JPH0447798B2 - - Google Patents
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- JPH0447798B2 JPH0447798B2 JP58236493A JP23649383A JPH0447798B2 JP H0447798 B2 JPH0447798 B2 JP H0447798B2 JP 58236493 A JP58236493 A JP 58236493A JP 23649383 A JP23649383 A JP 23649383A JP H0447798 B2 JPH0447798 B2 JP H0447798B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
-
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- G21C17/07—Leak testing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、不透過性のキヤツプによつて閉ざさ
れ、加圧されたガスの雰囲気により囲まれた核燃
料のペレツトの積層体を収納している。浸漬され
た燃料集合体の燃料要素のうち、欠陥のある燃料
要素を検出することに関する。
れ、加圧されたガスの雰囲気により囲まれた核燃
料のペレツトの積層体を収納している。浸漬され
た燃料集合体の燃料要素のうち、欠陥のある燃料
要素を検出することに関する。
本発明の特に重要な用途は、数ｍの長さをもち
燃料ペレツトの積層体を収納している原子炉の燃
料集合体中の燃料要素のうちの欠陥あるものを検
出し特定化することにある（燃料ペレツトは、こ
の場合は、上記積層体と端キヤツプとの間に配設
したばねにより、接触状態に保たれ、加圧ガスが
満たされた膨張室内に配置される）。
燃料ペレツトの積層体を収納している原子炉の燃
料集合体中の燃料要素のうちの欠陥あるものを検
出し特定化することにある（燃料ペレツトは、こ
の場合は、上記積層体と端キヤツプとの間に配設
したばねにより、接触状態に保たれ、加圧ガスが
満たされた膨張室内に配置される）。
スリーブが不透過性でなくなつた照射済みの欠
陥ロツドを収納している燃料集合体を検出するた
めの種々の方法がこれまでに知られている。最も
普通に用いられている方法によれば、原子炉から
取出した照射済の集合体をセルに入れ、そこで加
熱し、燃料要素に含まれる分裂ガスの圧力を増大
させ、欠陥ロツドの割れを経てガスをセル中に排
出させる。しかしこの方法によつては、交換すべ
き欠陥ロツドが特定化できない。
陥ロツドを収納している燃料集合体を検出するた
めの種々の方法がこれまでに知られている。最も
普通に用いられている方法によれば、原子炉から
取出した照射済の集合体をセルに入れ、そこで加
熱し、燃料要素に含まれる分裂ガスの圧力を増大
させ、欠陥ロツドの割れを経てガスをセル中に排
出させる。しかしこの方法によつては、交換すべ
き欠陥ロツドが特定化できない。
燃料要素をその集合体内の所定位置に取付ける
前に点検し照射後に欠陥ロツドを検出すること
に、超音波による非破壊試験技術を適用すること
も提案されている。これらの方法の多くは、浸漬
されているロツドには適用されず、単一のロツド
にのみ適用され、これが非常に不つごうな制限を
構成する。これらの方法の例として、膨張室を加
熱し、キヤツプ上に凝縮した水を超音波により検
出する方法（フランス特許願第2222732号及び
2365185号）並びにシースに伝搬される超音波の
ロツド内に含まれ得る水による減衰する測定する
方法（フランス特許願第228773号及び2341182号）
などがある。従来技術のこの考え方は、周囲媒体
の影響から測定を隔離する試みがなされたことに
帰着される。しかし欠陥ロツドを浸漬された状態
のまま検出する方法も提案されている。現在まで
に提案された方法は、１つの欠陥特にシース内の
水の存在の徴候を検出することに関連されてい
る。一例として、ロツドと直角に超音波ビームを
指向させることにより膨張室のレベルにおいて
各々のロツドの基底部に液体水が存在することを
検出する方法が知られている（フランス特許願第
2341183号）。更に有効な方法として、超音波が伝
搬されるロツドの内部に存在する欠陥により液中
に拡散され超音波のエネルギーを検出することも
知られている（フランス特許願第2493025号）。
前に点検し照射後に欠陥ロツドを検出すること
に、超音波による非破壊試験技術を適用すること
も提案されている。これらの方法の多くは、浸漬
されているロツドには適用されず、単一のロツド
にのみ適用され、これが非常に不つごうな制限を
構成する。これらの方法の例として、膨張室を加
熱し、キヤツプ上に凝縮した水を超音波により検
出する方法（フランス特許願第2222732号及び
2365185号）並びにシースに伝搬される超音波の
ロツド内に含まれ得る水による減衰する測定する
方法（フランス特許願第228773号及び2341182号）
などがある。従来技術のこの考え方は、周囲媒体
の影響から測定を隔離する試みがなされたことに
帰着される。しかし欠陥ロツドを浸漬された状態
のまま検出する方法も提案されている。現在まで
に提案された方法は、１つの欠陥特にシース内の
水の存在の徴候を検出することに関連されてい
る。一例として、ロツドと直角に超音波ビームを
指向させることにより膨張室のレベルにおいて
各々のロツドの基底部に液体水が存在することを
検出する方法が知られている（フランス特許願第
2341183号）。更に有効な方法として、超音波が伝
搬されるロツドの内部に存在する欠陥により液中
に拡散され超音波のエネルギーを検出することも
知られている（フランス特許願第2493025号）。
本発明は、特に１つの欠陥のいろいろの徴候を
感知し、特にシースに水が入つたこと並びにシー
スの割れ又はきずの存在の両方を感知する点で、
従来から知られたどの方法ないしは装置よりも実
際の条件に適合された、欠陥燃料要素の検出方法
及び装置を提供しようとするものである。本発明
には、従来技術から自明ではないいくつかの知見
が含まれる。その第１は、浸漬されていない新し
い燃料要素の検出について既に提案（フランス特
許第2454675号）されたように、「プレート」モー
ドないしはラムモードにおいて伝搬されるような
周波数をもつた超音波は、シースの外面を囲む液
によつて大きく減衰されない、ということであ
る。これと同様に重要な第２の知見は、燃料を含
まず水を含むシースは、水が大量に含まれていて
も、減衰はほとんど起こらないと従来考えられて
いたのに反し、シース内に燃料ペレツトとそれを
囲む水の膜とが同時に存在する場合、S0モードの
ラム波が相当大きな減衰を受けるということであ
る。
感知し、特にシースに水が入つたこと並びにシー
スの割れ又はきずの存在の両方を感知する点で、
従来から知られたどの方法ないしは装置よりも実
際の条件に適合された、欠陥燃料要素の検出方法
及び装置を提供しようとするものである。本発明
には、従来技術から自明ではないいくつかの知見
が含まれる。その第１は、浸漬されていない新し
い燃料要素の検出について既に提案（フランス特
許第2454675号）されたように、「プレート」モー
ドないしはラムモードにおいて伝搬されるような
周波数をもつた超音波は、シースの外面を囲む液
によつて大きく減衰されない、ということであ
る。これと同様に重要な第２の知見は、燃料を含
まず水を含むシースは、水が大量に含まれていて
も、減衰はほとんど起こらないと従来考えられて
いたのに反し、シース内に燃料ペレツトとそれを
囲む水の膜とが同時に存在する場合、S0モードの
ラム波が相当大きな減衰を受けるということであ
る。
これらの知見に基づいて、本発明の要旨は、不
透過性シースと；該シース内に、該シースの端を
閉塞している端キヤツプから膨張室によつて分離
されている核燃料ペレツトの積層体とを有する核
燃料要素の欠陥を検査する方法であつて、 (a) 前記核燃料要素を液中に浸漬させたままで； (b) 前記のシースに前記の端キヤツプを通して、
ラム波として伝搬が生ずるような周波数と持続
時間を有する超音波の波列をシースに送り込
み； (c) 該波列のエコーを検出し； (d) ステツプｂ及びｃを異なる周波数で反復し、
それらのいくつかの周波数はペレツトと該シー
スとの間に液が存在する場合の吸収に対応する
第１の周波数小帯域にあり、他の周波数は該シ
ース内の機械的な欠陥によるエコーの形成に対
応する第２の周波数小帯域にある 段階を含む。
透過性シースと；該シース内に、該シースの端を
閉塞している端キヤツプから膨張室によつて分離
されている核燃料ペレツトの積層体とを有する核
燃料要素の欠陥を検査する方法であつて、 (a) 前記核燃料要素を液中に浸漬させたままで； (b) 前記のシースに前記の端キヤツプを通して、
ラム波として伝搬が生ずるような周波数と持続
時間を有する超音波の波列をシースに送り込
み； (c) 該波列のエコーを検出し； (d) ステツプｂ及びｃを異なる周波数で反復し、
それらのいくつかの周波数はペレツトと該シー
スとの間に液が存在する場合の吸収に対応する
第１の周波数小帯域にあり、他の周波数は該シ
ース内の機械的な欠陥によるエコーの形成に対
応する第２の周波数小帯域にある 段階を含む。
シース内にラムモードの伝搬を生ずるために
は、波長がシースの厚みに等しいか又はそれより
も小さくなるような周波数において波列の形で超
音波を適用する必要があることがわかつている。
従つて許容可能な周波数の上限は容易に定められ
る。このように規定した周波数帯域内で、ペレツ
トとシースとの間に水の膜が存在した場合の吸収
の極大に対応する第１の小帯域としての周波数帯
域と、シース内の機械的欠陥の検出に対応する第
２の小帯域としての周波数帯域とが選定される。
実際には、液の存在を検出するための第１の周波
数帯域f1と、これより大きな、機械的欠陥を検出
するための周波数帯域f2とが用いられる。周波数
帯域f1，f2は、１メガヘルツよりも低い周波数即
ち金属製品の超音波試験のために現在用いられて
いる周波数よりも相当低い周波数に一般に対応す
る。
は、波長がシースの厚みに等しいか又はそれより
も小さくなるような周波数において波列の形で超
音波を適用する必要があることがわかつている。
従つて許容可能な周波数の上限は容易に定められ
る。このように規定した周波数帯域内で、ペレツ
トとシースとの間に水の膜が存在した場合の吸収
の極大に対応する第１の小帯域としての周波数帯
域と、シース内の機械的欠陥の検出に対応する第
２の小帯域としての周波数帯域とが選定される。
実際には、液の存在を検出するための第１の周波
数帯域f1と、これより大きな、機械的欠陥を検出
するための周波数帯域f2とが用いられる。周波数
帯域f1，f2は、１メガヘルツよりも低い周波数即
ち金属製品の超音波試験のために現在用いられて
いる周波数よりも相当低い周波数に一般に対応す
る。
端キヤツプを経てばねに送り込まれた超音波波
列（ばね中にA0型又はA1型のラムモードの伝搬
が生ずるような周波数及び持続時間の波列）の戻
りエコーを後に解析することにより、膨張室中の
ばねを囲むガスの圧力の表示が得られる。この圧
力を定めることに対応する周波数帯域は一般に上
記帯域よりも相当に低い。
列（ばね中にA0型又はA1型のラムモードの伝搬
が生ずるような周波数及び持続時間の波列）の戻
りエコーを後に解析することにより、膨張室中の
ばねを囲むガスの圧力の表示が得られる。この圧
力を定めることに対応する周波数帯域は一般に上
記帯域よりも相当に低い。
端キヤツプ又はシースに連結した単一の変換器
（周波数帯域f1，f2，f3をスイープするように周波
数を徐々に変化させた波列について、発信器及び
受信器として用いられる）の使用により、１回の
連続した操作によつてロツドの点検を行うことが
特に有利である。これらの予選定された各々の帯
域において、エコーの最大値を増大させたり、好
ましくは、予選定された帯域全体に亘るエコーの
平均値を求めたりすることができる。またサンプ
リング及び計数化によつて、試験から得た情報を
配列し、有用な情報を形成して基底ノイズを減少
させるための数学的処理を行うことも可能であ
る。
（周波数帯域f1，f2，f3をスイープするように周波
数を徐々に変化させた波列について、発信器及び
受信器として用いられる）の使用により、１回の
連続した操作によつてロツドの点検を行うことが
特に有利である。これらの予選定された各々の帯
域において、エコーの最大値を増大させたり、好
ましくは、予選定された帯域全体に亘るエコーの
平均値を求めたりすることができる。またサンプ
リング及び計数化によつて、試験から得た情報を
配列し、有用な情報を形成して基底ノイズを減少
させるための数学的処理を行うことも可能であ
る。
本発明は、各々不透過性のシースを含み、加圧
ガス雰囲気により囲まれた燃料ペレツトの積層体
を収納している、核燃料の燃料集合体の燃料要素
のうち、欠陥のある燃料要素を液体中に浸漬した
ままで検出する検出装置であつて、シースにラム
波の超音波の波列を送り込み得る電気音響変換器
と、ラム波の伝搬に対応する同波数帯域内の種々
の周波数であつて、そのうちの第１の小帯域が上
記シース内に液が存在する場合に起こる吸収に対
応し、第２の小帯域が該シースの機械的な欠陥に
よるエコーの形成に対応する周波数を有する波列
によつて上記電気音響変換器を付勢する発生器
と、エコーを受信し処理する回路とを有すること
を特徴とする検出装置も要旨としている。
ガス雰囲気により囲まれた燃料ペレツトの積層体
を収納している、核燃料の燃料集合体の燃料要素
のうち、欠陥のある燃料要素を液体中に浸漬した
ままで検出する検出装置であつて、シースにラム
波の超音波の波列を送り込み得る電気音響変換器
と、ラム波の伝搬に対応する同波数帯域内の種々
の周波数であつて、そのうちの第１の小帯域が上
記シース内に液が存在する場合に起こる吸収に対
応し、第２の小帯域が該シースの機械的な欠陥に
よるエコーの形成に対応する周波数を有する波列
によつて上記電気音響変換器を付勢する発生器
と、エコーを受信し処理する回路とを有すること
を特徴とする検出装置も要旨としている。
普通の基準、例えばポクトロフにより「レイリ
ー及びラム波」（“Rayleigh and Lamb
Waves”）に説明されているような基準を用い
て、計算を行うことにより、所定のシースの厚
さ、ばねの寸法及び所定の材質について、Ｓモー
ド（対称モード）の伝搬及びＡモード（非対称モ
ード）に対応する周波数帯域を近似的に定めるこ
とができる。しかし最適周波数は各々のロツドに
ついて実験のみによつて定められる。この周波数
はロツドの製造公差のためロツドごとに変動し得
るため、ロツドの群について最高値をカバーする
或る周波数帯域を定め、その各々について、周波
数帯域内のいろいろの周波数において得たエコー
の平均値を出すだけで充分である。
ー及びラム波」（“Rayleigh and Lamb
Waves”）に説明されているような基準を用い
て、計算を行うことにより、所定のシースの厚
さ、ばねの寸法及び所定の材質について、Ｓモー
ド（対称モード）の伝搬及びＡモード（非対称モ
ード）に対応する周波数帯域を近似的に定めるこ
とができる。しかし最適周波数は各々のロツドに
ついて実験のみによつて定められる。この周波数
はロツドの製造公差のためロツドごとに変動し得
るため、ロツドの群について最高値をカバーする
或る周波数帯域を定め、その各々について、周波
数帯域内のいろいろの周波数において得たエコー
の平均値を出すだけで充分である。
次に本発明の好ましい実施例を示した添付図面
を参照として更に説明する。
を参照として更に説明する。
本発明の説明の前に、本発明が適用される燃料
要素について簡単に説明することが適当と思われ
る。軽水型原子炉において同様の要素と共に燃料
集合体内に組立てられるようにした燃料要素１０
は、多くの場合数ｍの長さのシース１２を備えて
いる。一般にジルコニウムを主成分とする合金か
らできているこのシースは、２個の溶接端キヤツ
プ１４，１６により流体を透過しないように閉ざ
されている。シース１２は核燃料ペレツト１８の
積層体を収容し、ペレツト１８は、膨張室２２内
のばね２０により下部の溶接端キヤツプ１６と接
触する状態に保たれている。端キヤツプ１４は通
孔２３を有し、この通孔により、燃料要素の各部
分の組立て後に普通は約30.6Kg／cm2（約30バー
ル）のヘリウムを吹込んで、燃料要素をパージ
し、その後に通孔２３を閉ざすことができる。ペ
レツト１８は、照射後の膨潤が可能なように、シ
ース１２の内径よりも少し小さい内径を有する。
そのためシース１２と各々のペレツト１８の外周
の主要部との間には、ガスの膜が存在している。
要素について簡単に説明することが適当と思われ
る。軽水型原子炉において同様の要素と共に燃料
集合体内に組立てられるようにした燃料要素１０
は、多くの場合数ｍの長さのシース１２を備えて
いる。一般にジルコニウムを主成分とする合金か
らできているこのシースは、２個の溶接端キヤツ
プ１４，１６により流体を透過しないように閉ざ
されている。シース１２は核燃料ペレツト１８の
積層体を収容し、ペレツト１８は、膨張室２２内
のばね２０により下部の溶接端キヤツプ１６と接
触する状態に保たれている。端キヤツプ１４は通
孔２３を有し、この通孔により、燃料要素の各部
分の組立て後に普通は約30.6Kg／cm2（約30バー
ル）のヘリウムを吹込んで、燃料要素をパージ
し、その後に通孔２３を閉ざすことができる。ペ
レツト１８は、照射後の膨潤が可能なように、シ
ース１２の内径よりも少し小さい内径を有する。
そのためシース１２と各々のペレツト１８の外周
の主要部との間には、ガスの膜が存在している。
この燃料要素１０が原子炉内において照射され
ると、欠陥が発生し、この欠陥は、シース１２の
割れによつて現出される。この割れは、圧力を低
下させ、燃料サイクルの後に水がシース１２の内
部に侵入する。本発明により、欠陥のいろいろの
徴候ないし表示を検出することができる。
ると、欠陥が発生し、この欠陥は、シース１２の
割れによつて現出される。この割れは、圧力を低
下させ、燃料サイクルの後に水がシース１２の内
部に侵入する。本発明により、欠陥のいろいろの
徴候ないし表示を検出することができる。
この目的のため、燃料要素１０に適用される超
音波（ラムモードで伝搬される）の吸収及び反射
現象が、本発明において使用される。第２図に略
示した電気−音響変換器２４は、端プラグ１４に
結合され、ラムモードの伝搬が生ずるように選定
された周波数及び持続時間の超音波の波列を端プ
ラグ１４に適用することができる。変換器２４
は、後述するように、径方向に配置してもよい。
音波（ラムモードで伝搬される）の吸収及び反射
現象が、本発明において使用される。第２図に略
示した電気−音響変換器２４は、端プラグ１４に
結合され、ラムモードの伝搬が生ずるように選定
された周波数及び持続時間の超音波の波列を端プ
ラグ１４に適用することができる。変換器２４
は、後述するように、径方向に配置してもよい。
変換器２４に組合される回路の説明の前に、欠
陥のいろいろの徴候の検出法について説明する。
陥のいろいろの徴候の検出法について説明する。
シース１２内の水の存在の検出
ラム波のS0モードに対応する周波数及び持続時
間の波列を変換器２４により第２図の場合には端
キヤツプ１４に適用し、下方の端キヤツプ１６か
らの反射によつて生じたエコーの振幅を測定する
ことによつて、検出を行う。変換器２４は、広範
な動作周波数を許容する形式のものとするべきで
あり、シース１２内に存在し得る水による吸収が
特に顕著となる帯域に対応するように選定された
第１周波数帯域f1内の規制的に分布された次々の
周波数において付勢される。この周波数帯域1
は、ラムモードの伝搬に対応させる必要があり、
その上限は、壁厚と同じオーダーの波長に対応す
る値を超過すべきではない。実際には水の存在
は、比較的低い周波数帯域において検出される。
間の波列を変換器２４により第２図の場合には端
キヤツプ１４に適用し、下方の端キヤツプ１６か
らの反射によつて生じたエコーの振幅を測定する
ことによつて、検出を行う。変換器２４は、広範
な動作周波数を許容する形式のものとするべきで
あり、シース１２内に存在し得る水による吸収が
特に顕著となる帯域に対応するように選定された
第１周波数帯域f1内の規制的に分布された次々の
周波数において付勢される。この周波数帯域1
は、ラムモードの伝搬に対応させる必要があり、
その上限は、壁厚と同じオーダーの波長に対応す
る値を超過すべきではない。実際には水の存在
は、比較的低い周波数帯域において検出される。
ペレツト１８がシース１２とごくわずかな程度
接触しているだけの、水を含まない正常の燃料要
素１０の場合には、変換器２４からの信号は、放
射ピーク２６と、下方のキヤツプ１６からのエコ
ーによつて生じた顕著な受信ピーク２８とを含む
第３Ａ図に示す波形を有する、シース１２による
吸収は少く、周波数帯域f1内の何回かの連続試行
から得た数値の平均値を作図すると、微弱な基底
ノイズ３０として表わされる。
接触しているだけの、水を含まない正常の燃料要
素１０の場合には、変換器２４からの信号は、放
射ピーク２６と、下方のキヤツプ１６からのエコ
ーによつて生じた顕著な受信ピーク２８とを含む
第３Ａ図に示す波形を有する、シース１２による
吸収は少く、周波数帯域f1内の何回かの連続試行
から得た数値の平均値を作図すると、微弱な基底
ノイズ３０として表わされる。
その反対に、燃料要素１０が欠陥をもち、水を
含有していると、受信ピーク２８は、水とペレツ
ト１８とが同時に存在することに関連した波の減
衰によつて、部分的にか又は完全に消失する（第
３Ｂ図）。実際には、この減衰は、数ｍの長さの
典型的な燃料要素の１０の場合、受信ピーク２８
が完全に消失する程度に大きくなる。
含有していると、受信ピーク２８は、水とペレツ
ト１８とが同時に存在することに関連した波の減
衰によつて、部分的にか又は完全に消失する（第
３Ｂ図）。実際には、この減衰は、数ｍの長さの
典型的な燃料要素の１０の場合、受信ピーク２８
が完全に消失する程度に大きくなる。
正常であるが照射後にペレツト１８が膨潤して
シース１２と接触するようになつた燃料要素１０
の場合には、第３Ｃ図に示すように比較的大きな
基底ノイズが発生する。この変化は、多数の接触
点の存在と、固体の分裂生成物によつて生ずる小
さな集塊とによると考えてよいが、この基底レベ
ルは、水の存在の検出には全く干渉せず、水の存
在は、下部のキヤツプ１６からの受信ピーク２８
の抑制だけでなく、燃料棒ないしロツドの湿つた
領域におけるシース１２とペレツト１８との接触
に基づくエコーの減衰として表わされる（第３Ｄ
図）。
シース１２と接触するようになつた燃料要素１０
の場合には、第３Ｃ図に示すように比較的大きな
基底ノイズが発生する。この変化は、多数の接触
点の存在と、固体の分裂生成物によつて生ずる小
さな集塊とによると考えてよいが、この基底レベ
ルは、水の存在の検出には全く干渉せず、水の存
在は、下部のキヤツプ１６からの受信ピーク２８
の抑制だけでなく、燃料棒ないしロツドの湿つた
領域におけるシース１２とペレツト１８との接触
に基づくエコーの減衰として表わされる（第３Ｄ
図）。
シース内の機械的欠陥の検出
シース１２内の機械的欠陥の検出は、これらの
欠陥によつて生じたエコーの測定によつて行う。
この方法は、超音波による非破壊試験に慣用さ
れ、発信と受信との間に経過する時間は欠隔の位
置を表示する。この検出は、S0伝搬モード及びシ
ース１２内に存在し得る水による減少した吸収に
対応するように選定された周波数帯域f2において
行う。この周波数帯域f2は一般にラム波としての
伝搬に対応する上限値に選定される。正常な燃料
棒において得られる応答曲線は、第３Ａ図に示し
たようになるが、割れ又は孔を有する燃料棒の場
合には、中間にエコー３２を生ずる（第４図）。
欠陥によつて生じたエコーの測定によつて行う。
この方法は、超音波による非破壊試験に慣用さ
れ、発信と受信との間に経過する時間は欠隔の位
置を表示する。この検出は、S0伝搬モード及びシ
ース１２内に存在し得る水による減少した吸収に
対応するように選定された周波数帯域f2において
行う。この周波数帯域f2は一般にラム波としての
伝搬に対応する上限値に選定される。正常な燃料
棒において得られる応答曲線は、第３Ａ図に示し
たようになるが、割れ又は孔を有する燃料棒の場
合には、中間にエコー３２を生ずる（第４図）。
圧力損失の検出
内部圧力の損失として現出されるシース１２の
不透過性の欠陥を検出するには、ラム波A0及び
（又は）A1モードに従つてばね２０（第１図）内
に超音波が伝搬されるような周波数帯域f3内にお
いて選択された次々の周波数において、持続時間
の長い正弦波列により、変換器２４を付勢する。
これらのモードは、伝搬媒体のおかれた環境即ち
ばね２０を囲む雰囲気に非常に敏感な減衰を示す
という特徴をもつている。即ちシース１２の内部
が正常な圧力30.6Kg／cm2（30パール）にあると、
A0，A1モードは完全に減衰され、第５Ａ図に示
した信号を生ずる。しかし膨張室２２内のガスが
漏洩し、大気圧に非常に近い値に圧力が減少する
と、ばね２０の先端に大きなエコー３４（第５Ｂ
図）が検出される。
不透過性の欠陥を検出するには、ラム波A0及び
（又は）A1モードに従つてばね２０（第１図）内
に超音波が伝搬されるような周波数帯域f3内にお
いて選択された次々の周波数において、持続時間
の長い正弦波列により、変換器２４を付勢する。
これらのモードは、伝搬媒体のおかれた環境即ち
ばね２０を囲む雰囲気に非常に敏感な減衰を示す
という特徴をもつている。即ちシース１２の内部
が正常な圧力30.6Kg／cm2（30パール）にあると、
A0，A1モードは完全に減衰され、第５Ａ図に示
した信号を生ずる。しかし膨張室２２内のガスが
漏洩し、大気圧に非常に近い値に圧力が減少する
と、ばね２０の先端に大きなエコー３４（第５Ｂ
図）が検出される。
好ましくは、周波数スペクトルをスイープする
連続試行によつて試験を行い、それにより例えば
第６図に略示したように一連のエコーを発生す
る。
連続試行によつて試験を行い、それにより例えば
第６図に略示したように一連のエコーを発生す
る。
第６図に示した検出エコーは、400〜650kHzの
帯域内の5.55kHz間隔の周波数において行つた一
連の試行に対応している。第１周波数帯域f3にお
いては、ばね２０中のモードA0，A1の超音波を
発生するように変換器２４を付勢する。ばね２０
の先端に対応する距離にエコーが存在しないこと
は、加圧が保たれていることをしている。約403
〜550kHzの帯域f1では、ペレツト１８の膨潤を示
す大きな基底レベルが見出され、また下方のキヤ
ツプ１６のいろいろの表面にエコー２８が存在す
ることにより、水の存在が示される。また周波数
帯域f2では、機械的欠陥を示すエコー３２が発生
する。このエコー周波数帯域f1においても発生す
るが、基底ノイズ（周波数帯域f2ではほぼ完全に
消失している）が増大し、エコーを埋没させる。
帯域内の5.55kHz間隔の周波数において行つた一
連の試行に対応している。第１周波数帯域f3にお
いては、ばね２０中のモードA0，A1の超音波を
発生するように変換器２４を付勢する。ばね２０
の先端に対応する距離にエコーが存在しないこと
は、加圧が保たれていることをしている。約403
〜550kHzの帯域f1では、ペレツト１８の膨潤を示
す大きな基底レベルが見出され、また下方のキヤ
ツプ１６のいろいろの表面にエコー２８が存在す
ることにより、水の存在が示される。また周波数
帯域f2では、機械的欠陥を示すエコー３２が発生
する。このエコー周波数帯域f1においても発生す
るが、基底ノイズ（周波数帯域f2ではほぼ完全に
消失している）が増大し、エコーを埋没させる。
変換器２４に結合された電子回路は、第７図に
示した構造を有し、可変の制御される周波数の正
弦波発生器３４を備えている。発生器３４は放出
増幅器３６に正弦波を出力し、増幅器３６から所
定の持続時間又は波長数の波列が送出される。放
出増幅器３６の出力部は変換器２４に接続されて
いる。変換器２４が受信した反射波は直接にか又
は分離器を経て受信増幅器３８に送出される。増
幅器３８が受信したエコー信号は数値処理され
る。この目的のために増幅器３８の出力信号は、
サンプリング回路４０に送出され、サンプリング
回路４０のサンプリング出力は記憶装置４２に送
出される。変換器２４と端キヤツプとの間の超音
波の戻り行程に対応する持続時間のサンプリング
の後に、記憶装置４２は発生器２４に周波数増大
回路を与え、増幅器３６に、別の正弦波列を放出
させるための動作信号を与える。記憶装置４２に
組合された演算回路４４は、全部の試行について
エコーの平均を計算し、その結果をデイスプレイ
装置４６に表示させる。全周波数に亘るスイープ
と、これに組合された、マイクロプロセツサーに
よる平均値の計算とによつて、特に材料の異方
性、溶接部の変動その他に基づく燃料要素間の差
異が勘案される。
示した構造を有し、可変の制御される周波数の正
弦波発生器３４を備えている。発生器３４は放出
増幅器３６に正弦波を出力し、増幅器３６から所
定の持続時間又は波長数の波列が送出される。放
出増幅器３６の出力部は変換器２４に接続されて
いる。変換器２４が受信した反射波は直接にか又
は分離器を経て受信増幅器３８に送出される。増
幅器３８が受信したエコー信号は数値処理され
る。この目的のために増幅器３８の出力信号は、
サンプリング回路４０に送出され、サンプリング
回路４０のサンプリング出力は記憶装置４２に送
出される。変換器２４と端キヤツプとの間の超音
波の戻り行程に対応する持続時間のサンプリング
の後に、記憶装置４２は発生器２４に周波数増大
回路を与え、増幅器３６に、別の正弦波列を放出
させるための動作信号を与える。記憶装置４２に
組合された演算回路４４は、全部の試行について
エコーの平均を計算し、その結果をデイスプレイ
装置４６に表示させる。全周波数に亘るスイープ
と、これに組合された、マイクロプロセツサーに
よる平均値の計算とによつて、特に材料の異方
性、溶接部の変動その他に基づく燃料要素間の差
異が勘案される。
各々の燃料棒上に本発明の検出装置を取付ける
ことは、変換器２４がキヤツプ上に軸方向に配置
される時に第８図に略示したように構成し得る遠
隔制御式の機構ないし取付け装置によつて行う。
この取付け装置は、検査すべき燃料要素を含む燃
料集合体５３を受入れるハウジング５０と一体の
アーム５２を備えている。この取付け装置は、ｘ
軸（座標軸）及びｙ軸（座標軸）に沿つて可動の
テーブル５４を有し、ｘ軸に沿つて移動させるた
めの電動機５６のみが図示されている。テーブル
５４はブラケツト５７を有し、ブラケツト５７
は、燃料要素の方向と平行なｚ軸に沿つて変換器
２４を移動させる装置を備えている。この移動装
置の垂直移動は、燃料集合体５３の上部の端ピー
スを取除いた後に燃料要素を超えて延長する案内
管の間に変換器２４を進入させるに足りる大きさ
とする。
ことは、変換器２４がキヤツプ上に軸方向に配置
される時に第８図に略示したように構成し得る遠
隔制御式の機構ないし取付け装置によつて行う。
この取付け装置は、検査すべき燃料要素を含む燃
料集合体５３を受入れるハウジング５０と一体の
アーム５２を備えている。この取付け装置は、ｘ
軸（座標軸）及びｙ軸（座標軸）に沿つて可動の
テーブル５４を有し、ｘ軸に沿つて移動させるた
めの電動機５６のみが図示されている。テーブル
５４はブラケツト５７を有し、ブラケツト５７
は、燃料要素の方向と平行なｚ軸に沿つて変換器
２４を移動させる装置を備えている。この移動装
置の垂直移動は、燃料集合体５３の上部の端ピー
スを取除いた後に燃料要素を超えて延長する案内
管の間に変換器２４を進入させるに足りる大きさ
とする。
燃料要素１０のキヤツプ上に配置した変換器２
４を使用する代りに、径方向変換器２４ａ（第９
図）を使用してもよい。シース１２の母線と直角
に超音波ビームを放出するようにした変換器２４
ａは、いろいろの異なる高さに配設し得る。上部
スペーサーグリツド５８を含む、加圧水型原子炉
用の既知の燃料集合体においては、変換器２４ａ
は、どんな場合にも膨張室２２のレベルにあるよ
うに、上部の端キヤツプ１４の高さに、上部スペ
ーサーグリツド５８の直上又は直下に配設するこ
とができる。この場合、最も有利な位置は、一般
に、勘案すべき照射による位置決めの変動を許容
するスペーサーグリツド５８の直下の位置であ
る。径方向変換器２４ａの実施例において、変換
器２４ａは、遅延線６０上の連続するタツプ点を
経て同一の増幅器３６に接続された複数の要素に
よつて形成され、これらのタツプ点は、一の放出
器から次の放出器への伝搬時間に等しい遅延に対
応している。シース１２に発生した波は、変換器
２４を形成する各々の要素によつて発生した波の
合成であり、シース１２に到達する傾斜した波面
を発生させるものと類似している（第１０図参
照）。
４を使用する代りに、径方向変換器２４ａ（第９
図）を使用してもよい。シース１２の母線と直角
に超音波ビームを放出するようにした変換器２４
ａは、いろいろの異なる高さに配設し得る。上部
スペーサーグリツド５８を含む、加圧水型原子炉
用の既知の燃料集合体においては、変換器２４ａ
は、どんな場合にも膨張室２２のレベルにあるよ
うに、上部の端キヤツプ１４の高さに、上部スペ
ーサーグリツド５８の直上又は直下に配設するこ
とができる。この場合、最も有利な位置は、一般
に、勘案すべき照射による位置決めの変動を許容
するスペーサーグリツド５８の直下の位置であ
る。径方向変換器２４ａの実施例において、変換
器２４ａは、遅延線６０上の連続するタツプ点を
経て同一の増幅器３６に接続された複数の要素に
よつて形成され、これらのタツプ点は、一の放出
器から次の放出器への伝搬時間に等しい遅延に対
応している。シース１２に発生した波は、変換器
２４を形成する各々の要素によつて発生した波の
合成であり、シース１２に到達する傾斜した波面
を発生させるものと類似している（第１０図参
照）。
径方向変換器２４ａを所定位置に取付ける取付
け装置は、軸方向変換器２４を所定位置に取付け
るための取付け装置と非常に類似しているが、ｚ
方向の運動を用いる必要はない。第８図には簡略
にしたこの機構が示され、やはり座標方向に移動
可能なテーブル５４ａを有し、テーブル５４のレ
ベルは、変換器２４ａが上部スペーサーグリツド
５８の直下を通るように調節される。この変換器
は、燃料棒が少くとも１つの膨張室２２を備えて
いる全ての燃料集合体に適用可能である。
け装置は、軸方向変換器２４を所定位置に取付け
るための取付け装置と非常に類似しているが、ｚ
方向の運動を用いる必要はない。第８図には簡略
にしたこの機構が示され、やはり座標方向に移動
可能なテーブル５４ａを有し、テーブル５４のレ
ベルは、変換器２４ａが上部スペーサーグリツド
５８の直下を通るように調節される。この変換器
は、燃料棒が少くとも１つの膨張室２２を備えて
いる全ての燃料集合体に適用可能である。
どんな取付け装置を使用したにせよ、その取付
け装置は、好ましくは、第７図の電子装置の動作
をも確実にする情報装置６２に組合される。情報
装置６２は、第１１図に示した構成原理を用いて
もよく、情報記憶装置６６、全か無かの情報出力
端子６８及び中央キーポード７０ならびにそれら
と結合された多重機能装置６４から成つてもよ
い。多重機能装置６４は、第７図に詳細を示した
電子回路７２に母線により接続され、電子回路７
２は変換器２４に接続されている。
け装置は、好ましくは、第７図の電子装置の動作
をも確実にする情報装置６２に組合される。情報
装置６２は、第１１図に示した構成原理を用いて
もよく、情報記憶装置６６、全か無かの情報出力
端子６８及び中央キーポード７０ならびにそれら
と結合された多重機能装置６４から成つてもよ
い。多重機能装置６４は、第７図に詳細を示した
電子回路７２に母線により接続され、電子回路７
２は変換器２４に接続されている。
多重機能装置６４は、装置を動作させるよう
に、特に各々の燃料要素１０上の所定位置に変換
器２４を自動的に取付けるようになつている。軸
方向変換器の場合、この取付け操作は次のように
行なわれる。プロープを上方位置とし、検査すべ
き燃料要素１０とほぼ同一線上に置き、キヤツプ
１４から反射されたコーを最初にｘ軸に沿うスイ
ープによつて受信し、次にｙ軸に沿うスイープに
よつて受信する。キヤツプ１４からの反射エコー
の振幅はこれらの各々の方向については最大値を
通過し、２つの最大値の合致によつて、燃料棒な
いしロツドの軸線上に正確に位置決めされたこと
が示される。この位置が一たん定められると、多
重機能装置６４は、接触に至るまで、ｚ軸に沿つ
て移動を制御する。
に、特に各々の燃料要素１０上の所定位置に変換
器２４を自動的に取付けるようになつている。軸
方向変換器の場合、この取付け操作は次のように
行なわれる。プロープを上方位置とし、検査すべ
き燃料要素１０とほぼ同一線上に置き、キヤツプ
１４から反射されたコーを最初にｘ軸に沿うスイ
ープによつて受信し、次にｙ軸に沿うスイープに
よつて受信する。キヤツプ１４からの反射エコー
の振幅はこれらの各々の方向については最大値を
通過し、２つの最大値の合致によつて、燃料棒な
いしロツドの軸線上に正確に位置決めされたこと
が示される。この位置が一たん定められると、多
重機能装置６４は、接触に至るまで、ｚ軸に沿つ
て移動を制御する。
なおこの所定位置への取付けは、記録又は遅延
された解析又は再位置決めなしに、リアルタイム
で行われ、それによつて、燃料棒の理論的な位置
に対する位置欠陥と照射による劣化が補償され
る。
された解析又は再位置決めなしに、リアルタイム
で行われ、それによつて、燃料棒の理論的な位置
に対する位置欠陥と照射による劣化が補償され
る。
第１図は、本発明が適用され普通に燃料棒ない
しはロツドとして知られる形式の燃料要素の、一
部は断面により示した略側面図、第２図は第１図
に示した形式の燃料要素の上部キヤツプに軸方向
変換器を取付けた状態を示す略配列図、第３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ図はS0モード波について、燃料
要素のいろいろの状態に対し発生する信号を示す
波形図、第４図はシースに機械的な信号が発生し
た場合にS0モードにおいて発生する信号を示す、
第３Ａ〜３Ｄ図と同様の波形図、第５Ａ，５Ｂ図
はA0，A1モードにおいて走査する際に生ずる信
号を示す波形図、第６図は周波数走査により次々
に試行した際に得られるエコー信号を示す波形
図、第７図は変換器に組合せ得る電子回路のブロ
ツク線図、第８図は同一の燃料集合体の次々の燃
料要素上の所定位置に検出装置の変換器を取付け
るための取付け装置を示す略配列図、第９図は径
方向変換器の可能な配列を示す第２図と同様の略
配列図、第１０図は径方向変換器の可能な配列を
示す略配例図、第１１図は検出装置全体の制御装
置を示すブロツク線図である。 符号の説明 １０……燃料要素、１２……シー
ス。
しはロツドとして知られる形式の燃料要素の、一
部は断面により示した略側面図、第２図は第１図
に示した形式の燃料要素の上部キヤツプに軸方向
変換器を取付けた状態を示す略配列図、第３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ図はS0モード波について、燃料
要素のいろいろの状態に対し発生する信号を示す
波形図、第４図はシースに機械的な信号が発生し
た場合にS0モードにおいて発生する信号を示す、
第３Ａ〜３Ｄ図と同様の波形図、第５Ａ，５Ｂ図
はA0，A1モードにおいて走査する際に生ずる信
号を示す波形図、第６図は周波数走査により次々
に試行した際に得られるエコー信号を示す波形
図、第７図は変換器に組合せ得る電子回路のブロ
ツク線図、第８図は同一の燃料集合体の次々の燃
料要素上の所定位置に検出装置の変換器を取付け
るための取付け装置を示す略配列図、第９図は径
方向変換器の可能な配列を示す第２図と同様の略
配列図、第１０図は径方向変換器の可能な配列を
示す略配例図、第１１図は検出装置全体の制御装
置を示すブロツク線図である。 符号の説明 １０……燃料要素、１２……シー
ス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 不透過性シースと；該シース内に、該シース
の端を閉塞している端キヤツプから膨張室によつ
て分離されている核燃料ペレツトの積層体とを有
する核燃料要素の欠陥を検査する方法であつて、 (a) 前記核燃料要素を液中に浸漬させたままで； (b) 前記のシースに前記の端キヤツプを通して、
ラム波として伝搬が生ずるような周波数と持続
時間を有する超音波の波列をシースに送り込
み； (c) 該波列のエコーを検出し； (d) ステツプｂ及びｃを異なる周波数で反復し、
それらのいくつかの周波数はペレツトと該シー
スとの間に液が存在する場合の吸収に対応する
第１の周波数小帯域にあり、他の周波数は該シ
ース内の機械的な欠陥によるエコーの形成に対
応する第２の周波数小帯域にある 段階を含む検出方法。 ２ 端キヤツプ１４と燃料との間の膨張室内に配
られたばね２０を使用する形成の、特許請求の範
囲第１項記載の検出方法において、A0モード及
び（又は）A1モードにおいてラム波として伝搬
が生ずるような周波数及び持続時間の超音波の波
列を上記ばねに適用し、上記ばねの先端において
エコーを測定する特許請求の範囲第１項記載の検
出方法。 ３ 各々の周波数帯域内のいくつかの異なる周波
数について結果の平均を求める特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の検出方法。 ４ 各々不透過性のシース１２を含み、加圧ガス
雰囲気により囲まれた燃料ペレツトの積層体を収
納している、核燃料の燃料集合体の燃料要素のう
ち、欠陥のある燃料要素を液中に浸漬したままで
検出する検出装置であつて、シース１２にラム波
の超音波の波列を送り込み得る電気音響変換器２
４と、ラム波の伝搬に対応する周波数帯域内に
種々の周波数であつて、そのうちの第１の小帯域
が上記シース内に液が存在する場合の吸収に対応
し、第２の小帯域が該シースの機械的な欠陥によ
るエコーの形成に対応する周波数を有する波列に
よつて、上記電気音響変換器を付勢する発生器
と、エコーを受信し処理する回路とを有すること
を特徴とする検出装置。 ５ 各々の燃料要素１０の頂部上に変換器２４の
配設を可能にし得る機構を備えた特許請求の範囲
第４項記載の検出装置。 ６ 膨張室の高さにおいて燃料要素の母線上に径
方向変換器の配設を可能にし得る機構を備えた特
許請求の範囲第４項記載の検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8221243 | 1982-12-17 | ||
| FR8221243A FR2538155B1 (fr) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | Procede et dispositif de detection d'elements combustibles defectueux utilisant l'absorption ultrasonore |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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