JPH0435001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は高速増殖炉の内部、特に炉心と炉心上
部機構との間の間〓における燃料集合体の浮上等
を検出する超音波透視装置に関する。

［従来の技術］ 一般に液体金属冷却型の高速増殖炉では、炉内
部を直接検査することができない為、超音波によ
つて炉内を透視することが行なわれている。以下
第７図乃至第１０図を参照して説明する。第７図
中符号１は原子炉容器であつて、この原子炉容器
１は原子炉建屋３に支持されているとともに、そ
の内周側には内筒２が設置されている。上記原子
炉容器１内には冷却材４および炉心５が収容され
ている。この炉心５は図示しない複数の燃料集合
体および制御棒等から構成されており、炉心支持
機構６を介して前記原子炉容器１に支持されてい
る。原子炉容器１の上部開口１Ａは遮蔽蓋７によ
り閉塞されている。また上記炉心５の上方には炉
心上部機構８が、上記遮蔽蓋７を貫通して設置さ
れている。かかる構成の高速増殖炉にあつて、前
記冷却材４は炉心５を下方から上方に流通し、そ
の際炉心５の核反応熱により昇温する。昇温した
冷却材４は原子炉容器１に接続された図示しない
冷却材流出配管を介して図示しない熱交換器に導
入され、該熱交換器で二次側冷却材と熱交換して
冷却され、図示しない循環ポンプにより加圧さ
れ、前記原子炉容器１に接続された図示しない冷
却材流入配管を介して原子炉容器１内に導入され
る。以下同様のサイクルをくりかえす。

上記構成の高速増殖炉において、例えば炉心５
内から燃料集合体が上方に浮上するといつた事故
が発生する場合が想定される。このような事態を
放置した場合には、二次災害を併発させ、原子炉
の安全性上好ましいことではない。そこで後述す
る超音波透視装置により炉心５および炉心上部機
構８との間の間〓部１１を監視して、上記燃料集
合体の浮上といつた事態を早期に発見して、速や
かにこれを処置し、二次災害発生を未然に防止せ
んとしている。以下この超音波透視装置について
説明する。

すなわち第７図に示すように、原子炉容器１内
の所定位置には、超音波透視装置２０が挿入配置
されている。この超音波透視装置２０ は、前記
遮蔽蓋７を貫通した本体０Ａと、この本体２０Ａ
の先端に固着された超音波トランスジユーサ２１
と、上記本体２０Ａの上端部に取付けられた駆動
装置２０Ｂとからなる。上記超音波トランスジユ
ーサ２１は本体２０Ａおよび駆動装置２０Ｂとに
より上下動可能になつているとともに、回動可能
な構成となつている。この超音波トランスジユー
サ２１により水平方向に超音波を発信するととも
に、その反射波を受信する。上記超音波トランス
ジユーサ２１に対向して炉心５および炉心上部機
構７との間の間〓部１１の延長線上の内筒２の内
壁には、超音波反射体２２が設置されている。す
なわち超音波トランスジユーサ２１から超音波を
発信し、この超音波の上記超音波反射体２２から
の反射波を受信することにより、上記間〓部１１
における燃料集合体の浮上、あるいは異物の存
在、あるいは制御棒の切離しの有無等を検出する
ものである。

上記トランスジユーサ２１は、第８図に示すよ
うに水平方向に所定の角度θ₁で超音波を走査でき
るように回転操作されるとともに、前記間〓部１
１の任意の位置に対向可能なように上下動可能に
なつており、所定の検査領域をカバーできるよう
になつている。なお該回転動作および上下動作は
前述したように本体２０Ａおよび駆動装置２０Ｂ
によりなされる。

このように超音波透視装置２０は、間〓部１１
の軸方向の適切な位置にて、反射対２２に向けて
所定範囲内で水平方向に超音波を正確に発信さ
せ、その反射波を受信して間〓１１における浮上
燃料集合体等の異物の存在を検出するものであ
る。よつて正確な流出を行なう為には、上記超音
波トランスジユーサ２１の位置を正確に設定する
必要がある。そこで従来超音波トランスジユーサ
２１の位置設定を以下のようにして行なつてい
た。

すなわち前記炉心上部機構７の管板部３１の超
音波トランスジユーサ２１側に基準反射板３２を
設置し、この基準反射板３２を使用してその位置
設定を行なつていた。上記基準反射板３２は第９
図および第１０図に示すように、十字状の溝３３
を形成したプレート３４であり、その平面部３５
が超音波トランスジユーサ２１に正対しないよう
に傾斜した状態でボルト３６により固着されてい
る。なお上記平面部３５を傾斜させたのは、該平
面部３５からの反射波は位置設定には不要である
ことによる。上記溝３３は縦溝３３Ａおよびこの
縦溝３３Ａに直交する横溝３３Ｂからなり、この
内上記縦溝３３Ａにより超音波トランスジユーサ
２１の鉛直方向の位置設定を行ない、また横溝３
３Ｂにより水平方向の位置設定を行なう。すなわ
ち縦溝３３Ａは上述したように円筒表面をなして
いる為に、縦溝３３Ａの溝軸３３ａと超音波トラ
ンスジユーサ２１が平行になつた場合のみ超音波
トランスジユーサ２１は反射波を受信することが
できる。この位置が鉛直方向に基準反射板３２と
同じ位置である。よつて該位置から超音波トラン
スジユーサ２１を鉛直下方に所定距離下降するこ
とにより、超音波トランスジユーサ２１の鉛直方
向の位置を設定することが可能となる。そして水
平方向についても同様に、横溝３３Ｂは円筒表面
となつているので、超音波トランスジユーサ２１
と横溝３３Ｂの溝軸３３ｂとが平行になつた場合
のみ超音波トランスジユーサ２１は、反射波を受
信することが可能となる。そして該位置が基準反
射板３２と同方向であり、その方向を基準にして
水平方向に走査させる。以上のような操作により
超音波トランスジユーサ２１の位置設定を行な
い、該位置を固定した後、所定範囲内にて超音波
を発信して、発信された超音波の超音波反射体２
２からの反射波を受信することにより前記間〓部
１１における浮上燃料集合体等、異物の存在を検
出し、異常の有無を検出する。

［背景技術の問題点］ 上記構成によると以下のような不具合があつ
た。

(1) まず基準反射板３２は、サーマルストライピ
ング等熱的に厳しい状況下にてボルト７６によ
り管板３１に固着されており、永年使用による
劣化それによる精度の低下が懸念される。

(2) また上記管板部３１は間〓部１１の上方400
mm以上の地点にあり、その結果超音波トランス
ジユーサ２１に長い上下方向ストロークが要求
され、それによつて超音波トランスジユーサ２
１を支持している本体２０Ａを長くしなければ
ならず、さらには超音波透視装置２０を炉内に
挿入、引抜する図示しない取扱装置の長さをも
長くしなければならない等装置の大形化および
複雑化を誘引してしまう。

(3) そして上記基準反射板３２により水平方向の
位置設定を行なう場合、超音波トランスジユー
サ２１と基準反射板３２との距離は、超音波ト
ランスジユーサ２１と反射体２２との距離に比
べて極めて小さく、その為位置設定した時の誤
差がその分拡大され、位置精度が低下してしま
うという問題があつた。

(4) さらに管板部３２は前述したように熱的に厳
しい状況下におかれているので、温度分布によ
る熱変形および遮蔽蓋７の停止精度等により該
位置精度が低下してしまうという問題があつ
た。

［発明の目的］ 本発明は以上の点に基づいてなされたものでそ
の目的とするところは、熱的に厳しい状況下にお
かれた場合であつても、その健全性を維持するこ
とができるとともに、超音波トランスジユーサの
位置設定を高精度で行なうことができ、炉心上部
における障害物等の検出を正確に行なうことが可
能な超音波透視装置に関する。

［発明の概要］ すなわち本発明による超音波透視装置は、原子
炉容器内に昇降可能でかつ回動可能に設置され炉
心を横断する方向に超音波を発信する超音波トラ
ンスジユーサと、この超音波トランスジユーサに
対向して炉心と炉心上部機構との間の間〓部の延
長上の上記原子炉容器内に配置された超音波反射
体と、上記超音波トランスジユーサ側であつて上
記炉心上部機構の整流筒の外表面に超音波トラン
スジユーサと対向して設置され超音波トランスシ
ユーサの鉛直方向の位置設定に使用する上下動作
用基準反射体と、前記超音波反射体列の端部に設
置され超音波トランスジユーサの水平方向の位置
設定に使用する水平走査用基準反射体とを具備し
たことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下第１図乃至第６図を参照して本発明の一実
施例を説明する。第１図は本実施例による超音波
透視装置を備えた高速増殖炉の概略構成を示す縦
断面図であり、図中符号１０１は原子炉容器を示
し、この原子炉容器１０１は原子炉建屋１０３に
支持されているとともに、その内周側には内筒１
０２が設置されている。この原子炉容器１０１内
には、冷却材１０４および炉心１０５が収容され
ている。上記炉心１０５は炉心支持機構１０６を
介して原子炉容器１０１に支持されている。また
上記炉心１０５は図示しない複数の燃料集合体お
よび制御棒等から構成されている。また原子炉容
器１０１の上部開口１０１Ａは遮蔽蓋１０７によ
り閉塞されている。上記炉心１０５の上方には炉
心上部機構１０８が遮蔽蓋１０７を貫通して設置
されている。この炉心上部機構１０８の下部に
は、管板１０９および整流筒１１０が設置されて
いる。

上記原子炉容器１０１の内壁の所定位置には超
音波透視装置１１１が設置されており、この超音
波透視装置１１１は前記遮蔽蓋１０７を貫通配置
された本体１１２と、この本体１１２の先端部に
取着された超音波トランスジユーサ１１３と、上
記本体１１２の上端部に連結された駆動部１１４
とから構成されている。そして上記超音波トラン
スジユーサ１１３は、上記駆動部１１４により水
平方向に回動可能となつているとともに、上下動
可能な構成となつており、またその俯仰角を調節
できる構成となつている。かかる構成の超音波ト
ランスジユーサ１１３により超音波を発し、その
反射波を受信することにより、炉心１０５と炉心
上部機構１０８との間の間〓１１６における障害
物の有無等を検出する。

上記超音波トランスジユーサ１１３と対向する
位置の前記内筒１０２の内壁には、超音波反射体
１１５が設置されている。この超音波反射体１１
５は炉心１０５および炉心上部機構１０８との間
の間〓部１１６を挟んで上記超音波トランスジユ
ーサ１１３の反対側に設置されており、第２図に
示すように内筒１０２の内周面に所定の範囲で設
けられている。

前記整流筒１１０の内超音波トランスジユーサ
１１３側に位置する何本かの整流筒１１０は第３
図に示すように、整流筒と基準反射体の両機能を
備えた上下動作用基準反射体１２１となつてい
る。この上下動作用基準反射体１２１は、第４図
に示すように超音波トランスジユーサ１１３から
の超音波を超音波トランスジユーサ１１３方向に
反射する円筒面状の基準反射面領域ＡおよびＢ
と、逆に超音波トランスジユーサ１１３からの超
音波を反射しないように所定角度（α＝２度）以
上傾斜したテーパ状のマスク領域Ｃ，Ｃとからな
る。そして超音波トランスジユーサ１１３が上下
動することにより上記基準反射面領域Ａ，Ｂおよ
びマスク領域Ｃ，Ｃの内任意の領域に対向する。

一方前記超音波反射体１１５の端部セクター部
には第６図に示すように、水平走査用基準反射体
１３１が設置されている。この水平走査用基準反
射体１３１には基準反射板領域ａ、走査用反射板
領域ｂ、およびこれら基準反射板領域ａ、走査用
反射領域ｂの間に設けられたマスク領域ｃが設け
られている。上記マスク領域ｃの幅は、超音波ト
ランスジユーサ１１３から発せられる超音波ビー
ムの拡がり径以上のものとなつている。そして超
音波トランスジユーサ１１３を第２図に示すθ₁の
範囲で走査することにより、上記水平走査用基準
反射体１３１および前記超音波反射体１１５を連
続的に走査する。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず超
音波トランスジユーサ１１３の位置設定を行な
う。超音波トランスジユーサ１１３を炉心上部機
構１０８の整流筒１１０の近傍に位置させる。次
に駆動部１１４を起動して超音波トランスジユー
サ１１３を回動させて超音波を発信させる。その
際上下動作用基準反射体１２１からの反射波を受
信することができない場合には、超音波トランス
ジユーサ１１３の仰角を変更して再度回動させ超
音波を発信する。かかる操作をくりかえし、所定
の位置に超音波トランスジユーサ１１３を設定す
る。それでも反射波を受信することができない場
合には、前記駆動装置１１４を駆動させて超音波
トランスシユーサ１１３を鉛直方向に移動させて
上述した操作をくりかえす。そして昇降動作を所
定範囲内にて行なうことにより、上記上下動作用
基準反射体１２１の基準反射面領域ＡおよびＢか
らの反射波、およびマスク領域Ｃ，Ｃからの反射
波を検出し、該位置から所定の寸法だけ超音波ト
ランスジユーサ１１３を鉛直下方に下降させて、
間〓１１６の所定位置に超音波トランスジユーサ
１１３を位置させる。

次に超音波トランスシユーサ１１３の水平方向
の位置を設定する。まず超音波トランスジユーサ
１１３を水平走査用反射体１３１の方向に回動さ
せ基準用反射板領域ａを検出する。その際基準反
射板領域ａからの反射波であることは、マスク領
域ｃが所定範囲にて存在し（該範囲内では反射波
を受信することはできない）、その次に反射波が
受信されることにより確認される。そして基準用
反射板ａを検出した後、該位置を基準にして超音
波トランスジユーサ１１３を所定角度θ₁だけ回転
させることにより、超音波反射体１１５を超音波
で走査し前記炉心１０５と炉心上部機構１０６と
の間の間〓１１６における異物の存在の有無を検
出する。そして上記間〓１１６に異物が存在する
場合に、超音波トランスジユーサ１１３から発信
された超音波が超音波反射体１１５に到達せず、
その結果超音波反射体１１５からの反射波が受信
できないことから確認することができる。

以上本実施例による超音波透視装置１１１によ
ると、以下のような効果を奏することができる。

(1) 超音波トランスジユーサ１１３の鉛直方向の
位置設定は、上下動作用基準反射体１２１を使
用してなされ、この上下動作用基準反射体１２
１は、円筒形をした単純構造であるとともに、
整流筒１１０と一体となつた構造であつて、整
流筒１１０と同等の強度を備えているものであ
り、よつてサーマルストライピング等熱的に厳
しい状況下であつても、その健全性を長期に亘
つて維持することができ、精度の高い位置設定
を可能にする。

(2) また超音波トランスジユーサ１１３の水平方
向の位置設定については、水平走査用基準反射
体１３１により行ない、この水平走査用基準反
射体１３１は超音波反射体１１５の水平方向の
延長上に設置されているために、従来管板１０
９に設置されていた場合のように、その距離の
相違により位置設定時における誤差が拡大され
るということはなく、高精度の位置設定が可能
である。そして水平走査用基準反射体１３１が
設置されている領域は、サーマルストライピン
グ等の熱的条件の比較的緩やかな場所であり、
よつてその構造健全性を長期に亘つて維持する
ことができ、永年使用による位置設定精度の低
下を効果的に防止することが可能となる。

(3) また前記上下動作用基準反射体１２１は、間
〓部１１６のすぐ上方に設置されており、よつ
て従来のように超音波トランスジユーサ１１３
のストロークを長くする必要は無く、超音波透
視装置１１１の構成の簡略化を図ることがでる
とともに、該装置を炉内に出入する装置の構成
をも簡略化することができる等コストの低減を
図る上でも極めて効果的である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明による透視装置は、
原子炉容器内に昇降可能でかつ回動可能に設置さ
れ炉心を横断する方向に超音波を発信する超音波
トランスジユーサと、この超音波トランスジユー
サに対向して炉心と炉心上部機構との間の間〓部
の延長上の上記原子炉容器内に配置された超音波
反射体と、上記超音波トランスジユーサ側であつ
て上記炉心上部機構の整流筒の外表面に超音波ト
ランスジユーサと対向して設置され超音波トラン
スジユーサの鉛直方向の位置設定に使用する上下
動作用基準反射体と、前記超音波反射体列の端部
に設置され超音波トランスジユーサの水平方向の
位置設定に使用する水平走査用基準反射体とを具
備したことを特徴とするものである。

したがつて超音波トランスジユーサの位置設定
に使用する各機器の構造健全性を長期に亘つて維
持することができ、よつて高精度の位置設定を長
期に亘つて提供することが可能となる。また超音
波透視装置はもちろんのこと該装置を炉内に出入
する装置の構成の簡略化を図ることが可能とな
り、信頼性の向上はもちろんのことコストの低減
をも図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示す図
で、第１図は高速増殖炉の概略構成を示す横断面
図、第２図は第１図の−矢視図、第３図は第
１図の部を拡大して示す断面図、第４図は第３
図の部を拡大して示す図、第５図は第４図の
−断面図、第６図は第２図の部を拡大して示
す図、第７図乃至第１０図は従来例を示す図で、
第７図は高速増殖炉の概略構成を示す縦断面図、
第８図は第７図の−断面図、第９図は第７図
の部を拡大して示す図、第１０図は基準反射板
の斜視図である。 １０１……原子炉容器、１０２……内筒、１０
４……冷却材、１０５……炉心、１０６……炉心
支持機構、１０７……遮蔽蓋、１０８……炉心上
部機構、１０９……管板、１１０……整流筒、１
１１……超音波透視装置、１１２……本体、１１
３……超音波トランスジユーサ、１１４……駆動
機構、１２１……上下動作用基準反射体、１３１
……水平走査用基準反射体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器内に昇降可能でかつ回動可能に設
   置され炉心を横断する方向に超音波を発信する超
   音波トランスジユーサと、この超音波トランスジ
   ユーサに対向して炉心と炉心上部機構との間の間
   〓部の延長上の上記原子炉容器内に配置された超
   音波反射体と、上記超音波トランスジユーサ側で
   あつて上記炉心上部機構の整流筒の外表面に超音
   波トランスジユーサと対向して設置され超音波ト
   ランスジユーサの鉛直方向の位置設定に使用する
   上下動作用基準反射体と、前記超音波反射体列の
   端部に設置され超音波トランスジユーサの水平方
   向の位置設定に使用する水平走査用基準反射体と
   を具備したことを特徴とする超音波透視装置。 ２ 上記上下動作用基準反射体は、超音波トラン
   スジユーサから発せられた超音波を超音波トラン
   スジユーサ方向に反射させる正反射面および超音
   波トランスジユーサ方向に反射させないように超
   音波トランスジユーサに対して傾斜したマスク面
   を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の超音波透視装置。 ３ 前記水平走査用基準反射体は、反射面を有さ
   ないマスク領域を挟んで両側に基準反射板領域お
   よび水平走査用基準反射板領域を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波
   透視装置。