JP4620119B2

JP4620119B2 - 測定装置

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Publication number: JP4620119B2
Application number: JP2007523727A
Authority: JP
Inventors: テレサケイドナルドソン; ジョンアボット; スコットホール; ダリルボーコム
Original assignee: エレクトリックパワーリサーチインスティテュートインコーポレイテッド
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: RU2007102826A; BRPI0513788A; WO2006086004A2; HK1116534A1; US7334341B2; CN101137888B; JP2008537588A; EP1774255A2; KR20070048175A; US20060042104A1; KR100865056B1; CA2573267C; MX2007000659A; AU2005327131B2; RU2386926C2; DE602005024968D1; EP1774255A4; ATE489606T1; NZ552604A; CN101137888A

Description

本明細書で開示する装置は、一般的には、ノズル、圧力容器、及び／又は、このノズルとこの圧力容器との間におけるブレンドの外部における欠陥表示のための位置を設けるように構成された装置に関する。より特定的には、本明細書で開示する装置は、上記ノズル、上記圧力容器、及び／又は、上記ブレンドの外部に設けられたトランスデューサプローブのトレースした輪郭のための位置を設けることが可能な装置に関する。さらに特定的には、本明細書で開示する装置は、トレースした輪郭の上記ノズルの軸に対する半径方向位置、角度位置と、上記トレースした輪郭を与えるトランスデューサプローブのスキューとの両方を測定する能力を有するデバイスに関する。

原子力発電施設において用いられる、液体を収容する容器の継続動作性能を保証するために、これらの容器の保全性が周期的にテストされる。このような容器は、圧力容器と、この圧力容器に溶接されてこの圧力容器の内部と連通する、垂直に配置したノズルと、を含む。

米国原子力規制委員会は、米国議会によって与えられた権限のもと、米国内の原子力施設の運用に関する規則及び規制を確立している。これらの規則、及び、これらの規則に対する改正は、連邦規則法典１０巻５０規則に従って連邦官報に公表されている。この委員会は、原子炉のデザイン、構造及び運用についてのエンジニアリング機関として、米国機械学会（ＡＳＭＥ）のボイラ及び圧力容器規格を確立してきた。ＡＳＭＥ法典の１１章（これは、後に詳述するが、引用により本明細書に組み込まれる）は、連邦規則法典１０巻５０.５５ａ規則（最終規則）によって改正されているような原子力施設における機材に対する運用中の検査についての規則を含んでいる。

ＡＳＭＥ１１章、条項IWA-1320(a)(1)は、「ＩＷＢの規則は、備えている機材が分類されたＡＳＭＥクラス１（クオリティグループ１）であるシステムに適用しなければならない」と定めている。

ＡＳＭＥ１１章、ＩＷＢ節は、軽水冷却施設のクラス１の機材に対する要求事項を定め、条項IWB-2000において「この条項において要求されている試験は、施設の初期起動の前に完了しなくてはならない」と規定している。このＩＷＢ節は、一連の機材の試験（これは、最初の検査区間の間において確立されたものである）は、連続的な検査区間の各々の間において繰り返さなければならない、と規定している。機材は、表IWB-2500-1に定められているように検査及び試験しなくてはならず、この表は、検査カテゴリB-D、容器において全溶け込み（full penetration）により溶接されたノズルを具体的に定めている。このカテゴリは「ノズル内径部」を含む。要求されている検査方法は、超音波技術又は放射線技術のいずれかである容積測定のものである。図１における領域「Ａ」及び「Ｂ」は、ノズル内径部、又は、検査領域を定めており、ｔ_sは容器の厚さであり、ｔ_n1は、ノズルボスの厚さである。トランスデューサプローブ１１１のビーム１１２は、ノズル１２と圧力容器１４との間に位置する領域「Ａ」及び「Ｂ」の方向に向けられている。図１はさらに、ノズル１２と圧力容器１４との間における溶接部１１０を示している。

ＡＳＭＥ１１章、条項IWA-2000（これは試験及び検査についての要求事項を規定するものである）は、一般的な要求事項、検査方法、非破壊的な検査の要因の認定、検査プログラム、検査範囲、及び、溶接基準システムを含んでいる。

ＡＳＭＥ１１章、付録１、条項I-2000は、各タイプの機材についてどのような検査要求事項が要求されるかについて規定している。厚さ２インチ（５１ｍｍ）より大きな容器についての要求事項はI-2110(a)において見受けられ、厚さ２インチ（５１ｍｍ）より大きな炉容器において、欠陥を検出してサイジングするために用いられる、超音波検査手順、装置及び人員は、以下のような特有の検査についての付録VIIIに従った性能デモンストレーションによって与えられなければならず、他のI-2000の要求事項の適用はない。
（１）フランジ溶接を除くシェル及びヘッド溶接
（２）容器へのノズルの溶接
（３）ノズル内径部
（４）クラッド／ベース金属干渉領域

ＡＳＭＥ１１章、付録VIII、超音波検査システムについての性能デモンストレーション、条項VIII-3000、認定要求事項は、ノズル内径部である、表VIII-3110-1の補遺５に列挙されている適当な補遺において指定された性能デモンストレーションの完了時における欠陥の検出及びサイジングの両方について認定されている。

圧力容器自体及びノズル自体に加えて、対象とされる領域は、両者の間、すなわち、ノズル内径部に形成されたブレンド（blend）である。このブレンドとは、圧力容器とノズルとの間における溶接されたインタフェイスのことをいう。圧力容器及びノズルは、円筒形状を有しており、ブレンドの形状は、圧力容器及びノズルの相対的な直径によって決まるものである。例えば、圧力容器がノズルよりも著しく大きな直径を有している場合には、ブレンド（垂直に配置した圧力容器について）は、そのブレンドの垂直方向にある両端の間においてわずかに曲がったものとなる。しかしながら、圧力容器及びノズルが同一の直径を有している場合には、ブレンド（垂直に配置した圧力容器について）は、そのブレンドの垂直方向にある両端の間においてわずかに曲まがったものとなる。

圧力容器は、通常、ノズルよりも著しく大きな直径を有するので、これらの間に結合したブレンドの形状は、わずかに曲がるのみである。それにもかかわらず、ブレンドは、圧力容器及びノズルと比較すると、複雑な３次元形状を有する。液体を収容する容器の正確な試験を保証するために、ノズル、圧力容器及びブレンドの内部・外部寸法は、核施設の運用開始前に、記録される。

補遺５、デモンストレーション要求事項を総合すると、連邦規則法典１０巻５０.５５ａ規則は、用いるべき別の方法である、Code Case N-552、「外側面からノズル内径部についての認定」を許可している。欠陥１１３に関連して、このコードケースは、入射角度１１４、誤り配置角度１１５、及び、要求された検査容量に対する最大金属経路距離（これは内部表面上にある）を計算するために、モデルを用いることを要求している。ここで、Ｔ_Sは表面タンジェントであり、Ｎ_Sは表面法線であり、Ｎ_fは欠陥法線である。欠陥１１６（公称検査角度）における角度（これ内部表面上にある）を計算するために、さらなる要求事項がある。これらは、ノズル内径検査に不可欠なパラメータと称され、図２に示されている。

ブレンドの寸法は、ノズル、圧力容器及びブレンドの動作性能を試験するために用いられる３次元のコンピュータモデル内に平行移動される。実際、ノズル、圧力容器及びブレンドは放射領域内に位置し、この放射領域内へのアクセスは、運用中には制限されるので、このコンピュータモデルは、内部表面の保全性を試験するために用いられる。このような目的のために、コンピュータ化した試験プログラムが、核施設の動作中にノズル、圧力容器及びブレンドの内部表面の保全性を試験するのに必要な手順を指定するコンピュータモデルに従った試験レジメを開発するために用いられる。

このようなテストレジメは、様々なトランスデューサプローブを用いて、ノズル、圧力容器及びブレンドの内部表面上に形成された亀裂、空隙又は汚れといったような欠陥が存在するかどうかを決定する。ノズル、圧力容器及びブレンドが配置される放射領域に対する曝露は、重大な事項であるので、試験レジメは、試験の繰り返し数を制限し、かつ、適用範囲（カバレージ）（すなわち、分析される内部表面の領域の量）を最大化するように、構成される。

計算処理上のモデルは、ノズルの内径領域に対する１００％カバレージを達成するために、異なるノズル形状の複雑さに従って要求される。ここで、ノズルの内径領域は、ノズル断面図である図３における口径Ｓ＝０と容器Ｓ＝Ｓｍａｘとの間における領域として指定される。通常は、検査は、幾つかの異なるトランスデューサ角度及びスキューを用いて、容器外側シェル径「Ｒｖｏ」（容器内側シェル径「Ｒｖｉ」）からのスキャニング、及び、ブレンド外径「Ｒｂｏ」（ブレンド内径「Ｒｂｉ」）からのスキャニングを必要とする。ここで、ｘ軸におけるＲは、ノズル中心からの距離であり、ｙ軸におけるＺは、容器中心からの距離である。

説明のために、試験レジメは、各回において異なった角度が付けられたトランスデューサプローブが用いられる、３つの繰り返しを指定することができる。各繰り返しは、ノズル、圧力容器及びこれらに結合したブレンドの周りにある、指定されたトランスデューサプローブが用いられる、略円筒状の表面を有する。各繰り返しの間において、指定されたトランスデューサプローブは、技術者によって手操作により、上記関連した略円筒状の表面領域の周りを３６０度移動させられる。

各繰り返しについての略円筒状の表面領域は、ノズル、圧力容器及びブレンドの外側表面の周りに間隔をおかれた２つのリングの間において定められる。完全なカバレージを保証するために、３つの繰り返しについての略円筒状の表面領域は、重なることができる。

完全なカバレージをさらに保証するために、試験レジメはまた、各繰り返しについて指定されたトランスデューサプローブをノズル、圧力容器及びブレンドの外部表面の周りを移動させる際に、このトランスデューサプローブを配置すべきスキューの範囲（すなわち回転配置[rotational orientation]）をも与える。

様々な繰り返しの間において用いられるトランスデューサプローブの各々は、これらがノズル、圧力容器及びブレンドの外部表面の周りを移動させられるときに、信号反射を励起するために、キャリブレートされる。これらの信号反射は、欠陥に対応する、すなわち、上述したようなノズル、圧力容器及びブレンドの内部表面に形成された亀裂、空隙又は汚れに対応する。信号反射の受信が認識されると、外部表面上におけるトランスデューサプローブの位置が技術者によって指示される。従来、この試験を実行する技術者は、例えば、ノズル、圧力容器及びブレンドの外部表面上におけるトランスデューサプローブの輪郭をトレースすることによって、又は、他の任意の好適なマーキング又はタグ付け技術によって、トランスデューサプローブの場所及び位置を指示する。

このテストレジメによって指定された様々な繰り返しが完了した後、欠陥の指示の位置（信号反射が受信されたときにおけるトランスデューサプローブの場所及び位置を示すトレースされた輪郭といったような）が、コンピュータ化された試験プログラムに入力される。用いられたトランスデューサプローブ、並びに、信号反射が受信されたときのそのトランスデューサプローブの座標及びスキューが与えられれば、コンピュータ化された試験プログラム（上述した３次元のコンピュータモデル）は、ノズル、圧力容器及びブレンドの内部表面における、信号反射に関連した欠陥の位置をマッピングすることができる。一旦欠陥が検出されると、その欠陥の重大性が評価されて、その容器の動作性能を決定することができる。

スキューの定義が図４ａ乃至ｄに示されている。ノズル１２の軸に対して０°のスキューで位置合わせした場合には、図４ａに示すように、トランスデューサプローブ１１１のビーム１１２が、ブレンド１６及びノズル１２の中心の方向に向けられており、９０°のスキューの場合には、ビーム１１２は、時計周り（＋９０）の方向（図４ｄ）、又は、反時計周り（−９０）の方向（図４ｂ）のいずれかに、ノズル１２の周りで円周上に向けられており、１８０°のスキューがノズル１２の軸に対して再度位置合わせされた場合には、ビーム１１２は、図４ｃに示すように、容器のシェルの方向に向けられる。

運用中の検査の間において指示が記録されるときには、欠陥を正確に検出するためには、内部表面にその欠陥を定めて、スキャン表面上におけるトランスデューサの場所及び位置を把握することが必須である。ノズルの外周の周りにおけるトランスデューサの方位的な場所を正確に測定するために、ノズル中心に対するトランスデューサの半径方向位置を測定すること、及び、ノズル位置に対するトランスデューサのスキューを測定することは、時間を消費しかつ困難である。また、検査のためにノズルをレイアウトすることも、そのノズルの形状に起因して、また、そのノズル周りの特有の半径方向領域のために用いられる多数のサーチユニットに起因して、困難でありかつ時間を消費することである。各サーチユニットは、特有の半径方向位置に用いられ、技術者は、異なる領域を迅速に認識できる必要がある。

ノズル、圧力容器及びブレンドを半径方向領域に配置することができ、かつ、そのような環境において費やされる時間のかなりの部分を、試験レジメの実行にやむをえず割り当てなくてはならない場合には、ノズル、圧力容器及びブレンドの外部における、トレースした輪郭といったような、欠陥表示マーキング又はタグの場所及び位置（すなわち座標及びスキュー）を正確かつ迅速に測定することが可能な装置が、必要とされる。このような装置は、ノズルの軸に対する欠陥表示（トレースした輪郭）の半径方向位置及び角度位置、並びに、欠陥表示（トレースした輪郭）を与えたトランスデューサプローブのスキューの両方を迅速に測定することができなければならない。

測定装置は、容器の外部表面において指定された位置について座標を与えることが可能であって、上記容器の外部表面と接するように構成されたベースと、上記ベースから上方に延びるレールと、該レールによってスライド可能に支持されるヘッドと、上記容器の外部表面にイメージを投影する、上記ヘッドにより収容されるレーザと、を含む。ヘッドは、このヘッドを上記レールに取り外し可能に固定するために用いられるクランプメカニズムを含むことができる。上記ベースは、上記容器の外部表面における様々な位置に配置できる。

特定の実施形態では、上記ベースは、上記レールの角度位置を決定する角度指示部を含む。この角度指示部は、電子角度指示部とすることができ、他の実施形態では、レベルと分度器とを含んだマニュアル角度指示部である。このマニュアル角度指示部は、上記レベルが水平であり、かつ、上記分度器が上記ベースに設けられた切り欠きといったような指示部に従って９０°を示したときに、上記レールが垂直に配置されるように、上記ベースに取り付けられる。上記ベースが、上記容器の外部に再度配置されたときには、上記角度指示部は、上記レベルを水平にするように回転させることができ、上記分度器は、上記きり欠きに従って読み取られて、上記レール及び該レールによって支持される上記ヘッドの垂直面に対する角度位置を決定することができる。

上記レーザによって与えられるイメージが上記容器の外部表面に投影されたときには、測定スケールが読み取られて、上記レール及びこのレールによって支持される上記ヘッドの半径方向位置を決定することができ、上記角度指示部が読み取られて、上記レール及びこのレールによって支持される上記ヘッドの角度位置を決定することができる。

特定の実施形態では、上記レーザは、十字形状のイメージを投影することが可能な十字線レーザであり、上記ヘッドにより回転可能に収容されるディグリーホイールハウジングに搭載される。上記容器の外部表面において指定された位置が、欠陥表示（トランスデューサプローブが欠陥を示す信号を受信したときの、このトランスデューサプローブのトレースした輪郭といったような表示）によってマークされたときには、及び、ディグリーホイールハウジングが回転したときには、十字線レーザによって投影された十字形状のイメージは回転し、上記十字形状のイメージの配置は、上記ディグリーホイールハウジングにより与えられたディグリーマーキングを介して上記トレースした輪郭のスキューに関連させることができる。

容器の外部表面において指定された位置について座標を与える方法がさらに提供され、この方法は、上記容器の上記外部表面に、ベースと、該ベースから上方に延びるレールと、該レールによってスライド可能に支持されるヘッドと、を有する測定装置を置く段階と、上記ヘッドにより収容されるレーザからのイメージを、上記容器の上記外部表面に投影する段階と、上記容器の上記外部表面の周りに上記ベースを配置することにより、さらに、上記レールにおける上記ヘッドを調整する段階と、上記ベース及び上記ヘッドの位置から上記容器の上記外部表面において指定された位置の座標を決定する段階と、を含む。

特定の実施形態に係る方法では、上記指定された位置の座標は、上記ベースに結合された角度指示部及び上記レールに含まれた測定スケールを読み取ることにより、決定することができる。上記角度指示部は、垂直面に対する上記レールの角度位置を与え、上記測定スケールは、上記レールによって支持される上記ヘッドの半径方向位置を与える。

また、特定の実施形態では、上記容器の上記外部において指定された位置は、トレースした輪郭によって示され、上記ヘッドにより収容される上記レーザは、十字形状のイメージを投影する十字線レーザであり、上記方法は、さらに、上記トレースした輪郭に対して上記十字線レーザを回転させることにより、上記トレースした輪郭のスキューを決定する段階を含む。

特定の実施形態では、上記十字線レーザは、上記ヘッドにより回転可能に収容されるディグリーホイールハウジングに搭載される。上記ディグリーホイールハウジングが回転すると、上記十字線レーザによって投影される上記十字形状イメージは回転し、上記十字形状のイメージの配置は、上記ディグリーホイールハウジングに設けられたディグリーマーキングを介して上記トレースした輪郭のスキューに関連させることができる。

測定装置が、ノズル、圧力容器及び／又はノズルと圧力容器との間におけるブレンドの外部における欠陥表示の場所及び位置を与えるように、構成される。より詳細には、この装置は、ノズル、圧力容器及び／又はブレンド（以下、これらを集合的に「容器」という。）の外部に与えられたトランスデューサプローブのトレースした輪郭といったような、欠陥表示の場所及び位置の座標並びにスキューを与える。この装置は、ノズル軸に対するトレースした輪郭の半径方向位置及び角度位置、並びに、トレースした輪郭を与えたトランスデューサプローブのスキューの両方を測定する。

以下に示す表１は、完全なカバレージ検査を達成するためのノズルのモデリングから決定された代表的な角度とスキューとの組み合わせをまとめたものである。スキャニング領域及びキャリブレーションを制御するパラメータもまた、指定されている。

プローブ角度は、表面における入射角度である。これは、プローブ製造工程によって決まるものであり、固定された寸法である。

プローブスキューは、プローブがブレンド又は容器のいずれかの表面上に位置しているときの、そのプローブのスキューである。ブレンドの表面から用いられるプローブについて、ベースを含むウェッジの輪郭が、最初に半径について描かれ、次に、スキュー角度について描かれなくてはならなず、これは、０°から多くの角度にわたる。これもまた、プローブ製造工程によって決まるものであり、固定された寸法である。容器の表面に用いられるプローブについて、ウェッジは平坦であり、技術者は、スキャニングする一方、指定された範囲の間においてプローブをスキューさせる（斜めにする）。これは、変化する寸法であって、本測定装置を用いて測定されるものである。

スキャン表面は、特有の検査技術を適用することになる領域（すなわち、容器シェルの表面、ブレンドの表面、ノズルのテーパ／ボス）を定める。これは、位置「Ｒ」に関連して変化する寸法であって、本測定装置を用いて測定される。

最小Ｒ及び最大Ｒは、外側表面上におけるスキャン領域を各検査技術について定める最小及び最大プローブ半径方向位置である。これは、通常、ノズルの中心からの、変化する寸法であって、本測定装置を用いて測定することができるものである。

図５ａ及び図５ｂは、最小及び最大プローブ半径方向位置、及び、それぞれ、１１４．８５°及び２０３．０８°という方位角度でスキャンされるプローブについて、ブレンド半径検出技術、６０／２４ｂによりカバーされる検査ボリュームの部分を示す。図６ａ及び図６ｂは、最小及び中間プローブ半径方向位置、及び、それぞれ、２０９．９２°及び６３．１２°という方位角度でスキャンされるプローブについて、容器シェル検出技術、７０／１２〜２８によりカバーされる検査ボリュームの部分を示す。

本測定装置の全体が、図７及び図８において符号１０によって示されている。測定装置１０は、圧力容器１４に対して垂直に配置されたノズル１２の上に置かれていることが分かる。ノズル１２は、圧力容器１４の内部と連通して、動作中に、ノズル１２を介して圧力容器１４から液体を運ぶことができるようになっている。ノズル１２が圧力容器１４に対して溶接されているところにブレンドが形成されている。ノズル１２及び圧力容器１４の内部及び外部の両方の上には、ブレンド１６が、ノズル１２と圧力容器１４との間におけるスムーズな放射状の変化（radiused transition）をもたらしている。

試験レジメ（例えば、コンピュータ化されたモデル又は試験プログラムによって指定されたようなもの）が実行された後、プローブの輪郭といったような欠陥表示により様々なトランスデューサの位置が、ノズル１２、圧力容器１４及びブレンド１６の外部表面に現れる。これらのトランスデューサプローブの輪郭は、ノズル１２、圧力容器１４及びブレンド１６の内部表面において形成された空隙又は汚れといったような亀裂、欠陥に関連し、上述したように、反射信号が受信されたときに外部表面の上に手操作によりトレースされたものである。反射信号が認識されたところにおけるトランスデューサプローブの座標及びスキューがコンピュータ化された試験プログラムによって用いられて、欠陥の場所をマッピングすることができる。

ノズル１２、圧力容器１４及びブレンド１６は、放射領域内に位置させることができるので、測定装置１０は、欠陥の表示、例えば、トレースした輪郭の位置を迅速に測定するように構成される。その目的のために、測定装置１０は、ノズルの軸に対するトレースした輪郭の半径方向の位置及び角度位置と、トレースした輪郭を与えたトランスデューサプローブのスキューとの両方を、迅速に測定することができる。

図７及び図８から分かるように、測定装置１０はベース２０を含んでおり、このベース２０は、ノズル１２及び／又は圧力容器１４の外部表面の上に「位置する」ように設けることができるものである。すなわち、ベース２０は、ノズル１２及び／又は圧力容器１４の外部表面と接するように設けられ、かつ、測定装置１０の他の部分を支持するように構成される。ベース２０がノズル１２又は圧力容器１４のいずれにの上に用いられるかどうかに依存して、ベース２０は、異なった構成とすることができる。

例えば、ベース２０は、ノズル１２の上に位置するように構成される場合には、Ｖ字形状とすることができる。図７から分かるように、Ｖ字形状のベース２０は、第１のインターフェイス表面２３を有する第１の足２２と、第２のインタフェイス表面２５を有する第２の足２４と、を含む。第１の足２２及び第２の足２４は、ボディ２６から合同の角度で外側に向かって延びて、第１のインタフェイス表面２３及び第２のインタフェイス表面２５が、互いに相手に対して鈍角を形成するように設けられている。第１のインタフェイス表面２３及び第２のインタフェイス表面２５の配置によって、Ｖ字形状のベース２０が、選択された直径の円筒表面を有するノズルの上に位置することができるようになっている。ベース２０は、圧力容器１４の上に位置するように構成される場合には、理想的には、箱型形状を有する。箱型形状のベース２０自体は、圧力容器１４の外部表面とインタフェイスするように構成された（図示しない）平坦な底面を有する。しかしながら、Ｖ字形状であろうと箱型形状であろうと、ベース２０は、ノズル１２及び／又は圧力容器１４の外部表面の上における様々な位置において配置することができるように、磁化させることができる。

測定装置１０のベース２０から上方に延びているのが、ヘッド３２がスライド可能に搭載されるレール３０である。Ｖ字形状のベース２０を用いるときには、マニュアル角度指示部３４が、ボディ２６に回転可能に取り付けられて、レール３０及びこのレール３０によって支持されるヘッド３２の方位位置（すなわち垂直面に対する角度位置）を指示することができる。さらには、箱型形状のベース２０を用いる場合には、電子角度表示部（ベース２０内に設けられる）が、キャリブレートされて、レール３０及びこのレール３０によって支持されるヘッド３２の相対的な角度位置を（予め選択されたキャリブレーション角度に従って）指示することができる。

図７から分かるように、マニュアル角度指示部３４は、レベル３６及び分度器３８を含む。マニュアル角度指示部３４は、レベル３６が水平でありかつ（ベース２０に設けられた指示部又は切り欠きに従って）分度器３８が９０°を示すときに、レール３０が垂直に配置されるように、搭載されている。レール３０（したがって、ヘッド３２）が、ノズル１２の周りに別の外周位置に配置されたときには、マニュアル角度指示部３４は、レベル３６を水平にするように回転させることができ、分度器３８は、（ベース２０に設けられた指示部又は切り欠きに従って）垂直面に対するレール３０の角度を決定するように指示することができる。この結果、マニュアル角度指示部３４（ベース２の上に回転可能に搭載される）は、レール３０及びこのレール３０によって支持されるヘッド３２の角度位置を測定すうように構成される。

上述したように、ヘッド３２は、レール３０の上にスライド可能に搭載される。ヘッド３２は、ヘッド３２をレールに取り外し可能に固定することが可能なクランプメカニズム４０を含むことができる。図８から分かるように、レール３０は、全体的に符号４２によって示された測定スケールを含む。したがって、ノズル１２及び／又は圧力容器１４の直径が既知であれば、ヘッド３２は、ノズル及び／又は圧力容器１４の軸に対するヘッド３２の半径方向位置を測定するために、レール３０の上に含まれた測定スケール４２に対して、レール３０の上において調整することができる。

図９及び図１０から分かるように、ヘッド３２は、フレーム４６を含み、クランプメカニズム４０は、フレーム４６に取り付けられたクランプ部材４８を用いて形成することができる。フレーム４６は、内部空洞５０（後に詳述するように、十字線レーザ６４に取り付けられる）と、第１の側部５２と、第２の側部５４と、を含む。クランプ部材４８は、ファスナ５６を用いて第２の側部５４に取り付けられ、第２の側部５４とともに、レール３０を受け入れるように構成された空洞５８を形成する。スクリュー６０は、ねじを切った穴（図示しない）を通って空洞５８内に入れられて、レール３０とインタフェイスすることができる。ヘッド３２は、一旦適切に配置されると、スクリュー６０は、レール３０上においてヘッド３２をクランプするために用いられる。

十字線レーザ６４は、ヘッド３２に収容され、トランスデューサプローブの欠陥表示（又はトレースした輪郭）位置に対してヘッド３２を配置させるように用いられる。例えば、十字線レーザ６４は、ヘッド３２の内部空洞５０の内部において回転可能に収容されるディグリーホイールハウジング６６に対して取り付けることができる。十字線レーザ６４は、ノズル１２、圧力容器１４又はブレンド１６の外部表面の上に十字形状を有するイメージを投影するレーザビーム６５を投影するために、用いられる。十字形状のイメージがトレースした輪郭の中心上に置かれるように、測定装置１０を調整した後、技術者（角度指示部３４及び測定スケール４２を読み取った後）は、トレースした輪郭の座標を決定することができる。

ディグリーホイールハウジング６６は、上述したように、フレーム４６内に回転可能に収容され、技術者が欠陥表示（又はトレースした輪郭）に結合したトランスデューサプローブのスキューを決定することができるように、調整可能である。図９及び図１０から分かるように、ディグリーホイールハウジング６６は、環状のプレート７２に搭載された円筒状部分７０を含む。円筒状部分７０は、内部空洞５０内に受け入れられ、環状のプレート７２には、符号７４によって全体が示されるディグリーマーキングが設けられている。環状プレート７２自体は、ディグリーホイールと称することができ、後述するように、技術者がトランスデューサプローブのスキューを決定することができるように設けられる。

ディグリーホイールハウジング６６の回転を実現するために、内部空洞５０には、その両端において切り欠きが設けられて、この内部空洞５０は、ベアリング７６を収容することができる。ベアリング７６は、円筒状の部分７０とインタフェイスして、フレーム４６に対するディグリーホイールハウジング６６のスムーズな回転をもたらす。

円筒状の部分７０は、内部において十字線レーザ６４が設けられるレーザハウジング８２を受け入れるように構成された、レーザ受け入れ空洞８０を含む。図９及び図１０から分かるように、レーザハウジング８２は、十字線レーザ６４を形成する部材を受け入れるように分割することが可能な搭載スペース８４を含む。例えば、レンズ８６（十字形状のイメージを生成する）、及び、レーザ光生成部８８が、搭載スペース８４の一端に配置される。レーザ光生成部８８の動作をオンオフするスイッチ９０が、搭載スペース８４の他端に配置される。バッテリ９２（レーザ光生成部８８に電力を与える）が、スイッチ９０に接続され、また、バッテリ９２は、図１０から分かるように、スイッチ９０と隣り合うように配置することができる。

図１０から分かるように、スイッチカバー９４は、環状プレート７２に対してファスナ９５を用いて取り付けることができる。スイッチカバー９４は、穴９６を含んでおり、ディグリーホイールハウジング６６に対してスイッチ９０を固定するように設けられる。例えば、スイッチ９０のネジきり部９８は、穴９６を通るように設けることができ、スイッチナット１００が用いられて、スイッチカバー９４に対してスイッチ９０を固定することができる。

トレースしたトランスデューサの輪郭といったような欠陥表示に結合したトランスデューサプローブのスキューを決定するために、測定装置１０は、上述したように、トレースした輪郭の中心上に十字形状のイメージを配置するように調整される。この後、ディグリーホイールハウジング６６は、このスキューを決定するように回転させられる。例えば、ディグリーホイールハウジング６６は、十字形状のイメージ（十字線レーザ６４によって投影された）のセグメントが、これらのセグメントと交差するトレースした輪郭の側部に垂直となるまで、回転させることができる。ディグリーホイールハウジング６６の回転を測定するための基準点は、ファスナ１０５によりフレーム４６の第１の側部５２に取り付けられたポインタ１０４によって与えることができる。したがって、トレースした輪郭に結合したトランスデューサプローブのスキューを決定するため、技術者は（一旦、十字形状のイメージが、トレースした輪郭に対して適切に配置されたならば）、ポインタ１０４によって指示されるディグリーマーキング７４を読み取る。トランスデューサプローブのスキュー自体は、十字線レーザ６４によって投影された十字形状のイメージを配置して、十字形状のイメージの配置を、ポインタ１０４によって参照されるディグリーマーキング７４に対して関連付けることにより、決定することができる。

核電力施設において用いられる圧力容器、ノズル及びブレンドに関連して説明してきたが、本装置は、圧力容器、ノズル又はブレンドといったような容器上に場所及び位置を迅速かつ正確に認識又は記録することが望まれる場合に、用いることができるものである。

本明細書で説明した実施形態が単なる例示であり、当業者であれば、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく多くの変形及び変更を施すことが可能である、ということを理解されたい。このような変形及び変更は、本明細書で説明した本発明の範囲内に含まれるものである。

本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲によって定められるような変形例、変更例及びこれらと等価な実施形態を含む、と理解されたい。さらには、本発明の様々な実施形態は、望ましい結果をもたらすように結合することができるものであるので、本明細書で開示したすべての実施形態は、別の実施形態において必ずしも必須のものであるわけではない。

図１は、ノズル内径部の断面を示す図である。図２は、ノズル内径測定のパラメータを示す図である。図３は、ノズル内径領域のコンピュータ化したモデルのグラフである。図４ａは、ノズル内径領域におけるトランスデューサプローブスキューを示す図である。図４ｂは、ノズル内径領域におけるトランスデューサプローブスキューを示す図である。図４ｃは、ノズル内径領域におけるトランスデューサプローブスキューを示す図である。図４ｄは、ノズル内径領域におけるトランスデューサプローブスキューを示す図である。図５ａは、ノズル内径領域におけるブレンド半径検出技術の検査ボリュームのコンピュータ化したモデルを示すグラフである。図５ｂは、ノズル内径領域におけるブレンド半径検出技術の検査ボリュームのコンピュータ化したモデルを示すグラフである。図６ａは、ノズル内径領域における容器半径検出技術の検査ボリュームのコンピュータ化したモデルを示すグラフである。図６ｂは、ノズル内径領域における容器半径検出技術の検査ボリュームのコンピュータ化したモデルを示すグラフである。図７は、ノズル軸に対して垂直な方向からみた、ノズルに配置された測定装置の立面図である。図８は、ノズル軸に沿ってみた、ノズルに配置された測定装置の立面図である。図９は、測定装置のヘッド部分を示す拡大図である。図１０は、測定装置のヘッド部分の断面図である。

Claims

容器の外部表面において指定された位置について、少なくとも２次元の座標を与えることが可能な測定装置であって、
前記容器の前記外部表面に接するように設けられ、前記容器の前記外部表面における様々な位置に配置することが可能なベースと、
前記ベースから延びる、測定スケールを含むレールと、
該レールの角度位置を決定する角度指示部と、
前記レールによってスライド可能に支持されるヘッドと、
前記容器の前記外部表面にイメージを投影する、前記ヘッドによって収容されるレーザと、
を具備することを特徴とする測定装置。
ａ）前記角度指示部が電子角度指示部であり、又は、
ｂ）前記角度指示部が、レベル及び分度器を含むマニュアル角度指示部であり、前記マニュアル角度指示部は、前記レベルが水平であり、かつ、前記分度器が、指示部に従って、キャリブレートされた角度値を示すときに、前記レールが垂直に配置されるように、前記ベースに結合される、請求項１に記載の測定装置。
前記ベースが前記容器の前記外部に再度配置されたときに、前記マニュアル角度指示部は、前記レベルを水平にするように回転させることができ、前記分度器は、前記指示部に従って読み取られ、前記レール及び該レールによって支持される前記ヘッドの垂直面に対する角度位置を決定することができる、請求項２に記載の測定装置。
前記レーザによって与えられた前記イメージが、前記容器の前記外部表面に投影されたときに、前記測定スケールが、読み取られて、前記レール及び該レールによって支持される前記ヘッドの半径方向の位置を決定することができ、前記角度指示部が、読み取られて、前記レール及び該レールによって支持されるヘッドの角度位置を決定することができる、請求項１に記載の測定装置。
前記レーザが十字形状のイメージを投影することが可能な十字線レーザであり、
該十字線レーザは、前記ヘッドにより回転可能に収容されるディグリーホイールハウジングに搭載可能である、請求項１に記載の測定装置。
前記容器の前記外部表面において指定された位置は、トレースした輪郭によって示され、
前記ディグリーホイールハウジングが回転したときに、前記十字線レーザによって投影される前記十字形状イメージは回転し、
前記十字形状イメージの配置は、前記ディグリーホイールハウジングにより与えられるディグリーマーキングを介して前記トレースした輪郭のスキューに関連させることができる、請求項５に記載の測定装置。
容器の外部表面において指定された位置について座標を与える方法であって、
前記容器の前記外部表面に、ベースと、該ベースから延びる測定スケールを含むレールと、該レールの角度位置を決定する角度指示部と、前記レールによってスライド可能に支持されるヘッドと、を有する測定装置を置く段階と、
前記ヘッドにより収容されるレーザからイメージを前記容器の前記外部表面に投影する段階と、
前記容器の前記外部表面の周りに前記ベースを配置することにより、さらに、前記レールにおける前記ヘッドを調整することにより、前記レーザから投影された前記イメージを前記指定された位置の中心に配置する段階と、
前記ベース及び前記ヘッドの位置から、前記容器の前記外部表面において指定された位置の座標を決定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
前記指定された位置の座標は、前記ベースに結合された角度指示部及び前記レールに含まれた測定スケールを読み取ることにより、決定することができる、請求項７に記載の方法。