SE463587B - Inspektionsanordning foer en braenslepatron - Google Patents

Description

465 587 2 drar man en spänningsmätsond genom en kanal och en dator översätter utsignalen från sonden till avstandsmätningar. Vid längdmätningsstationen mäts bränslepatronens längd med en mikrometerstâng. Bränslepatronen ställs upprätt pâ ett niväbord och avståndet fran bordytan till underkant pa den övre dysan mäts.

Vid samtliga i för närvarande tillämpad praxis använda mätsta- tioner genomförs mätningarna manuellt i den meningen att det krävs personal för monitorering av utrustning och processdata.

Huvudsakliga ändamålet med denna uppfinning är att förbättra och automatisera det sätt pa vilket inspektionen av bränslepatroner genom- förs.

För detta ändamål har en apparat för inspektion av bränslepatro- ner för kärnreaktorer enligt uppfinningen ett utförande som framgår av de bifogade patentkraven.

I motsats till vad som är fallet enligt hittills vanlig praxis, kan inspektionsapparaten enligt uppfinningen tillämpas i ett fullständigt integre- rat system, i vilket samtliga inspektioner genomförs i en station pa ett fullständigt automatiserat sätt, och samtliga mätningar genomförs med tillämpning av icke-kontakterande avkänningsteknik. För uppnàende av ökad noggrannhet vid mätning av bränslepatronhölje underlättar apparaten dess- utom genomförandet av korrektion för fel pà inspektionsfixturen på en realtidbasis i stället för pâ en samplingsbasis. För mätningen av bränsle- patronens hölje när den undre vagnen (40) förflyttas till och stannas vid valda axiella lägen utmed bränslepatronen förefinns mätorgan (54 - 60) pâ den undre vagnen (40). Dessa mätorgan innefattar ett enaxligt inställningsbord (54) pa varje sida av den undre vagnen intill en sida på bränslepatronen, en avstandsangivare (56) pa vart och ett av inställningsborden för förflyttning utmed den närbelägna sidan pa bränslepatronen och till varje angivare kopplade drivorgan (58, 60) för inställning av angivaren i ett hemläge när den undre vagnen rör sig utmed bränslepatronen och för svepning av angivaren utmed bränslepatronens sida bort fran och tillbaka till hemläget när vagnen inställts vid nagot av de valda axiella lägena utmed bränslepatronen.

Pâ den övre hallaren (38) och den undre hallaren (42) förefinns också organ för kontinuerlig monitorering av avvikelse från linearitet hos fixturen och genomförande av korrektion av höljemätningen i beroende därav.

Dessa monitorerande och korrektionsframtagande organ innefattar ett par x- y-axliga lasrar (62) som är monterade pa endera av den övre hållaren och den undre vagnen intill bränslepatronen och ett par matchade x-y-foto- 465 587 3 detektorer (64) monterade pà den andra av den övre hållaren och den undre vagnen intill bränsltratronen. Dessa olika lasrar ger rätlinjiga referenser som används för påverkan av motsvarande fotodetektorer. Paren av lasrar och fotodetektorer förenklar mätningen av både translations- och vridningsrörelse hos den undre vagnen när denna rör sig uppåt utmed bränslepatronen för underlättande av justeringen av höljemätningen med avseende på fixturfel vid de olika axiella lägena utmed bränslepatronen.

På den undre vagnen finns organ (66 - 70) för mätning av kanalavstånden mellan bränslepatronens bränslestavar. Dessa mätorgan inne- fattar ett enaxligt inställningsbord utmed var och en av två varandra närbelägna sidor hos bränslepatronen, en på vart och ett av dessa bord anordnad kapacitiv sond så att de kan förskjutas utmed respektive sidor av bränslepatronen och drivorgan för drivning av sonden till specificerade kanallägen utmed bränslepatronens sida för genomförande av mätningar pä kanalen när den undre vagnen ställts in vid något av de valda axiella lägena utmed bränslepatronen.

Slutligen förefinns organ (72 - 76) på den undre vagnen och fixturen för mätning av bränslepatronens längd under det att den undre vagnen förflyttats mellan bränslepatronens undre och övre dysor. Dessa längdmätningsorgan innefattar en fotoswitch som sitter på varje sida av den undre vagnen intill en sida på bränslepatronen som kan arbeta för detektering av en kant på den undre respektive den övre dysan, och organ som bildar en optisk skala, monterat på fixturen och den undre vagnen för bestämning av vagnens läge när den rör sig utmed bränslepatronen när varje fotoswitch detekterar de ifrågavarande kanterna på den undre och på den övre dysan för framtagning av bränslepatronens längd.

En föredragen utföringsform enligt uppfinningen beskrivs som exempel i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Figur 1 visar en sidobild av en bränslepatron, delvis i snitt, vilken kan inspekteras med en automatiskt arbetande anordning enligt uppfinningen, Figur 2 är en sidobild som visar inspektionsanordningen enligt uppfinningen med en för inspektion anordnad bränslepatron och med mät- anordningarna för mätning av bränslepatronens längd anordnade på en undre vagn, som bärs av en vertikal fixtur, Figur 3 visar anordningen enligt fig 2 vriden ett kvarts varv och illustrerar anordningens självkalibrerande komponenter som är monterade på den undre vagnen och som åstadkommer korrigeringar med avseende på olinearitet i fixturen, 465 587 4 Figur 4 visar den undre vagnen sedd uppifrån i riktningen 4 - 4 i fig 3 med komponenterna för mätning av kanalavståndet mellan bränsle- stavarna och de för fixturens olinearitet självkalibrerande komponenter som är monterade på vagnen, Figur 5 är en sidvy, delvis i snitt, av den undre vagnen sedd utmed linjen 5 - 5 i fig 4, vilken visar komponenterna för mätning av kanalavstand och mätning av höljet, Figur 6 uppifrån och delvis i snitt visar undre partiet av den undre vagnen sett utmed linjen 6 - 6 i fig 5 och med de på vagnen anordnade komponenterna för mätning av höljet, och Figur 7 visar undre partiet av den undre vagnen sett utmed linjen 7 - 7 i fig 6, med de komponenter som används för höljemätningen.

Den i fig l atergivna bränslepatronen 10 visas där avsevärt förkortad i vertikalled och är av den typ som används i tryckvattenreaktorer (PWR). Den består i stora drag av en undre ändkonstruktion, en undre dysa 12, som bär patronen på den (inte visade) undre härdplattan i en reaktors härdområde, gejdrör 14, vilka sträcker sig i längdled uppåt från den undre dysan 12, transversella galler 16 som ligger på avstånd från varandra axiellt utmed gejdrören 14, ett arrangemang av avlånga bränslestavar 18 som ligger på avstånd från varandra i sidled och stöds av gallren 16, ett instrumente- ringsrör 20 som är beläget vid bränslepatronens mitt och en övre ändkonst- ruktion, den övre dysan 22, som är fäst vid gejdrörens 14 övre ändar.

Bränslepatronen lU bildar en sammanhängande enhet som kan hanteras utan att dess delar skadas.

Varje bränslestav 18 innehåller kärnbränslekutsar 24 och är vid ändarna tätad med proppar 26 resp 28. I allmänhet är en fjäder 30 anordnad mellan den övre proppen 26 och kutsarna 24 för att hålla kutsarna tätt staplade. Ett flytande moderatorkylmedel, exempelvis vatten eller vatten innehållande bor, pumpas uppåt genom gejdrören 14 och utmed bränsle- stavarna 18 för upptagning av bildat värme för alstring av användbar energi.

Efter tillverkningen av en bränslepatron inspekteras den för kontroll av om den tillfredsställer de mycket rigorösa krav enligt fastställda bestämmelser som den måste uppfylla för att kunna placeras tillsammans med andra bränslepatroner i en reaktorhärd. I figurerna 2 - 7 visas en anordning, som helhet betecknad 32, som används i ett integrerat och automatiserat system för dimensionell undersökning av en bränslepatron med avseende på dess hölje och längd och avstånd mellan dess bränslestavar. Alla dessa undersökningar genomförs med bränslepatronen placerad på anord- 463 587 ningen 32 enligt uppfinningen, varför bränslepatronen inte behöver flyttas från mätstation till mätstation för genomförandet av de olika erforderliga mätningarna på sätt som tidigare varit nödvändigt.

Inspektionsanordningen 32 innefattar som framgår av fig 2 och 3, utom de olika mätutrustningar som beskrivs senare, en långsträckt fixtur 36 övre och nedre bärorgan 38 och 42 för att emellan sig uppbära en bränsle- patron 10 i upprätt läge, och en undre vagn 42 varvid de övre och nedre organen 38, 42 är utformade som en övre vagn respektive en stolpe. Fixturen 36 är fast monterad på plattformen 34 i upprätt läge. De övre och undre vagnarna 38, 40 är monterade på samma parallella och vertikala räler 44 som är fästa på fixturens 36 framsida och de är rörliga i vertikalled utmed rälerna fram och tillbaka i förhållande till varandra och plattformen 34. Stolpen 42 är fastmonterad på plattformen på avstånd från och framför fixturen 36 i linje med den övre vagnen 38, så att den kärnbränslepatron 10 som skall inspekte- ras kan hållas utmed fixturen 36 mellan stolpen och den övre vagnen.

Den övre vagnen 38 behöver bara kunna röra sig ett så långt stycke att en bränslepatron kan sättas in mellan stolpen och vagnen, medan den undre vagnen 40 måste kunna röra sig längre väg mellan stolpen 42 och den övre vagnen 38 för utförandet av mätningsoperationerna med anordningen 32. De övre och undre vagnarna 38, 40 drivs efter val utmed fixturen 36 av likströmsdrivna stegningsmotorer 46, 48 som är anordnade på dem och kopplade till en skruv- eller kuggstång 50 som sträcker sig utmed fixturen som framgår av figurerna 2 och 3. Som visat i figurerna 4 - 6 har den undre vagnen 40 en central öppning 52 för en bränslepatron 10 som bärs mellan den övre vagnen 38 och stolpen 42, så att vagnen 40 omger bränslepatronen på alla sidor när den rör sig utmed fixturen 36.

De olika mätningar som genomförts tidigare vid olika stationer genomförs nu vid en gemensam, integrerad station som utgörs av inspektions- apparaten 32, vilken innefattar komponenter för mätning av höljet och bränslepatronens längd samt kanalavstånden mellan bränslepatronens bränsle- stavar 18. Apparaten 32 har också självkalibrerande komponenter för konti- nuerlig monitorering av fixturen 36 med avseende på eventuella avvikelser från rakhet för justering av höljemätningar i och för kompensering av sådana avvikelser hos fixturen. Inspektionsproceduren inleds med att man placerar bränslepatronen 10 i fixturen 36, dvs genom att dess undre dysa 12 placeras på stolpen 42, varefter den övre vagnen 38 sänks ner på den övre dysan 22 för stadig fasthållning av bränslepatronen. Därefter förflyttas den undre vagnen 40 utmed bränslepatronen 10 under det att mätningar sker vid den undre 465 587 6 dysan 12, gallren 16, mittfästen och den övre dysan 22 på bränslepatronen. En inte visad dator sköter stegningsmotorstyrning, dataframtagning och avgiv- ning av en utförlig rapport efter fullbordandet av inspektionen av bränsle- patronen.

Som speciellt framgår av figurerna 5 - 7 innefattar komponenter- na på den undre vagnen 40 för mätningen av bränslepatronens hölje när denna vagn stannas vid valda axiella lägen utmed bränslepatronen ett antal uppsätt- ningar av enaxliga inställningsbord 54, avståndsangivare 56, matarskruvar 58 och likströmsdrivna stegningsmotorer 60. En sådan uppsättning är anordnad på var och en av de fyra sidorna på den undre vagnen 40 kring den centrala öppningen 52, så att den befinner sig i närheten av en av bränslepatronens fyra sidor när bränslepatronen är på plats.

I varje uppsättning är matarskruven 58 så kopplad till angivaren 56 att denna rör sig rätlinjigt utmed tillhörande sida på bränslepatronen.

Lämpligen förflyttar varje motor tillhörande angivare 56 på tvären utmed tillhörande sida av bränslepatronen för registrering av en avståndsmätning vid tre ställen. Angivarna 56 är belägna i ett "hemläge" när den undre vagnen 40 förflyttas uppåt utmed bränslepatronen. När vagnen stannats vid ett galler gör varje angivare 56 ett svep över tillhörande sida på bränslepatronen och återgår därefter till hemläget.

Avståndsangivarna 56 är lämpligen konventionella standardanord- ningar, exempelvis ELECTRO-MlKE-kännare, modell PAll5-03, av den typ som avkännar utan direktkontakt, har hög noggrannhet och linjär respons, som kan genomföra integrerad mätning över en yta och har ett lämpligt område för avståndsmätningen. Dessas arbetsprincip är baserad på virvelströmmar.

Angivaren (kännaren) alstrar ett induktivt fält som alstrar virvelströmmar i metallmål inom dess räckvidd. Dessa virvelströmmar ändrar tillståndet hos fältet, vilket kan omvandlas till en utsignal som är proportionell mot avståndet mellan angivaren och föremålet.

Som framgår av figurerna 2 och 4 innefattar de självkalibrerande komponenter som är anordnade på de övre och undre vagnarna 38, 40 för kontinuerlig monitorering av olinearitet hos fixturen 36 och underlättande av korrektionen av höljemätningen när den undre vagnen 40 förflyttas upp utmed bränslepatronen ett par x-y-axliga lasrar 62 och ett par x-y-axliga fotodetek- torer 64 (av vilka blott en i varje par visas). De två lasrarna 62 är monterade på den övre vagnen 38 och de två fotodetektorerna 64 på den undre vagnen 40. Varje laserstråle representerar en rätlinjig referens som används för excitering av varje fotodetektor 64. Fotodetektorutgången indikerar en 465 587 7 avvikelse hos den undre vagnen 40 i vänsterlhöger- och bakat/framåt- riktning. Tva laser/fotodetektor-par krävs för mätning av både translations- och rotationsrörelse hos den undre vagnen 40. När den undre vagnen 40 rör sig uppåt utmed bränslepatronen 10 kommer datorn att korrigera höljemätningen för fixturfel som ingar i mätresultatet vid varje galler.

En linjär fotodetektor som kan användas för sparning av rörelsen hos den undre vagnen 40 är United Detector Technologyzs modell UDT SC/25 med dess kompatibla förstärkare modell UDT 30lB-AC. Den rätlinjiga referensen kan erhållas med användning av en helium-neon-laser med lag effekt, exempelvis en Uniphase, modell ll03P.

Figurerna 4 och 5 visar de pa den undre vagnen 40 anordnade komponenterna för mätning av kanalavstanden mellan bränslestavarna 18, vilka innefattar en enaxlig inställningsplattform 66 pa var och en av ett par varandra närbelägna sidor av bränslepatronen 10, sondhus 68 anordnade pà respektive plattformar 66 för förflyttning utmed bränslepatronens sidor och drivorgan i form av Ls-stegningsmotorer 70 för drivning av plattformarna 66.

Varje sondhus 68 innehaller en i en skena monterad sond 69 och drivorgan i form av Ls-stegningsmotorer 71 för drivning av sonden 69 in i och ut ur sondhuset 68. Sonderna 69 är företrädesvis av den kapacitiva typen, såsom exempelvis HITEC:s kapacitiva sonder.

När den undre vagnen 40 placerats vid ett av de valda axiella lägena utmed bränslepatronen och sedan motorerna 70 bringats att föra sondhusena 68 till vissa kanallägen utmed bränslepatronens sidor, paverkas sonderna 69 för genomförandet av kanalavstandsmätningar. Sonderna 69 flyttas mellan bränslestavarna 18 med stegningsmotorerna 71 tills ändan av respektive sond 69 sträcker sig genom bränslepatronens 10 motsatta sida.

Kanalavstandsmätningen genomförs när stegningsmotorn 71 drar sonden till- baka genom bränslepatronen. Den signal som alstras av sonden 69 processeras av elektronisk koppling (inte visad).

Som framgår av fig 2 innefattar de pa den undre vagnen 40 och fixturen 36 anordnade komponenterna för mätning av bränslepatronens längd fyra fotoswitchar 72 och kombinationen av en laser 74 och tva linjära fotodetektorer 76. En fotoswitch 72 är anordnad pa varje sida av den undre vagnen 40 intill varje sida pa bränslepatronen 10 och används för detektering av en ledande kant pa den undre resp den övre dysan, 12 resp 22. Lasern 74 och de linjära fotodetektorerna 76 bildar också en linjär skala. Den undre vagnens 40 läge mäts med användning av de tva linjära fotodetektorerna 76 som sitter pa fixturen 36, den ena nära den undre dysan 12 och den andra nära 4-65 587 8 den övre dysan 22. Dessa fotodetektorers lägen är kända exakt, så att en laserstràle som gar fran lasern 74 pa den undre vagnen 4D kan användas för exakt mätning av den undre vagnens läge. När den undre vagnen rör sig uppåt utmed bränslepatronen, kommer fotoswitcharna 72 att detektera kanten på respektive dysor, varvid vagnens läge registreras. När dessa värden bestämts kan längden hos en patron framräknas av en dator.

Huvudprincipen vid längdmätningen är att noga bestämma läget hos den undre vagnen 40 när den rör sig förbi de undre och övre dysorna 12 och 22. Kantdetektorerna, fotoswitcharna, kommer att avge signal när den undre vagnen är i läge, och den pà fixturen 36 anordnade linjära skalan omvandlar läget till en aktuell längd. F otoswitcharna 72 utgör icke-berörande anordningar som har bade ljuskälla och fotodetektor. Man kan använda en i handeln tillgänglig kännare benämnd SCAN-A-MATIC. Den linjära skalan kan antingen vara optisk, som tidigare beskrivet, eller magnetisk, och da bestå av med jämna avstånd anordnade linjer av magnetiskt material. Isistnämnda fall kan en på den undre vagnen anordnad magnetisk kännare räkna linjerna när vagnen rör sig utmed bränslepatronen, varvid naturligtvis linjernas lägen på fixturen mäste vara noga uppmätta för att ge rätt längdresultat.

Claims (8)

465 587 PATENTKRAV

1. Anordning för inspektion av en bränslepatron vilken innefattar: (a) en làngsträckt fixtur (36) som är stationärt uppbyggd i ett upprätt läge, (b) övre bärorgan (38) som är monterade upptill pà fixturen (36) och undre bärorgan (42) som är anordnade intill ett undre parti pà fixturen (36) för att hälla en kärnbränslepatron (10) i upprätt läge mellan de övre och undre bärorganen pà sàdant sätt att bränslepatronen sträcker sig utmed fixturen (36), (c) en undre vagn (40) vilken har en central öppning (52) för en mellan de övre och undre bärorganen anordnad, av dessa buren bränslepatron (10), sà att bränslepatronen sträcker sig genom öppningen med den undre vagnen (40) kring bränslepatronen, varvid denna undre vagn (40) är monterad pà fixturen (36) sà att den kan röra sig i vertikalled utmed fixturen och med bränslepatronen gàende genom den centrala öppningen, och (d) drivorgan (48) för valvis förflyttning av den undre vagnen till valda axiella positioner utmed den mellan de övre och undre bärorganen burna bränslepatronen, k ä n n e t e c k n a d av att (e) mätorgan (54 - 60), anordnade pà den undre vagnen (40) för mätning av bränslepatronens hölje när den undre vagnen förflyttas till och stannas vid nämnda valda axiella lägen, och (f) monitorerings- och korrigeringsorgan (62, 64) för kontinuerlig monitorering av fixturens avvikelse fràn linearitet och effektuering av motsvarande korrektioner av höljemätningarna, varvid dessa organ (62, 64) omfattar ett par x-y-axliga lasrar (62) monterade pà endera det övre bärorganet (38) eller den undre vagnen (40) och ett par matchade x-y- fotodetektorer (64) monterade pà den andra av dessa delar, det övre bärorganet (38) resp den undre vagnen (40), och arrangemanget är sàdant att de bàda lasrarna (62) ger rätlinjiga referensstràlar för pàverkan av mot- svarande fotodetektorer (64), samt att paren av lasrar och fotodetektorer mäter såväl translations- som rotationsrörelse hos den undre vagnen (40) när denna rör sig utmed den utmed fixturen (36) burna bränslepatronen (10). 465 587 10

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav att mät- organen (54 - 60) innefattar på den undre vagnen anordnade avståndsangivare (56) som vardera är anordnade för förflyttning utmed en sida av bränslepatro- nen (l0) och till respektive avståndsangivare (56) anslutna drivorgan för inställning av tillhörande angivare (56) i ett hemläge när den undre vagnen (40) förflyttas utmed bränslepatronen och för genomförande av ett svep med angivaren i förhållande till den närbelägna sidan på bränslepatronen bort från och tillbaka till hemläget när den undre vagnen (40) är inställd vid ett av de nämnda valda axiella lägena utmed bränslepatronen.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav att mät- organen (54 - 60) för mätning av höljet innefattar enaxliga inställningsbord (54) som vardera bär en av de nämnda närhetskännarna (56).

4. Anordning enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att den undre vagnen (40) är försedd med på densamma anordnade organ (66 - 70) för mätning av kanalavstånd mellan bränslepatronens bränslestavar (18), varvid dessa kanalavståndsmätande organen (66 - 70) innefattar två enaxliga inställningsplattformar (66) monterade så att de är belägna vid var sin av två närbelägna sidor hos en utmed fixturen (36) buren bränslepatron, kapacitiva kännare (69) monterade på var sin av dessa plattformar (66) för förskjutning utmed bränslepatronens närbelägna sida och drivorgan (70) för drivning av kännarna (68) till valda kanallägen utmed bränslepatronens närbelägna sida för genomförande av kanalavståndsmätningar när den undre vagnen (40) är belägen vid ett av nämnda valda axiella lägen utmed bränslepatronen.

5. Anordning enligt något föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav att den undre vagnen (40) och fixturen (36) är försedda med organ (72 - 76) för mätning av bränslepatronens längd när den undre vagnen har förflyttats mellan de undre och övre dysorna (12, 22) hos den utmed fixturen burna bränslepatronen varvid längdmätningsorganen (72-76) innefattar på sådant sätt på den undre vagnen (40) anordnade fotoswitchar (72) att de kommer att ligga på var sin sida av bränslepatronen för detektering av en kant på dennas undre och övre dysor (12, 22), och på fixturen (36) och den undre vagnen (40) anordnade organ (74 - 76) som bildar en optisk skala för bestämning av den undre vagnens läge vid rörelsen utmed bränslepatronen när varje fotoswitch (72) detekterar kanterna på respektive dysor (12, 22) för bestämning av bränslepatronens längd.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att fixturen (36) har skenor för styrning av den undre vagnen (40). fl 11 465 587

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att det övre bärorganet (38) är en övre, pâ skenorna (44) rörlig vagn.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att det undre bärorganet (42) är en i linje med den övre vagnen (38) anordnad stolpe.