一种燃料组件变形测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于核电厂燃料组件形态变形分析、超声波测距领域，具体涉及一种燃料 组件变形测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 燃料组件在堆芯中处于高温、高压、强中子辐射、腐蚀、冲刷和水力振动等条件下 工作，燃料组件在经过一定的燃耗后，处于不同位置的组件承受中子辐射和相邻棒束的挤 压后，整个棒束将会出现不同程度的变形，该变形表现为棒束组件的弯曲和组件的扭曲。棒 束组件的弯曲和组件的扭曲将导致装料时无法正常将燃料组件装入燃料栅格中。如果能测 量出燃料组件的上下管座的相对位置(偏移与扭曲)，利用上管座与下管座的相对位置使下 管座插入栅格中，控制上管座的准确位置，可将燃料组件顺利插入栅格中。
[0003] 可以通过测量每组燃料组件中的上管座与下管座以及固定格架的相对位置来判 断燃料组件中的燃料棒是否出现变形。原则上，一个完好的燃料组件，其上管座与下管座以 及格架的相对水平截面上的位置应是重叠的或固定的；若燃料组件发生变形，则其上管座 与下管座以及格架的相对水平截面上的位置将不会重叠或出现错位。因此，只要测量上管 座与下管座以及格架的水平相对位置即可达到目的。
[0004] 根据上述的基本检测原理，可采用超声波技术测量上管座与下管座以及格架的侧 面相对探头位置平面(基准）的距离，用标定值与测量值进行比较，得出每个探头测试点的 偏差。然后根据各探头的偏差值及标定值可分析判断被测组件实际变形量。
[0005] 目前，尚无此类采用超声波方法对燃料组件变形进行测量的技术设计和应用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种燃料组件变形测量装置及方法，以解决高辐射环境 下，通过超声波方法以不接触组件的方式测量燃料组件自身变形情况。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0008] -种燃料组件变形测量装置，包括燃料组件、上部支撑固定夹板、延长支撑架、探 头托盘滑架、乏燃料水池闸门通道和若干个探头；上部支撑固定夹板和延长支撑架整体构 成为直角形支撑架，上部支撑固定夹板固定于乏燃料水池闸门通道上部，延长支撑架固定 于乏燃料水池闸门通道内侧，探头托盘滑架安装在延长支撑架上，并且可以沿着延长支撑 架上下滑动，若干个探头固定于探头托盘滑架上，燃料组件位于两个乏燃料水池闸门通道 中间。
[0009] 所述燃料组件位于两个乏燃料水池闸门通道中间，距离探头的距离为250- 280mm〇
[0010] 所述探头分成1〇排上下分布在探头托盘滑架上，每排有五个探头安装孔，每排探 头安装孔从左到右编号为5、4、3、2、1，每列探头孔从上到下编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、 10。
[0011] 所述探头在50个探头安装孔上选择16个位置来布置超声波测量探头，探头的选 取与排列分布规律如下：第一、第二、第九、第十排的1、3、5安装孔分别安装1个探头；第 三、第五、第七、第八排的3安装孔分别安装1个探头；探头分别与燃料组件1的上管座、固 定格架、下管座对应。
[0012] 一种燃料组件变形测量方法，包括如下步骤：
[0013] 1)将上述燃料组件变形测量装置进行组装：
[0014] a)在乏燃料水池闸门通道一侧的岸上固定在上部支撑固定夹板的平台上；
[0015] b)组合安装延长支架和探头托盘滑架；
[0016] c)在延长支架和探头托盘滑架上安装探头的电缆线；
[0017]d)在探头托盘滑架上按检查布置安装探头；
[0018] e)使探头托盘滑架的位置与被测燃料组件的位置相对应；
[0019] 2)将超声系统进行调整
[0020]a)将多通道自动超声仪器与采集平台远程控制连接；
[0021] b)设置超声系统基本参数；
[0022] c)进行超声仪与探头的连接与调试；
[0023] 3)进行超声系统的标定
[0024] a)将假燃料组件(标定组件）置于乏燃料水池闸门通道被测量位置并使假燃料组 件暂时处于微量摆动状态；
[0025] b)数据采集人员确定假燃料组件状态后，开始使用超声系统进行数据采集、保存 采集的数据文件，并读取标定初始数据；
[0026] 4)实施测量
[0027] a)将被测燃料组件置于乏燃料水池闸门通道被测量位置并使燃料组件暂时处于 微量摆动状态；
[0028] b)环吊操作人员调整燃料组件方位，使被测面正对超声波探头；
[0029] c)数据采集人员确定被测燃料组件状态后，开始使用超声系统进行数据采集；
[0030] d)数据采集人员在确定采集到稳定数据后，将对采集数据进行命名保存；
[0031] e)数据采集人员在保存完成上次数据采集文件后，将发出命名给环吊操作人员将 燃料组件以吊杆为轴逆时针旋转90°并保持燃料组件暂时处于微量摆动状态；
[0032] f)数据采集人员重复启动超声测量系统等操作，同样地测量燃料组件正对探头的 侧面，并保存数据采集文件；
[0033] g)数据分析人员对采集的数据文件进行在线或离线分析并完成相应的检验报告 工作。
[0034] 所述步骤2)将超声系统进行调整的方法如下：
[0035] 降低数据采样点平均值和数据压缩值，各测量点的数值应在同一时刻获得，采用 高频率的通道触发使各通道测量时间间隔尽量缩短；测量时各超声通道连续采集信号，对 所有通道统一进行时间或位置编码，以获取同一时刻的各通道信号，在没有编码器的情况 下，直接利用超声仪中的内部时钟触发进行信号编码。
[0036] 所述步骤g)实现方法如下：
[0037] 对于每组燃料组件，测量两个相邻的侧面，由超声仪获得数据有2组32个；当采集 完一组燃料组件的数据后，在分析时利用软件的分析显示功能同时显示一组纵列探头通道 的B-scan和A-scan。读数时，先选定某一时刻(在扫查线上显示的是距离值mm),对同一组 纵列的所有探头在这一时刻测量各自的声程值；测量时将反射波区域放大，逐点移动测量 标尺线，以反射最高波点为测量点，记录各点的数据；将记录的数据与利用假燃料组件建立 的基准进行比较，得出各探头在同一时刻的读数偏移值；此时，选择的测量瞬间燃料组件的 被测侧面与探头的参考基准面不平行，此时得出的读数偏移量并非是各个测量点的绝对偏 移量；
[0038] 对于这些读数偏移量数值可进行两种方式的处理有：其一，在参考基准面内直接 连接各测量点的读数偏移量得出燃料组件的整体弯曲轮廓；其二，采用上管座与第一个格 架测量点的连线作为基准，利用Excel和Autocad软件计算并作图得出下管座和其他格架 测量点相对基准的偏移量，以修正测量瞬间燃料组件由于摆动引起被测侧面与探头组不平 行的影响，分别得出燃料组件在270°方向和0°方向各测量点的实际偏移量；
[0039] 另一方面，利用上管座与下管座不同列辅助测量探头的测量结果，可分别得出燃 料组件在270°方向和0°方向的扭转角度。
[0040] 所述探头采用水浸直探头，频率5MHz，晶片尺寸01 5mm，聚焦范围250mm~ 280mm,由探头参数提供的测量的灵敏度可达0. 15mm(X/2)。
[0041] 所述超声仪采用Tomoscan-III多通道超声数据采集系统(至少有16通道)，采样 频率不小于50MHz，采样点平均及数据压缩设置为低数值（1 )，选用内部时钟触发进行信号 编码，各通道的检测灵敏度不能使反射信号出现饱和。
[0042] 本发明所取得的有益效果为：
[0043] ?所有测量点的数据测量精度可达0. 15mm;
[0044] ?可动态测量燃料组件相邻侧面；
[0045] ?对每个燃料组件侧面进行测量时，可以在摆动的情况下连续采集数据；
[0046] ?整个测量过程操作简便快捷，从而缩短燃料组件测量工期；
[0047] ?测量过程不接触组件，不影响燃料组件的转运；
[0048] ?测量结果可帮助燃料组件中装料快速插入栅格。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明所述燃料组件变形测量装置结构图；
[0050] 图2为本发明所述燃料组件变形测量装置检查示意图；
[0051] 图3为同一纵列测量点的偏移示意图；
[0052] 图4为上管座相对下管座的偏移及扭转示意图；
[0053] 图中：1、燃料组件；2