[發明專利]一種輻照后燃料棒水下直徑測量系統及其測量方法

有效

• 申請號: 201610520485.6
• 申請日: 2016-07-05
• 公開（公告）號: CN106229019B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 任亮;鄺劉偉;江林志;熊源源;李國云;鄭星明;余飛楊;尹春艷;席航
• 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，具體涉及一種輻照后燃料棒水下直徑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，燃料棒經過輻照發生腫脹，甚至破損。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。

傳統的燃料棒直徑測量方法一般采用游標卡尺、激光測微儀、激光輪廓儀等手段，水下測量一般采用圖像法、激光測量法及超聲測量法。針對水下燃料棒測量，傳統方法測量精度和工作效率不高。因此，需要建立一種適合燃料棒水下直徑測量的新技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有燃料棒水下直徑測量時存在測量精度和工作效率不高的問題，提供了一種輻照后燃料棒水下直徑測量系統及其測量方法，通過接觸片間的微小位移量變化，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外圍燃料棒直徑的精密測量。

本發明通過下述技術方案實現：

一種輻照后燃料棒水下直徑測量系統，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直徑測量單元，直徑測量單元連接有信號采集與處理系統。在對于燃料棒水下直徑測量時，傳統的測量方法一般采用游標卡尺、激光測微儀、激光輪廓儀等手段，水下測量一般采用圖像法、激光測量法及超聲測量法。針對水下燃料棒測量，傳統方法測量精度和工作效率不高。因此，需要建立一種適合燃料棒水下直徑測量的新技術。燃料棒水下直徑測量技術作為池邊檢查技術的重要組成部分，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。本方案采用剪刀式測量探頭接觸片，能夠更好地與燃料棒表面接觸又不會造成燃料棒表面二次損傷。通過接觸片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外圍燃料棒直徑的精密測量，大幅提高測量精度和檢測效率。這是現有技術有所達不到的效果，同時也沒有技術人員想到這種測量方法。

直徑測量單元包括水下鏡頭、測量卡爪、傳感器以及驅動機構，所述驅動機構能夠朝向燃料組件外圍燃料棒進行水平移動，水下鏡頭優選為兩個，分別觀察燃料組件外圍燃料棒及測量探頭，水下鏡頭可以選擇安裝在驅動機構上或者測量卡爪上，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，水下鏡頭、測量卡爪、傳感器均設置在驅動機構上，傳感器和信號采集與處理系統連接，在測量卡爪上設置有測量探頭，且測量探頭與傳感器連接，隨著驅動機構的移動測量卡爪能夠插入燃料組件外圍燃料棒，使得測量探頭的兩個接觸片間位移量發生變化，測量探頭安裝在測量卡爪上并與傳感器連接，是作為與燃料棒外壁接觸的部件。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外圍燃料棒的水下快速直徑測量，采用的接觸式電信號傳輸轉換方式，可以大幅提高測量精度和檢測效率。

傳感器為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接觸片間的微小位移量變化，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。

一種輻照后燃料棒水下直徑測量方法，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外圍燃料棒及測量探頭；

（2）將燃料組件吊至乏燃料水池中直徑測量系統的三向框位置處固定，三向框是用于對燃料組件和燃料棒進行固定，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；

（3）操作驅動機構控制測量卡爪向前運動，測量卡爪插入燃料組件外圍燃料棒區域，測量卡爪與其中一根燃料棒外壁接觸，繼續移動使得測量探頭的兩個接觸片間位移量發生變化，位移量的變化引起LVDT傳感器變壓器線圈的互感系數變化；