[发明专利]一种辐照后燃料组件水下弯扭形位测量方法

说明书

技术领域

本发明属于核燃料循环的辐照后燃料组件池边检查领域，具体涉及一种辐照后燃料组件水下弯扭形位测量方法。

背景技术

核电站燃料组件在高燃耗、长循环水化学改变、低泄漏时高的功率峰因子等日益苛刻的使用条件下，容易造成燃料组件变形而无法回堆再利用，燃料棒经过辐照发生肿胀，甚至破损。池边检查技术作为燃料组件堆内辐照稳定性和完整性等评价的有效手段，承担着保障核电站安全运营的重要任务。

燃料组件水下弯扭形位测量技术作为池边检查技术的重要组成部分，是基于视频图像传感器与标定相结合的基本原理，对燃料组件进行视频图像摄取，然后采用像素对比分析方法获得相应的距离值，通过计算得到燃料组件的弯曲度或扭曲度。

燃料组件弯扭形位测量方法一般通过激光扫描投影仪、钢直尺、三坐标尺寸测量系统等手段，水下测量可以采取超声测距法、激光扫描投影法等。激光扫描投影法利用激光的准直特性，可以测量燃料棒的综合变形情况和组件的整体变形情况，但其一次只能测量一个界面，在纵向方向上测量数值不连续。超声测距法使用超声仪同时采集多探头与被测燃料组件的距离，然后与标定值比较来描述燃料组件的辐照变形及其程度，测量时探头移动较频繁，整个测量所需时间较长。针对上述两种方法的缺点，需要建立合适的燃料组件水下弯扭形位测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有对水下燃料组件弯扭形位测量时测量过程不连续，需要多次测量，造成测量效率低，而且测量误差大，影响对燃料组件水下弯扭形位的判断，目的在于提供一种辐照后燃料组件水下弯扭形位测量方法，该方法操作方便，可在辐照后第一时间内实现对燃料组件弯曲度和扭曲度的快速无接触测量；采用标尺标定，减小了视频图像的视正误差，提高了测量精度；可实现燃料组件纵向连续测量，提高了测量效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种辐照后燃料组件水下弯扭形位测量方法，包括以下步骤：

（a）弯曲度测量：

（1）沿着燃料组件的纵向方向设置用于读取燃料组件每一层定位格架的纵向高度值的标尺，取定位格架上两条相邻纵向狭缝间的距离为标准距离D_G；

（2）在距离燃料组件定位格架边缘线10mm-20mm内固定一准直铅垂线，然后调整摄像机位置，使格架边缘和铅垂线位于显示屏幕中央，从上至下移动摄像机，进行录像采集；

（3）在录像上读取每一层定位格架边缘轮廓线至准直铅垂线的像素值N_i和定位格架上相邻两条纵向狭缝间的像素值N_ref-i，通过像素转换公式：D_i/N_i =D_G/N_ref-i，得到每一层定位格架到铅垂线的距离D_i，通过最小二乘法进行二次拟合得到每一层定位格架的弯曲度，使用的最小二乘法，又称最小平方法，是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小，还可用于曲线拟合，本方案通过最小二乘法进行二次拟合后得到每一层定位格架的准确弯曲度；

（4）逆时针旋转燃料组件，依次完成剩余三个面的测量。

（b）扭曲度测量：

（1）在工作台架上安装标尺，在燃料组件一侧安装两根竖直铅垂线，铅垂线与燃料组件的距离小于30mm，铅垂线间距离应和定位格架宽度相同；

（2）将摄像机正对标尺，读取标尺刻度值和在显示屏幕上对应的像素值，计算出角度，然后拟合像素值和角度值关系曲线；

（3）将摄像机正对上管座中央；移动摄像机进行录像，在录像中读取当上管座侧面在屏幕中刚好呈一条直线时格架边缘至前端铅垂线的距离像素值；

（4）再读取录像中两条铅垂线重合时定位格架边缘至重合铅垂线的距离像素值；再继续移动摄像机结束录像录制；

（5）上管座数据采集完毕，将摄像机移动至下管座，采用相同的方法测量两个像素值，最后由数据处理系统根据角度标定关系得到下管座相对于上管座的扭曲度。

契合实际需要，用于读取燃料组件每一层定位格架的纵向高度值的标尺优选长度为10m；在工作台架上安装的标尺优选长度为130mm。