1所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的探头及其驱动机构(3)包括探头部件(11)、X轴驱动部件(12)以及Y轴驱动部件(13)，其中，探头部件(11)与X轴驱动部件(12)以及Y轴驱动部件(13)相连接，通过X轴驱动部件(12)以及Y轴驱动部件(13)实现探头部件(11)整体沿X轴和Y轴两轴运行；所述探头部件(11)包括探头部件固定座(14)、探头部件滑动座(15)、探头部件伸缩气缸(16)以及超声检测探头(17)，其中，安装固定有超声检测探头(17)的探头部件固定座(14)与Y轴驱动部件(13)中的Y轴驱动螺母固定连接，并在Y轴驱动部件(13)的作用下，实现超声检测探头(17)在Y轴方向上前进或后退；探头部件滑动座(15)与探头部件伸缩气缸(16)固定连接，通过可调节气压的探头部件伸缩气缸(16)可带动探头部件滑动座(15)相对于探头部件固定座(14)相对前后运动。
6.根据权利要求1所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的应急脱离组件(6)包括应急脱离部件导向结构(18)、应急脱离销组件(19)、绳轮组件(20)以及绳索环(21)，其中，应急脱离部件导向结构(18)包括安装在底板(1)上的直线轴和直线轴承，探头及其驱动机构(3)整体安装在应急脱离部件导向结构(18)上，并通过应急脱离部件导向结构(18)上安装的绳轮组件(20)以及绳索环(21)，拉动探头及其驱动机构(3)沿Y轴方向后退；在应急脱离部件导向结构(18)上还安装有应急脱离销组件(19)，用于限制应急脱离部件导向结构(18)上的探头及其驱动机构(3)与底板(1)的移动。
7.根据权利要求6所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的应急脱离销组件(19)包括应急脱离销安装座(22)、应急脱离销轴(23)、应急拔销杆(24)、应急压缩弹簧(25)以及应急拉伸弹簧(26)，其中，应急拔销杆(24)通过应急拉伸弹簧(26)与应急脱离部件导向结构(18)上的应急脱离销安装座(22)相连接，应急拔销杆(24)另一端套在应急脱离销轴(23)上并将应急脱离销轴(23)上套有的应急压缩弹簧(25)压紧在应急脱离销轴(23)槽内，并在应急脱离销杆(24)上端销孔内安装有销，并使该销与绳轮组件(20)相连接；应急脱离销杆(24)插入到底板(1)中，将探头及其驱动机构(3)与底板(1)相对固定；在紧急情况下，通过下部带钩长杆拉动绳索环(21)，绳索环(21)经绳轮组件(20)拉动应急拔销杆(24)，将应急脱离销轴(23)从底板(1)拔出，并在拉力作用下，实现探头及其驱动机构(3)的整体后退，从而将探头部件(11)从燃料组件中脱离，保证燃料组件的安全。
8.根据权利要求5所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的X轴驱动部件(12)以及Y轴驱动部件(13)采用丝杠、螺母驱动方式，利用直线轴及直线轴承实现导向，并在电机驱动丝杠转动的齿轮传动中，安装有扭力限制器，从而限制左右水平方向X轴和前后方向Y轴的驱动力，避免超声监测探头对燃料棒造成损坏。
9.根据权利要求1所述的一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置，其特征在于：所述的底板(1)下方还设有下部导向组件(9)，其包括4根圆柱销(30)和连接板(31)，其中，圆柱销(30)一端与底板(1)固定连接，另一端两两圆柱销(30)端部通过连接板(31)连接形成刚性结构，并可用于对燃料存储格架的定位。
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| CN108269628A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 核动力运行研究所 | 一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置 |
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| CN108269628A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 核动力运行研究所 | 一种正方形排列破损燃料组件的超声检查装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20170926 Effective date of abandoning: 20231020 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20170926 Effective date of abandoning: 20231020 |
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| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |