,fl!: 417 1 1 3 B7 經濟部智慧財產局®κ工消費合作社印製 五、發明説明 ( 1 ) Ί 發 明 領 域 1 本 發 明 是 有 關 於 戡 察 具 有 破 之 護 套 壁 的 核 反 應 器 燃 料 1 1* 棒 尤 其 是 在 燃 料 棒 中 偵 m 水 或 其 他 可 壓 编 液 體 之 超 音 請 1 證 先 1 波 觀 察 的 方 法 > 以 明 燃 料 棒 護 套 管 之 失 效 〇 閲 讀 1 發 明 背 景 背 面 1 | 之 1 核 能 反 鼷 器 之 大 部 份 是 以 水 冷 卻 並 調 節 之 反 應 器 9 其 注 意 1 | 使 用 應 痕 縮 的 二 氣 化 鈾 作 為 燃 料 反 應 器 的 核 心 是 由 加 長 事 項 I I 再 \ 的 燃 料 棒 形 成 » 該 燃 料 棒 被 集 成 稱 為 燃 料 組 件 的 — 束 寫 本 1 其 截 面 —k 般 為 矩 形 〇 燃 料 棒 的 直 徑 般 在 Η 或 半 时之間 頁 1 | « 且 通 常 比 1 0呎 長 0 各 燃 料 棒 由 基 本 上 由 鲒 合 金 製 迪 的 1 1 護 套 管 形 成 r 該 合 金 包 圍 核 燃 料 的 内 核 » 其 基 本 上 為 二 1 I 氣 化 鈾 0 最 通 常 » 二 氣 化 鈾 為 丸 狀 > 而 置 於 護 套 内 Ο 燃 1 訂 料 棒 形 成 平 行 陣 列 ) 彼 此 由 間 隔 4M t|u} 将 其 置 於 在 緊 密 間 隔 1 的 固 定 位 置 上 〇 基 本 上 間 隔 柵 為 蛋 箱 形 且 各 隔 板 早 元 包 1 I 含 凹 坑 及 / 或 彈 簧 以 定 位 — 燃 料 棒 9 以 維 持 所 裔 要 的 燃 1 | 料 棒 到 燃 料 棒 之 間 的 間 隔 (即燃料棒間隙）住 〇 彈 簧 及 凹 1 1 坑 將 燃 料 棒 m 持 在 其 適 當 的 槲 向 位 置 處 〇 但 疋 * 在 輻 射 '.泉 | 的 影 m 下 9 彈 簧 易 於 放 鬆 » 而 導 致 燃 料 棒 間 隙 非 所 欲 之 1 I 改 變 或 造 成 在 燃 料 棒 與 彈 簧 以 及 與 凹 坑 之 間 産 生 間 隙 或 1 1 間 隔 ， 而 增 加 由 於 冷 卻 m (水） 流 而 使 得 燃 料 棒 及 / 或 間 1 | 隔 榈 會 振 動 的 可 能 性 増 加 e 此 種 間 隙 » 燃 料 棒 間 隔 的 改 1 1 變 以 及 振 動 * 可 導 致 燃 料 棒 之 碧 m 0 其 通 常 波 稱 為 1 1 由 5$間隔柵的交 互作用而産生之燃料棒磨損 〇 而可最终導致穿 1 I 過燃料護套 管 壁 之孔或洞， 此管包圍纳入濃縮之 二氧化鈾， 此種 1 I 孔 或洞遒成 燃料棒失效β 此種磨損對於在燃料裝配中之每一 润隔 1 I 3- 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家轉（CNS) A4規格（210χ2·爱） 丨 417113 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ > ) .1 板 而 言 是發生於隔板之 内 在 隔 板 彈 簧 舆 燃 料 棒 之 間 的 1 接 觸 點 9 雖 然 在 組 件 中 所 有 的 燃 料 棒 均 容 易 受 到 此 種 型 1 式 的 磨 損 但 是 損 害 通 常 是 在 燃 料 棒 中 的 最 低 隔 板 匾 發 r—^ 請 1 先 i 生 閲 1 讀 1 I 在 反 應 器 搡 作 期 間 由 於 與 燃 料 棒 接 觸 時 9 隔 板 的 重 背 面 1 I 之 1 覆 之 相 對 移 動 所 導 致 的 陴 力 5 腐 独 不 良 焊 接 或 燃 料 棒 注 意 1 I 擦 傷 ， 而 在 護 套 中 産 生 洞 孔 〇 如 果 從 燃 料 棒 擦 傷 或 其 他 拳 項 1 I 再 I 原 因 所 産 生 的 » 重 覆 磨 損 9 最 終 産 生 穿 過 m. 料 棒 護 套 壁 本 1 Λ 之 洞 孔 分 裂 性 氣 體 將 通 過 護 套 管 中 的 洞 孔 進 入 反 m 器 頁 1 I 冷 卻 水 中 Ϊ 且 反 應 器 冷 卻 水 將 進 入 燃 料 棒 内 〇 此 種 燃 料 1 1 棒 之 特 點 為 失 效 的 燃 料 棒 6 操 作 後 燃 料 棒 内 的 水 位 及 水 1 1 量 視 洞 Ρ 的 尺 寸 及 位 置 及 燃 料 棒 之 操 作 功 率 的 歴 史 過 程 ί 訂 而 定 〇 大 部 份 的 燃 料 棒 在 下 部 位 中 失 效 y % 因 隔 板 檫 傷 1 ， 殘 屑 擦 傷 或 下 端 蓋 焊 處 失 效 〇 因 此 > 由 於 缺 陷 位 置 及 1 1 重 力 之 故 9 最 可 能 在 燃 料 棒 内 偵 m 水 的 位 置 在 最 下 方 隔 1 I 板 的 正 上 方 〇 1 1 在 燃 料 組 件 已 曝 露 在 應 器 中 一 段 給 定 的 時 間 後 > 基 ..泉 I 本 上 必 需 取 出 來 〇 檢 査 是 否 失 效 或 有 缺 陷 如 果 需 要 的 1 1 i 話 必 需 m 修 f 且 送 回 反 應 器 中 > 或 送 去 儲 存 做 最 後 之 處 1 1 置 〇 如 果 燃 料 組 件 送 回 反 瞧 器 > 基 本 上 對 於 有 缺 陷 或 失 i i 效 的 燃 料 棒 必 需 m 試 及 檢 査 J 這 些 被 輻 射 組 件 具 有 高 度 1 1 的 輻 射 性 且 必 需 在 水 中 加 以 儲 存 > 處 理 及 觀 察 以 除 去 i 1 由 分 裂 産 物 衰 減 所 産 生 的 熱 » 以 提 供 對 與 這 分 裂 産 物 1 I 工 作 人 之 保 m 0 -4 - 1 1 1 1 1 ! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ ) i 一 般 由 超 音 波 方 法 或 啜 吸 (E i P P i n g ) 執 行 失 效 之 核 燃 I 料 棒 之 燃 料 組 件 測 試 〇 在 啜 吸 (£ > i P P i ng ) 時 9 該 方 法 偵 I J， m 從 失 效 燃 料 組 件 中 釋 出 的 分 裂 氣 體 Ο 因 為 啜 吸 請 j 先 (£ 1PP3 n g ) 無 法 指 示 那 —*· 燃 料 棒 已 失 效 此 決 定 必 需 由 閱 讀 I 渦 流 m 試 9 超 音 波 或 目 視 觀 察 執 行 〇 在 超 音 波 m 試 中 背 面 I I 之 I 燃 料 棒 中 出 現 水 指 示 燃 料 棒 護 套 中 出 現 孔 或 洞 > 及 燃 料 注 意 I I 棒 失 效 〇 在 一 方 法 中 > 由 量 測 與 燃 料 棒 護 套 内 壁 之 水 事 項 再 I I (失效燃料棒） 或 氣 m (磬棒）中 返 回 的 超 音 波 能 星 之 衰 減 填 寫 本 I 裝 差 異 則 可 偵 測 出 水 份 〇 此 方 法 之 _* 例 子 可 參 見 本 發 明 受 頁 I I m 人 之 美 國 專 利 串 請 案 4 , 8 7 9 , 0 88 0 I I 依 據 美 國 專 利 申 SS 案 4 ,897 ,〇 88之 一 方 法 I 一 傳 感 器 I I 實 際 上 從 傳 威 器 中 之 射 束 型 式 發 射 的 —- % 列 超 音 波 脯 波 I 訂 通 過 核 燃 料 組 件 〇 當 昵 波 束 碰 到 燃 料 棒 時 » 將 從 外 表 面 I 反 射 回 來 Ο 如 果 腩 波 束 垂 直 於 表 面 » 將 以 最 大 的 程 度 反 i t 射 回 傳 Hi 器 ， 而 産 生 電 氣 信 號 (眤波回波技術>。 部 扮 的 [ I 超 波 能 量 通 過 護 套 但 是 正 常 燃 料 棒 無 法 讓 超 音 波 能 I I 童 通 過 至 燃 料 棒 内 部 (内部氣體及二氣化鈾為非導電者） I ， 導 致 m 料 棒 護 套 及 内 及 外 壁 的 ”壁鈐Π 〇 壁 鈐 將 被 記 錄 1 1 I 0 如 果 燃 料 棒 充 水 時 9 m 將 超 音 波 能 量 從 燃 料 棒 護 套 管 1 1 壁 向 傳 送 至 水 中 > 並 有 效 地 擴 散 〇 此 大 大 地 降 低 壁 鈐 效 1 j 應 〇 此 種 現 象 不 m 二 氧 化 鈾 是 否 出 現 均 會 發 生 〇 壁 鈐 的 I I 衰 減 因 素 辨 識 出 有 缺 陷 之 燃 料 棒 1 1 另 方 法 可 掲 示 於 美 國 專 利 案 號 4 ,3 13 ,7 9 1 之 中 » 一 1 | 發 射 超 -音 波 信 號 的 傳 感 器 -5 被 放 置 靠 在 m nm 料 棒 上 ， 而 藉 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1-417 113 at ' B7 五、發明説明_( 4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由傳感器將超音波傳入燃料棒。在燃料棒的下部位中執 行潮試作業，此部份之燃料棒不包含二氣化鈾。由脈波 回波糸統之接收波的分析透露燃料棒之此一部位中是否 有水。 於美國專利案號4 ,126,514中掲露一種偵測缺陷燃料 元件的方法，該方法為隔離燃料元件護套之外表面與正 常使用之冷卻液體間的接觸，然後作眤波回波衰減量測 ，以辨識是否有過莩膨脹的燃料丸出現。可由適當的解 釋回音脈波，而逹成在元件或多個膨脹燃料九内任何冷 郤液體存在之量測。 於美國專利案號3, 350, 271説明一種包含液體的傳烕 器，使得傳送到傳感器的熱加熱該液體。在正常的操作 情況下，壓力將該液體維持成液體〇在傳鼓器中液體的 沸騰，以超音波的方式偵測可作為逹到預定壓力的指示 。當燃料棒中有洩漏時，刖會導致壓降，因此液體會蒸 發，且溘過溘流孔以指示發生洩漏現象。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於美画專利案4,009, 616號是指相關於用於在密封容 器中量測氣體壓力之磬音方法。此偽由決定由燃料棒内 之内部氣體壓力所造成的超音波信號衰減及速度改變所 決定。此程序需要使得將傳送過氣體的信號及經護套接 收之信號的效喔逹到最小。 使用超音波以偵測燃料棒中之水作為護套破洞之指示 的習知技術之先效燃料偵測糸統，量測從護套内部直徑 反射之超音波信號振輻的差異。此在内部之Β空氣_’及水 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 417113 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ r ) 1 之 的 聲 阻 抗 中 的 差 異 造 成 如 果 水 出 現 時 將 使 得 信 號 振 1 輻 減 少 0 本 發 明 與 習 知 技 術 方 法 之 間 主 要 差 異 在 於 信 號 1 如 何 注 入 燃 料 棒 0 某 人 使 用 間 隙 補 捉 傳 送 及 接 收 的 請 1 先 傳 感 器 不 同 9 且 信 號 在 窄 頻 中 » 繞 燃 料 棒 周 圍 傅 送 0 某 閱 讀 1 m 人 使 用 脈 波 回 波 » 其 中 傳 送 及 接 收 的 傳 器 相 同 信 背 面 1 I 之 1 號 在 窄 頻 中 完 全 繞 箸 燃 料 棒 傳 播 〇 在 以 上 任 何 — 例 子 中 注 意 1 I % 觀 察 的 區 域 非 常 小 * 通 常 不 會 比 燃 料 棒 之 周 徑 向 外 延 事 項 再 1 1 伸 1 英 吋 的 周 圍 還 大 〇 因 此 S 習 知 技 術 之 超 波 觀 察 技 填 窝 本 1 裝 術 及 方 法 以 觀 察 在 燃 料 棒 内 水 的 存 在 並 藉 由 測 試 從 頁 s_^ ! | 〇. 0 6 0到0 .1 00平 方 英 吋 的 一 非 常 窄 面 積 區 域 而 決 定 它 是 1 1 杏 已 失 效 〇 因 為 在 習 知 技 術 之 超 音 波 觀 察 方 法 之 如 此 受 1 1 限 的 磬 音 偵 測 體 積 9 在 燃 n\w 料 棒 之 軸 高 度 的 整 锢 部 份 上 重 1 訂 複 測 試 不 予 執 行 0 因 此 習 知 技 術 超 音 波 方 法 的 偵 測 能 力 1 及 準 確 度 相 當 差 導 致 通 過 燃 料 棒 時 産 生 相 當 高 比 率 的 1 I 錯 誤 〇 如 果 在 特 定 的 觀 察 位 置 中 没 有 任 何 水 份 > 則 超 音 1 | 波 方 法 將 無 法 在 失 效 的 燃 料 棒 中 偵 潮 到 任 何 的 失 效 〇 1 1 所 以 有 必 要 有 一 種 觀 察 方 法 ? 可 克 服 上 述 習 知 技 術 的 泉 I 缺 點 » 且 快 速 及 有 效 地 觀 察 燃 料 組 件 内 燃 料 棒 之 燃 料 棒 1 I m 套 管 » 以 辨 識 在 燃 料 棒 中 是 否 有 任 何 的 洞 孔 (此 通 常 1 1 發 生 存 隔 板 柵 與 燃 料 棒 的 接 觸 點 ) 9 而 不 需 要 折 卸 燃 料 1 1 Μ 件 ) 以 接 近 取 放 燃 料 棒 0 i 1 發 明 總 述 1 1 在 本 發 明 的 實 施 例 中 提 供 —* 種 方 法 以 作 為 核 燃 ri\Ys 料 紐 1 I 件 中 之 核 燃 料 棒 之 超 音 波 -7 檢 m > 其 具 有 陣 列 之 沈 浸 於 1 1 [ i 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X Μ7公釐） 、 A7 B7 五、發明説明（t ) 一可縮液體中之可分隔開的平行核燃料棒。該核燃料棒 具有包圍核燃料内核之護套管，該護套管具内壁，該方 法包含下列步驟：在護套管中傳送超音波導波；從護套 管中偵測反射的超音波，其反射的超音波導波指示燃料 棒中出是否出現水份，且表示在護套管壁整體性中的洞 孔。 圖式之簡單說明 第1圖示在樹脂玻璃楔形物上傾斜入射的縱波傳絨器 的導波之激發； 第2圖示用於誥管之相速度分佈曲線； 第3圖示用於誥管之群速度分佈； 第4 A圖為當由傾斜入射縱波激發引發導波時，相速度 激發區域的圖示； 第4B圖為當導波藕由正常激發之週期性分佈所引發， 而其空間涸期等於’梳狀’方法之激發模式之波長時之相 速度激發區的圖示； 第5圖示梳狀形式激發以及空間週期舆波長之間的關 m ； 第6圖示内部具水份之護套管之一段中的實驗測試結 果；以及 第7〜26圖示内部具水份之其他護套管之一段的實驗 制試結果。 詳細説明 本發明提供一種在BWR(沸水式反應器）及PWR (壓水式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29?公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 417113 A7 A7 B7五、發明説明（7 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 水流效除 音間内：核波壁 材板當及以 方傳測而質 於水失去 超相料驟内音管 在薄適度所 的狀於角物 由卻之不 之之燃步至超套 許在到速， 用梳器射導 ，冷管而 棒體核列傳的護 允。受料減 常如M入傳 法於套， 料液圍下壁射在 為處導材衰 最，傳因的 方由護棒 燃缩包含内反表 性面波物所 種器的育水 的及棒料 核壓有包之中代 特表的試抗 兩感準不或 試以料燃 於可具法管其且 其何生潮阻 。傳標件膠 制，燃有 用在棒.方套，， ，任産，料。波的一元塑 及屑子所 中浸料該護波份 波到中角材減導計位器如 察碎核内 件有燃，從音水 音漏體射為衰生設定M入 觀内之件 組具核壁其超現 超有物入只的産別中傅加 速板示組 料件該内波的出 的沒在器波許中待度為需 快隔顯一 燃組，具導射否 生或。感為些體及角因必 内入而試。核料列管波反是 産少導傳因有物器的。以 件落成測視在燃陣套音潮出 中很波，。只一感定波所 紐於造速檢種該棒護超偵中 壁波生率制而在傳預一 ， 料由所快别一 ，料該送中棒。薄音産頻控送可角在入觸 燃及因許各供法燃，傳管料孔從超可器的傳式射 ' 注接 的以原允作提方核管中套燃洞為内中感度離方入先 Η 體 }，上明以明的之套管護示的波界管傳厚距種斜首丄物 器現以發棒發測行護套從指性導邊壁之壁長多傾。體試 應出等本料本檢平之護·，波體一的薄擇料可有為器物測 反的，。燃 波隔核在心導整 料及選材波 式感試與 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ ) 1 1 以 從 傳 感 器 元 件 中 傳 送 聲 音 到 m 試 物 體 〇 此 使 得 傳 威 器 1 的 厚 度 增 加 很 多 > 且 有 效 排 除 在 一 燃 料 組 件 中 使 用 S % 1 因 眈 將 於 下 文 中 加 以 説 明 之 棒 對 棒 及 棒 對 導 管 之 間 的 窄 請 i 先 的 間 隙 0 閱 ik 1 現 在 請 參 考 第 1 圖 » 其 中 顯 示 在 轚 m 合 材 料 例 如 是 塑 背 面 [ [ 之 \ m 中 使 用 縱 波 傳 威 器 在 一 薄 壁 管 内 以 傾 斜 入 射 方 式 産 生 注 意 [ | 波 導 的 方 式 〇 縱 波 以 Θ 角 及 Vplaxi 的 速 度 入 射 〇 依 據 史 項 再 1 t 涅 爾 定 律 (Sti e ] 1 1 S 1 a w) 在 模 式 轉 換 下 的 波 * 在 介 面 填 窝 本 1 裝 處 將 反 射 及 祈 射 〇 在 離 傳 感 器 —^ 段 距 離 處 » 無 法 各 別 辨 頁 1 I 識 波 * 而 重 叠 別 辨 識 波 i 而 重 β 成 波 之 包 封 中 Q 1 1 在 與 入 射 角 9 厚 度 及 材 料 特 性 有 關 的 例 子 中 i 將 産 生 1 I 建 設 性 干 涉 i 而 波 導 將 在 管 子 或 板 中 傳 播 〇 這 些 用 於 建 1 訂 設 性 干 涉 的 狀 態 符 合 許 多 厚 度 角 度 及 材 料 性 質 的 組 合 1 〇 這 導 致 建 設 性 干 渉 的 組 合 稱 為 模 式 〇 各 模 式 具 有 本 1 | 身 的 波 結 構 傳 播 速 度 及 應 力 分 佈 的 恃 性 〇 尤 其 是 9 在 1 J 波 導 表 面 各 模 式 有 平 面 上 及 平 面 外 位 移 〇 其 平 面 外 位 移 1 1 之 量 顯 示 ，漏的， 模 式 是 如 何 9 因 為 平 而 外 位 移 導 致 在 材 線 I 料 外 産 生 縱 波 1 且 將 能 量 帶 到 波 導 外 〇 此 燃 料 棒 失 效 時 \ 1 ， 此 特 性 在 瞎 用 上 尤 其 重 要 J 因 為 失 效 的 燃 料 棒 内 將 含 1 1 有 水 〇 所 以 9 對 於 一 失 效 或 破 洞 的 燃 料 棒 而 言 對 於 護 I I 套 管 内 表 商 m 擇 的 洩 漏 模 式 將 使 得 能 夠 偵 測 此 種 失 效 1 1 因 為 水 將 很 快 地 使 磬 域 衰 減 * 其 顯 示 水 的 存 在 〇 需 要 對 1 1 護 套 管 的 内 壁 及 外 壁 選 擇 非 洩 漏 模 式 以 檢 視 有 破 洞 護 1 | 套 管 之 料 棒 〇 -1 0 - 1 1 1 Γ 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 9 ) 1 1 波 導 傳 播 的 理 論 模 式 導 致 離 散 曲 線 及 説 明 波 傳 播 的 1 波 結 構 圖 〇 第 2 _ 中 顯 示 的 這 柑 速 度 離 散 曲 線 通 常 上 1 用 於 産 生 導 波 的 準 則 0 在 産 生 傾 斜 入 射 的 例 子 中 相 速 請 1 先 度 僅 與 由 Sn el 1定律所得到的入射角相關， 其為SinQi/Vplaxi» 閱 讀 1 Sin90/Vphas« !第 3 圖 顯 示 群 速 度 離 散 曲 線 1 且 提 供 所 産 生 之 背 面 1 I 之 1 導 波 模 式 的 傳 播 速 度 〇 注 意 1 I 如 上 所 逑 » 由 傾 斜 入 射 産 生 導 波 9 經 使 用 塑 m 楔 而 在 章 項 1 I 再 I 某 —1 入 射 角 下 藉 由 耦 合 縱 波 傳 威 器 到 燃 料 棒 護 套 管 9 填 寫 本 1 裝 而 7G 成 縱 波 激 發 〇 對 於 塑 膠 楔 依 據 S n e 1 1定 理 産 生 特 定 頁 1 I 的 相 速 度 〇 1 1 因 此 s 可 産 生 模 式 其 可 截 取 特 別 的 相 速 度 激 發 帶 〇 第 1 | 4 A 圃 顯 示 對 於 此 方 法 的 激 發 帶 〇 1 訂 在 —* 物 體 中 産 生 導 波 的 第 二 種 方 法 為 ”梳形H 方 法 〇 —- 1 梳 狀 傳 感 器 為 - 接 觸 m 傅 器 用 於 産 生 m 波 » 且 其 特 m 1 I 疋 由 梳 狀 元 件 的 間 隔 及 厚 度 決 定 〇 在 此 方 法 中 » 由 激 發 1 | 是 藉 正 常 激 發 的 周 期 性 分 佈 而 速 成 9 該 空 間 周 期 等 於 激 1 1 發 模 式 的 波 長 (第8 圖） 〇 不 使 用 傾 斜 入 射 方 法 (第4A圖） '泉 1 中 的 水 平 激 發 匾 9 該 是 以 直 線 的 方 式 通 過 原 點 (第5 B_ ) 1 \ f 0 該 直 線 之 公 式 之 形 式 為 y = m X 3 在 此 y = V相位， X = f d 1 1 t 且 tn = S /d 在 此 v phase f λ = f S = { S /d ) f d 9 且 S 為 1 1 梳 狀 空 間 (3 第 4 Β m 示 用 於 此 方 法 的 相 速 进 wX 發 區 〇 I 1 仟 何 一 項 産 生 方 法 均 可 用 於 例 如 由 於 rdb 攸 孔 磨 損 J 擦 1 1 傷 缺 陷 而 導 致 m 套 管 之 失 效 的 裂 縫 偵 測 9 傜 因 為 梳 狀 傳 1 I 器 可 應 用 低 輪 廓 設 計 方 式 加 以 製 造 j 其 提 供 裝 置 以 接 I 1 -1. 1 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 F 417113 B7 五、發明説明（、。） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 近取放介於燃料棒之間狹窄空間中之燃料組件之中，以 在燃料組件中之燃料棒之護套管中産生導波，而不需要 拆卸燃料組件。梳狀傳感器可以用不同程度的間隔及元 件厚度來製造，以在許多榫材料厚度及性質中産生所欲 之模式。 梳狀型式傳感器的優點為其可被作得相當薄而仍維持 其特性。由於厚度很薄，梳狀傳感器為將導波導入燃料 組件中之燃料棒之最佳方法。為了在紐件内測試燃料棒 ，傳感器必需通過小間隙（燃料棒到導管間的間隙，為 0.072英吋或Ι.ίϊπηι)以測試内部棒。 梳狀傳感器被設計以在燃料棒護套中産生導波，其具 有縱向速度，而不會從燃料棒護套管内壁及外壁外漏， 卽導波仍在護套壁内。此提供最大的敏感度及最小衰減 。選擇傳絨器操作頻率以在所欲之檢視點産生最大之周 邊磬域強度（一正常是在與傳感器出現途徑成 130度）。 可修改傳感器的參數（操作頻率，梳狀傳感器之”齒”之 間的距離等）以産生磬域在任何所欲之檢視點上（即沿燃 料棒的軸位置）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在管中，軸對稱及非軸對稱導波均可傳播。軸對稱導 波指粒子蓮動僅在縱向及徑向之模式，且在管子四周具 有均匀的應力及粒子蓮動分佈。此可使用完全環繞梳狀 傳感器建立。非軸對稱導波為對於粒子蓮動的扭力分量 縱向及徑向分1,目.在管四固具有不均勻的應力分佈及 特定的蓮動。 -1 2 -本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210><297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明説明（ U ) 1 有 兩 種 檢 視 模 式 使 用 梳 型 傳 器 > 其 為 "負載， 及 部 1 份 負 載 If 〇 在 負 載 應 用 中 9 傳 威 器 完 全 包 圍 護 套 管 之 燃 1 |/ 料 棒 的 外 表 而 (即外表面） (或 應 用 在 如 m 汽 産 生 管 的 内 請 1 先 直 徑 ) 〇 此 為 白 取 佳 測 試 ， 其 中 傳 威 器 産 生 沿 管 之 兩 方 向 閱 1 (即軸向及周圍方向） 傳 播 的 聲 均 勻 (軸對稱）域 > 且 可 得 背 1 I 之 1 到 W 好 的 感 應 度 〇 在 部 份 負 載 測 試 中 傳 感 器 只 有 一 段 接 注 意 1 1 觸 测 試 物 體 〇 這 並 非 是 白 取 好 的 情 況 因 為 其 沿 箸 管 的 周 項 | 再 I 圍 及 軸 方 向 産 生 非 軸 對 稱 聲 域 〇 由 於 在 任 何 特 定 位 置 聲 填 寫 本 1 A 域 的 不 均 勻 性 9 所 以 此 非 軸 對 稱 聲 域 具 有 有 限 的 檢 視 值 頁 1 1 〇 因 為 對 於 核 燃 料 Μ 件 内 燃 料 棒 的 相 當 有 限 的 接 近 取 放 1 ! J 所 以 只 有 部 份 的 負 載 來 源 可 使 用 如 一 梳 狀 傳 威 器 區 域 1 1 其 將 産 生 非 軸 對 稱 的 波 〇 但 是 這 並 不 是 問 題 9 因 此 可 1 訂 將 傳 器 的 實 體 待 擻 (如梳狀齒數， 負載區域等） 及 基 本 1 的 類 參 數 最 適 化 以 在 所 欲 的 位 置 産 生 最 大 聲 域 〇 聲 域 1 | 位 置 及 強 度 的 改 變 對 於 頻 率 的 改 變 最 3R 敏 〇 1 i 此 檢 視 核 燃 料 棒 的 方 法 ， 以 檢 測 在 燃 料 棒 護 套 中 之 失 ! I 效 或 洞 孔 〇 泉 | 依 據 本 發 明 * 對 於 燃 料 棒 謀 套 中 偵 測 摩 耗 或 缺 陷 之 核 1 I 丨比 方 法 包 含 使 用 部 份 負 載 * 聲 脈 波 群 啓 動 的 梳 狀 傳 感 1 1 器 其 通 過 燃 料 m 件 之 棒 與 棒 間 的 間 隙 〇 經 由 選 擇 梳 狀 1 I 間 隙 及 厚 度 傳 威 器 沿 箸 燃 料 棒 的 特 定 軸 及 周 圍 距 離 産 t 1 生 場 強 度 〇 在 一 特 殊 的 例 子 中 此 周 圍 距 離 可 被 選 擇 ί 1 一 對 於 磬 音 進 入 點 成 9 0 度 以 説 明 舆 可 用 探 針 進 人 途 徑 有 1 I 關 之 W 簧 位 置 〇 1 1 -1 3 - I I 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210乂 297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明( 0 1 當 m 試 物 體 的 性 能 固 定 (如在核燃料棒護套管中）， 則 1 I 聲 域 的 特 η 非 常 地 取 決 於 頻 率 Q 為 了 更 進 一 步 增 加 檢 視 1 1 技 術 的 效 果 > 聲 m 波 群 激 發 可 掃 過 特 定 的 頻 率 帶 而 造 成 讀 ! 先 磬 域 在 被 檢 視 之 燃 料 棒 周 圍 改 變 其 強 度 0 使 用 掃 頻 磬 m 閲 讀 1 波 群 産 生 器 作 為 傳 感 器 檄 發 來 源 將 隔 板 no 単 元 内 燃 料 棒 的 背 1 I 之 1 整 値 區 域 可 從 位 置 檢 視 > 而 不 需 要 從 完 全 圍 繞 的 梳 狀 注 意 1 傳 烕 器 中 産 生 軸 對 稱 波 〇 使 用 此 完 全 圍 繞 的 梳 狀 傳 威 器 孝 項 再 1 1 I 需 要 拆 卸 燃 料 組 件 以 將 m 料 棒 放 置 通 過 圍 嬈 梳 狀 傳 器 填： 寫 本 1 〇 在 燃 料 棒 護 套 内 的 缺 陷 將 反 射 部 份 之 導 波 信 號 J 此 信 頁 、t 1 I 號 將 為 在 眤 波 回 音 模 式 下 操 作 的 梳 狀 傳 威 器 所 接 收 〇 反 1 1 射 信 號 振 幅 與 缺 陷 的 表 面 區 域 成 fcb 例 〇 因 此 1 使 用 掃 頻 ] 1 允 許 藉 由 依 據 掃 頻 而 改 變 的 磬 域 而 對 燃 料 棒 進 行 3 6 0度 1 訂 的 檢 視 〇 1 在 另 一 方 法 中 9 梳 狀 傳 器 插 入 燃 料 棒 之 間 的 空 間 > 1 I 其 在 隔 板 上 方 或 下 方 -k 指 定 的 距 離 〇 梳 狀 傳 感 器 將 以 反 1 I 複 速 率 發 出 脈 波 0 當 傳 器 垂 直 定 位 於 燃 料 棒 時 可 在 1 1 燃 料 棒 上 達 到 曰 取 大 負 載 1 此 射 入 之 信 號 可 以 在 燃 料 棒 之 泉 | 上 下 傳 送 而 在 所 欲 之 檢 視 點 鹿 生 磬 域 強 度 > 如 由 傳 1 I 器 的 實 體 特 性 所 決 定 者 Ο 因 為 在 燃 料 棒 護 套 管 中 産 生 的 1 1 導 位 為 不 漏 者 > 其 只 對 護 套 管 壁 中 的 磨 損 J 缺 陷 或 其 他 1 I 的 改 變 最 為 敏 〇 聲 波 之 部 份 m 由 例 如 壁 一 至 一 壁 之 厚 1 1 度 之 改 變 而 反 射 > 此 厚 度 之 改 變 是 由 擦 傷 記 號 所 産 生 ❶ 1 ! 由 傳 送 傳 感 器 接 收 反 射 信 號 並 將 其 傳 送 到 超 音 波 儀 器 且 1 I 由 超 fT 波 儀 器 處 理 然 後 傳 感 器 m 纊 經 由 紐 件 定 位 > 而 1 1 -1 4 - 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^417113 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明 1 從 各 燃 料 棒 中 捜 集 資 料 各 組 件 中 的 每 一 個 燃 料 棒 依 據 1 此 方 式 檢 視 〇 1 超 音 波 潮 Μ 器 可 為 聲 賑 波 群 或 振 盪 激 發 (所有的_試 請 1 先 1 均 應 用 聲 脈 波 群 執 行 ) 0 該 定 位 % 統 可 為 水 中 使 用 的 標 閲 讀 1 準 X- Y表β 背 1 之 1 li_ 用 導 被 堆 行 失 效 之 料 棒 測 注 意 事 項 I 導 波 的 使 用 (如上所述）可大大地增加超音波技術在燃 1 1 再 | 料 棒 中 偵 測 出 水 的 率 〇 在 本 發 明 的 上 逑 實 施 例 中 特 % 本 1 裝 地 還 擇 頻 率 以 確 保 聲 不 會 洩 漏 到 外 或 内 護 套 管 表 面 頁 1 I 因 此 水 可 快 速 衰 減 磬 域 〇 在 此 實 施 例 中 9 選 擇 頻 率 使 1 1 得 磬 波 可 洩 漏 到 護 套 管 的 内 壁 〇 以 此 方 式 9 任 何 的 水 將 1 I 快 速 將 磬 域 衰 減 目. 顯 示 水 的 存 在 » 而 空 氣 則 莕 〇 (與磬 1 訂 音 m 杭 不 同 )。 1 依 據 本 發 明 ， 此 使 用 導 波 以 對 燃 料 棒 檢 視 之 技 術 9 以 1 | 偵 測 在 m riyw 料 棒 護 套 管 m 中 之 m 損 缺 點 及 其 他 的 改 變 可 1 擴 充 到 失 效 的 燃 料 之 偵 m 上 〇 改 變 梳 狀 傳 感 器 的 操 作 特 1 1 m > 使 得 注 入 的 信 號 由 於 護 套 水 的 介 面 9 而 在 護 套 管 内 線 I 壁 中 洩 漏 (很容易地衰減）， 此 % 因 為 在 燃 料 棒 中 的 水 為 1 1 失 效 的 指 示 器 0 第 二 可 另 外 使 用 一 接 收 傳 器 (可 為 1 1 梳 狀 或 非 梳 狀 者 ) 5 目. 可 定 位 在 燃 料 棒 的 同 一 倒 作 為 傳 1 I 送 傳 威 器 或 在 相 對 的 另 槲 〇 接 收 信 號 的 振 輻 顯 示 燃 料 1 1 棒 的 聲 Ο 高 輻 信 號 表 示 在 燃 料 棒 中 没 有 水 Ο 替 代 性 地 1 1 * 使 用 t)CJ 単 一 的 探 針 傳 感 器 条 統 ] 以 計 算 從 燃 料 棒 下 端 蓋 1 I 之 導 波 的 反 射 振 幅 Ο 反 射 波 的 高 振 輻 顯 示 燃 料 棒 没 有 失 1 -1 5 - 1 1 1' 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) \ 效 〇 1 本 發 明 優 於 習 知 之 以 超 音 波 技 術 決 定 是 否 燃 科 棒 之 護 1 套 管 已 失 效 之 優 點 為 i 可 以 在 護 套 管 内 壁 更 大 之 區 域 面 請 1 先 \ 積 偵 潮 水 的 存 在 ， 以 使 得 它 更 可 能 偵 測 到 失 效 0 而 習 知 閲 讀 1 技 術 的 超 音 波 方 法 最 多 只 測 試 燃 料 棒 中 非 常 小 的 部 份 t ft 1 | 之 1 從 0 n fj 〇 到 〇 · ] 〇β平方英吋（卽 軸 古 间 度 0 . 1吋） 0 在 習 知 技 注 意 1 | 術 中 只 對 早 一 0 0 3 0 到 0 . 12平方英吋的全部周 圍 進 行 事 項 1 I 再 1 I 掃 m & 本 發 明 允 許 測 試 在 燃 料 棒 6 时 的 軸 向 高 度 測 試 燃 寫 本 1 料 棒 護 套 管 的 内 壁 區 域 Ο 此 大 大 地 增 加 了 在 失 效 燃 料 棒 頁 S_«， 1 J 中 確 實 地 偵 m 到 水 的 可 能 性 〇 因 為 梳 狀 傳 威 器 只 作 部 份 1 1 的 負 載 1 以 鹿 生 非 軸 對 稱 嫛 域 以 從 燃 料 棒 中 的 傳 器 1 I 位 置 傳 送 到 燃 料 棒 之 I.III 端 蓋 ) 護 套 管 内 壁 被 偵 m 而 積 之 大 1 訂 小 至 少 增 加 了 —^- 値 數 量 级 〇 1 依 據 本 發 明 另 一 方 法 在 燃 料 組 件 之 联 下 方 隔 板 之 上 1 1 的 擴 展 部 位 中 心 處 置 放 梳 狀 傳 威 器 t 且 其 向 下 傳 送 超 1 1 t 波 導 波 !» 從 被 檢 視 之 燃 料 棒 的 下 端 芸 JJ11- 焊 接 處 反 射 ， 且 1 1 反 射 的 超 音 波 信 號 傜 由 梳 狀 傳 威 器 接 收 9 在 此 反 射 信 號 涑 | 的 振 幅 顯 示 燃 料 棒 中 的 水 存 在 〇 1 1 依 據 本 發 明 的 另 — 觀 點 * 提 供 用 於 偵 測 核 燃 料 棒 磨 損 I 1 或 燃 料 棒 失 效 的 裝 置 y 其 包 —1 ”梳狀" 型 式 的 超 音 波 傳 1 1 器 以 産 生 導 波 * 一 超 音 波 制 試 器 y 及 一 傳 器 定 位 % 1 1 統 〇 更 特 別 地 是 在 傳 送 % 統 中 安 裝 梳 狀 傳 器 9 一 1 | X- Y 表 將 傳 烕 器 定 位 於 燃 料 Μ 件 中 » 且 超 音 波 瑕 疵 偵 測 1\ 器 接 收 且 m 示 從 燃 料 棒 中 接 收 的 超 音 波 信 號 〇 —- 掃 頻 産 1 -1 6- 1 Γ 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0Χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 F »17113 at五、發明説明（4 ) 生器驅動傳_器.及一功率放大器放大掃頻産生器的输 出信號。 測試結果 使用一聲眤波群糸統及一變動角度梳狀傳威器執行一 實驗以在燃料棒管子樣本中産生非軸對稱導波。聲脈.波 群糸統提供高壓，閘棒的正弦脈波以應用窄頻頻譜啓動 傳感器^*窄頻譜尤其重要因為它允許從離散曲線中選擇 單一模式。可改變傳感器的頻率，使得可激發離散曲線 的不同部位。 在這幽測試中，具有缺陷，損傷，或磨損（没有核燃 料）之核燃料棒護套管的各段之端或兩端被塞住，且浸 入水濟中。從離散曲線中根據實驗及理論基礎選擇模式 。對於所有缺陷樣本均可威_，旦具有足夠的信號雜訊 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) Μ 訊其 18雜， 5.號果 率信结 頻及驗 出度實 找應之 ，感陷 先的缺 首夠測 。 足 偵 定有示 決具顯 中其中 試式圖 測模 6 雙稱旧 這對視。 由軸檢 可非該 式階行 模三執 的第以 bb之比 對 中 〇 圖份 6 水 第著 在載 〇 負 處部 度外 ο 及 及部 "3内 置管 位套 點護 缺 0 陷 對缺 在的 器 5 感02 傳η·. 中於 對度 式角 模生 稱産 對的 軸度 th 7 夢 3 示於 顯對 中俗 其果 ，結 果此-rt. 結這 的 。 外键 另影 示之 顯度 2R應 i 感 7 riot 第偵 於 第 〇 陷 缺 向 縱 呈 離 Rn S. 的 11 ο 陷 ο 缺 於與 對著 m隨 形動 波變 的的 有度 所應 C 0 S ί | 器 G 感 4傳 S 示 顯 圖 軸 的 1 單 在 變 度 應 中 器 ΜΒΙΟ 傳 辑 圍 顯^ au 固 V 6 管 2 ~ 箸 2 嬈 2 第 ’ 置 0 Π S 力 ί 增向 Ϊ縱 向 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2[〇X297公釐） : - 3 * A7 B7 五、發明説明（4 ) 雖然以上之説明與圖式代表本發明之實施例，但這對 於熟知此技術之人士刖為明顯，可在其中做各種改變與 修TF.,而沒有镐離本發明真TE的精神與範圍。 — t - I I i l^i - - 1 - - -- - - - I 丁 ------ i ------- -3 (請先閱讀背面之注意事項再壤寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）