[发明专利]一种燃料管相对燃耗测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于核燃料循环领域，具体涉及一种燃料管相对燃耗测量系统及其测量方法。

背景技术

燃耗测量是提高燃料利用率，经济合理的利用燃料元件的关键环节，目前常用的燃耗测量技术有2种：1）破坏性分析，把乏燃料组件进行化学溶解，对溶解液中的某些裂变核素进行放射化学分析或质谱仪分析来确定燃耗；2）非破坏性分析，直接用γ谱仪测量裂变核素中的某种核素与燃耗量相关的γ射线或测量自发或诱发裂变中子来确定燃耗。破坏性测量具有直接性的特点，但测量周期长，对测量环境要求高或测量的程序比较复杂等因素，通常用作乏燃料燃耗测量的一种补充测量手段。非破坏性分析具有方法简单和测量周期短等优点，已被广泛应用，完成了各种类型燃料棒相对燃耗测量。

目前，国内外开展了各种类型燃料元件的相对燃耗测量，但尚无燃料管相对燃耗测量的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术无法对燃料管相对燃耗进行测量，目的在于提供一种燃料管相对燃耗测量系统及其测量方法，建立了一种燃料管相对燃耗测量技术，实现燃料管相对燃耗测量和燃料管燃耗比较。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料管相对燃耗测量系统，包括三维传动机构，所述三维传动机构上设置有安装座，安装座能够进行三维方向移动，安装座中安装有夹具，在三维传动机构外部设置有准直器，准直器连接有γ谱仪，准直器的准直孔正对夹具，且准直器的准直孔的中心线与夹具的中心线垂直；三维传动机构包括底板，在底板上设置有X轴导轨，X轴导轨的端头安装有X轴电机，且X轴导轨能够进行X轴方向移动，在X轴导轨的上方设置有Y轴导轨，Y轴导轨的端头安装有Y轴电机，且Y轴导轨能够进行Y轴方向移动，在Y轴导轨上方设置有Z轴导轨，Z轴导轨的端头安装有Z轴电机，且Z轴导轨能够进行Z轴方向移动，安装座设置在Z轴导轨上。传统测量方法仅能完成燃料管轴向相对燃耗测量，无法确定燃料管阴阳面，造成燃料管相对测量结果不准确。而本方案则是在热室强放环境中通过机械手旋转夹具手柄实现了燃料管径向燃耗测量，建立了燃料管径向测量技术，为燃料管阴阳面区域快速判断提供了数据支持；建立了燃料管轴向相对燃耗测量方法，实现了燃料管轴向燃耗测量，为判定燃料管燃耗大小提供了数据支持，避免叠加效应对燃料管相对燃耗测量的影响。

夹具包括夹具体座，夹具体座固定在安装座上，夹具体座中设置有动端夹具体和定端夹具体，并且动端夹具体和定端夹具体均与夹具体座连接，且动端夹具体能够在夹具体座中进行水平滑动和沿着其自身轴线转动，在动端夹具体和定端夹具体之间设置有支撑装置，支撑装置安装在夹具体座上，支撑装置的中心、动端夹具体的中心和定端夹具体的中心设置在同一条直线上；夹具体座的外部设置有夹紧手轮，夹紧手轮一端设置在夹具体座中，在夹具体座中设置有联接机构，且联接机构同时与夹紧手轮和动端夹具体连接，联接机构能够在夹具体座中进行水平滑动；动端夹具体上安装有分度棘轮，分度棘轮上设置有连接轴，连接轴同时穿过分度棘轮和动端夹具体且与联接机构连接。分度棘轮和动端夹具体同轴，而该连接轴能够绕着其自身轴线转动，这样在拨动分度棘轮时，能够带动动端夹具体运动，将燃料管也进行转动，而在夹紧手轮转动时燃料管不会转动，只是由联接机构推动进行水平移动，从而使得动端夹具体和定端夹具体相互靠近或者远离，实现对燃料管的夹紧或者松动，联接机构是现有结构，能够直接购买得到。分度棘轮具备实现自锁和定角度转动功能，防止燃料管反转造成测量不准确。

支撑装置的顶面内凹形成V型凹槽，并且V型凹槽与支撑装置的对称侧壁连通。由于燃料管为圆柱体外形，所以在支撑装置的顶面内凹形成V型凹槽，在燃料管卡入后能够使得接触面大，定位更加精确，并且能够适应不同管径的燃料管。

一种燃料管相对燃耗测量方法，包括以下步骤：

（1）将燃料管安装在动端夹具体和定端夹具体之间并且两端分别与动端夹具体和定端夹具体固定，燃料管γ扫描测量时，通过三维传动机构上下移动燃料管至燃料管下边缘正对准直孔，上下移动燃料管，观察γ谱仪计数率变化，当γ谱仪计数率高于本底10%时，确定燃料管径向原点。根据燃料管直径，移动燃料管使得燃料管中间位置正对准直孔，X轴方向移动燃料管，使得燃料管一端正对准直孔，左右移动，观察γ谱仪计数率变化，当计数率高于本底10%时，确定燃料轴向原点；

（2）将燃料管逆时针或顺时针旋转，每次旋转0~30°的角度，顺时针或逆时针方向测量燃料管一周，根据燃料管径向区域Cs-137核素γ计数率的大小判定燃料管阴阳面，计数率大的面为阳面区域，计数率小的面为阴面区域；