JPH0121441B2 - - Google Patents
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- JPH0121441B2 JPH0121441B2 JP58056046A JP5604683A JPH0121441B2 JP H0121441 B2 JPH0121441 B2 JP H0121441B2 JP 58056046 A JP58056046 A JP 58056046A JP 5604683 A JP5604683 A JP 5604683A JP H0121441 B2 JPH0121441 B2 JP H0121441B2
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- Japan
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- ultrasonic transducer
- echo
- core
- ultrasonic
- echo signal
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52053—Display arrangements
- G01S7/52057—Cathode ray tube displays
- G01S7/52071—Multicolour displays; using colour coding; Optimising colour or information content in displays, e.g. parametric imaging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は例えば高速増殖炉の炉心上部に浮き上
つた燃料集合体等障害物の有無を確認する超音波
透視装置に関する。
つた燃料集合体等障害物の有無を確認する超音波
透視装置に関する。
第１図及び第２図により背景技術を説明する。
第１図はナトリウム冷却型原子炉の炉心上部に存
在する障害物、例えば炉心より浮上つた燃料集合
体等を超音波を用いて検出する超音波透視装置を
示し、第２図は第１図の−線に沿つた横断面
図を示している。図中符号１は冷却材として液体
金属ナトリウムを用いるナトリウム冷却型原子炉
の炉容器で、この炉容器１の内部には炉心２、炉
心上部機構３、液体金属ナトリウム４等が収容さ
れ、炉容器１の上部は遮蔽プラグ５で遮蔽されて
いる。また炉心２中には多数の燃料集合体６…が
上方より挿脱自在に装荷されており、それらの燃
量集合体６…の内部に設けられた核分裂反応によ
り熱を発生し、この熱で炉容器１の下部に設けら
れたナトリウム入口７から流入した流体金属ナト
リウム４を加熱するように構成されている。そし
てこの加熱されたナトリウム４を炉容器１の上部
に設けられたナトリウム出口８より流出させ、炉
容器１の外部に設けられている図示しない熱交換
器等を通過させ、冷却されたナトリウムを再びナ
トリウム入口７より流入させるようにしている。
第１図はナトリウム冷却型原子炉の炉心上部に存
在する障害物、例えば炉心より浮上つた燃料集合
体等を超音波を用いて検出する超音波透視装置を
示し、第２図は第１図の−線に沿つた横断面
図を示している。図中符号１は冷却材として液体
金属ナトリウムを用いるナトリウム冷却型原子炉
の炉容器で、この炉容器１の内部には炉心２、炉
心上部機構３、液体金属ナトリウム４等が収容さ
れ、炉容器１の上部は遮蔽プラグ５で遮蔽されて
いる。また炉心２中には多数の燃料集合体６…が
上方より挿脱自在に装荷されており、それらの燃
量集合体６…の内部に設けられた核分裂反応によ
り熱を発生し、この熱で炉容器１の下部に設けら
れたナトリウム入口７から流入した流体金属ナト
リウム４を加熱するように構成されている。そし
てこの加熱されたナトリウム４を炉容器１の上部
に設けられたナトリウム出口８より流出させ、炉
容器１の外部に設けられている図示しない熱交換
器等を通過させ、冷却されたナトリウムを再びナ
トリウム入口７より流入させるようにしている。
ここで、炉容器１の内部では液体金属ナトリウ
ム４が炉心２中を下から上へ流れるので、燃料集
合体６…は炉心２から浮上ることが考えられる。
図中６Ａは炉心２から浮上つた燃料集合体を示し
ている。
ム４が炉心２中を下から上へ流れるので、燃料集
合体６…は炉心２から浮上ることが考えられる。
図中６Ａは炉心２から浮上つた燃料集合体を示し
ている。
一方、炉心２の上方に位置する前記炉心上部機
構３は、制御棒駆動機構および各種計測器等から
構成されており、燃料交換時には炉心上部機構３
を炉心２の上方から外れる位置まで水平移動さ
せ、これに代つて燃料交換機（図示せず）を炉心
２の上方に位置させねばならない。ところが炉心
２と炉心上部機構３との間の隙間（以後コアギヤ
ツプと称する）は70mm程度しかないので、燃料交
換機を用いて炉心２内に上方から装荷された燃料
集合体６が炉心最下位置まで充分に挿入されてい
なかつた場合、又は、液体金属ナトリウム４の流
れによつて一部の燃料集合体６が６Ａの如く浮上
つている場合には、そのまま炉心上部機構３を水
平移動させると炉心２より上方へ突出している燃
料集合体６Ａに衝突し、その燃料集合体を破壊し
てしまうおそれがある。このため炉心上部機構を
移動する前に、炉心２より上方へ突出している浮
上り燃料集合体６Ａがないかどうか、慎重に確認
しておく必要がある。ここで、炉心２は液体金属
ナトリウム４中に浸漬されており、しかも液体金
属ナトリウム４中に没した燃料集合体の様子を調
べるには、液体金属ナトリウム４中でも透視性の
良い超音波を用いた透視装置が必要となるのであ
る。そこで、炉容器１の内周面の一部には、炉心
２の上端とほぼ同一レベル位置に超音波トランス
ジユーサ９を取付けるとともに、それと対向する
炉容器１内周面には超音波反射板１０を取付けて
おく。このようにして超音波トランスジユーサ９
より超音波を発信すると、液体金属ナトリウム４
中で発せられた超音波は、コアギヤツプ中に何ら
の障害物も存在しなければ超音波トランスジユー
サ９より超音波反射板１０へ至る間に大幅に減衰
することはなく、反射板１０で反射して超音波ト
ランスジユーサ９で受信され、超音波トランスジ
ユーサ９よりエコー信号として出力される。とこ
ろが、上記コアギヤツプに何らかの障害物、例え
ば炉心２より上方へ浮上つた燃料集合体等があれ
ば、超音波はそのコアギヤツプを通過する際に減
衰するので、エコー信号は極度に小さくなる。そ
こで、上記反射板１０を円弧状に広く設置してお
き、超音波トランスジユーサ９を水平方向に旋回
させることにより、炉心上の各位置における障害
物の有無を調べることができる。そして炉心上の
どこかに障害物が存在するときは、トランスジユ
ーサ９をその方向へ向けて超音波を発信したとき
エコー信号が得られないことから、障害物の存在
を知ることができ、さらにそのときのトランスジ
ユーサの旋回方向の位置からその障害物の存在す
る方向も知ることができる。
構３は、制御棒駆動機構および各種計測器等から
構成されており、燃料交換時には炉心上部機構３
を炉心２の上方から外れる位置まで水平移動さ
せ、これに代つて燃料交換機（図示せず）を炉心
２の上方に位置させねばならない。ところが炉心
２と炉心上部機構３との間の隙間（以後コアギヤ
ツプと称する）は70mm程度しかないので、燃料交
換機を用いて炉心２内に上方から装荷された燃料
集合体６が炉心最下位置まで充分に挿入されてい
なかつた場合、又は、液体金属ナトリウム４の流
れによつて一部の燃料集合体６が６Ａの如く浮上
つている場合には、そのまま炉心上部機構３を水
平移動させると炉心２より上方へ突出している燃
料集合体６Ａに衝突し、その燃料集合体を破壊し
てしまうおそれがある。このため炉心上部機構を
移動する前に、炉心２より上方へ突出している浮
上り燃料集合体６Ａがないかどうか、慎重に確認
しておく必要がある。ここで、炉心２は液体金属
ナトリウム４中に浸漬されており、しかも液体金
属ナトリウム４中に没した燃料集合体の様子を調
べるには、液体金属ナトリウム４中でも透視性の
良い超音波を用いた透視装置が必要となるのであ
る。そこで、炉容器１の内周面の一部には、炉心
２の上端とほぼ同一レベル位置に超音波トランス
ジユーサ９を取付けるとともに、それと対向する
炉容器１内周面には超音波反射板１０を取付けて
おく。このようにして超音波トランスジユーサ９
より超音波を発信すると、液体金属ナトリウム４
中で発せられた超音波は、コアギヤツプ中に何ら
の障害物も存在しなければ超音波トランスジユー
サ９より超音波反射板１０へ至る間に大幅に減衰
することはなく、反射板１０で反射して超音波ト
ランスジユーサ９で受信され、超音波トランスジ
ユーサ９よりエコー信号として出力される。とこ
ろが、上記コアギヤツプに何らかの障害物、例え
ば炉心２より上方へ浮上つた燃料集合体等があれ
ば、超音波はそのコアギヤツプを通過する際に減
衰するので、エコー信号は極度に小さくなる。そ
こで、上記反射板１０を円弧状に広く設置してお
き、超音波トランスジユーサ９を水平方向に旋回
させることにより、炉心上の各位置における障害
物の有無を調べることができる。そして炉心上の
どこかに障害物が存在するときは、トランスジユ
ーサ９をその方向へ向けて超音波を発信したとき
エコー信号が得られないことから、障害物の存在
を知ることができ、さらにそのときのトランスジ
ユーサの旋回方向の位置からその障害物の存在す
る方向も知ることができる。
以上のような障害物の検出を行なう超音波透視
装置をさらに詳細に説明すると次の通りである。
すなわち炉容器１の外部には超音波トランスジユ
ーサ９を旋回させる超音波トランスジユーサ駆動
機構１１、超音波トランスジユーサ９の旋回方向
の位置を検出する位置検出回路１２、超音波トラ
ンスジユーサ９の旋回方向の位置変化に同期して
超音波トランスジユーサ９に励起パルスを送出す
るパルサー１３、エコー信号を検波し、かつ増幅
するレシーバ１４、超音波反射板からのエコー信
号のみを通過させるゲート回路１５、上記パルサ
ー１３にパルストリガ信号を出力するとともに超
音波トランスジユーサ９の旋回角度に対応したゲ
ート時間を出力するタイミング回路１６、上記ゲ
ート回路１５を通過したエコー信号のピーク値を
検出するピーク値検出回路１７、前記位置検出回
路１２より出力された位置信号及びピーク値検出
回路１７より出力されたエコー信号のピーク値か
らコアギヤツプの状態を示す透視画像信号を作成
する画像処理回路１８及びこの画像処理回路１８
からの透視画像信号により透視画像を表示する画
像表示装置１９が設けられている。
装置をさらに詳細に説明すると次の通りである。
すなわち炉容器１の外部には超音波トランスジユ
ーサ９を旋回させる超音波トランスジユーサ駆動
機構１１、超音波トランスジユーサ９の旋回方向
の位置を検出する位置検出回路１２、超音波トラ
ンスジユーサ９の旋回方向の位置変化に同期して
超音波トランスジユーサ９に励起パルスを送出す
るパルサー１３、エコー信号を検波し、かつ増幅
するレシーバ１４、超音波反射板からのエコー信
号のみを通過させるゲート回路１５、上記パルサ
ー１３にパルストリガ信号を出力するとともに超
音波トランスジユーサ９の旋回角度に対応したゲ
ート時間を出力するタイミング回路１６、上記ゲ
ート回路１５を通過したエコー信号のピーク値を
検出するピーク値検出回路１７、前記位置検出回
路１２より出力された位置信号及びピーク値検出
回路１７より出力されたエコー信号のピーク値か
らコアギヤツプの状態を示す透視画像信号を作成
する画像処理回路１８及びこの画像処理回路１８
からの透視画像信号により透視画像を表示する画
像表示装置１９が設けられている。
また、超音波反射板１０は第３図の如く構成さ
れている。すなわち、超音波トランスジユーサ９
から励起される超音波ビームは２次元的な広がり
をもつて照射される。このため、反射板１０とし
ては周方向に細分割された小反射体を組合せ、か
つ隣接する小反射体間には超音波トランスジユー
サ９からの距離が段階的に変化するように段差
Δlを設け、各小反射体からの反射波が互いに干
渉しないように構成してある。ここで超音波ビー
ムの広がり角（以後、照射角と称する）をψとす
ると、複数（この例では７個）の小反射体１０
Ａ，１０Ｂ，…１０Ｇを階段上に組合せることに
よつて構成される単位反射板１０で上記照射角ψ
をカバーするようにし、そのような単位反射板１
０を複数個、炉容器１の内周面に円弧状に配置す
るのである。なお、単位反射板１０の個数は、第
２図に示す如く炉心２上方の超音波を透視すべき
範囲をカバーし得る個数とする。今第３図に示す
ように、超音波トランスジユーサ９より発信され
る超音波ビームの中心線が中央の小反射体１０Ｄ
上にある状態について考察すると、パルサー１３
からは、第４図に示すような各小反射体１０Ａ，
１０Ｂ，…１０Ｇからの反射波に対応する信号が
出力され、さらにレシーバ１４で増幅されてエコ
ー信号Ea，Eb，…，Egとなる。このとき最大の
エコー信号は超音波ビームの中心線上にある小反
射体１０Ｄからの反射波に対応するエコー信号
Edである。そこでこの最大エコー信号Edを基準
測定値Ep（この場合Ep＝Ed）として、この基準測
定値からコアギヤツプの大きさを求め、画像表示
装置１９に表示する。なお最大エコー信号からコ
アギヤツプを求めるには、例えば第５図に示すよ
うなエコー信号比とコアギヤツプ比との関係を予
め実験から求め関数化しておき画像処理回路１８
により算出する構成である。すなわち第５図は、
障害物の存在しない場合のエコー信号Epsと基準
測定値Epとの比Ep／Epsをエコー信号比として横
軸にとり、炉心２および炉心上部機構３間の隙間
GsとコアギヤツプＧとの比Ｇ／Gsをコアギヤツ
プ比として縦軸にとつたものである。
れている。すなわち、超音波トランスジユーサ９
から励起される超音波ビームは２次元的な広がり
をもつて照射される。このため、反射板１０とし
ては周方向に細分割された小反射体を組合せ、か
つ隣接する小反射体間には超音波トランスジユー
サ９からの距離が段階的に変化するように段差
Δlを設け、各小反射体からの反射波が互いに干
渉しないように構成してある。ここで超音波ビー
ムの広がり角（以後、照射角と称する）をψとす
ると、複数（この例では７個）の小反射体１０
Ａ，１０Ｂ，…１０Ｇを階段上に組合せることに
よつて構成される単位反射板１０で上記照射角ψ
をカバーするようにし、そのような単位反射板１
０を複数個、炉容器１の内周面に円弧状に配置す
るのである。なお、単位反射板１０の個数は、第
２図に示す如く炉心２上方の超音波を透視すべき
範囲をカバーし得る個数とする。今第３図に示す
ように、超音波トランスジユーサ９より発信され
る超音波ビームの中心線が中央の小反射体１０Ｄ
上にある状態について考察すると、パルサー１３
からは、第４図に示すような各小反射体１０Ａ，
１０Ｂ，…１０Ｇからの反射波に対応する信号が
出力され、さらにレシーバ１４で増幅されてエコ
ー信号Ea，Eb，…，Egとなる。このとき最大の
エコー信号は超音波ビームの中心線上にある小反
射体１０Ｄからの反射波に対応するエコー信号
Edである。そこでこの最大エコー信号Edを基準
測定値Ep（この場合Ep＝Ed）として、この基準測
定値からコアギヤツプの大きさを求め、画像表示
装置１９に表示する。なお最大エコー信号からコ
アギヤツプを求めるには、例えば第５図に示すよ
うなエコー信号比とコアギヤツプ比との関係を予
め実験から求め関数化しておき画像処理回路１８
により算出する構成である。すなわち第５図は、
障害物の存在しない場合のエコー信号Epsと基準
測定値Epとの比Ep／Epsをエコー信号比として横
軸にとり、炉心２および炉心上部機構３間の隙間
GsとコアギヤツプＧとの比Ｇ／Gsをコアギヤツ
プ比として縦軸にとつたものである。
上記構成によるとナトリウム４の温度が変動す
ると超音波の音速が変動する為ナトリウム４の温
度によつてゲート回路１５のゲート時間を補正す
る必要がある。すなわち障害物の影響を受けない
場所に基準反射板を設置し、この基準反射板から
のエコー信号の到達時間を測定し、その測定値か
らそのときの温度における超音波の音速を算出し
てゲート時間の補正を行なう。しかしながらこの
ような方法によるとゲート回路１５およびタイミ
ング回路１６にはきわせて高い精度が要求される
ことになり、また炉容器１に温度分布がある場合
には旋回角度に対向する反射板１０からのエコー
信号の検出が不可能となつてしまう恐れがあつ
た。
ると超音波の音速が変動する為ナトリウム４の温
度によつてゲート回路１５のゲート時間を補正す
る必要がある。すなわち障害物の影響を受けない
場所に基準反射板を設置し、この基準反射板から
のエコー信号の到達時間を測定し、その測定値か
らそのときの温度における超音波の音速を算出し
てゲート時間の補正を行なう。しかしながらこの
ような方法によるとゲート回路１５およびタイミ
ング回路１６にはきわせて高い精度が要求される
ことになり、また炉容器１に温度分布がある場合
には旋回角度に対向する反射板１０からのエコー
信号の検出が不可能となつてしまう恐れがあつ
た。
本発明の目的は液体金属の温度が変化しても高
精度の測定を行なうことが可能な信頼性の高い超
音波透視装置を提供することにある。
精度の測定を行なうことが可能な信頼性の高い超
音波透視装置を提供することにある。
本発明による超音波透視装置は、原子炉容器内
に設けられ水平方向に旋回可能な超音波トランス
ジユーサと、この超音波トランスジユーサと対向
して設けられ上記超音波トランスジユーサとの距
離が各々異なる複数の小反射体からなる反射板
と、上記超音波トランスジユーサを旋回駆動する
超音波トランスジユーサ駆動機構と、前記超音波
トランスジユーサの旋回角度を検出する超音波ト
ランスジユーサ位置検出回路と、前記超音波トラ
ンスジユーサで受信した各小反射体からのエコー
信号を記憶する記憶回路と、前記超音波トランス
ジユーサ位置検出回路および前記記憶回路からの
信号を入力して画像データを作成する画像処理回
路と、この画像処理回路からの画像信号をもとに
透視画像を表示する表示装置とを具備し、前記画
像処理回路は超音波トランスジユーサからの超音
波ビームの中心が当たる小反射体からのエコー到
達時間を予め測定しておき、そのエコー到達時間
に対応するエコー信号を前記記憶回路に記憶され
た各小反射体のエコー信号から検出して前記超音
波トランスジユーサの旋回角度に対応した反射板
からのエコー信号のピーク値を検出することを特
徴とするものである。
に設けられ水平方向に旋回可能な超音波トランス
ジユーサと、この超音波トランスジユーサと対向
して設けられ上記超音波トランスジユーサとの距
離が各々異なる複数の小反射体からなる反射板
と、上記超音波トランスジユーサを旋回駆動する
超音波トランスジユーサ駆動機構と、前記超音波
トランスジユーサの旋回角度を検出する超音波ト
ランスジユーサ位置検出回路と、前記超音波トラ
ンスジユーサで受信した各小反射体からのエコー
信号を記憶する記憶回路と、前記超音波トランス
ジユーサ位置検出回路および前記記憶回路からの
信号を入力して画像データを作成する画像処理回
路と、この画像処理回路からの画像信号をもとに
透視画像を表示する表示装置とを具備し、前記画
像処理回路は超音波トランスジユーサからの超音
波ビームの中心が当たる小反射体からのエコー到
達時間を予め測定しておき、そのエコー到達時間
に対応するエコー信号を前記記憶回路に記憶され
た各小反射体のエコー信号から検出して前記超音
波トランスジユーサの旋回角度に対応した反射板
からのエコー信号のピーク値を検出することを特
徴とするものである。
すなわち従来ゲート回路によりゲート時間を設
定することにより複数の小反射体の内超音波トラ
ンスジユーサの旋回角度に対向した小反射体から
のエコー信号を検出していたのに対して、あらか
じめ算出されたエコー到達時間に対する各旋回角
度のエコー信号のピーク値を検出することにより
超音波トランスジユーサの旋回角度に対応した小
反射体からのエコー信号を検出しているので、従
来のようにナトリウムの温度によりゲート回路の
ゲート時間を補正するといつた作業は不要とな
り、ナトリウムの温度変化に影響されることなく
安定した計測を行なうことができる。また高精度
のゲート回路も使用していないので、構成も簡略
化される。さらに炉容器に温度分布があつてもそ
れに影響されることはない。
定することにより複数の小反射体の内超音波トラ
ンスジユーサの旋回角度に対向した小反射体から
のエコー信号を検出していたのに対して、あらか
じめ算出されたエコー到達時間に対する各旋回角
度のエコー信号のピーク値を検出することにより
超音波トランスジユーサの旋回角度に対応した小
反射体からのエコー信号を検出しているので、従
来のようにナトリウムの温度によりゲート回路の
ゲート時間を補正するといつた作業は不要とな
り、ナトリウムの温度変化に影響されることなく
安定した計測を行なうことができる。また高精度
のゲート回路も使用していないので、構成も簡略
化される。さらに炉容器に温度分布があつてもそ
れに影響されることはない。
第６図ないし第１１図を参照して本発明の一実
施例を説明する。第６図はナトリウム冷却型原子
炉の炉心上部に存在する障害物、例えば炉心より
浮上つた燃料集合体等を超音波を用いて検出する
超音波透視装置を示し、図中１０１は冷却材とし
て液体金属ナトリウムを用いるナトリウム冷却型
原子炉の炉容器で、この炉容器１０１の内部には
炉心１０２、炉心上部機構１０３、液体金属ナト
リウム１０４等が収容され、炉容器１０１の上部
は遮蔽プラグ１０５で遮蔽されている。また炉心
１０２中には多数の燃料集合体１０６…が上方よ
り挿脱自在に装荷されており、それらの燃料集合
体１０６…の内部に設けられた核燃料は核分裂反
応により熱を発生し、この熱で炉容器１０１の下
部に設けられたナトリウム入口１０７より流入し
た液体金属ナトリウム１０４を加熱するように構
成されている。そしてこの加熱されたナトリウム
１０４を炉容器１０１の上部に設けられたナトリ
ウム出口１０８より流出させ、炉容器１０１の外
部に設けられている図示しない熱交換器等を通過
させ、冷却されたナトリウムを再びナトリウム入
口１０７より流入させるようにしている。
施例を説明する。第６図はナトリウム冷却型原子
炉の炉心上部に存在する障害物、例えば炉心より
浮上つた燃料集合体等を超音波を用いて検出する
超音波透視装置を示し、図中１０１は冷却材とし
て液体金属ナトリウムを用いるナトリウム冷却型
原子炉の炉容器で、この炉容器１０１の内部には
炉心１０２、炉心上部機構１０３、液体金属ナト
リウム１０４等が収容され、炉容器１０１の上部
は遮蔽プラグ１０５で遮蔽されている。また炉心
１０２中には多数の燃料集合体１０６…が上方よ
り挿脱自在に装荷されており、それらの燃料集合
体１０６…の内部に設けられた核燃料は核分裂反
応により熱を発生し、この熱で炉容器１０１の下
部に設けられたナトリウム入口１０７より流入し
た液体金属ナトリウム１０４を加熱するように構
成されている。そしてこの加熱されたナトリウム
１０４を炉容器１０１の上部に設けられたナトリ
ウム出口１０８より流出させ、炉容器１０１の外
部に設けられている図示しない熱交換器等を通過
させ、冷却されたナトリウムを再びナトリウム入
口１０７より流入させるようにしている。
ここで炉容器１０１の内部では液体金属ナトリ
ウム１０４が炉心１０２中を下から上へ流れるの
で、燃料集合体１０６…は炉心１０２から浮上る
ことが考えられる。図中１０６Ａは炉心１０２よ
り浮上つた燃料集合体を示している。
ウム１０４が炉心１０２中を下から上へ流れるの
で、燃料集合体１０６…は炉心１０２から浮上る
ことが考えられる。図中１０６Ａは炉心１０２よ
り浮上つた燃料集合体を示している。
一方、炉心１０２の上方に位置する前記炉心上
部機構１０３は、制御棒駆動機構や各種計測器等
から構成されており、燃料交換時には炉心上部機
構１０３を炉心１０２の上方から外れる位置まで
水平移動させ、これに代つて燃料交換機（図示せ
ず）を炉心１０２の上方に位置させねばならな
い。ところが炉心１０２と炉心上部機構１０３と
の間の隙間（以後、コアギヤツプと称する）は70
mm程度しかないので、燃料交換機を用いて炉心１
０２内に上方より挿入された燃料集合体１０６…
が炉心最下位置まで充分に挿入されていなかつた
場合、又は、液体金属ナトリウム１０４の流れに
よつて一部の燃料集合体１０６が１０６Ａの如く
浮上つている場合には、そのまま炉心上部機構１
０３を水平移動させると炉心１０２より上方へ突
出している浮上り燃料集合体１０６Ａに衝突し、
その燃料集合体を破壊してしまうおそれがある。
このため炉心上部機構を移動する前に、炉心１０
２より上方へ突出している燃料集合体１０６Ａが
ないかどうか、慎重に確認しておく必要がある。
ここで、炉心１０２は液体金属ナトリウム１０４
中に没しており、しかも液体金属ナトリウム１０
４中に没した燃料集合体の様子を調べるには、液
体金属ナトリウム１０４中でも透視性の良い超音
波を用いた透視装置が必要となるのである。そこ
で、炉容器１０１の内周面の一部には、炉心１０
２の上端とほぼ同一レベル位置に超音波トランス
ジユーサ１０９を取付けるとともに、それを対向
する炉容器１０１内周面には超音波反射板１１０
を取付けておく。このようにして超音波トランス
ジユーサ１０９より超音波を発信すると、液体金
属ナトリウム１０４中で発せられた超音波は、コ
アギヤツプ中に何らの障害物も存在しなければ超
音波トランスジユーサ１０９より超音波反射板１
１０へ至る間に大幅に減衰することはなく、反射
板１１０で反射して超音波トランスジユーサ１０
９で受信され、超音波トランスジユーサ１０９よ
りエコー信号として出力される。ところが、上記
コアギヤツプに何らかの障害物、例えば炉心１０
２より上方へ浮上つた燃料集合体等があれば、超
音波はそのコアギヤツプを通過する際に減衰する
ので、エコー信号は極度に小さくなる。そこで、
上記反射板１１０を円弧状に広く設置しておき、
超音波トランスジユーサ１０９を水平方向に旋回
させることにより、炉心１０２上の各位置におけ
る障害物の有無を調べることができる。そして炉
心上のどこかに障害物が存在するときは、トラン
スジユーサ１０９をその方向へ向けて超音波を発
信したときエコー信号が得られないことから、障
害物の存在を知ることができ、さらにそのときの
トランスジユーサの旋回方向の位置からその障害
物の存在する方向も知ることができる。
部機構１０３は、制御棒駆動機構や各種計測器等
から構成されており、燃料交換時には炉心上部機
構１０３を炉心１０２の上方から外れる位置まで
水平移動させ、これに代つて燃料交換機（図示せ
ず）を炉心１０２の上方に位置させねばならな
い。ところが炉心１０２と炉心上部機構１０３と
の間の隙間（以後、コアギヤツプと称する）は70
mm程度しかないので、燃料交換機を用いて炉心１
０２内に上方より挿入された燃料集合体１０６…
が炉心最下位置まで充分に挿入されていなかつた
場合、又は、液体金属ナトリウム１０４の流れに
よつて一部の燃料集合体１０６が１０６Ａの如く
浮上つている場合には、そのまま炉心上部機構１
０３を水平移動させると炉心１０２より上方へ突
出している浮上り燃料集合体１０６Ａに衝突し、
その燃料集合体を破壊してしまうおそれがある。
このため炉心上部機構を移動する前に、炉心１０
２より上方へ突出している燃料集合体１０６Ａが
ないかどうか、慎重に確認しておく必要がある。
ここで、炉心１０２は液体金属ナトリウム１０４
中に没しており、しかも液体金属ナトリウム１０
４中に没した燃料集合体の様子を調べるには、液
体金属ナトリウム１０４中でも透視性の良い超音
波を用いた透視装置が必要となるのである。そこ
で、炉容器１０１の内周面の一部には、炉心１０
２の上端とほぼ同一レベル位置に超音波トランス
ジユーサ１０９を取付けるとともに、それを対向
する炉容器１０１内周面には超音波反射板１１０
を取付けておく。このようにして超音波トランス
ジユーサ１０９より超音波を発信すると、液体金
属ナトリウム１０４中で発せられた超音波は、コ
アギヤツプ中に何らの障害物も存在しなければ超
音波トランスジユーサ１０９より超音波反射板１
１０へ至る間に大幅に減衰することはなく、反射
板１１０で反射して超音波トランスジユーサ１０
９で受信され、超音波トランスジユーサ１０９よ
りエコー信号として出力される。ところが、上記
コアギヤツプに何らかの障害物、例えば炉心１０
２より上方へ浮上つた燃料集合体等があれば、超
音波はそのコアギヤツプを通過する際に減衰する
ので、エコー信号は極度に小さくなる。そこで、
上記反射板１１０を円弧状に広く設置しておき、
超音波トランスジユーサ１０９を水平方向に旋回
させることにより、炉心１０２上の各位置におけ
る障害物の有無を調べることができる。そして炉
心上のどこかに障害物が存在するときは、トラン
スジユーサ１０９をその方向へ向けて超音波を発
信したときエコー信号が得られないことから、障
害物の存在を知ることができ、さらにそのときの
トランスジユーサの旋回方向の位置からその障害
物の存在する方向も知ることができる。
以上のような障害物の検出を行なう超音波透視
装置をさらに詳細に説明する。炉容器１０１の外
部には超音波トランスジユーサ１０９を旋回させ
る超音波トランスジユーサ駆動機構１１１、超音
波トランスジユーサ１０９の旋回方向の位置を検
出する位置検出回路１１２、超音波トランスジユ
ーサ１０９の旋回方向の位置変化に同期して超音
波トランスジユーサ１０９に励起パルスを送出す
るパルサ１１３、超音波トランスジユーサ１０９
の旋回方向の位置変化に同期してパルサ１１３に
トリガ信号を送るタイミング回路１１４、エコー
信号を検波しかつ増幅するレシーバ１１５、エコ
ー信号波形を記憶する記憶回路１１６、前記位置
検出回路１１２からの位置検出信号および記憶回
路１１６からのエコー信号波形をもとに画像処理
を行なう画像処理回路１１７および作成した画像
データを表示する表示装置としてのCRT１１８
が設けられている。
装置をさらに詳細に説明する。炉容器１０１の外
部には超音波トランスジユーサ１０９を旋回させ
る超音波トランスジユーサ駆動機構１１１、超音
波トランスジユーサ１０９の旋回方向の位置を検
出する位置検出回路１１２、超音波トランスジユ
ーサ１０９の旋回方向の位置変化に同期して超音
波トランスジユーサ１０９に励起パルスを送出す
るパルサ１１３、超音波トランスジユーサ１０９
の旋回方向の位置変化に同期してパルサ１１３に
トリガ信号を送るタイミング回路１１４、エコー
信号を検波しかつ増幅するレシーバ１１５、エコ
ー信号波形を記憶する記憶回路１１６、前記位置
検出回路１１２からの位置検出信号および記憶回
路１１６からのエコー信号波形をもとに画像処理
を行なう画像処理回路１１７および作成した画像
データを表示する表示装置としてのCRT１１８
が設けられている。
以上の構成においてまず超音波トランスジユー
サ１０９の各旋回角度毎のエコー信号波形をデジ
タル化して記憶回路１１６に記憶する。そしてこ
の記憶回路１１６に記憶されたデータをもとに画
像処理回路１１７により第７図に示すような表示
画像を得るための画像データを作製する。第７図
は横軸に超音波トランスジユーサ１０９の旋回角
度をとり、縦軸にエコー信号の到達時間をとりマ
トリクス状に表示した画像を示し各メツシユはエ
コー信号のデイジタル値を示す。なおこの画像が
CRT１１８上に表示されるときにはエコー信号
レベルは色別に表示される。次にこの画像データ
をもとに超音波トランスジユーサ１０９の旋回角
度に対応する反射板１１０のエコーレベル信号を
求める。これを第８図および第９図を参照して説
明する。第８図は超音波トランスジユーサ１０９
の旋回角度に対応するエコー到達時間とエコー信
号レベルの関係を示す図である。それぞれ各小反
射体１１０Ａ〜１１０Ｇからのエコー信号がΔt
時間毎に検出される。そして例えば超音波トラン
スジユーサ１０９の旋回角度がθoであり、反射体
ｎに対向しているとすると、そのときのナトリウ
ム温度におけるエコー到達時間はtoである。この
エコー到達時間toは反射板ｎの複数の小反射体１
１０Ａ〜１１０Ｇの内中央に位置する小反射体１
１０Ｄからのエコー信号の到達時間であり、計測
を開始するときにあらかじめ測定しておく。そし
て第８図においてエコー到達時間toに対応する各
旋回角度のエコー信号をとると第９図に示すよう
になり、エコー信号Eoがピーク値となる。なお
第９図は50％に減衰したときの結果を示してあ
る。このエコー信号Eoが旋回角度θoに対応する反
射板１１０からのエコー信号である。すなわちナ
トリウム１０４の温度変化によりエコー到達時間
が変動しても、変化した温度における各旋回角度
に対応した反射板１０からのエコー到達時間toを
あらかじめ算出しておき、そのエコー到達時間to
に対する各旋回角度のエコーレベルのピーク値を
検出することにより、その旋回角度に対応する反
射板１１０からのエコー信号を測定することがで
きる。以後同様にして各エコー到達時間toにおけ
るエコー信号のピーク値を検出して各旋回角度に
対応する反射板１１０からのエコー信号を求め第
１０図に示すような表示画像を作る為のデータを
作製する。第１０図に示す表示画像は横軸に旋回
角度をとり縦軸にエコーレベルをとり、各旋回角
度におけるエコーレベルを示すものである。次に
これらの実測データと障害物の無い状態のデータ
との比（実測データ／障害物の無い状態のデー
タ）を求め、前記従来例の説明に使用した第５図
の浮き上がり特性から各旋回角度における障害物
の浮き上がり量を算出する。そして第１１図に示
すような表示画像を得る為のデータを作製する。
第１１図は炉心１０２および炉心上部機構１０３
を表示してその間の浮き上がり量を各旋回角度毎
に表したものであり、障害物の有無および浮き上
がり量を容易に認識することができる。
サ１０９の各旋回角度毎のエコー信号波形をデジ
タル化して記憶回路１１６に記憶する。そしてこ
の記憶回路１１６に記憶されたデータをもとに画
像処理回路１１７により第７図に示すような表示
画像を得るための画像データを作製する。第７図
は横軸に超音波トランスジユーサ１０９の旋回角
度をとり、縦軸にエコー信号の到達時間をとりマ
トリクス状に表示した画像を示し各メツシユはエ
コー信号のデイジタル値を示す。なおこの画像が
CRT１１８上に表示されるときにはエコー信号
レベルは色別に表示される。次にこの画像データ
をもとに超音波トランスジユーサ１０９の旋回角
度に対応する反射板１１０のエコーレベル信号を
求める。これを第８図および第９図を参照して説
明する。第８図は超音波トランスジユーサ１０９
の旋回角度に対応するエコー到達時間とエコー信
号レベルの関係を示す図である。それぞれ各小反
射体１１０Ａ〜１１０Ｇからのエコー信号がΔt
時間毎に検出される。そして例えば超音波トラン
スジユーサ１０９の旋回角度がθoであり、反射体
ｎに対向しているとすると、そのときのナトリウ
ム温度におけるエコー到達時間はtoである。この
エコー到達時間toは反射板ｎの複数の小反射体１
１０Ａ〜１１０Ｇの内中央に位置する小反射体１
１０Ｄからのエコー信号の到達時間であり、計測
を開始するときにあらかじめ測定しておく。そし
て第８図においてエコー到達時間toに対応する各
旋回角度のエコー信号をとると第９図に示すよう
になり、エコー信号Eoがピーク値となる。なお
第９図は50％に減衰したときの結果を示してあ
る。このエコー信号Eoが旋回角度θoに対応する反
射板１１０からのエコー信号である。すなわちナ
トリウム１０４の温度変化によりエコー到達時間
が変動しても、変化した温度における各旋回角度
に対応した反射板１０からのエコー到達時間toを
あらかじめ算出しておき、そのエコー到達時間to
に対する各旋回角度のエコーレベルのピーク値を
検出することにより、その旋回角度に対応する反
射板１１０からのエコー信号を測定することがで
きる。以後同様にして各エコー到達時間toにおけ
るエコー信号のピーク値を検出して各旋回角度に
対応する反射板１１０からのエコー信号を求め第
１０図に示すような表示画像を作る為のデータを
作製する。第１０図に示す表示画像は横軸に旋回
角度をとり縦軸にエコーレベルをとり、各旋回角
度におけるエコーレベルを示すものである。次に
これらの実測データと障害物の無い状態のデータ
との比（実測データ／障害物の無い状態のデー
タ）を求め、前記従来例の説明に使用した第５図
の浮き上がり特性から各旋回角度における障害物
の浮き上がり量を算出する。そして第１１図に示
すような表示画像を得る為のデータを作製する。
第１１図は炉心１０２および炉心上部機構１０３
を表示してその間の浮き上がり量を各旋回角度毎
に表したものであり、障害物の有無および浮き上
がり量を容易に認識することができる。
以上本実施例の超音波透視装置によると、まず
エコー信号波形をデイジタル化して記憶し、これ
をもとに旋回角度に対するエコー到達時間とエコ
ーレベルの画像を作製する。次にあらかじめ算出
された各旋回角度におけるエコー到達時間毎にエ
コーレベルのピーク値を検出し、このピーク値を
各旋回角度に対する反射板１１０からのエコー信
号とする。したがつてナトリウム１０４の温度が
変化しても、それによる影響を受けずに測定する
ことができ、また従来のように高精度のゲート回
路を使用した構成ではないのでナトリウム１０４
の温度によつてゲート時間を補正するといつた操
作も不要となり構成も簡略化される。さらに炉容
器１０１に温度分布があつたとしても確実に各旋
回角度に対応する反射板１１０からのエコー信号
を検出することができる。
エコー信号波形をデイジタル化して記憶し、これ
をもとに旋回角度に対するエコー到達時間とエコ
ーレベルの画像を作製する。次にあらかじめ算出
された各旋回角度におけるエコー到達時間毎にエ
コーレベルのピーク値を検出し、このピーク値を
各旋回角度に対する反射板１１０からのエコー信
号とする。したがつてナトリウム１０４の温度が
変化しても、それによる影響を受けずに測定する
ことができ、また従来のように高精度のゲート回
路を使用した構成ではないのでナトリウム１０４
の温度によつてゲート時間を補正するといつた操
作も不要となり構成も簡略化される。さらに炉容
器１０１に温度分布があつたとしても確実に各旋
回角度に対応する反射板１１０からのエコー信号
を検出することができる。
本発明による超音波透視装置は、原子炉容器内
に設けられ水平方向に旋回可能な超音波トランス
ジユーサと、この超音波トランスジユーサと対向
して設けられ上記超音波トランスジユーサとの距
離が各々異なる複数の小反射体からなる反射板
と、上記超音波トランスジユーサを旋回駆動する
超音波トランスジユーサ駆動機構と、前記超音波
トランスジユーサの旋回角度を検出する超音波ト
ランスジユーサ位置検出回路と、前記超音波トラ
ンスジユーサで受信した各小反射体からのエコー
信号を記憶する記憶回路と、前記超音波トランス
ジユーサ位置検出回路および前記記憶回路からの
信号を入力して画像データを作成する画像処理回
路と、この画像処理回路からの画像信号をもとに
透視画像を表示する表示装置とを具備し、前記画
像処理回路は超音波トランスジユーサからの超音
波ビームの中心が当たる小反射体からのエコー到
達時間を予め測定しておき、そのエコー到達時間
に対応するエコー信号を前記記憶回路に記憶され
た各小反射体のエコー信号から検出して前記超音
波トランスジユーサの旋回角度に対応した反射板
からのエコー信号のピーク値を検出することを特
徴とするものである。
に設けられ水平方向に旋回可能な超音波トランス
ジユーサと、この超音波トランスジユーサと対向
して設けられ上記超音波トランスジユーサとの距
離が各々異なる複数の小反射体からなる反射板
と、上記超音波トランスジユーサを旋回駆動する
超音波トランスジユーサ駆動機構と、前記超音波
トランスジユーサの旋回角度を検出する超音波ト
ランスジユーサ位置検出回路と、前記超音波トラ
ンスジユーサで受信した各小反射体からのエコー
信号を記憶する記憶回路と、前記超音波トランス
ジユーサ位置検出回路および前記記憶回路からの
信号を入力して画像データを作成する画像処理回
路と、この画像処理回路からの画像信号をもとに
透視画像を表示する表示装置とを具備し、前記画
像処理回路は超音波トランスジユーサからの超音
波ビームの中心が当たる小反射体からのエコー到
達時間を予め測定しておき、そのエコー到達時間
に対応するエコー信号を前記記憶回路に記憶され
た各小反射体のエコー信号から検出して前記超音
波トランスジユーサの旋回角度に対応した反射板
からのエコー信号のピーク値を検出することを特
徴とするものである。
すなわち従来ゲート回路によりゲート時間を設
定することにより複数の小反射体の内超音波トラ
ンスジユーサの旋回角度に対向した小反射体から
のエコー信号を検出していたのに対して、あらか
じめ算出されたエコー到達時間に対する各旋回角
度のエコー信号のピーク値を検出することにより
超音波トランスジユーサの旋回角度に対向した小
反射体からのエコー信号を検出している。したが
つて、従来のようにナトリウムの温度によりゲー
ト回路のゲート時間を補正するといつた作業は不
要となり、ナトリウムの温度変化に影響されるこ
となく安定した計測を行なうことができる。また
高精度のゲート回路も使用していないので、構成
も簡略化される。さらに炉容器に温度分布があつ
てもそれに影響されることはない等その効果は大
である。
定することにより複数の小反射体の内超音波トラ
ンスジユーサの旋回角度に対向した小反射体から
のエコー信号を検出していたのに対して、あらか
じめ算出されたエコー到達時間に対する各旋回角
度のエコー信号のピーク値を検出することにより
超音波トランスジユーサの旋回角度に対向した小
反射体からのエコー信号を検出している。したが
つて、従来のようにナトリウムの温度によりゲー
ト回路のゲート時間を補正するといつた作業は不
要となり、ナトリウムの温度変化に影響されるこ
となく安定した計測を行なうことができる。また
高精度のゲート回路も使用していないので、構成
も簡略化される。さらに炉容器に温度分布があつ
てもそれに影響されることはない等その効果は大
である。
第１図ないし第５図は従来例を示す図で、第１
図は超音波透視装置の概略構成図、第２図は第１
図の−断面図、第３図は超音波トランスジユ
ーサと反射板との関係を示す図、第４図はレシー
バから出力されるエコー信号のタイミング図、第
５図はエコー信号とコアギヤツプとの関係を示す
図である。第６図ないし第１１図は本発明の一実
施例を示す図で、第６図は超音波透視装置の概略
構成図、第７図はCRTに表示される画像を示す
図、第８図および第９図は旋回角度、エコー信号
のピーク値およびエコー到達時間との関係を示す
図、第１０図および第１１図はCRTに表示され
る画像を示す図である。 １０９……超音波トランスジユーサ、１１０…
…反射板、１１１……トランスジユーサ駆動機
構、１１２……超音波トランスジユーサ位置検出
回路、１１３……パルサ、１１５……レシーバ、
１１６……記憶回路、１１７……画像処理回路、
１１８……表示装置。
図は超音波透視装置の概略構成図、第２図は第１
図の−断面図、第３図は超音波トランスジユ
ーサと反射板との関係を示す図、第４図はレシー
バから出力されるエコー信号のタイミング図、第
５図はエコー信号とコアギヤツプとの関係を示す
図である。第６図ないし第１１図は本発明の一実
施例を示す図で、第６図は超音波透視装置の概略
構成図、第７図はCRTに表示される画像を示す
図、第８図および第９図は旋回角度、エコー信号
のピーク値およびエコー到達時間との関係を示す
図、第１０図および第１１図はCRTに表示され
る画像を示す図である。 １０９……超音波トランスジユーサ、１１０…
…反射板、１１１……トランスジユーサ駆動機
構、１１２……超音波トランスジユーサ位置検出
回路、１１３……パルサ、１１５……レシーバ、
１１６……記憶回路、１１７……画像処理回路、
１１８……表示装置。
Claims (1)
- １ 原子炉容器内に設けられ水平方向に旋回可能
な超音波トランスジユーサと、この超音波トラン
スジユーサと対向して設けられ上記超音波トラン
スジユーサとの距離が各々異なる複数の小反射体
からなる反射板と、上記超音波トランスジユーサ
を旋回駆動する超音波トランスジユーサ駆動機構
と、前記超音波トランスジユーサの旋回角度を検
出する超音波トランスジユーサ位置検出回路と、
前記超音波トランスジユーサで受信した各小反射
体からのエコー信号を記憶する記憶回路と、前記
超音波トランスジユーサ位置検出回路および前記
記憶回路からの信号を入力して画像データを作成
する画像処理回路と、この画像処理回路からの画
像信号をもとに透視画像を表示する表示装置とを
具備し、前記画像処理回路は超音波トランスジユ
ーサからの超音波ビームの中心が当たる小反射体
からのエコー到達時間を予め測定しておき、その
エコー到達時間に対応するエコー信号を前記記憶
回路に記憶された各小反射体のエコー信号から検
出して前記超音波トランスジユーサの旋回角度に
対応した反射板からのエコー信号のピーク値を検
出することを特徴とする超音波透視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58056046A JPS59180415A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 超音波透視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58056046A JPS59180415A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 超音波透視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180415A JPS59180415A (ja) | 1984-10-13 |
| JPH0121441B2 true JPH0121441B2 (ja) | 1989-04-21 |
Family
ID=13016139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58056046A Granted JPS59180415A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 超音波透視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180415A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57186107A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-16 | Toshiba Corp | Ultrasonic penetration device |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58056046A patent/JPS59180415A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59180415A (ja) | 1984-10-13 |
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