RU2256248C2

RU2256248C2 - Inspection and sorting-out line for fuel elements

Info

Publication number: RU2256248C2
Application number: RU2003115488/06A
Authority: RU
Inventors: И.Г. Чапаев (RU); И.Г. Чапаев; М.Г. Зарубин (RU); М.Г. Зарубин; В.И. Батуев (RU); В.И. Батуев; А.Н. Петров (RU); А.Н. Петров; А.М. Лузин (RU); А.М. Лузин; Е.А. Филиппов (RU); Е.А. Филиппов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2005-07-10

Abstract

FIELD: atomic industry.

SUBSTANCE: proposed line is provided with computer-aided system for contactless control of flaw depth and profile on surface of fuel element can and on end parts including sorting-out device that functions to reject faulty fuel elements. This line is characterized in high capacity and reduced labor consumption.

EFFECT: enlarged functional capabilities, improved quality of fuel elements.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) и сборки их в тепловыделяющие сборки (ТВС).The invention relates to the nuclear industry and may find application in enterprises manufacturing fuel elements (fuel elements) and assembling them into fuel assemblies (fuel assemblies).

Известно, что ТВЭЛы являются продукцией, для которой вероятность отказа должна быть чрезвычайно мала, т.е. к ней предъявляются требования высокой надежности. Наиболее важные параметры, которые постоянно контролируются это предельно допустимые размеры дефектов в оболочках, геометрические размеры оболочек и сплошность столба топлива в ТВЭЛе (см. Разработка. Производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Книга 2. Под ред. Ф.Г.Решетникова. - М.: Энергоатомиздат, 1985 г., с.236). Контроль качества поверхности труб из сплавов циркония и нержавеющих сталей до сего времени проводится визуальным методом. Операция контроля трудоемка и малопроизводительна. Оценка качества поверхности труб субъективна. При проведении визуального контроля обычно пользуются набором контрольных образцов или эталонов внешнего вида, представляющих собой отрезки труб с наиболее характерными дефектами. В качестве примера в табл. 21.3 приведено описание основных дефектов (см. там же с.261).It is known that fuel elements are products for which the probability of failure should be extremely small, i.e. it is subject to high reliability requirements. The most important parameters that are constantly monitored are the maximum permissible sizes of defects in the shells, the geometric dimensions of the shells and the continuity of the fuel column in the fuel element (see Development. Production and operation of fuel elements of power reactors. Book 2. Edited by F.G. Reshetnikov. - M .: Energoatomizdat, 1985, p.236). Quality control of the surface of pipes made of zirconium alloys and stainless steels is still carried out by the visual method. The control operation is time-consuming and inefficient. Assessment of the quality of the surface of the pipes is subjective. When conducting a visual inspection, they usually use a set of control samples or appearance standards, which are pipe sections with the most characteristic defects. As an example, in table. 21.3 a description of the main defects is given (see ibid. P. 261).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, содержащая механизм установки транспортной кассеты с тепловыделяющими элементами для ядерных реакторов ВВЭР-1000, либо ВВЭР-440 с выдачей их на наклонный стол и поштучно на рольганг, вдоль которого в технологической последовательности размещены средства контроля и разбраковки в виде источника гамма-излучения с фотодатчиками выявления внутренних дефектов топливных таблеток, длины столба топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками, разбракователь вывода с контроля бракованного тепловыделяющего элемента в контейнер-накопитель, средства контроля диаметра и кривизны, разбракователь вывода бракованного тепловыделяющего элемента с контроля в контейнер-накопитель, наклонные столы с отсекателями, сбрасывателями, датчиками контроля наличия на позиции контроля тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000, либо ВВЭР-440 и механизм установки транспортной кассеты приемки проконтролированных тепловыделяющих элементов (см. патент Российской Федерации RU 2170961 от 09.06.1999 г., опубл. 20.07.2001 г. кл. 7 G 21 C 17/06, В 07 C 5/00. Линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов). Линия-прототип позволяет расширить ее технологические возможности и осуществлять контроль и разбраковку разных по длине ТВЭЛ ВВЭР-1000 и ВВЭР-440 и расширить площадь накопителей.The closest in technical essence and the achieved effect is a line for monitoring and sorting out fuel elements, containing a mechanism for installing a transport cassette with fuel elements for VVER-1000 or VVER-440 nuclear reactors with their delivery to an inclined table and piece by piece on the rolling table along which the sequence contains monitoring and sorting tools in the form of a gamma radiation source with photosensors for identifying internal defects in fuel pellets, column length of fuel pellets, n the identifiers of the clamps, the total gaps between the fuel pellets, the deflector of the output from the control of the defective fuel element to the storage container, the means for monitoring the diameter and curvature, the deflector of the output of the defective fuel element from the control to the storage container, inclined tables with cut-offs, dumpers, sensors for monitoring the availability of VVER-1000 or VVER-440 fuel element control position and the mechanism for installing the transport cassette for receiving the controlled fuel element in (see patent of the Russian Federation RU 2170961 from 06/09/1999, publ. July 20, 2001, class 7 G 21 C 17/06, B 07 C 5/00. Line of control and sorting of fuel elements). The prototype line allows you to expand its technological capabilities and monitor and sort out different lengths of the VVER-1000 and VVER-440 fuel elements and expand the storage area.

Однако контроль по внешнему виду поверхности ТВЭЛ для выявления дефектов механического происхождения в виде вмятин, трещин, царапин, задиров, налипаний и технологического происхождения в виде пятен окислов коррозионного происхождения, загрязнений, потемнении и др. проводится визуальным методом. Операция контроля трудоемка и малопроизводительна. Оценка качества поверхности ТВЭЛ субъективна. Большое разнообразие видов дефектов крайне усложняет разработку приборных методов контроля, однако до сего времени еще не созданы средства приборного контроля, способные заменить человеческий глаз (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Книга 2, с.262). Технической задачей является расширение технологических возможностей линии, повышение ее производительности, качества ТВЭЛов и снижение трудоемкости контроля.However, the control over the appearance of the surface of a fuel rod to detect defects of mechanical origin in the form of dents, cracks, scratches, scuffs, adhesions and technological origin in the form of spots of oxides of corrosion origin, contamination, darkening, etc. is carried out by visual method. The control operation is time-consuming and inefficient. Evaluation of the surface quality of a fuel rod is subjective. A wide variety of types of defects greatly complicates the development of instrument control methods, but until now instrument control devices have not yet been created that can replace the human eye (see Design, production and operation of fuel elements of power reactors. Book 2, p. 262). The technical task is to expand the technological capabilities of the line, increase its productivity, quality of fuel rods and reduce the complexity of control.

Эта техническая задача решается тем, что в линии контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, содержащей механизм установки транспортной кассеты с тепловыделяющими элементами для ядерных реакторов ВВЭР-1000, либо ВВЭР-440 с выдачей на наклонный стол и поштучно на рольганг, вдоль которого в технологической последовательности размещены средства контроля и разбраковки в виде источника гамма-излучения с фотодатчиками выявления внутренних дефектов топливных таблеток, длины столба топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками, разбракователь вывода с контроля бракованного тепловыделяющего элемента в контейнер-накопитель, средства контроля диаметра и кривизны, разбракователь вывода бракованного тепловыделяющего элемента с контроля в контейнер-накопитель, наклонные столы с отсекателями сбрасывателями, датчиками наличия на позиции контроля тепловыделяющего элемента ВВЭР-1000, либо ВВЭР-440 и механизм установки транспортной кассеты приемки проконтролированных тепловыделяющих элементов.This technical problem is solved by the fact that in the line of control and sorting of fuel elements containing the installation mechanism of a transport cassette with fuel elements for nuclear reactors VVER-1000, or VVER-440 with delivery to an inclined table and piece by piece on a rolling table along which the technological sequence is placed monitoring and sorting tools in the form of a gamma radiation source with photosensors for detecting internal defects of fuel pellets, column length of fuel pellets, the presence of clamps, total clearance in between the fuel pellets, the deflector of the output from the control of the defective fuel element to the storage container, the means for controlling the diameter and curvature, the spreader of the output of the defective fuel element from the control to the storage container, the inclined tables with the shut-off valves, the presence sensors at the position of the control of the WWER fuel element 1000, or VVER-440 and the installation mechanism of the transport cassette for receiving controlled fuel elements.

Согласно изобретению между наклонными столами с отсекателями, сбрасывателями, датчиками наличия на позиции контроля тепловыделяющего элемента на рольганге проводки тепловыделяющего элемента с контроля диаметра и кривизны установлена автоматизированная система бесконтактного контроля глубины и профиля дефектов на поверхности оболочки тепловыделяющего элемента и концевых деталей с разбракователем вывода бракованных тепловыделяющих элементов, содержащая блок системный компьютер, монитор, блок оптико-механический с осветителем и блок электронный, при этом блок оптико-механический содержит плиту, на которой установлены датчик положения, оптический столик с расположенным на нем интерферометром, снабженным видеокамерой и приводом перемещения столика, со стороны измерительного плеча интерферометра на плите укреплена передняя стенка блока оптико-механического, на которой смонтирован лоток для размещения контролируемого тепловыделяющего элемента, снабженный механизмом фиксации положения тепловыделяющего элемента в лотке, а в блоке электронном расположены устройства управления осветителем, управления фазовым модулятором, контроллер шагового двигателя, унифицированный преобразователь импульсов, конденсатор и источник питания.According to the invention, between the inclined tables with cutoffs, ejectors, presence sensors at the position of the control of the fuel element on the roll table of the wiring of the fuel element with a diameter and curvature control, an automated system for contactless control of the depth and profile of defects on the shell surface of the fuel element and end parts with a deflector for rejecting fuel elements is installed comprising a system computer unit, a monitor, an optical-mechanical unit with an illuminator, and b an electronic lock, wherein the optical-mechanical block contains a plate on which a position sensor is mounted, an optical stage with an interferometer located on it, equipped with a video camera and a table movement drive, from the side of the measuring arm of the interferometer, the front wall of the optical-mechanical block is mounted on the plate, on which a tray is mounted to accommodate the controlled fuel element, equipped with a mechanism for fixing the position of the fuel element in the tray, and in the electronic unit there are devices lighter control, phase modulator control, stepper motor controller, unified pulse converter, capacitor and power source.

Такое выполнение позволит расширить технологические возможности линии, повысить производительность, качество ТВЭЛов и снизить трудоемкость контроля.This implementation will expand the technological capabilities of the line, increase productivity, quality of fuel rods and reduce the complexity of control.

На чертежах представлена линия контроля и разбраковки тепловыделяющих элементов, где на фиг.1 показан общий вид линии; на фиг.2 - автоматизированная система бесконтактного контроля глубины и профиля дефектов на поверхности ТВЭЛ.The drawings show the line of control and sorting of fuel elements, where figure 1 shows a General view of the line; figure 2 - automated system of non-contact control of the depth and profile of defects on the surface of a fuel rod.

Линия контроля и разбраковки ТБЭЛов содержит механизм 1 установки транспортной кассеты с тепловыделяющими элементами 2 для ядерных реакторов ВВЭР-1000, либо ВВЭР-440 с выдачей на наклонный стол 3 и поштучно на рольганг 4, вдоль которого в технологической последовательности размещены средства контроля и разбраковки 5 в виде источника гамма-излучения с фото-датчиками выявления внутренних дефектов топливных таблеток, длины столба топливных таблеток, наличия фиксаторов, суммарных зазоров между топливными таблетками, разбракователь 6 вывода с контроля бракованного тепловыделяющего элемента в контейнер-накопитель 7, средства 8 контроля диаметра и кривизны, разбракователь 9 вывода бракованного тепловыделяющего элемента с контроля в контейнер-накопитель 10, наклонные столы 11, 12, 13, 14 с отсекателями, сбрасывателями, датчиками наличия на позиции контроля ТВЭЛа ВВЭР-1000, либо ВВЭР-440 и механизм 15 установки транспортной кассеты 5 приемки проконтролированных ТВЭЛ.The TBEL control and sorting line contains a mechanism 1 for installing a transport cassette with fuel elements 2 for VVER-1000 or VVER-440 nuclear reactors with delivery to an inclined table 3 and piece by piece on a live roll 4, along which control and sorting means 5 are placed in the technological sequence as a gamma radiation source with photo sensors for detecting internal defects of fuel pellets, column length of fuel pellets, the presence of clamps, total gaps between fuel pellets, output spacer 6 monitoring the defective fuel element in the storage container 7, means 8 for controlling the diameter and curvature, the reject 9 of the output of the defective fuel element from the control to the storage container 10, the inclined tables 11, 12, 13, 14 with cutoffs, dumpers, presence sensors at the control position A VVER-1000 fuel element or a VVER-440 fuel element and a mechanism 15 for installing a transport cassette 5 for accepting controlled fuel elements.

Между наклонными столами 12, 13 с отсекателями, сбрасывателями, датчиками наличия на позиции контроля тепловыделяющего элемента 2 на рольганге 16 проводки тепловыделяющего элемента 2 с контроля 8 диаметра и кривизны установлена автоматизированная система 17 бесконтактного контроля глубины и профиля дефектов на поверхности оболочки тепловыделяющего элемента 2 и концевых деталей с разбракователем вывода бракованных тепловыделяющих элементов 2, содержащая блок системный компьютера 18, монитор 19, блок оптико-механический 20 и блок электронный 21, при этом блок оптико-механический 20 содержит плиту 22, на которой установлены датчик 23 положения, оптический столик 24 с расположенным на нем интерферометром 25, снабженным видео камерой 26 и приводом перемещения 27 столика 24. Со стороны измерительного плеча интерферометра 25 на плите 22 укреплена передняя стенка оптико-механического блока 20, на которой смонтирован лоток 28 для размещения контролируемого тепловыделяющего элемента 2, снабженный механизмом 29 фиксации положения тепловыделяющего элемента 2 в лотке 28, а в электронном блоке 21 расположены устройства: управления осветителем 30, управления фазовым модулятором 31, контроллер шагового двигателя 32, унифицированный преобразователь импульсов 33, концентратор 34 и источник питания 35, разбракователь 36 и контейнер-накопитель 37.Between the inclined tables 12, 13 with cutters, ejectors, sensors for the presence of the fuel element 2 on the roll table 16 of the wiring of the fuel element 2 with a control of 8 diameter and curvature, an automated system 17 for contactless control of the depth and profile of defects on the surface of the shell of the fuel element 2 and end parts with a deflector output defective fuel elements 2, comprising a system computer unit 18, a monitor 19, an optical-mechanical unit 20 and an electronic unit 21 wherein the optical-mechanical unit 20 contains a plate 22 on which a position sensor 23 is mounted, an optical stage 24 with an interferometer 25 located thereon, equipped with a video camera 26 and a movement drive 27 of the stage 24. From the side of the measuring arm of the interferometer 25, the plate 22 is mounted the front wall of the optical-mechanical unit 20, on which a tray 28 is mounted to accommodate the controlled fuel element 2, equipped with a mechanism 29 for fixing the position of the fuel element 2 in the tray 28, and in the electronic unit 21 the wives of the device: control the illuminator 30, control the phase modulator 31, the stepper motor controller 32, the unified pulse converter 33, the hub 34 and the power source 35, the breaker 36 and the storage container 37.

Линия контроля и разбраковки ТВЭЛов работает следующим образом.The line of control and sorting of fuel elements works as follows.

На механизм 1 устанавливают транспортную кассету с ТВЭЛами 2 с выдачей на наклонный стол 3 и поштучно на рольганг 4. По рольгангу 4 ТВЭЛы 2 поступают в средство 5 контроля и разбраковки по внутренним дефектам топливных таблеток, длине их столба, наличия фиксаторов, суммарным зазорам между таблетками и разбракователем 6 бракованные по перечисленным параметрам ТВЭЛы отбраковываются в контейнер-накопитель 7. Годные ТВЭЛы 2 поступают в средство 8 контроля диаметра и кривизны, где бракованные ТВЭЛы 2 по этим параметрам отбраковываются разбракователем 9 в контейнер-накопитель 10.A transport cassette with fuel rods 2 is installed on mechanism 1 with dispensing onto an inclined table 3 and piece by piece on a live roll 4. On a live roll 4, fuel rods 2 are fed to means 5 for monitoring and sorting out fuel pellets by internal defects, the length of their column, the presence of clamps, and the total gaps between the pellets and by the scraper 6, the fuel elements defective in the listed parameters are rejected into the storage container 7. The suitable fuel elements 2 are sent to the diameter and curvature control device 8, where the defective fuel elements 2 are rejected for these parameters Lemma 9 into storage container 10.

Наклонные столы 11, 12, 13, 14 являются транспортным средством и накопителями ТВЭЛ 2. Проконтролированные по этим параметрам ТВЭЛы 2 рольгангом 16 подаются в автоматизированную систему 17 бесконтактного контроля глубины и профиля дефектов на поверхности оболочки ТВЭЛа 2.Inclined tables 11, 12, 13, 14 are a vehicle and drives of fuel rods 2. The fuel rods 2, controlled by these parameters, are conveyed by the live roll 16 to the automated system 17 of contactless control of the depth and profile of defects on the surface of the shell of a fuel rod 2.

Измерения глубины и профиля дефекта, либо его части, расположенного в зоне контроля системы, проводятся путем сканирования участка поверхности и обработки данных. Результаты измерений отображаются на экране монитора 19 компьютера 18 в удобном для оператора виде. В процессе контроля ТВЭЛ 2 размещается в лотке 28 на плите 22 и фиксируется механизмом фиксации 29 и датчиком 23 положения ТВЭЛа в оптико-механическом блоке 20.Measurements of the depth and profile of a defect, or part of it, located in the control zone of the system, are carried out by scanning a surface area and processing the data. The measurement results are displayed on the screen of the monitor 19 of the computer 18 in a form convenient for the operator. In the process of monitoring the fuel rod 2 is placed in the tray 28 on the plate 22 and is fixed by the locking mechanism 29 and the sensor 23 of the position of the fuel rod in the optical-mechanical unit 20.

Оптический столик 24 с расположенным на нем интерферометром 25, снабженным видеокамерой 26 и осветителем 30, приводом 27 перемещается вертикально и горизонтально и осуществляется сканирование измеряемого дефекта на поверхности ТВЭЛа 2.The optical table 24 with an interferometer 25 located on it, equipped with a video camera 26 and a illuminator 30, a drive 27 is moved vertically and horizontally and a measured defect is scanned on the surface of the fuel rod 2.

Блок 21 электронный, содержащий устройство управления осветителем 30, устройство управления фазовым модулятором 31, контроллер 32 шагового двигателя, унифицированный преобразователь 33 импульсов, концентратор 34 и источник 35 питания управляют блоком 20 оптико-механическим в соответствии с командами, формируемыми управляющей программой системы, которая загружена в компьютер 18.An electronic block 21 comprising a control device for the illuminator 30, a control device for a phase modulator 31, a stepper motor controller 32, a unified pulse converter 33, a hub 34, and a power supply 35 control the optical-mechanical unit 20 in accordance with the commands generated by the control program of the system that is loaded to computer 18.

Годные ТВЭЛы 2 загружаются в транспортную кассету, установленную на механизме 15, а бракованные выводятся из технологического процесса разбракователем 36 в контейнер-накопитель 37.Suitable fuel rods 2 are loaded into a transport cassette mounted on the mechanism 15, and defective fuel rods are removed from the technological process by the scraper 36 in the storage container 37.

Claims

A line for monitoring and sorting out fuel elements, containing a mechanism for installing a transport cassette with fuel elements with an issue on an inclined table and piece by piece on a rolling table, along which technological means and controls are placed in order to identify internal defects of fuel tablets, column length of fuel tablets, and the presence of clamps, the total gaps between the fuel pellets, the output spreader from the control of the defective fuel elements into the storage container, cf. diameter and curvature control, a deflector for withdrawing the defective fuel element from the control to the storage container, inclined tables with cutoffs, ejectors, presence sensors at the control position of the fuel element and the mechanism for installing the transport cassette for receiving the controlled fuel elements, characterized in that between the inclined tables with cutoffs, ejectors, presence sensors at the position of control of the fuel element on the rolling table of the wiring of the fuel element From the control of diameter and curvature, an automated system was established for contactless control of the depth and profile of defects on the surface of the shell of the fuel element and end parts with a screen for outputting defective fuel elements, containing a system computer unit, a monitor, an optical-mechanical unit with an illuminator, and an optical-mechanical unit containing a plate on which the position sensor is mounted, an optical table with an interferometer located on it, equipped with a video camera and a motion displacement drive on the plate, from the side of the measuring arm of the interferometer, the front wall of the optomechanical block is mounted on which a tray is mounted to accommodate the controlled fuel element, equipped with a mechanism for fixing the position of the fuel element in the tray, and in the electronic block there are light control devices, phase modulator control devices, a controller stepper motor, unified pulse converter, hub and power source.