JPH0466896A - Ultrasonic inspection device for weld part of nuclear fuel rod - Google Patents

Ultrasonic inspection device for weld part of nuclear fuel rod

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JPH0466896A
JPH0466896A JP2180943A JP18094390A JPH0466896A JP H0466896 A JPH0466896 A JP H0466896A JP 2180943 A JP2180943 A JP 2180943A JP 18094390 A JP18094390 A JP 18094390A JP H0466896 A JPH0466896 A JP H0466896A
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JP
Japan
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ultrasonic
fuel rod
rotating body
probe
rotation
Prior art date
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JP2180943A
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Japanese (ja)
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Makoto Uko
信 宇高
Shigeru Usui
臼井 茂
Minoru Inatani
稲谷 実
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Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
Original Assignee
Japan Nuclear Fuel Co Ltd
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Publication date
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    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract

PURPOSE:To enable on-line inspection without requiring much time by synchronizing rotation of a probe and generation of ultra sonic wave, by forming two dimensional image and by extracting a quantity of two dimensional features. CONSTITUTION:First of all, a fuel rod 3 is positioned at specified position by a pusher 47 of coarsely movable mechanism, and then is pressed and fixed to an axial driving table 45 by a fixing cylinder 48. After releasing hold of the pusher 47, a motor 26 is made to rotate by indication from a processing unit 300 and therewith a pulse motor 55 rotates proportionally to the number of the rotation, to move the fuel rod 3 axially. Then, output signal of an ultrasonic flaw detector 200 is input to the device 300 by each pulse generation. Since the number of the pulses during one turn of a rotating body is set at the device 300, the output signals of the one-turn operation are displayed as a matrix and the matrix are formed at a memory in the device 300, as a two-dimensional image. After completion of predetermined number of rotation, the rotation is stopped by indication from the device 300 and the fuel rod 3 is withdrawn to an original position by the pusher 47.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、原子燃料棒に端栓溶接部の超音波検査装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an ultrasonic inspection device for end plug welds on nuclear fuel rods.

(従来の技術) 一般に、原子燃料棒(以下燃料棒ともいう)の溶接部の
検査には、X線ラジオグラフィが採用されている。すな
わち、第8図に示すように燃料棒3の溶接部3al:X
線をX線管球400より照射しその溶接部のX線透過率
に相当する陰影をフィルム401上に感光させた後、当
フィルムを現像しこの濃淡画像を目視て検査し、減肉が
ないこと、溶は込みが十分であること、ボア等の欠陥か
ないことを検査するようにしていた。
(Prior Art) X-ray radiography is generally used to inspect welds of nuclear fuel rods (hereinafter also referred to as fuel rods). That is, as shown in FIG. 8, the welded portion 3al of the fuel rod 3:
After exposing the film 401 to a shadow corresponding to the X-ray transmittance of the welded area by irradiating radiation from the X-ray tube 400, the film is developed and this shading image is visually inspected to confirm that there is no thinning. Inspections were made to ensure that the melt penetration was sufficient and that there were no defects such as bores.

(発明か解決しようとする課@) ところか、X線ラジオグラフィ法の場合、1回につき1
方向からの照射てあり、溶接部の減肉かないこと、溶は
込みか十分であることは2点しか確認できず測定精度も
高いとは言えない。このため、複数回、複数方向から照
射、撮像して確認するなど手間のかかる工程となってい
る。また、熟練者が慎重にフィルムを目視検査する必要
がある。
(Invention or problem solving section@) However, in the case of X-ray radiography, one
Since the irradiation was from all directions, only two points could be confirmed: no thinning of the weld, and sufficient penetration, so the measurement accuracy cannot be said to be high. For this reason, it is a time-consuming process that requires irradiation and imaging from multiple directions multiple times for confirmation. Also, the film must be carefully visually inspected by a skilled person.

さらに、現像、目視と検査判定に人手と時間かかかり効
率が悪く、結果が得られるまで時間を要し、自動化が困
難である等の問題があった。
Furthermore, there are other problems such as development, visual inspection, and inspection and determination are labor intensive and time consuming, making them inefficient, requiring time to obtain results, and making automation difficult.

また、X線ラジオグラフィに代わる方法として、超音波
検査法が試みられてきたが、従来の超音波検査法は、第
9図に示すように約15MHz以下の超音波を用いる管
の検査と同様なものである。
Additionally, ultrasonic testing has been attempted as an alternative to X-ray radiography, but conventional ultrasonic testing is similar to tube inspection using ultrasonic waves of approximately 15 MHz or less, as shown in Figure 9. It is something.

すなわち、2台の装置を用い、第10図に示すように、
1台は溶接部3aに垂直に超音波か入射てきるように探
触子2aを配置し、他の1台は第11図に示すように溶
接部に斜め方向から超音波を入射させるように探触子2
bを配置し、それぞれ燃料棒を回転させ、超音波探傷器
の検出信号が、あるアラームレベル範囲を越えるかどう
かにより判定しようと試みるものであった。
That is, using two devices, as shown in FIG.
One probe 2a is arranged so that the ultrasonic waves are incident perpendicularly to the welding part 3a, and the other one is arranged so that the ultrasonic waves are incident to the welding part from an oblique direction as shown in Fig. 11. Probe 2
b, the fuel rods were rotated, and an attempt was made to determine whether the detection signal of the ultrasonic flaw detector exceeded a certain alarm level range.

ところが、この場合第4図(a)に示すように、溶接部
断面3Cは管に比べ複雑な形状をしているため、30 
M Hz以下の通常周波数の超音波を斜め方向から入射
させる斜角法を用いると、ノツチ部3dから超音波エコ
ーが反射するなどの妨害があり、この検出レベル以上の
もののみ欠陥として検出しようとするとボア等欠陥検出
感度が低くなる問題がある。また超音波を垂直に入射さ
せる垂直法を用いると、分解能が悪くボア等欠陥検出は
困難であり、このため、超音波検査法は採用できずにい
た。
However, in this case, as shown in Fig. 4(a), the cross section 3C of the welded part has a more complicated shape than the pipe;
When using the oblique angle method in which ultrasonic waves with a normal frequency of MHz or less are incident from an oblique direction, there is interference such as reflection of ultrasonic echoes from the notch 3d, and it is difficult to detect only those above this detection level as defects. This poses a problem in that the sensitivity for detecting defects such as bores becomes low. Furthermore, if a vertical method in which ultrasonic waves are incident perpendicularly is used, the resolution is poor and it is difficult to detect defects such as bores, and for this reason, the ultrasonic inspection method could not be adopted.

さらに、燃料棒は内部に2酸化ウランなどのペレットが
充填されており、ペレットはセラミックであるため、燃
料棒を回転させると衝撃により欠けが発生する懸念があ
った。
Furthermore, since the fuel rods are filled with pellets of uranium dioxide or the like, and the pellets are made of ceramic, there is a concern that when the fuel rods are rotated, they may break due to impact.

本発明はこのような点に鑑み、上記のような不都合がな
い原子燃料棒溶接部超音波検査装置を得ることを目的と
する。
In view of these points, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic inspection device for nuclear fuel rod welds that does not have the above-mentioned disadvantages.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、原子燃料棒の端栓溶接部を超音波を用いて検
査する装置において、燃料棒の長手軸線回りに回転自在
に架台に軸支される回転体と、その回転体に装着され、
回転体の軸心方向に超音波を送受信する探触子と、その
探触子側から検査対象の物体の方に超音波伝達液を噴射
するノズルと、長手軸線上上記探触子、ノズルの取り付
け位置の反対側に装着された回転自在信号カップリング
と、当該信号カップリングを介して上記探触子に接続さ
れた超音波探傷器と、回転自在給水カップリングを介し
て上記回転体に接続され、前期ノズルに超音波伝達液を
供給する液体供給装置と、前記燃料棒を回転体と同心的
に保持し移動位置決めする保持装置と、前記燃料棒と回
転体とを軸線方向に相対移動させる手段とを有すること
を特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides an apparatus for inspecting end plug welds of nuclear fuel rods using ultrasonic waves. A rotating body supported and attached to the rotating body,
A probe that transmits and receives ultrasonic waves in the axial direction of a rotating body, a nozzle that injects an ultrasonic transmission liquid from the probe side toward the object to be inspected, and A rotatable signal coupling mounted on the opposite side of the mounting position, an ultrasonic flaw detector connected to the probe via the signal coupling, and connected to the rotating body via the rotatable water supply coupling. a liquid supply device that supplies an ultrasonic transmission liquid to the nozzle; a holding device that holds the fuel rod concentrically with the rotating body and moves and positions the fuel rod; and a holding device that moves the fuel rod and the rotating body relative to each other in an axial direction. It is characterized by having a means.

また、回転自在信号カップリングが高周波伝達用同軸コ
ネクターであり、回転体の軸心に同軸に配置され、摺動
部に水銀等を介して回転自在に電気的結合がなされてい
るものであることを特徴とする。
In addition, the rotatable signal coupling is a coaxial connector for high-frequency transmission, is arranged coaxially with the axis of the rotating body, and is rotatably electrically coupled to the sliding part via mercury, etc. It is characterized by

また、超音波探傷器からの出力信号を記憶し解析する計
算機等処理装置を合わせて備え、回転体の回転角度を検
出し回転角度に応じたパルスを発生させる手段と当該回
転に応じた所定距離だけ燃料棒と探触子の軸方向相対位
置をずらせる手段を有し、回転角度に応じたパルスに同
期した超音波パルスを発生させ、検査対象物に入射させ
るととモニ、その個々の超音波パルスに応じた超音波探
傷器からの出力信号を計算機等処理装置に入力し、それ
らの信号から検査対象部分の2次元像を当該計算機等処
理装置内の記憶部に形成し当該2次元像の特@量より検
査対象物に対し合否判定等検査判断をするようにしたこ
とを特徴とする。
Additionally, it is equipped with a processing device such as a computer that stores and analyzes the output signal from the ultrasonic flaw detector, and a means for detecting the rotation angle of the rotating body and generating pulses according to the rotation angle, and a predetermined distance according to the rotation. It has a means for shifting the relative axial position of the fuel rod and the probe, and generates ultrasonic pulses synchronized with the pulses according to the rotation angle, and when the ultrasonic pulses are incident on the object to be inspected, the individual ultrasonic pulses are The output signals from the ultrasonic flaw detector corresponding to the sonic pulses are input to a computer or other processing device, and from these signals a two-dimensional image of the inspection target part is formed in the storage section of the computer or other processing device. The present invention is characterized in that an inspection judgment such as a pass/fail judgment is made on the object to be inspected based on the special @ quantity.

また、計算機等処理装置に入力する信号が検査対象物の
肉厚値、または当該肉厚値および内部の所定の深さ範囲
内からのエコー高さに相当す値であることを特徴とする
The present invention is also characterized in that the signal input to the processing device, such as a computer, is a wall thickness value of the object to be inspected, or a value corresponding to the wall thickness value and the echo height from within a predetermined internal depth range.

また、超音波の周波数がおおむね3OMHz以上である
超音波探傷器を用いたことを特徴とする。
Further, it is characterized in that an ultrasonic flaw detector having an ultrasonic frequency of approximately 3 OMHz or more is used.

(作 用) 原子燃料棒保持機構に保持された原子燃料棒の溶接部を
探触子と対向する位置にセットし、ノズルから当該溶接
部に向かって超音波伝達液を噴射供給しながら、探触子
とノズルとを装着した回転体を軸線まわりに回転させる
とともに、燃料棒と探触子を軸線方向に相対移動させる
ことにより溶接部全面を走査する。回転位置、軸方向移
動位置に応じた値が得られるので、処理装置で2次元像
を形成し2次元的特徴量を抽出できる。
(Operation) The welded part of the nuclear fuel rod held in the nuclear fuel rod holding mechanism is set in a position facing the probe, and the probe is operated while the ultrasonic transmission liquid is injected and supplied from the nozzle toward the welded part. The entire surface of the welded area is scanned by rotating a rotating body equipped with a probe and a nozzle around its axis, and moving the fuel rod and probe relative to each other in the axial direction. Since values corresponding to the rotational position and the axial movement position can be obtained, a two-dimensional image can be formed by the processing device and two-dimensional feature quantities can be extracted.

また、超音波30MHz以上の高周波を使用しているの
で高い分解能が得られる。また、同軸的回転自在カップ
リングを用いているので高周波信号を超音波探傷器と探
触子間でノイズ、減衰、反射等の問題がなく伝達できる
Furthermore, since high frequency waves of 30 MHz or more are used, high resolution can be obtained. Furthermore, since a coaxial rotatable coupling is used, high-frequency signals can be transmitted between the ultrasonic flaw detector and the probe without problems such as noise, attenuation, and reflection.

さらに、基本的に燃料棒を回転させる必要かないので、
ベレットに欠けを発生させる恐れもない。
Furthermore, since there is basically no need to rotate the fuel rods,
There is no fear of chipping the beret.

(実施例) 以下、第1図乃至第6図を参照して、本発明の実施例に
ついて説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図において、符号20は基盤21に固定された架台
であって、回転体22か、軸受23を介して架台20に
水平軸線回りに回転自在に軸支されている。
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a pedestal fixed to a base 21, and is rotatably supported by the pedestal 20 via a rotating body 22 or a bearing 23 so as to be rotatable around a horizontal axis.

上記回転体22の一端側には、探触子24が回転体22
の中心軸線に向くように固着されており、一方回転体2
2の他端には回転自在信号カップリング35が装着され
ている。
A probe 24 is attached to one end of the rotating body 22.
The rotating body 2 is fixed so as to face the central axis of the
A rotatable signal coupling 35 is attached to the other end of 2.

当カップリングの回転部34は回転体に固着され、回転
体22の回転とともに回転しうるようになっており、当
カップリング固定部が支柱を介して基盤21に固定され
ている。
The rotating part 34 of the coupling is fixed to the rotating body so that it can rotate with the rotation of the rotating body 22, and the fixing part of the coupling is fixed to the base 21 via a support.

回転部34には探触子24からの同軸ケーブル33が結
合され、固定部に超音波探傷器200からの同軸ケーブ
ル36が結合され回動自在に軸支された回転体に固着さ
れた、探触子24と超音波探傷器200との間を信号伝
達か可能にしである。
A coaxial cable 33 from the probe 24 is connected to the rotating part 34, a coaxial cable 36 from the ultrasonic flaw detector 200 is connected to the fixed part, and the probe is fixed to a rotating body that is rotatably supported. This allows signal transmission between the probe 24 and the ultrasonic flaw detector 200.

さらに、この回転自在信号カップリング35は第2図に
示すように、回転中心軸を中心として同軸的な構造とし
てあり、インピーダンスマツチングのとれた状態て、か
つンール134.135内に水銀38.39を封入して
電気的に結合されており、信号が30MHz以上の高周
波でかつ、回転体22が高速回転する時にもノイズ、反
射、異常減衰のないものとなっている。
Furthermore, as shown in FIG. 2, this rotatable signal coupling 35 has a coaxial structure centered on the central axis of rotation, and is in a state where impedance matching is achieved and mercury 38. 39 and are electrically coupled to each other, so that the signal has a high frequency of 30 MHz or more and there is no noise, reflection, or abnormal attenuation even when the rotating body 22 rotates at high speed.

前記回転体22には、プーリ25が固着され、このプー
リ25とモータ26に固着されたプーリ27との間には
ベルト28が巻装されている。
A pulley 25 is fixed to the rotating body 22, and a belt 28 is wound between the pulley 25 and a pulley 27 fixed to a motor 26.

また、上記回転体22には給水カップリング29が装着
されている。すなわち、回転体22に給水カップリング
29の回転水胴29aが装着されており、固定水胴29
bが支柱を介して基盤21に固定されている。回転水胴
29aからバイブ40を介して、前記探触子24の先端
に、その探触子の先端の超音波照射口を取り囲むように
配設されたノズル39に、超音波伝達液の一例である水
を送ることができるようになっている。回転水胴29a
と固定水胴29bの間は摺動自在にシール31で連結さ
れており、回転水胴29aか回転体22とともに回転す
る状態で、水漏れなく、図示しない給水ポンプからパイ
プ32.40を経て、ノズル39に水を供給できるよう
になでいる。
Further, a water supply coupling 29 is attached to the rotating body 22. That is, the rotary water barrel 29a of the water supply coupling 29 is attached to the rotating body 22, and the fixed water barrel 29a is attached to the rotating body 22.
b is fixed to the base 21 via a support. An example of an ultrasonic transmission liquid is supplied from the rotating water barrel 29a via the vibrator 40 to the nozzle 39 disposed at the tip of the probe 24 so as to surround the ultrasonic irradiation port at the tip of the probe. It is now possible to send some water. Rotating water barrel 29a
and the fixed water barrel 29b are slidably connected by a seal 31, and in a state where the rotating water barrel 29a rotates together with the rotating body 22, water is passed from a water supply pump (not shown) through a pipe 32, 40 without leaking. Stroke so that water can be supplied to the nozzle 39.

また上記ノズル39のノズル口39aは探触子24と同
心状に回転体の中心軸線に向けられている。
Further, the nozzle opening 39a of the nozzle 39 is directed toward the central axis of the rotating body concentrically with the probe 24.

ところで、前記回転体22の探触子24装着部は水受は
槽41内に配設してあり、その水受は槽41には廃水バ
イブ42か接続されている。したがって廃水を図示しな
いタンクに溜め、ポンプにより水を循環使用することが
できる。
Incidentally, the water receiver of the probe 24 mounting portion of the rotating body 22 is disposed in a tank 41, and the water receiver is connected to the tank 41 via a waste water vibrator 42. Therefore, waste water can be stored in a tank (not shown) and the water can be circulated using a pump.

また、水受は槽41を中心にして回転体22と反対側に
は、燃料棒保持装置43が配設されている。
Furthermore, a fuel rod holding device 43 is disposed on the opposite side of the water receiver from the rotating body 22 with respect to the tank 41 .

すなわち、基盤21上には、架台44が設けられており
、その架台44には、前記回転体22と同一軸線上に燃
料棒3を支持し、軸線方向に移動可能な軸方向Xテーブ
ル45が装着されており、その架台44の上記燃料棒3
を支持する支持ローラ46および燃料棒の粗動機構ブツ
シャ47が設けられている。
That is, a pedestal 44 is provided on the base 21, and an axial X table 45 that supports the fuel rod 3 on the same axis as the rotating body 22 and is movable in the axial direction is provided on the pedestal 44. The fuel rods 3 are mounted on the mount 44.
A support roller 46 for supporting the fuel rod and a coarse movement mechanism button 47 for the fuel rod are provided.

なお、図中、符号48は軸方向Xテーブル45に設けら
れたクランプ、4つは回転をスムースにするためのバラ
ンスウェイトである。
In addition, in the figure, reference numeral 48 is a clamp provided on the axial direction X table 45, and 4 are balance weights for smooth rotation.

さらに、回転体22には別のプーリ54が固定されてお
り、ベルト51を介してロークリエンコーダ53のプー
リ52に巻装され、当ロータリーエンコーダ53に回転
を伝達できるようになっている。
Further, another pulley 54 is fixed to the rotating body 22 and is wound around the pulley 52 of the rotary encoder 53 via a belt 51 so that rotation can be transmitted to the rotary encoder 53.

ロータリーエンコーダのパルス出力は必要に応じ、アン
プ310を介し超音波探[H2O0に入力され、このパ
ルスに同期した電気パルスを発生させ、それにより探触
子24から高周波の超音波を発生させるようにすること
ができる。各プーリ径とロータリーエンコーダ1回転で
発生するパルス数を選定することにより回転体が1回転
する間に必要な超音波パルス数を設定することかできる
The pulse output of the rotary encoder is inputted to the ultrasonic probe [H2O0] via the amplifier 310 as necessary, and an electric pulse synchronized with this pulse is generated, thereby causing the probe 24 to generate high-frequency ultrasonic waves. can do. By selecting the diameter of each pulley and the number of pulses generated per rotation of the rotary encoder, it is possible to set the number of ultrasonic pulses required during one rotation of the rotating body.

また、このパルスは分周茎320を介して燃料棒3を軸
方向に移動させるパルスモータ55に回転体の回転に応
じた必要な移動量に相当するパルスをモータコントロー
ラ330を介し与えるようにしである。
In addition, this pulse is applied to the pulse motor 55 that moves the fuel rod 3 in the axial direction via the frequency division stem 320 via the motor controller 330. be.

しかして、燃料棒溶接部の検査を行うには、まず、粗動
機構ブツシャ47て燃料棒を所定位置に位置決めをし、
軸方向駆動テーブル45に固定シリンダ48で押圧固定
する。ブツシャ47の保持を解除したあと、処理装置か
らの指令により、モータ26を回転させると、回転数に
比例してパルスモータ55が回転し燃料棒3が軸方向に
移動される。一方、超音波探傷器200の出力信号をパ
ルス発生ごとに処理装置300に人力させる。回転体1
回転中のパルス数は処理装置に設定しであるので、設定
値ごとに一回転操作分として上記出力信号をマトリック
スとして表示すると処理装置内のメモリに2次元像とし
て形成できる。所定の回転数回転完了後処理装置からの
指示で回転を停止しクランプ48を解除し粗動ブソンヤ
47で燃料棒をもとの位置に引き出すことかできる。さ
らに、燃料棒取換え機構を備えることにより次々と自動
検査を行うことが可能である。
Therefore, in order to inspect the welded part of the fuel rod, first, the fuel rod is positioned at a predetermined position using the coarse movement mechanism button 47.
It is pressed and fixed to the axial direction drive table 45 by a fixed cylinder 48. After releasing the holding of the bushing 47, when the motor 26 is rotated in response to a command from the processing device, the pulse motor 55 rotates in proportion to the number of rotations, and the fuel rod 3 is moved in the axial direction. On the other hand, the output signal of the ultrasonic flaw detector 200 is manually input to the processing device 300 every time a pulse is generated. Rotating body 1
Since the number of pulses during rotation is set in the processing device, if the output signal is displayed as a matrix for one rotation operation for each set value, it can be formed as a two-dimensional image in the memory in the processing device. After completion of rotation at a predetermined number of rotations, the rotation can be stopped in response to an instruction from the processing device, the clamp 48 can be released, and the fuel rod can be pulled out to the original position by the coarse movement gear 47. Furthermore, by providing a fuel rod exchange mechanism, it is possible to perform automatic inspections one after another.

ところで、第3図に示すように、超音波探傷器200は
外部からのパルス201をトリガとして入力すると一定
時間後探触子を起動するパルス202を発生する。この
パルスが燃料棒溶接部へ向けられた探触子24により超
音波パルスに変換されノズルから噴射される水の中を伝
播し燃料棒溶接部へ入射される。超音波は燃料棒溶接部
の表面で一部か反射し探触子24てパルス信号203に
変換される、また第4図(a)に示すように溶接部検査
範囲の底面3eもしくは超音波を反射する欠陥があると
、その底面等からも超音波が反射され前記パルスより音
波伝播時間だけ遅れたパルス信号204として探触子2
4により変換される。
By the way, as shown in FIG. 3, when the ultrasonic flaw detector 200 receives an external pulse 201 as a trigger, it generates a pulse 202 that activates the probe after a certain period of time. This pulse is converted into an ultrasonic pulse by the probe 24 directed toward the fuel rod weld, propagates through the water injected from the nozzle, and enters the fuel rod weld. A portion of the ultrasonic waves is reflected by the surface of the fuel rod weld and is converted into a pulse signal 203 by the probe 24.Also, as shown in FIG. If there is a reflective defect, the ultrasonic wave will be reflected from the bottom surface of the defect and sent to the probe 2 as a pulse signal 204 delayed by the sound wave propagation time from the pulse.
Converted by 4.

そこで、両者パルス信号の時間間隔はその位置の肉厚に
依存するため、この時間間隔を測定することにより、肉
厚を測定することができ、溶接部の肉厚が減少している
などの異常を検出することができる。さらに、必要に応
じ、第3図に示すように、肉厚範囲内をゲート信号20
5で切り出し増幅してこの範囲内のパルス206のピー
クを検出するようにすることかできる。このピーク値で
ノイズレベル以下の値を除外すると、微小なポロシティ
等欠陥を比較的大きな信号である表面波や底面波から分
離して検出てきる。
Therefore, since the time interval between both pulse signals depends on the wall thickness at that position, by measuring this time interval, the wall thickness can be measured, and abnormalities such as a decrease in the wall thickness of the welded part can be detected. can be detected. Furthermore, if necessary, as shown in FIG.
The peak of the pulse 206 within this range can be detected by cutting out and amplifying the pulse 206 in this range. By excluding values below the noise level from this peak value, defects such as minute porosity can be detected separately from relatively large signals such as surface waves and bottom waves.

さて、前記のように、1回転におけるパルス数は設定さ
れた値であり、第4図(b)に示すようにこの数ごとに
1行ずつずらしてマトリクス207とすることにより2
次元に展開し処理装置内に記憶できる。また、これを表
示すれば、この肉厚等の値を第4図(c)208のよう
に2次元に展開表示できる。ところで、溶接部の健全性
を保証するには、基本的欠陥である、溶は込み不足、肉
厚減少、ポロシティを検出し、健全なものから識別して
判定する必要がある。また、検査を自動的に行うには、
これら判定を自動的に行う必要がある。
Now, as mentioned above, the number of pulses in one rotation is a set value, and as shown in FIG.
It can be expanded into dimensions and stored in the processing device. Moreover, if this is displayed, the values such as the wall thickness can be expanded and displayed in two dimensions as shown in FIG. 4(c) 208. By the way, in order to guarantee the soundness of a welded part, it is necessary to detect basic defects such as insufficient penetration, reduced wall thickness, and porosity, and to distinguish and judge them from healthy ones. In addition, to perform the inspection automatically,
These judgments need to be made automatically.

そこで、本実施例では、処理装置内に記憶された2次元
データから、第5図に示すように、1行ずつデータをサ
ーチし、溶接前の突合せ面210の位置と同等かより端
栓側に、チューブ側の肉厚値が得られたエリア211に
つなかつている肉厚値検出エリア212か存在する場合
には、溶は込み不足と判定する。これにより、肉厚を減
じない健全として良いいわゆるエロンゲイト・ボイド2
13があっても無闇に不合格とせす必要に応して合格と
することができ正確な判定ができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, data is searched line by line from the two-dimensional data stored in the processing device, and whether the position is the same as the position of the butt surface 210 before welding or is closer to the end plug. If there is a wall thickness value detection area 212 connected to the area 211 where the tube side wall thickness value was obtained, it is determined that the melt penetration is insufficient. As a result, the so-called Elongate Void 2, which is good as a sound material without reducing the wall thickness, can be used.
Even if there is 13, it can be rejected blindly or passed depending on the need, and an accurate judgment can be made.

また、ポロシティについては、第6図に示すように2次
元に展開したピークか得られた個々のエリア214a〜
214dそれぞれの面積等特徴データを抽出することに
より合否判定することができる。これにより、従来の溶
接部全体でのピーク値でのみ判定する方法に比べ、面積
又は、より直接的な特徴量で判定でき正確さを向上でき
る。
Regarding porosity, as shown in FIG.
Pass/fail determination can be made by extracting characteristic data such as the area of each of 214d. As a result, compared to the conventional method of determining only based on the peak value of the entire welded part, it is possible to determine based on the area or a more direct characteristic quantity, thereby improving accuracy.

以上説明したような特徴量を抽出するには周知の画像処
理アルゴリズムを用いることができ、本実施例では、処
理装置300に内臓したマイクロプロセッサのプログラ
ムで実現されている。また、パルス間隔、ピーク値を測
定する回路も周知であり、超音波探rgJaに内臓され
た回路で実現されている。
A well-known image processing algorithm can be used to extract the feature amounts as described above, and in this embodiment, this is realized by a program of a microprocessor built into the processing device 300. Further, a circuit for measuring pulse intervals and peak values is well known, and is realized by a circuit built into the ultrasonic detector rgJa.

また、本実施例では30MHz以上の高周波の超音波を
用いたので十分な肉厚測定分解能、また十分なポロシテ
ィ検出の時間的、空間的分解能を得ることができる。
Further, in this embodiment, since ultrasonic waves with a high frequency of 30 MHz or higher are used, sufficient wall thickness measurement resolution and sufficient temporal and spatial resolution for porosity detection can be obtained.

また、基本的に燃料棒を回転せず、探触子を回転するの
で、燃料棒回転によって燃料棒内ペレットにダメージを
与える懸念もない。
Furthermore, since the probe is basically rotated without rotating the fuel rod, there is no concern that pellets within the fuel rod will be damaged by the rotation of the fuel rod.

以上、端栓側からは、底面波の反射がない構造をした燃
料棒について説明したが、第7図に示すように、端栓は
なかぐすされてそのなかぐり面3fを底面とする底面波
が反射するようにしてもよい。底面波が反射してこない
部分を端栓部と見なす代わりに、なかぐりの肉厚を検出
することにより端栓部であると判断するようにすればよ
い。
Above, we have described a fuel rod with a structure in which there is no reflection of bottom waves from the end plug side, but as shown in Fig. may be reflected. Instead of regarding the part where the bottom wave is not reflected as the end plug part, it may be determined that the part is the end plug part by detecting the wall thickness of the hollow.

また、以上探触子が1個の場合について説明したが、必
要に応じ30MHz以上の高周波斜角探触子をノズルと
ともに追加配置することもできる。
Moreover, although the case where there is one probe has been described above, a high frequency oblique probe of 30 MHz or more can be additionally arranged together with the nozzle if necessary.

この場合、この場合信号カップリングは同軸形式であっ
ても、第3図(b)に信号配置を追記し示すように時分
割的に信号の送信・受信・検出を行うことにより上記探
傷を行うことかできる。この場合超音波照射の方向か増
えるため、さらに信頼性を向上させることが可能である
。特に、縦長い欠陥が発生しうるおそれがある場合に追
加すると有効である。
In this case, even if the signal coupling is of a coaxial type, the flaw detection described above is performed by transmitting, receiving, and detecting signals in a time-sharing manner as shown by adding the signal arrangement to Fig. 3(b). I can do it. In this case, since the number of directions of ultrasonic irradiation increases, it is possible to further improve reliability. It is particularly effective to add this when there is a possibility that a vertically long defect may occur.

また、さらに、1個の探触子自体か複数振動子を持つも
のでもよい。この場合も、時分割的に信号を処理するこ
とにより探傷・肉厚測定か可能である。
Furthermore, the probe itself may have one probe or may have multiple transducers. In this case as well, flaw detection and wall thickness measurement are possible by processing the signals in a time-division manner.

また、上記実施例では、回転をロータリーエンコーダで
検出しその検出パルスにより探触子に超音波パルスを発
生させかつ、燃料捧軸方向送りパルスモータ駆動パルス
としているが、回転と軸方向送りと超音波パルス発生の
間に同期が取れていれば良く、たとえば、処理装置から
それぞれ同期パルスを発生させ、それにより回転、軸補
方向それそれのモータ駆動や、探触子に超音波発生をさ
せるようにしてもよい。
In addition, in the above embodiment, rotation is detected by a rotary encoder, and the detected pulse generates an ultrasonic pulse in the probe, and the fuel feed pulse is used as an axial feed pulse and a motor drive pulse. It is sufficient that the generation of sonic pulses is synchronized; for example, a processing device can generate synchronized pulses, which can drive motors in rotation, axial direction, and other directions, or cause a probe to generate ultrasonic waves. You can also do this.

[発明の効果コ 本発明は上記の様に構成したので、X線ラジオグラフィ
法のような目視検査が必要で、現像など判定までに時間
がかかり、オンライン検査ができない、X線射のため装
置が大型になる、などの欠点を無くすことができる。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it requires visual inspection like the X-ray radiography method, takes time to make judgments such as development, and does not allow online inspection. It is possible to eliminate disadvantages such as large size.

また、30MH以上の高周波超音波を使用しているので
原子燃料棒溶接部を検査するのに十分な高い分解能が得
られる。また同軸的回転自在カップリングを回転軸位置
に配置しているので高周波信号を超音波探傷器と探触子
間でノイズ、減衰、反射等の問題がなく伝達できる。
Furthermore, since high-frequency ultrasonic waves of 30 MH or higher are used, high resolution sufficient for inspecting nuclear fuel rod welds can be obtained. Furthermore, since the coaxial rotatable coupling is placed at the rotation axis position, high frequency signals can be transmitted between the ultrasonic flaw detector and the probe without problems such as noise, attenuation, and reflection.

また、探触子回転と軸方向移動と超音波発生を同期させ
たので、処理装置で2次元像を形成し2次元的特徴量を
抽出することにより検査を行うことかできる 以上により、超音波検査としては、従来の超音波検査法
では適用できなかった原子燃料棒溶接部の検査に適用で
きるものとなった。
In addition, since the probe rotation, axial movement, and ultrasound generation are synchronized, inspection can be performed by forming a two-dimensional image with a processing device and extracting two-dimensional features. In terms of inspection, this method can now be applied to the inspection of nuclear fuel rod welds, which was not applicable using conventional ultrasonic inspection methods.

また、基本的に燃料棒を回転させる必要がないので、燃
料棒を回転させることによりベレットに欠けを発生させ
る恐れがない。
Furthermore, since there is basically no need to rotate the fuel rods, there is no risk of the pellets being chipped by rotating the fuel rods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の超音波検査装置の図、第2図は信号
カップリングの断面図、第3図(a)は第1図の超音波
探傷器の信号の時間関係を示す図、第3図(b)は追加
された斜角探触子の超音波探傷機の信号の時間関係を示
す図、第4図(a)は燃料棒溶接部の縦断面図、第4図
(b)は肉厚値の側低地の展開図、第4図(c)は溶接
部の肉厚を平面に表示した図、第5図、第6図は処理装
置の処理後表示を示す図、第7図はなかぐりを有する端
栓を用いた燃料棒溶接部の縦断面図、第8図は従来のX
線うジオグフィ法を示す図、第9図乃至第11図は従来
試みられていた超音波探傷法を示す図である。 3・・・原子燃料棒、2a・・・燃料棒溶接部、20・
・・架台、22・・・回転体、24・・・超音波探触子
、26・・・回転モータ、29・・・給水カップリング
、35・・信号カップリング、3つ・・・ノズル、41
・・水受は槽、 43・・・原子燃料棒保持機構、47・・・粗動ブツシ
ャ、21]・・・肉厚表示エリア、214・・・ポロン
ティ表示エリア。
1 is a diagram of the ultrasonic inspection apparatus of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the signal coupling, and FIG. 3(a) is a diagram showing the time relationship of the signals of the ultrasonic flaw detector of FIG. 1. Fig. 3(b) is a diagram showing the time relationship of the signals of the ultrasonic flaw detector of the added angle probe, Fig. 4(a) is a vertical cross-sectional view of the fuel rod welded part, Fig. 4(b) ) is a developed view of the side low area of the wall thickness value, Figure 4(c) is a diagram showing the wall thickness of the welded part on a plane, Figures 5 and 6 are diagrams showing the display after processing by the processing equipment, Figure 7 is a vertical cross-sectional view of a fuel rod weld using an end plug with a bore, and Figure 8 is a conventional X
FIGS. 9 to 11 are diagrams showing the wire ridge geometry method, and FIGS. 9 to 11 are diagrams showing the ultrasonic flaw detection methods that have been tried in the past. 3...Nuclear fuel rod, 2a...Fuel rod welded part, 20.
... Frame, 22... Rotating body, 24... Ultrasonic probe, 26... Rotating motor, 29... Water supply coupling, 35... Signal coupling, 3... Nozzle, 41
...Water receiver is tank, 43...Nuclear fuel rod holding mechanism, 47...Coarse movement button, 21]...Thickness display area, 214...Poronty display area.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、原子燃料棒の端栓溶接部を超音波を用いて検査する
装置において、燃料棒の長手軸線回りに回転自在に架台
に軸支される回転体と、その回転体に装着され、回転体
の軸心方向に超音波を送受信する探触子と、その探触子
側から検査対象の物体の方に超音波伝達液を噴射するノ
ズルと、長手軸線上、上記探触子および、ノズルの取り
付け位置と反対側に装着された回転自在信号カップリン
グと、当該信号カップリングを介して上記探触子に接続
された超音波探傷器と、回転自在給水カップリングを介
して上記回転体に接続され、前期ノズルに超音波伝達液
を供給する液体供給装置と、前記燃料棒を回転体と同心
的に保持し移動位置決めする保持装置と、前記燃料棒と
回転体とを軸線方向に相対移動させる手段とを有するこ
とを特徴とする原子燃料棒溶接部超音波検査装置。 2、回転自在信号カップリングが高周波伝達用に同軸構
造をしており、回転体の軸心に同軸に配置され、摺動部
に水銀等を介して回転自在に電気的結合がなされている
ものであり、超音波の周波数がおおむね3OMHz以上
である超音波探傷器を用いたことを特徴とする請求項1
記載の超音波検査装置。 3、超音波探傷器からの出力信号を記憶し解析する計算
機等処理装置を合わせて備え、回転体の回転角度を検出
し回転角度に応じたパルスを発生させる手段と当該回転
に応じた所定距離だけ燃料棒と探触子の軸方向相対位置
をずらせる手段を有し、回転角度に応じたパルスに同期
した超音波パルスを発生させ、検査対象物に入射させる
とともに、その個々の超音波パルスに応じた超音波探傷
器からの出力信号を計算機等処理装置に入力し、それら
の信号から検査対象部分の2次元像を当該計算機等処理
装置内の記憶部に形成し当該2次元像の特徴量より検査
対象物に対し合否判定等検査判断をするようにしたこと
を特徴とする請求項1記載の超音波検査装置。 4、計算機等処理装置に入力する信号が検査対象物の肉
厚値、または当該肉厚値および内部の所定の深さ範囲内
からのエコーの高さに相当する値である請求項3記載の
超音波検査装置。
[Scope of Claims] 1. An apparatus for inspecting end plug welds of nuclear fuel rods using ultrasonic waves, which comprises: a rotating body rotatably supported on a pedestal so as to be rotatable about the longitudinal axis of the fuel rod; and the rotating body. A probe is attached to the rotor and transmits and receives ultrasonic waves in the axial direction of the rotating body, a nozzle that injects ultrasonic transmission liquid from the probe side toward the object to be inspected, and a A rotatable signal coupling mounted on the opposite side of the probe and the nozzle mounting position, an ultrasonic flaw detector connected to the probe via the signal coupling, and a rotatable water supply coupling. a liquid supply device that is connected to the rotating body and supplies an ultrasonic transmission liquid to the nozzle; a holding device that holds the fuel rod concentrically with the rotating body and moves and positions the fuel rod; and a holding device that connects the fuel rod and the rotating body. 1. A nuclear fuel rod welded part ultrasonic inspection apparatus, comprising means for relatively moving a welded part of a nuclear fuel rod in an axial direction. 2. The rotatable signal coupling has a coaxial structure for high frequency transmission, is arranged coaxially with the axis of the rotating body, and is rotatably electrically coupled to the sliding part via mercury, etc. Claim 1, characterized in that an ultrasonic flaw detector having an ultrasonic frequency of approximately 3OMHz or higher is used.
The ultrasonic testing device described. 3. Also equipped with a processing device such as a computer that stores and analyzes the output signal from the ultrasonic flaw detector, means for detecting the rotation angle of the rotating body and generating pulses according to the rotation angle, and a predetermined distance according to the rotation. It has a means for shifting the relative axial position of the fuel rod and the probe by 100 degrees, and generates ultrasonic pulses synchronized with the pulses according to the rotation angle, makes them incident on the object to be inspected, and each ultrasonic pulse The output signals from the ultrasonic flaw detector corresponding to 2. The ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein an inspection judgment such as pass/fail judgment is made on the object to be inspected based on the quantity. 4. According to claim 3, wherein the signal input to the processing device such as a computer is a wall thickness value of the object to be inspected, or a value corresponding to the wall thickness value and the height of an echo from within a predetermined depth range inside the object. Ultrasonic inspection equipment.
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