JPS5842404B2 - 原子炉用燃料棒の内部間隙の測定方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉用燃料棒の燃料と包被外装との間の半
径方向間隙の測定方法と装置に関する。

燃料（通常、酸化ウラニウムのペレット）と外装（通常
、ジルカロイ管、ジルカロイ−ジルコニウム合金）との
間の機械的相互作用は、運転中に主として燃料と外装と
の夫々の異なる燃膨張に基づき、原子炉用燃料棒の破損
を招来し得ることは公知である。

この破損を防止する如く、特定の隙間ないし間隙が燃料
と外装との間に設けられるので、所謂「堅い」機械的相
互作用は、原子炉の運転開始期間中に生じ得ない。

しかしながら、原子炉の連続した通常の運転中には、前
記間隙の減少を来たすある変化が生じ得る。

これによって、燃料棒の破損する危険が生じる。

従って、運転中の原子炉内か、または測定される棒を収
容する燃料要素の原子炉からの除去後のいづれかで、前
記間隙が容易に測定し得ることは重要である。

放射線を照射された燃料棒は、強い放射能を有している
ので、該燃料棒の総ての操作は、厚い隔壁の背後で行わ
ねばならず、これは、実施しようとする調査と測定とを
甚しく複雑にする。

中性子放射線写真術によって、燃料と外装との間の間隙
を測定することは、既に公知である。

これと同様に、金属写真術ないしセラミック写真術を適
用して前記間隙を測定することは公知である。

この場合には、見本が燃料棒から切取られる。

従つて、例えば、顕微鏡で観察することにより、間隙の
幾分正確な測定が可能である。

後者の方法は１勿論破壌式であり、これは決定的な欠点
である。

上述の公知の両方法は、費用を要すると共に、非常に正
確であるとは言えない。

また、この測定が、原子炉内では不可能なので、これ等
の方法は、取外した棒に対してのみ適用し得る。

この背景の下で、本発明の目的は、原子炉用燃料棒の燃
料と包被外装との間の半径方向間隙を測方する方法を提
供し、それによって、上述の欠点を排除することである
。

これは、本発明によると、前記外装が、内部燃料と接触
を形成する如く搾られ、該搾り力と、これに対応する変
形とが、反復して測定され、夫々の測定値が、前記接触
の形成と、対応する前記外装の変形とを定める如く関係
付けられることによって達成される。

本発明の更に他の特徴によると、夫々の前記測定値が、
ＸＹ記録計の別個な関連する軸に沿って連続的に記録さ
れ、これによって、前記接触の形成と、対応する外装の
変形とを示す力／変形線図が得られる。

しかしながら、本発明の他の実施例によると、夫々の前
記測定値が、前記関係付けを反復して行う如くプログラ
ムされたデジタル処理装置に受取られ、これによって、
前記接触の形成と、対応する外装の変形とが定められる
。

また、本発明は、上述の方法を実施する装置を包含し、
該装置は、一端において枢着され、力測定用検出器を有
するレバーと、該レバーと力伝達関係にある力発生装置
と、前記レバーの部分と、搾るべき燃料棒の挿入用支持
ブロックとの間に設けられる搾り用間隙とを備え、前記
レバ一部分が、前記燃料棒に接触する変形検出棒の挿入
用孔を有することを特徴とする。

本発明による前述の方法は、非破壌式であり、手頃な費
用で実施し得る。

本方法は、遠隔制御を用い、放射能環境で容易に実施し
得る。

この方法は、試験原子炉の見本用枠、原子炉動力プラン
トの水のプールに浸漬された通常の燃料要素、または、
使用後の検査のため高放射性試験室へ送られる棒に適用
し得る。

この方法が非破壌式であるため、燃料棒は、試験後に原
子炉へ再装着される。

本方法による測定の操作原理は、外装管が、燃料自体に
接触を形成するまで機械的に搾られることである。

小さな間隙と、小さな変形とにのみ関するものであるた
め、この搾りは、常に外装管の弾性限界内で行われる。

従って、最初の棒の弾性性能は、空の弾性管の挙動に相
当する。

しかしながら、管と燃料との間に接触が形成されると、
直ちに、棒は、一層剤性な挙動を示し、間隙の測定用に
使用されるのは、この性能の変化である。

力と変形の夫々の検出器を機械的搾り装置に設け、検出
された力と変形との値をＸＹ記録計の別個に関連する軸
に沿って連続的に記録することにより、関連する間隙を
推論し得る適当な力／変形線図が作られる。

本発明につき、添附図面を参照して一層詳細に下記にお
いて説明する。

第１図を参照すると、支持ブロック２は、基板１に固定
されて示されている。

レバー３は、平坦なサポート５に置かれた燃料棒４を押
圧する如く、ブロック２に枢着され、サポート５は、異
なる棒寸法に対して装置を適応させる如く、適当に取換
え可能である。

レバー３は、電気導線で接続された力検出器６を備えて
いる。

この検出器は、レバー３の検出器を表わす電気出力信号
を出す通常の歪ゲージを包含する。

レバー３の自由端には、空気式シリンダ７が、基板１に
支持されている。

このシリンダのピストンは、一対の圧縮空気管路によっ
て上下に運動し得る。

棒を設置するとき、ブラケット８でレバーを上昇する如
く、ピストンは、その最上位置へ移動する（ピストンと
レバーとは、一体に結合されていない）。

ゲージで測定する際に、ピストンの上側の空気圧力は、
燃料棒に負荷をかける如く次第に上昇される。

この結果の変形は、異なる変換器を有し、レバーを貫通
する孔を介し棒の外装にばね付勢で接触するバーに結合
した変形検出器９で測定される。

変形検出器９と棒４との間には、ダイヤルマイクロメー
タが挿入されているが、このマイクロメータは、前記変
形測定用に直接使用されるものではなく、変形検出器の
較正に使用される。

この較正は、好ましくは、マイクロメータ（例えば、０
．１ ｍｍに対して１００目盛を設けた）に特定のダイ
ヤルの偏向を生じる力で棒を搾り、ＸＹ記録計の関連す
る軸に沿い対応する距離を描くことによって行われる。

ダイヤルマイクロメータと燃料棒との間のゲージバーに
は、レバー３が上昇されたとき、ゲージバーが持上げら
れて燃料棒を取外し得る如く、スリーブ１１が設けられ
ている。

力検出器と変形検出器とで作られる夫々の出力信号は、
組合わされた偏向ユニットと、増巾器１２と、ＸＹ記録
計１３とによって適当に記録される。

本発明に使用される測定原理は、外装管の機械的変形と
、鉄管の弾性挙動の記録とに基づいているが、搾り装置
と測定装置との実際の具現は、種種の形状を取り得る。

上述の実施例では、特定の負荷分布型式（棒の両側の棒
の軸線に平行な線に沿う力分布）が採用されているが、
その他の力分布、例えば、２以上の力方向の軸方向また
は円周方向に種々に分布する恵方は、同様に良好な結果
を与え得る。

搾り装置の構造的構成は、それの使用される場所、例え
ば原子炉、原子炉のプール、または高放射性試験室に依
存する。

電気機械式、液圧式、空気式、または機械式の装置を使
用し得る。

力と変形との測定は、種々の方法で行われ、異なる型式
の検出器を使用してもよい。

得られた測定結果の評価を容易にし、更に、前述の力／
変形線図の記録を行う如く、Ａ／Ｄ変換器と、デジタル
磁気テープまたはパンチテープと、適当にプログラムさ
れた処理装置とによって、デジタル記録を作り得る。

この装置では、関係づけられた力と変形との記録は、特
定の測定比率、例えば毎秒１０測定において反復される
。

これは、力と変形とに夫々比例する一対の直流電圧値が
、デジタル電圧計で測定され、この様にして作られる関
係づけられた数字の組合わせが、毎秒１０宛磁気テープ
にデジタルに記録されることを意味する。

処理装置のプログラムにより、前記直流電圧値は、搾り
工程に対する弾性曲線を形成し、該曲線がその最初の直
線経路から所与の量偏向する点が定められる如く、力と
変形とに夫々対応する値に変換される。

本方法を例示するため、第２図は、上述の如く放射線を
照射された燃料棒の測定から記録された幾つかの力／変
形線図を示す。

棒の第１弾性搾りで線図ａが得られる。

この線図は、その全延長に沿い幾分彎曲しており、これ
は、線図の直線的弾性部分が認められないことを意味す
る。

これは、燃料が、放射線の照射を受けると、も早や塊状
円筒を形成せず、幾つかの相互に変位した片に破砕され
ることに明らかに基づく。

線図ｂｔｃ＋ｄは、第２．第３．第４搾りを示し、これ
等の各線図は、ある点で彎曲部分に変化する初めの直線
部分を明瞭に示す。

Ｙ軸に平行な零点の変位は、図に示す如く線図を相互に
明瞭に分離するため、各線図の記録後に実施された。

線図の出発点から、その直線経路より線図が偏向する点
までのＸ方向の距離は、測定される隙間ないし間隙を表
わす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の図、第２図は本
発明の方法の実施例で作られた代表的な力／変形線図を
示す。 ２・・・・・・支持ブロック、３・・・・・・レバー、
４・・・・・・燃料棒、６・・・・・・力検出器、７・
・・・・・シリンダ、１３・・・・・・ＸＹ記録計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉用燃料棒の燃料と包被外装との間における半
   径方向間隙の測定方法において、前記外装が、内部燃料
   と接触を形成する如く搾られ、該搾り力と、これに対応
   する変形とが、反復して測定され、夫々の測定値が、前
   記接触の形成と、対応する前記外装の変形とを定める如
   く関係付けられることを特徴とする測定方法。 ２ 夫々の前記測定値が、ＸＹ記録計の別個な関連する
   軸に沿って連続的に記録され、これによって、前記接触
   の形成と、対応する外装の変形とを示す力／変形線図が
   得られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   測定方法。 ３ 夫々の前記測定値が、前記関係付けを反復して行う
   如くプログラムされたデジタル処理装置に受取られ、こ
   れによって、前記接触の形成と、対応する外装の変形と
   が定められることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の測定方法。 ４ 原子炉燃料棒の燃料と包被外装との間の半径方向間
   隙を測定する特許請求の範囲第１項記載の方法を実施す
   る装置において、一端において枢着され、力測定用検出
   器を有するレバーと、該レバーと力伝達関係にある力発
   生装置と、前記レバーの部分と、搾るべき燃料棒の挿入
   用支持ブロックとの間に設けられる搾り用間隙とを備え
   、前記レバ一部分が、前記燃料棒に接触する変形検出棒
   の挿入用孔を有することを特徴とする装置。