用于侦测同轴管之间的环形间隔件位置的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于在同轴内和外管之间出现温度梯度时侦测所述内和外管之间的环形间隔件位置的装置。在该装置中，探头组件可在所述内管内移动。至少一个温度传感器连接至所述探头组件并配置成用以侦测所述内管的内表面的温度。驱动组件可操作以相对于所述内管移动所述探头组件。数据采集系统连接至所述至少一个温度传感器并配置成用以接收多个温度测量值以确定沿所述内表面的具有温度异常的至少一个位置，所述温度异常对应减小的温度梯度。

【技术实现步骤摘要】
用于侦测同轴管之间的环形间隔件位置的装置和方法相关申请本申请主张2011年11月3日申请的美国临时专利申请第61/555,375号的优先权。该临时专利申请的全文以引用的方式结合于本案中。
本专利技术涉及核反应堆的燃料通道，尤其是涉及核反应堆的具有同轴管（例如，具有内部压力管的排管容器管（calandriatube））的燃料通道的环形间隔件。
技术介绍
本专利技术涉及核反应堆的燃料通道，尤其是涉及核反应堆的具有同轴管（例如，具有内部压力管的排管容器管（calandriatube））的燃料通道的环形间隔件。核反应堆的一个例子是加拿大氘铀（CANadaDeuteriumUranium，CANDU）反应堆。仅仅作为一种举例，CANDU反应堆为一种重水或轻水冷却的重水慢化裂变反应堆，其能够使用天然铀、低浓缩铀、回收铀、混合氧化物、可裂变和可转换锕系元素（actinides）以及前述材料的组合作为燃料。CANDU反应堆中使用通常为夹紧盘簧（GarterSpring,GS）的环形间隔件（AS），以在燃料通道组件的两根管（例如前面提到内压力管（PT）和外排管容器管（CT））之间维持一个环隙。这些压力管PT位于反应堆排管容器管CT内，这些CT使PT与排管容器（Calandria）中的重水慢化剂（moderator）隔离。这些PT与CT之间的环隙通常填充环隙气体。在某些情况下，每个燃料通道组件使用四个环形间隔件，每个环形间隔件位于沿燃料通道长度上的特定轴向位置。这些间隔件位于他们正确的位置是很重要的，因为不正确的定位可能会导致热PT与较冷的CT发生接触。这种接触是不可接受的。在一些实例中，燃料通道组件由一个PT、两个终端接头和相关的硬件组成。其中，该PT利用机械滚轧胀管连接方式连接至这两个终端接头。可以使用波纹管组件（bellowsassembly）来密封环隙的两端，其中波纹管组件滚轧连接至装料机侧管板并焊接至波纹管连接环。因此，在有些燃料通道组件实例中，这些PT与CT之间的环形空间是无法直接进入的。密圈圆柱螺旋弹簧是一种已知的环形间隔件。例如，这种弹簧可以具有4.83毫米（0.190英寸）的外径，可以利用锆-2合金环形带线来形成一个圆环，并且可以由方形横截面（例如，1.02x1.02毫米(0.040x0.040英寸)）的锆合金线制成。这些间隔件可以防止这些PT与CT之间发生直接接触，这种直接接触是不可取的，因为氘浸入会导致局部氢浓度增加，从而造成产生气泡的几率增加。在一些实例中，每个通道组件中具有四个间隔件，相隔大约1.02米（40英寸），其位置朝燃料通道组件的出口端偏移。每个环形间隔件的位置对于确保他们能够满足各种功能、性能、安全、环境和界面系统要求而言是很重要的。有一些环形间隔件是松配合（loose-fitting）间隔件，其具有夹紧盘簧和环形带线，环形带线被保持在夹紧盘簧的卷线形成的环形腔内。环形带线使环形间隔件沿燃料通道上的位置能够使用涡流检测（eddycurrenttesting，ECT）技术（即，根据环形带线可由构成连续导电回路的材料制成这种事实）进行侦测。其它环形间隔件是紧配合（tightfitting）安装的，其可利用弹簧张力将他们拉紧到PT的外表面。在许多情况下，因为紧配合间隔件的设计不包括经焊接的环形带线，涡流技术无法确实地定位紧配合间隔件。在确定间隔件沿燃料通道组件轴向长度上的位置方面，松或紧配合间隔件还存在其它别的挑战。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供了一种用于在同轴内和外管之间出现温度梯度时侦测所述内和外管之间的环形间隔件位置的装置。探头组件可在所述内管内移动。至少一个温度传感器连接至所述探头组件并配置成用以侦测所述内管的内表面的温度。驱动组件可操作以相对于所述内管移动所述探头组件。数据采集系统连接至所述至少一个温度传感器并配置成用以接收多个温度测量值以确定沿所述内表面的具有温度异常的至少一个位置，所述温度异常对应减小的温度梯度。另一方面，本专利技术提供了一种用于侦测同轴内和外管之间的环形间隔件位置的方法。所述内和外管之间具有温度梯度。在所述方法中，插入探头组件至所述内管，所述探头组件包括至少一个温度传感器。侦测所述内管的内表面上的多个位置的温度。确定沿所述内表面的具有温度异常的至少一个位置，所述温度异常对应减小的温度梯度。通过考虑下面的详细说明和附图，本专利技术的其它方面将变得更加明显。附图说明图1是CANDU核反应堆的堆芯的立体图。图2是CANDU核反应堆燃料通道组件的剖开示意图。图3是安装在CANDU核反应堆燃料通道内的环形间隔件的立体图。图4是使用热分布测量来定位燃料通道组件的压力管和排管容器管之间的环形间隔件的装置的立体图。图5是包裹在排管容器管外侧的加热电缆的立体图。图6是以可操作的方式连接至图5的加热电缆的加热器控制箱的正视图。图7是安装在被加热器包裹的排管容器管上的玻璃纤维绝缘管的一个区段的立体图。图8是穿过绝缘材料延伸至排管容器管外表面的恒温器温包的立体图。图9是可视监控排管容器管的外部温度的数字温度计和读数显示装置的立体图。图10是连接至加热器控制箱以指示加热器何时在加热的指示灯的立体图。图11是用于获得压力管内侧的温度分布的第一配置的探头组件的立体图。图12A和图12B是图11的探头组件两端的两个具有轮子的定心组件的立体图。图13是图11的探头组件的温度探头的第一阵列，包括径向阵列的温度探头。图14是图11的探头组件的温度探头的第一阵列，包括径向阵列的温度探头。图15和图16描绘了探头组件的另一种温度探头，包括在探测组件同一径向位置沿轴向排成一排的温度探头。图17和图18描绘了用于对压力管内侧提供局部冷却的水套。图19是连接至探头组件的冷空气产生器的立体图，冷空气产生器提供冷却至低于周围环境温度的预定温度的空气。图20是用于将冷空气产生器的出口管插入探头组件的内部的接头的立体图。图21是探头组件的管体在短长度配置情况下的立体图，其中管体的末端被封闭。图22是探头组件的管体在长长度配置情况下的立体图，其中管体的末端开放。图23是用于导引探头组件穿过压力管的驱动系统的立体图。图24是图23的驱动系统的详细视图。图25是用于导引探头组件穿过压力管的电脑控制的驱动系统和数据采集系统的立体图。具体实施方式在对本专利技术的实施例进行详细描述之前，应当理解本专利技术不限于以下描述所阐述的或以下附图所例示的元件构造和安排的细节。本专利技术可采用其它实施例并以不同的方式进行实施。例如，在此公开的装置和方法是结合核燃料通道的应用背景来进行介绍和描述的，其为了侦测夹紧盘簧或其它环形间隔件。然而，在此公开的装置和方法也可以应用在其它应用和环境中，以侦测不同于环形间隔件的其它目标。仅仅作为举例，这些装置和方法可用于井下钻井应用以侦测临近钻井设备或位于钻井设备周围的目标，用于管道中以侦测相邻的设备、结构支撑或其它目标的位置，以及应用于其它想要的应用场合。图1描绘了一种CANDU反应堆（仅仅作为一种范例，其被称为CANDU6）的堆芯的立体图。大致上呈圆柱形的容器（被称为排管容器10）含有重水慢化剂。排管容器10具有环形外壳14和位于第一端22和第二端24的管板18。多个燃料通道组件28穿过排管容器10，从第一端22延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在同轴内和外管之间出现温度梯度时侦测所述内和外管之间的环形间隔件位置的装置，其特征在于，所述装置包括：探头组件，所述探头组件可在所述内管内移动；至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器连接至所述探头组件并配置成用以侦测所述内管的内表面的温度；驱动组件，所述驱动组件可操作以相对于所述内管移动所述探头组件；以及数据采集系统，所述数据采集系统连接至所述至少一个温度传感器并配置成用以接收多个温度测量值以确定沿所述内表面的具有温度异常的至少一个位置，所述温度异常对应减小的温度梯度。

【技术特征摘要】
2011.11.03 US 61/555,3751.一种用于在同轴内和外管之间出现温度梯度时侦测所述内和外管之间的环形间隔件位置的装置，其特征在于，所述装置包括：探头组件，所述探头组件可在所述内管内移动；至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器连接至所述探头组件并配置成用以侦测所述内管的内表面的温度；驱动组件，所述驱动组件可操作以相对于所述内管移动所述探头组件；以及数据采集系统，所述数据采集系统连接至所述至少一个温度传感器并配置成用以接收多个温度测量值以确定沿所述内表面的具有温度异常的至少一个位置，所述温度异常对应所述内和外管之间的减小的温度梯度。2.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个温度传感器包括多个温度探头，当所述探头组件定位在所述内管内时，所述多个温度探头可定位而与所述内管的内表面接触。3.如权利要求2所述的装置，其中这些温度探头在第一轴向位置排列成环形阵列。4.如权利要求3所述的装置，还包括多个第二组温度探头，这些第二组温度探头在第二轴向位置排列成环形阵列。5.如权利要求2所述的装置，其中这些温度探头沿轴向排列成一排。6.如权利要求2所述的装置，其中这些温度探头连接至所述探头组件以被沿径向向外的方向偏压。7.如权利要求1所述的装置，其中还包括主动加热装置和主动冷却装置其中之一，所述主动加热装置和主动冷却装置其中之一配置成用以建立或增强所述内管的内表面和所述外管的外表面之间的热梯度。8.如权利要求7所述的装置，其中所述主动冷却装置连接至所述探头组件并配置成用以冷却所述内表面。9.如权利要求8所述的装置，其中所述主动冷却装置是液体冷却套，所述液体冷却套包括中央支撑轴和一卷用于输送冷的热交换流体的管。10.如权利要求8所述的装置，其中所述主动冷却装置是冷空气产生器。11.如权利要求1所述的装置，其中所述驱动组件包括电脑控制的驱动系统。12.如权利要求11所述的装置，其中所述驱动组件配置成用以提供位置数据至所述数据采集系统以与所述温度测量值相关联从而形成所述内管的内表面的温度图。13.如权利要求12所述的装置，还包括显示装置，所述显示装置配置成用以实时显示所述温度图。14.如权利要求1所述的装置，其中所述探头组件包括具有轮子的定心组件。15.如权利要求1所述的装置，其中所述驱动组件包括至少一个螺纹杆，所述螺纹杆配置成当转动时，所述螺纹杆沿轴向滑动所述探头组件使之穿过所述内管。16.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个温度传感器包括非接触式热成像装置。17.一种用于侦测同轴内和外管之间的环形间隔件位置的方法，所述内和外管之间具有温度梯度，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅罗斯瓦夫·詹·戈什琴斯基，
申请(专利权)人：加拿大原子能有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA