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発明の名称 燃料貯蔵ラックの自動検査装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−107185(P2003−107185A)
公開日 平成15年4月9日(2003.4.9)
出願番号 特願2001−305311(P2001−305311)
出願日 平成13年10月1日(2001.10.1)
代理人 【識別番号】100087332
【弁理士】
【氏名又は名称】猪股 祥晃 (外2名)
【テーマコード(参考)】
2G075
【Fターム(参考)】
2G075 BA01 CA12 DA15 FC03 FC14 GA15 GA21 GA24 
発明者 梅江 三千男
要約 課題
燃料貯蔵ラックの格子内径の計測とピッチ演算および板厚計測を自動化して、データの再現性の向上を図る。

解決手段
検査対象の燃料貯蔵ラック1を基準台2に設置する。基準台2にはガイドレール3が設けられ、ガイドレール3に沿って移動するY軸駆動部が組み込まれた装置本体5を設置する。装置本体5にX軸駆動部9、X軸駆動部9により移動するZ軸駆動部7を設置する。Z軸駆動部7には燃料貯蔵ラック1の格子1a内に挿入する計測ヘッド収納部6が取り付けられている。計測ヘッド収納部6には板厚計測機構部および内径計測機構部が設けられている。さらに、校正用ラック4、X軸駆動部9、Y軸駆動部、Z軸駆動部7および計測ヘッド収納部6を動作制御する制御装置21を設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】 検査対象物の燃料貯蔵ラックが設置される基準台と、この基準台に設けたガイドレールと、このガイドレールに沿って移動する装置本体と、この装置本体に取り付けられ前記装置本体をY軸およびX軸にそれぞれ移動するY軸駆動部およびX軸駆動部と、このX軸駆動部により移動されるZ軸駆動部と、このZ軸駆動部に取り付けられ前記燃料貯蔵ラックの格子内に挿入される計測ヘッドと、この計測ヘッド内に収納された板厚計測機構部および内径計測機構部と、この板厚計測機構部および内径計測機構部を校正する校正用ラックと、前記X軸駆動部、前記Y軸駆動部、前記Z軸駆動部および前記計測ヘッドを動作制御する制御装置とを具備したことを特徴とする燃料貯蔵ラックの自動検査装置。
【請求項2】 前記制御装置に制御データおよび測定値をファイルするパソコンから構成されるソフト部を接続してなることを特徴とする請求項1記載の燃料貯蔵ラックの自動検査装置。
【請求項3】 前記計測ヘッドは前記Z軸駆動部の動作軸に接続される計測ヘッドケースと、この計測ヘッドケース内に組み込まれた探触子動作用シリンダおよびマグネスケールを駆動するエアーシリンダと、前記計測ヘッドケースに取り付けられたヘッド固定ローラとを具備したことを特徴とする請求項1記載の燃料貯蔵ラックの自動検査装置。
【請求項4】 前記板厚計測機構部は自動遠隔操作によって回転し、4方向の板厚を自動測定する超音波探触子を有することを特徴とする請求項1記載の燃料貯蔵ラックの自動検査装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉から取り出された使用済燃料集合体を収納し燃料貯蔵プール内に貯蔵するための燃料貯蔵ラックの自動検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、原子力発電所においては、燃料貯蔵プール内に燃料貯蔵ラックを据え付けておき、このラックに原子炉から取り出された使用済の燃料集合体を収納して冷却貯蔵し、核燃料の崩壊熱を除去するようにしている。
【0003】図3は基本的な対象物の燃料貯蔵ラック1の全体外観を示すもので、燃料貯蔵ラック1は長方形平板をたて,よこに格子状に組み合わせて多数の格子1aが形成されたもので、その最大格子数は11×12である。その全ての格子1aに対して高さ位置2箇所の内径2方向の寸法測定値、板厚計測値および格子間ピッチ測定値が要求されている。なお、図3中、符号1bは燃料貯蔵ラック1の下端面に取り付けたベースである。
【0004】これらの内径,板厚および格子間ピッチの計測方法としては、図3に示した燃料貯蔵ラック1上に作業員が載り、1名がダイヤルゲージまたは超音波を用いて計測し、他の1名がその測定値を記録する。このように、分担で計測し検査しているため、検査に要する時間が多くなっている。また、人間系のため、連続しての検査は非常に厳しく、測定精度と再現性への影響も否めなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料貯蔵ラックは大型構造物となっており、大型構造物の連続した部分の自動寸法計測は、自動化装置が大きくなること、計測精度および再現性が得られにくいなどの点から、人間系による計測が主になっている。計測器においても内径についてはダイヤルゲージ、板厚計測においては超音波厚さ計を用いているが、接触媒質にグリセリンなど音響性の良い材質のものを使用するため、再現性は良いが、接触媒質の自動供給が難しく、また、後処理に多くの時間を必要とするために、自動化ができない要因が課題であった。
【0006】さらに、計測器そのものは改良されているが、大型構造物の計測においては依然として人間系に頼らねばならないため、計測部分の組み合わせをコンパクト化し集約して装置の小型化を図り、自動計測を行って電子データとしてアウトプットすることが要望されている。
【0007】本発明は上記課題を解決し、上記要望を満たすためになされたもので、内径計測においては2方向を同時に測定し、板厚計測では接触媒質を簡素化した物質として処理性を向上させることを図りながら、正確に、また再現性を図ることができる燃料貯蔵ラックの自動検査装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、検査対象物の燃料貯蔵ラックが設置される基準台と、この基準台に設けたガイドレールと、このガイドレールに沿って移動する装置本体と、この装置本体に取り付けられ前記装置本体をY軸およびX軸にそれぞれ移動するY軸駆動部およびX軸駆動部と、このX軸駆動部により移動されるZ軸駆動部と、このZ軸駆動部に取り付けられ前記燃料貯蔵ラックの格子内に挿入される計測ヘッドと、この計測ヘッド内に収納された板厚計測機構部および内径計測機構部と、この板厚計測機構部および内径計測機構部を校正する校正用ラックと、前記X軸駆動部、前記Y軸駆動部、前記Z軸駆動部および前記計測ヘッドを動作制御する制御装置とを具備したことを特徴とする。
【0009】この発明によれば、制御装置からの指令に基いて自動制御により装置本体が基準台のガイドレールに沿って燃料貯蔵ラック上を移動する。そして、所定の格子に計測ヘッドを挿入して前記ラックの板厚および内径を計測する。また、計測ヘッドは自動制御によりラック内の高さ方向をリニアに設定することができ、指定の測定部位へ移動することができる。内径計測機構部は自動遠隔操作によってX−Yの2方向を同時に読み取ることができる。また、板厚計測機構部は自動遠隔操作によって回転し、4方向を自動で測定できる。
【0010】請求項2に係る発明は、前記制御装置に制御データおよび測定値をファイルするパソコンから構成されるソフト部を接続してなることを特徴とする。この発明によれば、全格子の測定が終了した場合、ソフト部に組み込んだコンピュータで格子のピッチを自動計算し、パソコンのモニタ画面上に全てのデータの評価結果を表示し、取り込んだデータを記録として成績表にまとめることで、燃料貯蔵ラックの検査の省力化に寄与することができる。
【0011】請求項3に係る発明は、前記計測ヘッドは前記Z軸駆動部の動作軸に接続される計測ヘッドケースと、この計測ヘッドケース内に組み込まれた探触子動作用シリンダおよびマグネスケールを駆動するエアーシリンダと、前記計測ヘッドケースに取り付けられたヘッド固定ローラとを具備したことを特徴とする。
【0012】この発明によれば、探触子の伸縮動作と連動して接触媒質を探触子前面に塗布することができる。格子内径測定においては、エアー駆動するマグネスケールとその先端部の計測部をX−Yの2方向に配置することによって、同レベルの内径位置を計測することができる。
【0013】請求項4に係る発明は、前記板厚計測機構部は自動遠隔操作によって回転し、4方向の板厚を自動測定する超音波探触子を有することを特徴とする。この発明によれば、板厚計測機構部は超音波厚さ測定用探触子を有しており、探触子が自動制御によって前後の動作を行い、測定部へ均一な荷重で押し付けることができる。
【0014】本発明に係る燃料貯蔵ラックは格子内径、板厚および格子間ピッチの計測データを必要とすることから、格子内径計測においては、エアー駆動する小型マグネスケールとそのセンサーの先端部を改良した計測部から構成され、それをX/Yの2方向に配置して同レベルの内径位置を計測する機構とする。
【0015】また、板厚計測においては、超音波厚さ計と90度ピッチで回転する機構部から構成され、超音波厚さ計の探触子はシリンダ先端へ取り付けられ、探触子自身がフレキシブルに動く機構とし、90度ピッチで回転する機構部へ組み込む。
【0016】さらに、探触子の伸縮動作と連動して接触媒質を探触子前面へ塗布する接触媒質供給機構部および吸引部とから構成される。これらの計測機構部の一連動作と計測データの取り込みを自動的に行う。
【0017】次に、本発明の動作例を図1により説明する。正確にレベルが出されて設置された基準台2に燃料貯蔵ラック1をつり込むとともに装置本体5をセットする。検査マニュアル操作により燃料貯蔵ラック1の3点を計測ヘッド6により計測しラック位置を確認する。この操作により、ラックを構成している全ての格子部の位置を割り出すことができる。
【0018】次に、計測ヘッド6内に組み込まれたリニアゲージおよび超音波厚さ計の校正を校正用ラック4を用いて行った後、燃料貯蔵ラック1の計測を開始する。以後の動作は全て自動計測となる。
【0019】まず、最初の燃料貯蔵ラック1の格子1a上に装置本体5を移動し、計測ヘッド6が格子1a内へ下降し所定の位置で停止後、内径のX/Yの2方向を測定する。次に、超音波厚さ計の探触子前面に接触媒質を塗布した後、エアーシリンダーにより探触子を格子板面へ押し付け、板厚を測定する。
【0020】この動作を3回繰り返した後、正規のデータとして読み取り、90度毎に回転して同様に計測することで、その位置での計測が終了し、次の測定位置へ下降して所定の位置で停止する。同様に前述の一連の動作を行う。検査すべき1箇所の格子の計測が終了したら、隣箇所の格子へ移動し、繰り返し計測する。
【0021】全格子の測定が終了したならば、コンピュータでピッチを自動計算し、モニタ画面上に全てのデータの評価結果を表示する。取り込んだデータを記録として成績表へまとめることで、検査の省力化に寄与することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】図1および図2により本発明に係る燃料貯蔵ラックの自動検査装置の実施の形態を説明する。図1は燃料貯蔵ラック1の上面部分を一部切欠して示しており、燃料貯蔵ラック1の上面部分にY軸駆動部を搭載した装置本体5が載置される。なお、基準台2およびガイドレール3は部分的に示している。
【0023】また、符号4は燃料貯蔵ラック1の近傍に校正用ラックを示し、21は制御装置、22はパソコンで、制御装置21とパソコン22は部分的に離間した状態で模式的に示されている。制御装置21は装置本体5、計測ヘッド収納部6、Z軸駆動部7、リニアゲージ8およびX軸駆動部9と電気的に接続している。
【0024】すなわち、本実施の形態に係る自動検査装置は、図1および図2に示したように装置本体(Y軸駆動部)5を載置し移動するための基準台2と、装置本体(Y軸駆動部)5が基準台2に移動するためのガイドレール3を有している。
【0025】また、装置本体5には格子1a内に挿入され計測を実施する測定ヘッド11を移動させるZ軸駆動部7、Z軸駆動部7を移動させるX軸駆動部9を備えている。測定ヘッド11内には板厚計測用探触子14および内径計測用マグネスケール17が収納されている。その他、校正用ラック4、装置の一連動作を制御する制御装置21、ソフト部として制御データおよび測定値をファイルするパソコン22が設置されている。
【0026】本実施の形態ではまず、クレーンにより燃料貯蔵ラック1を基準台2内に設置する。制御装置21およびパソコン22の電源を投入し起動させ、装置本体(Y軸駆動部)5の原点位置まで動作させる。次にパソコン22で板厚計測用探触子14および内径計測用マグネスケール17の校正を行うため校正用ラック4へ移動する。目視等によって位置確認してパソコン22上の校正ボタンを押し、センサーの校正を行う。
【0027】次に、燃料貯蔵ラック1の位置をパソコン22に記憶させ、全格子の位置を計算させるために燃料貯蔵ラック1の第一原点へ装置本体(Y軸駆動部)5を移動する。目視等によって位置確認をした装置本体(Y軸駆動部)5のボタンにより後パソコン22へ記憶させる。
【0028】同様にして、第二原点および第三原点をパソコン22へ記憶させる。ここまでの操作で計測の準備は全て終了し、次に行うのはパソコン22上で測定ボタンをクリックすれば自動で測定を行う。
【0029】つぎに、自動での動作例を説明する。まず、装置本体(Y軸駆動部)5が燃料貯蔵ラック1の最端部格子へ移動し停止する。Z軸動作軸10の先端へ取り付けられた測定ヘッド11が、Z軸駆動部7により計測ヘッド収納部6から下降し、ヘッド固定ローラ20を介して燃料貯蔵ラック1の格子1a内へ挿入され、規定した最初のレベル位置で停止する。
【0030】制御装置21よりエアーシリンダ19へエアーを供給して、マグネスケール17を動作させ、内径測定端子部18を格子1a内面へ押し当てることによって内径を測定する。マグネスケール17はX/Yの2方向に付けてあり、同時に同じレベルの位置を測定する構造となっている。
【0031】最初のレベル位置での内径測定が終了した後、再度Z軸動作軸10の先端へ取り付けられた測定ヘッド11が、Z軸駆動部7によりヘッド固定ローラ20を介して格子1a内を下降して板厚計測位置で停止する。
【0032】次に、接触媒質を制御装置21から接触媒質供給ライン13を経て、板厚計測用探触子14の前面へ塗布するとほぼ同時に制御装置21から探触子動作用シリンダ12へエアーを供給してシリンダを伸ばし、探触子動作用シリンダ12の先端へ取り付けられた板厚計測用探触子14を燃料貯蔵ラック1の格子1a内面へ押し付けられることによって板厚を測定する。
【0033】この時、格子1a内面の凹凸に順応するように、板厚計測用探触子14がフレキシブルに動く構造としている。なお、板厚計測用探触子14を燃料貯蔵ラック1の格子1a内面へ押し付ける動作は3回繰り返した後、最終の測定データをパソコン22へ記憶させる。なお、余分な接触媒質は接触媒質受け15から制御装置21へ戻され再使用される。
【0034】次に、探触子回転モータ16によって探触子動作用シリンダ12および板厚計測用探触子14を90度回転し停止して、前述と同様に接触媒質を制御装置21から接触媒質供給ライン13を経て、板厚計測用探触子14の前面へ塗布する。
【0035】これとほぼ同時に制御装置21から探触子動作用シリンダ12へエアーを供給してシリンダを伸ばし、探触子動作用シリンダ12の先端へ押し付けられた板厚計測用探触子14を燃料貯蔵ラック1の格子内面へ押し付け板厚を測定する。同様に最終の測定データをパソコン22へ記憶させる。以下、180度および270度と、同様な動作を行い板厚を測定する。
【0036】次に、Z軸動作軸10の先端へ取り付けられた計測ヘッド11が、Z軸駆動部7によりヘッド固定ローラ20を介して再度格子内を下降して2番目の内径測定位置レベルへ移動して停止し、前述と同様に制御装置21からエアーシリンダ19へエアーを供給してマグネスケール17を動作させ、内径計測端子部18を格子内面へ押し当てることによって内径を測定する。
【0037】前述と同様にX/Yの2方向を同時に測定して測定データをパソコン22へ記憶させた後、Z軸動作軸10の先端へ取り付けられた計測ヘッド11が、Z軸駆動部7により計測ヘッド収納部6までヘッド固定ローラ20を介して格子内を上昇し停止する。
【0038】ここまでが最初となる格子の計測動作であり、続けて隣の格子へ移動して、内径測定から同様な動作を繰り返しながら燃料貯蔵ラック1の全格子を測定する。ピッチ測定については、内径および板厚計測が終了した時点でパソコン22で計算する。また、規定値に対する合否結果をパソコン22上の画面に表示し、目視化ができるようにしてあり、測定データはすぐに成績書としてアウトプットすることができる。
【0039】また、超音波厚さ計による板厚計測の自動化については接触媒質にグリセリンを使用した場合、塗布が難しく、一方、グリセリン以外の水を使用した場合は、粘度の関係から接触面へ残留させることの困難性を解消できる。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、燃料貯蔵ラックの格子内径、ピッチおよび板厚計測を自動化することにより検査時間が大幅に削減でき、測定精度および再現性についても大きく改善でき、品質への信頼性の向上に寄与することができる。




 

 


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