JPS6186601A - 核燃料酸化膜厚測定装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は沸騰水型原子炉用核燃料に係り、燃料健全性評
価の目的で、その主要構成部材である燃料棒被覆管、チ
ャンネルボックスの酸化膜厚を測定するための遠隔駆動
機構、計測信号の自動較正機構を備えた燃料体酸化膜厚
測定装置に関するものである。

〔発明の背景〕

酸化膜厚の測定原理はプローブコイルを測定面に接触さ
せたときのプローブコイルと酸化膜下の金属表面との距
離をリフトオフ効果として検出するものであり、精度よ
く酸化膜厚を測定するには。

測定面の法線方向とプローブコイルの軸方向を精度よく
一致させるとともにプローブコイルと測定点との相対位
置を測定中、一定に保つことが必要である。

従来、酸化膜厚測定装置については、原子力学会昭和５
８年分科会″渦流法によるジルカロイ被覆管の酸化膜厚
さ測定技術パで報告されている。

本報告によると、プローブコイルは保持機構に固定し、
燃料被覆管を燃料体より引抜き、プローブコイルを設置
した保持機構に燃料被覆管を測定している。この方法は
、燃料体を解体するという付帯作業が発生するとともに
１国内では慣例的に解体、再組立した燃料体は、炉心に
再装荷しないことになっており再装荷燃料に対しては適
用することが困難であるとともに、ホットセルでの測定
に限定されているため、原子炉１家の使用済燃料貯蔵プ
ールでの測定を考慮していない。

また、燃料体の解体を実施しないで測定する場合は、プ
ローブコイルがほとんど固定に近い状態であることから
保持機構と燃料体製造時公称寸法からの寸法取合をもっ
て測定点に対するプローブコイル位置を決定していた。

しかしこのことは、燃料体寸法が公称寸法から公差範囲
内で変動することと、照射による寸法変化により精度よ
く位置決めが回連であるとともに、プローブコイル軸方
向と測定点法線方向の一致についての確認及び調′ＰＡ
機能がないために、この不一致は測定誤差となる。例え
ば、プローブコイル軸方向と測定点法線方向との角度が
１０’で、その誤差は３０μｍとなる。これは測定対象
が燃料被覆管の場合、その中心線かられずか１ｍｍのず
れに相当するにすぎず、測定誤差が大きいという欠点が
あった。

さらに、プローブコイル位置の移動範囲が制限されるた
め、燃料体の酸化状況に応じて任意の点での酸化膜厚を
測定できない欠点があった。

計測信号の処理という点においては、従来の酸化膜厚測
定装置は計測信号を記録計に出方させ、その読み値から
所定の校正線を用いて計算してぃた。この方法によると
計測中に酸化膜厚値が直ちに確認できないという欠点が
あった。

計測中に適時測定値の妥当性の評価を行なうことは、燃
料健全性評価を行なう上で必要不可欠のものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術の問題点を解消する、照射燃
料体を解体することなく、任意の測定点へのプローブコ
イルの高精度での位置決めを可能とした遠隔駆動機構、
計測信号の自動較正機構を備えた高信頼性の燃料体酸化
膜厚測定装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、原子解重家内の使用済燃料貯蔵プールにて、
照射燃料体を解体することなく、使用済燃料貯蔵プール
の既設設備であるチャンネル着脱機上に設置した燃料体
の燃料被覆管、チャンネルボックスの任意の酸化膜厚を
高精度で測定するため次の機能を備えている。

酸化膜厚測定のための遠隔駆動機構として、プローブコ
イルの保持機構を一体化し、チャンネル着脱機プラット
ホーム上に設置する。

プローブコイルを設置した保持機構は、燃料体の任意の
酸化膜厚を測定することが可能なように燃料体の側面に
対し、上下左右にプローブコイルを移動することが可能
な枯造となっている。

また、測定点の監視機能として、プローブコイルと連動
して移動する水中ＴＶ左カメラ装備されており、常にプ
ローブコイル先端に相当する測定点をその視野として、
使用済燃料貯蔵プール脇に設置したモニタＴＶに映し出
す。

上記、プローブコイルの移動機能とそれを監視する水中
ＴＶ左カメラ組合せにより燃料体の任意の測定点にプロ
ーブコイルを位置決めし、それをｍＬＫすることが可能
となる。

プローブコイルの軸方向と測定点法線方向との一致につ
いては、上下左右のプローブコイルの動きの他、旋回機
能を備え、プローブコイル軸方向と測定面法線方向と一
致する様に調整する。また−散性の監視機能は、超音波
センサーを使用し、測定点の法線方向にプローブコイル
軸方向が一致しているときその反射波が最大高さになる
ことを利用して、その一致を確認する。同時に上記の水
中ＴＶ左カメラよる監視も併用する。

このことにより、任意の測定点に対してプローブコイル
の軸方向をその法線方向と一致させることが可能となる
。

これらの保持機構におけるプローブコイルの動きは全て
、保持機構のチャンネル着脱機プラットホーム上に設置
した上部ユニットの操作にて遠隔駆動にて行なわれ、プ
ローブコイルの移動に伴うその位置表示は各指示計に表
示される。

計測信号は、酸化膜厚に相当するプローブコイルのリフ
トオフ効果によるインピーダンス変化が測定装置の安定
性に関する零点ドリフト量を含んだ形として出力される
。

零点ドリフト分を補正し、リフトオフ効果による信号（
以下リフトオフ信号）をとりだす。

酸化膜厚値の決定は、このリフトオフ信号を酸化膜厚値
に換算するのだが、次の方法で行なっている。既知の膜
厚をもつ標準サンプルを酸化膜厚測定装置で測定し、そ
のときのリフトオフ信号とサンプル膜厚との相関を求め
る。通常、実際の酸化膜サンプルは非破壊でその膜厚を
測定できないため、模擬のサンプルを使用する。そのた
め模擬のサンプルと酸化膜との相関、即ち両者のりフト
オフ信号との相関を考慮する必要がある。

従って、リフトオフ信号をリフトオフ信号から模擬酸化
膜厚値に変換する演算回路に入力させる。

ここで得られた模擬酸化膜厚値をさらに模擬酸化膜厚値
から酸化膜厚値に変換する演算回路に入力させることに
より酸化膜厚値として出力させるようにする。

このことにより、計測中に直ちに計測信号を酸化膜厚値
に変換させて出力させることが可能となる。

また、ここで得られた酸化膜厚値は、前述の遠隔駆動機
構におけるプローブコイルの位置指示と対応させてＣＲ
Ｔ、プリンターに表示する。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例とその効果は次の通りである。

沸騰水型原子炉において、その照射済燃料の検査は原子
炉１家にある使用済燃料貯蔵プール内のチャンネル着脱
機に燃料を設置して実施する。

第１図に実施例を示す。

プローブコイル１は保持機構下部ユニット２に設置され
ている。チャンネル着脱機上に設置された燃料の軸方向
の粗調整は伸縮支持管３を保持機構上部ユニット４の操
作にて、伸縮させ保持機材下部ユニット２を位置決めす
る。このとき、その後のプローブコイル１の位置決めの
ための微調整、測定のためのプローブコイル１の測定点
への押付けで、保持機構下部ユニット２の燃料に対する
相対位置が変動しないように、クランプ機ｖｔ５により
保持機構下部ユニット２を燃料に対して固定する。プロ
ーブコイル１の測定点への微調整は保持機構下部ユニッ
ト２に装備のプローブコイル駆動機構６にて行ない、こ
の操作は全て保持機構上部ユニット４にて行なう。この
とき同時に保持機構下部ユニット２に装備したプローブ
コイル駆動機構６によりプローブコイル１と連動して動
く水中ＴＶカメラ７にて測定点を監視し、目的とする測
定点にプローブコイル１が位置していることを確認する
。またその時のプローブコイル１の位置、即ち燃料体に
おける測定点の位置は、プローブコイル１の粗調整、微
調整の移動距離を保持機構上部ユニット４の指示計の読
み値から決定する。

プローブコイル１の軸方向と測定点の法線方向との角度
は保持機構下部ユニットに装備の超音波センサー８の測
定点からの反射波を計測することにより、０°であるこ
とを確認する。

以上の操作により、プローブコイル１が燃料の目的とす
る測定点に位置決めされ、その測定点が燃料体のどこの
点にあるかの幾何学的位置を確認することが可能となる
６ 測定のためのプローブコイル１の押付けは保持機構上部
ユニットの操作にて、プローブコイル駆！Ｉ！ｌＪ機構
６で行なう。この動きに対しても水中ＴＶカメラでその
押付けを監視し、所定の測定点へプローブコイル１が押
付けられていることを確認する。これらの操作ののち酸
化膜厚の測定を行なう。

チャンネル着脱機への燃料体移動の際は保持機構上部ユ
ニット４の回転軸を中心に回転し、燃料交換機と干渉し
ない構造となっている。また、この位置決めのための遠
隔駆動機構は測定対象がチャンネルボックス、燃料被覆
管のいずれの場合にも適用できるものであり、従来のよ
うに測定対象によって保持機構を交換する必要がない。

計測中に計測信号から酸化膜厚値を出力する自動較正機
構を第２図に示す。

測定点における酸化膜厚に相当する計測信号は測定用プ
ローブコイル１のインピーダンスと評準用プローブコイ
ル２のインピーダンスの差として与えられ、記録計３に
出力される。

ここで、自動較正機構は記録計３に入る信号を分岐させ
て、測定系安定化補正回路４に入力する。

ここで入力された計測信号は、第３図に示すような計測
装置の安定性に関する零点ドリフト分を含んでいるため
、この零点ドリフト分を計測信号に負のフィードバック
として与え、計測信号から零点ドリフト分を補正しリフ
トオフ信号のみを出力する。リフトオフ信号は既知の膜
厚をもつ模擬酸化膜フィルムを使用して較正されている
。第４図にその較正線を示す６リフトオフ信号は、模擬
酸化膜厚演算回路５に入力され、上記較正線に従い模擬
酸化膜厚に換算されて出力される。

模擬酸化膜フィルム厚と真の酸化膜厚との相関は、断面
金相試験により第５図のように求められる。模擬酸化膜
厚演算回路５から出力された信号は、酸化膜厚演算回路
６に入力され、模膜酸化膜フィルム厚と酸化膜厚との相
関式に従い変換されて酸化膜厚値として出力される。こ
こで得られた酸化膜厚値は遠隔駆動機構のプローブコイ
ル位置指示計７の指示値から決定する測定位置でラベル
化される。

リフトオフ信号がプローブコイルの磁束の収束性に応じ
て、第６図に示すように測定物の端部の影響を受ける。

この端部効果を、プローブコイル位置指示計７の指示値
に応じて補正し、ＣＲＴ８に表示するとともにＰＲＴ９
にプロットする。

第７図は燃料体の軸方向に対して、酸化膜厚値をプロッ
ト、二次元表示した一例である。本装置によれば燃料体
の軸方向１表面径方向に対して酸化膜厚値、すなわち三
次元表示も可能としている。

本実施例によれば、使用済燃料貯蔵プール内での照射燃
料体の酸化膜厚測定は、燃料体の任意の測定点を高精度
に位置決め測定が可能となり、計測信号の即時処理とあ
わせて、Ｍ化膜厚測定の信頼性の向上。および、計測期
間中の燃料体の移動。

測定対象（燃料被覆管、チャンネルボックス）の切換え
にも対応できるため、保持機構の取外し。

交換が不要となり１作業効率の向上。という効果がある
。

〔発明の効果〕

本発明の効果は以下の通りである。

酸化膜厚測定用のプローブコイルを任意の方向へ移動可
能な保持機構とし、これを遠隔操作で駆動が可能とする
こと、およびプローブコイルの位置確認用の水中ＴＶカ
メラ、超音波センサーを装備することで、燃料（燃料被
覆管、チャンネルボックス）の任意の点の酸化膜厚を高
精度で測定できる。

また、計測信号を即時、処理する自動較正機構により、
信頼性の高い測定値を計測中に確認することが可能とな
り、データ処理の効率が向上するとともに、測定結果を
評価しながら、計測できることから、酸化膜厚測定の信
頼性を向上させた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遠隔駆動機構のチャンネル着脱機への
据付状態図、第２図は本発明の自動較正機構のシステム
ブロック図、第３図は装置の安定性による雰点ドリフト
量の変化図、第４図はリフトオフ信号と模擬酸化膜フィ
ルム厚の較正線を示す図、第５図は模擬酸化膜フィルム
厚と酸化膜厚の相関を示す図、第６図は端部効果による
リフトオフ信号変化図、第７図は燃料被覆管の軸方向の
酸化膜厚値分布図である。 第１図 ・・・プローブコイル、２・・・保持機構下部ユニット
、３・・・伸縮支持管、４・・・保持機構上部ユニット
、５・・・クランプ機構、６・・・プローブコイル駆動
機構、７・・・水中ＴＶカメラ、８・・・超音波センサ
ー。 第２図 １・・・測定用プローブコイル、２・・・標準用プロー
ブコイル、３・・・記録計、４・・・測定系安定化補正
回路。 ５・・・模擬酸化膜厚演算回路、６・・・酸化膜厚演算
回路、７・・・プローブコイル位置指示計、８・・・Ｃ
ＲＴ。 第３　圀 も４囚 第Ｓの ６４と−Ｉｙタク尋　　　　ぐしｇ習てノ第すロ ワ・ローブコイル甲１向％佑き１・らり面臣肉痒（歴□
）罐ワ阻 席料■暫―才帽ｌン、□）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、照射燃料体の腐食酸化膜厚の測定において、電磁誘
   導法を原理とした測定技術に、照射燃料体の任意の測定
   点にプローブコイルの位置決めを可能とする遠隔駆動機
   構と、測定系に計測信号の自動較正機構を付加したこと
   を特徴とする核燃料酸化膜厚測定装置。