JPS62245908A - 燃料棒外径測定装置 - 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〕 本発明は燃料棒外径測定装置に係シ、特に原子力発心所
の燃料プール内において燃料集合体の燃料棒の外径を燃
料集合体を解体することなく測定するのに好適な燃料棒
外径測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

原子炉内で使用した燃料棒にふくれ等の異状がないこと
を確認して再使用するために、燃料集合体を解体するこ
となく、組立てたままの状態（ただしチャンネルボック
スは取外す）で燃料棒の外径や間隔を測定することが要
求されている。この場合、要求測定′Ｈｔ度は、燃料プ
ールの水中での測定で±１０μｍである。±１０μｍの
精度を十分確保できる測定器としては、特開昭５０−１
４９３６７号公報に示してあるレーザー光線を用いた外
径測定装置がある。

以下、従来５円筒の外径測定に用いられてきたレーザー
光線を用いた外径測定装置を第６図を用いて説明する。

第６図において、１けレーザー光線を用いた円面の外径
１１１１定装置（以下レーザー副長器という）本体であ
る。レーザーコ（す長器本体１には、レーザー光線発信
部２．レーザー光）腺発信部駆動装［１４お工びレーザ
ーｊｔ、線受光部５が設けらｎる。レーザー光線発（ｆ
ｉ部２からのレーザー光線２１は、第１反射鏡６で反射
された後、被測定物３０に照射される。被測定物３ｏで
遮断されなかったレーザー光線は、第２反射鏡３１で再
び反射されてレーザー光線受光部５に入射される。第１
反射鏡６および第２反射鏡３１は、それぞれ支持具９，
３２でレーザー測長器本体１に十分固定されている。

被測定物３０の外径測定に当っては、まず、レーザー光
線発信部２をレーザー光線発信部駆動装置４を用いて十
分に第６図の右の方、すなわち、レーザー光線受光部５
側に近づける。そしてこの位置からレーザー光線を連続
的に発信させる。レーザー光線２１は、第１反射鏡６で
反射されて第２反射鏡３１で再び反射され、レーザー光
線受光部５に達する。レーザー光線発信部２が十分に右
に寄った状態では、レーザー光＃！２１が被測定物３０
でさえぎられないので、そのレーザー光線２１をレーザ
ー光線受光部５で検出する。そＯ後。

レーザー光線発信部駆動装置４を用いてレーザー光、′
ｆｊ発信発信全２６図の左の方へ移動させる。このとき
、連続的にレーザー光線を発信させておくと、ある位置
、すなわち、第６図のレーザー光線発信部２の位置に達
したとき、被測定物３０でレーザー光線２１がさえぎら
れ、レーザー光線受光部５に達しなくなる。この位置が
被測定物３０の上側の点を示す。さらにレーザー光線発
信部２が移動されてレーザー光線発信部３の位置まで達
すると・レーザー光線は連続的に発信されているから、
被測定物３０の下側を通シ、そのレーザー光線２２が第
２反射鏡３１で再び反射されてレーザー光線受光部５に
到達する。この位置が被測定物３０の下側の点を示す。

レーザー光線発信部駆動装置４Ｌｌｉ、通常ボールネジ
を用いた構成となっておシ、レーザー光繍発信部２がレ
ーザー光線発信部３の位置まで移動したときに、それを
±１μｍ程度の精度で測定することができる。これよυ
被σｉｌｌ定物３０の外径を求めることができる。なお
、レーザー光線受光部５け、被測定物３０の上端。

下端部分を通るレーザー光線を十分に捕えることができ
るように広い受光面を持ったものとしてある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の外径測定装置では、第１．第２反射鏡６゜３１ｔ
−確実に固定でき、かつ１反射面が被測定物のｖ’Ｔ倍
以上の長さがないと測定できない。したかって、燃料集
合体の如く多数本の燃料棒が近接して設けであるときは
、燃料集合体を解体しないと燃料棒の外径を測定できな
いという問題点がある。

本発明の目的は、原子力発電所の燃料プールまたはセル
内において燃料集合体を解体することなく、各・燃料棒
の外径を非接触で正確に測定することができる燃料棒外
径測定装置ｆを提供することにある、 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、測定する試料、すなわち、燃料棒の外径は
ほとんど一定であることに着目し、第２反射鏡を２つに
分割し、しかも、それぞれの長さを大幅に小さくし、燃
料集合体の燃料棒間の間に挿入できる構成として達する
ようにした。

〔作用〕 ２つに分割された第２反射鏡は、それぞれ長さが大幅に
小さいので燃料集合体の燃料棒間の間に挿入することが
でき、燃料集合体を解体することなく、各燃料棒の外径
を非接触で測定することができる。

〔実施例〕

以下本発明を第１図〜第５図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図は本発明の燃料棒外径測定装置の一実施例を示す
概略図である。第１図において、１は外径測定装置本体
、２はレーザー光線発信部、４はボールネジを用いたレ
ーザー光線発信部駆動装置。

５はレーザー光線受光部、６は第１反射鏡、９は第１反
射鏡支持具で、これらは第６図と同様である。３はレー
ザー光線発信部２が移動した位置を示している。ところ
で、第１図においては、第６図の第２反射鏡７１を第１
反射鏡６７と第１反射鏡６８とに分割しておシ、第２反
射鏡７．８は長さが大幅に短かくなっておシ、それぞれ
を第２反射鏡支持具１０で外径測定装置本体１に固定し
ている。１１．１２は燃料果合体の燃料棒で、第１図に
おいては、燃料棒１１の外径を測定する状態を示してい
る。第２反射鏡７，８の長さは１図示のように、燃料棒
間に挿入できる長さにしてある。

なお１通常の沸騰水型原子炉では、８ｘ８＝６４本の燃
料棒があり、第１図にはそのうちの２５本を示してある
。

燃料棒１１の外径を測定するときは、燃料棒１２の方か
ら第２反射鏡７．ｓを目標とする燃料棒１１の位置まで
挿入し、第４図の状態になった後に、十分装＋ｔを固定
する。次に、レーザー光線発信部駆動装置４でレーザー
元１嵌発信部２？第２図に示す位置へ移動する。この位
置でレーザー光線を発信すると、レーザー光線２１とな
る。このレーザー光線２１は第１反射鏡６で反射され、
燃料棒１１の図の上側を通って第２反射鏡７でさらに反
射された後にレーザー光線２３となってレーザー光線受
光部５に到達して検出される。第２反射鏡８￥ｉ、第２
反射鏡７より低い位置でしかも、手前の位置に設置して
あり、レーザー光線２３をさえぎることはない。レーザ
ー光線発信部２を、レーザー光線を連続的に発信させな
からレーザー光線発信部駆動装（ｉｔ４によってレーザ
ー光線発信部３の位置の方へ移動させた場合、ある位置
まで移動させると、第１反射鏡６で反射されたレーザー
光線２１が、燃料棒１１でさえぎられてレーザー光線受
光部５で検出されなくなる。なお、レーザー光線は光抽
を１μｍ程度まで絞り込むことが可能でろるので、レー
ザー光線が通ってきたか。

さえぎられたかを非常に精度よく判別することができる
。そして、レーザー光線がさえぎられた後であってもレ
ーザー光線発イ８部２が移動されて３の位置にきたとき
、レーザー光線２２は、燃料棒１１の図における下側を
通って第２反射鏡８で反射され、レーザー光線２４とな
ってレーザー光線受光部５で検出される。７このときも
レーザー光線は１μｍ程度に絞られておシ、通ったか、
さえぎられたかを精度よく検出できる。また、上記した
よりに、レーザー光線発信部駆動装置４はボールネジ等
を用いて構成してあるので、±１μｍ程度で位置を検出
することができる。したがって、レーザー光線が燃料棒
１１でさえぎられ始めた位置から通過し始めた位置まで
の距離を求めることにより、燃料棒１１の外径を求める
ことができる。

なお、燃料棒間の隙間は通常３關である。しかし。

高さ方向には十分な長さがあるので、装置を確実に固定
することができる。そして燃料棒の外径は±１００μｍ
以内に押えられており、第２反射鏡７．８はそれぞれ２
Ｍとすることが可能である。

第２図は第１図の燃料棒外径測定装置による外径測定の
詳細を示す図である。第１図において。

燃料棒１１の上側（第２図では左側）測定用レーザー光
線２３が第２反射鏡７で反射された後、第１反射鏡６で
さえぎられないようにするため、第２図のような構造を
有している。すなわち１頁中の燃料ｍｌｌの外径を測定
する場合について説明すると、燃料棒外径測定装置本体
１には、第２反射鏡支持具１０．レーザー光線受光部５
を取り付け、第２反射鏡支持具１０には＠２反射鏡７．
８を取り付ける。そして第２反射鏡８の幅は２〜３鰭と
比較的短かくシ、第２反射ｅｌｉ７の幅は３〜６鵡と比
較的長くする。このような燃料棒外径測定装置において
、測定装置本体１から遠い燃料棒１１の右側の点２５の
測定は、＃Ｓ２図の紙面上方にある第１反射鏡６（図示
せず）で反射されたレーザー光線を紙面上方から下方に
向って入射させる。そして、点２５を通った後、第２反
射鏡７の比較的紙面上方に達して反射されたレーザー光
線２３をレーザー光線受光部５に導く。このとき。

第２反射鏡８は幅が比叡的短いため、レーザー光線２３
をさえぎることはない。レーザー光線の移動は１図の傾
斜角θで行うようにする。燃料棒外右 径測定装置本体ｌに近い方の燃料棒１１の左側の点２６
の測定も同様に第２図の紙面上方にある第１反射鏡６で
反射されたレーザー光線を入射し。

点２６を通った後、第１反射鏡６で反射されたレーザー
光Ｒ２４をレーザー光線受光部５に導く。

このとき、レーザー光線が移動した距離をｔ、傾り 斜角をθとすると、燃料！ｓ１１の外径料は。

［）　＝　ｔｃｏｓθ　　　　　　　　・・・・・・・
・・α）となる。このように、レーザー光線を一定の傾
斜角θで移動させることにより、第２反射鏡８によって
レーザー光線がさえぎられる恐れがないようにすること
ができる。

８３図は第１図のレーザー光線発信部２の駆動詳細説明
図である。以下、第３図を用いてレーザー光線を一定の
傾斜角で移動させる方法について説明する。第１反射鏡
支持具９および第２反射鏡支持具１０は、外径測定装置
本体１に支持されているが、第３図においては切シ離し
て表示してある。レーザー光線発信部駆動装置４は、水
平面に対して傾斜角θをつけて設置し、レーザー光線発
信部２を３の位置へ距離Ａ移動させる。この移動距離Ａ
が第２図のｔに相当する３以上の方法により、レーザー
光線をある一定の傾斜角をもって移動させることができ
る。

ところで、到達した光量の半分程度を透過させて残シの
半分程度を反射させるいわゆるノ・−７ミラーを第２反
射鏡８として用いれば、第２図、第３図を用いて説明し
友レーザー光線発信部２を傾斜角をつけて移動する必要
がなくなる。すなわち。

第１図において、第２反射鏡８としてハーフミラ−を用
いれば１次のようになる。レーザー光線発信部２から発
信されたレーザー光線は、第１反射鏡６で反射し、燃料
棒１１の上側を通って第２反射鏡７に到達し、ここで再
び反射されてレーザー光線２３となってレーザー光線受
光部５に達する。

しかし、第２反射鏡８としてハーフミラ−が使用されて
いるので、第２反射鏡８がレーザー光線２３の障害とは
ならず、レーザー光＄２３．２４の光軸が一致しても受
光部５で受光することができる。また、レーザー光線発
信部移動装置４によってレーザー光線発信部２が３の位
置に移動されたときに発１８するレーザー光線２２は、
第１反射鏡６で反射され、燃料棒１１の下側を通って第
２反射１＃、８に達する。しかし、第２反射鏡８はＪ’
％　−７ミラーであるので、レーザー光Ｉ！ｊ！２２の
半分は反射されてレーザー光線２４となって受光部５に
達するから測定可能である。

第４図は第１図の燃料棒外径測定装置の原子力発電所の
燃料プールにおける燃料棒外径測定の一実施例を示す説
明図であり、第１図と同一部分は同じ符号で示し、説明
を省略する。燃料集合体は一光線は水中では減衰してし
まうため、燃料集合体の外側にカバー３１をかぶせる。

カバー３１には、送気口３２が設けてあり、送気口３２
より空気３３を圧入し、余った空気は下端３４から気泡
３５．３６として逃がす。なお、燃料集合体は通常６４
本の燃料咋からなっているが、２本の燃料棒のみを示し
てある。外径測定装置本体１は、カバー３１の内側の空
間部分に設置し、第１図〜第３図で説明した如く作動さ
せれば、燃料棒１１の外径を測定できる。カバー３１内
での外径測定装置本体１や第１反射鏡６、第２反射鏡７
．８の位置は、カバー３１内の数個所に設置してある工
業用テレビ３７によって確認する。

第５図ｆｉ第１図の燃料棒外径測定装置によって燃料棒
間の間隔測定の一実施例を示す説明図である。第５［図
において、第１反射鏡６と第２反射鏡８との間を第１図
〜第３図で説明した場合よりも狭くし、燃料棒間の間隔
に相当する値とする。これにより燃料棒外径測定時と同
様の方法にて燃料１ｍ　ＩＬ、’ｌ　ａ）ＩＶＩ　Ｗａ
　ｂ泪Ｉｆ　９　ｆ　為　　ス、　　＋＋−ｂ七、　　
　ｌ／　　　４−”Ｊｈ線発信部２から発信されるレー
ザー光線２１は燃料棒１１の下側を測定し、第２反射鏡
７で反射してレーザー光線２３となってレーザー光線受
光部５に達する。次に、レーザー光線発信部２を３の位
置に移動し、そのときに発信するレーザー光線２２は第
１反射鏡６で反射し、レーザー光線２４となって受光部
に達する。これによシレーザー光線発信部２の変位量Ａ
から燃料棒外径測定時と同様の方法で燃料棒間の間隔を
測定することができる。

なお、第１図においては、レーザー光線を用いた・燃料
棒外径測定装置について説明したが、レーザー光線の代
りに通常の光線を用いるようにしてもよい。ただし、こ
の場合は、装置全体を遮光し。

目的とする光のみが明確に測定できる構造とする必要が
ある。通常の光はレーザー光線と異なり安全であり、装
置も安価となるが、測定精度は低下する。

また、第４図においては、燃料プールの水中で燃料棒の
外径を測定する方法について説明したが、同様の装置を
用いて十分にじやへいされたセル内で燃料棒の外径を測
定することができる。このときは、カバー３１や工業用
テレビ３７等が不要となり、セルの窓を通して直接確認
しなから測定することができる。

上記した本発明の実施例によれば、第２反射鏡を２つに
分割し、各第２反射鏡の位置をずらし。

レーザー光線発信部２をある一定の傾斜角を持って移動
してレーザー光線折返し形で燃料棒外径を測定するよう
にしたので、燃料集合体として組み立てたままの状態で
、燃料プールまたはセル内で燃料棒の外径を±１０μｍ
以下の精度で測定することができる。また、同様の方法
で燃料−間の間隔も同一精度で測定することができる。

なお、上記した実施例では、第１反射鏡６．第２反射鏡
７．８を用いた二重反射としてあるが。

レーザー光線発信部２を第１反射鏡の位置に設置するよ
うにしてもよく、このようにすれば、第１反射鏡を省略
することができる。

また、第１反射鏡６と第２反射鏡７．８との間を広くす
ることにより、第２列目の燃料棒を含めて外径測定を行
うこともできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、燃料集合体の燃
料棒の外径を燃料集合体を解体することなく、非接触で
高精度で測定できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料棒外径測定装置の一実施例を示す
概略図、第２図は第１図の燃料外径測定装置による外径
測定の詳細を示す図、第３図は第１図のレーザー光線発
信部の駆動詳細説明図　ｍ４図は第１図の燃料棒外径測
定装置の原子力発電所の燃料プールにおける燃料棒外径
測定の一実施例を示す説明図、第５図は第１図の燃料外
径測定装置によって燃料棒間の間隔測定の一実施例を示
す説明図、第６図は従来の外径測定装置の概略図である
。 １・・・外径測定器本体、２・・・レーザー光線発信部
。 ４・・・レーザー光線発信部駆動装置、５・・・レーザ
ー光線受光部、６・・・第１反射鏡、７，８・・・第２
反射鏡、９・・・第１反射鏡支持具、１０・・・第２反
射鏡支持具、１１・・・燃料棒、３１・・・カバー、３
２・・・送気口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光線発信部と、前記レーザ光線発信部を移
   動させる駆動装置と、前記レーザー光線発信部より発信
   されたレーザー光線を被外径測定物体側に反射させる第
   １反射鏡と、前記該第１反射鏡からのレーザー光線のう
   ち前記被外径測定物体でさえぎられないレーザー光線を
   レーザー光線受光部に反射させる第２反射鏡とを備えた
   外径測定装置において、前記第２反射鏡を燃料集合体の
   燃料棒間の間隔内に挿入できる長さの２つの反射鏡に分
   割するとともに分割された一方の反射鏡は他方の反射鏡
   で反射されたレーザー光線の少なくとも一部をさえぎる
   ことがないように構成したことを特徴とする燃料棒外径
   測定装置。 ２、前記レーザー光線発信部は被外径測定燃料棒の長手
   方向に直交する平面に対して斜めに移動するように構成
   してある特許請求の範囲第１項記載の燃料棒外径測定装
   置。 ３、燃料棒外径測定装置本体は燃料集合体を含めて該燃
   料集合体の上方から挿入できる上端から空気を圧入でき
   る送気口を設けたカバーを備えており、該カバー内を空
   気に置換して水中にて燃料棒外径を測定できるようにし
   てある特許請求の範囲第１項または第２項記載の燃料棒
   外径測定装置。