一种耐高温耐辐照视频设备的制作方法

本发明属于核电在役检查应用技术领域，具体涉及一种耐高温耐辐照视频设备。

背景技术：

核电站在运行及换料大修期间，部分检查环境温度达到60℃以上，辐照剂量率高于1000Gy/h。按照核电厂相关检查规范要求，对于此部分高温、强辐照环境下的设备进行视频检查，视频检查需要观察到被检表面上裂纹、腐蚀等开口缺陷，为此要求应用的视频设备在高温、强辐照环境中获得满足规范要求的图像。该设备还需要保证在高温、强辐照环境中不间断无故障运行，具备良好的稳定性和低功耗性能。

技术实现要素：

1.目的：

为保证视频检查设备在高温、强辐照环境下，能够获得满足核电厂检查规范要求的图像，保证不间断无故障运行。为此通过选用相应的耐辐照材料，设计相应的结构，开发出一种耐高温耐辐照视频设备。

2.技术方案

实现本发明目的的技术方案为：

一种耐高温耐强辐照视频设备，包括：可见光反射装置、辐照屏蔽层。可见光反射装置包括反射镜、调整支撑座、镜片支架，反射镜安装在调整支撑座上，可见光反射装置螺栓固定安装在视频设备底部，镜片支架通过螺栓固定安装在调整支撑座的底面上，反射镜靠着镜片支架放置；恒温装置包含半导体制冷晶片、均热板、散热翅、机芯筒体、带温度传感器的温控板；带温度传感器的温控板安装在具有良好导热性能的机芯筒体的顶端，半导体制冷晶片的冷面与机芯筒体一个面或四个面贴合，半导体制冷晶片的热面与均热板贴合，均热板与散热翅中间安装有金属外壳；辐照屏蔽层通过螺栓固定安装在外壳上。

辐照屏蔽层采用多种材料叠加方式，包含铅、钨合金、钨聚合物、贫化铀；辐照屏蔽层为偏心结构，靠近燃料棒一侧的屏蔽厚度远大于远离燃料棒一侧的厚度，基础厚度由屏蔽材料的半衰期决定。

外壳与机芯筒体的间隙处，填充有绝热保温层材料，用于隔绝外部热量传导至机芯筒体内。外壳与上端盖采用螺钉连接。

散热翅整体为书页状结构，散热翅中间部分开有螺孔，和外壳螺栓固定连接。机芯筒体内嵌套安装有工业相机及镜头。

调整支撑座的剖面为L形，透光性强的玻璃或亚克力板螺栓固定安装在调整支撑座右侧面上。

半导体制冷晶片与带温度传感器的温控板之间电路连接，形成闭环控制回路。带温度传感器的温控板对比收集的机芯筒体内的温度和半导体制冷晶片设定的温度，进而控制半导体制冷晶片工作。

3.效果

1)视频装置内部有恒温装置，通过自动控制，保证相机在高温环境下仍能保持恒定温度。

2)相机机芯外部增加辐射屏蔽结构，通过辐射屏蔽层对多种能级的高能粒子进行衰减。

采用本发明的技术方案能够使普通的工业级视频设备在高温、强辐照环境下，能够获得满足核电厂检查规范要求的图像，保证不间断无故障运行。大大减小设备的使用成本，良好的稳定性能够减少检查人员的设备的维护避免检查人员遭受更大辐射剂量伤害的风险。该检查装置可以适用于不同堆型核电厂的在役检查及环境监控。

附图说明

图1可见光反射装置图

图2温控装置示意图

图3辐照屏蔽结构俯视图

图中：1、反光镜；2、调整支撑座；3、散热翅；4、外壳；5、制冷晶片；6、均热板；7、上端盖；8、带温度传感器的温控板；9、机芯筒体；10、工业相机及镜头；11、辐照屏蔽层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述：

在普通工业级视频设备的基础上，加装可见光反射装置、恒温装置及辐照屏蔽结构。通过可见光反射装置避免了放射性高能粒子直接照射相机的光学传感器上，通过自动控制的恒温装置能够保证相机在接近室温的恒定温度下工作，通过辐照屏蔽层对多种能级的高能粒子进行衰减。

可见光反射装置包含反射镜1、调整支撑座2、镜片支架12。

恒温装置包含半导体制冷晶片5、均热板6、散热翅3、机芯筒体9、带温度传感器的温控板8。

辐照屏蔽层11采用多种屏蔽材料叠加，包含铅、钨合金、钨聚合物、贫化铀等。

如图1所示，为避免放射性高能粒子直接照射相机感光元件，需要使相机光轴与被检件表面平行布置，可见光反射装置包括反射镜1和调整支撑座2，反射镜1安装在和调整支撑座2上，镜片支架12和调整支撑座2的底部螺栓连接，调整支撑座和镜片支架12可以拆卸更换，从而根据实际需要调整反射镜与相机光轴之间的夹角。

恒温装置

如图2所示，工业相机及镜头10、带温度传感器的温控板8安装在具有良好导热性能的机芯筒体9内，以保证相机、温控板及温度传感器具备良好的工作环境，同时带温度传感器的温控板8实时采集相机的环境温度。半导体制冷晶片5与带温度传感器的温控板8构成精确的闭环控制回路，温度传感器采集到机芯筒体9内的温度并将温度值传递给温控板，温控板将获得的温度与设定的温度值进行对比，如果获得的温度高于设定温度，制冷晶片将开始制冷，如果获得的温度低于设定温度，制冷晶片将停止制冷。

半导体制冷晶片5的冷面与机芯筒体9一个面或四个面贴合，半导体制冷晶片5在工作时，一面制冷形成低温面，一面因热量聚集形成高温面，半导体制冷晶片5为机芯筒体9内提供低于室温的工作温度，半导体制冷晶片5的热面产生的热量通过与此面贴合的均热板6将热量传导至散热翅3上，并通过散热翅将热量散出上端盖。

在外壳4与机芯筒体9的间隙处，填充绝热保温层材料，主要是隔绝外部热量传导至机芯筒体9内。外壳4与上端盖7采用螺钉连接。

辐照屏蔽结构

如图3所示，辐照屏蔽层11采用多种材料叠加方式，包含铅、钨合金、钨聚合物、贫化铀等。

本装置主要是用于核电站的燃料组件检查，在检查过程中，靠近燃料棒一侧的放射性高能粒子多，远离燃料棒的另外一侧被放射性高能粒子照射的少，因此上述辐照屏蔽结构设计为偏心结构。靠近燃料棒一侧的屏蔽厚度远大于远离燃料棒一侧的厚度。屏蔽层的基础厚度根据不同屏蔽材料的半衰期来决定。对于进行孔、洞等放射性结构部件的内部检查时，相机放置在屏蔽层的中心位置。

本装置的辐照屏蔽结构采用了多种材料叠加的方式，对于复杂结构使用钨聚合物或铅进行屏蔽，对于结构简单部件使用钨、贫化铀、钨合金等材料加工。不同的屏蔽材料可以有效屏蔽不同能级的高能粒子。

有益效果：

本发明采用半导体制冷晶片，其主要优点如下：a)不需要任何制冷剂，可连续工作，无污染源；没有旋转部件，不会产生回转效应，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。b)半导体制冷晶片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。c)半导体制冷晶片热惯性小，制冷制热时间快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，半导体制冷晶片就能达到最大温差。d)半导体制冷晶片的温差范围大，从+90℃到-130℃都可以实现。

将本发明安装在自主研发的其他检测装置上，形成一套完整的检测系统，观察到被检表面上裂纹、腐蚀等开口缺陷，获得满足规范要求的图像。视频检测发现可疑显示后，对可疑显示进行综合判断。