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JPH033164B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH033164B2
JPH033164B2 JP55059002A JP5900280A JPH033164B2 JP H033164 B2 JPH033164 B2 JP H033164B2 JP 55059002 A JP55059002 A JP 55059002A JP 5900280 A JP5900280 A JP 5900280A JP H033164 B2 JPH033164 B2 JP H033164B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voids
flow velocity
void
peak point
detection
Prior art date
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Application number
JP55059002A
Other languages
English (en)
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JPS56155812A (en
Inventor
Koichiro Nakamoto
Kyokazu Ishii
Nobumi Ooyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan filed Critical Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority to JP5900280A priority Critical patent/JPS56155812A/ja
Priority to US06/254,664 priority patent/US4380924A/en
Priority to FR8108525A priority patent/FR2481798A1/fr
Priority to DE19813117319 priority patent/DE3117319A1/de
Publication of JPS56155812A publication Critical patent/JPS56155812A/ja
Publication of JPH033164B2 publication Critical patent/JPH033164B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁検出器を用い、その出力に生じ
るゆらぎ信号の相互相関関数のピーク点およびそ
の変化から液体金属流中のボイドの存否及びボイ
ド率を把握しうるような方法に関し、特に限定す
るものではないが、例えば液体金属冷却型原子炉
の炉心の特性測定や、炉心の異常検知と異常原因
識別等にとりわけ好適な方法に関するものであ
る。
一般に定常状態にある系の検出信号は、時間的
に一定値をとる定常成分すなわち時間平均値X
と、時間的に脈動するゆらぎ成分x(t)から成
る。このゆらぎは、たとえば温度の場合は「温度
ゆらぎ」、流量の場合は「流量ゆらぎ」と称し、
時間平均値Xからの差で表わしている。
液体金属中のボンドによつて上流側および下流
側の検出コイルに生じる出力S1、S2についても、
上記したところと全く変りがなく、時間的に一定
な時間平均値X1、X2と、時間的に不規則に変動
するゆらぎ成分x1(t)、x2(t)とから成る。そ
こで本願明細書においても、上記と同じ意味で
「ゆらぎ」という用語を用いることとする。
導電性液体の流速を測定する装置は、例えば渦
電流式流速計として従来公知である。これは、第
1図に示すように、励磁コイル6と2個の検出コ
イル4,5とからなり(3コイル式)、この検出
器7が誘電性流体下の中に置かれるものである。
検出コイルの外側に更に励磁コイルを配置した所
請5コイル式のものもある。さて、励磁コイル6
によつて作られる交流磁界は、液体Fが静止して
いる場合、磁束φが軸方向に対称に分布するよう
になる(曲線1)。しかし、液体Fが矢印方向に
運動すると、磁束φは下流側に歪まされて曲線2
のようになる。従つて、上流側検出コイル4に誘
起される電圧S1は、流速増加〔減少〕によつて減
少〔増加〕し、一方下流側検出コイル5に誘起さ
れる電圧S2は、S1と増減が逆になる。それ故、S2
とS1の差を求めると、流速に依存した信号(流速
信号)eFが得られる。
ところで、検出コイル4,5の出力S1とS2には
時間平均値回りに脈動する「ゆらぎ」が存在す
る。本発明者等は、先に、S1とS2のゆらぎの相互
相関関数R1,2(τ)を求め、そのピーク点におけ
る遅れ時間τ0が流速に逆比例することに着目し、
検出コイル間の実効距離Lをτ0で割算することに
よつて流速が得られることを見出し、新たな流速
計を提案した(特開昭53−128363号参照)。この
方式は、信号の大きさ自体に関係なく流速を求め
ることができるので、流速計の自己校正に応用で
きるが、流速のみが考慮されていて、ボイドの存
否やボイド率を把握しうるような手法は見出され
ていない。
従来、ボイドの検出法としては、流速信号のゆ
らぎのrms値(2乗平均の平方根)の大きさから
ボイドを識別する方法があるが、ボイドに関係な
い外乱を除去することができず、このために、バ
ツクグラウンドレベルが大きくなりボイドの検出
感度が低い欠点があつた。
これに対し、例えば液体金属冷却型原子炉等の
分野では、炉心燃料集合体流速監視や、炉心の異
常検知あるいは異常原因識別などのため流速検出
とボイド検出を互いに関連づけて液体金属の流動
状況を正確に把握できると共に、検出器の自己診
断をも行うことができるような方法の関発が強く
望まれていた。
本発明の目的は、このような要望に応えうるよ
うな液体金属の流況監視方法を提供することにあ
る。
さて、例えばボイドの混入などによつて導電率
が実質的に減少すると、導体中を流れる渦電流が
低下し、それ故、検出コイル4,5における磁束
φは第1図の曲線3のように増加する。それ故、
各検出コイル4,5に誘起される電圧S1、S2はい
ずれも増加する。
本発明者等は、流速によつてS1、S2の増減は逆
になる(変化分が逆極性になる)のに対して、ボ
イドの場合はS1とS2の変化分は同じ(同極性)で
あるという現象に着目し、S1とS2の「ゆらぎ」の
相互相関関数R1,2(τ)を求めると、上記現象か
ら流体の流動状態に関する様々な情報を得ること
ができることを知得し、本発明を完成させるに至
つたものである。
検出コイルの出力S1とS2のゆらぎの相互相関関
数R1,2(τ)のグラフを第2図に示す。なお、τ
はS1とS2の間の遅れ時間である。因に、ボイドが
無い場合の流速についてみると、乱流中に存在す
る速度の局所的乱れは流体とともに下流方向に移
行し、上流側検出コイルに誘起される電圧S1は流
速増加〔減少〕によつて減少〔増加〕し、一方下
流側検出コイルに誘起される電圧S2はS1と増減が
逆になり、従つてS1とS2それぞれのゆらぎ成分も
流速のゆらぎにより逆向きになるから、R1,2(τ)
は負の相関を示し、第2図の曲線11のようにな
る。R1,2(τ)の絶対値が最大となる点Aにおけ
る遅れ時間τ0は流速に逆比例するので、検出コイ
ル間の実効距離Lをτ0で割れば流速が得られる。
これが、本願発明者等が先に提案した前述の渦電
流式流速計である。本発明によれば、更に次のよ
うな情報が得られる。
(1) ボイドの存否 ボイドは空孔に相当するため導電率ゼロであ
り、導電性流体中に誘導される渦電流を減少さ
せ、検出コイルに誘起される電圧は渦電流損失
がない分だけ増加する。従つて、検出コイル
4,5の出力S1,S2はボイド通過によりいずれ
も増加し、S1とS2に同極性の変化を生じさせる
から、相互相関関数R1,2(τ)は正の値をとり、
第2図の曲線12のようになる。ボイドが無い
場合には、前述のように負の値をとる(第2図
の曲線11)。従つて、R1,2(τ)のピーク点の
極性を検知することによつて、ボイドの存否を
判断することができる。この方法によれば、ボ
イド以外の非相関的な情報は極力低減化され、
また流動ゆらぎによるゆらぎ信号とはR1,2(τ)
の極性が逆であることを利用して区別できるの
で、前述したような従来の流速信号のゆらぎの
rms値を用いる方法に比して、ボイド検出感度
を改善することができる。
(2) ボイド率 また、ボイド率の増加に伴つて、曲線12は
曲線13のように増加する。すなわち、ボイド
の混入点Aは正の方向(Cの方向)に移動し、
その大きさはボイド率に依存する。それ故、正
極性のピーク点の大きさからボイド率を検出す
ることができる。ボイド率が大きくなると、
R1,2(τ)のピーク値(P′C=|R1,2(τ0′)|)が
ボイドなしの時の値(PA=|R1,2(τ0)|)よ
り十分大きくなるので、曲線12のピーク点C
を与える遅れ時間τ0′で実効距離Lを割ればボ
イドの移動速度が得られる。このボイド速度を
流速と比較すればスリツプ比が求まる。
なお必要ならば、通常の使用法に基づいた流
速信号eFと、S1とS2の相互相関関数R1,2(τ)
のピーク点Aを与える遅れ時間τ0から求めた流
速e0を比較(例えば割算)すれば、電子回路も
しくはコイルの異常を識別できる。すなわち、
励磁電流の変化や検出コイルのインピーダンス
変化は流速計出力に変化を生じるが、R1,2(τ)
のピーク位置には変化を生じないので、eFとe0
の比がある一定の値になつているか否かで検出
器の故障もしくは異常か、流速そのものの変化
を見分けることができる。
以上のように、検出コイル出力S1とS2のゆらぎ
の相互相関関数R1,2(τ)のピーク点Aの位置
(遅れ時間τ0)と大きさ(相関の強さPA)の変化
から、流体の速度は勿論のこと、流体中ボイドの
存在有無と存在する場合はボイド率、さらに必要
ならば、流体中ボイドの速度や検出器の故障自己
診断などの情報が全て得られるのである。
次に、本発明方法を実施するための装置構成の
具体例を第3図に示す。励磁コイルと検出コイル
が収納された検出器(D)21の出力は、通常プ
リアンプ(PA)22で増幅され、増幅後の検出
コイル信号S1とS2は、メインアンプ(MA)23
でそれらの差が求められ、流速信号eFとして出力
される。このような構成は従来のものと同じであ
る。符号24で示す部分が本発明に係る部分であ
り、ゆらぎ信号前処理アンプ(FPA)25、相
関係(CORR)26、演算回路(CAL)27、
および診断回路(DIAG)28を備えている。プ
リアンプ22からの出力S1,S2をゆらぎ信号前処理
回路25に分岐し、必要とする帯域のゆらぎ信号
を選択し、また微少なゆらぎ信号を十分な大きさ
にまで増幅する。この後、相関計26によつて両
信号の相互相関関数R1,2(τ)を求め、演算回路
27によつて、R1,2(τ)からピーク点の遅れ時
間τ0と、ピーク点の大きさの変化を計算する。ま
たτ0から流速e0も演算する。診断回路28では、
演算回路からの流速値やピーク点の大きさおよび
通常の使用法に基づく流速信号eFを用いて、以下
の診断を行い、外部装置(計算機や各種表示器な
ど)に出力(ex)する。
(i) 相関関数のピーク点(第2図の点A)の移動
から、ボイドの有無および/またはボイド率を
計測する。必要ならばボイドの移動速度を求め
る。
(ii) eF/e0=kを求め、これを校正係数として渦
電流式流速計を自己校正する。kの値が当初の
値より大きく変化し、想定される検出器のドリ
フトまたは経時変化以上の変化であつた場合
は、前項(i)を評価し、ボイドによるものでなけ
れば、検出器の異常とみなす。
本発明は、上記のように、各検出コイル出力の
ゆらぎの相互相関関数のピーク点の位置、極性、
大きさ等を検知するよう構成されているから、液
体金属の流速測定と流体中ボイドの検知を互いに
関連づけて、しかも同時に行うことができ、それ
故、流体の状況(流速変化、流動ゆらぎの変化、
ボイドの混入等)をより適確に評価できるし、ボ
イド以外の外乱と区別して計測できるため、従来
の単にゆらぎ信号のrms値をとる方法に比してボ
イド検出感度が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は渦電流式流速計の原理説明図、第2図
は相互相関関数のグラフの説明図、第3図は本発
明方法を実施するための具体例を示すブロツク図
である。 4,5……検出コイル、6……励磁コイル、2
1……検出器、22……プリアンプ、23……メ
インアンプ、25……ゆらぎ信号前処理アンプ、
26……相関計、27……演算回路、28……診
断回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流信号が印加される励磁コイルと、少なく
    とも2個の検出コイルとからなる検出器を液体金
    属の流れ方向に沿つて配置し、前記検出コイルに
    生じるゆらぎ信号の相互相関関数のピーク点の極
    性を検知することにより、ボイドの存否を判断す
    ることを特徴とする液体金属中のボイド監視方
    法。 2 正極性のピーク点の大きさからボイド率を検
    出する特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP5900280A 1980-05-02 1980-05-02 Monitoring method for flow state of fluidic metal Granted JPS56155812A (en)

Priority Applications (4)

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JP5900280A JPS56155812A (en) 1980-05-02 1980-05-02 Monitoring method for flow state of fluidic metal
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JPH033164B2 true JPH033164B2 (ja) 1991-01-17

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JP (1) JPS56155812A (ja)
DE (1) DE3117319A1 (ja)
FR (1) FR2481798A1 (ja)

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