本發(fā)明涉及反應(yīng)堆壓力容器檢查技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置及其封裝方法。

背景技術(shù)：

核電廠反應(yīng)堆壓力容器是堆內(nèi)不可更換的重要部件，保證其安全可靠對于核電廠的安全運行具有重要意義。對反應(yīng)堆壓力容器材料進(jìn)行輻照監(jiān)督是保障壓力容器在設(shè)計壽命周期內(nèi)安全運行的一項重要措施。輻照監(jiān)督管是反應(yīng)堆本體重要的核部件，監(jiān)督管內(nèi)裝有隨堆運行的壓力容器筒體及焊縫材料試樣，用于檢測壓力容器的輻照損傷程度；定期從堆內(nèi)抽出監(jiān)督管試樣進(jìn)行試驗，為壓力容器以及核電廠的壽命評估和延壽積累數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)反應(yīng)堆壓力容器筒體的安全使用，從而保證反應(yīng)堆安全運行。

溫度探測器的石英玻璃管的真空充氦密封就是輻照監(jiān)督管的關(guān)鍵技術(shù)之一。溫度探測器一般包括石英玻璃管和密封在石英玻璃管內(nèi)的合金絲也叫溫度探測絲，圖1是AP1000核電站310℃溫度探測器的結(jié)構(gòu)；圖1中11為石英玻璃管，其長度為20mm，石英玻璃管內(nèi)抽真空，充入1個大氣壓的氦氣：10為溫度探測絲，其長度為15mm，直徑為0.8mm。核電站溫度探測器有不同的溫度檔次，其長度、直徑等規(guī)格或略有不同，但其石英玻璃管的真空充氦密封共同存在以下技術(shù)難點：(1)合金絲的熔點很低(不超過320℃)，石英玻璃管熔點很高(約1300℃)，合金絲與玻璃管熔化端的距離很近(約2mm)，因此采用常規(guī)的密封方法，合金絲會出現(xiàn)熔化現(xiàn)象；(2)石英玻璃管熔化過程中，如何確保內(nèi)部的氦氣不會發(fā)生泄漏。

輻照監(jiān)督管的國產(chǎn)化具有十分重要的意義，其關(guān)鍵技術(shù)之一的石英玻璃管的真空充氦密封是其國產(chǎn)化必須攻克的難題，因此石英玻璃管的真空充氦密封如何克服上述兩個技術(shù)難點至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置及其封裝方法，解決核電站溫度探測器真空充氦密封時合金絲熔化和氦氣泄漏的問題。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置，包括手套箱、對手套箱進(jìn)行抽真空的真空系統(tǒng)、用于向手套箱中充入氦氣的充氦系統(tǒng)、用于夾持石英玻璃管的夾持裝置、對石英玻璃管密封部位進(jìn)行加熱的激光加熱系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)和充氦系統(tǒng)均與手套箱內(nèi)部連通；所述夾持裝置位于手套箱內(nèi)；所述激光加熱系統(tǒng)部分伸入手套箱內(nèi)。封裝石英玻璃管時，石英玻璃管首選需要固定在夾持裝置上，具體為石英玻璃管一端靠近手套箱的手套，另一端固定在夾持裝置上，前述石英玻璃管一端靠近手套箱的手套是指石英玻璃管一端在手套能夠到達(dá)的范圍內(nèi)，便于操作人員在密封過程中利用手套握住石英玻璃管的一端。本方案的真空充氦封裝裝置采用激光加熱系統(tǒng)提供能量高且能量高度集中的激光，在確保石英玻璃管內(nèi)溫度探測絲不發(fā)生熔化的前提下對石英玻璃管進(jìn)行加熱熔化，克服了現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的密封方法中合金絲會出現(xiàn)熔化現(xiàn)象的問題；采用真空系統(tǒng)、充氦系統(tǒng)和手套箱能夠確保充氦前石英玻璃管內(nèi)的真空度以及充氦后石英玻璃管內(nèi)氦氣的壓力，并能防止石英玻璃管密封時氦氣泄漏。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光加熱系統(tǒng)包括激光發(fā)射器、激光電源和激光控制器，激光發(fā)射器部分或全部位于手套箱內(nèi)，激光電源與激光發(fā)射器相連，激光控制器與激光電源相連。

進(jìn)一步，所述真空系統(tǒng)包括真空計、真空泵和真空控制閥門，真空計和真空控制閥門連接在真空泵與手套箱之間的管路上。

進(jìn)一步，所述充氦系統(tǒng)包括氦氣瓶、壓力表和充氦控制閥門，所述壓力表和充氦控制閥門設(shè)置在氦氣瓶與手套箱之間的管路上。

進(jìn)一步，為了使石英玻璃管在激光加熱的過程中均勻受熱軟化，核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置還包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器；所述夾持裝置與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器連接，從而旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器能夠通過控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)速度從而帶動夾持裝置和石英玻璃管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這樣，夾持裝置夾持石英玻璃管，并在激光加熱的過程中帶動石英玻璃管旋轉(zhuǎn)，確保石英玻璃管均勻的受熱軟化，密封速度更快、效果更好。

核電站溫度探測器的真空充氦封裝方法，采用上述任一技術(shù)方案中的真空充氦封裝裝置進(jìn)行封裝，所述方法包括以下步驟：

S1、將裝有溫度探測絲的石英玻璃管固定在夾持裝置上，使石英玻璃管的遠(yuǎn)離溫度探測絲的一端置于手套附近、石英玻璃管另一端固定在夾持裝置上；

S2、根據(jù)所需封裝成的石英玻璃管的長度，調(diào)整石英玻璃管另一端的具體夾持位置，使激光發(fā)射器要加熱的封裝部位到石英玻璃管另一端端頭的距離與所需封裝成的石英玻璃管)的長度一致，關(guān)閉手套箱；

S3、利用真空系統(tǒng)對手套箱進(jìn)行抽真空后，利用充氦系統(tǒng)向手套箱中充入氦氣；

S4、設(shè)置激光加熱系統(tǒng)的激光輸出參數(shù)；

S5、啟動激光加熱系統(tǒng)的激光發(fā)射器發(fā)射激光加熱石英玻璃管的封裝部位，石英玻璃管封裝部位軟化后，旋轉(zhuǎn)石英玻璃管直至石英玻璃管靠近手套的一端脫落，完成封裝。

進(jìn)一步，采用設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的真空充氦封裝裝置進(jìn)行封裝；步驟S4中還通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度；步驟S5中具體為：啟動旋轉(zhuǎn)電機(jī)，啟動激光加熱系統(tǒng)的激光發(fā)射器發(fā)射激光加熱石英玻璃管的封裝部位，石英玻璃管封裝部位軟化后，固定住石英玻璃管靠近手套的一端，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動夾持裝置及石英玻璃管繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直至石英玻璃管靠近手套的一端脫落，完成封裝。

進(jìn)一步，步驟S3包括以下步驟。

S31、開啟真空控制閥門，打開真空泵對手套箱內(nèi)部進(jìn)行抽真空；

S32、待真空計的讀數(shù)符合設(shè)計要求后，關(guān)閉真空控制閥門和真空泵；

S33、打開充氦控制閥門，打開氦氣瓶，向手套箱內(nèi)充入氦氣；

S34、待壓力表的讀數(shù)符合設(shè)計要求后，關(guān)閉充氦控制閥門和氦氣瓶。

進(jìn)一步，步驟S4中設(shè)置激光加熱系統(tǒng)的激光輸出參數(shù)的方法具體為：打開激光電源和激光控制器，設(shè)置激光加熱系統(tǒng)的激光輸出參數(shù)，所述激光輸出參數(shù)包括激光的輸出功率和輸出時間。

綜上，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的真空充氦封裝裝置具有激光加熱系統(tǒng)、夾持裝置、手套箱、真空系統(tǒng)以及充氦系統(tǒng)，其中激光加熱系統(tǒng)發(fā)射能量高度集中的激光，能夠在短時間內(nèi)熔化石英玻璃管，避免石英玻璃管內(nèi)的溫度探測絲發(fā)生熔化，克服了現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的密封方法中合金絲會出現(xiàn)熔化現(xiàn)象的問題；

2、本發(fā)明的真空充氦封裝裝置設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器后，可控制夾持裝置夾持石英玻璃管，并在激光加熱的過程中旋轉(zhuǎn)，確保石英玻璃管均勻的受熱軟化，密封速度更快、效果更好；

3、本發(fā)明的手套箱在確保封裝操作的同時，提供一個密封的環(huán)境，能防止石英玻璃管密封時氦氣泄漏，確保在封裝過程中石英玻璃管內(nèi)的氦氣保持1個大氣壓的水平；真空系統(tǒng)確保充氦前手套箱內(nèi)的真空度符合技術(shù)條件；充氦系統(tǒng)確保手套箱內(nèi)的氦氣壓力在1個大氣壓的水平。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中溫度探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的真空充氦封裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：1-壓力表；2-氦氣瓶；3-充氦控制閥門；4-真空控制閥門；5-真空泵；6-真空計；7-手套箱；8-旋轉(zhuǎn)電機(jī)；9-夾持裝置；10--溫度探測絲；11-石英玻璃管；12-手套；13-激光；14-激光發(fā)射器；15-激光電源；16-激光控制器；17-旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器。

具體實施方式

如圖1所示，核電站溫度探測器包括石英玻璃管11和位于石英玻璃管11內(nèi)的溫度探測絲10，核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置用于將溫度探測絲10密封在石英玻璃管11內(nèi)。下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

如圖2所示，本實施例的核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置，包括手套箱7、對手套箱7進(jìn)行抽真空的真空系統(tǒng)、用于向手套箱7中充入氦氣的充氦系統(tǒng)、用于夾持石英玻璃管11的夾持裝置9、對石英玻璃管11密封部位進(jìn)行加熱的激光加熱系統(tǒng)。

手套箱7是一種密封設(shè)備，使用者可以用手進(jìn)行操作但沒有直接接觸，一般為完全封閉的箱狀，具有可供使用者把手伸進(jìn)去的手套12，使用者可隔手套12在箱內(nèi)操作。

所述夾持裝置9位于手套箱7內(nèi)；石英玻璃管11在手套箱7內(nèi)進(jìn)行密封，石英玻璃管11密封時一端靠近手套箱7的手套11、另一端固定在夾持裝置9上，石英玻璃管11的一端靠近手套箱7的手套12是指，石英玻璃管11一端在手套12能夠到達(dá)的范圍內(nèi)，便于操作人員在密封過程中利用手套12握住石英玻璃管11的一端。本發(fā)明中的一端和另一端并不僅限于端頭部位，而是從端頭至離端頭一定距離的位置之間的部位(即端部)；因此石英玻璃管11另一端固定在夾持裝置9上時，夾持裝置9對石英玻璃管11另一端的具體夾持位置是可以進(jìn)行一定調(diào)整的。

注意，需要將溫度探測絲10所在端作為石英玻璃管11的另一端固定在夾持裝置9上。為便于表述方位，本實施例中，石英玻璃管11密封時左端固定在夾持裝置9上、右端位于手套箱7的手套12前，即靠近手套箱7的手套12的一端為右端，遠(yuǎn)離手套箱7的手套12的一端為左端，溫度探測絲10位于石英玻璃管11左端。

所述真空系統(tǒng)包括真空計6、真空泵5和真空控制閥門4，真空泵5與手套箱7的內(nèi)部密閉空間通過管路連通，真空計6和真空控制閥門4連接在真空泵5與手套箱7之間的管路上，其中真空計6位于真空控制閥門4與真空泵5之間的管路上。

所述充氦系統(tǒng)包括氦氣瓶2、壓力表1和充氦控制閥門3，氦氣瓶2與手套箱7的內(nèi)部密閉空間通過管路連通，所述壓力表1和充氦控制閥門3設(shè)置在氦氣瓶2與手套箱7之間的管路上，其中壓力表1位于充氦控制閥門3與氦氣瓶2之間的管路上。本實施例中氦氣瓶2可以為氦氣瓶組，即多個氦氣瓶2構(gòu)成。上述的真空控制閥門4、充氦控制閥門3均可采用普通的閥門，用于控制所在管路的開閉。

所述激光加熱系統(tǒng)包括激光發(fā)射器14、激光電源15和激光控制器16，激光電源15與激光發(fā)射器14相連，激光控制器16與激光電源15相連，激光發(fā)射器14位于手套箱7內(nèi)，實際應(yīng)用中，激光發(fā)射器14也可以部分伸入手套箱7內(nèi)，但其與手套箱7的連接部位保持密封，維持手套箱7內(nèi)的密封環(huán)境。

本實施例中，真空充氦封裝裝置具有激光加熱系統(tǒng)、夾持裝置9、手套箱7、真空系統(tǒng)以及充氦系統(tǒng)，其中激光加熱系統(tǒng)發(fā)射能量高度集中的激光13，能夠在短時間內(nèi)熔化石英玻璃管11，避免石英玻璃管11內(nèi)的溫度探測絲10發(fā)生熔化；手套箱7在確保封裝操作的同時，提供一個密封的環(huán)境，確保在封裝過程中石英玻璃管11內(nèi)的氦氣保持1個大氣壓的水平；真空系統(tǒng)確保充氦前手套箱7內(nèi)的真空度符合技術(shù)條件；充氦系統(tǒng)確保手套箱7內(nèi)的氦氣壓力在1個大氣壓的水平。

本實施例中的核電站溫度探測器的真空充氦封裝方法，包括以下步驟：

S1、將裝有溫度探測絲10的石英玻璃管11固定在夾持裝置9上，使石英玻璃管11左端固定在夾持裝置9上，右端位于手套12附近(石英玻璃管11右端位于手套12附近是指石英玻璃管11右端在手套12能夠到達(dá)的范圍內(nèi)，便于操作人員在密封過程中利用手套12握住石英玻璃管11)，溫度探測絲10位于石英玻璃管11的左端；

S2、根據(jù)所需封裝成的石英玻璃管11的長度，調(diào)整石英玻璃管11的左端的具體夾持位置，使激光發(fā)射器14將要加熱的封裝部位到石英玻璃管11左端的距離與所需封裝成的石英玻璃管11的長度一致，關(guān)閉手套箱7；

S3、利用真空系統(tǒng)對手套箱7進(jìn)行抽真空后，利用充氦系統(tǒng)向手套箱7中充入氦氣；

S4、打開激光電源15和激光控制器16，設(shè)置激光加熱系統(tǒng)的激光輸出參數(shù)；所述激光輸出參數(shù)包括激光的輸出功率和輸出時間等激光輸出參數(shù)；

S5、啟動激光加熱系統(tǒng)的激光發(fā)射器14發(fā)射激光13加熱石英玻璃管11的封裝部位，石英玻璃管11封裝部位軟化后，旋轉(zhuǎn)石英玻璃管11直至石英玻璃管11靠近手套12的一端脫落，完成封裝。

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上，本實施例中的核電站溫度探測器的真空充氦封裝裝置還包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)8和旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器17，所述夾持裝置9與旋轉(zhuǎn)電機(jī)8的輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)8與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器17連接，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器17控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)8的狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)速度從而帶動夾持裝置9和石英玻璃管11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

本實施例中，真空充氦封裝裝置不僅具有激光加熱系統(tǒng)、夾持裝置9、手套箱7、真空系統(tǒng)以及充氦系統(tǒng)，激光加熱系統(tǒng)發(fā)射能量高度集中的激光13，能夠在短時間內(nèi)熔化石英玻璃管11，避免石英玻璃管11內(nèi)的溫度探測絲10發(fā)生熔化；而且旋轉(zhuǎn)電機(jī)8和旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器17控制夾持裝置9在激光加熱的過程中旋轉(zhuǎn)，確保石英玻璃管11均勻的受熱軟化，密封速度更快、效果更好；手套箱7在確保封裝操作的同時，提供一個密封的環(huán)境，確保在封裝過程中石英玻璃管11內(nèi)的氦氣保持1個大氣壓的水平；真空系統(tǒng)確保充氦前手套箱7內(nèi)的真空度符合技術(shù)條件；充氦系統(tǒng)確保手套箱7內(nèi)的氦氣壓力在1個大氣壓的水平。

本實施例中的核電站溫度探測器的真空充氦封裝方法，包括以下步驟：

S1、將裝有溫度探測絲10的石英玻璃管11固定在夾持裝置9上，使石英玻璃管11左端固定在夾持裝置9上，右端位于手套12附近(石英玻璃管11右端位于手套12附近是指石英玻璃管11右端在手套12能夠到達(dá)的范圍內(nèi)，便于操作人員在密封過程中利用手套12握住石英玻璃管11)，溫度探測絲10位于石英玻璃管11的左端；

S2、根據(jù)所需封裝成的石英玻璃管11的長度，調(diào)整石英玻璃管11的左端的具體夾持位置，使激光發(fā)射器14將要加熱的封裝部位到石英玻璃管11左端的距離與所需封裝成的石英玻璃管11的長度一致，關(guān)閉手套箱7；

S3、利用真空系統(tǒng)對手套箱7進(jìn)行抽真空后，利用充氦系統(tǒng)向手套箱7中充入氦氣；

S4、打開激光電源15和激光控制器16，設(shè)置激光加熱系統(tǒng)的激光輸出參數(shù)；通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器17設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度；所述激光輸出參數(shù)包括激光的輸出功率和輸出時間等激光輸出參數(shù)；

S5、啟動旋轉(zhuǎn)電機(jī)8、啟動激光加熱系統(tǒng)的激光發(fā)射器14，激光發(fā)射器14發(fā)射激光13加熱石英玻璃管11的封裝部位，石英玻璃管11封裝部位軟化后，操作人員將手伸入手套12內(nèi)并通過手套12握住石英玻璃管11的右端，然后轉(zhuǎn)動石英玻璃管11，直至石英玻璃管11右端脫落，石英玻璃管11右端脫落后，石英玻璃管11封裝部位軟化的部分聚攏凝固起來使石英玻璃管11內(nèi)部被密封，完成封裝。

實施例3：

在實施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，本實施例中對核電站溫度探測器的真空充氦封裝方法進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)：

步驟S3中“利用真空系統(tǒng)對手套箱7進(jìn)行抽真空”的步驟如S31-步驟S32：

S31、開啟真空控制閥門4，打開真空泵5對手套箱7內(nèi)部進(jìn)行抽真空；

S32、待真空計6的讀數(shù)符合設(shè)計要求后，關(guān)閉真空控制閥門4和真空泵5。一般而言，設(shè)計要求手套箱7的真空度應(yīng)達(dá)到0.01Pa后，才能停止抽真空并充入氮氣，因此真空計1的讀數(shù)應(yīng)達(dá)到0.01Pa時關(guān)閉真空控制閥門4和真空泵5。

步驟S3中“利用充氦系統(tǒng)向手套箱7中充入氦氣”的步驟如S33-步驟S34：

S33、打開充氦控制閥門3，打開氦氣瓶2，向手套箱7內(nèi)充入氦氣；

S34、待壓力表1的讀數(shù)符合設(shè)計要求后，關(guān)閉充氦控制閥門3和氦氣瓶2。

一般而言，設(shè)計要求手套箱7中的大氣壓為1個大氣壓才能開始對石英玻璃管11進(jìn)行密封封裝，因此壓力表1的讀數(shù)應(yīng)達(dá)到1.0×10⁵Pa時關(guān)閉充氦控制閥門3和氦氣瓶2。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。