[发明专利]一种钠冷快堆组件试验件的多维度扫描测温装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于实验装置领域，具体涉及一种钠冷快堆组件试验件的温度测量的多维度扫描测温装置及方法。

背景技术

钠冷快堆中的组件在整个钠冷快堆的运行过程中占有非常重要的地位。在钠冷快堆的运行过程中，燃料组件的活性区中会发生裂变反应释放大量的热量，而燃料组件周围充当冷却剂的钠会通过流动的方式将燃料组件内裂变反应释放的热量带出堆芯外。由于快堆组件释热功率分布不均匀，在堆芯内部不同组件区域的温度差异非常大。对于某一组件而言，在不同的组件高度以及不同的组件周向方向上温度也会有较大的区别，组件温度的差异会使得组件发生热弯曲变形。组件变形程度如果较为明显的话，会给钠冷快堆的安全运行带来不利影响，如增加组件插拔力、组件倒换困难、加速组件破损、堆芯象限功率倾斜等。

为了研究钠冷快堆堆芯组件热弯曲变形的物理行为，要开展堆外的组件试验件热弯曲变形实验。为了在堆外的实验过程中使组件试验件的温度场尽可能符合钠冷快堆内的真实温度分布情况，要在组件试验件的不同高度以及不同周向方向上进行加热，同时要对于组件试验件在六角形套管区域内部不同高度以及周向不同方向上的温度进行测量，来标定获得堆外实验中组件试验件的温度场分布，从而为组件试验件的热弯曲变形实验提供数据支持。

然而，由于组件试验件的堆外热弯曲实验为精密的力学实验，为了不破坏组件试验件原有的机械以及力学特性，因此传统的接触测温方式不能满足堆外实验的需求；此外钠冷快堆堆芯组件区域内组件与组件之间的间隙非常小，组件的直径同样非常小，因此若不采用特殊方法的话，外围组件会对内部组件的非接触式温度测量产生干涉，因此必须通过特殊的手段来满足堆外实验中组件试验件的温度场分布的测量需求。

可以看出，要实现组件试验件内的多维度温度测量，必须将测温探头小型化，从而可以伸入到组件试验件的内部。为了测量组件试验件在不同高度上的温度分布，测温探头在组件试验件内部要能进行伸缩运动。为了满足对于不同组件试验件的温度测量需求，测温探头要能够在组件试验件的顶部进行二维的平移运动。此外为了使得测温探头在组件试验件的某一高度上能够实现周向不同方向的温度测量，测温探头还要能够在平面内按照一定角度进行旋转。

基于以上的目的，必须开发出一套能够进行多维度运动的非接触测温装置对于组件试验件进行温度测量。尽管国内外已经发明出了一些运动扫描机构来实现相应的扫描功能，但是这些发明均不涉及到核反应堆工程背景，并且现有的专利发明无法满足对于组件试验件温度场测量的需求。

例如，专利申请号201610242854.X公开了一种应用于三维激光图像扫描领域的十字轨道物品的三维扫描成型装置。在实际操作过程中将被测物件放在载物板上进行测量。安装在滑块上的激光传感器用于对待测物品进行扫描，滑块安装在传动杆上，从而滑块可以根据需求在固定高度上进行二维的平移运动。当待测物体较小，需要拉近载物板与激光传感器的距离时，可以通过升降载物板来实现这一功能。对于堆外实验而言，这一装置虽然具有多维度运动以及扫描的特征，不过该专利是一个箱体结构，因此对于较小的部件进行扫描记录是可行的，但是对于组件试验件而言，箱体结构显然不能满足要求。其次，激光传感器是固定的在滑块上的，因此其也不能实现对于堆外实验所需的测温探头的旋转功能。最重要的一点，滑块不能进行高度方向的移动，而且滑块的尺寸会远远超过组件试验件六角形套管的对边距，因此测温探头将无法深入到套管的内部。综上所述，该装置的三维扫描装置无法满足对于堆外实验的温度测量需求。

又例如，专利申请号201510793413.4公开了一种应用于芯片焊点缺陷检测方法技术领域的扫描测温检测方法。该方法将芯片固定在一个三维运动的平台之上，将红外热像仪固定在一个支架上，芯片随着三维平台的平移运动而运动，红外热像仪对每一个焊点的温度进行测量，进而判断出该焊点是否为合格的焊点。可以发现，这种方法虽然实现了三维运动测温，但是由于待测件要放在三维平台上进行测量，而且红外摄像仪的探头也不能进行周向旋转，因此该专利所公布的扫描测温检测方法也不能应用于堆外实验的组件试验件温度测量。

综上所述，为了保证堆外的组件试验件热弯曲变形实验顺利进行，必须克服现有的技术瓶颈，提出一种新的测温途径来满足对于堆外实验组件试验件的温度场测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有测温手段的不足之处，提供一种钠冷快堆组件试验件的多维度扫描测温装置及方法，，该装置能够满足堆外实验过程中对于组件试验件温度场的测量需求。

为实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：