JP2001304981A - 密閉容器内温度測定モニタ - Google Patents
密閉容器内温度測定モニタInfo
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-
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
い環境の温度を容易に測定する。 【解決手段】表面処理を施した軟化温度の異なるモニタ
チップ4を所定の配列に複数並べたモニタセンサ6と、
モニタセンサを保持するホルダー8とを備え、ホルダー
を被温度測定物である密閉容器内に設置した密閉容器内
温度測定モニタであって、モニタセンサのモニタチップ
は、少なくとも隣接するモニタチップ同士の軟化温度が
異なる配列とされている。
Description
モニタに係わり、特に原子炉、真空容器、焼却炉などの
密閉容器内において計測線を容易に挿入できない環境の
温度を測定する密閉容器内温度測定モニタに関する。
どの密閉容器内の温度測定のためには、計測線のついた
熱電対を挿入していた。原子炉などは、厳密な械密性が
要求されるため、計測線の挿入を行うには、特殊なシー
リング技術が必要であり、費用が多くかかるという問題
点があった。そのため、温度計測は、最小限に押さえら
れ必要な温度計測も十分にできないこともある(特開平
10−104360号、特開平11−38147号公
報)。
を測定する装置が求められていた。そこで、この種の温
度を計測線なしで測定するにあたっては、下記のような
計測技術が提案されている。
と、バイメタル形式で振れる記録計とを用いることによ
って記録板に傷痕を残すように構成したもの(特開平5
−100076号公報)。
変換器と、これに対向する受信変換器とを取付け、両変
換器はそれぞれケーブルを介してパルス発生器/前置増
幅器に接続し、これを経時時間測定、音速計算及び温度
計算を行なう信号処理器に接続して構成したもの(特開
平7−260597号公報)。
においては、この種の温度を測定するにあたって測定装
置の測定精度や構成の煩雑さなどから未だ満足できるも
のに至ってはいないという難点があった。
で、原子炉、真空容器、焼却炉などの密閉容器内におい
て計測線を容易に挿入できない環境の温度を容易に測定
する密閉容器内温度測定モニタを提供することを目的と
している。
本発明の密閉容器内温度測定モニタは、表面処理を施し
た軟化温度の異なるモニタチップを所定の配列に複数並
べたモニタセンサと、モニタセンサを保持するホルダー
とを備え、ホルダーを被温度測定物である密閉容器内に
設置した密閉容器内温度測定モニタであって、モニタセ
ンサのモニタチップは、少なくとも隣接するモニタチッ
プ同士の軟化温度が異なる配列とされている。
ップの軟化温度の高低順に配列されている。
である。
れている。
に、溶融によりホルダーより離脱しない材料から選択さ
れている。
軟化状態を保持する機能を持つ。
て、材料特性が不可変である。
て、破損しない材質である。
ダーを複数設置する場合には、各モニタセンサのモニタ
チップは同一仕様とされる。
ピレン、ナイロンの樹脂からなる群から選ばれた軟化温
度の異なる1つ以上の材料から成る。
Tl系ガラス、As-Se-Ge系ガラス、PbF2-SnF2-P2O5系ガラ
ス、TeO2-Tl2O-PbO系ガラス、P2O5-PbO-ZnO系ガラス、B
2O3-PbO-ZnO系ガラス、SiO2-PbO系ガラス、SiO2-B2O3-P
bO系ガラス、Na2O-Al2O3-SiO 2系ガラス、SiO2-Al2O3-B2
O3系ガラスからなる群から選ばれた軟化温度の異なる1
つ以上の材料から成る。
複数のモニタチップを含むモニタセンサを使用して密閉
容器内の履歴温度を測定するにあたり、複数のモニタチ
ップを含むモニタセンサは、温度測定前は表面散乱のた
め、不透明となっている。密閉容器内で、モニタセンサ
が或る温度に保持されると、軟化温度がその温度以下の
モニタチップは、軟化現象により表面が滑らかで透明に
なる。しかしながら、軟化温度がその温度以上のモニタ
チップは軟化しないため、粗い表面で不透明のままであ
る。
界を光学測定器で順次スキャンして検出することによ
り、モニタチップが保たれていた最高温度が測定でき
る。
定モニタにおける好ましい実施の形態例を図面にしたが
って説明する。
定モニタMは、原子炉、真空容器、焼却炉などの密閉容
器1(図3)内の温度を測定するのに適している。この
密閉容器内温度測定モニタMは、表面処理を施した軟化
温度の異なるモニタチップ4を所定の配列に複数並べた
モニタセンサ6と、モニタセンサ6を保持するホルダー
8とを備えている。
閉容器内温度測定モニタMにおいて、このモニタセンサ
6を保持したホルダー8は被温度測定物である密閉容器
1内に設置して使用される。
チップ4を収納する溝10a、10bと、モニタチップ
4を露出する窓12a、12bが設けられた上ケース1
4a、下ケース14bから成る。モニタチップ4をホル
ダー8に収納するには、モニタチップ4をホルダー8の
上ケース14a、下ケース14b間における溝10a、
10bに嵌合し、固定具16で上ケース14a、下ケー
ス14bを固定すれば、モニタチップ4は窓12a、1
2bから露出して密閉容器内温度測定モニタMのモニタ
センサ6が作成される。
いて、破損しない材質で作成され、例えば金属製または
石英ガラスで形成することができる。金属製ホルダーで
は作製、取扱いが容易である利点がある反面、材質によ
り放射化する難点がある。石英ガラス製ホルダーでは放
射化の影響がない利点があるが、取扱いが困難、割れる
可能性があるという難点がある。
くとも隣接するモニタチップ4同士の軟化温度が異なる
配列とされている。
モニタチップ4は、モニタチップ4の軟化温度の高低順
に配列されている(図1)。
のである。好ましくは、モニタチップ4は、同一の表面
粗さに研磨されている。
モニタ中に、溶融によりホルダー8より離脱しない材料
から選択されている。
による表面軟化状態を保持する機能を持つ。
において、材料特性が不可変である。
ホルダー8を複数設置する場合には、各モニタセンサ6
のモニタチップ4は同一仕様とされる。即ち、実際に
は、原子炉密閉容器内に同一仕様のモニタセンサ6を2
0から30個複数箇所に配置して測定することが多い。
モニタチップ4は、軟化温度が異なれば、材質が異なる
ので基本的に全てのモニタチップを同一研磨面にする必
要はないが、モニタセンサ6を複数個密閉容器1内に配
置する場合は、同一仕様とするのが好ましい。
定モニタMに適するモニタセンサ6のモニタチップ4と
しては、ガラスや熱可塑性樹脂など、熱による軟化現象
を示す物質はすべて使用することができる。
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンの樹脂か
らなる群から選ばれた軟化温度の異なる1つ以上の材料
で形成することができる。
ス、As-S-Tl系ガラス、As-Se-Ge系ガラス、PbF2-SnF2
-P2O5系ガラス、TeO2-Tl2O-PbO系ガラス、P2O5-P
bO-ZnO系ガラス、B2O3-PbO-ZnO系ガラス、SiO2-PbO
系ガラス、SiO2-B2O3-PbO系ガラス、Na2O-Al2O3-
SiO2系ガラス、SiO2-Al2O3-B2O3系ガラスからな
る群から選ばれた軟化温度の異なる1つ以上の材料で形
成することができる。
して使用することができる材料の例と、使用温度範囲を
示す。
複数のモニタセンサ6を含む密閉容器内温度測定モニタ
Mは、密閉容器1(図3)である原子炉圧力容器内の温
度測定に用いられる。密閉容器内温度測定モニタMは、
保護容器16である照射試験体に入れられ、温度測定部
18である炉心に保持される。密閉容器1の原子炉の運
転が終了した後、密閉容器内温度測定モニタMを含む保
護容器16は密閉容器1から取り出され、原子炉設備内
の水路20を通過し、照射後試験設備22に送られる。
そこで所定の測定を行なうことにより、原子炉内の経過
温度が測定される。
タセンサ6を使用して密閉容器1内の履歴温度を測定す
るにあたり、その密閉容器内温度測定装置は、複数のモ
ニタチップ4の何れかが密閉容器1内の履歴温度により
軟化温度の前後の経歴に応じて変動する表面平滑度の変
化を光学的に測定して履歴温度を測定する光学測定器2
4を備えている(図4(a)、(b)、(c))。
度により軟化温度の前後の経歴に応じて変動するそれぞ
れのモニタチップ4の表面平滑度の変化を、光源32か
らスポットビームをモニタチップ4に入射し、その透過
率により表面平滑度を検出器34で光学的に測定して温
度を測定する透過率測定器26で構成してもよい(図4
(a))。
温度により軟化温度の前後の経歴に応じて変動するそれ
ぞれのモニタチップ4の表面平滑度の変化を、光源36
からスポットビームをモニタチップ4に入射し、その反
射光の広がりに応じた表面散乱反射率により表面平滑度
を検出器38に入射する光強度で光学的に測定して温度
を測定する表面散乱反射率測定器28で構成してもよい
(図4(b))。
の温度により軟化温度の前後の経歴に応じて変動するそ
れぞれのモニタチップの表面平滑度の変化を、光源40
からスポットビームをモニタチップ4に入射し、そのラ
ンダム偏光を検出器42で測光することにより光学的に
測定して温度を測定する偏光測定器30で構成してもよ
い(図4(c))。この反射光の偏光測定では、直線偏
光を入射し、反射光の偏光状態測定する。滑らかな面で
の反射光は直線偏光のままであるが、粗い面での反射光
はランダム偏光となる。偏光成分の比によって、表面粗
さを評価する。
るには、上記の方法が考えられるが、実際の検出には、
上記の方法を複合させて測定すると、確度が向上するも
のと考えられる。
て、複数のモニタチップ4を含むモニタセンサ6を使用
して密閉容器1内の履歴温度を測定するにあたり、複数
のモニタチップ4を含むモニタセンサ6は、温度測定前
は表面散乱のため、不透明となっている(図5
(a))。密閉容器1内で、モニタセンサ6が或る温度
Aに保持されたとすると、軟化温度がA以下のモニタチ
ップ4は、軟化現象により表面が滑らかで透明になる
(図5(b))。しかし、軟化温度がA以上のモニタチ
ップ4は軟化しないため、粗い表面で不透明のままであ
る。
境界を光学測定器24で順次スキャンして検出すること
により、モニタチップ4が保たれていた温度が測定でき
る。
ガラスの表面を研磨紙(320番)で粗面に仕上げ、温度
勾配炉内で加熱した。雰囲気は空気で加熱時間は16hで
ある。その後、図4(a)に示すHe-Neレーザー(λ=633
nm)とパワーメーターで透過率を測定した。結果を図6
に示す。
化しており、10℃の温度差で顕著な違いが見られる。ま
た、比較的良い再現性も得られている。
で行ったところ、空気中での実験とほぼ同じ結果を得て
いる。
過率50%の温度と透過率がピ−クを示す温度をプロッ
トした。透過率50%の温度と透過率がピ−クを示す温
度は、ほぼ直線関係(リニア)にあることがわかる。つ
まり、ガラス組成を一定の割合で変化させれば、透過率
ピ−ク温度、透過率50%温度も直線関係に変化するモ
ニタチップが得られる。
温度が組成に対して直線関係にあることがわかる。この
直線関係により、図7に示す直線関係は理解できる。
の厚さは1mmである。
号Bについて、表面粗さまたは表面平滑度の変化を触針
式粗さ計により測定した。結果を図9に示す(縦軸は表
面粗さ(単位×103Å)、横軸は測定距離(単位μ
m)を表す)。最初の粗い表面が軟化により平滑にな
り、その後、結晶化により凹凸が発生するのがわかる。
bO、30B2O3-70PbOの各ガラスについて軟化温度を測
定したところ、それぞれ388℃、349℃、329℃
であった。
エチレン(LDPE )、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDP
E)、高密度ポリエチレン(HDPE)の各ポリエチレンを
モニタチップとした場合の透過率と温度の関係を図10
のグラフに示す。この場合も、ガラスを用いたモニタチ
ップのときと同様に、加熱温度により、透過率が変わる
ことが確かめられた。
の密閉容器内温度測定モニタは、原子炉、真空容器、焼
却炉などの密閉容器内において計測線を容易に挿入でき
ない環境の温度を測定するのに有効である。本発明の密
閉容器内温度測定モニタによれば、計測線なしで密閉容
器内の最高温度が記録され、その温度を測定することが
できる。また、本発明の密閉容器内温度測定モニタによ
れば、軟化現象を光学的に透過率、反射率、散乱などで
測定するため、測定が容易で、小型であり、狭い場所に
も設置でき、モニタチップの選択により、測定温度範
囲、分解能が自由に調整できる。
を示す斜視図。
数のモニタセンサとして使用することができる材料の例
と使用温度範囲を示す図。
である原子炉内で使用される状況を示す説明図。
閉容器内温度測定モニタの複数のモニタセンサに含まれ
る複数のモニタセンサを使用する密閉容器内温度測定装
置の実施例を示す説明図。
温度測定モニタの複数のモニタセンサに含まれる複数の
モニタセンサの加熱前後を示す説明図。
ニタセンサでSiO2-PbO系ガラスをモニタチップとして使
用した加熱温度と透過率を示すグラフ。
ニタセンサとしてSiO2-PbO系ガラスによる透過率ピ−ク
温度、透過率50%温度をパラメータとしたSiO2組成と
温度を示すグラフ。
ニタセンサとしてSiO2-PbO系ガラスによるSiO2組成と軟
化温度を示すグラフ。
料番号Bについて、表面粗さの変化を触針式粗さ計によ
り測定した表面粗さと測定距離を示すグラフ。
モニタセンサでポリエチレンをモニタチップとして使用
した加熱温度と透過率を示すグラフ。
Claims (11)
- 【請求項1】表面処理を施した軟化温度の異なるモニタ
チップを所定の配列に複数並べたモニタセンサと、前記
モニタセンサを保持するホルダーとを備え、 前記ホルダーを被温度測定物である密閉容器内に設置し
た密閉容器内温度測定モニタであって、 前記モニタセンサのモニタチップは、少なくとも隣接す
るモニタチップ同士の軟化温度が異なる配列とされてい
ることを特徴とする密閉容器内温度測定モニタ。 - 【請求項2】前記モニタセンサのモニタチップは、前記
モニタチップの軟化温度の高低順に配列されていること
を特徴とする請求項1記載の密閉容器内温度測定モニ
タ。 - 【請求項3】前記モニタチップは、表面を粗く研磨した
ことを特徴とする請求項1記載の密閉容器内温度測定モ
ニタ。 - 【請求項4】前記モニタチップは、同一の表面粗さに研
磨されていることを特徴とする請求項1記載の密閉容器
内温度測定モニタ。 - 【請求項5】前記モニタチップは、少なくとも温度モニ
タ中に、溶融により前記ホルダーより離脱しない材料か
ら選択されていることを特徴とする請求項1記載の密閉
容器内温度測定モニタ。 - 【請求項6】前記モニタチップは、軟化最高温度による
表面軟化状態を保持する機能を持つことを特徴とする請
求項1記載の密閉容器内温度測定モニタ。 - 【請求項7】前記モニタチップは、放射線照射環境にお
いて、材料特性が不可変であることを特徴とする請求項
1記載の密閉容器内温度測定モニタ。 - 【請求項8】前記ホルダーは、少なくとも放射線照射に
おいて、破損しない材質であることを特徴とする請求項
1記載の密閉容器内温度測定モニタ。 - 【請求項9】前記密閉容器内にモニタセンサを搭載した
ホルダーを複数設置する場合には、各モニタセンサのモ
ニタチップは同一仕様とされることを特徴とする請求項
1記載の密閉容器内温度測定モニタ。 - 【請求項10】前記モニタチップは、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ナイロンの樹脂からなる群から選ばれた
軟化温度の異なる1つ以上の材料から成ることを特徴と
する請求項1記載の密閉容器内温度測定モニタ。 - 【請求項11】前記モニタチップは、As-Se-I系ガラ
ス、As-S-Tl系ガラス、As-Se-Ge系ガラス、PbF2-SnF2-P
2O5系ガラス、TeO2-Tl2O-PbO系ガラス、P2O5-PbO-ZnO系
ガラス、B 2O3-PbO-ZnO系ガラス、SiO2-PbO系ガラス、Si
O2-B2O3-PbO系ガラス、Na2O-Al2O3-SiO2系ガラス、SiO2
-Al2O3-B2O3系ガラスからなる群から選ばれた軟化温度
の異なる1つ以上の材料から成ることを特徴とする請求
項1記載の密閉容器内温度測定モニタ。
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JP4534049B2 JP4534049B2 (ja) | 2010-09-01 |
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Family Applications (1)
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2000
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