(57)【要約】【課題】  二重管の内管と外管との間の微小な隙間の大きさを計測する。【解決手段】  超音波探傷装置を用いて、超音波を内管の内部から、内管の内壁に垂直な方向に発射する。超音波は、内管の外壁に反射してエコーを返す。さらに超音波は、外管の外壁に反射してエコーを返す。隙間が大きいと超音波が隙間を通過しづらいので、外管の外壁からのエコーは小さくなる。そのため、外管の外壁からのエコーの強度の、内管の外壁からのエコーの強度に対する比（エコー強度比）は、隙間の大きさが小さくなるにつれて大きくなる関数関係にある。予めその関数関係を実験などによりデータベース化しておくことにより、エコー強度比が分かれば隙間の大きさが分かる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重管の外管に収納される内管の内部から前記内管の壁面に垂直に発射された超音波が前記内管と前記外管との隙間の前後の壁で反射した第１反射波の強度を計測するステップと、
前記超音波が前記外管の外壁で反射した第２反射波の強度を計測するステップと、
前記第１反射波の強度と前記第２反射波の強度とに基づいて前記内管と前記外管との隙間の大きさを算出する算出ステップ
とを具備する
二重管隙間量計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載された二重管隙間量計測方法であって、
前記算出ステップは、前記第１反射波の強度と前記第２反射波の強度との比を算出し、
更に、前記比と前記隙間の大きさとを関係付けるデータベースを参照することにより、前記算出ステップにおいて算出された前記比から前記隙間の大きさを算出するステップ
を具備する
二重管隙間量計測方法。
【請求項３】
二重管の外管に収納される内管の内部から前記内管の壁面に垂直に所定の周波数の超音波を発射するステップと、
前記超音波が前記外管の外壁に反射して戻って来た反射波を計測するステップと、
前記反射波と、前記所定の周波数の超音波がどれだけの幅の前記隙間を伝播するかを示すデータベースとを比較することにより前記隙間の大きさに関する情報を得るステップ
とを具備する
二重管隙間量計測方法。
【請求項４】
二重管の外管に収納される内管の内部から前記内管の壁面に垂直に周波数を変化させながら超音波を発射するステップと、
前記超音波が前記外管の外壁に反射して戻って来た反射波を計測するステップと、
前記反射波と、超音波の周波数とその周波数の超音波がどれだけの幅の前記隙間を伝播するかを示すデータベースとを比較することにより前記隙間の大きさに関する情報を得るステップ
とを具備する
二重管隙間量計測方法。
【請求項５】
二重管の外管に収納される内管の内部から前記内管の内壁に垂直に発射された超音波が前記内管と前記外管との隙間の前後の壁面で反射して戻って来た第１反射波の強度を計測し、更に前記超音波が前記外管の外壁で反射して戻って来た第２反射波の強度を計測する超音波検出器と、
前記第１反射波の強度と前記第２反射波の強度とに基づいて前記内管と前記外管との隙間の大きさを算出する計算機
とを具備する
二重管隙間量計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載された二重管隙間量計測方法であって、
更に、前記第１反射波の強度と前記第２反射波の強度との比と、前記隙間の大きさとを関係付けるデータベース
を具備し、
前記計算機は、前記第１反射波の強度と前記第２反射波の強度との比を算出し、算出された前記比に前記データベースにおいて対応する前記隙間の大きさを算出する
二重管隙間量計測装置。
【請求項７】
二重管の外管に収納される内管の内部から前記内管の内壁に垂直に所定の周波数の超音波を発射し、前記超音波が前記外管の外壁に反射して戻って来た反射波を計測する超音波検出部と、
前記内管と前記外管との隙間の大きさと前記所定の周波数の超音波が前記隙間を通過して前記外管の外壁で反射する強度とを対応づけて格納するデータベースと、
前記データベースを参照して、前記超音波検出部が検出した前記反射波から前記隙間の大きさに関する情報を算出する計算機
とを具備する
二重管隙間量計測装置。
【請求項８】
二重管の外管に収納される内管の内部から前記内管の内壁に垂直に周波数を変化させながら超音波を発射し、前記超音波が前記外管の外壁に反射して戻って来た反射波を計測する超音波検出部と、
前記内管と前記外管との隙間の大きさと、超音波の周波数とその周波数の超音波が前記隙間を通過して前記外管の外壁で反射する強度とを対応づけて格納するデータベースと、
前記データベースを参照して、前記超音波検出部が検出した前記反射波から前記隙間の大きさに関する情報を算出する計算機
とを具備する
二重管隙間量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重管の内管と外管との隙間を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体金属冷却型高速増殖炉プラントでは、冷却材として液体ナトリウムが用いられる。蒸気発生器において、液体ナトリウムと水との間で熱交換が行われて水から蒸気が発生する。
【０００３】
液体ナトリウムと水は、接触すると激しく反応する。そのため、蒸気発生器には液体ナトリウムと水とが反応することがないように高い信頼性が求められる。そのための工夫として、水とナトリウムとの境界を二重壁にする二重伝熱管を用いることが検討されている。
【０００４】
液体金属が流通する本体胴内に多数の伝熱管を配し、この伝熱管に供給する水を前記液体金属との熱交換により加熱して蒸気発生を行わせる蒸気発生器において、前記伝熱管を外管と内管とからなる二重管構造とし、上記二重伝熱管を（Ｍ×Ｎ）組（Ｍ＞１，Ｎ＞１）に分割する一方、前記二重伝熱管の蒸気側と給水側との各端部をそれぞれ接合するＭ個の主蒸気管板とＮ個の主給水管板とをそれぞれ設け、上記主蒸気管板および主給水管板に不活性ガスが封入される二重伝熱管の内外管の隙間に連通するガスプレナムをそれぞれ形成し、前記二重伝熱管の（Ｍ×Ｎ）組の隙間の一側をＭ番目の主蒸気管板のガスプレナムに連通させ、前記二重伝熱管の（Ｍ×Ｎ）組の隙間の他側をＮ番目の主給水管板のガスプレナムに連通させたことを特徴とする蒸気発生器が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許２９５０６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二重伝熱管の内管と外管との隙間が大きいと、内管の内部の水と外管の外部の液体ナトリウムとの間の伝熱性能が低下する。さらに、もし内管から水が漏れだしたとき、安全上から漏れ出す水の量は少ない方が好ましい。これらの理由から、内管と外管の隙間は小さいことが望まれる。好ましくは数ミクロン程度である。
【０００７】
内管と外管との隙間の大きさを計測する技術が望まれている。特に、高速増殖炉の蒸気発生器は６０年程度の長期間使用されることが望まれているので、隙間の大きさが経年変化することも考えられ、内外管の隙間を計測する技術は重要である。
【０００８】
本発明の目的は、二重管の隙間を計測する二重管隙間量計測装置及び二重管隙間量計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明による二重管隙間量計測方法は、二重管の外管（２４）に収納される内管（２０）の内部から内管（２０）の壁面に垂直に発射された超音波が内管（２０）と外管（２４）との隙間（２２）の前後の壁で反射した第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）を計測するステップと、超音波が外管（２４）の外壁（２６）で反射した第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）を計測するステップと、第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）と第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）とに基づいて内管（２０）と外管（２４）との隙間（２２）の大きさを算出する算出ステップとを備えている。
【００１１】
本発明による二重管隙間量計測方法は、第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）と第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）との比と隙間（２２）の大きさとを関係付けるデータベース（５０）を参照することにより、算出ステップにおいて算出された比から隙間（２２）の大きさを算出するステップを備えている。
【００１２】
本発明による二重管隙間量計測方法は、二重管の外管（２４）に収納される内管（２０）の内部から内管（２０）の壁面に垂直に所定の周波数の超音波を発射するステップと、超音波が外管（２４）の外壁（２６）に反射して戻って来た反射波（３２）を計測するステップと、反射波（３２）と、所定の周波数の超音波がどれだけの幅の隙間（２２）を伝播するかを示すデータベースとを比較することにより隙間（２２）の大きさに関する情報を得るステップとを備えている。
【００１３】
本発明による二重管隙間量計測装置は、二重管の外管（２４）に収納される内管（２０）の内部から内管（２０）の内壁に垂直に発射された超音波が内管（２０）と外管（２４）との隙間（２２）の前後の壁面で反射して戻って来た第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）を計測し、更に超音波が外管（２４）の外壁（２６）で反射して戻って来た第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）を計測する超音波検出器と、第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）と第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）とに基づいて内管（２０）と外管（２４）との隙間（２２）の大きさを算出する計算機（１８）とを備えている。
【００１４】
本発明による二重管隙間量計測装置は、第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）と第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）との比と、隙間（２２）の大きさとを関係付けるデータベース（５０）を備えている。計算機（１８）は、第１反射波（３０）の強度（Ｈ１）と第２反射波（３２）の強度（Ｈ２）との比を算出し、算出された比にデータベース（５０）において対応する隙間（２２）の大きさを算出する。
【００１５】
本発明による二重管隙間量計測装置は、二重管の外管（２４）に収納される内管（２０）の内部から内管（２０）の内壁に垂直に所定の周波数の超音波を発射し、超音波が外管（２４）の外壁に反射して戻って来た反射波を計測する超音波検出部と、内管（２０）と外管（２４）との隙間（２２）の大きさと所定の周波数の超音波が隙間（２２）を通過して外管（２４）の外壁で反射する強度とを対応づけて格納するデータベースと、データベースを参照して、超音波検出部が検出した反射波から隙間（２２）の大きさに関する情報を算出する計算機（１８）とを備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、二重管の隙間を計測する二重管隙間量計測装置及び二重管隙間量計測方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１を参照すると、本発明における二重管隙間量計測装置の構成が示されている。二重管隙間量計測装置１は、超音波探傷装置とコンピュータを接続したものである。詳しくは、二重管隙間量計測装置１は、振動子４、探触子６、発振器８、受信部１０、時間軸部１２、表示部１４、Ａ／Ｄ変換部１６、及びコンピュータ１８を備えている。
【００１９】
発振器８は、電気のパルスを生成し探触子６に送信する。探触子６はパルスを受信し、受信したパルスは振動子４により固有の振動数の超音波に変えられる。その超音波は被験体２に伝達される。探触子６はまた、振動子４が被験体２から受けたエコーの音圧を電気信号の電圧に変えて送信する。受信部１０は、探触子６から受信した電気信号の電圧を増幅する。時間軸部１２は、時間を示すための信号を生成し送信する。時間軸部と受信部の信号は表示部１４に送られる。表示部１４はブラウン管などを備え、横軸を時間軸部１２から受信した時間、縦軸を受信部から受信した電圧とする信号波形を表示する。Ａ／Ｄ変換部１６は時間軸部１２から受信した信号と受信部１０から受信した信号をＡ／Ｄ変換し、コンピュータ１８に送信する。
【００２０】
図２を参照すると、コンピュータ１８の構成が示されている。コンピュータ１８は、Ａ／Ｄ変換部１６から信号を受信する通信部３４、入力部３６、ディスプレイやプリンタ等を含む出力部３８、ＣＰＵ４０、及び記憶部４２を備えている。
【００２１】
図３を参照すると、記憶部４２に格納されているデータが示されている。記憶部４２は、波高抽出プログラム４４と、波高比算出プログラム４６と、隙間算出プログラム４８と、データベース５０とを格納している。データベース５０は、波高比５２と隙間大きさ５４とを対応づけて格納している。
【００２２】
図４を参照すると、本発明による二重管隙間量計測装置１及び二重管隙間量計測方法が適用される伝熱管が示されている。伝熱管５６は、例えば原子力発電プラントの蒸気発生器５７の伝熱管である。伝熱管５６は、入口６０と出口５８に接続されている。入口５８と出口６０には、着脱可能なふたが設けてあり、そのふたを取り外して、振動子４と探触子６を伝熱管５６の内部に導入することができる。
【００２３】
図５を参照すると、伝熱管５６の一部分を切り出して拡大した様子が示されている。伝熱管５６は、内管２０と外管２４との二重管になっている。内管２０と外管２４との間には隙間２２が空いている。図では隙間２２が誇張して描かれているが、実際は隙間２２は非常に小さく、例えば数ミクロンである。
【００２４】
こうした二重管隙間量計測装置１は、以下のように動作する。
【００２５】
二重管隙間量計測装置１は、図５に示されるような二重管において、二重管の内管の内壁から外側に向けて、壁面に垂直に超音波を送る。二重管に二重管隙間量計測装置１が使用されると、表示部１４に図６に示されるような表示がなされる。表示部１４にはまず、時間軸（横軸）のほぼ原点に送信パルス２８の表示がなされる。表示部１４には更に内管２０の外壁で反射した反射波３０（高さＨ１）と、外管２４の外壁２６で反射した反射波３２（高さＨ２）が表示される。
【００２６】
内管２０の外壁で反射した反射波３０の高さＨ１には、外管の内壁で反射した反射波の高さも含まれる。
【００２７】
隙間２２が大きい場合、超音波は内管２０から外管２４へ伝播しないため、外管２４の外壁２６からの反射波３２は検出されず、表示部１４に表示されない。隙間２２が数ミクロン程度のごく小さい大きさのとき、隙間が小さいほど超音波はより強く外管２６に伝播し、外壁２６からの反射波３２の高さＨ２は大きくなる。すなわち、隙間２２の大きさが小さくなるほどＨ１に対するＨ２の比は大きくなるという関数関係が成立している。
【００２８】
Ｈ１に対するＨ２の高さの比と、隙間２２の大きさは、隙間の大きさが分かっている試料を用いて実験するなど何らかの方法で調べられ、前もってデータベース５０に波高比５２と隙間大きさ５４として対応づけて格納される。
【００２９】
表示部１４に出力されている情報は、Ａ／Ｄ変換部によりデジタルデータに変換されてコンピュータ１８に入力される。以下、ＣＰＵ４０がプログラムを読み出してそのプログラムに記述されている手順に従って行う処理は、当該プログラムが行う動作として記述する。
【００３０】
波高抽出プログラム４４は、時間軸に沿って、隙間２２の付近のピークの波高Ｈ１と、外壁２６の付近のピークの波高Ｈ２とを抽出する。波高比算出プログラム４６は、Ｈ２／Ｈ１を算出する。隙間算出プログラム４８は、データベース５０を検索して、算出されたＨ２／Ｈ１に対応する隙間大きさ５４を算出して出力部３８に出力する。
【００３１】
コンピュータ１８が行う以上の動作は、紙媒体やコンピュータにより実現されるデータベースを参照して、表示部１４の表示を参照することにより、人間が手作業で行っても良い。
【００３２】
以上の動作を、二重管の長さ方向の所定の距離ごとに行うことにより、二重管の隙間の大きさがどのようになっているかを、二重管の全体に渡って知ることができる。
【００３３】
二重管の隙間の大きさを調べるための他の方法として、超音波探傷装置が用いる超音波の周波数と、二重管の隙間の大きさとの関係を用いる方法がある。所定の周波数の超音波は、二重管の隙間が大きいほど、隙間を通りにくい。そのため、外管の外壁２６からのエコーは小さくなる。外管の外壁からのエコーの大きさと二重管の隙間の大きさとの関係が予めデータベース化されていれば、外管の外壁からのエコーの大きさから、二重管の隙間の大きさを知ることができる。好ましくは、複数の超音波の周波数帯域を使用することができる超音波探傷装置を使用すれば、隙間の大きさに応じて超音波の周波数帯域を切り換えることにより、さまざまな大きさの二重管の隙間に対して、この方法を用いることができる。
【００３４】
更に好ましくは、周波数が可変な超音波を発生できる装置が用いられる。超音波の周波数によって、どの程度の隙間を透過するかが決まっている。その関係がデータベース化されていれば、周波数を変化させながら外管の外壁２６から反射するエコーの大きさを測定することにより、隙間の大きさを調べることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、二重管隙間量計測装置の構成を示す。
【図２】図２は、コンピュータの構成を示す。
【図３】図３は、記憶部に格納されているデータの構成を示す。
【図４】図４は、蒸気発生器の配管を示す。
【図５】図５は、二重配管を示す。
【図６】図６は、超音波探傷試験による二重配管の検査結果を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１…二重管隙間量計測装置
２…被験体
４…振動子
６…探触子
１８…コンピュータ
２０…内管
２２…隙間
２４…外管
２６…外壁
２８…送信パルス
３０…反射波
３２…反射波
４２…記憶部
５０…データベース
５６…伝熱管
５８…出口
６０…入口
【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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