專利名稱：中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及核反應(yīng)堆燃料棒的檢測技術(shù)，具體涉及一種中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器。
背景技術(shù)：
核電是現(xiàn)代能源供應(yīng)最重要組成之一，發(fā)展核電是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。核安全是核電發(fā)展的生命線，而核燃料元件是反應(yīng)堆的核心部件，必須對其進(jìn)行檢測以確保反應(yīng)堆安全運(yùn)轉(zhuǎn)。中子照相技術(shù)在核燃料元件檢測方面具有許多優(yōu)勢，是檢測核燃料元件破損、測定U-235富集度、檢查包殼中氫聚等不可替代的技術(shù)手段。利用中子照相技術(shù)檢測核燃料元件在美國、歐洲、日本等核工業(yè)發(fā)達(dá)的國家已有非常廣泛的應(yīng)用，但是有關(guān)中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器的設(shè)計(jì)方面的資料公開的卻很少。我國還沒有進(jìn)行過采用中子照相方法檢測核燃料元件，所以相關(guān)的用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的燃料元件轉(zhuǎn)移容器沒有可以參考的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。為了對核燃料元件進(jìn)行中子照相檢測所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自行設(shè)計(jì)核燃料元件轉(zhuǎn)移容器。由于核燃料元件具有放射性，在轉(zhuǎn)移元件時(shí)需要使元件在一個具有屏蔽作用的空間內(nèi)；同時(shí)，在對元件進(jìn)行中子照相檢測時(shí)，元件的檢測位置需要改變，所以轉(zhuǎn)移容器應(yīng)該能夠調(diào)整元件在檢測時(shí)的位置。燃料元件要能夠完全而且安全的放置在轉(zhuǎn)移容器內(nèi)，并且在進(jìn)行中子照相檢測時(shí)可以控制燃料元件的檢測位置。所以要求轉(zhuǎn)移容器的尺寸能夠包容燃料元件，外層的材料需要有很好的屏蔽，內(nèi)部需要設(shè)計(jì)機(jī)械裝置用來固定并操作元件。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對核燃料元件無損檢測時(shí)轉(zhuǎn)移燃料元件的技術(shù)要求，提供一種能夠具有良好的屏蔽作用和操作空間的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容
ο本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器， 包括具有屏蔽功能的筒體，筒體上端設(shè)有上蓋，筒體的底部設(shè)有開口，開口內(nèi)設(shè)置屏蔽塊； 所述上蓋的內(nèi)側(cè)連接用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置。進(jìn)一步，如上所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其中，在筒體底部水平的設(shè)有供屏蔽塊移動的軌道，軌道的末端與所述的筒體底部的開口相通。更進(jìn)一步，如上所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其中，所述的屏蔽塊連接由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)，帶動屏蔽塊在筒體底部的水平軌道內(nèi)運(yùn)動。進(jìn)一步，如上所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其中，所述的筒體材質(zhì)為鉛，筒體的內(nèi)側(cè)設(shè)有一層聚乙烯層，筒體的外側(cè)設(shè)有一層鋼材質(zhì)；所述的屏蔽塊的材質(zhì)為鉛。進(jìn)一步，如上所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其中，所述的用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置包括豎直設(shè)置的一根絲杠和一根光杠，絲杠和光杠分別與對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)連接；所述的光杠通過傳動齒輪副與燃料元件抓手裝置連接，所述的絲杠通過絲母連接抓手齒輪盒，并通過抓手齒輪盒帶動整個燃料元件抓手裝置上下運(yùn)動。更進(jìn)一步，如上所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其中，所述的燃料元件抓手裝置包括一個上端與傳動齒輪連接的抓手絲杠，抓手絲杠通過絲母與兩個抓手連接，兩個抓手的上端分別設(shè)置在傾斜的導(dǎo)向槽內(nèi)，隨著抓手絲杠的轉(zhuǎn)動，帶動抓手沿傾斜的導(dǎo)向槽上下運(yùn)動的同時(shí)實(shí)現(xiàn)抓手的開合操作。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型所提供的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器在轉(zhuǎn)移元件時(shí)能夠使燃料元件處在一個具有屏蔽作用的空間內(nèi)，使轉(zhuǎn)移操作更加安全可靠；同時(shí)，在對燃料元件進(jìn)行中子照相檢測時(shí)，該轉(zhuǎn)移容器內(nèi)的機(jī)械裝置能夠帶動燃料元件上下移動，從而調(diào)整燃料元件在檢測時(shí)的位置，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

圖1為中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為轉(zhuǎn)移容器內(nèi)部用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的核燃料元件轉(zhuǎn)移容器的外殼采用圓筒式設(shè)計(jì)， 可以有效的防止元件的放射性劑量通過直縫泄漏。轉(zhuǎn)移容器的筒體整體高度為200cm，其內(nèi)部空間可以容納IOOcm長的元件(設(shè)計(jì)檢測實(shí)驗(yàn)采用的元件為經(jīng)過截短處理的長度為IOOcm的元件)和機(jī)械裝置。筒體的器壁擇 25cm厚的Pb，內(nèi)層貼有Icm厚的聚乙烯，最外層為0. 5cm的鋼。轉(zhuǎn)移容器的筒體3上端設(shè)有上蓋1，上蓋1的內(nèi)側(cè)連接用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置。上蓋的外部設(shè)計(jì)一個吊鉤，用來在移動轉(zhuǎn)移容器時(shí)使用吊車進(jìn)行吊裝，上蓋選擇25cm厚的Pb，內(nèi)層貼有Icm厚的聚乙烯，最外層為0. 5cm的鋼。要求吊鉤與上蓋頂部牢固結(jié)合，上蓋與圓筒狀的器壁牢固結(jié)合，在本實(shí)施例中上蓋1與筒體3整體被鋼材質(zhì)的外層包裹。轉(zhuǎn)移容器的底部5有圓形開口(考慮到元件為圓柱體所以考慮設(shè)計(jì)為圓形開口)， 該開口是燃料元件從存儲容器內(nèi)放入轉(zhuǎn)移容器的通道，同時(shí)，因?yàn)樵谶\(yùn)輸燃料元件時(shí)，元件完全位于轉(zhuǎn)移容器內(nèi)，在中子照相檢測時(shí)，元件必須位于屏蔽底座內(nèi)的中子束流孔道內(nèi)，這樣中子束透過元件從而進(jìn)行曝光，所以在轉(zhuǎn)移容器的底部設(shè)計(jì)圓形開口作為燃料元件進(jìn)入屏蔽底座的通道的開口。圓形開口的直徑為3. 5cm(燃料元件直徑為2. 5cm，考慮與抓手結(jié)合后的尺寸為3. 3cm)?？紤]到轉(zhuǎn)移容器的屏蔽問題，底部的設(shè)計(jì)應(yīng)該是當(dāng)需要元件從轉(zhuǎn)移容器內(nèi)出入時(shí)底部的圓形開口打開，其它時(shí)間(如運(yùn)輸或保存元件時(shí))要求關(guān)閉。轉(zhuǎn)移容器的底部5的設(shè)計(jì)可以按三個部分進(jìn)行描述(注轉(zhuǎn)移容器的底部是一個整體，為了說明方便才將它分為三個部分)，分別是第一底座、支撐和第二底座。第一底座位于最上層與轉(zhuǎn)移容器的外殼直接緊密相連，中間有圓形開口，開口直徑為3. 5cm, 材料選擇5cm厚的Pb，內(nèi)層貼有Icm厚的聚乙烯；整體外部直徑為73cm(轉(zhuǎn)移容器外殼的外徑為73cm)；第二底座位于最下層，整體外部直徑為73cm，中間有圓形開口，開口直徑為3. 5cm，材料選擇IOcm厚的1 ；它們中間的部分為支撐，整體外部直徑為73cm，材料選擇IOcm厚的1 ，沿著半徑方向(與第一底座第二底座正對)開有一個高度IOcm寬度為 4cm(完全擋住圓形開口)的屏蔽塊軌道，軌道并不穿透，而是延伸長度為38. 45cm(即剛好將直徑為3. 5cm的圓形開口讓開，并且比圓形開口向外多延伸2mm從而進(jìn)行嚴(yán)密屏蔽，即 73/2cm+3. 5/2cm+0. 2cm = 38. 45cm)；同時(shí)在支撐部分的屏蔽塊軌道內(nèi)配合使用一塊寬為 10cm、長為4cm的1 屏蔽塊4，它由機(jī)械裝置控制其在軌道上的運(yùn)動，當(dāng)它移動到左側(cè)邊緣時(shí)可以將第一、第二底座的圓形開口連為一體，從而形成元件出入轉(zhuǎn)移容器的通路，如果屏蔽塊移動到右側(cè)邊緣時(shí)則屏蔽塊擋住了第一、第二底座的圓形開口，從而起到了密封元件于轉(zhuǎn)移容器內(nèi)，對其放射性進(jìn)行屏蔽的作用。屏蔽塊運(yùn)動的傳動方式是通過電機(jī)傳動到齒輪軸，在齒輪軸和齒條的作用下，帶動擋塊做水平前后運(yùn)動。為了更好的屏蔽，設(shè)計(jì)屏蔽塊為凸、凹形狀，目的是使轉(zhuǎn)移容器底部在關(guān)合時(shí)具有更好的屏蔽作用。用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置與轉(zhuǎn)移容器頂部內(nèi)側(cè)連接，不允許機(jī)械裝置脫落，更不允許機(jī)械裝置與元件連接后整體脫落，所以要求連接牢固。機(jī)械裝置末端的抓手與燃料元件上端的凹槽連接，要求燃料元件運(yùn)動過程中與抓手的相對位置不變，燃料元件本身不會發(fā)生擺動，上下運(yùn)動時(shí)，燃料元件不會脫落。另外，控制燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置可以與控制底部屏蔽塊運(yùn)動的機(jī)械裝置設(shè)計(jì)成為一體控制的機(jī)械裝置，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。如圖2所示，控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置的末端設(shè)計(jì)機(jī)械抓手14，它能夠與燃料元件15上的凹槽牢固接合，從而能夠控制燃料元件的運(yùn)動，并且保證在燃料元件運(yùn)動過程中與抓手的相對位置不變，燃料元件本身不會發(fā)生擺動，上下運(yùn)動時(shí)，燃料元件不會脫落。本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)抓手為兩個1/3圓環(huán)，這樣也可以適應(yīng)不同直徑的元件。本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)移容器的升降器組合是由上下兩塊板和三個支撐桿組成一個框架，里面設(shè)有兩根定向桿，一根光杠8，一根絲杠7，絲杠7和光杠8分別與對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)連接。所述的光杠8通過傳動齒輪副10與燃料元件抓手裝置連接，在本實(shí)施例中，光杠8 與相應(yīng)的傳動齒輪之間是一種鍵槽連接結(jié)構(gòu)，使得連接在光杠8上的傳動齒輪可以沿光杠 8上下自由移動；所述的絲杠7通過絲母9連接抓手齒輪盒11，并通過抓手齒輪盒11帶動整個燃料元件抓手裝置上下運(yùn)動。絲杠7帶動整個燃料元件抓手裝置上下運(yùn)動的時(shí)候，與光杠8連接的傳動齒輪可以在鍵槽中跟著自由上下移動。如果需要打開或關(guān)閉抓手時(shí)，光杠8轉(zhuǎn)動，光杠8上的鍵銷卡住傳動齒輪上的鍵槽，從而帶動傳動齒輪一起轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)抓手的開或合的動作。具體來說，所述的燃料元件抓手裝置包括一個上端與傳動齒輪連接的抓手絲杠12，光杠7轉(zhuǎn)動時(shí)，通過傳動齒輪副10將轉(zhuǎn)動傳遞到抓手絲杠12，抓手絲杠12通過絲母與兩個抓手14連接，兩個抓手14的上端分別設(shè)置在傾斜的導(dǎo)向槽13內(nèi)，隨著抓手絲杠12的轉(zhuǎn)動，帶動抓手14沿傾斜的導(dǎo)向槽13上下運(yùn)動的同時(shí)實(shí)現(xiàn)抓手的開合操作，沿傾斜的導(dǎo)向槽向下運(yùn)動時(shí)松開抓手，向上運(yùn)動時(shí)夾緊抓手。通過燃料元件抓手裝置與絲杠傳動裝置的共同作用，實(shí)現(xiàn)了對燃料元件的夾緊和上下運(yùn)動的操作，從而控制燃料元件伸出轉(zhuǎn)移容器進(jìn)入成像底座進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完畢后控制燃料元件退回轉(zhuǎn)移容器內(nèi)。另外，機(jī)械裝置可以實(shí)時(shí)的讀取元件的移動距離，確定元件曝光的位置，可以隨時(shí)控制抓手的運(yùn)動或停止以及上下的運(yùn)動方向。由于抓手的上下移動是通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)施例中，電機(jī)與編碼器相連，編碼器通過記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)從而計(jì)算出抓手的移動距離(電機(jī)每轉(zhuǎn)動一圈帶動抓手的移動距離是已知的)。在抓手移動之前設(shè)定位置零點(diǎn)，在電機(jī)轉(zhuǎn)動的過程中可以計(jì)算出抓手移動的距離，從而知道抓手移動后的位置。本實(shí)施例中，絲杠與光杠各與一個步進(jìn)電機(jī)相連，步進(jìn)電機(jī)設(shè)置在轉(zhuǎn)移容器上部，電機(jī)通過導(dǎo)線與編碼器相連，編碼器位于轉(zhuǎn)移容器旁邊的電子操作臺上，在操作臺上通過控制編碼器從而可以顯示并控制移動距離。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其特征在于包括具有屏蔽功能的筒體(3)，筒體上端設(shè)有上蓋(1)，筒體的底部(5)設(shè)有開口，開口內(nèi)設(shè)置屏蔽塊；所述上蓋(1)的內(nèi)側(cè)連接用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其特征在于在筒體底部(5)水平的設(shè)有供屏蔽塊移動的軌道(6)，軌道(6)的末端與所述的筒體底部(5) 的開口相通。
3.如權(quán)利要求2所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其特征在于所述的屏蔽塊(4)連接由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)，帶動屏蔽塊在筒體底部的水平軌道內(nèi)運(yùn)動。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其特征在于所述的筒體C3)材質(zhì)為鉛，筒體的內(nèi)側(cè)設(shè)有聚乙烯層O)，筒體的外側(cè)設(shè)有一層鋼材質(zhì)；所述的屏蔽塊的材質(zhì)為鉛。
5.如權(quán)利要求1所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其特征在于所述的用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置包括豎直設(shè)置的一根絲杠(7)和一根光杠 (8)，絲杠(7)和光杠(8)分別與對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)連接；所述的光杠(8)通過傳動齒輪副 (10)與燃料元件抓手裝置連接，所述的絲杠(7)通過絲母(9)連接抓手齒輪盒(11)，并通過抓手齒輪盒(11)帶動整個燃料元件抓手裝置上下運(yùn)動。
6.如權(quán)利要求5所述的中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器，其特征在于所述的燃料元件抓手裝置包括一個上端與傳動齒輪連接的抓手絲杠(12)，抓手絲杠通過絲母與兩個抓手(14)連接，兩個抓手(14)的上端分別設(shè)置在傾斜的導(dǎo)向槽(1 內(nèi)，隨著抓手絲杠(1 的轉(zhuǎn)動，帶動抓手(14)沿傾斜的導(dǎo)向槽(1 上下運(yùn)動的同時(shí)實(shí)現(xiàn)抓手的開合操作。
專利摘要本實(shí)用新型涉及核反應(yīng)堆燃料棒的檢測技術(shù)，具體涉及一種中子照相無損檢測專用核燃料元件轉(zhuǎn)移容器。該容器包括具有屏蔽功能的筒體，筒體上端設(shè)有上蓋，筒體的底部設(shè)有開口，開口內(nèi)設(shè)置屏蔽塊；所述上蓋的內(nèi)側(cè)連接用于控制核燃料元件上下運(yùn)動的機(jī)械裝置。本實(shí)用新型能夠在轉(zhuǎn)移元件時(shí)使燃料元件處在一個具有屏蔽作用的空間內(nèi)，使轉(zhuǎn)移操作更加安全可靠；同時(shí)，在對燃料元件進(jìn)行中子照相檢測時(shí)，該轉(zhuǎn)移容器內(nèi)的機(jī)械裝置能夠帶動燃料元件上下移動，從而調(diào)整燃料元件在檢測時(shí)的位置。
文檔編號G01N23/05GK202102726SQ201120221668
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者劉蘊(yùn)韜, 吳立齊, 孫凱, 武梅梅, 王洪立, 王雨, 賀林峰, 郝麗杰, 韓松柏, 魏國海 申請人:中國原子能科學(xué)研究院