JPH0634076B2 - 超音波透視装置 - Google Patents

超音波透視装置

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JPH0634076B2
JPH0634076B2 JP63326347A JP32634788A JPH0634076B2 JP H0634076 B2 JPH0634076 B2 JP H0634076B2 JP 63326347 A JP63326347 A JP 63326347A JP 32634788 A JP32634788 A JP 32634788A JP H0634076 B2 JPH0634076 B2 JP H0634076B2
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ultrasonic
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unit
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哲男 玉置
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

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、液体金属冷却型高速炉の原子炉容器内に装荷
した燃料集合体の装荷状態の異常の有無を検出する超音
波透視装置に関する。
(従来の技術) 一般に、液体金属冷却型高速炉は、燃料交換前に原子炉
容器上部に設けられた制御棒駆動機構と炉心に挿入され
た制御棒を切離した後、炉心上部機構(以下UCSとい
う)と一体の回転プラグを回転移動して燃料交換を行
う。このとき制御棒の切離しと炉心内への挿入が確実に
行われていない場合、あるいは燃料集合体等の炉心構成
要素が浮上り、UCSと干渉している場合に、回転プラ
グを回転すると炉心に重大な損傷を与える恐れがある。
従ってこの様な問題を回避するためには、何等かの手段
で炉心上部の障害物の有無を確認し、障害物の有る場合
には正常な位置に戻す必要がある。しかしながらナトリ
ウムを始めとして液体金属冷却材は不透明物質であるた
め、超音波を利用した透視装置の設置が要望されてい
る。
超音波透視装置としては、炉心上端部近傍に超音波発信
受信器(以下トランスデューサという)を置いて炉心と
UCSとの間隙に超音波を発射し、炉心を挟む対向位置
に設けられた反射体からの反射信号を受けて信号処理を
行い、これを超音波の発射方向を水平方向に走査して繰
返し、反射信号の強度から障害物の有無を、また超音波
の発射方向と、発射後に反射波が受信されるまでの時間
によって障害物の位置を、夫々判定する方式のものが考
えらている(特開昭55-90808号,特開昭57-154006
号)。
障害物の水平方向位置の判定は、例えば浮上り燃料集合
体が特定できる程度の位置分解能が必要であり、トラン
スデューサより発射される超音波の水平方向の広がりは
できるだけ抑制されるが、反射体位置での超音波の広が
りは炉心の大きさにも依存するため、これを希望の幅に
抑えることは時に困難となる。このため、反射体を水平
方向に複数の反射面から構成し、トランスデューサから
各反射面までの距離が異なる様に反射体を取付け、反射
体からの受信波に含まれる複数反射面からの反射波の夫
々から障害物の判定をする方式が考えられている(特開
昭54-62487)。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、炉心の大きさで決まるトランスデューサ
から反射体までの平均的な距離と、各反射面の距離の差
と、超音波の広がりと、の3条件の兼合いによっては受
信波に含まれる複数反射面からの反射波が時間的に重な
ってしまい、夫々を区別することが困難となる。このた
めトランデューサによる受信波に何等かの信号処理を施
して複数反射面からの反射波を弁別し、障害物の判定が
可能な超音波透視装置の開発が要望されている。
本発明はこの様な要望を満たすためになされたもので、
その目的はトランスデューサの受信波に含まれる複数の
反射面からの反射波が時間的に重なってしまう場合で
も、これらを信号処理によって弁別し、炉心上部の障害
物の有無と位置を正しく判定できる液体金属冷却型高速
炉の炉内検査用超音波透視装置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) 上記目的を達成するために、本発明の超音波透視装置
は、液体金属冷却型高速炉の原子炉容器内で炉心の上端
部近傍位置から炉心の上方を横断する超音波信号を発信
受信するトランスデューサと、トランスデューサを水平
方向に回転可能に保持する駆動部と、前記原子炉容器の
内周側に隙間を存して配置された内筒の内面で前記トラ
ンスデューサに対向した位置に配設され複数の反射面列
を備え、かつ周方向に分割された複数の分割体から成る
超音波反射体と、この超音波反射体から周方向に離れた
位置に設けられた単一反射面を有する基準反射体と、前
記駆動部を制御する制御部と、前記トランスデューサか
ら超音波を発信し反射体からの反射波を受信する超音波
発信受信部と、超音波発信受信部から送られる超音波受
信信号と制御部から送られる超音波発信方向を示す信号
を受けて炉心上部の障害物の有無と位置を判定する信号
処理部と、信号処理結果を表示する出力表示部とを具備
し、前記信号処理部において基準反射体からの受信信号
を入力信号、前記分割反射体からの超音波受信信号を出
力信号とする系のインパルス応答を規格化反射信号とし
て求めることにより、分割反射体からの超音波受信信号
に含まれる前記複数の反射面からの反射波を弁別評価す
ることを特徴とするものである。
(作 用) 本発明の超音波透視装置によれば、反射体取付位置での
超音波の水平方向の広がりによって複数の反射面からの
反射波が重畳して受信された場合でも、個々の反射面か
らの反射波を弁別してその強度が評価できるため、炉内
障害物の有無と位置の正確な判定が可能となる。
(実施例) 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の超音波透視装置を取付けた液体金属冷
却型高速炉の縦断面図であって、炉心構成要素を樹立さ
せた炉心1及びそれを支持する炉心バレル2等を収納し
て原子炉容器3が設けられている。原子炉容器3の上部
には遮蔽プラグ4が設けられ、この遮蔽プラグ4と原子
炉容器3内に充填された液体金属冷却材5の液面との間
にカバーガス空間を形成している。前記炉心バレル2の
外側にはこの炉心バレル2を囲んで内筒6が設けられて
いる。前記遮蔽プラグ4の下面には、炉心構成要素上方
に間隙を有して炉心上部機構7が設けられている。
一方、前記遮蔽プラグ4上にはトランスデューサ駆動の
ための駆動部8が設けられ、この駆動部8と連結して遮
蔽プラグ4を貫通する保持管9にトランスデューサ10が
装置されている。前記内筒6の内側には前記トランスデ
ューサ10と対向する位置に反射体11が取付けられてい
る。
上記超音波反射体11は第2図の原子炉容器横断面図に示
すように、原子炉容器3内の内筒6の内側周方向に沿っ
て配設されており、複数(図の例では11a 〜11e の5
個)の分割体に分割されている。各分割体11a 〜11e は
第3図の拡大図に示すように取付座12によって内筒6に
固定され、各々複数(図の例では6個)の反射面列13を
備えている。また、反射体11から周方向に離れた位置に
単一反射面を有する基準反射体14が設けられている。
以上の機械的構成部に対して、第1図に示す様に、トラ
ンスデューサ10を水平扇形状に走査する駆動部8を制御
する制御部15と、トランスデューサ10が予め設定された
角度だけ水平方向に回転移動した位置に静止したことを
知らせる信号を受けてトランスデューサ10から超音波を
発信し反射体11からの反射波を受信する超音波発信受信
部16が設けられている。また、超音波発信受信部16から
送られる超音波受信信号と制御部15から送られる超音波
発信角度位置信号を受けて障害物の有無と位置を判定す
る信号処理部17及び信号処理結果を表示する出力表示部
18が設けられている。
次に、本発明の信号処理部17における処理手順を以下で
説明する。
第4図(a) 、(b) は4個の反射面13a 〜13d から成る反
射面列13に超音波を発射した場合に得られる受信波の例
を模式的に示したもので、各反射面からの反射波S
が合成されており、Sの強度はSの 0.8倍、S
はSの 0.8倍、SはSの 0.8倍、となってい
る。今、実際に得られる受信波が常に第4図(a) の様で
あれば、各反射面からの反射波S〜Sを弁別して強
度を評価することは容易であるが、超音波の波長と各反
射面の距離の差によっては、第4図(b) の様にS〜S
が重畳して受信され、これを弁別評価することが困難
となる。この様な場合にも障害物の判定を可能とするた
めに、本発明の信号処理部17では、第5図に示す処理手
順で処理を行う。即ち、超音波の伝播速度に対する液体
金属冷却材温度の変動等の影響を除くために、一つの角
度位置で例えば10回以上超音波を発射して得られる反射
波を加算し、先ず平均反射波z(t)を求める(処理10
1)。次に平均反射波z(t)のフーリエ変換を行い、
フーリエ係数z(jω)を算出する(処理102)。更
に、予めここまでと同じ手順で、基準反射体14に対して
超音波を発射して得られる単一反射面からの反射波y
(t)のフーリエ係数Y(jω)を計算保持しておき
(処理103)、このY(jω)を用いて、y(t)を仮
想的な入力、z(t)を出力とする系の周波数応答H
(jω)を H(jω)=Z(jω)/Y(jω) の計算により求める(処理104)。次にH(jω)をフ
ーリエ逆変換することにより、インパルス応答h(t)
を算出する(処理105)。
基準反射体からの反射波y(t)が第4図(c)(この例
ではSと同じ波形)の場合、第4図(a) 、(b) に対し
て夫々第4図(d) 、(e) の様なインパルス応答h(t) が
得られる。これらの図に見られる通り、インパルス応答
h(t) は基準反射体14からの反射波を基準として規格化
した反射面列13からの反射波に相当しており、各反射面
からの反射波の強度も定量的に正しく求められている
(処理106)。このようにして求めた反射波強度と、炉
内構造物が全て正しくセットされた状態での反射波強度
とこのときの間隙量を用いて、比例計算により測定時の
間隙量が算出される。出力表示部18には角度位置に対応
した間隙量が表示され(処理107)、これにより障害物
の有無と位置が容易に認識できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、反射体取付け位
置での超音波の水平方向の広がりによって複数の反射面
からの反射波が重畳して受信された場合にも、個々の反
射面からの反射波を弁別してその強度が評価できるた
め、障害物の有無と位置の正確な判定が可能となる。従
って、炉心が大型化した場合にも、反射面の数を増すこ
とにより充分な位置分解能を得ることが期待される。ま
た、超音波の水平方向への広がりと波長に対する制限が
緩和され、トランスデューサ及び超音波発信器の製作コ
ストの削減が期待される。その他、反射体反射面列の取
付けにおいて各反射面のトランスデューサからの距離の
差に対する制限が緩和されるため反射体スペースの削減
が期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波透視装置を装着した液体金属冷
却型高速炉の縦断面図、第2図は第1図の原子炉容器の
横断面図、第3図は第2図の反射面列部分の拡大図、第
4図(a) および(b) は4個の反射面を有する反射面列に
超音波を発射した場合の受信波の模式波形図、同図(c)
は基準反射体からの受信波の基本波形図、同図(d) およ
び(e) はいずれも同図(a) および(b) のインパルス応答
波形図、第5図は本発明の信号処理部での処理手順を示
すフローチャートである。 1……炉心、2……炉心バレル 3……原子炉容器、4……遮蔽プラグ 5……液体金属冷却材、6……内筒 7……炉心上部機構、8……駆動部 9……保持管、10……トランスデューサ 11……反射体、12……取付座 13……反射面列、14……基準反射体 15……制御部、16……超音波発信受信部 17……信号処理部、18……出力表示部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体金属冷却型高速炉の原子炉容器内で炉
    心の上端部近傍位置から炉心の上方を横断する超音波信
    号を発信受信する超音波発信受信器と、前記超音波発信
    受信器を水平方向に回転可能に保持する駆動部と、前記
    原子炉容器の内周側に隙間を存して位置された内筒の内
    面で前記超音波発信受信器に対向した位置に配設され複
    数の反射面列を備え、かつ周方向に分割された複数の分
    割体から成る超音波反射体と、前記超音波反射体から周
    方向に離れた位置に設けられた単一反射面を有する基準
    反射体と、前記駆動部を制御する制御部と、前記超音波
    発信受信器から超音波を発信し反射体からの反射波を受
    信する超音波発信受信部と、超音波発信受信器部から送
    られる超音波受信信号と制御部から送られる超音波発信
    方向を示す信号を受けて炉心上部の障害物の有無と位置
    を判定する信号処理部と、信号処理結果を表示する出力
    表示部とを具備し、前記信号処理部において基準反射体
    からの受信信号を入力信号、前記分割反射体からの超音
    波受信信号を出力信号とする系のインパルス応答を規格
    化反射信号として求めることにより、分割反射体からの
    超音波受信信号に含まれる前記複数の反射面からの反射
    波を弁別評価することを特徴とする超音波透視装置。
JP63326347A 1988-12-26 1988-12-26 超音波透視装置 Expired - Lifetime JPH0634076B2 (ja)

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RU2697664C1 (ru) * 2018-11-26 2019-08-16 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора

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