一种燃料组件变形量双层超声检测方法与流程

本发明属于物理尺寸测量技术领域，具体涉及一种燃料组件变形量双层超声检测方法。

背景技术：

核电站在停堆卸料或装料过程中，对部分已辐照的燃料组件进行变形检测。

燃料组件变形量是通过燃料组件定位格架的空间相对位置进行计算，某电站使用六边形燃料组件。

检测设备为圆形平台结构，其中沿圆周布置了6组激光测量装置。检测时，检查设备置于燃料水池格架上；利用换料机抓取一组燃料组件、从圆形平台中间圆孔下落和上提，期间6组激光分别对燃料组件6个面进行投射，通过光路接收和处理，实现燃料组件变形情况测量。

目前使用的激光检测技术存在以下缺陷：

(1)换料机为机械设备，存在机械误差和配合公差；检测时，提升和下插燃料组件过程，抓取燃料组件的换料机工作杆存在晃动，引入了检测误差。

(2)激光检测系统，水下检测平台复杂、耐辐照性差、可靠性差，设备的使用寿命短。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：提供一种燃料组件变形量双层超声检测 方法，消除由于换料机的机械误差引入的燃料组件变形检测误差，提高燃料组件变形检测精度。

本发明采用的技术方案：

1.一种燃料组件变形量双层超声检测装置，其特征在于：包括六组超声检测系统和固定座，六组超声检测系统均匀固定在固定座上，超声检测系统包括一层超声检测探头、二层超声检测探头和固定板；一层超声检测探头包括两个探头，二层超声检测探头包括两个探头，探头固定安装在固定板上，固定板安装在固定座上，固定板为中空环形板。

2.一种燃料组件变形量双层超声检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、燃料组件变形检测准备：

将双层超声检测装置固定，用换料机抓取待检测燃料组件，准备检测。

步骤2、燃料组件下插过程检测：

当燃料组件第一层定位格架下插到一层超声检测探头检测位置，一层超声检测探头测量出第一层定位格架位置为X_1-1，二层超声检测探头测量出第二层定位格架位置X_2-2；

当燃料组件第二层定位格架下插到一层超声检测探头检测位置，一层超声检测探头测量出第二层定位格架位置为X_1-2，二层超声检测探头测量出第三层定位格架位置X_2-3；

当燃料组件第三层定位格架下插到一层超声检测探头检测位置， 一层超声检测探头测量出第三层定位格架位置为X_1-3，二层超声检测探头测量出第四层定位格架位置X_2-4；

……

当燃料组件第N-1层定位格架下插到一层超声检测探头检测位置，一层超声检测探头测量出第N层定位格架位置X_1-(N-1)，二层超声检测探头检测位置测量出第N层定位格架位置X_2-N。

步骤3、结果计算：

步骤3.1燃料组件弯曲变形量计算：

燃料组件各个定位格架位置测量如下：

第1层定位格架位置X₁＝X_1-1；

第2层定位格架相对位置X₂＝X_2-2；

第3层定位格架相对位置X₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)；

第4层定位格架相对位置X₄＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)；

第5层定位格架相对位置X₅＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)+(X_2-5-X_1-4)；

……

第N层定位格架相对位置X₁₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)+(X_2-5-X_1-4)+……+(X_2-N-X_1-(N-1))；

根据上述公式，计算第一层定位格架至第N层定位格架的相对位置，获得燃料组件弯曲变形量。

步骤3.2燃料组件扭曲变形量计算：

一层超声检测探头测量出N层定位格架位置距离分别为X_11-N和 X_12-N，由于燃料组件存在扭曲变形，导致燃料组件第N层定位格架与一层超声检测探头不平行，存在夹角α_1-n。

根据公式

α_1-n＝arc cos{L₁/(X_12-n-X_11-n)} (1)

其中：L₁为一层超声检测探头中两个探头之间的距离；

根据同样的方法，计算出燃料组件第N+1层定位格架与二层超声检测探头之间的夹角α_2-(n+1)

α_2-(n+1)＝arc cos{L₂/(X_22-(n+1)-X_21-(n+1))} (2)

其中：L₂为二层超声检测探头中两个探头之间的距离；

N+1层定位格架相对于N层定位格架的扭曲角度为α_n+1：

α_n+1＝α_2-(n+1)-α_1-n (3)

步骤4、燃料组件提升过程检测：

按照步骤2和步骤3的方法对燃料组件提升进行检测，提升过程与下插过程检测方法、原理一致，通过提升过程检测，进一步修正误差，提高燃料组件变形检测精度。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测方法，能够用于燃料组件变形检测，提高燃料组件尺寸检测精度；

(2)本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测方法，能够应用于其他类似的连续物理尺寸测量，提高检测精度。

附图说明

图1为本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测装置结 构示意图；

图2为本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测方法中扭曲变形量计算示意图；

图中：1-一层超声检测探头、2-二层超声检测探头、3-固定板、4-固定座。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测方法进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测装置，包括六组超声检测系统和固定座4，六组超声检测系统均匀固定在固定座4上，以其中一组为例，超声检测系统包括一层超声检测探头1、二层超声检测探头2和固定板3；一层超声检测探头1包括两个探头，二层超声检测探头2包括两个探头，探头固定安装在固定板3上，固定板安装在固定座4上，固定板4为中空环形板。

本发明提供的一种燃料组件变形量双层超声检测方法，包括以下步骤：

步骤1、燃料组件变形检测准备：

将双层超声检测装置固定，用换料机抓取待检测燃料组件，准备检测。

步骤2、燃料组件下插过程检测：

当燃料组件第一层定位格架下插到一层超声检测探头1检测位置，一层超声检测探头1测量出第一层定位格架位置为X_1-1，二层超 声检测探头2测量出第二层定位格架位置X_2-2；

当燃料组件第二层定位格架下插到一层超声检测探头1检测位置，一层超声检测探头1测量出第二层定位格架位置为X_1-2，二层超声检测探头2测量出第三层定位格架位置X_2-3；

当燃料组件第三层定位格架下插到一层超声检测探头1检测位置，一层超声检测探头1测量出第三层定位格架位置为X_1-3，二层超声检测探头2测量出第四层定位格架位置X_2-4；

……

当燃料组件第N-1层定位格架下插到一层超声检测探头1检测位置，一层超声检测探头1测量出第N层定位格架位置X_1-(N-1)，二层超声检测探头2检测位置测量出第N层定位格架位置X_2-N。

步骤3、结果计算：

步骤3.1燃料组件弯曲变形量计算：

燃料组件各个定位格架位置测量如下：

第1层定位格架位置X₁＝X_1-1；

第2层定位格架相对位置X₂＝X_2-2；

第3层定位格架相对位置X₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)；

第4层定位格架相对位置X₄＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)；

第5层定位格架相对位置X₅＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)+(X_2-5-X_1-4)；

……

第N层定位格架相对位置X₁₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3) +(X_2-5-X_1-4)+……+(X_2-N-X_1-(N-1))；

根据上述公式，计算第一层定位格架至第N层定位格架的相对位置，获得燃料组件弯曲变形量。

步骤3.2燃料组件扭曲变形量计算：

如图2所示，一层超声检测探头1测量出N层定位格架位置距离分别为X_11-N和X_12-N，由于燃料组件存在扭曲变形，导致燃料组件第N层定位格架与一层超声检测探头1不平行，存在夹角α_1-n。

根据公式

α_1-n＝arc cos{L₁/(X_12-n-X_11-n)} (1)

其中：L₁为一层超声检测探头1中两个探头之间的距离；

根据同样的方法，计算出燃料组件第N+1层定位格架与二层超声检测探头2之间的夹角α_2-(n+1)

α_2-(n+1)＝arc cos{L₂/(X_22-(n+1)-X_21-(n+1))} (2)

其中：L₂为二层超声检测探头2中两个探头之间的距离；

N+1层定位格架相对于N层定位格架的扭曲角度为α_n+1：

α_n+1＝α_2-(n+1)-α_1-n (3)

步骤4、燃料组件提升过程检测：

按照步骤2和步骤3的方法对燃料组件提升进行检测，提升过程与下插过程检测方法、原理一致，通过提升过程检测，进一步修正误差，提高燃料组件变形检测精度。