JPS6015546A - 局所ボイド率分布の測定方法 - Google Patents

局所ボイド率分布の測定方法

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JPS6015546A
JPS6015546A JP58123950A JP12395083A JPS6015546A JP S6015546 A JPS6015546 A JP S6015546A JP 58123950 A JP58123950 A JP 58123950A JP 12395083 A JP12395083 A JP 12395083A JP S6015546 A JPS6015546 A JP S6015546A
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慎一 師岡
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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、局所ディト率分布の測定方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に原子炉の伝熱流動現象を解明するりえで気液二相
流のボイド率を正確に測定することは、原子力機器の熱
水力設計上極めて重要である。気液二相流は周知のよう
に気液各相の流量や管状等によって穏々の流れの様体を
とり、気泡全体の面積が流路の断面積に対して占める割
合をボイド率と称して通常αで表わしている。
従来のボイド率測定法としては例えば探針法あるいはX
線又はγ線透過法などがあシ、探針法は先端に二つの電
極を有する探針を二相流内に突入させ、気液間の電極間
における馴伝導度差を利用して探針の先端が気泡に接し
ている時間の割合から局所がイド率をめる方法である。
また、X線透過法は第1図に示すように二相流が流れる
流路管1の外側にX線管2を配設してX線を照射し、こ
れを対向側に配設された検出器3および計数器4によっ
て流路管1を透過したX線の透過強度を測定することに
よシボイド率αをめる方法曵い鷹測定されたX線の強度
′f、Ixとし、同じ流路管1で液相のみ流れた場合の
測定X線強度をI4、気相のみ流れた場合の測定X線強
度を13とすると、がイド率αは次式によってめられる
0 α” An (Ix) An(IA)/ln (Ig 
) 4n (It)しかしながら、これらの測定方法は
それぞれ次のような欠点を有しておシ、いずれの場合も
ボイド率を正確に測定することは困難であつfc。
即ち、探針法の場合は探針を気液二相流内に突入させる
ため内部の流れに乱れが生じ、しかも電極間の電気伝導
度による信号の処理に離があり、正確な局所ボイド率を
測定することはできない。また、X線又はγ線透過法の
場合は探針法に比べて精度は優れているが、第1図に示
すように流路管1の断面のx −x’線上のボイド率が
められるにすぎず流路管1の断面全体のボイド率あるい
はめようとする局所ボイド車ヲ求めることはできなかっ
た。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであシ、その目
的は気液二相流のように密度分布が時間的に変動する流
動物体の局所ボイド率分布を精度よく測定できる局所デ
ィト率分布の測定方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記の目的を達成するために、被測定流体が流
れる流路の外側からX線又はγ線コンピュータ断層撮影
装置を所定回数連続して走査し、各走査で得られた投影
データを平均化して被測定流体の局所ボイド率分布をめ
ることを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図(、) (b)ないし第5図はいずれも本発明の
詳細な説明するための図で、第2図(a)(b)はX線
又はγ線コンピュータ断層撮影装置の原理を説明する図
である。同図においてX線又はγ線コンピュータ断層撮
影装置いわゆるCTスキャナは、通常被測定流体が流れ
る流路管1の外側にXW?J又はγ線管21とX線又は
γ線検出器22とが対向して配置され、ペンシルビーム
と呼ばれる細い1本のX線又はγ線ビームがX線又はγ
線管21から検出器22に向って出射し、流路管1を透
過したX線又はγ線の強度を検出器22で検出して投影
データを得ている。
CTスキャナの撮影方式については種々のものが存在す
るが、transAate/rotate (T −R
)方式あるいはrotate/rotate (R−R
)方式などが一般的である。T−R方式は初めにX線又
はγ線管21と検出器22とが第2図(a)に示す二う
に流路管1を横切るように一体となって直走走査(tr
anslate動作)f:行い、平行等間隔に分布しブ
こ投影データを得ている。translate動作が終
了すると、次に第2図(b)に示すようにX線又はγ線
管21と検出器22とが一体となってが1路管1を中心
に微小角(通常1° )だけ回転(r□tate動作)
する。rotate動作が終了すると再びtranst
ate動作が開始され、以後両動作が交互に繰り返され
、最終的にX線又はγ線管21と検出器22とが流路管
1の回シを1800回転したところで1回の走査が終了
する。
また、R−R方式は図示は省銘したが通常、X線又はr
線管21と検出器22とが一体となって流路管10回シ
を回転し、その間一定角度ごとにX線又はγ線を出射し
て投影データを得ている。そして、X線又はγ線管21
と検出器22とが360°回転して元の位置に戻ると、
1回の走査が終了する。
とのようにしてT−R方式あるいはR−R方式によって
得られた投影データを基にコンピュータの画像再構成ア
ルゴリズムによって被測定流体のX線又はγ線吸収係数
分布をめるわけであるが、数学的には次のような原理に
基づく。
とじ、流路管1に入射するX線又はr綜の強度を!。、
流路管1を透過したX線又はγ線の透過強度をIとする
と、次式によりてめられる。
g(r rθ) =tn (I/I 0) ==ftt
 f(x t y ) dt’ここで、積分は第3図に
示すX線ないしγ線の透過方向の線積分である。なお、
CTスキャナノ画像再構成アルゴリズムは基本的には上
記積分の逆変換をめるものでちり、その方法には逆投影
法、重畳積分法などがあるO このようにしてめられたX線又はγ線の線吸収係数分布
t (x、y)は、密度分布ρ(X+7)と質量吸収係
数μの積に等しく、μは物質の種類に依存するので、μ
がわかれば密度分布ρ(x、y)がまる。また、X線又
はγ線の線吸収係数分布f(x+y)は被測定流体の局
所ボイド率分布をα(x、y)とすれば、次式によって
表されるので局所ディト率分布α(x、y)をめられる
Bx+y)=α(x、y)ρ、・μえ+(1−α(x、
y))ρ、・μ。
とこで、添字人は気相、Wは液相を表わす。
このようにCTスキャナは投影データをT−R方式おる
いはR−R方式等によって多方向から収集しているので
、原理的には気液二相流の局所ボイド率分布α(x、y
)を測定することが可能である。しかしながら、現在O
CTスキャナで二相流を断層撮影するとほとんどの場合
、01画像に乱れが生じ、特にスラグ流のような流れに
対しては精度が著しく低下する。これはCT測測定基礎
となる投影データが二相流の流れによる時間的変動でゆ
らぎを起し、これが静止物体を対象とした画像再構成ア
ルゴリズムの中ではノイズとして認識されるためである
。しかしながら、二相流は流動条件(流量、圧力、:M
、度)が一定である限シスラグ流のような乱れを伴った
流れにおいても時間平均の局所ボイド率分布が存在する
。従って、長時間投影データを・積算し、その平均をと
ると、その平均値はおる値に収束するはずである。
従って、本実施例においてはCTスキャナを所定回数連
続して走査し、各走査で得られた投影データを平均化し
て01画像を作成すれば、時間平均の局所がイド率分布
がめられる。ここで、CTスキャナの走査回数は次のよ
うにして決定する。例えば、CTスキャナの駆動を一時
停止した状態で流路管1の外側からX線又はγ線を連続
ヱ して曝射し、流路管1を透過したX線又はγ線の透過強
度の時間変化を測定する。第4図はその測定結果の一例
を示す線図である。次に、測定したX線又はγ線の透過
強度をf(1)とし、その透過平均強度Tを次のように
定義して、f df一定値となる時間tl’にめる。
第5図は透過平均強度Tと時間tとの関係を示す線図で
ある。同図に示すように透過平均強度子は時間t1以降
に一定値となり、被測定流体の時定数が11であること
が判明する。次に投影データのサンブリングタイムラt
sとしてCTスキャナの走査回数Nを決定する。
N = tl / t s そして、CTスキャナQN回回正上連続て走査し、各走
査で得られた投影データを平均化して01画像を作成す
ればよい。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、例
えばT−RあるいはR−R方式以外OCTスキャナを用
いても実施可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、被測定流体が流れる
流路の外側がらCTスキャナを所定回数連続して走査し
、各走査で得られた投影データを平均化して前記被測定
流体の局所がイド率分布をめるようにしたので、気液二
相流のように密度分布が時間的に変動する流動物体の局
所列?イド率分布を精度よく測定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のボイド率測定法の一例を示す図、第2図
(、) (b)ないし第5図はいずれも本発明の詳細な
説明するための図で、第2図(−) (b)はT−R方
式OCTスキャナの原理図、第3図はCTスキャナによ
ってめられるX線又はγ線線吸収係数分布を説明する図
、第4図はCTスキャナによって測定されたXM又はγ
線の透過強度の時間変化の一例を示す線図、第5図は流
動条件が一定の場合のX線又はγ線の透過平均強度の時
間変化を示す線図である。 1・・・流路管、21・・・X線又はγ線管、22・・
・検出器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦M1図 第2区 (a) (b)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定流体が流れる流路の外側からCTスキャナ
    を所定回数連続して走査し、各走査で得られた投影デー
    タを平均化して前記被測定流体の局所ボイド率分布をめ
    ることを特徴とする局所ボイド率分布の測定方法。
  2. (2)前記CTスキャナの走査回数は前記流路の外側の
    一点からX線又はγ線を連続して照射し、前記流路を透
    過したX線又はγ線の平均透過強度が一定値となった時
    間を基に決定することを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項記載の局所ボイド率の測定方法。
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