JPS60185106A - Ultrasonic wave fluoroscopic apparatus in atomic reactor - Google Patents

Ultrasonic wave fluoroscopic apparatus in atomic reactor

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JPS60185106A
JPS60185106A JP59040150A JP4015084A JPS60185106A JP S60185106 A JPS60185106 A JP S60185106A JP 59040150 A JP59040150 A JP 59040150A JP 4015084 A JP4015084 A JP 4015084A JP S60185106 A JPS60185106 A JP S60185106A
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JP
Japan
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ultrasonic
core
reactor
end surface
ultrasonic transducer
Prior art date
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Pending
Application number
JP59040150A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimasa Tomota
友田 利正
Sadahiko Ozaki
尾崎 禎彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS60185106A publication Critical patent/JPS60185106A/en
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/08Structural combination of reactor core or moderator structure with viewing means, e.g. with television camera, periscope, window
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the picture of the image of the upper end surface of a reactor core at high resolution, by scanning the upper end surface of a fuel assembly, in which many isotropic scattering bodies are arranged, by the fan beam of an ultrasonic wave transducer, thereby receiving the beam positively. CONSTITUTION:An upper mechanism 3 is moved when fuel is replaced. A fan beam is projected on the upper end surface of a fuel assembly 21 in a reactor core 2A from an ultrasonic wave transducer 7A, which is moved in a horizontal plane. The scattered reflected light is received again. A measurement controlling circuit 9A, which controls the timing of transmission and reception, processes the distance direction and the azimuth direction, with the length of synthesized aperture being a processing unit. The image of the upper end surface of the reactor core 2A is made to be a picture. On the upper end surface of a handling head part 22 at the top of the fuel assembly 21, many semispherical convex isotropic bodies 23 having the size that is about the same as or larger than that of the ultrasonic wavelength are arranged. Therefore, the ultrasonic wave beam is scattered in an isotropic pattern. The beam is positively received, and the image of the upper end surface of the reactor core can be made to be a picture at high resolution.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、原子炉内炉心構造物の沈下等の変形、燃料
集合体の配置、欠損の有無、および燃料交換時の燃料集
会体の識別等の原子炉炉内モニター装置としての超音波
原子炉内透視装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] This invention relates to deformation such as subsidence of the core structure in a nuclear reactor, arrangement of fuel assemblies, presence or absence of defects, identification of fuel assemblies at the time of fuel replacement, etc. The present invention relates to an ultrasonic reactor internal fluoroscopy device as a nuclear reactor internal monitoring device.

〔従来技術〕[Prior art]

従来この種の超音波原子炉内透視装置として第1図に示
すものがあった。図において、/は原子炉容器、コは多
数の燃料集合体(図示しない)から成る炉心、3は炉心
上部機構、グは回転プラグ、Sは原子炉蓋、6は原子炉
冷却材である液体ナトリウム、7は超音波トランスデユ
ーサ−1ざは超音波トランスデューサーワの駆動機構、
9は計測制御回路である。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a device shown in FIG. 1 as this type of ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy device. In the figure, / is the reactor vessel, C is the reactor core consisting of a large number of fuel assemblies (not shown), 3 is the core upper mechanism, G is the rotating plug, S is the reactor lid, and 6 is the liquid that is the reactor coolant. 7 is the ultrasonic transducer; 1 is the driving mechanism of the ultrasonic transducer;
9 is a measurement control circuit.

次に動作について説明する。第1図に示した従来の超音
波原子炉内透視装置は、原子炉炉内モニター装置として
、炉心構造物の沈下等の変形、燃集会体の配置、欠損の
有無、および燃料交換時の燃料乗合体の識別等を原子炉
の定期検査の際に行なわれる燃料交換時に使用される。
Next, the operation will be explained. The conventional ultrasonic reactor interior monitoring device shown in Figure 1 is used as a reactor interior monitoring device to detect deformations such as subsidence of the reactor core structure, the arrangement of combustion assemblies, the presence or absence of defects, and the fuel consumption during refueling. It is used to identify vehicles and when changing fuel during periodic inspections of nuclear reactors.

従って、燃料交換のため回転プラグ亭を偏心回転させる
ことにより炉心上部機構3が炉心二上方から移動された
状態において、超音波原子炉内透視装置は炉心ユの上部
状況をモニターする。炉心上部機構3が炉心ス上方から
移動された後、超音波トランスデユーサ−7は計測制御
回路りからの制御信号に従って駆動機構gの細膜アーム
で炉心コ上方の水平位置に保持され、こうすることで超
音波トランスデユーサ−7の超音波ビーム発信面(受信
面)が炉心コの上端面圧対向する。超音波トランスデユ
ーザー7から炉心コ上端面へ発信・される超音波ビーム
はこれをペンシルビーム(空間的に狭いビーム)と1z
 L、発信された超音波ビームは炉心コを構成する燃料
集合体の頂部において反射され、反射波が超音波トラン
スデユーサ−7によって受信される。この受信された超
音波ビームの発信から受信までの時間を測定することに
より、超音波トランスデユーサ−7と炉心コの燃料集合
体の超音波ビームで照射された部分との距離を知ること
ができ、また、超音波トランスデユーサ−7の位置(座
標)から燃料集合体の被照射部分の位置(座標)を知る
ことができる。従って、超音波トランスデユーサ−7を
炉心コ上方の水平面内で走査し、超音波ビームの発信、
受信を繰り返し行なうことにより、炉心二上端面の状況
が三次元的にマツピングできる。この方式は、医用もし
くは非破壊検査等で用いられる超音波Bスキャン(ある
いはCスキャン)方式と基本的に全く同一のものである
。従って、上記方法における炉心λ上端面の画像化の際
の分解能は超音波ビームのパルス時間幅と超音波ビーム
の広がりで決定されている。このことを第2図を用いて
説明する。Tが超音波トランスデユーサ=7から発信さ
れた超音波ビームのパルス時間幅、第2図中のθが超音
波ビームの拡がり角、第2図中のRが超音波トランスデ
ユーサ−7と炉心ユの上端面において超音波ビーム照射
された部分との距離、tが超音波ビームの発信から受信
までの時間、Dが超音波トランスデユーサ−7の開口長
、Cが伝播媒体である液体ナトリウム6中での音速、e
が超音波ビームの搬送周波数、λが液体ナトリウム6中
の超音波の波長であるとすれば超音波トランスデユーサ
−7と炉心λにおける超音波ビームの反射部分との距離
を超音波ビームは往復伝播するので、その距離1分解能
aRは、 δR=−CT ユ で与えられる(−0l)また、炉心コ面内方向での分解
能δXは、前述したように超音波ビームの拡がりで決ま
る。一方、超音波ビーム拡がり角θは次式で与えられる
ので、 λ θ = − り 面内方向での分解能δXは、 λ δX−=R・− り と1よる。このことから、炉心コ上部をモニターするた
めに画像化する際の分解能は超音波ビームのパルス時間
幅が短かければ短いほど、超音波ビームの搬送周波数が
高ければ高いほど、超音波トランスデユーサークの開口
が太きければ大きいほど、向上することが分る。すなわ
ち、上記装置における水平走査および超音波ビームの発
信、受信は、面内方向分解能δX毎に炉心二上方におい
て炉心コ上端面全領域にくまなく走査1発信、受信を逐
次繰り返すことにより、炉心コ上部状況を画像化する。
Therefore, in a state where the upper core mechanism 3 is moved from above the reactor core 2 by eccentrically rotating the rotary plug tray for fuel exchange, the ultrasonic reactor internal fluoroscopy device monitors the condition of the upper part of the reactor core 2. After the upper core mechanism 3 is moved from above the core, the ultrasonic transducer 7 is held in a horizontal position above the core by the membrane arm of the drive mechanism g according to the control signal from the measurement control circuit. By doing so, the ultrasonic beam transmitting surface (receiving surface) of the ultrasonic transducer 7 faces the upper end surface pressure of the reactor core. The ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer 7 to the top surface of the core is called a pencil beam (spatially narrow beam) and 1z
L, the emitted ultrasonic beam is reflected at the top of the fuel assembly constituting the reactor core, and the reflected wave is received by the ultrasonic transducer 7. By measuring the time from transmission to reception of the received ultrasonic beam, it is possible to know the distance between the ultrasonic transducer 7 and the part of the fuel assembly in the core that is irradiated with the ultrasonic beam. Furthermore, the position (coordinates) of the irradiated portion of the fuel assembly can be known from the position (coordinates) of the ultrasonic transducer 7. Therefore, the ultrasonic transducer 7 is scanned in a horizontal plane above the core, and the ultrasonic beam is emitted.
By repeating reception, the situation at the upper end of the core can be mapped three-dimensionally. This method is basically exactly the same as the ultrasonic B-scan (or C-scan) method used in medical or non-destructive testing. Therefore, the resolution when imaging the upper end face of the core λ in the above method is determined by the pulse time width of the ultrasonic beam and the spread of the ultrasonic beam. This will be explained using FIG. 2. T is the pulse time width of the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic transducer 7, θ in Fig. 2 is the spread angle of the ultrasonic beam, and R in Fig. 2 is the ultrasonic transducer 7. The distance from the upper end surface of the core unit to the part irradiated with the ultrasonic beam, t is the time from transmission to reception of the ultrasonic beam, D is the aperture length of the ultrasonic transducer 7, and C is the liquid that is the propagation medium. Speed of sound in sodium 6, e
If is the carrier frequency of the ultrasonic beam and λ is the wavelength of the ultrasonic wave in liquid sodium 6, then the distance between the ultrasonic transducer 7 and the reflected part of the ultrasonic beam in the core λ is Since the ultrasonic beam propagates, its distance one resolution aR is given by δR=-CT (-0l) Further, the resolution δX in the in-plane direction of the core is determined by the spread of the ultrasonic beam as described above. On the other hand, since the ultrasonic beam spread angle θ is given by the following equation, the resolution δX in the in-plane direction is λ δX−=R·− and 1. From this, the resolution when imaging to monitor the upper part of the core is determined by the shorter the pulse width of the ultrasonic beam and the higher the carrier frequency of the ultrasonic beam. It can be seen that the wider the opening of the circ, the better the performance. That is, horizontal scanning and transmission and reception of ultrasonic beams in the above device are carried out by sequentially repeating scanning 1 transmission and reception over the entire area of the upper end surface of the core 2 above the core at every in-plane direction resolution δX. Image the upper situation.

従来の超音波原子炉内透視装置は以上のような原理に基
づいて構成されているので、高分解能の画像を得るため
には下記の理由により相当な困難を伴う。すなわち、距
離方向分解能を向上させるために超音波ビームのパルス
時間幅を短かくしようとすると、相対的に送信電力が低
減してしまうことから、短時間の大電力送信器を必要と
し、このため発信超音波ビームの大電力送波に伴う歪み
の生じない超音波トランスデユーサ−および送信器を使
用しなげればならない点、あるいは、炉心内方向での分
解能を向上させるために搬送周波数を高(しようとする
と、液体ナトリウム6中での超音波ビームおける減衰が
大きいので、炉心コ上端部からの反射超音波ビームの受
信効率の低下を招く点、また、超音波トランスデユーサ
−7の開口を大きくすることによって炉心面内方向での
分解能を向上させようとしても、超音波トランスデユー
サ−およびその駆動機構gの大型化を招くので、超音波
原子炉内透視装置としての他の機構部および構造材との
整合性を欠く点、さらには、炉心面内方向での分解能が
超音波トランスデユーサー7と炉心上端面との距離R1
C依存することから、超音波トランスデユーサークを極
め又高い放射線源である炉心コから充分遠ざけようとす
ると、分解能の劣化を招いてしまう点等の欠点がある。
Since conventional ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy systems are constructed based on the above-mentioned principle, it is extremely difficult to obtain high-resolution images for the following reasons. In other words, when trying to shorten the pulse width of an ultrasound beam in order to improve distance resolution, the transmission power is relatively reduced, which requires a short-time high-power transmitter. Ultrasonic transducers and transmitters must be used that do not suffer from the distortions associated with the high power transmission of the outgoing ultrasound beam, or the carrier frequency may be increased to improve in-core resolution. (If you try to do this, the attenuation of the ultrasonic beam in the liquid sodium 6 will be large, resulting in a decrease in the reception efficiency of the reflected ultrasonic beam from the upper end of the core. Also, the aperture of the ultrasonic transducer 7 Even if an attempt is made to improve the resolution in the in-plane direction of the reactor core by increasing the size, the size of the ultrasonic transducer and its driving mechanism g will increase, so other mechanical parts as an ultrasonic reactor in-reactor fluoroscopy system will be required. Furthermore, the resolution in the in-plane direction of the core is the distance R1 between the ultrasonic transducer 7 and the upper end surface of the core.
Because of the dependence on C, there are drawbacks such as deterioration of resolution when attempting to move the ultrasonic transducer arc sufficiently far from the reactor core, which is an extremely high radiation source.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、原子炉炉心を構成する燃料集合体
頂部上端部に超音波を等方散乱する等方散置体を設ける
ことによって空間的に広がった超音波ビームすなわちフ
ァンビームを用いることができ、もって炉心上部を合成
開口法に基づくホログラフィック法により高分解能で画
像化し得る超音波原子炉内透視装置を提供しようとする
ものである。
This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and by providing an isotropic scattering body that scatters ultrasonic waves isotropically at the upper end of the top of the fuel assembly that constitutes the reactor core. The present invention aims to provide an ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy system that can use a spatially spread ultrasonic beam, that is, a fan beam, and thereby image the upper part of the reactor core with high resolution using a holographic method based on the synthetic aperture method. be.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

まず、この発明の基本的な考え方である合成開口法に基
づくホログラフィック手法九ついて述べ、もってこの発
明の特徴をより一層明確に1.ておくことが有意義であ
ると考え、そうする。この発明のよ5に炉心上部状況を
画像化する際の分解能は前述のように、1つが超音波ト
ランスデユーサ−と炉心上部の対象とする標的との距離
に関する分解能(これを距離分解能と称す)で゛あり、
他の1つが炉心上部での面内方向での位置の分解能(こ
れを方位分解能と称す)である。この発明においてはこ
れら2種の分解能の向上を計るためK、それぞれ電磁波
(レーダー)分野でいわゆるパルス圧m方?1、トンブ
ラーシャープニング手法を超音波に適用、応用すること
を可能、にしたものである。
First, we will describe the holographic method (9) based on the synthetic aperture method, which is the basic idea of this invention, and will further clarify the features of this invention. I think it is meaningful to keep it, so I do it. As mentioned above, one of the resolutions when imaging the upper core situation according to this invention is the resolution related to the distance between the ultrasonic transducer and the target in the upper core (this is called distance resolution). ).
Another is the positional resolution in the in-plane direction at the upper part of the core (this is called azimuth resolution). In this invention, in order to improve the resolution of these two types, K and M, respectively, are so-called pulse pressures in the field of electromagnetic waves (radar). 1. It is possible to apply the Tombler sharpening method to ultrasonic waves.

まずパルス圧縮方法について以下記述する。距離方向の
信号の分解能は第3図に示すように、超音波ビームのパ
ルスが発信された後の物表面の標的よりの散乱反射波の
時間差△tを利用して実施する点では従来方式の考え方
と同じである。すなわち、超音波トランスデユーサ−か
ら距離RKある物表面上の標的によって散乱反射された
後、受信されるまでの時間tは、 R であり、距離方向の分解能δRは、伏角をαとして、 δR−−彎△t、SeCα コ で与えられるので、発信される超音波ビーム−のパルス
時間幅は上式における△tより短くなくてはならない。
First, the pulse compression method will be described below. As shown in Figure 3, the resolution of the signal in the distance direction is different from that of the conventional method in that it uses the time difference Δt of the scattered reflected waves from the target on the object surface after the pulse of the ultrasonic beam is transmitted. It's the same way of thinking. That is, the time t from the ultrasonic transducer to reception after being scattered and reflected by a target on the surface of an object at a distance RK is R, and the resolution δR in the distance direction is δR, where the inclination angle is α. Since the pulse time width of the transmitted ultrasonic beam must be shorter than Δt in the above equation, it is given by Δt, SeCα.

すなわち、高分解能を得ようとすればするほどパルス時
間幅を短かくしてゆく必要がある。これが、従来例にお
ける欠点の1つであることは既に述べた。ここでは、発
信超音波ビームの一定搬送波(多くの場合、超音波トラ
ンスデユーサ−の共振周波数)の代りに、線型周波数変
調された発信信号(チャープ信号)を用いる。発信超音
波ビームのパルス時間幅T内で線型に周波数変調した信
号を超音波トランスデユーサ−により発信し、物表面上
の標的からの散乱反射波を受信し、線型周波数変調の際
とは逆特性の周波数対遅延時間特性を重子るマツチドフ
ィルタに通すことによりパルス圧縮が行なわれ、周波数
偏移△fが大きいほどパルス圧縮比が増すので、距離分
解能は向上する。このことを第7図に示した。すなわち
、このパルス圧縮手法によれば発信する超音波ビームの
パルス時間幅から距離分解能は解放され、従来例におけ
ろ欠点の1つを克服し得るものである。
That is, the higher the resolution is sought, the shorter the pulse time width needs to be. It has already been mentioned that this is one of the drawbacks of the conventional example. Here, instead of a constant carrier wave of the transmitted ultrasound beam (often the resonant frequency of the ultrasound transducer), a linear frequency modulated transmission signal (chirp signal) is used. An ultrasonic transducer emits a linearly frequency-modulated signal within the pulse time width T of the transmitted ultrasonic beam, and receives scattered reflected waves from the target on the object surface, which is the opposite of the linear frequency modulation. Pulse compression is performed by passing it through a matched filter that weighs the characteristic frequency vs. delay time characteristic, and the larger the frequency shift Δf, the greater the pulse compression ratio, improving the distance resolution. This is shown in FIG. That is, according to this pulse compression method, the distance resolution can be released from the pulse time width of the transmitted ultrasonic beam, and one of the drawbacks of the conventional method can be overcome.

次に、方位方向の分解能の向上のためのドツプラーシャ
ープニング手法について以下第S図を用いて記述する。
Next, a Doppler sharpening method for improving the resolution in the azimuth direction will be described below using FIG.

この場合、超音波トランスデユーサ−は走査方向に速度
Vで進行しつつ物表面上へ超音波ファンビームを発信し
ている。この時、超音波トランスデユーサ−から物界面
上の標的を見た場合、標的は超音波トランスデユーサ−
の進行速度Vに対応した成る相対速度で移動していると
見ることもできる。そのため、超音波トランスデューザ
ーによって受信される、物表面上標的からの散乱反射波
はドツプラー効果を示すことになる。
In this case, the ultrasonic transducer transmits an ultrasonic fan beam onto the surface of the object while moving at a speed V in the scanning direction. At this time, when looking at the target on the object surface from the ultrasonic transducer, the target is
It can also be seen that it is moving at a relative speed corresponding to the traveling speed V of . Therefore, the scattered reflected waves from the target on the object surface, which are received by the ultrasonic transducer, exhibit the Doppler effect.

超音波トランスデユーサ−から発信される超音波ビーム
を無変調として、発信信号U(t)はU (t) = 
A(7eXp (、Fat )とおける。ここで、AO
は振幅であり、ω0は搬送角周波、jは虚数単位である
。超音波トランスデユーサ−は一定速度Vで移動してお
り、物表面上の固定標的(x、r)からの散乱反射波を
受信する。
Assuming that the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic transducer is unmodulated, the emitted signal U(t) is U(t) =
A(7eXp (, Fat). Here, AO
is the amplitude, ω0 is the carrier angular frequency, and j is the imaginary unit. The ultrasonic transducer is moving at a constant speed V and receives scattered reflected waves from a fixed target (x, r) on the object surface.

受信摘号g (t)は と表わされる。ここで、Aは受信信号の振幅、 R(t
、)は時刻tにおける超音波トランスデユーサ−と標的
との距離、Cは音速である。受信信号g(t)の位相を
φ(1)とおくと φ(t)=ω、t−−R(t) λ となる。ただし、λは波長である。また、R(t)は第
S図よりフレネル近似が成立する範囲においては、超音
波トランスデユーサ−走査面と物表面との距離Rとして
、 となる。すなわち、 となる。ここで、ドツプラーシフト周波数fdは、で与
えられることが分る。このfdの時間変化が超音波受信
信号の超音波トランスデユーサ−走査方向に沿った位相
ヒストリーを与える。すなわち標的が超音波トランスデ
ユーザーよりの超音波ビームの中に入ってから出るまで
に生じろドツプラーシフト幅(ドツプラー帯域幅) B
d ハ、であるから、時間分解能△tはB(1−’ で
あり、結果的に方位方向の分解能δ工は、 δX =v、 Bd ’ =− コ となる。ただし、Dは超音波トランスデユーサ−の開口
長である。上式を見ると明らかなように、方位方向分解
能は超音波トランスデユーサ−と物表面との距離Rから
基本的に解放されるだけでなく波長からも解放され、従
来例に見られた欠点は完全に克服されていることが分る
。むしろ、従来例では超音波トランスデユーサ−の開口
長りを大きくすればするほど分解能が向上するのとは対
称的に、上記開口長を小さくすればするほど分解能が向
上するというのが本ドッグ之−シャープニング手法の%
徴でもある。この考えは、いわゆる合成開口の考えから
も説明できる。第6図に物表面上の標的から見た超音波
ビームの動きを表わす。
The received sign g(t) is expressed as. Here, A is the amplitude of the received signal, R(t
, ) is the distance between the ultrasonic transducer and the target at time t, and C is the speed of sound. Letting the phase of the received signal g(t) be φ(1), φ(t)=ω, t−R(t) λ. However, λ is the wavelength. Further, R(t) is defined as the distance R between the ultrasonic transducer scanning plane and the object surface in the range where the Fresnel approximation is established as shown in Fig. S. In other words, it becomes . Here, it can be seen that the Doppler shift frequency fd is given by. This temporal change in fd provides the phase history of the ultrasound received signal along the ultrasound transducer scanning direction. That is, the Doppler shift width (Doppler bandwidth) that occurs from the moment the target enters the ultrasonic beam from the ultrasonic transuser until it exits.B
d, therefore, the time resolution Δt is B(1-', and as a result, the resolution δ in the azimuth direction is δX = v, Bd' =-. However, D is the ultrasonic transformer. This is the aperture length of the transducer.As is clear from the above equation, the azimuth resolution is basically released not only from the distance R between the ultrasonic transducer and the object surface, but also from the wavelength. It can be seen that the drawbacks seen in the conventional example have been completely overcome.In fact, in contrast to the conventional example, where the resolution improves as the aperture length of the ultrasonic transducer increases. Generally, the smaller the aperture length, the better the resolution is, which is the key to this dog-sharpening method.
It is also a sign. This idea can also be explained by the idea of so-called synthetic aperture. FIG. 6 shows the movement of the ultrasonic beam as seen from the target on the object surface.

超餘波トランスデユーサ−が扼6図においてA→Cに進
行する間、物表面上の標的よりの散乱反射波を受信波と
して得ることができる。このことは、超音波トランスデ
ユーサ−が進行方向に並べられた長さLの仮想的な一次
元アレイの一つのエレメントであり、次々とこの仮想的
アレイのエレメントの位置を占めてゆ(と考えられ、実
質的にLの開口長を有する超音波トランスデユーサルア
レイでその標的を照射したのと等価になり、この等測的
に合成された仮想的な開口長りを合成開口長というので
ある。ここで、上記合成開口長における超音波受信信号
のドツプラシフ)Kよる位相ヒストリーを図示したのが
第7図である。すなわち、゛ 方位方向処理も基本的に
は距離方向処理と同様であり、第7図に示した位相履歴
と逆特性のマツチドフィルターに通すことにより、方位
方向に分散された物表面上の標的よりの散乱超音波エネ
ルギーをこの標的位置に集約すなわち圧縮することがで
きることを示す。従って、超音波トランスデユーサ−に
よって逐次受信される、物表面から散乱反射した超音波
をそれぞれ距離圧縮(パルス圧縮)し、その後上記距離
圧縮された信号から同一距離信号を抽出して超音波トラ
ンスデユーサ−走査方向に並べかえ、合成開口長を単位
として方位圧縮してやればよく、この方位圧縮を同−距
離毎に逐次実行すれば、物表面像が画像化できる。
While the ultra-high wave transducer moves from A to C in Figure 6, scattered reflected waves from the target on the object surface can be obtained as received waves. This means that the ultrasonic transducers are one element of a virtual one-dimensional array of length L arranged in the direction of travel, and that they occupy the positions of the elements of this virtual array one after another. This is equivalent to irradiating the target with an ultrasonic transducer array having an aperture length of L, and this isometrically synthesized virtual aperture length is called the synthetic aperture length. Here, FIG. 7 illustrates the phase history according to the Doppler shift (K) of the ultrasonic reception signal at the above-mentioned synthetic aperture length. In other words, ``azimuth direction processing is basically the same as distance direction processing, and by passing it through a matched filter with characteristics opposite to the phase history shown in Fig. 7, targets on the surface of objects dispersed in the azimuth direction are We show that more scattered ultrasound energy can be concentrated or compressed at this target location. Therefore, the ultrasonic waves scattered and reflected from the surface of an object, which are sequentially received by the ultrasonic transducer, are distance compressed (pulse compressed), and then the same distance signals are extracted from the distance compressed signals to create an ultrasonic transducer. It is sufficient to rearrange the deusers in the scanning direction and perform azimuth compression using the synthetic aperture length as a unit.If this azimuth compression is performed sequentially for each same distance, an object surface image can be formed.

以上の説明においては方位方向圧縮をドツプラーシャー
プニング手法で述べた。すなわち、超音波トランスデユ
ーサ−を連続走査しつつ超音波ビームを発信させること
により物表面上標的との間でドツプラー現象を生じさせ
ることを前提とした。
In the above explanation, azimuthal compression was described using the Doppler sharpening method. That is, the premise is to generate a Doppler phenomenon between a target on an object surface and a target by emitting an ultrasonic beam while continuously scanning an ultrasonic transducer.

一方、この方位方向圧縮はドツプラーシフト周波数によ
る位相ヒストリーを用いることなく超音波トランスデユ
ーサ−と物表面上標的との間の距離履歴を用いることで
も実現できることを以下記述する。
On the other hand, it will be described below that this azimuthal compression can also be achieved by using the distance history between the ultrasonic transducer and the target on the object surface, without using the phase history based on the Doppler shift frequency.

この場合、超音波トランスデユーサ−は連続走査しつつ
超音波ビームを発信させてもよいし、また発信、走査を
逐次実施してもよい。走査面上の各位置における超音波
トランスデユーサ−によって受信される超音波信号の中
に含まれる物表面上の同一標的からの超音波ビームの発
信から受信までの時間、すなわち距離情報は第5図に一
点鎖線で示したような距離履歴として得られる。超音波
トランスデユーサ−の各受信信号に対して距離圧縮を施
した後、このような距離履歴曲線上のものをその曲線の
頂点(極点)に集約(圧縮)してやれば、ドツプラーシ
ャープニング手法と同様に走査線方向すなわち方位方向
に分散された、超音波エネルギー(標的からの)は標的
の位置へ圧縮することができる。
In this case, the ultrasonic transducer may emit an ultrasonic beam while continuously scanning, or may emit and scan sequentially. The time from transmission to reception of the ultrasound beam from the same target on the object surface, that is, the distance information included in the ultrasound signals received by the ultrasound transducer at each position on the scanning plane, is the fifth This is obtained as a distance history as shown by the dashed line in the figure. After applying distance compression to each received signal of the ultrasonic transducer, if we aggregate (compress) those on such a distance history curve to the apex (extreme point) of that curve, we can use the Doppler sharpening method. Similarly distributed in the scanline or azimuth direction, ultrasound energy (from the target) can be compressed to the target location.

上記手法は前述したように電磁波(レーダー)による地
上マツピングの分野では相当な成功を収。
As mentioned above, the above method has achieved considerable success in the field of ground mapping using electromagnetic waves (radar).

゛ めたものであるが、これは電磁波によって照射され
る物表面標的(地上標的)が電磁波の波長と比較してほ
ぼ等方散乱巻であると仮定し得るからである。一方、超
音波原子炉内透視装置においては対象とする物表面標的
すなわち原子炉内構造表面が金属面であり、空間的に拡
がった超音波ビームで照射した場合、物表面標的に斜入
射したものがいわゆる反射の法則に従ってしまい、鰯音
波ビームを発信した位置にある超音波トランスデユーサ
一方向への反射成分は極めて小さく、S/N比(信号対
雑音比)の点で上記手法が適用し得なかった。すなわち
、対象物表面である炉心を構成する燃料集合体頂部上端
面に超音波ビームを等方に散乱、反射させ等方散札体を
設けるというと、の発明の一つの基本構成要件の重要性
は正にこの点にあるものである。
This is because it can be assumed that the surface target (ground target) irradiated by electromagnetic waves has an approximately isotropic scattering pattern compared to the wavelength of the electromagnetic waves. On the other hand, in ultrasonic reactor internal fluoroscopy equipment, the object surface target, that is, the surface of the reactor internal structure, is a metal surface, and when irradiated with a spatially spread ultrasonic beam, the object surface target is obliquely incident on the object surface target. follows the so-called law of reflection, and the reflected component in one direction from the ultrasonic transducer at the position where the sardine sound beam was emitted is extremely small, making it difficult to apply the above method in terms of the S/N ratio (signal-to-noise ratio). I didn't get it. In other words, the importance of one of the basic constituent elements of the invention is that an isotropic scattering body is provided to scatter and reflect ultrasonic beams isotropically on the upper end surface of the top of the fuel assembly constituting the reactor core, which is the object surface. is exactly what this point is.

以下、この発明の実施例を図について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第9図において、lは原子炉容器、コAは第i。In FIG. 9, l is the reactor vessel, and A is the i-th.

図に示す燃料集合体から成る炉心、3〜6は第1図に示
したのと同じ炉心上部機構、回転プラグ、原子炉倫、原
子炉冷却材である液体す) IJウム、7Aは空間的に
拡がった超音波ビームを炉心2人上端部に向けて発信し
かつ炉心−A上端面からの散乱反射波を受信するための
超音波トランスデユーサ−1gは超音波トランスデユー
サ−7Aを炉心、2A上方の水平面内において一定速度
で走査させるための駆動機構、qAは計測制御回路であ
って超音波トランスデユーサ−7Aに超音波ビームを発
生させ、かつ炉心、2人上端面からの散乱反射波を受信
し、超音波トランスデユーサ−7Aの位置および超音波
ビームの発信から受信までの時問いいかえれば距離方向
に対する処理、さらに超音波トランスデユーサ−7Aの
走行方向に涜った超音波受信信号の位相ヒス) IJ−
から方位方向に対する処理を実施することKより炉心J
、AJ一端面像を画像化してモニタテレビ等へ表示する
ための1測演算部(MA)と、超音波トランスデユーザ
ー7Aを所定のモードに従って水平走査するための駆動
機構ざを制御する制御部(CO)とから成る。
The reactor core consists of the fuel assemblies shown in the figure, 3 to 6 are the same upper core mechanism as shown in Figure 1, the rotating plug, the reactor core, and the liquid reactor coolant. Ultrasonic transducer-1g transmits an ultrasonic beam spread out toward the upper end of the reactor core and receives scattered reflected waves from the upper end surface of reactor core-A. , a drive mechanism for scanning at a constant speed in the horizontal plane above 2A, qA is a measurement control circuit that generates an ultrasonic beam in the ultrasonic transducer 7A, and scatters from the upper end surface of the reactor core. When the reflected waves are received, the position of the ultrasonic transducer 7A, processing in the distance direction from transmission to reception of the ultrasonic beam, and processing of the ultrasonic beam in the direction of travel of the ultrasonic transducer 7A are performed. phase hiss of the received sound wave signal) IJ-
From K to core J
, a measurement calculation unit (MA) for converting the AJ end face image into an image and displaying it on a monitor TV, etc., and a control unit for controlling the drive mechanism for horizontally scanning the ultrasonic transducer 7A according to a predetermined mode. (CO).

次に動作について説明する。原子炉出力停止時において
炉心2人の燃料を交換する°際に原子炉容器lの中心よ
り偏心した回転プラグqによって炉心2人上方から炉心
上部機構3が移動された後、超音波トランスデユーサ−
7Aは1測制御回路?Aからの制御信号に従って駆動機
構gにより炉心−A上方に位置決めさね、その超音波ビ
ーム発信面(受信面)は炉心2人上端面と対向させられ
る。ここまでは従来装置の場合と何ら変るところはな(
・。
Next, the operation will be explained. When exchanging fuel for two people in the reactor core when the reactor output is stopped, the upper core mechanism 3 is moved from above the two people in the core by a rotating plug q that is eccentric from the center of the reactor vessel l, and then the ultrasonic transducer −
Is 7A a 1 measurement control circuit? According to the control signal from A, the drive mechanism g positions the reactor core A above the core A, and its ultrasonic beam transmitting surface (receiving surface) is opposed to the upper end surface of the core two. Up to this point, there is no difference from the conventional device (
・.

ここで、超音波トランスデユーサ−7Aから炉心2人上
端面へ向けてペンシルビームではなく空間的に拡がった
ファンビームを照射させる。炉心2人上端面を構成する
燃料集合体頂部上端面よりの散乱反射波は同じく超音波
トランスデユーサ−7Aによって受信される。この時の
受信信号は上記超音波ビームによって照射せられた炉心
2人上端面の広汎な領域からの散乱反射波が含まれてい
ることはいうまでもない。超音波トランスデユーサ=7
Aは炉心コA上方の水平走査面内を直線走査もしくは曲
線走査しながら、この超音波ビームの発信、受信を繰り
返してゆく。計測制御回路9Aにおいては上記超音波ビ
ームの発信、受信のタイミングを制御するとともに、逐
次取り込まれてくる超音波受信信号を増幅し、かつ、前
述の合成開口長を処理単位として距離方向処理や方位方
向処理を行ない、炉心、2人上端面像を画像化し、モニ
タテレビ等の表示装置に表示する。
Here, not a pencil beam but a spatially expanded fan beam is irradiated from the ultrasonic transducer 7A toward the upper end surface of the two core core members. The scattered reflected waves from the upper end surface of the top of the fuel assembly constituting the upper end surface of the two core core are also received by the ultrasonic transducer 7A. Needless to say, the received signal at this time includes scattered reflected waves from a wide area of the upper end surface of the core two people irradiated by the ultrasonic beam. Ultrasonic transducer = 7
A repeats the transmission and reception of this ultrasonic beam while scanning in a straight line or in a curved line in the horizontal scanning plane above the core A. The measurement control circuit 9A controls the transmission and reception timing of the ultrasonic beam, amplifies the sequentially received ultrasonic reception signals, and performs distance direction processing and azimuth processing using the synthetic aperture length as a processing unit. Directional processing is performed to convert the top view of the core and the two people into an image, which is then displayed on a display device such as a monitor television.

ここで、炉心2人を構成している燃料集合体頂部に設け
た等方散札体の一例を第10図に示す。
Here, FIG. 10 shows an example of an isotropic stack provided at the top of a fuel assembly that constitutes two reactor cores.

第10図において5.2/は炉心JAを構成する多数の
燃料集合体のうちの1本の燃料集合体、22は燃料集合
体、2/頂部に設けられているハンドリングヘッド部、
そしてコ3はハンドリングヘッドココ頂部上端面に設け
られた一超音波を等方散乱させるための等方散札体であ
る。通常、燃料集合体2/は多数の燃料ピンを六角形状
のラッパ管内に配置したものであり、ラッパ管の上部は
ハンドリングヘッド部2コと結合されている。ハンドリ
ングヘッド部2コの内部は冷却材である液体ナトリウム
が下方から上方へ流れるように中空どなっている。第S
図はこのラッパ管形状の燃料集合体21とハンドリング
ヘッド部22の結合部を含めて、ハンドリングヘッド部
22頂部を示したものであり、この頂部上端面の外周上
(もしくは内周上)に小さいが超音波波長と同程度以上
の大きさの半径をもつ半球状の凸部からなる等方散乱体
コ3を多数−面に敷きつめた。これらの等方散札体23
により、超音波ビームはハンドリングヘッド部λコ頂部
上端面においてほぼ等方に散乱される。従って超音波ビ
ームがどの方向から斜入射しても、その一部は確実に入
射方向に散乱され、超音波トランスデユーサ−7Aで受
信される。
In FIG. 10, 5.2/ is one fuel assembly among the many fuel assemblies that make up the core JA, 22 is a fuel assembly, 2/ is a handling head provided at the top,
3 is an isotropic scattering body provided on the upper end surface of the top of the handling head for isotropically scattering ultrasonic waves. Usually, the fuel assembly 2/ has a large number of fuel pins arranged in a hexagonal wrapper tube, and the upper portion of the wrapper tube is connected to two handling heads. The interior of the two handling heads is hollow so that liquid sodium, which is a coolant, flows from the bottom to the top. Chapter S
The figure shows the top of the handling head 22, including the joint between the trumpet-shaped fuel assembly 21 and the handling head 22, and there is a small A large number of isotropic scatterers 3 each consisting of a hemispherical convex portion having a radius equal to or larger than the ultrasonic wavelength are spread over the surface. These isotropic scatters 23
As a result, the ultrasonic beam is scattered approximately isotropically at the top end surface of the handling head section λ. Therefore, no matter which direction the ultrasonic beam is obliquely incident on, a part of it is surely scattered in the direction of incidence and received by the ultrasonic transducer 7A.

なお、上記実施例では超音波トランスデユーサ−7Aと
して超音波ビームの発信と受信を兼用したものを用いた
が、超音波トランスデユーサ−を発信用、受信月別々の
二体としてもよく、また複数の超音波トランスデユーサ
−から成るアレイ構成としてもよい。
In the above embodiment, the ultrasonic transducer 7A is used for both transmitting and receiving ultrasonic beams, but it is also possible to use two ultrasonic transducers, one for transmitting and the other for receiving. Alternatively, an array configuration consisting of a plurality of ultrasonic transducers may be used.

さらに、燃料集合体頂部上端面の等方散置体23を小さ
い半球状の凸部を多数敷きつめたものとしたが、外面が
曲面である角錐台形状のものを同様に敷きつめてもよい
Further, although the isotropically distributed body 23 on the upper end face of the fuel assembly is made up of a large number of small hemispherical protrusions, it is also possible to use truncated pyramid-shaped pieces having curved outer surfaces.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば燃料集合体頂部上端面
に、超音波ビームをほぼ等方に散乱させ立方散乱体を設
け、空間的に拡がった超音波ビームを用いることができ
、かつ、燃料集合体頂部からの散乱反射波を効率よく受
信し得る構成としたので、多数の燃料集合体から成る炉
心上端面像が高い分解能で画像化でき、精度の高い原子
炉炉内モニターとしての超音波原子炉内透視装置が得ら
れる効果がある。
As described above, according to the present invention, a cubic scatterer is provided on the top end surface of the fuel assembly to scatter the ultrasonic beam almost isotropically, and a spatially spread ultrasonic beam can be used. Since the structure is designed to efficiently receive scattered reflected waves from the top of the fuel assembly, it is possible to image the upper end of the core consisting of many fuel assemblies with high resolution, making it extremely useful as a highly accurate monitor inside the reactor. This has the effect of providing a sonic reactor internal fluoroscopy device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の超音波原子炉内透視装置を示す概念構成
図、第2図は従来装置における分解能を説明するための
概念図、第3図および第9図はこの発明における距離方
向分解能を説明するだめの概念図、第S図ないし第3図
はこの発明における方位方向分解能を説明するための概
念図、第9図はこの発明による超音波原子炉内透視装置
の一実施例を示す概念構成図、第70図はこの発明の装
置に使用される燃料集合体の頂部形状を示す斜視図であ
る。 /・・原子炉容器1.2A・・炉心、3・・炉心上部機
構、り・・回転プラグ、5・・原子炉蓋、6・・液体ナ
トリウム、7A・・超音波トランス・デューサー、ざ・
・駆動機構、?A・・計測制御回路、21・・燃料集合
体1.ココ・・ハンドリングヘッド部、コ3・・等方散
置体。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す・ 幣1図 旭2図 幣3図 幣4可 焔5図 8音aトラニステーーサー→ 進往古−1尾6図 幣7図 第8図 幣9図 革10図 手続補正書(自発) 寺許庁長官殿 □、小事件表示 昭和!を年特許1顧第 41(7/!0 号つ 発明の
名称 超音波原子炉内透視装置 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所° 東京都千代田区丸の内二″丁泪2番3号名 
称 (601)三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 代理人 ・ 住 所 東京都千代111区丸の内二丁1」4番1号丸
の内ビルディング4階 6、補正の内容 (1) 現特許請求の範囲の記載を別紙のとおり補正す
る。 (2)明細書第6ページ第19行の「燃」の記載を「燃
料」と補正する〇 (3)明細書第6ページ第19行の「超音波ビーム照射
された部分」の記載を「超音波ビームで照射された部分
」と補正する。 (4)明細書第7ページ第3行の「e」の記載をrfJ
と補正する。 (5)明細書第70ページ第77行の「いわゆる」の記
載を「云われる」と補正する。 (6) 明細書第10ページ第1ざ行の「トンプラーシ
ャープニング手法」の記載を「ドツプラーシャープニン
グ手法」と補正する。 (7)明細書第1ダページ第1/〜lコ行の(8)明細
書第2−ページ第1.2行の「第5図」の記載を「第7
θ図」と補正する。 (9) 明細書第23ページ第16行の「散乱さ七の記
載を「散乱させる」と補正する。 2、特許請求の範囲 (1) 原子炉の炉内、特に炉心上部の状況を監視する
ための超音波原子炉内透視装置において、炉心を構成す
ると共に超音波をほぼ等方に散乱させる等方散置体が各
燃料集合体の頂部上端面に設けられた多数の燃料集合体
と、原子炉炉心上方に位置して空間的に拡がった超音波
ビームを発信することによって前記炉心上方から前記炉
心上部を照射し、水平方向に走査されることにより前記
超音波ビームで照射された広い範囲の炉心上部すなわち
前記多数の燃料集合体の頂部上端面からの散乱波を一定
周期毎に逐次受信する超音波トランスデユーサ−と、前
記超音波の発信、受信、信号処理および制御を行なう計
測制御回路とを備え、前記超音波トランスデユーサ−の
位置、前記超音波の送信から受信までの時間、更に、水
平走査方向に沼った超音波受信信号の位相遅れあるいは
位相の時間変化を用いて前記炉心上部を画像化すること
を特徴とする超音波原子炉内透視装置。 (2)超音波トランスデユーサ−から発信される超音波
発信信号が線型周波数変調された信号すなわちチャープ
信号であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の超音波原子炉内透視装置。 (3)超音波トランスデユーサ−の水平走査方向に沿っ
た超音波受信信号の位相の時間変化をめる際、前記水平
走査方向の進行中の前記超音波トランスデユーサ−と炉
心上部標的との間で生ずる相対速度によって決まるドツ
プラーシフト周波数を用いることを特徴とする特許請求
の範囲第1項または第2項記載の超音波原子炉内透視装
置。 (4) ドツプラーシフト周波数は、超音波ビームの空
間的波がり角と超音波トランスデユーサ−と炉心上端面
との距離によって決まる合成開口長内で算出されること
を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の超音波原子炉
内透視装置。 (5)超音波トランスデユーサ−の水平走査方向に治っ
た超音波受信信号の位相遅れをめる際、前記水平走査方
向の走査線上の前記超音波トランスデユーサ−と炉心上
部標的との間で生ずる距離履歴を用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の超音波原子
炉内透視装置。 (6)距離履歴は、超音波ビームの空間的拡がり角と超
音波トランスデユーサ−と炉心上端面との距離によって
決才る合成開口長内で算出されるこ(7)等方散抗体は
、小さいが超音波波長と同程度以上の大きさの半径をも
つ半球状の凸部からなり、燃料集合体の頂部上端面の外
周上もしくは内周上に多数敷きつめられることを特徴と
する特許請求の範囲第1項、第2項、第3項または第3
項記載の超音波原子炉内透視装置。 (8)等方散抗体は、小さいが超音波波長と同程度以上
の大きさの曲率の曲面を外面にもつ角錐台形をしており
、燃料集合体の頂部外周上もしくは内周上に多数敷きつ
められることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第コ
項、第3項または第S項記載の超音波原子炉内透視装置
Fig. 1 is a conceptual diagram showing a conventional ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy system, Fig. 2 is a conceptual diagram illustrating the resolution of the conventional system, and Figs. 3 and 9 show the distance direction resolution of the present invention. Conceptual diagrams for explaining, Figures S to 3 are conceptual diagrams for explaining the azimuth resolution in this invention, and Figure 9 is a conceptual diagram showing an embodiment of the ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy device according to the invention. The configuration diagram, FIG. 70, is a perspective view showing the top shape of a fuel assembly used in the device of the present invention. /...Reactor vessel 1.2A...Reactor core, 3...Core upper mechanism, Ri...Rotating plug, 5...Reactor lid, 6...Liquid sodium, 7A...Ultrasonic transducer,...
・Drive mechanism? A...Measurement control circuit, 21...Fuel assembly 1. Here: Handling head part, 3: Isotropically distributed body. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. 1 figure, 2 figures of the Asahi figure, 3 figures, 4 figures, 5 figures, 8 sound a, Tranistacer → Shingo-1, 6 figures, 7 figures. 8, 9, 9, 10, procedural amendments (voluntary), Mr. Chief of the Temple Authority □, small incident display Showa! Patent No. 41 (7/!0) Name of the invention Relationship to the ultrasonic reactor fluoroscopy device correction case Patent applicant address ° 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Issue name
Name (601) Mitsubishi Electric Co., Ltd. Representative Hitoshi Katayama Agent Address 4-1 Marunouchi Building 4th Floor 6, 2-1 Marunouchi, Chiyo 111-ku, Tokyo Contents of Amendment (1) Scope of Current Patent Claims Amend the description as shown in the attached sheet. (2) Correct the description of “fuel” on page 6, line 19 of the specification to “fuel” (3) Correct the description of “portion irradiated with ultrasonic beam” on page 6, line 19 of the specification to “fuel” The area irradiated with the ultrasonic beam is corrected. (4) Change the description of “e” on page 7, line 3 of the specification to rfJ
and correct it. (5) The statement "so-called" on page 70, line 77 of the specification is amended to "said to be". (6) The description of "Toppler sharpening method" on page 10, line 1 of the specification is amended to read "Doppler sharpening method." (7) The description of “Fig.
θ diagram”. (9) The description of ``scattering'' on page 23, line 16 of the specification is amended to ``scattering.'' 2. Scope of Claims (1) An ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy device for monitoring the inside of a nuclear reactor, especially the upper part of the core, which is an isotropic device that constitutes the core and scatters ultrasonic waves almost isotropically. A scattering body is located above the reactor core and transmits a spatially spread ultrasonic beam to the reactor core from above the reactor core. An ultrasonic beam that irradiates the upper part of the reactor core and sequentially receives scattered waves at regular intervals from a wide area of the upper part of the core irradiated with the ultrasonic beam by scanning in the horizontal direction, that is, from the upper end surfaces of the tops of the numerous fuel assemblies. It includes a sonic transducer and a measurement control circuit that performs transmission, reception, signal processing, and control of the ultrasonic wave, and the position of the ultrasonic transducer, the time from transmission to reception of the ultrasonic wave, and An ultrasonic nuclear reactor in-reactor fluoroscopy system, characterized in that the upper part of the reactor core is imaged by using a phase delay or a time change in phase of an ultrasonic reception signal that is swamped in a horizontal scanning direction. (2) The ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy device according to claim 1, wherein the ultrasonic transmission signal transmitted from the ultrasonic transducer is a linear frequency modulated signal, that is, a chirp signal. . (3) When determining the time change in the phase of the ultrasonic reception signal along the horizontal scanning direction of the ultrasonic transducer, when the ultrasonic transducer and the core upper target are moving in the horizontal scanning direction, 3. The ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy system according to claim 1 or 2, characterized in that the Doppler shift frequency is determined by the relative velocity occurring between the two. (4) The Doppler shift frequency is calculated within the synthetic aperture length determined by the spatial wave angle of the ultrasonic beam and the distance between the ultrasonic transducer and the top surface of the core. The ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy device according to scope 3. (5) When delaying the phase of the ultrasonic received signal in the horizontal scanning direction of the ultrasonic transducer, between the ultrasonic transducer and the upper core target on the scanning line in the horizontal scanning direction. 3. The ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy system according to claim 1 or 2, characterized in that the distance history generated in the above is used. (6) The distance history is calculated within the synthetic aperture length determined by the spatial spread angle of the ultrasonic beam and the distance between the ultrasonic transducer and the top surface of the core. (7) The isotropically dispersed antibody is , a patent claim characterized in that a large number of small hemispherical convex portions with a radius equal to or larger than the ultrasonic wavelength are arranged on the outer circumference or inner circumference of the top end face of the fuel assembly. Range 1, 2, 3 or 3
Ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy device described in Section 1. (8) Isotropically dispersed antibodies are small but have a truncated pyramid shape with a curved surface on the outer surface having a curvature comparable to or greater than the ultrasonic wavelength, and are laid in large numbers on the outer or inner circumference of the top of the fuel assembly. An ultrasonic nuclear reactor in-reactor fluoroscopy system according to claim 1, 3, or 5, characterized in that:

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1) 原子炉の炉内、41炉心上部の状況を監視する
ための超音波原子炉内透視装置において、炉心を構成す
ると共に超音波をほぼ等方に散乱させる等方散乱体が各
燃料集合体の頂部上端面に投げられた多数の燃料集合体
と、原子炉炉心上方に位置して空間的に拡がった超音波
ビームを発信することによって前記炉心上方から前記炉
心上部を照射し、水平方向に走査されることにより前記
超音ぢ 波ビームで照射IFgれた広い範囲の炉心上部すなわち
前記多数の燃料集合体の頂部上端面からの散乱波を一定
周期毎に逐次受信する超音波トランスデユーサ−と、前
記超音波の発信、受信、信号処理および制御を行なう計
測制御回路とを備え、前記超音波トランスデユーサ−の
位置、前記超音波の送信から受信までの時間、更に、水
平走査方向に沿った超音波受信信号の位相遅れあるいは
位相欝 の時間変化を用いて 心上部を画像化することをtf!
ig、とする超音波原子炉内透視装置。 (コ)超音波トランスデユーサ−から発信される超音波
発信信号が線厘周波数変調された信号すなわちチャープ
信号であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の超音波原子炉内透視装置。 (J) 超音波トランスデユーサ−の水平走査方向に沿
った超音波受信信号の位相の時間変化をめる際、前記水
平走査方向の進行中の前記超音波トランスデユーサ−と
炉心上部標的との間で生ずる相対速度によって決まるド
ツプラーシフト周波数を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第1項または第2項記載の超音波原子炉内透視
装置。 (4’) ドツプラーシフト周波数は、超音波ビームの
空間的拡がり角と超音波トランスデユーサ−と炉心上端
面との距離によって決まる合成開口長内で算出されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の超音波原子
炉内透視装置。 (−1) 超音波トランスデユーサ−の水平走査方向に
沿った超音波受信信号の位相遅れをめる際、前記水平走
査方向に進行中の前記超音波トランスデユーサ−と炉心
上部標的との間で生ずる距離履歴を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第1項または第ユ゛項記載の超音波
原子炉内透視装置。 (6)距離履歴は、超音波ビームの空間的拡がり角と超
音波トランスデユーサ−と炉心上端面との距離によって
決まる合成開口長内で算出されることを特徴とする特許
請求の範囲第5項記載の超音波原子炉内透視装置。 (ワ)等方散乱体は、小さいが超音波波長と同程度以上
の大きさの半径をもつ半球状の凸部からなり、燃料集合
体の頂部上端面の外周上もしくは内周上に多数敷きつめ
られることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第一項
、第3項または第3項記載の超音波原子炉内透視装置。 (&) 等方散乱体は小さいが超音波波長と同程度以上
の大きさの曲率の曲面を外面にもつ角錘台形をしており
、燃料集合体の頂部外周上もしくは内周上に多数敷きつ
められることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第a
項、第3項または第S項記載の超音波原子炉内透視装置
[Scope of Claims] (1) In an ultrasonic reactor in-reactor fluoroscopy device for monitoring the inside of a nuclear reactor and the upper part of the 41 core, an isotropic device that constitutes the core and scatters ultrasonic waves almost isotropically. A scatterer is positioned above the reactor core and transmits a spatially spread ultrasonic beam to form a large number of fuel assemblies thrown onto the upper end surface of the top of each fuel assembly. IFg is irradiated with the ultrasonic beam and is scanned in the horizontal direction to sequentially receive scattered waves from the upper part of the core, that is, the upper end surface of the top of the large number of fuel assemblies, at regular intervals. and a measurement control circuit that performs transmission, reception, signal processing, and control of the ultrasound, and the position of the ultrasound transducer and the time from transmission to reception of the ultrasound. Furthermore, tf! images the upper part of the heart using the time change of the phase delay or phase depression of the received ultrasound signal along the horizontal scanning direction.
ig, an ultrasonic reactor internal fluoroscopy system. (g) Ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy according to claim 1, characterized in that the ultrasonic transmission signal emitted from the ultrasonic transducer is a linear frequency modulated signal, that is, a chirp signal. Device. (J) When determining the time change in the phase of the ultrasonic reception signal along the horizontal scanning direction of the ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer and the core upper target while moving in the horizontal scanning direction are measured. 3. The ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy system according to claim 1 or 2, characterized in that the Doppler shift frequency is determined by the relative velocity occurring between the two. (4') The Doppler shift frequency is calculated within the synthetic aperture length determined by the spatial spread angle of the ultrasonic beam and the distance between the ultrasonic transducer and the top surface of the core. The ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy device according to scope 3. (-1) When reducing the phase delay of the ultrasonic reception signal along the horizontal scanning direction of the ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer traveling in the horizontal scanning direction and the core upper target are The ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy system according to claim 1 or 2, characterized in that the distance history occurring between the two is used. (6) The distance history is calculated within a synthetic aperture length determined by the spatial spread angle of the ultrasonic beam and the distance between the ultrasonic transducer and the upper end surface of the core. Ultrasonic nuclear reactor internal fluoroscopy device described in Section 1. (iv) Isotropic scatterers consist of small hemispherical protrusions with a radius comparable to or larger than the ultrasonic wavelength, and are spread in large numbers on the outer or inner periphery of the top end face of the fuel assembly. An ultrasonic nuclear reactor fluoroscopy device according to claim 1, 1, 3, or 3, characterized in that: (&) Although the isotropic scatterers are small, they have a trapezoidal shape on the outside with a curved surface with a curvature comparable to or greater than the ultrasonic wavelength, and are spread in large numbers on the outer or inner circumference of the top of the fuel assembly. Claim 1, paragraph a, characterized in that:
3. The ultrasonic nuclear reactor in-reactor fluoroscopy device according to item 3, item S, or item S.
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