基于线结构光视觉的燃料组件变形测量技术研究

发布时间：2020-05-10 07:39

【摘要】：燃料组件是钠冷快中子反应堆堆芯中最为的重要组件之一。快堆燃料组件在工作的过程中处于强辐照、较大的压力差和温度梯度大等环境中,辐照会产生辐照生长、辐照肿胀和辐照蠕变等现象,压力差和温度差会使组件不同部位所受的应力不同,这些因素都会导致燃料组件产生变形。组件过大的变形会导致换料组件卡住、加速组件破损,对反应堆的运行产生很大的安全隐患。因此,开发燃料组件变形测量系统,进行燃料组件变形的测量与评估,可为反应堆安全运行提供必需的手段。本文针对燃料组件变形测量技术展开研究,开发出燃料组件变形测量系统,研究工作主要围绕测量系统的测量理论与算法、测量系统设计与实验两方面展开。本文的主要工作如下:1.提出并设计了基于线结构光视觉测量的组件变形测量系统。针对组件变形参数的测量,本文提出基于结构光测量和扫描相结合的组件变形测量新方法,先通过扫描机构获取组件的点云,在通过对点云数据进行处理,重建出组件的三维模型,最后对重建的模型进行参数测量。本文对测量系统的主体结构进行详细的设计与分析,针对辐射对测量系统的影响,进行了辐射屏蔽设计,并解决了多传感器间点云拼接问题。2.研究了辐射和辐射屏蔽结构对燃料组件变形测量系统的影响,提出燃料组件变形测量系统的校正模型,校正模型对于高精度的测量和点云拼接非常重要。并对测量系统的校正模型进行实验,实验表明校正误差为±0.05 mm。3.为了验证燃料组件变形测量系统的测量精度,加工出标准件和模拟燃料组件,并进行相关参数的测量实验。测量实验取得较好的效果,在对标准件的对边距和对角距测量误差为±0.05 mm,对模拟燃料组件的对边距测量误差为±0.05mm,长度和对角距测量的误差为±0.1 mm。最后,对影响测量系统测量精度的因素进行了研究。
【图文】：

题研究背景及意义是一个国家工业发展和人民生活不可或缺的资源。自从工业革源的需求日益增大，在工业迅速发展的今天，对能源的消耗在的能源在不断的消耗减少，新能源的开发成为解决能源紧缺和途径。而核能作为人类开发新能源的重要目标之一，日益受到国家已经利用核能来发电，而且利用核能发电的能量占据电能大，核电站未来将成为产生电能最为重要的部分之一。核电站堆，，核电站常用的反应堆主要有快中子增殖反应堆(FBR)、气冷HWR)和轻水堆(LWR)[1]，反应堆主要由反应堆堆芯、压力容器组成。本文的燃料组件是指钠冷快中子反应堆(SFR)的燃料组中子反应堆结构如图 1.1 所示，图 1.2 为日本 JoyoMK-Ⅱ 快中的外形示意图。

图 1.2 Joyo MK- II 快堆燃料组件外形[3]gure 1.2 Outline of Joyo MK-II fast reactor fuel assemb件工作时浸泡在金属钠冷却液中，快堆功率密堆燃料组件所产生的温度较高，在组件入口处和和 600 ℃，组件内外压力差较大，在入口处内组件在寿期末材料所受的中子能量 E＞0.1 MeV1023cm-2 [5-7]。因此，燃料组件工作过程中承受辐照。高温及冷却液的压力差会使燃料组件的六区中辐照损伤较大，会产生辐照肿胀和辐照蠕变生横向弯曲、纵向伸长和径向膨胀[8]。过大的变时燃料组件的卡住[5]，使组件的使用性能受到影
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TL352

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本文编号：2656973