JPH0351708A

JPH0351708A - 超音波トランスジューサの組立方法

Info

Publication number: JPH0351708A
Application number: JP18443689A
Authority: JP
Inventors: Joji Hara; 原　譲二; Iwao Oshima; 大島　巌
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-03-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は液体金属たとえば液体ナトリウムで満された原
子炉容器内における構造物および炉内の各種機器の位置
および形状の認識を行うための超音波透視器に用いられ
る超音波トランスジューサの組立方法に関する。

（従来の技術）第３図を参照しながら従来の高温用超音波トランスジュ
ーサを説明する。すなわち、第３図において、円筒形画
状ステンレス鋼製金属ケース１の開口部１！をカバー２
で密閉し溶接で組付けられて密封容器が構成される。金
属ケース１の底部内面にはニオブ酸リチウムからなる円
板状の高温用超音波振動子３が配設されている。この超
音波振動子３はキュリー点が１２００℃、電気機械結合
係数Ｋｌ　　（Ｋｌ　＝、／−機械出力エネルギー／電
気入力エネルギー）が０．１７、周波数的２．５ＭＨ！
、パルス幅約５０μＨｅのものである。符号５は８００
℃で焼成された接合部材である銀ペーストで、高温用超
音波振動子３を金属ケース１の底部内面に接合している
。６はカバー２を貫通して取り付けられたハーメチック
タイプのシールコネクタ、７はシリコーンゴムチューブ
で被覆された電線で、シールコネクタ６と高温用超音波
振動子３の電極４とを接続している。８はシールコネク
タ６に接続されたＭ１ケーブル（Ｍｉｎｅｒｘｌ　Ｉｎ
５ｕｌａｔｅｄ　Ｃｘｂｌｅ　）である。

従来の高温用超音波トランスジスジューサはキュリー点
が１２００℃のニオブ酸リチウムからなる高温用超音波
振動子３を内蔵する密封容器が金属ケース１とカバー２
とからなるから、使用条件が温度２００℃〜２５０℃、
放射線１．ｏｘｌｏ　　Ｒａｄオダーの原子炉容器内で
あっても、耐食性を有し、長期に亘って使用することが
できる。また、金属ケース１とカバー２によって密封さ
れた高温用超音波振動子３に所定の電圧が印加された場
合には周波数が２．５ＭＨ！でパルス幅５０μｓｅｃの
超音波を発振し、その超音波は金属ケース１の底部を透
過する際に減衰または反射して金属ケース１の外に送り
出される。

このような構成の超音波トランスジューサはたとえば第
４図に示した高速増殖炉内のナトリウム透視器に使用さ
れている。すなわち、第４図において、原子炉容器９は
上端開口１０が固定プラグ１１および回転プラグ１２で
閉塞されており、原子炉容器９内には多数本の燃料集合
体および制御棒からなる炉心１３が配置されている。こ
の炉心１３には入口管１４から流入した液体ナトリウム
冷却材１５が通流し、熱を奪って出口管１６から流出す
る。炉心１３の真上には回転プラグ１２に載置されその
端末が炉心１３の上方にまで延在する炉心上部機構１７
が設けられている。また、固定プラグ１１を貫通して超
音波透視器１８が設けられている。この超音波透視器１
８の先端部には前記超音波トランスジューサＩ９が取着
され、この超音波トランスジューサ１９と対向する原子
炉容器９の内面に反射板２０が設けられている。なお、
図中符号２Ｉは液体ナトリウムの自由液面を、２２はカ
バーカス空間を示している。

上述した超音波透視器１８は炉心１３内の各々の燃料集
合体が正しい位置に装荷されているか否かを検査するた
め燃料集合体のハンドリングヘッドの浮上り状態を観察
している。

また、燃料集合体等の交換を行う場合には回転プラグ１
２を作動させる必要がある。この場合、燃料集合体と炉
心上部機構１７との間に回転プラグ１２を作動するに際
して支障が生じる障害物が存在すると燃料集合体が破損
または亀裂を生じる。この障害物の有無を超音波の往復
時間または方向で判定する。

（発明が解決しようとする課題）超音波トランスジューサ１９が浸漬される液体ナトリウ
ム１５との間に濡れ性が悪く良好な密着性がないと、前
述した超音波透視器１８とか、回転プラグＩ２の隙間を
監視する場合、性能の低下を招くことは云うまでもない
ことである。そこで、液体ナトリウム！５との間に良好
な密着性をもたせるためには超音波振動子３を収納する
金属ケース１の外面は液体ナトリウム１５によって完全
に濡らしておく必要がある。

しかしながら、液体ナリトウム１５の温度が低い約２０
０℃以下の場合には短時間では完全な濡れ性を確立する
ことが困難である。また、高純度の液体ナトリウム１５
を使用しても超音波トランスジューサ！９の金属ケース
１の表面には不純物が付着したり、薄いガス層を形成す
る。これは金属ケース１の表面と液体ナトリウム１５と
の濡れ性が不十分となり、両者の密着性が不完全となる
。このため、検査ないしは観察を行う際の測定値の精度
に悪影響を及ぼすことになる。さらに、高速増殖炉にお
いて、超音波透視器Ｉ８は燃料集合体の交換等の短い期
間前に取着しているので、超音波を発信しかつ受信する
超音波トランスジューサ１９の金属ケース１の表面には
液体ナトリウム１５の温度が低い場合、前述したように
不純物または極薄のガス層が形成される。このため、発
信パワーつまりエネルギがガス層に吸収されて液体ナト
リウム中へ伝搬されないだけでなく受信されないなどの
課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、超
音波トランスジューサの金属ケースの表面が常に正常な
状態で液体ナトリウムと短時間で濡れ性を発揮して良好
な密着性を保ち得るような超音波トランスジューサの組
立方法を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は金属ケースを不活性ガス中で加熱して表面の汚
れを除去する表面処理工程と、この表面処理工程で処理
された金属ケースを高温の純液体金属中に浸漬し固化し
て前記金属膜を形成させる工程と、この金属膜形成工程
で処理された金属ケースを該金属ケースと漏れ性がすぐ
れた液体中に浸漬して液膜を形成させる液膜形成工程と
、この液膜形成工程で処理された金属ケースを常温で固
体で加熱されると液体になる液体中に浸漬して前記液膜
面に常温固化物質膜を形成させる工程と、この常温固化
物質膜を形成させたのち金属ケース内に超音波振動子を
組込む工程とからなることを特徴とする。

（作　用）表面処理工程では表面仕上げした金属ケースの表面の切
り粉、油脂分、さびなどの汚れを除去し、かつ金属ケー
スが浸漬される液体金属となじみ易い金属との密着性を
良好にする。

金属膜形成工程では液体金属と完全に濡れ合う金属膜を
形成する。

液膜形成工程では前記金属膜が空気中に曝された場合酸
化するのを防止するために液膜を形成する。

常温固化膜形成工程は前記液膜を常温固化膜で保護する
ためのもので、固化膜は加熱されると液体状態となるも
のである。

超音波振動子組込み工程は上記各処理工程を経て金属膜
、液膜、常温固化膜が形成された金属ケースの内部底面
に超音波振動子を従来例と同様に組込むものである。

このようにして組立てられた超音波トランスジューサは
液体金属中で使用した場合、金属ケースにあらかじめ液
体金属と漏れ易い金属膜が形成されているために液体金
属との漏れ性が良好となり、超音波の送受信が速やかに
行われる。

（実施例）第１図および第２図を参照しながら本発明に係る超音波
トランスジューサの組立方法の一実施例を説明する。

第１図において、表面処理工程２３では第３図に示した
金属ケース１が機械加工などされて表面仕上げされた後
、切削油、切り粉、錆などを有機溶剤、酸などで表面を
清浄化する。金属膜形成工程２４では第２図に示したよ
うに金属ケース１の下面液体金属たとえば液体ナトリウ
ムの金属膜２８を付着形成させる。この工程２４は不活
性ガス中で液体ナトリウムを入れたポット内に金属ケー
ス１を浸漬することによって行われる。

金属膜形成工程２４では液体ナトリウム中で冷却したの
ち、不活性雰囲気中で金属ケース１と漏れ性がすぐれた
液体たとえばシリコンオイル中に前記工程２３で表面処
理された金属ケース１を浸漬し該金属ケースの外面にシ
リコンオイルの液膜２９を付着させる液膜形成工程２５
を行う。

次に常温用固化膜形成工程２６において、液膜２９が形
成された金属ケース１を常温で固化し、液体金属中の温
度で液体となる物質たとえばパラフィンを溶かした容器
内に浸漬させて冷却して常温固化膜３Ｇを形成する。つ
まり、パラフィン膜で前記液膜２９の表面を覆う。

最後に第２図に示したように金属ケース１の下部表面に
金属膜２８．液膜２９および常温固化膜３ｏが形成され
た金属ケース１に第３図に示したように超音波振動子３
を組込む超音波振動子組込み工程２７を行う。この工程
２７は従来例と同様に行うことができるためその方法を
省略する。

しかして、上記実施例によれば金属ケースの下面は空気
に曝されることなく清浄な状態を保つことができる。し
たがって、高速増殖炉内の超音波透視器に使用した場合
、液体ナトリウム中に装荷状態になると液体ナトリウム
の温度によって常温固化膜３０および液膜２９は直ちに
溶けて分散し金属膜２８が露呈する。この金属膜２８は
液体ナトリウムと同一かまたは類似した性質を有してい
るためになじみ易く液体ナトリウムとの漏れ性にすぐれ
ている。したがって金属ケース１の底面と液体ナトリウ
ムとの間には全（空孔、隙間を生じることがないので、
超音波振動子３の送受信が誤差なく速やかに行うことが
できる。

［発明の効果］本発明によれば液体金属との漏れ性が改善されるため、
超音波トランスジューサが液体金属と漏れるための時間
が短縮される。よって、超音波透視器として使用した場
合、速やかな応答性とともに信頼性が向上し、しかも超
音波測定、燃料の交換などの作業時間が短縮でき、かつ
運転時間を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波トランスジューサの組立方
法の一例を示す工程図、第２図は第１図の工程で処理さ
れた金属ケースの縦断面図、第３図および第４図は従来
例を説明するための図で、第３図は超音波トランスジュ
ーサの縦断面図、第４図は高速増殖炉の概略的縦断面図
である。１・・・金属ケース２・・・カバー３・・・超音波振動子４・・・電極５・・・銀ペースト６・・・シールコネクタ７・・・電線８・・・Ｍ１ケーブル９・・・原子炉容器Ｏ・・・上端開口！・・・固定プラグ２・・・回転プラグ３・・・炉心４・・・入口管５・・・液体ナトリウム６・・・出口管７・・・炉心上部機構訃・・超音波透視器９・・・超音波トランスジューサ２０・・・反射板２１・・・液体ナトリウムの自由液面２２・・・カバーガス空間２３・・・表面処理工程２４・・・金属膜形成工程２５・・・液膜形成工程２６・・・常温固化膜形成工程２７・・・超音波振動子組込工程２８・・・金属膜２９・・・液膜３０・・・常温固化膜（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）茅２図手圏］５第閉

Claims

【特許請求の範囲】

金属ケースを不活性ガス中で加熱して表面の汚れを除去
する表面処理工程と、この表面処理工程で処理された金
属ケースを高温の純液体金属中に浸漬し固化して前記金
属膜を形成させる工程と、この金属膜形成工程で処理さ
れた金属ケースを該金属ケースと漏れ性がすぐれた液体
中に浸漬して液膜を形成させる液膜形成工程と、この液
膜形成工程で処理された金属ケースを常温で固体で加熱
されると液体になる液体中に浸漬して前記液膜面に常温
固化物質膜を形成させる工程と、この常温固化物質膜を
形成させたのち金属ケース内に超音波振動子を組込む工
程とからなることを特徴とする超音波トランスジューサ
の組立方法。