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JPH0434710B2 - - Google Patents
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JPH0434710B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0434710B2
JPH0434710B2 JP58086795A JP8679583A JPH0434710B2 JP H0434710 B2 JPH0434710 B2 JP H0434710B2 JP 58086795 A JP58086795 A JP 58086795A JP 8679583 A JP8679583 A JP 8679583A JP H0434710 B2 JPH0434710 B2 JP H0434710B2
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JP
Japan
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identification number
ultrasonic
probe
signal
phase difference
Prior art date
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JP58086795A
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Fuminobu Takahashi
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は自動燃料交換装置に係り、特に短時間
で原子炉圧力容器内などの燃料集合体の識別番号
を識別し、指定された燃料集合体を確実に交換す
るのに好適な自動燃料交換装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an automatic fuel exchange device, and in particular, it can identify the identification number of a fuel assembly in a nuclear reactor pressure vessel or the like in a short time, and This invention relates to an automatic fuel exchange device suitable for reliably exchanging fuel.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

超音波により燃料集合体の識別番号を映像化す
る装置については、すでに特開昭56−87898号公
報で提案されている。この装置は、原子炉内の物
体を映像化するもので、詳細な映像を得るために
は、探触子を駆動走査する必要がある。このた
め、探触子の走査機構を必要とし、狭まい部分に
挿入するのが困難である。また、映像を得るまで
の時間が長くなるという問題がある。特に高速増
殖炉の場合には、冷却材としてナトリウムを用い
るので、ナトリウム中に挿入する機構部が少ない
ほど装置の寿命が長くなり、かつ、信頼性が向上
するが、それが困難であるという欠点がある。
A device for visualizing identification numbers of fuel assemblies using ultrasonic waves has already been proposed in Japanese Patent Application Laid-open No. 87898/1983. This device images objects inside a nuclear reactor, and in order to obtain detailed images, it is necessary to drive and scan the probe. Therefore, a scanning mechanism for the probe is required, and it is difficult to insert the probe into narrow areas. Another problem is that it takes a long time to obtain an image. In particular, in the case of fast breeder reactors, sodium is used as a coolant, so the fewer mechanical parts inserted into the sodium, the longer the life of the equipment and the higher the reliability, but the drawback is that it is difficult to do so. There is.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、短時間で燃料集合体の識別番
号を識別することができ、指定された燃料集合体
を確実に自動交換することができる自動燃料交換
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to be able to identify the identification number of a fuel assembly in a short time, and to ensure automatic replacement of a designated fuel assembly. An object of the present invention is to provide an automatic fuel exchange device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記目的を達成するために、次のよ
うに構成する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

すなわち、燃料集合体の把持部を把握して前記
燃料集合体を引き上げる引き上げ機構と、前記引
き上げ機構を指定された位置に移動させる移動機
構と、前記引き上げ機構及び移動機構を駆動制御
する駆動制御装置とを備えた燃料交換装置におい
て、 前記引き上げ機構の先端部に多数の超音波探触
子を2次元面上に配列して2次元アレイ探触子を
形成し、且つ、前記2次元アレイ探触子の各超音
波探触子に同時に超音波発生用のパルス電圧を印
加する超音波探触子駆動手段と、前記2次元アレ
イ探触子の超音波送受信を制御する送受信制御手
段と、超音波送受信制御により前記2次元アレイ
探触子から前記燃料集合体に刻印された識別番号
に向けて一斉に超音波を発信させた時に2次元ア
レイ探触子面に受信される反射波の位相差分布パ
ターンを求め、この求めた反射波位相差分布パタ
ーンを判別用の位相差分布パターンに係るデータ
と照合して識別番号を判別する識別番号判別手段
とを備えてなる。
That is, a pulling mechanism that grips the gripping portion of the fuel assembly and pulls up the fuel assembly, a moving mechanism that moves the lifting mechanism to a designated position, and a drive control device that drives and controls the lifting mechanism and the moving mechanism. A fuel exchange device comprising: a plurality of ultrasonic probes arranged on a two-dimensional surface at the tip of the pulling mechanism to form a two-dimensional array probe; an ultrasonic probe driving means for simultaneously applying a pulse voltage for generating ultrasonic waves to each of the ultrasonic probes; a transmission/reception control means for controlling ultrasonic transmission and reception of the two-dimensional array probe; Phase difference distribution of reflected waves received on the surface of the two-dimensional array probe when ultrasonic waves are simultaneously transmitted from the two-dimensional array probe toward the identification number engraved on the fuel assembly by transmission/reception control. The apparatus includes identification number discriminating means for determining an identification number by determining a pattern and comparing the determined reflected wave phase difference distribution pattern with data related to the phase difference distribution pattern for determination.

超音波送信制御により、超音波探触子駆動手段
を介して2次元アレイ探触子の各超音波探触子か
ら指定位置の燃料集合体の識別番号に向けて一斉
に超音波を発信させると、2次元アレイ探触子面
に、その識別番号特有の反射波位相差分布パター
ンが形成される。
By ultrasonic transmission control, ultrasonic waves are simultaneously transmitted from each ultrasonic probe of the two-dimensional array probe to the identification number of the fuel assembly at the specified position via the ultrasonic probe drive means. , a reflected wave phase difference distribution pattern unique to the identification number is formed on the surface of the two-dimensional array probe.

すなわち、各超音波探触子の受信面には自身の
発した超音波の反射波と他の超音波探触子から発
した超音波の散乱反射波とを受信するが、これら
の反射波の干渉により構成される波は、正、負い
ずれの位相差に属しており、その結果、2次元ア
レイ探触子には正の位相差の超音波を受信する超
音波探触子群と負の位相差の超音波を受信する超
音波探触子群とに区別され、これが識別番号に応
じて固有の位相差分布パターンを構成する。その
詳細は実施例の項で述べてある。
In other words, the receiving surface of each ultrasound probe receives reflected waves of ultrasound emitted by itself and scattered reflected waves of ultrasound emitted from other ultrasound probes. Waves formed by interference belong to either a positive or negative phase difference, and as a result, the two-dimensional array probe has a group of ultrasound probes that receive ultrasound waves with a positive phase difference, and a group that receives ultrasound waves with a negative phase difference. The ultrasonic probes are divided into a group of ultrasonic probes that receive phase-difference ultrasonic waves, and each group forms a unique phase-difference distribution pattern according to the identification number. Details are given in the Examples section.

本発明では、この反射波位相差分布のパターン
を反射波の受信信号の処理を通してとらえ、これ
がどの識別番号のパターンであるか予め調べてお
いた識別番号固有の位相差分布パターンに係る判
別データと照合する。従つて、2次元アレイ探触
子の各超音波探触子を機械的、電気的に走査する
ことなく、超音波素子群からの一斉の超音波送信
及び受信制御を通して識別番号が判別される。
In the present invention, this reflected wave phase difference distribution pattern is captured through processing of the received signal of the reflected wave, and it is determined which identification number pattern this is by using discrimination data related to the phase difference distribution pattern specific to the identification number, which has been investigated in advance. Verify. Therefore, the identification number is determined through simultaneous ultrasonic transmission and reception control from the ultrasonic element group, without mechanically or electrically scanning each ultrasonic probe of the two-dimensional array probe.

このようにして燃料集合体の判別作業や自動交
換作業を可能にする。
In this way, fuel assembly identification and automatic replacement operations are made possible.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を第11図〜第14図、第19図に
示した実施例および第1図〜第10図、第15図
〜第18図を用いて詳細に説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in FIGS. 11 to 14 and 19, as well as FIGS. 1 to 10 and 15 to 18.

まず、本発明で用いる識別番号の判別方式の原
理について説明する。
First, the principle of the identification number discrimination method used in the present invention will be explained.

第1図は燃料集合体の把持部および識別番号の
配置例を示した図である。第1図において、1は
燃料集合体、2は燃料集合体1の容器の上部に設
けた把持部で、把持部2の上面に識別のための識
別番号3が刻印してある。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the arrangement of the grip part and identification number of a fuel assembly. In FIG. 1, 1 is a fuel assembly, and 2 is a grip provided on the top of a container of the fuel assembly 1. An identification number 3 is engraved on the top surface of the grip 2 for identification.

この識別番号3を超音波を利用して識別するた
め、本発明では、第2図に示すように、2次元ア
レイ探触子4を把持部2の上面に対向させて識別
するようにしている。アレイ探触子4は、図に示
すように、超音波探触子を複数個束ねて2次元面
上に配列した構成としてあり、1個1個の小さな
探触子で超音波を発信したり、反射波を受信した
りする。ここに、2次元アレイ探触子4のすべて
の探触子から同時に超音波を発信すると、アレイ
探触子から平面波が把持部2の上面に刻印された
識別番号3に向つて伝播する。そして、把持部2
の上面の識別番号3がない平面部分では、アレイ
探触子4から伝播した超音波が伝播してきた方向
に反射されるが、識別番号3が存在する部分で
は、その超音波が等方向に散乱する。したがつ
て、アレイ探触子4の個々の探触子には、把持部
2の平面部分で反射された超音波と識別番号3の
各部分から反射された超音波とが入射することに
なる。このとき、個々の探触子が受信する信号が
どのようになるかは、数式で次のように書き表わ
すことができる。
In order to identify this identification number 3 using ultrasonic waves, in the present invention, as shown in FIG. . As shown in the figure, the array probe 4 has a configuration in which a plurality of ultrasound probes are bundled and arranged on a two-dimensional surface, and each small probe transmits ultrasound waves. , and receive reflected waves. When ultrasonic waves are simultaneously emitted from all the probes of the two-dimensional array probe 4, plane waves propagate from the array probes toward the identification number 3 stamped on the upper surface of the grip part 2. And the grip part 2
In the flat portion of the top surface where there is no identification number 3, the ultrasonic waves propagated from the array probe 4 are reflected in the direction of propagation, but in the portion where the identification number 3 is present, the ultrasonic waves are scattered in the same direction. do. Therefore, the ultrasonic waves reflected from the flat part of the grip part 2 and the ultrasonic waves reflected from each part of the identification number 3 are incident on each probe of the array probe 4. . At this time, the signal received by each probe can be expressed mathematically as follows.

第3図は識別番号3とアレイ探触子4の幾何的
配置を模式的に示した図で、いま、アレイ探触子
4の探触子5に着目すると、探触子5には、探触
子5から発信された超音波が把持部2の平面部で
反射された超音波6と、別の探触子から発信され
た超音波が識別番号3の座標(x,y,0)の位
置から反射された超音波7とが入射する。ところ
で、探触子5の座標を(x0,y0,z)とすると、
反射波6の伝播距離l0は座標(x0,y0,z)と座
標(x0,y0,0)の距離の2倍になるから2zとな
る。一方、反射波7の伝播距離l7は、座標(x,
y,z)と座標(x,y,0)の距離と座標
(x,y,0)と座標(x0,y0,z)の距離の和
となるから、次式で示される。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the geometrical arrangement of the identification number 3 and the array probe 4. If we now focus on the probe 5 of the array probe 4, the probe 5 has a The ultrasonic wave 6 emitted from the probe 5 is reflected by the flat surface of the gripping part 2, and the ultrasonic wave emitted from another probe is reflected at the coordinates (x, y, 0) of the identification number 3. Ultrasonic waves 7 reflected from the position are incident. By the way, if the coordinates of the probe 5 are (x 0 , y 0 , z),
The propagation distance l 0 of the reflected wave 6 is 2z because it is twice the distance between the coordinates (x 0 , y 0 , z) and the coordinates (x 0 , y 0 , 0). On the other hand, the propagation distance l 7 of the reflected wave 7 is determined by the coordinates (x,
Since it is the sum of the distance between the coordinates (x, y, 0) and the coordinates (x, y, 0) and the distance between the coordinates (x, y, 0) and the coordinates (x 0 , y 0 , z), it is expressed by the following equation.

l7=z+√(0−)2+(0−)22 ……(1) なお、発信超音波を次式で表わすと、 (t)=eit ……(2) ここに、t;時間 i;虚数記号 ω;角速度 となり、反射波6は、発信超音波が距離2zだけ
伝播した波であるから次式で表わされる。
l 7 = z + √ ( 0 -) 2 + ( 0 -) 2 + 2 ... (1) If the transmitted ultrasonic wave is expressed by the following formula, (t) = e it ... (2) Here , t: time i; imaginary number symbol ω: angular velocity, and the reflected wave 6 is a wave in which the transmitted ultrasonic wave propagated by a distance of 2z, so it is expressed by the following equation.

6(t)=eit-ik2z ……(3) ここに、k;波数 超音波の振動数をf、音速をvとすると、波数
kは、 k=2πf/v=ω/v ……(4) となる。
6 (t)=e it-ik2z ...(3) Here, k; wave number If the frequency of ultrasound is f and the speed of sound is v, then the wave number k is k=2πf/v=ω/v... …(4) becomes.

また、反射波7は、発信超音波が距離l7((1)
式参照)だけ伝波した波であるから次式で表わさ
れる。
In addition, the reflected wave 7 indicates that the transmitted ultrasonic wave is at a distance l 7 ((1)
Since it is a wave that has propagated by (see formula), it can be expressed by the following formula.

さて、探触子5には反射波67が入射する
が、反射波7は識別番号3がある部分すべてか
ら反射された波であるから、探触子5に入射する
反射波の合計をとすると、は次式により計算
できる。
Now, reflected waves 6 and 7 are incident on probe 5, but reflected wave 7 is a wave reflected from all parts with identification number 3, so the total number of reflected waves incident on probe 5 is Then, can be calculated using the following formula.

ここに、C;反射波7と反射波6の反射率の比 (x,y,0);識別番号3が存在する座標
では1、存在しない座標では0を示す
分布関数 (6)式において、x0,y0に対してzが充分大きい
とき、すなわち、探触子5と把持部2とがアレイ
探触子4および識別番号3の大きさにくらべて充
分離れている場合には、(6)式は次式のように近似
できる。
Here, C: Ratio of reflectance between reflected wave 7 and reflected wave 6 (x, y, 0); Distribution function that indicates 1 at the coordinates where identification number 3 exists and 0 at the coordinates where it does not exist In equation (6), When z is sufficiently large with respect to x 0 and y 0 , that is, when the probe 5 and the grip part 2 are sufficiently far apart compared to the sizes of the array probe 4 and the identification number 3, ( Equation 6) can be approximated as follows.

ここで、(7)式で表わされる波の反射波7に対す
る位相差δを求めると、一般に波eit-〓と波eit-
の位相差はcos(α−β)で表わされるので次式の
ようになる。
Here, when calculating the phase difference δ of the wave expressed by equation (7) with respect to the reflected wave 7, in general, the wave e it- 〓 and the wave e it-
Since the phase difference is expressed as cos(α-β), it is expressed as follows.

δ(x0,y0,z)=cos〔∫ -∞ -∞(x,y,
0)k{(x0−x)2+(y0−y)2}/2zdx・dy……(8
) ここで、(x,y,0)を第4図のように文
字Aの分布関数で示すと(黒い部分が“1”、白
い部分が“0”に対応する)、(8)式を用いてδ
(x0,y0,z)の値を計算できる。位相差δは、
第5図に示すように、斜線を施した部分8では
正、斜線のない部分9では負になる。この位相差
分布のパターンは識別番号ごとにそれぞれ異なる
固有のパターンである。そして、本発明では、こ
の位相差分布パターンを予め用意した識別番号判
別用のデータと一つ一つ照合して識別番号を求め
るが、その一例として、次のような判別方式を提
案する。
δ (x 0 , y 0 , z) = cos [∫ -∞ -∞ (x, y,
0)k{(x 0 −x) 2 +(y 0 −y) 2 }/2zdx・dy……(8
) Here, if (x, y, 0) is represented by the distribution function of the letter A as shown in Figure 4 (the black part corresponds to "1" and the white part corresponds to "0"), then equation (8) can be written. using δ
The value of (x 0 , y 0 , z) can be calculated. The phase difference δ is
As shown in FIG. 5, the value is positive in the shaded area 8, and negative in the non-hatched area 9. This phase difference distribution pattern is a unique pattern that differs for each identification number. In the present invention, the identification number is obtained by comparing each phase difference distribution pattern with data for identification number discrimination prepared in advance. As an example, the following discrimination method is proposed.

第5図の斜線を施した部分8における波の信号
+、斜線のない部分9における波の信号-をそ
れぞれ図に表わすと、それぞれ第6図a,bに示
すような形状となる。つまり、信号-は信号+
に対して半波長分ずれた信号になる。そこで、第
5図の斜線を施した部分8にある探触子のグルー
プで得られる信号+と斜線のない部分9にある
探触子のグループで得られる信号-を加算した
第6図cに示す信号Aと減算した第6図dに示
す信号sとを比較すると、信号Aは信号+
-とが相殺されて振幅が小さい信号となり、信
s+-とが強調されて振幅が大きい信
号となる。信号+-AおよびSの最大振
幅をそれぞれVP+,VP-,VPA,VPSとし、アレイ
探触子4がN個の探触子からなるとすると、
VPS,VPAは次式のような値をとる。
If the wave signal P + in the shaded area 8 in FIG. 5 and the wave signal - in the non-shaded area 9 are represented in the diagram, they will have shapes as shown in FIGS. 6a and 6b, respectively. That is, the signal - is the signal +
The signal is shifted by half a wavelength. Therefore, the signal + obtained by the group of probes in the shaded area 8 in Fig. 5 and the signal - obtained by the group of probes in the non-shaded area 9 are added together to form c in Fig. 6. When comparing the signal A shown in Fig. 6d with the subtracted signal s shown in Fig. 6d, signal A becomes a signal with a small amplitude because the signals + and P - cancel each other out, and signal s becomes a signal with a small amplitude because + and - are emphasized. becomes a large signal. Let the maximum amplitudes of signals + , - , A , and S be V P+ , V P- , V PA , and V PS , respectively, and the array probe 4 consists of N probes.
V PS and V PA take values as shown in the following equations.

0VPA0.2√(+-)√(+
)VPSN(+-) ……(9) 以上のことから、ある識別番号(刻印文字)3
に対しては、アレイ探触子4のうち1つの探触子
群の受信信号と残りの探触子群の受信信号とを減
算することにより個々の探触子で受信する信号が
すべて強めあつて振幅の高い信号が得られること
がわかる。
0V PA 0.2√( + + - )√( + +
- ) V PS N ( + + - ) ...(9) From the above, a certain identification number (engraved character) 3
, by subtracting the received signal of one probe group of the array probes 4 from the received signals of the remaining probe groups, all the signals received by the individual probes are intensified. It can be seen that a signal with high amplitude can be obtained.

同様にして、刻印文字が第7図に示すCの場合
について(8)式を計算すると、刻印文字Aに対する
第5図の解に対し、第8図に示す解が得られる。
第5図の解と第8図の解は全く異なつている。つ
まり、アレイ探触子4の各探触子で受信する信号
の位相が正あるいは負になる位置は、刻印文字が
異なると全く異なつたパターンを示すことがわか
る。
Similarly, when formula (8) is calculated for the case where the engraved character is C shown in FIG. 7, the solution shown in FIG. 8 is obtained in contrast to the solution shown in FIG. 5 for the engraved character A.
The solution in Figure 5 and the solution in Figure 8 are completely different. In other words, it can be seen that the positions where the phase of the signal received by each probe of the array probe 4 becomes positive or negative show completely different patterns if the engraved characters are different.

そこで、例として刻印文字がA,B,C,D,
E,F,Gの場合について、第5図の斜線を施し
た部分(グループ)8の探触子群の受信信号と斜
線のない部分(グループ)9の探触子群の受信信
号を減算するようにして、各刻印文字からの反射
波を受信したときの信号振幅を第9図に示す。図
より明らかな如く、文字Aのときが他の文字にく
らべて信号振幅が3倍以上高い値になる。このこ
とから、特定の探触子群の組み合せで減算した受
信信号は、特定の刻印文字に対してだけ信号振幅
が大きくなる。
Therefore, as an example, the stamped characters are A, B, C, D,
For cases E, F, and G, subtract the received signal from the probe group in the shaded area (group) 8 in Figure 5 and the received signal from the probe group in the non-shaded area (group) 9. FIG. 9 shows the signal amplitude when the reflected waves from each engraved character are received in this manner. As is clear from the figure, the signal amplitude for the letter A is three times or more higher than for other letters. From this, the received signal subtracted by a specific combination of probe groups has a large signal amplitude only for a specific engraved character.

次に、アレイ探触子4の中心位置に対して識別
番号3の刻印文字がずれている場合の受信信号振
幅がどうなるかについて説明する。ここでは、第
5図に示す探触子群の組み合せで、第4図に示す
刻印文字AがX軸方向にα′、Y軸方向にβ′だけず
れているときの受信信号の振幅を第10図に示
す。第10図aはβ′=0としてα′を変えた場合、
第10図bはα′=0としてβ′を変えた場合の振幅
で、α′,β′の値は探触子の幅で規格した値で示し
てある。図から刻印文字が探触子2個分ずれてい
ても、ずれていないときの信号振幅の1/2以下の
信号振幅にはならないことがわかる。このことか
ら、前記のようにアレイ探触子4の各超音波探触
子をその刻印文字(識別番号)固有の位相差分布
パターンに応じてグループ分けし、そのグループ
同士の探触子群の受信信号の減算により得た信号
強度(振幅)から刻印文字を判別する方式によれ
ば、パターンに合致の刻印文字がアレイ探触子4
に対して多少ずれていても他の刻印文字の信号振
幅より充分大きい信号振幅が得られることがわか
る。
Next, a description will be given of what happens to the received signal amplitude when the engraved character of the identification number 3 is shifted from the center position of the array probe 4. Here, we will calculate the amplitude of the received signal when the engraved character A shown in Fig. 4 is shifted by α' in the X-axis direction and β' in the Y-axis direction using the combination of probe groups shown in Fig. 5. It is shown in Figure 10. Figure 10a shows that when β' = 0 and α' is changed,
FIG. 10b shows the amplitude when α'=0 and β' is varied, and the values of α' and β' are shown as values normalized by the width of the probe. It can be seen from the figure that even if the engraved characters are shifted by two probes, the signal amplitude will not be less than 1/2 of the signal amplitude when there is no shift. For this reason, as described above, each ultrasonic probe of the array probe 4 is divided into groups according to the phase difference distribution pattern unique to its engraved character (identification number), and the probe groups between the groups are divided into groups. According to the method of identifying engraved characters from the signal strength (amplitude) obtained by subtracting the received signal, the engraved characters that match the pattern are detected by the array probe 4.
It can be seen that a signal amplitude sufficiently larger than the signal amplitude of other engraved characters can be obtained even if there is some deviation from the character.

なお、2次元アレイ探触子4は、例えば第1図
のように識別番号がA123のように複数桁である
のに対し、第2図のように一つの桁だけに対向す
るものを用いる場合は、各桁ごとに上記の方式を
用いて順次番号を読み取つていき、読み取るたび
に2次元アレイ探触子を隣の桁に移動させていく
か、 或いは、各桁対応の2次元アレイ探触子4を横
一列に並設して、それぞれの2次元アレイ探触子
を各桁ごとに駆動させて識別番号を読み取る方式
のいずれも採用できる。
For example, the two-dimensional array probe 4 has multiple digits such as A123 in the identification number as shown in Fig. 1, but when using one that faces only one digit as shown in Fig. 2. For each digit, read the number sequentially using the above method, and move the two-dimensional array probe to the next digit each time it is read, or use a two-dimensional array probe for each digit. It is possible to adopt any method in which the probes 4 are arranged horizontally in a line and each two-dimensional array probe is driven for each digit to read the identification number.

以上説明したアレイ探触子4を用いて識別番号
2を判別する識別方式を纒めると、次のようにな
る。
The identification method for determining the identification number 2 using the array probe 4 described above is summarized as follows.

1 2次元アレイ探触子を用いる。1. A two-dimensional array probe is used.

2 2次元アレイ探触子の探触子群から同時に超
音波を発信させる。この発信は各識別番号に対
して識別すべき文字の種類の数だけ行う。
2. Simultaneously transmit ultrasonic waves from the probe group of the two-dimensional array probe. This transmission is performed for each identification number as many times as there are types of characters to be identified.

3 前記超音波発信のたびに2次元アレイ探触子
の超音波探触子を予め調べた各識別番号固有の
判別用位相差分布パターンの試行によりグルー
プ分けを組み替えて、グループ同士の受信信号
強度を加減算する。ここで、上記グループ分け
の基準となる各識別番号特有の位相差分布パタ
ーンは、(8)式の計算結果または各刻印文字から
の反射波位相分布の実測値から求めておく。
3. Each time the ultrasonic wave is transmitted, the ultrasonic probe of the two-dimensional array probe is examined in advance, and the grouping is rearranged by a trial of the discriminative phase difference distribution pattern unique to each identification number, and the received signal strength between the groups is determined. Add or subtract. Here, the phase difference distribution pattern unique to each identification number, which serves as the basis for the grouping, is obtained from the calculation result of equation (8) or the actual measured value of the reflected wave phase distribution from each stamped character.

4 上記の減算信号の最大振幅を記録する。4 Record the maximum amplitude of the above subtracted signal.

5 上記の最大振幅のうちで最も大きい最大振幅
が得られたときの超音波発信のの順番を検出す
る。
5. Detect the order of ultrasonic transmission when the largest of the above maximum amplitudes is obtained.

例えば、刻印文字Aから順にGまでを判別し
ようとした場合、5番目の発信のとき(換言す
れば5番目の判別用位相差分布パターンに基づ
き探触子をグループ分けしての超音波受信)減
算信号の最大振幅が最大値になつていたら刻印
文字はEとなる。
For example, when trying to discriminate the engraved characters A to G in order, at the fifth transmission (in other words, the ultrasonic waves are received by dividing the probes into groups based on the fifth discrimination phase difference distribution pattern). If the maximum amplitude of the subtraction signal has reached its maximum value, the engraved character will be E.

この識別方式の利点を纒めると、次のようにな
る。
The advantages of this identification method can be summarized as follows.

(イ) 探触子を機械的、電気的に走査する必要がな
いから、センサ部および信号処理部が簡単な構
造になる。
(a) Since there is no need to mechanically or electrically scan the probe, the structure of the sensor section and signal processing section becomes simple.

(ロ) 短時間で刻印文字、すなわち、識別番号3を
識別できる(英数字の場合約30ミリ秒)。
(b) The engraved characters, that is, the identification number 3, can be identified in a short time (approximately 30 milliseconds in the case of alphanumeric characters).

(ハ) 刻印文字が探触子に対し左右にずれていても
確実に識別できる。
(c) Even if the engraved characters are shifted to the left or right with respect to the probe, they can be reliably identified.

以上の識別番号3の識別により、交換の対象と
なつている燃料集合体か否かを自動的に判定する
ことができる。したがつて、例えば、燃料集合体
を原子炉炉心から引き上げて所定の場所へ移動さ
せる自動燃料交換装置にこのような識別装置を適
用することによつて、交換の対象となつている燃
料集合体を迅速、かつ、確実に交換することがで
きる。
By identifying the above identification number 3, it is possible to automatically determine whether or not the fuel assembly is to be replaced. Therefore, for example, by applying such an identification device to an automatic fuel exchange device that lifts a fuel assembly from a nuclear reactor core and moves it to a predetermined location, it is possible to identify the fuel assembly that is to be replaced. can be replaced quickly and reliably.

第11図は原子炉に設けた本発明の自動燃料交
換装置の一実施例を示す概略構成図で、上記の識
別番号判別方式を適用したものである。
FIG. 11 is a schematic diagram showing an embodiment of the automatic fuel exchange system of the present invention installed in a nuclear reactor, to which the above-mentioned identification number discrimination method is applied.

第11図において、10は原子炉圧力容器で、
原子炉圧力容器10の中心部に炉心11があり、
炉心11には燃料集合体1が格子状に装荷されて
いる。12は引き上げ駆動部、13は引き上げ駆
動部12の先端に取り付けた燃料集合体把握機、
14は引き上げ駆動制御装置で、これらで燃料集
合体引き上げ機構を構成している。なお、把握機
13の中央部にはアレイ探触子4が装置してあ
り、アレイ探触子4の超音波送受信の制御および
受信信号の処理は信号処理装置15で行うように
してある。16は駆動制御装置、17はエアポン
プ、18は原子炉圧力容器10の上部の内面に接
合した円筒ギヤレール、19は円筒ギヤレール1
8上をギヤ車輪20を介して走行する直線ギヤレ
ール、21は直線ギヤレール19上をギヤ車輪2
2を介して走行する架台で、架台21には引き上
げ駆動部12が装着してあり、これらで引き上げ
駆動部移動機構を構成している。
In FIG. 11, 10 is a reactor pressure vessel,
There is a reactor core 11 in the center of the reactor pressure vessel 10,
The reactor core 11 is loaded with fuel assemblies 1 in a grid pattern. 12 is a lifting drive unit, 13 is a fuel assembly grasping machine attached to the tip of the lifting drive unit 12,
Reference numeral 14 denotes a lifting drive control device, which constitutes a fuel assembly lifting mechanism. An array probe 4 is installed in the center of the grasper 13, and a signal processing device 15 controls ultrasonic transmission and reception of the array probe 4 and processes received signals. 16 is a drive control device, 17 is an air pump, 18 is a cylindrical gear rail joined to the inner surface of the upper part of the reactor pressure vessel 10, and 19 is a cylindrical gear rail 1
A straight gear rail 21 runs on a straight gear rail 19 via a gear wheel 20, and a gear wheel 2 runs on a straight gear rail 19.
The gantry 21 travels through the gantry 2, and the gantry 21 is equipped with a lifting drive unit 12, and these constitute a lifting drive unit moving mechanism.

駆動制御装置16は、2台のエアポンプ17を
駆動し、2台のエアポンプ17からそれぞれ架台
21と直線ギヤレール19のエアモータに空気を
送る。この空気についてエアモータが回転し、そ
れぞれ架台21および直線ギヤレール19のギヤ
車輪20および22を回転させる。
The drive control device 16 drives two air pumps 17 and sends air from the two air pumps 17 to the air motors of the pedestal 21 and the linear gear rail 19, respectively. An air motor rotates about this air, rotating gear wheels 20 and 22 of pedestal 21 and linear gear rail 19, respectively.

第12図は第11図の引き上げ駆動部移動機構
の一実施例を示す斜視図である。第12図におい
て、30はギヤ車輪20の回転駆動用エアモータ
で、エアモータ30の回転は伝達軸31を介して
逆回転伝達ギヤ32に伝えられ、他方のギヤ車輪
20′を逆回転させる。このため、直線ギヤレー
ル19は円筒ギヤレール18上を回転する。33
はギヤ車輪22の回転駆動用エアモータで、エア
モータ33の回転により、ギヤ車輪22が回転
し、架台21は直線ギヤレール19上を往復走行
する。したがつて、第2図に示す駆動機構によ
り、架台21に装着した引き上げ駆動部12を円
筒ギヤレール18で囲まれた平面上の任意の場所
に移動できる。
FIG. 12 is a perspective view showing an embodiment of the lifting drive unit moving mechanism shown in FIG. 11. In FIG. 12, 30 is an air motor for driving the rotation of the gear wheel 20, and the rotation of the air motor 30 is transmitted to a reverse rotation transmission gear 32 via a transmission shaft 31, thereby causing the other gear wheel 20' to rotate in the reverse direction. Therefore, the linear gear rail 19 rotates on the cylindrical gear rail 18. 33
is an air motor for rotationally driving the gear wheel 22; the rotation of the air motor 33 rotates the gear wheel 22, and the pedestal 21 reciprocates on the linear gear rail 19. Therefore, the drive mechanism shown in FIG. 2 allows the lifting drive unit 12 attached to the pedestal 21 to be moved to any location on the plane surrounded by the cylindrical gear rail 18.

また、第11図の引き上げ駆動制御装置14か
らの引き上げ駆動信号および引き下げ駆動信号に
より引き上げ駆動部12を上方および下方に伸縮
させる。さらに、把握信号により把握機13を開
閉させる。
Further, the pulling drive section 12 is expanded and contracted upward and downward by a lifting drive signal and a pulling down drive signal from the pulling drive control device 14 shown in FIG. Furthermore, the grasping machine 13 is opened and closed by the grasping signal.

第13図は第11図の燃料集合体引き上げ機構
の一実施例を示す構造説明図である。第13図に
おいて、引き上げ駆動部12の内周12′は、引
き上が駆動部12の内面のギヤ34上に噛み合つ
ているギヤ車輪35を回転させると上下に移動す
る。ギヤ車輪35は、モータ36が駆動制御装置
16からの駆動信号によつて駆動されると回転す
る。内筒12′の先端部には、把握機13とアレ
イ探触子4が取り付けてあり、把握機13の両腕
はつけねの部分でばね37で連結してある。この
両腕は、ピストン38のヘツド39が下方に移動
したとき開き、ピストン38は駆動制御装置16
からの把握信号により作動する。なお、ピストン
38、駆動制御装置16の故障時には、ばね37
の働きにより把握機13の両腕が閉じるので、一
旦把握した燃料集合体を落すことがない。
FIG. 13 is a structural explanatory diagram showing one embodiment of the fuel assembly pulling mechanism shown in FIG. 11. In FIG. 13, the inner periphery 12' of the lifting drive 12 is moved up and down as the puller rotates a gear wheel 35 meshing on a gear 34 on the inner surface of the drive 12. In FIG. The gear wheel 35 rotates when the motor 36 is driven by a drive signal from the drive control device 16 . A gripping device 13 and an array probe 4 are attached to the tip of the inner cylinder 12', and both arms of the gripping device 13 are connected by a spring 37 at the base. These arms open when the head 39 of the piston 38 moves downward, and the piston 38 is opened by the drive control device 16.
It is activated by the grasping signal from. Note that in the event of a failure of the piston 38 or the drive control device 16, the spring 37
Since both arms of the grasping machine 13 close due to the action of , the fuel assembly once grasped will not be dropped.

次に、信号処理装置について説明する。第14
図は第11図のアレイ探触子4と信号処理装置1
5の一実施例を示す詳細構成図である。第14図
において、50は送受信制御回路、51はパルサ
ー、52は前置増幅器、53はスイツチ回路、5
4,54′は加算器、55は減算器、56は全波
整流器、57はピーク検出器、58は判定器、5
9はピーク値メモリ、60は比較器、61はスイ
ツチ制御器、62はスイツチパターンメモリであ
る。
Next, the signal processing device will be explained. 14th
The figure shows the array probe 4 and signal processing device 1 in Figure 11.
FIG. 5 is a detailed configuration diagram showing an example of No. 5; In FIG. 14, 50 is a transmission/reception control circuit, 51 is a pulser, 52 is a preamplifier, 53 is a switch circuit, 5
4, 54' is an adder, 55 is a subtracter, 56 is a full-wave rectifier, 57 is a peak detector, 58 is a determiner, 5
9 is a peak value memory, 60 is a comparator, 61 is a switch controller, and 62 is a switch pattern memory.

次に、第14図の各部の信号の波形を示した第
15図〜第18図を参照しながら動作について説
明する。送受信制御回路50は、第15図a,b
に示す信号A,Bを入力して、同図c,dに示す
信号E,Pを出力する。信号Aは駆動制御装置1
6(第11図参照)の出力信号で、燃料集合体引
き上げ駆動部12が所定の位置に移動を完了した
ときに電圧レベルが“1”になる。信号Bは引き
上げ駆動制御装置14の出力信号で、把握機13
が燃料集合体把持部2(第1図参照)まで引き下
げられたときに電圧レベルが“1”になる。すな
わち、信号A,Bがともに電圧レベルが“1”に
なたときは、アレイ探触子4が把持部2の近くに
設置されたことを示す。送受信制御回路50は信
号A,Bがともに“1”レベルになつたときに数
値1から数値N(Nは識別すべき文字の種類の数)
まで周期Tで1ずつ増したデイジタル値を信号P
として出力する。また、信号A,Bがともに
“1”レベルになつたときから時間τdだけ遅らせ
て周期TでN個のパルス信号Eを出力する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 15 to 18, which show waveforms of signals at each part in FIG. 14. The transmission/reception control circuit 50 is shown in FIGS. 15a and 15b.
The signals A and B shown in the figure are inputted, and the signals E and P shown in the figure c and d are outputted. Signal A is drive control device 1
6 (see FIG. 11), the voltage level becomes "1" when the fuel assembly lifting drive section 12 completes movement to a predetermined position. Signal B is the output signal of the pulling drive control device 14, and is the output signal of the lifting drive control device 14,
When the voltage is lowered to the fuel assembly gripping portion 2 (see FIG. 1), the voltage level becomes "1". That is, when the voltage level of both signals A and B becomes "1", it indicates that the array probe 4 is installed near the grip part 2. The transmission/reception control circuit 50 changes the number from 1 to N (N is the number of types of characters to be identified) when both signals A and B reach the "1" level.
The digital value incremented by 1 at the period T until the signal P
Output as . Furthermore, N pulse signals E are outputted at a period T with a delay of time τ d from when both the signals A and B reach the “1” level.

第16図には信号Eに対応させて信号F,G,
Hを示してある。パルサ51は第16図aに示す
信号Eに同期して同図bに示す高電圧パルスFを
出力し、これをアレイ探触子4に印加して超音波
を発信させる。アレイ探触子4で反射波を受信し
て得られた同図cに示す反射波信号Gは、前置増
幅器52で増幅され、同図dに示す増幅信号Hと
なる。
In FIG. 16, signals F, G,
H is shown. The pulser 51 outputs a high voltage pulse F shown in FIG. 16b in synchronization with the signal E shown in FIG. 16a, and applies this to the array probe 4 to emit an ultrasound. A reflected wave signal G shown in FIG. 2C obtained by receiving the reflected waves by the array probe 4 is amplified by the preamplifier 52, and becomes an amplified signal H shown in FIG.

第17図には信号Hに対応させて信号W,I,
Jを示してある。スイツチ回路53では、第17
図aに示す信号Hをスイツチ制御器61からの同
図bに示す信号Wに応じて加算器54または5
4′にそれぞれ振り分けて出力する。すなわち、
スイツチ制御器61は後述するスイツチパターン
メモリ62から第15図dの信号Eの立上りに同
期させて各種スイツチパターン(このスイツチパ
ターンは各識別番号固有の正、負の反射波位相差
分布のパターンに相当する)を呼び出し、このス
イツチパターンに基づきスイツチ回路53を制御
して、加算器54に受信信号を入れるべき探触子
群と、加算器54′に受信信号を入れるべき探触
子群とをグループ分けし且つグループをスイツチ
パターンが変わる度に組み替える機能をなす。具
体的には、信号wが電圧レベル“0”のときは信
号Hを加算器54に出力し、“1”のときは信号
Hを加算器54′に出力する。したがつて、加算
器54には同図cに示す信号が入力し、加算器
54′には同図dに示す信号Jが入力することに
なる。
In FIG. 17, signals W, I,
J is shown. In the switch circuit 53, the 17th
The signal H shown in FIG.
4' and output them respectively. That is,
The switch controller 61 generates various switch patterns from a switch pattern memory 62 (described later) in synchronization with the rise of the signal E shown in FIG. ) and controls the switch circuit 53 based on this switch pattern to select the probe group to which the received signal should be input to the adder 54 and the probe group to which the received signal should be input to the adder 54'. It has the function of dividing into groups and rearranging the groups each time the switch pattern changes. Specifically, when the voltage level of the signal w is "0", the signal H is outputted to the adder 54, and when it is "1", the signal H is outputted to the adder 54'. Therefore, the signal shown in c in the figure is input to the adder 54, and the signal J shown in d in the figure is input to the adder 54'.

加算器54,54′では各スイツチ回路53か
ら入力された信号I,Jをそれぞれ加算して第1
8図a,bに示す信号K,Lをそれぞれ出力して
減算器55に与え、減算器55は信号Kから信号
Lを差し引いて同図cに示す信号Mを全波整流器
56に与え、全波整流器56から同図dに示す全
波整流信号Nが出力される。ピーク検出器57
は、信号Nを入力し、信号Nのうち、超音波発信
後所定時間経過したときの全波整流信号のピーク
値を超音波発信後τd秒まで保持した同図eに示す
信号0を出力する。
The adders 54 and 54' add the signals I and J input from each switch circuit 53, respectively, and add the signals I and J input from each switch circuit 53.
The signals K and L shown in Figures 8a and 8b are outputted and given to a subtracter 55, which subtracts the signal L from the signal K and gives the signal M shown in Figure 8c to the full-wave rectifier 56. The wave rectifier 56 outputs a full-wave rectified signal N shown in the figure d. peak detector 57
inputs the signal N and outputs the signal 0 shown in the same figure e, which holds the peak value of the full-wave rectified signal when a predetermined time has elapsed after the ultrasonic wave transmission, from the signal N, until τ d seconds after the ultrasonic wave transmission. do.

判定器58は、ピーク値信号0を入力し、この
電圧をデイジタル値に変換し、そのデイジタル値
Sをピーク値メモリ59に順次記録する。記録す
るタイミングは、超音波発信時からτ〓秒後とする
(τ〓τd)。デイジタル値SをN個記録し終ると、
ピーク値メモリ59に記憶したデイジタル値Sと
その番地の信号Rを判定器58が読み出し、N個
のピーク値であるデイジタル値Sの中で最も大き
い値が記録されている番地を判定する。そして、
この番地を示すデイジタル値Tを比較器60に出
力する。比較器60は、デイジタル値Tと外部設
定信号C(交換すべき燃料集合体の識別番号2に
相当する番地データ)とを比較し、両者が一致し
たときのみ電圧レベル“1”のパルス信号Dを出
力する。パルス信号Cが出力されると、駆動制御
装置16が把握信号を出力し、把握機13が燃料
集合体の把持部2を把握し、燃料集合体を引き上
げ、所定の位置への移送を開始する。
The determiner 58 inputs the peak value signal 0, converts this voltage into a digital value, and sequentially records the digital value S in the peak value memory 59. The recording timing is τ seconds after the ultrasonic wave is transmitted (τ τ d ). After recording N digital values S,
A determiner 58 reads out the digital value S stored in the peak value memory 59 and the signal R at that address, and determines the address where the largest value is recorded among the digital values S, which are N peak values. and,
A digital value T indicating this address is output to the comparator 60. The comparator 60 compares the digital value T and an external setting signal C (address data corresponding to identification number 2 of the fuel assembly to be replaced), and outputs a pulse signal D of voltage level "1" only when the two match. Output. When the pulse signal C is output, the drive control device 16 outputs a grasp signal, the grasper 13 grasps the grip part 2 of the fuel assembly, pulls up the fuel assembly, and starts transferring it to a predetermined position. .

スイツチ制御器61は、信号Eの立ち上がり時
の信号Pの値を読み(第15図参照)、信号Pの
値に相当した番地信号Uをスイツチパターンメモ
リ62に出力し、スイツチパターンメモリ62よ
り番地Uのメモリ内容を示す信号Xを入力する。
そして、信号Xのmビツトに割りつけたm番目の
スイツチ回路53にmビツト目の値Wを出力す
る。スイツチパターンメモリ62には、N個の番
地にそれぞれ対応したビツトパターン(例えば、
識別番号2が刻印文字がA,Cならそれぞれ第5
図、第8図に示すパターン)をあらじめ記録させ
てある。
The switch controller 61 reads the value of the signal P when the signal E rises (see FIG. 15), outputs an address signal U corresponding to the value of the signal P to the switch pattern memory 62, and outputs the address signal U from the switch pattern memory 62. A signal X indicating the memory contents of U is input.
Then, the value W of the m-th bit is output to the m-th switch circuit 53 assigned to the m-bit of the signal X. The switch pattern memory 62 stores bit patterns (for example,
If the identification number 2 is engraved with letters A and C, then the 5th
8) are recorded in advance.

上記した本発明の実施例によれば、燃料交換作
業にあたつて、引き抜きたい燃料集合体の場所お
よびその燃料集合体の把持部2の上面の識別番号
3と引き抜いた燃料集合体を移設する場所を入力
するだけで、燃料交換作業を自動的に遂行でき
る。しかも、識別番号3の識別を高速、かつ、自
動で確実に行うことができ、信頼性を大幅に向上
することができる。この結果、原子炉の定検期間
を2日短縮でき、稼動率を現状より1%向上でき
る。
According to the above-described embodiment of the present invention, during fuel exchange work, the location of the fuel assembly to be pulled out, the identification number 3 on the top surface of the grip part 2 of the fuel assembly, and the pulled out fuel assembly are relocated. Simply enter the location and the refueling task can be performed automatically. Moreover, the identification number 3 can be reliably identified at high speed and automatically, and reliability can be greatly improved. As a result, the regular inspection period for the reactor can be shortened by two days, and the operating rate can be improved by 1% from the current level.

なお、第19図はアレイ探触子の他の実施例を
示す斜視図で、第19図においては、アレイ探触
子4の前面に遮音板70が設けてあり、遮音板7
0には、図に斜線を施して示してある遮音部と斜
線のない音を通すくり抜き部とが設けてある。こ
の遮音板70は、フイルム状に巻き軸71に巻き
付けてあり、モータ72を回すことによつて遮音
板70のパターンを順次変えることができるよう
にしてある。この遮音板の反射波遮音分布パター
ンは各識別番号個有の反射波位相差分布パターン
に合致するように形成される。遮音板70の升目
はアレイ探触子4の升目と同じかそれより細か
い。これは、超音波の干渉パターン(位相差分布
に相当)に対応した模様を表現するため、細かい
ほど正確な識別が可能になる。この遮音板70を
前面に置いた状態で2次元アレイ探触子4の発
信、受信制御が行われる。
19 is a perspective view showing another embodiment of the array probe. In FIG. 19, a sound insulating plate 70 is provided on the front surface of the array probe 4.
0 is provided with a sound insulating part shown with diagonal lines in the figure and a cutout part which allows sound to pass through without the diagonal lines. The sound insulating plate 70 is wound around a winding shaft 71 in the form of a film, and the pattern of the sound insulating plate 70 can be sequentially changed by rotating a motor 72. The reflected wave sound insulation distribution pattern of this sound insulating plate is formed to match the reflected wave phase difference distribution pattern unique to each identification number. The squares of the sound insulating plate 70 are the same as or finer than the squares of the array probe 4. This expresses a pattern corresponding to an ultrasonic interference pattern (corresponding to a phase difference distribution), so the finer the pattern, the more accurate the identification. Transmission and reception control of the two-dimensional array probe 4 is performed with this sound insulating plate 70 placed in front.

すなわち燃料集合体の識別番号にその識別番号
の種類の数だけ超音波を繰り返し発信させ、この
発信のたびに2次元アレイ探触子4の前面に遮音
分布パターンが異なる遮音板70が順次交換しつ
つ介在し、識別番号からの反射波を受信制御す
る。この場合の、受信信号は、遮音分布パターン
が識別番号に合致する場合には、正或いは負の位
相を有する反射波が遮音板70を介して2次元ア
レイ探触子に受信され、この場合の受信強度が最
大、最小のいずれかとなる。一方、遮音分布パタ
ーンと識別番号とが合致しない場合には、受信側
では正、負の位相差の波が混在するので、受信信
号が弱まり、上記の識別番号・遮音パターン合致
の場合と信号レベルと区別できる。第19図に示
す構造のものを用いれば、識別装置15のスイツ
チ回路53、加算器54′、減算器55、スイツ
チ制御器61、スイツチパターンメモリ62が不
必要となり、信号Hを直接加算器54に入力し
て、加算器54の出力信号Kを直接全波整流器5
6に入力する構成とすることができる。ただし、
モータ72の制御部が必要になることはいうまで
もない。効果は上記実施例の場合と同様である。
That is, ultrasonic waves are repeatedly emitted as many times as the number of types of the identification number of the fuel assembly, and each time the ultrasonic waves are emitted, the sound insulating plate 70 with a different sound insulation distribution pattern is sequentially replaced in front of the two-dimensional array probe 4. intervening while controlling the reception of reflected waves from the identification number. In this case, when the sound insulation distribution pattern matches the identification number, the received signal is a reflected wave having a positive or negative phase that is received by the two-dimensional array probe via the sound insulation plate 70. The reception strength is either maximum or minimum. On the other hand, when the sound insulation distribution pattern and the identification number do not match, waves with positive and negative phase differences coexist on the receiving side, so the received signal weakens, and the signal level It can be distinguished from If the structure shown in FIG. 19 is used, the switch circuit 53, adder 54', subtracter 55, switch controller 61, and switch pattern memory 62 of the identification device 15 are unnecessary, and the signal H is directly transmitted to the adder 54. The output signal K of the adder 54 is directly input to the full-wave rectifier 5.
6. however,
Needless to say, a control section for the motor 72 is required. The effect is similar to that of the above embodiment.

また、上記した実施例では炉心に装荷された燃
料集合体の自動交換を例にとつて説明してある
が、本発明に係る自動燃料交換装置は、燃料再処
理装置における燃料集合体の自動交換にも適用可
能である。なお、本発明のように反射波位相差分
布パターンを用いて識別番号を判別する方式とし
ては、ほかにも次のようなものが考えられる。
Furthermore, although the above-mentioned embodiments have been described using an example of automatic exchange of fuel assemblies loaded in a reactor core, the automatic fuel exchange device according to the present invention is applicable to automatic exchange of fuel assemblies in a fuel reprocessing device. It is also applicable to In addition, as a method of determining an identification number using a reflected wave phase difference distribution pattern as in the present invention, the following may be considered.

例えば、識別番号固有の反射波位相差分布パタ
ーンに合致する送信受信群で信号強度を測定す
る。この場合は、上記遮音板を用いたときと考え
方は似ており、強度が一定値以上か否かで特定の
識別番号が判別される。従つて、照合すべき文字
数と同じ回数だけ、送信受信を繰り返すか、照合
できた時点で送信受信を終了して識別番号を特定
する。また、送信は一斉に実施し、各受信探触子
の位相強度を各々記録し、識別番号の位相差分布
パターンに合致する受信探触子の配列に従つて各
位相強度を加減算して一定値以上か否かで特定識
別番号を判別が可能である。
For example, the signal strength is measured in a transmitting/receiving group that matches the reflected wave phase difference distribution pattern unique to the identification number. In this case, the concept is similar to when using the sound insulating plate described above, and a specific identification number is determined depending on whether the intensity is above a certain value. Therefore, the transmission/reception is repeated the same number of times as the number of characters to be verified, or the transmission/reception is ended when verification is completed, and the identification number is specified. In addition, transmission is performed all at once, the phase intensity of each receiving probe is recorded, and each phase intensity is added or subtracted to a constant value according to the arrangement of the receiving probes that matches the phase difference distribution pattern of the identification number. It is possible to determine the specific identification number based on whether or not the number is greater than or equal to the above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、短時間
で燃料集合体の識別番号を確実に識別することが
でき、指定された燃料集合体を短時間で自動交換
することが可能となり、信頼性を大幅に向上する
ことができるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, it is possible to reliably identify the identification number of a fuel assembly in a short time, it is possible to automatically replace a designated fuel assembly in a short time, and the reliability is improved. This has the effect of significantly improving the

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は燃料集合体の把持部および識別番号の
配置例を示した図、第2図は識別番号とアレイ探
触子との位置関係を示した図、第3図は識別番号
とアレイ探触子の幾何的配置を模式的に示した
図、第4図、第7図はそれぞれ刻印文字がAとC
の場合の空間分布関数を示した図、第5図、第8
図はそれぞれ空間分布関数が第4図、第5図に示
す形状のときのアレイ探触子に入射する超音波の
位相差分布を示した図、第6図はアレイ探触子の
各探触子群の受信信号とそれらの減算信号の関係
を示した図、第9図は刻印文字がA〜Gのときの
減算信号の振幅値の比較線図、第10図は刻印文
字がアレイ探触子の面に平行にずれたときの減算
信号の振幅変化を示した線図、第11図は原子炉
に設けた本発明の自動燃料交換装置の一実施例を
示す概略構成図、第12図は第11図の引き上げ
駆動部駆動機構の一実施例を示す斜視図、第13
図は第11図の燃料集合体引き上げ機構の一実施
例を示す構造説明図、第14図は第11図の信号
処理装置の一実施例を示す詳細構成図、第15図
〜第18図は第14図の動作を説明するための各
部信号のタイムチヤート、第19図はアレイ探触
子の他の実施例を示す斜視図である。 1……燃料集合体、2……把持部、3……識別
番号、4……2次元アレイ探触子、12……引き
上げ駆動部、13……燃料集合体把握機、14…
…引き上げ駆動制御装置、15……信号処理装
置、16……駆動制御装置、18……円筒ギヤレ
ール、19……直線ギヤレール、21……架台、
50……送受信制御回路、51……パルサー、5
3……スイツチ回路、54,54′……加算器、
55……減算器、56……全波整流器、57……
ピーク検出器、58……判定器、59……ピーク
値メモリ、60……比較器、61……スイツチ制
御器、62……スイツチパターンメモリ、70…
…遮音板。
Figure 1 is a diagram showing an example of the arrangement of the grip part and identification number of a fuel assembly, Figure 2 is a diagram showing the positional relationship between the identification number and the array probe, and Figure 3 is a diagram showing the positional relationship between the identification number and the array probe. Figures 4 and 7, which schematically show the geometrical arrangement of the tentacles, have the engraved letters A and C, respectively.
Figures 5 and 8 show the spatial distribution functions in the case of
The figures show the phase difference distribution of ultrasonic waves incident on the array probe when the spatial distribution function has the shapes shown in Figures 4 and 5, respectively. A diagram showing the relationship between the received signals of the child group and their subtracted signals. Figure 9 is a comparison diagram of the amplitude values of the subtracted signals when the engraved characters are A to G. Figure 10 is a diagram showing the relationship between the received signals of the child group and their subtracted signals. Figure 10 is the diagram when the engraved characters are array probes. FIG. 11 is a diagram showing the amplitude change of the subtraction signal when the subtraction signal is shifted parallel to the surface of the nuclear reactor; FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment of the pulling drive unit drive mechanism of FIG. 11, and FIG.
11 is a structural explanatory diagram showing an embodiment of the fuel assembly lifting mechanism in FIG. 11, FIG. 14 is a detailed configuration diagram showing an embodiment of the signal processing device in FIG. 11, and FIGS. 15 to 18 are FIG. 14 is a time chart of signals of various parts for explaining the operation, and FIG. 19 is a perspective view showing another embodiment of the array probe. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fuel assembly, 2... Gripping part, 3... Identification number, 4... Two-dimensional array probe, 12... Pulling drive unit, 13... Fuel assembly grasping machine, 14...
... Pulling drive control device, 15 ... Signal processing device, 16 ... Drive control device, 18 ... Cylindrical gear rail, 19 ... Straight gear rail, 21 ... Frame,
50... Transmission/reception control circuit, 51... Pulsar, 5
3...Switch circuit, 54, 54'...Adder,
55...Subtractor, 56...Full wave rectifier, 57...
Peak detector, 58... Judgment device, 59... Peak value memory, 60... Comparator, 61... Switch controller, 62... Switch pattern memory, 70...
...Sound insulation board.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 燃料集合体の把持部を把握して前記燃料集合
体を引き上げる引き上げ機構と、前記引き上げ機
構を指定された位置に移動させる移動機構と、前
記引き上げ機構及び移動機構を駆動制御する駆動
制御装置とを備えた燃料交換装置において、 前記引き上げ機構の先端部に多数の超音波探触
子を2次元面上に配列して2次元アレイ探触子を
形成し、且つ、前記2次元アレイ探触子の各超音
波探触子に同時に超音波発生用のパルス電圧を印
加する超音波探触子駆動手段と、前記2次元アレ
イ探触子の超音波送受信を制御する送受信制御手
段と、超音波送受信制御により前記2次元アレイ
探触子から前記燃料集合体に刻印された識別番号
に向けて一斉に超音波を発信させた時に2次元ア
レイ探触子面に受信される反射波の位相差分布パ
ターンを求め、この求めた反射波位相差分布パタ
ーンを判別用の位相差分布パターンに係るデータ
と照合して識別番号を判別する識別番号判別手段
とを備えて成ることを特徴とする自動燃料交換装
置。 2 特許請求の範囲第1項において、前記判別さ
れた識別番号と指定の識別番号とが一致すると前
記駆動制御装置を介して前記引き上げ機構に燃料
集合体把握信号を出力するよう設定したことを特
徴とする自動燃料交換装置。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項において、
前記超音波送受信制御手段は、前記燃料集合体の
識別番号にその識別番号の種類の数だけ超音波を
繰り返し発信させ、この発信のたびに前記2次元
アレイ探触子の超音波探触子のグループを組み替
えて識別番号からの反射波を受信させ〔ここでの
グループ組み替えは、各識別番号固有の正、負の
反射波位相差分布パターン(判別用位相差分布パ
ターン)を予め調べておいて、2次元アレイ探触
子の超音波探触子をそのパターンに合致するよう
グループ分けし、このグループ分けを判別用位相
差分布パターンを変えるたびに組み替えることを
内容とする〕、前記識別番号判別手段は、前記グ
ループ組み替えのたびにグループ同士間の超音波
探触子群の受信信号強度を加減算し、これらの加
減算値のうち最も大きい信号強度を得たグループ
分けの判別用位相差分布パターンの番号を割り出
して識別番号を判別する回路構成として成る自動
燃料交換装置。 4 特許請求の範囲第1項又は第2項において、
前記超音波送受信制御手段は、前記燃料集合体の
識別番号にその識別番号の種類の数だけ超音波を
繰り返し発信させ、この発信のたびに前記2次元
アレイ探触子の前面に反射波遮音分布パターンが
異なる遮音板を順次交換しつつ介在させて、識別
番号からの反射波を受信制御する構成とし〔ここ
での各遮音板は、各識別番号固有の反射波位相差
分布パターン(判別用位相差分布パターン)を予
め調べておいて、そのパターンに基づき形成して
ある〕、前記識別番号判定手段は、前記遮音板を
介して受信した2次元アレイ探触子の信号強度の
うち最大或い最小の信号強度が得られた遮音板の
番号から識別番号を判別する回路構成として成る
自動燃料交換装置。
[Scope of Claims] 1. A lifting mechanism that grasps the gripping portion of the fuel assembly and pulls up the fuel assembly, a moving mechanism that moves the lifting mechanism to a specified position, and a driving mechanism for driving the lifting mechanism and the moving mechanism. In the fuel exchange apparatus, a plurality of ultrasonic probes are arranged on a two-dimensional plane at the tip of the pulling mechanism to form a two-dimensional array probe, and the an ultrasonic probe drive means that simultaneously applies a pulse voltage for generating ultrasonic waves to each ultrasonic probe of the two-dimensional array probe; and a transmission/reception control that controls ultrasonic transmission and reception of the two-dimensional array probe. and reflections received by the surface of the two-dimensional array probe when ultrasonic waves are simultaneously transmitted from the two-dimensional array probe toward the identification number engraved on the fuel assembly by ultrasonic transmission/reception control. It is characterized by comprising an identification number discriminating means for determining a wave phase difference distribution pattern and comparing the determined reflected wave phase difference distribution pattern with data related to the phase difference distribution pattern for discrimination to determine an identification number. automatic fuel exchange device. 2. Claim 1 is characterized in that when the determined identification number and the specified identification number match, a fuel assembly grasping signal is output to the lifting mechanism via the drive control device. automatic fuel exchange device. 3 In claim 1 or 2,
The ultrasonic transmission/reception control means causes the identification number of the fuel assembly to repeatedly emit ultrasonic waves for the number of types of the identification number, and each time the ultrasonic wave is emitted, the ultrasonic probe of the two-dimensional array probe is activated. Rearrange the groups and receive the reflected waves from the identification numbers. [When regrouping the groups, check in advance the positive and negative reflected wave phase difference distribution patterns (discrimination phase difference distribution patterns) unique to each identification number. , the ultrasonic probes of the two-dimensional array probe are divided into groups to match the pattern, and the grouping is rearranged each time the phase difference distribution pattern for discrimination is changed], the identification number discrimination. The means adds and subtracts the received signal intensities of the ultrasonic probe groups between the groups each time the groups are rearranged, and creates a phase difference distribution pattern for grouping discrimination that obtains the largest signal intensity among these added and subtracted values. An automatic fuel exchange device consisting of a circuit that calculates an identification number. 4 In claim 1 or 2,
The ultrasonic transmission/reception control means causes the identification numbers of the fuel assemblies to repeatedly emit ultrasonic waves as many times as the types of the identification numbers, and each time the ultrasonic waves are emitted, a reflected wave sound insulation distribution is created in front of the two-dimensional array probe. The configuration is such that the reception and control of reflected waves from the identification number is controlled by sequentially replacing and interposing sound insulating plates with different patterns. [Each sound insulating plate here has a reflected wave phase difference distribution pattern (discrimination A phase difference distribution pattern) is investigated in advance and the identification number is formed based on the pattern. An automatic fuel exchange device that has a circuit configuration that determines an identification number from the number of the sound insulating plate that provides the minimum signal strength.
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