本發(fā)明涉及核燃料的技術領域，尤其涉及一種核燃料檢測裝置和方法。

背景技術：

核燃料是核電站核心部件，其完整性和破損率直接與核電廠的安全性和經(jīng)濟性密切相關。根據(jù)國家核安全局相關規(guī)定，為保證核電站的穩(wěn)定安全運行，故每在一個燃料循環(huán)周期間隔，必須對核燃料組件進行定期檢查。

目前，國內核燃料水池的核燃料組件檢查總體上以例行檢查為主，檢測項目較少，建立的水下檢查技術和經(jīng)驗還不完整，因此，在檢查過程中存在如下技術問題：

1、檢測設備不夠先進，不能全范圍測量燃料組件和燃料棒的三維幾何尺寸和變形情況，不能同時對核燃料組件之外圈燃料棒的氧化膜厚度和直徑進行測量，故測量測量范圍有限，測量效率低；

2、檢測過程中存在機械定位和安全保障差的缺陷；

3、檢測精度相對較低；檢測時間較長；

4、核燃料檢測過程不能在線監(jiān)控，無法有效地防止意外發(fā)生，以保護核燃料。

因此，亟需一種核燃料檢測裝置和方法來克服上述的缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種核燃料檢測裝置，能夠全范圍測量核燃料的三維幾何尺寸和變形情況，且能夠在線監(jiān)控，提高檢測精度和檢測效率，降低操作人員輻照劑量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種核燃料檢測裝置，包括檢測模塊、周向及橫向移載模塊和安裝模塊；所述檢測模塊，包括外觀檢測裝置和三維監(jiān)測裝置，所述外觀檢測裝置包括用于檢測核燃料的外觀的相機組件及為所述相機組件提供光線亮度的光源組件；所述相機組件包括相機、支撐所述相機的相機支撐架、反光鏡及支撐所述反光鏡的反光鏡支撐架；所述光源組件包括光源和安裝在所述安裝模塊上的光源支撐架；所述三維檢測裝置包括三維檢測儀器和支撐所述三維檢測儀器的三維檢測儀器支撐架；所述三維檢測儀器包括光柵投影設備及兩個電荷耦合器件相機；所述周向及橫向移載模塊，包括安裝在旋轉平臺上的底座板、周向及橫向機械手以及轉接底板；所述安裝模塊，包括用于設置所述反光鏡支撐架及所述相機支撐架的安裝平臺，所述安裝平臺通過開設通孔與具有通孔的相機支撐架固定件連接，所述反光鏡基座通過固定連接設置于所述相機支撐架上，所述旋轉平臺與所述安裝平臺通過旋轉平臺驅動機構連接。

進一步地，所述核燃料為核燃料單棒。

進一步地，所述核燃料為核燃料組件。

進一步地，所述三維檢測儀器支撐架安裝在所述周向及橫向移載模塊的轉接底板上。

進一步地，所述核燃料檢測裝置完全淹沒于裝有高硼冷卻水池中。

進一步地，所述反光鏡設置于所述相機的正下方且俯仰角度可調。

進一步地，所述反光鏡支撐架、相機支撐架、相機外表面以及三維檢測儀器支撐架分別包膠。

進一步地，所述相機支撐架包括至少有兩根支撐桿和相機支撐架基板。

進一步地，所述相機與所述相機支撐架通過螺栓連接。

進一步地，包括控制模塊，所述控制模塊包括用于控制所述光源相對于所述光源支撐架轉動的第一驅動組件、用于控制設置于所述反光鏡俯仰轉動的第二驅動組件以及用于控制周向及橫向移載模塊周向及橫向移動的第三驅動組件。

進一步地，所述第二驅動組件包括蝸輪和與所述蝸輪相嚙合的蝸桿，所述蝸桿固定連接在所述反光鏡基座的一側，所述蝸輪固定于所述反光鏡基座上，所述蝸桿與反光鏡固定連接，所述反光鏡基座固定安裝在所述相機支撐架基板上。

與現(xiàn)有技術相比，所述核燃料檢測裝置通過外觀檢測裝置中光源組件、相機組件的配合，可以起到檢測核燃料外觀缺陷的作用。所述三維檢測裝置和周向及橫向移載模塊的配合，可以起到全范圍測量燃料組件和燃料棒的三維幾何尺寸和變形情況，且能夠在線監(jiān)控的作用。在攝像頭上添加耐輻射膜可以減少攝像頭的受輻射量，起到防老化的作用。添加反光鏡的作用是增加光程，起到減少攝像頭的受輻射量，起防老化的作用，還能起到提高檢測精度的作用。所述三維檢測裝置可以起到設置在所述裝有高硼水池中，能正常工作且不會受高硼水濃度變化而影響其正常工作的作用。所述高硼冷卻水的作用是減少核輻射量和冷卻核燃料。

本發(fā)明的目的在于提供一種核燃料檢測方法，包括以下步驟：

接收操作指令，根據(jù)所述操作指令確定核燃料待檢測部位；上下移動核燃料單棒或者燃料組件的軸向位置，達到待測目標位置后，調整光源角度，使光源照射所述核燃料待檢測部位，調整反光鏡俯仰角度，使相機所拍攝到的核燃料待檢測部位處于反光鏡中心；所述相機拍攝所述核燃料待測部位；所述相機將所述具體影像發(fā)送到第一處理組件；所述第一處理組件將所述具體影像通過顯示模塊顯示在終端上；所述光柵投影設備作為光源，由光柵投影在核燃料上；通過加以光柵的粗細變化和所述周向及橫向移載模塊周向及橫向移動的配合，以及所述三維檢測儀器通過與所述旋轉平臺繞安裝平臺轉動的配合，由所述的電荷耦合器件相機擷取點源數(shù)據(jù)；通過將所述擷取的電源數(shù)據(jù)傳輸給與三維檢測儀器連接的第二處理組件，得到所述核燃料的實際3d外形并進行數(shù)據(jù)分析獲得數(shù)據(jù)分析結果；被測對象先是核燃料單棒和核燃料組件的標準樣件，后是測量運行使用過的核燃料單棒和核燃料組件，將所述核燃料的實際3d外形圖像及所述數(shù)據(jù)分析結果顯示在終端上。

進一步地，所述核燃料為核燃料單棒。

進一步地，所述核燃料為核燃料組件。

進一步地，所述三維檢測儀器通過旋轉平臺和周向及橫向移載模塊移動來打出不同位置的光點。

與現(xiàn)有技術相比，所述核燃料檢測裝置通過外觀檢測裝置中光源組件、相機組件的配合，可以起到檢測核燃料外觀缺陷的作用。所述三維檢測裝置和周向及橫向移載模塊的配合，以及所述三維檢測裝置和旋轉平臺的配合，可以起到全范圍測量燃料組件和燃料棒的三維幾何尺寸和變形情況，且能夠在線監(jiān)控的作用。在攝像頭上添加防輻射膜可以減少攝像頭的受輻射量，起到防老化的作用。添加反光鏡的作用是增加光程，起到減少攝像頭的受輻射量，起防老化的作用，還能起到提高檢測精度的作用。所述三維檢測裝置可以起到設置在所述裝有高硼水池中，能正常工作且不會受高硼水濃度變化而影響其正常工作的作用。所述高硼冷卻水的作用是減少核輻射量。

與現(xiàn)有技術相比，所述核燃料檢測方法通過光源照射在被檢測核燃料的具體位置，再調整反光鏡的俯仰角度，起到獲取核燃料的外觀缺陷的作用；另外所述核燃料檢測方法通過旋轉平臺及周向及橫向移載模塊帶動三維檢測組件的移動來獲取待檢測區(qū)域的特征鮮明的輪廓面三維數(shù)據(jù)和圖像，起到精確測量燃料組件和燃料棒的三維幾何數(shù)據(jù)且能夠在線監(jiān)控的作用，獲得核燃料彎曲、扭轉等各種變形情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的核燃料組件檢測設備的立體示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的核燃料棒檢測設備的立體示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的外觀檢測設備的立體示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的三維檢測設備的立體示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的檢測模塊的立體示意圖；

具體實施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，本發(fā)明實施例的一種核燃料檢測裝置100，包括：檢測模塊；周向及橫向移載模塊；安裝模塊；

檢測模塊，包括外觀檢測裝置4和三維監(jiān)測裝置5，所述外觀檢測裝置4包括用于檢測核燃料的外觀的相機組件41及為所述相機組件41提供光線亮度的光源組件42；所述相機組件41包括相機411、支撐所述相機411的相機支撐架412、反光鏡413及支撐所述反光鏡413的反光鏡支撐架414；所述光源組件42包括光源421和安裝在安裝模塊上的光源支撐架422；所述三維檢測裝置5包括三維檢測儀器51和支撐所述三維檢測儀器51的三維檢測儀器支撐架52；所述三維檢測儀器51包括光柵投影設備511及兩個工業(yè)級的電荷耦合器件相機512；

周向及橫向移載模塊8，包括安裝在旋轉平臺6上的底座板81、周向及橫向機械手82以及轉接底板83；

安裝模塊，包括用于設置所述反光鏡支撐架414及所述相機支撐架412的安裝平臺7，所述安裝平臺通過開設通孔與具有通孔的相機支撐架固定連接，所述反光鏡基座415通過固定連接設置于所述相機支撐架414上；

與現(xiàn)有技術相比，所述核燃料檢測裝置100通過所述相機組件41及為所述相機組件41提供光線亮度的光源組件42的配合，所述相機組件41與所述光源組件42并排設置在安裝平臺7的同一側，可實時檢測核燃料外觀的缺陷。通過所述相機組件41中所述相機411與所述反光鏡413的配合，可增加核輻射的光程，減少核輻射量，起到保護所述相機41并提高檢測精度的作用。通過所述三維檢測裝置5與所述周向及橫向移載模塊8的配合，且通過所述三維檢測裝置5在所述旋轉平臺6的配合，可以起到全范圍測量核燃料的三維幾何尺寸和變形情況，且能夠在線監(jiān)控的作用。

進一步地，請參閱圖2，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述核燃料為核燃料單棒900。所述核燃料單棒900安裝在安裝平臺7上。在具體實施例中，所述核燃料單棒900安裝在安裝平臺7上是本領域的常規(guī)設計，這里不再詳述其結構和具體實施方式。

進一步地，請參閱圖3，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述核燃料為核燃料組件1000。所述核燃料組件1000安裝在安裝平臺7上。在具體實施例中，所述核燃料組件1000安裝在安裝平臺7上是本領域的常規(guī)設計，這里不再詳述其結構和具體實施方式。

進一步地，請參閱圖1至圖3，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述三維檢測儀支撐架52安裝在所述周向及橫向移載模塊8的轉接底板83上。通過設置在所述周向及橫向移載模塊8的轉接底板83上，可以起到將所述三維檢測儀5移動的作用。所述三維檢測儀5移動時，通過所述光柵投影設備511在核燃料上打出粗細變化的光柵，可以得到核燃料的實際3d外形。

所述核燃料檢測裝置100完全淹沒于裝有高硼冷卻水池(結構未圖示)中。通過將所述核燃料置于裝有高硼冷卻水池中，起到減少核輻射量的作用，從而延緩實驗設備的老化時間。

進一步地，請參閱圖1至圖4，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述反光鏡413設置于所述相機411的正下方且俯仰角度可調。通過可調整所述反光鏡413的俯仰角度來確定所要檢測的核燃料的外觀的具體位置。

進一步地，請參閱圖1至圖3，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述反光鏡支撐架414、相機支撐架412、相機外表面以及三維檢測儀器支撐架52分別包膠。通過對所述反光鏡支撐架414、相機支撐架412、相機外表面以及三維檢測儀器支撐架52分別包膠，起到減少輻射的作用，延緩所述反光鏡支撐架414、相機支撐架412、相機外表面以及三維檢測儀器支撐架52的老化時間。

進一步地，請參閱圖1至圖4，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述相機支撐架412包括至少有兩根支撐桿和相機支撐架基板4121。通過設置至少兩根支撐桿安裝固定在所述相機支撐架基板4121上，能夠起到固定所述相機支撐架412，并通過所述相機支撐架412固定所述相機411的作用。

進一步地，請參閱圖1至圖4，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述相機411與所述相機支撐架412通過螺栓連接。在所述相機支撐架412設置有孔洞，用于通過螺栓連接所述相機411與所述相機支撐架412。螺栓連接便于安裝和拆卸所述相機411。

進一步地，作為發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，包括控制模塊，所述控制模塊包括用于控制所述光源421相對于所述光源支撐架422轉動的第一驅動組件、用于控制設置于所述反光鏡413俯仰轉動的第二驅動組件以及用于控制周向及橫向移載模塊8周向及橫向移動的第三驅動組件；

進一步地，請參閱圖1至圖4，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述第二驅動組件包括蝸輪417和與所述蝸輪417相嚙合的蝸桿418，所述蝸桿418固定連接在所述反光鏡基座415的一側，所述蝸輪417固定于所述反光鏡基座415上，所述蝸桿418與反光鏡415固定連接，所述反光鏡基座415固定安裝在所述相機支撐架基板4121上。

本發(fā)明還提供的一種核燃料檢測方法，作為發(fā)明提供的一種核燃料檢測方法的一種具體實施方式，采用上述的核燃料檢測裝置，接收操作指令，上下移動核燃料單棒或者燃料組件的軸向位置，達到待測目標位置后，根據(jù)所述操作指令確定核燃料待檢測部位；調整光源421角度，使光源421照射所述已確定出的核燃料待檢測部位，調整反光鏡413俯仰角度，使相機411所拍攝到的核燃料的影像的具體位置處于反光鏡413中心；所述相機411拍攝所述核燃料待測部位；所述相機411將所述具體影像發(fā)送到第一處理組件；所述第一處理組件將所述具體影像通過顯示模塊顯示在終端上；所述光柵投影設備511作為光源，由光柵投影在核燃料上；通過加以光柵的粗細變化和所述周向及橫向移載模塊8周向及橫向移動的配合，以及所述三維檢測儀器41與所述旋轉平臺6繞安裝平臺7轉動的配合，由所述的電荷耦合器件相機512擷取點源數(shù)據(jù)；通過將所述擷取的電源數(shù)據(jù)傳輸給與三維檢測儀器連接的第二處理組件，得到所述核燃料的實際3d外形并進行數(shù)據(jù)分析獲得數(shù)據(jù)分析結果；將所述核燃料的實際3d外形及所述數(shù)據(jù)分析結果顯示在終端上。采用非接觸檢測裝置，避免對核燃料表面的接觸，通過被測核燃料件上的特定參考點當作檢測裝置在空間中定位及校準，系統(tǒng)進行全自動拼接，實現(xiàn)被測核燃料360高精度測量。并且能夠在獲取表面三維數(shù)據(jù)的同時，獲取核燃料的三維圖像，不僅高效快速檢測獲取核燃料組件的變形情況，還能視覺檢測核燃料組件和燃料棒表面損傷缺陷，通過計算機建模成像，分析軟件進行被測組件與標準樣件的全方位數(shù)據(jù)比對，分析得出外圍燃料棒的直徑、燃料組件的長度、燃料棒長度、燃料組件的格架寬度、扭轉度、彎曲度等關鍵數(shù)據(jù)的差異和變形數(shù)據(jù)，起到全范圍實時監(jiān)測和決策核燃料是否繼續(xù)入堆使用的作用。

進一步地，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述核燃料為核燃料單棒。

進一步地，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測裝置的一種具體實施方式，所述核燃料為核燃料組件。

進一步地，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測方法的一種具體實施方式，所述光柵投影設備511通過周向及橫向移載模塊8周向及橫向移動改變所述光柵投影設備位置。通過周向及橫向移載模塊8和所述光柵投影設備511的配合，在核燃料上打出若干光源位置不一的光點，起到獲得更詳細的所述核燃料的實際3d外形的作用，同時起到獲得詳細的所述數(shù)據(jù)分析結果的作用。

進一步地，作為本發(fā)明提供的一種核燃料檢測方法的一種具體實施方式，所述光柵投影設備511通過所述旋轉平臺6繞安裝平臺7轉動改變所述光柵投影設備位置，所述旋轉平臺6與所述安裝平臺7通過旋轉平臺驅動機構61連接。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的范圍和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。