水下抗辐照激光测量设备制造技术

本实用新型专利技术公开了水下抗辐照激光测量设备，包括两个密封箱体、设于两个密封箱体内的抗辐照屏蔽层、以及分别设于两个密封箱体内的激光发射组件和激光接收组件，两个密封箱体均一侧设有开口，两者开口处均连接有抗辐照玻璃板。激光发射组件和激光接收组件均包括反射镜，激光发射组件还包括激光器、激光发射镜头及两面镜，两面镜的同一镜面同时面对激光发射组件中反射镜的镜面和激光器，激光发射组件中反射镜的镜面同时面对两面镜的镜面和激光发射镜头。激光接收组件还包括光电转换器和激光接收镜头，激光接收组件中反射镜的镜面同时面对光电转换器和激光接收镜头。本实用新型专利技术用于燃料棒直径、间隙测量时能提升测量精度，能为反应堆的安全运行提供保障。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及核电站燃料组件检测技术，具体是水下抗辐照激光测量设备。
技术介绍
压水堆核电站的堆芯包括燃料组件、控制棒组件及其它相关组件，其中，燃料组件是堆芯最重要的组件之一，其包括燃料棒、下管座、上管座、控制棒及定位格架。压水堆燃料组件在加深燃耗运行中，其会发生“S”型或香蕉型变形，严重的变形会导致控制棒无法抽拔，直接影响核安全。因此，在压水堆核电站换料检修过程中，需要对运行一段时间后的燃料组件中燃料棒直径、燃料棒之间的间隙进行检测。由于辐照后燃料组件具有很强的放射性，须存放在含硼酸的深水中，目前对燃料棒直径、燃料棒之间的间隙进行检测时受测量设备的限制，无法近距离测量，这导致测量的精度较低，不能为反应堆的安全运行提供有效保障。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种水下抗辐照激光测量设备，其应用时设于含硼酸的深水中对燃料棒直径、燃料棒之间的间隙进行测量，能提升测量精度，进而能为反应堆的安全运行提供保障。本技术解决上述问题主要通过以下技术方案实现:水下抗辐照激光测量设备，包括两个密封箱体、设于两个密封箱体内的抗辐照屏蔽层、以及分别设于两个密封箱体内的激光发射组件和激光接收组件，两个密封箱体均一侧设有开口，且两者开口处均连接有封闭开口的抗辐照玻璃板；所述激光发射组件和激光接收组件均包括反射镜，两者的反射镜均倾斜设置且远离密封箱体的开口侧；所述激光发射组件还包括激光器、激光发射镜头及倾斜设置的两面镜，所述两面镜、激光器及激光发射镜头均靠近密封箱体开口侧设置，激光发射镜头正对抗辐照玻璃板，两面镜的同一镜面同时面对激光发射组件中反射镜的镜面和激光器，激光发射组件中反射镜的镜面同时面对两面镜的镜面和激光发射镜头；所述激光接收组件还包括光电转换器和激光接收镜头，所述光电转换器和激光接收镜头均靠近密封箱体开口侧设置，激光接收镜头正对抗辐照玻璃板，激光接收组件中反射镜的镜面同时面对光电转换器和激光接收镜头。本技术应用时不局限于在水下对燃料棒直径、燃料棒之间的间隙进行测量，还可以在水下对辐照后的控制棒组件及相关组件的棒外径及间隙进行测量。本技术用于检测燃料组件中燃料棒直径、燃料棒之间的间隙时，使两面镜旋转，激光器发射的激光束投射到旋转的两面镜上，经激光发射组件的反射镜反射后依次经过激光发射镜头、抗辐照玻璃板及激光接收镜头，再经过激光接收组件的反射镜由光电转换器接收。本技术通过测量由扫描的激光束造成的高电平和低电平区域之间的计时差别达到测量被测物体外径和物体间隙的目的，其中，具体测量过程为由两面镜的旋转产生激光束在两面透镜之间形成扫描场，当激光束以速度V在时间At1内扫过被测物体时，光电接收器接收黑暗区信号为低电平；在时间At2内扫过被测物体之间间隙时，光电接收器接收明亮区信号为高电平。显然，被测物宽度D=vX At1，被测物间隙d=vX At2。通过测出时间At1和Λ t2，S卩可求出宽度D和间隙d。进一步的，所述激光发射组件和激光接收组件的数量均为两个，两个激光发射组件设于同一密封箱体内，两个激光发射组件水平高度相同且在纵向上间隔一定距离设置；两个激光接收组件设于同一密封箱体内，两个激光接收组件水平高度相同且在纵向上间隔一定距离设置。进一步的，所述激光发射镜头和激光接收镜头均采用含铈玻璃材料制成，所述抗辐照屏蔽层采用铅制成。其中，激光发射镜头和激光接收镜头采用含铈玻璃材料制成，能解决光学镜头组在强辐射环境中变色问题，保证了本技术在恶劣强辐射环境中的使用寿命O进一步的，所述密封箱体内设有水下电源主板，所述水下电源主板通过通信电缆同时为激光发射组件和激光接收组件供电。进一步的，所述密封箱体连接有防水接头组件，所述防水接头组件包括管状的防水接座和管状的防水接头，所述防水接座与密封箱体的侧壁连接且接通密封箱体内部与外界，所述防水接头一端套设在防水接座上，所述密封箱体和防水接头两者与防水接座之间均设置有密封垫圈。其中，防水接头组件供通讯电缆穿过。进一步的，所述检漏管一端与两个密封箱体中容置激光发射组件的密封箱体连接且接通外界与该密封箱体内部，其另一端连接有封头；所述检漏管与封头之间设置有密封垫圈。本技术的检漏管为箱体密封检查使用的水压、氦检漏二合一的检漏管，能解决工程应用中设备的密封性检查难题。进一步的，水下抗辐照激光测量设备，还包括控制系统，所述控制系统包括水上控制箱、水下处理电路板及上位机，所述水上控制箱包括控制器及与控制器连接的显示器和键盘板，控制器与上位机连接；所述水下处理电路板设于容置激光接收组件的密封箱体内，水下处理电路板包括顺次连接的信号放大电路、检波电路、波形处理电路、数字信号处理电路，所述处理器通过通讯电缆与水上控制箱的控制器连接，所述信号放大电路与光电转换器连接，信号放大电路上设置有数字电位器。本技术应用时，光电转换器对激光信号进行接收后将接收的信号转换成高低电平的电压信号，测量信号依次通过信号放大电路放大、检波电路滤波及波形处理电路整形，处理后的信号传输至高速数字信号处理电路完成测量信号从模拟信号到数字信号转换，通过处理器对采集的数据进行计算、校正、转换、参数处理、通讯解码软件算法处理，再将测量信号传输至水上控制箱的控制器。其中，显示器用于显示测量数据，键盘板用于对水下激光信号增益等参数进行修正，如此，在水上可完成本技术测量的设定。本技术的上位机通过水上控制箱读取测量结果，在正常通讯情况下水上控制箱会定时的向水下测量系统请求测量结果，而上位机则处于监听状态，当上位机监听到水下返传数据后即可将数据存入数据库实现数据统计。进一步的，所述处理器和控制器均采用STM32系列的ARM处理器，数字信号处理电路采用EPM1270芯片。其中，处理器和控制器均采用STM32系列的ARM处理器，能提升测量数据处理功能，降低本技术的发热量。进一步的，所述处理器和控制器均连接有磁隔离的485通讯芯片，所述处理器与控制器通过两端分别连接在两者磁隔离的485通讯芯片上的通讯电缆连接。如此，本技术应用时采用RS485总线通讯，能提升传输效率和稳定性，保证通讯的可靠性和抗干扰性。进一步的，所述水下处理电路板设置在同一 PCB板上，该PCB板具有四层PCB。本技术采用四层PCB电路板设计，能提高电路抗干扰性，同时也便于PCB布线和布局。综上所述，本技术具有以下有益效果:(1)本技术整体结构简单，便于实现，成本低，本技术应用时在高辐照剂量的1m水深环境下，密封箱体能保证本技术水下部位的密封性能，本技术对先进压水堆核电站辐照后燃料组件进行检测，能够对辐照后燃料组件的燃料棒的肿胀、燃料棒之间的间隙进行检查，为反应堆的安全运行提供了保障。(2)本技术还包括控制系统，控制系统包括水上控制箱、水下处理电路板及上位机，水上控制箱包括控制器及与控制器连接的显示器和键盘板，水下处理电路板包括顺次连接的信号放大电路、检波电路、波形处理电路、数字信号处理器及处理电路，信号放大电路上设置有数字电位器，本技术应用时可通过操控水上控制箱或上位机使数字电位器调节可调电阻的阻值，在陆上实现水下激光测量信号增益调节，通过控制数字电位器即可以将大本文档来自技高网...

【技术保护点】
水下抗辐照激光测量设备，其特征在于，包括两个密封箱体（1）、设于两个密封箱体（1）内的抗辐照屏蔽层（2）、以及分别设于两个密封箱体（1）内的激光发射组件和激光接收组件，两个密封箱体（1）均一侧设有开口，且两者开口处均连接有封闭开口的抗辐照玻璃板（3）；所述激光发射组件和激光接收组件均包括反射镜（4），两者的反射镜（4）均倾斜设置且远离密封箱体（1）的开口侧；所述激光发射组件还包括激光器（5）、激光发射镜头（6）及倾斜设置的两面镜（7），所述两面镜（7）、激光器（5）及激光发射镜头（6）均靠近密封箱体（1）开口侧设置，激光发射镜头（6）正对抗辐照玻璃板（3），两面镜（7）的同一镜面同时面对激光发射组件中反射镜（4）的镜面和激光器（5），激光发射组件中反射镜（4）的镜面同时面对两面镜（7）的镜面和激光发射镜头（6）；所述激光接收组件还包括光电转换器（8）和激光接收镜头（9），所述光电转换器（8）和激光接收镜头（9）均靠近密封箱体（1）开口侧设置，激光接收镜头（9）正对抗辐照玻璃板（3），激光接收组件中反射镜（4）的镜面同时面对光电转换器（8）和激光接收镜头（9）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高三杰，杨波，李书良，许贵平，任黎平，张晓川，柴玉琨，王哲，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：新型
国别省市：四川;51