ES2245680T3 - Procedimiento de control de una operacion de cierre estanco por soldadura de la extremidad de un canal pasante del tapon superior de una barra de combustible nuclear. - Google Patents
Procedimiento de control de una operacion de cierre estanco por soldadura de la extremidad de un canal pasante del tapon superior de una barra de combustible nuclear.Info
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Abstract
Procedimiento de control de una operación de cierre estanco por soldadura de una abertura extrema 8a, 7a de un conducto de llenado (7) que atraviesa axialmente un tapón superior (4) de cierre de una funda (2) de una barra de combustible (1) para un reactor nuclear, cuya funda de la barra (1) contiene una pluralidad de pastillas (3) de combustible nuclear apiladas en la dirección axial de la funda (2) y dos tapones de cierre, quedando atravesado uno de los tapones o tapón superior (4) por el conducto de llenado (7) de la funda (2) de la barra (1) con un gas inerte a presión y llevándose a cabo el cierre estanco por soldadura del conducto de llenado (7) del tapón superior (4) después del llenado con el gas inerte a presión de la funda (2), en una instalación de llenado (9), por fusión de una parte central (7a) extrema del tapón (4) adyacente a la abertura 8a) del conducto de llenado, caracterizado por el hecho de que, previamente al cierre estanco del conducto de llenado (7), con la barra (1)en posición de llenado y de soldadura estanca del tapón superior (4) en la instalación de llenado (9) se lleva a cabo una toma de vistas de la superficie extrema (8) del tapón (4), sobre la que desemboca el conducto de llenado (7) por la abertura de entrada sensiblemente circular (8a) para obtener una imagen en forma numerada, se determina por análisis de la imagen en forma numerada, la posición del centro de la abertura de entrada circular (8a) del conducto de llenado (7) con relación a una posición de referencia (21) y el diámetro de la abertura de entrada (8a) del conducto de llenado (7), - se deduce si es posible llevar a cabo la soldadura del conducto de llenado (7), - en el caso en que se realice el cierre estanco del conducto de llenado (7) por soldadura, se efectúa una toma de vistas del extremo del tapón (4) después de la soldadura y se determina la presencia y la posición de un punto de soldadura (10) de cierre estanco del conducto de llenado (7).
Description
Procedimiento de control de una operación de
cierre estanco por soldadura de la extremidad de un canal pasante
del tapón superior de una barra de combustible nuclear.
La invención se refiere a un procedimiento de
control de una operación de cierre estanco por soldadura del extremo
de un conducto de llenado que atraviesa el tapón superior de una
barra de combustible nuclear.
Los reactores nucleares tales como los reactores
nucleares enfriados con agua a presión, presentan un núcleo
constituido por unos conjuntos de combustible en que la energía en
forma de calor es producida durante el funcionamiento del
reactor.
Cada uno de los conjuntos de combustible está
constituido generalmente por un haz de barras de combustible
paralelas entre sí, mantenidas en la estructura del conjunto de
combustible. Cada una de las barras de combustible presenta una
funda tubular de un material que absorbe débilmente los neutrones,
tal como una aleación de circonio, en la que son apiladas unas
pastillas de combustible nuclear, por ejemplo unas pastillas de
uranio UO_{2} sinterizadas. La funda tubular está cerrada por sus
extremos por unos tapones que presentan cada uno una parte
cilíndrica que queda encajada de manera coaxial en una parte extrema
de la funda. El tapón y la funda son fijados a continuación uno a
la otra por soldadura, siguiendo una línea circular situada en un
plano sensiblemente perpendicular al eje de la funda y del
tapón.
Uno de los dos tapones de cierre de la funda de
una barra de combustible, denominado tapón superior, por el hecho de
que asegura el cierre del extremo superior de la barra en el
interior del conjunto de combustible en la posición de servicio del
conjunto de combustible en el núcleo del reactor nuclear, queda
atravesado axialmente por un conducto a través del cual se asegura
el llenado de la funda de la barra, alrededor de las pastillas de
combustible nuclear, por un gas inerte a presión, tal como el helio,
que asegura la protección de las pastillas de combustible contra la
oxidación y favorece los cambios térmicos entre las pastillas y la
funda de la barra cuando la barra está en servicio en el núcleo del
reactor nuclear.
La fabricación de las barras de combustible exige
numerosas operaciones sucesivas para llevar a cabo el llenado de la
funda con las pastillas de combustible, la colocación y la soldadura
de los tapones y la introducción en la funda cerrada de manera
estanca por los tapones, de un gas inerte a presión, tal como el
helio, y el cierre del conducto de llenado del tapón, después del
llenado. Numerosos controles deben ser llevados a cabo durante todas
las etapas de la fabricación de la barra de combustible, de manera
que se obtengan barras de combustible totalmente exentas de
defectos.
En particular, la realización del cierre estanco
por soldadura del conducto de llenada de los tapones superiores debe
ser objeto de un riguroso control.
El llenado con helio a presión de las fundas de
las barras que contienen las pastillas de combustible y cerradas en
forma estanca por los tapones, se lleva a cabo en una instalación de
llenado en la que se introduce la parte extrema superior de la barra
de combustible que presenta el tapón superior atravesado axialmente
por el conducto de llenado. El extremo del tapón superior sobre el
que desemboca el conducto de llenado en forma de una abertura de
centrada circular prolongada axialmente por una parte achaflanada
del conducto de llenado queda dispuesto de manera que pueda cooperar
con una válvula de cierre y de apertura de la parte extrema
achaflanada del conducto de llenado. En la posición de aperturas de
la válvula, se lleva a cabo la evacuación del aire contenido en el
interior de la funda de la barra, prosiguiendo a continuación el
llenado de la barra con el helio a presión, que penetra en el
interior de la funda por el conducto de llenado del tapón superior.
Finalmente, se lleva a cabo en la instalación de llenado, el cierre
estanco del extremo del conducto de llenado por una soldadura
obtenida por fusión de una parte central del tapón adyacente a la
parte extrema del conducto de llenado. Generalmente, la fusión del
material del tapón para realizar la soldadura se obtiene por efecto
de un haz láser dirigido axialmente sobre la parte tratada
achaflanada del conducto de llenado. La soldadura obtenida mediante
un láser pulsado está formado generalmente por tres pulsaciones
sucesivas de soldadura, para aumentar la seguridad y la calidad de
realización del cierre. La parte de entrada achaflanada del conducto
de llenado es designada generalmente con el término de boquilla.
Como se comprende, la soldadura no se lleva a
cabo en condiciones satisfactorias más que si el eje del haz láser
de fusión del material del tapón siguiendo la periferia de la parte
de entrada achaflanada del conducto de llenado queda centrado
precisamente con relación a la abertura circular de entrada de la
boquilla y si esta abertura circular presenta un diámetro de unas
dimensiones predeterminadas y definidas de manera muy precisa.
Además, después de la soldadura, la calidad de
las pulsaciones de soldadura puede ser controlada, para determinar
si la barra de combustible es perfectamente conforme.
En la técnica conocida, se lleva a cabo la
colocación de la abertura del conducto de llenado u orificio de
presurización, antes de la operación de soldadura, de manera manual
y con una simple vigilancia visual. La regulación mecánica con mando
manual de la colocación del tapón y del orificio de presurización no
puede garantizar en todos los casos una colocación perfecta del
orificio de presurización durante la soldadura. Pueden aparecer
posibilidades de desarreglo o de bloqueo de la barra que se traducen
en una defectuosa colocación. Además, la vigilancia visual de la
colocación del conducto de llenado no permite tampoco obtener una
regulación de una gran eficacia.
La calidad del punto de soldadura es controlada
por análisis con rayos X. Este control permite detectar porosidades
en la soldadura, pero no permite verificar que la soldadura ha sido
realizada de manera satisfactoria, en cuanto a su posición y sus
dimensiones.
Además, el control debe ser realizado sobre un
puesto separado de la instalación de llenado, lo que hace más
complejas y más largas las operaciones de fabricación de la
barra.
En el caso de la realización de la soldadura de
estanqueidad por soldadura láser, la calidad de la soldadura láser
depende de la geometría del chaflán de la parte de entrada del
conducto de llenado; en particular, es preciso verificar que el
chaflán presenta una abertura de entrada cuyo diámetro, que
constituye el diámetro máximo del chaflán, responde a las exigencias
dimensionales extremadamente estrictas.
El objeto de la invención es, por tanto, el de
proponer un procedimiento de control de una operación de cierre
estanco por soldadura de una abertura extrema de un conducto de
llenado que atraviesa axialmente un tapón superior de cierre de una
funda de una barra de combustible para un reactor nuclear,
conteniendo la funda de la barra una pluralidad de pastillas de
combustible nuclear apiladas en la dirección axial de la funda y dos
tapones de cierre, quedando atravesado axialmente uno de los
tapones, o tapón superior, por el conducto de llenado de la funda de
la barra por un gas inerte y llevándose a cabo el cierre estanco por
soldadura del conducto de llenado del tapón superior después del
llenado con gas inerte de la funda, en una instalación de llenado,
por fusión de una parte central del extremo del tapón superior
adyacente a la abertura del conducto de llenado, permitiendo dicho
procedimiento controlar las operaciones de puesta en práctica y la
realización del cierre estanco del tapón superior por soldadura, de
manera eficaz y sin alargar el tiempo necesario para la fabricación
de la barra de combustible.
Con esta finalidad, previamente al cierre estanco
del conducto de llenado, y con la barra de combustible en posición
de llenado y de soldadura estanca del tapón superior en la
instalación de llenado, se lleva a cabo una toma de vistas del
extremo del tapón sobre el que desemboca la abertura de entrada
sensiblemente circular del conducto de llenado, para obtener una
imagen en forma numerada, se determina por análisis de la imagen en
forma numerada, la posición del centro de la abertura de entrada
circular del conducto de llenado con relación a una posición de
referencia y el diámetro de la abertura de entrada del conducto de
llenado,
- se deduce si es posible llevar a cabo la
soldadura del conducto de llenado,
- en el caso en que se realice el cierre estanco
del conducto de llenado por soldadura, se lleva a cabo una toma de
vistas del extremo del tapón superior después de la soldadura y se
determina la presencia y la posición de una soldadura de cierre
estanco del conducto de llenado.
Con el fin de ayudar a comprender la invención,
va a describirse a continuación, a título de ejemplo, con referencia
a las figuras anexas, la realización del procedimiento de control de
acuerdo con la invención, en el caso en que se realice el cierre
estanco del conducto de llenado de un tapón superior de una barra de
combustible por soldadura láser.
La figura 1 es una vista en sección axial parcial
del extremo superior de una barra de combustible, en una fase de
fabricación precedente al llenado con gas inerte y al cierre estanco
del tapón superior.
La figura 2 es una vista en sección axial parcial
análoga a la vista de la figura 1, que muestra la parte extrema
superior de la barra después del cierre estanco del tapón superior
por soldadura.
La figura 3 es una vista esquemática de un puesto
de llenado con gas inerte y de cierre estanco por soldadura láser
del tapón superior de barras de combustible y de un dispositivo de
control de la soldadura de los tapones superiores de las barras de
combustible.
La figura 4 es una imagen explicativa que muestra
las operaciones sucesivas de investigación efectuadas antes de la
soldadura para la realización del procedimiento de acuerdo con la
invención.
La figura 5 es un diagrama que proporciona el
nivel de gris de puntos de una columna o de una línea de imagen
obtenida durante el control, antes de la soldadura del conducto de
llenado del tapón superior de una barra de combustible.
Las figuras 6, 7 y 8 son ejemplos de imágenes que
aparecen en la pantalla del dispositivo de control durante la
realización del procedimiento de acuerdo con la invención, antes de
la soldadura del conducto de llenado del tapón superior de una
barra.
La figura 9 es una imagen explicativa que muestra
las operaciones sucesivas de investigación efectuadas durante la
realización del procedimiento de acuerdo con la invención, después
de la soldadura del conducto de llenado del tapón superior de una
barra de combustible.
La figura 10 es un diagrama que proporciona el
nivel de gris según una línea o una columna de la imagen
proporcionada por el dispositivo de control, después de la soldadura
del conducto de llenado del tapón superior de una barra.
Las figuras 11, 12 y 13 son ejemplos de imágenes
que aparecen en la pantalla del dispositivo de control, como
resultado del control de la soldadura del conducto de llenado de un
tapón superior de una barra de combustible.
En la figura 1 y en la figura 2, puede observarse
la parte extrema superior de una barra de combustible para un
reactor nuclear con agua a presión, designado de manera general con
la referencia 1.
La barra 1 presenta en particular una funda
tubular 2 de aleación de circonio, que contiene unas pastillas de
combustible 3 y que está cerrada por su extremo superior
representado en la figura 1 por un tapón 4 que constituye el tapón
superior de la barra de combustible.
El tapón 4 es generalmente de aleación de
circonio y presenta una parte 4a que está encajada prácticamente sin
holgura en la parte extrema de la funda 2. Después del llenado de la
funda 2, por las pastillas de combustible 3, los tapones de cierre
de la funda, tales como el tapón superior 4, quedan encajados en
las partes extremas de la funda, quedando asegurada la fijación
estanca del tapón por una línea de soldadura tal como 5, realizada
por fusión del material del tapón y de la funda, según una línea
circular.
Un resorte de mantenimiento de las pastillas de
combustible (no representado) queda intercalado entre el tapón
superior 4 y el extremo de la columna de pastillas de material
combustible 3.
El tapón superior 4, que presenta una forma de
revolución alrededor de un eje 6, va dotado de una parte extrema 4b
opuesta, en la dirección del eje 6, en su extremo 4a encajado en una
disposición coaxial con el interior de la funda 2. La parte extrema
4b del tapón 4 presenta exteriormente, sucesivamente en la dirección
axial 5, desde el extremo superior del tapón, una parte
troncocónica, un ensanchamiento y una parte cilíndrica según la cual
el diámetro del tapón es mínimo. La parte de diámetro mínimo del
tapón y el ensanchamiento permiten encajar y fijar las mordazas de
una herramienta de prensión, durante las operaciones de manutención
de la barra de combustible.
El tapón 4 está atravesado, en la dirección del
eje 6, en toda su longitud, por un conducto 7, que será designado en
cuanto sigue como conducto de llenado, permitiendo dicho conducto 7
el llenado de la funda de la barra de combustible con un gas inerte
a presión, como se explicará a continuación. El conducto de llenado
7 del tapón 4 presenta varias partes sucesivas cuyos diámetros son
generalmente decrecientes desde el extremo 4a del tapón encajado en
la funda 2 hacia la parte extrema externa 4b del tapón.
En su extremo superior o extremo externo, el
conducto 7 lleva una parte terminal 7a de forma troncocónica o
boquilla ensanchada de bajo en alto, es decir desde el interior
hacia el exterior del tapón, que desemboca sobre la superficie
extrema superior 8 del tapón según una abertura de entrada circular
cuyo centro se encuentra sobre el eje 6 común al tapón y a la funda
2.
La boquilla 7a del conducto 7, según la cual se
lleva a cabo el cierre del conducto 7 por una soldadura, asegura la
unión entre una parte 7b del conducto 7 de sección mínima y la
abertura circular de entrada del conducto 7 sobre la superficie
extrema superior 8 del tapón 4.
La parte 7b de pequeño diámetro puede presentar
un diámetro del orden de 0,6 mm y la abertura de entrada circular de
la parte terminal troncocónica 7a, un diámetro del orden de 1,3
mm.
Como se ha representado en la figura 2, después
de haber realizado el llenado de la funda de la barra con un gas
inerte a presión tal como el helio, se asegura el cierre estanco del
conducto 7 en su parte terminal superior, mediante una soldadura 10,
obtenida por fusión del material del tapón en la zona central de su
parte extrema superior por la periferia de la boquilla 7a y
constituida, por ejemplo, mediante tres pulsaciones de soldadura
láser.
Tal como puede verse en la figura 3, el llenado y
el cierre estanco del botón superior 4 de la barra de combustible 2,
se llevan a cabo en una instalación de llenado y de soldadura 9.
La instalación de llenado y de soldadura presenta
principalmente un recinto, una pared del cual presenta una abertura
de paso de una barra de combustible 2 en una disposición horizontal,
quedando el extremo superior de la barra introducido en el recinto,
de manera que el tapón superior 4 de la barra de combustible 2
encaje con una válvula 11, cuyo obturador permite cerrar o abrir el
extremo terminal del conducto de llenado del tapón.
El recinto de la instalación de llenado y de
soldadura 9 presenta una parte situada en oposición de la parte de
introducción de la barra 2, sobre las paredes de la cual quedan
montados un dispositivo de soldadura con haz láser 12 y un conjunto
óptico 13 que permite llevar a cabo la colocación del haz láser para
realizar la soldadura de cierre estanco del conducto de llenado del
botón superior 4 de la barra de combustible 2 y que es utilizado
igualmente para la realización del procedimiento de control por
análisis de imagen óptica de acuerdo con la invención.
En el interior de la segunda parte del recinto 9
queda dispuesto un espejo 14 de reenvío y de enfocado del haz láser
emitido por el dispositivo de soldadura láser 12. El dispositivo 12
presenta una fibra óptica 15 conectada a un generador láser no
representado y un colimador 16, de manera que haga llegar, con
intervención del espejo 14 de reenvío y de enfoque, un haz láser de
dirección axial, sobre la parte extrema del conducto de llenado 7
que constituye la boquilla.
Para llevar a cabo el cierre estanco del conducto
de llenado mediante una soldadura 10 en condiciones satisfactorias,
el haz láser debe ser dirigido de manera precisa sobre el centro de
la abertura circular de entrada del conducto 7 de llenado del tapón
superior 4. Para llevar a cabo la regulación de la posición del haz
láser de soldadura, se utiliza el conjunto óptico de iluminación y
de regulación 13 que presenta un dispositivo de iluminación 17 y un
conjunto óptico de visión dotado de una retícula, de manera que
señale la dirección según la cual se ha realizado el disparo
láser.
En el caso de los procedimientos de regulación de
la soldadura según la técnica anterior, la regulación de la posición
del tapón superior de la barra se realiza manualmente y verificada
de forma visual.
En el caso del procedimiento de acuerdo con la
invención, se utiliza el dispositivo de iluminación 17 del medio de
visión y de regulación del disparo láser, para efectuar, sobre
imágenes numeradas, el control de la posición del centro de la
abertura de entrada del conducto de llenado con relación al haz
láser y de la conformidad de la abertura de entrada, para determinar
si la soldadura del conducto de llenado, después del llenado con
helio a presión, puede ser llevado a cabo en condiciones
satisfactorias.
Igualmente se lleva a cabo el control de la
soldadura constituida por pulsaciones, por análisis de imágenes
numeradas.
Para ello, se asocia a una óptica 18 dirigida en
el eje del recinto 9 según el cual está encajada la barra de
combustible de combustible 2, una cámara numérica 18a conectada a un
microordenador 20 dotado de una pantalla de fijación de imágenes
19. El microordenador 20 lleva una tarjeta de grabación de vídeo y
una tarjeta de entrada/salida numérica que permite la conexión del
microordenador 20 con un autómata que asegura la gestión del
dispositivo 12 de soldadura por láser.
El microordenador 20 recibe del autómata, a
través de la tarjeta de entrada/salida numérica, unas órdenes de
control y unos veredictos establecidos a partir de los resultados
del control son enviados por el microordenador 20 al autómata de
mando del dispositivo de soldadura por láser 12. Unas informaciones
referidas a la barra y las condiciones de soldadura son transmitidas
al microordenador 20 por el autómata del dispositivo de soldadura
por láser 12.
Una primera etapa del procedimiento de control
del cierre estanco por soldadura del conducto de llenado del tapón
superior de una barra consiste en determinar la posición y la
dimensión, es decir el diámetro de la abertura de entrada 8a del
conducto de llenado 7, constituido por el contorno circular según el
cual el conducto de llenado 7 desemboca sobre la superficie del
extremo 8 del tapón superior 4 de la barra, Dicha abertura de
entrada constituye el extremo de mayor diámetro del chaflán de la
parte terminal 7a del conducto de llenado.
El control se lleva a cabo sobre la instalación
de llenado y de soldadura que acaba de ser descrita, durante una
fase en el curso de la cual se lleva a cabo el llenado de la barra
de combustible con helio a presión, con la válvula 11 abierta.
Se realiza, con ayuda de la óptica 18 y de la
cámara numérica 18a, una toma de vista de la superficie extrema 8
del tapón y de la abertura de entrada 8a de la parte terminal 7a del
conducto de llenado, siendo numerada la imagen obtenida por la
cámara de numeración 18a y transmitida en forma numerada al
microordenador de control 20.
La imagen obtenida puede ser hecha visible sobre
la pantalla 19 del microordenador, tal como se ha representado, por
ejemplo, en las figuras 6, 7 y
8.
8.
Las operaciones de búsqueda efectuadas sobre la
abertura circular de la boquilla serán explicadas con referencia a
la figura 4.
Por el hecho de la iluminación del extremo del
tapón superior de la barra en una dirección axial, la superficie
extrema 8 de la barra aparece como una zona clara y la parte
terminal 7a del conducto de llenado 7 como una zona sombreada,
quedando la zona clara y la zona sombreada separadas una de otra por
una línea sensiblemente circular 8a, que constituye el extremo de
entrada de la boquilla.
El análisis de una imagen numérica de la parte
extrema del tapón superior permite determinar la posición del centro
de la abertura circular 8a con relación al centro de una mira con
parámetros que materializan la posición del haz láser con el cual se
lleva a cabo el cierre estanco por soldadura del conducto de llenado
7. De manera ideal, la posición de la mira y la posición del centro
de la abertura de entrada del tapón, deben confundirse.
La mira 21 presenta un eje vertical y un eje
horizontal que definen el centro de la mira. Su posición se lleva a
cabo visualmente, cuando el puesto de soldadura láser está
correctamente regulado.
Se efectúa sobre la imagen la búsqueda de los
bordes de la abertura 8a siguiendo los ejes horizontal y vertical de
la mira de referencia 21.
Inicialmente se efectúa una búsqueda de los
bordes del orificio 8a siguiendo el eje horizontal de la mira 21 o
primer eje. Se escoge un número N que corresponde al número de
líneas de la imagen que serán utilizadas a uno y otro lado de la
referencia 21 para definir una línea media siguiendo la cual se va a
efectuar la búsqueda de los bordes de la abertura 8a.
En la figura 5 se han representado las
variaciones de los niveles de gris entre el negro y el blanco, según
la línea media determinada precedentemente. Las distancias sobre el
eje de las abscisas, es decir según la línea de la imagen se
expresan en puntos de la imagen o pixels.
Se escoge un valor de umbral con unos parámetros
determinados.
El valor de umbral está representado por la recta
22 en la figura 5.
El borde derecho de la imagen y luego el borde
izquierdo son determinados por la línea media y comparando los
pixels con el valor de umbral. A partir del borde derecho y del
borde izquierdo definidos en el diagrama, se determina la posición
del centro del orificio de la boquilla, por ejemplo con relación a
un borde de la imagen como queda representada por el segmento 23 y
el diámetro de la boquilla, como se ha representado por el segmento
24.
Se efectúa entonces una búsqueda de los bordes
del orificio de la boquilla según un segundo eje constituido por el
eje vertical 25 (ver figura 4) que pasa por el centro definido
precedentemente o primer centro.
Se efectúa la búsqueda de los bordes de la
abertura de entrada de la boquilla de la misma manera que
precedentemente, pero utilizando las columnas de la imagen en lugar
de las líneas De esta manera se define un segundo centro de la
abertura de entrada circular y el diámetro según el eje
vertical.
A continuación se lleva a cabo la búsqueda de los
bordes de la abertura de entrada circular 8a de la boquilla, según
el eje horizontal 26 36 o tercer eje que pasa por el segundo centro
definido por la búsqueda sobre el eje vertical. Se deduce la
posición del centro de la abertura circular 8a y el diámetro de la
abertura circular según el eje horizontal, proporcionando esta
tercera determinación del centro de la abertura el centro real
tomado en consideración.
Se verifica que los valores obtenidos para el
diámetro según el eje vertical 25 y según el eje horizontal 26 son
coherentes, es decir que no difieren en un valor superior a un valor
de umbral escogido.
Entonces, se realiza la conversión de los pixels
en milímetros y se compara el diámetro de la abertura circular 8a
con unos valores de umbral definidos por los parámetros "diámetros
mínimo y diámetro máximo" de la abertura 8a.
Se compara la posición del centro de la abertura
circular 8a definida por su distancia al centro de la mira 21, con
un valor de umbral correspondiente a un parámetro "tolerancia de
posición del centro", Se fijan los resultados sobre la pantalla
del microordenador 20, como se ha representado en las figuras 6, 7 y
8. En cada uno de los casos, se fija un primer valor en milímetro
correspondiente a la posición del centro de la abertura circular 8a,
una segunda valor en milímetro correspondiente al diámetro de la
abertura circular 8a y un veredicto que indique la conformidad o no
de los valores medidos. En el caso de una conformidad de los valores
medidos, se transmite una orden de ejecución al autómata del
dispositivo de soldadura 12 por haz láser. En el caso contrario es
transmitida una orden de bloqueo.
En el caso de la figura 6, los valores
encontrados son conformes, la distancia entre el centro de la
abertura 8a con el centro de la mira que es inferior a un valor de
umbral escogido y el diámetro medido comprendido entre el diámetro
mínimo y el diámetro máximo aceptables.
En el caso de la figura 7, la abertura 8a está
desplazada con relación al centro de la mira 21, de manera que la
distancia entre el centro de la abertura 8a y el centro de la misma
es superior al valor de umbral escogido. Se emite, por tanto, un
veredicto de no conformidad. Por el contrario, el diámetro en este
caso está comprendido entre los valores de umbral mínimo y
máximo.
En el caso de la figura 8, el diámetro medido
sobre la imagen de la abertura 8a es inferior al valor de umbral
mínimo. Se emite un veredicto de no conformidad. Además, la posición
del centro de la abertura 8a está ligeramente desplazada con
relación a la posición de la mira, sin embargo la distancia entre el
centro de la abertura 8a y el centro de la mira es inferior al valor
de umbral.
Un veredicto de falta es emitido igualmente
cuando no ha sido posible señalar los bordes de la abertura 8a en el
curso de las búsquedas tales como las descritas precedentemente.
En el caso de un veredicto de conformidad, una
orden de ejecución de la soldadura es enviada al autómata del
dispositivo de soldadura por láser 12. La soldadura es efectuada por
el láser impulsado, que realiza la fusión del metal del tapón
superior en una zona periférica de la parte terminal 7a o boquilla
del conducto de llenado 7. Se efectúa un impulso de soldadura que
obtura la entrada de la parte 7b de pequeño diámetro del conducto de
llenado 7, y luego dos impulsos sucesivos para constituir La
soldadura 10.
La soldadura 10 presenta sobre su superficie
superior una forma de cubeta o cráter, debido a la colada y al
depósito del metal en la parte central hueca del tapón.
Después de realización de la soldadura, con la
barra de combustible en posición en la instalación de llenado y de
soldadura 9, puede efectuarse inmediatamente un control de la
presencia y de las características de los impulsos de soldadura.
Para ello, se ilumina la superficie extrema de la
barra 8 utilizando la instalación de iluminación 17 enviando sobre
la superficie de la barra luz en una dirección axial y se lleva a
cabo una toma de vistas de la superficie extrema 8 de la barra
utilizando la óptica 8 y la cámara numérica 8a.
La imagen numerada es transmitida al
microordenador 20.
La imagen de la parte extrema del tapón puede ser
fijada sobre la pantalla, como queda representado, por ejemplo, en
las figuras 11, 12 y 13.
Las operaciones de búsqueda efectuadas sobre la
impulsión de soldadura serán explicadas con relación a la figura
9.
Sobre la imagen, aparecen en claro la superficie
extrema 8 del tapón y el reflejo 27 producido por la luz reenviada
por el cráter de la parte central de la impulsión de soldadura
10.
Por análisis de la imagen numerada, se determina
la distancia del centro del reflejo 27 al centro de la mira 21 que
figura sobre la pantalla.
Se compara la posición del reflejo 27, es decir,
la distancia de dicho centro al centro de la mira, con un parámetro
"tolerancia de posición del centro" y el diámetro del reflejo
con valores de umbral definidos por parámetros "diámetros máximo y
mínimo".
Se comienza por la constitución de líneas medias
horizontales alrededor de la referencia, y luego se busca un número
máximo de pixels superior al umbral que permiten situarse en
posición en el reflejo.
A continuación se efectúa la búsqueda de los
bordes del reflejo 27 según un primer eje constituido por el eje
horizontal que pasa por la posición hallada precedentemente. Para
ello, se defina una línea media, de la manera indicada anteriormente
y se traza un diagrama representativo de la variación de los niveles
de gris según la línea media, como se ha representado en la figura
10.
Se define un valor de umbral representado por la
recta horizontal 28 en la figura 10.
Se efectúa una búsqueda del borde derecho y del
borde izquierdo del reflejo, comparando los pixels sucesivos según
la línea media con el valor de umbral. Se calcula una primera
posición del centro del reflejo con relación a un borde de la
imagen, estando representada esta posición por el segmento 29 en la
figura 10.
Se calcula igualmente un primer diámetro del
reflejo entre los bordes derecho e izquierdo, estando representado
dicho diámetro por el segmento 30 en la figura 10.
Se determinan los bordes del reflejo según un
segundo eje constituido por una línea vertical que pasa por el
primer centro definido precedentemente, efectuando una búsqueda
idéntica a la precedente pero sobre las columnas de la imagen.
Se verifica la coherencia de los valores
obtenidos para el diámetro del reflejo 27 según el primer y el
segundo ejes.
Se lleva a cabo una conversión de los pixels en
milímetros y se compara el diámetro con los valores de umbral
"diámetros mínimo y máximo" y la posición al parámetro
"tolerancia de posición del centro".
Se fijan los resultados sobre la pantalla del
microordenador, tal como se ha representado en las figuras 11, 12 y
13.
En cada uno de los casos, una de las
informaciones fijadas en forma numerada se refiere a la posición y
la otra al diámetro del reflejo. La posición del reflejo corresponde
a la distancia en milímetros entre el centro del reflejo y el centro
de la mira que constituye la referencia. La posición del centro del
reflejo corresponde a la posición del centro de la impulsión de
soldadura.
En la figura 11, tanto la posición como el
diámetro del reflejo son satisfactorios. Se fija entonces un
veredicto de conformidad.
En el caso de la figura 12, el centro del reflejo
27 está desplazado con relación al centro de la referencia 21 en un
valor superior al valor del umbral predeterminado.
Entonces es emitido un veredicto de no
conformidad. El diámetro del reflejo, sin embargo, es satisfactorio,
es decir, comprendido entre el valor mínimo y el valor máximo
admitido.
En el caso de la figura 13, no aparece ningún
reflejo 27, lo que se traduce en una ausencia del punto de soldadura
en la boquilla del conducto de llenado 7 del tapón superior de la
barra. Se emite un veredicto de no conformidad.
En el caso en que se emita un veredicto de
conformidad, la barra de combustible puede ser considerada como
correctamente soldada y puede ser aceptada a la salida de
fabricación.
El procedimiento de acuerdo con la invención
permite determinar igualmente sobre qué profundidad ha sido
efectuada la soldadura y, en particular, cuando se ha realizado
solamente el primer impulso de soldadura, se observa un pequeño
reflejo proveniente del fondo de la boquilla. En este caso, se
detecta fácilmente la falta de la segunda y tercera pulsaciones de
soldadura a partir de la medida del diámetro del reflejo.
El examen del diagrama que proporciona los
niveles de gris según una línea de referencia que atraviesa el
reflejo de la impulsión de soldadura, permite determinar igualmente
la posición del centro de la cubeta de la impulsión de soldadura,
que está designada por la referencia 31 en la figura 10.
El análisis de las imágenes ópticas efectuado por
el microordenador 20 se lleva a cabo gracias a un logicial escrito
en visual básico en Windows NT.
La invención permite realizar, en la instalación
de llenado y de cierre estanco de la barra, un control del diámetro
de la abertura de la boquilla del tapón superior de la barra y de su
colocación con relación al haz láser de soldadura, de manera que se
determina si es posible o no efectuar el cierre estanco por
soldadura de la barra llena de helio a presión.
La invención permite igualmente verificar en un
segundo tiempo, que el punto de soldadura o impulso de soldadura ha
sido realizado de manera conforme. Todas las operaciones son
efectuadas sobre la instalación de llenado y de soldadura, en tiempo
oculto.
El procedimiento de acuerdo con la invención
permita evitar cualquier operación de mantenimiento de las barras
entre la instalación de llenado y de cierre estanco y un puesto de
control y el veredicto relativo a la conformidad de la impulsión de
soldadura se mantiene disponible desde el final de la operación de
soldadura.
Las informaciones referentes a la operación en su
conjunto (colocación, soldadura y control) pueden ser guardadas en
disco duro y son accesibles posteriormente en forma de bases de
datos.
Finalmente, la iluminación utilizada para las
tomas de vistas es una iluminación estándar que puede obtenerse por
medios disponibles en el mercado.
La invención no se limita estrictamente a las
formas de realización que han sido descritas.
Puede llevarse a cabo el tratamiento de las
imágenes numeradas de la superficie extrema del tapón superior antes
y después de la soldadura, por métodos diferentes de los que han
sido descritos, por ejemplo para la determinación de los bordes de
la abertura de entrada del conducto de llenado y del reflejo de la
impulsión de soldadura.
Finalmente, el procedimiento de acuerdo con la
invención se aplica en el caso de cualquier barra de combustible
nuclear dotado de un tapón superior atravesado por un conducto de
llenado de la barra con un gas inerte a presión.
Claims (8)
1. Procedimiento de control de una operación de
cierre estanco por soldadura de una abertura extrema 8a, 7a de un
conducto de llenado (7) que atraviesa axialmente un tapón superior
(4) de cierre de una funda (2) de una barra de combustible (1) para
un reactor nuclear, cuya funda de la barra (1) contiene una
pluralidad de pastillas (3) de combustible nuclear apiladas en la
dirección axial de la funda (2) y dos tapones de cierre, quedando
atravesado uno de los tapones o tapón superior (4) por el conducto
de llenado (7) de la funda (2) de la barra (1) con un gas inerte a
presión y llevándose a cabo el cierre estanco por soldadura del
conducto de llenado (7) del tapón superior (4) después del llenado
con el gas inerte a presión de la funda (2), en una instalación de
llenado (9), por fusión de una parte central (7a) extrema del tapón
(4) adyacente a la abertura 8a) del conducto de llenado,
caracterizado por el hecho de que, previamente al cierre
estanco del conducto de llenado (7), con la barra (1) en posición
de llenado y de soldadura estanca del tapón superior (4) en la
instalación de llenado (9) se lleva a cabo una toma de vistas de la
superficie extrema (8) del tapón (4), sobre la que desemboca el
conducto de llenado (7) por la abertura de entrada sensiblemente
circular (8a) para obtener una imagen en forma numerada, se
determina por análisis de la imagen en forma numerada, la posición
del centro de la abertura de entrada circular (8a) del conducto de
llenado (7) con relación a una posición de referencia (21) y el
diámetro de la abertura de entrada (8a) del conducto de llenado
(7),
- se deduce si es posible llevar a cabo la
soldadura del conducto de llenado (7),
- en el caso en que se realice el cierre estanco
del conducto de llenado (7) por soldadura, se efectúa una toma de
vistas del extremo del tapón (4) después de la soldadura y se
determina la presencia y la posición de un punto de soldadura (10)
de cierre estanco del conducto de llenado (7).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que:
- la posición de referencia (21) está constituida
por el centro de una retícula que comprende un eje horizontal y un
eje vertical, correspondiendo la posición del centro de la retícula
(21) a una posición de regulación de un medio de soldadura (12), tal
como un haz láser para llevar a cabo el cierre estanco por soldadura
del conducto de llenado (7) del tapón (4),
- se buscan los bordes de la abertura de entrada
(8a) del conducto de llenado (7) sobre la superficie extrema (8) del
tapón (4) según un primer eje de la retícula (21),
- se deduce una primera posición del centro de la
abertura circular de entrada (8a) el conducto de llenado (7) y un
primer valor del diámetro de la abertura de entrada (8a),
- se buscan los bordes de la abertura según un
segundo eje perpendicular al primer eje de la retícula que pasa por
el centro definido precedentemente,
- se deduce una segunda posición del centro de la
abertura circular (8a) del conducto de llenado (7) y un segundo
valor del diámetro de la abertura de entrada circular (8a) del
conducto de llenado (7),
- se buscan, según un tercer eje perpendicular al
segundo eje que pasa por el segundo centro definido precedentemente,
los bordes de la abertura circular (8a).
- se deduce una tercera posición del centro de la
abertura circular (8a) y un tercer valor del diámetro de la abertura
circular (8a), considerándose el tercer centro de la abertura
circular (8a) como centro real de la abertura (8a),
- se comparan el segundo y el tercer diámetro uno
con el otro, para deducir la coherencia de los valores de los
segundo y tercer diámetros considerados como diámetros de la
abertura circular (8a),
- se determina la distancia entre la tercera
posición determinada del centro de la abertura (8a) y el centro de
la retícula (21), y
- se compara la distancia calculada entre los
centros de la abertura circular 8a y de la retícula (21), así como
el valor calculado del diámetro de la abertura circular de entrada
(8a) del conducto de llenado (7) con unos valores de umbral, para
determinare la conformidad de la abertura de entrada (8a) del
conducto de llenado y de su posición y la posibilidad de efectuar el
cierre estanco por soldadura.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el hecho de que se efectúa
la búsqueda de los bordes de la abertura de entrada (8a) del
conducto de llenado (7) según cada uno de los ejes, a partir de un
diagrama que proporciona los niveles de gris según una línea o
columna media de la imagen numerada, es decir los niveles de gris
medios según N líneas o columnas paralelas al eje según el cual se
lleva a cabo la búsqueda y situados a uno y otro lado de dicho
eje.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que se determinan los bordes de
la abertura circular de entrada (8a) del conducto de llenado (7)
utilizando un valor de umbral de los niveles de gris que constituyen
una media entre los niveles de gris de la imagen del conducto de
llenado y los niveles de gris de la superficie (8) del tapón
superior (4) alrededor de la abertura circular de entrada (8a) del
conducto de llenado.
5. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que después de la realización
del cierre estanco del conducto de llenado (7) del tapón superior
(4), por ejemplo por una pulsación de soldadura láser (10), se busca
sobre la imagen numerada de la superficie extrema (8) del tapón, un
reflejo (27) de la pulsación de soldadura (10) que presenta una
forma de cráter que refleja la luz dirigida axialmente y se
determina la posición del centro y la dimensión del reflejo
(27).
6. Procedimiento, según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que se determina la posición de
un centro del reflejo (27) con relación a un centro de una retícula
(21) definido por dos ejes perpendiculares respectivamente
horizontal y vertical sobre la imagen numerada correspondiente a una
posición de soldadura así como el diámetro del reflejo (27), que se
compara la distancia del centro del reflejo (27) al centro de la
retícula (21) y el diámetro calculado del reflejo (27) a unos
valores de umbral para definir si el tapón superior (4) de la barra
combustible (1) está conforme después de la soldadura.
7. Procedimiento, según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que;
- se buscan los bordes del reflejo (27), según un
primer eje de la retícula (21),
- se deduce una primera posición del centro y un
primer valor del diámetro del reflejo (27),
- se buscan según un segundo eje perpendicular al
primero que pasa por el primer centro del reflejo (27) definido
precedentemente, los bordes del reflejo (27),
- se deduce una segunda posición del centro y una
segundo valor del diámetro del reflejo (27).
- se compara al primero y el segundo diámetro
para verificar la coherencia de los valores obtenidos,
- se determina la distancia entre el segundo
centro del reflejo (27) y el centro de retícula (21), y
- se compara la distancia entre el centro del
reflejo (27) y el centro de la retícula (21) y el diámetro calculado
del reflejo (27) con unos valores de umbrales para determinar la
conformidad de la realización del cierre estanco por soldadura del
conducto de llenado del tapón superior (4) de la barra (1).
8. Procedimiento, según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que se realiza la búsqueda de
los bordes del reflejo (27) según cada uno del primero y del segundo
ejes, determinando un diagrama que proporciona los niveles de gris
según una línea media respectivamente paralela al primero y al
segundo ejes correspondiente a una media de los niveles de gris
según varias líneas o columnas de la imagen numerada paralelas
respectivamente al primer o al segundo ejes y dispuestas a uno y
otro lado del primer o del segundo ejes.
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