本發(fā)明屬于物理尺寸測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

核電站在停堆卸料或裝料過(guò)程中，對(duì)部分已輻照的燃料組件進(jìn)行變形檢測(cè)。

燃料組件變形量是通過(guò)燃料組件定位格架的空間相對(duì)位置進(jìn)行計(jì)算，某電站使用六邊形燃料組件。

檢測(cè)設(shè)備為圓形平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其中沿圓周布置了6組激光測(cè)量裝置。檢測(cè)時(shí)，檢查設(shè)備置于燃料水池格架上；利用換料機(jī)抓取一組燃料組件、從圓形平臺(tái)中間圓孔下落和上提，期間6組激光分別對(duì)燃料組件6個(gè)面進(jìn)行投射，通過(guò)光路接收和處理，實(shí)現(xiàn)燃料組件變形情況測(cè)量。

目前使用的激光檢測(cè)技術(shù)存在以下缺陷：

(1)換料機(jī)為機(jī)械設(shè)備，存在機(jī)械誤差和配合公差；檢測(cè)時(shí)，提升和下插燃料組件過(guò)程，抓取燃料組件的換料機(jī)工作桿存在晃動(dòng)，引入了檢測(cè)誤差。

(2)激光檢測(cè)系統(tǒng)，水下檢測(cè)平臺(tái)復(fù)雜、耐輻照性差、可靠性差，設(shè)備的使用壽命短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè) 方法，消除由于換料機(jī)的機(jī)械誤差引入的燃料組件變形檢測(cè)誤差，提高燃料組件變形檢測(cè)精度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

1.一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)裝置，其特征在于：包括六組超聲檢測(cè)系統(tǒng)和固定座，六組超聲檢測(cè)系統(tǒng)均勻固定在固定座上，超聲檢測(cè)系統(tǒng)包括一層超聲檢測(cè)探頭、二層超聲檢測(cè)探頭和固定板；一層超聲檢測(cè)探頭包括兩個(gè)探頭，二層超聲檢測(cè)探頭包括兩個(gè)探頭，探頭固定安裝在固定板上，固定板安裝在固定座上，固定板為中空環(huán)形板。

2.一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、燃料組件變形檢測(cè)準(zhǔn)備：

將雙層超聲檢測(cè)裝置固定，用換料機(jī)抓取待檢測(cè)燃料組件，準(zhǔn)備檢測(cè)。

步驟2、燃料組件下插過(guò)程檢測(cè)：

當(dāng)燃料組件第一層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第一層定位格架位置為X_1-1，二層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第二層定位格架位置X_2-2；

當(dāng)燃料組件第二層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第二層定位格架位置為X_1-2，二層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第三層定位格架位置X_2-3；

當(dāng)燃料組件第三層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭檢測(cè)位置， 一層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第三層定位格架位置為X_1-3，二層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第四層定位格架位置X_2-4；

……

當(dāng)燃料組件第N-1層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出第N層定位格架位置X_1-(N-1)，二層超聲檢測(cè)探頭檢測(cè)位置測(cè)量出第N層定位格架位置X_2-N。

步驟3、結(jié)果計(jì)算：

步驟3.1燃料組件彎曲變形量計(jì)算：

燃料組件各個(gè)定位格架位置測(cè)量如下：

第1層定位格架位置X₁＝X_1-1；

第2層定位格架相對(duì)位置X₂＝X_2-2；

第3層定位格架相對(duì)位置X₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)；

第4層定位格架相對(duì)位置X₄＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)；

第5層定位格架相對(duì)位置X₅＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)+(X_2-5-X_1-4)；

……

第N層定位格架相對(duì)位置X₁₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)+(X_2-5-X_1-4)+……+(X_2-N-X_1-(N-1))；

根據(jù)上述公式，計(jì)算第一層定位格架至第N層定位格架的相對(duì)位置，獲得燃料組件彎曲變形量。

步驟3.2燃料組件扭曲變形量計(jì)算：

一層超聲檢測(cè)探頭測(cè)量出N層定位格架位置距離分別為X_11-N和 X_12-N，由于燃料組件存在扭曲變形，導(dǎo)致燃料組件第N層定位格架與一層超聲檢測(cè)探頭不平行，存在夾角α_1-n。

根據(jù)公式

α_1-n＝arc cos{L₁/(X_12-n-X_11-n)} (1)

其中：L₁為一層超聲檢測(cè)探頭中兩個(gè)探頭之間的距離；

根據(jù)同樣的方法，計(jì)算出燃料組件第N+1層定位格架與二層超聲檢測(cè)探頭之間的夾角α_2-(n+1)

α_2-(n+1)＝arc cos{L₂/(X_22-(n+1)-X_21-(n+1))} (2)

其中：L₂為二層超聲檢測(cè)探頭中兩個(gè)探頭之間的距離；

N+1層定位格架相對(duì)于N層定位格架的扭曲角度為α_n+1：

α_n+1＝α_2-(n+1)-α_1-n (3)

步驟4、燃料組件提升過(guò)程檢測(cè)：

按照步驟2和步驟3的方法對(duì)燃料組件提升進(jìn)行檢測(cè)，提升過(guò)程與下插過(guò)程檢測(cè)方法、原理一致，通過(guò)提升過(guò)程檢測(cè)，進(jìn)一步修正誤差，提高燃料組件變形檢測(cè)精度。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法，能夠用于燃料組件變形檢測(cè)，提高燃料組件尺寸檢測(cè)精度；

(2)本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法，能夠應(yīng)用于其他類(lèi)似的連續(xù)物理尺寸測(cè)量，提高檢測(cè)精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)裝置結(jié) 構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法中扭曲變形量計(jì)算示意圖；

圖中：1-一層超聲檢測(cè)探頭、2-二層超聲檢測(cè)探頭、3-固定板、4-固定座。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)裝置，包括六組超聲檢測(cè)系統(tǒng)和固定座4，六組超聲檢測(cè)系統(tǒng)均勻固定在固定座4上，以其中一組為例，超聲檢測(cè)系統(tǒng)包括一層超聲檢測(cè)探頭1、二層超聲檢測(cè)探頭2和固定板3；一層超聲檢測(cè)探頭1包括兩個(gè)探頭，二層超聲檢測(cè)探頭2包括兩個(gè)探頭，探頭固定安裝在固定板3上，固定板安裝在固定座4上，固定板4為中空環(huán)形板。

本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1、燃料組件變形檢測(cè)準(zhǔn)備：

將雙層超聲檢測(cè)裝置固定，用換料機(jī)抓取待檢測(cè)燃料組件，準(zhǔn)備檢測(cè)。

步驟2、燃料組件下插過(guò)程檢測(cè)：

當(dāng)燃料組件第一層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭1檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭1測(cè)量出第一層定位格架位置為X_1-1，二層超 聲檢測(cè)探頭2測(cè)量出第二層定位格架位置X_2-2；

當(dāng)燃料組件第二層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭1檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭1測(cè)量出第二層定位格架位置為X_1-2，二層超聲檢測(cè)探頭2測(cè)量出第三層定位格架位置X_2-3；

當(dāng)燃料組件第三層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭1檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭1測(cè)量出第三層定位格架位置為X_1-3，二層超聲檢測(cè)探頭2測(cè)量出第四層定位格架位置X_2-4；

……

當(dāng)燃料組件第N-1層定位格架下插到一層超聲檢測(cè)探頭1檢測(cè)位置，一層超聲檢測(cè)探頭1測(cè)量出第N層定位格架位置X_1-(N-1)，二層超聲檢測(cè)探頭2檢測(cè)位置測(cè)量出第N層定位格架位置X_2-N。

步驟3、結(jié)果計(jì)算：

步驟3.1燃料組件彎曲變形量計(jì)算：

燃料組件各個(gè)定位格架位置測(cè)量如下：

第1層定位格架位置X₁＝X_1-1；

第2層定位格架相對(duì)位置X₂＝X_2-2；

第3層定位格架相對(duì)位置X₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)；

第4層定位格架相對(duì)位置X₄＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)；

第5層定位格架相對(duì)位置X₅＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3)+(X_2-5-X_1-4)；

……

第N層定位格架相對(duì)位置X₁₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)+(X_2-4-X_1-3) +(X_2-5-X_1-4)+……+(X_2-N-X_1-(N-1))；

根據(jù)上述公式，計(jì)算第一層定位格架至第N層定位格架的相對(duì)位置，獲得燃料組件彎曲變形量。

步驟3.2燃料組件扭曲變形量計(jì)算：

如圖2所示，一層超聲檢測(cè)探頭1測(cè)量出N層定位格架位置距離分別為X_11-N和X_12-N，由于燃料組件存在扭曲變形，導(dǎo)致燃料組件第N層定位格架與一層超聲檢測(cè)探頭1不平行，存在夾角α_1-n。

根據(jù)公式

α_1-n＝arc cos{L₁/(X_12-n-X_11-n)} (1)

其中：L₁為一層超聲檢測(cè)探頭1中兩個(gè)探頭之間的距離；

根據(jù)同樣的方法，計(jì)算出燃料組件第N+1層定位格架與二層超聲檢測(cè)探頭2之間的夾角α_2-(n+1)

α_2-(n+1)＝arc cos{L₂/(X_22-(n+1)-X_21-(n+1))} (2)

其中：L₂為二層超聲檢測(cè)探頭2中兩個(gè)探頭之間的距離；

N+1層定位格架相對(duì)于N層定位格架的扭曲角度為α_n+1：

α_n+1＝α_2-(n+1)-α_1-n (3)

步驟4、燃料組件提升過(guò)程檢測(cè)：

按照步驟2和步驟3的方法對(duì)燃料組件提升進(jìn)行檢測(cè)，提升過(guò)程與下插過(guò)程檢測(cè)方法、原理一致，通過(guò)提升過(guò)程檢測(cè)，進(jìn)一步修正誤差，提高燃料組件變形檢測(cè)精度。