一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于核燃料制造的物理性能检测技术领域，具体涉及一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置，包括外壳、固定在所述外壳底座上的平行光板、固定在所述外壳底座上的振荡器、固定在所述外壳底座上的三个固定架、固定在外壳上方三轴机械臂。本发明专利技术基于自动移液装置、振荡摇匀和计算机图像处理与识别技术对包覆燃料包覆层密度进行自动检测，通过和机械结构的结合，设计的一套专门用于包覆燃料颗粒样品悬浮法密度测定自动检测装置，可以实现自动加液、自动测试、自动观察、自动获取检测结果，达到对包覆燃料颗粒内致密层、外致密层、碳化硅层样品密度的测定。硅层样品密度的测定。硅层样品密度的测定。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置


[0001]本专利技术属于核燃料制造的物理性能检测
，具体涉及一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置。

技术介绍

[0002]目前高温气冷堆球形燃料元件包覆燃料颗粒的包覆层密度，普遍采用的悬浮法进行测定，通过加入两种密度不同且互不反应的试剂(一种高于样品密度的试剂简称重液，一种低于样品密度的试剂简称轻液)，使两种试剂以不同的比例混合，直至混合试剂密度与样品密度接近一致，进而通过已知试剂的密度和已知试剂检测中所用体积计算出样品的密度。
[0003]悬浮法测定包覆燃料颗粒包覆层密度检测过程中存在如下两方面的不足：一方面，为满足检测试剂密度要求，所用试剂为有机试剂，且具有一定挥发性和刺激性气味，操作过程中需要佩戴防护面具进行操作，给操作带来了不便；另一方面，检测过程中存在反复多次加入试剂引入误差；最后，人员一边记录试剂加入量一边进行实验，在大批量检测中，增加了检测过程出错的可能。
[0004]包覆燃料颗粒包覆层密度检测的难点主要包括：第一样品量少，包覆颗粒微球的体积小于4mm3，其中包覆层的各层厚度只有20～140μm，进行单独剥离后，样品体积极小，而传统的水浸法等密度测定方法难以针对此类单个样品体积小且难以2mg以上样品量的试样进行测量。第二低试剂量操作反复性，由于样品量少，且使用有机试剂，在整体检测中试剂总量通常不超过4mL，为调整样品达到悬浮状态，需要反复滴加微升量级的试剂，容易在长时间检测中影响人员检测水平稳定性和检测人员情绪；同时，反复加液意味着需要反复记录加液量和反复观察样品悬浮状态，记录过程容易产生错误。第三单次检测样品数量多，对一批包覆颗粒燃料颗粒，相应密度检测样品量为5个，当出现样品剥离不彻底需要重新测量，而同天生产样品通常为4批，即每天需要检测至少20个样品，按照每个样品检测约需要35分钟计算，减去最终样品判定时静置20分钟，每个样品检测也需要15分钟，检测中需要合理统筹规划样品检测顺序和检测流程，保证检测完成情况。目前高温气冷堆球形燃料元件包覆燃料颗粒的包覆层密度，普遍采用的悬浮法进行测定，通过加入两种密度不同且互不反应的试剂(一种高于样品密度的试剂简称重液，一种低于样品密度的试剂简称轻液)，使两种试剂以不同的比例混合，直至混合试剂密度与样品密度接近一致，进而通过已知试剂的密度和已知试剂检测中所用体积计算出样品的密度。
[0005]悬浮法测定包覆燃料颗粒包覆层密度检测过程中存在如下两方面的不足：一方面，为满足检测试剂密度要求，所用试剂为有机试剂，且具有一定挥发性和刺激性气味，操作过程中需要佩戴防护面具进行操作，给操作带来了不便；另一方面，检测过程中存在反复多次加入试剂引入误差；最后，人员一边记录试剂加入量一边进行实验，在大批量检测中，增加了检测过程出错的可能。
[0006]包覆燃料颗粒包覆层密度检测的难点主要包括：第一样品量少，包覆颗粒微球的
体积小于4mm3，其中包覆层的各层厚度只有20～140μm，进行单独剥离后，样品体积极小，而传统的水浸法等密度测定方法难以针对此类单个样品体积小且难以2mg以上样品量的试样进行测量。第二低试剂量操作反复性，由于样品量少，且使用有机试剂，在整体检测中试剂总量通常不超过4mL，为调整样品达到悬浮状态，需要反复滴加微升量级的试剂，容易在长时间检测中影响人员检测水平稳定性和检测人员情绪；同时，反复加液意味着需要反复记录加液量和反复观察样品悬浮状态，记录过程容易产生错误。第三单次检测样品数量多，对一批包覆颗粒燃料颗粒，相应密度检测样品量为5个，当出现样品剥离不彻底需要重新测量，而同天生产样品通常为4批，即每天需要检测至少20个样品，按照每个样品检测约需要35分钟计算，减去最终样品判定时静置20分钟，每个样品检测也需要15分钟，检测中需要合理统筹规划样品检测顺序和检测流程，保证检测完成情况。

技术实现思路

[0007]针对以上不足，本专利技术的目的是提供一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置，可以实现自动加液、自动测试、自动观察、自动获取检测结果，达到对包覆燃料颗粒内致密层、外致密层、碳化硅层样品密度的测定。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置，本装置包括四个区域分别为左上、左下、右上、右下，左上区域包括垂直安装在机壳的底座上平行光板，在平行光板右侧放置一台振荡器，振荡器上方中间的位置为待检测区；
[0010]左下区域包括废液存放区，所述废液存放区为一个含两个试剂瓶孔位的试剂架，废液存放区下方为废吸液头存放区，废吸液头存放区右侧为吸液头存放区，吸液头存放区右侧为试剂存放区；
[0011]右下方为样品架存放区，其中包含五个样品架，样品架与所述样品架一致，配合样品存放区卡具固定在装置底座；
[0012]右上方为移液器A和移液器B，所述移液器A和移液器B分别固定在不同的Z轴机械臂A和Z轴机械臂B上，所述Z轴机械臂A连接Y轴机械臂A，Z轴机械臂B连接Y轴机械臂B，所述Y轴机械臂A和Y轴机械臂B平行固定在同一X轴机械臂上，所述X轴机械臂两端与机壳相连接。
[0013]所述待检测区是一个样品架固定卡具，与振荡器直接相连接，用于固定样品架，使振荡过程中样品架随所述振荡器一起运动。
[0014]所述振荡器右侧为固定在所述底座上的相机轨道固定架。
[0015]所述相机轨道固定架上装有相机轨道，所述轨道上方安装有工业相机。
[0016]所述相机轨道使相机在平行于光板方向运动。
[0017]所述废吸头存放区为一个吸头盒卡具。
[0018]所述吸头存放区为吸头盘固定架。
[0019]所述试剂存放区为一个含三个试剂瓶孔位的试剂架。
[0020]所述X轴机械臂与移液器A、移液器B位于空间上方区域；振荡器与相机轴固定架、样品存放区固定架、其它固定架位于下方区域，除上述设部件外的其他部件均布置于中间区域。
[0021]所述其它固定架上固定有废液存放区、废吸液头存放盒、吸液头存放区、试剂存放
区。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1)通过样品位的设计，解决了多样品数量检测、多样品种类同时检测的问题，样品依据类别在样品位固定，实现样品分类和分批检测；
[0024]2)通过工业相机，结合机器视觉技术，使装置实现代替人眼判别和人脑思考判别；
[0025]3)使用振荡器，选择合适的频率和振荡时间，解决机器振荡代替人手振荡的效果一致性问题。
[0026]4)通过悬浮趋势判别的设计，解决识别过程中，无法识别到液面区域样品的问题；
[0027]5)通过开放的试剂设定、样品尺寸设定和初始密度值设定，可针对不同类型微小尺寸、低样品量的密度检测；
[0028]6)整体在空间上分为上中下三个部分，充分利用使用空间，切保证试管转移过程不与其它硬件碰撞；
[0029]7)实现包覆燃料颗粒包覆层密度样品自动化检测。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置，本装置包括四个区域分别为左上、左下、右上、右下，其特征在于：左上区域包括垂直安装在机壳的底座上平行光板，在平行光板右侧放置一台振荡器，振荡器上方中间的位置为待检测区；左下区域包括废液存放区，所述废液存放区为一个含两个试剂瓶孔位的试剂架，废液存放区下方为废吸液头存放区，废吸液头存放区右侧为吸液头存放区，吸液头存放区右侧为试剂存放区；右下方为样品架存放区，其中包含五个样品架，样品架与所述样品架一致，配合样品存放区卡具固定在装置底座；右上方为移液器A和移液器B，所述移液器A和移液器B分别固定在不同的Z轴机械臂A和Z轴机械臂B上，所述Z轴机械臂A连接Y轴机械臂A，Z轴机械臂B连接Y轴机械臂B，所述Y轴机械臂A和Y轴机械臂B平行固定在同一X轴机械臂上，所述X轴机械臂两端与机壳相连接。2.如权利要求1所述的一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置，其特征在于：所述待检测区是一个样品架固定卡具，与振荡器直接相连接，用于固定样品架，使振荡过程中样品架随所述振荡器一起运动。3.如权利要求1所述的一种包覆燃料颗粒包覆层密度自动检测装置，其特征在于：所述振荡器右侧为固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张靖雪，杨志远，申俊华，孙建宇，程昊，谷朝臣，廖福林，张猛，杜丹，田凡，
申请(专利权)人：中核北方核燃料元件有限公司，
类型：发明
国别省市：