[發明專利]一種燃料組件水下定位格架寬度測量系統及其測量方法

有效

• 申請號: 201610520193.2
• 申請日: 2016-07-05
• 公開（公告）號: CN106098125B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 任亮;熊源源;江林志;李國云;鄺劉偉;陳軍;郭成明;江艷;陳哲
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C17/06
• 分類號: G21C17/06;G21C17/10
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 馮龍

技術領域

本發明屬于核燃料循環的輻照后燃料組件池邊檢查領域，具體涉及一種燃料組件水下定位格架寬度測量系統及其測量方法。

背景技術

核電站燃料組件在高燃耗、長循環水化學改變、低泄漏時高的功率峰因子等日益苛刻的使用條件下，容易造成燃料組件變形而無法回堆再利用，燃料組件定位格架起固定燃料棒，防止組件出入堆芯勾掛，以及防止組件局部受熱的攪混作用。輻照后燃料組件定位格架橫向尺寸增長會引起燃料棒松動，甚至造成燃料棒破損。池邊檢查技術作為燃料組件堆內輻照穩定性和完整性等評價的有效手段，承擔著保障核電站安全運營的重要任務。

傳統的燃料組件定位格架測量方法一般采用鋼直尺、游標卡尺、激光輪廓儀、三坐標尺寸測量系統等手段，水下測量一般采用圖像法、激光測量法及超聲測量法。針對水下定位格架寬度測量，傳統方法測量精度和工作效率不高。因此，需要建立適合燃料組件水下定位格架寬度測量的新技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有在對燃料組件水下定位格架寬度測量時測量精度和工作效率不高，提供了一種燃料組件水下定位格架寬度測量系統及其測量方法，采用接觸式電信號傳輸轉換方式和氣水驅動搖擺式傳感器結構，可以大幅提高測量精度和檢測效率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種燃料組件水下定位格架寬度測量系統，包括乏燃料水池，所述乏燃料水池中設置有朝向燃料組件的寬度測量單元，寬度測量單元連接有信號采集與處理系統。傳統的燃料組件定位格架測量方法一般采用鋼直尺、游標卡尺、激光輪廓儀、三坐標尺寸測量系統等手段，水下測量一般采用圖像法、激光測量法及超聲測量法。針對水下定位格架寬度測量，傳統方法測量精度和工作效率不高。因此，需要建立適合燃料組件水下定位格架寬度測量的新技術。燃料組件水下定位格架寬度測量技術作為池邊檢查技術的重要組成部分，本方案是利用電磁感應原理，將被測位移量的變化轉換成變壓器線圈的互感系數變化，再由測量電路轉換成電壓的變化量輸出，實現由非電量到電量轉換的尺寸測量方法。其該測量方法采用氣水驅動搖擺式傳感器結構，能夠更好地與定位格架兩側表面接觸又不會造成定位格架表面二次損傷和變形。通過測量卡爪兩側上下交替擺動得到接觸輪間的微小位移量變化，巧妙地將位移變化轉化為線圈互感系數變化，進而轉化為電壓，最終實現非電量與電量的轉換，實現輻照后燃料組件定位格架寬度的精密測量，大幅提高測量精度和檢測效率。

寬度測量單元包括水下鏡頭、測量卡爪、傳感器、驅動機構以及氣水擺動式驅動機構，水下鏡頭的數量優選為兩個，調整角度后使水下鏡頭能分別觀察到燃料組件定位格架及測量探頭，水下鏡頭可以選擇安裝在驅動機構上或者測量卡爪上，所述驅動機構能夠朝向燃料組件進行水平移動，水下鏡頭、測量卡爪、傳感器、氣水擺動式驅動機構均設置在驅動機構上，測量卡爪和氣水擺動式驅動機構連接，且傳感器和信號采集與處理系統連接，隨著驅動機構的移動測量卡爪能夠卡入燃料組件定位格架兩側，氣水擺動式驅動機構能夠帶動測量卡爪兩側上下交替擺動，測量探頭安裝在測量卡爪上并與傳感器連接，是作為與定位格架側面接觸的部件。上述部件都是現有部件，能夠在市場上直接購買得到，組合后操作方便，可在現場乏燃料水池第一時間內實現燃料組件定位格架寬度的水下快速測量，采用的接觸式電信號傳輸轉換方式和氣水驅動搖擺式傳感器結構，可以大幅提高測量精度和檢測效率。

為了便于對測量單元進行支撐，在乏燃料水池中安裝有立柱，立柱上安裝有工作平臺，驅動機構設置在工作平臺上。氣水控制開關時對氣水擺動式驅動機構進行控制，為了便于操作人員操作以及安全性，要將氣水控制開關設置在乏燃料水池上方。

傳感器優選為LVDT傳感器。LVDT是線性可變差動變壓器縮寫，屬于直線位移傳感器。它由一個初級線圈，兩個次級線圈，鐵芯，線圈骨架，外殼等部件組成。LVDT工作過程中，鐵心的運動不能超出線圈的線性范圍，否則將產生非線性值，因此所有的LVDT均有一個線性范圍。本方案采用LVDT傳感器，使得其能夠接收測量卡爪中測量探頭的兩個接觸輪間變化的位移量，傳感器中變壓器線圈的互感系數進行對應變化，從而使得測量更加準確。

一種燃料組件水下定位格架寬度測量方法，包括以下步驟：

（1）調整水下鏡頭的角度，使水下鏡頭能分別觀察到燃料組件定位格架及測量探頭；

（2）將燃料組件吊至乏燃料水池中定位格架測量系統三向框位置處固定，三向框是用于對燃料組件和定位格架進行固定，設備只能從三向框一個方向進出，防止其晃動而造成測量不準確；