[發明專利]核燃料包殼管雙軸蠕變內壓及變形測量裝置

在審

• 申請號: 202211170999.5
• 申請日: 2022-09-23
• 公開（公告）號: CN115541406A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 鐘運濤;王朋飛;岳棟;張瑞謙;李順平;王昱;陳勇;李革林
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院;深圳市萬斯得自動化設備有限公司
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/08;G01N3/02;G01N3/06;G21C17/00
• 代理公司: 深圳市中科創為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 彭西洋;何路

本發明公開一種核燃料包殼管雙軸蠕變內壓及變形測量裝置，包括高溫真空爐，所述高溫真空爐上還安裝有兩夾具，兩夾具用于將布置于高溫真空爐內的待測試的包殼管夾持固定；內壓控制模塊，所述內壓控制模塊與待測試的包殼管連接，用于對包殼管內部進行增壓；3D蠕變測量模塊，所述3D蠕變測量模塊用于測量包殼管在經內壓控制模塊對其內部進行增壓時的徑向變形量。本發明基于3D蠕變測量模塊，可實現對包殼管的軸向、徑向變形量的非接觸式實時測量，相比常規的接觸式測量方式，可消除因包殼管震動而影響測量精度的問題，進而提高測量精度。

技術領域

本發明涉及核燃料包殼管內壓疲勞測試技術領域，尤其涉及一種核燃料包殼管雙軸蠕變內壓及變形測量裝置。

背景技術

核燃料包殼管雙軸蠕變測試，是將包殼管布置在高溫環境中，然后在測試周期內，向包殼管內部提供一定壓力的氣體或向包殼管端部施加拉力、壓力，以測試包殼管徑向或軸向是否發生形變的試驗，以保證包殼管在實際使用時的安全性。而目前對于核燃料棒包殼管徑向、軸向變形量的測量大多采用接觸式的方式，即使用直徑測微針進行直接接觸測量，當包殼管受外界因素震動或移動時，會影響測量精度，且布置復雜、安裝維護不便，同時，現有的對包殼管進行內部增壓的系統受溫差的影響(如晝夜交替、季節性變化等)，使得輸入至包殼管內部的氣體介質的壓力不是很穩定，進而會影響測試精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種核燃料包殼管雙軸蠕變內壓及變形測量裝置，該裝置基于3D蠕變測量模塊，可實現對包殼管的軸向、徑向變形量的非接觸式實時測量，相比常規的接觸式測量方式，可消除因包殼管震動而影響測量精度的問題，進而提高測量精度，同時，內壓控制模塊采用恒溫緩沖器可消除環境溫度變化對壓力波動的影響，可實現輸出壓力可調、升壓速率可調、長周期內輸出高精度穩定的壓力等功能，且可減少空氣壓縮機工作時間和啟動頻率，達到節能的目的。

為實現上述目的，采用以下技術方案：

一種核燃料包殼管雙軸蠕變內壓及變形測量裝置，包括：

高溫真空爐，所述高溫真空爐上還安裝有兩夾具，兩夾具用于將布置于高溫真空爐內的待測試的包殼管夾持固定；

內壓控制模塊，所述內壓控制模塊與待測試的包殼管連接，用于對包殼管內部進行增壓；

3D蠕變測量模塊，所述3D蠕變測量模塊用于測量包殼管在經內壓控制模塊對其內部進行增壓時的徑向變形量。

進一步地，所述高溫真空爐的正面和背面還各布置一觀察窗；所述3D蠕變測量模塊包括兩個圖像采集組件，兩圖像采集組件分別靠近一觀察窗布置；每一所述圖像采集組件均包括安裝支架、以及安裝于安裝支架上的照明燈和兩個攝像頭。

進一步地，所述內壓控制模塊包括供氣源、增壓組件、穩壓組件；所述供氣源用于向包殼管提供增壓用的氣體介質；所述穩壓組件與供氣源連接，穩壓組件用于調節供氣源提供的氣體介質的壓力；所述增壓組件連接于穩壓組件與包殼管之間，增壓組件用于對氣體介質進行增壓，并將增壓后的氣體介質輸出至包殼管內。

進一步地，所述增壓組件與包殼管之間還連接有保溫組件，保溫組件用于對經增壓組件增壓后的氣體介質進行保溫。

進一步地，所述增壓組件包括連接于穩壓組件與保溫組件之間的氣驅增壓泵，以及用于為氣驅增壓泵提供動力的氣體驅動組件；所述氣體驅動組件包括空氣壓縮機、第一電氣比例閥；所述空氣壓縮機經第一電氣比例閥與氣驅增壓泵連接，且空氣壓縮機與第一電氣比例閥之間還連接有壓力開關、氣體過濾器。

進一步地，所述穩壓組件包括依次連接于供氣源與氣驅增壓泵之間的第一壓力傳感器、第一氣控球閥、第一減壓閥。

進一步地，所述保溫組件包括連接于包殼管與氣驅增壓泵之間的恒溫緩沖器，以及安裝于恒溫緩沖器上的加熱器。