JPS62238406A - 燃料チヤンネルボツクス寸法測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子力発電所において使用される燃
料チャンネルボックスの形状寸法測定装置、特に原子力
発電所内での照射燃料チャンネルボックスの形状寸法測
定を目的とした燃料チャンネルボックス寸法測定装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第２図に示すように、原子力発電所で使用される燃料集
合体１の構成部品である燃料チャンネルボックス３は炉
心内で長期間中性子照射され、かつ、燃料チャンネルボ
ックス３の内外における圧力差が大きい状態で運転され
るため、使用期間中にクリープ変形により断面変形や、
軸方向の照射伸び差により軸方向面りを生じる。第３図
に燃料チャンネルボックス３と制御棒５の配置関係を示
すが、燃料チャンネルボックス３の変形が大きくなると
、制御棒５と干渉を生じ、制御棒の挿入ができなくなる
。このため、燃料チャンネルボックス３は制御棒５との
干渉が生じない変形範囲内で使用しなければならず、燃
料チャンネルボックス３の寸法測定は燃料チャンネルボ
ックス３の寿命を評価する上で重要な検査となっている
。

従来、計画されている燃料チャンネルボックス３の寸法
測定方式としては、接触型である歪ゲージ方式や差動ト
ランス方式、又、非接触型である超音波方式が用いられ
ている。

また、装置としては寸法測定部を燃料チャンネルボック
ス長手方向に移動させる方式と、寸法測定部を長手方向
に複数個配置し同時に燃料チャンネルボックス長手方向
形状寸法を測定する方式の２種類があるが、寸法測定時
間を短縮する目的からは後者の寸法測定部を複数個配置
した装置が有効である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記した従来の燃料チャンネルボックス寸法測定方式で
は以下のような問題点がある。

歪ゲージや差動トランスのような接触型の測定方式にお
いては２１＋１１定端子を燃料チャンネルボックスに接
触させるので、周囲環境の影響を受けずに測定すること
ができるが、燃料チャンネルボックス３や測定端子に損
傷を与えやすいという問題や、３１’ｌ定端子を燃料チ
ャンネルボックスに接触させるための駆動部が必要とな
るため装置が大型化するという問題点がある。

一方、超音波を用いた非接触型の測定方式においては、
燃料チャンネルボックス３を燃料体２に装着した状態で
測定する場合に、燃料体３が発熱体であり、燃料チャン
ネルボックス３の周囲において長手方向に温度分布が生
じ、音速が変化するため、精度よく測定することが難し
いという問題点がある。周囲での温度を調べる方法とし
ては、装置に熱電対を設けるという方法があるが、この
場合でも１周囲の水質変化により密度が変化した場合に
は正確に音速を求められないという問題や、熱電対の取
付けにより装置が複雑化し、トラブルの原因になりやす
いという問題がある。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、簡単な装置では寸法測定精度を向上させることので
きる燃料チャンネルボックス寸法測定装置を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は。

燃料集合体の構成部品である燃料チャンネルボックスの
形状寸法を超音波センサにより測定する燃料チャンネル
ボックス寸法測定装置において、燃料チャンネルボック
ス寸法測定用超音波センサと別個の他の超音波センサと
、この超音波センサと対面する位置に設けられかつ前記
超音波センサとの距離が既知となっている校正体と、こ
の超音波センサから発信された超音波の校正体からの反
射エコーの応答時間から燃料チャンネルボックス周囲環
境の音速を求める手段と、この音速と寸法測定用超音波
センサから発信された超音波の燃料チャンネルボックス
からの反射エコーの応答時間から前記燃料チャンネルボ
ックスの形状寸法を測定する手段とを具備するようにし
たものである。

〔作用〕

上述の問題点を解決するための手段によって、測定精度
が如何にして向上できるかを試験結果をまじえて説明す
る。

まず、第４図に超音波センサーを用いた場合の温度変化
による距離測定値の変化を調べた試験結果を示す。第４
図は２０℃で較正（音速を較正）を施した後に、超音波
センサーから２０ａｎ＋１ＩＩｉれた位置に設けられた
定盤までの距離を温度を変化させながら測定したもので
ある。試験は照射燃料チャンネルボックスの形状寸法測
定と同じ水中で実施している。水温の上昇とともに超音
波センサーによる距離測定値が小さくなっている。これ
は水温の上昇により、水の密度が小さくなったために超
音波の清掃速度が速くなり、その結果として距離ｕ＋ｑ
定値が小さくなったものである。

このように、超音波により測定を行う場合には、較正時
と測定時で温度変化が生じると音速の変化分が測定誤差
となる。したがって超音波測定方式で測定精度をよくす
るためには、ｍ定時の音速を正確に把握する必要がある
。

また、第５図に超音波センサーと定盤の間に針金を張り
、この針金からの反射エコーと定盤からの反射エコーを
測定し、両方の反射エコーの大きさの比を調べた試験結
果を示す。本試験では０．５ｍと１．０ｍｍの針金を用
いたが、いずれの場合でも針金からの反射エコーと定盤
からの反射エコーを別々に検出することができる。

このように、実際の被測定体の距離測定を行う前に、超
音波センサーと針金の距離を求めておき。

実際の測定時にこの針金からの反射エコーの応答時間を
測定すれば、測定環境の音速を求めることができ、この
音速を用いることにより、被測定体までの距離を正確に
測定することができることになる。

第６図に前記の原理を適用して、水温を変化させながら
、超音波センサーと定盤の距離を測定した時の測定精度
評価結果を示すが、前記の原理の適用により、精度よく
測定できることが確認される。

〔実施例〕

以下、本発明による燃料チャネルボックス寸法測定装置
の一実施例を第１図、第７図ないし第９図を用いて説明
する。

まず、燃料チャンネルボックス寸法測定装置の全体図を
第７図に示す。この装置は、フレーム１２、ガイドロー
ラ機構１３、寸法測定部１４および着座部１５から構成
されている。ここで寸法測定装置１０は、同図に示すよ
うに使用済燃料貯蔵プール７の壁８に吊の下げた状態で
使用されるようになっている。

前記ガイドローラ機構１３は第９図に示すように、前述
の燃料チャンネルボックス３の４面がガイドできるよう
に４個のガイドローラ１６が取付けられ、各々のガイド
ローラ１６はスプリング１７により燃料チャンネルボッ
クス３に押付けられる構造となっている。このガイドロ
ーラ機構１３は燃料チャンネルボックス３を前記寸法測
定装置１１１０に搬入する時のガイドの機能とともに、
測定時に燃料チャンネルボックス３が捩された状態とな
らないように保持する機能を併せ持っている。つまり、
燃料チャンネルボックス３を捩れた状態で測定した場合
には外幅寸法の測定誤差が大きくなり、測定精度が著し
く低下する。このため。

ガイドローラ機構１３により燃料チャンネルボックス３
の測定面の垂直方向と測定端子の方向が一致するように
燃料チャンネルボックス３の向きを補正しているものと
なっている。

寸法測定部１４は第８図に示すように軸方向に数ケ所配
置されている。また１寸法測定部１４の断面図を第１図
に示すが、超音波センサー１８が４面に設けられており
、４面同時に測定することができる。各々の超音波セン
サー１８の前には長手方向に垂直な向きに針金１９を張
り、各超音波センサー１８と針金１９の距離は事前に音
速の明確にわかっている環境における針金１９からの反
射エコーの応答時間により測定するか、又は別の測定機
器により測定を行っておく、燃料チャンネルボックス形
状寸法測定時には、この距離が既知の針金１９を用いて
燃料チャンネルボックス周囲プール水での音速を測定す
る。第１図では各々の超音波センサー１８の前に針金１
９を設けているが、燃料チャンネルボックス３の４面の
条件が変わらない場合には、１ケの超音波センサーの前
に針金を取付けるだけでよい。

着座部１５は第９図に示されるように寸法測定装置測定
部本体１１の下端部に設けられており。

燃料チャンネルボックス３が寸法測定装置に着座してい
ることをリミットスイッチを用いて検出できる構造とな
っている。

次に、このように構成した燃料チャンネルボックス寸法
測定装置の寸法測定方法について説明する。

最初に、寸法が既知の校正用チャンネルボックスを燃料
交換台車の燃料把み装置等により寸法測定装置１０に取
付ける。ここで１寸法が既知の校正用チャンネルボック
スを超音波センサー１８で測定することにより、対面す
る超音波センサーの距離を求めると同時に各々の長手方
向に取付けられた超音波センサー１８の真直からのはず
れを求めておく。

次に、測定対象となる燃料チャンネルボックス３は燃料
化み装置等により寸法測定装置１０に取付け、各々の超
音波センサー１８と燃料チャンネルボックス３の距離を
測定することにより、前記校正時に求めた対面超音波セ
ンサー間の距離及び長手方向の各超音波センサーの真直
からのずれとから燃料チャンネルボックスの外幅及び長
手方向曲がり等の形状寸法を求める。

ここで、超音波センサー１８と校正用チャンネルボック
スあるいは燃料チャンネルボックス３の距離は超音波セ
ンサー１８から発信された超音波の針金１９からの反射
エコーの応答時間と、超音波センサー取付は時に測定し
である距離との関係から外測定時の音速を求めると同時
に被測定体からの反射エコーの応答時間を求めることに
より測定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による燃
料チャンネルボックス寸法測定法によれば、長手方向に
温度分布を持つ燃料体に装着された状ｊＨの燃料チャン
ネルボックスの形状寸法を超音波により測定する場合に
おいて、測定時の燃料チャンネルボックス周囲環境での
音速を求めながら、同時に寸法測定を行うことができる
ので、測定時の環境に影響されることなく、燃料チャン
ネルボックスの形状寸法を精度よく測定することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料チャンネルボックス寸法測定
装置の一実施例を示す構成図、第２図は燃料集合体の構
成を示す断面図、第３ｒＪ！ｉは炉心における燃料チャ
ンネルボックスと制御棒の配置を示す平面図、第４図な
いし第６図は本発明の原理を示す説明図で、第４図は水
温の変化による超音波距離測定値の変化を調べた試験結
果図、第５図は超音波の針金からの反射エコーを調べた
試験結果図、第６図は超音波距離測定の精度評価試験結
果図、第７図は燃料チャンネルボックス寸法測定装置の
全体を示す構成図、第８図は、燃料チャンネルボックス
寸法測定装置の測定部本体を示す構成図、六ト即１キδ
＋＠ｌ：　＋　ｔｔ　Ｓ場色％ｒ　−ａべ夙℃纂）。 １・・・燃料集合体、２・・・燃料体、３・・・燃料チ
ャンネルボックス、４・・・チャンネルファスナ、５・
・・制御棒、６・・・上部格子、７・・・使用済燃料貯
蔵プール、８・・・使用済燃料貯蔵プール壁、９・・・
燃料化み装置、１０・・・燃料チャンネルボックス寸法
測定装置。 １１・・・寸法測定装置全体、１２・・・フレーム、１
３・・・ガイドローラ機構、１４・・・寸法測定部、１
５・・・着座部、１６・・・ガイドローラ、１７・・・
スプリング、１８・・・超音波センター、１９・・・針
金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料集合体の構成部品である燃料チヤネルボツクス
   の形状寸法を超音波センサにより測定する燃料チヤンネ
   ルボツクス寸法測定装置において、燃料チヤンネルボツ
   クス寸法測定装置用超音波センサと別個の他の超音波セ
   ンサと、この超音波センサと対面する位置に設けられか
   つ前記超音波センサとの距離が既知となつている校正体
   と、この超音波センサから発信された超音波の校正体か
   らの反射エコーの応答時間から燃料チヤンネルボツクス
   周囲環境の音速を求める手段と、この音波と寸法測定用
   超音波センサから発信された超音波の燃料チヤンネルボ
   ツクスからの反射エコーの応答時間から前記燃料チヤン
   ネルボツクスの形状寸法を測定する手段とを具備するこ
   とを特徴とする燃料チヤンネルボツクス寸法測定装置。 ２、前記校正体は、燃料チヤンネルボツクス形状寸法測
   定用超音波センサと燃料チヤンネルボツクスの間に配置
   され、前記他の超音波センサの発信部径が小さい特許請
   求の範囲第１項記載の燃料チヤンネルボツクス寸法測定
   装置。