JPH0781940B2 - インパイルクリープ試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は構造材料等について原子炉内での放射線照射が
機械的強度に及ぼす影響を調べるためのインパイルクリ
ープ試験装置に係り、特に一定の荷重を長期にわたって
安定して付加するとともに、複数の試験片をハウジング
内に配置することを可能にするものに関する。

（従来の技術） 従来のインパイルクリープ試験装置では、試験片とそれ
に対する駆動力源及びひずみ計測センサが近接した状態
で設置されているのが通例である。その際、試験片に引
張り力を付荷する駆動力源としては、ベローズを使用し
てガス加圧より駆動力を発生させていた。

そこで第３図を参照して従来のインパイルクリープ試験
装置の構成について説明する。第３図はインパイルクリ
ープ試験装置の断面図であり、図中符号１はハウジング
である。このハウジング１は原子炉容器の上部開口を閉
塞する遮蔽プラグ２から垂下されている。上記ハウジン
グ１内であってその下部には試験片３が配置されてい
る。この試験片３はその下端を上記ハウジング１の下端
内面から上方に突設された支持部1aに固定されており、
上端はロッド４に固定されている。上記ロッド４の上端
にはフランジ５が形成され、このフランジ５を介して歪
み検出器６に連結されている。又、上記ロッド４の略中
間位置には上記ハウジング１からガイド板７が突設され
ており、ロッド４はこのガイド板７を貫通している。上
記フランジ５とガイド板７との間であってロッド４の外
周位置には内側に受圧室8aを形成するベローズ８が設け
られている。上記受圧室8aにはガス管９が接続されてお
り、このガス管９を介して上記受圧室8a内にガスを供給
・排出することにより、所望の引張り力を試験片３に付
加する。すなわち、受圧室8a内に加圧ガスを供給する
と、その圧力が図中矢印で示すように上記フランジ５の
下面側に作用し、それによってロッド４を介して試験片
３に引張り力が作用する。その際上記ベローズ８は受圧
室8a内の気密を保持するとともに伸縮してロッド４の移
動を許容する。その際試験片３に変形が発生すると、そ
れがロッド４の変位となって現われ、上記歪み検出器６
により計測される。このようにして試験片３に作用する
荷重及び変形量が計測される。

尚、試験片３は炉内中性子照射環境下にあり、試験条件
に対応して温度を制御する必要がある。そこで、試験片
３の外周側にはヒータ10が配置され、さらに、その外周
側には断熱材11が設置されている。

上記構成によると次のような問題がある。

まず上記インパイルクリープ試験においては、試験荷重
として比較的大きな荷重を必要とし、その為ベローズ８
に作用するガス圧力も高いものとなり、ベローズ８の径
寸法にもよるが、例えばその圧力は数＋kg/cm²のオーダ
となる。又、ベローズ８は試験片３と共に高温域である
原子炉容器内に配置されているので、ベローズ８に高い
熱応力が発生し、その結果ベローズ８においてもクリー
プ変形が発生する。かかるクリープ変形が発生するとベ
ローズ８のバネ定数が変化してしまう。したがって一定
のガス圧力をかけても、発生する力は時間と共に変化し
てしまうこととなり、一定荷重の長時間安定付加それに
よる高精度の計測が損われる恐れがあった。これに対し
ては荷重計をロッド４に設けて、荷重を一定にするべく
圧力を制御することも考えられるが、高温でかつ長時間
の使用に耐えられるコンパクトでかつ高精度の荷重計が
ないという問題がある。その為、従来は精度の低い試験
を余儀なくされるか、あるいは試験片３の形状を小さく
して必要荷重を大幅に小さくした試験を強いられてい
た。

又、別の問題として、従来の構成ではハウジング１内に
１つの試験片３しか配置できないという問題がある。す
なわちハウジング１内に数多くの試験片３を配置せんと
した場合には、各試験片３に対応して設けられるベロー
ズ８の径を小さくす必要がある。しかしながらベローズ
の径を小さくした場合にはそれに作用するガス圧力が増
大してベローズ８の健全性を損う恐れがあった。そこで
何等かの手段を考じてハウジング１内に複数本の試験片
３を配置することを可能にすることが要求されていた。
また、第３図に示した従来装置では、試験片３の下端が
ハウジング１の底部に固定されていたため、試験片３を
原子炉容器内から取り出す際にはハウジング１も原子炉
容器内から取り出す必要があり、ハウジング１を原子炉
容器内から取り出した際に原子炉内のガスが外部に漏洩
する可能性があった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の構成によると、一定の荷重を長時間作
用させることができないとともに、ハウジング内に１つ
の試験片のみしか配置できないという問題があり、本発
明はこのような点に基づいてなされたものでその目的と
するところは、一定の引張り荷重を試験片に長期にわた
って安定に付加することができるとともに、ハウジング
内への複数個の試験片の配置を可能とし、かつ原子炉容
器内のガスを外部に漏出させることなく試験片を原子炉
容器内から取り出すことが可能なインパイルクリープ試
験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） すなわち、本発明によるインパイルクリープ試験装置
は、原子炉容器の上部開口を閉塞する遮蔽プラグを貫通
して前記原子炉容器内に挿入されたハウジングと、この
ハウジングの底面に設けられた被連結部に螺合する連結
部を下端に有するケーシングと、このケーシング内に収
容された試験片の下端を前記ケーシングの底部に固定す
る支持部と、前記原子炉容器の外部に設けられ前記試験
片の上端に連結ロッドを介して連結されたロードセル
と、前記原子炉容器の外部に設けられ前記ロードセルお
よび前記連結ロッドを介して前記試験片に引張り荷重を
付加する手段と、前記試験片の軸方向の伸びを検出する
歪み検出器とを具備したことを特徴とするものである。

（作用） つまり、試験片に引張り荷重を付加する装置を原子炉容
器の外部上方に設置することにり、例えば油圧又は空圧
シリンダ機構のように、高い荷重を精度良く提供し得る
装置の使用が可能となり、それによって一定の引張り荷
重を長期間にわたって安定した状態で付加した精度の高
い計測を行なうことができる。

又、引張り荷重を付加する装置を原子炉容器の外部上方
に設置したことにより、従来のように試験片の近傍に比
較的大径のベローズを配置する必要がなくなり、その結
果縮径化を図ることができる。したがって、複数の試験
片を径方向に同時に配置して計測を行なうことができ
る。また、ハウジングの底面に設けられた被連結部とケ
ーシングの下端に設けられた連結部との螺合状態を解除
することにより、試験片を収容したケーシングを原子炉
容器から取り出すことが可能となり、これにより原子炉
容器内のガスを外部に漏出させることなく試験片を原子
炉容器内から取り出すことが可能となる。

（実施例） 以下第１図及び第２図を参照して本発明の第１の実施例
を説明する。第１図は本実施例によるインパイルクリー
プ試験装置の全体構成を示す図であり、図中符号101は
ハウジングである。このハウジング101は図示しない原
子炉容器の上部開口を閉塞する遮蔽プラグ102を貫通し
て配置されている。

上記ハウジング101内には複数のインパイルクリープ試
験機構103が配置されている（尚、図ではその内１個の
み示している）。上記インパイルクリープ試験機構103
は原子炉容器の上方に配置された油圧シリンダ機構104
と、この油圧シリンダ機構104の下方であって上記ハウ
ジング101内に配置された試験片部105、これら油圧シリ
ンダ機構104及び試験片部105を連結するロードセル10
8、連結ロッド109、及び連結パイプ110から構成されて
いる。

まず上記油圧シリンダ機構104の構成から詳細に説明す
る。図中符号106は駆動部ハウジングであり、この駆動
部ハウジング106は上記ハウジング101の上端部に連結さ
れている。上記駆動部ハウジング106内にはパワーシリ
ンダ107が配置され、このパワーシリンダ107の下方に上
記ロードセル108、連結ロッド109、及び連結パイプ110
が順次連結されている。上記駆動部ハウジング106の外
側であって遮蔽プラグ102上には圧力発生装置111が設置
されている。この圧力発生装置111と上記パワーシリン
ダ107との間には配管112、113が上記駆動部ハウジング1
06を貫通して配設されている。

上記連結パイプ110の下方に上記試験片部105が連結され
ている。以下この試験片部105の構成について第２図を
参照しながら説明する。連結パイプ110の下端にはフォ
ーク114が連結され、このフォーク114の上端部に歪み検
出器115が設けられている。上記フォーク114の下方には
ケーシング116が配置され、上記フォーク114の二又部材
は夫々このケーシング116の上部側面を貫通しており、
その基端はケーシング116内に配置されたフォークエン
ド117となっている。上記フォークエンド117の下方には
ロッド118が連結され、このロッド118の下端には試験片
119が連結されている。上記試験片119の下端は上記ケー
シング116の底面から上方に突設された支持部120に固定
されている。又、上記試験片119の外周側にはヒータ121
が配置され、このヒータ121の外周側には断熱材122が充
填されている。上記ケーシング116の上端にはバー123が
連結され、このバー123は上記歪み検出器115に連結され
ている。

又、上記ケーシング117の下端には連結部としての雌ね
じ部124が形成されており、一方ハウジング101の底面に
は被連結部としてのボルト125が突設されている。試験
片部105は上記雌ねじ部124とボルト125との螺合により
ハウジング101に固定されている。

又、本実施例は上記構成をなすインパイルクリープ試験
機構103がハウジング101内であって径方向に複数配置さ
れている。これは従来のようにベローズを使用する構成
ではないので、試験片部105の径を小さくすることがで
き、その結果ハウジング101内に複数の試験片部105を複
数配置することが可能になったものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず油圧シリン
ダ機構104による引張り荷重の付加がなされる。すなわ
ち圧力発生装置111より配管112、113を介してパワーシ
リンダ107に油圧が供給される。これによってパワーシ
リンダ107に引張り力が発生し、この引張り力はロード
セル108、連結ロッド109、連結パイプ110、フォーク11
4、及びロッド118を介して試験片119に伝達される。そ
の際、引張り力の調整はロードセル108の荷重計からの
フィードバックに基づき、圧力発生装置111からの流体
圧力を調整することにより行なう。又、パワーシリンダ
107の上端は駆動部ハウジング106に連結されており、よ
って駆動部ハウジング106にも引張り荷重が作用する。

上記引張り荷重の付加により試験片119は軸方向に伸
び、その伸びはバー118と歪み検出器114との間での変位
計測により計測される。かかる計測がハウジング101内
に複数配置されたインパイルクリープ試験機構103の全
てについて行われる。

又、試験が終了した試験片部105については、雌ねじ部1
23及びボルト124との螺合を解除することにより、他の
試験片部105とは独立して搬出することができる。

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。

まず一定の引張り荷重を長期にわたって安定した状
態で付加することができる。すなわち本実施例の場合に
は荷重を付加する装置を原子炉容器の外側の室温雰囲気
下に配置しており、その結果安定した荷重しかも比較的
高い荷重を長期にわたって安定付加させることが可能な
油圧シリンダ機構104を使用することができるからであ
る。したがって精度の高い計測を行なうことができるも
のである。

次に本実施例の場合には試験片部105において従来
のようにベローズを使用する構成ではないので、試験片
部105の径寸法を小さくすることができ、その結果ハウ
ジング101内にあって径方向に複数の試験片部105を設置
することができる。その際各列に対応して油圧シリンダ
機構104も設置されているので、同時に数多くの計測を
行なうことができる。

次に、ロードセル108も原子炉容器の外側の常温雰
囲気下に配置されているので、高い精度の荷重計の使用
が可能となる。したがって該荷重計からの信号に基づく
引張り力の制御も精度の高いものとなる。

又、試験片部105の下端には雌ねじ部123が形成さ
れ、この雌ねじ部123及びハウジング101側のボルト124
との螺合を解除することにより他の試験片部105とは独
立して着脱が可能であり、また原子炉容器内のガスを外
部に漏出させることなく試験片119を原子炉容器内から
取り出すことが可能となる。

尚、本発明は前記一実施例に限定されるものではなく、
ハウジング内にインパイルクリープ試験装置103を何列
配置するか、或いは各列に何個の試験片部105を配置す
るかについては種々の構成が考えられる。

次に第２の実施例を説明する。すなわち前記第１の実施
例では各インパイルクリープ試験機構103に１つの試験
片部105を設置した構成であったが、複数の試験片部105
を直列配置してもよい。すなわち、第２図に示した試験
片部105のさらに下方にさらに別の試験片部105を連結す
る場合を考えると、まずケーシング116の下端に短尺の
連結パイプを連結し、この連結パイプの下方にフォーク
以下第２図に示す試験片部105と同じ構成の試験片部を
連結していく。そして複数の試験片部105を連結した最
下端に位置する試験片部105のケーシング116をハウジン
グ101の底面に固定することになる。したがって上端に
配置された油圧シリンダ機構104から付加された引張り
荷重は直列配置された全ての試験片部105に伝達され、
しがって同時に複数の試験片119について引張り試験を
施すことができる。又、各試験片119に発生した変位は
各試験片119に対応する歪み検出器115により個別に計測
される。さらに、任意の試験片119が破断した場合に
は、ケーシング116の上端のストッパ116aとホークエン
ド117との間で荷重が伝達され、その結果ケーシング116
側に荷重が伝達されることになり、よって他の試験片11
9についての試験はそのまま継続される。

以上この第２の実施例の場合にも前記第１の実施例の場
合と同様の効果を奏することができるのはもとより、さ
らに多くの試験片119について同時に計測を行なうこと
ができる。

尚、本発明は前記第１及び第２の実施例に限定されるも
のではなく、ハウジング内にインパイルクリープ試験機
構をいくつ配置するか、あるいは各インパイルクリープ
試験機構にいくつの試験片部を連結するかにつは任意で
ある。又、引張り力を発生する装置としては、油圧シリ
ンダ機構に限定れるものではなく、例えば空圧、水圧で
もよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、一定の引張り荷重
を試験片に長期にわたって安定に付加することができる
とともに、ハウジング内への複数個の試験片の配置を可
能とし、かつ原子炉容器内のガスを外部に漏出させるこ
となく試験片を原子炉容器内から取り出すことが可能な
インパイルクリープ試験装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図はインパイルクリープ試験装置の全体構成を示す断面
図、第２図は試験片部の構成を示す断面図、第３図は従
来のインパイルクリープ試験装置の構成を示す断面図で
ある。 102……原子炉容器の上部開口を閉塞する遮蔽プラグ、1
19……試験片、104……油圧シリンダ機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄司 孝一 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (56)参考文献 実公 昭55−55399（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉容器内に配置された試験片の機械的
   強度を計測するものであって、前記原子炉容器の上部開
   口を閉塞する遮蔽プラグ（102）を貫通して前記原子炉
   容器内に挿入されたハウジング（101）と、このハウジ
   ング（101）の底面に設けられた被連結部（125）に螺合
   する連結部（124）を下端に有するケーシング（116）
   と、このケーシング（116）内に収容された試験片（11
   9）の下端を前記ケーシング（116）の底部に固定する支
   持部（120）と、前記原子炉容器の外部に設けられ前記
   試験片（119）の上端に連結ロッド（109）を介して連結
   されたロードセル（108）と、前記原子炉容器の外部に
   設けられ前記ロードセル（108）および前記連結ロッド
   （109）を介して前記試験片（119）に引張り荷重を付加
   する手段（107）と、前記試験片（119）の軸方向の伸び
   を検出する歪み検出器（115）とを具備したことを特徴
   とするインパイルクリープ試験装置。