УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И СОРТИРОВКИ ТАБЛЕТОК ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2003 года по МПК G21C17/06 G01N9/24 G01N23/02 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля с помощью ионизирующего излучения, а именно к радиоизотопным измерителям плотности топливных таблеток для энергетических реакторов.

Известна быстродействующая автоматическая радиоизотопная система (см. Владыкина А. Н. и др. "Методы и приборы контроля в производстве таблеток ядерного топлива", обзор, М., 1982 г, стр. 37), предназначенная для повышения качества топлива атомных реакторов путем отбраковки недостаточно плотных таблеток. Плотность таблеток измеряется с помощью гамма-абсорбционного метода. В качестве источника излучения применен цезий-137. Регистрация излучения осуществляется сцинтилляционным детектором. Система состоит из двух идентичных каналов, использующих один источник излучения. Таблетки из вибробункера поступают на измерительную станцию и после измерения сортируются исполнительным механизмом.

Недостатком данной измерительной системы является невысокая точность измерения, обусловленная вследствие использования измерения только в одном сечении, что не позволяет выявить разноплотность по всей толщине таблетки и, следовательно, точность измерения, и, кроме того, пыль и мелкие частицы скапливаются на измерительной призме, что ухудшает позиционирование и, следовательно, точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату - прототипом является автоматический радиоизотопный измеритель плотности по патенту РФ 2109265, G 01 N 9/24; заявка 95118227 с приоритетом от 24.10.95, опубл. 20.04.98, БИ 11, содержащий источник ионизирующего излучения, блок детектирования, коллиматоры, вибропитатель подачи таблеток, основание, на котором закреплена измерительная станция, узел разбраковки, управляющую и регистрирующую аппаратуру.

Недостатком данного измерителя плотности является невысокая точность измерения, обусловленная вследствие использования измерения только в одном сечении, что не позволяет выявить разноплотность по всей толщине таблетки и, следовательно, точность измерения, и, кроме того, пыль и мелкие частицы скапливаются на измерительной призме, что ухудшает позиционирование, и следовательно, точность измерения.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива, содержащем источник ионизирующего излучения, блок детектирования, коллиматоры, средство подачи таблеток, измерительную станцию с измерительной призмой и поджимной пятой, управляющую и регистрирующую аппаратуру, согласно изобретению измерительная станция снабжена механизмом вращения таблетки, выполненным в виде двух приводных валов с возможностью поворота каждого вала, при этом измерительная призма закреплена над потоком таблеток, механизм вращения таблетки расположен под потоком таблеток и между валами установлена поджимная пята.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как использование механизма вращения таблетки с его конструктивными особенностями и взаимного расположения с другими элементами измерительной станции обеспечивает измерение в нескольких сечениях (в данном случае в трех сечениях согласно технических условий), что повышает точность определения плотности и ее распределение по толщине таблетки. Поворот каждого вала позволяет осуществлять сортировку таблеток на годные и брак, исключив используемый в прототипе самостоятельный узел разбраковки. Установка измерительной призмы над потоком таблеток исключает попадание на нее пыли и частиц, что также уменьшает погрешность базирования и, следовательно, повышает точность измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива.

На фиг.2 - механизм вращения.

Устройство для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива содержит узел загрузки 1, измерительную станцию с механизмом 2 вращения, предназначенным для фиксации, вращения и сортировки таблеток, с измерительной призмой 3, закрепленной над потоком таблеток, с поджимной пятой 4, расположенной между валами механизма 2 вращения, коллиматор 5 с источником ионизирующего излучения, блок детектирования 6, управляющую и регистрирующую аппаратуру, состоящую из блока 7 первичной обработки сигнала и модуля 8 управления и обработки данных, датчик 9 наличия таблеток. Механизм 2 вращения состоит из двух валов 10, шагового двигателя 11, двух электромагнитов 12, 13, поворота каждого вала. Вращение валов осуществляется посредством фрикционного зацепления выходного вала шагового двигателя и валов, и торец вала двигателя удерживает таблетку от поступательного движения.

Устройство для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива работает следующим образом.

Таблетки из узла загрузки 1 поштучно подаются в зону контроля. Поштучная подача таблеток достигается за счет работы отсекателя, который, подавая таблетку в зону контроля, отсекает следующую таблетку, тем самым сдерживая топливный столб.

Таблетка с узла загрузки поступает на валы 10 механизма 2 вращения, торец таблетки упирается в торец выходного вала шагового двигателя 11, срабатывает датчик 9 наличия таблетки, по этому сигналу включается привод поджимной пяты 4 и она перемещается вверх, прижимая таблетку к измерительной призме 3.

Поток гамма-излучения от источника излучения 5 коллимируется в узкий пучок коллимирующей системой, находящейся в защите источника, просвечивает таблетку на измерительной призме 3 и регистрируется блоком детектирования 6. Блок первичной обработки сигнала 7 производит линейное усиление и амплитудную селекцию импульсов, которые поступают на таймер модуля управления и обработки данных 8. Производится измерение скорости счета, обусловленной прошедшим контролируемую таблетку излучением и функционально связанной с плотностью таблетки. По окончании времени измерения модуль управления и обработки данных 8 дает команду и поджимная пята возвращается в исходное положение и таблетка отпускается на валы 10. Включается шаговый двигатель 11 вращения валов и таблетка поворачивается на 120^o, после чего опять включается привод поджимной пяты 4 и она перемещается вверх, прижимает таблетку к измерительной призме 3 и происходит измерение во втором сечении.

Аналогично производится измерение в третьем сечении. За окончательный результат измерения принимается среднее значение трех измерений. После этого поджимная пята возвращается в исходное состояние и таблетка опускается на валы 10. В зависимости от результата измерения (годная или брак) включаются электромагниты поворота вала 12 или 13 и таблетка попадает в накопитель годной или бракованной продукции. При возврате вала 10 в исходное положение срабатывает отсекатель узла загрузки 1 и очередная таблетка поступает на позицию контроля и цикл измерения повторяется.

Устройство изготовлено и проводятся испытания, результаты которых показывают повышение точности измерения.

Использование: в неразрушающих методах контроля с помощью ионизирующего излучения. Сущность: устройство содержит источник излучения, блок детектирования, измерительную станцию, которая снабжена механизмом вращения таблетки, выполненным в виде двух приводных валов с возможностью поворота каждого вала, при этом измерительная призма закреплена над потоком таблеток, механизм вращения таблетки расположен под потоком таблеток и между валами установлена поджимная пята. Технический результат: повышение точности измерения. 2 ил.

Устройство для измерения и сортировки таблеток ядерного топлива, содержащее источник ионизирующего излучения, блок детектирования, коллиматоры, средство подачи таблеток и измерительную станцию с измерительной призмой и поджимной пятой, управляющую и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что измерительная станция снабжена механизмом вращения таблетки, выполненным в виде двух приводных валов с возможностью поворота каждого вала, при этом измерительная призма закреплена над потоком таблеток, механизм вращения таблетки расположен под потоком таблеток и между валами установлена поджимная пята.