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超音波による温度測定及び探傷方法超音波による温度、欠陥の測定方法ならびにその測定装置

国内特許コード P150012145
整理番号 13906
掲載日 2015年7月8日
出願番号 特願2013-244628
公開番号 特開2015-102481
出願日 平成25年11月27日(2013.11.27)
公開日 平成27年6月4日(2015.6.4)
発明者
  • 平林 勝
  • 荒 邦章
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 超音波による温度測定及び探傷方法超音波による温度、欠陥の測定方法ならびにその測定装置
発明の概要 【課題】本発明は、高温、高放射線環境下の過酷な環境においても精度良く環境温度の測定ができる温度、欠陥の測定方法を提供する。
【解決手段】測定環境に、超音波の伝搬媒体となる金属棒に、測定用の測定用切込みを対にして設け、該金属棒を測定環境に挿入し、超音波センサによって前記金属棒に超音波を伝播させ、前記金属棒の測定用切込みならびに金属棒先端部からの反射波を解析することによって測定環境の温度と測定環境内にある構造物の欠陥の有無とを測定する超音波による温度、欠陥の測定装置であって、超音波発信制御手段と、超音波受信制御手段と、温度解析手段と、構造物の欠陥を探傷する探傷手段とからなる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


一般に、液体、固体を問わず、遠隔位置あるいは狭隘部の温度を測定する場合には、超音波センサによって液体あるいは固体中に超音波を伝播させ、その反射波の戻り時間を測定し、基準音速との対比を行い、速度の変化から液体の温度を測定する方法が用いられている。(特許文献1)
また、遠隔位置あるいは狭隘部の温度を測定する場合には、光ファイバなどを利用して、遠隔位置あるいは狭隘部での超音波センサによる超音波伝播を実現し、その反射波の戻り時間を測定し、基準音速との対比を行い、超音波の速度の変化から液体の温度を測定する方法が用いられている。(特許文献2)
さらに、超音波を利用した一般的な温度測定の原理は数多く紹介されているが、基本原理的な技術紹介であり、実用に即した測定方法とするためには種々の工夫が必要とされる。(非特許文献1)
しかしながら、これらは、超音波センサが正常に稼働できる比較的低温の環境に限られたものである。



一方、福島第一原子力発電所の事故に見られるように、過酷事故における原子炉内の温度測定の重要度が再認識され、一方で原子炉内に挿架されるセンサは、過酷環境によって破損し、その機能を果たさなかった。主たる課題は、温度、放射線にあった。また、このような高温、高放射線環境下での測定要求は、原子炉施設の事故に限らず、再処理施設のガラス固化体処理プロセスなどに例示されるように、測定を不可あるいは困難にしていた。



また、事故などに限らず、原子炉施設では安全上重要な機器や設備に対する健全性維持が要求される。ただ、これを実現するためには、原子炉施設の容器の蓋を開放するなどの必要が生じ、施設の稼働中に検査を行うことができず、やむを得ず施設を停止した時に検査を行うことで対処している。このやり方では、施設を停止するによって本来の稼働中の状況測定が困難となっていた。



すなわち、高温、高放射線環境下においても環境温度の測定を可能とする測定方法の実現が要求されるようになってきた。

産業上の利用分野


本発明は、超音波を利用した遠隔地点の温度ならびに欠陥を検出する方法およびその装置に関する。詳細には、所定位置に測定用切込みを設けた金属棒に超音波を伝播させ、金属棒に設けられた測定用切込みからの反射波を解析することによって所定位置での周囲温度と、さらには、金属棒先端部にある構造物の欠陥の有無を測定する技術に関する。



ここで、測定用切込みとは、金属棒の断面に設けて超音波を反射させるようにするためのものであり、「形状不連続部」であればよく、矩形みぞ、スリット、ノッチ、穴、突起などの任意の形状を採用することができる。本発明では、これらを総称して「測定用切込み」として説明する。

特許請求の範囲 【請求項1】
測定環境に、超音波の伝搬媒体となる金属棒に、測定用切込みを対にして設け、該金属棒を測定環境に挿入し、超音波センサによって前記金属棒に超音波を伝播させ、前記金属棒の測定用切込みならびに金属棒先端部からの反射波を解析することによって測定環境の温度と測定環境内にある構造物の欠陥の有無とを測定する超音波による温度、欠陥の測定方法であって、
前記超音波センサから発信する超音波を制御する超音波発信制御手段と、
超音波センサが受信した超音波を制御する超音波受信制御手段と、
前記超音波発信制御手段の情報と前記超音波受信手段の情報から、前記測定環境の温度を解析する温度解析手段と、
前記金属棒先端部から反射された超音波を基に前記金属先端部近傍の構造物の欠陥を探傷する探傷手段とからなる
ことを特徴とする超音波による温度、欠陥の測定方法。

【請求項2】
前記対となる測定用切込みは、測定点の位置に合わせて前記金属棒の複数位置に設けることを特徴とする請求項1に記載の超音波による温度、欠陥の測定方法。

【請求項3】
前記金属棒は、測定環境の高温ならびに、放射線環境下に耐える高融点材料であることを特徴とする請求項1乃至2に記載の超音波による温度、欠陥の測定方法。

【請求項4】
測定環境に、超音波の伝搬媒体となる金属棒に、測定用切込みを対にして設け、該金属棒を測定環境に挿入し、超音波センサによって前記金属棒に超音波を伝播させ、前記金属棒の測定用切込みならびに金属棒先端部からの反射波を解析することによって測定環境の温度と測定環境内にある構造物の欠陥の有無とを測定する超音波による温度、欠陥の測定装置であって、
前記超音波センサから発信する超音波を制御する超音波発信制御手段と、
超音波センサが受信した超音波を制御する超音波受信制御手段と、
前記超音波発信制御手段の情報と前記超音波受信手段の情報から、前記測定環境の温度を解析する温度解析手段と、
前記金属棒先端部から反射された超音波を基に前記金属先端部近傍の構造物の欠陥を探傷する探傷手段とからなる
ことを特徴とする超音波による温度、欠陥の測定装置。

【請求項5】
前記対となる測定用切込みは、測定点の位置に合わせて前記金属棒の複数位置に設けることを特徴とする請求項4に記載の超音波による温度、欠陥の測定装置。

【請求項6】
前記金属棒は、測定環境の高温ならびに、放射線環境下に耐える高融点材料であることを特徴とする請求項1乃至2に記載の超音波による温度、欠陥の測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013244628thum.jpg
出願権利状態 公開
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