JPH05164882A

JPH05164882A - 燃料棒等の間隙の測定方法および測定装置

Info

Publication number: JPH05164882A
Application number: JP3332253A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ogami; 英明大上; Masaru Ukai; 勝鵜飼; Kozo Sato; 幸三佐藤; Kazuya Okamoto; 和也岡本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、燃料棒等の間隙を簡易かつ高精度で
測定可能とすると共に、核燃料集合体の径方向断面形状
がいかなる設計になろうとも短時間かつ確実に燃料棒等
の間隙を測定し、検査し得る燃料棒等の間隙の測定方法
および測定装置を提供することにある。【構成】本発明に係る燃料棒等の間隙の測定装置は、複
数の燃料棒およびウォータロッドをスペーサで格子状に
束ねた燃料集合体と、ＣＦ₄等の特定ガスを充填したガ
ス雰囲気室１５内に設置され、核磁気共鳴現象を利用し
た測定装置１１と、この測定装置１１に備えられた定常
磁場を形成する静磁場コイルと傾斜磁場を形成する傾斜
磁場発生コイルと高周波磁場を印加して核磁気共鳴信号
を検出する高周波コイルとの各磁場を制御する制御手段
１２と、高周波コイルで検出された核磁気共鳴信号を入
力してデータ処理を行なうデータ処理手段１３とを有
し、上記データ処理手段１３は、前記燃料集合体内のガ
ス分布を、燃料集合体の断面画像として処理して燃料棒
間の間隙および燃料棒とウォータロッドとの間隙を測定
するように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核燃料集合体における
燃料棒間の間隙および燃料棒とウォータロッドの間隙
（以下、燃料棒等の間隙という。）を測定する検査技術
に係り、特に核磁気共鳴現象を利用して核燃料集合体の
断層画像を短時間に精度よく得て燃料棒等の間隙を測定
する燃料棒等の間隙の測定方法および測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】原子炉では、多数の核燃料集合体が装荷
されて原子炉炉心が構成される。この原子炉炉心に装荷
される代表的な核燃料集合体の例を、沸騰水型原子炉の
炉心に装荷される燃料集合体を参照して図１４に説明す
る。

【０００３】燃料集合体１は、角筒状のチャンネルボッ
クス２に多数の燃料棒３および少なくとも１本以上のウ
ォータロッド（図示しない）がスペーサ４によって所定
の間隔に保持され、収容されたものである。各燃料棒３
の上下両端部は、上部タイプレート５および下部タイプ
レート６によってそれぞれが拘束され固定される。燃料
棒３とその隣合う燃料棒もしくはウォータロッドの間隙
は、スペーサ４により保持されているが、燃料棒が例え
ば８行８列の格子状に配列された燃料集合体の場合、お
よそ４mmと小さなものとなっている。

【０００４】燃料棒の間隙は燃料棒表面から冷却材への
伝熱に重要であり、間隙がある一定値以下になると、熱
伝達の良い核沸騰状態から熱伝達の悪い膜沸騰状態に遷
移し燃料被覆管の表面温度を過度に上昇させる可能性を
生じせしめる。そのため、核燃料集合体の製造時や原子
力発電所のおよそ１年間運転後の定期検査時に、核燃料
集合体の燃料棒等の間隙が適性に保持されていることを
確認するための燃料棒等の間隙検査が実施される。

【０００５】核燃料集合体の製造時における燃料棒等の
間隙検査の測定方法について図１５を参照して説明す
る。

【０００６】図１５は、図１４の核燃料集合体における
XV−XV部位における径方向断面であり、８行８列に６２
本の燃料棒３とその中央部に２本のウォータロッド７が
配設されている。

【０００７】従来、燃料棒等の間隙測定は、図１５に示
す４面からフィラゲージ（既知の厚さの樹脂製の板ゲー
ジ）を燃料棒等の間隙に挿入することによって、燃料棒
等の間隙が適性に保持されていることを確認している。
この燃料棒等の間隙の確認検査方法をフィラゲージ法と
いう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】核燃料集合体の製造時
における燃料棒等の間隙測定は、核燃料集合体の性能を
保証するための重要な検査の１つであるが、従来のフィ
ラゲージ法では検査員が各燃料棒等の間隙（図１４の核
燃料集合体の場合、約２００箇所）にいちいちフィラゲ
ージを挿入しなければならず、作業性に問題があった。

【０００９】また、最近、経済性向上を目的として核燃
料集合体の高燃焼度化が望まれており新型燃料の開発が
進められているが、高燃焼度化を達成するためには、燃
料集合体の照射特性データを採取し、これらのデータを
設計に反映する必要がある。照射特性データの１つとし
て燃料棒等の間隙の照射による変化データの採取が望ま
れており、燃料棒等の間隙の照射による変化を評価する
ためには製造時における燃料棒等の間隙データが必要と
なるが、上記フィラゲージ法によって燃料棒等の間隙デ
ータを採取するには、必要とする精度までの多数のフィ
ラゲージ（例えば必要精度を０．０５mmとすると約５０
枚を用意する必要がある）が必要となると共に、多大な
時間と作業量が必要となる。

【００１０】また、今後高燃焼度化を目的とした核燃料
集合体が採用される予定である。高燃焼度化核燃料集合
体１Ａの径方向断面図の一例を図１６に示す。断面部
は、図１４に示した核燃料集合体１と同等の位置であ
る。図１６に示すように、高燃焼度化核燃料集合体１Ａ
は、例えば８行８列に配された燃料棒３ａの内、中央部
の４本の燃料棒に相当する部分に１本の太径ウォータロ
ッド７ａを配し、燃焼特性の向上を図ったものである。

【００１１】この高燃焼度化核燃料集合体１Ａの燃料棒
等の間隙を確認する場合、通常のフィラゲージを挿入し
ても、図１６に示す間隙Ａすなわち燃料棒３ａとウォー
タロッド７ａの間隙を正確に測定することが困難であ
り、かつ従来方法で測定しようとした場合、多大な時間
と作業量が必要となるという問題が生じる。

【００１２】なお、最近上記作業上の問題を克服する目
的で物質の断層画像を得る技術である高エネルギＸ線Ｃ
Ｔや高エネルギγ線ＣＴを使用し、燃料棒やウォータロ
ッドの径方向位置を測定する方法が検討されているが、
放射線を使用する方法は核燃料集合体自身が放射線源で
あることと、燃料棒内に装填されている二酸化ウランの
遮蔽率が高いため短時間の計測で有意なＳ／Ｎ比を得る
ことができないという問題点が指摘されている。したが
って、精度の良い測定をするためには、非常に長い計測
時間が必要となり現実性に乏しくかつ、例えばγ線ＣＴ
の場合その線源の取扱い等の種々の問題点が指摘されて
いる。

【００１３】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、燃料棒等の間隙を簡易かつ高精度で測定可能
とすると共に、核燃料集合体の径方向断面形状がいかな
る設計になろうとも短時間かつ確実に燃料棒等の間隙を
測定し、検査し得る燃料棒等の間隙の測定方法および測
定装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料棒等の
間隙の測定方法は、上述した課題を解決するために、請
求項１に記載したように、核磁気共鳴現象を利用した測
定装置をＣＦ₄ガス等の特定ガス中に設置し、この測定
装置内に、複数の燃料棒およびウォータロッドをスペー
サで格子状に束ねた核燃料集合体を挿入し、この核燃料
集合体内のガス分布を核磁気共鳴現象を利用して測定
し、前記燃料棒間の間隙および燃料棒とウォータロッド
との間隙を特定ガス雰囲気中で測定する方法である。

【００１５】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る燃料棒等の間隙の測定装置は、請求項２に記
載したように、複数の燃料棒およびウォータロッドをス
ペーサで格子状に束ねた燃料集合体と、ＣＦ₄ガス等の
特定ガスを充填したガス雰囲気室内に設置され、核磁気
共鳴現象を利用した測定装置と、この測定装置に備えら
れた定常磁場を形成する静磁場コイルと傾斜磁場を形成
する傾斜磁場発生コイルと高周波磁場を印加して核磁気
共鳴信号を検出する高周波コイルとの各磁場を制御する
制御手段と、高周波コイルで検出された核磁気共鳴信号
を入力してデータ処理を行なうデータ処理手段とを有
し、上記データ処理手段は、前記燃料集合体内のガス分
布を、燃料集合体の断面画像として処理して燃料棒間の
間隙および燃料棒とウォータロッドとの間隙を測定する
ように構成したものである。

【００１６】

【作用】本発明による燃料棒等の間隙を測定する方法お
よび装置は、静磁場発生用磁石と付随する勾配磁場発生
用コイルおよび高周コイル等の磁気共鳴現象を利用した
測定装置を特定ガス雰囲気内に設置し、検査する核燃料
集合体を測定装置内の撮像領域に移動するだけで、核燃
料集合体の径方向断面のガス分布の断面画像を得ること
ができ、安全かつ簡単で短時間に燃料棒等の間隙を正確
に精度よく計測することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る燃料棒等の間隙の測
定装置の一例を示す概略的配置図である。この間隙測定
装置は磁気共鳴映像装置（以下、ＭＲＩ装置という。）
１０の核磁気共鳴現象を利用して図１５および図１６に
示す燃料集合体１の燃料棒３（３ａ）間の間隙および燃
料棒３，３ａとウォータロッド７，７ａとの間隙を測定
するものである。

【００１９】ＭＲＩ装置１０は検査される燃料集合体１
を挿入して収容する測定装置１１と、この測定装置１１
の各磁場の強さをコントロールする制御手段としての制
御盤１２と、上記測定装置１１で測定された核磁気共鳴
信号（以下、ＮＭＲ信号という。）を入力して演算処理
するデータ処理手段としてデータ処理システム１３とを
備えている。

【００２０】測定装置１１は、収納チャンバであるガス
雰囲気室１５内に収容される。ガス雰囲気室１５は給気
管１６を通じて図示しないガス供給装置に接続される一
方、排気管１７か接続されており、この排気管１７を通
じてガス雰囲気１５内の空気を排出させるようになって
いる。ガス雰囲気室１５は排気管１７を通じて空気が排
出された後、供給管１６からＣＦ₄ガス（³Ｈｅ，¹²⁹
Ｘｅ，¹³¹Ｘｅ等の核スピンを有する不活性ガスの同位
体でもよい。）等の特定ガスが供給され、ガス雰囲気室
１５内は大気圧より若干高い圧力となるように設定され
る。

【００２１】ＭＲＩ装置１０の核磁気共鳴現象を利用し
た測定装置１１はガス雰囲気室１５内に調整された後、
検査される燃料集合体１（１Ａ）は、チャンネルボック
ス２が取り外された状態でクレーン１８によって運ば
れ、測定装置１１の中心（測定領域）に挿入されるよう
になっている。

【００２２】ＭＲＩ装置１０の測定装置１１は、図２に
示すように、定常磁場（静磁場）を形成する静磁場磁石
２０と、この静磁場磁石２０の内側に付設され、互いに
直交する３方向に一次の勾配を有する傾斜磁場を形成す
る傾斜磁場発生コイル２１と、撮像対象である燃料集合
体１に高周波磁場を照射したり、撮像対象からＮＭＲ信
号を受信する高周波コイル２２とを備えている。

【００２３】静磁場磁石２０は制御盤１２に組み込まれ
た励磁用電源２３によって励磁される。また、傾斜磁場
発生コイル２１は、リード用傾斜磁場（Ｇｘ）、エンコ
ード用傾斜磁場（Ｇｙ）およびスライス用傾斜磁場（Ｇ
ｚ）を発生させる３種類のコイルからなる。各傾斜磁場
Ｇｚ，Ｇｙ，Ｇｚは静磁場方向に平行で、各々直交する
３方向に一次の勾配を持つようになっており、傾斜磁場
駆動電源２４から供給される電力により励磁せしめられ
る。この駆動電源２４はデータ処理システム１３に組み
込まれたシーケンスコントローラ２５によって制御され
る。高周波電力はシーケンスコントローラ２５によって
制御される送信部２６によりデュプレクサ部２７を介し
て高周波コイル２２に供給されるようになっている。

【００２４】この燃料棒等の間隙の測定装置において
は、ＭＲＩ装置１０の測定装置１１をＣＦ₄ガス等の特
定ガスを充填したガス雰囲気室１５に設置し、このガス
雰囲気室１５内の所要位置にセットした後、燃料集合体
１からチャンネルボックス２を取り外し、このチャンネ
ルボックス２を取り外した燃料集合体１をクレーン１８
を利用して測定装置１１のガイド部内に案内する。すな
わち、検査対象である燃料集合体１を測定装置１１の撮
像領域に移動させてセットする。このセット状態でＭＲ
Ｉ装置１０を作動させ、測定装置１１の静磁場磁石２０
や傾斜磁場発生コイル２１および高周波コイル２２を励
磁させる。高周波コイル２２では高周波磁場を検査され
る燃料集合体１に照射して撮像対象である燃料集合体１
からＮＭＲ信号を受信している。

【００２５】このＮＭＲ信号はデュプレクサ部２７を介
して受信部２８で受信されて増幅・検波され、データ処
理システム１３のデータ収集部２９に入力される。この
データ収集部２９に入力されたＮＭＲ信号はＡ／Ｄ変換
されて電子計算機３０に取り込まれ、フーリエ変換等の
処理が行なわれる。処理された画像は画像ディスプレイ
３１に表示され、燃料集合体１内の径方向断面のＣＦ₄
ガス等の特定ガスの分布状態のＭＲ画像を得ることがで
きる。この核磁気共鳴現象を利用して得られたＭＲ画像
から、燃料集合体１内の燃料棒間の間隙や燃料棒とウォ
ータロッドとの間隙を正確に測定できる。

【００２６】一方、データ処理システム１３内のシーケ
ンスコントローラ２５は電子計算機３０からの信号によ
り制御盤１２の駆動電源２４や送信部２６、データ処理
システム１３のデータ収集部２９を制御しており、電子
計算機３０はデータ処理システム１３のコンソール３２
により制御されている。

【００２７】図３は、ＭＲＩ装置１０で用いる測定装置
１１に常電導型の静磁場磁石２０ａを採用した例を示
す。この静磁場磁石２０ａの静磁場コイル３５は図４に
示すようにソレノイド型に巻いてあり、Ｚ方向に静磁場
を発生する。この静磁場磁石２０ａを励磁するケーブル
類３６や磁場調整（シム）コイル給電用ケーブル類３
７、傾斜磁場発生コイル駆動用ケーブル類３８、高周波
コイル送受信用ケーブル類３９が燃料貯蔵プール１１外
側の各々に設置された電源２３，２４，２６と接続され
る。

【００２８】図５は、ＭＲＩ装置１０で用いる測定装置
１１の別の例で、超電導型の静磁場磁石２０ｂを用いた
ものを示す。この磁石２０ｂは常電導型静磁場磁石２０
ａと同様に、静磁場コイルは図４に示すようにソレノイ
ド型に巻いてあり、Ｚ方向の磁場を発生する。超電導型
静磁場磁石２０ａでは４種類のケーブル類３６，３７，
３８，３９の他に、超電導磁石は冷媒として液体Ｈｅや
液体Ｎ₂を用いるため、液体Ｈｅや液体Ｎ₂を供給した
り、蒸発したＨｅガス、Ｎ₂ガスを排気するダクト４０
が付いている。これらのダクト４０はガスで冷やされ着
氷の可能性もあるため断熱材４１で覆われている。

【００２９】超電導型静磁場磁石２０ｂを利用する場
合、主に２つの設置方法がある。１つは液体Ｈｅ、液体
Ｎ₂を常に補給しながら超電導状態を維持し検査すると
きにこの静磁場磁石２０ｂを備えた測定装置１１をＣＦ
₄ガス等の特定ガスのガス雰囲気室１５に設置する方法
である。この場合には常に静磁場が存在しているため設
置作業が難しくなり、また液体Ｈｅ等を常に補給しなけ
ればならないため維持費もかかるという問題がある。

【００３０】もう１つは、検査の前に超電導型静磁場磁
石２０ｂを励磁し、検査が終わったら消磁する方法であ
る。励磁の手順は、まず超電導型静磁場磁石２０ｂ内部
を液体Ｎ₂や液体Ｈｅで冷やした後冷媒を入れる。その
後この静磁場磁石２０ｂをＣＦ₄ガス等のガス雰囲気室
１５にいれてから励磁用電源２３により電流を供給す
る。検査終了後、電流を零にしてからＣＦ₄ガス等のガ
ス雰囲気室１５より引上げ、冷媒を回収し静磁場磁石２
０ｂ内部を昇温させる。この場合検査の前後で静磁場磁
石２０ｂを冷やしたり暖めたりする手間が掛かるが、設
置時に磁場が存在していないため作業が容易で、維持費
も掛からない。

【００３１】図６は測定装置１１の静磁場磁石２０の内
周側に備えられる磁場調整用（シム）コイル４３や傾斜
磁場発生コイル２１、高周波コイル２２の配置例を示す
断面図である。なお、各コイル４３，２１，２２は露出
させても、ガイド部５０内に納めるようにしてもよい。

【００３２】磁場調整用コイル４３は静磁場や傾斜磁場
を均一に調整するためのもので、通常球面調和関数の０
次から３次〜４次までの各成分に相当する磁場を各々発
生するコイル群からなる。図６に示す測定装置１１の例
では、撮像対象が燃料集合体１であるため、撮像領域が
狭くても良く、広範囲に渡る磁場均一性調整は不要であ
る。また、撮像対象が決まっているため、検査ごとに磁
場調整をする必要もあまりない。よって、測定装置１１
の静磁場磁石２０を製作したときに、複数個の磁性体片
を磁石内筒壁面に固定することによって行われる磁場調
整をするだけでも良い。もちろん、磁場調整用（シム）
コイル４３と上記磁性体片を組み合わせて行う磁場調整
法を用いれば、シムコイル４３の数を減らす効果があ
る。

【００３３】高周波コイル２２は、静磁場中で水素原子
核が磁気共鳴する高周波を静磁場に垂直な方向にパルス
的に印加し、発生する核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号）を
検出する役割を持ち、通常、図７に示すような鞍型コイ
ル４６が用いられる。

【００３４】図７に示す鞍型コイル４６は、ｙ方向に振
動する高周波磁場Ｂ₁を発生するように構成されてい
る。高周波コイル２２は、効率よく送受信を行うため例
えば５０オームのインピーダンス整合を行う。コンデン
サＣ₀とコンデンサＣ₁は、それぞれ同調・整合のため
のコンデンサである。本実施例では撮像対象が燃料集合
体１と決まっているため、検査毎にインピーダンス整合
する必要はなく、図８に示すように短尺の模擬核燃料集
合体４７とＣＦ₄ガス４８等で構成したファントム４９
を用いてあらかじめ調整しておけばよい。

【００３５】次に、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）装置で実際
にＭＲＩ画像を得る場合に用いるパルスシーケンスの例
を図９に示す。まず測定装置１１をガス雰囲気室１５内
に設置し、この測定装置１１のガイド部５０内にチャン
ネルボックス２を取り外した燃料集合体１を挿入する。
そして、燃料集合体１内の所望断面の水素原子核を選択
的に励起するさせるため、高周波コイル２２と傾斜磁場
発生コイル２１を印加する。スライス面を選択するため
には、通常、ｓｉｎｃ関数を磁気共鳴周波数で変調した
高周波パルスを高周波コイル２２に印加すると共に、勾
配磁場コイル２１はスライス面に垂直な軸方向に勾配を
持つ傾斜磁場Ｇｚをパルス的に印加する。図９ではｚ方
向の傾斜磁場Ｇｚを印加することにより、ｚ軸に垂直な
断面を選択している。

【００３６】次に選択したＺ軸に垂直な断面内の直交す
る２方向の傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙをパルス的に印加して、
生じる核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号を観測する。図９では
リード方向としてｘ方向の傾斜磁場Ｇｘを用い、エンコ
ード方向としてｙ方向の傾斜磁場Ｇｙを用いている。図
９に示す１組のシーケンスは、エンコード方向の傾斜磁
場Ｇｙの大きさを変えながら所定の回数繰り返される。
所定の回数とは、例えば２５６×２５６マトリックスの
ＭＲＩ画像を得る場合には、通常２５６回、あるいは１
２８回になる。

【００３７】図９のシーケンスによって得られる燃料集
合体１の横方向断面ＭＲ画像の例を図１０に示す。燃料
棒３は無信号領域として、間隙を埋めるＣＦ₄ガス４８
等が高信号領域として現れる。燃料棒３は銅ほどの良導
電体ではないが、銅の１／１０程度の導電率を持つた
め、高周波に対して遮蔽効果がある。よって、高周波コ
イル２２の励磁により発生する高周波磁場の方向がｙ方
向のとき燃料棒３の影となる斜線部５１はやや暗くな
る。

【００３８】このようなＭＲＩ画像の不均一性を抑える
には、１方向に振動する高周波磁場、つまり直線偏波で
はなく、円偏波を用いると良い。円偏波を発生させるた
めに用いる高周波コイル２２の１例を図１１に示す。こ
れは図７と同様の鞍型コイル５２，５３を、発生する高
周波磁場の方向が互いに直交するように配置したもので
ある。各コイル５２，５３に、電力が同じで互いに９０
°位相の異なった高周波を印加することにより、コイル
内側の撮像領域にてほぼ円偏波を発生することができ、
ＭＲＩ画像の不均一性を抑制できる。

【００３９】図１２は図１１の高周波コイル２２を用い
る場合に必要なデュプレクサ部２７の構成例を示してい
る。送信部２６から送られる高周波パルスは、デュプレ
クサ５４を通過して９０°ハイブリッド５５に送られ、
ここで９０°位相の異なるパルスに分割される。受信時
には逆に、９０°位相のずれたＮＭＲ信号が９０°ハイ
ブリッド５５により重ね合わされてデュプレクサ５６を
通して受信部２８に送られる。

【００４０】このとき高周波コイル２２の両コイル５
２，５３からの信号は電圧で加算され、ノイズは電力で
加算されるためＳ／Ｎ増強効果が生じる。例えば、各々
の直線偏波の方向に対して対称な撮像対象から得られる
信号は、両コイル５２，５３において等しい信号および
ノイズを持ち、互いのノイズは相関がないので、ＮＭＲ
信号の位相を合わせて加算することによりＮＭＲ信号は
２倍、ノイズは約１．４倍となり、Ｓ／Ｎとして約１．
４倍向上する。

【００４１】デュプレクサ５４，５６の作動は、送信時
にデュプレクサ５４がＯＮ、デュプレクサ５６がＯＦ
Ｆ、それ以外のときはデュプレクサ５４がＯＦＦ、デュ
プレクサ５６がＯＮになっている。

【００４２】このように高周波コイル２２で円偏波を発
生することによって、図１３のように濃淡ムラのないＭ
Ｒ画像が得られる。また、断面形状が複雑な場合、円偏
波を使用してもＭＲ画像にむらができる可能性がある
が、検査の対象である燃料集合体１を回転させて異なる
角度から測定を行い、得られたデータを電子計算機３０
により合成処理を実施することにより均一なＭＲ画像を
得る方法や、画像処理時に、信号を０．１判定し、信号
が得られている部分の信号を同一レベルに揃えて画像の
コントラストを向上させるデータ処理方法により対応可
能である。

【００４３】なお、本発明の一実施例では、測定部に機
械的な駆動系がなく、すなわち電気的な操作のみでＺ方
向に複数の二次元画像が得られると共に、燃料集合体に
近接する部位が測定装置の各コイルのみであるため、耐
放射線性に優れたものとなり放射性物質を有する燃料集
合体の測定に対して信頼性、耐久性を考えた場合、非常
に優れたものである。

【００４４】また、この測定装置は燃料棒等間の間隙だ
けでなく、放射性に富む長尺部材の間隔測定等にも応用
できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
気共鳴映像装置の測定装置をＣＦ₄ガス等の特定ガス雰
囲気室内に設置し、検査する燃料集合体を撮像領域に移
動するだけで、この測定装置の静磁場コイルや傾斜磁場
発生コイルおよび高周波コイルで燃料集合体内の径方向
断面のガス分布状態の画像を磁気共鳴現象を利用して容
易に得ることができ、燃料棒間の間隙や燃料棒とウォー
タロッドとの間隙を安全かつ簡便に精度よく計測するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料棒等の間隙の測定装置の一実
施例を示す概略図。

【図２】本発明に用いる磁気共鳴映像装置の構成例を示
すブロック図。

【図３】磁気共鳴映像装置に用いる常電導型静磁場磁石
を用いた例を示す図。

【図４】静磁場磁石の発生する磁場の方向を説明するた
めの図。

【図５】静磁場磁石の別の例で超電導型磁石を用いた例
を示す図。

【図６】シムコイル、傾斜磁場発生コイル、高周波コイ
ルの配置を説明するための磁石の断面図。

【図７】高周波コイルの１例を示す図。

【図８】高周波コイルを調整するために用いるファント
ムの例を示す図。

【図９】データを得るためのパルスシーケンスの例を示
す図。

【図１０】直線偏波を発生するコイルより得られた画像
の例を示す図。

【図１１】円偏波を発生するための高周波コイルの構成
例を示す図。

【図１２】円偏波を発生するための高周波コイルに接続
するデュプレクサ部の構成例を示す図。

【図１３】円偏波を発生するための高周波コイルによっ
て得られた画像の例を示す図。

【図１４】燃料集合体の縦断面図。

【図１５】図１４のＸＶーＸＶ線に沿う横断面図。

【図１６】高燃焼度化核燃料集合体の横断面図。

【符号の説明】

１燃料集合体（撮像対象）３，３ａ燃料棒７，７ａウォータロッド１０磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）１１測定装置１２制御盤（制御手段）１３データ処理システム（データ処理手段）１５ＣＦ₄ガス雰囲気室（ガス雰囲気室）１８クレーン２０静磁場磁石２０ａ常電導型静磁場磁石２０ｂ超電導型静磁場磁石２１傾斜磁場発生コイル２２高周波コイル２３励磁用電源２４傾斜磁場駆動電源２５シーケンスコントローラ２６送信部２７デュプレクサ部２８受信部２９データ収集部３０電子計算機３１画像ディスプレイ３２コンソール３５静磁場コイル３６磁石励磁用ケーブル類３７磁場調整（シム）コイル給電用ケーブル類３８勾配コイル駆動用ケーブル類３９高周波コイル送受信用ケーブル類４０ダクト４１断熱材４３磁場調整用（シム）コイル

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ２１Ｃ 21/00 ＧＤＢＡ 7156−2Ｇ // Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｚ 9106−2Ｆ 7/14 Ｚ 9106−2Ｆ 9118−2ＪＧ０１Ｎ 24/02 Ｙ (72)発明者岡本和也神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】核磁気共鳴現象を利用した測定装置をＣ
Ｆ₄ガス等の特定ガス中に設置し、この測定装置内に、
複数の燃料棒およびウォータロッドをスペーサで格子状
に束ねた核燃料集合体を挿入し、この核燃料集合体内の
ガス分布を核磁気共鳴現象を利用して測定し、前記燃料
棒間の間隙および燃料棒とウォータロッドとの間隙を特
定ガス雰囲気中で測定することを特徴とする燃料棒等の
間隙の測定方法。
【請求項２】複数の燃料棒およびウォータロッドをス
ペーサで格子状に束ねた燃料集合体と、ＣＦ₄ガス等の
特定ガスを充填したガス雰囲気室内に設置され、核磁気
共鳴現象を利用した測定装置と、この測定装置に備えら
れた定常磁場を形成する静磁場コイルと傾斜磁場を形成
する傾斜磁場発生コイルと高周波磁場を印加して核磁気
共鳴信号を検出する高周波コイルとの各磁場を制御する
制御手段と、高周波コイルで検出された核磁気共鳴信号
を入力してデータ処理を行なうデータ処理手段とを有
し、上記データ処理手段は、前記燃料集合体内のガス分
布を、燃料集合体の断面画像として処理して燃料棒間の
間隙および燃料棒とウォータロッドとの間隙を測定する
ように構成したことを特徴とする燃料棒等の間隙の測定
装置。