JPS5916239B2 - 温度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の炉心の温度測定装置に関する。

原子炉の熱比率（ｈｅａｔ ｒａｔｅ ）を測定するた
めに使用されているようなガンマサーモメータは熱的に
隔離された金属マス（ｍａｓｅ）のガンマ線ニよる加熱
（約９０％）および高エネルギーの中性子による加熱（
約１０％）にもとづいている。

このようにして生じる熱は隣接する燃料棒の出力比に比
例する。

金属マスに生じた熱は接近して保持された制御される熱
通路を通してのみシンク（ｓｉｎｋ）へ逃げるようにな
される。

この熱通路に沿って生じる温度低下はヒーターにおける
熱比率（ワット／グラム）に直接に比例し、それ故中性
子束ではなく隣接する燃料棒の出力に比例することにな
る。

この制御される熱通路に沿って生じる温度低下を測定す
るために配置された１個もしくは複数個のサーモカップ
ルはこの出力に比例した信号を生じる。

この温度低下および信号はヒートシンクの温度によって
大きく影響されることはない。

しかしながらヒートシンクの温度がかなりの程度例えば
５０℃も変化するならば、制御される熱通路の熱伝導性
に対応せる顕著な秒単位の変化を生じ、これはガンマ線
の束が一定であったとしての温度低下の変化としてまた
信号出力の誤差として現われる。

前述したようなロルスタツドその他の特許願であるガン
マサーモメータは、それを挿入する孔が原子炉の燃料棒
を挿入されていない燃料棒ガイドチューブである場合に
は非常Ｑこ正確な渭装置を与える。

原子炉の冷媒がこれらの燃料チューブを通して急速に循
環されているので、ロルスタツドその他の特許願におけ
る外装は充分良好に定め得る温度を有することになる。

ガンマサーモメークの読みはこのために充分（こ正確と
なり、すなわちヒートシンクとして働くガンマサーモメ
ークの外装の温度変化に関して前述した燃通路の略伝導
性における秒単位の変化に注意して正確Ｏこ修正できる
。

しかしながら−レスフッドその他の特許願（こおけるガ
ンマサーモメークは原子炉の炉心を通って延在するドラ
イ孔内に挿入どれるので、原子炉の外装はその部分が孔
に接触しているかいないか（こよって不規則な温度とな
る。

孔に接触する外装部分は冷媒によって冷却された状態に
維持される−力、孔をブリッジするこれらの部分はガン
マ線束によって加熱される。

本発明によればガンマサーモメータとそれが挿入される
孔との間の環状間隙０こばね装置が差渡される。

このばね装置は、ヒートシンクＯこ関してガンマサーモ
メータにおける正しい箇所に熱ブリッジを形成すること
、およびガンマサーモメータの挿入される孔内にてガン
マサーモメータの芯出しを行うことの２つの機能を有す
る。

幾つかの異なる実施例を以下に説明する。

第１Ａ図は前述した田しスタツドその他の特許願に記載
されたような典型的なガンマサーモメータを示している
。

外装置１内部には小さなマスの金属部分があり。

その部分１２（薄い壁のチューブを形成している部分）
は各端が２つのより大きなマスの金属部分１４および１
５（厚い壁のチューブを形成している部分）Ｏこそれぞ
れ連結されている。

周囲のガンマ線束の影響のもとに、金属マス部分１２，
１４および１５はカロ熱される。

マス部分１４および１５における熱は速やかに半径方向
外方へ、すなわち外装置１へまた外装置１から外部を流
れる冷媒もしくは取付チューブのドライ孔のような周囲
へと逃げることができる。

しかしながら金属マス部分１２ｔこ生じた熱は空間１６
が断熱層として働くために速やかに半径方向外方へ逃げ
ることができず、部分１２を長手方向へ伝導して部分１
４および１５から半径方向へ逃げなければならない。

従ってマス部分１２はマス部分１４および１５より高温
となる。

孔１７の軸線に沿って温度をプロットすると、外装置１
が均一に一定温度で冷却される場合には、温度のプロッ
トは第１Ｂ図のグラフ１８によって示される特性を与え
る。

高温部分および低温部分の温度は高温の連接点１９およ
び低温の連接点２０を有するバイメタルサーモカップル
によって検出され、熱勾配ζこ直接的Ｏこ応答する電気
的出力はガンマ線束の測定値である。

外装置１は流動する原子炉の冷媒で全面周囲を被われる
ならば知られた温度に均一に冷却される。

しかしながらガンマサーモメータがドライ取付チューブ
内に挿入される場合には、外装のある部分が取付チュー
ブの部分間を横断するブリッジを形成して取付チューブ
（ウェル）と不良な熱接触を形成する。

例えばもしマス部分１４の外側の外装置１の部分がチュ
ーブと熱的に接触不良であるならば、前０こ述べたよう
に同一のガンマ線のもとて第１Ａ図のガンマサーモメー
タの軸線に沿って測定した温度プロットは第１Ｂ図の点
線グラフ２１で示すようになる。

このグラフは対称的ではなく、また示した温度差は正確
でなく、高温部分はサーモカップルの連接点１９ではな
いことが判る。

本発明ζこよれば、低温の連接部に隣接して外装の取付
チューブとの間の熱的接触不良を避けるための装置が備
えられる。

第２図の長手方向の断面図はロストランドその他の出願
Ｏこよる型式のガンマサーモメータを示しこれはそれが
挿入される孔と良好な熱接触を確保するための手段が備
えられている。

このガンマサーモメーク２１は孔２２内に挿入される。

ガンマサーモメータ２１は直径の大きな金属マス部分２
３および直径の小さな金属マス部分２４．２５を有して
いる。

外装２６は大径の金属マス部分２３と良好な接触を得ら
れるが小径の金属マス部分２４および２５とは離れるよ
うにロール成形されており、これによって小型の金属マ
ス部分２４および２５に関する断熱層として働く空間２
７．２８を形成している。

このようにして周囲のガンマ線束の作用のもとでは小径
のマス部分２４および２５は大径のマス部分よりも高温
となる。

大径マス部分２３の温度を孔２２の温度に近い温度に維
持するために、Ｄ ＩＪソング９およびばね３０が備え
られている。

Ｄリング２９およびばね３０の構造は第２Ａ図の斜図に
示しである。

２つのＤ ＩＪソング９は第２図の機械力０工溝内に別
々に挿入でき、互いに接触するようにできることは事実
である。

両端が互いにフック係合された螺旋状のばね３０はＤ
ＩＪソング外縁まわりの円周溝上に取付けられる。

ばね３０の付勢力はＤ ＩＪソング所定位置に保持する
。

ばね３０の個々の巻部のばね性がこれらの巻部を孔２２
の形状および寸法に合致させ、孔寸法の変化を許容でき
るようＯこなす。

溝３１の面積部分が大きいため、またばね３０の巻部が
Ｄ ＩＪソング９および孔２２３こ対して緊密に押圧さ
れるため、外装２６と孔２２との間の熱的抵抗は孔２６
とその内部に弛く配置された外装との間の熱的抵抗に比
較してかなり低減される。

さらにまた、もし孔がウェット孔であるならば、それに
沿って流れる原子炉の冷媒の流れが大きく邪魔されるこ
とはない。

何故ならば流体は螺旋状のばね３０の連続せる巻部の間
を通り孔に沿って流れることができるからである。

第３図は本発明の実施例を示し、これにおいてはりボン
ばね３５（第３Ａ図に良く見られる）が溝３６内にスナ
ップ係合されている。

このリボンはね３５はスプリット３７を有しており、こ
れにより外装３８の犬なる直径部上にスナップ係合でき
るようになされている。

他の点に関しては第３図のガンマサーモメータは第２図
のものと同様である。

第３Ａ図の熱的ブリッジの熱的抵抗は第２Ａ図のそれよ
りも若干大きいが、多くの適用例に適するとともに構造
が簡単である。

リボンばね３５は原子炉の冷媒の長手方向の流れに邪魔
とはならない。

第４図は他の実施例に示している。

ここで熱的ブリッジは、微細なステンレス鋼ワイヤーか
らなる管状ニット繊維のはねマス部分４１で作られる。

ニットチューブは３０％密度にまで潰され、これによっ
てスポンジ状のスリーブが形成される。

これは脱湿圧縮ガスに使用されるものと同様である。

スポンジ状スリーブはガンマサーモメータの外装４２上
に滑らせて取付けられ、所定位置に溶接される。

外装に対して金属スポンジを抵抗溶接するために、外装
をローラー成形工程の間に鋭角状に形成することが良好
とされる。

何故ならばスポンジは平担面に対するよりも突起縁に対
して溶接する力が容易であるからである。

はねマス部分４１は外装４２と孔４３との間の熱的抵抗
を減小し、また原子炉の冷媒の長手方向の流れをも許容
する。

第４図に示す実施例は熱的ブリッジがガンマサーモメー
タに固定されるという顕著な利点を有する。

第５Ａ図は他の実施例を示し、これにおいては外装５１
と孔５２との間の良好な熱的接触が形成され、また孔５
２内での外装５１の良好な芯出しが行え、また原子炉の
冷媒の長手方向の流れを許容する。

他の実施例として、外装５１は犬なるマス部分５３と硬
く接触するようにロール成形される。

外装５１は冷却を行うので、犬なるマス部分５３は小な
るマス部分５４．５５はどは加熱されない。

外装５１の小なるマス部分５４および５５に対する部分
において、外装は最初の円筒形状から長円形状へグイ変
形され、その長外径は孔５２内に滑り嵌合するように、
また頬内径は小なるマス部分５４．５６の外径を収容す
るようになされる。

ダイ成形工程の間、最初の円筒外装５１は対向する型ブ
ロックによって潰されて短軸寸法を形成するようになさ
れる。

１つの直径が減小される際、外装５１はそれと直角な方
向の直径に沿って拡大して長軸寸法を形成するのであり
、外装５１と孔５２との間に滑り嵌合を得られるような
適当な変形程度が達成されることをモニターされる。

注目すべきは前述したようＱこ成形面は外装の軸線に沿
って常に一定とされあるいは螺旋状となし得ることであ
る。

滑り嵌合により、外装５１と孔５２との間には良好な熱
的接触が得られる。

同時に、外装５１と空間５６および５７で囲まれる小な
るマス部分５４．５５との間の断熱は破壊されることは
ない。

良好な接触は第５Ｃ図の矢符５８で示され、間隙は引出
線５９で示されている。

この形態の構造により形成される熱的ブリッジは非常に
強いことが明らかとなる。

ここに説明した熱的ブリッジおよび芯出し装置は一般に
所定位置に固定されて使用されるロストランドその他の
出願に係る型式のガンマサーモメークと組合せてのみ使
用されるのでなく、一般に走査作動されるように使用さ
れるスミス型式の移動ガンマサーモメータと一緒にも使
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は従来技術による固定式のガンマサーモメータ
の長手方向断面図であり、第１Ｂ図は正規の望ましい対
称的な分布および非対称冷却が生じた時の不都合な非対
称分布に関して固定式ガンマサーモメータに沿う温度分
布を示すグラフ。 第２図は位置決めリングおよびはねワイパーを使用して
熱的ブリッジおよび芯出し装置を有する形式を特徴とす
る孔内のガンマサーモメータの長手方向断面図、および
第２Ａ図は熱的ブリッジおよび芯出し装置等を示す斜視
図。 第３図は波形のりボンばねを使用して熱的ブリッジおよ
び芯出し装置を有する形式を特徴とする孔内のガンマサ
ーモメータの長手方向断面図、および第３Ａ図は熱的ブ
リッジおよび芯出し装置を示す斜視図。 第４図はデミスタ−材料よりなる熱的ブリッジおよび芯
出し装置を特徴とする取付孔内のガンマサーモメータの
長手方向断面図。 第５Ａ図および第５Ｂ図は長手方向断面図であり、その
平面は互いに約３０゜の角度をなし、長手方向に間隔を
置かれているが取付孔内のガンマサーモメータの部分に
隣接する２つの部分を示し、ガンマサーモメータの外装
が長円形で熱的ブリッジおよび芯出し装置とじて作用し
ていることを特徴とするものの断面図。 これらの２つの長手方向断面図は、第５ｃ図０こ５Ａ。 ５Ｂで示されている。 第５ｃ図は第５Ａ図および第５Ｂ図に示したような長手
方向０こ間隔を置いた部分の横方向断面図。 １１・・・・・・外装、１２，１４，１５・・曲金属マ
ス部分、１６・・・・・・空間、１８．２１・・・・・
・グラフ、２２・・・・・・孔、２３，２４，２５・・
曲金属マス部分、２６・・・・・・外装、２７，２８・
・・内空間、２９・・・・・・Ｄリング、３０・・・・
・・ばね、３１・・・・・・溝、３５・・山・リボンば
ね、３６・・・・・・溝、４２・・曲外装、４３・・・
両孔、５１・・・・・・外装、５２・・曲孔、５３，５
４゜５５・・・・・・金属マス部分、５６．５７・・面
突間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉の炉心を通して延在する孔と、前記孔内に挿
   入されるガンマサーモメーターき、これにより前記ガン
   マサーモメータが前記炉心からのガンマ線放射によって
   力Ｏ熱されることと、前記ガンマサーモメータの一部を
   前記孔に熱的に連結するための熱的ブリッジと、 これにより前記ガンマサーモメータの前記一部が前記孔
   に対する前記熱的ブリッジの熱伝導により熱を放出する
   ことで前記カンマサーモメータのヒートシンクとして作
   用することと、 の組合せからなることを特徴とする温度測定装置。 ２、特許請求の範囲第４項記載の装置であって、前記ガ
   ンマサーモメータが長手軸線を有し、また該長手軸線ま
   わりに大体円筒形の延在面を有しており、 前記熱的ブリッジが前記孔から大体等距離につき前記長
   手軸線を隔てており、 これにより前記長手軸線が前記孔と大体同軸線であり、 これによりガンマサーモメータと孔との間の基本的な熱
   的接触が前記熱的ブリッジを通して行われる、 ことを特徴とする温度測定装置。 ３ 前記熱的ブリッジが前記ガンマサーモメータに取付
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の温度測定装置。 ４ 前記熱的ブリッジが前記孔の長さに沿って滑動する
   ようになされていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項の温度測定装置。 ５ 前記熱的ブリッジが柔軟でガンマサーモメータと孔
   との間の間隙を差渡されて延在していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の温度測定装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置であって、前記ガ
   ンマサーモメータがその外面に前記長手軸線と同軸心の
   環状溝を有し、 前記熱的ブリッジが前記環状溝内に維持されている、 ことを特徴とする温度測定装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置であって、前記熱
   的ブリッジが前記環状の溝内に嵌合される環状リングの
   ２つの半体よりなることと、前記環状リングがその周縁
   に環状凹部を有することと、 前記半休を前記環状溝内に維持するとともにそれ自体が
   前記凹部によって維持されるように前記凹部内にスナッ
   プ係合された、押付力を作用せる成形され無端とされた
   螺旋状はねと、 前記はわが前述したすべての部材の寸法（こよって前記
   孔内に滑り可能に接触されるようになされていることと
   、 を含んでなることを特徴とする温度測定装置。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の装置であって、前記熱
   的ブリッジが波形リボンばねであり、その軸線が円を定
   めており、その波形頂点がより大径の円および小径の円
   を定めることと、 前記小径の円が前記環状溝の直径Ｑこ緊密に嵌合する直
   径とされていることと、 前記大径の円が前記孔に緊密に嵌合することと。 これにより前記波形リボンはわが前記環状溝内に維持さ
   れて前記孔内を滑動できるようになされていることと、
   を含んでなることを特徴とする温度測定装置。 ９ 前記熱的ブリッジは弾性的な熱伝導フィラメントで
   作られた環状形のマス部分であることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の温度測定装置。 １０前記環状形のマス部分の内径が前記ガンマサーモメ
   ータの外面に溶接されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第９項記載の温度測定装置。 １１ 特許請求の範囲第２項記載の装置であって、前記
   ガンマサーモメータの前記外面の一部が対をなす突起を
   有し、 該各対部材が前記長手軸線の反対両側に配置され、 各対の頂部と頂部との間の距離が前記孔の内面に緊密に
   嵌合し、 これにより対をなす前記突起が前記熱的ブリッジを形成
   し、 これにより対をなす前記突起が前記ガンマサーモメータ
   を前記孔内Ｏこ芯出しする、ことを特徴とする温度測定
   装置。 １２一対の突起部材が互いに対称的であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項記載の温度測定装置。 １３特許請求の範囲第２項記載の装置であって、前記外
   面の一部が前記孔に緊密に嵌合する長軸を有する長円形
   であり、 これにより前記孔に接触する前記長円の部分が前記熱的
   ブリッジを形成していること、 を含むことを特徴とする温度測定装置。 １４前記長円形が弾性的であり、それ自体を前記孔内Ｏ
   こ滑動可能Ｏこ接触させるようになっているこを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項記載の温度測定装置。