一种核反应堆燃料组件燃料单棒涡流、视频集成检验装置的制作方法

1.本专利适用于核反应堆燃料组件内破损燃料棒的无损检验领域，具体涉及一种核反应堆燃料组件燃料单棒涡流、视频集成检验装置。


背景技术：

2.燃料组件是核动力装置和核电厂反应堆的核心部件，主要功能是释放热量和作为核安全3道屏障的第1道屏障，燃料组件及单棒的完整性对于反应堆的安全运行至关重要。核燃料组件由数百根燃料单棒密集排列组成，核燃料单棒的包壳材料一般采用锆合金薄壁管，其壁厚一般在0.38—0.70mm，上下端塞距端部2—3mm各有一条环形焊缝。燃料包壳用于保护核燃料不受冷却剂的化学腐蚀和其它机械损伤，防止裂变产物进入冷却回路。
3.目前有两种检测燃料组件完整性的方法：分别为啜漏系统和超声检查系统。啜漏系统和超声检查系统均可确定燃料组件是否泄漏，同时超声检查系统还可以确定燃料组件中是哪根燃料单棒泄漏，但无法确定泄漏燃料单棒缺陷大小及缺陷所在的轴向位置。
4.目前国内已有对燃料单棒实施涡流检验的装置，但其无法实施视频检验，需首先采用专用的视频检验装置对燃料单棒实施视频检验，然后才能对其实施涡流检验，从而造成燃料单棒时需同时安装视频、涡流两套检验设备，并大幅增加高风险的燃料操作步骤，增加操作风险。


技术实现要素：

5.1.目的：
6.本专利的目的在于设计一种核反应堆燃料组件燃料单棒涡流、视频集成检验装置，以实现对核反应堆燃料单棒的涡流、视频集成检验，减少检验设备数量和检验操作步骤。
7.2.技术方案：
8.一种核反应堆燃料组件燃料单棒涡流、视频集成检验装置，包括箱体框架，燃料棒检验套管组件，标定棒套管组件，应急脱离螺栓，摄像头组件，涡流检验探头组件；箱体框架为立方体，固定安装在乏燃料水池的升降电梯上，是整个单棒涡流、视频集成检验装置的安装基座；燃料棒检验套管组件和标定棒套管组件通过应急脱离螺栓固定在箱体框架的下端；摄像头组件固定在箱体框架的侧面；涡流检验探头组件固定在箱体框架内部。
9.所述的箱体框架由箱体上盖板、燃料棒喇叭口、标定棒喇叭口、螺栓对位套、支承柱、箱体下支架、支承调节垫块、涡流探头挡块、电缆压块、探头锁紧块；箱体上盖板为长方形板件，其中间开有两个尺寸、结构相同的沉头孔，固定安装燃料棒喇叭口、标定棒喇叭口；周边开有3个沉头孔，固定安装3个支承柱。
10.所述的燃料棒喇叭口通过法兰下端外圆与箱体上盖板铰制孔配合，并通过螺栓连接在箱体上盖板上；燃料棒喇叭口上部为喇叭口形状，下部为圆柱体，圆柱体底部附近开有观察口。
11.所述的标定棒喇叭口同燃料棒喇叭口结构相似，通过法兰下端外圆与箱体上盖板铰制孔配合，并通过螺栓连接在箱体上盖板上；标定棒喇叭口上部为喇叭口形状，下部为圆柱体。
12.所述的螺栓对位套为空心圆柱结构，通过焊接连接至箱体下支架上；螺栓对位套中心开孔上端有大倒角。
13.所述的支承柱用于将箱体上盖板、箱体下支架连接为一体，为圆柱体结构；上、下两端开有螺纹孔以实现与箱体上盖板、箱体下支架的螺纹连接。
14.所述的箱体下支架为通过三块板件焊接而成的支架。
15.所述的箱体底板、箱体侧板、箱体肋板通过焊接连接为一体。
16.所述的箱体上盖板、箱体下支架上开有铰制孔；距离箱体上盖板、箱体下支架两端面有一段外圆，与铰制孔形成孔轴配合。
17.3.效果
18.本专利通过采用气缸驱动的锁紧机构实现控制棒导向筒导向卡孔超声、视频检验装置相对于被检导向筒的同轴限位，并通过探头导杆组件的轴向运动实现超声、视频检验探头在导向筒各层导向板的上、下移动，通过探头导杆组件的周向运动实现对24个导向卡孔的检验全覆盖；
19.采用夹紧双作用气缸驱动定位锁紧筒的上、下运动，引发定位锁紧筒内表面对四个定位锁紧斜块外表面的同步、同力压紧作用，实现检验装置、探头导杆组件相对于被检导向筒轴线的定位，保证探头导杆组件可通过各层导向板间中心孔，以及各检验探头相对于导向卡孔的中心重合，提高检验精度；
20.通过旋转小齿轮与固定在检验定位及夹紧组件上的周向转动大齿圈的齿轮捏合，实现探头导杆组件及检验探头相对于被检导向筒的周向转动；
21.通过升降驱动组件上的升降驱动齿轮与探头导杆组件上的升降驱动齿条的齿轮齿条啮合，实现探头导杆组件及检验探头相对于被检导向筒的轴向升降。
附图说明
22.图1燃料单棒涡流、视频检验集成装置主视图
23.图2燃料单棒涡流、视频检验集成装置左视图
24.图3燃料单棒涡流、视频检验集成装置俯视图
25.图4箱体框架结构主视图
26.图5箱体框架结构左视图
27.图6箱体框架结构右视图
28.图7箱体框架结构俯视图
29.图8箱体框架结构仰视图
30.图9箱体下支架结构主视图
31.图10箱体下支架结构左视图
32.图中：1.箱体框架；2.燃料棒检验套管组件；3.标定棒套管组件；4.应急脱离螺栓；5.摄像头组件；6.涡流检验探头组件；7.箱体上盖板；8.燃料棒喇叭口；9.标定棒喇叭口；10.螺栓对位套；11.支承柱；12.箱体下支架；13.支承调节垫块；14.涡流探头挡块；15.电缆
压块；16.探头锁紧块；17.箱体底板；18.箱体侧板；19.箱体肋板。
具体实施方式
33.燃料单棒涡流、视频集成检验装置用于破损燃料单棒的涡流、视频集成检验，主要由箱体框架1、燃料棒检验套管组件2、标定棒套管组件3、应急脱离螺栓4、摄像头组件5、涡流检验探头组件6等组成，其结构如图1所示。
34.箱体框架1是整个涡流、视频集成检验装置的安装基座，燃料棒检验套管组件2、标定棒套管组件3、应急脱离螺栓4、摄像头组件5和涡流检验探头组件6通过箱体框架连接一体。
35.箱体框架1通过两个螺栓、一个销钉安装在乏燃料水池的新燃料升降电梯上，并随同新燃料升降电梯一同升降。箱体框架由箱体上盖板7、燃料棒喇叭口8、标定棒喇叭口9、螺栓对位套10、支承柱11、箱体下支架12、支承调节垫块13、涡流探头挡块14、电缆压块15、探头锁紧块16等组成，其结构如图2所示。
36.箱体上盖板7为长方形板件，其中间开有两个尺寸、结构相同的沉头孔，用于燃料棒喇叭口8、标定棒喇叭口9的安装，周边开有3个沉头孔用于3个支承柱11的安装。
37.燃料棒喇叭口8用于与燃料棒抓具下端的接口，实现对燃料棒抓具以及被检燃料单棒的导向，其通过法兰下端外圆与箱体上盖板7铰制孔配合，以保证其位置度和垂直度，并通过螺栓连接在箱体上盖板7上。燃料棒喇叭口8上部为喇叭口形状用于燃料棒抓具的导向，下部为圆柱体用于被检燃料棒的导向以及检验时的包容保护，圆柱体底部附近开有观察口，用于视频检验时对被检燃料棒外观视频检验。
38.标定棒喇叭口9同燃料棒喇叭口8结构相似，用于与燃料棒抓具下端的接口，并实现对燃料棒抓具以及检验时涡流、视频标定棒的导向，其同样通过法兰下端外圆与箱体上盖板7铰制孔配合，以保证其位置度和垂直度，并通过螺栓连接在箱体上盖板7上。标定棒喇叭口9上部为喇叭口形状用于燃料棒抓具的导向，下部为圆柱体用于标定棒的导向以及检验时的包容保护。
39.螺栓对位套10为空心圆柱结构，通过焊接连接至箱体下支架12上。螺栓对位套10中心开孔用于燃料单棒涡流、视频集成检验装置通过螺栓安装在新燃料升降机上时的螺栓过孔及螺栓压面，中心开孔上端有大倒角，便于实施远程安装时对拧紧螺栓的长杆工具的导向。
40.支承柱11用于将箱体上盖板7、箱体下支架12连接为一体，为圆柱体结构，上、下两端开有螺纹孔以实现与箱体上盖板7、箱体下支架12的螺纹连接。此外，距离两端面有一段外圆与箱体上盖板7、箱体下支架12上的铰制孔形成孔轴配合，从而保证箱体上盖板7、箱体下支架12安装的相对位置精确。
41.箱体下支架12为通过三块板件焊接而成的支架，用于螺栓对位套10、支撑调节垫块13、涡流探头挡块14、电缆压块15、探头锁紧块16。箱体底板17、箱体侧板18和箱体肋板19，其结构如图3所示。箱体底板17、箱体侧板18、箱体肋板19通过焊接连接为一体。
42.对控制棒导向筒导向卡孔实施检验时，首先通过核电站内环吊将超声、视频检验装置送至第一根被检导向筒正上方后缓缓放下，直至被检导向筒上方插入上部定位筒内孔，然后在夹紧所作用气缸作用下定位锁紧筒向下运动，压紧定位锁紧斜块内表面抵住被
检导向筒外壁，保持检验装置、探头导杆组件处于被检导向筒中心。然后升降驱动组件在驱动电机作用下，带动探头导杆组件及各检验探头下降至各层导向板上方，旋转小齿轮在驱动电机作用下，带动探头导杆组件上各检验探头旋转至被检导向卡孔同轴位置，开始实施超声、视频检验。
43.探头定位装置安装至热交换器管板法兰后状态如下图4所示。