探测器及包括该探测器的燃料棒氧化膜厚度测量装置的制作方法

专利名称:探测器及包括该探测器的燃料棒氧化膜厚度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用涡电流传感器测量核燃料元件的燃料棒包壳(cladding)上形成的氧化膜厚度的装置，更详细地，涉及一种在测量燃料棒的氧化膜厚度的装置上，具备可沿上下、前后、左右进行驱动的工具，并包括用于检测燃料棒组件内部燃料棒的包壳的探测器与用于检测最外围燃料棒的包壳的探测器的装置。
技术背景
核反应堆运转期间，将各核燃料组件上配置的核燃料棒浸入位于核反应堆核心的冷却剂/慢化剂中。在使用核燃料棒用的锆或锆合金包壳管的轻水反应堆中，由于使用水的冷却剂/慢化剂与包壳管内的锆之间的反应，积聚至大约100 μ m以内厚度的锆氧化物形成于核燃料棒上。从燃料棒包壳管向冷却剂/慢化剂进行热传导的过程中，由于锆氧化物的逆作用以及导致包壳结构完整性方面的损伤的金属损失，使得包壳壁的厚度越来越薄，因此各燃料棒上容许的氧化物的最大量存在限制。一旦达到该限定值，则必须更换燃料棒。
因此，氧化层的厚度测量对于核燃料棒的热态水压性能、燃料棒运转限制的推测及燃料棒寿命期限的正确评价非常重要。
一般对于燃料棒氧化物厚度的测量采用涡电流检测法，对于燃料棒是否破损的测量采用超音波检测。
通过涡电流检测法，测量燃料棒氧化膜厚度的现有技术的例子有，韩国授权实用新型公报第20-0339313号的“核燃料棒的核反应堆控制棒涡电流探伤台”、韩国公开专利公报第10-2004-0012065号的“用于涡电流探伤检测的核燃料棒传送装置”以及韩国授权专利公报第10-0735213号的“核燃料棒上强磁性物质下边形成的氧化物厚度的测量方法”
坐寸ο
上述现有技术所提供的涡电流检测法，必须将燃料棒组件解体，并对解体后的燃料棒一个一个进行检测，因此需要大量的时间，存在无法有效率地对燃料棒氧化膜进行检测的缺点。

发明内容
(一 )要解决的技术问题
为解决上述现有技术的问题，本发明目的在于提供一种探测器，该探测器无须将燃料棒组件解体，即可在沿长度方向上下移动的同时，连续地对燃料棒组件最外围燃料棒的包壳进行检测。
此外，本发明的另一目的在于，提供一种燃料棒氧化膜厚度测量装置，其包括，无须将燃料棒组件解体，即可对燃料棒组件内部燃料棒的包壳进行检测的探测器及对最外围燃料棒的包壳进行检测的探测器。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明的探测器包括涡电流传感器及燃料棒传送区域，在上下移动的同时可连续地对燃料棒组件最外围燃料棒的包壳进行检测。
所述探测器具备沿长度方向形成半圆形槽的多个传送区域，其特征在于，可构成为包括安装有涡电流传感器的燃料棒传送区域、位于所述燃料棒传送区域上部的传送滚轴以及位于所述燃料棒传送区域两侧的传送支撑区域；所述探测器在上下移动的同时通过涡电流传感器检测固定着的燃料棒组件最外围燃料棒的包壳。
并且，本发明的燃料棒氧化膜厚度测量装置包括内部包含可沿上下方向进行驱动的汽缸的支架、为了检测燃料棒组件最外围燃料棒的包壳而与所述汽缸一侧相连接的探测器以及为了检测燃料棒组件内部燃料棒的包壳而与所述汽缸另一侧相连接的第二探测器。
所述探测器，其特征在于，在沿上下方向进行移动的同时，通过涡电流传感器连续地检测固定着的燃料棒组件最外围燃料棒的包壳。
所述第二探测器，其特征在于，其可构成为在具备规定长度的薄板形的末端装载有涡电流传感器，所述第二探测器在沿前后方向进行移动的同时，通过涡电流传感器连续地检测固定着的燃料棒组件内部燃料棒的包壳。
(三)有益效果
根据上述本发明，提供有可以在沿上下方向进行移动的同时，连续地对运转中的固定着的燃料棒组件最外围燃料棒的包壳进行检测的探测器，从而具备可以不在最外围燃料棒的特定点(point)而在整体上对燃料棒的氧化膜状态进行检测的效果。
此外，本发明提供无须将运转中的燃料棒组件解体，即可对燃料棒组件最外围燃料棒的包壳及内部燃料棒的包壳同时进行检测的燃料棒氧化膜厚度测量装置，从而具备可以迅速并具有效率地对燃料棒氧化膜进行测量的效果。


图Ia为展示本发明所使用的探测器的立体图。
图Ib为展示本发明所使用的探测器的一侧面图。
图2为展示本发明的燃料棒氧化膜厚度测量装置的立体图。
图3为展示本发明所使用的测量部的立体图。
图4为展示本发明所使用的第二探测器的立体图。
图5为本发明所使用的左右传送部的立体图。
图6为本发明所使用的前后传送部的立体图。
附图标记说明
I :燃料棒氧化膜厚度测量装置
100 :测量部200 :左右传送部
300 :前后传送部 400 :支撑台
110:支架120 :汽缸
130:探测器140:第二探测器
150:下板131 :涡电流传感器
132 :燃料棒传送区域133 :传送滚轴
134 :传送支撑区域 135 :侧部支撑支架[0035]136 :下板141 :薄板
142:涡电流传感器 143 :下板
210 :导轨220 :下板
230 :可沿着导轨移动的部件
310 :导轨320 :下板
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。首先，各附图的结构部件上附设有参照标记，对于相同的结构部件，即使是标示于不同的附图中，也尽可能使用相同的标记。此外，下面对本发明进行说明时，如果有关的公知常识或者结构的相关具体说明被认为没必要且会混淆本发明的要旨，则省略该详细说明。
核反应堆内部排列的核燃料是以燃料棒组件为单位来构成的，一个燃料棒组件由数十或数百个燃料棒构成。并且，一个燃料棒为，将以颗粒为单位的铀用Imm厚度的薄锆合金包壳管覆盖，以保护其免受来自外部的损坏，并防止放射能外泄的结构。燃料棒的直径为9. 5_左右，燃料棒与燃料棒之间的间隔为3. 3mm左右。
如图I至图6所示，本发明的探测器130由涡电流传感器131、燃料棒传送区域132、传送滚轴133、传送支撑区域134、侧部支撑支架135以及下板136构成。
并且，本发明的燃料棒氧化膜厚度测量装置I主要由测量部100、左右传送部200、前后传送部300以及支撑台400构成。
如图Ia及图Ib所示，所述探测器130作为测量燃料棒氧化膜的部分，接触作为检测对象的燃料棒的包壳并装载有涡电流传感器131。所述涡电流传感器131测量从燃料棒产生的涡电流的量来测量氧化膜的厚度。
更具体地查看的话，形成有半圆形槽的燃料棒传送区域132处于中央位置，该半圆形槽在长度方向上具有规定的长度，沿燃料棒传送区域132长度方向延伸的上部位置上装载有传送滚轴133。
在所述燃料棒传送区域132两侧各设置有一个传送支撑区域134，其具有在长度方向上比燃料棒传送区域更长的半圆形槽。并且，测量所述燃料棒氧化膜的部分固定于连接测量部的支撑支架135上，侧部支撑支架135依靠其底面连接的下板136进行固定。
S卩，所述探测器130的下板136连接汽缸120的一侧(如图3所示，连接于左侧)，装载有涡电流传感器131的燃料棒传送区域132接触到作为检测对象的燃料棒。
此时，汽缸120与燃料棒组件最外围燃料棒相平行地沿上下方向进行驱动，通过探测器130的装载于燃料棒传送区域132上的涡电流传感器131，可以连续地测量最外围燃料棒整体的氧化膜状态。
传送滚轴133设置于沿所述燃料棒传送区域132长度方向延伸的上部，并接触到作为氧化膜检测对象的燃料棒，位于燃料棒传送区域132两侧的传送支撑区域134与位于氧化膜检测对象燃料棒左右的各个燃料棒相接触，从而在探测器130连接汽缸120并沿上下方向进行驱动的同时，对燃料棒组件最外围燃料棒的包壳进行检测的过程中，传送支撑区域134起到不脱离路线的引导作用。
所述测量部100作为装载有用于检测燃料棒组件最外围燃料棒及内部燃料棒的包壳的探测器的部分，如图3中详细图示的内容，其由内部包含可以沿上下方向进行驱动的汽缸120的支架110、通过下板136连接所述汽缸120 —侧的探测器130、通过下板143连接所述汽缸120另一侧的第二探测器140以及固定所述支架110的下板150所构成。
如图4所示，第二探测器140在薄板141长度方向上的末端装载有涡电流传感器142，并包括对其进行支撑的下板143。
更具体地查看的话，第二探测器140的下板143连接所述汽缸120的另一侧(图3中，连接于右侧)，所述测量部100可以沿着前后传送部300的导轨310进行前后方向上的驱动。
S卩，与燃料棒组件相邻接的位置上设置本申请的燃料棒氧化膜厚度测量装置1，依靠所述前后传送部300将所述第二探测器140的装载有涡电流传感器142的薄板141沿长度方向插入到燃料棒与燃料棒之间。
此时，涡电流传感器142与燃料棒接触的同时测量从燃料棒产生的涡电流的量，从而可以测量出燃料棒特定点处的氧化膜状态。
并且，薄板141具有一定的长度，构成为依靠前后传送部300可沿前后方向进行驱动，在依靠所述前后传送部300沿前后方向移动测量部100时，装载有涡电流传感器142的薄板141插入到燃料棒组件内部的同时，可检测燃料棒组件内部燃料棒的氧化膜状态。
所述左右传送部200具备两条圆柱体形的导轨210，以与支撑台220—起沿左右方向进行驱动，形成有半圆形槽的部件230装载于支撑台220的底面上，沿着设置于前后传送部300上的导轨310可进行前后方向上的驱动。
更具体地查看的话，与燃料棒组件相邻接的位置上设置本申请的燃料棒氧化膜厚度测量装置I。依靠所述探测器130整体测量最外围燃料棒的氧化膜的情况下，依靠左右传送部200来定位测量部100，以使燃料棒传送区域132及传送支撑区域134定位为与作为检测对象的燃料棒及位于该燃料棒左右位置的燃料棒相平行。
此外，依靠第二探测器140来测量内部燃料棒的氧化膜的情况下，可以对第二探测器140进行定位，来使装载有涡电流传感器142的具备规定长度的薄板141可以插入燃料棒与燃料棒之间。
所述前后传送部300具备两条圆柱体形的导轨310，所述左右传送部200的支撑台220底面装载的形成有半圆形槽的部件230可以沿着前后传送部300的导轨310进行前后方向上的驱动。
更具体地查看的话，通过所述测量部100上装载的第二探测器140来检测燃料棒组件内部燃料棒的包壳的情况下，依靠所述左右传送部200将装载有涡电流传感器142的薄板141定位为可以插入燃料棒与燃料棒之间，然后依靠所述前后传送部300将装载有涡电流传感器142的薄板141插入燃料棒间的同时，可以测量与涡电流传感器142接触的内部燃料棒的特定点处产生的涡电流的量并测量氧化膜的厚度。
另一方面，依靠涡电流传感器对氧化膜厚度所进行的测量，是向涡电流传感器流入交流电时，传感器周围会产生磁场，该磁场会在燃料棒表面产生润电流(eddy current)。该涡电流在燃料棒表面上存在某种瑕疵时会发生扭曲，测量该扭曲的电流的量即可知晓燃料棒表面的缺陷状态或者尺寸，测量氧化膜厚度时尽管由于没有缺陷而在燃料棒表面传导的涡电流不产生扭曲，但由于氧化膜是非导体，从而氧化膜厚度越厚，则表面上诱导的涡电流的值就越低。这就是提离(Lift-Off)，测量出该提离的值即可测量出燃料棒的包壳上覆盖的氧化膜的厚度。
以上，对本
发明内容
的特定部分进行了详细描述，对于知晓本行业公知常识的人 员而言，这样的具体技术只不过是优选的实施方式，很明显地，不能根据该内容来对本发明的保护范围进行限定。因此，本发明实际上的保护范围应由权利要求
书及其等同内容来定义。
权利要求
1.一种探测器，其特征在于，所述探测器(130)包括涡电流传感器(131)及燃料棒传送区域(132)，其在上下移动的同时连续地对燃料棒组件最外围燃料棒的包壳进行检测。
2.如权利要求
I所述的探测器，其特征在于，所述探测器(130)包括装载有涡电流传感器(131)的燃料棒传送区域(132)；位于所述燃料棒传送区域(132)上部的传送滚轴(133);以及位于所述燃料棒传送区域(132)两侧的传送支撑区域(134)。
3.如权利要求
I所述的探测器，其特征在于，所述探测器(130)具备沿长度方向形成半圆形槽的传送区域，为了与最外围燃料棒表面相接触，装载有涡电流传感器(131)的燃料棒传送区域(132)处于中央位置，沿燃料棒传送区域(132)长度方向延伸的上部位置上具备有传送滚轴(133)，在位于燃料棒传送区域(132)两侧包括传送支撑区域(134)。
4.一种燃料棒氧化膜厚度测量装置，其特征在于，所述燃料棒氧化膜厚度测量装置包括内部包含可沿上下方向进行驱动的汽缸(120)的支架(110)；为了检测燃料棒组件最外围燃料棒的包壳而与所述汽缸(120) —侧相连接的探测器(130);以及为了检测燃料棒组件内部燃料棒的包壳而与所述汽缸(120)另一侧相连接的第二探测器(140)。
5.如权利要求
4所述的燃料棒氧化膜厚度测量装置，其特征在于，所述探测器(130)在沿上下方向进行移动的同时，通过涡电流传感器(131)连续地检测固定着的燃料棒组件最外围燃料棒的包壳。
6.如权利要求
4所述的燃料棒氧化膜厚度测量装置，其特征在于，所述第二探测器(140)包括薄板(141)及涡电流传感器(142)。
7.如权利要求
6所述的燃料棒氧化膜厚度测量装置，其特征在于，所述第二探测器(140)在沿前后方向进行移动的同时，通过涡电流传感器(142)连续地检测固定着的燃料棒组件内部燃料棒的包壳。
专利摘要
本发明提供一种无须将燃料棒组件解体，即可对燃料棒组件内部燃料棒的包壳与最外围燃料棒的包壳进行检测的探测器及燃料棒氧化膜厚度测量装置。所提供的本发明的探测器包括燃料棒传送区域，所述燃料棒传送区域装载有在上下移动的同时连续地对燃料棒组件最外围燃料棒包壳进行检测的涡电流传感器。此外，本发明所提供的燃料棒氧化膜厚度测量装置包括内部包含可沿上下方向进行驱动的汽缸的支架；用于检测燃料棒组件最外围燃料棒的包壳而与所述汽缸一侧相连接的探测器；以及用于检测燃料棒组件内部燃料棒的包壳而与所述汽缸另一侧相连接的第二探测器。
文档编号G21C17/10GKCN102867555SQ201110243780
公开日2013年1月9日 申请日期2011年8月23日
发明者慎重喆, 禹尚均, 金龙赞, 金成珉, 林采俊 申请人:韩电原子力燃料株式会社