[发明专利]一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置

说明书

本发明公开一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置，包括燃料棒形变检测单元、氧化膜厚度检测单元和装载平台；所述燃料棒形变检测单元和氧化膜厚度检测单元均固定安装于装载平台上，装载平台与外部移载平台刚性连接；该检测装置能够自适应燃料棒各种变形，可实现对燃料棒的柔性接触与柔性测量，提高检测精度的同时保证了装置的安全性；同时具备多种检测功能，能够实现对燃料棒变形与燃料棒表面氧化膜厚度的高精度检测；本发明检测装置创新采用了阵列检测的燃料棒形变检测方式，保证检测精度的同时大幅提高了检测效率，结构简单紧凑，密封性能好，安装方便，通用性强。

技术领域

本发明涉及核工业检测技术领域，具体为一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置。

背景技术

核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。核燃料组件作为核电站的核心部件，具有输出较高、装卸方便等优点，其主要由上下管座、格架、控制棒导向管和按17×17排列规格固定成束的燃料棒组成。核反应堆运转期间，核燃料组件浸入位于核反应堆核心的冷却剂/慢化剂中，由于冷却剂/慢化剂与锆合金材料的氧化反应，燃料棒表面会产生锆氧化物并积聚形成一层氧化膜，导致防止放射性物质外泄的锆合金材料包壳变薄，核电站的安全性能降低。核燃料组件工作在高温、高辐照的循环水中，受装配力及热应力等因素影响，燃料棒不可避免会产生局部变形，以致整个组件外形产生累积形变，严重时将会影响控制棒的正常插入，甚至危及反应堆的运行安全。因此，定期对核燃料组件氧化膜厚度及变形量等关键参数开展高精度检测作业，已成为保障核电站安全运营的重要举措。

为此，国内外针对核燃料组件氧化膜与变形检测装置开展了广泛深入研究，研制出了多种检测装置，如专利文献“探测器及包括该探测器的燃料棒氧化膜厚度测量装置(CN102867555A)”公开了一种探测器及包括该探测器的燃料棒氧化膜厚度测量装置，利用传送滚轴在上下移动，利用电涡流传感器对燃料棒包壳氧化膜厚度的检测，但该检测装置传送区域与传送支撑区域相互平行，不能自适应燃料棒的局部变形，其检测探头与下板直接固定，难以实现对中；专利文献“乏燃料组件多功能检测设备(CN107180658A)”公开了一种乏燃料组件多功能检测设备，利用安装于自适应浮动平台上的氧化膜及直径测量模块同时对燃料棒氧化膜厚度和直径进行检测，其检测模块通过自适应浮动平台与二自由度移载平台固定连接，可实现检测模块对燃料棒位姿的自适应调整，但由于自适应浮动平台柔性部件的引入，以致难以有效确定检测模块与移载平台间的相对位置，根本上限制了装置的检测精度；专利文献“一种核燃料检测装置和方法(CN107170499A)”提供了一种核燃料检测装置和方法，其利用相机拍摄核燃料棒待测部位并通过将核燃料棒的实际3D外形显示在终端上，从而实现对核燃料组件变形情况的检测，但是该装置尚未具备燃料棒包壳氧化膜厚度检测等多种检测功能。

综上所述，现有核燃料组件检测装置虽初步实现了对核燃料组件氧化膜厚度等关键参数的检测，但大多数检测装置仅仅实现了对核燃料组件的单一参数检测，且不能完全自适应燃料棒局部变形，亦无法保证探头与燃料棒的柔性对中，尚存在结构复杂、检测精度欠佳、安全保障差等突出问题。因此，亟需研发一种结构简单、安装方便、作业安全性高，能够自适应燃料棒变形且探头可自动对中的柔性核燃料组件多功能检测装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置。该装置结构简单、安装方便、作业安全性高，能够实现柔性自适应对中的核燃料组件多功能检测。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：设计一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置，包括燃料棒形变检测单元、氧化膜厚度检测单元和装载平台；所述燃料棒形变检测单元和氧化膜厚度检测单元均固定安装于装载平台上，装载平台与外部移载平台刚性连接；其特征在于：