JPS586141B2 - 音響導波棒の取付け方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、音響振動検出点で得られる音響情報を音響一
電気変換奏子に伝播する導波棒の取付け方法に関するも
のである。

例えば、水冷却型原子炉運転中に冷却水の漏洩が生じた
場合、漏洩音の発生現象を利用してその漏洩が迅速かつ
正確に検出する原子炉冷却材漏洩検出装置や、アコース
テイク・エミツション（以下「ＡＥ」と略記する）現象
を利用した各種機器の健全性監視装置では、検出点で得
られる音響情報を効率よく電気信号に変換する必要があ
る。

水冷却型原子炉の場合を例にとると、一次冷却水は、通
常、高温高圧状態でしかも高放射化された状態で一次冷
却系内を循環している。

それ故、原子炉の運転状態において、一次冷却系の圧力
バウンダリを構成している配管や容器等は２００℃以上
である。

また、一次冷却水の漏洩や健全性を監視すべき箇所は、
極めて多く、圧力管型原子炉の上昇管や入口配管のよう
な場合には、同じ目的の配管だけでも数百本以上となる
。

従って、配管１本毎に検出器を取付ければ、多数の検出
器とそれに付属する多数の電子回路が必要となり、装置
が複雑になり、また設備費も高価となる。

そこで、このような環境下で使用する検出器は次のよう
な条件を満足する必要がある。

（１）圧電型の音響一電気変換素子（ＰＺＴ）は使用限
界温度が約６０℃程度であるから、この温度以下の場所
に設置すること、 （２）数百箇所の検出点を少ない装置で監視可能である
こと、 （３）高い放射線環境下からできるだけ離れた地点で検
出可能なこと、 である。

かかる諸条件を満たすため、従来、１〜５ｍｍφの金属
性導波棒が利用されてきた。

即ち、金属製導波棒の先端を音響振動検出点である配管
壁や機器壁に溶接し、基端に音響−電気変換素子を取付
ける。

また、少数本の導波棒る使用する場合には、第１図に示
すように、音響−電気変換素子１と複数の導波棒との結
合が困難なため、１本のマスタ導波棒２ａを他の導波棒
２ｂ，２ｃより多少太い径にし、その途中で導波棒２ｂ
，２ｃを溶接している。

各導波棒２ａ，２ｂ，２ｃの先端はそれぞれ検出点であ
る配管３ａ，３ｂ，３ｃの壁面に溶接される。

ＡＥ源や漏洩音源からの音響振動は、配管壁や機器壁を
伝播し、導波棒ヘエネルギーｉｏを供給する。

この種の導波棒の波動の減衰は、主として、検出点での
溶接部４、導波棒同志の溶接部５およびマスタ導波棒２
ａと音響一電気変換素子１との結合部で生じる。

そして、減衰率は、検出点での溶接部４で２〜４ｄＢ（
１００〜１０００ＫＨｚ）、導波棒同志の溶接部５で６
〜８ｄＢと大きな値となってしまう。

なお、音響一電気変換素子１の結合部はシリコン系の音
響カプラントを使用することで波動の減衰を防ぐことが
でき、あまり問題はない。

更に、従来の方式で１０〜２０箇所の検出点を１個の音
響一電気変換素子で監視するとすれば、マスタ導波棒の
１点で他の全ての導波棒を溶接することは不可能となり
、機械的強度の関係から１０ｍｍφ程度の太いマスタ導
波棒８に、第２図に示す如く、各導波棒９ａ，９ｂ，・
・・，９ｘを溶接位置をずらせて取付けなければならず
、多くの分岐点を有することになる。

それ故、音響一電気変換素子１へのエネルギーの伝達が
悪くなり、減衰率が大きくなる。

また、導波棒の直径が１０ｍｍφ以上太くなると、周波
数分数式ｆｃ∝ｃ／ｄ（但し、ｆｏはハイパス遮断周波
数（Ｈｚ）、ｃは金属中の波の速度（ｃｍ／ｓ）、ｄは
導波棒の直径（ｃｍ））から分るように、１００ＫＨｚ
以下の周波数成分（流動音やポンプ回転音の如き環境雑
音成分）を多く通すことになり、１００ＫＨｚ以下の周
波数成分に対する１００〜１０００ＫＨｚの周波数成分
の比率が５ｍｍφ以下の導波棒の場合と比べて小さくな
るから適当でない。

更に、導波棒の直径が大きいと、容器や配管等へ取付け
るための曲げ加工の如き機械加工性能が悪くなる。

従って、従来のような導波棒の取付け方では、溶接や減
衰率の観点から、１本のマスタ導波棒に接合しうる導波
棒の数は５本程度が限度である。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、波動伝播特性が良く、１個の音響−電気変換素子に対
して多数の導波棒を接続することのできる音響導波棒の
取付け方法を提供することにある。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

鉄、銅、真ちゅう、ステンレス鋼、アルミニウム、カド
ミウム等の金属製の導波棒の先端部を、角錐あるいは円
錐状の中実導波錐体の中心に設けた孔に、その頂部から
挿入し、即ち先太状とし、両者の間隙に銀ロウ等を流し
込んで結合させる。

また、該導波錐体の底部を音響検出点である圧力容器や
配管等の壁に結合させる。

このようにすると、導波錐体と圧力容器や配管等の壁と
の結合面積が大きくなり、この結合部における伝播波動
の減衰を防ぐことができる。

導波棒の基端部における音響一電気変換素子との結合は
、導波棒の取付けが１本であれば、円板を介して結合す
ればよい。

また、円板の代りに円錐形にしてもよい。

多数本の導波棒を組合せる場合には、例えば第３図、第
４図に示すようにすればよい。

各導波棒の先端部の取付け方は上記の場合とほとんど同
様である。

各導波棒１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・・，１２ｘの先
端部に、導波円錐体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，・・・，
１６ｘを取付ける。

音響振動検出点である所望の管壁や機器壁１３ａ．１３
ｂ，１３ｃ，・・・，１３ｘには、予め円筒１７ａ．１
７ｂ，１７ｃ，・・・，１７Ｘを溶接しておき、その表
面に前記導波円錐体１６ａ，１６ｂ．１６ｃ，・・・，
１６ｘを溶接、銀ロウ付、あるいは適当な治具で接合す
る。

各導波棒１２ａ，１２ｂ．１２ｃ，・・・，１２ｘの基
部は、そろえられて、蓮根状に多数の孔を有する束ね金
具１９の各孔に挿通されて束ねられ、更に、束ね金具１
９側が小径である段付円管２０で結束する。

円管２０の上端は導波棒１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，・・
・，１２ｘの基端面より３〜５ｍｍ程度外方に突出する
ように設定する。

次いで、この円管２０の上部から銀ロウを流し込む。

この銀ロウは各導波棒間の空隙２１を埋め、さらに円管
２０の上端まで厚さ３〜５ｍｍの金属領域２２を作る。

この金属領域２２の音響一電気変換素子１１と結合する
面には、６Ｓ程度の精密仕上げを施し、音響力プラント
を塗布する。

この音響カプラントは、従来同様のシリコン系グリスで
良い。

このようにすると、音響振動検出点で得られる音響信号
は、導波棒で減衰されることなく音響一電気変換素子へ
伝播され、マスタ導波棒が不要となる。

第５図は、従来のマスタ導波棒方式と本発明の導波棒結
束方式の減衰率の比較例を示している。

同図×印ａは、直径４ｍｍφ３本の導波棒を結合し、円
錐状の接触部を用い、マスク導波棒に信号を入れた場合
の減衰率で約８ｄＢである。

同じ線径の同数本の導波棒を使用した本発明の結束方式
の場合ｂ、約２ｄＢで、黒丸印で表わした導波棒１本の
場合ｃと実験誤差内で一致し、結束部において減衰がほ
さんどないことが確認された。

第６図は、高温高圧水を大気中に放出させた場合に、本
発明方法に従い取付けた導波棒（直径４龍φ、長さ５ｍ
）の出力の周波数スペクトルである。

このスペクトル図から、周波数１０００ＫＨｚの付近ま
で確実に伝播していることがわかる。

本発明は上記のように構成した導波棒の取付け方法であ
るから、検出点での音響振動を効率よく導波棒に伝達さ
せることができ、また１個の音響−電気変換素子に対し
て多数本の細い導波棒を、音響信号が減衰することなく
結合させることができ、従って、前記した三つの条件を
全て完全に満すことができるという極めてすぐれた効果
を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来技術の説明図、第３図は本発明の
一実施例の説明図、第４図はその結束部の説明図、第５
図は本発明と従来技術の比較結果を示す図、第６図は本
発明方法により取付けた導波棒の出力の周波数スペクト
ルである。 １１・・・・・・音響一電気変換素子、１２ａ，１２ｂ
，１２ｃ，・・・，１２ｘ・・・・・・導波棒、１３ａ
，１３ｂ，１３ｃ，・・・，１３ｘ・・・・・・検出点
、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，・・・，１６Ｘ・・・・・
・導波錐体、１９・・・・・・束ね金具、２０・・・・
・・円管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基部に音響−電気変換素子が取付けられる導波棒の
   先端部に、導波錐体を先太状に接続し、該導波錐体の底
   部を音響振動検出点である管壁または機器壁に固着する
   音響導波棒の取付け方法。 ２ 多数の導波棒の各々の先端部に導波錐体を先太状に
   接続し、各導波錐体の底部を音響振動検出点である管壁
   または機器壁に接着すると共に、各導波棒の基部をそろ
   えて束ね、互いにろう付け接着し、音響−電気変換素子
   を取付ける音響導波棒の取付け方法。