JPH0560522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、渦流法によりライナ管のライナ層
の厚みを測定するライナ厚測定方法に関する。

（従来の技術とその問題点） 原子炉運転の効率化のためには、急激な出力上
昇や下降が不可欠である。ところが、該燃料を封
入する被覆管として、従来のジルカイロ管を用い
たのでは、上記のような急激な出力変動に耐えら
れず、応力腐蝕割れが発生するあそれがある。そ
こで近年、このような応力腐蝕割れを防ぐものと
してジルカイロ管の内周面の極薄の純ジルコニウ
ムライナ層を形成した被覆管が開発されている。
このような被覆管のライナ厚は、強度上の要請か
らある程度厚く形成する必要がある一方、母材部
であるジルカイロ層の層厚を確保する上から制限
も受けるので、このライナ厚を一定に管理するこ
とが重要になる。

このような２種類の金属層からなる管の厚みを
測定する方法としては、破壊的測定と非破壊的測
定の２つの方法があるが、破壊的測定法では実際
に測定の行われる管の両端部についてしか厚みが
保証されず、管内の全域にわたる測定が不可欠な
上記ライナ被覆管の場合には適用できない。一
方、非破壊的測定方法には超音波法と渦流法とが
あるが、超音波法においてはライナ層表面でのエ
コーと、母材層とライナ層の境界面でのエコーの
識別が極めて困難であるため適用できない。これ
に対し、交流電流を流したコイルを被測定金属表
面に近接配置して、金属表面に渦電流を流し、そ
の渦電流により誘起される誘導磁場のために被測
定金属の状況に応じて変化する上記のコイルのイ
ンピーダンス変化量から金属表面の情報を得る渦
流法では、上記渦電流が被測定金属の厚さ、固有
抵抗ρ、透磁率μ_rなどに支配されると、および上
記ライナ被覆管のライナ層（μ_r＝１、ρ＝
50μΩ・cm）と母材層（μ_r＝１、ρ＝70μΩ・cm）
との誘電率σ（＝１／ρ）に差があることから、
上記ライナ層の測定が可能である。

このような渦流法によるライナ層の測定方法の
一例として、特開昭59−67405号公報に開示され
たものがある。ところで、測定されたインピーダ
ンス成分をライナ層に換算する際には、コイルを
含めた測定器を把握する（感度調整）とともにそ
の測定器での基準点（零点）を設定することが必
要であるが、その１つの方法が、“渦流探傷試験
Ａ（日本非破壊検査協会、S52発行）”に示されて
いる。この方法によれば、ライナ層のない母材だ
けの標準板と、既知のライナ厚を備えた厚みを標
準板を用い、これらの板の一点で測定されたイン
ピーダンス成分から零点、感度調整が行なわれ
る。

このように厚み標準板を用いてコイルを含めた
測定器の零点、感度の経時変化を校正する場合に
は、厚み標準板は厚さが一様であることが、プロ
ーブの位置合せ精度等の問題から望まれる。しか
し実際問題として、ジルコニウムライナ管におい
ては、ライナ厚の標準管として、ライナ厚が一様
である管を製作することは非常に困難である。も
しライナ厚が一様でないなら、少くとも１点にお
いてライナ厚が既知（それを標準厚みとする）で
なければならないが、たとえそうであつたとして
も、その位置にプローブを正確に位置合せするこ
とは難しいという別の問題を生じる。そのため従
来では、経時的に変化するコイルを含めた測定器
を感度を正確に把握し、基準点を正確に設定する
ことができず、測定結果が不正確になるという問
題があつた。

（発明の目的） この発明は、上記問題を解決するためになされ
たもので、渦流法によるライナ管のライナ厚測定
を、簡単な校正処理により正確に行うことのでき
るライナ管のライナ厚測定方法を提供することを
目的とする。

（目的を達成するための手段） この発明のライナ管のライナ厚測定方法は、ラ
イナ管内部にプローブコイルを挿入して渦流法に
よりライナ厚を測定する際に、被測定ライナ管と
同径かつ一周の平均ライナ厚が既知でその厚みが
互いに異なる２種類の標準ライナ管を回転させて
得られる渦流測定器の出力から各標準ライナ管の
一周の平均ライナ厚の測定値を求め、この測定値
と前記既知の平均ライナ厚とから算出されるコイ
ルを含めた渦流測定器の感度の校正値および零点
補正値を求めて、渦流測定器の出力から被測定ラ
イナ管のライナ厚を測定するようにしている。

（実施例） 第１図はこの発明によるライナ管のライナ厚測
定方法の実施に使用される装置の概略図を示し、
第２図ａ〜ｃはそれぞれ、この実施例に適用され
る被測定ライナ管１の断面図、第１標準ライナ管
２の断面図および第２標準ライナ管３の断面図を
示す。

この実施例で、第２図ａに示すように母材管で
あるジルカイロ部１ａの内周面に純ジルコニウム
のライナ層１ｂを形成したライナ管１の上記ライ
ナ層１ｂの厚み測定が行なわれる。上記ライナ管
１は、その軸心回りに回転するように回転機４上
に支持される一方、このライナ管１内に挿入可能
なプロープ５が、上記ライナ管１の両端側に位置
する渦流測定器６でそれぞれ支持されている。プ
ローブ５内には絶対値型のコイルが埋め込まれて
おり、そのコイル径は約１mmφである。左右のプ
ローブ５のコイルからの信号、すなわちコイルイ
ンピーダンス変化は、左右の渦流測定器６により
例えば電圧信号として検出される。この渦流測定
器６より得られる位相検波出力は、インターフエ
ース部７を通して所定の算出式がプログラムされ
た次段の演算装置８に入力され、その入力に応じ
たライナ厚が演算されて、その結果が表示器９で
表示されるように構成されている。ここでは、ラ
イナ管１の左右から別々のプロープ５を挿入し、
ライナ管１の全長にわたるライナ厚を両側から同
時に測定することにより、測定の高速化がはから
れている。回転機４および渦流測定器６の駆動
は、駆動機構制御装置１０によつて制御される。

コイルに流される交流電流の周波数として、
2MHzと4MHzの２重周波数が用いられる。このよ
うにライナ厚の測定において、２重周波数により
コイルを励磁しているのは、リフトオフ、ライナ
層１ｂ・ジルカロイ部１ａの導電率、ライナ厚の
変動に対応するコイルインピーダンス変化の方向
が周波数によつて変ることを利用するためであ
り、これによつて各励磁周波数での渦流測定器６
の位相検波出力H₁、V₁、H₂、V₂（H₁、V₁は4M
Hzの位相検波出力、H₂、V₂は2MHzの位相検波出
力）からリフトオフの変動やライナ層１ｂ・ジル
カロイ部１ａの導電率の変動などの影響を無くし
ライナ厚を求めることができるのである。

前記ライナ管１の両端部では、それぞれ第２図
ｂに示すようにこのライナ管１と同径でかつジル
カロイ部２ａの内周面に一周の平均厚み50μｍの
純ジルコニウムのライナ層２ｂが形成された第１
の標準ライナ管２と、第２図ｃに示すようにジル
カロイ部３ａの内周面に一周の平均厚み130μｍ
の純ジルコニウムのライナ層３ｂが形成された第
２の標準ライナ管３が同心状に固定されている。
なお、ここで測定対象となる上記ライナ管１のラ
イナ層１ｂの厚みは、50μｍ〜130μｍの範囲内で
あり、この厚み範囲の上下限に対応させて上記第
１、第２の標準ライナ管２，３のライナ厚が設定
されている。

このライナ厚測定方法では、ライナ管１のライ
ナ厚測定を行う前に、コイル５を含めた渦流測定
器６の感度、零点の経時変化による影響を除去す
るために、次の手順による校正が行われる。

(1) まずプロープ５を第１の標準ライナ管２内に
移動させて第１の標準ライナ管２を回転させ、
そのときの渦流測定器６の位相検波出力H₁、
V₁、H₂、V₂から標準ライナ管２が一回転する
間のライナ厚を算出し、その算出値を平均化し
て基準値Ａとする。同様にプロープ５を第２の
標準ライナ管３内に移動させて第２の標準ライ
ナ管３を回転させ、そのときの渦流測定器７の
位相検波出力H₁、V₁、H₂、V₂から標準ライナ
管３が一回転する間のライナ厚を算出し、その
算出値を平均化して基準値Ｂとする。

(2) 上記基準値Ａ、Ｂと各標準ライナ管２，３の
既知の平均ライナ厚50μｍ、130μｍとから、前
記渦流測定器７の零点補正値Ｃおよび感度補正
値Ｄを Ｄ＝（Ａ−Ｂ）／（50−130） …(1) Ｃ＝Ａ−Ｄ×50 …(2) として求める。上記Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ関係は、渦
流測定器７の出力から算出される測定値（上記
基準値Ａ、Ｂ）を縦軸に、この測定値に対応す
る実際の値（上記平均ライナ厚50μｍ、130μ
ｍ）を横軸にそれぞれとつた第３図に示す座標
上の直線グラフＧに対し、感度補正値Ｄがグラ
フＧの勾配に対応し、零点補正値ＣはグラフＧ
が交差する縦軸上の値に対応している。すなわ
ちグラフＧは、このときの渦流測定器６の出力
から求められる測定値、例えばt₁と、これに対
応する実際のライナ厚t₂との関係を与える校正
表をなしている。

(3) そこで、上記座標の縦軸の値すなわち渦流測
定器６の出力から求められる測定値T₁、上記
座標の横軸の値すなわち実際のライナ厚をT₂
とすると、上記グラフＧの関係式は T₁＝DT₂＋Ｃ …(3) となる。この(3)式は T₂＝（T₁−Ｃ）／Ｄ …(4) と変換できるので、これをライナ管１のライナ
厚の測定値に当てはめることにより、コイル５
を含めた渦流測定器６の経時変化による測定値
のずれが校正される。

すなわち、上記(1)、(2)の手順で基準値Ａ、Ｂお
よび零点補正値Ｃ、感度補正値Ｄを求めたあと、
プローブ５を本来の測定対象であるライナ管１内
に挿入し、このライナ管１を回転させながらプロ
ーブ５を移動させる。このときの渦流測定器６の
位相検波出力H₁、V₁、H₂、V₂からライナ厚T₁
を算出し、この算出値を上記(4)式に代入して、較
正されたライナ厚T₂を求めるのである。

上記した各演算はすべて先述した演算装置８で
行われ、得られつ校正済みライナ厚T₂は表示器
９で表示される。

以上の方法で測定した結果を第４図に示す。同
図から明らかなように、上記校正を経たライナ厚
の算出値は実測値と高精度に対応しており、正確
なライナ厚測定方法が可能なことが認められる。

（発明の効果） 以上のように、この発明のライナ管のライナ厚
測定方法によれば、プローブの位置合せに煩わさ
れることなく簡単な処理により渦流測定器の経時
変化による測定値のいずれを校正でき、ライナ管
のライナ厚を高精度に測定することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるライナ管の
ライナ厚測定方法に作用される装置の概略図、第
２図ａ〜ｃはそれぞれ被測定ライナ管、第１の標
準ライナ管、第２の標準ライナ管を示す断面図、
第３図はこの実施例の測定値校正手順を説明する
ための図、第４図は実施例による測定結果を示す
図である。 １……ライナ管、２……第１の標準ライナ管、
３……第２の標準ライナ管、４……回転機、５…
…プローブ、６……渦流測定器、８……演算装
置、７……インターフエース部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ライナ管内部にプローブコイルを挿入して渦
   流法によりライナ厚を測定する際に、被測定ライ
   ナ管と同径かつ一周の平均ライナ厚が既知でその
   厚みが互いに異なる２種類の標準ライナ管を回転
   させて得られる渦流測定器の出力から各標準ライ
   ナ管と一周の平均ライナ厚の測定値を求め、この
   測定値と前記既知の平均ライナ厚とから算出され
   るコイルを含めた渦流測定器の感度の較正値およ
   び零点補正値を求めて、渦流測定器の出力から求
   められる被測定ライナ管のライナ厚を測定するこ
   とを特徴とするライナ管のライナ厚測定方法。