JPH045323B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、渦電流法によりライニング管のライ
ナ層や全肉厚等の厚みを測定する方法に関し、特
にジルコニウム合金（以下、ジルカロイを称す）
管の内面に純ジルコニウムライナ層を形成した原
子炉核燃料用の被覆管におけるライナ厚さや全肉
厚の測定等に好適に適用可能な測定法に関するも
のである。

〔従来技術〕

原子炉運転の効率化のためには急激な出力上昇
や下降が不可欠であるが、従来のジルカロイ製の
核燃料被覆管では、急激な出力変動があると応力
腐食割れが懸念される。そこで、ジルカロイ管の
内面に極薄の純ジルコニウムライナ層を形成した
被覆管が開発されている。このような被覆管にお
いては強度上の問題からライナ層や全肉厚が所定
の厚さを有していることが必要であり、そのため
にこれらの厚さを正確に測定する必要がある。

一般に、ライニング管のように２種以上の金属
からできている管の各層や全体の厚さの測定法と
しては、破壊的測定法と非破壊的測定法がある
が、破壊的測定法では管の両端部の測定しかでき
ず、管内面全面の測定が不可欠な上記被覆管の場
合には適用できない。非破壊的測定法としては超
音波法と渦電流法があるが、超音波法は、上記被
覆管においてはライナ層とジルカロイ管の境界面
でのエコー識別が極めて困難であるため適用でき
ない。一方、渦電流法はジルコニウムライナ層の
導電率（１／ρ、ρ＝50μΩ・cm）とジルカロイ
部の導電率（１／ρ、ρ＝70μΩ・cm）の差を利
用することによつてライナ厚や全肉厚の測定が可
能である。即ち、渦電流法の原理は、交流電流を
流したコイルを金属表面に近接させることにより
金属表面に渦電流が流れ、その渦電流によつて誘
導磁場が誘起されてコイルのインピーダンスが変
化するため、このインピーダンスの変化量によつ
て金属表面の情報を得ることができるということ
であり、ライニング管のライナ厚の変動によつて
インピーダンスが変化し、また全肉厚の変動によ
つてもインピーダンスが変化することも周知のこ
とであり、これによつてライナ厚や管の全肉厚を
測定することが原理的には可能である。

このような渦電流法によるライナ厚の具体的な
測定法の一例として、特開昭59−67405号公報に
開示されたものがある。これはコイルと管内面と
の間の空隙（以下、リフトオフと称す）の変動に
起因するコイルインピーダンス変化方向のインピ
ーダンス成分Vyとそれに直交する方向のインピ
ーダンス成分Vxを求め、Vxから、あるいはVx
をVyで補正したものからライナ厚を求めている。

ところで、測定されたインピーダンス成分をラ
イナ厚に変換する際には基準点が必要であり、そ
こで上記公報では既知のライナ層を備えた基準試
片を用い、停止しているこの基準試片の一点にお
けるインピーダンス成分を基準としている。しか
し、管内におけるインピーダンスの変化を正規化
インピーダンス平面に示した第６図から明らかな
ように、リフトオフが異なると基準点が大きく変
化するが、上記方法では基準点設定時のリフトオ
フを再現性よく設定するのは非常に困難であり、
再現性の良い基準（零）点設定や感度設定が不可
能で、正確な測定ができないという問題があつ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたものであつて、渦電流法によつてライニ
ング管の各厚みを測定する場合、その基準点及び
感度の再現性を良くしたライニング管の厚みに測
定法の提供を目的とする。

〔発明の構成〕

本発明のライニング管の厚み測定法は、ライニ
ング管の厚みを、管内部に電磁誘導試験用のコイ
ルを挿入して渦電流法により測定する際に、被測
定ライニング管と同径でかつライナ厚が既知で互
いにその厚みが異なる２種の標準ライニング管を
回転させて得られた渦流測定器の出力の一方の平
均値を基準点とし、他方の平均値との対比によつ
て感度を設定してライニング管の厚みを算出し、
標準ライニング管を回転させてリフトオフ量を平
均化させることによつて基準点の再現性を良くす
るとともに、同様に感度の再現性を良くしたこと
を特徴とするものである。

〔実施例〕

次に、本発明をライナ被覆管のライナ厚及び全
肉厚の測定に適用した一実施例を、第１図〜第５
図に基づいて説明する。第１図ａにおいて、同図
ｂに示すように母材管であるジルカロイ管１ａの
内面に純ジルコニウムのライナ層１ｂを形成され
たライナ被覆管１が回転機２によりその軸心回り
に回転駆動可能に保持され、このライナ被覆管１
内に装入可能なプローブ３が装入装置４にて支持
されている。プローブ３内には絶対値型のコイル
が埋め込まれており、そのコイル径は約１mmであ
る。このコイルからの信号、即ちインピーダンス
変化は渦流測定器５で検知されて例えば電圧に変
換され、その出力が所定の算出式をプログラムさ
れた演算装置６に入力されてライナ厚、全肉厚及
びそれからジルカロイ厚が演算され、その結果が
表示器７に表示されるように構成されている。

コイルに印加される試験周波数は、主に全肉厚
を測定するための500KHzと、主にライナ厚を測
定するための2MHzと4MHzの２重周波数との計３
重周波数が用いられている。このようにライナ厚
の測定において、２重周波数にてコイルを励磁す
ると、周波数によつてインピーダンス変化の方向
が変わるため、各励磁周波数を微小変化させたと
きに生ずる前記コイルのインピーダンス変化の方
向とそれに直交する方向のインピーダンス成分を
検出し、これらインピーダンス成分からリフトオ
フ量の変動やライナ層とジルカロイ部の導電率の
変動等の影響を無くしてライナ厚を求めることが
できるのである。

前記ライナ被覆管１の一端部には、このライナ
被覆管１と同径でかつジルカロイ管８ａの内面に
50μｍ厚の純ジルコニウムのライナ層８ｂが形成
された第１の標準ライナ被覆管８と、ジルカロイ
管９ａの内面に130μｍ厚の純ジルコニウムのラ
イナ層９ｂが形成された第２の標準ライナ被覆管
９が同心状に固定されている。なお、ライナ被覆
管１のライナ層１ｂは、５０μｍ〜130μｍの範
囲内である。

以上の構造における測定手順は、まずプローブ
３を第１の標準ライナ被覆管８内に移動させて第
１の標準ライナ被覆管８を回転させ、その１回転
中における渦流測定器５の出力を各周波数毎にそ
れぞれ平均化してこれを基準点（零点）とする。
さらにプローブ３を第２の標準ライナ被覆管９内
に移動させてこの第２の標準ライナ被覆管９を回
転させ、その一回転中における渦流測定器５の出
力を各周波数毎にそれぞれ平均化してライナ厚が
130μｍの場合の出力とし、それを前記ライナ厚
が50μｍの場合の基準点と対比し、感度を設定す
る、次に、プローブ３を被測定管であるライナ被
覆管１内に移動し、このライナ被覆管１を回転し
ながらプローブ３を移動させる。この時の渦流測
定器５の各周波数毎の出力からそれぞれの前記基
準点を減算し、その値に基づき、さらに前記感度
に基づいて演算装置６でライナ厚と全肉厚を算出
し、さらに全肉厚からライナ厚を減算することに
よつてジルカロイ厚を算出し、これらを表示器７
に表示する。

以上の方法で測定した結果を従来法の結果とと
もに第２図に示す。これは、ジルカロイ管を基準
点（零点）として従来法で90μｍのライナ層を有
するライナ被覆管を数回測定した際の渦流測定器
の出力例と、本発明法によつて測定した結果を示
したものであり、従来法では厚みの正確な測定は
不可能であるが、本発明法によれば高精度な測定
が可能となつている。

又、上記方法でライナ被覆管１のライナ厚、全
肉厚及びジルカロイ厚を測定した結果の一例を第
３図〜第５図に示す。これらの結果から本発明法
によれば実測値と高精度に対応しており、正確な
測定が可能なことが認められる。

〔発明の効果〕

本発明のライニング管の厚み測定法によれば、
以上のようにライニング管の厚みを、管内部に電
磁誘導試験用のコイルを挿入して渦電流法により
測定する際に、被測定ライニング管と同径でかつ
ライナ厚が既知で互いにその厚みが異なる２種の
標準ライニング管を回転させて得られた渦流測定
器の出力の一方の平均値を基準点とし、他方の平
均値との対比によつて感度を設定してライニング
管の厚みを算出するので、標準ライニング管を回
転させてリフトオフ量を平均化することができ、
その結果、基準点の再現性を良くするとともに、
同様に感度の再現性を良くすることができる。従
つて、本発明法によれば、渦電流法によつてライ
ニング管の厚みを極めて高精度に測定することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第
１図ａは本発明法を実施する装置の概略構成図、
同図ｂは同図ａの−線断面図、同図ｃは同図
ａの−線断面図、同図ｄは同図ａの−線
断面図、第２図は本発明法と従来法によるライナ
厚の測定結果のばらつきを示すグラフ、第３図〜
第５図はそれぞれライナ厚、全肉厚及びジルカロ
イ厚の測定値と実測値の関係を示すグラフ、第６
図は基準試験管中でのコイルインピーダンスの変
化を正規化インピーダンス平面で示した図であ
る。 １はライナ被覆管、２は回転機、３はプロー
ブ、５は渦流測定器、６は演算装置、８は第１の
標準ライナ被覆管、９は第２の標準ライナ被覆管
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ライニング管の厚みを、管内部に電磁誘導試
   験用のコイルを挿入して渦電流法により測定する
   際に、被測定ライニング管と同径でかつライナ厚
   が既知で互いにその厚みが異なる２種の標準ライ
   ニング管を回転させて得られた渦流測定器の出力
   の一方の平均値を基準点とし、他方の平均値との
   対比によつて感度を設定してライニング管の厚み
   を算出することを特徴とするライニング管の厚み
   測定法。