JPS6145167B2 - - Google Patents

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JPS6145167B2
JPS6145167B2 JP55036987A JP3698780A JPS6145167B2 JP S6145167 B2 JPS6145167 B2 JP S6145167B2 JP 55036987 A JP55036987 A JP 55036987A JP 3698780 A JP3698780 A JP 3698780A JP S6145167 B2 JPS6145167 B2 JP S6145167B2
Authority
JP
Japan
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transducer
echo
reflector
ultrasonic
small
Prior art date
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Expired
Application number
JP55036987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56133603A (en
Inventor
Nobuo Uesugi
Koji Mizuguchi
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.)
Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Nippon Genshiryoku Jigyo KK filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3698780A priority Critical patent/JPS56133603A/en
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Publication of JPS6145167B2 publication Critical patent/JPS6145167B2/ja
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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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • 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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばナトリウム冷却原子炉の炉心上
部に浮き上つた燃料集合体や制御棒等の障害物の
位置を標定し得る水平透視型超音波透視装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a horizontal perspective ultrasonic fluoroscopy system capable of locating obstacles such as fuel assemblies and control rods floating above the core of a sodium-cooled nuclear reactor.

第1図および第2図に従来使用されている超音
波透視装置の例を示す。第1図は冷却材として金
属ナトリウムを用いるナトリウム冷却原子炉の縦
断面を概念的に示した図、第2図はA−A′面で
切つた第1図の横断面を示す図である。第1図に
おいて、炉容器1は炉心2、炉心上部機構3、金
属ナトリウム等を収納し、上部には回転プラグ4
を有している。炉心2中には図示しない燃料集合
体や制御棒があり、核分裂反応により熱を発生、
又は制御している。この熱により炉容器下部に設
けたナトリウム入口5から流入したナトリウムを
加熱し、加熱されたナトリウムは炉容器1の上部
に設けたナトリウム出口6から流出する。炉容器
1から流出した加熱ナトリウムは図示しない熱交
換器等を通る事により、熱エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し、冷却されて再びナトリウム入口
5へ入る。ナトリウムは炉心2中を下から上へ流
れている。このため燃料集合体や制御棒の1部が
炉心2から浮上り、浮上り燃料集合体7となる可
能性がある。
FIGS. 1 and 2 show examples of conventionally used ultrasonic fluoroscopes. FIG. 1 is a diagram conceptually showing a longitudinal section of a sodium-cooled nuclear reactor using metallic sodium as a coolant, and FIG. 2 is a diagram showing a cross section of FIG. 1 taken along the plane A-A'. In FIG. 1, a reactor vessel 1 houses a reactor core 2, a core upper mechanism 3, metallic sodium, etc., and a rotating plug 4 in the upper part.
have. There are fuel assemblies and control rods (not shown) inside the reactor core 2, which generate heat through nuclear fission reactions.
or in control. This heat heats the sodium flowing in from the sodium inlet 5 provided at the bottom of the furnace vessel 1, and the heated sodium flows out from the sodium outlet 6 provided at the top of the furnace vessel 1. The heated sodium flowing out of the furnace vessel 1 passes through a heat exchanger (not shown) to convert thermal energy into electrical energy, is cooled, and enters the sodium inlet 5 again. Sodium flows through the core 2 from bottom to top. For this reason, there is a possibility that a portion of the fuel assembly or control rod may float up from the reactor core 2 and become a floating fuel assembly 7.

炉心2の上部にある炉心上部機構3は、図示し
ない制御棒駆動機構や燃料交換等から構成されて
おり、燃料交換時には炉心上部機構3を動かさな
ければならない。この場合、燃料交換器で交換挿
入した燃料集合体が充分に下まで挿入されていな
かつた場合か、あるいは、前記の原因で生じた浮
上り燃料7が在存したまま炉心上部機構を動かし
た場合、燃料集合体7を破壊してしまう恐れがあ
る。
The upper core mechanism 3 located at the upper part of the reactor core 2 includes a control rod drive mechanism, fuel exchange, etc. (not shown), and the upper core mechanism 3 must be moved during fuel exchange. In this case, either the fuel assembly replaced and inserted in the fuel exchanger was not inserted sufficiently downward, or the upper core mechanism was moved while the floating fuel 7 caused by the above reason still existed. , there is a risk that the fuel assembly 7 may be destroyed.

このために炉心上部機構を動かす前に、浮上り
燃料集合体7の位置と浮上り量を知り、浮上り量
に応じて押し下げてしまう必要がある。浮き上り
燃料集合体の位置を標定し、浮上り量を測定する
には炉心2のすぐ上に水平方向を見透す装置が必
要となる。ナトリウムは光学的に不透明であるの
で、ナトリウム中でも透過性の良い超音波を用い
た透視装置が必要となる。
For this reason, before moving the core upper mechanism, it is necessary to know the position and floating amount of the floating fuel assembly 7, and to push it down according to the floating amount. In order to locate the position of the floating fuel assembly and measure the floating amount, a device that can see through the horizontal direction is required just above the reactor core 2. Since sodium is optically opaque, a fluoroscopy device using ultrasonic waves that is highly transparent even in sodium is required.

第2図においてナトリウム中に浸された超音波
トランスジユーサ8から発せられた超音波はもし
炉心2上に障害物がなければ、その空隙を通過し
て、反射板9で反射されて、再び超音波トランス
ジユーサ8に戻る。ここで、もし空隙に浮上り出
た燃料集合体7やその他の障害物があれば超音波
トランスジユーサ8へは反射されてこない。この
ためトランスジユーサ8を左右に回転し、超音波
の発信・受信方向を変化させた時には、障害物が
存在した位置から超音波がもどつてこないので、
この時の回転角度φがわかればその方向がわか
る。ここで、反射板9は超音波トランスジユーサ
8を中心位置とした円周状の壁に、超音波ビーム
内で、超音波トランスジユーサからの距離が各々
異なるように小片反射面が階段状に、かつ、周期
的に配置された反射板である。
In FIG. 2, if there are no obstacles on the reactor core 2, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transducer 8 immersed in sodium will pass through the gap, be reflected by the reflector plate 9, and then be reflected again. Return to the ultrasonic transducer 8. Here, if there is a fuel assembly 7 or other obstacle floating into the gap, the light will not be reflected to the ultrasonic transducer 8. Therefore, when the transducer 8 is rotated left and right to change the direction of transmitting and receiving ultrasonic waves, the ultrasonic waves do not return from the position where the obstacle was.
If the rotation angle φ at this time is known, the direction can be determined. Here, the reflecting plate 9 has a circumferential wall with the ultrasonic transducer 8 at its center, and small pieces of reflecting surfaces are arranged in a step-like manner so that the distances from the ultrasonic transducer are different within the ultrasonic beam. These are reflector plates arranged periodically at

第3図は超音波ビーム内に入る反射板の小片反
射面から反射されるエコーの測定の一例であり、
同図aはビーム内に入る小片反射面が横方向が3
段、縦方向が2段で合計6個存在する時の各面に
a〜fと名づけたものであり、同図bはこの時得
られるエコーを示す。ここで時間Oにおいて超音
波が発せられるとTa,Tb……Tc後にa,b〜f
の各々の面から反射されるエコーEa,……Efが
受信される。ここで、反射面aを例にとると、ト
ランスジユーサ8からaまでの距離をLa、ナト
リウム中の音速をvとすればTa=La/vとな
る。このように反射板の構成する反射面を、トラ
ンスジユーサ8からの距離を超音波ビーム内にて
各々の距離が異なるような条件で全体的に規則的
に配置しておけば、トランスジユーサを水平に回
転させて炉心上部全体をスコープする場合には、
bのごとく6本のエコーが時間軸上の同じ時間に
得られ、これはトランスジユーサの水平位置によ
らない。ここで炉心と炉心上部機構との間に障害
物が存在して、反射面e,fをマスクすると、こ
こから戻つてくるエコーEe,Efは検出されず、
測定されるエコーの個数は4個となる。これによ
り測定されなかつたエコーのあるべき時間からビ
ーム内のどの反射面がマスクされているかが明ら
かにされると同時に、それから障害物の大きさや
それが炉心上部機構となす空隙の間隔を知ること
ができる。前記のごとく反射面を規則的に配置し
ておけば障害物の検出は容易ではあるが、これを
実用化するには次のような問題が生じる。つま
り、トランスジユーサから各反射面までの距離を
規則的に配置するには反射面をトランスジユーサ
位置を中心とした円状の位置に配置せねばならな
い。このため炉心が大きくなり、炉容器との間が
狭くなつたり、又、トランスジユーサ位置が限定
され、かつ他の炉心機器の配置の関係から円状の
反射面配置壁が炉内に設定不可能となることがあ
る。このために炉容器を大きくし、かつ他機器を
小型化又は廃止することはきわめて困難である。
このように従来の反射板の配置では非常な不都合
が生じることとなる。
Figure 3 is an example of measuring echoes reflected from a small reflective surface of a reflector that enters the ultrasonic beam.
In the same figure a, the small reflective surface that enters the beam is 3 in the horizontal direction.
When there are two stages in the vertical direction and a total of six surfaces, each surface is named a to f, and Figure b shows the echo obtained at this time. Here, when an ultrasonic wave is emitted at time O, Ta, Tb... After Tc, a, b to f
Echoes Ea, ...Ef reflected from each surface of are received. Here, taking the reflecting surface a as an example, if the distance from the transducer 8 to a is La, and the speed of sound in sodium is v, then Ta=La/v. If the reflecting surfaces of the reflecting plate are arranged regularly as a whole under such conditions that the distances from the transducer 8 are different within the ultrasonic beam, the transducer When rotating horizontally to scope the entire upper part of the core,
As shown in b, six echoes are obtained at the same time on the time axis, regardless of the horizontal position of the transducer. If there is an obstacle between the reactor core and the upper core mechanism and the reflecting surfaces e and f are masked, the echoes Ee and Ef that return from there will not be detected.
The number of echoes measured is four. This allows us to determine which reflective surfaces in the beam are masked from the time at which the unmeasured echoes should be present, and at the same time to determine the size of the obstruction and the gap it forms with the upper core structure. I can do it. Although it is easy to detect obstacles by regularly arranging the reflecting surfaces as described above, the following problems arise in putting this into practical use. In other words, in order to arrange the distances from the transducer to each reflective surface regularly, the reflective surfaces must be arranged at circular positions centered on the transducer position. As a result, the reactor core becomes larger, the space between it and the reactor vessel becomes narrower, the transducer position is limited, and due to the arrangement of other core equipment, it is not possible to install a circular reflecting wall inside the reactor. It may be possible. For this reason, it is extremely difficult to increase the size of the furnace vessel and downsize or eliminate other equipment.
As described above, the conventional arrangement of the reflector plate causes serious inconvenience.

本発明は上記欠点を除去するためになされたも
ので、特にどのような炉においても、炉容器およ
び炉心内機器に変更を加えることなく、炉心上部
に存在する障害物の検出と、間隙の測定が可能と
なることを目的とした超音波透視装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and is particularly capable of detecting obstacles present in the upper part of the core and measuring gaps in any reactor, without making any changes to the reactor vessel or equipment within the core. An object of the present invention is to provide an ultrasonic fluoroscopy device that enables the following.

第4図から第6図を参照して本発明の一実施例
を説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

第4図は本発明装置の横断面図である。反射板
9′は超音波ビームθ内の各反射面とトランスジ
ユーサからの距離が異なるような条件を満足する
反射面を直接炉容器内側に取り付けて反射板とし
たものである。このようにすれば反射板の設定は
どのような形状の炉においても可能となる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the device of the present invention. The reflecting plate 9' is a reflecting plate which is made by directly attaching a reflecting surface to the inside of the reactor vessel that satisfies the condition that each reflecting surface in the ultrasonic beam θ is at a different distance from the transducer. In this way, the reflection plate can be set in any shape of furnace.

第5図は第4図によつて得られるエコー信号の
一例である。つまり、aはビーム内に存在する反
射面を代表させたもので、bはこの時に各面から
得られるエコー群である。ここで反射面の配置は
すでに規則性が存在しないので、エコー信号の時
間的配列からは単純に障害物を検出することは困
難となる。
FIG. 5 is an example of an echo signal obtained by FIG. 4. In other words, a represents the reflecting surfaces present in the beam, and b represents the echo group obtained from each surface at this time. Here, since there is no regularity in the arrangement of the reflecting surfaces, it is difficult to simply detect obstacles from the temporal arrangement of the echo signals.

第6図は本発明のブロツク図である。エコー分
別回路11は、超音波トランスジユーサ8のエコ
ー信号kを、超音波の発受信回路10を介して逐
次入力し、また、トランスジユーサ位置信号jを
入力して、kのエコー群のエコー個々を、到達す
る時間に対応させる。
FIG. 6 is a block diagram of the present invention. The echo sorting circuit 11 sequentially inputs the echo signal k of the ultrasonic transducer 8 via the ultrasonic transmitting/receiving circuit 10, and also inputs the transducer position signal j, and divides the echo group of k. Make each echo correspond to the time of arrival.

このエコー分別回路11を通過した信号は、ト
ランスジユーサ位置信号jとともにエコー比較判
定回路12に導かれる。このエコー比較判定回路
12には、トランスジユーサ8の位置に対応する
複数の小片反射板と、各小片反射板から戻るべき
エコーの時間と、そのエコーの個数の組み合せが
記憶されている。つまり、反射板を構成する各小
片反射面の全てのエコーのパターンが記憶されて
おり、これと比較することにより、測定されたエ
コーがどの小片反射面に対応しているかが明確に
なるので障害物等の検出ならびに空隙の測定が可
能である。
The signal that has passed through the echo separation circuit 11 is guided to the echo comparison and determination circuit 12 together with the transducer position signal j. The echo comparison and determination circuit 12 stores combinations of a plurality of small reflecting plates corresponding to the position of the transducer 8, the time of the echoes to return from each small reflecting plate, and the number of echoes. In other words, all the echo patterns of each small reflective surface that make up the reflector are memorized, and by comparing them with this, it becomes clear to which small reflective surface the measured echo corresponds. It is possible to detect objects and measure voids.

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

第1図は従来の超音波透視装置を原子炉内に設
置した例を示す縦断面図、第2図は第1図のA−
A′線矢視方向に沿つて切断して示す横断面図、
第3図は反射板から反射されてくる超音波エコー
との関係を示す図、第4図は本発明に係る反射板
の一実施例を示す横断面図、第5図は第4図の反
射板構成にて得られる反射板エコーの一例を示す
図、第6図は本発明に係る超音波透視装置のブロ
ツク図である。 1……炉容器、7……燃料集合体、8……超音
波トランスジユーサ、9,9′……反射板、10
……超音波の発受信回路、11……エコー分別回
路、12……エコー比較判定回路、13……表示
部。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of a conventional ultrasonic fluoroscope installed in a nuclear reactor, and Figure 2 is A--A in Figure 1.
A cross-sectional view taken along the direction of arrow A′,
FIG. 3 is a diagram showing the relationship with the ultrasonic echoes reflected from the reflector, FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the reflector according to the present invention, and FIG. 5 is the reflection of FIG. 4. FIG. 6 is a block diagram of an ultrasonic fluoroscope according to the present invention, which is a diagram showing an example of a reflector echo obtained with a plate configuration. 1...Reactor vessel, 7...Fuel assembly, 8...Ultrasonic transducer, 9,9'...Reflector, 10
. . . Ultrasonic wave transmission/reception circuit, 11 . . . Echo classification circuit, 12 . . . Echo comparison/determination circuit, 13 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 液体金属冷却材を使用する原子炉の容器内壁
に超音波用反射板を設け、この反射板と対向する
位置に超音波を発信・受信するトランスジユーサ
を配置して前記反射板とトランスジユーサ間を透
視する超音波透視装置において、前記反射板を多
数の小片反射板に分割し、かつ超音波ビーム内に
入射する前記各小片反射板と前記トランスジユー
サとの距離がそれぞれ異なるように配置された反
射板と、前記トランスジユーサから発信された超
音波が前記各小片反射板で反射して前記トランス
ジユーサに逐次戻ることにより得られるエコー信
号群および該トランスジユーサの向きを示すトラ
ンスジユーサ位置信号から前記エコー信号群の中
の個々のエコー信号を到達する時間に対応させる
エコー分別回路と、前記トランスジユーサ位置信
号に対応した小片反射板と該小片反射板から戻る
べきエコー信号の時間およびそのエコー信号の個
数の組み合わせがあらかじめ記憶されており、前
記エコー分別回路からの信号と前記トランスジユ
ーサ位置信号とを入力して各エコー信号とそれに
対応する小片反射板の対応を判定するエコー比較
判定回路とを有することを特徴とする超音波透視
装置。
1. An ultrasonic reflector is provided on the inner wall of a reactor vessel that uses liquid metal coolant, and a transducer that emits and receives ultrasonic waves is placed in a position facing this reflector, and the reflector and transducer are placed in a position facing the reflector. In an ultrasonic fluoroscopy device that sees between users, the reflecting plate is divided into a large number of small reflecting plates, and the distances between each of the small reflecting plates and the transducer that enter the ultrasonic beam are different. 3 shows arranged reflection plates, a group of echo signals obtained when the ultrasonic waves emitted from the transducer are reflected by each of the small reflection plates and returned to the transducer sequentially, and the orientation of the transducer. an echo separation circuit that corresponds to the arrival time of each echo signal in the group of echo signals from the transducer position signal; a small reflector corresponding to the transducer position signal; and an echo to be returned from the small reflector. A combination of the signal time and the number of its echo signals is stored in advance, and the signal from the echo separation circuit and the transducer position signal are input to determine the correspondence between each echo signal and its corresponding small piece reflector. 1. An ultrasound fluoroscope, comprising: an echo comparison and determination circuit for making a determination.
JP3698780A 1980-03-25 1980-03-25 Ultrasonic fluoroscopy device Granted JPS56133603A (en)

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JPS56133603A JPS56133603A (en) 1981-10-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56115907A (en) * 1980-02-18 1981-09-11 Toshiba Corp Ultrasonic penetration device

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JPS56115907A (en) * 1980-02-18 1981-09-11 Toshiba Corp Ultrasonic penetration device

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