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JP2002328196A - 輸送貯蔵用密閉容器および輸送貯蔵用密閉容器における漏洩ガス検出方法 - Google Patents

輸送貯蔵用密閉容器および輸送貯蔵用密閉容器における漏洩ガス検出方法

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Publication number
JP2002328196A
JP2002328196A JP2001133151A JP2001133151A JP2002328196A JP 2002328196 A JP2002328196 A JP 2002328196A JP 2001133151 A JP2001133151 A JP 2001133151A JP 2001133151 A JP2001133151 A JP 2001133151A JP 2002328196 A JP2002328196 A JP 2002328196A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lid
gas
primary
space
primary lid
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001133151A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Tanaka
豊 田中
Kozo Yoshikawa
孝三 吉川
Masaharu Minami
正晴 南
Masanari Osono
勝成 大園
Koichi Kurita
晃一 栗田
Mitsuhiro Irino
光博 入野
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001133151A priority Critical patent/JP2002328196A/ja
Publication of JP2002328196A publication Critical patent/JP2002328196A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は容器本体に収納された放射性
物質から漏洩するガスを優れた経済性および操作性をも
って検出することにある。 【解決手段】 上端部が開放され内部に放射性物質が収
納された容器本体、この容器本体の上端開放部に装着さ
れた一次蓋と、この一次蓋の外部に位置して容器本体の
上端開放部に装着された二次蓋と、一次蓋と二次蓋との
間の空間部に配置され放射性物質から容器本体の内部へ
漏洩して一次蓋を透過したガスを吸蔵する吸蔵材と、容
器本体の外部と二次蓋と一次蓋との間の空間部とに亘っ
て二次蓋に設けられたガイドスリーブと、ガイドスリー
ブに挿通するプローブを有し容器本体の外部からプロー
ブを通して一次蓋と二次蓋との間の空間部にある吸蔵材
にレーザ光光を照射するとともに吸蔵材のガスが発する
光をプローブを通して取出してガスの濃度を検出するレ
ーザ光検出器とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は放射性物質を収納し
て輸送および貯蔵する密閉容器およびこの密閉容器にお
ける漏洩ガスを検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所に設けられる原子炉で使用
された燃料、すなわち放射性物質は、解体処理するとと
もにプルトニウムなどの燃料として再使用可能な有用物
質を回収するために再処理される。このため、使用済み
燃料は原子力発電所で輸送貯蔵用密閉容器、すなわち輸
送貯蔵用キャスクに収納され、自動車などにより輸送さ
れて再処理施設に貯蔵される。このキャスクは放射性物
質である使用済み燃料を収納するために放射性物質に対
する高い遮蔽性と密閉性とを有している。
【０００３】このキャスクは一般に上端面部が開放され
た金属からなる筒形の容器本体と、この容器本体の上端
開放部に装着されてこれを閉塞する一次蓋と、この一次
蓋の外部に位置して容器本体の上端開放部に装着されて
これを閉塞する二次蓋とを備えている。すなわち、使用
済み燃料を容器本体の内部に収納し、この使用済み燃料
を出し入れする容器本体上端開放部を一次蓋と二次蓋と
により密閉するようにしている。なお、一次蓋と二を次
蓋との間には密閉された空間部が形成され、この空間部
には加圧されたヘリウムガスが封入されて、この空間部
の圧力を検出することによりキャスタの密閉状態を知る
ことができるようになっている。
【０００４】ところで、容器本体に収納する燃料は被覆
管に挿入された燃料が有するガス（放射性成分）が漏洩
することを防止している。ところが、キャスクを運搬す
る時に加わる衝撃などにより被覆管が損傷してガスが漏
洩することがある。この漏洩ガスは容器本体の内部に拡
散し、さらにトリチウムなどのガスは一次蓋を透過して
一次蓋と二次蓋との間の空間部に達する。このため、放
射性成分である漏洩ガスがキャスクの外部へ漏洩する危
険を未然に防止する必要がある。
【０００５】そこで、燃料から漏洩したガスを検出する
ことを考えると、容器本体内部では漏洩したガスが拡散
し散乱するために検出が困難である。このため、従来は
一次蓋と二次蓋との間の空間部において漏洩ガス、特に
トリチウム（Ｔ）ガスを検出する方法が検討されてい
る。すなわち、キャスク内部のトリチウムは水形で存在
すると考えて一次蓋と二次蓋との間の空間部のガスを回
収系内に循環させて吸湿材で回収し、回収した湿分は回
収系を閉状態および温度上昇によるベーキングより吸湿
材から放出させ、減圧状態のサンプラーで回収する。回
収した湿分は別途トリチウムを回収してシンチレーショ
ンカウンタで計測する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような漏
洩ガスの検出方法では、この方法を実施するために一次
蓋と二次蓋との間の空間部のガスを循環させる回収系配
管を設け、この配管に吸湿材、ポンプ、入口側バルブお
よび出口側バルブを接続し、さらに吸湿材を加熱するヒ
ータとサンプラーを設ける必要があり、これらの多くの
構成要素を二次蓋の外部に設けるために設備が大掛かり
になる。そして、この大掛かりな設備を各キャスクに夫
々装備することは経済性、操作性の面で実際に実施する
ことは困難である。
【０００７】本発明は、経済性および操作性に優れた手
段で漏洩ガスの検出を行える輸送貯蔵用密閉容器および
輸送貯蔵用密閉容器における漏洩ガス検出方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の輸送貯
蔵用密閉容器は、上端部が開放され内部に放射性物質が
収納された筒形の容器本体と、この容器本体の上端開放
部に装着された一次蓋と、この一次蓋の外部に位置して
前記容器本体の上端開放部に装着された二次蓋と、前記
一次蓋と前記二次蓋との間の空間部に配置され前記放射
性物質から漏洩して前記容器本体の内部から前記一次蓋
を透過したガスを吸蔵する吸蔵材と、前記容器本体の外
部と前記二次蓋と前記一次蓋との間の空間部とに亘って
前記二次蓋に設けられたガイドスリーブと、前記二次蓋
の外部にて前記ガイドスリーブに設けられた開閉バルブ
と、この開閉バルブを開放した状態で前記容器本体の外
部から前記ガイドスリーブに挿通するプローブを有し且
つ前記容器本体の外部から前記プローブを通して前記一
次蓋と前記二次蓋との間の空間部にある前記吸蔵材にレ
ーザ光を照射するとともに前記吸蔵材に吸蔵されたガス
の原子が発する光を前記プローブを通して取出してガス
の濃度を検出するレーザ検出装置とを具備することを特
徴とする。
【０００９】請求項２の発明輸送貯蔵用密閉容器におけ
る漏洩ガス検出方法は、上端部が開放され内部に放射性
物質が収納された筒形の容器本体と、この容器本体の上
端開放部に装着された一次蓋と、この一次蓋の外部に位
置して前記容器本体の上端開放部に装着された二次蓋と
を具備する輸送貯蔵用密閉容器において、前記一次蓋と
前記二次蓋との間の空間部に配置した吸蔵材で前記放射
性物質から漏洩して前記容器本体の内部から前記一次蓋
を透過して前記一次蓋と前記二次蓋との間の空間部に流
入した空気をこの空間部に配置した吸蔵材で吸蔵し、次
いで前記容器本体の外部と前記二次蓋と前記一次蓋との
間の空間部とに亘って前記二次蓋に設けられたガイドス
リーブに前記容器本体の外部からプローブを通し、次い
でこのプローブを通して前記一次蓋と前記二次蓋との間
の空間部にある前記吸蔵材にレーザ光を照射するととも
に前記吸蔵材に吸蔵されたガスの原子が発する光を前記
プローブを通して取出してガスの濃度を検出することを
特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
１ないし図３を参照して説明する。この実施の形態は、
原子炉で使用した放射性物質である使用済み燃料を収納
して輸送、貯蔵するための密閉容器であって、外部容器
（キャスク）と内部容器（キャニスタ）を一体にして金
属により容器本体を構成するものを対象にしている。図
１はこの実施の形態の密閉容器を模式的に示す断面図、
図２はこの密閉容器に設ける漏洩ガス検出手段を拡大し
て示す図、図３は漏洩ガスを検出する状態における漏洩
ガス検出手段を拡大して示す図である。
【００１１】図１ないし図３において１はステンレス鋼
や炭素鋼により形成された縦形の円筒をなす容器本体
で、この容器本体１は下端部が閉塞されて上端部が開放
部１ａとして形成されている。原子炉で使用した放射性
物質である複数の使用済み燃料３１が集合体としてまと
められて、上端開放部１ａから挿入されて容器本体１の
内部には立てて配置されている。
【００１２】容器本体１の上端開放部１ａの内周部には
開放端面より所定距離下側に位置して段部１ｂが形成さ
れている。容器本体１の上端開放部１ａには円板形をな
す一次蓋２が段部１ｂに水平に支持されて配置され、開
放端面には円板形をなす二次蓋３が水平に支持されて配
置されており、これら一次蓋２と二次蓋３は何れもステ
ンレス鋼などの金属により形成されている。これら一次
蓋２と二次蓋３は容器本体１の上端開放部１ａを閉塞す
るもので、夫々図示しないボルトにより容器本体ｌ１に
固定されている。なお、容器本体１の上段開放部１ａに
おける段部１ｂおよび端面部には夫々金属ガスケット
４，５が設けられて一次蓋２および二次蓋３と容器本体
１との間のシールを図っている。そして、二次蓋３は一
次蓋２に対して上下関係から見れば上側に位置し、内外
関係から見れば外側に位置しており、一次蓋２と二次蓋
３との間には容器本体１の周壁で囲まれた密閉された空
間部６が形成される。
【００１３】この容器本体１の内部に収納される使用済
み燃料３１は被覆管に挿入され、この燃料が有するトリ
チウムなどの放射性成分ガスを漏洩させないようになっ
てところが、密閉容器を輸送する時に加わる衝撃などに
より被覆管が損傷して燃料のガスが漏洩することがあ
る。この漏洩ガスは容器本体１の内部に拡散し、さらに
トリチウムなどの成分ガスは一次蓋２を透過して一次蓋
２と二次蓋３との間の空間部６に達する。本発明はこの
一次蓋２と二次蓋３との間の空間部６に達した漏洩ガス
を吸蔵材１１で吸蔵し、この吸蔵材１１にレーザ光を照
射して漏洩ガスの原子が発する光ベクトルを利用して漏
洩ガスの漏洩濃度を検出してガスの漏洩度合いを監視す
るものである。
【００１４】すなわち、容器本体１における一次蓋２と
二次蓋３との間の空間部６には吸蔵材１１が配置されて
一次蓋２の上面に載置されている。この吸蔵材１１は使
用済み燃料３１から漏洩する成分ガスを吸蔵するもの
で、特にトリチウムガスを吸蔵する性質に優れた物質、
例えばパラジウムが用いられており、ガスの吸収を容易
にするために薄膜状などの形態で形成されている。ま
た、吸蔵材１１は後述するようにレーザ光を照射してト
リチウムガスの検出を行う上で必要な量のトリチウムガ
スを吸蔵できる大きさを有し、且つむらなくトリチウム
ガスを吸蔵し易いように空間部６の中央部に配置されて
いる。
【００１５】二次蓋３における吸蔵材１１に対向する中
央部には、二次蓋３の厚さより大きい長さを有し両端が
開口された直線をなすガイドスリーブ１２がその厚さ方
向に沿って貫通して設けられており、その他端開口部は
二次蓋３の外部、すなわち容器本体１の外部に突出し、
一端開口部は二次蓋３の内部、すなわち一次蓋２と二次
蓋３との間の空間部６に突出して空間部６の中央部に配
置された吸蔵材１１の真上に位置する。すなわち、ガイ
ドスリーブ１２は容器本体１の外部と空間部６とを連通
するものである。なお、ガイドスリーブ１２の一端開口
部にはプローブ２２を挿入した際に個のプローブと接触
して容器本体内部の気密を保持するＯリング１４が設け
られている。
【００１６】ガイドスリーブ１２における二次蓋３の外
部に突出した部分には、このガイドスリーブ１２を開閉
して空間部６と容器本体１の外部との連通、遮断を行う
開閉バルブ１３が設けられている。この開閉バルブ１３
は弁体を開閉駆動機構により開閉動作させるもので、そ
れ自身に備えたスイッチを操作し、あるいは図示しない
制御回路からの電気信号により開閉駆動機構が駆動して
弁体を開閉動作させるものである。
【００１７】図２および図３にレーザ検出装置２１が拡
大して示されている。このレーザ検出装置２１は両端が
開放されたプローブ２２と、このプローブ２２の内部に
設けられた光学系と、レーザ発振器２３と、分光器２４
および検出器２５とを備えている。
【００１８】プローブ２２は容器本体１の外部からガイ
ドスリーブ１２に挿通、抜出しするもので、ガイドスリ
ーブ１２へ挿通した状態で一端部がガイドスリーブ１２
の一端部から空間部６の内部へ突出して吸蔵体１１へレ
ーザ光を照射できるようになっており、他端部はガイド
スリーブ１２の他端部から容器本体１の外部へ必要長さ
を持って突出している。
【００１９】レーザ発振器２３は例えばＹＡＧレーザを
採用したもので、プローブ２２おいて容器本体１の外部
に突出した部分に形成された直角な分岐部２２ａ続され
ている。このプローブ２４の内部に設ける光学系として
は、分岐部２２ａに位置してレーザ発振器２３から発振
されたレーザ光を広げるビームエキスパンダ２６、この
ビームエキスパンダ２６を通過したレーザ光を一端部へ
向けて反射させるミラー２７、プローブ２２の一端部に
位置してミラー２７で反射したレーザ光を吸蔵材１１へ
集光するとともに吸蔵材１１に吸蔵されたトリチウムが
発する光を集めてプローブ２２の他端部へ導く集光レン
ズ２８、プローブ２２の他端部に位置して一端部の集光
レンズ２８から導かれた光を受光素子２３に集める集光
レンズ２９を有している。分光器２４は受光素子２９か
ら送られてくるトリチウムの光をスペクトルに分光し、
検出器２５はこのスペクトルを計測してトリチウムの濃
を検出するものである。なお、ミラー２７はダイクロイ
ックミラーで、レーザ光は反射するがトリチウムの発光
は透過するものである。
【００２０】このレーザ検出装置２１は図２に示すよう
に容器本体1の外部に用意して、容器本体１の一次蓋２
と二次蓋3との間の空間部６におけるトリチウムガスを
検出するために用いる。一次蓋２と二次蓋3との間の空
間部６に流入したトリチウムガスは吸蔵材１１に吸着さ
れて貯蔵される。通常は開閉バルブ１３を閉じてガイド
スリーブ１２を閉鎖し一次蓋２と二次蓋3との間の空間
部６を容器本体１の外部から遮断しておく。これにより
容器本体１の密閉を維持できる。
【００２１】トリチウムガスを検出するに際しては、開
閉バルブ１３を開いてガイドスリーブ１２を開放する。
レーザ検出装置２１のプローブ２２の一端部を二次蓋３
から突出するガイドスリーブ１２の他端開放部からその
内部に挿入し、さらに図３に示すように一次蓋２と二次
蓋３との間の空間部６に突出するガイドスリーブ１２の
一端開放部からこの空間部６に突出させる。これにより
プローブ２２は容器本体１の外部から二次蓋３を貫通し
て空間部６に挿入され、その一端部が吸蔵材１１の真上
に位置する。
【００２２】次いで、レーザ発振器２３においてレーザ
光（実線で示す）を発振させて発射させる。発射された
レーザ光はビームエキスパンダ２６を通過した後に分岐
部２２ａを通り、プローブ２２に設けたミラー２７でプ
ローブ２２の一端部である下側へ向けて反射され、プロ
ーブ２２の一端部に設けられたレンズ２８により一次蓋
２と二次蓋３との間の空間部６に設けられた吸蔵材１１
に集束され、吸蔵材１１に吸蔵されたトリチウムに照射
される。
【００２３】レーザ光を照射されたトリチウムの原子か
ら発する光（破線で示す）はレンズ２８によりプローブ
２２の他端部に設けられたレンズ２９へ導かれて受光素
子３０に集光される。受光素子３０で受光したトリチウ
ムの原子から発する光は分光器２４において分散してス
ペクトルし、検出器２４においてトリチウム原子の発光
スペクトルを計測して吸蔵材１１に吸蔵されたトリチウ
ムガスの濃度を検出する。すなわち、容器本体１に収納
された使用済み燃料３１から漏洩して一次蓋２と二次蓋
３との間の空間部６に侵入したトリチウムガスの濃度を
検出する。
【００２４】検出を終えた後はプローブ２２をガイドス
リーブ１２から抜出して、開閉バルブ１３を閉じる。
【００２５】ここで、レーザ検出装置２１はレーザ発振
器２３、光学系を内装したプローブ２２および検出器２
４を備えた簡素な構成であり、また容器本体１に一次蓋
２と二次蓋３との間の空間部６に配置される吸蔵材と二
次蓋３に貫通するガイドスリーブ１２とを設けるだけで
あるから、使用済み燃料３１から漏洩するトリチウムガ
ス（漏洩ガス）を検出するための設備の構成が簡素であ
り経済的である。また、使用済み燃料３１から漏洩する
トリチウムガス（漏洩ガス）を検出するに際しては、レ
ーザ検出装置２１のプローブ２２をガイドスリーブ１２
に挿入してレーザ光を吸蔵材１１に照射するという操作
で容易に検出することができる。
【００２６】なお、本発明は前述した実施の形態に限定
されず、種々変形して実施することができる。
【００２７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、容器本体に収
納された放射性物質から漏洩するガスを経済性および操
作性に優れた手段により検出することができる輸送貯蔵
用密閉容器を得ることができる。
【００２８】請求項２の発明によれば、容器本体に収納
された放射性物質から漏洩するガスを優れた経済性およ
び操作性をもって検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における密閉容器を示す
断面図。
【図２】同実施の形態の密閉容器における漏洩ガス手段
を拡大して示す図。
【図３】同実施の形態の密閉容器における漏洩ガス手段
を拡大して示す図。
【符号の説明】
１…容器本体 ２…一次蓋 ３…二次蓋 ６…空間部 １１…吸蔵材 １２…ガイドスリーブ １３…開閉バルブ ２１…レーザ検出器 ２２…プローブ ２３…レーザ発振器 ２４…分光器 ２５…検出器 ３１…使用済み燃料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 大園 勝成 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 栗田 晃一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 入野 光博 東京都港区高輪２−19−13 株式会社菱友 システム技術内 Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA07 CA01 DA01 EA10 GA07 GB01 HA01 HA02 HA09 JA01 LA01 2G067 AA06 BB11 BB15 BB21 CC04 CC15 CC16 DD11 DD12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上端部が開放され内部に放射性物質が収
    納された筒形の容器本体と、この容器本体の上端開放部
    に装着された一次蓋と、この一次蓋の外部に位置して前
    記容器本体の上端開放部に装着された二次蓋と、前記一
    次蓋と前記二次蓋との間の空間部に配置され前記放射性
    物質から漏洩して前記容器本体の内部から前記一次蓋を
    透過したガスを吸蔵する吸蔵材と、前記容器本体の外部
    と前記二次蓋と前記一次蓋との間の空間部とに亘って前
    記二次蓋に設けられたガイドスリーブと、前記二次蓋の
    外部にて前記ガイドスリーブに設けられた開閉バルブ
    と、この開閉バルブを開放した状態で前記容器本体の外
    部から前記ガイドスリーブに挿通するプローブを有し且
    つ前記容器本体の外部から前記プローブを通して前記一
    次蓋と前記二次蓋との間の空間部にある前記吸蔵材にレ
    ーザ光を照射するとともに前記吸蔵材に吸蔵されたガス
    の原子が発する光を前記プローブを通して取出してガス
    の濃度を検出するレーザ検出装置とを具備することを特
    徴とする輸送貯蔵用密閉容器。
  2. 【請求項２】 上端部が開放され内部に放射性物質が収
    納された筒形の容器本体と、この容器本体の上端開放部
    に装着された一次蓋と、この一次蓋の外部に位置して前
    記容器本体の上端開放部に装着された二次蓋とを具備す
    る輸送貯蔵用密閉容器において、前記一次蓋と前記二次
    蓋との間の空間部に配置した吸蔵材で前記放射性物質か
    ら漏洩して前記容器本体の内部から前記一次蓋を透過し
    て前記一次蓋と前記二次蓋との間の空間部に流入した空
    気をこの空間部に配置した吸蔵材で吸蔵し、次いで前記
    容器本体の外部と前記二次蓋と前記一次蓋との間の空間
    部とに亘って前記二次蓋に設けられたガイドスリーブに
    前記容器本体の外部からプローブを通し、次いでこのプ
    ローブを通して前記一次蓋と前記二次蓋との間の空間部
    にある前記吸蔵材にレーザ光を照射するとともに前記吸
    蔵材に吸蔵されたガスの原子が発する光を前記プローブ
    を通して取出してガスの濃度を検出することを特徴とす
    る輸送貯蔵用密閉容器における漏洩ガス検出方法。
JP2001133151A 2001-04-27 2001-04-27 輸送貯蔵用密閉容器および輸送貯蔵用密閉容器における漏洩ガス検出方法 Withdrawn JP2002328196A (ja)

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