一種燃料組件變形測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于核電廠燃料組件形態變形分析、超聲波測距領域，具體涉及一種燃料 組件變形測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 燃料組件在堆芯中處于高溫、高壓、強中子輻射、腐蝕、沖刷和水力振動等條件下 工作，燃料組件在經過一定的燃耗后，處于不同位置的組件承受中子輻射和相鄰棒束的擠 壓后，整個棒束將會出現不同程度的變形，該變形表現為棒束組件的彎曲和組件的扭曲。棒 束組件的彎曲和組件的扭曲將導致裝料時無法正常將燃料組件裝入燃料柵格中。如果能測 量出燃料組件的上下管座的相對位置(偏移與扭曲)，利用上管座與下管座的相對位置使下 管座插入柵格中，控制上管座的準確位置，可將燃料組件順利插入柵格中。
[0003] 可以通過測量每組燃料組件中的上管座與下管座以及固定格架的相對位置來判 斷燃料組件中的燃料棒是否出現變形。原則上，一個完好的燃料組件，其上管座與下管座以 及格架的相對水平截面上的位置應是重疊的或固定的；若燃料組件發生變形，則其上管座 與下管座以及格架的相對水平截面上的位置將不會重疊或出現錯位。因此，只要測量上管 座與下管座以及格架的水平相對位置即可達到目的。
[0004] 根據上述的基本檢測原理，可采用超聲波技術測量上管座與下管座以及格架的側 面相對探頭位置平面(基準）的距離，用標定值與測量值進行比較，得出每個探頭測試點的 偏差。然后根據各探頭的偏差值及標定值可分析判斷被測組件實際變形量。
[0005] 目前，尚無此類采用超聲波方法對燃料組件變形進行測量的技術設計和應用。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種燃料組件變形測量裝置及方法，以解決高輻射環境 下，通過超聲波方法以不接觸組件的方式測量燃料組件自身變形情況。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：
[0008] -種燃料組件變形測量裝置，包括燃料組件、上部支撐固定夾板、延長支撐架、探 頭托盤滑架、乏燃料水池閘門通道和若干個探頭；上部支撐固定夾板和延長支撐架整體構 成為直角形支撐架，上部支撐固定夾板固定于乏燃料水池閘門通道上部，延長支撐架固定 于乏燃料水池閘門通道內側，探頭托盤滑架安裝在延長支撐架上，并且可以沿著延長支撐 架上下滑動，若干個探頭固定于探頭托盤滑架上，燃料組件位于兩個乏燃料水池閘門通道 中間。
[0009] 所述燃料組件位于兩個乏燃料水池閘門通道中間，距離探頭的距離為250- 280mm〇
[0010] 所述探頭分成1〇排上下分布在探頭托盤滑架上，每排有五個探頭安裝孔，每排探 頭安裝孔從左到右編號為5、4、3、2、1，每列探頭孔從上到下編號為1、2、3、4、5、6、7、8、9、 10。
[0011] 所述探頭在50個探頭安裝孔上選擇16個位置來布置超聲波測量探頭，探頭的選 取與排列分布規律如下：第一、第二、第九、第十排的1、3、5安裝孔分別安裝1個探頭；第 三、第五、第七、第八排的3安裝孔分別安裝1個探頭；探頭分別與燃料組件1的上管座、固 定格架、下管座對應。
[0012] 一種燃料組件變形測量方法，包括如下步驟：
[0013] 1)將上述燃料組件變形測量裝置進行組裝：
[0014] a)在乏燃料水池閘門通道一側的岸上固定在上部支撐固定夾板的平臺上；
[0015] b)組合安裝延長支架和探頭托盤滑架；
[0016] c)在延長支架和探頭托盤滑架上安裝探頭的電纜線；
[0017]d)在探頭托盤滑架上按檢查布置安裝探頭；
[0018] e)使探頭托盤滑架的位置與被測燃料組件的位置相對應；
[0019] 2)將超聲系統進行調整
[0020]a)將多通道自動超聲儀器與采集平臺遠程控制連接；
[0021] b)設置超聲系統基本參數；
[0022] c)進行超聲儀與探頭的連接與調試；
[0023] 3)進行超聲系統的標定
[0024] a)將假燃料組件(標定組件）置于乏燃料水池閘門通道被測量位置并使假燃料組 件暫時處于微量擺動狀態；
[0025] b)數據采集人員確定假燃料組件狀態后，開始使用超聲系統進行數據采集、保存 采集的數據文件，并讀取標定初始數據；
[0026] 4)實施測量
[0027] a)將被測燃料組件置于乏燃料水池閘門通道被測量位置并使燃料組件暫時處于 微量擺動狀態；
[0028] b)環吊操作人員調整燃料組件方位，使被測面正對超聲波探頭；
[0029] c)數據采集人員確定被測燃料組件狀態后，開始使用超聲系統進行數據采集；
[0030] d)數據采集人員在確定采集到穩定數據后，將對采集數據進行命名保存；
[0031] e)數據采集人員在保存完成上次數據采集文件后，將發出命名給環吊操作人員將 燃料組件以吊桿為軸逆時針旋轉90°并保持燃料組件暫時處于微量擺動狀態；
[0032] f)數據采集人員重復啟動超聲測量系統等操作，同樣地測量燃料組件正對探頭的 側面，并保存數據采集文件；
[0033] g)數據分析人員對采集的數據文件進行在線或離線分析并完成相應的檢驗報告 工作。
[0034] 所述步驟2)將超聲系統進行調整的方法如下：
[0035] 降低數據采樣點平均值和數據壓縮值，各測量點的數值應在同一時刻獲得，采用 高頻率的通道觸發使各通道測量時間間隔盡量縮短；測量時各超聲通道連續采集信號，對 所有通道統一進行時間或位置編碼，以獲取同一時刻的各通道信號，在沒有編碼器的情況 下，直接利用超聲儀中的內部時鐘觸發進行信號編碼。
[0036] 所述步驟g)實現方法如下：
[0037] 對于每組燃料組件，測量兩個相鄰的側面，由超聲儀獲得數據有2組32個；當采集 完一組燃料組件的數據后，在分析時利用軟件的分析顯示功能同時顯示一組縱列探頭通道 的B-scan和A-scan。讀數時，先選定某一時刻(在掃查線上顯示的是距離值mm),對同一組 縱列的所有探頭在這一時刻測量各自的聲程值；測量時將反射波區域放大，逐點移動測量 標尺線，以反射最高波點為測量點，記錄各點的數據；將記錄的數據與利用假燃料組件建立 的基準進行比較，得出各探頭在同一時刻的讀數偏移值；此時，選擇的測量瞬間燃料組件的 被測側面與探頭的參考基準面不平行，此時得出的讀數偏移量并非是各個測量點的絕對偏 移量；
[0038] 對于這些讀數偏移量數值可進行兩種方式的處理有：其一，在參考基準面內直接 連接各測量點的讀數偏移量得出燃料組件的整體彎曲輪廓；其二，采用上管座與第一個格 架測量點的連線作為基準，利用Excel和Autocad軟件計算并作圖得出下管座和其他格架 測量點相對基準的偏移量，以修正測量瞬間燃料組件由于擺動引起被測側面與探頭組不平 行的影響，分別得出燃料組件在270°方向和0°方向各測量點的實際偏移量；
[0039] 另一方面，利用上管座與下管座不同列輔助測量探頭的測量結果，可分別得出燃 料組件在270°方向和0°方向的扭轉角度。
[0040] 所述探頭采用水浸直探頭，頻率5MHz，晶片尺寸01 5mm，聚焦范圍250mm~ 280mm,由探頭參數提供的測量的靈敏度可達0. 15mm(X/2)。
[0041] 所述超聲儀采用Tomoscan-III多通道超聲數據采集系統(至少有16通道)，采樣 頻率不小于50MHz，采樣點平均及數據壓縮設置為低數值（1 )，選用內部時鐘觸發進行信號 編碼，各通道的檢測靈敏度不能使反射信號出現飽和。
[0042] 本發明所取得的有益效果為：
[0043] ?所有測量點的數據測量精度可達0. 15mm;
[0044] ?可動態測量燃料組件相鄰側面；
[0045] ?對每個燃料組件側面進行測量時，可以在擺動的情況下連續采集數據；
[0046] ?整個測量過程操作簡便快捷，從而縮短燃料組件測量工期；
[0047] ?測量過程不接觸組件，不影響燃料組件的轉運；
[0048] ?測量結果可幫助燃料組件中裝料快速插入柵格。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發明所述燃料組件變形測量裝置結構圖；
[0050] 圖2為本發明所述燃料組件變形測量裝置檢查示意圖；
[0051] 圖3為同一縱列測量點的偏移示意圖；
[0052] 圖4為上管座相對下管座的偏移及扭轉示意圖；
[0053] 圖中：1、燃料組件；2