(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電施設のタービンを駆動させる蒸気を輸送する主蒸気配管の圧力脈動を、前記主蒸気配管の外壁面上に設置したひずみゲージを用いて測定する方法であって、
前記主蒸気配管の配管軸方向における一つの測定箇所に対して、前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測するひずみゲージを、前記主蒸気配管の配管径方向断面図心に対して互いに点対称となる位置に設置される二枚を一組として、その各組を、前記配管周方向において隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて、前記配管軸方向における同一の位置に複数組設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージに近接して、前記主蒸気配管の配管軸方向のひずみ量を計測するひずみゲージを少なくとも一枚設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージのうちの一つが故障した場合は、故障した当該ひずみゲージと対となるもう一方のひずみゲージによって計測されたひずみ量と、故障した当該ひずみゲージに隣接するひずみゲージによって計測されたひずみ量とを平均化することで、前記主蒸気配管に作用する曲げ方向外力に起因するひずみ成分を除外し、それら複数枚のひずみゲージによって計測されるひずみ量から、前記主蒸気配管の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分を求める
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【請求項２】
原子力発電施設のタービンを駆動させる蒸気を輸送する主蒸気配管の圧力脈動を、前記主蒸気配管の外壁面上に設置したひずみゲージを用いて測定する方法であって、
前記主蒸気配管の配管軸方向における一つの測定箇所に対して、前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測するひずみゲージを、前記主蒸気配管の配管径方向断面図心に対して互いに点対称となる位置に設置される二枚を一組として、その各組を、前記配管軸方向において隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて、前記配管周方向における同一の位置に複数組設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージに近接して、前記主蒸気配管の配管軸方向のひずみ量を計測するひずみゲージを少なくとも一枚設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージのうちの一つが故障した場合は、故障した当該ひずみゲージと対となるもう一方のひずみゲージによって計測されたひずみ量と、故障した当該ひずみゲージに隣接するひずみゲージによって計測されたひずみ量とを平均化することで、前記主蒸気配管に作用する曲げ方向外力に起因するひずみ成分を除外し、それら複数枚のひずみゲージによって計測されるひずみ量から、前記主蒸気配管の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分を求める
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【請求項３】
原子力発電施設のタービンを駆動させる蒸気を輸送する主蒸気配管の圧力脈動を、前記主蒸気配管の外壁面上に設置したひずみゲージを用いて測定する方法であって、
前記主蒸気配管の配管軸方向における一つの測定箇所に対して、前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測するひずみゲージを、前記主蒸気配管の配管径方向断面図心に対して互いに点対称となる位置に設置される二枚を一組として、その各組を、前記配管周方向および配管軸方向において隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて、前記配管軸方向における少なくとも二つの異なる位置に複数組設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージに近接して、前記主蒸気配管の配管軸方向のひずみ量を計測するひずみゲージを少なくとも一枚設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージのうちの一つが故障した場合は、故障した当該ひずみゲージと対となるもう一方のひずみゲージによって計測されたひずみ量と、故障した当該ひずみゲージに隣接するひずみゲージによって計測されたひずみ量とを平均化することで、前記主蒸気配管に作用する曲げ方向外力に起因するひずみ成分を除外し、それら複数枚のひずみゲージによって計測されるひずみ量から、前記主蒸気配管の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分を求める
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【請求項４】
原子力発電施設のタービンを駆動させる蒸気を輸送する主蒸気配管の圧力脈動を、前記主蒸気配管の外壁面上に設置したひずみゲージを用いて測定する方法であって、
前記主蒸気配管の配管軸方向における一つの測定箇所に対して、前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測するひずみゲージを、前記主蒸気配管の配管径方向断面図心に対して互いに点対称となる位置に設置される二枚を一組として、その各組を、前記配管周方向において隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて、前記配管軸方向における同一の位置に複数組設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージのうちの一つが故障した場合は、故障した当該ひずみゲージと対となるもう一方のひずみゲージによって計測されたひずみ量と、故障した当該ひずみゲージに隣接するひずみゲージによって計測されたひずみ量とを平均化することで、前記主蒸気配管に作用する曲げ方向外力に起因するひずみ成分を除外し、それら複数枚のひずみゲージによって計測されるひずみ量から、前記主蒸気配管の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分を求める
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【請求項５】
原子力発電施設のタービンを駆動させる蒸気を輸送する主蒸気配管の圧力脈動を、前記主蒸気配管の外壁面上に設置したひずみゲージを用いて測定する方法であって、
前記主蒸気配管の配管軸方向における一つの測定箇所に対して、前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測するひずみゲージを、前記主蒸気配管の配管径方向断面図心に対して互いに点対称となる位置に設置される二枚を一組として、その各組を、前記配管軸方向において隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて、前記配管周方向における同一の位置に複数組設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージのうちの一つが故障した場合は、故障した当該ひずみゲージと対となるもう一方のひずみゲージによって計測されたひずみ量と、故障した当該ひずみゲージに隣接するひずみゲージによって計測されたひずみ量とを平均化することで、前記主蒸気配管に作用する曲げ方向外力に起因するひずみ成分を除外し、それら複数枚のひずみゲージによって計測されるひずみ量から、前記主蒸気配管の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分を求める
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【請求項６】
原子力発電施設のタービンを駆動させる蒸気を輸送する主蒸気配管の圧力脈動を、前記主蒸気配管の外壁面上に設置したひずみゲージを用いて測定する方法であって、
前記主蒸気配管の配管軸方向における一つの測定箇所に対して、前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測するひずみゲージを、前記主蒸気配管の配管径方向断面図心に対して互いに点対称となる位置に設置される二枚を一組として、その各組を、前記配管周方向および配管軸方向において隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて、前記配管軸方向における少なくとも二つの異なる位置に複数組設置し、
前記主蒸気配管の配管周方向のひずみ量を計測する前記ひずみゲージのうちの一つが故障した場合は、故障した当該ひずみゲージと対となるもう一方のひずみゲージによって計測されたひずみ量と、故障した当該ひずみゲージに隣接するひずみゲージによって計測されたひずみ量とを平均化することで、前記主蒸気配管に作用する曲げ方向外力に起因するひずみ成分を除外し、それら複数枚のひずみゲージによって計測されるひずみ量から、前記主蒸気配管の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分を求める
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の主蒸気配管の圧力脈動測定方法において、
前記測定箇所は、前記主蒸気配管の配管軸方向における少なくとも二つの異なる位置に設けられる
ことを特徴とする主蒸気配管の圧力脈動測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電施設の主蒸気配管内の圧力脈動を、ひずみゲージを用いて測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置される蒸気乾燥器であるドライヤの健全性を評価確認する従来技術として、ドライヤの外表面にひずみゲージ、加速度計、圧力センサ等のセンサを直接貼り付けて、ドライヤに発生する応力を計測する方法がある。この方法では、ドライヤに発生する応力を精度良く計測できるが、稼動中の原子炉ではドライヤは定期検査中においても水中に保持されているので、新たにセンサを設置したりセンサを交換したりするときに、水中溶接等の特殊作業が必要となる。
【０００３】
そこで、ドライヤの健全性を評価確認する他の従来技術として、主蒸気配管の複数箇所にひずみゲージまたは圧力センサを設置し、その配管の周方向の振動を計測することで主蒸気配管内の圧力脈動を算出して、解析等を用いて蒸気ドーム内の圧力脈動（ドライヤに作用する応力）を推定する方法が開示されている（例えば、特許文献1）。
【０００４】
主蒸気配管の内部に圧力センサを設置して主蒸気配管内の圧力脈動を直接計測する方法は、蒸気の流れに発生する渦の影響により圧力センサの計測精度が低下する可能性がある。また、流れがあると、圧力センサ自身が圧力脈動の発生原因、もしくは共鳴箇所となる可能性がある。さらに、配管サイズが大きいため、主蒸気配管の内部への圧力センサ取付け工事は、作業が困難である。そこで、圧力センサを使用せずに、主蒸気配管の外壁面にひずみゲージを貼り付けて、配管内の圧力脈動を測定することが提案されている（特許文献1参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主蒸気配管の外壁面にひずみゲージを取り付けて配管内の圧力脈動を計測するときには、圧力脈動が小さく、生じる配管周方向のひずみが微小な場合、主蒸気配管全体に内部の圧力脈動とは別に作用する曲げや軸方向の外力によって生じるひずみ成分の影響が大きくなり、圧力脈動の計測精度を低下させてしまう。そのため、これらのひずみ成分の影響を除外できるように、主蒸気配管の一つの測定箇所に対して複数枚のひずみゲージを工夫して設置する必要がある。
【０００７】
また、ひずみゲージの故障を考慮して、それぞれの測定箇所についての計測データ収集の信頼性を確保するためにも、一つの測定箇所に対して複数枚のひずみゲージを設置しておくことが望ましい。
【０００８】
しかしながら、原子炉格納容器の内部と外部との間で信号を伝達する電気ペネトレーションの使用可能数には上限が存在するため、原子炉格納容器内の主蒸気配管に設置したひずみゲージから原子炉格納容器の外部のオペレーションフロアに計測データを伝達するために使用できる電気ペネトレーションの数が限られ、ひずみゲージの使用可能個数には上限が存在する。また、主蒸気配管には多数の配管サポートが取り付けられること等により、ひずみゲージを設置可能な位置が制限されるという問題がある。
【０００９】
すなわち、主蒸気配管の外壁面にひずみゲージを取り付けて配管内の圧力脈動を測定する場合、限られた使用個数の中で、精度良く配管周方向のひずみ成分を測定でき、また、計測データ収集の信頼性を高めることができる、効率の良いひずみゲージの配置位置を決定することが望まれる。
【００１０】
本発明の目的は、このような効率の良いひずみゲージの配置位置を決定することにより、精度良く配管周方向のひずみ成分を測定でき、また、計測データ収集の信頼性を向上させることができる、主蒸気配管の圧力脈動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】
【００１１】
前記の課題を達成するために、本発明では、ひずみゲージの配置位置について、以下の手段を考案した。
【００１２】
主蒸気配管に作用する曲げ方向の外力によって生じるひずみ成分を除外するために、主蒸気配管の一つの測定箇所に対して、配管径方向断面図心に対して点対称となる外壁面上の二点の位置を一組として、配管周方向のひずみを計測するひずみゲージを二枚単位で設置する。
【００１３】
また、主蒸気配管に作用する軸方向外力によって生じるひずみ成分を除外するために、主蒸気配管の一つの測定箇所に対して、前記の配管周方向のひずみを計測するひずみゲージに加えて、配管軸方向のひずみを計測するひずみゲージを少なくとも一枚設置する。
【００１４】
また、計測データ収集の信頼性を向上させるために、複数枚のひずみゲージを主蒸気配管の配管径方向断面において、配管外周に均等に配置するのではなく、配管径方向断面図心に対して点対称となる外壁面上の二点の位置に設置される二枚を一組として、その各組を、隣接するひずみゲージ同士が互いに接触しない程度まで近接させて設置する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、主蒸気配管の圧力脈動によって生じるひずみが微小な場合においても、ひずみゲージが計測するデータから主蒸気配管に作用する曲げおよび軸方向の外力によるひずみ成分を除外し、圧力脈動によって生じる配管周方向のみのひずみを精度良く求めることができる。
【００１６】
また、ひずみゲージの故障が発生した場合でも、その故障したひずみゲージと対をなすひずみゲージの計測データを利用することができ、計測データ収集の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明が適用される沸騰水型原子炉の概略図である。
【図２】本発明におけるひずみゲージの基本的な配置形態を示す説明図である。
【図３】実施形態１におけるひずみゲージの配管径方向の配置例を示す説明図である。
【図４】実施形態２におけるひずみゲージの配管軸方向の配置例を示す説明図である。
【図５】実施形態２におけるひずみゲージの配管径方向の配置例を示す説明図である。
【図６】ひずみゲージが故障したときの計測データ収集可能数の比較表である。
【図７】実施形態３におけるひずみゲージの配管軸方向の配置例を示す説明図である。
【図８】配管軸方向における同一平面内にひずみゲージを配置した例を示す説明図である。
【図９】実施形態４におけるひずみゲージの配管軸方向の配置例を示す説明図である。
【図１０】実施形態５におけるひずみゲージの配管径方向の配置例を示す説明図である。
【図１１】実施形態５におけるひずみゲージの配管軸方向の配置例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用される原子力発電施設の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ（Boiling Water Reactor）と称することもある。）の概略図である。図１に示すように、沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器（ＲＰＶ（Reactor Pressure Vessel））１と、原子炉圧力容器１とつながれた主蒸気配管２と、原子炉圧力容器１の上部に位置する蒸気ドーム３と、原子炉圧力容器１内に設置されたドライヤ４と、主蒸気配管２とつながれた複数の安全逃がし弁（ＳＲＶ（Safety Relief Valve））５とを備えて構成される。なお、図1（ａ）は沸騰水型原子炉上部の縦断面模式図、図1（ｂ）は同じく横断面模式図である。
【００１９】
図1（ｂ）に示すように、通常、主蒸気配管２は、原子炉圧力容器１に四本設置される。図１（ａ）には、このうち二本の主蒸気配管２が示されており、その一方に、ひずみゲージによって圧力脈動の測定を行う圧力脈動測定箇所６が二箇所設けられている。
【００２０】
ドライヤ４の健全性を評価するために、いずれかの主蒸気配管２の配管内の圧力脈動を測定する場合は、配管内の圧力脈動波形を求めるための波動方程式を解く必要があり、この波動方程式の未知数として、振幅と位相との二つが存在する。したがって、主蒸気配管２の配管軸方向において、二箇所以上の圧力脈動測定箇所６を設置する必要がある。通常は、圧力脈動の減衰の影響を正確に把握して蒸気ドーム３の圧力脈動を推定するために、圧力脈動測定箇所６の位置としては、図１（ａ）に示すように、蒸気ドーム３の出口付近と、圧力脈動の音源となる下流のＳＲＶ５の付近との二箇所が選択される。
【００２１】
主蒸気配管２の配管内の圧力脈動は、主蒸気配管２を配管周方向に変形させるため、この変形量（ひずみ量）を計測することによって、圧力脈動の大きさを測定することができる。一般に、ひずみ量の計測に用いられる貼付け型のひずみゲージは、所定の計測方向を有するので、圧力脈動によって生じる配管周方向のひずみを測定するために、ひずみゲージの計測方向を配管周方向に一致させる。
【００２２】
実働環境下の主蒸気配管２は、配管全体に作用する振動等の影響によって、曲げや軸方向の外力を受ける。これら外力の作用によっても配管周方向の変形が生じることから、計測される配管周方向のひずみ量には、圧力脈動によって生じるひずみ成分の他に、曲げや軸方向の外力によって生じるひずみ成分も含まれる。主蒸気配管２の配管内の圧力脈動は微小で圧力脈動により生じる配管周方向のひずみも微小なので、圧力脈動を精度良く測定するためには、これら外力により生じるひずみ成分を除外する必要がある。ここでは、主蒸気配管２の配管周方向のひずみ量は、主として配管内の圧力脈動に起因するひずみ成分と、主蒸気配管２に作用する曲げおよび軸方向の外力に起因するひずみ成分との和で構成されているものと考え、ひずみゲージの計測データから理論解析的に圧力脈動のみによって生じる配管周方向のひずみ成分を求めるものとする。
【００２３】
主蒸気配管２の配管周方向のひずみ量から曲げおよび軸方向の外力に起因するひずみ成分を除外するための基本的なひずみゲージ配置形態を図２に示す。曲げ方向の外力によって生じるひずみのひずみ量は、配管径方向断面図心に対して点対称となる二点において、絶対値が等しく符号が逆となる。よって、配管径方向断面図心に対して点対称な二点を一組として、計測方向を配管周方向に合わせて配管周方向のひずみ量を計測する二枚の周方向計測用ひずみゲージ７１を設置すれば、その両者の計測値の平均値を算出することによって、曲げ方向の外力に起因するひずみ成分を除外することができる。
【００２４】
また、計測方向を配管軸方向に合わせて配管軸方向のひずみ量を計測する軸方向計測用ひずみゲージ７２を、少なくとも一枚設置することにより、配管に作用する軸方向の外力を求めることができ、理論式から軸方向外力に起因する配管周方向のひずみ成分を求めることによって、その影響を除外することができる。なお、配管軸方向のひずみ成分には、圧力脈動によって生じるひずみ成分と配管に作用する外力によって生じるひずみ成分とが含まれるが、圧力脈動の影響は微小であるため無視するものとする。
【００２５】
また、配管内の圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ成分をより精度良く求めるためには、配管径方向断面図心に対して点対称な二点を一組として、二枚の軸方向計測用ひずみゲージ７２を設置し、前記と同様にして、軸方向計測用ひずみゲージ７２によって計測される配管軸方向のひずみ量からも、曲げ方向の外力に起因する配管軸方向のひずみ成分を除外して、軸方向の外力によって生じるひずみ成分を求めるようにするとよい。
【００２６】
＜実施形態１＞
まず、実施形態１として、計測データ収集の信頼性を向上させるための第一の形態として、周方向計測用ひずみゲージ７１を配管周方向に均等に複数組設置する場合を説明する。図３に示す例では、配管周方向に周方向計測用ひずみゲージ７１が均等に四組（八枚）、配管軸方向に軸方向計測用ひずみゲージ７２が一組（二枚）、設置されている。この場合の配管内の圧力脈動に起因するひずみ成分の具体的な算出手順について説明する。
【００２７】
ここでは、周方向計測用ひずみゲージ７１によって計測されるひずみ量を、ε１〜ε８、軸方向計測用ひずみゲージ７２によって計測されるひずみ量をε９，ε１０とし、配管内圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ量をεｈ、配管軸方向の曲げひずみ量をεＭ、配管軸方向の伸縮ひずみ量をεｃとする。また、ｔ（ｉ）をｉ番目の圧力脈動測定箇所６の配管厚とし、ヤング率Ｅやポワソン比νを既知の材料定数とする。
【００２８】
配管軸方向の曲げによって生じるひずみのひずみ量は、配管径方向断面図心に対して点対称の二点において絶対値が等しく符号が逆となるため、未知数である配管内圧力Ｐｈ、軸方向外力Ｆｃ、曲げモーメントＭに対して、弾性の基礎方程式（参考：日本機械学会編  （新版）機械工学便覧  A4  材料力学，ページ：A4-6）を導くことができ、計測されるひずみ量を用いてこれらを解くことができる。
【００２９】
計算手順としては、まず曲げに起因するひずみ成分を取り除くため、配管径方向断面図心に対して点対称の位置にある二枚の周方向計測用ひずみゲージ７１を一組として、ε１〜ε８を平均化する。このとき、例えば、図３の下部の×印が付された周方向計測用ひずみゲージ７３（７１）が故障しているときには、周方向計測用ひずみゲージ７３（７１）と対をなす周方向計測用ひずみゲージ７４（７１）の計測データは計算から除外し、残る三組の計測データ（図３の○印）を用いる。
【００３０】
平均化して得られる値は、圧力脈動に起因する配管周方向のひずみ量εｈの他に、配管軸方向の伸縮ひずみ量εｃによるポワソン収縮変形の成分を含むため、このポワソン収縮変形の成分を前記の平均化して得られた値から差し引くことによって、配管周方向のひずみ量εｈを求めることができる。なお、配管軸方向の伸縮ひずみ量εｃは、軸方向計測用ひずみゲージ７２によって計測されるひずみ量ε９，ε１０の平均値を用いる。
【００３１】
＜実施形態２＞
次に、実施形態２として、計測データ収集の信頼性をより向上させるための第二の形態として、周方向計測用ひずみゲージ７１を配管周方向に互いに近接させて複数組設置する場合を説明する。図４は、図１の主蒸気配管２のＸ部における軸方向についてのひずみゲージの配置の詳細を示し、図５は、同じく配管周方向についてのひずみゲージの配置の詳細を示している。
【００３２】
実施形態２では、図４および図５の例に示すように、配管周方向に複数設置する周方向計測用ひずみゲージ７１の各組を、配管周方向に互いに近接させて設置する。また、一組（二枚）の軸方向計測用ひずみゲージ７２を配管径方向断面図心に対して点対称な位置に、互いに近接させて設置する周方向計測用ひずみゲージ７１の近傍に設置している。
【００３３】
周方向計測用ひずみゲージ７１によって計測される配管周方向のひずみ量のうち、曲げ方向の外力に起因する周方向のひずみ成分は、前記のように、配管径方向断面図心に対して点対称な位置を一組としてひずみゲージを設置し、両者の計測値を平均化することによって除外することができる。
【００３４】
また、軸方向外力に起因する周方向のひずみ成分は、前記のように、軸方向計測用ひずみゲージ７２を設置し、その測定値からポワソン収縮変形の成分を求めて差し引くことによって除外することができる。なお、本実施形態２では、配管径方向断面図心に対して点対称な位置に、一組（二枚）の軸方向の軸方向計測用ひずみゲージ７２を設置し、両者の計測値を平均化することによって、曲げ方向の外力に起因する配管軸方向のひずみ成分を除外することができるので、圧力脈動に起因する周方向のひずみ成分をより精度良く求めることができる。
【００３５】
続いて、本実施形態２による、計測データ収集の信頼性向上効果を実施形態１（図３）との比較によって説明する。図４および図５に示した本実施形態２と、図３に示した実施形態１においては、いずれも配管周方向に四組（八枚）の周方向計測用ひずみゲージ７１が設置されている。
【００３６】
ところで、前記のように曲げ方向の外力による影響を除外するためには、配管径断面図心に対して点対称な位置に設置される二枚を一組として計測データを収集する必要がある。そのため、これらすべての周方向計測用ひずみゲージ７１が正常に動作しているときに収集可能な計測データの組数、つまり計測データ収集可能数は、どちらも四つである。
【００３７】
まず、実施形態１（図３）のように、均等にひずみゲージを配置した場合について考える。この場合、周方向計測用ひずみゲージ７１が一つ故障すると、計測データ収集可能数は一つ減って三つとなる。また、二つの周方向計測用ひずみゲージ７１が故障すると、故障した二つのひずみゲージが互いに対をなす一組である場合には、計測データ収集可能数は三つとなり、それ以外の場合には、計測データ収集可能数は二つ減って二つとなる。
【００３８】
これに対して、本実施形態２では、周方向計測用ひずみゲージ７１を互いに近接して配置しているので、故障したひずみゲージの代わりに近接する他のひずみゲージの計測データを用いても、曲げによって生じる配管周方向のひずみ成分を十分に除外することができる。そこで、例えば、図５の下部の×印が付された周方向計測用ひずみゲージ７３（７１）が故障したときにも、それに近接する他のひずみゲージ７１の計測データを用いることで、周方向計測用ひずみゲージ７３（７１）と対をなす周方向計測用ひずみゲージ７４（７１）の計測データを用いることができる（図５の太い破線）。したがって、周方向計測用ひずみゲージ７１が一つ故障した場合であっても、計測データ収集可能数は四つのままとなる（図５の○印）。
【００３９】
図６に、周方向計測用ひずみゲージ７１の故障個数に対する計測データ収集可能数の発生確率を、本実施形態２のように配管周方向にゲージを近接配置した場合と、実施形態１のように配管周方向にゲージを均等配列した場合とについて、比較して示す。図６は、各段ごとにひずみゲージの故障個数をとり、各列に計測データ収集可能数ごとの発生確率を示している。この発生確率は、あるゲージ故障個数において、値が大きいほど、その計測データ収集可能数になりやすいことを示している。つまり、計測データ収集可能数が多いときの発生確率が大きく、計測データ収集数が少ないときの発生確率が小さいほど、ひずみゲージの故障に対する計測データ収集の信頼性が高いと言える。
【００４０】
本実施形態２においてゲージ故障個数が「３」の場合を例に、発生確率の算出方法を説明する。まず、八個のひずみゲージの中から故障の三つのゲージを選ぶ組合せの数は、8Ｃ３=56通りである。互いに近接する四個のひずみゲージのなかに、故障の三つのゲージをすべて含む組合せの数は、四個の中から三つを選ぶ組合せ数の二倍であり、2×４Ｃ３=8通りである。この場合、故障したゲージが含まれる側に対向する四個のひずみゲージはすべて正常であるため、計測データ収集可能数は四つとなり、その発生確率は8/56となる。また、それ以外の場合は、近接する四個のゲージのなかの正常なゲージの個数は、一方が三個、もう一方が二個となるので、計測データ収集可能数は三つとなり、その発生確率は1-8/56=48/56となる。なお、対称性から、故障個数が「１」の場合は故障個数が「７」の場合と、故障個数が「２」の場合は故障個数が「６」場合と、故障個数が「３」の場合は故障個数が「５」場合と、それぞれ発生確率が対称となる。
【００４１】
次に、配管周方向にゲージを均等配列した場合（実施形態１）における、ゲージ個数が「３」のときの発生確率の算出方法を説明する。まず、八個のひずみゲージの中から故障の三つのゲージを選ぶ組合せの数は、８Ｃ３=56通りである。故障の三個のひずみゲージのうちの、二個が互いに対をなす場合には、計測データ収集可能数は二つとなる。対をなす二個のゲージの組合せの数が４Ｃ１=4通りであり、残りの１個の選び方は６Ｃ１=6通りであることから、この場合の組合せの数は4×6=24通りとなる。よって、計測データ収集可能数が二つとなる発生確率は24/56となる。それ以外の場合には、故障のゲージを含む３つの組すべての計測データが無効となることから、計測データ収集可能数は一つであり、その発生確率は1-24/56=32/56となる。
【００４２】
以上説明したように、ひずみゲージの故障確率が同じであっても、複数組の周方向計測用ひずみゲージ７１を配管径方向断面図心に対して点対称な二つの位置に互いに近接配置することによって、計測データ収集可能を、複数組の周方向計測用ひずみゲージ７１を配管周方向に均等配置した場合よりも大きくでき、計測データ収集の信頼性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、他の効果として、配管周方向におけるひずみゲージの設置位置が二つの位置に集約されるため、ひずみゲージの設置作業や保守作業の時間を短縮することができ、作業員の被爆量の低減が可能となる。
【００４４】
＜実施形態３＞
次に、実施形態３として、圧力脈動の測定において、圧力脈動測定箇所間の距離が圧力脈動波の波長または波長の整数倍と一致した場合に圧力脈動波の位相が特定できなくなる問題を回避するために、周方向計測用ひずみゲージ７１の各組を、互いに配管軸方向における異なる位置に複数組設置する場合を説明する。
【００４５】
ドライヤ４の健全性を評価するために、いずれかの主蒸気配管２の配管内の圧力脈動を測定する場合は、配管内の圧力脈動波形を求めるための振幅と位相との二つを未知数とする波動方程式を解く必要がある。測定すべき圧力脈動の周波数帯域は複数存在するので、各周波数帯域について波動方程式を解く必要があるが、配管軸方向に設置される二つの圧力脈動測定箇所６（図１参照）間の距離が圧力脈動波の波長または波長の整数倍と一致した場合は、波動方程式を解くことができなくなる。
【００４６】
そこで、圧力脈動測定箇所間の距離が圧力脈動波の波長または波長の整数倍と一致する問題を回避するために、主蒸気配管２の一つの圧力脈動測定箇所６（図１参照）に対して、配管周方向のひずみを計測する周方向計測用ひずみゲージ７１を、配管軸方向における異なる位置に複数組設置する。
【００４７】
図７は、図１の主蒸気配管２の配管軸方向についてのひずみゲージの配置の詳細を示している。図７の例では、周方向計測用ひずみゲージ７１は、配管径方向断面図心を中心として対となる二枚のひずみゲージを一組として、配管周方向に均等に四組（八枚）配置されており、各組の配管軸方向における位置がそれぞれ異なっている。なお、軸方向計測用ひずみゲージ７２は、それら各組の配管軸方向における中心付近に、配管径方向断面図心に対して点対称な位置に二枚を一組として設置されている。
【００４８】
周方向計測用ひずみゲージ７１によって計測される配管周方向のひずみ量のうち、曲げ方向の外力に起因する配管周方向のひずみ成分と、軸方向外力に起因する配管周方向のひずみ成分とは、実施形態１と同様な方法によって、除外することができる。なお、配管全長に対して、周方向計測用ひずみゲージ７１の各組の配管軸方向における位置の違いは十分小さいので、軸方向計測用ひずみゲージ７２によって計測される軸方向外力によって生じる配管軸方向のひずみ量は、周方向計測用ひずみゲージ７１の各組の位置でも同一とみなすものとする。
【００４９】
本実施形態３との比較のため、図８のように、八枚の周方向計測用ひずみゲージ７１を配管軸方向における同一平面内に設置した場合について説明する。前記のように、配管内の圧力脈動の波動方程式を解くためには、振幅と位相との二つの未知数が存在するので、配管軸方向における二箇所以上で圧力脈動を測定する必要がある。しかし、図８に示すように、圧力脈動測定箇所６間の距離が圧力脈動波８の波長または波長の整数倍と一致した場合には、位相差を求めることができず、前記の波動方程式を解くことができない。このように、周方向計測用ひずみゲージ７１を配管軸方向の同一平面内に設置した場合、圧力脈動測定箇所６間の距離が圧力脈動波８の波長または波長の整数倍と一致する周波数成分の圧力脈動を求めることができなくなる（図８の×印）。
【００５０】
これに対して、本実施形態３では、一つの測定箇所における周方向計測用ひずみゲージ７１の各組を、互いに配管軸方向における位置が異なるように設置させているので、仮にそのいずれか一組の距離が、求めたい圧力脈動波８の波長または波長の整数倍と一致することになったとしても、他の組についての計測データを得ることができる。したがって、いずれの周波数成分についても圧力脈動測定箇所６間の距離が圧力脈動波８の波長または波長の整数倍と一致する問題を回避することができ、測定可能な圧力脈動の周波数帯域を広げることができる（図７の○印）。
【００５１】
＜実施形態４＞
実施形態３では、周方向計測用ひずみゲージ７１を、配管径方向断面図心を中心として対となる二枚のひずみゲージを一組として、配管周方向に均等に配置したが、図９に示すように、周方向計測用ひずみゲージ７１の各組を、配管周方向における同一の位置に配置するようにしてもよい。また、周方向計測用ひずみゲージ７１の各組を配管周方向における互いに近接した位置に配置するようにしてもよい。このとき、周方向計測用ひずみゲージ７１の各組を、配管軸方向における少なくとも二つの異なる位置に配置することで、実施形態３と同様に、圧力脈動測定箇所６間の距離が圧力脈動波８の波長または波長の整数倍と一致する問題を回避することができる。
【００５２】
＜実施形態５＞
主蒸気配管２に作用する軸方向外力の影響が小さいことが明らかな場合は、例えば、図１０および図１１に示すように、実施形態２および実施形態３において、配管軸方向のひずみを計測する軸方向計測用ひずみゲージ７２の設置を省いてもよい。
【００５３】
以上にて実施形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様は、これに限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能である。例えば、配管軸方向および配管周方向に設置するひずみゲージの個数は状況に応じて変更しても良い。また、配管周方向の配置形態は、均等や近接以外であってもよく、配管周方向の配置と配管軸方向の配置との組合せはいずれであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、主蒸気配管の圧力脈動を測定する国内および国外の沸騰水型原子炉に適用可能である。また、加圧水型原子炉（ＰＷＲ（Pressurized Water Reactor））の二次系統設備である湿分分離機の健全性評価を主蒸気配管内の圧力脈動の測定により行う場合にも、本発明の適用が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１    原子炉圧力容器（ＲＰＶ）
２    主蒸気配管
３    蒸気ドーム
４    ドライヤ
５    安全逃がし弁（ＳＲＶ）
６    圧力脈動測定箇所
８    圧力脈動波
７１  周方向計測用ひずみゲージ
７２  軸方向計測用ひずみゲージ
７３  故障したひずみゲージ
７４  故障したひずみゲージと対をなすひずみゲージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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