本實用新型屬于燃料組件超聲檢查技術領域，具體涉及一種正方形排列破損燃料組件的超聲檢查裝置。

背景技術：

在壓水堆核電站中，核燃料被裝在由端塞密封的薄壁包殼管內(nèi)，包殼材料為鋯合金，采用電子束、壓力電阻焊或鎢極氬弧焊的焊接方法將端塞焊接在包殼管的兩端，然后將若干個燃料棒組裝在一起，形成核燃料組件。核燃料組件通過在反應堆芯的裂變反應，產(chǎn)生熱能。其是核電站的一個極其重要的部件，是防止核燃料泄漏的第一道屏障。

我國的M310、ACPR1000和CPR1000壓水堆核電站采用AFA-3G型燃料組件，燃料棒按17x17排列。燃料組件由燃料棒，下管座和上管座，導向管和儀表管，以及多種格架組成。每個燃料組件含有289個棒位，按照17x17的正方形柵格排列，分別由264根燃料棒、24根控制棒導向管和1根中子通量測量管。燃料棒包括燃料芯塊、燃料包殼、壓緊彈簧、上端塞和下端塞等幾個部分組成。由于反應堆芯復雜、惡劣的運行工況以及高放射性，會引起燃料組件包殼材料性能的變化，如果包殼本身就存在一定缺陷，特別是在端塞與包殼管處的焊縫處，就很有可能在運行過程中產(chǎn)生缺陷擴展，最終導致核燃料組件破損。燃料組件破損將直接導致放射性物質(zhì)進入一回路，導致整個反應堆廠房環(huán)境劑量及放射性污染水平急劇提高，甚至停堆，極大的影響著機組安全、穩(wěn)定運行。通過對燃料組件實施超聲檢驗，確定破損燃料組件及組件內(nèi)破損燃料棒的棒位，并對破損燃料組件密封罐封存或?qū)ζ茡p燃料棒進行跟換，從而避免放射性物質(zhì)持續(xù)進入核反應堆一回路。

超聲檢查裝置檢查時，超聲探頭針對每根燃料棒發(fā)射和接收超聲信號(具體為板波)，超聲信號通過管壁時，當燃料棒的內(nèi)壁有水時，超聲信號會顯著衰減。因此，可以通過判斷接收到的超聲信號的衰減多少來區(qū)分水密性好的燃料棒與泄露的燃料棒。已泄露的燃料棒的回波信號會低于水密性好的燃料棒。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種正方形排列破損燃料組件的超聲檢查裝置，其可以實現(xiàn)對正方形排列的燃料組件各燃料棒實施超聲檢驗，從而確定燃料組件是否破損以及破損組件中破損燃料棒的棒位。

本實用新型的技術方案如下：一種正方形排列破損燃料組件的超聲檢查裝置，該檢查裝置包括底板、上部導向組件、探頭及其驅(qū)動機構、應急脫離組件、機架以及燃料組件頂緊機構，其中，用于支撐待檢查燃料組件的上部導向組件安裝在平板結構的底板上，探頭及其驅(qū)動機構以及應急脫離組件安裝在上部導向組件的一側的底板上，且探頭及其驅(qū)動機構中的探頭部件可沿水平X軸左右方向以及水平Y軸前后方向移動，用于對燃料組件中的燃料棒的全覆蓋檢查；應急脫離組件與探頭及其驅(qū)動機構固定連接，用于在應急情況下，將探頭及其驅(qū)動機構脫離移出上部導向組件上燃料組件的范圍。

所述的上部導向組件周圍兩側的底板上設有兩個燃料組件頂緊機構，且兩個燃料組件頂緊機構呈90度直角布置；其中，燃料組件頂緊機構包括頂緊氣缸安裝座、頂緊氣缸以及前端頂緊塊，頂緊氣缸通過頂緊氣缸安裝座安裝在底板上，并在靠近上部導向組件的頂緊氣缸端部設有前端頂緊塊；在燃料組件導入上部導向組件后，頂緊氣缸的氣缸桿伸出，通過前端頂緊塊壓緊燃料組件下管座，從而將燃料組件固定。

所述的上部導向組件一側的底板上設有標定組件翻轉機構，其包括擺動氣缸安裝座、擺動氣缸以及標定組件，其中，擺動氣缸通過擺動氣缸安裝座安裝在底板上，擺動氣缸上安裝有標定組件，通過擺動氣缸帶動標定組件擺至或移出上部導向組件。

所述的底板上還設有機架，并在機架上設有視頻監(jiān)視系統(tǒng)和接線盒，其中，視頻監(jiān)視系統(tǒng)可對上部導向組件進行視頻監(jiān)控；所述視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用耐輻射攝像頭；所述接線盒為探頭及其驅(qū)動機構及其他電氣設備供電。

所述的探頭及其驅(qū)動機構包括探頭部件、X軸驅(qū)動部件以及Y軸驅(qū)動部件，其中，探頭部件與X軸驅(qū)動部件以及Y軸驅(qū)動部件相連接，通過X軸驅(qū)動部件以及Y軸驅(qū)動部件實現(xiàn)探頭部件整體沿X軸和Y軸兩軸運行；所述探頭部件包括探頭部件固定座、探頭部件滑動座、探頭部件伸縮氣缸以及超聲檢測探頭，其中，安裝固定有超聲檢測探頭的探頭部件固定座與Y軸驅(qū)動部件中的Y軸驅(qū)動螺母固定連接，并在Y軸驅(qū)動部件的作用下，實現(xiàn)超聲檢測探頭在Y軸方向上前進或后退；探頭部件滑動座與探頭部件伸縮氣缸固定連接，通過可調(diào)節(jié)氣壓的探頭部件伸縮氣缸可帶動探頭部件滑動座相對于探頭部件固定座相對前后運動。

所述的應急脫離組件包括應急脫離部件導向結構、應急脫離銷組件、繩輪組件以及繩索環(huán)，其中，應急脫離部件導向結構包括安裝在底板上的直線軸和直線軸承，探頭及其驅(qū)動機構整體安裝在應急脫離部件導向結構上，并通過應急脫離部件導向結構上安裝的繩輪組件以及繩索環(huán)，拉動探頭及其驅(qū)動機構沿Y軸方向后退；在應急脫離部件導向結構上還安裝有應急脫離銷組件，用于限制應急脫離部件導向結構上的探頭及其驅(qū)動機構與底板的移動。

所述的應急脫離銷組件包括應急脫離銷安裝座、應急脫離銷軸、應急拔銷桿、應急壓縮彈簧以及應急拉伸彈簧，其中，應急拔銷桿通過應急拉伸彈簧與應急脫離部件導向結構上的應急脫離銷安裝座相連接，應急拔銷桿另一端套在應急脫離銷軸上并將應急脫離銷軸上套有的應急壓縮彈簧壓緊在應急脫離銷軸槽內(nèi)，并在應急脫離銷桿上端銷孔內(nèi)安裝有銷，并使該銷與繩輪組件相連接；應急脫離銷桿插入到底板中，將探頭及其驅(qū)動機構與底板相對固定；在緊急情況下，通過下部帶鉤長桿拉動繩索環(huán)，繩索環(huán)經(jīng)繩輪組件拉動應急拔銷桿，將應急脫離銷軸從底板拔出，并在拉力作用下，實現(xiàn)探頭及其驅(qū)動部件的整體后退，從而將探頭部件從燃料組件中脫離，保證燃料組件的安全。

所述的X軸驅(qū)動部件以及Y軸驅(qū)動部件采用絲杠、螺母驅(qū)動方式，利用直線軸及直線軸承實現(xiàn)導向，并在電機驅(qū)動絲杠轉動的齒輪傳動中，安裝有扭力限制器，從而限制左右水平方向X軸和前后方向Y軸的驅(qū)動力，避免超聲監(jiān)測探頭對燃料棒造成損壞。

所述的底板下方還設有下部導向組件，其包括4根圓柱銷和連接板，其中，圓柱銷一端與底板固定連接，另一端兩兩圓柱銷端部通過連接板連接形成剛性結構，并可用于對燃料存儲格架的定位。

本實用新型的顯著效果在于：本實用新型所述的一種正方形排列破損燃料組件的超聲檢查裝置，具有以下優(yōu)點：1)通過下部導向組件、底板實現(xiàn)破損燃料組件檢查裝置在燃料存儲格架的定位、支撐；2)通過上部導向組件將燃料組件導入破損燃料組件檢查裝置內(nèi)，燃料組件頂緊機構將燃料組件在上部導向組件內(nèi)固定，實現(xiàn)燃料組件相對于檢查裝置的定位；3)探頭及其驅(qū)動機構驅(qū)動探頭部件在燃料組件內(nèi)兩軸運動，實現(xiàn)對正方形布置燃料棒的全覆蓋超聲檢查；通過扭力限制器、探頭部件伸縮氣缸避免兩軸運動時對燃料棒造成損壞；4)在出現(xiàn)電氣故障或其它緊急情況下，通過應急脫離部件實現(xiàn)燃料組件與破損燃料組件超聲檢查裝置的脫離，保證燃料組件的安全。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種正方形排列破損燃料組件的超聲檢查裝置主視圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為圖1中探頭及其驅(qū)動機構的結構示意圖；

圖4為圖1中探頭部件的結構示意圖；

圖5為圖1中應急脫離部件結構示意圖；

圖6為圖5中應急脫離銷組件結構示意圖；

圖7為圖1中標定組件翻轉機構結構示意圖；

圖中：1、底板；2、上部導向組件；3、探頭及其驅(qū)動機構；4、視頻監(jiān)視系統(tǒng)；5、接線盒；6、應急脫離組件；7、機架；8、標定組件翻轉機構；9、下部導向組件；10、燃料組件頂緊機構；11、探頭部件；12、X軸驅(qū)動部件；13、Y軸驅(qū)動部件；14、探頭部件固定座；15、探頭部件滑動座；16、探頭部件伸縮氣缸；17、超聲檢測探頭；18、應急脫離部件導向結構；19、應急脫離銷組件；20、繩輪組件；21、繩索環(huán)；22、應急脫離銷安裝座；23、應急脫離銷軸；24、應急拔銷桿；25、應急壓縮彈簧；26、應急拉伸彈簧；27、擺動氣缸安裝座；28、擺動氣缸；29、標定組件；30、圓柱銷；31、連接板；32、頂緊氣缸安裝座；33、頂緊氣缸；34、前端頂緊塊。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1、圖2所示，一種正方形排列破損燃料組件的超聲檢查裝置，包括底板1、上部導向組件2、探頭及其驅(qū)動機構3、應急脫離組件6、機架7以及燃料組件頂緊機構10，其中，燃料組件頂緊機構10、上部導向組件2、探頭及其驅(qū)動機構3以及應急脫離組件6固定在平板結構的底板1上，上部導向組件2尺寸略大于待檢查的燃料組件正方形尺寸，用于對燃料組件下管座提供支撐，并確定燃料組件在超聲檢查裝置中的高度；燃料組件頂緊機構10安裝在上部導向組件2的附近，用于對燃料組件進行固定支撐；探頭及其驅(qū)動機構3安裝在上部導向結構2一側，且探頭及其驅(qū)動機構3中的探頭部件11可沿水平X軸方向及前后Y軸方向移動，使探頭部件11可對燃料組件中的燃料棒進行檢查；應急脫離組件6固定在底板1上，并與探頭及其驅(qū)動機構3相連接，并在特殊情況下，通過應急脫離組件6帶動探頭及其驅(qū)動機構3中的探頭部件11離開燃料組件范圍；在底板1上還安裝有機架7，在機架7上安裝有視頻監(jiān)視系統(tǒng)4用于對探頭及其驅(qū)動機構3的運行進行監(jiān)控；在機架7上還安裝有接線盒5，用于為探頭及其驅(qū)動機構3及其他電氣設備供電；上部導向結構2附近的底板1上還安裝有標定組件翻轉機構8，用于對破損燃料組件檢查裝置的水下標定；在底板1下方，且與上部導向結構2位置相對應的地方安裝有下部導向組件9，且用于檢查裝置工作時，插入燃料存儲格架中進行定位；

如圖3、圖4所示，探頭及其驅(qū)動機構3包括探頭部件11、X軸驅(qū)動部件12以及Y軸驅(qū)動部件13，其中，探頭部件11與X軸驅(qū)動部件12以及Y軸驅(qū)動部件13相連接，通過X軸驅(qū)動部件12以及Y軸驅(qū)動部件13實現(xiàn)探頭部件11整體沿X軸和Y軸兩軸運行；X軸驅(qū)動部件12以及Y軸驅(qū)動部件13采用絲杠、螺母驅(qū)動方式，利用直線軸及直線軸承實現(xiàn)導向，并在電機驅(qū)動絲杠轉動的齒輪傳動中，安裝有扭力限制器，從而限制左右水平方向X軸和前后方向Y軸的驅(qū)動力，避免超聲監(jiān)測探頭對燃料棒造成損壞；探頭部件11包括探頭部件固定座14、探頭部件滑動座15、探頭部件伸縮氣缸16以及超聲檢測探頭17，其中，安裝固定有超聲檢測探頭17的探頭部件固定座14與Y軸驅(qū)動部件13中的Y軸驅(qū)動螺母固定連接，并在Y軸驅(qū)動部件13的作用下，實現(xiàn)超聲檢測探頭17在Y軸方向上前進或后退；探頭部件滑動座15與探頭部件伸縮氣缸16固定連接，通過探頭部件伸縮氣缸16可帶動探頭部件滑動座15相對于探頭部件固定座14相對前后運動，并可通過調(diào)節(jié)探頭部件伸縮氣缸16的氣壓，實現(xiàn)超聲檢測探頭17前進時壓緊力調(diào)整，避免過大的壓緊力對燃料棒造成損壞；

如圖5、圖6所示，應急脫離組件6包括應急脫離部件導向結構18、應急脫離銷組件19、繩輪組件20以及繩索環(huán)21，其中，應急脫離部件導向結構18包括安裝在底板1上的直線軸和直線軸承，探頭及其驅(qū)動機構3整體安裝在應急脫離部件導向結構18上，并通過應急脫離部件導向結構18上安裝的繩輪組件20以及繩索環(huán)21，拉動探頭及其驅(qū)動機構3沿Y軸方向后退；在應急脫離部件導向結構18上還安裝有應急脫離銷組件19，用于限制應急脫離部件導向結構18上的探頭及其驅(qū)動機構3的移動，其中，應急脫離銷組件19包括應急脫離銷安裝座22、應急脫離銷軸23、應急拔銷桿24、應急壓縮彈簧25以及應急拉伸彈簧26，其中，應急拔銷桿24通過應急拉伸彈簧26與應急脫離部件導向結構18上的應急脫離銷安裝座22相連接，應急拔銷桿24另一端套在應急脫離銷軸23上并將應急脫離銷軸23上套有的應急壓縮彈簧25壓緊在應急脫離銷軸23槽內(nèi)，并在應急脫離銷桿24上端銷孔內(nèi)安裝有銷，并使該銷與繩輪組件20相連接；應急脫離銷桿24插入到底板1中，將探頭及其驅(qū)動機構3與底板1相對固定；在緊急情況下，通過下部帶鉤長桿拉動繩索環(huán)21，繩索環(huán)21經(jīng)繩輪組件20拉動應急拔銷桿24，將應急脫離銷軸23從底板1拔出，并在拉力作用下，實現(xiàn)探頭及其驅(qū)動部件的整體后退，從而將探頭部件11從燃料組件中脫離，保證燃料組件的安全；

如圖7所示，標定組件翻轉機構8安裝在上部導向組件2緊靠探頭及其驅(qū)動機構3方向的左側位置上，標定組件翻轉機構包括擺動氣缸安裝座27、擺動氣缸28以及標定組件29，其中，擺動氣缸28通過擺動氣缸安裝座27安裝在底板1上，擺動氣缸28上安裝有標定組件29，在進行水下標定時，通過擺動氣缸28將標定組件29擺至上部導向組件2上，探頭部件11在X軸驅(qū)動部件12以及Y軸驅(qū)動部件13左右下，對標定組件29進行檢測；在對燃氣組件進行檢查時，利用擺動氣缸28，將標定組件29沿逆時針從上部擺至偏離上部導向組件2位置，保證不影響探頭部件11、上部導向組件2的正常工作；

在上部導向組件2右側和前方兩個位置設置有兩個燃料組件頂緊機構10，且兩個燃料組件頂緊機構呈90度直角布置；其中，燃料組件頂緊機構10包括頂緊氣缸安裝座32、頂緊氣缸33以及前端頂緊塊34，頂緊氣缸33通過頂緊氣缸安裝座32安裝在底板1上，并在靠近上部導向組件2的頂緊氣缸33端部安裝有前端頂緊塊34；在燃料組件導入上部導向組件2后，頂緊氣缸33氣缸桿伸出，通過前端頂緊塊34壓緊燃料組件下管座，從而將燃料組件固定；

在底板1下方安裝的下部導向組件9包括4根圓柱銷30和連接板31，其中，圓柱銷30一端與底板固定連接，另一端通過連接板，將圓柱銷30組成剛性結構；在實施檢查時，下部導向部件9插入燃料存儲格架中，實現(xiàn)破損燃料組件超聲檢測裝置在燃料存儲格架中的定位。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)4可對上部導向組件部分進行視頻監(jiān)控，實現(xiàn)燃料組件導入破損燃料組件檢查裝置、超聲檢測探頭進入燃料組件時視頻監(jiān)控，避免不當操作對燃料組件、燃料棒造成損壞。視頻監(jiān)視系統(tǒng)距離燃料組件較近，因此輻照劑量較大，需采用耐輻照攝像頭。

接線盒5實現(xiàn)X軸和Y軸驅(qū)動部件電機、超聲檢測探頭以及各氣動元器件的中轉連接，實現(xiàn)破損燃料組件超聲檢查裝置與其控制電纜可分離，避免控制電纜被破損燃料組件超聲檢查裝置粘污。