JPS6367507A - 核燃料被覆管内面コ−テング膜厚測定方法および装置 - 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、コーテング膜厚測定方法および装置に係り、
特に、核燃料被覆管内面コーテング膜厚測定方法および
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

核燃料被覆管（以下被覆管という）内面のコーテングの
膜厚測定に関しては、被覆管を切断して判定する破壊式
測定方法と、例えば特開昭５８−１６６２０３号公報、
特開昭５９−６７４０６号公報に開示されているような
非破壊式測定方法とがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

被覆管の切断による方法は、切断面を酸に漬け。

母管材とコーテング膜の耐食性の差により生ずる表面液
体状況の差、または母管材の重量変化、さらに、金相ａ
ｍ等により、化学的または光学的に調べ、厚さを求める
方法であるが、破壊的検査方式であるため、抜取り検査
には適用できても、全品検査には適用できず、また測定
に時間がかかる欠点がある。

非破壊式膜厚測定方法は、第３図に示すように。

２との距離を常に一定に保つため、リーフスプリング等
が設けられておりこのスプリング等が被覆管１の内面を
移動する場合、コーテング膜に傷をつける恐れがある。

このように従来技術では、いずれの方法を用いても、コ
ーテング膜に損傷を与え、あるいは測定に時間がかかり
、さらには、核燃料装荷後の測定が不可能であるなどの
問題があった。

本発明の目的は、被覆管内面コーテングの膜厚を外表面
接触法により、非破壊的に測定する核燃料被覆管内面コ
ーテング膜厚測定方法および測定装置を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、コーテング膜内に
渦電流を流れさせて、この渦電流により被覆管の外側に
接触して巻装した検出コイルのインピーダンスを変化さ
せ、このインピーダンスの変化からコーテング膜厚を外
面接触で測定する手段と、被覆管を軸方向および周方向
に移動可能とし、被覆管の全長にわたり連続的に膜厚を
測定する手段とを用いる測定方法および装置を提案する
ものである。

〔作用〕

本発明の測定方法および装置においては、被覆管のコー
テング膜の厚さは検出コイルのインピーダンスの変化と
して求められ、被覆管の全長にわたり非破壊的測定が行
われる。

本発明の測定方法および装置の作用について説明する。

第１図は本発明による核燃料被覆管内面コーテング膜厚
測定方法の測定原理を示す説明図である。

図において、３は高周波電源、４はブリッジ回路で、ブ
リッジ回路４の電源端子には高周波＠源３の電圧が印加
されている。５および６は検出用コイルで、それぞれの
コイルはブリッジ回路４の二辺を形成している。７およ
び８はそれぞれ基準用被覆管および測定用被覆管で、コ
イル５およびコイル６と接触するようになっている。９
はブリッジ４の出力測定部で、増幅器や波形整形回路な
どを有する。

ブリッジ４に高周波電圧が印加されると、コイル５とコ
イル６に高周波電流が流れ、高周波磁界が発生する。こ
の高周波磁界はコイル５および６に接触している被覆管
７および８と鎖交するから被覆管７および８に渦電流が
発生する。渦電流が発生するとコイル５，６と被覆管７
．８の間にはそれぞれに電磁誘導作用が生じ、コイル５
およびコイル６の端子からみたインピーダンスが変化す
ることになる。この場合、被覆管７，８に生ずる渦電流
は、電源の周波数を一定とすれば、それぞれの材料が有
する導電率、透磁率および直径、内径、肉厚等の形状に
よって異なる。

したがって被覆管７および８が全く同じ材質。

形状であるならば、ブリッジ４は平衡状態となり、測定
部９はこれに対応する値を指示する。

次に被覆管７，８がコーテングの厚さのみ異なり、他の
譜性質が全く同一とすれば、被覆管７゜８の渦電流、し
たがってコイル５，６のインピーダンスがこのコーテン
グの厚さによって異なるものとなる。この場合１例えば
被覆管７にコーテング厚さが既知のものを用い、被覆管
８にはコーテング厚さが未知のものを用いれば、予め厚
さ既知のものについてブリッジ回路４を調整しておくこ
とにより、厚さが未知の被覆’１７８と接触させた場合
の測定部９の指示から、被覆管８のコーテングの厚さが
求められることになる。

本発明の核燃料被覆管内面コーテング膜厚５ｒ１１定装
置は、上記の渦電流に関係する諸要因のうち影響の最も
大きい導電率の相違を用いてコーテング膜厚さを測定す
るものである。

コーテング膜の例としては、被覆管本体をジルカロイ材
とした場合、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｌ）ｌ純ジルコ
ニウム（Ｚ　ｒ）などが代表的なものである。これらコ
ーテング膜材の導電率は。

ジルカロイ材の導電率を１．０　とした場合、相対導電
率は銅で約４０倍、ニッケルで約１０倍、純ジルコニウ
ムで約１．４倍となり、材料により導電率に大きな差が
ある。この導電率の差を用いれば、コーテング膜の厚さ
を感度よく測定できる。

これらのコーテング材料に通常の渦流探傷系を適用して
測定すると、渦流探傷系のコイルに生ずる起電力および
位相は、材料の導電率により相異し、またコーテング膜
の厚さにより異なる。したがってコーテング膜厚が既知
である標準の被覆管材料を用い、起電力および位相の変
化とコーテング膜厚の関係を校正しておけば、これらの
値と試験用被覆管を用いたときの起電力および位相から
、試験用波ｒｉ管のコーテング膜の厚さが求められる。

しかし、このように起電力と位相を一々比較していたの
では、製品の効率的連続測定は困難である。そこで、本
発明の測定装置では、測定用被覆管の移動装置を設け、
被覆管を軸方向に移動させつつ基準値と比較し、連続的
に測定した後、周方向に被覆管の角度を変え、全周にわ
たって、連続測定を可能とする構造を採用した。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第２図により説明する。

第２図は本発明の核燃料被覆管内面コーテング膜厚測定
装置の一実施例の概略図である。第１図と同一部分には
同じ符号をつけである。

図において、１０は回転ローラで、コイル６の両側によ
りつけられ、測定用被覆管８を保持するとともに、被覆
管８がコイル６の中心部を矢印方向に移動するとき、被
覆管８の振動を極力少なくする機能を有する。

１１は支持具で、基準用の被覆管７の外面がコイル５と
接触するように被覆管７を支持し、固定する。１３は測
定用被覆管８を周方向に角度を変えられる角度分割機能
治具（例えば１０度毎に分割できる歯車等による。）を
有し、１４はその角度を保持するとともに、角度を表示
する機能を兼ね備えた角度保持表示系である。

１２は測定部９の表示部である。１５はプローブ形コイ
ル５，６内にあるスプリングで、コイルと基準用被覆管
７および測定用波ｙｌ管８の外面とをそれぞれ密着して
接触させる役割を有する。

１６は測定用被覆管８内の核燃料ペレット等の充填物で
ある。

本実施例の核燃料被覆管内面コーテング膜厚測定装置に
おいて、コイル５には基準用の被覆管７が挿入され、コ
イル５の内面と被覆管７の外面との接触間隔が一定とな
るように、支持具１１およびコイル５内のスプリング１
５により固定されている。一方、コイル６には測定用被
覆管８が挿入され、スプリング１５によりコイル６が測
定用被覆管８の外面と接触させた状態で１回転ローラ１
０により図の矢印方向に移動して測定位置を変えるよう
にしである。コイル５および６には高周波電源３からブ
リッジ回路４を通して１に〜１５０ｋ　Ｈｚの高周波電
圧が印加される。

高周波電圧が印加されるとコイル５および６には高周波
磁界が生じ、被覆管７および８とそれぞれの被覆管のコ
ーテング膜に渦電流が発生する。

渦電流が発生すると前記の測定原理で述べたように、こ
の渦電流とコイル電流の間に電ｍ誘導作用が生じ、コイ
ル５，６と鎖交する磁束が変化しコイル５，６のインピ
ーダンスが変わるから、このインピーダンス変化をブリ
ッジ回路４により検出し、測定部９を通して表示部１２
でアナログあるいはデジタル表示すると、コーテング膜
の厚さを測定できる。被覆管７および８の本体の性質は
全く同一であり、異なるのはコーテング膜の厚さのみで
あるから、表示部１２には、コーテング膜の厚さが表示
されることになる。

ここで、測定手順について述べる。予めコイル５．６に
同一形状の基準用被覆管を挿入し、ブリッジ回路４の平
衡をとり、基準となる出力を求めておく。次にコイル６
に挿入されている基準用被覆管を抜きとり、代りに測定
しようとする被覆管を挿入し、この被覆管をその軸方向
に移動させ、このとき生ずる不平衡電圧を測定し表示す
る。この不平衡の表示を先に求めた平衡時の基準の値と
比較し、測定しようとする被覆管のコーテングの膜厚を
求める。

このようにしてコーテング膜を損傷することなく、被覆
管の全長について測定した後、測定用被覆管８の角度を
変えて測定すると、コーテング膜厚を精度よく測定可能
である。

以上のように本発明の測定方法では、被覆管をコイルに
挿入するだけで容易にコーテングの膜厚を測定できるの
で、例えば被覆管に燃料ペレット１６が充填されている
核燃料棒に対しても適用可能となる。

また本発明の測定装置は、被覆管の支持具に回転ローラ
を用いており、被覆管を円滑に移動させるとともに、被
覆管と検出用コイルとの接触または間隔を正しく保てる
から、被覆管の製品試験を連続的に精度よく実行可能で
ある。

本発明は、被覆管内面の機械的に弱い材質である銅（Ｃ
ｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、純ジルコニウム（Ｚｒ）等の
コーテング膜の厚さを機械的に強い材料であるジルカロ
イ合金母材の被覆管外表面との接触で測定でき、被覆管
内面を損傷することなく、その全長について測定可能で
あるから、コーテング膜厚の均一性を正確かつ容易に把
握できる。この特徴は、燃料棒の破損防止に極めて有効
であり、プラントの安定性向上に大きく寄与する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被覆管内面のコーテングの膜厚さを外
表面からの接触で精度よく測定可能な核燃料被覆管内面
コーテング膜厚測定方法および測定装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の核燃料被覆管内面コーテング膜厚測定
方法の測定原理の説明図、第２図は本発明の核燃料被覆
管内面コーテング膜測定装置の一実施例を示す図、第３
図は従来のコーテング膜厚測定の説明図である。 ３・・・高周波電源、４・・・ブリッジ回路、５，６・
・・検出用コイル、７・・・基準用被覆管、８・・・測
定用被覆管、９・・・測定部、１０・・・回転ローラ、
１１・・・支持具、１２・・・表示部、１３・・・角度
分割機能治具、１４・・・角度保持表示部、１５・・・
コイル内スプリング、１６・・・核燃料−ペレット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、核燃料被覆管本体とは異なる導電率を有し前記被覆
   管内面に形成されたコーテング膜厚を測定する方法にお
   いて、前記核燃料被覆管の外側に配置したプローブ形コ
   イルに交番電流を印加し、前記コーテング膜と鎖交する
   交番磁界を発生させ、前記コーテング膜内に生ずる渦電
   流によるインピーダンスの変化を標準核燃料被覆管を用
   いて得られるインピーダンスと比較し、前記コーテング
   膜の厚さを測定することを特徴とする核燃料被覆管内面
   コーテング膜厚測定方法。 ２、核燃料被覆管本体とは異なる導電率を有し前記被覆
   管内面に形成されたコーテング膜厚を測定する装置にお
   いて、標準核燃料被覆管を保持する支持具と、試験用核
   燃料被覆管をその軸方向に移動させる移動体および周方
   向に回転させ角度を設定可能な移動体と、前記両被覆管
   の外表面にそれぞれ配置されるプローブ形コイルと、前
   記両コイルに高周波を印加する高周波電源と、それぞれ
   のプローブ形コイルに生ずるインピーダンスの変化を検
   出する比較手段と、前記比較手段の出力から前記膜厚を
   得る測定手段とからなることを特徴とする核燃料被覆管
   内面コーテング膜厚測定装置。