JPH11142577A - 酸化膜厚測定システム - Google Patents
酸化膜厚測定システムInfo
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- JPH11142577A JPH11142577A JP9305274A JP30527497A JPH11142577A JP H11142577 A JPH11142577 A JP H11142577A JP 9305274 A JP9305274 A JP 9305274A JP 30527497 A JP30527497 A JP 30527497A JP H11142577 A JPH11142577 A JP H11142577A
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- oxide film
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｅ／Ｃ装置で酸化膜厚さを測定する際に、従来
測定誤差が生じていた磁性体が付着した酸化膜でも、真
の皮膜厚さを非破壊で求められるようにする補正方法で
ある。 【解決手段】Ｅ／Ｃ装置１で酸化膜厚さを測定し、透磁
率測定装置２で、酸化膜に付着したクラッドの比透磁率
等の磁性の影響量を定量的に測定し、磁性をもつクラッ
ドによって生じたＥ／Ｃ装置１の誤出力値を補正するこ
とである。
測定誤差が生じていた磁性体が付着した酸化膜でも、真
の皮膜厚さを非破壊で求められるようにする補正方法で
ある。 【解決手段】Ｅ／Ｃ装置１で酸化膜厚さを測定し、透磁
率測定装置２で、酸化膜に付着したクラッドの比透磁率
等の磁性の影響量を定量的に測定し、磁性をもつクラッ
ドによって生じたＥ／Ｃ装置１の誤出力値を補正するこ
とである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】燃料被覆管等の表面の酸化膜
厚さをＥ／Ｃ装置で測定する場合において、クラッドが
酸化膜に付着することにより生じる誤信号を、透磁率測
定装置等で磁性の影響量を測定することにより補正し、
真の皮膜厚さを求められるようにする補正方法及び酸化
膜厚測定システムに関する。
厚さをＥ／Ｃ装置で測定する場合において、クラッドが
酸化膜に付着することにより生じる誤信号を、透磁率測
定装置等で磁性の影響量を測定することにより補正し、
真の皮膜厚さを求められるようにする補正方法及び酸化
膜厚測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に燃料被覆管等の表面に形成される
非常に薄い酸化膜(厚さ：約２０μｍ)を非破壊で測定す
る場合、Ｅ／Ｃ装置が広く用いられている。Ｅ／Ｃ装置
は酸化膜厚さをリフトオフ量とし測定するものである
が、酸化膜にクラッド（主に鉄系の酸化物）が付着して
いる場合、マグネタイトのような磁性をもつ結晶構造の
クラッドでは、Ｅ／Ｃセンサからの磁力線がクラッドで
遮蔽されるため、見かけ上リフトオフ量が大きくなる。
よって、従来の測定ではクラッドが強磁性体の場合、ク
ラッドの量によっては酸化膜厚さが真の厚さよりも、無
視できない程度にまで厚く測定されている可能性があっ
た。
非常に薄い酸化膜(厚さ：約２０μｍ)を非破壊で測定す
る場合、Ｅ／Ｃ装置が広く用いられている。Ｅ／Ｃ装置
は酸化膜厚さをリフトオフ量とし測定するものである
が、酸化膜にクラッド（主に鉄系の酸化物）が付着して
いる場合、マグネタイトのような磁性をもつ結晶構造の
クラッドでは、Ｅ／Ｃセンサからの磁力線がクラッドで
遮蔽されるため、見かけ上リフトオフ量が大きくなる。
よって、従来の測定ではクラッドが強磁性体の場合、ク
ラッドの量によっては酸化膜厚さが真の厚さよりも、無
視できない程度にまで厚く測定されている可能性があっ
た。
【０００３】また、最近では炉水放射能低減の観点から
Ｚｒ注入が計画されており、Ｚｒ酸化物が燃料棒に付着
する場合も上記と同様なリフトオフ量の増大が生じる可
能性がある。現状における、酸化膜厚測定は燃料貯蔵プ
ール内でソフトクラッドを除去してＥ／Ｃ装置で酸化膜
厚さを測定するか、燃料棒を照射後試験施設に輸送し、
燃料棒を切断して、被覆管の断面金相写真から酸化膜膜
さを測定する方法が取られている。
Ｚｒ注入が計画されており、Ｚｒ酸化物が燃料棒に付着
する場合も上記と同様なリフトオフ量の増大が生じる可
能性がある。現状における、酸化膜厚測定は燃料貯蔵プ
ール内でソフトクラッドを除去してＥ／Ｃ装置で酸化膜
厚さを測定するか、燃料棒を照射後試験施設に輸送し、
燃料棒を切断して、被覆管の断面金相写真から酸化膜膜
さを測定する方法が取られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、Ｅ／Ｃ装置で酸化膜厚さを測定する際に、
従来測定誤差が生じていた磁性体が付着した酸化膜で
も、真の皮膜厚さを非破壊で求められるようにする補正
方法及び酸化膜厚さ測定システムを提供することであ
る。
する課題は、Ｅ／Ｃ装置で酸化膜厚さを測定する際に、
従来測定誤差が生じていた磁性体が付着した酸化膜で
も、真の皮膜厚さを非破壊で求められるようにする補正
方法及び酸化膜厚さ測定システムを提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、図１の酸化膜測定システムに示すように、従
来のＥ／Ｃ装置１で酸化膜厚さを測定し、更に透磁率測
定装置２によって、酸化膜に付着したクラッドの比透磁
率等の磁性の影響量を定量的に測定し、磁性をもつクラ
ッドによって生じたＥ／Ｃ装置１の誤出力値を補正する
ことである。
の手段は、図１の酸化膜測定システムに示すように、従
来のＥ／Ｃ装置１で酸化膜厚さを測定し、更に透磁率測
定装置２によって、酸化膜に付着したクラッドの比透磁
率等の磁性の影響量を定量的に測定し、磁性をもつクラ
ッドによって生じたＥ／Ｃ装置１の誤出力値を補正する
ことである。
【０００６】Ｅ／Ｃ装置１の測定原理は図２に示すよう
に、例えば燃料被覆管５が測定対象の場合、Ｅ／Ｃプロ
ーブ３から発せられた磁力線４により、燃料被覆管表面
に発生する渦電流６がＥ／Ｃプローブ３からの磁力線４
を打ち消す方向に磁力線が発せられ、Ｅ／Ｃプローブコ
イル７に負荷（インピーダンスの変化）として作用す
る。Ｅ／Ｃプローブコイル７の負荷は燃料被覆管５とＥ
／Ｃプローブ３の間隔が広くなるほど小さくなり、燃料
被覆管５の表面に非磁性，非導電性の酸化膜(ＺｒＯ2）
８が形成されている場合、Ｅ／Ｃプローブ３と燃料被覆
管の間隔を広げたのと同様の作用があり、酸化膜厚さに
対応した負荷がＥ／Ｃプローブ３に発生する現象を利用
したものである。
に、例えば燃料被覆管５が測定対象の場合、Ｅ／Ｃプロ
ーブ３から発せられた磁力線４により、燃料被覆管表面
に発生する渦電流６がＥ／Ｃプローブ３からの磁力線４
を打ち消す方向に磁力線が発せられ、Ｅ／Ｃプローブコ
イル７に負荷（インピーダンスの変化）として作用す
る。Ｅ／Ｃプローブコイル７の負荷は燃料被覆管５とＥ
／Ｃプローブ３の間隔が広くなるほど小さくなり、燃料
被覆管５の表面に非磁性，非導電性の酸化膜(ＺｒＯ2）
８が形成されている場合、Ｅ／Ｃプローブ３と燃料被覆
管の間隔を広げたのと同様の作用があり、酸化膜厚さに
対応した負荷がＥ／Ｃプローブ３に発生する現象を利用
したものである。
【０００７】酸化膜８にマグネタイトのような磁性をも
つクラッドが付着している場合、Ｅ／Ｃプローブ３から
の磁力線４はクラッドのもつ磁場によって遮蔽されるた
め、燃料被覆管表面に発生する渦電流６は小さくなるこ
とから、Ｅ／Ｃプローブコイル７の負荷は小さくなり、
真の酸化膜厚さよりも高い出力値を示す。
つクラッドが付着している場合、Ｅ／Ｃプローブ３から
の磁力線４はクラッドのもつ磁場によって遮蔽されるた
め、燃料被覆管表面に発生する渦電流６は小さくなるこ
とから、Ｅ／Ｃプローブコイル７の負荷は小さくなり、
真の酸化膜厚さよりも高い出力値を示す。
【０００８】以上のことから、真の酸化膜厚さはＥ／Ｃ
装置１の出力値を、透磁率等で補正することにより求め
ることができる。すなわち、透磁率等を非破壊で測定で
きる透磁率測定装置２で磁性をもつクラッドがＥ／Ｃプ
ローブ３からの磁力線４を遮蔽する影響を定量的に把握
し、予め求めておいたＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２
の出力値の関係より透磁率測定装置２の出力値をＥ／Ｃ
装置１の出力値を換算することで、クラッドの磁性の影
響をＥ／Ｃ装置１の測定値から補正することができる。
装置１の出力値を、透磁率等で補正することにより求め
ることができる。すなわち、透磁率等を非破壊で測定で
きる透磁率測定装置２で磁性をもつクラッドがＥ／Ｃプ
ローブ３からの磁力線４を遮蔽する影響を定量的に把握
し、予め求めておいたＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２
の出力値の関係より透磁率測定装置２の出力値をＥ／Ｃ
装置１の出力値を換算することで、クラッドの磁性の影
響をＥ／Ｃ装置１の測定値から補正することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に実施例を示す。
【００１０】（実施例１）本実施例の酸化膜厚測定シス
テム構成を図１に示す。次に透磁率による磁性の影響補
正について、図３より説明する。クラッドの磁性の影響
を補正して、真の皮膜厚さを表すＥ／Ｃ装置１の出力値
(Ｖeff）を求め、真の皮膜厚さ(θeff）を求める補正式
を導出する。真の皮膜厚さ(θeff）はクラッドの厚さを
含んでいるが実際の燃料被覆管５に付着している磁性を
持つクラッドの厚さは酸化膜厚さに比べて十分小さいの
でクラッド９の厚さは無視することができる。
テム構成を図１に示す。次に透磁率による磁性の影響補
正について、図３より説明する。クラッドの磁性の影響
を補正して、真の皮膜厚さを表すＥ／Ｃ装置１の出力値
(Ｖeff）を求め、真の皮膜厚さ(θeff）を求める補正式
を導出する。真の皮膜厚さ(θeff）はクラッドの厚さを
含んでいるが実際の燃料被覆管５に付着している磁性を
持つクラッドの厚さは酸化膜厚さに比べて十分小さいの
でクラッド９の厚さは無視することができる。
【００１１】図３に示したような酸化膜表面に磁性をも
つクラッドが付着した燃料被覆管５について考えると、
Ｅ／Ｃプローブ３から発せられる磁力線は酸化膜８に付
着したクラッド９の磁場により遮蔽されるため、燃料被
覆管表面で発生する渦電流６はクラッド９の磁場が強い
ほど小さくなり、真の皮膜厚さ(θeff）より高い測定値
(Ｖmea）を示す。ここで必要な値は真の皮膜厚さ(θef
f）であり、これに対応するＥ／Ｃ装置１の出力値(Ｖef
f）である。
つクラッドが付着した燃料被覆管５について考えると、
Ｅ／Ｃプローブ３から発せられる磁力線は酸化膜８に付
着したクラッド９の磁場により遮蔽されるため、燃料被
覆管表面で発生する渦電流６はクラッド９の磁場が強い
ほど小さくなり、真の皮膜厚さ(θeff）より高い測定値
(Ｖmea）を示す。ここで必要な値は真の皮膜厚さ(θef
f）であり、これに対応するＥ／Ｃ装置１の出力値(Ｖef
f）である。
【００１２】図４にクラッド９が付着していない酸化膜
８を測定した場合の、Ｅ／Ｃ装置１の出力値(Ｖeff）と
真の皮膜厚さ(θeff）の関係を示す。真の皮膜厚さ(θe
ff）はＥ／Ｃ装置１の特性によって決まる係数ｋによっ
て
８を測定した場合の、Ｅ／Ｃ装置１の出力値(Ｖeff）と
真の皮膜厚さ(θeff）の関係を示す。真の皮膜厚さ(θe
ff）はＥ／Ｃ装置１の特性によって決まる係数ｋによっ
て
【００１３】
【数１】 θeff＝ｋ＊Ｖeff …（１） と表すことができる。
【００１４】次に図５に磁性をもつクラッド９が付着し
ている酸化膜８を、透磁率測定装置２とＥ／Ｃ装置１で
測定した出力値の関係を示す。クラッド９の磁性の影響
量に相当するＥ／Ｃ装置１の出力値Ｖpvは、透磁率測定
装置２で測定したクラッド９の透磁率をμpvとし、透磁
率測定装置２とＥ／Ｃ装置１の特性によって決まる係数
をＪとすると、
ている酸化膜８を、透磁率測定装置２とＥ／Ｃ装置１で
測定した出力値の関係を示す。クラッド９の磁性の影響
量に相当するＥ／Ｃ装置１の出力値Ｖpvは、透磁率測定
装置２で測定したクラッド９の透磁率をμpvとし、透磁
率測定装置２とＥ／Ｃ装置１の特性によって決まる係数
をＪとすると、
【００１５】
【数２】 Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１) …（２） と表すことができ、係数Ｊはクラッド９の磁性の影響を
Ｊpv、クラッド９の厚み（リフトオフ）の影響をＪlif
とすると、Ｊ＝Ｊpv＋Ｊlifで表すことができる。(μpv
−１)は非磁性体の比透磁率が１であることから、磁性
の影響がない場合はＶpvが０になるように決めた。
Ｊpv、クラッド９の厚み（リフトオフ）の影響をＪlif
とすると、Ｊ＝Ｊpv＋Ｊlifで表すことができる。(μpv
−１)は非磁性体の比透磁率が１であることから、磁性
の影響がない場合はＶpvが０になるように決めた。
【００１６】同様に、クラッド９の磁性の影響に相当す
るＥ／Ｃ装置１の出力値Ｖpvは、
るＥ／Ｃ装置１の出力値Ｖpvは、
【００１７】
【数３】 Ｖpv＝Jpv＊(μpv−１) …（３） と表すことができる。
【００１８】一般にＥ／Ｃ装置１の出力値は酸化膜厚さ
（リフトオフ）に応じて変化するインピーダンスを電圧
として出力している。インピーダンスは図６に示すよう
に、インダクティブリアクタンスとレジスタンスによっ
て表される直交差座上のベクトルで表され、磁性の影響
がない場合、つまり、リフトオフ効果のみでのインピー
ダンスが変化する場合は、ほぼインダクティブリアクタ
ンス軸にそってインピーダンスが変化する（プローブの
心材によって多少傾きをもつ）。また、磁性をもつクラ
ッド９が酸化膜８に含まれる場合は磁性の影響量に応じ
てレジスタンス軸方向にインピーダンスベクトルが傾く
ため、インピーダンス変化は大きくなる。
（リフトオフ）に応じて変化するインピーダンスを電圧
として出力している。インピーダンスは図６に示すよう
に、インダクティブリアクタンスとレジスタンスによっ
て表される直交差座上のベクトルで表され、磁性の影響
がない場合、つまり、リフトオフ効果のみでのインピー
ダンスが変化する場合は、ほぼインダクティブリアクタ
ンス軸にそってインピーダンスが変化する（プローブの
心材によって多少傾きをもつ）。また、磁性をもつクラ
ッド９が酸化膜８に含まれる場合は磁性の影響量に応じ
てレジスタンス軸方向にインピーダンスベクトルが傾く
ため、インピーダンス変化は大きくなる。
【００１９】以上のことから、図６（ａ),（ｂ）に示す
ようにレジスタンスの変化を透磁率測定装置２で測定す
ることによりＥ／Ｃ装置測定値(Ｖmea）を補正し、真の
皮膜厚さを表すＥ／Ｃ装置測定値(Ｖeff）が求められる
と考え、Ｖeff を図６より以下の式で表した。
ようにレジスタンスの変化を透磁率測定装置２で測定す
ることによりＥ／Ｃ装置測定値(Ｖmea）を補正し、真の
皮膜厚さを表すＥ／Ｃ装置測定値(Ｖeff）が求められる
と考え、Ｖeff を図６より以下の式で表した。
【００２０】
【数４】 Ｖmea＝√(Ｖeff2＋Ｖpv2) →Ｖeff＝√(Ｖmea2＋Ｖpv2) …（４） ここで、（４）式に（３）式Ｖpv＝Ｊpv＊(μpv−１)を
代入すると
代入すると
【００２１】
【数５】 Ｖeff＝√(Ｖmea2−(Ｊpv＊(μpv−１))2） …（５） で表される。
【００２２】最後に（５）式を（１）式θeff＝ｋ＊Ｖe
ffに代入することで真の膜厚さを求める補正式
ffに代入することで真の膜厚さを求める補正式
【００２３】
【数６】 θeff＝ｋ＊√(Ｖmea2−(Ｊpv＊(μpv−１))2） …（６） を導くことができる。
【００２４】２つの係数ｋ，Ｊpvの求め方は、まず図４
に示したＥ／Ｃ装置１の校正直線の傾きより係数ｋを求
める。次に図５に示したＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置
２の出力値の関係直線Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１)に最も近
い任意の測定データと先に求めた係数ｋを（６）式に代
入して係数Ｊpvを求める。
に示したＥ／Ｃ装置１の校正直線の傾きより係数ｋを求
める。次に図５に示したＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置
２の出力値の関係直線Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１)に最も近
い任意の測定データと先に求めた係数ｋを（６）式に代
入して係数Ｊpvを求める。
【００２５】（６）式に含まれる係数ｋとＪpvを、使用
するＥ／Ｃ装置１、及び透磁率測定装置２の出力値の関
係より求めることで、Ｅ／Ｃ装置での膜厚さ測定値を補
正することができ、真の皮膜厚さを非破壊で求めること
ができる。
するＥ／Ｃ装置１、及び透磁率測定装置２の出力値の関
係より求めることで、Ｅ／Ｃ装置での膜厚さ測定値を補
正することができ、真の皮膜厚さを非破壊で求めること
ができる。
【００２６】次に求めた補正式（６）の妥当性を試験で
検証した。表１に試験片一覧を示す。試験片は実際の燃
料被覆管５に酸化膜（ＺｒＯ2)８をプラズマ溶射し、さ
らにクラッド９を溶射して作製した。パラメータは膜厚
さ、酸化膜８とクラッド９の組合せと、クラッド種類
（磁性の強弱をパラメータ）とした。クラッド９にはＮ
ｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ3Ｏ4、の３種類を用いた。
検証した。表１に試験片一覧を示す。試験片は実際の燃
料被覆管５に酸化膜（ＺｒＯ2)８をプラズマ溶射し、さ
らにクラッド９を溶射して作製した。パラメータは膜厚
さ、酸化膜８とクラッド９の組合せと、クラッド種類
（磁性の強弱をパラメータ）とした。クラッド９にはＮ
ｉＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ3Ｏ4、の３種類を用いた。
【００２７】３ＭＨｚのＥ／Ｃ装置１で試験片の皮膜厚
測定を行った結果を図７に示す。横軸に真の皮膜厚さ
（金相観察による測定値）、縦軸にＥ／Ｃ装置１の出力
値を示す。同じ皮膜厚さでもＥ／Ｃ装置１の出力値はク
ラッド９が付着すると変化し、酸化膜（ＺｒＯ2)８の校
正直線よりも高い値、つまり真の皮膜厚さよりも高い値
を示した。
測定を行った結果を図７に示す。横軸に真の皮膜厚さ
（金相観察による測定値）、縦軸にＥ／Ｃ装置１の出力
値を示す。同じ皮膜厚さでもＥ／Ｃ装置１の出力値はク
ラッド９が付着すると変化し、酸化膜（ＺｒＯ2)８の校
正直線よりも高い値、つまり真の皮膜厚さよりも高い値
を示した。
【００２８】また、図７の校正直線より（６）式の係数
ｋは２.０＊１０-1(μｍ／ｍＶ）とめられた。
ｋは２.０＊１０-1(μｍ／ｍＶ）とめられた。
【００２９】次に図８に透磁率測定装置２とＥ／Ｃ装置
１の出力値の関係を示す。このようにほぼ直線的な関係
があり、先に示した式Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１）；係数Ｊ
＝１１８８００（ｍＶ／１）、で表される。（６）式を
構成する２つの係数のうち、ｋは既に求められた。従っ
て、他方の係数Ｊpvは、前述の図８に示したＥ／Ｃ装置
１と透磁率測定装置２の出力値の関係直線Ｖmea＝Ｊ＊
(μpv−１）；係数Ｊ＝１１８００（ｍＶ／１）に最も
近い以下のデータを代入することにより求められる。
１の出力値の関係を示す。このようにほぼ直線的な関係
があり、先に示した式Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１）；係数Ｊ
＝１１８８００（ｍＶ／１）、で表される。（６）式を
構成する２つの係数のうち、ｋは既に求められた。従っ
て、他方の係数Ｊpvは、前述の図８に示したＥ／Ｃ装置
１と透磁率測定装置２の出力値の関係直線Ｖmea＝Ｊ＊
(μpv−１）；係数Ｊ＝１１８００（ｍＶ／１）に最も
近い以下のデータを代入することにより求められる。
【００３０】θeff＝１１４（μｍ），Ｖmea＝８５２
（ｍＶ），μpv＝１.０７１（−） （酸化膜８とクラッド９の全膜厚さ１１４μｍのＺｒＯ
2＋ＦｅＯの試験片） ｋ＝２.０＊１０-1（μｍ／ｍＶ） （６）式に代入すると
（ｍＶ），μpv＝１.０７１（−） （酸化膜８とクラッド９の全膜厚さ１１４μｍのＺｒＯ
2＋ＦｅＯの試験片） ｋ＝２.０＊１０-1（μｍ／ｍＶ） （６）式に代入すると
【００３１】
【数７】 θeff＝ｋ＊√(Ｖmea2−(Ｊpv＊(μpv−１))2） …（７） Ｊpv＝８９１９（ｍＶ／−） よって、（６）式の２つの関係が求められたので、図７
に示したＥ／Ｃ装置１の出力値を（６）式に入力し補正
した。補正結果は図９に示すように、１本の校正直線上
に全てのデータを補正することができ、補正式（６）の
妥当性を確認することができた。
に示したＥ／Ｃ装置１の出力値を（６）式に入力し補正
した。補正結果は図９に示すように、１本の校正直線上
に全てのデータを補正することができ、補正式（６）の
妥当性を確認することができた。
【００３２】（実施例２）Ｅ／Ｃ装置１の測定値(Ｖme
a）からクラッド９の磁性の影響に相当するＥ／Ｃ装置
１の出力値Ｖpvを引くことで真の皮膜厚さを表すＥ／Ｃ
装置１の出力値(Ｖeff）を以下の式で表した。
a）からクラッド９の磁性の影響に相当するＥ／Ｃ装置
１の出力値Ｖpvを引くことで真の皮膜厚さを表すＥ／Ｃ
装置１の出力値(Ｖeff）を以下の式で表した。
【００３３】
【数８】 Ｖeff＝Ｖmea−Ｖpv …（８） ここで、（４）式を（３）式に代入すると
【００３４】
【数９】 Ｖeff＝Ｖmea−(Ｊpv＊(μpv−１)) …（９） で表される。
【００３５】最後に（９）式を（１）式θeff＝ｋ＊Ｖe
ffに代入することで真の膜厚さを求める補正式
ffに代入することで真の膜厚さを求める補正式
【００３６】
【数１０】 θeff＝ｋ＊(Ｖmea−(Ｊpv＊(μpv−１))） …（１０） を導くことができる。
【００３７】係数ｋとＪpvを実施例１と同様に求めてみ
る。係数ｋはＥ／Ｃ装置１の特性で決まるのでｋ＝２.
０＊１０-1(μｍ／ｍＶ）である。一方の係数Ｊpvは、
先に述べたように、図８に示したＥ／Ｃ装置１と透磁率
測定装置２の出力値の関係直線Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１)
係数Ｊ＝１１８００（ｍＶ／１）に最も近い以下のデー
タを代入して係数Ｊpvを求めた。
る。係数ｋはＥ／Ｃ装置１の特性で決まるのでｋ＝２.
０＊１０-1(μｍ／ｍＶ）である。一方の係数Ｊpvは、
先に述べたように、図８に示したＥ／Ｃ装置１と透磁率
測定装置２の出力値の関係直線Ｖmea＝Ｊ＊(μpv−１)
係数Ｊ＝１１８００（ｍＶ／１）に最も近い以下のデー
タを代入して係数Ｊpvを求めた。
【００３８】θeff＝１１４（μｍ），Ｖmea＝８５２
（ｍＶ），μpv＝１.０７１（−） （酸化膜８とクラッド９のトータル膜厚さ１１４μｍの
ＺｒＯ2＋ＦｅＯ の試験片）
（ｍＶ），μpv＝１.０７１（−） （酸化膜８とクラッド９のトータル膜厚さ１１４μｍの
ＺｒＯ2＋ＦｅＯ の試験片）
【００３９】
【数１１】 ｋ＝２.０＊１０-1（μｍ／ｍＶ） …（１１） （６）式に代入すると
【００４０】
【数１２】 θeff＝ｋ＊(Ｖmea−(Ｊpv＊(μpv−１))） …（１２） Ｊpv＝３９７２（ｍＶ／−） よって、（７）式の２つの関係が求められたので、図７
に示したＥ／Ｃ装置１の出力値を（６）式に入力するこ
とにより、実施例１と同様の補正を行うことができる。
に示したＥ／Ｃ装置１の出力値を（６）式に入力するこ
とにより、実施例１と同様の補正を行うことができる。
【００４１】（実施例３）実施例３を図１０に示す。燃
料集合体１０は長手方向で熱出力が異なるために燃料被
覆管表面に形成される酸化膜厚さは長手方向に変化す
る。そのため図１０に示すように燃料被覆管５の周方向
にＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２のプローブ３，１１
を配置することによりほぼ同一条件の位置（同一厚さの
酸化膜及び同一付着状態のクラッド）を測定することが
できる。尚、Ｅ／Ｃ装置と透磁率測定装置のプローブ
３，１１及びそのケーブルは原子力発電所内の使用済み
燃料貯蔵プールで使用できるように耐放射線性，防水
性，耐熱性を考慮する必要がある。 （実施例４）実施例４を図１１に示す。燃料被覆管５の
長手方向にＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２のプローブ
３，１１を並べてプローブ駆動機構１２に取り付けるこ
とにより、２つのプローブを燃料被覆管５に対して前後
に駆動させるだけで測定位置に移動することができ、ま
た燃料被覆管５に対しての角度調整が容易であり、かつ
プローブ駆動機構１２の構造を簡素化することができ
る。
料集合体１０は長手方向で熱出力が異なるために燃料被
覆管表面に形成される酸化膜厚さは長手方向に変化す
る。そのため図１０に示すように燃料被覆管５の周方向
にＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２のプローブ３，１１
を配置することによりほぼ同一条件の位置（同一厚さの
酸化膜及び同一付着状態のクラッド）を測定することが
できる。尚、Ｅ／Ｃ装置と透磁率測定装置のプローブ
３，１１及びそのケーブルは原子力発電所内の使用済み
燃料貯蔵プールで使用できるように耐放射線性，防水
性，耐熱性を考慮する必要がある。 （実施例４）実施例４を図１１に示す。燃料被覆管５の
長手方向にＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２のプローブ
３，１１を並べてプローブ駆動機構１２に取り付けるこ
とにより、２つのプローブを燃料被覆管５に対して前後
に駆動させるだけで測定位置に移動することができ、ま
た燃料被覆管５に対しての角度調整が容易であり、かつ
プローブ駆動機構１２の構造を簡素化することができ
る。
【００４２】（実施例５）図１１のプローブ駆動機構１
２に取り付けたＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２のプロ
ーブ３，１１を同一のプローブとすることにより、燃料
被覆管５の同一部位を測定できるので、より正確な酸化
膜厚さを求めることができる。
２に取り付けたＥ／Ｃ装置１と透磁率測定装置２のプロ
ーブ３，１１を同一のプローブとすることにより、燃料
被覆管５の同一部位を測定できるので、より正確な酸化
膜厚さを求めることができる。
【００４３】また、酸化膜厚さ測定前にブラシ，ゴム、
等で燃料被覆管５で付着したソフトクラッドを除去する
機構を備えることにより、クラッド９の厚さによる酸化
膜厚さ測定誤差の影響を軽減し、連続して酸化膜厚さを
測定することができる。
等で燃料被覆管５で付着したソフトクラッドを除去する
機構を備えることにより、クラッド９の厚さによる酸化
膜厚さ測定誤差の影響を軽減し、連続して酸化膜厚さを
測定することができる。
【００４４】（実施例６）チャンネルボックス等の広範
囲の酸化膜厚さ測定が必要な場合に、数組のＥ／Ｃ装置
１と透磁率測定装置２のプローブ組合せをプローブ駆動
機構１２に取り付けることにより、同時に数カ所の酸化
膜厚さを測定することができる。
囲の酸化膜厚さ測定が必要な場合に、数組のＥ／Ｃ装置
１と透磁率測定装置２のプローブ組合せをプローブ駆動
機構１２に取り付けることにより、同時に数カ所の酸化
膜厚さを測定することができる。
【００４５】（実施例７）クラッド９の透磁率測定の代
わりに磁気抵抗，磁力線密度等を磁気抵抗素子、又はホ
ール素子（半導体素子）を用いた測定装置をＥ／Ｃ装置
１と組み合わせることにより、クラッド９がＥ／Ｃ装置
１に及ぼす磁場の影響を補正し、正確な酸化膜厚さを測
定することができる。
わりに磁気抵抗，磁力線密度等を磁気抵抗素子、又はホ
ール素子（半導体素子）を用いた測定装置をＥ／Ｃ装置
１と組み合わせることにより、クラッド９がＥ／Ｃ装置
１に及ぼす磁場の影響を補正し、正確な酸化膜厚さを測
定することができる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば従来のＥ／Ｃ装置に透磁
率測定装置等のクラッドの磁場の影響を測定する装置を
併用し、その測定値を補正式に入力することにより、ク
ラッドの磁場によって生じたＥ／Ｃ装置の誤信号を補正
することができる。従来、燃料貯蔵プール内では燃料被
覆管に強固に付着したハードクラッドの除去は困難であ
り、真の酸化膜厚さを正確に求めるには使用済み燃料を
照射後試験施設に輸送し破壊検査を行う必要があった
が、本発明により低コスト，短時間でクラッドが付着し
た燃料棒の酸化膜厚さ測定が可能である。
率測定装置等のクラッドの磁場の影響を測定する装置を
併用し、その測定値を補正式に入力することにより、ク
ラッドの磁場によって生じたＥ／Ｃ装置の誤信号を補正
することができる。従来、燃料貯蔵プール内では燃料被
覆管に強固に付着したハードクラッドの除去は困難であ
り、真の酸化膜厚さを正確に求めるには使用済み燃料を
照射後試験施設に輸送し破壊検査を行う必要があった
が、本発明により低コスト，短時間でクラッドが付着し
た燃料棒の酸化膜厚さ測定が可能である。
【図１】本発明の実施例である酸化膜測定システムを示
す図。
す図。
【図２】本発明の実施例で使用するＥ／Ｃ装置の測定原
理を示す図。
理を示す図。
【図３】Ｅ／Ｃ装置によりクラッドの磁性の影響を補正
する図。
する図。
【図４】酸化膜の厚さとＥ／Ｃ装置の出力値との関係を
示す特性図。
示す特性図。
【図５】透磁率測定装置の出力値をＥ／Ｃ装置の出力値
との関係を示す特性図。
との関係を示す特性図。
【図６】レジスタンスの変化を透磁率測定装置で測定す
ることによりＥ／Ｃ装置の測定値を補正した特性図。
ることによりＥ／Ｃ装置の測定値を補正した特性図。
【図７】酸化膜の厚さとＥ／Ｃ装置の出力値との関係を
示す特性図。
示す特性図。
【図８】透磁率測定装置とＥ／Ｃ装置の出力値との関係
を示す特性図。
を示す特性図。
【図９】Ｅ／Ｃ装置の出力値と酸化膜の厚さを補正した
特性図。
特性図。
【図１０】燃料集合体と酸化膜厚測定システムに装着し
た説明図。
た説明図。
【図１１】燃料集合体を酸化膜厚測定システムにセット
した説明図。
した説明図。
１…Ｅ／Ｃ装置、２…透磁率測定装置、３…Ｅ／Ｃプロ
ーブ、４…磁力線、５…燃料被覆管、６…過電流。
ーブ、４…磁力線、５…燃料被覆管、６…過電流。
フロントページの続き (72)発明者 安田 隆芳 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 福本 隆 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (9)
- 【請求項１】燃料被覆管等の表面の酸化膜厚さを渦電流
式膜厚測定器（以下Ｅ／Ｃ装置と呼ぶ）で測定する方法
において、クラッドの透磁率等の磁性の影響量を測定す
る装置（以下透磁率測定装置と呼ぶ）をＥ／Ｃ装置と組
み合わせることにより、クラッドが酸化膜に付着するこ
とにより生じるＥ／Ｃ装置の誤信号を補正し、真の皮膜
厚さを求めることを特徴とする酸化膜厚測定システム。 - 【請求項２】請求項１記載のＥ／Ｃ装置の測定値(Ｖme
a）から真の酸化膜厚さ(Ｖeff）を求める補正方法にお
いて、透磁率測定装置の出力値に対応するＥ／Ｃ装置出
力値（Ｖpv）を求めることにより、真の酸化膜厚さをＶ
eff＝√(Ｖmea2−Ｖpv2)の関係式より求めることを特徴
とする補正方法を有する酸化膜厚測定システム。 - 【請求項３】請求項１記載のＥ／Ｃ装置の測定値(Ｖme
a）から真の酸化膜厚さ(Ｖeff）を求める補正方法にお
いて、透磁率測定装置の出力値に対応するＥ／Ｃ装置出
力値(Ｖpv)を求めることにより、真の酸化膜厚さをＶef
f＝Ｖmea−Ｖpvの関係式より求めることを特徴とする補
正方法を有する酸化膜厚測定システム。 - 【請求項４】請求項１記載の酸化膜厚測定システムにお
いて、プローブ駆動機構に取り付けたＥ／Ｃ装置と透磁
率測定装置のプローブを燃料被覆管の長手方向に並べて
取り付けることにより、燃料被覆管へのプローブの位置
合わせを容易にすることを特徴とする酸化膜厚測定シス
テム。 - 【請求項５】請求項１記載の酸化膜厚測定システムにお
いて、プローブ駆動機構に取り付けたＥ／Ｃ装置と透磁
率測定装置のプローブを燃料被覆管の周方向に並べて取
り付けることにより、長手方向に変化する燃料被覆管表
面の酸化膜厚さを、長手方向位置ずれの影響なしに測定
することを特徴とする酸化膜厚測定システム。 - 【請求項６】請求項１記載の酸化膜厚測定システムにお
いて、プローブ駆動機構に取り付けたＥ／Ｃ装置と透磁
率測定装置のプローブを一体のプローブとすることによ
り、燃料被覆管の同一部位を測定できることを特徴とす
る酸化膜厚測定システム。 - 【請求項７】請求項１記載の酸化膜厚測定システムにお
いて、酸化膜厚測定前にブラシ，ゴム、等で燃料被覆管
に付着したソフトクラッドを除去する機構を備えること
により、クラッドの厚さによる酸化膜厚測定誤差の影響
を軽減し、連続して酸化膜厚測定を可能にすることを特
徴とする酸化膜厚測定システム。 - 【請求項８】請求項１記載の酸化膜厚測定システムにお
いて、チャンネルボックス等の広範囲の面積の酸化膜厚
測定が必要な場合に、数組のＥ／Ｃ装置と透磁率測定装
置のプローブ組合せをプローブ駆動機構に取り付けるこ
とにより、同時に数カ所の酸化膜厚測定を可能にするこ
とを特徴とする酸化膜厚測定システム。 - 【請求項９】請求項１記載の酸化膜厚測定システムにお
いて、透磁率測定装置の代わりに磁気抵抗素子、又はホ
ール素子（半導体素子）を用いた磁力測定装置をＥ／Ｃ
装置と組み合わせることを特徴とする酸化膜厚測定シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305274A JPH11142577A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 酸化膜厚測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305274A JPH11142577A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 酸化膜厚測定システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142577A true JPH11142577A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17943134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305274A Pending JPH11142577A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 酸化膜厚測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142577A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001133208A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-05-18 | Siemens Power Corp | 核燃料棒の被覆表面の酸化物材料からなる層の厚さを求める方法 |
| FR2817338A1 (fr) * | 2000-11-30 | 2002-05-31 | Framatome Anp | Procede et dispositif de mesure de l'epaisseur d'une couche d'oxyde sur la surface laterale externe d'un crayon de combustible |
| JP2010091403A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 燃料棒酸化膜厚測定装置 |
| JP2010145233A (ja) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 酸化膜厚さ測定方法 |
| GB2475315A (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-18 | Innospection Group Ltd | Apparatus and method for inspection of components made of electrically conductive material by partial saturation eddy current testing |
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| KR101440195B1 (ko) * | 2012-11-02 | 2014-09-12 | 한전케이피에스 주식회사 | 한국형 원자로 냉각재 펌프 제염방법 |
| JP2017003372A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | めっき材のめっき厚さ測定方法、めっき材の腐食量測定方法、およびめっき材の腐食センサ |
| CN106524892A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-22 | 武汉华宇目检测装备有限公司 | 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法 |
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| EP3495765A1 (de) * | 2017-12-07 | 2019-06-12 | Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik | Verfahren und vorrichtung zur messung der dicke von nicht magnetisierbaren schichten auf einem magnetisierbaren grundwerkstoff |
| US10921286B2 (en) | 2015-04-07 | 2021-02-16 | Innospection Group Limited | In-line inspection tool |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305274A patent/JPH11142577A/ja active Pending
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