JPS6196401A - ２周波によるライナ厚測定方法 - 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、原子力炉の燃料棒ヲ倶成するペレット状燃料
充填用の被覆管をシルクロイ母材管の内面に極薄の純ジ
ルコニクムｍｔ−複合してライナ被覆管とする場合に、
そのライナ厚を渦電流法によって測定する方法、特に測
定に際して雑音信号となり得るリフトオフ変動、導電率
変動等の誤差因子の影響を除いて正側なりイナ層の測定
を可能とする方法に関する。

（従来の技術） 電力需ｉＩ変化に対応する原子カ勤カ炉のＪｕｌ率遅転
のためには急Ｉｋな出方上昇、下降が不可欠でるる。ジ
ルカロイのみの従来のＭＩ債覆管急激な出力変動にょＤ
ｆ５カＮ蝕割ｆＬを起す懸念がある。応力腐蝕割れを防
ぐため、ジルヵロ子母材管の内面に極薄の純ジルコニク
ムライナｔＳしたライナｗＩ（Ｉ管が開発されその関連
技術の確立により数年俊には従来のＭ覆管にとってかゎ
って全面使用されることが予想されている。

上記のライナ被覆管は、ｉ度上の問題等によってライナ
層が所定厚さであることが必要かっ重要でろる＠クィナ
ＷＩ覆管のように２種の金４からできている複合管の岸
側測定にＦｉ破壊的検　　　　′査と非破壊的検査とが
あるが、破壊的検査では管の両端部の切ｗｔ倹査しかで
きず、管の全長。

全局にわたるライナ層の保証の必要なライナ砂覆管には
不適当である。非破壊的検査としては各種方法のうち超
音波法と渦電流法とが考えらｎＺｓが、Ｉｆ波法ではラ
イナ層とジルカロイ母材管との境界部でのエコーの識別
が不可能であの比透磁率はともに１で差がないが、固有
抵抗ρはμｇ−１：＊　４位で前者が４０％後者が７０
でるり。

その逆数の導電率ｔｌｃ＝１／ｐ）の差を利用すればラ
イナ層厚の測定も可能でるる。＃ｆｈｔＩｉ流法は、原
理的に、ある周波の交流型ｔｌＩｔ−流したコイルを金
属表面に近接させることにより金属表面に渦電流が流ｎ
％そり渦電流によってコイル゛のインピーダンスが変化
し、このインピーダンス変化量によって金属表面の清報
を得るものである。ライナ砂覆管の場合、管内面から渦
電流法を適用すれば、ライナ層の１動によってインピー
ダンス変化１が変るので、このことをライナ層の測定に
利用できる。

従来の渦電流法によるライナ砂覆管のライナ厚測定技術
としては′ｆ？ＩＦＭ昭５９−６７４０５　、特開昭５
９−６７４０６等がめる。これらはり７トオ７（コイル
と管Ｐｊ血との距離）によるインピーダンス変化成分を
抽出してリフトオフｉ！ｔ−算出することによりライナ
層を補正しようとするものである。しかしライナ砂覆管
のライナ層の導電率σＡＦｉ熱処ＭＡ浬度により変化し
、またジルカロイ部の導電率σＢはジルカロイに含有さ
れる硬度付与成分の８ｎの量によって変化する。これら
の導電率の製品ロフトによる差はライナ砂覆管では当然
発生する。従ってライナ層を正確に測定しようとすると
、ライナ層とジルカロイ部の導電率の変化を考慮する必
要があるが、上記特開の従来技術ではこれら変化を考慮
していない。

他の参考技術として特開昭５９−９５５２がろる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は％渦電流法によるライナ砂覆管のライナ層の測
定において、す７トオ７震動および管材質の導電率の変
動による誤差装置の影響を除いて正確な測定を可能とす
る方法七与えることを目的とする。

（問題点を解決するための手段、作用および実施例） この種クイナｗｇＩ管はライナ層の厚ざが８０μｍ全厚
さが８６０μｍ程度が基準あるいは公臀値のものである
。この極薄のライナ層の厚さは管内側からの渦電℃法に
よりプローグのコイルのインピーダンスの変化によって
測定される。

本＠明では、この測定に際してプロー１の振動等によっ
て生ずるリフトオフ（コイルと管内面との′！！！隙距
Ｍ）の変動およびライナ仮覆管の材質の変化によって生
ずる導電率の変動に起因する雑音信号の膜厚信号への重
畳および膜厚信号の感度変化を消去し補正する。その九
め２種の測定局Ｉ！を敗で同時に測定して得られる渦流
探傷器の４種の位相検波出力によってこｒＬｔ−行う。

第１図はコイルの出力のインピーダンスの変化を正規化
し次インピーダンス平向上に示したものである。コイル
単独でのインダクタンスＬυ。

抵抗Ｒｏ　、周波数ｋｆｓｍ＝２ｔｒｆとし、縦軸は測
定時のインダクタンス”　　’ｔｏＬｏとし、横軸は測
定時の抵抗Ｒｔ”（Ｒ−Ｒｏ）／ωＬＯとし正規化しで
ある。

Ｗｃ１図には、低い周波孜ｆａ時と高い周波数ｆｂとに
おいて、インピーダンス変化方向の成分をそれぞれｉ、
ｉ、ｓ、％によって添字ａ、ｂを付して区別して示す。

ｉはり７トオ７変動、ｌはライナ層の導電率σＡの変動
、ｉはジルカロイ母材部の導電率σＢの変動、子はライ
ナ層変動にによる成分を示す。このように周波数ｆａ、
ｆｂ時に各バクメータｉ、Ａ、ｎ％　テのインピーダン
ス変化方向が異なっているので、原理的にはこれらを弁
別することにより識別可能なことが知られる。

そして単−周波では２種の位相検波出力しか得られない
ので具体的に識別することは不能であるが、本発明でｉ
ｊ２種の絢ｆＩＬＩｉ、を用いることにより４Ｎの位相
Ｍ波出力を得るのでこれらの関連により識別可１ｆＵと
なる。

すなわち、この４Ｎの位相検波出力に対する各パラメー
タＩＩＬ、Ｒ，８でのライナ厚を変動のチーグルをあら
かじめ既知のクイナ′ｗＩａｔ管基準によジ作成してお
き、被検査管の芙測時に得られる位相Ｍ波出力の値より
上記テーブルを用いる演算によりクイナ厚′ｆｒ″求め
る。このライナＲＣ算田時にはＷ開法を用いて算出する
。

ここで、本発明ｔ″実施る装置の１例を説明してはく。

第２図はその構成の概要を示す。クイナｌｉ瑣管（１λ
は回転機（２ンによって管周方向に転回させられる。プ
ローブ（３）は内挿型で絶Ｍ値型フィル倉持ち、駆動装
置ｔ（４７により管内を細線方向に移動する０こうして
コイルの管内測定位置が位置決めされる。ライナ厚変動
を高分解にとで得る丸めコイルは小径−例えば１胴とす
る。

本０による２種の＃セシ欽ｒｉ例えばｆａ　ｌｉ　２Ｍ
ＩＩＺ、ｆｂは４ＭＨｚとする。こうして測定ｔ−冥施
し、コイルのイノビーダンス大忙ｔ＃［探傷器本体（５
ンによって電圧に変換する。このＩＩｔ８Ｅは本侘明方
法による演算ｆ：道行する演算装置ｔ（旬によってライ
ナ厚に変換され、測定位置とともに表示器（７）に表示
される。

演算装置（０）における本発明方法による演算は次の２
１１［の演算を行う。

ナなわ１０１クイナ層導電率σＡ、ジルカロイ部導電率
σＢ既知、段階的既知ライナ！ｌ！、ｔｉのライナ１１
１覆管の試験体またはそのテンプルを用い、上記８５！
６ＩＩｔ探傷器を用いて、周波数は低い周波数ｒａとし
て、渦護探傷器の位相検波出力Ｈｔａ　、　Ｖ　ＩＪＬ
を測定し１次に同一の測定−９’ｒでり７トオ７　／１
を段階的既知鯵でズ化させてその出力Ｈ−％　ｖ６ｔ−
測定する。これらの測定値からり７トオフ変化方向を計
算する。このす７トオフ叉化方向のインピーダンス成分
をＶｙａとし、これと直交する方向のインピーダンス成
分５ｔ　Ｖｘａとする◎ま現原点はＨｌａ、　Ｖ貞とす
る。

下記第１表および第２表はこのようにして測定を行って
得らｆＬ７ｊ　ＶｘａおよびＶｙａについてのインピー
ダンス成分（無次元ｉ１）のチー１ルを示し、またＪ＠
６図は”ｉｘｈ　ｋ縦座標に、　　Ｖｙａを横座標（任
意目盛ンとして一図にまとめ九番す７トオ７１でのライ
ナ厚変動による”Ｉｘａ−Ｖｙａの変化図を示す。

第１表　ｖｘａ変化チーグル　　（無次元Ｉｔ）はｔｓ
＞　ｔａ＞　ｔｍ＞　ｔａ＞　ｔａ＞　ｔｉ＞　ｔｔ＞
　ｔａ＞　ｔｏ、リフトオア量ｘｉ　Ｆｉｚ皿＜　１　
ｇ　＜　／　ｓ　（／　ａ　（ｌ　ｍでろる。周波数ｆ
ａは２　ｌ［Ｈｇ　、コイル径Ｆｉ１　ｍａ＋であるＯ
ｔ九高い＃ｌｌｉｔ（ｆｂの４　ＭＨｚで測定し上記と
同じ手順により座標系Ｖｘｂ　−Ｖｙｂを設定し、第１
表、嬉２表と陶様なチー１ル、第３図と同様な変化図を
つくる。

さらに、ライナ層＊ｔ＊σＡおよびジルカロイＳ岬電率
ｔｔＢの異なるライナ被覆管試験体を用い例えば１０　
　σ−４１位でａＡ　ｆ　１１５Ｑ、？／４０　、１１
５０ｔｔＢ　ｆ　１／５Ｏ１１／７０．１／８０とＬり
Ｊｊ）＆ニ、上記と同じ手順によｇ％第３図と同様な各
す７トオ７＠１１でのライナ厚ｔ、　　ｆｆｉ化にょる
Ｖｘａ　−Ｖｙａ、Ｖｘｂ　−Ｖｙｂ図をっ〈９、第１
表、第２表と同様なテーブルを作成する。

こうして演算準備設定をした上で、ライナ被覆管の被検
査管について［１探傷器で所定個所の測定を行い、実測
した位相検波出力Ｈ６ＪＬ、　Ｖ５ａおよびＨ５ｂ、’
ｉ５ｂを上記のＶｘ　−Ｖｙ座標系の値に変換し、あら
かじめ作成しておいた４次元のクイナ厚算出テーブルに
より演算し、補間法を　　　“用いて各測定個所でのラ
イナ厚を算出する。

すなわち、例えば１つの演算手法として、ｆａおよびｆ
ｂでの計１１！Ｉ値から、ろるσＡ１σＢ値の”Ｉｘａ
−Ｖｙａおよびｖｘｂ　−ｖｙｂの表あるいはテーブル
により演算してライナｊ＠を攻め１両周波数でのライナ
Ｉ＄値が一致をみれば、その測定位置の正確なライナ厚
が求ｔり、σム、σＢ　、　ｌｉが知られる。若し一致
をみなければ最も差の小さいσＡ１ｃＢｍ合せの表ある
いはチーグルと中心として１σＡｆｔを一定としてσＢ
を変え％ｄＢ値を一定としてσＡを変え、あるいはｇＡ
　、　σＢを変更する補間演算によりｆａとｆｂとの計
測値からのライナ厚を一致に近付ける。

演算のシーケンスは前記と異なる順序とすることができ
る。

リフトオフ、σＡおよびσＢは同時に復電できるけれど
も、これらは演算のパラメータとして用いるものであり
必しも求める必要はない。

振動により震動するリフトオフ値は１機械的あるいは電
磁的振動の何れであってもその平均値のリフトオフとし
て把握すればよい。知り得たσＡ＠およびσＢ値は異な
る測定個所で得られた値と比較して較正に用いることが
できる。

また導電率σＡ、σＢの変化は１本の管では小゛さいの
で、管端の１個所でのみその影＃！を上記方法により測
定し、その開定匍のσＡ１　σＢを用いてその被検査管
の全周、全長にわたるライナ厚を測定するようにするこ
とができ、この一部手順簡略の演算によっても、高精度
の測定結果が得られる。

（発明の効果） 本発明方法によると、す７トオフ変動、クイナ層導電率
の変動、ジルカロイ部欅電手の変動に起因する誤差因子
の影響を除去して止伽なライナ厚を測定し得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

１ｇ１図はコイルの田方のインピーダンスの変化ｔ−２
周波敗において示す正規化インピーダンス平面図％第２
図は本発明を実施する装置ｔの構成の１例を示す斜視図
訃よびグロンク図、第５図は各リフトオフ１でのクイナ
厚又勤によるインピーダンス変化を示す’ｉＸ　−ｖｙ
座標系線図である。 （１）・・２イナ砂覆管ｓ　（２）−・回転機、（３）
・・プローグ、（４）・・運動装置、（５）・・渦流探
傷器本体、（６）・・演算装置、（７）・φ表示器＊　
（ｔｉ）・・ライナ厚、（１１）・・す７トオ７零ｋ　
　（ＩＡ）・・クイナ層ｕｇ電率、（σＢ）−・ジルカ
ロイ部ＩＩＩ電率、（ｆａ）・・低い周波＆％　（ｆｂ
）・・高い周波＆％（イ）・・リフトオフ変動によるイ
ンピーダンスＲ化−ダンス変化成分、ψ）・・ジルカロ
イｓＮＩ電率實勘によるインピーダンス変化成分、（η
・・ライナ厚変動によるインピーダンス変化成分、（Ｖ
ｙ）・・す７トオ７変化方向のインピーダンス成分ｓ　
（”）・・直角方向のインピーダンス成分（Ｆ１ａ）−
６周波１ｋ　ｂ　（Ｒｍｅａｎ）　ｅ　＊コイル半径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ライナ被覆管のライナ厚を渦電流法により測定する場合
   に、プローブの振動等によつて生ずるリフトオフの変動
   およびライナ被覆管の材質の変化によつて生ずる導電率
   の変動に起因する雑音信号の膜厚信号への重畳および膜
   厚信号の感度変化を、２種の測定周波数で同時に測定し
   て得られる渦流探傷器の４種の位相検波出力によつて消
   去し、補正することを特徴とする２周波によるライナ厚
   測定方法。