JP2012504756A - 管の外壁上又は外壁に近接した少なくとも１つの強磁性体を含む付着物の検出の改良 - Google Patents

Abstract

本発明は、管の外壁上又は外壁に近接した、ニッケル、磁鉄鉱又は類似の物質等の少なくとも１つの強磁性体を含むファウリング付着物又は閉塞付着物を検出する方法に関する。この方法は、磁化ソースが管の内側で位置決めされ管内で高さ方向に固定されるステップと、磁化ソースが電気モータを用いて駆動されることによって磁化ソース自体を中心に回転されるステップと、この回転移動の間に上記電気モータによって引き出された電流の強度が測定されると共に、閉塞を検出し必要に応じて閉塞を評価するために、得られた曲線図表が解析されるステップとを少なくとも含むことを特徴とする。

Description

本発明は、磁気検出方法及び磁気検出装置の一般的な分野、より詳細には、加圧水型原子炉すなわちＲＥＰ（ＰＷＲ）内の蒸気発生器の冷却管上又は冷却管に近接した強磁性体の付着物によるファウリング（encrassement）又は閉塞を検出する方法及び装置の分野に関する。

加圧水型炉（ＲＥＰ［ＰＷＲ］）タイプの原子力発電プラントの分野では、原子炉の炉心で生成される熱が、一次回路として知られる閉回路を通って送られ、この一次回路では水が、いわゆる二次回路に流れ、二次回路では蒸気に変換された水が、電力生成のためにタービンに流れ込むことが、周知である。

蒸気発生器を切欠き斜視図で示す図１を参照すると、ＲＥＰ（ＰＷＲ）タイプの原子力発電プラントはそれぞれ、概して、３つ又は４つの蒸気発生器を有し、この蒸気発生器はそれぞれ、一次回路１０及び二次回路１５を収容する１つの格納容器５から構成されている。一次回路１０と二次回路１５との間での熱交換が、複数の逆さになったＵ字管２０を介して行われる。上記管は、蒸気発生器の下部に固定したタイロッドにより動かないようにされているスペーサ板によって所定の位置に保持されている。

スペーサ板２５及び管２０の詳細斜視図を示す図２を参照すると、上記スペーサ板２５は、円筒状の上記管２０が貫通し且つ四つ葉形（quadrifolliage）の穴として知られる十字形の穴３０を、含んでいる。

管２０とスペーサ板２５との間の四つ葉形の穴２５（図２）に、閉塞付着物３５が形成することが知られている。これらの付着物３５のもたらす影響は、第一に、通常の運転時において管４にかかる機械的応力を変えてしまうことであり、第二に、インシデント又は偶発事故の発生時に、スペーサ板２５にかかる力を増大させ、それにより管２０が破損する危険性を増大させることである。

さらに、いわゆるファウリング付着物が管２０の外表面に形成され、そのため蒸気発生器における熱交換の効率の低下を引き起こすことも知られている。

これらの閉塞付着物又はファウリング付着物をなくすためには、化学的洗浄法を用いて管及びスペーサ板を洗浄することが非常に一般的である。これらの方法は、磁鉄鉱等の酸化物からなるこれらの付着物を分解及び溶解させるために、化学試薬を蒸気発生器の二次回路に注入することで構成されている。

しかしながら、注入すべき試薬の量は、蒸気発生器内に存在する酸化物の量に応じて決まる。

結果として、先に酸化物の量を確定する必要がある。

この目的を達成するために、低周波の軸方向渦電流プローブを用いて磁鉄鉱の付着物を検出する方法及び装置が周知であり、このプローブは蒸気発生器の管に挿入され、それからの測定値は、遭遇した付着物をあらわすテレビ画像化された像又はオンライン上のサンプルと相関付けられる。

この方法の形式は、収集したデータの解析に約１ヶ月の時間を要し、それ故、コストに非常に大きい影響を与えるという欠点を有する。さらに、この方法によって得られる測定値は精度が低い。

米国特許第４，０８８，９４６号明細書に記載されている付着物を検出する方法及び装置もまた、知られている。この装置は、付着物を検出するために、管内で一定の速度で移動する渦電流プローブを有している。

前述と同様に、このプローブは、精度が悪く、ビデオ画像の取得を必要とする。

同じ欠点を有し且つ管の外壁上の付着物を検出する他の方法及び装置もまた、仏国特許出願公開第２４５９４９０号明細書及び米国特許第４，７００，１３４号明細書に記載されている。

従って、本発明の目的の１つは、管の外壁上又は外壁に近接した少なくとも１つの強磁性体を含む付着物を検出する方法及び装置を提案することによって、これらの欠点を克服することである。この方法及び装置は、より詳細には、ＲＥＰ（ＰＷＲ）タイプの原子力発電プラント内の蒸気発生器の管上又は管に近接した付着物の検出を対象とし、シンプルな設計及び低コストなものであると共に高い信頼性だけでなく良好な精度も有するものである。

本出願人の法人は、仏国特許出願第０８５３２００号明細書（本出願の出願日の時点ではまだ公開されていない）において、図３に示すような検出装置を既に提案しており、この検出装置は、１つ以上の永久磁石等を含むプローブ１０５を有し、その他に、電気モータ１２０、ギアボックス１６０及びシャフト１５０を含む手段１１０を有し、手段１１０は、ナット及びネジのタイプの機構を用いることによって、所与の制御システムを用いて例えば一定速度で、プローブを管１１５の内側で移動させることを可能にする。モータへの供給電流は、管１１５の壁上又は壁に近接して位置する強磁性の付着物（ニッケル、磁鉄鉱又は類似物）１６５の厚みに応じて変わる。それ故、この電流の変化の解析は、管におけるファウリング又は閉塞の存在の検出のために用いることができる。

容易に理解することができるように、かかる解決策は、管の周り及び管／スペーサ板の接続部における付着物の存在を検出すると共にその体積を推定することを可能にするが、塞がっている葉形の通路（passages folies）がどれであるのかを検出することができず、また、スペーサ板で付着物が位置する深さを検出することができない。

一方で、本明細書に提示される新たな解決策によって、これらの欠点を克服することが可能となる。

特に、本発明は、管の外壁上又は外壁に近接した、ニッケル、磁鉄鉱又は類似物のような少なくとも１つの強磁性体を含むファウリング付着物又は閉塞付着物を検出する方法を提案する。そして、この方法は、少なくとも次のステップを含むことを特徴とし、そのステップは、
管の内側で磁化ソース（source）を所定の高さに位置決めし固定するステップと、
電気モータを用いて駆動することによって磁化ソースをそれ自体を中心に回転させると共に、この回転駆動の間、上記電気モータにおける電流の振幅を測定するステップと、
上記スペーサにおける閉塞を検出すると共に必要に応じて閉塞を評価するために得られる曲線図表を解析するステップとである。

このようにして、管の周りの付着物の分布に関する情報を把握することができ、それ故、塞がっている葉形の通路がどれであるのかを検出することができる。

磁化ソースの回転後、磁化ソースを、管の内側で漸増的に高さを変えるように移動させ、所定位置に固定後、上記のステップを繰り返すことは、有利なことである。

それ故、管の全ての部分、特にスペーサ板が、ある特定の深さにわたって走査される。

本発明は、かかる方法を具現する装置も提案する。

他の利点及び特徴は、添付の図面から、本発明による非磁性の管上又は管に近接した磁性付着物を検出する装置の記載であり、且つ限定的ではない例として挙げる幾つかの変形実施形態の記載である以下の記載からよりはっきりと明らかになるであろう。

既に説明したものであり、ＲＥＰ（ＰＷＲ）タイプの原子力発電プラント内の蒸気発生器の切欠き斜視図である。 既に説明したものであり、スペーサ板の四つ葉形の穴を貫通している管の詳細斜視図であり、この図では、上記四つ葉形の穴にいわゆる閉塞付着物がある。 既に説明したものであり、ファウリング付着物を有する管に挿入された本発明による検出装置の概略縦断面図である。 本発明のとり得る一実施形態による検出装置を示す概略斜視図である。 本発明のとり得る一実施形態のための種々のステップを示すブロック図である。 葉形の管通路に対する永久磁石の種々のとり得る位置を示す図である。 塞がっていない種々の葉形の通路に対して上記永久磁石を動かすことによって得られる取得曲線図表を示す図である。 図６ａに示した管の葉形の通路に対する回転する磁気プローブの３つの連続する位置を示す図である。 ４つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ａに対応する図である。 ４つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ｂに対応する図である。 ４つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ｃに対応する図である。 ３つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ａに対応する図である。 ３つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ｂに対応する図である。 ２つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ａに対応する図である。 ２つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ｂに対応する図である。 １つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ａに対応する図である。 １つの葉形の通路が塞がっている場合の図６ｂに対応する図である。 図４に示すタイプの装置の制御サイクルを示す図である。 かかる装置を用いて得られる取得曲線図表の一例を示す図である。

図４を参照すると、検出装置２００が示されており、検出装置２００は、管２１５内に、例えば１つ以上の永久磁石を含む磁化ソースプローブ２０５を有し、その他にも、上記管２１５内で上記磁化ソース２０５を回転駆動するための手段２１０を有している。

記載の例では、磁化ソース２０５は、軟鋼板２０７（これ自体はステンレス鋼支持体２０８上に取り付けられている）によって支持される単一の永久磁石２０６を有している。永久磁石２０６の磁性翼（plan）ＰＭもまたこの図に示されている。この磁性翼は、管２１５を構成する円筒に対して半径方向になっている。

上記回転駆動の手段２１０は、特に電動ギアボックス２１１からできている。この電動ギアボックス２１１の電気モータは、上記電気モータの供給電流を測定するための装置２１２に接続されており、装置２１２は、例えば電流計等であり、それ自体はＰＣタイプのコンピューター２１３に接続されている。コンピューター２１３のハードディスク及び／又はメモリー等の物理的な媒体（support）に記録されるプログラムの形態のアルゴリズムが、スペーサにおける塞がった葉形の通路及び付着物が位置する深さ（高さ）を確定するために、電気モータの供給電流又は電力における変動曲線図表を格納し解析する。

また、推進シャフト３００、又は、電動ギアボックス及びネジ／ナット形式からなる機構が、プローブの所与の高さでプローブを位置決めすることを行う。固定機構３０１は、例えば締め付け固定することによって、使用され、それにより、電動ギアボックス２１１が管２１５内でプローブを回転駆動している間この高さにプローブを維持する。

かかる構造は、図５に示す方法で使用される。

まず、検査を望むスペーサ板２６５の高さにプローブの高さが位置決めされる（ステップＩ）。

次に、管内でのプローブの高さ方向の位置が、手段３０１を用いて固定される（ステップＩＩ）

このようにして位置決めすると、
所与の制御システムを用いて、例えば一定の速度で、プローブ２００が、電動ギアボックス２１１によってプローブ自体を中心に回転駆動され、
この回転の間、電動ギアボックス２１１内の電気モータによって消費される電流が読み取られる（ステップＩＩＩ）。

制御電流が１回以上の回転に対して読み取られると、プローブは、固定解除され、推進シャフト３００又は任意の他の同等の手段を用いて漸増的な変位を受ける（ステップＩＶ）。

その後、第一に、スペーサ板の幅をカバーするのに必要とされる漸増の回数に応じて、第二に、スペーサ板に必要とされる精度に応じて、ステップＩＩからステップＩＶが繰り返される。

これらの種々の漸増段階に対応する全ての解析面を得た後、コンピューター２１３が電流消費又は電力消費の種々の曲線図表を解析する（ステップＶ）。

例えば、消費電流又は消費電力は、閉塞がないスペーサ板の場合での入力信号と比較される。この比較はまた、寸法データ（標準管）を表す他の較正された基準信号に関して行うこともできる。

スペーサ２６５にある葉形の通路ＰＦが塞がっていない場合における回転する磁気プローブの性能が、図６ａから図６ｃに示されている。プローブ２０５がポイントＡからポイントＢに移ると、プローブ２０５は、ポイントＢに存在する構成要素によって引き付けられる。この引き付けは、中心向き領域の中央で最大である。このポイントを越えると、プローブに対する引き付け力は、減少し（つまり構成要素から離れる）、プローブ２０５がポイントＣ（葉形の通路の中央）に到達すると最小に達する。

同様にして、プローブ２０５は、ポイントＣ、ポイントＥ及びポイントＧで最も引き付けられ、ポイントＤ、ポイントＦ及びポイントＨで最大の引き付けに達する。

４つの葉形の通路が塞がっている場合（図７ａから図７ｃ）、引き付けは、中心向き領域の中央（例えばポイントＢ）で依然として最大となるが、葉形の通路における付着物の存在に起因して、塞がっていない葉形の通路の場合である前述の場合よりも低い。この中央ポイントを越えると、引き付け力は、減少し、プローブがポイントＣ、ポイントＥ又はポイントＧに到達すると最小に達する。

塞がっている葉形の通路ＰＦの場合、塞がっていない葉形の通路の場合よりも引き付け力が低いことが分かる。実際には、引き付け力は、永久磁石と付着物との間の磁気的なギャップに応じて決まる。葉形の通路ＰＦが塞がっていない場合、引き付け力は、筒の中心向き領域で大きい。他方、葉形の通路が塞がっている場合、磁気的なギャップの変化はより小さく、それ故、引き付け力の変化はより小さい。モータによって供給される電力の変化は、付着物の量と相関する（図７ｂの両矢印ＤＥを参照のこと）。

同じようにして、３つ、２つ又は１つのみの葉形の通路が塞がった取得曲線図表の場合では、葉形の通路の前又は後での信号の形状及び対応する振幅によって、葉形の通路（図８ａ、図８ｂ；図９ａ、図９ｂ；図１０ａ、図１０ｂ）における閉塞の存在の検出が可能となる。

図１１は、永久磁石２０６に与えられる移動の制御サイクルを示している。上記磁石２０６は初め、スペーサに対して、ある特定の高さに位置している。

次いで、永久磁石２０６は、１回以上の回転（回転Ｒ）をするようにそれ自体を中心に回転駆動される。電流又は電力の振幅に対する信号が取得されると、管２１５内のプローブ２０５の長手方向変位が漸増され（漸増Ｉ）、その後、永久磁石２０６は１回の完全な回転のためにさらなる回転Ｒを受ける。

図１１に示すように、これらの操作を繰り返すことによってスペーサ２６５の高さ全てが走査される。

この結果、連続する一連の曲線図表が取得され、これらの曲線図表は例えば３Ｄ表示に変換することができる。

図１２は、そのような３Ｄ表示であり、４つの解析面ＰＡ−Ａ、ＰＡ−Ｂ、ＰＡ−Ｃ及びＰＡ−Ｄ（３ｍｍずつの等距離である）に関して得られた曲線を示している。

基準曲線として作用する第５の曲線が追加されている。

例えば、この図１２では、最後の解析面（平面ＰＡ−Ｄ）内に生じる取得したものは、基準曲線と同じ形状を有していることを見ることができ、このとき、閉塞が解析面ＰＡ−ＣとＰＡ−Ｄとの間で終わっている。

図示の場合では、閉塞の深さは約７．５ｍｍである。解析面ＰＡ−Ｃにおける曲線の形状は、付着物の厚みがこの平面内でより大きくなっていることから、先端のピーク時での振幅がより小さくなっているのを示している。

コンピューター２１３によって実行されるアルゴリズムは、基準曲線との比較を実行し、そして、この比較から付着物の分布及び必要に応じて付着物の厚みを推測するために、ピーク時の振幅を解析する。

例として、磁気プローブは、４５０度の回転を行うことができ、且つ０．５ｍｍから１ｍｍで漸増する方法を行うことができる。

理解されているように、かかる解決策は、付着物が位置する深さに関する精度をより高くするだけでなく、閉塞の検出の精度をより高くすることが可能となる。

蒸気発生器の管のスペーサ板の閉塞の解析は、第１のステップで、仏国特許出願第０８５３２００号明細書に記載されているタイプの構造を用いた軸方向プローブ法（図３の構造−電気モータを用いた長さの方向での管の内側における磁化ソースの変位、電気モータにおける電流の振幅の測定、並びに、電気モータにおいて測定された電流の振幅の変化に応じた上記付着物の位置及び／又は厚み及び／又は体積の確定）を用いることによって、その後に、第２のステップで、上述で記載したばかりのタイプの回転プローブ法が続くことによって、有利に達成することができることも分かるであろう。

Claims (11)

1. 管の外壁上又は外壁に近接した、ニッケル、磁鉄鉱又は類似物のような少なくとも１つの強磁性体を含むファウリング付着物又は閉塞付着物を検出する方法において、
   前記管の内側で磁化ソースを所定の高さに位置決めし固定するステップと、
   電気モータを用いて駆動することによって前記磁化ソースをそれ自体を中心に回転させると共に、この回転駆動の間、前記電気モータにおける電流の振幅を測定するステップと、
   閉塞を検出すると共に必要に応じて閉塞を評価するように、得られる曲線図表を解析するステップと
   を少なくとも含むことを特徴とする方法。
2. 前記磁化ソースの回転後、前記磁化ソースを、前記管の内側で漸増的に高さを変えるように移動させること、及び、固定後、前記ステップを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記磁化ソースは、少なくとも１つの永久磁石から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記管内での前記磁化ソースの回転は、一定速度での回転であることを特徴とする請求項１または３に記載の方法。
5. 前記解析するステップは、前記モータで測定された電流の大きさ又は出力の変化を、基準モデル及び／又は較正モデルと比較するステップを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において、
   従前の軸方向検出プロセスを行い、前記従前の軸方向検出プロセスは、
   電気モータを用いて、前記管の内側で長さ方向に磁化ソースを変位させるステップと、
   前記電気モータにおける電流の振幅を測定するステップと、
   前記電気モータで測定された前記電流の前記振幅の変化に応じて、前記付着物の位置及び／又は厚み及び／又は体積を求めるステップと
   を少なくとも含むことを特徴とする方法。
7. 管の外壁上又は外壁に近接した、ニッケル、磁鉄鉱又は類似物のような少なくとも１つの強磁性体を含むファウリング付着物又は閉塞付着物を検出する装置において、
   少なくとも１つの磁化ソースと、
   前記管の内側で前記磁化ソースを所定の高さに位置決めし且つ固定することが可能な手段と、
   電気モータを有し且つ前記管の内側で前記磁化ソースを回転駆動する手段と、
   前記磁化ソースの回転駆動の間、前記電気モータにおける電流の振幅又は出力を測定する手段と、
   前記電気モータで測定された前記電流の前記振幅の変化を解析する手段と
   を備えることを特徴とする装置。
8. 前記管の内側で前記プローブを漸増的に変位させる手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記磁化ソースは、少なくとも１つの永久磁石から構成されることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
10. 前記駆動する手段は、前記管内で前記磁化ソースを一定速度で回転させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 加圧水型原子炉すなわちＲＥＰの蒸気発生器内のスペーサにおける四つ葉形の穴での付着物の検出への請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法の適用。

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