JPH024846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分類・分野＞ 開示技術は、圧力管型原子炉等の配管の不測の
破断による流過物漏洩をその漏洩の際に発生する
超音波を検出して検知する監視技術分野に属す
る。

＜要旨の解説＞ 而して、この発明は、新型転換炉の実証炉の圧
力管型原子炉の等の配管に対して不測の流過物漏
洩を検出するための超音波センサを設けた漏洩検
出装置において、該漏洩検出装置の信頼性を高め
るためにＳ／Ｎ比を向上すべく該漏洩検出装置に
対して雑音を抑制する装置を併設した装置に関す
る発明であり、特に、上記超音波センサと雑音発
生源との間において配管にクランプして固定し、
表面を伝達してくる超音波を乱反射するようにし
た乱反射体をその表面に形成した配管漏洩検出装
置に係る発明である。

＜従来技術＞ 周知の如く、原子力プラントや化学プラントに
おいては放射性を帯びた流体や、或は、その他危
険性を有する流体を輸送する配管が多く用いられ
ているが、該配管の不測の破断が発生すると重大
な支障を来たす虞があるために、常に該種破断を
監視するシステムが設けられているのが通常であ
り、例えば、新型転換炉の実証炉の圧力管型原子
炉においては、その配管の入口管において破断が
発生したような場合には冷却材が漏洩して重大な
結果を引き起こすために、その漏洩監視を行うべ
くAE（Acoustic Emission）センサを配管に設け
て所定の検出装置に電気的に接続して漏洩に伴う
放出音の超音波を検出して監視するようにしてい
る。

而して、この場合、検出センサに本来の検出対
象となる漏洩音以外の雑音が上記AE（Acoustic
Emission）センサに入ると、検出のＳ／Ｎ比が
低下し、検出の信頼性が低下する不具合がある。

而して、該種圧力管型原子炉においては、冷却
配管には再循環ポンプが介設されているために、
該再循環ポンプが一種の雑音発生源となつて配管
の表面を伝わつて上記AEセンサに伝達されてノ
イズレベルが大きくなり、検出の信頼性が充分で
なくなるという難点があつた。

ところで、一般にＳ／Ｎ比の信頼性を向上させ
る手段としては、Ｓ（主音）を大きくする手段と、
Ｎ（ノイズ）を小さくする手段があるが、該Ｓ（主
音）の大きさはもともと発生源に於ける物理現象
として決まるために、Ｓ／Ｎ比向上のためには、
結果的にノイズレベルを何らかの手段で小さくす
ることが有効となる。

而して、上述の如く、新型転換炉の実証炉の圧
力管型原子炉等においては、冷却配管の破断個所
から冷却材が漏洩する際の超音波を上記AEセン
サにおいて検出するに際し、上記雑音発生源とし
ての再循環ポンプからの超音波は配管の表面を伝
播して検出の信頼性を低下させる欠点があり、特
に、該再循環ポンプのAEセンサとの距離が近い
場合には、特に、その弊害が大きいという不具合
があつた。

又、このようなことは化学プラントに於いても
しばしば不都合な点として解決されることが望ま
れていたものである。

＜発明の目的＞ この発明の目的は上述従来技術に基づく、配管
にAEセンサを設けることによつて不測の破断に
よる流過流体漏洩の際の放出音に伴う超音波を検
出する場合のノイズレベルの大きいことによる検
出の信頼性向上の阻害条件の問題点を解決すべき
技術的課題とし、該装置に対するAEセンサを介
しての検出の優れた利点を生かしながらも配管に
異体を当接させる状態を保つことにより配管破断
音が減衰する物理的効果を有効に利用し、配管表
面伝播の雑音の超音波を抑制してＳ／Ｎ比を向上
させ、検出の信頼性を高め破断監視システムの誤
動作率や現象の未検出率を出来る限り低くし、エ
ネルギー産業、重化学産業における配管利用分野
に益する優れた配管漏洩検出装置の雑音抑制装置
を提供せんとするものである。

＜発明の構成＞ この発明の構成は、前述問題点を解決するため
にプラント稼動中において配管の任意の部位に不
測にして破断が発生し、内部に流過する流体が漏
洩してその漏洩に伴う高室温の超音波をAEセン
サが検出し、その場合、該破断部位の近傍に雑音
発生源があると、該発生源からの雑音の超音波が
配管の表面を伝播してＳ／Ｎ比を低下させ、上記
破断部位からの漏洩超音波の検出をしてその信頼
性を低下させるように働くが、該雑音発生源とセ
ンサとの間において配管に雑音抑制装置のクラン
プをして固定し、該雑音抑制装置の表面に形成し
た乱反射体により上記伝播雑音超音波は乱反射さ
れてセンサには伝播し難いようにし、結果的に、
センサに対してノイズレベルを小さくするように
させてＳ／Ｎ比を向上させ、検出の信頼性を高め
て確実に配管の破断を検出監視することが出来る
ようにした技術的手段を講じたものである。

＜実施例−構成＞ 次に、この考案の１実施例を図面に基づいて説
明すれば以下の通りである。

図示態様は新型転換炉の実証炉の圧力管型原子
炉に適用した態様であり、図示しない炉心と再循
環ポンプ１との間に設けられた配管２（図示都合
上全て同径に示してはいない）の所定部位に設け
られたウオータードラム３には周知の一般のAE
センサ４が設けられて所定の周知の漏洩検出装置
５に電気的に接続されている。

そして、該AEセンサ４は該配管２の任意の部
位に不測にして発生する破断部６における冷却材
の漏洩７に伴う放出音の超音波を検出してその検
出信号が上記漏洩検出装置５に入力するようにさ
れている。

さりながら、該冷却配管２においては該AEセ
ンサ４に近接して再循環ポンプ１が設けられてお
り、該再循環ポンプ１は、先述の如く、雑音の一
種の発生源となつており、該再循環ポンプ１から
発生する雑音の超音波は配管２の表面を伝播して
ウオータードラム３から該AEセンサ４に入り、
そのノイズレベルを大きくしてＳ／Ｎ比を低くし
て漏洩の放出音の超音波の主音の検出の信頼性を
低くするように働く。

そこで、この発明においては雑音抑制装置８が
上記AEセンサ４と雑音発生源再循環ポンプ１と
の間において該ウオータードラム３に近い部位に
て配管に固定して設けられている。

該雑音抑制装置８は、第４図に示す様に、半割
りタイプ一対で一体をなし、所定長さの円状にさ
れており、その長さ方向両端部に形成されている
フランジ部９，９には所定数のボルト穴１０，１
０…が穿設されており、第１図に示す様に、クラ
ンプとしてのボルトナツト１１，１１…により一
対の半割り状の雑音抑制装置８が一体化されて配
管２に強固に緊締固定クランプされるようになつ
ている。

而して、該雑音抑制装置８の半割りの各々はそ
の内面１２が上記配管２の外径と同形にされて該
配管２に緊締するようにされており、一方、その
外表面は、第２，３図に示す様に、軸方向に直交
する態様で凹溝部１３が形成され、相対的に凸状
部１４が形成され、両者相俟つてその表面が一種
のラビリンス状に形成されて乱反射体１５を形成
し、上記再循環ポンプ１の雑音の超音波の配管２
の表面を伝播してくる分を乱反射して上記AEセ
ンサ４に入らないように抑制するようにされてい
る。

而して、超音波は物体の表面を伝播するため、
配管の表面に異体が当接されていると抑制される
性質があり、したがつて、上記雑音抑制装置８の
表面に形成した乱反射体１５の凹溝１３，１３…
によつて雑音の超音波が乱反射されることによ
り、ノイズが減衰され、該凹溝１３，１３…のピ
ツチは減衰させようとする周波数帯をf₁〜f₂（Hz）
として固体中の音速をα（ｍ／ｓ）とすると超音
波の波長がα／f₂〜α／f₁（ｍ）となるため凹溝
１３の軸方向ピツチ長についてはこの長さより短
く形成する。

尚、ピツチは等間隔でなくても良い。

そして、該雑音抑制装置の材質は、配管から本
装置への超音波が入射し易いもの、例えば、
SUS等の金属を選んで用いるものとする。

又、実験によれば、上記雑音抑制装置８の軸方
向長さは配管の直径の２〜４倍程度で充分であ
り、又、上記凹溝深さは抑制しようとする雑音の
超音波の半波長程度この場合においては約５mm程
度で充分である。

＜実施例−作用＞ 上記構成において、新型転換炉の実証炉の圧力
管型原子炉が運転に供されて冷却配管２に所定の
冷却材が流過されている状態において、不測にし
て破断が発生すると該破断部６に流過冷却材が漏
洩７し、その放出音の超音波が生じて上記ウオー
タードラム３に設けたAEセンサ４がこれを検出
して所定の漏洩検出装置５にその検出信号を送信
する。

さりながら、その間、運転に奏されている再循
環ポンプ１の雑音の超音波が該冷却配管２の表面
を伝播してウオータードラム３を介してセンサ３
に入ろうとするが、上記雑音抑制装置８に抑制さ
れてその表面の乱反射体１５に乱反射されセンサ
４に於いてそのノイズレベルは相当に低くされ、
したがつて、相対的にセンサにおけるＳ／Ｎ比は
大きくなる。

そのため、センサ４における検出の信頼性は高
くなり、漏洩検出装置５における配管２の漏洩部
６の検出がより確実に行われることになる。

そして、上述実施例に即す実験例を第５図にお
いて示すと、縦軸に音圧Ｖ（μV）、そして、横軸
には配管の位置（ｍ）で表わす正しい縦軸の音圧
は対数で、横軸はリニアスケールで表示するもの
とする。

実験によれば、この発明の雑音抑制装置８を設
けない場合にはＬに示すグラフとなつて検出周波
数帯域にもよるが100KHz〜200KHz帯域で１ｍ当
り約0.3bBの減衰であつたものが、この発明の雑
音抑制装置８を設けることによつて数bBの減衰
を生じAEセンサ４へ入る雑音レベルが減少する
ことが判る。

尚、上記第５図に示すABの位置は、第１図に
示すこの発明の雑音抑制装置８の配管２に設置し
た前後の位置ABでの検出位置である。

又、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、雑音抑制装
置の取り付け対象配管は新型転換炉の実証炉の圧
力管型原子炉のみばかりでなく、劇物処理化学プ
ラントの配管の破断監視装置に付設して該配管に
取り付けることも出来、又、設計変更としては上
記乱反射体はその凹溝が水平状態でなく内向に湾
曲したり、或は、凸状の先端が外方湾曲突出した
り、或は、テーパー状に突出したりすることが出
来るような様々な態様が採用可能である。

＜発明の効果＞ 以上、この発明によれば、基本的に新型転換炉
の実証炉の圧力管型原子炉や化学プラントの配管
の破断監視システムのおける漏洩検出装置に電気
的に接続する超音波センサを配管に設ける際の該
超音波センサの配管に対して併設して雑音抑制装
置を設けたことにより、該配管において超音波セ
ンサに近く配管の曲がり縮小部等で発生する雑音
の超音波が該雑音抑制装置により配管表面を伝播
してくる中途で減衰され、センサにおいてノイズ
レベルを低下させ、その結果、Ｓ／Ｎ比が大きく
なり、配管の破断による漏洩放出音の主音の超音
波に対する検出の信頼性が向上し、結果的に、配
管破断監視効率が向上するという優れた効果が奏
される。

而して、該雑音抑制装置はクランプを介して配
管に固定するようにされているために、その取り
付けは容易であり、特に、保守点検整備等も要ら
ず、メンテナンスコストも掛らないという保守管
理上もメリツトがある効果がある。

又、該雑音抑制装置の表面には多くの凹溝や凸
状等の乱反射体が形成されているために、上記雑
音の発生源の発する雑音の超音波の配管の表面を
伝播してくる成分が、該乱反射体により乱反射さ
れてセンサに入るのを抑制され、その結果、上述
の如き、ノイズレベルを下げＳ／Ｎ比を大きくし
監視システムの誤差動率や減少の未検出率をより
低くすることが出来るという優れた効果が奏され
る。

そのため、該雑音抑制装置は従来の漏洩検出装
置の本来的な機能をより充分に発揮させることが
出来るバツクアツプ機能を有しており、それも原
子力プラント化学プラントの配管に取り付けるだ
けで良いために、相乗効果は著しく効果的である
利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の１実施例の説明図であり、第
１図は全体概略斜視図、第２図は雑音抑制装置の
半割り状面図、第３図は同側面図、第４図は端面
図であり、第５図は実験データグラフ図である。 ２……配管、４……超音波センサ、５……漏洩
検出装置、８……雑音抑制装置、７……雑音発生
源、１１……クランプ、１３，１４，１５……超
音波乱反射体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 配管に対して漏洩検出用の超音波センサを設
   けた漏洩検出装置の雑音抑制装置において、該超
   音波センサと雑音発生源との間の配管にクランプ
   を介して固定されその表面に超音波乱反射体が形
   成されていることを特徴とする配管漏洩検出装置
   の雑音抑制装置。