(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で支持格子に接続された案内管に挿入されるフレキシブルパイプと、前記フレキシブルパイプの長さ方向の前記支持格子位置に各２個、前記支持格子のスパン区間の中央位置毎に１個設けられ、前記案内管の内面に密着するリング状のスタビライザと、前記スパン区間の中央位置に設けられたスタビライザの近傍に貼付された歪ゲージとを備え、前記歪ゲージにより前記フレキシブルパイプに発生する曲げ歪を測定し、同曲げ歪から前記案内管の曲がり形状を捉えることを特徴とする管の曲がり形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉に使用される燃料集合体案内管の曲がり形状測定装置に関し、特に、埋設等によって外側から曲がり形状が測定不可能な管についても適用される。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉に使用される燃料集合体の案内管は、図７の斜視図に示す如く、その曲がり形状は通常外面から測定することができない。図７は原子炉の燃料集合体を示し、１０が燃料集合体全体である。５は燃料集合体の案内管で、６は支持格子であり多数の燃料棒７を支持し、案内管５はこれら燃料棒７に囲まれて支持格子６を支持している。８はダッシュポット部で案内管５の下部を細径化した部分である。
【０００３】
従って、上記のような燃料集合体の案内管（ダッシュポット部を含む）５は燃料棒７で囲まれており、その管の曲がりは外側からはわからず、３次元測定器や投影機等で外側からその集合体全体の外観を測定することはできるが、その内部の案内管５の曲がり状態を正確に測定することはできなかった。
【０００４】
又、土木工事現場等においては埋設された大径のチューブに座標を検出するポテンシオメータや、角度発信器等からなる大がかりな測定機器を内蔵した筒状のものを複数連結して挿入し、管の曲がり形状を測定する装置が提案されているが、大がかりな装置であり、原子炉の燃料集合体案内管のような精密な細管にはとても応用できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、原子炉の燃料集合体の案内管のように燃料棒で囲まれていて外部から見えない管の曲がり形状は外部から直接測定することができず、案内管に曲がりがあると、案内管内に挿入される制御棒の抗力が大きくなり、制御棒の昇降に支障をきたすことになる。
【０００６】
又、燃料集合体案内管のみならず、埋設された細い管等で直線性が要求されるような場合においても、管の曲がりを直接測定することができず、この場合には管を掘り返して露出させて検査するしかない。
【０００７】
前述のように土木工事現場での大径の管等では大がかりな測定機器を内蔵した筒状の測定機器を管に挿入し、管の曲がりを直接計測し、これらのデータを取出して曲がりの測定はできるが、原子炉燃料集合体案内管のような精密な細管や細い配管、等で曲がりを正確に測定する必要がある場合には、このような大がかりな測定装置は応用できない。
【０００８】
そこで、本発明は、密精性を要する細管等で、外側から見ることができず、正確な曲がり測定を要する管や、埋設されている細い配管、等においても、大がかりな測定器具を備えたものでなく簡単な機構でこれら管の入口から挿入でき、そのまま曲がりを測定できる管の曲がり形状測定装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次の手段を提供する。
【００１０】
所定の間隔で支持格子に接続された案内管に挿入されるフレキシブルパイプと、前記フレキシブルパイプの長さ方向の前記支持格子位置に各２個、前記支持格子のスパン区間の中央位置毎に１個設けられ、前記案内管の内面に密着するリング状のスタビライザと、前記スパン区間の中央位置に設けられたスタビライザの近傍に貼付された歪ゲージとを備え、前記歪ゲージにより前記フレキシブルパイプに発生する曲げ歪を測定し、同曲げ歪から前記案内管の曲がり形状を捉えることを特徴とする管の曲がり形状測定装置。
【００１１】
上記の構成の曲がり形状測定装置において、フレキシブルパイプが案内管の入口より挿入され、フレキシブルパイプはスタピライザが案内管内壁に接触し摺動するので、容易に内部へ挿入することができ、貼付されている、歪ゲージが測定すべき案内管の所定の位置にくるまで挿入する。案内管の曲がりがあると、スタピライザが案内管内面に密着して案内管の曲がりに沿ってフレキシブルパイプが同じように変形するので、案内管の曲率に応じて歪ゲージが曲げ歪の信号を発生し、この信号を測定することにより案内管の曲がり形状を捉えることができる。
しかも、歪みゲージは、支持格子のスパン区間の中央位置毎に設けられたスタビライザの近傍に貼付けられているので、最も高感度（曲げ歪大）となる。
【００１２】
歪ゲージで測定した歪信号は、例えばフレキシブルパイプに沿った配線により外部へ取出し、外部の測定部において、あらかじめ測定し、保有している歪信号と曲がりの大きさや方向とのデータと比較、演算し、管の曲がりを定量的に求めることができる。
【００１３】
次に、上記の本発明の原理について、図１に基づいて更に詳しく説明する。まず、図１（ａ）において、フレキシブルパイプ１を管２に挿入させる。スタピライザ３は、管２の内径よりごくわずか小さい形状で、管の内面に密着しているので、フレキシブルパイプ１は図示のように管２の曲がり形状に沿って同形状に変形する。フレキシブルパイプ１の表面には所定個所に歪ゲージ４が図１（ｂ）に示すように３枚（３枚以上）貼ってあり、これら歪ゲージ４により管２の曲げ曲率に応じた量の曲げひずみが検出される。
【００１４】
上記の測定に使用した装置を用い、工場で被測定物と同等の構造体の測定を行ない、得られた曲げ歪を再現することで、曲がり形状の推定精度を上げることができる。また、材料力学的に曲がりを計算で求める。あるいは、測定対象の管の条件を考慮し、曲がり形状を仮定し、事前に測定装置で試験を行い、曲がり形状算出用のデータを求めておくことも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図２は本発明の実施の一形態に係る管の曲がり形状測定装置を示し、（ａ）が測定装置を、（ｂ）が原子炉の燃料集合体案内管内に挿入した状態を示している。図３は測定装置の案内管の内部の状態を示した図である。
【００１６】
まず、図２，図３に示す実施の形態の前提となる燃料集合体案内管について説明するが、案内管５は、従来の技術の欄で図７により説明したように、支持格子６を介して燃料棒７で囲まれている。従って案内管５の変形状態を燃料集合体を解体せずに測定したい場合、前述したように集合体側面からの測定手段は採れない。案内管５は、制御棒落下挿入時に衝撃緩衝効果を持たせるため、下部にダッシュポット部８を有している。この部分は、他の部分と比べて細径であるため、これにも対応できる測定手段が必要である。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態につき説明する。図２（ａ）において、１はフレキシブルパイプ、３はスタビライザであり、挿入する管の内側に摺動でき、かつ内壁に密着するリング状で、周囲は移動しやすいように曲面となっている。４は歪ゲージであり、挿入後測定対象位置にくるように設けられている。
【００１８】
このような構成のフレキシブルパイプ１を図２（ｂ）に示すように曲がりを測定する燃料集合体案内管５の内部に挿入する。なお案内管５は図示のように所定の間隔で支持格子６に接続されている。
【００１９】
図３において、フレキシブルパイプ１を案内管５に挿入し、案内管５の曲がりに沿って変形させる。当該フレキシブルパイプ１の表面の測定位置には歪ゲージ４を貼り、パイプの曲率に応じた曲げ歪を測定できるようにする。この場合、各測定位置毎に周方向３〜４枚（最低３枚）の歪ゲージを後述するようにスタビライザ３の近傍に配置する。
【００２０】
支持格子６から支持格子６までの案内管５の区間をスパン区間と呼ぶが、リング状のスタビライザ３を、当該フレキシブルパイプ１の測定対象スパン区間の両端部に支持格子６を上下にはさんで各２個、また、スパン区間内の測定位置毎に１個（１次曲がりモード測定の場合区間の中央に１個また２次以上の曲がりモード測定の場合スパン区間に複数個）配置する。
【００２１】
スパン区間の曲がりを最も感度良く測定するには、両端固定型の曲がりモードが実現できれば良く、これに近づけるために両端部（支持格子位置）に各２個のスタビライザ３を配置するものである。また、スタビライザ３の外径は案内管内壁とのギャップをできるだけ小さくするように決める。
【００２２】
案内管５の測定対象スパン区間曲がりを１次モード型とすると、内部に挿入したフレキシブルパイプ１が最も高感度（曲げ歪大）となるのは、測定装置が測定スパン区間の中央位置１点で横荷重を受ける場合であり、この時の案内管５の曲がりを求めるには、スパン区間の中央にスタビライザ３を配置し、その近傍に歪ゲージ４を貼るのが好ましい。
【００２３】
上記のような曲がり形状測定装置の歪ゲージ４からの歪信号は、フレキシブルパイプ１に沿って、またはパイプ１内に信号線を通し、外部の歪測定部に接続して取出すが、測定部で測定した曲げ歪の値から、別途あらかじめ取得したフレキシブルパイプ１の曲げ歪と案内管５の曲がりの関係を示す校正データを用いて、案内管５の曲がりの大きさと方向を求める。
【００２４】
図４は上記に説明の測定部の一例を示したブロック図である。図示のように歪ゲージ４からの信号はフレキシブルパイプ１に沿って取出され、測定部２０に入り、測定部２０ではこの信号を歪ゲージアンプ２５に入力し、Ａ／Ｄ変換器２１を介して演算部２２に入力する。演算部２２では、データ記憶部２３からあらかじめ記憶しておいた歪信号のデータと管の曲げデータの関係データを参照し、入力した歪信号データに対応する管の曲げデータを求め、これを表示部２４に表示する。
【００２５】
なお、上記のように測定部２０で演算する代わりに歪ゲージ４からの信号を歪測定器で測定し、別途上記した補正データ等を参照し、人手により管の曲げの大きさや方向を算出しても良い。
【００２６】
上記に説明した構成の曲がり形状測定装置を用い、図５に示すように１２０℃間隔で３方向に歪ゲージ４を貼った場合の、フレキシブルパイプ１の曲げ歪と、案内管５の曲がりの関係を示す校正データの実測例を図６に示すが案内管の曲がりの大きさと方向がわかる。このように、歪ゲージ４で曲げ歪を測定し、校正データにより案内管５の曲がりの大きさと、その曲がりの方向が測定できるので、本発明が外部から測定できない管の曲がりの測定に有効であることがわかる。
【００２７】
なお、図６は１つの歪ゲージ貼付方向への曲がりがある場合の測定例に相当するものである。これ以外の任意の方向の曲がりに対しても３方向の歪測定値を用いて数字的な演算処理によって、曲がりの量と方向を求めることができる。また、前記実測例と同じ条件で歪ゲージを多点配置すれば、２次以上のモードの案内管５の曲がりに対しても曲がりの大きさと方向を求めることができる。
【００２８】
案内管の太径の部分については、太径のスタピライザを用い測定スパン区間の長さに合わせて配置すれば測定が可能である。太径部分の幾つかの測定スパン区間長が同じであれば、１スパン区間対応測定装置を軸方向に移動して多数のスパン区間について測定することも可能である。
【００２９】
さらに、細径のダッシュポット部８用と、他の太径スパン区間用を全スパン区間分１体の長尺測定装置に構成して、一度に全スパン区間の測定を行う全スパン区間一括測定装置を作ることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上具体的に説明したように本発明は、所定の間隔で支持格子に接続された案内管に挿入されるフレキシブルパイプと、前記フレキシブルパイプの長さ方向の前記支持格子位置に各２個、前記支持格子のスパン区間の中央位置毎に１個設けられ、前記案内管の内面に密着するリング状のスタビライザと、前記スパン区間の中央位置に設けられたスタビライザの近傍に貼付された歪ゲージとを備え、前記歪ゲージにより前記フレキシブルパイプに発生する曲げ歪を測定し、同曲げ歪から前記案内管の曲がり形状を捉えることを特徴としているので、外側から見ることができず、測定不可能な細い管や、埋設されていて外部から測定不可能な細い配管の曲がり形状を大がかりな測定器具を装備せずに単に管の入口から挿入するのみで簡単に最も高感度（曲げ歪大）に歪信号を取出すことができ、管の囲いを解体したり、管を取出したりすることなくこの歪信号により管の曲がりの大きさと方向を簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管の曲がり形状測定装置の原理説明図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る管の曲がり形状測定装置を示し、（ａ）は測定装置の正面図、（ｂ）は燃料集合体案内管に挿入した状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る管の曲がり形状測定装置の燃料集合体案内管内部の状況を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る管の曲がり形状測定装置の測定部のブロック図である。
【図５】本発明の実施の一形態に係る管の曲がり形状測定装置の歪ゲージの配置図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る管の曲がり形状測定装置の曲げ歪と案内管曲がりの関係を示す図である。
【図７】原子炉の燃料集合体を示す一般的な斜視図である。
【符号の説明】
１      フレキシブルパイプ
２      管
３      スタビライザ
４      歪ゲージ
５      案内管
６      支持格子
７      燃料棒
８      ダッシュポット部
９      下部ノズル
１０    燃料集合体
１１    支持部
２０    測定部
２２    演算部
２３    データ記憶部
２４    表示部
【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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