特表 2024-536979 垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20241003BHJP

   G01C 7/06 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 G

G01C7/06

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513080

(86)(22)【出願日】2021-12-08

(85)【翻訳文提出日】2024-04-15

(86)【国際出願番号】 RU2021000551

(87)【国際公開番号】W WO2023055252

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】2021128441

(32)【優先日】2021-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】RU

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518312460

【氏名又は名称】ジョイント ストック カンパニー“ロスエネルゴアトム”

(71)【出願人】

【識別番号】524051885

【氏名又は名称】ジョイント ストック カンパニー “エヌ． エー． ドレジャーリ リサーチ アンド デベロップメント インスティテュート オブ パワー エンジニアリング”

(71)【出願人】

【識別番号】520514768

【氏名又は名称】サイエンス アンド イノヴェーションズ － ニュークリア インダストリー サイエンティフィック デベロップメント，プライベート エンタープライズ

(71)【出願人】

【識別番号】524052099

【氏名又は名称】オブチェストヴォ エス オグラニチェンノイ オトヴェットヴェンノスチュ “プロローグ”

(74)【代理人】

【識別番号】110001900

【氏名又は名称】弁理士法人 ナカジマ知的財産綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】フェドロフ， アルチョム・ニコラエヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】ポドシンニコフ， アレクサンドル・アレクサンドロヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】ステパノフ， マクシム・アレクセーヴィッチ

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA65

2F065BB08

2F065DD02

2F065FF52

2F065GG04

2F065GG25

2F065LL02

2F065MM06

2F065PP01

2F065PP26

2F065UU03

(57)【要約】

本発明は、測定技術、すなわち黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉（LWGR）の原子炉燃料チャンネルを含む、垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置に関する。
この技術的成果は、原子炉燃料チャネルを含む流路の撓みの測定精度を維持しつつ、垂直方向に延びる流路の撓みの測定装置の製造を簡素化することである。
この装置は、少なくとも１つの光ファイバーセンサーを備えた可撓性の中空支持ロッドを含み、前記光ファイバーセンサーは、密閉された管状ケーシングにより閉じられたコアを備え、前記コアの上部は、中央に円筒形の空洞を有する取付スリーブの形式であり、前記コアの下部は、中央ロッドの形式であり、前記中央ロッドに、長手方向のセクター状の切り込みが設けられ、当該切り込みに、長手方向の貫通孔を備えたフェルールが固定されており、前記中央ロッドの下端には、重力振り子が配置されており、光ファイバー回線が前記フェルールの長手方向の貫通孔を通って敷設され、前記光ファイバーセンサーを、コンピューターに接続された波長可変レーザーと光検出器に接続し、前記光ファイバーセンサーの前記密閉された管状ケーシング内の空洞が不活性ガスで満たされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置であって、
少なくとも１つの光ファイバーセンサーを備えた可撓性の中空支持ロッドを含み、
前記光ファイバーセンサーは、密閉された管状ケーシングにより閉じられたコアを備え、
前記コアの上部は、前記可撓性の中空支持ロッドの下端にしっかりと固定された、中央に円筒形の空洞を有する取付スリーブの形式であり、
前記コアの下部は、前記取付スリーブと同軸の中央ロッドの形式であり、
前記取付スリーブの円筒形の空洞の下部には、光ファイバー回線を設置するための貫通穴が前記中央ロッドの外径の周囲に形成され、
前記中央ロッドに、長手方向のセクター状の切り込みが設けられ、当該切り込みに適合する、長手方向の貫通孔を備えたフェルールが固定されており、
前記中央ロッドの下端には、可撓性の支持部により、前記コアの長手方向軸に対して傾くことができる重力振り子が、互いに対向する前記フェルールの下面と当該重力振り子の上端との間に隙間が形成されるように配置されており、
光ファイバー回線は、前記フェルールの長手方向の貫通孔、前記取付スリーブの空洞の下部に形成された貫通穴、前記取付スリーブの空洞および前記可撓性の中空支持ロッド内の空洞を通って敷設され、前記光ファイバーセンサーを、コンピューターに接続された波長可変レーザーと光検出器に接続し、
さらに、前記光ファイバー回線の下端が前記フェルールの下面と同一平面上に設定されており、
前記光ファイバーセンサーの前記密閉された管状ケーシング内の空洞が不活性ガスで満たされている
ことを特徴とする装置。

【請求項2】

一次情報処理部を備え、その入力が前記光検出器に電気的に接続され、その出力がコンピューターに接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記密閉された管状ケーシングは、その下部自由端に密閉されたカバーを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。

【請求項4】

前記重力振り子を前記中央ロッドに連結する前記可撓性の支持部は、前記コアの横断面を細くすることによるコアネックの形態で形成され、前記重力振り子が前記コアの長手方向軸からずれることを可能にする
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定技術、すなわち黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉（ＬＷＧＲ）の原子炉燃料チャンネルを含む、垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明の本質的特徴に最も近いものは、光ファイバーセンサーを備えた支持体を含む、ＬＷＧＲ燃料チャネルの撓みを測定するための装置である（ロシア特許第２６２６３０１号、公開日２０１７年７月２５日、IPC G01B 5/20）。

【0003】

原子炉燃料チャネルの撓みを測定するための既知の装置では、耐放射線性石英系光ファイバーの構造内に複数レベルで埋め込まれたファイバ・ブラッグ・グレーティングである光ファイバー歪センサーが使用される。支持体は、可撓性の中空ロッドの形式であり、その内面の周囲に沿って光ファイバー歪センサーが配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ロシア特許第２６２６３０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＬＷＧＲの燃料チャネルの撓みを測定する既知の装置の欠点は、耐放射線性石英系光ファイバーの内部に屈折率を変化させた微細な部分を技術的に複雑に実装してブラッググレーティングを形成することに伴う、複雑で労力のかかる光ファイバー歪みセンサーの製造技術にある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、運転中の黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉（ＬＷＧＲ）を含む燃料チャネルの幾何学的パラメータの変化に関する信頼性の高い情報を得る可能性を維持しつつ、ブラッググレーティングを形成する、屈折率を変化させた微細な部分を得るために、複雑で労力を要する技術的な操作が含まれる耐放射線性石英系光ファイバーの使用を排除することを可能にする、原子炉燃料チャネルの撓みを測定する装置を創出することである。

【0007】

本発明の技術的成果は、原子炉燃料チャネルを含む流路の撓みの測定精度を維持しつつ、垂直方向に延びる流路の撓みの測定装置の製造を簡素化することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の技術的成果は、以下の装置により達成される。すなわち、垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置であって、少なくとも１つの光ファイバーセンサーを備えた可撓性の中空支持ロッドを含み、前記光ファイバーセンサーは、密閉された管状ケーシングにより閉じられたコアを備え、前記コアの上部は、前記可撓性の中空支持ロッドの下端にしっかりと固定された、中央に円筒形の空洞を有する取付スリーブの形式であり、前記コアの下部は、前記取付スリーブと同軸の中央ロッドの形式であり、前記取付スリーブの円筒形の空洞の下部には、光ファイバー回線を設置するための貫通穴が前記中央ロッドの外径の周囲に形成され、前記中央ロッドに、長手方向のセクター状の切り込みが設けられ、当該切り込みに適合する、長手方向の貫通孔を備えたフェルールが固定されており、前記中央ロッドの下端には、可撓性の支持部により、前記コアの長手方向軸に対して傾くことができる重力振り子が、互いに対向する前記フェルールの下面と当該重力振り子の上端との間に隙間が形成されるように配置されており、光ファイバー回線は、前記フェルールの長手方向の貫通孔、前記取付スリーブの空洞の下部に形成された貫通穴、前記取付スリーブの空洞および前記可撓性の中空支持ロッド内の空洞を通って敷設され、前記光ファイバーセンサーを、コンピューターに接続された波長可変レーザーと光検出器に接続し、さらに、前記光ファイバー回線の下端が前記フェルールの下面と同一平面上に設定されており、前記光ファイバーセンサーの前記密閉された管状ケーシング内の空洞が不活性ガスで満たされていることを特徴とする。

【0009】

有利には、一次情報処理部を備え、その入力が前記光検出器に電気的に接続され、その出力がコンピューターに接続されているとしても良い。

【0010】

また、前記密閉された管状ケーシングは、その下部自由端に密閉されたカバーを備えているとしても良い。

【0011】

さらに、前記重力振り子を前記中央ロッドに連結する前記可撓性の支持部は、前記コアの横断面を細くすることによるコアネックの形態で形成することができ、コアネックの材料による弾性変形の範囲内で、重力振り子がコアの長手方向軸から重力によりずれることを可能にするとしても良い。

【0012】

提案された技術的解決策、すなわち垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置について、以下に説明する具体的な実施形態の例によって説明する。

【0013】

示された例は唯一の可能なものではないが、この一連の本質的特徴によって記載された技術的結果を達成する可能性を明確に示している。図面によって説明される本発明の本質は、以下の通りである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】延長された垂直方向の流路の撓みを測定する装置の一般的な概略図である。

【図2】光ファイバーセンサーの全体図である。

【図3】原子炉燃料アセンブリの真っすぐな中心管内における光ファイバーセンサーの位置を示す図である。

【図4】原子炉燃料アセンブリの撓んだ中心管内における光ファイバーセンサーの位置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

垂直方向に延びる流路の撓みを測定する装置は、可撓性の中空支持ロッド１と、可撓性の中空支持ロッド１の下端に取り付けられ、光ファイバー回線によって波長可変レーザー３と光検出器４に接続されている少なくとも１つの光ファイバーセンサー２とを含む。波長可変レーザー３と光検出器４は、一次情報処理部５を介してコンピューター６に接続されている。光ファイバーセンサー２は、密閉された管状ケーシング７で閉じられたコアを含む。

【0016】

コアの上部は、可撓性の中空支持ロッド１の下端にしっかりと固定された取付スリーブ８の形で作られている。取付スリーブ８は、中央に円筒形の空洞を有する。コアの下部は、取付スリーブ８と同軸の中央ロッド９の形で作られている。

【0017】

コアの取付けスリーブ８の中央空洞の下部には、コアの中央ロッド９の外径の周囲に、光ファイバー回線１０を設置するための貫通孔が設けられている。

【0018】

コアの中央ロッド９には、長手方向のセクター状の切り込みが設けられており、この切り込みに適合する、長手方向の貫通孔を備えたフェルール１１が固定されている。

【0019】

コアの中央ロッド９の下端には、コアの長手方向軸に対して傾くことができる重力振り子１２が配置されている。

【0020】

重力振り子１２は、可撓性の支持部１３によりコアの中央ロッド９に接続されており、可撓性の支持部１３を挟んで互いに対向する、重力振り子１２の上端とフェルール１１の下面との間に隙間１４が形成されるように設置されている。

【0021】

各光ファイバーセンサー２と、コンピューター６に接続された波長可変レーザー３および光検出器４とを接続する各光ファイバー回線１０は、フェルール１１の長手方向の各貫通孔、コアの取り付けスリーブ８および可撓性の中空支持ロッド1の中央空洞および貫通孔を通って敷設されている。

【0022】

光ファイバーセンサーの動作を確実にするために、光ファイバー回線１０の下端は、フェルール１１の下面と同一平面に設定されている。

【0023】

光ファイバーセンサー２の密閉された管状ケーシング７の空洞には、不活性ガスが充填されており、そのセンサーの、測定の精度に影響を与える環境影響からの保護と保全が行われる。密閉された管状ケーシング７は、一つの実施形態では、その下部自由端に密閉固定されたカバー１５を備えることができる。

【0024】

一つの実施形態によれば、重力振り子１２を、例えばポリアミド製の可撓性を有するサスペンション１３によって、中央ロッド９の下端に取り付けることができる。

【0025】

別の実施形態によれば、コアと振り子１２が単一の部材で作られてもよい。その単一の部材は、中央ロッド９の下部に、その横断面を細くすることによるネックが設けられ、そのネックが可撓性のサスペンション１３を形成する。

【0026】

フェルール１１の下面と重力振り子１２の上端との間に形成される隙間１４の大きさは、０．５ｍｍ以下であり、これにより重力振り子１２の偏向角度が制限されている。この場合、可撓性の支持部１３の一実施形態であるコアのネックは、重力振り子１２がコアの幾何学的軸に対して傾いたときに弾性変形域内で動作することになる。これによって、装置の操作性が保証される。

【0027】

本装置の動作を、原子炉燃料チャネルの撓みを測定する例で説明する。

【0028】

支持要素である支持ロッド１が初期位置に配置される。初期位置とは、可撓性の中空支持ロッド１が燃料アセンブリの中心管１６内に完全に降下された位置である。

【0029】

撓みの測定は、光ファイバーセンサー２が下端に固定された可撓性の中空支持ロッド１を燃料アセンブリの中心管１６内において引き上げることによって行われる。この際、波長可変レーザー３からの光信号が光ファイバー回線１０を通じて光ファイバーセンサー２に伝送され、光ファイバーセンサー２の重力振り子１２によって反射された信号が光ファイバー回線１０を通じて光検出器４で受信される。

【0030】

原子炉燃料チャネルに撓みがあり、それに伴って燃料アセンブリの中心管１６に撓みが生じている場合、可撓性の中空支持ロッド１は、燃料アセンブリのその撓んだ中心管１６に沿って移動する。この際、光ファイバーセンサー２とそのコアとの幾何学的軸が垂直方向から逸脱すると、光ファイバーセンサー２の重力振り子１２は、重力の影響を受けて、可撓性の支持部１３により、光ファイバーセンサー２の幾何学的軸の、重力ベクトルからの偏向角に比例する角度だけ傾く。

【0031】

可撓性の中空支持ロッド１が引き上げられる際に、光ファイバーセンサー２の幾何学軸が重力ベクトルから逸脱すると、その結果、光ファイバーセンサー２が傾いたときに垂直姿勢をとる傾向がある重力振り子１２（図４に記載の角度α）に対してフェルール１１の下面がずれることが生じる。

【0032】

重力振り子１２に対するフェルール１１のずれの結果、隙間１４の幾何学パラメータが変化する。すなわち、重力振り子１２の反射面と、フェルール１１の長手方向の貫通孔内に配置された光ファイバー回線１０の下端との間の距離に変化が生じる（図４参照：隙間の寸法Ｘ¹ ₁≠Ｘ¹ ₂）。

【0033】

これにより、反射光信号（ビーム）の干渉パターンに変化が生じ、その変化が生じた反射光信号が光検出器４で記録され、コンピューター６にインストールされている専用ソフトウェアで解析される。

【0034】

測定の結果、それぞれの光ファイバー回線１０ごとに、隙間１４のプロフィログラムが記録される。得られた隙間１４のプロフィログラムに基づいて、燃料アセンブリの中心管１６の、垂直軸からの撓みの大きさと方向のプロフィログラムが計算される。そして、原子炉燃料チャネルの撓みの大きさと方向が計算される。

【0035】

装置の動作テストを実施した結果、提案された装置を使用した測定精度の高さが示された。

【0036】

提案された装置は、様々な産業分野において、長い垂直方向の流路や配管の撓み（曲率）の有無とその量を管理するために使用することができ、黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉（ＬＷＧＲ）を含む原子炉燃料チャネルの撓みを測定するためにも使用できる。

【0037】

提案された装置を使用することにより、燃料アセンブリの中心管の撓みを必要な精度で検出、測定することが可能になり、それに基づいて原子炉燃料チャネルの撓みを判定することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】