JPH0816610B2 - 丸棒体の検査装置 - Google Patents

丸棒体の検査装置

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JPH0816610B2
JPH0816610B2 JP1330854A JP33085489A JPH0816610B2 JP H0816610 B2 JPH0816610 B2 JP H0816610B2 JP 1330854 A JP1330854 A JP 1330854A JP 33085489 A JP33085489 A JP 33085489A JP H0816610 B2 JPH0816610 B2 JP H0816610B2
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、丸棒体をその軸線を中心として回転させ
つつ、その丸棒体の形状を検査する丸棒体の検査装置、
特に核燃料棒や制御棒案内管を検査対象として好適な検
査装置に関する。
[従来の技術] 丸棒体として、例えば核燃料棒は、円管状の燃料被覆
管の内部に多数の円柱状の二酸化ウラン燃料ペレットを
充填して封止した構成となっており、このような核燃料
棒は、その製造工程において厳密な品質管理が要求され
る。
特に、外観検査では発見できない表面の欠陥について
は、その有無を非破壊によって検査する必要がある。ま
た、核燃料棒の真直度つまり軸線に対する曲がりを検査
することも必要である。
[発明が解決しようとする課題] 従来、このような核燃料棒の表面の欠陥の検査方法と
してはレーザー方式等の自動検査が試みられているが実
用化できるほどのS/Nと検査速度が期待できなかった。
また、核燃料棒の真直度に関しては、それを自動的に検
査する装置がなかった。
この発明は、核燃料棒のような丸棒体の欠陥と真直度
を高い精度で自動的に検査することができる丸棒体の検
査装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] (1)第1請求項に記載の丸棒体の検査装置は、 丸棒体をその軸線を中心として回転させつつ、その丸
棒体の形状を検査する丸棒体の検査装置であって、 丸棒体の径方向外方から丸棒体の周面に向かってレー
ザ光を照射するレーザ光投光器と、 丸棒体の周面からの反射光を入射し、その反射光の反
射位置に基づいて丸棒体の表面の起伏に対応する高周波
と丸棒体の真直度に対応する低周波を含む反射位置の検
出信号を出力すると共に、反射光の光量に基づいて反射
光量の検出信号を出力するセンサと、 前記センサが出力した反射位置の検出信号から、丸棒
体の表面の起伏に対応する高周波を丸棒体の欠陥信号と
して取り出すハイパスフィルタと、 前記センサが出力した反射光量の検出信号と、前記ハ
イパスフィルタから取り出された丸棒体の欠陥信号に基
づいて、丸棒体の欠陥を判定する欠陥判定部とを具備し
てなることを特徴とする。
(2)第2請求項に記載の丸棒体の検査装置は、 前記センサが出力した反射位置の検出信号から、丸棒
体の真直度に対応する低周波を丸棒体の真直度信号とし
て取り出すローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタから取り出された丸棒体の真直
度信号に基づいて、丸棒体の真直度を判定する真直度判
定部を具備してなることを特徴とする。
[作用] この発明の丸棒体の検査装置は、丸棒体を回転させつ
つ、その周面にレーザ光を照射して、その反射光の反射
位置と反射光量を総合して丸棒体の表面欠陥と真直度を
検査する。このことにより、その丸棒体の全長に渡って
の形状の検査を、その丸棒体を回転させるだけで自動的
にかつ正確に実施する。
[実施例] 以下、この発明の一実施例として、核燃料棒を検査対
象とする検査装置の図面に基づいて説明する。
図において1は核燃料棒であり、第1図中紙面の表裏
方向(第2図中の左右方向)の軸線を水平とするように
複数の回転駆動ローラ2上に載置され、その回転駆動ロ
ーラ2の第1図中矢印方向の回転によって水平方向の軸
線を中心として回転されるようになっている。また、回
転駆動ローラ2の近傍には、核燃料棒1を軸線方向に送
る軸方向送りローラ3が配備されている。
回転駆動ローラ2上における核燃料棒1の上方位置に
は、アレー型の変位・光量センサ4が複数(本例の場合
は4つ)備えられている。この変位・光量センサ4に
は、核燃料棒1の周面に対して径方向からレーザ光を照
射するレーザ光投光器5と、核燃料棒1の周面からの反
射光を集光する結像レンズ6と、この結像レンズ6を通
して反射光を入射する光点位置センサ7が組み込まれて
いる。
センサ7には、次のような2つの検出機能がある。
核燃料棒1におけるレーザ光の反射位置に対応する受
光位置の変化から、レーザ光投光器5の真下における核
燃料棒1の表面の位置を検出して、位置検出信号S1を出
力する機能。
核燃料棒1におけるレーザ光の反射光量を検出して、
光量検出信号S2を出力する機能。
このような2つの検出機能を持つセンサ7は、個々の
変位・光量センサ4において、核燃料棒1の軸線方向に
沿うように多数近傍して備えられていて、核燃料棒1の
表面上の多数点を検出対象としている。例えば、全長25
cm程度の変位・光量センサ4において、0.15〜0.2mm程
度の間隔で4000個のセンサ7が並べられている。したが
ってこの場合には、1台の変位・光量センサ4当たりの
測定点が4000点となる。また、本実施例の場合、4台の
変位・光量センサ4における多数のセンサ7は、核燃料
棒1が第2図中実線で表す位置にて1回転し、更に同図
中2点鎖線で表す位置にて1回転することによって、そ
の核燃料棒1の全長に渡る周面からの反射光を受光でき
るようになっている。
センサ7から出力された位置検出信号S1は、その高周
波成分がハイパスフィルタ8を通されてからデジタル信
号に変換され、そして第1のフレームメモリ9に取り込
まれる。また同時に位置検出信号S1は、その低周波成分
がローパスフィルタ10を通されてからデジタル信号に変
換され、そして第2のフレームメモリ11に取り込まれ
る。一方、光量検出信号S2は、デジタル信号に変換され
てから第3のフレームメモリ12に取り込まれる。それぞ
れのフレームメモリ9,11,12には、核燃料棒1が1回転
する間におけるデータが取り込まれるようになってい
る。
第1,第3のフレームメモリ9,12に取り込まれた高周波
成分のデータは、欠陥抽出部13から欠陥判定部14に入力
される。これら欠陥抽出部13および欠陥判定部14の機能
は、作用と共に後述する。一方、第2のフレームメモリ
11に取り込まれた低周波成分のデータは、真直度算出部
15から真直度判定部16に入力される。これらの真直度算
出部15および真直度判定部16の機能についても後述す
る。
第1図において17はコントローラであり、このコント
ローラ17は、フレームメモリ9,11,12におけるデータの
取り込みタイミングを制御すると共に、予め求めておい
た補正データを欠陥抽出部13と真直度算出部15に出力す
るようになっている。このコントローラ17の機能につい
ても後述する。
次に、作用について説明する。
まず、核燃料棒1の検査に先立ち、ダミーの核燃料棒
を用いて補正データを求める。それから核燃料棒1を自
動的にセットして検査をする。以下においては、前者の
動作を準備動作A、後者の動作を自動検査動作Bとして
分けて説明する。
A:準備動作 まず、核燃料棒1の理想的な形状、つまり表面に欠陥
が無くて軸線に対する曲がりが無いダミーの核燃料棒
(以下、「ダミー棒」という)を回転駆動ローラ2上に
セットする。そして、その回転駆動ローラ2によってダ
ミー棒を、第2図中の実線で表す位置にて回転させつ
つ、レーザ光投光器5からレーザ光を照射し、ダミー棒
の1回転当たりの位置検出信号S1と光量検出信号S2を取
り出す。
本来、これらの信号S1,S2は、核燃料棒1の欠陥と真
直度を測定するためのデータであり、ここでは欠陥や曲
がりのないダミー棒を対象して、機器の特性に起因する
補正データを求めるために取り出される。
そこで、核燃料棒1を対象とした場合における本来の
位置検出信号S1と光量検出信号S2について説明する。
「位置検出信号S1について」 この位置検出信号S1には、第1図中に表すように高周
波成分と低周波成分が含まれる。
(i)高周波成分 この高周波成分は、核燃料棒1の周面上の細かな起伏
に起因するものであって、周面上の欠陥の大きさに対応
する大きさとなり、特に欠陥の深さの測定データとして
有効である。
(ii)低周波成分 この低周波成分は、核燃料棒1の軸線に対する曲がり
に起因するものであって、真直度に応じて大きさとな
る。
「光量検出信号S2について」 この光量検出信号S2は、核燃料棒1の周面上の乱反射
の程度に起因するものであり、特に欠陥の大きさの測定
データとして有効である。
ここでは、このような検出信号S1,S2をダミー棒を対
象として取り出す。そして、前者の位置検出信号S1の高
周波成分(i)は、第1図中の符号8と同様のハイパス
フィルタによってフィルタリングしてからディジタル変
換し、また低周波成分(ii)は、第1図中の符号10と同
様のローパスフィルタによってフィルタリングしてから
ディジタル変換する。また光量検出信号S2もディジタル
変換する。そして、ディジタル変換した高周波成分
(i)と光量検出信号S2に基づいて、ダミー棒の周面上
における欠陥の大きさと深さに対応する欠陥信号(本
来、ダミー棒には欠陥がないため、機器の特性に起因す
るデータとなる)を抽出し、それを欠陥判定用の補正デ
ータとして格納する。一方、ディジタル変換した低周波
成分(ii)に基づいてダミー棒の真直度(本来、ダミー
棒には曲がりがないため、機器の特性に起因するデータ
となる)を求め、それを真直度判定用の補正データとし
て格納する。
このようにして、ダミー棒を第2図中の実線で表す位
置にて1回転させた後、そのダミー棒を同図中の2点鎖
線で表す位置に送って更に1回転させ、上述した動作を
繰り返す。これにより、ダミー棒の全長に渡っての補正
データを求めて格納する。
また、ダミー棒をその軸線を中心として回転させる動
作と、その軸線方向に送る動作に関連させて、センサ7
における検出データの取り込みタイミングをコントロー
ラ17に格納する。以下、そのデータをタイミングデータ
という。
B:自動検査動作 核燃料棒1を回転駆動ローラ2上にセットし、前述し
たダミー棒の場合と同様に、第2図中の軸線で表す位置
にて1回転させつつ、レーザ光投光器5からレーザ光を
照射し、核燃料棒1の1回転当たりの位置検出信号S1と
光量検出信号S2を取り出す。
位置検出信号S1に含まれる高周波成分(i)は、ハイ
パスフィルタ8によってフィルタリングしてからディジ
タル変換し、また低周波成分(ii)は、ローパスフィル
タ10によってフィルタリングしてからディジタル変換す
る。そして、核燃料棒1の1回転当たりにおけるこれら
のデータをフレームメモリ9,11に取り込む。また、核燃
料棒1の1回転当たりの光量検出信号S2は、ディジタル
変換してからフレームメモリ12に取り込む。これらのデ
ータの取り込みの際には、コントローラ17に格納されて
いるタイミングデータを利用し、核燃料棒1を1回転さ
せる動作に関連してデータの取り込みをスタートする。
そして欠陥抽出部13は、第1のフレームメモリ9に取
り込まれた高周波成分(i)と、第3のフレームメモリ
12に取り込まれた光量検出信号S2を総合して、核燃料棒
1における欠陥の大きさと深さに対応する欠陥信号を出
力する。その欠陥信号は、コントローラ17に格納されて
いる補正データによって補正してから欠陥判定部14に入
力する。欠陥判定部14は、その入力データに基づいて、
核燃料棒1の周面における欠陥の大きさと深さを判定す
る。また真直度算出部15は、第2のフレームメモリ11に
取り込まれた低周波成分(ii)から、核燃料棒1の1回
転当たりの最大変位量を求める。その求めた値は、コン
トローラ17に格納されている補正データによって補正し
てから真直度判定部16に入力する。真直度判定部16は、
その入力データに基づいて、核燃料棒1の真直度を判定
する。
次に、核燃料棒1を第2図中の2点鎖線で表す位置に
送って更に1回転させ、上述した動作を繰り返す。これ
により、核燃料棒1の全長に渡っての欠陥と真直度の検
査をする。
以下、検査ずみの核燃料棒1の送り出してから、次の
核燃料棒1を自動的にセットし、同様にして次々と核燃
料棒1の検査を実施する。
なお、本実施例の場合は、核燃料棒1を計2回転させ
ることによって、その全長に渡って形状を検査している
が、核燃料棒1の全長に渡って対向するように変位・光
量センサ4を配備した場合には1回転で足りる。また、
核燃料棒1を回転させつつ軸線方向に送ることによって
も1回転ですむ。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明の丸棒体の検査装置
は、丸棒体を回転させつつ、その周面にレーザ光を照射
して、その反射光の反射位置と反射光量を総合して丸棒
体の表面欠陥と真直度を検査する構成であるから、丸棒
体を回転させるだけで、その全長に渡っての形状を自動
的にかつ正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を説明するための図であっ
て、第1図は要部のブロック構成図、第2図は検査実施
中における核燃料棒の側面図である。 1……核燃料棒(丸棒体)、 2……回転駆動ローラ、 3……軸方向送りローラ、 4……変位・光量センサ、 5……レーザ光投光器、6……結像レンズ、 7……光点位置センサ、 8……ハイパスフィルタ、 9,11,12……フレームメモリ、 10……ローパスフィルタ、 15……欠陥判定部、16……直角度判定部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】丸棒体をその軸線を中心として回転させつ
    つ、その丸棒体の形状を検査する丸棒体の検査装置であ
    って、 丸棒体の径方向外方から丸棒体の周面に向かってレーザ
    光を照射するレーザ光投光器と、 丸棒体の周面からの反射光を入射し、その反射光の反射
    位置に基づいて丸棒体の表面の起伏に対応する高周波と
    丸棒体の真直度に対応する低周波を含む反射位置の検出
    信号を出力すると共に、反射光の光量に基づいて反射光
    量の検出信号を出力するセンサと、 前記センサが出力した反射位置の検出信号から、丸棒体
    の表面の起伏に対応する高周波を丸棒体の欠陥信号とし
    て取り出すハイパスフィルタと、 前記センサが出力した反射光量の検出信号と、前記ハイ
    パスフィルタから取り出された丸棒体の欠陥信号に基づ
    いて、丸棒体の欠陥を判定する欠陥判定部とを具備して
    なることを特徴とする丸棒体の検査装置。
  2. 【請求項2】前記センサが出力した反射位置の検出信号
    から、丸棒体の真直度に対応する低周波を丸棒体の真直
    度信号として取り出すローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタから取り出された丸棒体の真直度
    信号に基づいて、丸棒体の真直度を判定する真直度判定
    部を具備してなる第1請求項に記載の丸棒体の検査装
    置。
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