УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК Российский патент 2004 года по МПК G21C17/06 

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления и контроля тепловыделяющих сборок (ТВС), преимущественно для ядерного водо-водяного энергетического реактора ВВЭР-1000.

Известно, что ТВС ВВЭР-1000 имеет в сечении форму шестигранника с размером под “ключ” 234 мм с дистанционированием тепловыделяющих элементов ТВЭЛов пятнадцатью сотовыми решетками, расположенными по длине ТВС через 250 мм каждая (см. Разработка производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Книга 1 под ред. Ф.Г.Решетникова. М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с.184, 185).

Активная зона реактора ВВЭР-1000 состоит из плотной упаковки шестигранных ТВС (см. Б.А.Дементьев. Ядерные энергетические реакторы. М., Энергоатомиздат, 1990 г., с.43-48 табл.2.1).

В связи с вышеуказанными требованиями к размерам ТВС весьма важное значение имеет соблюдение этих размеров ТВС, т.к. иначе не возможна сборка активной зоны ядерного реактора. В процессе изготовления ТВС возможны дефекты изготовления по несоответствию размера под “ключ” дистанционирующих решеток, визуально не определяемые искривлениями ТВС и скручиваниями ТВС.

Все эти дефекты могут привести к невозможности сборки ТВС в активную зону ядерного реактора и требуют на стадии изготовления проведения соответствующего контроля и отбраковки ТВС по вышеуказанным параметрам контроля.

Наиболее близким по техническим условиям и достигаемому эффекту является устройство для измерения размеров тепловыделяющих сборок, содержащее телекамеры, установленные на заданном расстоянии от размещенной на основании в требуемом положении тепловыделяющей сборки и персональный компьютер (см. патент Японии JP 6031790 В4 от 27.09.89, опубл. 27.04.94 г., МПК G 21 C 17/06 ).

В устройстве по патенту JP 6031790 В4 телекамеры установлены в вертикальные ряды с обеих сторон ТВС и позволяют получать изображения определенных участков этой ТВС.

Блок обработки изображения осуществляет обработку изображений, полученных с помощью телекамер, анализирует степень контрастности светотеней. Персональный компьютер считывает из блока обработки изображения точки резкого изменения яркости и определяет координаты этих точек в базовой системе координат.

Согласно патенту JP 6031790 В4 телекамеры вертикально установлены с двух сторон ТВС на уровне дистанционирующих решеток и головки ТВС.

Использование устройства применительно к шестигранным ТВС ВВЭР-1000 при пятнадцати дистанционирующих решеток потребует установки телекамер на уровне дистанционирующих решеток в количестве сорока пяти штук, на уровне головки три штуки, на уровне хвостовика три штуки, т.е. всего потребуется пятьдесят одна телекамера, что настолько удорожает стоимость контроля, что делает его неприемлемым, поскольку затраты на контроль ведут к повышению стоимости ТВС и ТВС становится неконкурентоспособной.

Технической задачей является снижение стоимости контроля при полном контроле ТВС на размер под “ ключ”, искривление и скручивание.

Эта техническая задача решается тем, что в устройстве для измерения размеров тепловыделяющих сборок, содержащем телекамеры, установленные на заданном расстоянии от размещенной на основании в требуемом вертикальном положении тепловыделяющей сборки и компьютер, согласно изобретению на основании вертикально закреплена колонна, стяжки, гнездо-калибр для хвостовика тепловыделяющей сборки с двумя диаметрально противоположно размещенными лазерными нивелирами по бокам с направлением лучей параллельно оси тепловыделяющей сборки, телекамеры закреплены диаметрально противоположно в подвижной измерительной рамке, перемещаемой пневматическим линейным приводом коаксиально относительно оси тепловыделяющей сборки на двух направляющих, закрепленных к основанию, в верхней части колонна, стяжки и две направляющие закреплены плитой, снабженной ободом и центрирующим в ободе головку тепловыделяющей сборки узлом, содержащим пневмоцилиндр, прижимы, рычаги и тяги, измерительная рамка снабжена индуктивными датчиками, подводимыми к измеряемой тепловыделяющей сборке пневмоцилиндрами, при этом вдоль хода измерительной рамки установлены бесконтактные датчики остановки измерительной рамки в точках измерения в количестве, равном сумме точек измерения головки, дистанционирующих решеток и хвостовика.

Другим отличием является то, что одна из направляющих выполнена как пневмоцилиндр с магнитным креплением каретки пневматического линейного привода на ней, использованы лазерные нивелиры марки “ЛИМКА-Зенит”, крепеж основания осуществлен к виброизолированному фундаменту, использованы телекамеры цифровые марки CV-M1, индуктивные датчики марки WA-10, бесконтактные датчики типа SMEO-1-LED-24-K5-B.

Такое выполнение устройства для измерения размеров топливных сборок позволит резко сократить его стоимость без ущерба для контроля.

На чертежах представлено устройство для измерения размеров тепловыделяющих сборок, где на:

фиг.1 - тепловыделяющая сборка в устройстве измерения,

фиг.2 - общий вид устройства,

фиг.3 - размещение элементов устройства на основании;

фиг.4 - размещение элементов устройства на верхней плите.

Устройство для измерения размеров тепловыделяющих сборок 1 содержит телекамеры 2, установленные на заданном расстоянии от размещенной на основании 3 в требуемом вертикальном положении тепловыделяющей сборки 1 и компьютер 4.

На основании 3 вертикально закреплена колонна 5, стяжки 6, гнездо-калибр 7 для хвостовика 8 тепловыделяющей сборки 1 с двумя диаметрально противоположно размещенными лазерными нивелирами 9 по бокам с направлением лучей параллельно оси тепловыделяющей сборки 1, телекамеры 2 закреплены диаметрально противоположно в подвижной измерительной рамке 10, перемещаемой кареткой пневматического линейного привода 11 коаксиально относительно оси тепловыделяющей сборки 1 на двух направляющих 12, 13, закрепленных к основанию 3.

В верхней части колонна 5, стяжки 6 и две направляющие 12, 13 закреплены плитой 14, снабженной ободом 15 и центрирующим в ободе головку 16 тепловыделяющей сборки 1 узлом 17, содержащим пневмоцилиндр 18, прижимы 19, рычаги 20 и тяги 21.

Измерительная рамка 10 снабжена индуктивными датчиками 22, подводимыми к измеряемой тепловыделяющей сборке 1 пневмоцилиндрами 23, вдоль хода измерительной рамки 10 установлены бесконтактные датчики 24 остановки измерительной рамки 10 в точках измерения у головки 16, дистанционирующих решеток 25 и хвостовика 8 - всего 17 штук. Одна из направляющих 13 выполнена как пневмоцилиндр с магнитным креплением каретки пневматического линейного привода 11, использованы лазерные нивелиры 9 марки “ЛИМКА-Зенит”, телекамеры цифровые 2 марки СV-M1, индуктивные датчики 24 марки WA-10, бесконтактные датчики типа SMEO-1-LED-24-K5-B. Крепеж основания 3 осуществлен к виброизолированному фундаменту.

Устройство для измерения размеров тепловыделяющих сборок работает следующим образом. Тепловыделяющую сборку 1 через обод 15 на плите 14 вертикально опускают хвостовиком 8 в гнездо-калибр 7, закрепленное на основании 3 устройства, которое для жесткости конструкции имеет закрепленные к основанию 3 и плите 14 колонну 5, стяжки 6 и направляющие 12, 13.

Головку 16 тепловыделяющей сборки 1 в ободе 15 центрируют узлом 17, включающим пневмоцилиндр 18, прижим 19, рычаги 20 и тяги 21.

Измерительную рамку 10, имеющую индуктивные датчики 22, две телекамеры 2, пневоцилиндры 23 перемещают с помощью каретки пневматического линейного привода 11 по направляющим 12, 13 коаксиально относительно оси тепловыделяющей сборки 1 и вдоль бесконтактных датчиков 24, останавливающих измерительную рамку 10 в точках измерения у головки 16, пятнадцати дистанционирующих решеток 25 и хвостовика 8. При остановке с помощью бесконтактных датчиков 24, измерительной рамки 10 в точках измерения индуктивные датчики 22 подводятся к измеряемой тепловыделяющей сборке 1 пневмоцилиндрами 23 и осуществляется отслеживание их положения с помощью цифровых телекамер 2 и лучей лазерных нивелиров 9, результаты измерений которых передаются в компьютер 4, который выдает в целом по тепловыделяющей сборке 1 данные о ее пригодности.

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов. Технический результат изобретения - снижение стоимости контроля при полном контроле тепловыделяющих сборок на размер "под ключ", искривления и скручивания. Устройство для измерения содержит основание, на котором вертикально закреплена колонна, стяжка, гнездо-калибр для хвостовика сборки с двумя диаметрально противоположно размещенными лазерными нивелирами по бокам с направлением лучей параллельно оси сборки. Телекамеры закреплены диаметрально противоположно в подвижной измерительной рамке, перемещаемой пневматическим линейным приводом коаксиально относительно оси сборки на двух направляющих, закрепленных к основанию. В верхней части колонна, стяжка и две направляющие закреплены плитой, снабженной ободом и центрирующим в ободе головку тепловыделяющей сборки узлом, содержащим пневмоцилиндр, прижимы: рычаги и тяги. Измерительная рамка снабжена индуктивными датчиками, подводимыми к измеряемой сборке пневмоцилиндрами, при этом вдоль хода измерительной рамки установлены бесконтактные датчики остановки измерительной рамки в точках измерения в количестве, равном сумме точек измерения головки, дистанционирующих решеток и хвостовика. Одна из направляющих выполнена как пневмоцилиндр с магнитным креплением каретки пневматического линейного привода к ней, использованы лазерные нивелиры марки "ЛИМКА-Зенит", крепеж основания осуществлен к виброизолированному фундаменту, использованы телекамеры цифровые марки CV-М1, индуктивные датчики марки WA-10, бесконтактные датчики типа SMEO-1-LED-24-K5-B. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измерения размеров тепловыделяющих сборок, содержащее телекамеры, установленные на расстоянии от размещенной на основании в вертикальном положении тепловыделяющей сборки, и компьютер, отличающееся тем, что на основании вертикально закреплены колонна, стяжки, гнездо-калибр для хвостовика тепловыделяющей сборки с двумя диаметрально противоположно размещенными лазерными нивелирами по бокам с направлением лучей параллельно оси тепловыделяющей сборки, телекамеры закреплены диаметрально противоположно в подвижной измерительной рамке, перемещаемой пневматическим линейным приводом коаксиально относительно оси тепловыделяющей сборки на двух направляющих, закрепленных к основанию, в верхней части колонна, стяжки и две направляющие закреплены плитой, снабженной ободом и центрирующим в ободе головку тепловыделяющей сборки узлом, содержащим пневмоцилиндр, прижимы, рычаги и тяги, а измерительная рамка снабжена индуктивными датчиками, подводимыми к измеряемой тепловыделяющей сборке пневмоцилиндрами, при этом вдоль хода измерительной рамки установлены бесконтактные датчики остановки измерительной рамки в точках измерения в количестве, равном сумме точек измерения головки, дистанционирующих решеток и хвостовика.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одна из направляющих выполнена как пневмоцилиндр с магнитным креплением каретки пневматического линейного привода.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основание закреплено к виброизолированному фундаменту.