超音波温度計ナトリウム試験(2); 音響ガイド棒方式試験体の試験結果のまとめ

The ultrasonic wave thermometer sodium test(2); A summary of ultrasonic thermometer test results for pipe-flow using an externally mounted ultrasonic transducer with acoustic guide rods

林田 均 ; 小柿 信寿; 上田 雅司 ; 磯崎 正; 荒 邦章 

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ナトリウム中の音速が温度により変化することを利用して、配管外からナトリウム温度を計測する超音波温度計の開発を実施している。超音波温度計は、ナトリウム中の伝搬時間を計測し、伝搬時間と伝搬距離から音速を求めることで、ナトリウム温度を算出する。この超音波温度計の開発の一環として、超音波温度計のナトリウム温度計測適用性を検討するために、実際にナトリウム試験装置により試験を実施した。本報告は、音響ガイド棒と低温用の超音波トランスデューサ(設計使用温度80)を用いた超音波温度計試験体のナトリウム試験結果をまとめた。その結果、以下のような知見を得た。1)本試験範囲では、超音波温度計は、Naの流速、カバーガスの圧力、Na中の不純物濃度などの影響を受けない。また、約4の試験誤差を有する本試験において、超音波による温度計測値は基準温度計との差(計測値のばらつき)で約2強程度と小さい値になった。2)配管に垂直な音響ガイド棒を用いた超音波温度計の低温(200)での試験のみによる校正の結果(一点校正)は、全試験温度校正を実施した場合に対して2程度の違いに収まる。3)超音波伝搬時間の計測は、複数回の超音波送受信による計測の平均値を用いることで安定した値が得られる。4)約2ヶ月のNa試験期間では、超音波温度計の計測特性に変化は生じない。したがって、本手法の超音波温度計は、配管内のNa温度を計測する温度計として適用可能性が高いと考えられる。

An ultrasonic thermometer based on the temperature dependence of the velocity of sound in a medium is being developed to measure the temperature of sodium non-intrusively. The principle of the device is based on the propagation time of an acoustic pulse wave, and the back calculation of the sodium temperature. As the part of the development a test was conducted in sodium pipe-flow in order to evaluate various aspects of implementing the ultrasonic thermometer. This report describes sodium test results of the ultrasonic thermometers using acoustic guide rods and a heat-resistant, but low temperature (the 80C design use temperature) ultrasonic transducer. The results and conclusions to date are as follows: (1)The ultrasonic thermometer appears relatively insensitive to flow velocity of sodium, pressure of the cover gas and the impurity concentration in sodium. The calculated error of the measured thermometry in the experiment was approximately 2 C, a smaller value than the expected 4C of the system. (2)The ultrasonic thermometer using vertical acoustic guide rods for pipeflow has been used wherein the thermal expansion coefficient was known and with 200C as the reference temperatures. For the entire temperature range tested the difference between this and a two-point calibration approach, over the temperature range is only expected to be about 2 C. (3)The number of transmit and receive cycles from which a mean value was calculated was determined. 4)(4)The in-sodium test period was about 2 months. No noticeable change in measurement characteristics of the ultrasonic thermometer were observed. Therefore, there is growing confidence in the device and the technique as a means of thermometry for sodium pipe flow is promising.