RU2209477C2

RU2209477C2 - Device for measuring and sorting out nuclear fuel pellets

Info

Publication number: RU2209477C2
Application number: RU2001103168/28A
Authority: RU
Inventors: Н.К. Абиралов; А.А. Митянин; В.А. Митянин; М.Р. Михалев; А.Н. Петров; В.В. Рожков; Е.А. Филиппов; И.Г. Чапаев; С.Б. Чащин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2003-07-27

Abstract

FIELD: non-destructive inspections using ionizing radiation. SUBSTANCE: device has radiation source, detection unit, measuring station incorporating pellet rotation mechanism in the form of two drive shafts for turning each shaft; measuring prism is secured above pellet stream and pellet rotation mechanism, under pellet stream; hold-down pivot is inserted between shafts. EFFECT: enhanced measuring accuracy. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля с помощью ионизирующего излучения, а именно к радиоизотопным измерителям плотности топливных таблеток для энергетических реакторов. The invention relates to non-destructive testing methods using ionizing radiation, and in particular to radioisotope density meters of fuel pellets for power reactors.

Известна быстродействующая автоматическая радиоизотопная система (см. Владыкина А. Н. и др. "Методы и приборы контроля в производстве таблеток ядерного топлива", обзор, М., 1982 г, стр. 37), предназначенная для повышения качества топлива атомных реакторов путем отбраковки недостаточно плотных таблеток. Плотность таблеток измеряется с помощью гамма-абсорбционного метода. В качестве источника излучения применен цезий-137. Регистрация излучения осуществляется сцинтилляционным детектором. Система состоит из двух идентичных каналов, использующих один источник излучения. Таблетки из вибробункера поступают на измерительную станцию и после измерения сортируются исполнительным механизмом. A high-speed automatic radioisotope system is known (see Vladykina A.N. et al. "Control Methods and Devices in the Production of Nuclear Fuel Tablets", review, Moscow, 1982, p. 37), designed to improve the quality of fuel in nuclear reactors by rejection insufficiently dense tablets. The density of the tablets is measured using the gamma absorption method. Cesium-137 was used as a radiation source. Registration of radiation is carried out by a scintillation detector. The system consists of two identical channels using one radiation source. The tablets from the vibratory hopper are fed to the measuring station and, after the measurement, are sorted by the actuator.

Недостатком данной измерительной системы является невысокая точность измерения, обусловленная вследствие использования измерения только в одном сечении, что не позволяет выявить разноплотность по всей толщине таблетки и, следовательно, точность измерения, и, кроме того, пыль и мелкие частицы скапливаются на измерительной призме, что ухудшает позиционирование и, следовательно, точность измерения. The disadvantage of this measuring system is the low accuracy of the measurement, due to the use of measurements in only one section, which does not allow to detect the density across the entire thickness of the tablet and, therefore, the measurement accuracy, and, in addition, dust and small particles accumulate on the measuring prism, which worsens positioning and therefore measurement accuracy.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату - прототипом является автоматический радиоизотопный измеритель плотности по патенту РФ 2109265, G 01 N 9/24; заявка 95118227 с приоритетом от 24.10.95, опубл. 20.04.98, БИ 11, содержащий источник ионизирующего излучения, блок детектирования, коллиматоры, вибропитатель подачи таблеток, основание, на котором закреплена измерительная станция, узел разбраковки, управляющую и регистрирующую аппаратуру. The closest in technical essence and the achieved result - the prototype is an automatic radioisotope density meter according to the patent of the Russian Federation 2109265, G 01 N 9/24; application 95118227 with priority of 10.24.95, publ. 04/20/98, BI 11, containing a source of ionizing radiation, a detection unit, collimators, a vibratory feeder for tablets, a base on which a measuring station, a reject assembly, control and recording equipment are fixed.

Недостатком данного измерителя плотности является невысокая точность измерения, обусловленная вследствие использования измерения только в одном сечении, что не позволяет выявить разноплотность по всей толщине таблетки и, следовательно, точность измерения, и, кроме того, пыль и мелкие частицы скапливаются на измерительной призме, что ухудшает позиционирование, и следовательно, точность измерения. The disadvantage of this density meter is the low accuracy of the measurement, due to the use of measurements in only one section, which does not allow to detect the density in the entire thickness of the tablet and, therefore, the measurement accuracy, and, in addition, dust and small particles accumulate on the measuring prism, which worsens positioning, and therefore, measurement accuracy.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения. An object of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива, содержащем источник ионизирующего излучения, блок детектирования, коллиматоры, средство подачи таблеток, измерительную станцию с измерительной призмой и поджимной пятой, управляющую и регистрирующую аппаратуру, согласно изобретению измерительная станция снабжена механизмом вращения таблетки, выполненным в виде двух приводных валов с возможностью поворота каждого вала, при этом измерительная призма закреплена над потоком таблеток, механизм вращения таблетки расположен под потоком таблеток и между валами установлена поджимная пята. The problem is solved in that in a device for measuring and sorting nuclear fuel pellets containing an ionizing radiation source, a detection unit, collimators, a tablet feeding means, a measuring station with a measuring prism and a pinch heel, control and recording apparatus, according to the invention, the measuring station is equipped with a mechanism rotation of the tablet, made in the form of two drive shafts with the possibility of rotation of each shaft, while the measuring prism is fixed above the stream of tablets k, the rotation mechanism of the tablet is located under the stream of tablets and a pinch heel is installed between the shafts.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как использование механизма вращения таблетки с его конструктивными особенностями и взаимного расположения с другими элементами измерительной станции обеспечивает измерение в нескольких сечениях (в данном случае в трех сечениях согласно технических условий), что повышает точность определения плотности и ее распределение по толщине таблетки. Поворот каждого вала позволяет осуществлять сортировку таблеток на годные и брак, исключив используемый в прототипе самостоятельный узел разбраковки. Установка измерительной призмы над потоком таблеток исключает попадание на нее пыли и частиц, что также уменьшает погрешность базирования и, следовательно, повышает точность измерения. The specified set of features is new and has an inventive step, since the use of the tablet rotation mechanism with its design features and relative positioning with other elements of the measuring station provides measurement in several sections (in this case, in three sections according to technical conditions), which increases the accuracy of determining the density and its distribution over the thickness of the tablet. The rotation of each shaft allows the sorting of tablets into suitable and defective tablets, eliminating the use of an independent sorting unit used in the prototype. The installation of the measuring prism above the stream of tablets eliminates the ingress of dust and particles on it, which also reduces the baseline error and, therefore, increases the measurement accuracy.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива. In FIG. 1 is a functional diagram of a device for measuring and sorting nuclear fuel pellets.

На фиг.2 - механизм вращения. Figure 2 - rotation mechanism.

Устройство для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива содержит узел загрузки 1, измерительную станцию с механизмом 2 вращения, предназначенным для фиксации, вращения и сортировки таблеток, с измерительной призмой 3, закрепленной над потоком таблеток, с поджимной пятой 4, расположенной между валами механизма 2 вращения, коллиматор 5 с источником ионизирующего излучения, блок детектирования 6, управляющую и регистрирующую аппаратуру, состоящую из блока 7 первичной обработки сигнала и модуля 8 управления и обработки данных, датчик 9 наличия таблеток. Механизм 2 вращения состоит из двух валов 10, шагового двигателя 11, двух электромагнитов 12, 13, поворота каждого вала. Вращение валов осуществляется посредством фрикционного зацепления выходного вала шагового двигателя и валов, и торец вала двигателя удерживает таблетку от поступательного движения. A device for measuring and sorting nuclear fuel pellets comprises a loading unit 1, a measuring station with a rotation mechanism 2 for fixing, rotating and sorting the tablets, with a measuring prism 3 fixed over the stream of tablets, with a pinch heel 4 located between the shafts of the rotation mechanism 2 , a collimator 5 with an ionizing radiation source, a detecting unit 6, control and recording equipment, consisting of a primary signal processing unit 7 and a control and data processing module 8, a sensor 9 n Alicia pills. The rotation mechanism 2 consists of two shafts 10, a stepper motor 11, two electromagnets 12, 13, the rotation of each shaft. The rotation of the shafts is carried out by frictional engagement of the output shaft of the stepper motor and the shafts, and the end face of the motor shaft keeps the tablet from translational motion.

Устройство для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива работает следующим образом. A device for measuring and sorting tablets of nuclear fuel works as follows.

Таблетки из узла загрузки 1 поштучно подаются в зону контроля. Поштучная подача таблеток достигается за счет работы отсекателя, который, подавая таблетку в зону контроля, отсекает следующую таблетку, тем самым сдерживая топливный столб. Tablets from the loading unit 1 are individually supplied to the control zone. Piece delivery of tablets is achieved through the operation of the cutter, which, feeding the tablet into the control zone, cuts off the next tablet, thereby restraining the fuel column.

Таблетка с узла загрузки поступает на валы 10 механизма 2 вращения, торец таблетки упирается в торец выходного вала шагового двигателя 11, срабатывает датчик 9 наличия таблетки, по этому сигналу включается привод поджимной пяты 4 и она перемещается вверх, прижимая таблетку к измерительной призме 3. The tablet from the loading unit enters the shafts 10 of the rotation mechanism 2, the end face of the tablet abuts against the end of the output shaft of the stepper motor 11, the tablet presence sensor 9 is activated, the drive of the pinch heel 4 is turned on by this signal and it moves up, pressing the tablet against the measuring prism 3.

Поток гамма-излучения от источника излучения 5 коллимируется в узкий пучок коллимирующей системой, находящейся в защите источника, просвечивает таблетку на измерительной призме 3 и регистрируется блоком детектирования 6. Блок первичной обработки сигнала 7 производит линейное усиление и амплитудную селекцию импульсов, которые поступают на таймер модуля управления и обработки данных 8. Производится измерение скорости счета, обусловленной прошедшим контролируемую таблетку излучением и функционально связанной с плотностью таблетки. По окончании времени измерения модуль управления и обработки данных 8 дает команду и поджимная пята возвращается в исходное положение и таблетка отпускается на валы 10. Включается шаговый двигатель 11 вращения валов и таблетка поворачивается на 120^o, после чего опять включается привод поджимной пяты 4 и она перемещается вверх, прижимает таблетку к измерительной призме 3 и происходит измерение во втором сечении.The gamma radiation flux from the radiation source 5 is collimated into a narrow beam by a collimating system located in the source protection, the tablet is visible on the measuring prism 3 and registered by the detection unit 6. The primary signal processing unit 7 linearly amplifies and amplitude selects the pulses that are sent to the module timer control and data processing 8. The measurement of the counting speed is carried out, due to the radiation passed through the controlled tablet and functionally related to the density of the tablet. At the end of the measurement time, the control and data processing module 8 gives a command and the pin heel returns to its original position and the tablet is released onto the shafts 10. The stepper motor 11 of the shaft rotation is turned on and the tablet is rotated 120 ^o , after which the pin heel 4 drive is turned on again and it moves up, presses the tablet to the measuring prism 3 and the measurement takes place in the second section.

Аналогично производится измерение в третьем сечении. За окончательный результат измерения принимается среднее значение трех измерений. После этого поджимная пята возвращается в исходное состояние и таблетка опускается на валы 10. В зависимости от результата измерения (годная или брак) включаются электромагниты поворота вала 12 или 13 и таблетка попадает в накопитель годной или бракованной продукции. При возврате вала 10 в исходное положение срабатывает отсекатель узла загрузки 1 и очередная таблетка поступает на позицию контроля и цикл измерения повторяется. Similarly, a measurement is made in the third section. The final measurement result is the average of three measurements. After that, the pinch heel returns to its original state and the tablet is lowered onto the shafts 10. Depending on the measurement result (suitable or defective), the rotation electromagnets of the shaft 12 or 13 are turned on and the tablet enters the drive of suitable or defective products. When the shaft 10 returns to its original position, the cut-off of the loading unit 1 is triggered and the next tablet arrives at the control position and the measurement cycle is repeated.

Устройство изготовлено и проводятся испытания, результаты которых показывают повышение точности измерения. The device is manufactured and tested, the results of which show an increase in measurement accuracy.

Claims

A device for measuring and sorting nuclear fuel pellets containing an ionizing radiation source, a detection unit, collimators, a tablet feeding means and a measuring station with a measuring prism and a pinch heel, control and recording apparatus, characterized in that the measuring station is equipped with a tablet rotation mechanism made in in the form of two drive shafts with the possibility of rotation of each shaft, while the measuring prism is fixed above the flow of tablets, the rotation mechanism of the tablet is located Helen under the stream of tablets and between the shafts installed pinch heel.