[發明專利]用于球床反應堆堆芯腔內構件視覺檢測的機器人裝置

有效

• 申請號: 201711328603.4
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107866814B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 都東;薛博策;黃佳杰;袁朝龍;王力;戢仁和;張文增
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;G21C17/08
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

一種用于球床反應堆堆芯腔內構件視覺檢測的機器人裝置，其包括驅動單元、升降旋轉機構、接管組件和視覺檢測機器人裝置。該機器人裝置采用繩索傳動的方式驅動機械臂，能提高視覺檢測機器人裝置在堆芯腔內高溫及輻射條件下工作的可靠性，同時可以靈活方便地改變攝像系統的位姿，對堆芯腔內的構件進行精確的檢測，且繩索傳動中使用了上導向管組和下導向管組，簡化了繩索的導向結構；利用主桿、主桿滑塊、曲柄和機械臂構成曲柄滑塊機構，在通過尺寸較小的石墨燃料球進料通道時可以收起，進入尺寸較大的堆芯腔后可以展開，能較好地適應堆芯腔入口窄內部寬的特點。本發明結構簡單，較好的實現了對球床反應堆堆芯腔內構件進行視覺檢測的功能。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種用于球床反應堆堆芯腔內構件視覺檢測的機器人裝置。

背景技術

能源問題在人類社會中占有舉足輕重的地位，目前，化石能源仍是世界的主流能源，但在氣候變化等問題的壓力下，核能作為一種清潔環保、儲能廣闊、技術成熟的能源，越來越受到重視。在核電站反應堆的種類中，球床反應堆因其安全性較好而受到關注。在球床反應堆運行過程中，為了確保其安全性，反應堆需要定期停機進行在役檢測，其中對堆芯腔內構件的檢測是在役檢測的重要部分。堆芯腔內構件主要為構成堆芯結構材料、反射層等處的塊狀石墨，通常稱為結構石墨，在堆內高溫及強輻射條件下，結構石墨要承受機械載荷、高溫熱應力、輻照、化學腐蝕等不利條件的影響，可能受到損傷，出現裂紋，導致堆內石墨構件的完整性受到影響，甚至威脅到反應堆的安全運行，因此需要設計一種視覺檢測裝置，于在役檢測過程中對堆芯腔內構件的完整性進行視覺檢測，及時發現構件上的裂紋等缺陷，且能對缺陷進行較為精確的定位，方便維修等后續工作。然而檢測的環境較為苛刻，首先，檢測時堆芯腔內溫度較高且存在殘余輻射，威脅到進入堆芯腔內的電子器件的安全，其次，堆芯腔入口狹小，要進入堆芯腔內部須通過石墨燃料球的進料通道，這些通道尺寸較小，而堆芯腔內部截面則較大，且堆芯腔高度也較大，這些都對檢測裝置的尺寸提出了嚴苛的要求，此外，為避免對堆芯腔內壁上的構件造成損傷，檢測裝置不能接觸堆芯腔內壁，這又給檢測裝置的固定帶來了難題。

對球床反應堆堆芯腔內構件進行視覺檢測已有先例，德國的AVR球床反應堆于1985年進行了一次堆芯腔內構件的視覺檢測，具體方式是，通過球床堆側面的石墨燃料球進料管道，用波紋管從反應堆底部將照明設備和攝像設備導入堆芯腔頂部，對堆芯腔頂部的石墨構件進行了視覺檢測。其不足之處在于：由于波紋管具有一定的柔性，為了控制攝像系統的位置，波紋管不能從堆芯腔頂部向堆芯腔內延伸過長的距離，導致攝像系統只能在堆芯腔頂部的附近區域進行檢測，無法對堆芯腔內所有位置進行檢測；同樣，由于波紋管具有一定柔性，因此當檢測到缺陷后，檢測裝置難以對缺陷進行定位。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種用于球床反應堆堆芯腔內構件視覺檢測的機器人裝置。該裝置能夠通過球床反應堆頂部的石墨燃料球進料通道進入球床反應堆的堆芯腔內部，在不接觸堆芯腔內壁的情況下，對堆芯腔內部的構件進行全面的視覺檢測并對檢測到的缺陷進行定位。

本發明的技術方案如下：