JPS61225603A - ライナ厚さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はライナ管のライナ厚さを非破壊で測定する装置
に係り、・特に原子炉炉心部に使用して核分裂生成物で
あるヨウ素を含む環境下の応力腐食割れを防止するため
のジルコニラ人台金管の内面にジルコニウムライナを施
した管のライナ厚さ測定装置に関する。

〔従来技術〕

原子炉の炉心部には核燃料を収容した燃料被覆管が設け
られている。この燃料被覆管は核燃料の核分裂により発
生した核分裂生成物を周囲の冷却媒体中に逸出させるの
を防止することを主な機能としており、その素材には、
比較的高温まで強靭でしかも極めて高い安全性を有する
、ジルカロイ−２、ジルカロイ−４などのジルコニウム
合金が広く用いられている。このジルコニウム合金は延
展性も良好で冷却媒体に非反応性である等の優れた性質
を有するが、ジルコニウム合金からなル燃料被覆管は、
原子炉の炉出力を急激に上昇させた場合、核燃料との相
互作用により破損が生じる恐れがあつた。この破損の原
因として、燃料被覆管と核燃料との間の熱膨張率の差な
どに基づく機械的相互作用と、核分裂生成物に含、まれ
る腐食性生成物による腐食作用との重畳作用に劣る応力
腐食割れが考えられている。

燃料被覆管の応力腐食割れを防止するために、ジルコニ
ウムライナ管が開発されている。このジルコニウムライ
ナ管は、ジルコニウム合金製の被覆管本体の内周に純ジ
ルコニウム被覆を施したものである。被覆管本体に、ジ
ルコニウム合金より軟質の純ジルコニウムで内張すして
ジルコニウムライナ層を設けることにより、このジルコ
ニウムライナ層で燃料被覆管に作用する応力を緩和し、
また腐食性核分裂生成物の被覆管本体への直接接触を阻
止して応力腐食割れによるジルコニウムライナ管の破損
を抑制している。

しかるに、ジルコニウムライナ管の破損抑制機能を保証
するためには、ジルコニウムライナ管の全周かつ全長に
わたって所定の被覆厚の純ジルコニウムが内張すされて
いることが要求される。

さて、ジルコニウムライナ管のライナ厚さ測定には測定
用コイルを管内部に挿入してライナ部と被覆管本体との
抵抗差に基づくインピーダンス変化を捉える電磁誘導法
により測定する方法が提案されている（例えば特開昭５
９−６７４０５号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

斯かる方法により例えばジルコニウムライナ管のライナ
厚さを測定する場合、測定環境例えば環境温度が変化す
ると測定用コイルのインピーダンスが変わり、また被測
定管たるジルコニウムライナ管夫々の測定時の管温度が
異なると夫々の場合で管自身の比抵抗が変わるため測定
誤差が生じる場合があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、所定
のライナ厚さを有する標準管を用いてその厚さを測定し
、その測定値と、予め測定しておいた同標準管のライナ
厚さ測定値との偏差を求め、被測定管のライナ厚さ測定
値より前記偏差を減算して被測定管のライナ厚さ測定値
を所定の環境温度でのライナ厚さ測定値に補正すること
により、環境温度に影響を受けずにライナ厚さを正確に
測定し得るライナ厚さ測定装置を提供することを目的と
する。

本発明に斯かるライナ厚さ測定装置は、金属管の表面に
ライナを施した被測定管のライナ厚さを電磁誘導法によ
り測定する装置において、所定ライナ厚さの標準管につ
いて予め測定しておいたライナ厚さ測定値と、被測定管
のライナ厚さを測定する際における標準管のライナ厚さ
測定値との偏差を算出する偏差算出手段と、被測定管の
ライナ厚さ測定値から、前記偏差算出手段にて算出され
た偏差を減算して被測定管のライナ厚さ測定値を補正す
る演算手段とを具備することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明の装置（以下本発明装置という）の全体
を略示する側面図であって、図中１は測定対象のジルコ
ニウムライナ管を示す、ジルコニウムライナ管（以下こ
れを被測定管という）　１は定盤２上に複数列立設され
た被測定管１の支持具３゜３・・・と、エアーシリンダ
４．４・・・にて上下する管押え治具５．５・・・にて
水平に固定されている。また、定１１２上には、被測定
管ｌの先端側（図において左側）に感度較正ｔａ６が設
置され、その内部に挿入ガイド管７及び感度較正試験片
（図示せず）が取付けられている。被測定管１の基端側
（図にて右側）には管連接支持具３２を介して、・被測
定管ｌと内、外径同一の標準管３１の一端が連接されて
おり、標準管３１は同−軸心状に同様の支持具３゜３・
・・及び管押え治具５，５・・・にて水平に固設されて
いる。

８は弾丸状のコイルホルダ９を先端に取付け、内部に信
号線を収納した筒状の挿入杆であって、その腹部には一
定ピンチ毎に前記コイルホルダ９と同径のソロパン玉形
状のスペーサ１０を取付けである。この挿入杆８は定盤
２に近接配置した定盤１１にその長手方向を被測定管１
０軸長方向とするようにして張設した無端のチェーン１
２に立設した挿入杆支持具１３にて水平に支承され、被
測定管１と軸心が一致するように配されている。なおチ
ェーン１２は自由回転する。

挿入杆８の後端（図にて左側）には、定盤１１上のレー
ル１４上に配された測定器台車１５に搭載されたパルス
モータ１６が配設され、該パルスモータ１６の正逆転に
てチェーン１２が挿入杆支持具１３を介して連動するこ
とによりこの挿入杆８が前進、後退作動される。そして
挿入杆支持具１３は感度較正機６側端部に到達すると挿
入杆８の拘束を解くようになっている。また測定器台車
１５上にはインピーダンス測定器１７が取付けられてお
り、インピーダンス測定器１７の出力はケーブルベア１
８に設けられた信号線によりＡ／Ｄ変換器１０１へ与え
られてここでアナログ／ディジタル変換され、演算制御
装置１００に入力される。

パルスモータ駆動回路１９はパルス駆動電流をケーブル
ベア内ケーブルを介してパルスモータ１６に給電し、パ
ルス数に応じた量だけパルスモータ１６を正逆回転させ
、またコイルホルダ９を進退させる。演算制御装置１０
０はパルスモータ駆動回路１９に対し、出力パルス数及
び回転方向を定める位相情報を発する。

コイルホルダ９には第２図に示すように４個の測定用コ
イル２２・・・が周方向に４等配されており、各コイル
２２・・・は被測定管ｌ内側のライナ層２３の厚み又は
標準管３１内側のライナ層の厚みを周方向４点で同時に
測定できるようになっている。

コイル２２・・・にて検出され、インピーダンス測定器
１７より出力される被測定管１又は標準管３１のライナ
厚さ等に関する信号はＡ／Ｄ変換器１０１にてアナログ
／ディジタル変換されて演算制御装置１００へ入力され
、ここでライナ厚さ等が算出され、算出値は記憶器１０
２に記憶される。演算制御装置１００はその算出値を表
示器２１に表示させ、また算出値が異常である場合には
警報器２ｏにて警報を発する。

このように構成された本発明装置にてライナ厚さを測定
する場合の手順について以下に説明する。

まず演算制御装置１００は所定のパルス数をパルスモー
タ駆動回路１９へ出力してパルスモータ１６を駆動して
定盤１１上方の定位置にあるコイルホルダ９を感度較正
ｆｉ６の位置にまで挿入する。この位置で各コイル２２
・・・にて検出され、インピーダンス測定器１７から出
力された信号に基づき演算制御装置１００は感度較正を
行う。

感度較正は、各コイル２２・・・と前記感度較正機６の
内側にコイルに対向するように設けた感度較正試験片（
図示せず）との距離変動量、つまりリフトオフ量に基づ
き行う。

ある１つのコイル２２においてリフトオフ量がＴ＾μｍ
から７８μｍに変化した場合、その変化の前後に測定さ
れたインピーダンス夫々を、第３図〔横軸に正規化した
実数部（（Ｒ−Ｒｏ　）　／ｗＬｏをとり縦軸に正規化
した虚数部（ｗＬ／ｗＬｏ　）をとっている）の複素平
面上でπ、ＯＢ、！：して示すものとする。演算制御装
置１００は、その２つのインピーダンスの変化量つまり
ｉ−■（−ΔＺｊｔ、）の絶対値１Δｚｚｔ　　１と、
その実数成分軸（横軸）とのなす角度α１を求める。そ
して同様にして残り３つの各コイル２２・・・のインピ
ーダンス変化量の絶対びα２．α３．α番を求め、４つ
のコイル２２・・・についてのインピーダンス変化量の
絶対値１ΔＺＩｔｌ（ｉ−１〜４）が等しくなる夫々の
増幅率Ａ１゜Ａ２　、　Ａ３　、　Ａ４　　（−１／　
ｌΔＺｌ、ｌ）を求める。

これにより演算制御装置１００はコイル２２・・・にて
検出された信号のレベル調整、換言すればコイルの感度
較正が可能である。

一方、Ｚｌｌの方向はリフトオフによるインピーダンス
変化方向であり、これと直交する方向はライナ厚さのみ
に係るインピーダンスの変化である。従ってリフトオフ
によるインピーダンス変化方向ｖｙとこれに直交するＶ
ｘの方向をα区にて決定し、測定値からこの方向の成分
を求め、これに各Ａ＋　　（ｉ−１〜４）を乗すること
により、コイル間に感度差なくライナ厚さが測定できる
。即ち、感度較正機６はライナ厚さが一定でリフトオフ
量が異なる既知試験片にて上述の較正を行うためのもの
であり、ＡＩ＋　　α五を計算した演算制御装置１００
は記憶器１０２に記憶する。なお、リフトオフに伴うイ
ンピーダンスの変化方向ｖｙは縦軸上の（０，１）の点
に向かうことは言うまでもない。

斯かる４つのコイルに関するＡ１及びα量（ｉ−１〜４
）は演算制御装置１００にて算出され、記憶器１０２に
記憶されており、演算制御装置１００は標準管３１．被
測定管１の各ライナ厚さを測定する際、ＡＩ＋　　α１
を記憶器１０２から取込んでインピーダンス測定器１７
から入力される信号をＡ　Ｉ　＋　α１により変更補正
するようになっている。

叙上のような感度較正が終了すると、演算制御装置１０
０は標準管３１．被測定管１のライナ厚さを測定すべく
、第４図に示すように演算、制御を行う。

第４図は演算制御装置１００の演算、制御内容を示すフ
ローチャートを示す。まず測定準備のために演算制御装
置１００はパルスモータ駆動電源１９へ所定のパルス数
を出力し、挿入杆８を更に進出させてコイルホルダ９を
標準管３１内に位置せしめる。

これによりコイル２２・・・は標準管３１のライナ厚さ
を検出し、演算制御装置１００は入力されたその検出値
に関する信号をＡ　ｉ　Ｈα１により変更補正し、その
変更補正された測定値Ｍｓ＋（１−１〜４）を標準値と
して記憶ａ１０２に記憶させておく。この測定値Ｍｓｌ
については、標準管３１の軸長方向の複数個所を測定し
、平均値として求める。これにより測定の信頼性が高ま
る。

斯かる測定準備が終了すると演算制御装置１００は測定
を開始する。この測定は被測定管ｌを測定する都度、例
えばその測定前に標準管３１のライナ厚さを測定する。

演算制御装置１００は所定のパルス数をパルスモータ駆
動電源１９へ出力してコイルホルダ９をその定位置より
標準管３１内へ進出させ、コイル２２・・・により検出
して入力された信号をＡＩ。

α１に基づき変更補正し、得られた測定値ＭｓＩ’（ｉ
−１〜４）を記憶器１０２に記憶させると共に以下の演
算を行う。

演算制御装置１００はこの測定値Ｍｓｌ’から、先に測
定した値Ｍｓｌを減算して偏差の絶対値１ΔＭｓ＋を求
め、予め設定されている偏差許容上限Ｋをこの偏差の絶
対値が外れる場合には測定異常として警報器２０にて警
報を発し、オペレータへ知らせる。

オペレータは新たに感度較正を行う、これにより環境温
度がどのように変化しても正確な測定が可能である。な
お、上記偏差許容上限にはコイル２２のインピーダンス
が変化して測定を正確に行えなくなる値に定める。そし
て偏差の絶対値がＫよりも小さい場合には次の測定を行
う。即ち、演算制御装置１００は所定のパルス数をパル
スモータ駆動電源１９へ出力してコイルホルダ９を標準
管３１内から被測定管１内へ後退させ、コイル２２・・
・により検出して入力された信号を同様にＡＩ、α量に
基づき変更補正し、測定値ＭＩ　Ｉ　（ｉ−１〜４）を
求める。

そして、演算制御装置１００には後に説明する理由に基
づき得られる下記＋１＋式が設定されており、演算制御
装置１００はこの＋１）式、上記測定値Ｍｌｌ及び記憶
器１０２からの取込値ＭＳｉ　＋　ＭｓＩ’に基づき環
境温度の影響がない真のライナ厚さＭｔｌ（ｉ−１〜４
）を求めることができ、このＭｔ、を表示器２１に表示
させる。

ＭｔＩ−ＭＪＩ　−ＣＭ３Ｉ′　Ｍｓｌ）　　−（１）
このようにして真のライナ厚さを測定できるのは、被測
定管１を測定する時の環境温度とその測定値Ｍ１ｉ！、
との間には次のような関係があるからである。

第５図はその関係を、横軸に環境温度Ｔをとり、また縦
軸にライナ厚さ測定値（Ｍｌｌ）をとって示したグラフ
であり、図中実線はライナ厚さが８０μｍのジルコニウ
ムライナ管を環境温度Ｔが異なるときに測定した結果を
まとめたものであり、また破線はライナ厚さ６０μｍの
ジルコニウムライナ管を環境温度Ｔが同一範囲で変化し
たときの測定結果をまとめたものである。この図より理
解される如く、実線、破線は共に直線であり、またその
傾きは同一である。

従って測定値ＭＮ、は環境温度Ｔの高低に拘わらず、＋
１１式にて表わされるように、基準環境温度Ｔｏ　　（
１点鎖線にて示す）のときに測定したライナ厚さとして
みなされる真のライナ厚さＭＩに補正できるので測定時
の環境温度に関係なく一定の基準環境温度Ｔｏにおける
真のライナ厚さＭｔ、として測定することが可能である
からである。

なお、上記実施例ではジルコニウムライナ管に対してコ
イルホルダを周方向に回転させず前進。

後退させて測定するようにしているが、本発明はこのよ
うに測定する場合に限らず、コイルホルダをジルコニウ
ムライナ管に相対的に回転させつつ前進、後退させて測
定する構成としてもよいことは勿論である。

また、上記実施例ではジルコニウムライナ管についての
ライナ厚さを測定しているが、本発明はジルコニウムラ
イナ管に限らず、他の材質の金属管にライナを施した管
をも同様にしてライナ厚さを測定できることは勿論であ
る。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明は所定のライナ厚さを有する標
準管を用いてその厚さを測定し、その測定値と、予め測
定しておいた同標準管のライナ厚さ測定値との偏差を求
め、被測定管のライナ厚さ測定値より前記偏差を減算し
て被測定管のライナ厚さ測定値を所定の環境温度でのラ
イナ厚さ測定値に補正するので、環境温度に影響を受け
ることがなく、このためライナ厚さを正確に測定でき、
また上記偏差に基°づいて測定異常を測定中に判定でき
ミこれにより常に正確な測定が可能となる等優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図は測定用
コイルの配置を示す模式的断面図、第３図はインピーダ
ンス測定値よりライナ厚さに係るインピーダンス成分の
みをコイル感度に関係せずに取出すことのできる信号処
理内容の説明図、第４図は演算制御装置の演算、制御内
容を示すフローチャート、第５図は環境温度とライナ厚
さ測定値との関係を示すグラフである。 １・・・ジルコニウムライナ管　６・・・感度較正機３
１・・・標準管　１００・・・演算制御装置時　許　出
願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　　河　
　野　　登　　夫′：！、３　図 ｘｉ嬶３Ａ＆（Ｔ） 篤　５　図 ６斗め

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属管の表面にライナを施した被測定管のライナ厚
   さを電磁誘導法により測定する装置において、 所定ライナ厚さの標準管について予め測定 しておいたライナ厚さ測定値と、被測定管のライナ厚さ
   を測定する際における標準管のライナ厚さ測定値との偏
   差を算出する偏差算出手段と、 被測定管のライナ厚さ測定値から、前記偏 差算出手段にて算出された偏差を減算して被測定管のラ
   イナ厚さ測定値を補正する演算手段と を具備することを特徴とするライナ厚さ測 定装置。 ２、前記標準管を被測定管と同一軸心上に配置せしめて
   あり、該被測定管のライナ厚さ測定の都度、標準管のラ
   イナ厚さの測定が可能になされていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のライナ厚さ測定装置。