JPS6210362B2 - - Google Patents

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JPS6210362B2
JPS6210362B2 JP54074002A JP7400279A JPS6210362B2 JP S6210362 B2 JPS6210362 B2 JP S6210362B2 JP 54074002 A JP54074002 A JP 54074002A JP 7400279 A JP7400279 A JP 7400279A JP S6210362 B2 JPS6210362 B2 JP S6210362B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reactor
core
reflector
ultrasonic
transducer
Prior art date
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Application number
JP54074002A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS55166099A (en
Inventor
Nobuo Uesugi
Tatsuo Myazawa
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
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS55166099A publication Critical patent/JPS55166099A/en
Publication of JPS6210362B2 publication Critical patent/JPS6210362B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はたとえば高速増殖炉の炉心部内核燃
料集合体の上端面と炉上部機構とのギヤツプを検
出する超音波装置を具備した原子炉に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nuclear reactor equipped with an ultrasonic device for detecting a gap between the upper end surface of a nuclear fuel assembly in the core of a fast breeder reactor and an upper reactor mechanism.

高速増殖炉においては、炉運転中に炉心部内燃
料集合体が浮き上がつたり、あるいは、炉停止時
に制御棒が駆動装置から完全に切り離されない可
能性がある。この二つの原因によつて炉心部と炉
上部機構が機械的につながつたままである可能性
がある。一方、燃料交換時には燃料交換機を炉心
上部で使用するために、炉心上部機構を移す必要
がある。この時、上記二つの原因によつて炉心上
部機構が炉心部とつながつていると、燃料集合体
や制御棒あるいは、炉心上部機構下端部の計測セ
ンサを破損する事故を生じる。そのため、炉心部
と炉上部機構の間にすき間(ギヤツプ)のあるこ
とを検出する必要がある。
In fast breeder reactors, there is a possibility that fuel assemblies in the core may float up during reactor operation, or that control rods may not be completely separated from the drive device when the reactor is shut down. There is a possibility that the reactor core and upper reactor mechanism remain mechanically connected due to these two causes. On the other hand, during fuel exchange, it is necessary to move the upper core mechanism to use the refueling machine in the upper part of the core. At this time, if the upper core mechanism is connected to the reactor core due to the above two causes, an accident may occur in which the fuel assembly, control rod, or measurement sensor at the lower end of the upper core mechanism is damaged. Therefore, it is necessary to detect the presence of a gap between the reactor core and the upper reactor mechanism.

その検出手段として従来は、冷却材として使用
される液体ナトリウム中の超音波の伝播を利用し
た方法が提案されている。第1図によつてその構
成を説明する。1は炉容器であり、この炉容器1
の開口部は回転プラグ2によつて気密に閉塞され
ている。炉容器1内には複数本の核燃料集合体が
植列配置されて構成された炉心部3と、制御棒を
操作する時に供される炉上部機構4とが設けられ
ている。炉心部3は炉心5とそれを取りまくブラ
ケツト部6とから構成されている。また炉容器1
内は液体ナトリウムで代表される冷却材7が炉容
器の下部入口aから上部出口bへ図中実線矢印
A,Bで示すように流通するようになつている。
なお、図中8は冷却材の流動により何らかの原因
を伴つて浮き上がつた燃料集合体のハンドリング
ヘツド部を示している。そして、前記炉心部3の
斜上方位置には超音波の送信と受信を行なう超音
波トランスジユーサ10と走査用反射体9とが設
けてある。この反射体9は炉容器1の内面に放射
状に配列されている。このような構成において、
炉心部3と炉上部機構4との間のギヤツプ検出手
段の原理は以下のとおりである。すなわち、発信
装置11によつて超音波トランスジユーサ10は
励振され、超音波パルス17を冷却材7中へ放射
する。超音波17は、ギヤツプ中を伝播して反射
体9に達し、反射されて、超音波トランスジユー
サ10へもどつてくる。この時ギヤツプ中に浮き
上がつた燃料集合体8があると、反射体9からの
エコーは弱くなり、トランスジユーサ10の出力
電圧は小さくなる。この関係を利用してトランス
ジユーサの出力電圧値からギヤツプの大きさを検
出するものである。トランスジユーサ10は駆動
装置14の回転軸16に設置され、制御装置15
によつて、水平面内で旋回させる。そして、トラ
ンスジユーサからの出力電圧と、駆動装置からの
トランスジユーサ回転位置信号とを信号処理装置
12で信号処理し、表示装置13に導いて、炉心
部全体のギヤツプを検出できるようになつてい
る。
Conventionally, a method has been proposed as a detection means that utilizes the propagation of ultrasonic waves in liquid sodium used as a coolant. The configuration will be explained with reference to FIG. 1 is a furnace vessel, and this furnace vessel 1
The opening is hermetically closed by a rotating plug 2. Inside the reactor vessel 1, there are provided a reactor core section 3 configured by a plurality of nuclear fuel assemblies arranged in a row, and an upper reactor mechanism 4 used when operating control rods. The reactor core section 3 is composed of a reactor core 5 and a bracket section 6 surrounding it. Furnace vessel 1
Inside, a coolant 7 typified by liquid sodium flows from a lower inlet a to an upper outlet b of the furnace vessel as shown by solid line arrows A and B in the figure.
Note that 8 in the figure indicates the handling head portion of the fuel assembly that has been lifted up for some reason due to the flow of the coolant. An ultrasonic transducer 10 for transmitting and receiving ultrasonic waves and a scanning reflector 9 are provided diagonally above the reactor core 3. The reflectors 9 are arranged radially on the inner surface of the furnace vessel 1. In such a configuration,
The principle of the gap detection means between the reactor core 3 and the upper reactor mechanism 4 is as follows. That is, the ultrasonic transducer 10 is excited by the transmitter 11 and emits ultrasonic pulses 17 into the coolant 7 . The ultrasonic wave 17 propagates through the gap, reaches the reflector 9, is reflected, and returns to the ultrasonic transducer 10. At this time, if there is a floating fuel assembly 8 in the gap, the echo from the reflector 9 becomes weaker and the output voltage of the transducer 10 becomes smaller. This relationship is used to detect the size of the gap from the output voltage value of the transducer. The transducer 10 is installed on the rotation shaft 16 of the drive device 14 and is connected to the control device 15.
to rotate it in a horizontal plane. Then, the output voltage from the transducer and the transducer rotational position signal from the drive device are processed by the signal processing device 12 and sent to the display device 13, making it possible to detect gaps throughout the reactor core. ing.

このような構成において、検出ギヤツプは信号
レベルから求められ、障害物の位置は駆動装置の
位置検出器の信号によつて求められる。一方、信
号レベルはトランスジユーサの感度変化、使用時
にナトリウム中に挿入した時の感度再現性、経年
変化、ナトリウム中の伝播損失の変化、エレクト
ロニクスの経年変化などによつて変る可能性があ
り、それによつて障害物有と誤つた検出する可能
性がある。また、トランスジユーサの回転軸の長
さは10m以上もあるため、トランスジユーサの旋
回位置と位置検出器の出力信号とが必ずしも一致
しているとは言えないこと、さらに駆動機構のバ
ツクラツシユ等による位置検出誤差がある。障害
物の位置を誤ることは、次の対策に時間を要し、
稼動率が低下し、放射線被爆増大にもつながる。
In such an arrangement, the detection gap is determined from the signal level and the position of the obstacle is determined from the signal of the position detector of the drive. On the other hand, the signal level may change due to changes in the sensitivity of the transducer, sensitivity reproducibility when inserted into sodium during use, changes in propagation loss in sodium, changes in electronics over time, etc. This may result in false detection of the presence of an obstacle. In addition, since the length of the transducer's rotation axis is over 10 m, the rotational position of the transducer and the output signal of the position detector do not necessarily match, and the drive mechanism's backlash etc. There is a position detection error due to If you mislocate an obstacle, it will take time to take the next countermeasure.
This will reduce operating efficiency and lead to increased radiation exposure.

これら2つの問題は重要であり、その対策が望
まれることになる。
These two problems are important, and countermeasures are desired.

この発明の目的は上記点にかんがみてなされた
もので、感度および位置検出装置の較正をオンラ
インで行えるようにしたナトリウム透視装置を具
備した原子炉を提供するにある。
An object of the present invention has been made in view of the above points, and is to provide a nuclear reactor equipped with a sodium fluoroscopy device that allows on-line calibration of the sensitivity and position detection device.

すなわち、この発明はその主要部のみを第2図
に示したように炉容器1内に設置した走査用反射
板9,9bの両端に基準反射板18,19を設置
してなるもので、それら2つの基準反射板18,
19からの信号によつて位置検出器の較正を行
い、さらに、1つの反射板からのエコーレベルに
よつてシステム感度の較正を行うことによつて、
目的を達成することにある。
That is, as only the main part of this invention is shown in FIG. 2, reference reflectors 18 and 19 are installed at both ends of scanning reflectors 9 and 9b installed in the reactor vessel 1. two reference reflectors 18,
By calibrating the position detector by the signal from 19 and by calibrating the system sensitivity by the echo level from one reflector,
It is about achieving a goal.

駆動装置は、回転プラグ上に設置され、かつ炉
心部と炉心上部機構との隙間(ギヤツプ)を検出
できる様になつており、全長が10mにも達する。
一方プラントの温度条件は、回転プラグ上で常温
で、ギヤツプ付近では約200℃にも達している。
The drive device is installed on the rotating plug and is designed to detect the gap between the reactor core and the upper core mechanism, and has a total length of up to 10 meters.
On the other hand, the temperature conditions in the plant are room temperature on the rotating plug, and as high as approximately 200°C near the gap.

この時、温度条件が駆動装置へ与える影響は熱
膨張による伸び、曲がり等がある。通常駆動装置
についている超音波トランスジユーサは旋回し、
その旋回位置信号が位置検出器によつて出力され
る。しかし駆動装置は据付けによる誤差、熱によ
る影響によりかならずしも炉内の位置と対応して
いない可能性がある。
At this time, the effects of temperature conditions on the drive device include elongation and bending due to thermal expansion. The ultrasonic transducer, which is usually attached to a drive, swivels and
The rotation position signal is output by a position detector. However, the drive device may not necessarily correspond to its position within the furnace due to installation errors and thermal effects.

前記目的を達成するために、炉内構造物により
超音波が影響されない位置に較正用の基準反射体
18,19を2個取り付け、その基準反射体1
8,19からの反射信号ピーク値を求める。求め
られたピーク値より走査範囲を較正する。
In order to achieve the above purpose, two reference reflectors 18 and 19 for calibration are installed at positions where the ultrasonic waves are not affected by the reactor internals, and the reference reflectors 1
Find the peak value of the reflected signal from 8 and 19. The scanning range is calibrated from the obtained peak value.

なお、感度較正に使用する反射板はトランスジ
ユーサ10と基準反射板18,19の間には炉上
部機構4および炉心部3は存在しない位置に設置
される必要がある。なお、図中20,21,22
および23は走査用反射板9,9a,9bおよび
基準反射板18,19の炉容器1の内壁面に取着
するための部材である。
Note that the reflector used for sensitivity calibration needs to be installed at a position where the upper reactor mechanism 4 and the reactor core 3 are not present between the transducer 10 and the reference reflectors 18 and 19. In addition, 20, 21, 22 in the figure
and 23 are members for attaching the scanning reflectors 9, 9a, 9b and the reference reflectors 18, 19 to the inner wall surface of the furnace vessel 1.

しかして、第2図において、2つの基準反射板
18,19のうち、一方の基準反射板18は反射
板の一方の端に設置され、他方の基準反射板19
はトランスジユーサから発信された超音波が反射
板19で反射されふたたびトランスジユーサへも
どるまでに干渉する炉内構造物がない位置に設置
されている。
Therefore, in FIG. 2, among the two reference reflectors 18 and 19, one reference reflector 18 is installed at one end of the reflector, and the other reference reflector 19 is installed at one end of the reflector.
is installed in a position where there are no reactor internal structures that may interfere with the ultrasonic waves emitted from the transducer being reflected by the reflecting plate 19 and returning to the transducer.

第2図の角度θsはギヤツプ検出を必要とする
範囲を示すものとする。較正は以下のようにして
行う。トランスジユーサを駆動装置によつて旋回
走査し反射板18の位置と反射板19の位置をエ
コーレベルのピーク値から検出し、そのピークを
示す検出器出力値が基準反射板18と19の位置
として位置検出器出力値を較正する。
The angle θs in FIG. 2 indicates the range in which gap detection is required. Calibration is performed as follows. The transducer is rotated and scanned by the drive device to detect the position of the reflector 18 and the reflector 19 from the peak value of the echo level, and the detector output value indicating the peak is the position of the reference reflectors 18 and 19. Calibrate the position sensor output value as

感度較正は基準反射板19のエコーレベルを利
用し、このエコーレベルを常に等しくするように
信号処理回路12の利得を調整し、セツトするこ
とによつて行う。なお、この調整は反射板19の
エコーによつて行う必要がある。他の反射板では
炉心部3または炉上部機構4と超音波伝播路が干
渉しているから、エコーレベルの変化が、装置シ
ステムの感度変化によるものか、炉心部3あるい
は炉上部機構4の状態変化によるものか不明であ
るからである。
Sensitivity calibration is performed by using the echo level of the reference reflector 19 and adjusting and setting the gain of the signal processing circuit 12 so that the echo level is always equal. Note that this adjustment must be performed using echoes from the reflecting plate 19. In other reflectors, the ultrasonic propagation path interferes with the reactor core 3 or upper reactor mechanism 4, so whether the change in echo level is due to a change in the sensitivity of the equipment system or the state of the reactor core 3 or upper reactor mechanism 4. This is because it is unclear whether this is due to changes.

以上、説明したようにこの発明によればつぎに
示す効果がある。
As explained above, the present invention has the following effects.

(1) 障害物の検出を確実に行えるようになり、障
害物有と誤つて検出する割合が低下するので、
燃料交換に必要な時間を短縮できる。
(1) Obstacles can now be detected reliably, and the rate of false detection of obstacles will be reduced.
The time required for fuel exchange can be reduced.

(2) 障害物位置検出が確実になるので次の対策に
要する時間を短縮できるので稼動率向上、放射
線被爆低下につながる。
(2) Since the position of obstacles can be detected reliably, the time required for the next countermeasure can be shortened, leading to improved operating efficiency and reduced radiation exposure.

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

第1図は従来の原子炉を1部側面で概略的に示
す概断面図、第2図は本発明に係る原子炉の1実
施例を1部概略的に示す横断面図である。 1…炉容器、2…回転プラグ、3…炉心部、4
…炉上部機構、5…炉心、6…ブランケツト部、
7…冷却材、8…浮き上がつた燃料集合体のハン
ドリングヘツド部、9…走査用反射体、10…超
音波トランスジユーサ、11…発信装置、12…
信号処理装置、13…表示装置、14…駆動装
置、15…制御装置、16…回転軸、17…超音
波、18,19…基準反射板。
FIG. 1 is a partial side cross-sectional view schematically showing a conventional nuclear reactor, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing an embodiment of the nuclear reactor according to the present invention. 1... Furnace vessel, 2... Rotating plug, 3... Reactor core, 4
... Reactor upper mechanism, 5... Core, 6... Blanket part,
7... Coolant, 8... Handling head of floating fuel assembly, 9... Scanning reflector, 10... Ultrasonic transducer, 11... Transmitting device, 12...
Signal processing device, 13... Display device, 14... Drive device, 15... Control device, 16... Rotating shaft, 17... Ultrasonic wave, 18, 19... Reference reflection plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 炉容器と、この炉容器内炉心の上端部近傍に
設けられ炉心上方を横断する超音波を送信かつ受
信する超音波送受波器と、この超音波送受波器を
所定角度旋回するための駆動装置と、前記炉心の
上端部近傍でかつ前記超音波送受信器に対向した
位置に設けられた反射体と、この反射体からの受
信信号のレベルに比例した出力信号を得るための
手段と、この出力信号を前記超音波送受波器の旋
回角度と同期して表示する手段と、前記受信信号
レベルおよび超音波送受波器旋回角度を較正する
ために前記反射板の両端部近傍でかつ超音波信号
レベルが炉内構造物に影響されないように配列し
た基準反射板とを具備してなることを特徴とする
原子炉。
1. A reactor vessel, an ultrasonic transducer that is installed near the upper end of the core in the reactor vessel and transmits and receives ultrasonic waves that cross above the core, and a drive for rotating this ultrasonic transducer at a predetermined angle. a reflector disposed near an upper end of the core and opposite the ultrasonic transceiver; means for obtaining an output signal proportional to a level of a received signal from the reflector; means for displaying an output signal in synchronization with the rotation angle of the ultrasonic transducer; and means for displaying the ultrasonic signal near both ends of the reflector in order to calibrate the received signal level and the rotation angle of the ultrasonic transducer. A nuclear reactor comprising reference reflectors arranged so that the level is not affected by reactor internal structures.
JP7400279A 1979-06-14 1979-06-14 Nuclear reactor Granted JPS55166099A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5950310A (en) * 1982-09-14 1984-03-23 Toshiba Corp Ultrasonic sight through device for atomic reactor

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