JPH08297190A - 原子炉用燃料案内ピンの検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉心板の挿入穴に対する燃料案内ピンの嵌合
度に関係なく、ねじ逃げ溝部及びねじ部基端を含めた燃
料案内ピンの構造健全性の検査が的確に可能な方法を提
供する。 【構成】 燃料案内ピン１のピン首下部１ａ’の亀裂検
出を目的とするピン外周面からの入射の直射法に加え
て、ねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部基端１ｃ’の亀裂検
出を目的とするピン外周面からの入射の一回反射法と炉
心板３からの入射法とを併用する。直射法によりねじ部
１ｂ近傍の肩部１ｇを反射源とする形状エコーを検知し
て、燃料案内ピンと同一形状・寸法の対比試験片につい
ての形状エコーと比較し、冷やし嵌めによる燃料案内ピ
ンと炉心板の挿入穴３ａとの圧接度合を予め検知する。
圧接度合の検知結果は、一回反射法及び入射法の使い分
け、探傷感度の補正に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧水型原子炉におい
て燃料集合体を装着するために使用する燃料案内ピンの
構造健全性を超音波の利用により確認する検査方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述の燃料案内ピンは、原子力発電のた
めのエネルギー源となる燃料集合体を、原子炉容器内の
所定位置に安定的に配置し、固定する役目を担う炉内構
造物の重要部材である。本発明による検査方法を理解す
るためには、原子炉容器内の炉内構造物及び燃料集合体
等について知ることが役に立つので、先ず、それ等を簡
単に説明する。

【０００３】図６に示す加圧水型原子炉１０において、
その原子炉容器１１内にほぼ円筒形の炉心槽１２が吊設
され、その内部に炉内構造物が配設されている。該炉内
構造物を構成する多数の燃料集合体１４は、上部炉心板
３と下部炉心板４との間に配置されている。また、周知
のように、炉内構造物には、下部炉心支持板５，下部炉
心支持柱６，上部炉心支持柱７，及び上部炉心支持板８
等も含まれており、上部炉心支持板８の上方には、制御
棒クラスタ案内管９が垂設されている。

【０００４】図７は、上述した燃料集合体１４の斜視図
を、図８の（Ａ）〜（Ｄ）は、図６の燃料集合体１４と
上部炉心板３及び同燃料集合体１４と下部炉心板４との
接合部を示しており、燃料集合体１４は、各炉心板３，
４に取り付けられた２本（合計４本）の上部及び下部燃
料案内ピン１，２が、燃料集合体１４の上端部及び下端
部にそれぞれ配設される上部ノズル１５及び下部ノズル
１６の対角線上の位置（図８の（Ｂ）及び（Ｃ）参照）
に穿設された案内穴１７，１８に挿入されることにより
位置決めされ、上部ノズル１５に設けられた押えばね１
９を介して両炉心板３，４で挟むことにより固定され
る。

【０００５】上述した上部及び下部燃料案内ピン１，２
は図９に示す構造を有している。尚、上部燃料案内ピン
１と下部燃料案内ピン２とは、対応する炉心板３，４か
ら突出するピン部１ａ，２ａの長さが異なるが、その他
の部分の構造，寸法，材質等は実質的に同一であるた
め、以下、上部燃料案内ピン１について代表的に説明す
る。しかし、下記のこの説明は、下部炉心板４に装着さ
れる下部燃料案内ピン２についても同様に当てはまるの
で、「炉心板」及び「燃料案内ピン」という用語は、そ
れぞれ「上部及び下部炉心板」並びに「上部及び下部燃
料案内ピン」を含むものであることを理解されたい。

【０００６】燃料案内ピン１は、炉心板３に穿設された
挿入孔３ａより寸法が若干大きく設定されていて、この
燃料案内ピンを冷却し、収縮させてから、挿入孔３ａに
挿入し，固定する冷やし嵌めにより上部炉心板３に取着
される。また、燃料案内ピン１は、その基端部に設けら
れた小径のねじ部１ｂにナット１ｃを螺着することによ
っても上部炉心板３に取着されている。更に、このナッ
ト１ｃは緩み防止のために、上部炉心板３に対して溶接
止めされている。図９において、符号１ｄで示す領域が
嵌合部であり、符号１ｅで示す領域が廻り止め溶接部で
ある。

【０００７】このように、燃料案内ピン１は、二重、三
重の安全対策を施して上部炉心板３に対して固定されて
いる。しかし、原子力発電プラントの供用年月が長くな
ってくると、運転中における小さな荷重の繰り返しや熱
応力により、燃料案内ピン１に亀裂等の損傷が発生する
可能性が皆無とは言えないため、上部炉心板３に対する
燃料案内ピン１の接合部における固定状態が損なわれる
恐れもある。

【０００８】図９には、燃料案内ピン１に作用する応力
等から想定される、優先的に亀裂が発生する部位と亀裂
の進展方向も示されている。燃料案内ピン１に亀裂が発
生するとすれば、ピン部１ａの下端と嵌合部１ｄの上端
との間の肩部（いわゆるピン首下部と呼ばれている）１
ａ’、嵌合部１ｄの下端とねじ部１ｂの上端との間にあ
るねじ逃げ溝部１ｂ’、及びねじ部１ｂの基端１ｃ’等
に、それぞれ、例えば符号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で代表的に
示すように成長する亀裂が想定される。経験的に、亀裂
Ｆ１は、燃料案内ピン１における炉心板３の挿入穴３ａ
の上縁部に対応する位置から、ピン部１ａの内方へと上
向きに成長し、亀裂Ｆ２は、ねじ逃げ溝部１ｂ’の上端
から嵌合部１ｄの内方へと上向きに成長し、亀裂Ｆ３
は、ねじ部１ｂの上端から同ねじ部１ｂの内方へと下向
きに成長することが知見されている。

【０００９】万一、これ等の接合部、特定的には上述の
部位に亀裂が生じ、それが進展してピン部１ａが脱落す
るような仮定上の事象が発生すると、燃料案内ピン１の
機能を喪失するばかりでなく、脱落したピン部１ａが異
物となって炉内を循環する冷却水中に混入し、炉内構造
物の他の部材を損傷する恐れもある。このため、上述の
ような望ましくない事象の発生を未然に防止するため、
燃料案内ピン１に発生する可能性のある亀裂を早期に且
つ的確に検知することができる検査技術の必要性があ
る。

【００１０】燃料案内ピンの非破壊検査方法としては、
従来より，図２に示す超音波を使った方法が知られてい
る。直射法と呼称されているこの検査方法は、ピン外周
面に配置された探触子２０から、燃料案内ピン１の肩部
１ａ’の近傍を狙って超音波ビームＵＢを斜めに直接入
射させ、亀裂が存在すればそこからの反射波を探触子２
０で受信することにより、亀裂を検知する方法であり、
探触子２０を外周面に沿って周回させれば、環状の肩部
全域の検査ができる。本検査方法は、検査範囲をいわゆ
るピン首下部と呼んでいる肩部１ａ’もしくはその近傍
に限定した方法ではあるが、ねじ逃げ溝部１ｂ’及びね
じ部基端１ｃ’に仮に亀裂Ｆ２，Ｆ３（図９参照）が発
生してねじ止めの機能を失っても、冷やし嵌めの機能が
維持されている限り、燃料案内ピン１が脱落する恐れは
ない。従って、その限りでは、本検査方法を適用してピ
ン首下部１ａ’の検査を実施することにより、燃料案内
ピン１の健全性が実質的に確認できると言ってもよい。

【００１１】しかし、経年化が進みつつある稼動中の原
子力発電プラントでは、今後の長寿命化運転に備えて、
少しでも損傷の可能性がある部材に対しては、更に厳し
い安全性評価を踏まえた万全の検査が要求される。仮
に、図９に示したようにねじ逃げ溝部１ｂ’や，ねじ部
基端１ｃ’に亀裂が発生し、それが成長して破断が生じ
た場合、冷やし嵌めが不十分であれば、運転中の振動等
により燃料案内ピン１が炉心板３より脱落する可能性は
零ではない。また、ナット１ｃの廻止め溶接部１ｅの固
定が不十分であれば、ナット１ｃが脱落することも、確
率は低いが、全く否定することはできない。

【００１２】燃料案内ピン１のねじ逃げ溝部１ｂ’やね
じ部基端１ｃ’の亀裂を検知する一般的な検査方法とし
て、図３に示すように、ピン外周面の探触子２０からの
超音波ビームＵＢの一回反射法が考えられる。この検査
方法は、図３に示すように、燃料案内ピン１のピン部の
外周面から超音波ビームＵＢを斜めに入射させ、嵌合部
１ｄと炉心板３の挿入穴３ａとの間の境界上の反射点１
ｆで一回反射させてからねじ逃げ溝部１ｂ’、ねじ部基
端１ｃ’（図９参照）に超音波ビームＵＢを導き、当該
部に存在するかも知れない亀裂からの反射波を捉らえる
ことにより、亀裂を検知する方法である。この検査方法
においても、探触子２０をピン周りに周回走査させるこ
とにより、全周の検査が可能である。

【００１３】

【発明が解決しようする課題】上述した一回反射法は、
燃料案内ピン１が単体の状態であれば、ねじ逃げ溝部１
ｂ’、ねじ部基端１ｃ’の亀裂が検知可能であるが、燃
料案内ピン１が炉心板３に対して冷やし嵌めにより組み
立てられた状態では、反射点１ｆが嵌合部５にあるた
め、ねじ逃げ溝部１ｂ’、ねじ部基端１ｃ’の亀裂を見
落とす危険性がある。即ち、当該部は冷やし嵌めにより
上部炉心板３に圧接された状態にあるため、図１０に示
すように、当該部に至った超音波ビームは上部炉心板３
に透過してしまい、期待する反射が生じ難くなるためで
ある。

【００１４】従って、図２に示すように検査範囲をピン
の首下部１ａ’に限定したピン外周面からの直射法と、
図３に示すように超音波ビームをピン外周面から嵌合部
に入射する一回反射法とを組み合わせて燃料案内ピン１
の検査に適用しても、ねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部基
端１ｃ’を含めた燃料案内ピン１の構造健全性の検査が
万全とは言い難い。このため、万一の可能性を考慮し
て、ねじ逃げ溝部１ｂ’乃至ねじ部基端１ｃ’に発生す
る亀裂も確実に検知可能な非破壊検査方法の開発が強く
望まれており、本発明はそのような検査方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、炉心板から突出したピン部と、該ピン部
に接続されると共に前記炉心板の挿入穴に冷やし嵌めに
より固定される嵌合部と、該嵌合部にねじ逃げ溝部を介
して接続されると共に該嵌合部との間に環状の肩部を形
成するねじ部とを備え、該ねじ部にナットが螺合して前
記炉心板に締め付けられている原子炉用燃料案内ピンの
構造健全性を検査するための方法に向けられている。こ
の検査方法において、本発明によると、ａ）前記燃料案
内ピンを模擬して同等に製作された試験片について、該
試験片のピン部の外周面上の第１位置にある探触子から
発射される超音波ビームを、該試験片の嵌合部の外周面
上の第２位置で該試験片の第３位置に向けて反射させ、
前記探触子で反射波を第１エコー信号として受信し、
ｂ）前記炉心板に装着された前記燃料案内ピンについ
て、該燃料案内ピンの前記ピン部の外周面上の第１位置
にある探触子から発射される超音波ビームを、該燃料案
内ピンの前記嵌合部の外周面上の第２位置で該燃料案内
ピンの第３位置に向けて反射させ、前記探触子で反射波
を第２エコー信号として受信し、ｃ）前記試験片につい
ての前記第１エコー信号と前記燃料案内ピンについての
前記第２エコー信号とを比較し、ｄ）前記第１エコー信
号に対する前記第２エコー信号の差が所定値以下であれ
ば、前記燃料案内ピンについて、該燃料案内ピンの前記
ピン部の外周面上にある探触子から発射される超音波ビ
ームを、該燃料案内ピンの前記嵌合部の外周面上の所定
位置で該燃料案内ピンの前記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ
部の基端に向けて反射させ、前記探触子で反射波を受信
して、前記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に発生が
予測される亀裂を検知し、ｅ）前記第１エコー信号に対
する前記第２エコー信号の差が所定値以上であれば、前
記燃料案内ピンについて、前記炉心板上の探触子から前
記嵌合部を透過して前記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の
基端に向けて超音波ビームを発射し、前記探触子で反射
波を受信して、前記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端
に発生が予測される亀裂を検知する。

【００１６】本発明の好適な実施態様によると、前記燃
料案内ピンの前記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に
発生が予測される亀裂を模擬した人工欠陥が挿入され
た、前記燃料案内ピンと同等に製作された試験片を用意
し、該試験片について、そのピン部の外周面上にある探
触子から発射される超音波ビームを、該試験片の嵌合部
の外周面上の所定位置で該試験片の前記人工欠陥に向け
て反射させ、前記探触子で反射波を受信して、前記燃料
案内ピンの前記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に発
生が予測される亀裂に関する前記探触子の探傷感度を設
定する。前記燃料案内ピンの前記ピン部の外周面上の前
記探触子から、前記ピン部と前記嵌合部の境界近傍に向
けて超音波ビームを発射し、前記境界近傍に発生が予測
される亀裂を検知するのが好ましい。また、好適には、
前記燃料案内ピンの前記ピン部と前記嵌合部の境界近傍
に発生が予測される亀裂を模擬した人工欠陥が挿入され
た、前記燃料案内ピンと同等に製作された試験片を用意
し、該試験片について、そのピン部の外周面上にある探
触子から発射される超音波ビームを、該試験片の前記ピ
ン部と嵌合部の境界近傍にある前記人工欠陥に向けて反
射させ、前記探触子で反射波を受信して、前記燃料案内
ピンの前記ピン部と前記嵌合部の境界近傍に発生が予測
される亀裂に関する前記探触子の探傷感度を設定する。
更に、前記第１エコー信号に対する前記第２エコー信号
の差に基づいて、前記燃料案内ピンの前記ねじ逃げ溝部
乃至前記ねじ部の基端に発生が予測される亀裂に関する
前記探触子の探傷感度を補正するのが有利である。

【００１７】

【作用】超音波探傷方法において効果的に亀裂を検知す
るためには、即ち、亀裂面からの反射波（エコー）を有
効に受信するためには、亀裂面に対して超音波ビームが
可能な限り直交するような入射条件の探傷方法を選定す
ることが肝心である。この観点から、図３に示したピン
外周面からの超音波ビームの一回反射法は、燃料案内ピ
ンと炉心板の挿入穴との圧接力（面圧）が弱い状態で
は、ねじ逃げ溝部及びねじ部基端（当該部）の亀裂を検
出する方法として、理想に近い入射条件である。

【００１８】しかし、当該部の面圧が増加するに伴っ
て、当該部における超音波ビーム反射が弱くなり、面圧
が強い状態では一回反射法の長所が失われる。このよう
な強い面圧の状態において有効になるのが、本発明に従
って採用された炉心板からの超音波ビームの入射法であ
る。図１１は、燃料案内ピン及び炉心板の挿入穴の面圧
と、当該部における反射波及び透過波との関係を示した
ものであり、この図から、面圧の増加に伴って当該部に
おける反射波が弱くなる反面、透過波が強くなることが
分かる。

【００１９】従って、図４に示すように炉心板から入射
した超音波ビームを燃料案内ピンの嵌合部を透過して同
燃料案内ピンの当該部に導く、炉心板からの入射法（探
触子により超音波ビームを送・受信）が場合によっては
有効である。このように、ねじ逃げ溝部及びねじ部基端
の亀裂を検出する目的とする一回反射法及び入射法の成
否は、燃料案内ピンと炉心板の挿入穴との面圧の状態に
より、表裏一体の関係にある。そのため、両方法を用い
て探傷するに当たっては、当該部における超音波ビーム
の反射及び透過に関与する面圧の状態を予知し、適切な
方法を使い分けることが重要である。

【００２０】また、検査精度向上のためには、請求項５
のように、当該部における超音波の反射及び透過におけ
る損失分を補正して探傷することが重要である。当該部
における超音波の反射及び透過の損失の度合をモニタす
る反射源（燃料案内ピンの第３位置）としては、図５に
示すねじ部近傍の肩部が挙げられる。該反射源は、検査
部位のねじ部に近接しているため、図３及び図５を比較
すると分かるように、超音波ビームの入射点を上方に変
位することにより、当該部のエコーが検知できる。

【００２１】検査手順としては、まず、請求項２のよう
に、ピン部の外周面からの直射法を適用してピン部と嵌
合部の境界近傍、即ちピン首下部の検査を実施した後、
ねじ逃げ溝部及びねじ部基端の検査に移る。ねじ逃げ溝
部及びねじ部基端の検査に当たっては、ピン部の外周面
からの一回反射法を使ってねじ部近傍の肩部を反射源と
するエコーを調べる。その結果、当該エコーが対比試験
片（燃料案内ピン単体の状態）のそれと比較して低下が
少なければ、燃料案内ピンの嵌合部の面圧が低いと判断
される。この場合には、ピン部の外周面から一回反射法
をねじ逃げ溝部及びねじ部基端の検査法として選定す
る。また、この場合、前述したように、当該エコーの状
況に応じて探傷感度の高めることにより、燃料案内ピン
の嵌合部における面圧の反射損失の影響が補正される。

【００２２】一方、ピン部の外周面からの一回反射法を
使った超音波ビームのエコーの調査結果において、対比
試験片（燃料案内ピン単体の状態）のそれと比較して低
下が大きければ、燃料案内ピンの嵌合部における面圧が
高いと判断される。この場合には、当該部での超音波の
透過現象を利用した炉心板からの超音波ビームの入射法
が成立することになるので、本入射法をねじ逃げ溝部及
びねじ部基端の検査法として選定する。尚、ピン部の外
周面からの一回反射法を使ったエコーの調査結果におい
て、中間的な圧接状態にあると判断された場合には、一
回反射法及び入射法を併用してもよい。

【００２３】一回反射法及び入射法のいずれにおいて
も、探触子をピン廻りに周回させ、亀裂等の損傷が存在
することによる反射波（エコー）を捉らえ、しきい値を
設けてこれを検知することにより、全周の検査を行って
もよい。以上のように、三通りの方法を併用したり、嵌
合部における面圧の状態に応じて方法を使い分けたり、
探傷感度の補正を講じることにより、信頼性の高い燃料
案内ピンの検査が実現される。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１は、本発明の一実
施例に係わる燃料案内ピンの検査方法の手順をブロック
図で示している。まず、図２に関連して説明したピン外
周面からの直射法を適用して肩部、即ちピン首下部１
ａ’の検査を実施する（ステップ１００，１０１）。即
ち、図２及び図９において、ピン外周面に配置された探
触子２０から、燃料案内ピン１の肩部１ａ’の近傍を狙
って超音波ビームＵＢを斜めに直接入射させ、亀裂が存
在すればそこからの反射波を探触子２０で受信すること
により、亀裂を検知する。図示しないが、探触子２０は
コンピュータでよい制御装置と、適宜の駆動手段とに接
続されており、その受信信号は該制御装置に送信され
る。また、該駆動手段により探触子２０をピン外周面に
沿って周回させることが可能であり、周回に伴って、環
状の肩部１ａ’の全域の検査が行われる。

【００２５】尚、この検査を始める前に、探触子２０に
ついては、検査対象の燃料案内ピン１と同一材質・同一
形状で、ピン首下部に発生が想定される亀裂を模擬した
人工欠陥を挿入した対比試験片（図示せず）を用いて、
第１の所定探傷感度を設定しておき、この第１所定探傷
感度（しきい値）を予め制御装置に入力しておく。探触
子２０により検知された亀裂等を表す形状エコー信号
は、制御装置においてしきい値と比較され、しきい値以
上のエコーが検知されたか否かにより、当該部の健全性
を判断する（ステップ１０２）。しきい値以上のエコー
が有れば、ピン首下部１ａ’に損傷と判断され（ステッ
プ１０２ａ）、検査は終了する。また、しきい値以上の
エコーが無ければ、別の部位の検査に移る。

【００２６】即ち、ピン外周面からの一回反射法による
ねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部１ｂの基端１ｃ’の検査
に移る（ステップ１０３）。まず、図３に示すピン外周
面からの一回反射法を使って燃料案内ピン１の嵌合部１
ｄにおける圧接の度合を調査するが、その前に、探触子
２０については、前述した直射法の場合と同様に、燃料
案内ピンと同一材質・同一形状で、ねじの逃げ溝部１
ｂ’及びねじ部基端１ｃ’に発生が想定される亀裂を模
擬した人工欠陥を挿入した図示しない対比試験片（燃料
ピン単体の状態）を用い、第２の所定探傷感度を予め設
定しておく。この際、図５に示すように、対比試験片に
ついて、ねじ部１ｂの肩部１ｇに相当する部分を反射源
とする形状エコーの高さを把握し制御装置に入力してお
く（ステップ１０４）。

【００２７】上記第２所定探傷感度の設定後、ねじ部１
ｂの肩部１ｇを狙って探触子２０の超音波ビームを走査
し、当該部の形状エコー高さを調べる（ステップ１０
５）。当該形状エコー高さが、特定値以上であれば（具
体的には、上記第２所定探傷感度の設定の際の対比試験
片に関する前述の形状エコーの高さと比較して、例えば
１／２〜１／３という大きな低下がない程度）、嵌合部
１ｄと挿入穴３ａ間の面圧が低いことになり、その場
合、ピン外周面からの一回反射法がねじ逃げ溝部１ｂ’
及びねじ部１ｂの基端１ｃ’の検査方法として成立する
ことになり、この一回反射法をねじ逃げ溝部１ｂ’及び
ねじ部１ｂの基端１ｃ’の検査法として選定する（ステ
ップ１０６）。

【００２８】また、その場合、当該形状エコーの高さ
は、感度設定時にステップ１０４において測定した対比
試験片の形状エコーの高さと比較され（ステップ１０
７）、その差分値を前述の第２所定探傷感度に加えてし
きい値とすることにより（ステップ１０８）、燃料案内
ピン１と挿入穴３ａ間の面圧が関与する反射損失を補正
した検査が実現できる。

【００２９】探傷感度を上述のように補正した後、一回
反射法によるねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部１ｂの基端
１ｃ’の検査を実施する（ステップ１０９）。即ち、図
３及び図９において、燃料案内ピン１のピン部の外周面
から超音波ビームＵＢを斜めに入射させ、嵌合部１ｄと
炉心板３の挿入穴３ａとの間の境界上の反射点１ｆで一
回反射させてからねじ逃げ溝部１ｂ’、ねじ部基端１
ｃ’（図９参照）に超音波ビームを導き、当該部に存在
するかも知れない亀裂からの反射波を捉えることによ
り、亀裂を検知する。この一回反射法においても、直射
法と同様に探触子２０をピン周りに周回走査させること
により、全周の検査が可能である。

【００３０】検知された亀裂を表すエコー信号は、図示
しない制御装置に送られて、そこで、補正された第２所
定探傷感度であるしきい値と比較され、その結果、しき
い値以上のエコー信号が検知されるか否かにより、当該
部の健全性を判断する（ステップ１１０）。即ち、しき
い値以上のエコーが無ければ、ねじ逃げ溝部１ｂ’及び
ねじ部１ｂの基端１ｃ’は健全であると判断され（ステ
ップ１１１）、しきい値以上のエコーが有れば、ねじ逃
げ溝部１ｂ’及びねじ部１ｂの基端１ｃ’に損傷がある
と判断され（ステップ１１２）、検査は終了する。

【００３１】一方、当該形状エコー高さが感度設定の際
の対比試験片の形状エコー高さと比較して、大きく低下
（≦１／３程度）する場合には、燃料案内ピン１と挿入
穴３ａ間の圧接部における面圧が高いことになり、ピン
外周面からの上記一回反射法がねじ逃げ溝部１ｂ’及び
ねじ部１ｂの基端１ｃ’の検査方法として成立しなくな
る反面、炉心板からの後述する入射法が成立するように
なる。即ち、エコー高さが大きく低下した場合、単純に
感度補正に加えてピン外周面からの一回反射法を実施し
ても、ノイズが高くなり、小さな亀裂は到底検知できな
くなるので、上記圧接部における超音波の透過を利用し
た炉心板からの入射法がねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部
１ｂの基端１ｃ’の検査法として選定されている。

【００３２】炉心板からの入射法においては、先ず、炉
心板３上に配置された探触子２０から、ねじ部１ｂの肩
部１ｇを狙って探傷し、検査対象物自身の当該部の形状
エコーを用いて第３の所定探傷感度をしきい値として設
定する（ステップ１１３）。この方法により、上述した
圧接部の面圧が関与する超音波ビームＵＢの透過損失を
補正した検査が実現できる。

【００３３】探傷感度の設定後、探触子２０から超音波
ビームＵＢをねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部１ｂの基端
１ｃ’に向けて放射し、その検査を実施する（ステップ
１１４）。その結果、上述したしきい値以上のエコーが
検知されるか否かにより、当該部の健全性を判断し（ス
テップ１１５，１１６，１１７）、検査を終了する。

【００３４】尚、上記ピン外周面からの一回反射法にお
いて、ねじ部１ｂの肩部１ｇを反射源とする形状エコー
の高さが対比試験片の形状エコーの１／４〜１／３程度
となる場合には、外周面からの一回反射法と炉心板から
の入射法を併用して、ねじ逃げ溝部１ｂ’及びねじ部基
端１ｃ’の検査を実施するのが好適である。

【００３５】

【発明の効果】上記の構成からなる本発明によれば、次
のような効果があり、従来の方法に比べて一層信頼性の
高い加圧水型原子炉の燃料案内ピンの検査が実現でき
る。 １．一回反射法と炉心板からの入射法とを併用すること
によって、ねじ逃げ溝部及びねじ部基端の亀裂が検知で
きる。その際、ピン外周面からの一回反射法を用いて、
燃料案内ピン及び試験片の各々に対してねじ部近傍の肩
部を反射源とする形状エコーを調査し、その結果を踏ま
えて探傷方法を使い分けるので、従来は実現できなかっ
た燃料案内ピンと炉心板との冷やし嵌めによる圧接状態
に応じた的確な方法による検査が実施できる（請求項
１）。 ２．また、探触子の探傷感度を設定すれば、検査精度の
向上が可能である（請求項２，請求項４）。 ３．更に、ピン外周面からの直射法を併用すれば、亀裂
の発生が予測される燃料案内ピンのほぼ全域を検査可能
であり、燃料案内ピンの信頼性が向上する（請求項
３）。 ４．ピン外周面からの一回反射法では、エコーの調査結
果を探傷感度の補正にフィードバックさせるので、冷や
し嵌めによる圧接状態が関与する当該部における反射損
失の影響が補正できる（請求項５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係わる原子炉燃料案内ピン
の検査方法のフローチャートである。

【図２】 燃料案内ピンのピン首下の亀裂検知を目的と
する直射法の説明図である。

【図３】 燃料案内ピンのねじ逃げ溝部及びねじ部基端
の亀裂検知を目的とするピン外周面からの入射法の説明
図である。

【図４】 燃料案内ピンのねじ逃げ溝部及びねじ部基端
の亀裂検知を目的とする炉心板からの反射法の説明図で
ある。

【図５】 ねじ逃げ溝部及びねじ部基端の亀裂検知を目
的とする上記入射法による形状エコーの検知の説明図で
ある。

【図６】 加圧水型原子炉の全体構成を示す縦断面図で
ある。

【図７】 図６の加圧水型原子炉において用いられる燃
料集合体の１つの斜視図である。

【図８】 （Ａ）〜（Ｄ）は図７の燃料集合体の装着に
用いられる検査対象の燃料案内ピンの機能説明図であ
る。

【図９】 図８の燃料案内ピンの構造を、損傷の発生が
予想される部位を付して部分的に破断して示す断面図。

【図１０】 燃料案内ピンと炉心板に穿設された挿入穴
との接触面圧が高い場合における燃料案内ピンのねじ部
の亀裂検知を目的とする反射法の作用説明図。

【図１１】 燃料案内ピン及び炉心板の挿入穴の接触面
圧と、当該部における超音波ビームの反射及び透過の強
さとの関係を示す線図である。

【符号の説明】

１…上部燃料案内ピン（燃料案内ピン）、１ａ…ピン
部、１ａ’…ピン部及び嵌合部の境界（ピン首下部）、
１ｂ…ねじ部、１ｂ’…ねじ逃げ溝部、１ｃ…ナット、
１ｃ’…ねじ部基端、１ｄ…嵌合部、１ｆ…反射点（第
２位置）、１ｇ…肩部（第３位置）、２…下部燃料案内
ピン（燃料案内ピン）、３…上部炉心板（炉心板）、３
ａ…挿入穴、４…下部炉心板（炉心板）、２０…探触
子、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…亀裂、ＵＢ…超音波ビーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 尊宣 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 田中 浩司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉心板から突出したピン部と、該ピン部
   に接続されると共に前記炉心板の挿入穴に冷やし嵌めに
   より固定される嵌合部と、該嵌合部にねじ逃げ溝部を介
   して接続されると共に該嵌合部との間に環状の肩部を形
   成するねじ部とを備え、該ねじ部にナットが螺合して前
   記炉心板に締め付けている原子炉用燃料案内ピンの構造
   健全性を検査するための方法であって、 ａ） 前記燃料案内ピンを模擬して同等に製作された試
   験片について、該試験片のピン部の外周面上の第１位置
   にある探触子から発射される超音波ビームを、該試験片
   の嵌合部の外周面上の第２位置で該試験片の第３位置に
   向けて反射させ、前記探触子で反射波を第１エコー信号
   として受信し、 ｂ） 前記炉心板に装着された前記燃料案内ピンについ
   て、該燃料案内ピンの前記ピン部の外周面上の第１位置
   にある探触子から発射される超音波ビームを、該燃料案
   内ピンの前記嵌合部の外周面上の第２位置で該燃料案内
   ピンの第３位置に向けて反射させ、前記探触子で反射波
   を第２エコー信号として受信し、 ｃ） 前記試験片についての前記第１エコー信号と前記
   燃料案内ピンについての前記第２エコー信号とを比較
   し、 ｄ） 前記第１エコー信号に対する前記第２エコー信号
   の差が所定値以下であれば、前記燃料案内ピンについ
   て、該燃料案内ピンの前記ピン部の外周面上にある探触
   子から発射される超音波ビームを、該燃料案内ピンの前
   記嵌合部の外周面上の所定位置で該燃料案内ピンの前記
   ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に向けて反射させ、
   前記探触子で反射波を受信して、前記ねじ逃げ溝部乃至
   前記ねじ部の基端に発生が予測される亀裂を検知し、 ｅ） 前記第１エコー信号に対する前記第２エコー信号
   の差が所定値以上であれば、前記燃料案内ピンについ
   て、前記炉心板上の探触子から前記嵌合部を透過して前
   記ねじ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に向けて超音波ビ
   ームを発射し、前記探触子で反射波を受信して、前記ね
   じ逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に発生が予測される亀
   裂を検知する、原子炉燃料案内ピンの検査方法。
2. 【請求項２】 前記燃料案内ピンの前記ねじ逃げ溝部乃
   至前記ねじ部の基端に発生が予測される亀裂を模擬した
   人工欠陥が挿入された、前記燃料案内ピンと同等に製作
   された試験片を用意し、該試験片について、そのピン部
   の外周面上にある探触子から発射される超音波ビーム
   を、該試験片の嵌合部の外周面上の所定位置で該試験片
   の前記人工欠陥に向けて反射させ、前記探触子で反射波
   を受信して、前記燃料案内ピンの前記ねじ逃げ溝部乃至
   前記ねじ部の基端に発生が予測される亀裂に関する前記
   探触子の探傷感度を設定する請求項１に記載の検査方
   法。
3. 【請求項３】 前記燃料案内ピンの前記ピン部の外周面
   上の前記探触子から、前記ピン部と前記嵌合部の境界近
   傍に向けて超音波ビームを発射し、前記境界近傍に発生
   が予測される亀裂を検知する、請求項１又は請求項２に
   記載の検査方法。
4. 【請求項４】 前記燃料案内ピンの前記ピン部と前記嵌
   合部の境界近傍に発生が予測される亀裂を模擬した人工
   欠陥が挿入された、前記燃料案内ピンと同等に製作され
   た試験片を用意し、該試験片について、そのピン部の外
   周面上にある探触子から発射される超音波ビームを、該
   試験片の前記ピン部と嵌合部の境界近傍にある前記人工
   欠陥に向けて反射させ、前記探触子で反射波を受信し
   て、前記燃料案内ピンの前記ピン部と前記嵌合部の境界
   近傍に発生が予測される亀裂に関する前記探触子の探傷
   感度を設定する請求項３に記載の検査方法。
5. 【請求項５】 前記第１エコー信号に対する前記第２エ
   コー信号の差に基づいて、前記燃料案内ピンの前記ねじ
   逃げ溝部乃至前記ねじ部の基端に発生が予測される亀裂
   に関する前記探触子の探傷感度が補正されている、請求
   項２乃至請求項４に記載の検査方法。