JP2975259B2 - 原子炉燃料の破損検出法 - Google Patents
原子炉燃料の破損検出法Info
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Description
という)で使用した燃料集合体の破損の有無の確認も含
めて破損検出全般に利用でき、破損がある場合は破損し
た燃料要素の同定および破損の規模を判定できる原子炉
燃料の破損検出法に関わり、具体的には高速炉、軽水
炉、重水炉およびその他の原子炉燃料集合体はもちろ
ん、自己の放射能によりエミッションコンピュータトモ
グラフィー(以下、ECTと言う)手法を用いて、破損
源を同定するための検査に全面的に利用可能な原子炉燃
料の破損検出法に関するものである。
判定法は、原子炉において破損が発生したことの情報
収集、炉心の概略破損位置を特定する方法、破損燃
料集合体を特定する方法からなっている。
報収集 (a)CG法(カバーガス法) 高速炉では冷却材として液体ナトリウムを使っていて液
体ナトリウムの上方空間はアルゴンガスがカバーガスと
して覆っており、燃料集合体が破損すると希ガスが発生
し、これがカバーガス中に含まれることになる。従っ
て、このカバーガスをサンプリングし、カバーガス中に
希ガスがあるかないかにより燃料集合体の破損を検出す
ることができる。
n)法(遅発中性子法) 燃料集合体が破損すると、燃料に含まれているよう素や
臭素などの遅発中性子を発生する核種が液体ナトリウム
中に移行するのでそれをサンプリングし、その中の中性
子を検出することにより燃料集合体の破損を検出するこ
とができる。
で流して運転しており、原子炉のどこかで燃料集合体が
破損すると、この1次系ループにそれぞれ中性子を発生
する核種が到達する。この場合、破損の起こった位置に
より各ループへの核種の到達時間に差が生じ、各ループ
の中の液体ナトリウムをサンプリングして中性子の到達
時間差を検出することにより、だいたいどのようなゾー
ンにおいて発生したかを把握することができる。
き、ポンプで各ダクトから液体ナトリウムをサンプリン
グすることにより、破損が生じたゾーンを大まかに把握
することができる。
が生じた燃料集合体から出てきたガスを検出することに
より、どの燃料集合体で破損があったかを検出すること
ができる。
通してポンプで液体ナトリウムを吸い上げ、希ガスが含
まれているかどうかにより破損があった燃料集合体を特
定することができる。
生じた燃料集合体が特定されることになるが、その後、
燃料集合体内のどの燃料要素に破損が生じたかの同定に
は、従来、各燃料集合体を解体し、燃料要素1本1本に
ついて照射後試験を行っている。
損燃料要素の同定は、燃料集合体を解体し、燃料要素1
本1本につき確認しているが、この方法は不特定多数の
燃料要素を対象とするため、最終的な確認に至るまでに
は膨大な時間と手間がかかり、極めて非効率的であっ
た。
ある。
となく、破損燃料要素を特定可能にすることである。本
発明の他の目的は、燃料集合体を解体することなく、破
損燃料要素の特定、またその数により破損の規模を判定
可能にすることである。本発明の他の目的は、破損燃料
要素の特定、破損規模を高精度かつ迅速に行うことであ
る。本発明の他の目的は、低コストで破損燃料検出を行
うことである。本発明の他の目的は、廃棄物をなくして
破損検出を行うことができるようにすることである。
損検出法は、原子炉燃料集合体表面から放射される放射
線を測定する放射線測定器と原子炉燃料集合体とを相対
的に回転、並進移動させ、原子炉燃料集合体表面から放
射される放射線強度データを処理して放射線強度分布断
層像を作成・表示し、放射線強度分布断層像から破損燃
料要素を検出するようにしたことを特徴とする。また、
本発明は、放射線測定器を原子炉燃料集合体内燃料要素
のガスプレナム部に対向させ、ガスプレナム部の希ガス
核種からの放射線を検出するようにしたことを特徴とす
る。
り燃料集合体の線源強度分布断層像を求め、破損燃料要
素等の燃料集合体内の位置を判別するようにしているの
で、従来のように燃料集合体を解体し、燃料要素1本1
本について照射後試験を行う必要がなく、燃料集合体を
解体せずに破損燃料要素の特定、破損の規模が判定でき
るため、高精度、迅速かつ経済的で、廃棄物を出すこと
なく破損検出を行うことが可能となる。
する。図1は基本的な高速炉用燃料集合体の構造説明図
で、図1(a)は燃料集合体の全体鳥瞰図、図1(b)
は燃料要素を示す図、図1(c)は燃料集合体断面図で
ある。図中、1は燃料集合体、11はハンドリングヘッ
ド、12は上部スペーサパッド、13は中間部スペーサ
パッド、14はラッパ管、15はワイヤースペーサ、1
6は下部スペーサパッド、17はエントランスノズル、
2は燃料要素、21は上部端栓、22は被覆管、23は
ガスプレナム、24は上部ブランケット燃料ペレット、
25は炉心燃料ペレット、26は下部ブランケット燃料
ペレット、27は下部端栓である。
内側に周囲にらせん状のラッピングワイヤーを巻き付
け、隣接する燃料要素2同士が接触しないようにして稠
密配置されている。燃料集合体の上端部はこれを吊り下
げるためのハンドリングヘッド11であり、さらに上部
スペーサパッド12、中間部スペーサパッド13、下部
スペーサパッド16の径をラッパ管より大きくしてラッ
パ管同士が原子炉内で接触しないようにしている。燃料
集合体下部には冷却材の液体ナトリウムが入るためのエ
ントランスノズル17が設けられている。
覆管22内に上部ブランケット燃料ペレット24、炉心
燃料ペレット25、下部ブランケット燃料ペレット26
が充填され、上部ブランケット燃料ペレット24の上方
には発生した希ガスを溜めるためのガスプレナム23が
設けられ、上部および下部は端栓21,27で閉鎖され
ると共に、この端栓にワイヤスペーサ15の端部が溶接
されている。
核分裂生成物が蓄積され、そのうちの多くのものは放射
性物質であり、主としてガンマ線を放出する。このよう
な放射性物質は希ガスとしてガスプレナム23に蓄積さ
れるが、この希ガスが燃料要素の破損情報を有する核種
として利用可能である。すなわち、燃料要素が破損する
と、ガスプレナム23内に蓄積した希ガスが放出される
ため、破損燃料要素は健全な燃料要素に比して放射線強
度が当然低くなる。特に希ガスのガス溜めとして設備さ
れているガスプレナム部における放射線強度差は極めて
顕著となり、そのガスプレナム部分について希ガスの主
要核種であるクリプトン(Kr)、キセノン(Xe)ま
たはヨウ素(I)をそれぞれ測定することにより破損を
十分判別できるものとなる。
ECT法を用いて核種から放射される放射線強度分布の
断層像を求めることにより、燃料集合体に存在するかも
しれない破損燃料要素について集合体内のその位置を定
め、集合体断面にそれを表示するようにしたものであ
り、従来とは異なり燃料集合体を解体または分解するこ
となく、迅速かつ正確にまた経済的に破損検出を行うよ
うにしたものである。
を説明する図、図3は検出システムの全体構成を示す
図、図4は本発明により検出される破損燃料要素の位置
を示す図である。
と、燃料集合体1は架台6により支持され、上下に移動
できると共に回転できるようになっている。また、放射
線測定器3は放射線測定器移動レール5上を移動架台4
により並進移動して燃料集合体1からの放射線を検出す
るようになっている。この放射線測定器は、放射線遮蔽
体8で遮蔽された位置にあるECT処理・駆動制御系7
により駆動制御され、ECT画像が得られるような構成
になっている。
移動させ、例えばガスプレナム部を放射線検出器で検出
しうる位置に設定する。放射線検出器3は燃料集合体軸
方向に垂直な面内において一定間隔でスキャンし、スリ
ット31を通してコリメータ32により所定方向からの
放射線を検出する。この放射線検出は、放射線検出器の
並進各位置につき一定の角度間隔で燃料集合体を軸中心
に1回転させて測定する。こうして得られた放射線強度
データを基にECT処理・駆動制御系7により放射線強
度分布の断層像を求める。
黒丸で示す4本の破損燃料要素が存在しているが、ガス
プレナム部からの放射線にはラッパ管および燃料要素の
材料である316ステンレス鋼の放射化した核種からの
ものもあり、全放射線による断層画像は図4(b)に示
すように希ガスが抜けた(放出された)燃料要素の輪郭
のみが表示される。これに対し、希ガス核種を用いた断
層画像ではガスプレナム部の位置の情報のみを与えるた
め、希ガスの抜けた燃料要素の部分は放射線強度が低く
なるため、要素の部分が図4(c)に示すように空洞と
なって表される。本発明においては、図4(b)あるい
は(c)に示すように、全放射線による断層像あるいば
希ガス核種による断層像のどちらを用いることも可能で
ある。また、上記説明では燃料集合体を回転させるよう
にしたが、放射線測定器を回転させるようにしてもよい
ことは言うまでもない。
強度の強い核分裂生成物を保持している使用済燃料要素
そのものである簡便さと線源の位置が燃料要素内という
極めて定まっている特徴から、エミッションコンピュー
タトモグラフィーの方法を用いることにより、高効率、
かつ精度よく破損燃料要素を検出でき、従来の燃料集合
体の破損燃料要素の特定が極めて非効率的であった点が
解消され、炉心の運転管理に対し、タイムリーに反映を
することができ、原子炉稼働効率の向上等に与える効果
も極めて大きい。
ある。
る図である。
を示す図である。
部スペーサパッド、13…中間部スペーサパッド、14
…ラッパ管、15…ワイヤースペーサ、16…下部スペ
ーサパッド、17…エントランスノズル、2…燃料要
素、21…上部端栓、22…被覆管、23…ガスプレナ
ム、24…上部ブランケット燃料ペレット、25…炉心
燃料ペレット、26…下部ブランケット燃料ペレット、
27…下部端栓。
Claims (2)
- 【請求項1】 原子炉燃料集合体表面から放射される放
射線を測定する放射線測定器と原子炉燃料集合体とを相
対的に回転、並進移動させ、原子炉燃料集合体表面から
放射される放射線強度データを処理して放射線強度分布
断層像を作成・表示し、放射線強度分布断層像から破損
燃料要素を検出するようにしたことを特徴とする原子炉
燃料の破損検出法。 - 【請求項2】 請求項1記載の検出法において、放射線
測定器を原子炉燃料集合体内燃料要素のガスプレナム部
に対向させ、ガスプレナム部の希ガス核種からの放射線
を検出するようにしたことを特徴とする原子炉燃料の破
損検出法。
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