УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТВЭЛОВ Российский патент 1996 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности, к устройствам для измерения толщин оболочек и среднего слоя тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для ядерных реакторов с помощью проникающего излучения.

Известно устройство для измерения толщины изделий, состоящее из источника и детектора ионизирующих излучения, механизма их совместного перемещения и механизма закрепления и перемещения измеряемых изделий, недостатком которого является невозможность измерений толщины ТВЭЛов и изменения расстояния между источником и детектором [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, с помощью которого можно контролировать трубы, изменяя расстояние источник детектор, недостатком которого является невозможность измерений толщины ТВЭЛов и необходимость изменения расстояния источник - детектор при изменении толщины измеряемой трубы, что не позволяет получить высокие точность и производительность [2]
Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений.

Это достигается тем, что механизмы перемещений источников и детекторов представляют собой упругие плоские основания, на которых закреплены источники и детекторы ионизирующих излучений, при этом основания установлены равномерно по сечению ТВЭЛа и закреплены с одного конца между фигурными пластинчатыми пружинами с помощью пальца на штанге и раме, а штанга, имеющая свинцовый контейнер для гамма-источников, на котором установлена центровочная втулка, состоит из соосных труб, объем между которыми выполнен регулируемым и заполнен свинцовой дробью, при этом внутренняя труба имеет в поперечном сечении форму эллипса с большой осью по горизонтали.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как установка источников и детекторов на упругих основаниях позволяет максимально приблизить источник детектор и измеряемые ТВЭЛы, а закрепление оснований между фигурными пластинчатыми пружинами плавать им по поверхности граней ТВЭЛов, повторяя ее форму, что повышает точность измерений. Выполнение штанги составной, с регулируемым объемом, заполненным свинцовой дробью, и формой обеспечивает гашение всех виброколебаний, появляющихся при механическом возмущении штанги в момент соприкосновения гибких оснований с поверхностью контролируемого ТВЭЛа и при измерении. Установка оснований комбинированно по сечению ТВЭЛа позволяет производить измерение нескольких граней одновременно с исключением холостого хода, чем обеспечивается повышение производительности измерений.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 схема расположения гибких оснований с источниками и детекторами на штанге и основании; на фиг. 3 вид А на фиг. 2; на фиг. 4 расположение источник - детектор и их крепление к гибкому основанию, на фиг. 5 крепление основания; на фиг. 6 сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 общий вид штанги; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. 7.

Устройство измерения толщины ТВЭЛов состоит из станины 1, на которой укреплены направляющие 2, по которым перемещается тележка 3 с установленным на ней измеряемым ТВЭЛом. В основании тележка имеет зубчатую рейку 4, а на станине имеются два приводных зубчатых колеса 5 и 6. Для поворота ТВЭЛа на 180^o служит привод 7 с универсальным кулачком 8. На станине 1 установлена штанга 9 и рама 10, на которых закреплены основания 11. Основания 11 равномерно установлены по сечению ТВЭЛа и закреплены с помощью ступенчатого пальца 12 между фигурными пружинами 13 и 14 с одного конца, а другой конец имеет свободу перемещения в направляющих скобах. На основаниях 11 установлены источники и детекторы ионизирующего излучения 15 и 16 для измерения толщин оболочек, которые в данном устройстве представляют собой компактную конструкцию, объединяющую источник бетаизлучения в коллиматоре и малогабаритный полупроводниковый детектор электронов. Штанга 9 выполнена составной из соосных труб, объем между которыми выполнен регулируемым и заполнен свинцовой дробью, при этом внутренняя труба имеет в поперечном сечении форму эллипса с большой осью по горизонтали, что позволяет гасить виброколебания штанги с максимальной амплитудой в вертикальной плоскости. На конце штанги 9 закреплен контейнер с источником 17 гамма-излучений, что обеспечивает свободный допуск при смене источников, а детекторы 18 гамма-излучений установлены в данном случае на раме 10, но могут быть установлены и на основаниях 11. На контейнере гамма-источников 17 устанавливается втулка 19, профиль которой повторяет внутренний профиль контролируемого ТВЭЛа, что позволяет четко центровать положение штанги относительно ТВЭЛа и исключить ее прогиб. Втулка 19 выполняется сменной в зависимости от типоразмера контролируемого ТВЭЛа.

Устройство для измерения толщины ТВЭЛов работает следующим образом.

Установленный на тележке 3 ТВЭЛ с помощью приводного зубчатого колеса 5 и зубчатой рейки 4 перемещается в зону контроля. По мере приближения тележки с ТВЭЛом к датчикам измерений зубчатая рейка 4 вступает в зацепление с зубчатым колесом 6, которое обеспечивает дальнейшее движение с заданной скоростью сканирования. При движении в зоне контроля происходит измерение неравномерности поверхностной плотности топливного слоя ТВЭЛа за счет ослабления гаммаизлучения источника 17, установленного в коллиматоре, и измерение толщин наружной и внутренней оболочек за счет отражения бета-излучения источника 15. При измерении поверхность граней ТВЭЛа вступает в контакт с гибкими основаниями 11, которые в зависимости от типоразмера ТВЭЛа изменяют свой прогиб, тем самым обеспечивается плотное прижатие датчиков к граням ТВЭЛа, и при его перемещении происходит скольжение рабочей поверхности датчиков по граням так, что за счет установки гибких оснований 11 между пластинчатыми пружинами 13 и 14 в корпусах последние отслеживают геометрию поверхности ТВЭЛа, тем самым обеспечивается высокая точность измерений. По окончании первой фазы измерения, когда ТВЭЛ проходит зону контроля в прямом направлении и упирается в кулачок 8, включается привод 7, который поворачивает ТВЭЛ на 180^o, после чего ТВЭЛ перемещается в обратном направлении, завершая процесс измерения. Проконтролированный ТВЭЛ снимают с тележки, а на его место устанавливают очередной, и цикл повторяется.

В предлагаемом устройстве датчики размещены комбинированно на пути движения ТВЭЛа, чем обеспечивается одновременное измерение ТВЭЛа по трем параметрам, а наличие нескольких упругих оснований (в описанном вариантетри), позволяет за один прямой и обратный ход тележки завершить измерение ТВЭЛа по всем граням и параметрам, и, следовательно, повысить производительность измерений.

Данное устройство предназначено в основном для измерения шестигранных ТВЭЛов нескольких типоразмеров, но может быть использовано для измерения цилиндрических и квадратных, при этом для цилиндрических заменяется только направляющая втулка 19, а для квадратных ТВЭЛов, кроме замены направляющей втулки, необходимо смещение оснований 11 по сечению ТВЭЛа.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет измерять толщину ТВЭЛов различной конфигурации и разных типоразмеров с высокой точностью и производительностью.

Использование: изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к устройствам для измерения толщин оболочек и среднего слоя тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для ядерных реакторов с помощью проникающего излучения. Сущность: механизмы перемещения источников и детекторов ионизирующих излучений, содержащихся в устройстве, представляют собой упругие плоские основания, на которых закреплены источники и детекторы, при этом основания установлены равномерно по сечению ТВЭЛА и закреплены с одного конца между фигурными пластинчатыми пружинами с помощью пальца на штанге и раме, а штанга, имеющая свинцовый контейнер для гамма-источников, на котором установлена центровочная втулка, состоит из соосных труб, объем между которыми выполнен регулируемым и заполнен свинцовой дробью, при этом внутренняя труба имеет в поперечном сечении форму эллипса с большой осью по горизонтали. Устройство применимо для ТВЭЛОВ шестигранной формы нескольких типоразмеров, цилиндрических и квадратных ТВЭЛОВ и позволяет измерять их толщину с высокой точностью и производительностью. 8 ил.

Устройство для измерения толщины твэлов, содержащее источники и детекторы ионизирующих излучений, механизмы их перемещений, механизмы перемещения и вращения измеряемых твэлов, отличающееся тем, что механизмы перемещений источников и детекторов представляют собой упругие плоские основания, на которых закреплены источники и детекторы ионизирующих излучений, при этом основания установлены равномерно по сечению твэла и закреплены с одного конца между фигурными пластинчатыми пружинами с помощью пальца на штанге и раме, а штанга, имеющая свинцовый контейнер для гамма-источников, на котором установлена центровочная втулка, состоит из соосных труб, объем между которыми выполнен регулируемым и заполнен свинцовой дробью, при этом внутренняя труба имеет в поперечном сечении форму эллипса с большой осью по горизонтали.