JPS6375549A - ボイド計 - 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、高温高圧ループにおいて発生する蒸気のボイ
ド率を測定するボイド計に係り、特に、短時間の測定で
空間ボイド分布およびボイドの大きさ、速度を求めるの
に好適なボイド計に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５８−１７２５４０号公報に記載
のように、互いに交差しないように格子状に張られた導
線群において、片方の導線群のそれぞれに互いに異なる
電圧の直流を印加し、もう一方の導線群で電圧を測定し
、ボイドが通過する際の電圧降下の大きさの違いを利用
して、各点におけるボイド率を求めるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、温度変化による信号レベルの変化につ
いては考慮されていなかった。信号レベルが変化すると
電圧によってボイドの検出位置を分離することが不可能
になる。さらに、従来技術では同一検出用細線上の複数
の格子点を同時にボイドが通過する場合についても考慮
されていなかった。この場合、電圧の変化からは各格子
点におけるボイドの通過時間を正確に決定できないため
ボイド率を正確に求めることは不可能である。

本発明の目的は、温度変化のある場合や、複数の格子点
を同時にボイドが通過する場合にも、二次元のボイド率
分布が瞬時に計測可能で、さらに、ボイドの通過時間か
らボイドの大きさおよび速度を求めることのできるボイ
ド計を提供すること（こある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、交差せずに格子状に配列された細線群の電
圧印加側細線に、それぞれ周波数の異なる交流電圧を印
加し、検出用細線に現れる信号を周波数弁別して位置の
情報を取り出すことにより達成される。

〔作用〕

上記技術的手段を用いると、同一検出側細線上ノ各格子
点におけるボイド信号は、各格子点に印加された高周波
が振幅変調されたものとなる。よって検出用細線から取
り出される信号は、これら各格子点における振幅変調を
うけた高周波を重ね合セタものとなる。従って、この信
号を周波数弁別すれば各格子点におけるボイド信号を分
離することができる。この分離した信号を処理すること
により空間ボイド分布が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。ボイ
ド計センサ部は、ある面において５図中主方向に張られ
た電圧印加側導線１群と、この電圧印加側導線１と微小
距離前れた面においてｊ方向と９０°の角度をもつＸ方
向に張られた信号検出側導線２群によって構成される。

このセンサ部の電圧印加側導線１群に、それぞれ異なる
発振周波数をもつ発振器３を接続する。また、信号検出
側導線２群には、帯域通過フィルタ４を接続し、この帯
域通過フィルタ４の出力側に検波回路５を接続する。さ
らに、検波回路５の出力側にボイド信号処理回路６を接
続する。ボイド計は発振器３゜センサ部、帯域通過フィ
ルタ４．検波回路５およびボイド信号処理回路６により
構成される。

次に、本実施例のセンサ部分をＢＷＲの発熱部である燃
料集合体内に組み込んだところを簡単化して第２図に示
す。チャンネルボックス２１内に正方配列で並んでいる
燃料棒２２と燃料棒の間を利用してセンサ部が組み込ま
れている。ここで、電圧印加側および信号検出側導線１
，２と燃料棒２２は接触していない。また、電圧印加側
および信号検出側導線１，２はチャンネルボックス２１
と絶縁材２３により絶縁されている。第３図は、第２図
中の■部を拡大して示した図である。電圧印加側導線１
と信号検出側導線２は微小間隔りを保っている。第４図
は、センサ部分の変形例を示すものである。第４図に示
すように電圧印加側および信号検出側導線１，２の交差
点以外の部分に絶縁性の被覆材４１を設けると、電流の
もれが少なくなるため、信号レベルが高くなり、ノイズ
の影響を受けにくくなる。

次に、本実施例の動作を第１図と第５図により説明する
。第１図の発振器３の出力波形、センサ部分格子点での
信号波形、信号検出側導線２の出力波形、帯域通過フィ
ルタ４の出力波形および検波回路５の出力波形を、それ
ぞれ、第５図（ａ）。

（ｆ）；　　（ｂ）、（ｇ）、（ｃ）；（ｄ）、（ｈ）
；（ｅ）、（ｉ）に示す。説明を単純にするため、（ｂ
）、（ｇ）のボイド率を同時に測定する場合を考える。

発振器３の発振周波数を（ａ）（ｆ）で、それぞれ、ｆ
ｚ、ｆｚ　（ｆｘ＃ｆ２）とする。電圧印加側導線１に
は、周波数がそれぞれｆｚ、ｆｚの高周波が印加される
。各導線の交差点の信号検出側（ｂ）、（ｇ）では、水
とボイドの導電率が大きく異なるため、周波数ｆｌ、ｆ
ｚなる高周波を搬送波５１とし、それぞれの交差点に存
在するボイドにより振幅変調を受けた波形となる。そし
て、同一の信号検出側導線２上の点（ｃ）では（ｂ）。

（ｇ）における信号を重ね合せた波形となる。この信号
は周波数ｆ１を通過させる帯域通過フィルタ４によって
１周波数ｆ＋の高周波を搬送波５１とする成分のみが出
力側（ｄ）に現われる。すなわち、（ｂ）におけるボイ
ドの情報のみを分離して取り出すことができる。同様に
（ｈ）では、（ｇ）でのボイド信号を取り出せる。この
ように周波数弁別して位置の情報を分離した波形は、検
波回路５の出力側（ｅ）、（ｉ）では、ボイド信号のみ
を表わす波形となる。これらの波形をボイド信号処理回
路で信号処理することにより、それぞれの位置における
ボイド率を同時に求めることができる。測定点が増えた
ときでも同一信号検出側導線上の信号は、周波数弁別に
より分離できる。

信号検出側導線のそれぞれについて、この処理を行うこ
とにより、ボイド率の二次元分布を同時に求めることが
できる。

なお、印加する高周波の周波数は、ＢＷＲの流速が約２
　ｍ　／　ｓｅｅであることから、直径１−画以上のボ
イドを検出するには、２ＫＨｚ以上である必要がある。

さらに、ボイドの大きさを求める場合には、検波により
ボイド信号を再生する必要から、最低でも２０ＫＨｚ以
上の周波数が望ましい。

次に本実施例において、温度変化等による信号レベルの
変化に対応する方法を説明する。

第６図は、水の導電率の温度依存性を示した図である。

この図に示すように、水の導電率は温度によって大きく
変化する。従って、局所的に温度変化がある場合などは
、電圧変化の大きさでボイドの存在位置を分離すること
は不可能である。本発明のボイド計は、ボイドの位置情
報を周波数弁別により得ることができるが、各点でのボ
イド率の正確な計測という観点からは、導電率の温度変
化に対応できる必要がある。第７図に、導電率の変化に
対応する方法とその効果を示す。この図に示すように検
波回路５の出力側に直流減分をカットするためのフィル
タ７１を接続する。図中にこのフィルタ７］−の入力側
ｊと出力側にの信号を示すが、ゆるやかな信号レベルの
変化がある場合でも、フィルタ７１によりカットされる
ので、ボイドによる出力の変化のみを取り出すことがで
きる。温度変化による導電率の変化は、ボイド信号に比
べると非常にゆるやかなものと考えられるので、フィル
タ７１を設けることにより、導電率の変化に対応できる
。

次に本実施例により、ボイドの速度、および大きさを求
める方法を第８図と第９図を用いて説明する。第８図は
、ボイド８１が、センサ部交差点を通過する様子を示し
た図である。第９図は、このときに発生するボイド信号
を示した図で、図中（ｍ、　）〜（ｓ）は、それぞれ第
８図のｍ−８の状況に対応する。ボイド８１がセンサ部
から離れている場合ｍでは、信号電圧は水のレベルで一
定である。ボイド８１が電圧印加側基ＡｌＡｌに接した
時点ｎから信号電圧は降下しはじめ、ボイド８１が信号
検出側導線２に接した時点ｐで飽和する。ここで電圧印
加側導線１と信号検出側導線２との間隔をｈとし、ボイ
ド８１がｎからｐまで移動するのに要する時間Ｔ１を測
定すれば、ボイド８１の移動速度は、 ｖ＝ｈ／Ｔｔ　　　　　　　　　　　（１）で与えられ
る。ボイド８１がさらに移動して、ボイド８１の下端が
電圧印加側導線１に接する時点ｒから信号電圧は上昇し
、ボイド８１の下端が信号検出側導線２に接する時点Ｓ
で、水のレベルで一定になる。ここでボイド８１がＰか
らＳまで移動するのに要する時間Ｔ２を測定すればボイ
ド８１の直径ｄは、この時間Ｔ２に移動速度Ｖを乗じて
与えられる。

ｄ　＝　ｖ　：ｒ　２＝　ｈ　Ｔ２／　ＴＩ　　　　　
　　　（２）以上述べた方法によれば、ボイド８１の直
径は、ボイド信号の立下がり時間Ｔ１と、ボイド信号が
飽和してから水のレベルに回復するまでの時間Ｔ２を測
定することにより求められる。

本発明の他の実施例を第１．０図と第１１図により説明
する。第」−０図に、センサ部分の導線として光ファイ
バー１０１を用いたボイド計を示す。

発振器にはレーザ１０２を用い、センサ部におけるレー
ザ光の透過強度からボイド率を求める。図中Ｍ部の詳細
図を第１１図に示す。送信側光ファイバー１１１を通っ
てきたレーザ光は、交差点の分岐部］］２で分岐される
。分岐されたレーザ光は、交差部にボイドが存在すると
きには屈折率の違いにより表面で反射される。一方、交
差部に水が存在する場合には、レーザ光は透過して受信
側光ファイバー１１３に到達する。受信側光ファイ／＜
−１１３のレーザ光を分光器１０３で分光し、光電素子
１０４で、電気信号に変換する。さらに、光電素子１０
４の出力側に接続されたボイド信号処理回路１０５によ
ってボイド率を求めることができる。本実施例では、セ
ンサ部分に光ファイバーを用いているので、ボイド信号
はオン・オフ信号となりノイズの影響がなく正確なボイ
ド率を求めることができる。また、周囲に電気の良導体
が存在する場合でも、センサ部分との絶縁の必要はなく
なる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、周波数弁別を行なうことにより、各格
子点でのボイド信号を取り出すことができるので、過渡
空間分布を瞬時に計測することが可能となる。さらに、
導線の間隔およびボイドの通過時間から、各格子点を通
過するボイドの速度および大きさを求めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はセン
サ部分をチャンネルボックスに取りつけた概略図、第３
図、第４図はセンサ部分の拡大図、第５図は、第１図の
各点における信号波形図、第６図は水の導電率の温度依
存性を示す図、第７図は温度変化の対策とその効果を示
す図、第８図はセンサを通過するボイドの様子を表わす
図、第９図は、ボイドの通過にともなう出力変化を示す
図、第１０図は本発明の他の実施例のブロック図、第１
１図は第１０図のセンサ部分の拡大図である。 ３・・・発振器、４・・・帯域通過フィルタ、５・・・
検波回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、任意の面内で一方向に張られた導線群と、前記平面
   と微小間隔をもつ面内で前記導線の方向と任意の角度を
   もつ方向に張られた導線群とでセンサ部分を形成してい
   るボイド計において、一方の前記導線群の各前記導線に
   それぞれ異なる周波数の交流電圧を印加し、他方の前記
   導線群に周波数弁別装置を接続したことを特徴とするボ
   イト計。 ２、特許請求の範囲第１項のボイド計において、前記導
   線間の間隔およびボイドが前記間隔を通過する時間から
   ボイドの大きさおよび速度を求めることを特徴とするボ
   イド計。