(57)【要約】      （修正有）【課題】内部に気体が加圧・封入されている金属製の密閉管から、気体が漏洩しているか否かを正確・確実に検査する。【解決手段】漏洩が発生していないことが確認されている健全な密閉管１の外周面に振動子１１１を密着させて超音波Ｐを入射すると共に、反射超音波Ｐｒを受けて応答電気信号Ｓを求めてこれを基準応答信号Ｓ０とする。検査対象である密閉管１も同様にして応答電気信号Ｓを求める。基準応答信号Ｓ０と、検査対象の応答電気信号Ｓとの相互相関係数を求め、求めた相互相関係数が予め決めた基準値以下であるときには、検査対象である密閉管１に漏洩が発生していると判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気体が加圧・封入されている金属製の密閉管から、前記気体が漏洩しているか否かを検査する密閉管の漏洩検査方法であって、
健全な密閉管の外周面に超音波を入射すると共に、反射超音波に対応する応答電気信号を基準応答信号とし、
検査対象である密閉管に超音波を入射すると共に、反射超音波に対応する応答電気信号を求め、
前記基準応答信号と、検査対象である密閉管から得た応答電気信号との相互相関係数を求め、求めた相互相関係数が予め決めた基準値以下であるときには、検査対象である密閉管に漏洩が発生していると判定することを特徴とする密閉管の漏洩検査方法。
【請求項２】
内部に気体が加圧・封入されている金属製の密閉管から、前記気体が漏洩しているか否かを検査する密閉管の漏洩検査方法であって、
検査対象である複数の密閉管に個別に超音波を入射すると共に、反射超音波に対応する応答電気信号を個々の密閉管ごとに求め、
個々の密閉管ごとに求めた複数の応答電気信号を平均したものを基準応答信号とし、
前記基準応答信号と、検査対象である各密閉管から得た応答電気信号との相互相関係数をそれぞれ求め、
求めた複数の相互相関係数のうち、予め決めた基準値以下である相互相関係数がある場合には、当該相互相関係数を求めるのに用いた応答電気信号を得た密閉管に漏洩が発生していると判定することを特徴とする密閉管の漏洩検査方法。
【請求項３】
前記超音波の入射は、前記密閉管の外周面に振動子を密着させて前記振動子から超音波を入射すると共に、反射超音波を前記振動子で受けて応答電気信号を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉管の漏洩検査方法。
【請求項４】
上記超音波の入射は、前記密閉管の外周面に第１の振動子を密着させて第１の振動子から超音波を入射すると共に、反射超音波を第２の振動子で受けて応答電気信号を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉管の漏洩検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉管の漏洩検査方法に関し、内部に気体が加圧・封入されている密閉管から、気体が漏洩しているか否かを検出できるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
大形の設備機器の一つとして、気体を加圧・封入した多数本の密閉管を、容器内に貯溜した水の中に立設したものがある。
更に詳細に説明すると、密閉管は、両端面（上端面及び下端面）が閉塞された金属製の管体であり、その内部空間に、不活性ガスなどの気体が加圧・封入されている。この密閉管の内部には、当該設備機器に必要な機能部材（固体）や、この機能部材を支持する支持部材等も配置されている。
このような密閉管は、その軸芯が鉛直方向に向く状態で、貯溜された水の中に立設した状態で多数本が配置される。
【０００３】
このような設備機器において、密閉管にピンホール等の微細な（直径が数μｍ程度の）貫通孔が発生すると、密閉管内に加圧・封入した気体が、貫通孔を介して外部（水中）に漏洩してくる。かかる状態になると、設備機器の機能が低下するため、多数本の密閉管のうち気体漏洩が発生した密閉管を特定して、所定の処置を施す必要がある。
【０００４】
従来では、気体漏洩が発生した密閉管を特定するため、超音波検査を用いていた。つまり、密閉管に微細な貫通孔が発生して気体が漏洩すると、密閉管の外部に存在する水が、貫通孔を介して密閉管の内部に侵入してきて密閉管の底部に溜まる。
したがって、密閉管の底部に水が溜まっているか否かを、超音波検査により判定していた。
その具体的手法を、図４及び図５を参照して説明する。
【０００５】
図４及び図５は密閉管１の底部を水平方向に破断した断面図である。密閉管１は金属（例えばジルカロイ）で形成された管体であり、密閉管１の内部には例えばヘリウムＨｅなどの気体Ｇが加圧・封入されている。封入圧力は例えば４０気圧としている。密閉管１の外部には水Ｗが存在している。
なお、多数本の密閉管１を備えた設備機器が運転されると、密閉管１の内部には、反応により気体（クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ））が発生する。
【０００６】
図４は密閉管１に貫通孔が発生しておらず、密閉管１の内部の底部にも気体Ｇが封入されている状態を示し、図５は密閉管１に貫通孔が発生して、密閉管１の内部の底部に水Ｗが溜まった状態を示している。
【０００７】
検査をする場合には、図４及び図５に示すように、密閉管１を間に挟んで、超音波発信部１１と超音波受信部１２を対向して配置する。
図４のように、密閉管１の内部の底部に気体Ｇが封入されている状態では、超音波発信部１１から送出された超音波は、超音波発信部１１と密閉管１との間の水Ｗと、密閉管１と、密閉管１と超音波受信部１２との間の水を主な伝搬経路として伝搬して、超音波受信部１２により受信される。
一方、図５のように、密閉管１の内部の底部に水Ｗが溜まった状態では、超音波発信部１１から送出された超音波は、図４のときと同じ伝搬経路で伝搬するとともに、密閉管１の内部の水Ｗにも侵入する。
【０００８】
このように、図５の状態では、密閉管１の内部の水Ｗにも超音波が侵入するため減衰が大きくなり、超音波受信部１２で受信する受信レベルは、図５の状態では図４の状態に比べて小さくなる。
この結果、超音波受信部１２により受信した超音波の受信レベルを基に、水Ｗが溜まっているか否かを判定することができ、水Ｗが溜まっていると判定できた場合には、密閉管１にピンホール等の貫通孔が発生していると判断していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２０１０−５１７０２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図４，図５に示したような超音波を使用した検査手法では、密閉管の底部に水が溜まっている場合にしか適用することができず、底部に水が溜まっていない場合には、ピンホールなどの微細な貫通孔が発生して、加圧・封入したガスが漏洩していることを検出することができなかった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、密閉管にピンホール等の微細な貫通孔が発生して、密閉管内に加圧・封入した気体が外部に漏洩したことを、正確・確実に検出することができる、密閉管の漏洩検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の構成は、
内部に気体が加圧・封入されている金属製の密閉管から、前記気体が漏洩しているか否かを検査する密閉管の漏洩検査方法であって、
健全な密閉管の外周面に超音波を入射すると共に、反射超音波に対応する応答電気信号を基準応答信号とし、
検査対象である密閉管に超音波を入射すると共に、反射超音波に対応する応答電気信号を求め、
前記基準応答信号と、検査対象である密閉管から得た応答電気信号との相互相関係数を求め、求めた相互相関係数が予め決めた基準値以下であるときには、検査対象である密閉管に漏洩が発生していると判定することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、
内部に気体が加圧・封入されている金属製の密閉管から、前記気体が漏洩しているか否かを検査する密閉管の漏洩検査方法であって、
検査対象である複数の密閉管に個別に超音波を入射すると共に、反射超音波に対応する応答電気信号を個々の密閉管ごとに求め、
個々の密閉管ごとに求めた複数の応答電気信号を平均したものを基準応答信号とし、
前記基準応答信号と、検査対象である各密閉管から得た応答電気信号との相互相関係数をそれぞれ求め、
求めた複数の相互相関係数のうち、予め決めた基準値以下である相互相関係数がある場合には、当該相互相関係数を求めるのに用いた応答電気信号を得た密閉管に漏洩が発生していると判定することを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、
前記超音波の入射は、前記密閉管の外周面に振動子を密着させて前記振動子から超音波を入射すると共に、反射超音波を前記振動子で受けて応答電気信号を求めることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の構成は、
上記超音波の入射は、前記密閉管の外周面に第１の振動子を密着させて第１の振動子から超音波を入射すると共に、反射超音波を第２の振動子で受けて応答電気信号を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気体漏洩の有無が音響インピーダンスの変化として現れる知見を基に、超音波検査して得た応答電気信号から気体漏洩の有無を判定しているため、正確・確実に漏洩している密閉管を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】管集合体を示す斜視図。
【図２】本発明の実施例を実現する装置構成を示す構成図。
【図３】応答電気信号の波形を示す波形図。
【図４】従来方法を示す構成図。
【図５】従来方法を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
まず検査対象となる密閉管１の配置状態や検査状態について説明する。
大形の設備機器の容器内に貯溜した水の中には、図１に示すような管集合体１０が備えられている。管集合体１０は、例えば１７行１７列に配列したNo.１〜No.２８９の２８９本の密閉管１を１組として構成されている。
このような管集合体１０を構成する密閉管１にピンホール等の微細な貫通孔が発生しているか否かを検査するには、本実施例では、管集合体１０を設備機器の容器から取り出して、検査用のプールに貯めた水中に設置する。なお、通常では、管集合体１０のうち、貫通孔が発生している密閉管１は、１本から２本程度である。
【００２０】
検査用のプールの水中に設置された管集合体１０のうち、ピンホール等の微細な貫通孔が発生していない密閉管（健全管）１では、密閉管１の内部の気体Ｇの圧力は約４０気圧となっている。
一方、ピンホール等の微細な貫通孔が発生している密閉管（漏洩管）１では、封入していた気体（ヘリウム）Ｇが外部に漏洩しているため、密閉管１の内部の圧力は外部と同じく１気圧から２気圧程度になっている。つまり、漏洩管では、封入していた気体が外部に漏洩し内部圧力が低下しているため内部の密度は、健全管の内部の密度に比べて大幅に低下している。
なお、密閉管（漏洩管）１内には水蒸気も含まれている。
【００２１】
ここで健全管と漏洩管の内部の音響インピーダンスを比べると、健全管の内部の音響インピーダンスに比べて、漏洩管の内部の音響インピーダンスは著しく小さい。これは、音響インピーダンスは、音速に密度を掛けたものであるが、音速は両者でほぼ等しいが、密度は漏洩管の方が健全管に比べて大幅に低下しているからである。
本発明の「密閉管の漏洩検査方法」は、健全管の内部と漏洩管の内部とで、音響インピーダンスが大きく異なることに着目して検査をするものである。
【００２２】
図２を参照して本発明の実施例の手法及び装置を説明する。なお、図２においては、密閉管１は軸方向に沿って破断した断面状態で示している。
【００２３】
図２に示す密閉管漏洩検査装置１００は、超音波検査部１１０と漏洩管判定部１２０とで構成されている。
【００２４】
超音波検査部１１０は、通常の超音波検査装置と同じ構成となっており、振動子１１１と、電気回路部分であるパルス発振部１１２，受信部１１３，表示部１１４，掃引部１１５等を有している。
【００２５】
超音波検査部１１０の動作の概要を説明すると、パルス発振部１１２から出力された高周波パルス電気信号が振動子１１１に入力されると、振動子１１１は超音波振動して超音波Ｐを発生する。振動子１１１を密閉管１の外周面に密着させておくと、発生した超音波Ｐは、密閉管１に対して半径方向に入射する。
【００２６】
密閉管１に入射された入射超音波Ｐｉは、密閉管１の管部分（金属部分）及び密閉管１の内部空間の気体Ｇ中を伝播するとともに、音響インピーダンスが大きく変化する境界部分ｂ１，ｂ２，ｂ３で一部が反射して反射超音波（エコー）Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３として振動子１１１に戻ってくる。振動子１１１は、反射超音波（エコー）Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３に応じた応答電気信号Ｓを出力する。
なお、境界部分ｂ１は、密閉管１と密閉管１の内部空間との境であり、境界部分ｂ２は、密閉管１の内部空間と密閉管１との境であり、境界部分ｂ３は密閉管１と密閉管１の外部の水との境界である。
また、実際には、反射超音波が再反射や再々反射等することにより、エコーはもっと複雑であるが、ここでは説明を簡略化するために、代表的なエコーのみを示している。
【００２７】
応答電気信号Ｓは受信部１１３で受信されてから表示部１１４に送られる。掃引部１１５は、パルス発振部１１２の発振動作と同期して表示部１１４の掃引制御をするため、表示部１１４には、図３(ａ)（ｂ）に示すような、入射超音波Ｐｉや反射超音波（エコー）Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３に対応した応答電気信号Ｓの波形が表示される。
【００２８】
なお図３(ａ)は、健全管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓを示し、図３（ｂ）は漏洩管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓを示している。
前述したように、漏洩管の内部の音響インピーダンスは、健全管の内部の音響インピーダンスに比べて著しく小さい。
この結果、漏洩管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓのうち、反射超音波（エコー）Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３に対応した部分の振幅は、健全管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓのうち、反射超音波（エコー）Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３に対応した部分の振幅に比べて大きい。
また、漏洩管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓのうち、反射超音波（エコー）Ｐｒ２，Ｐｒ３に対応した部分の位相は、健全管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓのうち、反射超音波（エコー）Ｐｒ２，Ｐｒ３に対応した部分の位相に対して遅れている。
【００２９】
漏洩管判定部１２０は、記憶部１２１と演算処理部１２２と表示／出力部１２３とで構成されている。
【００３０】
記憶部１２１は、超音波検査部１１０の振動子１１１が出力する、反射超音波（エコー）Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３に応じた応答電気信号Ｓを記憶する。
【００３１】
演算処理部１２２は、後述する第１の漏洩検査方法、または、後述する第２の漏洩検査方法による演算処理をして、漏洩が発生している密閉管を判定する。
この判定結果は、表示／出力部１２３で表示ないし出力される。
【００３２】
＜第１の漏洩検査方法＞
第１の漏洩検査方法について説明する。
まず、漏洩が発生していないことが確認されている健全管、例えば未使用の密閉管１に対して超音波検査部１１０で超音波検査をして応答電気信号Ｓを得る。
そして、この応答電気信号Ｓを、漏洩判定部１２０の記憶部１２１に記憶する。このような健全管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓを、基準応答信号Ｓ０とする。
【００３３】
次に、検査プールの水中に設置された管集合体１０の個々（No.１〜No.２８９）の密閉管１に対して、１本づつ、超音波検査部１１０で超音波検査をして応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９を得る。
そして、この応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９を、漏洩判定部１２０の記憶部１２１に記憶する。
【００３４】
演算処理部１２２は、基準応答信号Ｓ０と応答電気信号Ｓ１との相互相関係数Ｃ１、基準応答信号Ｓ０と応答電気信号Ｓ２との相互相関係数Ｃ２、基準応答信号Ｓ０と応答電気信号Ｓ３との相互相関係数Ｃ３、基準応答信号Ｓ０と応答電気信号Ｓ４との相互相関係数Ｃ４、・・・、基準応答信号Ｓ０と応答電気信号Ｓ２８９との相互相関係数Ｃ２８９、というように、基準応答信号Ｓ０と各応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９との相互相関係数Ｃ１〜Ｃ２８９を求める。
【００３５】
演算処理部１２２は、求めた相互相関係数Ｃ１〜Ｃ２８９のうちで、その値が予め決めた基準値以下になったものを求める。そして、基準値以下となった相互相関係数に対応する密閉管が漏洩管であると判定する。
例えば、相互相関係数Ｃ１００の値が予め決めた基準値以下になった場合には、基準値以下となった相互相関係数Ｃ１００に対応するNo.１００の密閉管１が漏洩管であると判定する。
【００３６】
＜第２の漏洩検査方法＞
第２の漏洩検査方法について説明する。
まず、検査プールの水中に設置された管集合体１０の個々（No.１〜No.２８９）の密閉管１に対して、１本づつ、超音波検査部１１０で超音波検査をして応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９を得る。
そして、この応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９を、漏洩判定部１２０の記憶部１２１に記憶する。
【００３７】
演算処理部１２２は、応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９を平均した信号を求め、この平均した信号を基準応答信号Ｓ００とする。
【００３８】
演算処理部１２２は、基準応答信号Ｓ００と応答電気信号Ｓ１との相互相関係数Ｃ０１、基準応答信号Ｓ００と応答電気信号Ｓ２との相互相関係数Ｃ０２、基準応答信号Ｓ００と応答電気信号Ｓ３との相互相関係数Ｃ０３、基準応答信号Ｓ００と応答電気信号Ｓ４との相互相関係数Ｃ０４、・・・、基準応答信号Ｓ００と応答電気信号Ｓ２８９との相互相関係数Ｃ０２８９、というように、基準応答信号Ｓ００と各応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９との相互相関係数Ｃ０１〜Ｃ０２８９を求める。
【００３９】
演算処理部１２２は、求めた相互相関係数Ｃ０１〜Ｃ０２８９のうちで、その値が予め決めた基準値以下になったものを求める。そして、基準値以下となった相互相関係数に対応する密閉管が漏洩管であると判定する。
例えば、相互相関係数Ｃ０１００の値が予め決めた基準値以下になった場合には、基準値以下となった相互相関係数Ｃ０１００に対応するNo.１００の密閉管１が漏洩管であると判定する。
【００４０】
第２の方法では、管集合体１０のNo.１〜No.２８９の密閉管１のうち、漏洩管は１本から２本程度であるため、応答電気信号Ｓ１〜Ｓ２８９を平均して得た基準応答信号Ｓ００は、健全管を超音波検査して得た応答電気信号Ｓである基準応答信号Ｓ０とほぼ等しいことを前提として漏洩管の検査をするものである。
【００４１】
なお、管集合体１０を設備機器の容器から取り出して、大気中に設置した状態で、上述した第１の漏洩検査方法や第２の漏洩検査方法を適用して、漏洩管を特定することもできる。
【００４２】
なお上記の例では、振動子１１１により超音波の入射と、反射超音波の受信をしているが、超音波入射用の振動子と、超音波受信用の振動子を別のものにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
原子炉の中に収納される燃料集合体は、多数の燃料棒を集合して構成したものである。そこで、シッピング検査等で漏洩が発生していると判定された燃料集合体の中で、漏洩をしている燃料棒を検出・特定するのにも、本発明を利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  密閉管
１０  管集合体
１１  超音波発信部
１２  超音波受信部
１００  密閉管漏洩検査装置
１１０  超音波検査部
１１１  振動子
１１２  パルス発振部
１１３  受信部
１１４  表示部
１１５  掃引部
１２０  漏洩管判定部
１２１  記憶部
１２２  演算処理部
１２３  表示／出力部
Ｗ  水
Ｇ  気体
Ｐ  超音波
Ｐｉ  入射超音波
Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３  反射超音波（エコー）
Ｓ  応答電気信号
【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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