JPH079404B2 - 配管器具の内壁を探傷するための装置及び方法 - Google Patents
配管器具の内壁を探傷するための装置及び方法Info
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- JPH079404B2 JPH079404B2 JP1020420A JP2042089A JPH079404B2 JP H079404 B2 JPH079404 B2 JP H079404B2 JP 1020420 A JP1020420 A JP 1020420A JP 2042089 A JP2042089 A JP 2042089A JP H079404 B2 JPH079404 B2 JP H079404B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Description
この発明は、開口端が着脱自在なシールプラグにより封
栓され、高圧流体を収容している配管器具の内壁を探傷
するための装置及び方法に関し、特に運転中の原子炉配
管器具の内壁を探傷するための装置及び方法に関するも
のである。
栓され、高圧流体を収容している配管器具の内壁を探傷
するための装置及び方法に関し、特に運転中の原子炉配
管器具の内壁を探傷するための装置及び方法に関するも
のである。
運転中の圧力管型原子炉、軽水炉、高速炉等の圧力管、
蒸気ドラム、圧力容器、配管等には高圧流体が収容され
ている。 従来、これ等の配管器具の健全性を確認するため、供用
期間中、原子炉の運転を停止して、超音波探傷法により
その内壁を探傷検査することが行なわれていた。
蒸気ドラム、圧力容器、配管等には高圧流体が収容され
ている。 従来、これ等の配管器具の健全性を確認するため、供用
期間中、原子炉の運転を停止して、超音波探傷法により
その内壁を探傷検査することが行なわれていた。
原子炉運転中に高圧流体を収容しているこれ等の配管器
具は、保全管理上、検査間隔を短かくして繰返し探傷検
査を行なうことが望ましいが、そうすると検査の度毎に
原子炉の運転を停止するため、原子力発電等の稼動効率
が低下するという問題が生じる。 然るに原子炉運転中に高圧流体を収容している配管器具
の内部、特に高温（約280℃）、高圧（約70kg/cm2）の
冷却水が流れている圧力管型原子炉の高放射線量（中性
子束約1014n/cm2・sec、ガンマー線約109R/H）の圧力管
の内部に超音波探触子等の検査具を挿入してその内壁の
探傷検査を行なおうとすると、短時間のうちに検査具が
損傷するという問題が生じる。 従って、この発明は、高圧流体を収容している配管器具
であって、高圧流体を収容したまま探傷検査可能な開口
端が着脱自在なシールプラグにより封栓された配管器
具、特に既に説明した高温、高圧、高放射線量の冷却水
が流れているという過酷な条件下にある運転中の圧力管
型原子炉の圧力管の内壁を探傷することができる探傷装
置及び探傷方法を提供することを目的とする。
具は、保全管理上、検査間隔を短かくして繰返し探傷検
査を行なうことが望ましいが、そうすると検査の度毎に
原子炉の運転を停止するため、原子力発電等の稼動効率
が低下するという問題が生じる。 然るに原子炉運転中に高圧流体を収容している配管器具
の内部、特に高温（約280℃）、高圧（約70kg/cm2）の
冷却水が流れている圧力管型原子炉の高放射線量（中性
子束約1014n/cm2・sec、ガンマー線約109R/H）の圧力管
の内部に超音波探触子等の検査具を挿入してその内壁の
探傷検査を行なおうとすると、短時間のうちに検査具が
損傷するという問題が生じる。 従って、この発明は、高圧流体を収容している配管器具
であって、高圧流体を収容したまま探傷検査可能な開口
端が着脱自在なシールプラグにより封栓された配管器
具、特に既に説明した高温、高圧、高放射線量の冷却水
が流れているという過酷な条件下にある運転中の圧力管
型原子炉の圧力管の内壁を探傷することができる探傷装
置及び探傷方法を提供することを目的とする。
この発明においては、密閉可能な中空容器と、前記配管
器具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続
する接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続
具を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ
着脱手段と、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ
自体と共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有
し、内部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外
側に照射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射
ビームの反射信号を伝送して後端から出力する反射信号
伝送媒体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒
と、この中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内
部に出し入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、前記中
空筒の後端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻
射ビームを入射する輻射ビーム照射源及び伝送された前
記反射信号を検出する反射信号検出手段とを具備する探
傷装置を使用して、開口端が着脱自在なシールプラグに
より封栓され、高圧流体を収容している配管器具の開口
端と該装置の中空容器とを接続具で密に接続する工程を
有し、この工程に前後して該中空容器に非反応性の液体
を注入し、次いでシールプラグ着脱手段により前記開口
端からシールプラグを取外した後に中空筒挿入手段によ
り前記接続具を貫通して前記配管器具の内部に中空筒を
挿入し、然る後、輻射ビーム照射源により前記配管器具
の内壁に輻射ビームを照射してこのビームの反射信号を
反射信号伝送媒体により伝送し、反射信号検出手段によ
り検出してこの検出信号の変化から前記配管器具の内壁
を探傷することにより上記目的を達成したものである。 例えば上記配管器具が、既に説明した冷却水が流れてい
る運転中の圧力管型原子炉の圧力管である場合には、窓
及び中空筒並びに照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送
媒体が約280℃以上の高温、約70kg/cm2Ｇ以上の高圧及
び中性子束約1014n/cm2・sec、ガンマー線約109R/H以上
の高放射線量に耐え得る材質から成る前記装置が使用さ
れる。更に圧力管の開放端とこの探傷装置の中空容器と
を接続具で密に接続する工程に前後して、この中空容器
に冷却水と非反応性の液体が注入されるが、冷水、即ち
常温の水を注入することが好ましい。 照射ビーム伝送媒体としては、中空筒内の所定位置に配
置される反射鏡、光ファイバー等が使用できる。 反射信号伝送媒体は、伝送される反射信号の性質に応じ
て異なり、例えば輻射ビームの表面反射信号を目視によ
り検出する場合にはレーザカメラが使用され、表面反射
信号、輻射ビームの反射信号から配管器具の内壁による
例えば吸収や発光を検出するいずれの場合も多くは中空
筒の窓に近接してその内部に配置される反射鏡から成
る。 また、反射信号検出手段も検出される検出信号の性質に
応じて、種々のセンサ及びこれに接続されるカラーCR
T、オシロスコープ等、様々な表示器や記録計が使用さ
れ、またセンサとこれ等表示器や記録計との間に検出信
号からノイズを演算除去するなどのためマイクロコンピ
ュータユニットを接続しても良い。 例えば、照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体が互
いに中空筒内の異なる位置に配置された反射鏡であり、
輻射ビーム照射源に加熱パルスレーザ発振器を含み、更
に連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源を輻射
ビーム照射源に近接した中空筒内後端に気密に接続した
探傷装置を使用して、中空筒の後端から軸方向に伝播す
る加熱パルスレーザビーム及び連続光レーザビームをそ
れぞれ第１の反射鏡及び第２の反射鏡で反射して窓を通
して配管器具の内壁にそれぞれ照射し、該内壁の加熱パ
ルスレーザ照射位置が急激に加熱されて生じる超音波が
傷位置で反射することにより生じる振動を連続光レーザ
ビームの反射強度変化として第２の反射鏡で反射して伝
送することもできる。
器具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続
する接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続
具を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ
着脱手段と、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ
自体と共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有
し、内部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外
側に照射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射
ビームの反射信号を伝送して後端から出力する反射信号
伝送媒体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒
と、この中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内
部に出し入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、前記中
空筒の後端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻
射ビームを入射する輻射ビーム照射源及び伝送された前
記反射信号を検出する反射信号検出手段とを具備する探
傷装置を使用して、開口端が着脱自在なシールプラグに
より封栓され、高圧流体を収容している配管器具の開口
端と該装置の中空容器とを接続具で密に接続する工程を
有し、この工程に前後して該中空容器に非反応性の液体
を注入し、次いでシールプラグ着脱手段により前記開口
端からシールプラグを取外した後に中空筒挿入手段によ
り前記接続具を貫通して前記配管器具の内部に中空筒を
挿入し、然る後、輻射ビーム照射源により前記配管器具
の内壁に輻射ビームを照射してこのビームの反射信号を
反射信号伝送媒体により伝送し、反射信号検出手段によ
り検出してこの検出信号の変化から前記配管器具の内壁
を探傷することにより上記目的を達成したものである。 例えば上記配管器具が、既に説明した冷却水が流れてい
る運転中の圧力管型原子炉の圧力管である場合には、窓
及び中空筒並びに照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送
媒体が約280℃以上の高温、約70kg/cm2Ｇ以上の高圧及
び中性子束約1014n/cm2・sec、ガンマー線約109R/H以上
の高放射線量に耐え得る材質から成る前記装置が使用さ
れる。更に圧力管の開放端とこの探傷装置の中空容器と
を接続具で密に接続する工程に前後して、この中空容器
に冷却水と非反応性の液体が注入されるが、冷水、即ち
常温の水を注入することが好ましい。 照射ビーム伝送媒体としては、中空筒内の所定位置に配
置される反射鏡、光ファイバー等が使用できる。 反射信号伝送媒体は、伝送される反射信号の性質に応じ
て異なり、例えば輻射ビームの表面反射信号を目視によ
り検出する場合にはレーザカメラが使用され、表面反射
信号、輻射ビームの反射信号から配管器具の内壁による
例えば吸収や発光を検出するいずれの場合も多くは中空
筒の窓に近接してその内部に配置される反射鏡から成
る。 また、反射信号検出手段も検出される検出信号の性質に
応じて、種々のセンサ及びこれに接続されるカラーCR
T、オシロスコープ等、様々な表示器や記録計が使用さ
れ、またセンサとこれ等表示器や記録計との間に検出信
号からノイズを演算除去するなどのためマイクロコンピ
ュータユニットを接続しても良い。 例えば、照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体が互
いに中空筒内の異なる位置に配置された反射鏡であり、
輻射ビーム照射源に加熱パルスレーザ発振器を含み、更
に連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源を輻射
ビーム照射源に近接した中空筒内後端に気密に接続した
探傷装置を使用して、中空筒の後端から軸方向に伝播す
る加熱パルスレーザビーム及び連続光レーザビームをそ
れぞれ第１の反射鏡及び第２の反射鏡で反射して窓を通
して配管器具の内壁にそれぞれ照射し、該内壁の加熱パ
ルスレーザ照射位置が急激に加熱されて生じる超音波が
傷位置で反射することにより生じる振動を連続光レーザ
ビームの反射強度変化として第２の反射鏡で反射して伝
送することもできる。
この発明によれば、密閉可能な中空容器と、前記配管器
具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続す
る接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続具
を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ着
脱手段とを探傷装置に具備し、開口端が着脱自在なシー
ルプラグにより封栓され、高圧流体を収容している配管
器具の開口端とこの中空容器とを接続具で密に接続する
工程に前後して該中空容器に非反応性の液体を注入し、
次いでシールプラグ着脱手段により前記開口端からシー
ルプラグを取外すのでシールプラグを取外す時の配管器
具に収容されている高圧流体の開口端からの流出が中空
容器に満たされた非反応性の液体により遮断される。 また、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ自体と
共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有し、内
部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外側に照
射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射ビーム
の反射信号を伝送して後端から出力する反射信号伝送媒
体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒と、この
中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内部に出し
入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、前記中空筒の後
端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻射ビーム
を入射する輻射ビーム照射源及び前記反射信号を検出す
る反射信号検出手段とを具備し、輻射ビーム照射源及び
反射信号検出手段が中空容器内部に配設された中空筒と
気密に接続されているので、中空容器に非反応性の液体
を満たした後にも中空筒内部及び輻射ビーム照射源及び
反射信号検出手段に非反応性の液体が侵入することはな
い。更に上記工程で配管器具内の高圧流体の開口端から
の流出が中空容器に満たされた非反応性の液体により遮
断されているので輻射ビーム照射源及び反射信号検出手
段が配管器具内の影響を受けることもない。 また、中空筒の先端が密閉され、中空筒及びその側面に
設けられた窓が高圧流体に耐え得る材質により構成され
ているので、中空筒挿入手段により接続具を貫通して高
圧流体を収容している配管器具の内部に中空筒を挿入し
ても中空筒内部の照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送
媒体は中空筒及びその側面に設けられた窓によって高圧
流体から隔離されている。但し、高圧流体が高温である
場合には、この熱が中空筒内部の照射ビーム伝送媒体及
び反射信号伝送媒体に伝達されて昇温するので、照射ビ
ーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体は中空筒及びその側
面に設けられた窓と共に更に耐熱性とされる。 この様にして配管器具の内部に中空筒を挿入した後に輻
射ビーム照射源により輻射ビームを中空筒内部に後端か
ら入射すると、輻射ビームが照射ビーム伝送媒体を通っ
て中空筒側面の窓から配管器具の内壁に照射される。す
ると配管器具の内部に反射信号が発生し、この反射信号
を反射信号伝送媒体を通して伝送し、反射信号検出手段
により検出してこの検出信号の変化から配管器具の内壁
が探傷される。
具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続す
る接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続具
を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ着
脱手段とを探傷装置に具備し、開口端が着脱自在なシー
ルプラグにより封栓され、高圧流体を収容している配管
器具の開口端とこの中空容器とを接続具で密に接続する
工程に前後して該中空容器に非反応性の液体を注入し、
次いでシールプラグ着脱手段により前記開口端からシー
ルプラグを取外すのでシールプラグを取外す時の配管器
具に収容されている高圧流体の開口端からの流出が中空
容器に満たされた非反応性の液体により遮断される。 また、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ自体と
共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有し、内
部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外側に照
射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射ビーム
の反射信号を伝送して後端から出力する反射信号伝送媒
体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒と、この
中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内部に出し
入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、前記中空筒の後
端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻射ビーム
を入射する輻射ビーム照射源及び前記反射信号を検出す
る反射信号検出手段とを具備し、輻射ビーム照射源及び
反射信号検出手段が中空容器内部に配設された中空筒と
気密に接続されているので、中空容器に非反応性の液体
を満たした後にも中空筒内部及び輻射ビーム照射源及び
反射信号検出手段に非反応性の液体が侵入することはな
い。更に上記工程で配管器具内の高圧流体の開口端から
の流出が中空容器に満たされた非反応性の液体により遮
断されているので輻射ビーム照射源及び反射信号検出手
段が配管器具内の影響を受けることもない。 また、中空筒の先端が密閉され、中空筒及びその側面に
設けられた窓が高圧流体に耐え得る材質により構成され
ているので、中空筒挿入手段により接続具を貫通して高
圧流体を収容している配管器具の内部に中空筒を挿入し
ても中空筒内部の照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送
媒体は中空筒及びその側面に設けられた窓によって高圧
流体から隔離されている。但し、高圧流体が高温である
場合には、この熱が中空筒内部の照射ビーム伝送媒体及
び反射信号伝送媒体に伝達されて昇温するので、照射ビ
ーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体は中空筒及びその側
面に設けられた窓と共に更に耐熱性とされる。 この様にして配管器具の内部に中空筒を挿入した後に輻
射ビーム照射源により輻射ビームを中空筒内部に後端か
ら入射すると、輻射ビームが照射ビーム伝送媒体を通っ
て中空筒側面の窓から配管器具の内壁に照射される。す
ると配管器具の内部に反射信号が発生し、この反射信号
を反射信号伝送媒体を通して伝送し、反射信号検出手段
により検出してこの検出信号の変化から配管器具の内壁
が探傷される。
以下に実施例を示し、更にこの発明を具体的に説明す
る。 炉心において圧力管が224本縦に配列されている圧力管
型原子炉のそれぞれの圧力管１は、高放射線量（中性子
束約1014n/cm2・sec、ガンマー線約109R/H）環境下にあ
り、通常、原子炉運転中、第２図に示すように、内部に
燃料２及び放射線遮蔽プラグ３が収納され、底部開口端
が着脱自在なシールプラグ４により密閉され、側部に接
続された配管５から高温（約280℃）、高圧（約70kg/cm
2Ｇ）の冷却水が流入し、燃料１を冷却して頂部に接続
された配管６から流出している。 この様な圧力管１の内壁を探傷する場合には、まず、燃
料交換機を用いて、圧力管１から燃料２及び放射線遮蔽
プラグ３を抜き出し、再びシールプラグ４で底部開口端
を密閉して圧力管１を第３図に示す状態にする。 この第３図に示す底部開口端がシールプラグ４により密
閉され、前記冷却水が流れている圧力管１を探傷するた
めの装置を第１図に示す。 この装置は、装置本体７と装置本体７をそれぞれの圧力
管１の直下に移動するための台車８により構成されてい
る。 この装置本体７は中空部が冷水（常温の水）により水密
に保たれた中空容器９を具備し、この中空容器９の頂部
に上向きに進退自在に接続され、圧力管１の開口底端部
の外周面に密に嵌着し得る例えばチタン合金や耐熱ゴム
材料等でできた内周面を有し、水圧、空気圧、油圧等を
利用した図示していない進退移動手段により圧力管１の
開口底端部に着脱し得る接続具10が配設されている。 また、中空容器９の内部の片側には、水圧、空気圧、油
圧等を利用した図示していない進退移動手段により水平
方向及び上下方向に進退して、その頂部を中空容器９の
内から接続具10を貫通してシールプラグ４と当接し、例
えばこの頂部とシールプラグ４の底部に螺合する雌雄の
ネジピッチが形成され、回転手段等によりシールプラグ
４と着脱可能なシールプラグ着脱機11が配設されてい
る。 他方、中空容器９の内部のもう一方の片側には、接続具
10の直下に水平に配置された昇降台をチェーン方式、ネ
ジ方式、シリンダー方式等により昇降自在に支持する昇
降機12が配設されている。また、この昇降台上には加熱
パルスレーザ発振器を含む加熱パルスビーム照射源13及
び連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源14、並
びに検出用ビームセンサ15が固定され、更にこれ等の上
方に先端が密閉され、先端部近くの側面にそれ自体と共
に高放射線量（中性子束約1014n/cm2・sec、ガンマー線
約109R/H）の圧力管１中を流れる高温（約280℃）、高
圧（約70kg/cm2Ｇ）の冷却水に耐え得る材質から成る窓
16を有する中空筒17がその密閉された先端を上向きにし
て垂直に、且つ、上方の接続具を貫通可能な配置位置に
固定されており、この場合の加熱パルスビーム照射源13
の加熱パルスレーザ発振器には、例えば、半導体レー
ザ、イットリウム−アルミニウム−ガーネットレーザ、
炭酸ガスレーザ、ガラスレーザ等のレーザ発振器が使用
され、検出用ビーム照射源14の連続光レーザ発振器に
は、例えばヘリウム−ネオンレーザ、アルゴンレーザ、
クリプトンレーザ等のレーザ発振器が使用される。 更に中空筒17の内部には高温（約280℃）に耐え得る材
質から成る反射鏡18,19が配設され、中空筒17の後端か
ら加熱パルスビーム照射源13からの加熱パルスビームを
入射すると共にこの加熱パルスビームに近接する検出用
ビーム照射源14から検出用ビームを入射して反射鏡19で
反射し、窓16を通して中空筒17の外側に照射し、且つ、
検出用ビームの反射ビームが窓16を通って反射鏡19で反
射し、中空筒17の後端に位置する検出用ビームセンサ15
に照射される様になっており、この場合の窓16には、例
えば石英ガラスが使用され、筒17には金属材料、反射鏡
18,19にはそれぞれ例えば金属膜により反射面を形成し
た石英ガラスや表面研摩した金属材料が使用される。 また、中空筒17の中空部には空気、窒素等の乾燥気体が
封入され、中空筒17の後端部の外周面に密着し、加熱パ
ルスビーム照射源13、検出用ビーム照射源14及び検出用
ビームセンサ15を覆う防水性の囲いにより気密に保た
れ、検出用ビームセンサ15は中空容器９の外部のオシロ
スコープ20に電気的に接続され、検出用ビームセンサ15
で検出された検出信号がオシロスコープ20の画面で検出
し得るようになっている。 以上の構成の探傷装置を用いて、第３図に示す底部開口
端がシールプラグ４により密閉され、冷却水が流れてい
る圧力管１の探傷は次の様になされる。 まず、台車８により装置本体７を移動し、第３図に示す
圧力管１の底部開口端の直下に接続具10を位置合せし、
この接続具10により圧力管１の底部開口端と中空容器９
とを密に接続した後、第４図に示すようにシールプラグ
着脱機11を操作して圧力管１からシールプラグ４を取外
し、シールプラグ４を中空容器９の内部に収納する。中
空容器９の内部は冷水で液密となっており、接続具10の
付近に圧力管１の内部の高温冷却水が中空容器９に流入
するのを防ぐための部材は設けていないが、高温冷却水
と冷水が接触しても、冷水が下方に存在する条件下では
自然対流による高温冷却水と冷水の混合は生じないの
で、シールプラグ４を取外す際に中空容器９の内部への
圧力管１内部の冷却水の流れ込みはほとんど無く、か
つ、中空容器９に満たされた冷水の熱伝達率が非常に小
さいので高温（約280℃）冷却水からの熱伝達が効果的
に遮蔽され、シールプラグ４取外し前後の中空容器９の
内部はほとんど変らない状態となっている。 次いで昇降機12を操作して中空筒17を上昇移動し、接続
具10を貫通して第５図に示すように中空筒を冷却水の流
れる圧力管１の内部に挿入し、然る後、加熱パルスビー
ム照射源13、検出用ビーム照射源14及び検出用ビームセ
ンサ15を作動させる。 すると第６図のに示す様に加熱パルスビーム照射源13
の加熱パルスレーザビームが中空筒17の後端から内部に
入射して反射鏡18で反射し、窓16を通って冷却水の流れ
ている圧力管１の内壁に照射される。この加熱パルスレ
ーザビームにより照射された圧力管１の内壁部分は急激
に発熱して熱膨張し、この内壁部分に超音波が発生して
圧力管１の表面及び内部に伝播する。圧力管１の表面及
び内部に傷があると、この傷の所で超音波が反射し、圧
力管１を僅かに振動させることとなる。この圧力管１の
反射振動は超音波発生源、即ち、圧力管１内壁の加熱パ
ルスレーザビーム照射部分に傷が近接している程顕著に
起る。この圧力管１の反射振動は、第６図の、即ち、
圧力管１内の加熱パルスレーザビーム照射部に近接した
位置に入射する検出用ビーム照射源14からの連続光レー
ザビームにより、反射振動の大きさに応じた強度の反射
光ビームに変換され、この反射光ビームが窓16を通って
反射鏡19で反射して中空筒17の後端にある検出用ビーム
センサ15に照射される。この反射光ビームは検出用ビー
ムセンサ15により光電変換され、検出用ビームセンサ15
に接続されたオシロスコープ20の画面で検出される。圧
力管１に傷がある場合には、圧力管１の加熱パルスレー
ザビームの照射による振動から例えばマイクロ秒程度の
時間差で後続する反射振動に対応する検出ピークがオシ
ロスコープの画面に検出されることとなる。 この様にして探傷検査が終了した後は逆の手順で圧力管
１に燃料２及び放射線遮断プラグを収納して再びシール
プラグ４で封栓した第２図の圧力管に復旧する。 以上にこの発明の探傷装置及び探傷方法の一例を示した
が、上記実施例の探傷装置において中空筒17に回転手段
を付設し、中空筒17を円周方向に回転することにより圧
力管１の内壁を一周する位置における探傷が行なえる様
にしてもよいことは勿論のこと、探傷を行なう配管器具
の種類に応じて、例えば軽水炉の圧力容器等、一つのプ
ラントに一つしかないような原子炉配管器具の場合に
は、台車を設けずに固定式とすることができるなど、こ
の発明の探傷装置及び探傷方法は様々な変形が可能であ
る。
る。 炉心において圧力管が224本縦に配列されている圧力管
型原子炉のそれぞれの圧力管１は、高放射線量（中性子
束約1014n/cm2・sec、ガンマー線約109R/H）環境下にあ
り、通常、原子炉運転中、第２図に示すように、内部に
燃料２及び放射線遮蔽プラグ３が収納され、底部開口端
が着脱自在なシールプラグ４により密閉され、側部に接
続された配管５から高温（約280℃）、高圧（約70kg/cm
2Ｇ）の冷却水が流入し、燃料１を冷却して頂部に接続
された配管６から流出している。 この様な圧力管１の内壁を探傷する場合には、まず、燃
料交換機を用いて、圧力管１から燃料２及び放射線遮蔽
プラグ３を抜き出し、再びシールプラグ４で底部開口端
を密閉して圧力管１を第３図に示す状態にする。 この第３図に示す底部開口端がシールプラグ４により密
閉され、前記冷却水が流れている圧力管１を探傷するた
めの装置を第１図に示す。 この装置は、装置本体７と装置本体７をそれぞれの圧力
管１の直下に移動するための台車８により構成されてい
る。 この装置本体７は中空部が冷水（常温の水）により水密
に保たれた中空容器９を具備し、この中空容器９の頂部
に上向きに進退自在に接続され、圧力管１の開口底端部
の外周面に密に嵌着し得る例えばチタン合金や耐熱ゴム
材料等でできた内周面を有し、水圧、空気圧、油圧等を
利用した図示していない進退移動手段により圧力管１の
開口底端部に着脱し得る接続具10が配設されている。 また、中空容器９の内部の片側には、水圧、空気圧、油
圧等を利用した図示していない進退移動手段により水平
方向及び上下方向に進退して、その頂部を中空容器９の
内から接続具10を貫通してシールプラグ４と当接し、例
えばこの頂部とシールプラグ４の底部に螺合する雌雄の
ネジピッチが形成され、回転手段等によりシールプラグ
４と着脱可能なシールプラグ着脱機11が配設されてい
る。 他方、中空容器９の内部のもう一方の片側には、接続具
10の直下に水平に配置された昇降台をチェーン方式、ネ
ジ方式、シリンダー方式等により昇降自在に支持する昇
降機12が配設されている。また、この昇降台上には加熱
パルスレーザ発振器を含む加熱パルスビーム照射源13及
び連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源14、並
びに検出用ビームセンサ15が固定され、更にこれ等の上
方に先端が密閉され、先端部近くの側面にそれ自体と共
に高放射線量（中性子束約1014n/cm2・sec、ガンマー線
約109R/H）の圧力管１中を流れる高温（約280℃）、高
圧（約70kg/cm2Ｇ）の冷却水に耐え得る材質から成る窓
16を有する中空筒17がその密閉された先端を上向きにし
て垂直に、且つ、上方の接続具を貫通可能な配置位置に
固定されており、この場合の加熱パルスビーム照射源13
の加熱パルスレーザ発振器には、例えば、半導体レー
ザ、イットリウム−アルミニウム−ガーネットレーザ、
炭酸ガスレーザ、ガラスレーザ等のレーザ発振器が使用
され、検出用ビーム照射源14の連続光レーザ発振器に
は、例えばヘリウム−ネオンレーザ、アルゴンレーザ、
クリプトンレーザ等のレーザ発振器が使用される。 更に中空筒17の内部には高温（約280℃）に耐え得る材
質から成る反射鏡18,19が配設され、中空筒17の後端か
ら加熱パルスビーム照射源13からの加熱パルスビームを
入射すると共にこの加熱パルスビームに近接する検出用
ビーム照射源14から検出用ビームを入射して反射鏡19で
反射し、窓16を通して中空筒17の外側に照射し、且つ、
検出用ビームの反射ビームが窓16を通って反射鏡19で反
射し、中空筒17の後端に位置する検出用ビームセンサ15
に照射される様になっており、この場合の窓16には、例
えば石英ガラスが使用され、筒17には金属材料、反射鏡
18,19にはそれぞれ例えば金属膜により反射面を形成し
た石英ガラスや表面研摩した金属材料が使用される。 また、中空筒17の中空部には空気、窒素等の乾燥気体が
封入され、中空筒17の後端部の外周面に密着し、加熱パ
ルスビーム照射源13、検出用ビーム照射源14及び検出用
ビームセンサ15を覆う防水性の囲いにより気密に保た
れ、検出用ビームセンサ15は中空容器９の外部のオシロ
スコープ20に電気的に接続され、検出用ビームセンサ15
で検出された検出信号がオシロスコープ20の画面で検出
し得るようになっている。 以上の構成の探傷装置を用いて、第３図に示す底部開口
端がシールプラグ４により密閉され、冷却水が流れてい
る圧力管１の探傷は次の様になされる。 まず、台車８により装置本体７を移動し、第３図に示す
圧力管１の底部開口端の直下に接続具10を位置合せし、
この接続具10により圧力管１の底部開口端と中空容器９
とを密に接続した後、第４図に示すようにシールプラグ
着脱機11を操作して圧力管１からシールプラグ４を取外
し、シールプラグ４を中空容器９の内部に収納する。中
空容器９の内部は冷水で液密となっており、接続具10の
付近に圧力管１の内部の高温冷却水が中空容器９に流入
するのを防ぐための部材は設けていないが、高温冷却水
と冷水が接触しても、冷水が下方に存在する条件下では
自然対流による高温冷却水と冷水の混合は生じないの
で、シールプラグ４を取外す際に中空容器９の内部への
圧力管１内部の冷却水の流れ込みはほとんど無く、か
つ、中空容器９に満たされた冷水の熱伝達率が非常に小
さいので高温（約280℃）冷却水からの熱伝達が効果的
に遮蔽され、シールプラグ４取外し前後の中空容器９の
内部はほとんど変らない状態となっている。 次いで昇降機12を操作して中空筒17を上昇移動し、接続
具10を貫通して第５図に示すように中空筒を冷却水の流
れる圧力管１の内部に挿入し、然る後、加熱パルスビー
ム照射源13、検出用ビーム照射源14及び検出用ビームセ
ンサ15を作動させる。 すると第６図のに示す様に加熱パルスビーム照射源13
の加熱パルスレーザビームが中空筒17の後端から内部に
入射して反射鏡18で反射し、窓16を通って冷却水の流れ
ている圧力管１の内壁に照射される。この加熱パルスレ
ーザビームにより照射された圧力管１の内壁部分は急激
に発熱して熱膨張し、この内壁部分に超音波が発生して
圧力管１の表面及び内部に伝播する。圧力管１の表面及
び内部に傷があると、この傷の所で超音波が反射し、圧
力管１を僅かに振動させることとなる。この圧力管１の
反射振動は超音波発生源、即ち、圧力管１内壁の加熱パ
ルスレーザビーム照射部分に傷が近接している程顕著に
起る。この圧力管１の反射振動は、第６図の、即ち、
圧力管１内の加熱パルスレーザビーム照射部に近接した
位置に入射する検出用ビーム照射源14からの連続光レー
ザビームにより、反射振動の大きさに応じた強度の反射
光ビームに変換され、この反射光ビームが窓16を通って
反射鏡19で反射して中空筒17の後端にある検出用ビーム
センサ15に照射される。この反射光ビームは検出用ビー
ムセンサ15により光電変換され、検出用ビームセンサ15
に接続されたオシロスコープ20の画面で検出される。圧
力管１に傷がある場合には、圧力管１の加熱パルスレー
ザビームの照射による振動から例えばマイクロ秒程度の
時間差で後続する反射振動に対応する検出ピークがオシ
ロスコープの画面に検出されることとなる。 この様にして探傷検査が終了した後は逆の手順で圧力管
１に燃料２及び放射線遮断プラグを収納して再びシール
プラグ４で封栓した第２図の圧力管に復旧する。 以上にこの発明の探傷装置及び探傷方法の一例を示した
が、上記実施例の探傷装置において中空筒17に回転手段
を付設し、中空筒17を円周方向に回転することにより圧
力管１の内壁を一周する位置における探傷が行なえる様
にしてもよいことは勿論のこと、探傷を行なう配管器具
の種類に応じて、例えば軽水炉の圧力容器等、一つのプ
ラントに一つしかないような原子炉配管器具の場合に
は、台車を設けずに固定式とすることができるなど、こ
の発明の探傷装置及び探傷方法は様々な変形が可能であ
る。
以上、この発明によれば、配管器具の探傷のため、その
開口端からシールプラグを取外す際、あるいは取外され
た後にも配管器具内の高圧流体の流出が中空容器内に満
たされた非反応性の液体により防止されるので、配管器
具内に高圧流体を収容したまま配管器具の内壁を探傷す
ることができる。従って、原子炉の運転を停止すること
なく原子炉配管器具の内壁を探傷することができ、原子
炉の安全性を損うことなく原子力発電等の稼動効率の向
上につながる原子炉の長期間連続運転が可能となるばか
りか、原子炉を運転しながら短期間隔の探傷検査を行な
うことにより原子炉配管器具の初期段階の軽微な異常も
発見でき、このため早期異常対策が可能となり、この発
明の方法及び装置はより一層の原子炉の安全性の向上に
役立つものである。 加えて、この発明の探傷装置は、配管器具に収容されて
いる高圧流体中に挿入される検査具部分が高圧流体及び
高圧流体から伝導してくる熱等に対して堅牢な材質から
成り、その他の検査器具部分がこの高圧流体から常に隔
離され、中空容器内は非反応性の液体で満たされている
ので高圧流体から伝導してくる熱等が遮蔽され、特に、
この非反応性の液体に冷水を使用した場合には、水の熱
伝達率は非常に小さく、高圧流体が高温であってもより
一層効果的に高圧流体から伝導してくる熱が遮蔽され、
通常の室内等で使用される探傷装置と同様長期間安定し
て使用することができる。
開口端からシールプラグを取外す際、あるいは取外され
た後にも配管器具内の高圧流体の流出が中空容器内に満
たされた非反応性の液体により防止されるので、配管器
具内に高圧流体を収容したまま配管器具の内壁を探傷す
ることができる。従って、原子炉の運転を停止すること
なく原子炉配管器具の内壁を探傷することができ、原子
炉の安全性を損うことなく原子力発電等の稼動効率の向
上につながる原子炉の長期間連続運転が可能となるばか
りか、原子炉を運転しながら短期間隔の探傷検査を行な
うことにより原子炉配管器具の初期段階の軽微な異常も
発見でき、このため早期異常対策が可能となり、この発
明の方法及び装置はより一層の原子炉の安全性の向上に
役立つものである。 加えて、この発明の探傷装置は、配管器具に収容されて
いる高圧流体中に挿入される検査具部分が高圧流体及び
高圧流体から伝導してくる熱等に対して堅牢な材質から
成り、その他の検査器具部分がこの高圧流体から常に隔
離され、中空容器内は非反応性の液体で満たされている
ので高圧流体から伝導してくる熱等が遮蔽され、特に、
この非反応性の液体に冷水を使用した場合には、水の熱
伝達率は非常に小さく、高圧流体が高温であってもより
一層効果的に高圧流体から伝導してくる熱が遮蔽され、
通常の室内等で使用される探傷装置と同様長期間安定し
て使用することができる。
第１図は、この発明の探傷装置の一例を示す概略説明
図、 第２図は、運転中の圧力管型原子炉の圧力管を示す概略
断面図、 第３図は、探傷検査前の圧力管型原子炉の圧力管を示す
概略断面図、 第４図及び第５図は、第１図の探傷装置を用いた第３図
の圧力管の探傷方法を説明するための図面、 第６図は、第５図の一部拡大図である。 １……圧力管、４……シールプラグ、７……装置本体、
９……中空容器、10……接続具、11……シールプラグ着
脱機、12……昇降機、13……加熱パルスビーム照射源、
14……検出用ビーム照射源、15……検出用ビームセン
サ、16……窓、17……中空筒、18,19……反射鏡、20…
…オシロスコープ。
図、 第２図は、運転中の圧力管型原子炉の圧力管を示す概略
断面図、 第３図は、探傷検査前の圧力管型原子炉の圧力管を示す
概略断面図、 第４図及び第５図は、第１図の探傷装置を用いた第３図
の圧力管の探傷方法を説明するための図面、 第６図は、第５図の一部拡大図である。 １……圧力管、４……シールプラグ、７……装置本体、
９……中空容器、10……接続具、11……シールプラグ着
脱機、12……昇降機、13……加熱パルスビーム照射源、
14……検出用ビーム照射源、15……検出用ビームセン
サ、16……窓、17……中空筒、18,19……反射鏡、20…
…オシロスコープ。
Claims (4)
- 【請求項１】開口端が着脱自在なシールプラグにより封
栓され、高圧流体を収容している配管器具の内壁を探傷
するための探傷装置であって、密閉可能な中空容器と、
前記配管器具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に
密に接続する接続具と、前記中空容器内部に配設され、
前記接続具を貫通して前記シールプラグを着脱するシー
ルプラグ着脱手段と、先端が密閉され、該先端近くの側
面にそれ自体と共に前記高圧流体に耐え得る材質から成
る窓を有し、内部に後端から入射した輻射ビームを前記
窓から外側に照射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及
び該照射ビームの反射信号を伝送して後端から出力する
反射信号伝送媒体を含む前記中空容器内部に配設された
中空筒と、この中空筒を前記接続具を貫通して前記配管
器具内部に出し入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、
前記中空筒の後端に気密に接続され、この後端の所定位
置に輻射ビームを入射する輻射ビーム照射源及び伝送さ
れた前記反射信号を検出する反射信号検出手段とを具備
することを特徴とする探傷装置。 - 【請求項２】請求項１記載の装置を使用し、開口端が着
脱自在なシールプラグにより封栓され、高圧流体を収容
している配管器具の開口端と該装置の中空容器とを接続
具で密に接続する工程を有し、この工程に前後して該中
空容器に非反応性の液体を注入し、次いでシールプラグ
着脱手段により前記開口端からシールプラグを取外した
後に中空筒挿入手段により前記接続具を貫通して前記配
管器具の内部に中空筒を挿入し、然る後、輻射ビーム照
射源により前記配管器具の内壁に輻射ビームを照射して
このビームの反射信号を反射信号伝送媒体により伝送
し、反射信号検出手段により検出してこの検出信号の変
化から前記配管器具の内壁を探傷することを特徴とする
探傷方法。 - 【請求項３】窓及び中空筒が耐熱、耐圧、耐放射線量性
の材質から成り、照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送
媒体が耐熱性の材質から成る請求項１記載の装置を使用
して、中空容器に注入する非反応性の液体が冷水である
請求項２の方法により冷却水が流れている運転中の圧力
管型原子炉の圧力管の内壁を探傷する方法。 - 【請求項４】照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体
が互いに中空筒内の異なる位置に配置された反射鏡であ
り、輻射ビーム照射源に加熱パルスレーザ発振器を含
み、更に連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源
を輻射ビーム照射源に近接した中空筒内後端に気密に接
続した請求項１記載の装置を使用して、中空筒の後端か
ら軸方向に伝播する加熱パルスレーザビーム及び連続光
レーザビームをそれぞれ第１の反射鏡及び第２の反射鏡
で反射して窓を通して配管器具の内壁にそれぞれ照射
し、該内壁の加熱パルスレーザ照射位置が急激に加熱さ
れて生じる超音波が傷位置で反射することにより生じる
振動を連続光レーザビームの反射強度変化として第２の
反射鏡で反射して伝送する請求項２又は３記載の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020420A JPH079404B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 配管器具の内壁を探傷するための装置及び方法 |
| CA002007976A CA2007976C (en) | 1989-01-30 | 1990-01-17 | Method and apparatus for detecting flaws on internal walls of fluid tubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020420A JPH079404B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 配管器具の内壁を探傷するための装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02201145A JPH02201145A (ja) | 1990-08-09 |
| JPH079404B2 true JPH079404B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=12026542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1020420A Expired - Fee Related JPH079404B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 配管器具の内壁を探傷するための装置及び方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079404B2 (ja) |
| CA (1) | CA2007976C (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2567936C (en) | 2006-11-14 | 2016-01-05 | Atomic Energy Of Canada Limited | Device and method for surface replication |
| KR101221014B1 (ko) * | 2008-03-24 | 2013-01-10 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 퍼니스 내부 관찰 방법 및 장치 |
| CN106226328B (zh) * | 2016-08-30 | 2022-09-09 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种管体内部激光环成像检测仪器及其检测方法 |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1020420A patent/JPH079404B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-17 CA CA002007976A patent/CA2007976C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02201145A (ja) | 1990-08-09 |
| CA2007976C (en) | 1998-04-28 |
| CA2007976A1 (en) | 1990-07-30 |
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