JPS60104239A - 充填密度測定装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は管内に充填した内容物の充填密度を管の外側か
ら非破壊的に測定する充填密度測定装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に沸騰水型原子炉（以後ＢＷＲと称す）は原子炉圧
力容器内に炉心を収容しており、この炉心は複数の燃料
集合体および制御棒等から構成されている。上記制御棒
内には中性子を吸収するボロ／カーバイ）　（Ｂ４Ｃ）
を充填した吸収棒が複数本（制御棒１本当り約百本）装
荷されており、これら複数本の吸収棒からなる制御棒を
炉心内に挿入引抜することにより炉心の出力を制御する
構成である。上記吸収棒は中空状の管内にボロ／カーバ
イトを充填し、両端をエンドプラグで溶接した構成であ
り、ボロ／カーバイトのつまり具合は管長手方向に一定
であるとはいえない。

上記吸収棒のボロンカーバイトのつまり具合る。まずあ
らかじめ管の内径および全長を測定して内容積を算出す
る。そして充填したボロ／カーバイトの重量を測定して
おきその重量および上記内容積より単位容積当りのボロ
ンカーバイトの充填量を算出する。しかしながらこの方
法では実際に管内に充填されたポロンカーノ（イトの量
を管長手方向に部分的にその充填密度を測定することが
できないという不具合がおった。

そこで部分的に充填密度を測定する方法として次のよう
な方法が考えられている。すなわち管の外径なレーザで
測定し、肉厚を超音波で測定してＣれらの値から管の内
径、単位長さ当りの内容積をめる。そして放射線を照射
してその透過量をシンチレーションカウンタで測定しこ
の測定値および上記単位長さ当りの内容積からポロンカ
ーバイトの充填密度を算出する。このような操作を管の
長手方向に所定間隔で施すことにより充填密度を部分的
に測定する構成である。しかしながら、この場合肉厚、
測定に使用する超音波装置はきわめて高価であり、また
超音波を管内に伝達する為に必要な接触媒質である水を
供給する装置が必要となってしまう。さらに・ｄの送り
速度を一定に操作しても上記水の′影響によりＶ−ザ装
置、超音波装置および放射線装置の測定位置がずれてし
ま９恐れがあり部分的な充填密度を高精度で測定するこ
とができないという不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、管長手方向の部分的な充
填密度を精度良く測定することができると同時にコスト
の低減を図ることが可能な充填密度測定装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明罠よる充填密度測定装置は複数の吸収棒
を順次移送する第Ｉの吸収棒移送機構と、この第１の吸
収棒移送機構の吸収棒送り出し側に設置された計測装置
と、この計測装置を通過した吸収棒を移送する第２の吸
収棒移送機構と、前記計測装置からの信号をもとに吸収
棒の内容物充填密度を算出する演算装置と、前記第１の
吸収棒移送機構および計測装置との間に介在し吸収棒を
計測装置に送り込む吸収棒送り込み機構と、計測装置お
よび第２の吸収棒移送機構との間に介在し吸収棒な送り
出す吸収棒送り出し機構と、前記計測装置に設けられ吸
収棒送り出し方向と直交する方向からエネルギの異なる
放射線源より放射線を照射しその透過量を測定する放射
線機構と、計測装置に設けられ上記放射線の照射線を含
む任意の平面内で吸収棒に光を発信し吸収棒を挾んで相
対する側で愛情することにより吸収棒の外径を計測する
光検出機構とを具備した構成である。

〔発明の実施例〕

以下第１図ないし第８図を参照して本発明の一実施例を
説明する。まず第１図および第２図を参照して本実施例
による充填密度測定装置の測定原理について説明する。

図中符号１は内部にポロンカーバイト２を充填した吸収
棒を示す。

また図中符号３は計測装置を示す。この計測装置３は光
検出機構としてのレーザ機構４および放射線機構５から
構成されている。上記放射線構構５は遮蔽体６、この遮
蔽体６に囲まれて設置されたガンマ線源７およびシンチ
レーションカウンタ８とから構成されている。上記ガン
マ線源７はそれぞれエネルギの異なる２つの線源、セシ
ウム（Ｃｓ　）９およびアメリシウム（Ａｍ）？（７か
ら構成されて２す、このガンマ線源７から上記吸収棒１
にガンマ線を照射してその透過波をシンチレーションカ
ウンタ（ＮａＩ　）８で測定する。この測定値は演算装
置１１に入力される。

一方上記ガンマ線を照射した位置と吸収棒１長手方向に
同一位置でレーザ機構４により吸収棒ｌの外径を測定す
る。このレーザ機構４はレーザ発信器１２およびレーザ
受信器１３よりなり、第２図にも示すよりに前記ガンマ
線源７およびシンチレーションカウンタ８を結ぶ線と直
交する線上に配置されている。このように直交した位置
に配置したのは相互に与える影響な最少眼に抑える為で
ある。。なお直交していなくても測定は可能である。そ
してレーザ受信器１３からの測定信号も前記演算装置Ｉ
Ｉに入力される。

前記シンチレーションカウンタ８からの測定信号は演算
装置Ｕの増幅器１４で増幅されスペクトルスタビライザ
１５にてガンマ線源の種類に起因する２つの異なったエ
ネルギを分析する。そしてそれぞれシングルチャンネル
アナライザ１６．１１により分析されカウンタ１８゜１
９で計量されＣＰＵ　２０に入力される１、すなわカー
バイト２の充填量および管の肉厚を算出する構成である
。そして上記ＣＰＵ　２０はこれらボロンカーバイトの
充填量、管の肉厚およびレーザ受信器１３により測定さ
れた管の外径から単位容積（例えば１廖３　）当りのボ
ロンカーバイト充填量すなわち充填密度を算出し、プリ
７り／プロッタ２１等で記録する構成である。なお図中
２２はキーボード、２３はディスプレイ、２４はフロッ
ピディスクをそれぞれ示す。

次に本実施例の充填密度測定装置の構造について説明す
る。第３図は装置の平面図であり、図中符号υは第１の
吸収棒移送機構を示す。

充填密度測定装置はこの第１の吸収棒移送機構３１、前
述した計測装置３、これら第１の吸収棒移送機構３１お
よび計測装置−との間に介在された吸収棒送り込み機構
３２、第２の吸収棒移送機構υ、この第２の吸収棒移送
機構３３と上記計測装置３との間に介在された吸収棒送
り出し機構ＬΔ、そして前述した演算装＠：１１とから
構成されている。

前記第１の吸収棒移送機構Ｌユは以下のように構成され
ている。図中符号３５は基礎台を示し、この基礎台３５
上には吸収棒プール３６がフレーム状に設けられている
。上記基礎台３５上には吸収棒プール３６と平行な線上
に複数の吸収棒受ロー２３７が所定間隔で配置式れてお
り、上記吸収棒プール３６は第５図のようにこれら吸収
棒受ローラ３７側に下り傾配となっている。また前記計
測装置３と相対する側の端部には吸収棒取出しフィンガ
３８が駆動モータ３９と連結して設けられている。すな
わち駆動モータ３９により１本の吸収棒１をその溝に保
持した吸収棒取出しフィンガ３８を第５図中矢印で示す
方向に回転させて前記吸収棒受μ！−２３７上に載置さ
せる。そして吸収棒押出用電動シリンダ４０を第３図中
矢印で示す方向に作動させて上記吸収棒１の先端を前記
吸収棒送り込み機構υ中に押し込む。上記吸収棒押出用
電動シリンダ４０の進行方向所定位置にはリミットスイ
ッチ４ノが設けられており、吸収棒押出用電動シリンダ
４０はこのリミットスイッチ４１に当接することにより
その進行を停止し、逆方向に移動して元の位置に戻る構
成である。上記リミットスイッチ４１は吸収棒Ｉの先端
が確実に吸収棒送り込み機構Ｌノ中に進入するような位
置に設置されている。

次に吸収棒送り込み機構Ｕについて第７図および＄８図
を参照して説明する。図中符号４２は前段ローラ部を示
し、この前段ロー２部４２はＶ溝４．？Ａを有しこのＶ
溝４．９Ａを挟んで両側に歯車４３ｆ３を有するローラ
４３を上下に設けた構成である。また前段ローラ部４２
と吸収棒１進行方向に所定間隔を有して後段ローラ部４
４が設けられている。この後段ローラ部４４も前段ロー
ラ部４２同様Ｖ溝４５Ａを有しこのＶ溝４５Ａを挟んで
両側に歯車４５Ｂを有するロー２４５を上下に設けた構
成である。そしてｍＭＺロー２部４２の上側ローラ４３
および後段ロー２部４４の上側ローラ４５は共通の支持
部材４６を介してスプリング４７．４８により下方に一
定の力で押圧されている。また前段ローラ部４２の下側
ローラ４３および後段ローラ部４４の下側ローラ４５に
はタイミングプーリベルト４９（第７図中２点鎖線で示
す。〕が巻回されているとともに下側ロー２４３には吸
収棒送り込み用のステッピングモータ５０が連結されて
いる。そして前記吸収棒押出用電動シリンローラ部４２
内に押込まれる。そして以後吸収棒１はこの吸収棒送り
込み機構Ｌノにより一定の速度で計測装置ｌに送られる
。この計測装置豆は吸収棒１を挾んで鉛直下方に前述し
た遮蔽体６で囲まれたガンマ線源７を有し上方にシンチ
レーションカウンタ８を有している。また第３図中上下
方向にレーザ発信器１２およびレーザ受信器１３が設置
されている。吸収棒１はこの計測装置３にて所定の間隔
で計測されていく。

計測装置ｒｉ　ｓを通過した吸収棒１は前述した吸収棒
送り出し機構３４内に入りさらに第２の吸収棒移送機構
υ上に移送される。上記吸収棒送り出し機構３４は上下
１対のローラ５１Ａ。

５１ｆ３と上側のローラ５１人を下方に一定の力で付勢
するスプリング５２と、下側ローラ５１ｆ３に連結され
た送り出し用ステッピングモータ５３とから構成されて
いる。計測装置３を通過した吸収棒１は上記送り出し用
ステッピングモータ５３の駆動力を受けたローラ５１に
、５１Ｂ間を通り第２の吸収棒移送機構３３上に送り出
される。

次に上記第２の吸収棒移送機構３３について説明する。

図中符号５４は基礎台を示し、この基礎台５４上には吸
収棒プール５５が設置されているとともに吸収棒１の進
行方向に複数の吸収棒受ロー２５６が所定間隔を有して
配置はれている。これら吸収棒受ロー２５６線上の右寄
り位置にはリミットスイッチ５７が設けられさらに右寄
りの基礎台５４端部にはリミットスイッチ５８が取付け
られている。そして上記リミットスィッチ５７手前位置
には左右１対のローラ５９Ａ、５９ｆ３よりなる深追い
ローラ部６０が設けられており、またリミットスイッチ
５８の右寄り位置にはストッパ６１が設１ｉｆｆされて
いる。このストッパ６ノは吸収棒１の過送りを防止する
目的で設けられている。前記吸収棒プール５５は第６図
にも示すように上段部５５Ａおよび下段部ｓｓＢの２段
構造となっており、吸収棒受ロー２５６と反対側に下り
勾配となっている。また吸収棒プール５５に沿って吸収
棒選別アーム機構６２が設けられている。この吸収棒選
別アーム機構りは計測の結果合格した吸収棒１を吸収棒
プール５５の上段部５５Ａ上に移送するアーム６３と不
合格の吸収棒１を下段部ｓｓＢ上に移送するアーム６４
とからなり、それぞれ駆動用モークロ５′、６６を有し
ている。

そして前記吸収棒送り出し機構３３から送り出された吸
収棒１は吸収棒受ロー２５６上を図中矢印で示す方向に
移送されていき吸収棒１の先端が前記リミットスイッチ
５７を押すとその信号により前記深追いローラ部６ｏの
１対のロー２５９）、、５９Ｂが閉成し、一方のロー２
５９Ａが図示しない駆動機構により駆動して吸収棒１を
さらに図中右方向に移送する３、そして吸収棒１の先端
がリミットスイッチ５８を押すと深追いローラ部６０は
停止する。そして前記吸収棒選別アーム機構６２により
吸収棒プール５５の上段部５５Ａ、下段部ｓｓＢのどち
らかに載置される。そして次の吸収棒１が同様の手順で
計測されていく構成である。

以上の構成によると、まず計測装置３においてエネルギ
の異なる２つのガンマ線源セシウム（ｃ　Ｓ＋　８　？
　＞、アメリシウム（Ａｍ”’）からそれぞれガンマ線
を照射してその透３ｍ　ｉｌより２つの未知数すなわち
吸収棒１の管の肉厚および充填されているボロンカーバ
イトの量を算出し、これらの値とレーザ機構４により計
測された管の外径から部分的な充填密度を算出している
ので、従来のように管の内径を測定する為に超音波装置
を使用する必要はなく装置としてのコストを大巾に低減
させることができるとともに超廿波装置を使用する際接
触晶質として必要であった水による測定精度の低下をな
くすことができる。

また吸収ｎ１の長手方向の一点回一筒ノシ「で外径。

肉厚、充填量を測定しているので充填密度を正確に測定
することができる。そして吸収棒１は第７図にも示すよ
りにボロンカーバイト２の移動防止用のボールＩＢの移
動を防止するために長手方向にディンプルＩＡが形成さ
れており、一定の速度で移送されにくい形状となってい
るが、吸収棒送り込み機構りにおいて、各ローラ４３．
４５にＶ溝４３に、４５Ａを形成するとともにＶ溝４Ｊ
Ａ、４５Ａの両側に歯車４３Ｂ。

４５ｆ３を設けているので吸収棒１はロー２４３゜４３
問および４５．４５間にて４点で接触することになり、
また上側のロー２４３．４５は共通の支持部材４６を介
してスプリング４７　、４１１により一定の力で下方に
付勢されているので、吸収棒１の吸収棒送り込み機構Ｕ
内での滑りを防止するとともに一定の速度で計測装置３
に吸収棒１を送り込むことができ、これによって計測装
置ｌにおける測定精度の向上を図ることが可能となる。

さらに吸収棒送り込み機構３２には吸収棒１進行方向に
前段ロー２部４２および後段ローラ部４４の２つのロー
ラ部が設けられているので、吸収棒１を計測装置３の測
定中心位置に確実に送り込むことができ、計測装置豆に
おける測定精度を向上させる上できわめて効果的である
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明による充填密度測定装置は複
数の吸収棒を順次移送する第１の吸収棒移送機構と、こ
の第１の吸収棒移送機構の吸収棒送り出し側に設置され
た計測装置と、この計測装置を通過した吸収棒を移送す
る第２の吸収棒移送機構と、前記計測装置からの信号を
もとに吸収棒の内容物充填密度を算出する演算装置と、
前記第１の吸収棒移送機構および計測装置との間に介在
し吸収棒を計測装置に送り込む吸収棒送り込み機構と、
計測装置および第２−の吸収棒移送機構との間に介在し
吸収棒を送り出す吸収棒送り出し機構と、前記計測装置
に設けられ吸収棒送り出し方向と直交する方向からエネ
ルギの異なる放射線源より放射線を照射しその透過量を
測定する放射線機構と、計測装置に設けられ上記放射線
の照射線を含む任意の平面内で吸収棒に光を発信し吸収
棒を挟んで相対する側で受信することにより吸収棒の外
径を計測する光検出機構とを具備した構成である。

したがってエネルギの異なる放射線源から放射線を照射
してその透過量を計測することおよび光検出機構により
管の外径を計測す・ることにより従来のように超音波装
置で管の内径を計測することなく内容物の充填密度を計
測することができるので装置としてのコストを大巾に低
減させることができる。そして超音波装置を使用した場
合に必要であった水による測定精度の低下をなくすこと
ができるとともに第１の吸収棒移送機構および吸収棒送
り込み機構により吸収棒を一定の速度で計測装置の計測
中心位置に送り込むことが可能となる等計測装置におけ
る測定精度を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第８図は本発明の一実施例を示す図で第１
図は測定原理を示す図、第２図は計測部の位置関係を示
す図、第３図は充填密度測定装置の平面図、第４図は充
填密度測定装置の正面図、第５図は第４図のｖ−■矢視
図、第６図は第４図の■−■矢視図、第７図は吸収棒送
り込み機構の詳細図、第８図は第７図の■−■矢視図で
ある。 １・・・吸収棒、３１・・・第１の吸収棒移送機構、３
・・・計測装置、４・・・レーザ機構（光検出機構）、
５・・・放射線機構、１１・・・演算装置、Ｕ・・・吸
収棒送り込み機構、Ｂ・・・第２の吸収棒移送機構、３
４・・・“吸収棒送り出し機構。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦矛６図 Ｊｌ？６図 矛８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の吸収棒を順次移送する第１の吸収棒移送機
   構と、この第１の吸収棒移送機構の吸収棒送り出し側に
   設置された計測装置と、この計測装置を通過した吸収棒
   を移送する第２の吸収棒移送機構と、前記計測装置から
   の信号をもとに吸収棒の内容物充填密度を算出する演算
   装置と、前記第１の吸収棒移送機構および計測装置との
   間に介在し吸収棒を計測装置に送り込む吸収棒送り込み
   機構と、計測装置および第２の吸収棒移送機構との間に
   介在し吸収棒を送り出す吸収棒送り出し機構と、前記計
   測装置に設けられ吸収棒送り出し方向と直交する方向か
   らエネルギの異なる放射線源より放射線を照射しその透
   過量を測定する放射ｍ機構と、計測装置に設けられ上記
   放射線の照射線を含む任倉の平面内で吸収棒に光を発信
   し吸収棒を挟んで相対する側で受信することにより吸収
   棒の外径を計測する光検出機構とを具備したことを特徴
   とする充填密度測定装置。
2. （２）上記放射線機構はセシウム（ｃ　、　１　ｇ　？
   　）およびアメリシクＡ（Ａｍ”’）の２ｓ類の線源な
   有する放射線照射部と、この放射線照射部と吸収棒を挟
   んで相対する側に設置され放射線の透過量を測定するシ
   ンチレーションカウンタとから構成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の充填密度測定装置。
3. （３）上記吸収棒送り込み機構は、■溝を有しこのＶ溝
   の少なくとも片側に歯車を有し上下１対よりなるローラ
   部を吸収棒進行方向に２基設置し、それぞれ上側のロー
   ラを共通の支持部材で支持し、この支持部材を介して上
   側のローラを下方に一定の力で押圧する弾性部材とから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の充填
   密度測定装置。