JPS6319503A - 核燃料棒のプレナム長測定装置 - 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」 この発明は、原子炉の炉心に収納される原子炉用核燃料
棒の、コイルバネが収納されたプレナム部分の長さを、
核燃料棒の外部から非破壊測定するプレナム長測定装置
に関する。

「従来の技術」 第３図は、発電用原子炉の一種であるＰＷＲ（加圧水型
原子炉）の炉心内部に収納される核燃料棒の一例を示し
ている。この核燃料棒Ａは、中空棒状の燃料被覆管ｌと
、その内部に充填された複数個の二酸化ウラン燃料ペレ
ット２・・・と、燃料ペレット２を押さえるコイルバネ
３と、燃料被覆管２の両端を封止する上部端栓４および
下部端栓５を主体として構成されている。前記燃料被覆
管Ｉと端栓４および５はジルカロイ−４合金材によって
構成され、コイルバネ３はステンレスｉｎによって構成
されている。また、コイルバネ３は上部端栓４と燃料ペ
レット２との間に設けられているが、このコイルバネ３
を燃料被覆管ｌの内部に設けているのは、燃料ペレット
２を押さえて移動を防止する目的と、燃料ペレット２か
ら放出される核分裂生成ガスの影響や燃料ペレット２の
熱膨張等によって燃料被覆管１や端栓４および５に不要
な圧力が加わらないようにガス溜まりの空間（以下、ブ
レナムと称する）Ｐを形成する目的によるものである。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した核燃料棒への製造工程の最終段階に
おいては、ブレナムＰの長さ寸法、つまり第３図に示す
プレナム長ＰＬを測定し、正規のブレナムＰが形成され
ているか否かを検査しなければならない。そこで、従来
はＸ線透視装置によりて核燃料棒Ａのプレナム長ＰＬの
測定を行っていた。すなわち、Ｘ線透視装置により核燃
料棒へのブレナムＰの部分の透過像を蛍光板に映し出し
、その蛍光板上に映し出された透過像をテレビカメラて
捕らえ、さらにテレビカメラから出力された映像信号を
画像処理装置によって処理し、これにより、燃料ペレッ
ト２とコイルバネ３との境界の位置を検出してプレナム
長ＰＬを測定していた。

しかしながら、上述した従来のプレナム長ＰＬを測定す
る装置においては、Ｘ線透視装置を用いているため、装
置が大掛かりで高価となり、また安定したブレナムＰの
画像取り込みと、その解析を必要とし、さらに核燃料Ｍ
ｉＡを一時静止させなければならないので、プレナム長
ＰＬの測定結果か得られるまでに時間を要するという欠
点があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、核燃
料棒の搬送路に組み込むことにより、核燃料棒のプレナ
ム長を、搬送を一時中断することなく高速かつ連続的に
測定することができ、さらに小型かつ安価に構成するこ
とができるプレナム長測定装置を提供することを目的と
している。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、核燃料棒を搬送する搬送路に設けろれ、前
記核燃料棒が貫通する電磁誘導試験用コイルと、前記コ
イルに所定周波数の交流電圧を供給し、前記核燃料棒が
前記コイルを貫通する際に、前記核燃料棒の通過する部
分の実効透磁率の変化に応じて生じる前記コイルのイン
ピーダンス変化に基づいて核燃料棒の先端部の端栓とコ
イルバネが接する第１の境界および前記コイルバネと燃
料ペレットが接する第２の境界を検出する境界検出手段
と、前記核燃料棒の搬送路に沿う方向の移動量を検出す
る移動爪検出手段と、前記境界検出手段が前記第１の境
界を検出してから第２の境界を検出するまで期間におい
て、前記移動量検出手段から供給された移動量情報に基
づいてブレナム部分の長さを算出する演算手段とを具備
することを特徴としている。

「作用」 核燃料棒の搬送路に設けられｆこコイルに所定周波数の
交流電圧を供給して核燃料棒を通過させると、核燃料棒
の内部の構造および材質の相異によって実効透磁率が変
わるため、各部でコイルのインピーダンスが変化し、し
たがって核燃料棒の端栓の部分とコイルバネが収納され
たブレナム部分およびこのプレナム部分と燃料ベレット
充填部分とでは実効透磁率が変わり、この実効透磁率の
変化に伴うコイルのインピーダンス変化に基づいて、境
界検出手段が端栓とコイルバネが接する第１の境界、お
よびコイルバネと燃料ペレットが接する第２の境界を各
々検出し、この第１の境界か検出されてから第２の境界
か検出されるまでの期間において、演算手段が移動量検
出手段から供給される核燃料棒の移動量情報に基づいて
ブレナム部分の長さを算出する。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例のもが成を示すブロック図
である。

この図において、１２は搬送路に沿って設けられ、ロー
ラ１２ａとベルト＋２ｂとからなる搬送コンベアであり
、図示せぬモータによってローラ１２ａが回転駆動され
ることにより、上部に載せられた核燃料棒Ａを矢印Ｆ方
向に搬送する。この搬送コンベア１２から送り出された
核燃料棒Ａはローラ６によって搬送方向へ移動自在に支
持される。また７は搬送コンベア＋２とローラ６の間に
設けられた円筒状のコイル部であり、搬送コンベア１２
から送り出された核燃料棒Ａが貫通するように配置され
ている。このコイル部７は検査コイル７ａと比較コイル
７ｂとが一体となった自己比較型コイルによって構成さ
れており、このコイル部７は、電磁誘導測定回路８に接
続されている。

この電磁誘導測定回路８はコイル部７に５〜８ｋＨｚの
高周波電圧を供給する発振回路と、コイル部７のインピ
ーダンス変化を検出する検出回路等から構成されており
、核燃料棒Ａの内部の構造および材質に応じた検出信号
Ｓを出力する。すなわち、核燃料棒Ａの端栓４の部分と
プレナムＰの部分およびプレナムＰの部分とベレット２
が充填された部分とては実効透磁率が異なるため、これ
らの部分においてコイル部７のインピーダンスか変わる
。そして、このインピーダンスが変化すると検査コイル
７ａと比較コイル７ｂのインピーダンスの差が生じ、こ
のインピーダンスの差が電磁誘導測定回路８によって電
圧信号に変換されて検出信号Ｓとして出力される。

ここで、第２図（イ）に示すように、核燃料棒７〜を矢
印Ｆ方向に移動してコイル部７の中央部に挿入してい（
と、電磁誘導測定回路８から出力される検出信号Ｓは第
２図（ロ）に示すように変化する。

すなわち、検出信号Ｓは、核燃料棒Ａの先端がコイル部
７に挿入されていない状態においては電圧０となり、コ
イル部７に上部端栓４とコイルバネ３の境界部Ａ＋が達
した時点おいては、電圧−■。

まで急激に低下して最低ピーク電圧となり、また、コイ
ル部７にプレナム部ＰＡが達した時点においては、電圧
０まで上昇し、この電圧０で安定し、さらに、コイル部
７にコイルバネ３とベレット２の境界部Ａ、が達した時
点においては、電圧Ｖ。

まで上昇し、最高ピーク電圧となる。そして、コイル部
７がベレット充填部ＰＢに位置している状態においては
電圧０となる。

この電磁誘導測定回路８から出力された検出信号Ｓは電
圧ピーク検出回路９に供給され、この電圧ピーク検出回
路９によって検出信号Ｓが最低ピーク電圧となった時点
から最高ピーク電圧となった時点までの期間が検出され
、この検出結果が境界検出信号ＫＳとして演算処理装置
１１に供給される。これら電磁誘導測定回路８と電圧ピ
ーク検出回路９によって境界検出回路１０が構成されて
いる。この場合、電圧ピーク検出回路９から出力される
境界検出信号ＫＳは、第２図（ハ）に示すようにコイル
部７に端栓４とコイルバネ３の境界部Ａ、が達した時点
で“Ｌ“レベルから“Ｈ“レベルに立ち上がり、またコ
イルバネ３とベレット２の境界部Ａ、が達した時点で“
Ｈ“レベルから“Ｌ”レベルに立ち下がる。したがって
、境界検出信号ＫＳが“■４”レベルの期間において、
核燃料棒Ａのプレナム部分ＰＡが検知されていることに
なる。

一方、１３はローラ１２ａの回転量を検出するインクリ
メンタル型のロータリーエンコーダであり、核燃料棒Ａ
の移動爪に対応したパルス数の変位パルスＰを演算処理
装置１１に供給する。演算処理装置ＩＩはＣＰＵ（中央
処理装置）と、このＣＰ［Ｊで用いられるプログラムが
格納されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）と、データー
時保持用のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、人出
力インターフエイス等によって構成されており、境界検
出回路！０から供給される境界検出信号ＫＳが“Ｉ］”
レベルの期間において、ロータリーエンコーダ１３から
供給された変位パルスＰを計数し、その計数結果に基づ
いてプレナム長ＰＬを算出し、算出したプレナム長Ｐ　
’Ｌが基亭の長さか否かを判定するものである。また、
１６は演算処理装置１１によって判定されたプレナム長
ＰＬの判定結果を表示する表示装置、１７はプレナム長
ＰＬの？ｌＩ定結果を印字するプリンタである。

以上の構成において、核燃料棒Ａが搬送コンペア１２に
よって第１図に示す矢印Ｆ方向に送り出され、上部端栓
４とコイルバネ３の境界部Ａ１がコイル部７に到達する
と、境界検出回路ｌＯから演算処理回路ｔｉに供給され
ている境界検出信号ＫＳが“■１”レベルに立ち上がる
（第２図（ハ）参照）。

次いで、コイルバネ３とペレット２の境界部Ａ。

がコイル部７に到達すると、境界検出信号ＫＳが“Ｌ”
レベルに立ち下がる。この境界検出信号ＫＳが“トＩ”
レベルの期間において、演算処理回路ＩＩがロータリー
エンコーダ１３から供給された変位パルスＰを計数し、
その計数結果に基づいてプレナム長ＰＬを算出し、さら
に算出したプレナム長ＰＬが正規の長さか否かを判定し
、その判定結果を表示装置！６によって表示させるとと
もに、プリンタＩ７によって印字させる。このような動
作を、核燃料棒Ａかコイル部７を通過する毎に、連続的
に行う。

なお、上述した一実施例においては自己比較型のコイル
を用いたが、これに限らず分離型コイルを用いても同様
の装置を構成することが可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、核燃料棒を搬
送する搬送路に核燃料棒が貫通するコイルと、核燃料棒
の移動量を検出する移動量検出手段とを設け、前記コイ
ルに所定周波数の交流電圧を供給して、核燃料棒を通過
させ、この際、実効透磁率の変化に伴うコイルのインピ
ーダンス変化にＪミづいて、端栓とコイルバネが接する
第！の境界およびコイルバネと燃料ペレットが接する第
２の境界を検出し、第１の境界が検出された時点から第
２の境界が検出された時点までの期間において、移動量
検出手段から供給される核燃料棒の移動量情報に基づい
てプレナム部分の長さを算出するようにしたので、搬送
路に沿って移動する核燃料棒のプレナム長を高速かつ連
続的に測定することができ、また従来のＸ線透視装置を
用いたものと比較して装置全体を小型かつ安価に構成す
ることができ、さらにＸ線を用いないので安全性が確保
されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の動作を説明するための図であり、第
２図（イ）は核燃料棒Ａとコイル部７の位置関係を説明
するための図、第２図（ロ）および（ハ）は核燃料棒Ａ
とコイル部７の相対位置の変化に伴う検出信号Ｓおよび
境界検出信号ＫＳの変化を示すグラフ、第３図は核燃料
棒の一構成例を示す断面図である。 Ｉ・・・・・・燃料被覆管、２・・・・・・ペレット、
３・・・・・・コイルバネ、４・・・・・上部端栓（先
端部の端栓）、Ａ・・・・・核燃料棒、ＰＡ・・・・・
・プレナム部分、ＰＢ・・・・・・ペレット充填部分、
Ｐ・・・・プレナム、ＰＬ・・・・・プレナム長、Ａ、
・・・・・・コイルバネ３とペレット２の境界部、６・
・・・・・ローラ、７・・・・・コイル部、７ａ・・・
・・・検査コイル、７ｂ・・・・・・比較コイル、８・
・・・・電磁誘導測定回路、９・・・・・電圧ピーク検
出回路、１０・・・・・・境界検出回路、１１・・・・
・演算処理装置、１２・・・・・搬送コンベア、＋２ａ
・・・・・ローラ、＋２ｂ・・・・・ベルト、１３・・
・・・・ロータリーエンコーダ（移動量検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料ペレットが充填された燃料被覆管と、この燃料被覆
   管の先端部および基端部を封止する端栓と、前記燃料被
   覆管の先端部の端栓と燃料ペレットとの間に設けられた
   コイルバネとからなる核燃料棒の、前記コイルバネが収
   納されたプレナム部分の長さを測定するプレナム長測定
   装置において、前記核燃料棒を搬送する搬送路に設けら
   れ、前記核燃料棒が貫通するコイルと、前記コイルに所
   定周波数の交流電圧を供給し、前記核燃料棒が前記コイ
   ルを貫通する際に、前記核燃料棒の通過する部分の実効
   透磁率の変化に応じて生じる前記コイルのインピーダン
   ス変化に基づいて前記先端部の端栓とコイルバネが接す
   る第１の境界および前記コイルバネと燃料ペレットが接
   する第２の境界を検出する境界検出手段と、前記核燃料
   棒の搬送路に沿う方向の移動量を検出する移動量検出手
   段と、前記境界検出手段が前記第１の境界を検出してか
   ら第２の境界を検出するまで期間において、前記移動量
   検出手段から供給された移動量情報に基づいてプレナム
   部分の長さを算出する演算手段とを具備することを特徴
   とする核燃料棒のプレナム長測定装置。