核燃料组件外观检查设备及检查系统

技术领域

本发明涉及核燃料组件水下外观检查设备领域，特别是涉及一种核燃料组件外观检查设备及检查系统。

背景技术

核电站大修堆芯及卸料期间，需对核燃料组件表面进行同步外观检查，以确认核燃料组件内无异物、上下管座无异常及核燃料组件完整性，同时，还需确认燃料组件号码与文件保持一致，以避免堆芯装错料的事件发生。

目前，通常使用安装在核燃料组件水池内的专用的耐辐照水下摄像机对核燃料组件的外观进行检查。然而由于耐辐照水下摄像机的摄像头长时间置于水下工作，且处于高温、高辐射以及水下压力大的工作环境中，导致耐辐照水下摄像机寿命较短、性能不稳定，以及故障率比较高，进而直接影响到大修装卸料工期。同时，核燃料水池的水具有放射性，故采用硼酸水层用于屏蔽放射性和保护操作人员安全，而耐辐照水下摄像机又需要反复入水出水使用，摄像机故障不可用时也需出水维修更换，因此耐辐照水下摄像机的反复出入水还会增加操作人员被沾污的风险。

发明内容

基于此，有必要针对耐辐照水下摄像使用寿命短、性能不稳定，反复出入水会增加操作人员被沾污的风险的问题，提供一种核燃料组件外观检查设备及检查系统。

本申请一实施例提供一种核燃料组件外观检查设备，用于对核燃料水池水下的核燃料组件进行外观检查，包括：

第一筒体，所述第一筒体沿第一方向延伸，所述第一筒体的第一端伸出水面；

摄像机，与所述第一筒体的第一端连接；

第二筒体，所述第二筒体沿与第一方向呈夹角设置的第二方向延伸，所述第二筒体的第一端的开口朝向所述核燃料组件设置，所述第二筒体的第二端与所述第一筒体的第二端连接，所述开口用于供所述核燃料组件反射的光线进入；以及

反射镜，分别与所述第一筒体和所述第二筒体连接，所述反射镜具有反射面，所述反射面用于将所述第二筒体的光线反射至所述第一筒体内后，并由所述摄像机接收。

在一实施例中，所述反射面与所述第一筒体的轴线相交于第一交点，且呈夹角设置；

所述反射面与所述第二筒体的轴线相交于第二交点，且呈夹角设置；

其中，第一交点与第二交点重合。

在一实施例中，所述反射面与所述第一筒体的轴线的夹角为45°，所述反射面与所述第二筒体的轴线的夹角为45°。

在一实施例中，所述核燃料组件外观检查设备还包括固定支架，所述固定支架的两端分别与所述第一筒体和所述核燃料水池的边缘连接，所述固定支架用于带动第一筒体沿所述第二方向移动。

在一实施例中，所述核燃料组件外观检查设备还包括限位支架，所述限位支架与所述第一筒体位于水下的部分可拆卸连接，沿所述固定支架的滑动方向，所述限位支架位于所述第一筒体靠近所述核燃料水池的侧壁的一侧。

在一实施例中，所述固定支架与所述第一筒体的第一端通过调节件连接，所述调节件用于调节所述第一筒体沿所述第一筒体的轴向的位置。

在一实施例中，所述第一筒体通过铰链与所述反射镜可拆卸连接，所述第二筒体通过铰链与所述反射镜可拆卸连接。

在一实施例中，所述铰链包括：

第一部，设置于所述反射镜的一侧，且所述第一部与所述第一筒体或所述第二筒体连接；

第二部，设置于所述反射镜的另一侧，并与反射镜连接；

螺杆，所述螺杆的一端与所述第一部转动连接，所述螺杆的另一端穿过所述第二部，并伸出所述第二部；以及

螺母，用于与所述螺杆伸出所述第二部的一端螺纹连接。

在一实施例中，所述核燃料组件外观检查设备还包括水下照明灯，所述水下照明灯与所述第二筒体可拆卸连接，所述水下照明灯用于照射所述核燃料组件。

在一实施例中，所述第二筒体的第一端的上部设置有遮光件。

在一实施例中，所述第一筒体的内壁与所述第二筒体的内壁分别为亚光面。

在一实施例中，所述第一筒体包括多根依次连接的筒体单元，每根所述筒体单元的长度为2.5m。

在一实施例中，任意相邻的所述筒体单元可拆卸连接。

在一实施例中，所述核燃料组件外观检查设备还包括工控机，所述摄像机用以将拍摄得到的图像信息传输至工控机并显示。

核燃料组件外观检查设备通过潜望镜原理将摄像机设置在水面之上，通过反射镜观测，使得摄像机可以在核燃料水池的水面之上对核燃料水池水下的核燃料组件进行外观检查，从而减小了核燃料水池对摄像机的辐射，提高了摄像机的寿命、使得摄像机性能更加稳定，同时也使得维修在水面之上进行，使得维修更为方便，也减小了操作人员被沾污的风险。

本申请一实施例还提供一种潜望式核燃料组件外观检查系统，包括多个所述的核燃料组件外观检查设备，多个所述核燃料组件外观检查设备沿所述核燃料组件的周向设置。

其中两个沿核燃料组件的横截面的对角线对角设置的核燃料组件外观检查设备为第一外观检查设备，由于两个第一外观检查设备沿核燃料组件的横截面的对角线对角设置，因此可以仅通过两个核燃料组件外观检查设备，便可观测到核燃料组件的四个侧面。第二外观检查设备第二筒体的第一端的开口朝向核燃料组件具有号码的侧面，用以检查并核对核燃料组件侧面的号码。

附图说明

图1为一实施例的核燃料组件外观检查设备的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为一实施例核燃料组件外观检查设备的布局方案的侧视图；

图4为图3的俯视图。

附图标号：

100-核燃料组件外观检查设备；

110-第一筒体；111-筒体单元；

120-摄像机；121-外壳；

130-第二筒体；131-第二筒体的第一端的开口；132-遮光件；

140-反射镜；141-把手；

150-固定支架；

160-限位支架；

170-铰链；171-第一部；172-螺杆；173-第二部；174-螺母；175-凹槽；

180-水下照明灯；

191-第一外观检查设备；192-第二外观检查设备；

210-核燃料组件；

220-核燃料水池。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参考图1和图3，本申请一实施例提供一种核燃料组件外观检查设备100，用于对核燃料水池220水下的核燃料组件210进行外观检查。该核燃料组件外观检查设备100包括：第一筒体110、摄像机120、第二筒体130以及反射镜140。

上述的核燃料组件外观检查设备100，第一筒体110的第一端伸出水面，该第一筒体沿第一方向X设置。摄像机120与第一筒体110的第一端连接。第二筒体130的第二端与第一筒体110的第二端连接，该第二筒体130沿与第一方向X呈预设角度的第二方向Y延伸，其中，该预设角度可以是30°、45°、60°或者90°，该第二筒体130的第一端的开口131朝向核燃料组件210设置，该开口131用于供核燃料组件210的反射的光线进入。反射镜140分别与第一筒体110和第二筒体130连接，并位于第一筒体110与第二筒体130的连接处，反射镜140具有一反射面(图未示)，该反射面用于将第二筒体130的光线反射至第一筒体110处。从而使得反射镜140能通过第二筒体130的第一端的开口对核燃料组件210成像，并将核燃料组件210的镜像沿第一筒体110传输至摄像机120，进而使得核燃料水池220的水面之上的摄像机120可以通过反射镜140观测到位于水面以下的核燃料组件210。

由此可见，本实施例提供的核燃料组件外观检查设备100，通过潜望镜原理将摄像机120设置在水面之上，核燃料组件210反射的光线经过第二筒体130的开口131进入第二筒体130内，进入第二筒体130的光线通过反射镜140反射至第一筒体110内，从而被位于第一筒体110上的摄像机120所拍摄，进而实现了摄像机120可以在核燃料水池220的水面之上对核燃料水池220水下的核燃料组件210进行外观检查，从而减小了核燃料水池220对摄像机120的辐射，提高了摄像机120的寿命、使得摄像机120性能更加稳定，同时也使得维修在水面之上进行，使得维修更为方便，也减小了操作人员被沾污的风险。

进一步地，反射面与第一筒体110的轴线相交于第一交点(图未示)，且呈夹角设置，该反射面与第二筒体130的轴线相交于第二交点(图未示)，且呈夹角设置，其中，第一交点与第二交点重合。

在具体应用中，反射面与第一筒体110的轴线之间所成的夹角为30°、45°或者60°，反射面与第二筒体130的轴线之间所成的夹角为30°、45°或者60°，需要说明的是，反射面与第一筒体110的轴线之间所成的夹角等于发射面与第二筒体130的轴线之间所成的夹角，即当反射面与第一筒体110的轴线之间的所成的夹角为30°时，那么，反射面与第二筒体130的轴线之间所成的夹角也为30°。

请参考图1，优选地，第一筒体110的轴线与第二筒体130的轴线夹角为90°，反射镜140的镜面的法线与第一筒体110的轴线夹角为45°，反射镜140的镜面的法线与第二筒体130的轴线夹角为45°。

请参考图1，进一步地，核燃料组件外观检查设备100还包括包裹摄像机120的外壳121，外壳121开设有透气孔，用以防止摄像机120处于核燃料水池220附近时，导致的摄像机120的部件产生凝结水，从而避免了冷凝水对摄像机120性能的影响。

具体地，摄像机120为高清摄像机，摄像机120的分辨率为3840×2160，摄像机120机芯的光学变焦倍数至少为30倍。

具体地，反射镜140为8K不锈钢反射镜140。

进一步地，摄像机120与第一筒体110的第一端之间密封连接，防止核燃料组件外观检查设备100外的光线进入第一筒体110内，影响摄像机120的观测过程。

请参考图1，在一实施例中，核燃料组件外观检查设备100还包括固定支架150，固定支架150与第一筒体110的第一端连接，从而可以将核燃料组件外观检查设备100通过固定支架150，安装于核燃料水池220的边缘，同时使得第一筒体110的第一端伸出水面，第一筒体110的第二端沉入水下。固定支架150与核燃料水池220的边缘连接，且该固定支架150用于带动第一筒体110沿第二方向Y移动，从而可以通过固定支架150带动第一筒体110沿第二方向Y移动，进而带动核燃料组件外观检查设备100沿第二方向Y移动，调整核燃料组件外观检查设备100与核燃料组件210之间的距离，以供摄像机120通过反射镜140更加清晰地观测核燃料组件210。

请参考图1，在一实施例中，核燃料组件外观检查设备100还包括限位支架160，限位支架160与第一筒体110位于水下的部分可拆卸连接。沿固定支架150的滑动方向，限位支架160位于第一筒体110靠近核燃料水池220的侧壁的一侧，从而在固定支架150带动第一筒体110沿水平方向靠近核燃料水池220的侧壁调节位置的过程中，避免了第一筒体110与墙壁之间产生碰撞，从而保护了第一筒体110，进而使得核燃料组件外观检查设备100使用过程中的性能稳定。

请参考图1，在一实施例中，固定支架150与第一筒体110的第一端通过调节件(图未示)连接，调节件用于调节第一筒体110沿第一方向X的位置，因此可以通过调节调节件，使得第一筒体110上下移动，进而使得与第一筒体110连接的第二筒体130上下移动，第二筒体130的第一端的开口可以朝向核燃料组件210竖直方向的不同位置，方便摄像机120对核燃料组件210竖直方向的不同位置进行检查。

具体地，调节件为螺杆，通过转动螺杆，调节第一筒体110沿第一筒体110的轴向的位置。

请参考图1，在一实施例中，第一筒体110通过铰链170与反射镜140可拆卸连接，第二筒体130通过铰链170与反射镜140可拆卸连接，从而可以通过铰链170将反射镜140从第一筒体110与第二筒体130上拆卸并进行维修或更换。

请参考图1，在一实施例中，反射镜140背离第一筒体110与第二筒体130的一面设置有把手141，方便在拆卸或安装反射镜140时进行抓握，保护反射镜140的镜面

请参考图2，在一实施例中，铰链170包括：第一部171、螺杆172、第二部173以及螺母174。

第一部171设置于反射镜140的一侧，且与第一筒体110或第二筒体130连接。第二部173设置于反射镜140的另一侧并与反射镜140连接。螺杆172的一端与第一部171转动连接，螺杆172的另一端穿过第二部173，并伸出第二部173。螺杆172相对第一部171靠近第二部转动时，能伸出至第二部173背离第一部171的一侧，从而可以使得螺母174用于与螺杆172伸出第二部173的一端螺纹连接，进而可以将螺母174与第二部173紧固，使得螺杆172难以轻易与第二部173脱离。防止反射镜140相对于第一筒体110与第二筒体130之间产生缝隙或脱出，避免了反射镜140错位后对检查过程的影响。

反之，需要对反射镜140进行维修更换时，仅需转动螺母174，随后转动螺杆172使螺杆172原理凹槽175，便可将反射镜140拆卸，从而方便反射镜140维修或更换。

请参考图1，在一实施例中，核燃料组件外观检查设备100还包括水下照明灯180，水下照明灯180与第二筒体130可拆卸连接，水下照明灯180用于照射核燃料组件210，使得核燃料组件外观检查设备100更加清晰地对核燃料组件210进行检查。

请参考图1，在一实施例中，第二筒体130的第一端的上部设置有遮光件132，防止核燃料水池220的水面上的光对反射镜140成像产生影响，保证摄像机120可以观测到更加清晰的核燃料组件210的镜像。

在一实施例中，第一筒体110的内壁与第二筒体130的内壁分别为亚光面，从而防止筒壁使得第一筒体110和第二筒体130内的光线产生反射，影响成像效果。

请参考图1，在一实施例中，第一筒体110包括多根依次连接的筒单元111，多根筒单元111沿第一方向X依次连接，其中，每根筒单元111的长度为2.5m，方便对不同长度的第一筒体110进行加工与安装。

请参考图1，在一实施例中，任意相邻的筒单元111可拆卸连接，从而方便了第一筒体110的安装与拆卸，进而方便了对第一筒体110进行较高针对性的维修与更换，降低了成本。

具体地，任意相邻的筒体单元111之间紧固件实现可拆卸连接，其中紧固件为铰接螺栓或其他防松脱防异物部件，对此不再赘述。

在一实施例中，核燃料组件外观检查设备100还包括工控机，摄像机120用以将拍摄得到的图像信息传输至工控机并显示。

具体地，摄像机120与工控机通过网络连接或者电连接，从而将摄像机120拍摄得到的图像信息传输至工控机并显示，减少了工程人员在核燃料水池220的停留时间，保护了工程人员。

其中，工控机包括数据储存模块和号码自动识别模块，数据储存模块用以储存由摄像机传输至工控机的图像信息，号码自动识别模块用以识别核燃料组件210的号码。

请参考图3和图4，本申请一实施例还提供一种潜望式核燃料组件外观检查系统，该系统包括多个核燃料组件外观检查设备100，多个核燃料组件外观检查设备100沿核燃料组件210的周向设置。

优选地，在核燃料组件210的周向设置3个核燃料组件外观检查设备100，其中两个沿核燃料组件210的横截面的对角线对角设置，另一个核燃料组件外观检查设备100的第二筒体130的第一端的开口朝向核燃料组件210具有号码的侧面。

其中两个沿核燃料组件210的横截面的对角线对角设置的核燃料组件外观检查设备100为第一外观检查设备191，由于两个第一外观检查设备191沿核燃料组件210的横截面的对角线对角设置，因此可以仅通过两个核燃料组件外观检查设备100，便可观测到核燃料组件210的四个侧面。第二外观检查设备192第二筒体130的第一端的开口朝向核燃料组件210具有号码的侧面，用以检查并核对核燃料组件210侧面的号码。

进一步地，第一外观检查设备191可以为三个、四个、五个，第二外观检查设备192可以为两个、三个、四个。

具体地，核燃料水池220的水面标高为19.5m，第一外观检查设备191的标高为12.5m，第二外观检查设备192的标高为16m。

请参考图3和图4，在一实施例中，对角设置两个的核燃料组件外观检查设备100(两个第一外观检查设备191)在高度方向上下错开，从而防止两个第一外观检查设备191的反射镜140相互相应，影响两个对角设置的核燃料组件外观检查设备100的检查效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。