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

背景技術(shù)：

核電站在停堆卸料或裝料過程中，對部分已輻照的燃料組件進行變形檢測。

燃料組件變形量是通過燃料組件定位格架的空間相對位置進行計算，某電站使用六邊形燃料組件。

檢測設(shè)備為圓形平臺結(jié)構(gòu)，其中沿圓周布置了6組激光測量裝置。檢測時，檢查設(shè)備置于燃料水池格架上；利用換料機抓取一組燃料組件、從圓形平臺中間圓孔下落和上提，期間6組激光分別對燃料組件6個面進行投射，通過光路接收和處理，實現(xiàn)燃料組件變形情況測量。

目前使用的激光檢測技術(shù)存在以下缺陷：

(1)換料機為機械設(shè)備，存在機械誤差和配合公差；檢測時，提升和下插燃料組件過程，抓取燃料組件的換料機工作桿存在晃動，引入了檢測誤差。

(2)激光檢測系統(tǒng)，水下檢測平臺復雜、耐輻照性差、可靠性差，設(shè)備的使用壽命短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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裝置，其特征在于：包括六組超聲檢測系統(tǒng)和固定座，六組超聲檢測系統(tǒng)均勻固定在固定座上，超聲檢測系統(tǒng)包括一層超聲檢測探頭、二層超聲檢測探頭和固定板；一層超聲檢測探頭包括兩個探頭，二層超聲檢測探頭包括兩個探頭，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方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、燃料組件變形檢測準備：

將雙層超聲檢測裝置固定，用換料機抓取待檢測燃料組件，準備檢測。

步驟2、燃料組件下插過程檢測：

當燃料組件第一層定位格架下插到一層超聲檢測探頭檢測位置，一層超聲檢測探頭測量出第一層定位格架位置為X_1-1，二層超聲檢測探頭測量出第二層定位格架位置X_2-2；

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

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

……

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

步驟3、結(jié)果計算：

步驟3.1燃料組件彎曲變形量計算：

燃料組件各個定位格架位置測量如下：

第1層定位格架位置X₁＝X_1-1；

第2層定位格架相對位置X₂＝X_2-2；

第3層定位格架相對位置X₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)；

第4層定位格架相對位置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，計算第一層定位格架至第N層定位格架的相對位置，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算：

一層超聲檢測探頭測量出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，導致燃料組件第N層定位格架與一層超聲檢測探頭不平行，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為一層超聲檢測探頭中兩個探頭之間的距離；

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

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

其中：L₂為二層超聲檢測探頭中兩個探頭之間的距離；

N+1層定位格架相對于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、燃料組件提升過程檢測：

按照步驟2和步驟3的方法對燃料組件提升進行檢測，提升過程與下插過程檢測方法、原理一致，通過提升過程檢測，進一步修正誤差，提高燃料組件變形檢測精度。

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方法，能夠用于燃料組件變形檢測，提高燃料組件尺寸檢測精度；

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

附圖說明

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方法中扭曲變形量計算示意圖；

圖中：1-一層超聲檢測探頭、2-二層超聲檢測探頭、3-固定板、4-固定座。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的一種燃料組件變形量雙層超聲檢測方法進行詳細說明。

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裝置，包括六組超聲檢測系統(tǒng)和固定座4，六組超聲檢測系統(tǒng)均勻固定在固定座4上，以其中一組為例，超聲檢測系統(tǒng)包括一層超聲檢測探頭1、二層超聲檢測探頭2和固定板3；一層超聲檢測探頭1包括兩個探頭，二層超聲檢測探頭2包括兩個探頭，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方法，包括以下步驟：

步驟1、燃料組件變形檢測準備：

將雙層超聲檢測裝置固定，用換料機抓取待檢測燃料組件，準備檢測。

步驟2、燃料組件下插過程檢測：

當燃料組件第一層定位格架下插到一層超聲檢測探頭1檢測位置，一層超聲檢測探頭1測量出第一層定位格架位置為X_1-1，二層超 聲檢測探頭2測量出第二層定位格架位置X_2-2；

當燃料組件第二層定位格架下插到一層超聲檢測探頭1檢測位置，一層超聲檢測探頭1測量出第二層定位格架位置為X_1-2，二層超聲檢測探頭2測量出第三層定位格架位置X_2-3；

當燃料組件第三層定位格架下插到一層超聲檢測探頭1檢測位置，一層超聲檢測探頭1測量出第三層定位格架位置為X_1-3，二層超聲檢測探頭2測量出第四層定位格架位置X_2-4；

……

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

步驟3、結(jié)果計算：

步驟3.1燃料組件彎曲變形量計算：

燃料組件各個定位格架位置測量如下：

第1層定位格架位置X₁＝X_1-1；

第2層定位格架相對位置X₂＝X_2-2；

第3層定位格架相對位置X₃＝X_2-2+(X_2-3-X_1-2)；

第4層定位格架相對位置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，計算第一層定位格架至第N層定位格架的相對位置，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算：

如圖2所示，一層超聲檢測探頭1測量出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，導致燃料組件第N層定位格架與一層超聲檢測探頭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為一層超聲檢測探頭1中兩個探頭之間的距離；

根據(jù)同樣的方法，計算出燃料組件第N+1層定位格架與二層超聲檢測探頭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為二層超聲檢測探頭2中兩個探頭之間的距離；

N+1層定位格架相對于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、燃料組件提升過程檢測：

按照步驟2和步驟3的方法對燃料組件提升進行檢測，提升過程與下插過程檢測方法、原理一致，通過提升過程檢測，進一步修正誤差，提高燃料組件變形檢測精度。