[发明专利]具有荧光纳米颗粒标识的核电站部件及相应的读取方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及核电站部件的识别和跟踪，尤其涉及核燃料组件或替换部件的识别和跟踪。具体而言，本发明的第一方面涉及一种核电站部件，其包括：具有一外表面的金属结构；以及位于该外表面上且编码了该核电站部件相关信息的至少一个标识。

背景技术

现有技术中，核燃料组件上不设置任何特定识别标记。对核燃料组件在整个使用周期内的追踪基本依靠以下两方面信息：堆芯进料前后其于储存设施内的精确位置；反应堆运行时其于堆芯中的位置。此过程中一旦发生操作错误，将给燃料组件在整个使用周期内的精确追踪带来风险。尤其在堆芯换料时，操作员的疏忽有可能导致堆芯失衡从而酿成作业事故，所以必须保证所有组件都被精确放置或置换于预先指定的位置上。

此外，在核电复苏的背景下，以前未有核电相关产业的国家必然会涉足民用核能。出于法律责任和质量保证方面的考虑，制造商和供应商有必要对其生产或销售的产品具有辨伪验真的能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有标识的核电站部件。所述标识可用于对核电站部件进行验真，而且可在核反应堆所处环境，特别是水下以及辐射下使用。

此外，该标识还可按照具体要求订制，而且可被相应的标准装置读取，从而在不涉及核电站部件在操作或储存阶段中所处的具体位置的条件下，实现对该核电站部件在整个使用周期中的追踪。

为实现上述目的，本发明提供一种具有标识的核电站部件，其特征在于，所述标识包括多个荧光纳米颗粒，且每个荧光纳米颗粒在其被具有特定发射波长的光辐射激发时，发出具有特定发射波长的光辐射。

所述荧光纳米颗粒受激后发出一个总的光辐射，其中包括了组成该标识的各种荧光纳米颗粒的发射波长所对应的波峰。每个波峰的峰高值取决于与对应发射波长相应的荧光纳米颗粒的数目。如果该标识包括多种具有不同发射波长的荧光纳米颗粒，那么其发出的总的光辐射中便包括具有不同峰高值的各种波峰。上述光辐射谱可作为相应核电站部件的一个特征，其可和该核电站部件的相关信息形成一一对应的关系。例如，特定的光辐射谱可与相应核电站部件的识别号码形成一一对应的关系。

此种类型的标记具有显著优点，因为它使用非常微小的荧光纳米颗粒，所以肉眼无法识别；只有相应的设备才能对其进行读取；读取时需要事先知道其所含荧光纳米颗粒的激发波长；只有了解所获得的光谱与被编码信息之间的对应关系后才能获取该核电站部件的相关信息。由此可见，此类标记极其难以伪造，从而使得对部件的验真更为可靠。

此类标识还可在水下环境中被准确读取。无论是用于激发上述纳米颗粒的光辐射，还是由上述纳米颗粒发出的光辐射，均具有可使其适于在水中传播的波长。

由于上述纳米颗粒被固定附着于上述金属结构的外表面上，所以即使在相应的核燃料组件被安装于堆芯之内，或在其整个使用周期内的任何阶段，均可对其进行读取。由此可见，该标识可以实现对核燃料组件以及任何具有该标识的部件在其整个使用周期内的追踪。

虽然所述标识可使用结构比较简单的设备(如光辐射源以及可以捕获纳米颗粒所发出光辐射的摄像装置)进行读取，然而，出于安全方面的考虑，可使用比较复杂的软件依据所发出光辐射谱获取其编码的信息。换句话说，如果不知道使用何种软件，或者即使知道软件种类，但不知道软件密码时，将非常难于只凭纳米颗粒所发出的光辐射获得所述标识所编码的信息。

所述核电站部件通常为核燃料组件或堆芯内部元件(如栅板，围板，阻尼构件等)。此外，该部件还可以为管道，主泵构件，蒸汽发生器构件，或其他任何核电站构件。

所述金属结构可由钢、铜或其他任何金属或金属合金制成。

在本发明的一个实施例中，所述纳米颗粒排列成类似条形码的直线图案。这种排列方式具有简单和易于实施的特点。然而，由于所述直线图案的纳米颗粒需通过扫描方式读取，而且在读取时必须移动用于读取纳米颗粒的摄像装置或光纤，从而可能造成当上述读取装置被固定于所述部件的抓握工具的一端，而该工具不具备可用于实现读取装置的上述移动的额外部件时，本实施例难以实施的缺点。

此外，所述纳米颗粒还可以排列成一个延伸于同一平面内的图案，从而使得纳米颗粒发出的光辐射比上述直线图案排列时的光辐射具有更宽的光辐射谱范围。

另外，所述纳米颗粒也可以排列成一个三维图案，从而进一步获得更宽的光辐射谱范围。

在这种情况下，纳米颗粒相对于所述金属结构的外表面排列在不同的位置点上。例如，其可以排列在形成于外表面上深度不同的孔中，也可以排列在形成于外表面上一中空阶梯状结构的不同梯级上。