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核电站燃料UO2芯块直径在线光电测量

导读: 本文采用物方远心平行光束的光电在线测量技术对芯块直径进行在线实时高精度测量,直接数字显示,并可以输出闭环控制信号。

核电站燃料UO2芯块直径要符合一定的设计规范。一方面直径不合格的芯块将会影响燃料棒的生产效率和费用,另一方面直径不合格芯块将会影响反应堆的运行效率。芯块直径过小,将使反应堆难以达到额定功率,缩短换料时间。如果芯块的直径过大,芯块与包壳管的间隙减小,在反应堆的运行过程中,会使包壳管承受较大的应力,使燃料棒存在潜在失效的危险。

核电站燃料UO2芯块直径在线光电测量

以往芯块生产过程中用游标卡尺和千分尺进行人工抽样测量,很难对生产质量进行有效控制。本文采用物方远心平行光束的光电在线测量技术对芯块直径进行在线实时高精度测量,直接数字显示,并可以输出闭环控制信号。

基本原理

核电站燃料UO2芯块直径在线光电测量

在测量装置中采用长寿命LED灯作为光源,检测的核心部件为光电测头,每组测头由发射镜头和接收镜头组成。发射镜头内点光源发出的光通过发射透镜形成平行光视场射向接收镜头。平行光再由接收透镜聚焦,通过位于焦点位置的光阑小孔后在接收单元上成像。当视场中通过被测物时,被测物遮挡的部位将在接收单元的芯片上呈现出边界清晰的阴影。通过光电转换和数字化处理,即可通过阴影的宽度计算出被测物的直径。

核电站燃料UO2芯块直径在线光电测量

机械传动部分是由上料槽和输送机构组成。上料槽与水平面成一定角度,送来的芯块由于重力作用会自动滚入输送机构的输送料槽。输送机构由一转轮及与其相连的传动连杆和输送料槽组成,转轮以一定的转速旋转,带动连杆做往复运动,对每一次滚入输送料槽的芯块进行推动一次,连续工作。光电测径仪测控部分不停地对送来的芯块进行在线实时自动测量,显示数据。

核电站燃料UO2芯块直径在线光电测量

光电测径仪由测量部分、监测报警部分、PID调节部分、显示部分等组成。在安装时注意光电测径仪的平行光视场与芯块轴向垂直。光电测径仪还可配备远程显示系统,实现数据的异地读取与简单控制。

光电测径仪的测量精度可达到0.003mm,无旋转部件,易于维护,使用寿命长,其测量频率可以达到500Hz,当芯块以平均2.5米/分钟运行时,每隔0.083mm就可测量一个数据。光电测径仪可精准检测每部分的外径尺寸,该检测方法是高精度测量,完全满足芯块生产工艺要求。

核电站燃料UO2芯块直径在线光电测量

结语

光电测径仪是高精度的线径检测设备,可以实现高精度的外径尺寸的在线测量,通过对核电站燃料UO2芯块直径的在线测量实现高精度、高性能的生产,另外还有两点需要完善,1 .完善上料机构和输送机构;2 .设计不合格芯块的剔除机构。将会使测量更加完美。

本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写

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