JPH0735533A - 被覆燃料粒子における被覆層厚さの測定方法および測定装置 - Google Patents

被覆燃料粒子における被覆層厚さの測定方法および測定装置

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JPH0735533A
JPH0735533A JP5182814A JP18281493A JPH0735533A JP H0735533 A JPH0735533 A JP H0735533A JP 5182814 A JP5182814 A JP 5182814A JP 18281493 A JP18281493 A JP 18281493A JP H0735533 A JPH0735533 A JP H0735533A
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JP
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coating layer
coated fuel
fuel particles
thickness
electric signal
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JP5182814A
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Shuichi Suzuki
修一 鈴木
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Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【構成】 この発明は、被覆燃料粒子をX線撮影し、得
られたX線撮影像をその濃淡を表す電気信号に変換し、
その電気信号に基づき前記X線撮影像における濃淡レベ
ルの変極点を算出し、変極点間距離に基づいて被覆層の
厚さを算出することを特徴とする測定方法であり、ま
た、これを実施する測定装置である。 【効果】 この発明によると、被覆燃料粒子における被
覆層の厚みを、簡便な操作で効率よく、しかも高い精度
で自動的に測定することができる被覆燃料粒子における
被覆層厚みの測定方法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、被覆燃料粒子におけ
る被覆層厚さの測定方法および測定装置に関し、更に詳
しくは、例えばHTR(高温ガス炉)やHTTR(高温
工学試験研究炉)用として使用される被覆燃料粒子にお
ける被覆層厚さを、簡便な操作で効率よく、しかも高い
精度で自動的に測定することができる被覆燃料粒子にお
ける被覆層厚さの測定方法および測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来にお
いては、たとえば二重被覆燃料粒子や、四重被覆燃料粒
子等の被覆燃料粒子における被覆層の厚さを、以下のよ
うにして測定していた。例えば図2に示すような、燃料
核2の表面に第一被覆層3aと第二被覆層3bとをこの
順に被覆してなる二重被覆燃料粒子1aの場合、図3に
示すように、二重被覆燃料粒子1aを樹脂5の中に埋め
込んだ後、これを研磨機等を用いて前記二重被覆燃料粒
子1aの赤道面4まで研磨することにより、金相試料6
を調製する。そして、投影機を用いて前記金相試料6に
おける赤道面4の像を拡大した後、この拡大像を基にし
て、第一被覆層3a及び第二被覆層3bの厚さを目視に
より測定していた。また、例えば図4に示すような、燃
料核2の表面に第一被覆層3aと第二被覆層3bと第三
被覆層3cと第四被覆層3dとをこの順に被覆してなる
四重被覆燃料粒子1bの場合、第三被覆層3c及び第四
被覆層3dの厚さについては、四重被覆燃料粒子1bの
X線写真を撮影する。そして、このX線写真の像を投影
機を用いて拡大し、この拡大像を基にして、第三被覆層
3c及び第四被覆層3dの厚さを目視により測定してい
た。
【0003】しかしながら、かかる従来の測定方法にお
いては、煩雑な前処理を要し、測定に時間が掛るので効
率的でないという問題がある。しかも、目視にて被覆層
の境界を判断し、被覆層の厚さを測定するので測定誤差
が大きく、高い精度で測定することができない。また、
測定者間のバラツキが大きいので、測定結果に対する信
頼性が低い等の問題がある。
【0004】この発明は、前記従来の方法における問題
を解消し、例えばHTR(高温ガス炉)やHTTR(高
温工学試験研究炉)用として使用される被覆燃料粒子に
おける被覆層厚さを、簡便な操作で効率よく、しかも高
い精度で自動的に測定することができる、被覆燃料粒子
における被覆層厚さの測定方法およびその測定装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【前記課題を解決するための手段】前記課題を解決する
ための前記請求項1に記載の発明は、被覆燃料粒子をX
線撮影し、得られたX線撮影像をその濃淡を表す電気信
号に変換し、その電気信号に基づき前記X線撮影像にお
ける濃淡レベルの変極点を算出し、変極点間距離に基づ
いて被覆層の厚さを算出することを特徴とする被覆燃料
粒子における被覆層厚さの測定方法であり、請求項2に
記載の発明は、被覆燃料粒子をX線撮影して得られたX
線撮影像をその濃淡レベルに対応する電気信号に変換す
る撮像装置と、この撮像装置から出力される電気信号に
基づきX線撮影像における濃淡レベルを微分する微分処
理部と、微分処理部で検出された変極点間の距離に基づ
き被覆燃料粒子中の被覆層の厚みを算出する厚み演算部
とを有することを特徴とする被覆燃料粒子における被覆
層厚み測定装置である。
【0006】
【作用】この発明においては、被覆燃料粒子をX線撮影
して得られたX線撮影像を撮像装置で撮影し、その撮像
装置からX線撮影像における濃淡レベルを示す電気信号
が出力される。その電気信号を微分処理部に出力する。
その微分処理部で、X線撮影像における濃淡レベルを示
している電気信号に基づき、その濃淡レベルの変化にお
ける変極点を検出する。微分処理部から出力される変極
点を示す電気信号を厚み演算部に出力する。厚み演算部
では、入力された、変極点を示す電気信号に基づき、被
覆燃料粒子中の被覆層の厚みを算出する。算出された被
覆層の厚みはたとえば出力装置により表示される。
【0007】
【実施例】以下に、この発明に係る被覆燃料粒子におけ
る被覆層厚みの測定方法の実施例につき、図面を参照し
ながら説明する。なお、この発明は以下の実施例に何ら
限定されるものではない。
【0008】図1はこの発明に係る被覆燃料粒子厚み測
定装置の一例を示すブロック図である。
【0009】図1に示すように、被覆燃料粒子厚み測定
装置10は、被覆燃料粒子をX線撮影して得られたX線
撮影像11をその濃淡レベルに対応する電気信号に変換
する撮像装置12と、この撮像装置から出力される電気
信号に基づきX線撮影像11における濃淡レベルを微分
する微分処理部13と、微分処理部13で検出された変
極点間の距離に基づき被覆燃料粒子中の被覆層の厚みを
算出する厚み演算部14と、厚み演算部14で算出され
た被覆層の厚みを出力する出力部15とを有するこの発
明においては、撮像装置12は被覆燃料粒子をX線撮影
して得られたX線撮影像をその濃淡レベルに対応する電
気信号に変換することができるのであれば、公知の種々
の装置を組みあわせて構成することができ、この実施例
においては、図5に示すように、二重被覆燃料粒子1a
のX線写真を公知の方法により撮影して得られたX線写
真を顕微鏡を用いて拡大し、得られた拡大画像を撮像す
るCCDカメラを有して構成される。この撮像装置12
から出力される電気信号は、図5に示されるように、X
線撮影像の任意の一方向(図5中のL)に沿った濃淡レ
ベルに対応する電気信号12Aが出力される。この電気
信号12Aは、第一被覆層3a及び第二被覆層3bに対
応した黒化度の分布を示す曲線を示す。
【0010】なお、この実施例装置の外にも、X線照射
装置と撮像装置とを被覆燃料粒子を挟んで配置し、X線
照射装置から照射され、被覆燃料粒子を透過したX線を
そのまま撮像管に取り込み、これを電気信号に変換し出
力する構成を採用しても良い。
【0011】前記微分処理部13は、前記撮像装置12
から出力された濃淡レベルに対応する電気信号12Aを
入力して、その電気信号12Aにより示される曲線を微
分演算処理し、図5における微分曲線12Bを得る。こ
のとき、燃料核2と第一被覆層3aとの境界面aの存在
を示すピークa’及びa”、第一被覆層3aと第二被覆
層3bとの境界面bの存在を示すピークb’及びb”、
並びに、二重被覆燃料粒子1aの表面となる第ニ被覆層
3bの境界面cの存在を示すピークc’及びc”を有す
る微分曲線が得られる。この微分曲線に対応する電気信
号が厚み演算部14に出力される。
【0012】厚み演算部14は、前記微分処理部13で
求めたこれらのピークのうち互いに隣接するピーク間、
具体的には、a’及びb’間、a”及びb”間、b’及
びc’間、並びに、b”及びc”間のピクセル数を求め
る。このとき、例えば10ピクセルが1μmである等と
予め較正して決定し、これをこの厚み演算部14に記憶
させておくと、求めたピクセル数から直ちに被覆層の厚
みが算出することができる。すると、前記ピクセル数か
ら直ちに第一被覆層及び第二被覆層の厚みを算出するこ
とができる。この算出した結果は、出力部15に表示さ
れる。
【0013】出力部15はCRT装置であってもプロッ
ターであっても良い。なお、記憶装置を有していると、
前記算出結果を保存することができる。
【0014】この発明によると、一連の測定操作が簡便
なので効率がよく、被覆燃料粒子における被覆層の厚み
がパーソナルコンピューター等の解析手段により測定さ
れるので、測定値の誤差や測定者毎のバラツキ等が少な
く、標準偏差を小さくすることができ、高い精度で測定
することができる。
【0015】なお、この発明は、以下のように、その目
的に応じて適宜の変更を加えて行なうことができる。
【0016】前記被覆燃料粒子としては、特に制限はな
いが、通常、ウラン、トリウム、プルトニウム等の核燃
料物質からなる燃料核の表面に、炭化ケイ素、炭化ジル
コニウム等のセラミックスや炭素(例えば熱分解炭素)
等の被覆層を形成してなる被覆燃料粒子を挙げることが
できる。前記被覆燃料粒子は、例えば、HTR(高温ガ
ス炉)用として、あるいはHTTR(高温工学試験研究
炉)用として使用される。
【0017】前記被覆燃料粒子の平均粒径は、通常80
0〜900μmであり、前記燃料核の平均粒径は、通常
400〜600μmであり、前記被覆層の厚みは、通常
150〜250μmである。
【0018】前記被覆燃料粒子における被覆層の数とし
ては、単数でも複数でもよく特に制限はないが、複数の
場合は、通常2層又は4層である。被覆層が複数の層か
ら形成される被覆燃料粒子としては、例えば、BISO
型、TRISO型等を挙げることができる。
【0019】(実験例)この発明の方法及び投影機を用
いて目視にて行なう従来の方法とこの発明の方法とによ
り、被覆層の厚みを測定し、その結果を表1に示した。
なお、表1における、厚みの平均値は100回測定した
ときの値の平均値であり、標準偏差はn=100の値で
ある。この発明の方法においては、X線撮影像としてX
線写真の像を用い、画像処理手段として、顕微鏡(オリ
ンパス(株)製;BHSM型)、CCDカメラ(Dag
e(株)製;CCD−72E型)及びモニター装置(S
ONY(株)製;CPD−1304型)を用いた。ま
た、従来の方法においては、投影機(ニコン(株)製;
V−12型)を用いた。
【0020】結果としては、この発明の方法によると、
従来における方法に比べて標準偏差が小さく、高い精度
で測定することができた。
【0021】
【表1】
【0022】
【効果】この発明によると、例えばHTR(高温ガス
炉)やHTTR(高温工学試験研究炉)用として使用さ
れる被覆燃料粒子における被覆層厚みを、簡便な操作で
効率よく、しかも高い精度で自動的に測定することがで
きる被覆燃料粒子における被覆層厚みの測定方法及び被
覆層厚み測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明に係る被覆燃料粒子における被
覆層厚みを測定する方法を実施する一例としての被覆層
厚み測定装置を示す説明図である。
【図2】図2は従来における金相試料の一例を示す概略
断面説明図である。
【図3】図3は二重被覆燃料粒子を樹脂の中に埋め込ん
だ後、これを研磨機等を用いて前記二重被覆燃料粒子の
赤道面まで研磨することにより、調製された金相試料を
示す概略断面説明図である。
【図4】図4は従来における金相試料の一例を示す概略
断面説明図である。
【図5】この発明により被覆層の厚みを測定する原理を
示す説明図である。
【符合の説明】
1a・・・二重被覆燃料粒子、1b・・・四重被覆燃料
粒子、2・・・燃料核、3a・・・第一被覆層、3b・
・・第二被覆層、3c・・・第三被覆層、3d・・・第
四被覆層、4・・・赤道面、5・・・樹脂、6・・・金
相試料、a・・・燃料核2と第一被覆層3aとの境界
面、a’・・・境界面aの存在を示すピーク、a”・・
・境界面aの存在を示すピーク、b・・・第一被覆層3
aと第二被覆層3bとの境界面、b’・・・境界面bの
存在を示すピーク、b”・・・境界面bの存在を示すピ
ーク、c・・・二重被覆燃料粒子1aの表面となる第二
被覆層3bの境界面、c’・・・境界面cの存在を示す
ピーク、c”・・・境界面cの存在を示すピーク、10
・・・被覆燃料粒子厚み測定装置、11・・・X線撮影
像、12・・・撮像装置、13・・・微分処理部、14
・・・演算部、15・・・出力部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被覆燃料粒子をX線撮影し、得られたX
    線撮影像をその濃淡を表す電気信号に変換し、その電気
    信号に基づき前記X線撮影像における濃淡レベルの変極
    点を算出し、変極点間距離に基づいて被覆層の厚さを算
    出することを特徴とする被覆燃料粒子における被覆層厚
    さの測定方法。
  2. 【請求項2】 被覆燃料粒子をX線撮影して得られたX
    線撮影像をその濃淡レベルに対応する電気信号に変換す
    る撮像装置と、この撮像装置から出力される電気信号に
    基づきX線撮影像における濃淡レベルを微分する微分処
    理部と、微分処理部で検出された変極点間の距離に基づ
    き被覆燃料粒子中の被覆層の厚みを算出する厚み演算部
    とを有することを特徴とする被覆燃料粒子における被覆
    層厚み測定装置。
JP5182814A 1993-07-23 1993-07-23 被覆燃料粒子における被覆層厚さの測定方法および測定装置 Pending JPH0735533A (ja)

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Effective date: 19980414