[发明专利]一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于核燃料循环的辐照后燃料组件池边检查领域，具体涉及一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法。

背景技术

核电站燃料组件在高燃耗、长循环水化学改变、低泄漏时高的功率峰因子等日益苛刻的使用条件下，容易造成燃料组件变形而无法回堆再利用，燃料组件定位格架起固定燃料棒，防止组件出入堆芯勾挂，以及防止组件局部受热的搅混作用。辐照后燃料组件定位格架横向尺寸增长会引起燃料棒松动，甚至造成燃料棒破损。池边检查技术作为燃料组件堆内辐照稳定性和完整性等评价的有效手段，承担着保障核电站安全运营的重要任务。

传统的燃料组件定位格架测量方法一般采用钢直尺、游标卡尺、激光轮廓仪、三坐标尺寸测量系统等手段，水下测量一般采用图像法、激光测量法及超声测量法。针对水下定位格架宽度测量，传统方法测量精度和工作效率不高。因此，需要建立适合燃料组件水下定位格架宽度测量的新技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有在对燃料组件水下定位格架宽度测量时测量精度和工作效率不高，提供了一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法，采用接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，包括乏燃料水池，所述乏燃料水池中设置有朝向燃料组件的宽度测量单元，宽度测量单元连接有信号采集与处理系统。传统的燃料组件定位格架测量方法一般采用钢直尺、游标卡尺、激光轮廓仪、三坐标尺寸测量系统等手段，水下测量一般采用图像法、激光测量法及超声测量法。针对水下定位格架宽度测量，传统方法测量精度和工作效率不高。因此，需要建立适合燃料组件水下定位格架宽度测量的新技术。燃料组件水下定位格架宽度测量技术作为池边检查技术的重要组成部分，本方案是利用电磁感应原理，将被测位移量的变化转换成变压器线圈的互感系数变化，再由测量电路转换成电压的变化量输出，实现由非电量到电量转换的尺寸测量方法。其该测量方法采用气水驱动摇摆式传感器结构，能够更好地与定位格架两侧表面接触又不会造成定位格架表面二次损伤和变形。通过测量卡爪两侧上下交替摆动得到接触轮间的微小位移量变化，巧妙地将位移变化转化为线圈互感系数变化，进而转化为电压，最终实现非电量与电量的转换，实现辐照后燃料组件定位格架宽度的精密测量，大幅提高测量精度和检测效率。

宽度测量单元包括水下镜头、测量卡爪、传感器、驱动机构以及气水摆动式驱动机构，水下镜头的数量优选为两个，调整角度后使水下镜头能分别观察到燃料组件定位格架及测量探头，水下镜头可以选择安装在驱动机构上或者测量卡爪上，所述驱动机构能够朝向燃料组件进行水平移动，水下镜头、测量卡爪、传感器、气水摆动式驱动机构均设置在驱动机构上，测量卡爪和气水摆动式驱动机构连接，且传感器和信号采集与处理系统连接，随着驱动机构的移动测量卡爪能够卡入燃料组件定位格架两侧，气水摆动式驱动机构能够带动测量卡爪两侧上下交替摆动，测量探头安装在测量卡爪上并与传感器连接，是作为与定位格架侧面接触的部件。上述部件都是现有部件，能够在市场上直接购买得到，组合后操作方便，可在现场乏燃料水池第一时间内实现燃料组件定位格架宽度的水下快速测量，采用的接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率。

为了便于对测量单元进行支撑，在乏燃料水池中安装有立柱，立柱上安装有工作平台，驱动机构设置在工作平台上。气水控制开关时对气水摆动式驱动机构进行控制，为了便于操作人员操作以及安全性，要将气水控制开关设置在乏燃料水池上方。

传感器优选为LVDT传感器。LVDT是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围，否则将产生非线性值，因此所有的LVDT均有一个线性范围。本方案采用LVDT传感器，使得其能够接收测量卡爪中测量探头的两个接触轮间变化的位移量，传感器中变压器线圈的互感系数进行对应变化，从而使得测量更加准确。

一种燃料组件水下定位格架宽度测量方法，包括以下步骤：

（1）调整水下镜头的角度，使水下镜头能分别观察到燃料组件定位格架及测量探头；

（2）将燃料组件吊至乏燃料水池中定位格架测量系统三向框位置处固定，三向框是用于对燃料组件和定位格架进行固定，设备只能从三向框一个方向进出，防止其晃动而造成测量不准确；