JPS58783A - ガンマ線センサのための多接点熱電対 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフランス国特許第２４２０８２７号に開示され
ている形式の局部出力監視組立体、−一詳しく蝶、この
ような局部出力監視組立体と組合せ次温度差感知装置の
改良に関する。

一般的に、上記フランス国特許に係わるガンマ線センサ
によって監視される測足帯域のそれぞれに熱電対装置の
２つの信号発生接点が利用されている。これらの熱電対
接点は、センナの細長い熱伝導体の中央内径部内に、各
測足帯域の隣り合った熱、冷位置円の軸線方向に隔たっ
て設置してあり、温度差信号管発生し、原子炉内の局部
的出力発生を示す熱流量を決足出来るようになっている
。

軸線方向熱流配置では、熱接点は測足帯域の熱域内の中
央あるいは隣り合った冷域の間の中間に設置しである。

これは、　ＩＩ足帯域内に対称的な温度勾配があり、熱
接点の位置でピーク温度が発生するという仮足にもとづ
いている。しかしながら。

このような熱流量監視組立体でＦ′ｉ、熱域内の軸線方
向熱流が非対称的となって温度分布が非対称的となり、
ピーク温度点が熱接点の軸線方向位置からずれた夕、冷
域間に温度差が生じたりするということがある。２つの
熱電対接点によって発生する温度差信号は信号誤差によ
って影響を受け、熱流量測足値會不正確なものとする。

さらに＃記の２接点式熱電対装ｆｉｌｅｄガンマ線で発
生した熱によって左右され、特に雑音レベルの問題があ
る＃Ｉ足可能な強度の信号を発生する。沸騰水型原子炉
で利用されている半径方向熱流式のセンナで扛信号強度
についての問題がある。従来は。

このような状況で利得信号を発生させるのにガス室およ
び多部品ユニットを利用してまた。

このよりな２接点式熱電対装置にともなう別の問題とし
て扛、信号が熱流量の変化に反応するということがある
。これは特に沸騰水型原子炉において顕著であり、安全
回路を作動させるのに充分な高さに信号レベルを保たな
ければならない。信号応答速度を高めるために、　１１
１１足帯域内の熱伝導体の質ｔｔ−減らしてもよい。し
かしながら質量を減らせば信号強度を減じて雑音レベル
を篩めることになＶ、満足出来ない妥協である。

本発明の重要な目的は、非対称的な熱の洲れ。

信号強度の低さおよび熱流量の変化に対する信号応答性
による信号誤差についての前記の間！！ａ′ｆｒ解決す
る。熱流量監視組立体のｆｌ１ｍ温度差感知装置を提供
することにある。

本発明によれば、多接点式熱電対感知装置１ｔ−利用し
てお９．Ｍ列に接続した３つ以上の接点が熱伝導体の貫
いている１つの一１足帯域から合成信号を導きだすよう
になっている。軸線方向熱流センナでＩＩ′ｉ、　２つ
の熱接点が８９９合った冷域間に等しく隔九って位置す
る１１１１足帯域の熱域において互に整合してｉる。熱
電の軸線方向両側にある冷域の各々にはただ１つの冷接
点が設置しである。熱域は熱伝導体の縮径部の同じ位置
にあって測定帯域内に高熱抵抗空間を形成している。別
の実施例では、センサ体の２つの隣り合った縮径部に接
点のすべてが組込んであって、これらの接点が直列に接
続してあり、ただ１つの測定帯域を監視するようになっ
ている。また別の実施例では、複数の熱電対接点金回ん
でただ１本のケーブルケ設け、このケーブルが平行に隔
たった状態で測定帯域の共通部域を通過するいくつかの
ループ部を形成するとともにループ端の接点を冷域に設
置することによって信号強度が高められるようになって
いる。

熱電対の接点の前記配置により、信号強度が高められ、
かつ軸線方向熱流式センサの合成信号出力部において非
対称的な信号誤差がのぞかれる、さらに、センナ体の熱
抵抗空間の軸線方向長さを減らして＃１足帯域内の熱伝
導体の質ｔを減らすことによって信号応答性を高めたに
もかかわらず合成信号強度社信号雑音に対して充分に大
きなものとなりうる。半径方向熱流式センナの場合には
。

本発明は、セ／す質ｔｔ−増大させることなく信号レベ
ルを高め、適当な信号レベルでの信号応答性をより早く
することが出来る。

図面を参照して、第１図にフランス国特許第２４２０８
．２Ｋ号に開示しである軸線方向ｐＰ、流式のガンマ線
センサ１０のいくぶん簡略ｆヒした長手方向Ｗｒ面を示
している。この形式のセッサ灯加圧水型原子炉に適して
お９．細長い円筒状の本体１２がガンマ線吸収材料、た
とえばステンレス鋼で作ってあり１ガイドチユ一ブ１６
円で水によって冷却される管状のヒートシンクジャケッ
ト１４によって囲まれている。ガンマ線の吸収によって
本体１２内に発生した熱は半径方向の熱の流れと１本体
の縮径部２０円に生じる軸線方向熱流パターンとを生じ
る。との縮径部２０はジャケット１４円に熱抵抗の商い
空間２２を形成しており、細長い本体１２の熱、電気抵
抗における熱流のずれを生じさせる、縮径部２０の位置
と空間２２の外側でそこに隣接した位置との間の温度差
を測定することによって、熱流量ｔｌ１１１足すること
ができ、これは空間２２を設は九測足帯域の局部出力発
生を示す。

この温度差線１本体１２に形成した中央内径部２８円に
装着したｍ変差感知装置（全体的に符号２６で示す）に
よって１１１足される。

本発明のある実施例では、この温度差感知装置２６は多
接点式熱電対であり、異種金属Ｓ例えば「クロメル」と
「アルメルＪの間の電気信号発生接点が各測定帯域内に
設置される。測定帯域は断電の軸線方向長さく２Ｌ）を
有する空間２２とはは同位置にある舶載と、この舶載の
両側にある２つの冷域とを包含する。各測定帯域と組合
せた４つの熱電対接点は直列に接続してあり、縮径部２
０円の中間に設置した第２接点３２の一方の軸線方向側
に設置した第１の接点３（ｌ有する。熱′電対装置の先
端にある第３の接点３４は第２の接点３２０反対側に設
置してあり、第１接点３０と第２接点３２の間隔に等し
い距離軸線方向に第２・接点３２から隔たっている。第
４の接点３６は第２接点３２と軸線方向に同じレベルの
ところにある。こ　７゜のようにして、接点３２，３６
は測定帯域の同じ舶載に対する熱接点となり、接点３０
．３４は空間２２の軸線方向Ａ＠にある冷域において本
体１２の温度を感知する冷接点となる。

熱電対接点の軸線方向位置におけるヒートシンクに対す
る熱の流れは、しげしげ１本体１２の縮径部２０を通る
非対称的な軸線方向熱流によって乱される。これは、た
とえば、外部物質が付着などして空間１８内での熱接触
が不規則または間欠的となるためである。このような非
対称的な熱流状１１は第２図の曲Ｈ３８で示すように非
対称的な温度勾配を発生する。この場合１点４０におす
るビーク温ｉｊ　ｒｍａｘが熱接点３２．３６の対称的
な位置から科（Ｄ）でオフセットしている。

次だひとつＯ熱電対装置を利用する場合、熱接点温ｆ　
Ｃｒ２）とただひとつの冷接点温度（Ｔ１）が感知され
て温度差信号（ΔＴｍ）　　ｔ−発生する、前記の非対
称形熱流状態の下では、信号誤差が発生し。

これは熱伝導の法則から導いたつぎの式によって示され
る。

ΔＴ暮−圏−ｉ’ＪＭ生 ８Ｋ　　　２に ここで、（Ｗ）は体積熱発生率、（Ａ）Ｕ本体１２のｍ
ａｍ−ｔ’ｉｐ、（Ｋ）ＵＩＩ’１４ｆｆ？”する。（
ｗ！−！２！１ｌ−）２に の項は信号誤差を表わしている。しかしながら。

本発明による熱電封装［２６が熱接点の両側にある冷接
点３０．３４を通して温度（７”ｌ、ｒ３）を検出する
ので、温度差信号（ΔＴ）が得られる。これは、つぎの
式にしたがって接点が直列接続しであるからである。

ま穴は したがって１本発明の二重示差熱電対装置が単一示差熱
電対装置の信号強度の二倍の温度差信号を発生するとと
扛あきらかであり、さらに、信号かろうと温ｌ差信号（
ΔＴ）から熱流量（ｗ）ｔ−正確に決足することができ
る。

あきらかなように、ｉｉ度差信号の変１ヒはっぎの式で
示すように熱時間足数（７’）に依存する熱応答時間（
１）にしたがって出力の変化を遅らせることになる。

ｔ ＃　ｗ＋　＃、　ｅ了 ここで（＃）は（ΔＴ）の変化である。この応答時間足
数（Ｔ）が測足帝域内の本体１２の質量、すなわち軸線
方向熱抵抗空間２２の軸線方向長さく２Ｌ）に正比例す
ることがわかった。軸線方向空間長さと熱応答長さとの
この関係は縮径部の軸線方向長さを減じ、しかも熱流量
を測足するのに充分な雑音レベル以上の大きさに信号を
保つことによって熱応答性を向上させるようにセンナを
設計する際に有効である。

第３図は、センナ本体の２つのＩＩＩり合っｆｃａ径部
と組゛合せて熱電対接点を直列に接続してただ１つの測
冗帯域を与えることによって１本発明の利点をさらに向
上させた実施ｆｌを示す。各縮径部は第１図の独立した
二重示差熱電対式センサｌＯの縮径部２０の軸線方向長
さの半分である。つぎの表は応答時間、空間長さおよび
信号変化の関係に関して先に述べた種々の熱電対装置を
比較したものである。

第４図は別の形式のガンマ線センサを示しており、この
セ／すは単一のケーブル４４内に収容された直列Ｍ絖の
接点含有する熱電対装置を備えて−る。第５図に示すよ
うに、このケーブル４４は測足帯域の熱電を構成するセ
ンナの熱伝導体４６を通って延びている。４つの熱接点
を包含するケーブルの４つの平行に隔たったループ部が
熱伝導体４６内に埋め込まれており、ループの端にある
冷接点Ｆｉ測足帯域の冷域内に設置しである。この実施
例は非対称的な熱の欠れのための信号誤差を除去しかつ
信号強度を高めるという同じ利点がある。

第６図祉半径方向熱流式のガンマ線センサ１０′を示し
ており、とのセンサにおいては、ヒータ本体１２′外面
が冷却剤にさらされており、ヒートシンク温度が均一と
なっている。したがって、両足帯域の冷域は縮径部２０
′と同位置に足められ、舶載扛冷域の軸線方向の両側に
形成される。

これは、第７図に温度勾配曲線３８’によって示しであ
る。第１図に示すものにａ但した熱電対装置２６′がセ
ンサ１０’のために利用されてお９．これ扛センサ本体
１２′の中央内径部２８′内に装着しである。この熱電
対装置２６′も互に直列に接続された４つの信号発生接
点ａ　Ｏ’、　３２’、　３４’、　３６’を有し、２
接点式熱電対装置のレベルの２倍の信号出力を発生する
。しかしながら、この実Ｊｌ１例では信号誤差補正扛行
われない。なぜならば、先にのべ九七ン−？１０の場合
のように非対称熱ＲＷＡ差の影響を受ける軸線方向熱流
パターンがないからである。

半径熱流式ガンマ線センサ（第６，７図）のための複数
の示差熱電対装置を利用することの洞点は、センナ本体
の質ｔを増大させることなく信号出力を高めることがで
き、かつ適当な信号レベルで信号応答性を速くすること
ができるということ（ある。これは、軸線方向熱流式セ
ンサにくらべて本来低い信号レベル出力を有する半径方
向熱流式センナを利用している沸騰水型原子炉にとって
は特に望ましいことである。

本発明の重要性が第８図に示してあり、この図岐熱流量
−足の時に測足した信号レベル対信号応答時間の曲線を
示すグラフである。曲線４８Ｖｉ従来のガンマ線センサ
のために利用されていた単一の二重接点（ＤＴ）熱電対
装置から得た信号特性を表わしている。曲＠４Ｂのある
点５００所で、最小信号レベルか測足され、この信号レ
ベル以下テは、出力測足精度は信頼性がない。または、
曲線４８０点５０Ｆｉ最大所望時間限度を表わしており
−これ以上で祉信号応答性が安全装置を作動させるには
遅すぎる。第６図に示す形式のセン？（’ＤＴ）のため
に熱電対装置を利用する場合、第８しｌに示すような信
号的ｌ／Ｍ５２が得られる。第８図の曲線５４は第３図
に示すような４差動接点対式熱１交・ｊ（４ＤＴ）　　
から得た信号を表わしている。このようにして、応答時
間限度内で曲線５２．５４によって示される信号範囲が
本発明の実施の際に最小信号レベル以上で選足され得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軸線方向熱流実施例にしたがったセン
サ組立体の部分側断面図である。 第２回は第１図に示す組立体に伴う温度勾配を表わすグ
ラフを示す図である。 第３図は別の実施例を示す概略図である。 第４図はまた別の実施例の側面図である。 第５図は第４図の実施例に組合った熱電対装置を示す概
略断面図である。 第６図は半径方向熱流実施例にしたがうセンサ組立体の
部分側断面図である。 第７図は第６図の組立体に伴う温度勾配のグラフを示す
図である。 第８図れ信号応答特性を比較するグラフを示す図である
。 １０・・・ガンマ線センサ、１２・・・円筒体、１４・
・・ヒートシンクジャケット、１６・・・案内チューブ
。 ２０・・・縮径部、２６・・・温度差感知装置、３０，
３２゜３４．３６・・・接点。 手続補正、す（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第　６５５４９　１＋２、発明
の名称 ガンマ線センサのための多接点熱電対 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１；　　ヒートシンク外面を有する熱伝導体と、この
   熱伝導体の内部に装着してあって、複数の交互に位置し
   た熱冷温度差位置を有する所足の局部測足帯域で温度差
   信号を発生する温度差感知装置とを通る熱流量を測足す
   るためのセンサ組立体において、前記温度差感知装置が
   少なくとも４つの隔たって直列に接続し良信号発生装置
   と、これら信号発生装置のうちの２つ管前記測足帯域の
   温度差位置の１つに取付け、かつ前記温度発生装置のう
   ちの残りのそれぞれを他の温度差位置のそれぞれに取付
   ける手段とを包含することを特徴とするセンナ組立体。 （２、特許請求の範囲第１項記載のセンサ組立体におい
   て、前記熱伝導体が前記測足帯域の温度差位１０１！１
   １記１つとはけ同じところに位置する縮径−部を備えて
   いて前記温度差位置間に温度差を足めるようになってい
   ることを特徴とするセッサ組立体。 １３１　４Ｉ許請求の範囲第１項またＦｓ、第２項記載
   のセンナ組立体において、前記熱伝導体がカンマ線吸収
   材料で作っであること全特徴とするセンナ組立体。 （４７特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載のセンサ組立体において、＠配信号発生装置が熱電
   対の熱接点、冷接点であることを特命とするセンナ組立
   体。 （５；　　特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載のセンチ組立体において％温度差感知装置の前
   記散村手段が前記熱伝導体に吃うけた中央内径部である
   ことを特徴とするセンサ組立体。 （６）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   記載のセンナ組立体において、前記取付手段が直列に接
   続された熱電対熱冷接点管囲むただ１本のケーブルを包
   含することを特徴とするセン、す組立体。 （７）特許請求の範囲第６項記載のセンサ組立体におい
   て、前記ただ１本のケーブルが熱伝導体内に位置し、か
   つ測足帯域を貫いて延ひている平行に隔たったループ部
   を備えていることを特徴とするセ／す組立体。 （８）特許請求の範囲第２項記載のセンナ組立体におい
   て、熱伝導体を囲み、前記ヒートシンク外面を構成する
   外側ジャケットを包含することを特徴とするセンサ組立
   体。 （９）細長い熱伝導体と、この熱伝導体側足帯域のｌｌ
   Ｉり合った熱冷域における軸線方向位置の温度を感知す
   る温度差感知装置とを有する熱流量監視組立体において
   、熱伝導体における非対称熱流のためにピーク温度が測
   足帯域の熱電における温度感知位置から軸線方向にオフ
   セットしており、前記感知装置が熱域におゆる前記位置
   およびこの熱電の軸線方向両側にある冷域における位置
   にある信号発生装置と、これら信号発生装置を直列に接
   続して測足帯域の熱電における信号発生装置の位置から
   のピーク温度の前記オフセットで生じる誤差Ｏない温度
   差信号を発生する手段とを有すること全特徴とする熱流
   量監視組立体。 凹　特許請求の範囲第９項記載の熱流量監視組立体にお
   いて、前記信号発生装置が前記冷域における各位置にも
   うけた単一の熱電対接点と、Ｍ紀熱電の位置にもうけた
   ２つの熱電対接点とを包含することｔ−特徴とする熱流
   量監視組立体。