JP2004271367A

JP2004271367A - キャニスタ検査方法

Info

Publication number: JP2004271367A
Application number: JP2003063346A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kuno; 俊明久野; Yoshiyuki Kamei; 良之亀井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】キャニスタの亀裂や電気抵抗の部分的バラツキのような欠陥について表面に存在するものから目視できない内部欠陥まで検出することを可能とする。
【解決手段】誘導加熱炉１を用いて導電性耐火物で形成された高周波溶融用のキャニスタ２を加熱し、その昇温途中でキャニスタを炉外に取りだし、回転台３上で回転させながら、図１に示すように、その外側表面を赤外線カメラ４で走査し、その温度分布をサーモグラフで計測し、欠陥部位では温度ムラが生じるという原理に基づき、キャニスタを構成する組織の欠陥を検出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波溶融に用いる導電性キャニスタの欠陥を検出する検査方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所等における原子力プラントで発生する低レベルの放射性物質で汚染された金属性及び不燃性廃棄物の処理に当たり、それらを溶融、冷却した減容固化体として保管することが行われている。この場合、溶融対象物は加熱容器であるキャニスタに収容され、溶融、冷却して固化体とされ、このキャニスタとともにドラム缶に収め、放射性廃棄物貯蔵設備に安全に保管されるようになっている。
【０００３】
高周波溶融に用いられるキャニスタは、導電性材料で形成される加熱容器であり、廃棄物の溶融温度に耐えるカーボンを含有したセラミックスによって外周壁と底部が形成され、必要によって表面に酸化防止材が塗布されているものである。このようなキャニスタは、溶融対象物を収容した状態で高周波溶融炉において、誘導電流によってそれ自体が抵抗加熱を受け高温度に加熱され、内部の対象物を溶融するのである。
【０００４】
このような高周波溶融用キャニスタの場合、表面からは確認され難い外面の微細な亀裂や、表面からは目視されないような内部の亀裂であっても、加熱時の熱ストレスによって亀裂が大きく成長してキャニスタの破損にいたる可能性もあるので、厳重な外観検査が要求されるのであるが、外側からの目視検査では熟練検査員でも確実性にやや問題があった。
【０００５】
また、高周波溶融用キャニスタの場合には、内部の部分的な電気抵抗の大きなバラツキも重大な欠陥とされる。それは、電気抵抗のバラツキは前記誘導加熱の際に誘導電流の偏りが生じその結果大きな温度ムラが発生するからである。このような温度ムラが生じると、局所的な異常発熱により、監視温度を超え、キャニスタの許容最高温度以上に至る恐れがあった。
【０００６】
このような内部の電気抵抗のバラツキは、内部の部分的充填密度、含有カーボンの偏在あるいは配向のバラツキなどが原因と考えられるが、従来の外観検査等（特許文献１を参照のこと）では検出できないのはいうまでもなく、また、その他にも確実な検出方法は提案されていなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−５４３８４号公報：〔請求項１〕の記載。
【０００８】
この特許文献１には、通気性のある容器について、容器外部を発泡剤で濡らした状態で容器内部に圧縮空気を供給し、その外面からの発泡状態から亀裂や緻密性不足といった欠陥有無，程度を調べる検査方法が記載されている。この方法では、含有カーボンの偏在等の組織均一性、および電気抵抗等の物理特性の均一性を検出することができないため、別の方法による検査工程が必要であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、キャニスタの亀裂や成分の偏りや密度ムラのような欠陥について表面に存在するものから目視できない内部欠陥まで検出することを可能とする高周波溶融用キャニスタの検査方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、誘導加熱により高周波溶融用キャニスタを加熱し、その昇温時にキャニスタの表面の温度分布を計測し、キャニスタを構成する組織の不均一な箇所を検出することを特徴とする、本発明の高周波溶融用キャニスタの検査方法によって、解決することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記キャニスタの表面の温度分布を計測するに際して、キャニスタの表面を赤外線カメラで走査し、その温度分布をサーモグラフで計測する前記の高周波溶融用キャニスタの検査方法として具体化でき、この場合、前記昇温時の温度が５０℃〜５００℃の範囲であるのがより好ましい。
【００１２】
さらに、誘導加熱炉を用いて高周波溶融用キャニスタを加熱し、その昇温時にキャニスタを炉外に取り出して、その外側表面の温度分布を計測するのもよく、また、キャニスタを炉内に配置した状態で昇温し、その内側表面の温度分布を計測するのもよい。
【００１３】
キャニスタを構成する組織の不均一な箇所を検出するために、予め、それらの不均一な現象に対応するサーモグラフパターンを予め準備し、それを基準にしてそれぞれ不均一な箇所を検出するのが特に好ましい。
【００１４】
本発明における、キャニスタを構成する組織の不均一とは、例えば、亀裂（クラック）、亀裂状傷、組織の微小隙間および密度ムラなど物理的不均一による欠陥、または電気抵抗の部分的バラツキの原因となるカーボンの偏在、化学組成のバラツキなど化学的不均一による欠陥（以下、単に欠陥という）を意味する。そしてそのようなキャニスタの欠陥を検出する原理は次の通りである。
【００１５】
キャニスタを誘導加熱によって温度上昇する場合、キャニスタに前記した組織の不均一による欠陥があると、単に電気抵抗のバラツキによる発熱差が生じるだけでなく、内部に発生する加熱のための誘導電流は欠陥部位を迂回することになり、その周囲に電流集中が生じるため、局所的に異常発熱が起こる。その結果、欠陥部位では、欠陥のない部分の一様な温度分布と異なる、温度が異常に上下する温度分布として観察されるのである。そして、この異常な温度分布は、キャニスタ内部の温度ムラに起因するので、キャニスタの亀裂、成分の偏り、密度ムラのような欠陥、さらには内部の電気抵抗の部分的バラツキについて、表面に存在するものから目視できない内部欠陥まで検出することを可能とするのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の高周波溶融用キャニスタの検査方法に係る実施形態について、図１、２を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、キャニスタ２の外側表面から不均一な箇所である欠陥を検出する具体的な方法であり、誘導加熱炉又は溶融炉実機１を用いて導電性材料で形成された高周波溶融用キャニスタ２を加熱し、その昇温途中でキャニスタを炉外に取りだし、回転台３上で回転させながら、図１（Ａ）に示すように、その外側表面を赤外線カメラ４で走査し、その温度分布をサーモグラフで計測し、前記した原理によってキャニスタを構成する組織の欠陥を検出する高周波溶融用キャニスタの検査方法である。このとき、赤外線カメラをキャニスタの斜め上方に傾斜させて配置し、キャニスタの内側表面を計測するのもよい。
【００１７】
また図１（Ｂ）に示すように、誘導加熱用コイルを高周波溶融用キャニスタ内部に配し、誘導加熱を行うことにより、昇温中の温度計測が可能となり、より精密な検査が可能である。
【００１８】
本発明によれば、前記したように、欠陥に基づく温度分布の異常によって欠陥そのものを検出する方法であり、高周波溶融炉における加熱ストレスによる破壊現象の原因となる亀裂などの欠陥を検出できる利点がある。それら検出可能な欠陥は、表面上に肉眼で目視できる欠陥は勿論のこと、内在クラックなど表面に目視できないような内部欠陥の他、内部の電気抵抗の部分的バラツキという欠陥も検出できるという利点が得られるのである。
【００１９】
なお、本発明では、このように赤外線カメラとサーモグラフを使用する形態に限定されるものではない。これらに替えて、輻射熱や発熱光を計測する輻射温度計、光温度計などと温度記録計を組み合わせにより、昇温時のキャニスタ２の表面の温度分布を計測するようにしてもよい。
【００２０】
この第１実施形態では、前記昇温時の温度が５０℃〜５００℃の範囲であるよう設定するのがよい。これは、下限温度未満では温度レベルが低いので、欠陥部位の温度差が生じにくいからであり、また上限温度を超えると、欠陥部位の温度差が周辺温度に対して小さくなり、検出精度が低下するからである。
【００２１】
また、昇温時の昇温速度も計測結果に影響を及ぼす。昇温速度が５℃／ｍｉｍ以下では、欠陥部位の温度差が熱伝導のため緩和され検出困難となり、また１５℃／ｍｉｍ以上の場合は、前記欠陥以外のキャニスタの形状に起因する部分的昇温ムラが発生して対象とする欠陥の検出を困難にする。従って、昇温速度は、５〜１５℃／ｍｉｍとするのが好ましい。
【００２２】
本発明では、以上説明したように、計測した温度分布をサーモグラフなどで表示し欠陥部位を検出するのであるが、この場合、サーモグラフは欠陥の形状や程度を直接的な尺度で表示する訳ではないから、キャニスタを構成する組織の前記欠陥につき多数の各種形態を準備し、予めそれらに対応するサーモグラフパターンを作成しそれを基準パターンとして用いて、試験対象のキャニスタから得られたサーモグラフパターンから欠陥を検出し、その種類や大きさ判定するようにすれるのが好ましい。
【００２３】
（第２実施形態）
第２実施形態は、キャニスタの内側表面から欠陥を検出する具体的な方法であり、図２（Ａ）に示すように、誘導加熱炉１を用いて高周波溶融用のキャニスタ２を加熱し、その昇温時にキャニスタ２の斜め上方に傾斜させて配置した赤外線カメラ４により直接に計測するものである。温度分布の計測以降の操作および付帯事項は、第１実施形態と同様である。
【００２４】
また、図２（Ｂ）に示すように、赤外線カメラ４をテレスコープ４１を介してキャニスタ内側表面の局所観察を行うことにより赤外線の散乱による影響を防ぐことが可能となり、前記図２（Ａ）の場合に較べて精度が向上し、更に精密な検査が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の高周波溶融用キャニスタの検査方法は、以上説明したように構成されているので、キャニスタの亀裂や電気抵抗の部分的バラツキなど各種欠陥について表面に存在するものから目視できない内部欠陥まで検出することが可能となり、欠陥のあるキャニスタを確実に排除できるので、溶融固化処理の安全性が向上する。
【００２６】
また、その結果、欠陥の無いキャニスタが提供されるので、キャニスタの均一加熱が可能となるから、溶融温度を高く設定でき、溶融効果を向上させることもできるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した高周波溶融用キャニスタの検査方法として、その技術的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するための装置の概観図（Ａ）（Ｂ）。
【図２】第２実施形態を説明するための装置の概観図（Ａ）（Ｂ）。
【符号の説明】
１誘導加熱炉、２キャニスタ、３回転台、４赤外線カメラ。

Claims

誘導加熱炉を用いて高周波溶融設備用の導電性キャニスタを誘導加熱し、その昇温時または昇温後にキャニスタの表面の温度分布を計測し、キャニスタを構成する組織及び物理特性の不均一な箇所を検出することを特徴とする高周波溶融用キャニスタの検査方法。
前記キャニスタの表面の温度分布を計測するに際して、キャニスタの表面を赤外線カメラで走査し、その温度分布をサーモグラフで計測する請求項１に記載の高周波溶融用キャニスタの検査方法。
前記昇温時の温度が５０℃〜５００℃の範囲である請求項１または２に記載の高周波溶融用キャニスタの検査方法。
誘導加熱炉を用いて導電性キャニスタを加熱し、その昇温時にキャニスタを炉外に取り出して、その内側表面または外側表面の温度分布を計測する請求項２または３に記載の高周波溶融用キャニスタの検査方法。
誘導加熱炉を用いて導電性キャニスタを加熱し、その昇温時にキャニスタを炉内に配置した状態で、その内側表面または外側表面の温度分布を計測する請求項２または３に記載の高周波溶融用キャニスタの検査方法。
キャニスタを構成する組織の不均一に対応するサーモグラフパターンを予め準備し、それを基準にして、キャニスタを構成する組織の不均一な箇所を検出する請求項２から５に記載の高周波溶融用キャニスタの検査方法。