一种MOX燃料棒高温氦检漏装置的制作方法

一种mox燃料棒高温氦检漏装置
技术领域
1.本发明属于核工程技术领域，具体涉及一种mox燃料棒高温氦检漏装置。


背景技术：

2.快中子反应堆内所用核燃料组件为mox燃料组件，mox燃料组件包括多个mox燃料，mox燃料棒内充有氦气，为确保mox燃料棒的密封性，需对其进行氦气泄漏检测。氦气泄漏检测的方法有很多，比如，气泡法、水质分析法、碳捕集法、氦质谱检漏等，其中，氦质谱检漏是目前应用最广泛、灵敏度最高的一种检漏技术。
3.但是，由于mox燃料棒在正常工作条件下，其中心温度高达2000℃，外壳温度也将达到500℃左右，现有氦质谱检漏设备的热处理条件难以匹配mox燃料棒的正常工作条件，难以满足高温下的氦气泄漏检测，此外，还存在辐射风险等不足。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种mox燃料棒高温氦检漏装置，可满足高辐射mox燃料棒在高温下的氦气泄漏检测。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案是：
6.本发明提供一种mox燃料棒高温氦检漏装置，包括上料系统、检测系统，所述检测系统包括检漏容器、检漏仪、真空机组、以及加热组件，所述上料系统与所述检漏容器相连，用于将mox燃料棒运送到检漏容器中，所述真空机组与所述检漏容器相连，用于对检漏容器抽真空，所述加热组件与所述检漏容器相连，用于对检漏容器中的mox燃料棒加热，所述检漏仪与检漏容器相连，用于检测检漏容器中的氦气含量。
7.优选的是，所述检漏容器包括器身、炉门、以及紧固组件，所述器身的一端设有进出口，所述炉门用于盖设在器身的进出口上，所述紧固组件用于将炉门锁紧在器身的进出口上。
8.优选的是，所述紧固组件包括卡环和气缸，所述卡环上设有缺口，所述进出口上设有第一法兰，所述炉门上设有与所述第一法兰相适配的第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰上均设有与所述缺口相适配的齿，所述气缸与所述卡环相连，用于驱动卡环进行旋转，当卡环旋转至缺口与第一法兰、第二法兰上的齿相对时，炉门与器身之间松开，检漏容器打开，当卡环旋转至缺口与第一法兰、第二法兰上的齿错位时，卡环将炉门与器身压紧，检漏容器密封。
9.优选的是，所述炉门上设有棒盒架，所述棒盒架用于接收并放置所述上料系统运送的mox燃料棒。
10.优选的是，所述棒盒架上设有棒盒架轮和反射屏，所述棒盒架轮用于支撑棒盒架并带动棒盒架在检漏容器内移动；所述反射屏用于隔离检漏容器内的热量。
11.优选的是，所述装置还包括导轨，所述导轨的一端与所述进出口相对设置，当打开炉门时，棒盒架滑设于导轨上。
12.优选的是，所述上料系统包括托架、升降机构、辊筒机构、框架、以及运动机构，所述辊筒机构和所述升降机构均设于所述框架上，所述托架与所述升降机构相连，辊筒机构用于接收其他工序传输过来的mox燃料棒并将其传输至托架位置，升降机构用于带动托架做升降运动，以托起辊筒机构传输过来的mox燃料棒；所述运动机构与框架相连，用于带动框架及托架向所述导轨移动，升降机构还用于通过带动托架升降运动而将托架上的mox燃料棒转移到棒盒架上。
13.优选的是，所述托架为多层结构，每一层托架与所述升降机构分别相连。
14.优选的是，所述上料系统为对称结构，其包括对称设置的第一托架和第二托架，所述导轨、所述棒盒架、以及所述检测系统均为两套，所述第一托架和所述第二托架分别通过一套导轨、棒盒架向一套检测系统中的检漏容器运送mox燃料棒。
15.优选的是，所述加热组件包括炉壳、加热体、测温热电偶、以及控制器，所述炉壳套设于所述检漏容器外，所述加热体设于炉壳内，所述测温热电偶设于所述炉壳上并与所述控制器电连接，用于检测检漏容器的温度并将检检测到的温度值传递给控制器，所述控制器与所述加热体电连接，其内预设加热温度阈值，用于接收测温热电偶传递的温度值并将其与所述加热温度阈值比较，以及，根据比较结果控制加热体的运行功率。
16.优选的是，所述装置还包括快冷系统，所述快冷系统与所述加热组件相连，用于对加热组件和检漏容器冷却降温。
17.优选的是，所述装置还包括屏蔽围封，所述屏蔽围封设于所述导轨和所述上料系统的外围。
18.本发明的mox燃料棒高温氦检漏装置，可满足高辐射mox燃料棒在高温下的氦气泄漏检测。并且，通过设置上料系统，可以实现自动上料和下料；通过设置紧固组件，可以自动锁紧炉门；通过设置快冷系统，可以快速冷却检漏容器中的mox燃料棒，缩短炉门开启等待的时间，从而提高检测速度；通过设置屏蔽围封，可以降低辐射风险。
附图说明
19.图1为本发明实施例中的mox燃料棒高温氦检漏装置的结构示意图；
20.图2为本发明实施例中的检测系统的结构示意图；
21.图3为本发明实施例中的紧固组件的结构示意图；
22.图4为本发明实施例中的紧固组件的侧视图；
23.图5为本发明实施例中的卡环装配示意图；
24.图6为图5的局部剖视图；
25.图7为本发明实施例中的炉门的结构示意图；
26.图8为本发明实施例中的上料系统的结构示意图；
27.图9为图8的左视图；
28.图10为本发明实施例中的加热组件的结构示意图；
29.图11为本发明实施例中的快冷系统的结构示意图。
30.图中：1.检测系统，2.快冷系统，3.加热组件，4.紧固组件，5.导轨，6.上料系统，7.炉门，8.屏蔽围封，9.检漏容器，10.检漏仪，11.真空机组，12.通风机组，13.风管，14.炉壳，15.测温热电偶，16.加热体，17.卡环，18.气缸，19.缺口，20.第一法兰，21.第二法兰，22.托
架，23.升降机构，24.辊筒机构，25.框架，26.车轮，27.第一驱动，28.反射屏，29.棒盒架，30.棒盒架轮，31.第二驱动，32.第二框架。
具体实施方式
31.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.实施例1
36.如图1、图2所示，本实施例公开一种mox燃料棒高温氦检漏装置，包括上料系统6、检测系统1，检测系统1包括检漏容器9、检漏仪10、真空机组11、以及加热组件3，其中：
37.上料系统6与检漏容器9相连，用于将mox燃料棒运送到检漏容器9中；
38.真空机组11与检漏容器9相连，用于对检漏容器9抽真空；
39.加热组件3与检漏容器9相连，用于对检漏容器9中的mox燃料棒加热，以使mox燃料棒在氦检漏过程中是处于正常工作条件下的温度环境，确保氦检漏准确性；
40.检漏仪10与检漏容器9相连，用于检测检漏容器9中的氦气含量，通过根据检测到的氦气含量大小，判断mox燃料棒是否存在氦气泄漏，从而完成氦气检漏检测。
41.相比于现有技术，本装置的热处理条件能够匹配mox燃料棒的正常工作条件，满足高辐射mox燃料棒在高温下的氦气泄漏检测。
42.在一些实施方式中，检漏容器9包括器身、炉门7、以及紧固组件4。
43.具体来说，如图2所示，器身呈柱状，且横向设置。器身的一端(开口端)设有进出口，上料系统6运送的mox燃料棒通过该进出口进入检漏容器9，氦检漏完成后，mox燃料棒再通过该进出口送出检漏容器9。炉门7用于盖设在器身的进出口上，紧固组件4用于将炉门7锁紧在器身的进出口上，以确保检漏容器的密封性。
44.在一些更具体的实施方式中，如图3、图4、图5、图6所示，紧固组件4包括卡环17和气缸18。卡环17上设有缺口19，器身的进出口上设有第一法兰20，炉门7上设有与第一法兰20相适配的第二法兰21，且第一法兰20和第二法兰21上均设有与缺口19相适配的齿，气缸
18与卡环17相连，用于驱动卡环17进行旋转，通过使卡环17旋转一定角度实现炉门7的打开和关闭。当卡环17旋转至缺口19与第一法兰20、第二法兰21上的齿相对时，炉门7与器身之间松开，检漏容器9打开；当卡环17旋转至缺口19与第一法兰20、第二法兰21上的齿错位时，卡环17将炉门7与器身压紧，检漏容器9密封。
45.在一些更具体的实施方式中，炉门7上设有棒盒架29，棒盒架29用于接收并放置上料系统运送的mox燃料棒。
46.具体来说，如图7所示，棒盒架29的整体形状具体与检漏容器9的内部空间的形状相适配，呈长条状，当打开炉门7时，棒盒架29从检漏容器9中抽出，当关上炉门7时，棒盒架29伸入到检漏容器9内。
47.棒盒架29上设有棒盒架轮30和反射屏28，其中：棒盒架轮30处于棒盒架29的底部，用于支撑棒盒架29并带动棒盒架29在检漏容器9内移动；反射屏28处于棒盒架29的前后两端，即靠近炉门7的一端和远离炉门7的另一端，用于隔离检漏容器内的热量，以减少第一法兰处的热量。
48.棒盒架29的层数可以为一层，也可以为多层。本实施例中，棒盒架29优选为两层结构，即可以放置两层mox燃料棒。
49.本实施例中，如图7所示，本装置还包括第二框架32和第二驱动31，第二框架32与炉门7相连，第二驱动31与第二框架32相连，第二驱动31用于驱动框架32进行移动，从而带动炉门7向检漏容器9移动，进而使炉门7打开，或者，带动炉门7远离检漏容器9，进而使炉门7关闭。
50.在一些实施方式中，如图1所示，本装置还包括导轨5，导轨5的一端与检漏容器9器身的进出口相对设置，当打开炉门7时，棒盒架29滑设于导轨5上。
51.在一些实施方式中，如图8、图9所示，上料系统6包括托架22、升降机构23、辊筒机构24、框架25、以及运动机构。
52.具体来说，框架25处于检漏容器9的开口端，辊筒机构24和升降机23构均设于框架25上，托架22与升降机构23相连。辊筒机构24用于接收其他工序传输过来的mox燃料棒(mox燃料棒放置在mox燃料棒棒盒内，两者一同运送)并将其传输至托架22位置，即mox燃料棒是由辊筒机构24处进入本装置。升降机构23用于带动托架22进行升降运动，以托起辊筒机构24传输过来的mox燃料棒。托架22的起始位置低于辊筒机构24的位置，mox燃料棒到达辊筒机构24后，升降机构23带动托架22上升，从而将mox燃料棒从辊筒机构24上托起。运动机构与框架25相连，用于带动框架25及托架22向导轨5移动，升降机构23还用于通过带动托架22升降运动而将托架22上的mox燃料棒转移到棒盒架29上。
53.更具体来说，如图8、图9所示，运动机构包括车轮26、第一驱动27。车轮26设于框架25底部，第一驱动27与车轮26相连，第一驱动27能够驱动车轮26，从而带动框架25及其上的托架22向导轨5方向移动。
54.在一些实施方式中，托架22为多层结构，每一层托架与升降机构分别相连，能够在升降机构23的带动下单独进行升降运动，以使每一层托架能够分别从辊筒机构24上托起mox燃料棒棒盒，即每一层托架均能够放置mox燃料棒棒盒。
55.本实施例中，如图8所示，托架22优选采用双层结构，即托架22包括上层托架和下层托架，托架22可以放置两层mox燃料棒棒盒。上层托架和下层托架的起始位置均低于辊筒
机构24，当mox燃料棒棒盒到达辊筒机构24后，升降机构23先带动上层托架上升，使上层托架将mox燃料棒棒盒托起后脱离辊筒机构24，再次有mox燃料棒棒盒到达辊筒机构24后，升降机构23再带动下层托架上升，使下层托架将mox燃料棒棒盒托起后脱离辊筒机构24。
56.在一些实施方式中，如图1、图8所示，上料系统6为对称结构，其包括两套托架22，分别为第一托架和第二托架，第一托架和第二托架对称设置在框架25的两侧，相应地，导轨5、棒盒架29、以及检测系统1均为两套，第一托架和第二托架分别通过一套导轨5和棒盒架29向一套检测系统1中的检漏容器9运送mox燃料棒。
57.在一些实施方式中，如图10所示，加热组件3包括炉壳14、加热体16、测温热电偶15、以及控制器。
58.具体来说，炉壳14套设于检漏容器9外，加热体16设于炉壳14内，并炉壳14与检漏容器9之间，测温热电偶15设于炉壳14上并与控制器电连接，用于检测检漏容器9内的温度并将检检测到的温度值反馈传递给控制器，控制器与加热体电16连接，其内预设加热温度阈值，用于接收测温热电偶15传递的温度值并将其与加热温度阈值比较，以及，根据比较结果控制加热体16的运行功率，从而自动将检漏容器9内部加热并维持至指定温度。
59.本实施例中，加热体16包括多个加热模块，各个加热模块分别与控制器连接，并设置在与检漏容器9上的不同部位相对应的位置上，从而可以通过控制器控制各个加热模块分别对检漏容器9的不同部位进行加热，实现分区加热功能。
60.在一些实施方式中，如图1所示，本装置还包括快冷系统2，快冷系统2与加热组件3相连，用于对加热组件3和检漏容器9冷却降温。
61.具体来说，如图11所示，快冷系统2包括通风机组12和风管13，风管13与加热组件3相连，准确来说，风管13与加热组件3中的炉壳14相连，通风机组12用于通过风管13向炉壳14内部送风，从而快速冷却加热组件3和检漏容器9，进而冷却检漏容器9中的mox燃料棒。
62.在一些实施方式中，如图1所示，本装置还包括屏蔽围封8，屏蔽围封8设于导轨5和上料系统6的外围，用于屏蔽辐射。
63.需要说明的是，本装置的具体尺寸可以根据mox燃料棒的尺寸进行选择，以满足不同尺寸的mox燃料棒的氦气泄漏检测需求，本实施例中不再一一赘述。
64.下面对本实施例的mox燃料棒高温氦检漏装置的工作工程进行详述，具体如下：
65.首先，将装有mox燃料棒的mox燃料棒棒盒由a方向传输到到辊筒机构224上，mox燃料棒棒盒在辊筒机构24的作用下继续向前传输，当传输至托架22位置时，通过升降机构23带动上层托架(以两层结构的托架为例)上升，从而将传输过来的mox燃料棒棒盒托起，当后续的mox燃料棒再次传输到托架22位置时，通过升降机构23带动下层托架上升，从而再次将传输过来的mox燃料棒棒盒托起。
66.然后，通过第一驱动27驱动车轮26，使得框架25及其上的托架22和mox燃料棒棒盒一同按图1所示的b方向或c方向向导轨5移动，到达导轨5位置时，再通过升降机构23带动下层托架和上层托架下降，从而将之前托起的mox燃料棒棒盒转移到棒盒架29上。
67.再然后，通过第二驱动31驱动第二框架32移动，从而推动棒盒架29在导轨5上滑动并进入到检漏容器9内，直至炉门7盖设在检漏容器9的进出口上后，通过气缸18带动卡环17进行旋转，从而将炉门7锁紧压紧在检漏容器9上，检漏容器密封。
68.接着，启动真空机组11将检漏容器9抽至真空状态，再通过加热组件3将检漏容器9
加热至指定温度，之后，利用检漏仪10检测检漏容器9中的氦气含量，根据检测到的氦气含量判断mox燃料棒是否发生氦气泄漏，实现氦气泄漏检测。
69.氦气泄漏检测完成后，停止加热，并通风机组12向炉壳14内送风，以使检漏容器9内的mox燃料棒冷却降温，当检漏容器9内的mox燃料棒的温度降低至可开启温度时，再通过第二驱动31驱动第二框架32反向移动，从而打开炉门7，同时，将mox燃料棒棒盒及棒盒架29在炉门7开启时从检漏容器9中取出，之后，通过上料系统6将mox燃料棒棒盒送出本装置。
70.本实施例的mox燃料棒高温氦检漏装置，可满足高辐射mox燃料棒在高温下的氦气泄漏检测。并且，通过设置上料系统，可以实现自动上料和下料；通过设置紧固组件，可以自动锁紧炉门；通过设置快冷系统，可以快速冷却检漏容器中的mox燃料棒，缩短炉门开启等待的时间，从而提高检测速度；通过设置屏蔽围封，可以降低辐射风险。
71.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。