JPH01147313A - 管の内径・形状測定方法 - 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、測定ヘッドの回転軸を被測定管（測定すべき
管）の中心で保持したまま測定ヘッドを回転して管の半
径とその時の回転角度とを順次測定することにより管の
内径と円周方向内面形状とを測定する方法に関するもの
である。

本発明は特に限定されるものではないが、例えば圧力管
型原子炉における圧力管の内径寸法や内面形状を遠隔操
作によって測定する場合に極めて有効な方法である。

［従来の技術］ 管の内径寸法や円周方向内面形状を測定したい技術分野
はいろいろある。その典型的な例としては圧力管型原子
炉の圧力管の測定があり、それ以外にも熱交換器チュー
ブの測定等もある。

以下、典型的な例である圧力管型原子炉における圧力管
の内径寸法および円周方向内面形状の測定の場合につい
て説明する。

圧力管型原子炉の炉心を構成する圧力管は極めて重要な
機器である。この圧力管は、原子炉の運転中に中性子照
射を受け、更に内部を流れる冷却水が高温・高圧状態で
あるため、内径が運転時間と共に少しずつ変化して行く
特性がある。そこで原子炉の稼動期間中にわたって、゛
照射下におけるクリープ量を測定するために内径寸法測
定を行っている。

この内径測定の際には、圧力管の内部が高放射線環境下
にあること、また圧力管が内径約１１８＋ｍ−で、その
両端に取り付けられた延長管を含めると約１０ｍもの長
尺管であることのため、遠隔操作型の測定装置を圧力管
の内部に挿入して行っている６通常この測定は、２年〜
４年間隔毎に原子炉停止時に行うことにしている。

従来の内径測定方法は、１８０度対称的に設けられる一
対（２個）の半径測定センサと、１２０度間隔で２個の
ガイドボールを固定し１個のガイドボールを可動としス
プリング等を用いて半径方向外向きに弾ｔｏされる構造
の３点支持方式の保持機構とが一体となった測定ヘッド
を用い、それを圧力管の内部に挿入し、回転させながら
軸方向に移動させて内径寸法の測定を行っていた。内径
測定センサとしては、非接触式の超音波センサや接触式
の差動トランス等が用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところがこのような測定方法では、測定ヘッドがその外
周面から突出する３個のボールで支持されているので、
該測定ヘッドは管の内径寸法変化に追従する。このため
測定ヘッドの回転中心位置が時々刻々変化し、且つその
位置を知ることができないので円周方向内面形状を知る
ことができない、特に圧力管の円周方向内面形状が真円
状からかなり変形している場合には、その内面形状の測
定が行えないだけでなく、内径測定も正確に行えない欠
点があった。

更に上記のような従来技術では、内径測定センサと保持
機構とが一体になった測定ヘッドであるから、測定ヘッ
ドを高速度で回転すると被測定管の内面の凹凸により振
れが生じて測定誤差が大きくなる欠点もあった。このた
め測定ヘッドの回転速度はある一定の値以下に制限され
、高速で測定できない問題もあった。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、遠隔操作によって管の内径を測定する際に、管の円周
方向内面形状も同時に測定でき、しかもこの測定を高速
度で且つ正確に行えるような管の内径・形状測定方法を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発明は、半
径測定センサを取り付けた測定ヘッドの回転軸を被測定
管の中心に位置する回転軸受部によって保持し、その回
転軸受部を静止させた状態で前記測定ヘッドを回転し、
管の半径とそのときの回転角度とを順次測定して管の内
径および円周方向内面形状を求めるようにした管の内径
・形状測定方法である。

半径測定センサは測定ヘッドに唯１個取り付けられてい
ればよく、超音波センサのような非接触式で高速検出動
作が可能なタイプが好ましい。

［作用］ 本発明では一つの円周方向内面形状についての測定にお
いて測定ヘッドの中心軸は被測定管の中心で回転軸受部
により保持され、それが半径方向にふらつくことはない
。また半径寸法と回転角度を同時に測定するため、一つ
の測定面内において多数の測定データを取り、それらの
値を２次元子面にプロットすることによって管の内径お
よび円周方向内面形状を正確に求めることができる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る管の内径・形状測定方法の一実施
例を示す説明図であり、第２図はその要部の拡大図であ
る。この実施例は圧力管型原子炉における圧力管の内径
および円周方向内面形状の測定に本発明を適用した例で
ある。

圧力管１０の内径および円周方向内面形状の測定を行う
には、第１図に示すように、内径・形状測定装置１２を
圧力管１０の内部に遠隔操作により挿入し、シール材１
４でシールし、シールプラグ１６により固定する。この
ような内径・形状測定装置１２の挿入固定は、例えば新
型転換炉「ふげん」発電所の場合、燃料交換機を用いる
ことによって容易に行うことができる。

内径・形状測定装置１２はケーブル１８によって制御装
置２０と接続されており、該制御装置２０からの遠隔操
作により測定を行う。

内径・形状測定装置１２の概略構造は次の如くである。

この装置は、圧力管１０内の任意の位置での測定が行な
えるように上下動機構２２を備えた本体部分２４を存す
る。本体部分２４の上端近傍部には１２０度間隔で外周
面から突出する３個のガイドボールを備えた保持機構２
６が突設されており、それら各ガイドボールの先端が圧
力管ｌＯの内壁に当接することによって本体部分２４が
前記圧力管ｌＯの中心に案内されつつ上下動できるよう
に構成される。この保持機構は、従来同様、２個の固定
式ガイドボールとスプリングにより半径方向外向きに弾
撥される１個の可動式ガイドボールとを組み合わせた３
点支持方式等であってよい。

また本体部分２４の上端部内の中央には回転軸受部２８
が組み込まれている。そしてその回転軸受部２８に対し
て回転自在に回転軸３０が嵌合保持され、該回転軸３０
により本体部分２４の上端上方にて測定ヘッド３２が保
持される。更に本体部分２４の上端部内には回転軸３０
を回転させるための回転駆動機構（図示せず）が組み込
まれている。測定へラド３２には１個の半径測定センサ
３４（例えば超音波センサ）が取り付けられ、また回転
輪３０には回転角度検出器３６が取り付けられる。

なお、本発明の実施にあたっては、内径・形状測定装置
１２が高放射線環境下で使用されるため、測定センサ３
４および内径・形状測定装置１２の内部に組み込まれる
電子部品や高分子材料等は耐放射線性のものを用いるこ
とが不可欠である。

圧力管の内径および形状測定は次のように行う、先ず上
下動機構２２により測定したい高さに測定ヘッド３２を
移動して停止する。次に上下動機構２２の動作を停止し
た状態で、回転駆動機構により測定ヘッド３２を回転さ
せる。この時、第３図に示すように、半径測定センサ３
４で圧力管１０の半径’６＋’＋＋　　＋ｒｎを、回転
角度検出器３６で半径を測定した位置での回転角度θ。

、θ１．・・・、θ、を順次測定する０円周方向の測定
間隔は、測定の目的に応じて、大体の形状を知りたい場
合は間隔を大きく、詳細な形状を把握したい場合には間
隔を狭くする。

一つの断面についての測定が終了すると、−旦測定を休
止して、その間に第２図の矢印Ａで示すように次に測定
したい高さに測定へ７ド３２を移動し、次いでその移動
を停止して、再び矢印Ｂに示すように測定ヘッド３２を
回転させて同様の測定を繰り返す。

ここで測定時に上下方向の移動動作を停止する理由は測
定精度を高めるためである。つまり測定中に測定ヘッド
３２を上下動すると、保持機構２６も一緒に動き、該保
持機構２６は圧力管ＩＯの内面形状に追従して動くため
、それに伴い測定ヘッド３２の回転軸３０も横方向に動
いてしまう、このような移動はそのまま測定値に誤差と
なって加わるので、これを避けるためである。

上記のような方法で半径（ｒＯ＋　　ｒ、＋　・・・。

ｒＲ）および角度（θ。、θ１．・・・、θ、）ヲ測定
した後、（ｒｅ　＋　　θ・）・　（ｒ＋　・　θ１）
・・・・、（「い、θ７）の値を組にして二次元平面に
プロットすることにより、圧力管１０の内径および円周
方向内面形状を求めることができる。

測定データ量が多い時はコンピュータ等を用いてデータ
処理を行えばよいし、データ量が少ない時は人手でも処
理できる。

この測定方法では、内径測定センサの精度、回転角度検
出器の精度、測定ヘッド回転時の測定ヘッドの振れが測
定精度に直接影響を与えるので、必要とする測定精度に
応じて、これらの精度を許容値以内に収めることが大切
である。

［発明の効果］ 本発明は上記のように測定ヘッドの回転軸が被測定管の
中心で振れないように回転軸受部を保持し、その状態で
測定ヘッドを回転して管の半径とその時の回転角度とを
順次測定するように構成したから、内径測定を行った位
置を知ることができ、従来技術では測定できなかった管
の円周方向内面形状の測定が可能となる他、例え管が真
円から大きく変形していても、その内径を正確に測定で
きる効果がある。

このように本発明では、一つの円周方向内面について、
管の半径とその角度の測定データを必要な数だけ得るこ
とができるため、従来技術よりもはるかに精度よく照射
下における圧力管クリープ量の測定が行えるようになり
、原子炉の安全性向上ならびに性能向上のためのデータ
や余寿命予測のためのデータを豊富に得ることができる
。

また本発明では一つの円周方向内面形状の測定において
回転軸受部を静止した状態で保持し続けるため、測定ヘ
ッドにふらつきが生じず、特に測定センサに超音波セン
サのような高速度で測定が行えるものを利用することに
より、測定ヘッドを高速度で回転しても高精度で測定を
行うことが可能となり、従来技術に比べて数十倍の測定
の高速化が可能となる。このため特に圧力管型原子炉の
圧力管の検査のような場合には、原子炉の定期検査期間
が短縮され稼動率が向上する利点も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る管の内径・形状測定方法の一例を
示す説明図、第２図はその要部の拡大一部破断正面図、
第３図はその測定状態を示す説明図である。 １０・・・圧力管、１２・・・内径・形状測定装置、２
２・・・上下動機構、２４；・・本体部分、２６・・・
保持機構、２８・・・回転軸受部、３０・・・回転軸、
３２・・・測定ヘッド、３４・・・半径測定センサ、３
６・・・回転角度検出器。 特許出願人　動力炉・核燃料開発事業団代　　理　　人
　　　　　茂　　見　　　　　穣第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、放射線環境下に置かれた被測定管を、遠隔操作によ
   って測定する内径・形状測定方法であって、半径測定セ
   ンサを取り付けた測定ヘッドの回転軸を、被測定管の中
   心に位置する回転軸受部によって保持し、その回転軸受
   部を静止させた状態で前記測定ヘッドを回転し、管の半
   径とそのときの回転角度とを順次測定して管の内径およ
   び円周方向内面形状を求めることを特徴とする管の内径
   ・形状測定方法。