Sistema y método de inspección de varilla de combustible.

Sistema de inspección de varilla (100) de combustible que tiene:

una placa (1) que tiene: una cara (11) que define una superficie de instalación; una cara (12) opuesta a la primera cara (11) que define una superficie de colocación para ser colocada sobre un rack que contiene una varilla (100) a ser inspeccionada; un dispositivo de inspección (2): en la superficie de instalación para inspeccionar una varilla (100) a ser inspeccionada.

SISTEMA Y MÉTODO DE INSPECCIÓN DE VARILLA DE COMBUSTIBLE Sector técnico de la invención

La invención se encuadra en el sector de inspección y control de calidad de piezas, como los sistemas y métodos de ensayos no destructivos para inspeccionar piezas que tienen unos requerimientos dimensionales y geométricos muy exigentes.

La invención se refiere concretamente a un sistema y método de medida de longitud de varillas de combustible gastado en piscina mediante visión artificial y medida diferencial, obteniendo alta precisión (50pm), trabajando bajo agua y resistente a radiación. El sistema puede trabajar en inmersión, a una profundidad aproximada de 10m de columna de agua. Puede ir colocado sobre un rack vacío de elementos de combustible. Para centrarse en el rack puede llevar una estructura de centrado en la parte inferior del sistema.

El sistema está configurado para trabajar en ambiente de alta radiación y garantizar la integridad del elemento a inspeccionar.

Antecedentes de la invención

Son conocidos métodos de medida de longitud de varillas o barras periféricas en combustible PWR a través de un método indirecto que considera la determinación del gap entre el tapón superior de la varilla o barra y el cabezal superior a través de una inspección visual y la digitalización de la imagen y la medida del crecimiento del elemento para conocer la longitud final de la varilla o barra.

ES2177369 divulga un medidor de longitud para medir in situ la longitud de la varilla y los procedimientos para dicha medición. El medidor de longitud incluye una varilla estándar alargada, un bloque indicador de posición que lleva incorporado un medidor así como un bloque indicador de calibración. El bloque de calibración se aplicará al bloque de posición, mientras que el medidor será puesto a cero a una distancia conocida, existente entre el elemento móvil situado en el medidor y una superficie de referencia. Las varillas de agua se montarán sobre una placa de anclaje y el medidor se utilizará para medir la longitud de las varillas de agua de longitud ajustable. El bloque de posición alojará, en un receso, una parte de la barra de anclaje de la varilla de agua. La varilla estándar se traba con la placa de anclaje mientras que el pasador del medidor se trabará con el extremo opuesto de dicha varilla estándar. Cualquier desviación de la longitud de la varilla de agua respecto a la longitud de diseño, se señalará en el medidor.

Sin embargo, se hace necesario de disponer de un sistema sencillo para la inspección

de varillas o barras extraídas de elemento combustible, inicialmente de combustible PWR, pero con validez también para varillas tipo BWR.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un sistema y un método como el definido en el juego de reivindicaciones.

La inspección de la varilla de combustible gastado se realiza en la piscina donde la varilla está almacenada. El sistema y método de la invención sirve para varillas tipo PWR (2m de longitud aproximadamente) y para varillas tipo BWR (4m de longitud aproximadamente) y permite alcanzar una precisión con una incertidumbre menor de 50j^m.

Las capacidades que puede alcanzar el sistema de la invención son:

Incertidumbre menor que 50j^m

- Operación en piscina, profundidad máxima 15m.

La cuna puede tener una longitud que permita sobresalir la varilla al menos 40mm para poder ser agarrada por el agarrador de la herramienta de manipulación de varillas.

Rango dinámico de la medida: 82mm. El rango de medida depende del tamaño del plato de calibración: la variabilidad de longitudes que puede medirse es de 82mm.

- Validez para tamaños de rack de distintas piscinas. Diseño que permite facilidad de adaptación a otros racks y a piscinas BWR.

- Técnica de medida: visión artificial.

Generación automática de informe de medida en documento con formato seleccionable, por ejemplo en formato pdf.

Resistencia a radiación mediante blindaje de wolframio. El blindaje de la pared de los medios de inspección enfrentada a la varilla tiene un grosor de blindaje doble de las paredes laterales, que a su vez tienen un grosor doble que el de la pared trasera. El blindaje es de 40mm en el frente, 20mm en los laterales y 10mm en la trasera.

Diseño simple y bajo coste.

El sistema comprende principalmente los siguientes componentes:

Placa sobre la que van montados los diferentes elementos del sistema.

Medios de inspección que comprenden una cámara de video para la medición de la longitud de las varillas de combustible. La cámara de vídeo puede ser una cámara digital de alta resolución.

Adicionalmente, el sistema puede comprender:

Una estructura de centrado en el rack de elementos de combustible.

- Un plato calibrado que tiene las referencias de medida.

- Una estructura de protección que puede ser una estructura tubular soporte de la varilla a medir.

- Un controlador.

La placa puede estar formada por una placa de acero inoxidable sobre la que van montados los diferentes elementos que forman el sistema de inspección. Para su manipulación lleva cuatro cáncamos montados en las esquinas de la placa. Las dimensiones de la placa pueden ser de 500x500x20.

La placa se apoya para la inspección sobre el rack de elementos de combustible. Para su centrado en el rack vacío lleva atornillada en su cara inferior una estructura de chapa de acero inoxidable. Para introducir y para retirar la varilla de combustible, sobre la placa va montado una estructura tipo puente de apoyo de la herramienta de manejo de la varilla de combustible.

La estructura de centrado también llamada chimenea de centrado, está formada por una estructura cuadrada de chapa de acero inoxidable. Las dimensiones son ligeramente inferiores a la medida interior del rack de combustible. Dependiendo de la central la estructura de entrado será diferente.

La cámara de video es el componente que da la imagen de la varilla de combustible sobre la placa de referencia de medidas de longitud, calculándose la longitud de la varilla a través de la misma.

La cámara de video puede ir protegida del agua por medio de un blindaje estanco presurizado. La cámara puede llevar una funda de wolframio para proteger a los componentes electrónicos de la radiación de la varilla de combustible.

Como medida de protección de la cámara ésta no mira directamente a la varilla a medir sino que lo hace indirectamente a través de un espejo inclinado.

El bloque de cámara incorpora una iluminación LED de alta intensidad, que se alimenta desde el controlador electrónico-neumático ubicado fuera de la piscina. Dicha iluminación está configurada de forma sectorizada para trabajar con tensión de alimentación continua inferior a 24 voltios.

Tanto la cámara como el espejo y el módulo de iluminación se encuentran dentro de la cámara estanca del bloque de acero inoxidable.

La medición de la longitud de la varilla de combustible se hace por comparación del perfil de la varilla sobre la placa de referencia o plato calibrado en la que van marcadas las referencias para la medida de la longitud de la varilla de combustible.

La placa de referencia o plato calibrado va montado lo más cerca posible de la varilla de combustible a medir sin interferir con la herramienta de izado de la varilla. El material de la placa de referencia o plato calibrado es aluminio anodizado en negro y serigrafiado por láser en blanco.

Para su medida, la varilla de combustible es alojada en una estructura de protección tubular soporte de la que sobresale para ser referenciada. La estructura puede estar formada por seis tubos de acero inoxidable y por seis bridas de centrado de la varilla que la mantienen vertical y recta en toda su longitud.

El espacio entre los tubos de la estructura permite la refrigeración de la varilla de combustible así como la descontaminación una vez realizada la inspección. Las bridas de centrado permiten el paso de la varilla por medio de superficies cónicas.

Las funciones del controlador electro-neumático son las siguientes:

Proporcionar la tensión de alimentación al circuito de iluminación basado en leds. Dicha alimentación se hace mediante corriente constante a tensión de trabajo inferior a 24 voltios.

Proporcionar tensión de alimentación a la cámara mediante un alimentador PoE (Power over Ethernet).

Proporcionar aire a presión para el cuerpo de cámara, trabajando típicamente a 1bar, 100 kPa, para una profundidad de 10 metros.

Monitorizar la presión de aire en el interior de la cámara.

La medida mediante el sistema...

1. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible caracterizado por que comprende:

la) una placa (1) que comprende:

1a1) una primera cara (11) que define una superficie de instalación;

1a2) una segunda cara (12) opuesta a la primera cara (11) que define una superficie de colocación configurada para ser colocada sobre un rack que contiene una varilla (100) a ser Inspeccionada;

lb) medios de inspección (2) en la superficie de instalación para inspeccionar una varilla (100) a ser inspeccionada.

2. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que los medios de inspección (2) comprenden:

medios de captura de imagen (21) configurados para registrar la varilla (100).

3. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 2 caracterizado por que los medios de inspección (2) comprenden:

medios de blindaje (22) contra radiación.

4. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 2 caracterizado por que los medios de inspección (2) comprenden:

medios de iluminación de alta intensidad (23) configurados para iluminar la varilla (100).

5. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que los medios de inspección (2) comprenden:

medios de presurización (24) para generar una presión interna en los medios de inspección (2) mayor que una presión de operación; medios de monitorización (25) de la presión interna.

6. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende una estructura de protección (3):

proyectada desde la superficie de colocación;

configurada para definir un volumen de protección en torno a la varilla (100).

7. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 6 caracterizado por que el volumen de protección en torno a la varilla (100) comprende una longitud total de la varilla (100).

8. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 6 caracterizado por que la estructura de protección (3) comprende una pluralidad de tubos (30) configurados para facilitar una refrigeración de la varilla (100).

9. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 6 caracterizado por que la estructura de protección (3) está configurada para permitir una holgura entre la varilla (100) y la estructura de protección (3) para permitir una introducción de la varilla (100) minimizando flexiones en ia varilla (100) evitando dificultades en la introducción y un escape de la varilla (100) de la estructura de protección (3).

10. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 8 caracterizado por que los tubos (30) son huecos y tienen extremos sellados.

11. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 8 caracterizado por que la estructura de protección (3) comprende medios de unión (31) entre los tubos (30) para asegurar una tolerancia dimensional y geométrica de la estructura de protección (3).

12. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende una estructura tipo puente (4) en la superficie de instalación configurada para colaborar en una colocación de la varilla (100) a ser inspeccionada.

13. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende una estructura de centrado (5):

proyectada desde la superficie de colocación; configurada para colocar y centrar el sistema en un rack.

14. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende un plato calibrado (6);

en la superficie de instalación enfrentado a los medios de inspección (2); que comprende una pluralidad de puntos de referencia (61) para inspeccionar la varilla (100).

15. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que la placa (1) comprende un primer orificio (7) configurado para permitir un paso de la varilla (100) a ser inspeccionada.

16. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 15 caracterizado por que la estructura tipo puente (4) está sobre el primer orificio (7).

17. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 15 caracterizado por que el primer orificio (7) está entre los medios de inspección (2) y el plato calibrado (6).

18. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 15 caracterizado por que la estructura tipo puente (4) comprende un segundo orificio (7)

alineado con el primer orificio (7).

19. Sistema de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 1 caracterizado por que está configurado para inspeccionar una longitud de la varilla (100) a ser inspeccionada.

20. Método de inspección de varilla (100) de combustible mediante el sistema de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende:

a) tomar una imagen de un extremo de la varilla (100) con los medios de inspección

(2);

b) procesar la imagen mediante visión artificial en medios de proceso (26) para obtener una cota superior.

21. Método de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 20 caracterizado por que el proceso mediante visión artificial comprende:

a) calibrar la imagen frente a un plano de un plato calibrado (6) para generar una asociación píxel-posición física para todos los píxeles del plano del plato calibrado

(6);

b) reconocer la varilla (100) mediante un procesamiento de imagen;

c) identificar un plxel superior de la varilla (100) en el plano del plato calibrado (6);

d) convertir el píxel superior a posición fisica para obtener una medida.

22. Método de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 20 caracterizado por que comprende:

a) verificar el sistema una vez el sistema ha sido introducido en una piscina;

b) adquirir datos sin varilla (100);

c) corregir ópticamente distancias bajo agua;

d) esperar un tiempo de dilatación;

e) verificar con patrón;

f) introducir varilla (100);

g) medir varilla (100) para obtener una medida;

h) extraer varilla (100);

i) finalizar medida.

23. Método de inspección de varilla (100) de combustible según la reivindicación 21 caracterizado por que comprende corregir la medida por temperatura para obtener un valor de longitud estimado a 20°C.