基于水下摄像的核燃料组件变形尺寸检测系统研究

发布时间：2020-09-03 10:03

　　燃料组件是压水堆堆芯的核心部件。燃料组件的质量是核电站安全运行的保障,所以在燃料组件投入使用之前,对燃料组件外形尺寸检测是快速评判燃料组件能否正常回堆辐照考验的有效技术手段。人们需要开发出更为精准的检测系统进行准确的测量燃料组件外形尺寸的变化。由于水对光线的吸收和散射的影响,水下图像的对比度和清晰度较低且出现偏色等问题。因此,研究水下图像增强技术是获得清晰、高质量图像的关键且有助于检测和识别图像中的目标,其在燃料组件外形尺寸检测的过程中至关重要。本课题从水下核燃料组件尺寸检测系统的硬件设计和软件系统图像清晰化处理两部分出发,研究水下核燃料组件外形尺寸测量中遇到的问题。针对测量过程中遇到的关键问题,设计了一套适用于燃料组件外形尺寸检测的测量系统,并且利用虚拟仿真技术对该软件系统的准确性和稳定性进行了仿真验证和使用重复测量的方法对AFA-3G燃料组件进行了实验验证。本文选择具有抗辐射性的卤素灯和LED灯结合的照明方式提供光源,并使用抗辐射高清彩色摄像机采集水下燃料组件图像,且提出了一种基于拉普拉斯金字塔融合的图像质量增强算法对获取的燃料组件图像进行清晰化处理,最后获得了高质量、清晰的图像。本文使用LabVIEW和matlab软件混合编程开发了燃料组件尺寸检测的软件系统。在本文设计的软件系统中,使用标尺标定的方法测量燃料组件高度,使用图像预处理的一系列算法提取燃料棒的中心线进行棒间距测量,使用拾取像素值的方法对燃料组件的肩距、弯曲度和扭曲度进行测量。研究结果表明,本文提出的燃料组件尺寸检测系统满足燃料组件外形尺寸变化测量的各项要求。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB868;TL352
【部分图文】：

发电量,增长趋势,核电

第1章绪论课题研究背景及意义中国作为世界上能源生产和消耗大国，随着我国经济的快速发展，对能也不断的增加。在现代的世界中能源作为制约一个国家发展的重要因素生产和利用关系着一个国家的发展[1]。根据世界上能源消耗的现状，气和煤炭资源将在未来几十年消耗殆尽，能源危机已经迫在眉睫。开发为可持续发展道路打下坚实的基础。在可持续发展的道路中，以核电站核能的开发和利用已经成为讨论的热点。目前国内已经建成 11 座核电发电量也是逐年增长[2]，增强趋势如图 1.1 所示。预计到 2020 年核电量达到 5800 万千瓦，在建规模达到 3000 万千瓦。

燃料组件,检查系统,西班牙

在监控室内利用监控视频对燃料组件的变形情况进行观察。20 世纪 90 年代，人们只能利用人的眼睛对组件进行定性的观察，不能对其进行定量的检测，而且利用人的眼睛观察，容易出现人眼疲劳现象，从而导致漏检和误检等现象。针对这一现象，国内外的相关研究机构和研究学者，对其进行了深入的研究。国外在此方面起步较早，法国的 AREVA 核工业集团在燃料组件外形尺寸检测技术方面最为成熟。其中，最具代表性的燃料组件整体变形检测台架 BIPIC 也可用于安装外围燃料棒氧化膜厚度测量装置、辅助外观摄像头检查装置和燃料组件直径测量装置。其中燃料棒氧化膜测厚装置 SEBRA 可以插入组件的内部对每一根燃料棒进行测量[11]。自 90 年代中期以来，西班牙的核技术研究单位 Tecnatom和核燃料制造商 ENUSA 一直在合作开发和使用 SICOM 检查系统，用于压水堆和BWR 核电站乏燃料组件特性的鉴定。其中 SICOM-DIM 系统可以实现燃料组件的长度、扭曲度和定位格架的宽度的测量，SICOM-ROD 系统可以实现单根燃料棒直径的测量[12]，如图 1.2 所示。

光衰减,水下图像,特性量,增强技术

随着光线进入水中更深处，光的衰减继续增加。在水红色首先消失。然后吸收黄色，橙色，绿色和蓝色。因为色，水下图像显示为蓝绿色[30]，如图 1.3 所示。这些特性量下降。因此，为了获得清晰，高质量的图像，研究水下。因此，研究水下图像增强技术是获得清晰、高质量图像识别图像中的目标。

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