JPH09280828A - 原子力燃料集合体の外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料集合体の燃料棒ギャップや燃料棒径の異常
を定量的に評価できないこと、目視検査が覚的で信頼性
に乏しいこと、個人差が大きいこと。 【解決手段】原子力発電所の燃料棒の外観検査を行う原
子力燃料集合体の外観検査装置において、燃料棒を照射
する水中照明装置(27)と、前記燃料棒を撮像するための
水中テレビカメラ(26)と、撮像された画像を取り込み、
各種画素処理を行うカラー画像処理器(31)と、モニタ上
にスケールの代わりとなるマーカ(36)を表示してその長
さからマーカ(36)の実寸法を計算する寸法計測器(32)
と、前記水中テレビカメラ(26)の画像や処理した結果の
画像を表示するテレビモニタ(33)と、カメラ較正用のス
ケール(24)と、前記水中テレビカメラ(26)の画像を記録
しておく記録器とを具備することを特徴とする原子力燃
料集合体の外観検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子力燃料集合体の
外観検査装置に関し、特に原子力発電所の定期検査時に
おける原子力燃料集合体の外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所では、一般に、健全な状態
で発電が行えるように、定期点検ごとに各種構造部材の
検査を実施し、その健全性を確保している。原子炉炉心
を構成する燃料集合体も検査の対象であり、その外観検
査は原子力発電所での健全性確保のために必要不可欠で
ある。

【０００３】図１２は、従来の燃料集合体の外観検査装
置を示す。この装置は、図１２に示すように、水を張っ
たプール１に使用済みの燃料集合体２を設置し、この燃
料集合体２を水中テレビカメラ３で撮影する。水中テレ
ビカメラ３の撮像画像は、同テレビカメラのコントロー
ルユニット４を介してテレビモニタ５に表示される。燃
料集合体２は回転テーブル６に乗せられているため、こ
れを回転させることにより水中テレビカメラ３で燃料集
合体２の各面を撮像し、テレビモニタ５に表示すること
ができる。

【０００４】さらに、水中テレビカメラ３は防水ケース
７に収納されて、燃料集合体２を照明するための水中照
明装置８とともに、昇降マスト９に沿って昇降可能な基
台10に設置されており、昇降装置の基台10を駆動するこ
とにより昇降される。このとき、水中テレビカメラ３や
水中照明装置８のケーブル11はドラム12により繰り出さ
れたり巻き取らたりする。

【０００５】水中テレビカメラ３の昇降マスト９上での
位置は、昇降位置センサ13により検出され、文字発生装
置14によりテレビモニタ５に表示されて、現在どの部分
を検査しているかが把握できる。なお、図中の符番15は
電源装置である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の外観
検査装置では、燃料集合体の燃料棒ギャップや燃料棒径
の異常は検査員の目視に頼っており、特に規格の燃料棒
ギャップを確保しているかを正確に把握する必要がある
場合は、規定の厚さを持つ板状の物を燃料棒ギャップ間
に挿入して計っていた。しかし、操作員の目視のみでは
信頼性に乏しく、また点検の度に燃料棒ギャップに板を
差し込むのでは点検作業の効率低下が著しい。更に、水
中カメラの画像を記録して持ち帰っても、観測条件は変
えることができず、例えば、欠陥らしい所を拡大して観
測したり、明るくして観測することはできない、等の課
題があった。

【０００７】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、燃料集合体の燃料棒ギャップや燃料棒径の異
常を定量的に評価でき、従来感覚的であった目視検査の
信頼性向上、個人差の低減が実現しえる原子力燃料集合
体の外観検査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、原子力発電
所の燃料棒の外観検査を行う原子力燃料集合体の外観検
査装置において、燃料棒を照射する光源と、前記燃料棒
を撮像するための水中カメラと、撮像された画像を取り
込み、各種画素処理を行うカラー画像処理器と、モニタ
上にスケールの代わりとなるマーカを表示してその長さ
からマーカの実寸法を計算する寸法計測器と、前記水中
カメラの画像や処理した結果の画像を表示するテレビモ
ニタと、カメラ較正用のスケールと、前記水中カメラの
画像を記録しておく記録器とを具備することを特徴とす
る原子力燃料集合体の外観検査装置である。つまり、こ
の発明では、こうした構成を採ることにより、水中カメ
ラの画像を分割して夫々の領域で寸法計測器のマーカの
較正を行うことにより、水中カメラの歪みの影響を除去
し、燃料集合体の燃料棒ギャップや燃料棒径に寸法計測
器のマーカを合わせることによりその実寸をその場で計
測したり、カメラの画像を記録しておき、計測室に帰っ
た後にそこで検査を行うことができるものである。

【０００９】（作用）燃料棒の位置にスケールを取付
け、水中カメラで撮像する。スケールの画像は画像処理
器に入力される。画像処理器に入力された画像は、寸法
計測器のマーカとｘ−ｙカール、データ表示ウインドウ
と一緒にテレビモニタに表示される。

【００１０】較正時は、まず、モニタを領域分割し、各
領域にスケールがくるようにカメラを昇降させる。カメ
ラからの入力画像において既知の寸法にマーカの長さを
合わせる。この長さと既知の寸法から、その領域におけ
る１画素当りの長さ（較正係数）を求める。これを夫々
の炉湯行きについて行い、較正係数を記憶しておく。

【００１１】計測は、まず観測したい部分にカメラを昇
降させる。次に、マーカを計測したい部分に移動させ、
長さを合わせるとデータ表示ウインドウにその実寸値が
表示される。較正時においても、計測時においても、画
像処理器により画像の拡大、輝度補正など、画質変換を
行い、正確にマーカを計測位置に合わせることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図１
及び図２を参照して説明する。図中の符番21は、水を張
ったプール22に設置された使用済みの燃料集合体であ
る。前記燃料集合体21は、回転テーブル23に乗せられて
いる。前記燃料集合体21には、カメラ較正用のスケール
24が取り付けられている。前記燃料集合体21の近くに
は、防水ケース25に収納されて燃料集合体21の各面を撮
像する水中テレビカメラ26、燃料集合体21を照射する水
中照明装置27が夫々配置されている。前記水中テレビカ
メラ25及び水中照明装置26は、昇降マスト28に沿って昇
降可能な基台29に設置されており、基台29を駆動するこ
とにより昇降される（なお、昇降マスト28と基台29とに
より昇降装置が構成される）。前記水中テレビカメラ25
の昇降マスト28上での位置は、昇降位置センサー41によ
り検出される。前記水中テレビカメラ25の撮像画像は、
同水中テレビカメラ25のコントロールユニット30を介し
て画像処理器31に入力される。画像処理器31の出力は寸
法計測器32に入力され、マーカ等と一緒に、テレビモニ
タ33に表示される。

【００１３】上述したように、燃料集合体21は回転テー
ブル23に乗せられているため、これを回転させることに
より水中テレビカメラ25で燃料集合体21の各面を撮像
し、テレビモニタ33に表示することができる。前記水中
テレビカメラ25や水中照明装置26のケーブル34は、ドラ
ム35により繰り出されたり巻き取られたりする。また、
図中の符番36は、被測定物に合わせて寸法を計測する指
標（マーカ）である。このマーカ36は、画像上を任意に
移動可能である。ｘカーソル37は、垂直方向を計測する
ときにマーカ36と合わせて用いる。このｘカーソル37は
画像のＸ方向に一杯に延びており、上下方向に移動す
る。なお、図中の符番38は電源装置である。また、図２
は図１の外観検査装置に係る表示部の説明図を示し、こ
の表示部39には計測結果，測定日時等の計測データが表
示される。

【００１４】次に、上記外観検査装置の較正・計測の手
順を以下に述べる。 １．較正 (a) 図３に示すように、燃料集合体21の計測燃料棒面と
同じ平面上にスケール24を取り付ける。

【００１５】(b) 水中テレビカメラ26の撮像画像を９分
割する。なお、ここでは９分割としたが、水中テレビカ
メラ26の画角，歪み具合によって分割数、分割比を変え
る。そして、分割領域の１〜３にスケール24が移るよう
に水中テレビカメラ26を昇降装置によって昇降させる。

【００１６】(c) 図４に示すように、分割領域１に寸法
計測器32のマーカ36を移動させ、伸縮を行い、スケール
24の目盛にマーカ36を合わせる。このマーカ36の長さが
よければ、合わせたスケール24の長さＭを入力する。こ
の長さＭと、マーカ36の長さＬから、この領域における
１画素当りの長さを求め、較正係数Ｋ１として記憶して
おく（下記式１）。

【００１７】Ｋ１＝Ｍ／Ｌ …(1) (d) １〜９間での全ての領域で同じ処理を繰り返し、較
正係数Ｋ１〜Ｋ９を求める。

【００１８】２．計測 (a) 水平方向実寸値の計算：まず、計測したい部分にマ
ーカ36を移動させ、伸縮を行い、計測対象にマーカ36の
長さを合わせる。マーカ36が一つの較正領域に存在する
場合には、図５に示すように、その部分の較正係数と、
マーカ36の長さから、実寸値を求める。マーカ36の長さ
Ａ画素、較正係数をＫ１とすると、実測値ＬＨは下記式
２で表される。

【００１９】ＬＨ＝Ａ×Ｋ１ …(2)マーカ 36が複数の較正領域にまたがっているとき、図６に
示すように、それぞれ別に計算してその和を実測値とし
て求める。較正係数Ｋ１の領域に存在するマーカ36の長
さをＡ画素、較正係数Ｋ２の領域に存在するマーカ36の
長さをＢ画素とすると、実測値は下記式３で表される。

【００２０】 ＬＨ＝（Ａ×Ｋ１）＋（Ｂ×Ｋ２） …(3) (b) 垂直方向実寸値の計算：垂直方向の実寸値の計測に
は、マーカ36と、ｘカーソル37を用いる。ｘカーソル37
を測定対象の下部に合わせ、マーカ36を上部に合わせ、
その間の画素数から長さを計測する。

【００２１】マーカ36が一つの較正領域に存在する場合
には、図７に示すように、その部分の較正係数と、ｘカ
ーソル37・マーカ36の間の画素数から、実寸値を求め
る。ｘカーソル37・マーカ36の間の画素数をＡ画素、較
正係数をＫ１とすると、実測値ＬＶは下記式４で表され
る。

【００２２】ＬＶ＝Ｃ×Ｋ１ …(4) マーカ36が複数の較正領域にまたがっているとき、図８
に示すように、夫々別に計算してその和を実測値として
求める。較正係数Ｋ１の領域に存在するマーカ36の長さ
をＡ画素、較正係数Ｋ２の領域に存在するマーカ36の長
さをＢ画素とすると、実測値ＬＶは下記式５で表され
る。

【００２３】 ＬＶ＝（Ａ×Ｋ１）＋（Ｂ＋Ｋ２） …(5) これにより、燃料集合体21の燃料棒ギャップや燃料棒径
の異常を定量的に検査することができる。

【００２４】３．画質変換 水中テレビカメラ26でえられた画像は、暗かったり、境
界線が見えにくかったりする。この為、水中テレビカメ
ラ26の絞りやズームを変えて観測するが、調整には限界
がある。しかも、映像をＶＴＲ等に記録した後に計測室
で検査を行う場合、このような調整はできない。そこ
で、撮像された画像を画像処理器31に入力し、様々な画
質変換を行う。画質変換の一例を以下に示す。

【００２５】(a) 画像の拡大：水中テレビカメラ26で撮
像された画像のなかで、細かく観測したい部分を拡大す
る。図９に示すように、まず、マーカ36を拡大したい領
域の中心に持っていき、倍率を入力する。すると、マー
カ36を中心とする領域の画像が選択した倍率で拡大さ
れ、画面いっぱいになる。拡大される領域は、画像表示
部の大きさをＸ×Ｙ画素とし、拡大率をＮとすると、マ
ーカを中心として（Ｘ／Ｎ）×（Ｙ／Ｎ）の領域とな
る。

【００２６】ここで、マーカ36を中心とする領域が画像
範囲を越えてしまうとき、拡大領域の大きさはそのまま
で、位置をずらす。横方向の画像拡大方法を図１０
（Ａ）〜（Ｃ）に示す。ここで、図10(A) はｎ行目の輝
度断面を、図10(B) は輝度断面の引き伸ばしを、図10
(C) は画素数ＣからＰへの変換（α＜β）を示す。

【００２７】まず、Ｘ／Ｎ画素分の輝度断面（輝度断
面）を取る。そして、その輝度断面を横方向にＮ倍して
引き伸ばし、新しい輝度断面を生成する。次に、その新
しい輝度断面において、各画素の輝度を生成する。縦方
向の画素拡大は、Ｙ／Ｎ画素分の縦方向の輝度断面（輝
度断面）を取り、同様に行う。

【００２８】入力画素がカラーであれば、ＲＧＢ各プレ
ーンにおいてこの変換を行い、再合成してカラー画像を
生成する。この拡大率は全て原画像に対する倍率とする
為、図１１に示すように、原画像とマーカの位置を記憶
しておき、各々原画像に対して拡大を行う。こうするこ
とにより、小さく見えにくい部分を拡大して観察・検査
を行うことができる。

【００２９】(b) 輝度補正：入力画像のコントラストが
低い場合、細かい傷や燃料棒の境界部が見つけにくくな
る。そこで、輝度補正を行い、コントラストを高くす
る。画像は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３プレーンの各輝度によって
カラーを再現している。各プレーンで別々に輝度補正を
行うと、色が変化してしまう恐れがあるので、各画素が
持っているＲ・Ｇ・ＢをＨ（色相）・Ｓ（彩度）・Ｉ
（輝度）に変換し、Ｉのみを用いて補正を行う。そし
て、補正後ＲＧＢ空間に逆変換する。こうするとによ
り、変換を行っても色ずれが起こらない。

【００３０】ＨＳＩ変換において輝度の分布は［０，
１］の範囲となる。この分布が［Ｘmin ，Ｘmax ］の間
でしかない場合、この分布を［０，１］に補正する。あ
る画素の輝度がｘであったとし、補正を行った結果の輝
度をＩとする。この変換式を下記式６に示す。

【００３１】 Ｉ＝｛（１−０）／（Ｘmax −Ｘmin ）｝（ｘ−Ｘmin ）＋０ …(6) この変換を全ての画素について行うことにより、輝度補
正を行う。輝度補正を行う範囲は、画像全範囲でもよい
し、ある範囲を指定することにより行ってもよい。ある
範囲を指定して行うと、局所的に輝度補正を行う為、よ
りコントラスが高くなる。

【００３２】上記実施例に係る原子力燃料集合体の外観
検査装置は、図１に示すように、燃燃料集合体21を照射
する水中照明装置27と、前記燃料集合体21を撮像するた
めの水中テレビカメラ26と、撮像された画像を取り込
み、各種画素処理を行う画像処理器31と、モニタ上にス
ケールの代わりとなるマーカ36を表示してその長さから
マーカ36の実寸法を計算する寸法計測器32と、前記水中
テレビカメラ26の画像や処理した結果の画像を表示する
テレビモニタ33と、前記燃料集合体21に取り付けられた
カメラ較正用のスケール24と、前記水中テレビカメラ26
の画像を記録しておく記録器とを具備した構成となって
いる。

【００３３】従って、上記実施例に係る外観検査装置に
よれば、燃料集合体21の燃料棒ギャップや燃料棒径の異
常を定量的に評価することができ、従来感覚的であった
目視検査の信頼性向上、個人差の低減が実現される。ま
た、燃料棒ギャップが規定値を満たしているかの判断に
ついては、ソフト的に計測を行うことが可能なため、点
検の度に燃料棒ギャップをに板を差し込む手法と比べて
飛躍的に計測作業効率の向上が図れる。更に、水中テレ
ビカメラ26の画像を記録して持ち帰っても、再生画像で
欠陥らしい所を拡大して観測したり、コントラストを強
調することにより、燃料棒の境界線を認識しやすくする
ことが可能となり、目視検査の信頼性向上が図れる等、
産業上の利用効果は極めて大きい。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
燃料集合体の燃料棒ギャップや燃料棒径の異常を定量的
に評価でき、従来感覚的であった目視検査の信頼性向
上、個人差の低減が実現しえる原子力燃料集合体の外観
検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る原子力燃料集合体の
外観検査装置の説明図。

【図２】図１の外観検査装置に係る表示部の説明図。

【図３】寸法計測器の較正方法を示す説明図。

【図４】較正領域における較正方法を示す説明図。

【図５】同一較正領域にマーカが存在する場合の横方向
の計測方法を示す説明図。

【図６】複数の較正領域にマーカがまたがる場合の縦方
向の計測方法を示す説明図。

【図７】同一較正領域にマーカが存在する場合の縦方向
の計測方法を示す説明図。

【図８】複数の較正領域にマーカがまたがる場合の縦方
向の計測方法を示す説明図。

【図９】画像の拡大方法を示す説明図。

【図１０】拡大画像の各画素の輝度値の計算方法を示す
説明図。

【図１１】原画に対する拡大方法を示す説明図。

【図１２】従来の原子力燃料集合体の外観検査装置の説
明図。

【符号の説明】

21…燃料集合体、 23…回転テーブル、 24…カメラ較正用のスケール、 25…防水ケース、 26…水中テレビカメラ、 27…水中照明装置、 28…昇降マスト、 29…基台、 30…コントロールユニット、 31…画素処理器、 32…寸法計測器、 33…テレビモニタ、 34…ケーブル、 36…マーカ、 37…カーソル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力発電所の燃料棒の外観検査を行う
   原子力燃料集合体の外観検査装置において、燃料棒を照
   射する光源と、前記燃料棒を撮像するための水中カメラ
   と、撮像された画像を取り込み、各種画素処理を行うカ
   ラー画像処理器と、モニタ上にスケールの代わりとなる
   マーカを表示してその長さからマーカの実寸法を計算す
   る寸法計測器と、前記水中カメラの画像や処理した結果
   の画像を表示するテレビモニタと、カメラ較正用のスケ
   ールと、前記水中カメラの画像を記録しておく記録器と
   を具備することを特徴とする原子力燃料集合体の外観検
   査装置。
2. 【請求項２】 燃料棒の境界線の決定や傷の具合の発見
   ・検査において、水中カメラで取り込んだ画像を見やす
   いように、拡大、輝度補正等の画質変換を行うことを特
   徴とする請求項１記載の原子力燃料集合体の外観検査装
   置。