JP2003156590A - 使用済核燃料の中間貯蔵に必要なキャニスタの連続的密封健全性確認手法 - Google Patents

使用済核燃料の中間貯蔵に必要なキャニスタの連続的密封健全性確認手法

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JP2003156590A
JP2003156590A JP2001356197A JP2001356197A JP2003156590A JP 2003156590 A JP2003156590 A JP 2003156590A JP 2001356197 A JP2001356197 A JP 2001356197A JP 2001356197 A JP2001356197 A JP 2001356197A JP 2003156590 A JP2003156590 A JP 2003156590A
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JP
Japan
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canister
nuclear fuel
spent nuclear
pressure
vibration
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JP2001356197A
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English (en)
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Masatoshi Mizutani
匡利 水谷
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GENSHIRYOKU ENGINEERING KK
Original Assignee
GENSHIRYOKU ENGINEERING KK
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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

Abstract

(57)【要約】 【課題】使用済核燃料貯蔵容器外部から内部の圧力を監
視し、大規模な作業の必要なく、密封健全性を確認す
る。 【解決手段】使用済核燃料貯蔵容器(キャニスタ)11
に振動センサ13を取り付け、加振点で加振させ、密封
性が失われた時に生ずる内部圧力の変化を振動数の変化
として捉えて容器外側から内部の圧力を監視する振動に
よる検出手段と、キャニスタ内に別の密封容器を設置
し、キャニスタ内の圧力変化に対応する当該別の密封容
器の体積変化を外部から検知する差圧を用いた検出手段
との何れか一方又は双方の手段と、更に使用済核燃料を
密封するキャニスタ内の温度変化も加味して同時に入力
し、解析処理して密封健全性を確認する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は使用済核燃料を乾式
の貯蔵容器を用いて中間貯蔵(再処理してMOX燃料に
するまでの一時保管の意味で中間貯蔵と称される。)を
実施する場合、前記使用済核燃料を入れた容器、特にコ
ンクリートキャスクで代表されるキャニスタ(使用済核
燃料を入れ、不活性ガスを封入した後、蓋を溶接した容
器)からの漏洩を監視し、確認する使用済核燃料貯蔵容
器の密封健全性確認手法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】使用済核燃料を乾式の貯蔵容器を用いて
中間貯蔵する場合、完全に貯蔵されていることを監視す
る必要がある。このため、従来の中間貯蔵ではキャニス
タを用いた金属キャスク(キャスクに直接使用済核燃料
集合体Aを入れる方式)を用いており、不活性ガスにて
大気圧以下(負荷)において使用済核燃料を貯蔵するた
め、図5に示す如く容器5と第1蓋1で形成される密封
境界の外側にもう1枚の第2蓋2を設置して蓋固定ボル
ト3で固定し蓋間を加圧し、蓋間空間部(加圧領域6)
の圧力を圧力計センサー部4によって検知し、ケーブル
7を介して監視/制御系統へ伝達して圧力監視を実施す
ることで漏洩有無を確認していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の手法で
は蓋間内部圧力を測定する圧力計8ならびに計装用のケ
ーブル7を外に出すため、第2蓋2に貫通孔を設ける必
要があり、貯蔵時に密封境界が破れる可能性のある部分
となる。また、貯蔵システムにキャニスタ方式を採用す
る場合には、同様に圧力計を取り付け、内部圧力を監視
することが考えられるが、キャニスタに貫通孔を設ける
ことは密封健全性を維持する上で好ましくない。
【0004】本発明は上述の如き実状に対処し、特にコ
ンクリートキャスクに代表されるキャニスタを密封境界
とする貯蔵システムを対象に、キャニスタに貫通孔を設
けることなく、即ち、キャニスタ外表面からのアクセス
のみで、長期間の漏洩監視が可能となる手法を見出すこ
とにより、容器外側から内部の圧力を監視し、大規模な
作業の必要なく、密封の健全性を確実に確認することを
目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明確認手法は、使用済核燃料を貯蔵する容器(キ
ャニスタ)の密封健全性確認において、前記キャニスタ
に振動センサを取り付け、加振器でキャニスタ内に振動
を与えてキャニスタ表面において前記センサで検知した
振動信号と、キャニスタ内に該キャニスタの内圧に相当
する圧力がかかっている別の密封容器を設置し、キャニ
スタ内の圧力変化に対応する前記別の密封容器の体積変
化を外部センサにより検知した、いわゆる差圧に起因す
る体積変化信号との何れか一方又は双方と、使用済核燃
料を密封するキャニスタ内の温度変化を考慮し解析もし
くは測定によって得られる温度データを同時に入力し、
解析処理してキャニスタの密封喪失による圧力低下を判
定し、密封健全性を確認することにある。
【0006】ここで、上記体積変化を外部から検知する
手段としてはキャニスタ内部に設けた密封容器の自由端
先端を変位点として該変位点の位置を磁場測定,放射線
測定,渦電流測定などの非破壊検査に適応される測定方
法を用いる検知手段が使用される。
【0007】請求項3は上記の密封健全性確認手法を原
子力発電所において、使用済核燃料を装荷する段階から
貯蔵場所までの輸送及び貯蔵状態までの期間の監視に連
続的に使用し、長期間にわたり連続的にキャニスタの密
封性モニタリングを可能とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、更に上記本発明密封健全性
確認手法の具体的な実施の形態を説明する。
【0009】本発明密封健全性確認手法は、基本的に振
動を用いた検出手段と、差圧を用いた検出手段の2つの
手法よりなっており、これらの手法をそれぞれ単独で、
あるいは両者検出手段を併用し組み合わせることによっ
て構成される。
【0010】振動を用いた検出手段はさきに本発明者に
よって提案されているが、キャニスタがもつ複数の固有
振動数のうち、内部圧力に最も起因する振動数(周波
数)に着目し、密封性が失われたときに生ずる内部圧力
の変化を振動数の変化として捉えることにより密封性の
監視を行う手法である。
【0011】図1及び図2は上記手段の装置構成の1例
であり、使用済核燃料を密封する試験体(キャニスタ)
11に加振器12を用いて振動を与え、キャニスタ11
表面において振動センサ13を介して振動信号を検知
し、この検知した振動信号をデータ解析装置14に送っ
て解析し、圧力低下によって生じた内部圧力の変化を振
動数の変化として捉えるようになっている。
【0012】しかし、この場合、更にキャニスタの内部
圧力は内包する使用済核燃料の発熱量が経時的に減少す
ることも変化の要因となることから、測定する前記信号
と同時に熱電対14を介し解析もしくは測定により得ら
れた温度に関するデータも信号入力し、データ解析装置
15で温度を考慮した計算をすることによりその振動数
と温度の入力データを参照し、生じた圧力低下が密封喪
失によるものか否かを判断する。
【0013】一方、もう1つの差圧を用いた検出手段は
図3にその概要を示すように、キャニスタ11内部に別
の密封容器16を配置し、該密封容器16内には外部か
らキャニスタの内圧に相当する圧力がかかっており、一
定状態で平衡を保っている。
【0014】そこでキャニスタの内圧は漏洩等により変
化すると、上記平衡状態はくずれて密封容器16は圧力
変化の差を埋めるべく体積が変化する。この体積変化を
捉えることにより密封容器を監視する。この場合、体積
変化を検知する手段として、密封容器16の体積変化を
一方向の変位で拘束する構造とし、密封容器16の自由
端先端(変位点)の位置測定をキャニスタ外側から行う
ことで検知可能となる。位置測定には、変位点に磁石1
7を配置し、キャニスタ外表面に必要な加工を加えた上
で、磁場測定,放射線測定,渦電流測定などの非破壊検
査に適応される技術を用いて検知する。
【0015】図3においては、この手段における変位点
位置検出に磁場測定を導入し、磁場センサ18を配置し
た例を示す。なお、この本手段においてもキャニスタ内
の発熱量変化に伴う圧力変化が影響するため、前記と同
様に解析もしくは測定により得られた温度変化を加味し
た漏洩の有無についての判定が必要となる。
【0016】本発明の用いられる振動を用いた検出手
段,差圧を用いた検出手段の2つの手段は以上の通りで
あり、これらはそれぞれ単独で使用することも可能であ
るが、併用して圧力の変化を絶対値として測定可能な差
圧を用いた検出手段と、長期的に運用可能で、かつキャ
ニスタの外側から保守メンテナンスが容易に可能である
振動を用いた検出手段を組み合わせることで、一方の手
段の検出機能が損なわれた場合でも、もう1つの手段で
密封監視が可能となり、原子力発電所における使用済核
燃料装荷から数十年に及ぶ長期貯蔵まで連続的にキャニ
スタの密封性モニタリングが可能になる利点が得られ
る。次にこの原子力発電所からの運用手順に沿って2つ
の手法の実施例を図4に示す。図中、▲印はキャニスタ
の体系が変わることが予測されるポイントである。
【0017】キャニスタの体系が変化することは、例え
ば発電所ではキャニスタは金属容器に包被されている
が、貯蔵場所に輸送された後は、金属容器からキャニス
タは抜き取られ、貯蔵容器に移し替えられるため、キャ
ニスタの姿勢,目的変化に伴う取扱いシステムが変更す
ることを意味し、本発明における各手法は運用を考慮
し、夫々適した手法が選択される。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上のように圧力の変化を絶対
値として測定可能な差圧を用いた検出手段と、長期的に
運用可能で、かつキャニスタの外側から保守メンテナン
スが容易にできる振動を用いた手段を夫々単独で、また
組み合わせ,解析もしくは測定により得られた温度変化
を加味して漏洩の有無を確認するものであり、本発明手
法を用いることにより従来の如く漏洩監視用の貫通孔を
キャニスタに設ける必要性はなく、また、使用済核燃料
を密封するキャニスタの密封性を確認するためにキャニ
スタを別容器に移す等、大規模な作業が不要となって、
安全かつ確実にキャニスタの外部から内部の圧力を監視
し、密封の健全性を監視することができる顕著な効果を
有する。
【0019】なお、特に振動を用いた検出手段と、差圧
を用いた検出手段を組み合わせ適用するときは、前述の
ように一方の手段の検出機能が損なわれた場合でも、残
ったもう1つの手段において密封監視が可能となり、原
子力発電所における使用済核燃料装荷から数十年に及ぶ
長期貯蔵まて連続的にキャニスタの密封性モニタリング
を確実に可能とする利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における振動を用いた検出手段の測定方
法を示す概念図である。
【図2】上記振動を用いた検出手段の原理を示す装置構
成概要図である。
【図3】本発明における差圧を用いた検出手段の原理を
示す装置構成概要図である。
【図4】本発明確認手法における運用手順と両手順の適
応状況を示す説明図である。
【図5】従来の密封監視技術を示す図で、(イ)は全体
を示す断面図、(ロ)は蓋部詳細図である。
【符号の説明】
11 キャニスタ 12 加振器 13 振動センサ 14 熱電対 15 データ解析装置 16 内部の密封容器 17 磁石 18 磁場センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】使用済核燃料を貯蔵する容器(キャニス
    タ)の密封健全性確認において、前記キャニスタに振動
    センサを取り付け、加振器でキャニスタ内に振動を与え
    てキャニスタ表面において前記センサで検知した振動信
    号と、キャニスタ内に該キャニスタの内圧に相当する圧
    力がかかっている別の密封容器を設置し、キャニスタ内
    の圧力変化に対応する前記別の密封容器の体積変化を外
    部センサにより検知した体積変化信号との何れか一方又
    は双方と、使用済核燃料を密封するキャニスタ内の温度
    変化を考慮し解析もしくは測定によって得られる温度デ
    ータを同時に入力し、解析処理してキャニスタの密封喪
    失による圧力低下を判定し、密封健全性を確認すること
    を特徴とする使用済核燃料の中間貯蔵に必要なキャニス
    タの連続的密封健全性確認手法。
  2. 【請求項2】体積変化を外部から検知する手段がキャニ
    スタ内部に設けた密封容器の自由端先端を変位点として
    該変位点の位置を磁場測定,放射線測定,渦電流測定な
    どの非破壊検査に適応される測定方法を用いて検知する
    ことからなる請求項1記載の使用済核燃料の中間貯蔵に
    必要なキャニスタの連続的密封健全性確認手法。
  3. 【請求項3】請求項1または2に係る密封健全性確認手
    法を原子力発電所において、使用済核燃料を装荷する段
    階から貯蔵場所までの輸送及び貯蔵状態までの期間の監
    視に使用する使用済核燃料の中間貯蔵に必要なキャニス
    タの連続的密封健全性確認手法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012093175A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Ihi Corp 腐食試験装置及び腐食試験方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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