JPH11344315A - 遠隔式付着物厚さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プール水Ａ中でシャフト１の表面に付着した付
着物の厚さを測定する。 【解決手段】全周に複数箇所の付着物除去部６を設けた
シャフト１をプール水Ａ中に水没させ、そのシャフト１
をプール水Ａ中の回転架台７に乗せて回転させながら、
レーザ変位センサ２でシャフト１表面までと、及び付着
物表面までとの距離を測定して両者の変位を付着物厚さ
として求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は物体に付着した付着
物の厚さを遠隔から測定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所の原子炉設備を構成する機
器には、長年の使用によって堆積物が付着することがあ
る。

【０００３】その付着物の堆積厚さを付着物の厚さとし
て測定する際には、その機器が放射線を発生するような
場合には、その機器を水中に入れて水による放射線遮蔽
を施し、厚さの測定機器も水中に入れて水中で行うこと
が考えられる。

【０００４】その水中環境を提供する設備としては、原
子力発電所のピット内あるいは原子炉や原子力発電所の
燃料貯蔵プール内のような水中が考えられる。

【０００５】従来から行われている付着物の厚さ測定方
法は、破損片またはサンプリング試験片等を切り出し
て、その切断面を顕微鏡等によって測定する方法や、超
音波を用いて厚さを測定する超音波法などが利用されて
きた。が、付着物が柔らかい場合等に、水中で精度よく
測定する方法がなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】破損片またはサンプリ
ング試験片等を切り出して、その切断面を顕微鏡等によ
って測定する方法は、破損片の発生は機器が破損しない
限り起こり得ないし、サンプリング試験片の切り出しに
付いては、機器の一部を切り出しても差し支えない機器
に対象を限定する必要があるが、そのような機器は多く
存在せず、一般的でない。

【０００７】堆積した付着物は一般的には超音波を高効
率に反射するほどに硬度が高くなく、付着物が柔らかい
場合等に、超音波法を用いたその付着物の厚さ測定は水
中で精度よく測定することが行い難い。

【０００８】したがって、本発明の目的は、付着物の厚
さを精度よく測定することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１手段は、物体に付着
した付着物を一部分除去して前記物体の表面を露出さ
せ、次に前記露出した前記物体の表面と前記付着物の表
面との相対的変位をレーザ変位センサで測定して前記付
着物の厚さを測定する遠隔式付着物厚さ測定方法であ
り、付着物が柔らかい場合でもレーザ光を付着物表面と
物体表面とにそれぞれ反射させて各反射レーザ光をレー
ザ変位センサで受光して、付着物を一部分除去して生じ
た付着物表面と物体表面との変位を精度良く付着物の厚
さとして測定する作用が得られる。

【００１０】第２手段は、第１手段において、レーザ変
位センサでの測定を水中で行うことを特徴とする遠隔式
付着物厚さ測定方法であり、第１手段による作用に加え
て、付着物または物体が放射線を放出していても水が放
射線を遮蔽して水中の外側に居る測定作業員の被曝を抑
制する作用が得られる。

【００１１】第３手段は、第２手段において、複数箇所
で物体に付着した付着物を除去して前記物体の表面を露
出させた付着物除去部を設けて、複数箇所で測定した前
記付着物の厚さから前記物体の全面の付着物厚さ分布を
推定する演算式を求め、前記演算式を用いて前記測定し
た箇所以外の箇所の前記付着物の厚さを評価することを
特徴とする遠隔式付着物厚さ測定方法であり、第２手段
による作用に加えて、物体表面の付着物を数ヶ所で測定
して付着物全面の厚さの分布を推定するための演算式を
求める、その付着物厚さの分布を推定するための演算式
を用いることで、測定した以外の箇所の付着物厚さを評
価することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
３を用いて説明する。

【００１３】原子力発電所の原子炉設備として原子炉圧
力容器に設置された冷却材の再循環用水中ポンプが存在
する。

【００１４】その再循環用水中ポンプのシャフト１やイ
ンペラーにはソフトクラッドと称せられる堆積物が付着
することが知られており、その付着物の厚さの測定が要
求されている。

【００１５】本実施例では、そのシャフト１にソフトク
ラッドとして付着した付着物の厚さを図１に示した遠隔
式付着物厚さ測定装置を用いて測定する。

【００１６】図１は原子力発電所の燃料貯蔵プール内の
プール水Ａ中において、シャフト１の表面に付着した付
着物厚さを測定するための装置の構成図であり、厚さを
測定するためのレーザ変位センサ２はポール３の先端に
取り付けて燃料貯蔵プールの中に降ろす。

【００１７】レーザ変位センサ２の位置をシャフト１の
測定部位に合わせ、更に測定方向をシャフト１に向けて
向きを調整した後、ポール３を燃料貯蔵プール縁の手摺
り５に設置したポール固定治具４に固定する。

【００１８】レーザ変位センサ２の信号線９は、プール
水Ａ中から出されてプール水中外のアンプユニット１０
に接続され、アンプユニット１０は信号線９で送られて
きたレーザ変位センサ２からの測定信号を増幅する。そ
のアンプユニット１０には、グラフィックアナログコン
トローラ１１が接続され、アンプユニット１０で増幅さ
れた測定信号の電圧値を表示する。そのグラフィックア
ナログコントローラ１１にはデータ収録処理装置１２が
接続され、グラフィックアナログコントローラ１１から
の電圧値のデータを受けて図３のような角度毎の付着物
厚さとの関係を各測定値２２，２３とシャフト１の回転
時の変位２１の測定値とを重畳して表示することが出来
る。データ収録処理装置１２には、プリンタ１３が接続
され、データ収録処理装置１２の処理結果をプリンタ１
３に出力して印刷できる。

【００１９】シャフト１の測定部には、円周上約４０°
間隔で９ヶ所の付着物を幅３０mm程度除去した付着物除
去部６を作ってある。付着物を除去するに際しては、ポ
ールにナイロンブラシを固定してプール水Ａ中に入れ、
そのポールをプール水面の上方において操作することに
よって、ナイロンブラシで付着物をこすり落とすことに
よって行う。その操作を行う作業員はプール水Ａがシャ
フト１から放射される放射線を遮蔽するので放射線被曝
を受けにくくなる。

【００２０】付着物除去部６を作ってあるシャフト１は
プール水Ａ中の回転架台７上に置かれ、シャフト１の途
中が倒れないように支持されている。

【００２１】その回転架台７は、電動モータ８の回転力
を受けて回転できるように、電動モータ８に接続されて
いる。

【００２２】付着物厚さの測定は、回転架台７に乗せた
シャフト１を、電動モータ８によりゆっくり回転しなが
ら、レーザ変位センサ２でシャフト１までの距離を連続
して計測する。計測したデータは信号線９でアンプユニ
ット１０に送り、グラフィックアナログコントローラ１
１に表示する。また計測データはデータ収録処理装置１
２に収録し、処理した後プリンタ１３に出力する。

【００２３】図２は付着物厚さ測定方法を示した図であ
る。レーザ変位センサ２は、フォーカスタイプとしてお
り、レーザ照射器１４から発生したレーザ光１５は投光
レンズ１６を通過して、シャフト１の付着物１７の表面
で拡散反射する。その反射光の一部を受光レンズ１９で
集光し、ラインセンサ２０上にａ点でスポットを結び、
付着物１７までの距離を測定する。また、シャフト１の
付着物除去部６で、レーザ光１５はシャフト表面１８か
ら反射するため、拡散反射光の集光する角度が変化し、
それに伴いラインセンサ２０上のスポットがｂ点に移動
することで、測定値が変化し、付着物厚みが測定され
る。

【００２４】しかしシャフト１を回転しながら測定する
場合、回転には多少の偏芯が発生するため、測定値はシ
ャフト１の偏芯による変位２１が生じ、ラインセンサ２
０上のスポットがさらにｃ点に移動する。

【００２５】図３は付着物厚さの１周分の測定データを
表示した図であり、縦軸は厚さ、横軸は１周分の角度を
示している。太い曲線を示している付着物表面までとシ
ャフト１の表面までの各測定値２２，２３は、回転時の
シャフト１の偏芯の変位２１量の影響が各測定値２２，
２３に重畳されてうねりを持った曲線となっている。そ
のカーブの所々窪んだ箇所が付着物除去部６の測定値２
３を示している。従って、窪みの深さを計測すること
で、付着物厚さ２４が回転時のシャフト１に生じた変位
２１の影響を避けて正確に判る。

【００２６】図３のグラフはデータ収録処理装置１２に
より演算処理されて表示される。その図３のグラフで縦
軸の厚さはレーザ変位センサ２からの受光点に応じた計
測電圧の厚さ換算値で表されている。その図３中太線で
示す測定値は、角度２７０°付近の付着物除去部を０μ
ｍに設定してある。

【００２７】また付着物面までの測定値２２の曲線の近
似式２５と、付着物除去部６でのシャフト１の表面まで
の測定値２３の近似式２６を求め、その差を算出すると
いう作業をデータ収録処理装置で行うことで、連続して
付着物厚みを評価することが出来、付着物の平均厚さの
推定が可能となる。

【００２８】付着物表面測定値の近似式２５は以下の通
りである。

【００２９】 Ｙ＝ＡＸ^N＋ＢＸ^N-1＋ＣＸ^N-2＋…＋ＤＸ²＋ＥＸ＋Ｆ …近似式２５ 付着物除去部測定値の近似式２６は以下の通りである。

【００３０】 Ｙ＝Ａ′Ｘ^N＋Ｂ′Ｘ^N-1＋Ｃ′Ｘ^N-2＋…＋Ｄ′Ｘ²＋Ｅ′Ｘ＋Ｆ′…近似式２６ これら各近似式２５，２６中で、Ｙは図３におけるグラ
フ縦軸の厚さ方向の値を、Ｘは図３のグラフの横軸の角
度の値を、Ａ〜Ｆ，Ａ′〜Ｆ′は定数をそれぞれ意味す
る。

【００３１】近似式２５で求めた任意の角度Ｘにおける
厚さ方向の値Ｙと近似式２６で求めた値Ｙとの差が、そ
の角度Ｘにおける部位の付着物厚さの推定値となる。

【００３２】なお、この実施の形態では、測定作業員の
放射線被爆を避ける為に放射線を遮蔽することの出来る
水中でシャフト１という物体を置いて付着物を測定した
が、大気中でも同じ方法で測定可能であり、測定対象
も、円筒形に限定されるものではない。

【００３３】本実施例によれば、比較的柔らかい水中付
着物層の厚さを水中で精度よく測定でき、更には、円筒
形の試験体を回転させながら、付着物厚さの測定を行う
場合、試験体の回転振れの影響によって生ずる非接触式
センサと試験体の距離変動（変位２１）の影響を軽減し
て測定精度を上げることが出来、更には、数点の測定値
から、全体の付着物厚さの連続的な分布を評価すること
が出来る。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、付着物の厚さ
測定にレーザ光を用いて、超音波法が用いにくい対象が
あっても付着物の厚さ測定を、確実に実施出来る。

【００３５】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
による効果に加えて、水中での付着物の厚さ測定によっ
て対象物が放射線を放射しているものであっても、安全
に測定作業できる。

【００３６】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
による効果に加えて、付着物厚さの分布を推定するため
の演算式を用いて直接測定していない箇所での付着物厚
さを評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による遠隔式付着物厚さ測定装
置の全体構成図である。

【図２】図１に示したレーザ変位センサの付着物厚さの
測定方法を示す説明図である。

【図３】図１の遠隔式付着物厚さ測定装置による付着物
厚さ測定データの表示図である。

【符号の説明】

１…シャフト、２…レーザ変位センサ、３…ポール、４
…ポール固定治具、５…手摺り、６…付着物除去部、７
…回転架台、８…電動モータ、９…信号線、１０…アン
プユニット、１１…グラフィックアナログコントロー
ラ、１２…データ収録処理装置、１３…プリンタ、１４
…レーザ照射器、１５…レーザ光、１６…投光レンズ、
１７…付着物、１８…シャフト表面、１９…受光レン
ズ、２０…ラインセンサ、２１…変位、２２…付着物表
面測定値、２３…付着物除去部の測定値、２４…付着物
厚さ、２５…付着物表面測定値の近似式、２６…付着物
除去部測定値の近似式。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 稔 茨城県日立市大みか町三丁目18番１号 茨 城日立情報サービス株式会社内 (72)発明者 武原 秀俊 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体に付着した付着物を一部分除去して前
   記物体の表面を露出させ、次に前記露出した前記物体の
   表面と前記付着物の表面との相対的変位をレーザ変位セ
   ンサを用いて測定して前記付着物の厚さを測定する遠隔
   式付着物厚さ測定方法。
2. 【請求項２】請求項１において、レーザ変位センサでの
   測定を水中で行うことを特徴とする遠隔式付着物厚さ測
   定方法。
3. 【請求項３】請求項２において、複数箇所で物体に付着
   した付着物を除去して前記物体の表面を露出させた付着
   物除去部を設けて、複数箇所で測定した前記付着物の厚
   さから前記物体の全面の付着物厚さ分布を推定する演算
   式を求め、前記演算式を用いて前記測定した箇所以外の
   箇所の前記付着物の厚さを評価することを特徴とする遠
   隔式付着物厚さ測定方法。