[發明專利]核電站乏燃料貯存格架自動定位與缺陷檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202011282987.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112466489A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 程偉;王磊;惠瓏偉;王志明;王江洪;張劍;劉正陽;李月星
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00;G21C3/34
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

本發明公開了一種核電站乏燃料貯存格架自動定位與缺陷檢測系統及方法，所述系統包括：水下檢測裝置，設有用于拍攝貯存小室開口處的視頻圖像的水下攝像頭組件；視頻采集組件，用于采集水下攝像頭組件拍攝的視頻圖像；圖像及數據處理系統，包括圖像處理模塊和測量計算模塊；圖像處理模塊用于對水下攝像頭組件拍攝的貯存小室開口處的視頻圖像進行處理，得到貯存小室的輪廓；測量計算模塊用于定位出貯存小室中心，計算貯存小室中心相對乏燃料組件抓具的坐標偏移量L，并結合乏燃料組件抓具的坐標計算得到貯存小室的實際坐標。與現有的人工手動測量方法相比，本發明至少在安全、質量和效率三個方面產生了較為巨大地進步。

技術領域

本發明屬于核電站燃料操作與貯存系統調試與運維領域，更具體地說，本發明涉及一種核電站乏燃料貯存格架自動定位與缺陷檢測系統及方法。

背景技術

乏燃料貯存格架是屬于核電廠燃料操作與貯存系統(fuel handling andstorage system，簡稱PMC)的一項關鍵性設備，位于燃料廠房的乏燃料水池中，主要用于安全存放核燃料組件，機組換料期間也為執行燃料組件更換和相關組件互換操作提供平臺與保護功能。

百萬千瓦壓水堆核電站一般要求水下可以貯存20個燃料循環所卸出的燃料加上一個完整堆芯的燃料，按照一個堆芯裝載157根燃料組件計算，全部乏燃料貯存格架共有1206個貯存小室，圖1即為某核電站機組乏燃料水池中的乏燃料貯存格架布置圖。

貯存小室的內徑尺寸一般為225×225mm，燃料組件下管座尺寸為214×214mm，當燃料組件放置于貯存小室后，總間隙僅為11mm。另外，貯存小室頂部的標高約為11.5m，而操作人員需站在標高20.2m的乏燃料水池吊車(乏燃料水池上方用于執行燃料組件水下操作的吊車設備，簡稱乏吊)走臺上進行燃料操作。因此，為確保燃料操作準確性和提高操作效率，需要在工程建設階段執行乏燃料貯存格架定位試驗，確定每個貯存小室的編號和實際坐標，然后輸入到乏吊控制系統的PLC(programmable logic controller，可編程序邏輯控制器)中。后續乏吊操作燃料組件時便可依靠PLC中的坐標參數實現精確定位，從而提升操作安全性和工作效率。

貯存小室坐標的確定是乏燃料貯存格架定位試驗的核心內容，而這又是建立在貯存小室位置參數準確測量的基礎上。以往執行乏燃料貯存格架定位試驗，采用的均是干態條件下試驗人員進入到乏燃料水池中的格架上方，使用塞尺等工具人工手動去測量乏燃料組件抓具(或模擬燃料組件)與貯存小室內壁的間隙值，然后以此為基礎計算全部儲存小室的坐標值。但是，人工手動格架定位試驗方法存在著工作效率低下、測得數據精度和一致性較差的缺陷。而且，需操作人員下到乏燃料水池的格架上方，還存在著操作人員跌落和引入異物風險較高的問題。

另外，國內核電項目建設期間，已有多個項目的多臺機組發現了乏燃料貯存格架存在銹蝕、裂紋等問題。為確保設備后期運行的安全性，需要對全部貯存小室進行缺陷檢查和處理，機組在役運行階段，同樣需要定期對貯存小室的內部情況進行檢查。對于貯存小室內部的缺陷，現在通常是采用防水型的通用工業內窺鏡或水下攝像頭組件進行檢查，內窺鏡和水下攝像頭組件的水平與豎直方向的移動，均是由操作人員手動提著纜繩來完成，不僅操作起來非常不方便，而且工作效率較為低下，采集到的圖像全部通過人工觀察與判斷，工作量巨大，需要占用大量的人力與工期資源。

有鑒于此，確有必要提供一種能夠解決上述問題的核電站乏燃料貯存格架自動定位與缺陷檢測系統及方法。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種工作效率高、定位精度高且無安全風險的核電站乏燃料貯存格架自動定位與缺陷檢測系統及方法，以解決現有技術中存在的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種核電站乏燃料貯存格架自動定位與缺陷檢測系統，其包括：

水下檢測裝置，適于乏燃料組件抓具抓取并且設有水下攝像頭組件，水下攝像頭組件用于拍攝貯存小室開口處的視頻圖像；