[發明專利]一種輻照后燃料組件水下彎扭形位測量方法

有效

• 申請號: 201710106910.1
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106803433B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 陳哲;江林志;任亮;尹春燕;鄺劉偉;熊源源;余飛楊;陳軍
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: 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組件水下彎扭形位測量方法。

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。

燃料組件水下彎扭形位測量技術作為池邊檢查技術的重要組成部分，是基于視頻圖像傳感器與標定相結合的基本原理，對燃料組件進行視頻圖像攝取，然后采用像素對比分析方法獲得相應的距離值，通過計算得到燃料組件的彎曲度或扭曲度。

燃料組件彎扭形位測量方法一般通過激光掃描投影儀、鋼直尺、三坐標尺寸測量系統等手段，水下測量可以采取超聲測距法、激光掃描投影法等。激光掃描投影法利用激光的準直特性，可以測量燃料棒的綜合變形情況和組件的整體變形情況，但其一次只能測量一個界面，在縱向方向上測量數值不連續。超聲測距法使用超聲儀同時采集多探頭與被測燃料組件的距離，然后與標定值比較來描述燃料組件的輻照變形及其程度，測量時探頭移動較頻繁，整個測量所需時間較長。針對上述兩種方法的缺點，需要建立合適的燃料組件水下彎扭形位測量方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有對水下燃料組件彎扭形位測量時測量過程不連續，需要多次測量，造成測量效率低，而且測量誤差大，影響對燃料組件水下彎扭形位的判斷，目的在于提供一種輻照后燃料組件水下彎扭形位測量方法，該方法操作方便，可在輻照后第一時間內實現對燃料組件彎曲度和扭曲度的快速無接觸測量；采用標尺標定，減小了視頻圖像的視正誤差，提高了測量精度；可實現燃料組件縱向連續測量，提高了測量效率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種輻照后燃料組件水下彎扭形位測量方法，包括以下步驟：

（a）彎曲度測量：

（1）沿著燃料組件的縱向方向設置用于讀取燃料組件每一層定位格架的縱向高度值的標尺，取定位格架上兩條相鄰縱向狹縫間的距離為標準距離D_G；

（2）在距離燃料組件定位格架邊緣線10mm-20mm內固定一準直鉛垂線，然后調整攝像機位置，使格架邊緣和鉛垂線位于顯示屏幕中央，從上至下移動攝像機，進行錄像采集；

（3）在錄像上讀取每一層定位格架邊緣輪廓線至準直鉛垂線的像素值N_i和定位格架上相鄰兩條縱向狹縫間的像素值N_ref-i，通過像素轉換公式：D_i/N_i =D_G/N_ref-i，得到每一層定位格架到鉛垂線的距離D_i，通過最小二乘法進行二次擬合得到每一層定位格架的彎曲度，使用的最小二乘法，又稱最小平方法，是一種數學優化技術。它通過最小化誤差的平方和尋找數據的最佳函數匹配，利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數據，并使得這些求得的數據與實際數據之間誤差的平方和為最小，還可用于曲線擬合，本方案通過最小二乘法進行二次擬合后得到每一層定位格架的準確彎曲度；

（4）逆時針旋轉燃料組件，依次完成剩余三個面的測量。

（b）扭曲度測量：

（1）在工作臺架上安裝標尺，在燃料組件一側安裝兩根豎直鉛垂線，鉛垂線與燃料組件的距離小于30mm，鉛垂線間距離應和定位格架寬度相同；

（2）將攝像機正對標尺，讀取標尺刻度值和在顯示屏幕上對應的像素值，計算出角度，然后擬合像素值和角度值關系曲線；

（3）將攝像機正對上管座中央；移動攝像機進行錄像，在錄像中讀取當上管座側面在屏幕中剛好呈一條直線時格架邊緣至前端鉛垂線的距離像素值；

（4）再讀取錄像中兩條鉛垂線重合時定位格架邊緣至重合鉛垂線的距離像素值；再繼續移動攝像機結束錄像錄制；

（5）上管座數據采集完畢，將攝像機移動至下管座，采用相同的方法測量兩個像素值，最后由數據處理系統根據角度標定關系得到下管座相對于上管座的扭曲度。

契合實際需要，用于讀取燃料組件每一層定位格架的縱向高度值的標尺優選長度為10m；在工作臺架上安裝的標尺優選長度為130mm。