專利名稱：測量導管變形的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量核燃料裝置中導管的變形，以檢測其平直度。
核燃料裝置在反應堆中工作一定時間后，會出現變形而導致導管形狀不平直。在核燃料裝置重新放入反應堆之前，檢測到這種不平直度的存在和變形的大小是很重要的，目的是確保控制組件的控制棒具有沿著導管的自由通道。
本發明尋求提供一種裝置和方法，本裝置和方法能檢測導管外部變形，并且這種方法和裝置可以在核燃料裝置處于水下時應用。
有一種已知的方法(FA-A-2656415)適合同時測量大體上平行的構成導管層的金屬導管間的距離(尤其是構成核燃料裝置燃料棒的屏蔽套的導管間的距離)，以及覆蓋在導管表面氧化層的厚度。為達到該目的，一個渦流探測器平行于導管層移動，并在其移動通過導管時壓緊它。由探測器送達的電信號記錄下來，該信號表示探測器阻抗的變化。通過測量探測器在相應于連續阻抗極值的信號值之間的位移來推算出控制棒間的距離。該方法不適合測量沒構成導管層的導管的變形，以及并非以彼此間隔都相同的方式分布的導管的變形。
為保證測量進行，本發明提出一種方法，其中a)一渦流探測器，可水平移動，以便使它連續通過一個大體上豎直的由金屬構成的直線參考位置，并通過豎直夾持著的核燃料裝置的第一排導管，測量來自探測器的輸出信號，并存貯相對于所述參考位置的與信號極值對應的探測器位置；b)沿著所述排，在幾個不同高度重復步驟a)；c)在其它排重復步驟a)和b)；
d)探測器沿垂直于第一個位移方向的方向上移動，重復步驟a)、b)、c)；e)從這些存貯的位置，對每一高度計算出相對于直線導管標稱位置的位置偏移幅度和方向。
步驟b)、c)、d)可按任何順序進行。
下同于燃料棒的屏蔽套，導管通常幾乎不氧化。這使測量更容易。通過使探測器經過布置在核燃料裝置附近的標準長度的導管來標定探測器及其測量系統，其中測量系統用來處理探測器輸出信號。
本方法的實施可使用具有與文獻FR-A-2656415所述的相同零件的裝置完成。
在此情況下，本裝置包括用于使渦流探測器沿確定的水平方向移動并測量探測器的位移的裝置；所述探測器包括一裝置，用于使其壓緊一層燃料棒、推動探測器沿其位移方向的橫向彈性地離開、并用于將探測器連續壓緊到遇到的導管和置于核燃料裝置之外的參考位置；供給信號的處理器，該信號是探測器阻抗的函數，該處理器使得確定信號極值和確定探測器相對于參考位置的相應位置成為可能；還有根據在一些高度和兩個相互垂直的水平方向測量得到的所述確定位置計算導管變形的裝置。
核燃料裝置導管在其底部附近通常有一個小直徑的區域，僅比可沿導管移動的控制棒的直徑稍大些。
在這個區域的導管變形尤其關鍵。通過參照標準長度的導管，可進行特別精確的測量。
通過閱讀本發明的由非限定的例子給出的特定實施例，可以更好地理解本發明。這些實施例說明參照下面附圖進行，這些附圖包括
圖1是能實施本發明的裝置的簡單正視圖。
圖2是圖1的水平視圖，其中某些部分省略掉了。
圖3和圖4分別是用于安裝由張緊的金屬絲構成的垂直參考位置標志的支架的側視圖和俯視圖。
圖5是適合實施本發明的探測器的結構。
圖6是一個理論框圖。
表示在圖1和圖2的裝置可按這種方式制作，使得除執行測量功能的元件外的大部分機械零件與用于對核燃料裝置進行其它測量的零件相同。
本裝置包括一個位于水池(如消除放射污染的池子)底部的固定架。這固定架有一個直角支承架10，形成固定于池底的基座，用于容納和支承核燃料裝置14的底部噴嘴12在此位置。核燃料裝置通過安裝在頂部噴嘴16上的驅動桿(未示出)可移走。導管如導管18(示于圖1)大體是豎直的。
支架也包括豎直軌道(未示出)構成具有車輪24的小車22的軌道20。小車在具有測量豎直高度裝置的馬達驅動件作用下可以在豎直方向上移動。按照這個例子，這些裝置可這樣構成由一個馬達驅動一對配合在軌道上的輪子(或齒輪)，并在軌道有一編碼裝置來以數字形式表示小車的高度。
同樣，豎直移動的小車22具有一個X-Y移動工作臺，該工作臺包括一個沿平行于裝置14的一側的Y方向可移動的底板26，以及一個在與底板26垂直的X方向可移動底板28(圖2)。底板26可從圖2所示的實線位置移動到點劃線位置，并且這兩個位置間的距離不小于核燃料裝置14的寬度。按照這個例子，底板26具有在馬達(未示出)驅動下的車輪30，并在小車上的軌道32上水平移動。這個馬達類似地有一個編碼器來提供涉及Y方向位移的指示。底板28可在固定于底板26上的軌道34上移動。
一個刃口36(下文稱“指揮刀”)固定在底板28上并帶有探測器38。“指揮刀”的結構示意地表示在圖5中，這與文獻FR-A-2656415中描述的情況很相似，可參照上述文獻。“指揮刀”通過固定于底板26上的導軌39，從而將其限制在平行于核燃料裝置14一側面的方向上伸展。在導軌上可固定一個電視攝像機40，以在顯示屏幕上提供測量區的圖像給操作員。
本裝置還包括至少一個相對于測量位置的垂直參考位置。在實施例中，第一個參考位置由一豎直金屬絲42構成，其中金屬絲42固定于位于水池邊緣43上的支架上。這個張緊的金屬絲使得測量整個導管的變形和/或描述出整個導管長度上的形變形狀成為可能。在圖3和圖4所示的實施例中，支架由水平梁44構成，其位置在小車45上可調節，這個小車也可用于支承操作核燃料裝置的控制棒。這個金屬絲有幾米長并且其底部固定在基座10上。
為使測量用探測器和信號處理系統能夠定標，一個具有與典型導管相同特征的標準導管46固定在導軌39上某一位置，使得在底板28前進而在進入核燃料裝置之前時，測量探測器壓緊標準導管46。
最后，在核燃料裝置的導管在其長度上有一具有小直徑的部分時，最好在基座10上布置一個長度與所述小直徑部分長度相同的參考導管48，確保測量探測器的位置得到確定。這個參考導管可用于很精確地測量這些小直徑部分的變形。
“指揮刀”36設計用于插入到合適的核燃料棒49的排列之間，以便測量探測器38在通過時壓緊導管18。兩個重疊彈簧50布置于“指揮刀”36上，支承與含有待檢測的導管18的排列相鄰的燃料棒49的排列。正如文獻FR-A-2656415所述的那樣，用信號的最大值或最小值表示經過導管，檢測到了導管。由于信號不同并且對比通過標準導管46時的信號，可以將壓緊導管與壓緊燃料棒區分開。
圖6是一方框圖，表示本裝置的信號處理系統的一種可能構造。由探測器38輸出的信號經操作電路52整波再傳送給計算機54，并且也可能傳送到顯示器56使操作員確定探測器通過導管中間平面的時刻。計算機54具有讀/寫工作存儲器57和大容量存儲器58，用于保存在核燃料裝置的兩個正交方向測量的結果，并用于將它們返回計算機54來測量變形。計算機54也接收豎直移動馬達60(Z馬達)的編碼器傳送出的位置指示和X位移馬達62的編碼器提供的位置指示。馬達可由操作員操縱，來選擇要測量的高度，并傳送識別到通過導管18中間面的信號。
檢測核燃料裝置14的導管厚度的方法可按如下方式進行。
核燃料裝置14放置在如圖1和圖2所示的位置，然后底板28返回，這樣“指揮刀”完全脫離與核燃料裝置14的配合，即由圖1，2所示的位置移動到可由傳感器如66探測到的最靠右的位置。底板26在Y方向移動，使“指揮刀”進入一排燃料棒49和一排包括一些導管18在內的棒49之間的空隙(圖5)。除非底板28在其相反的極端位置，可由伺服控制件防止這種Y向移動。底板28然后在X方向移動，使得測量探測器38在給定高度連續壓緊燃料棒和導管。用戶在顯示屏上可以識別何時探測器通過導管的中間面，并可隨后指揮計算機在大容量存儲器58中記錄X位置。
這種操作對所有包括導管的各排(有棒49和導管18)進行。(在現有的一般類型的核燃料裝置中有七個導管)。這種操作在幾個不同高度上進行。每次，確定導管相對于參考位置(由張緊金屬絲42構成)的位置。
一旦完成這些操作，核燃料裝置轉過90°，并在同一高度進行相同的操作。
按這種方式獲得的并存貯存在大容量存儲器58中的數值，然后按不同方式處理，或者由計算機54或由備份計算機處理，目的是通過相互成90°的兩個方向變形形狀的矢量值計算來確定變形程度。
可以發現本方法和裝置使得測量和/或描繪出導管變形形狀成為可能；或者是沿導管的整個長度，或者僅在其小直徑部分。
權利要求
1．一種測量核燃料裝置的導管的變形的方法，包括a)一渦流探測器，可水平移動，以便使它連續通過一個豎直的由金屬構成的直線參考位置，并通過豎直夾持著的核燃料裝置的第一排導管，測量來自探測器的輸出信號，并存貯相對于所述參考位置的與信號極值對應的探測器位置；b)沿著所述排，在幾個不同高度重復步驟a)；c)在其它排重復步驟a)和b)；d)探測器沿垂直于第一個位移方向的方向移動，重復步驟a)、b)、c)；e)從這些存貯的位置，對每一高度計算出相對于直線導管標稱位置的位置偏移幅度和方向。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于通過使探測器經過布置在核燃料裝置附近的一定長度的標準導管來標定探測器及其測量系統。
3．如權利要求2所述的方法，其特征在于通過與經過標準導管時所得信號進行對比來直觀地區分壓緊導管和壓緊核燃料棒。
4．如權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于探測器與導管的中間面對應的每一個位置，通過在顯示屏上直觀地監控信號極值來確定。
5．一種測量核燃料裝置的導管的變形的裝置，包括在豎直位置設計用于容納核燃料裝置的固定裝置；一個沿所述固定裝置豎直移動的小車(22)，攜帶著有馬達的X-Y方向移動工作臺，使得一個渦流探測器可以沿著平行于由固定裝置支承的核燃料裝置的側面的兩個方向移動并測量探測器的位移，所述探測器包括裝置，用于使其壓緊一層燃料棒、用于推動探測器沿其位移方向的橫向彈性的朝向或離開核燃料裝置、以及用于將探測器連續壓緊到遇到的導管和置于核燃料裝置之外的參考位置；供給信號的處理器，該信號是探測器阻抗的函數，該處理器使得確定信號極值和確定探測器相對于參考位置的相應位置成為可能；以及根據在一些高度和兩個相互正交的水平方向測量得到的所述位置計算導管變形的裝置。
6．如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述的參考位置由一豎直絲(42)構成，該絲(42)固定在含有固定裝置的池邊緣(43)攜帶的一支架上。
7．如權利要求5所述的裝置，其特征在于用于橫向移動探測器至核燃料裝置的第一底板(26)帶有一個與那些導管有相同特征的標準導管(46)，并且在探測器進入核燃料裝置之前，當第二底板(23)前進時，使探測器在某一位置靠在該標準導管上。
8．如權利要求5,6或7所述的裝置，其特征在于，待測量導管包括占其長度一部分的一小直徑部分時，其中固定裝置(10)具有一截長度與小直徑部分長度相等的參考導管，使探測器的位置能被識別。
9．如權利要求7所述的裝置，其特征在于第一底板(26)有一導軌(39)，它限定探測器沿與核燃料裝置(14)的一側面平行的方向伸展，可選擇一個照像機(40)一起布置在軌道上，以在顯示屏上為操作員提供測量區的圖象。
全文摘要
為測量核燃料裝置(14)中導管的變形,一個渦流探測器(38)可水平移動,以便使它連續通過一個豎直的由金屬構成的直線參考位置(42),并通過豎直夾持著的核燃料裝置(14)的第一排導管,測量探測器的輸出信號,并存貯相對于所述參考位置的與信號極值相應的探測器(38)的位置;沿著這排導管在不同的高度重復進行這一步驟,然后沿其它排導管重復進行這一步驟。探測器(38)沿垂直于第一個位移方向的方向上移動,重復相同的步驟。從這些存貯的位置,對每一個高度計算出相對于直線導管標稱位置的位置偏移幅度和方向。
文檔編號G01B7/34GK1232541SQ9719839
公開日1999年10月20日 申請日期1997年9月29日 優先權日1996年9月30日
發明者帕斯卡爾·德科特, 埃里克·薩萬 申請人:弗拉馬托梅股份公司, 通用核材料公司