(57)【要約】【課題】対象物の被測定平面の全体を高放射線下において遠隔的に、非接触方式で、精度良くかつ効率良く形状測定できる形状測定装置および測定方法を提供する。【解決手段】被測定平面との距離を検出する第１の超音波距離センサと、この第１の超音波距離センサを基準面であるＸＹ平面内で可動に保持するＸＹテーブルと、第１の超音波距離センサのＸＹ平面内におけるＸＹ座標の位置を検出する位置検出装置とを備える。第１の超音波距離センサの測定値を較正するための較正用試験片と、対象物との位置関係を把握するための第２の超音波距離センサをさらに備える。【選択図】図１
2010112925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高放射線下で対象物の平面形状を測定する装置であって、
前記対象物との距離を検出する第１の超音波距離センサと、
前記第１の超音波距離センサを基準面としてのＸＹ平面内で可動に保持するＸＹテーブルと、
前記第１の超音波距離センサの前記ＸＹ平面内におけるＸＹ座標の位置を検出する位置検出装置と、を備え、
前記第１の超音波距離センサおよび前記ＸＹテーブルは、高放射線環境下のあらゆる位置条件においても遠隔自動、非接触で前記ＸＹ平面内における前記第１の超音波距離センサの位置と前記第１の超音波距離センサの距離測定値とを採取するように構成されていることを特徴とする平面形状測定装置。
【請求項２】
前記ＸＹテーブルに並設された複数の板厚をもつ較正用試験片をさらに備え、
前記超音波距離センサの測定値を較正するために高放射線環境下から移動させる必要がないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載した平面形状測定装置。
【請求項３】
前記ＸＹテーブルは、前記対象物との位置関係を把握するための、前記対象物に対向する１つまたは複数の第２の超音波距離センサを有し、
前記ＸＹテーブルを前記対象物に対し最適な位置関係に設置できるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載した平面形状測定装置。
【請求項４】
前記ＸＹテーブルに並設された温度補償用の第３の超音波距離センサをさらに備え、
前記超音波距離センサの距離測定値を測定環境の温度変化に基づいて補償するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した平面形状測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載した平面形状測定装置を用いて高放射線下で対象物の平面形状を測定する方法であって、
前記対象物に対し前記ＸＹテーブルを所定の位置関係に配設し、
前記ＸＹテーブルにより前記ＸＹ平面内において前記第１の超音波距離センサを移動させ、
前記位置検出装置により前記ＸＹ平面内における前記第１の超音波距離センサの位置のＸＹ座標を検出し、
前記第１の超音波距離センサが検出した前記対象物との距離と前記ＸＹ座標とに基づき、高放射線環境下のあらゆる位置条件において遠隔自動、非接触で前記対象物の平面形状を測定することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高放射線環境下において平面形状を測定する装置および測定する方法に関し、より詳しくは、原子力発電所の原子炉内で長期間使用した制御棒等の平面形状を水中において遠隔的にかつ非接触方式により高い精度で測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の原子炉内で長期間使用したハフニウム型制御棒のブレード面の形状変化を測定する場合には、当該制御棒の放射線量が非常に高いので、被爆低減のために水中において遠隔でかつ非接触方式によって形状測定を行う必要がある。
【０００３】
このとき、水中における非接触での測定方法として、超音波距離センサを使用した公知の技術がある（例えば、下記特許文献１，２を参照）。
【０００４】
下記特許文献１に記載されている「チャンネルボックスの寸法測定方法」においては、使用済み燃料貯蔵プール内において、複数の超音波距離センサを取り付けた対面式の固定式フレームの内側にチャンネルボックスを通過させて、その膨らみの測定を行う。
【０００５】
下記特許文献２に記載されている「燃料集合体の曲り・ねじれ測定装置」においては、燃料集合体に並行に基準ワイヤを張り、超音波距離センサを使用して両者から得られる超音波信号の比較によって燃料集合体の形状を測定する。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３３３３８１号公報
【特許文献２】特開平８−２４８１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の測定方法では、平面測定のための基準平面が設けられておらず、対象物の形状の平面として測定することができない。
【０００８】
また、上記特許文献２の測定装置では、基準ワイヤが燃料集合の各面に対し２本づつ設けられているが、基準ワイヤ位置での測定面の形状のみを測定することができるだけで、被測定平面全面の形状は測定できない。
【０００９】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、対象物の被測定平面の全体を高放射線下において遠隔的に、非接触方式で、精度良くかつ効率良く形状測定できる形状測定装置および測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための請求項に記載した手段は、高放射線下で対象物の平面形状を測定する装置であって、
前記対象物との距離を検出する第１の超音波距離センサと、
前記第１の超音波距離センサを基準面としてのＸＹ平面内で可動に保持するＸＹテーブルと、
前記第１の超音波距離センサの前記ＸＹ平面内におけるＸＹ座標の位置を検出する位置検出装置と、を備え、
前記第１の超音波距離センサおよび前記ＸＹテーブルは、高放射線環境下のあらゆる位置条件においても遠隔自動、非接触で前記ＸＹ平面内における前記超音波距離センサの位置と前記超音波距離センサの距離測定値とを採取するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載した平面形状測定装置は、請求項１に記載した平面形状測定装置に対し、前記ＸＹテーブルに並設された複数の板厚をもつ較正用試験片をさらに備え、前記超音波距離センサの測定値を較正するために高放射線環境下から移動させる必要がないように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載した平面形状測定装置は、請求項１または２に記載した平面形状測定装置に対し、前記ＸＹテーブルが、前記対象物との位置関係を把握するための、前記対象物に対向する１つまたは複数の第２の超音波距離センサを有し、前記ＸＹテーブルを前記対象物に対し最適な位置関係に設置できるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載した平面形状測定装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載した平面形状測定装置に対し、前記ＸＹテーブルに並設された温度補償用の第３の超音波距離センサをさらに備え、前記第１の超音波距離センサの距離測定値を測定環境の温度変化に基づいて補償するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記の課題を解決するための請求項５に記載した手段は、請求項１乃至４のいずれかに記載した平面形状測定装置を用いて高放射線下で対象物の平面形状を測定する方法であって、
前記対象物に対し前記ＸＹテーブルを所定の位置関係に配設し、
前記ＸＹテーブルにより前記ＸＹ平面内において前記第１の超音波距離センサを移動させ、
前記位置検出装置により前記ＸＹ平面内における前記第１の超音波距離センサの位置のＸＹ座標を検出し、
前記第１の超音波距離センサが検出した前記対象物との距離と前記ＸＹ座標とに基づき、高放射線環境下のあらゆる位置条件において遠隔自動、非接触で前記対象物の平面形状を測定することを特徴とする測定方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、対象物の被測定平面の全体を高放射線下において遠隔的に、非接触方式で、精度良くかつ効率良く形状測定できる形状測定装置および測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１乃至図３を参照し、本発明に係る高放射線下で平面形状を測定する装置及び測定する方法の一実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１に示した本実施形態の形状測定装置１は、図に示した使用済制御棒（対象物）Ｂの平面形状を測定するためのもので、その上面にはレール付きのＸＹテーブル２が設置されている。
このＸＹテーブル２は、形状測定用の第１の超音波距離センサ３をＸＹ平面内においてＸ方向およびＹ方向に移動させる駆動モータ４ａ，４ｂと、ＸＹ平面内における超音波距離センサ３の位置を検出するためのニリアインダクトコーダ５ａ，５ｂをそれぞれ有している。
【００１８】
また、ＸＹテーブル２のうち、使用済制御棒Ｂに対向する先端部および超音波距離センサ３を支持している部分２ａには、使用済制御棒Ｂとの位置関係を把握するための第２の超音波距離センサ６ａ，６ｂ，６ｃがそれぞれ設けられて、ＸＹテーブル２を使用済制御棒Ｂに対し最適な位置関係に設置できるようになっている。
【００１９】
また、ＸＹテーブル２には、異なる板厚を有する複数の較正用試験片７ａ，７ｂ，７ｃが、その上面がＸＹ平面と平行となるように並設されている。
【００２０】
さらに、この形状測定装置１には、温度補償用超音波距離センサ８および温度補償用被測定ブロック９が並設され、第１の超音波距離センサ３の距離測定値を測定環境の温度変化に基づいて補償することができるようになっている。
【００２１】
次に、上述した形状測定装置１を用いて使用済制御棒Ｂの平面形状を測定する方法について説明する。
【００２２】
図２に示したように、平面形状測定の対象物である使用済制御棒Ｂは放射線量が非常に高いので、水中に保持台１１を設置し、その上に使用済制御棒Ｂを載置し保持する。
【００２３】
次に、使用済制御棒Ｂの被測定面であるブレード１２と形状測定装置１のＸＹテーブル２のＸＹ平面とがほぼ平行となるように、吊り金具１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを用いて形状測定装置１を水中に設置する。
このとき、ＸＹテーブル２の各先端部と超音波距離センサ３の支持部２ａにそれぞれ設けられている第２の超音波距離センサ６ａ，６ｂ，６ｃを用いることにより、ＸＹテーブル２と使用済制御棒Ｂとが互いに平行になるようにする。
【００２４】
その後、ＸＹテーブル２に設けられている各駆動モータ４ａ，４ｂを作動させ、第１の超音波距離センサ３を較正用試験片７ａ，７ｂ，７ｃの位置に移動させる。
そして、第１の超音波距離センサ３によって測定された距離測定値と、予め機械的に測定してある距離実測値とに基づいて、形状測定用の第１の超音波距離センサ３の測定値を較正する。
【００２５】
さらに、第１の超音波距離センサ３を使用済制御棒Ｂのブレード１２の鉛直方向上方に移動させ、基準面であるＸＹ平面とブレード１２の上面との間の距離を超音波距離センサ３によって測定する。
同時に、リニアインダクトコーダ５ａ，５ｂを用いて、超音波距離センサ３のＸＹ平面内における位置を計測する。
これにより、使用済制御棒Ｂのブレード１２の上面の平面形状に関するデータを自動で採取することができる。
【００２６】
また、図１に示した温度補償用超音波距離センサ８が、形状測定装置１の固定部分である温度補償用測定ブロック９との間の距離を常時測定し、その測定値をフィードバックしている。
これにより、形状測定用の超音波距離センサ３の測定値を、水温の変化等に基づいて補償することができる。
【００２７】
すなわち、本実施形態の形状測定装置１によれば、高放射線量をもつ使用済制御棒Ｂのブレード１２の形状測定を、ＸＹ平面を基準面としつつ、比較的放射線感受性の低い超音波距離センサを使用して遠隔自動で、非接触で、精度良くかつ効率良く実施することができる。
また、非接触測定なので使用済制御棒Ｂに影響を与えることがなく、さらに形状測定装置１自体の放射能汚染が少ないので放射性廃棄物を削減することができる。
また、較正用試験片７ａ，７ｂ，７ｃを付属しているので、第１の超音波距離センサ３の測定値の較正が容易であり、較正のために高放射線環境下から装置を移動させる段取り換え作業が不要で、作業時間を短縮することができる。
また、位置確認用の第２の超音波距離センサ６ａ，６ｂ，６ｃにより、対象物Ｂに対する形状測定装置１の位置合わせを容易に行うことができる。
さらに、温度補償用の第３の超音波距離センサ８により、水温の変化等による測定値の補償が可能であり、測定値の信頼性が高い。
【００２８】
次に図３を参照し、上述した形状測定装置１を用いて使用済燃料Ｆの形状を測定する方法について説明する。
【００２９】
図３に示したように、平面形状測定の対象物である使用済燃料Ｆは放射線量が非常に高いので、水中に保持台１３を設置し、その上に使用済燃料Ｆを載置して保持する。
【００３０】
次に、使用済燃料Ｆの上面１４とＸＹテーブル２のＸＹ平面とがほぼ平行ととなるように、吊り金具１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを用いて形状測定装置１を水中に設置する。
このとき、ＸＹテーブル２の各先端部と第１の超音波距離センサ３の支持部２ａとにそれぞれ設けられている第２の超音波距離センサ６ａ，６ｂ，６ｃを用いることにより、ＸＹテーブル２と使用済燃料Ｆとが互いに平行になるようにする。
【００３１】
その後、ＸＹテーブル２に設けられている各駆動モータ４ａ，４ｂを作動させ、第１の超音波距離センサ３を、較正用試験片７ａ，７ｂ，７ｃの位置に移動させる。
そして、第１の超音波距離センサ３によって測定された距離測定値と、予め機械的に測定してある距離実測値とに基づいて、第１の超音波距離センサ３の測定値を較正する。
【００３２】
さらに、形状測定用の超音波距離センサ３を使用済燃料Ｆの鉛直方向上方に移動させ、基準面であるＸＹ平面と使用済燃料Ｆの上面１４との間の距離を第１の超音波距離センサ３によって測定する。
同時に、リニアインダクトコーダ５ａ，５ｂを用いて、超音波距離センサ３のＸＹ平面内における位置を計測する。
これにより、使用済燃料Ｆの上面１４の平面形状に関するデータを自動で採取することができる。
【００３３】
また、温度補償用の第３の超音波距離センサ８が、形状測定装置１の固定部分である温度補償用測定ブロック９との間の距離を常時測定し、その測定値をフィードバックする。
これにより、第１の超音波距離センサ３の測定値を、水温の変化等に基づいて補償することができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態の形状測定装置１によれば、高放射線量をもつ使用済燃料Ｆの平面形状測定についても、ＸＹ平面を基準面としつつ、比較的放射線感受性の低い超音波距離センサを使用して遠隔自動で非接触で、精度良くかつ効率良く実施することができる。
また、その際に得られる作用効果は上述した使用済制御棒Ｂの場合と全く同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の形状測定装置を示す全体平面図。
【図２】図１の装置を用いた使用済制御棒の形状測定を示す正面図。
【図３】図１の装置を用いた使用済燃料の形状測定を示す正面図。
【符号の説明】
【００３６】
１  形状測定装置
２  ＸＹテーブル
３  形状測定用の第１の超音波距離センサ
４  駆動モータ
５  リニアインダクトコーダ
６  位置確認用の第２の超音波距離センサ
７  較正用試験片
８  温度補償用の第３の超音波距離センサ
９  温度補償用被測定ブロック
Ｂ  使用済制御棒（対象物）
１１  物保持台
１２  制御棒のブレード
Ｃ  使用済燃料（対象物）
１３  保持台
１４  燃料の上面
【図１】
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【図２】
2010112925.tif 000004
【図３】
2010112925.tif 000005