JP2016061628A - Fuel inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸騰水型原子炉用燃料集合体を検査する燃料検査装置に関する。 The present invention relates to a fuel inspection apparatus for inspecting a fuel assembly for a boiling water reactor.
軽水炉の炉心には、一般的に、筒状の被覆管に核燃料を装填した燃料棒を複数本束ねた燃料集合体が装荷される。軽水炉に装荷される燃料集合体は、高温の水にさらされる。このため、燃料棒の表面に形成された酸化膜は、被覆管の腐食の要因となったり、核熱水力特性に影響を及ぼすことから、燃料棒の安全性及び健全性を評価するために、燃料棒被覆管に形成される酸化膜厚さを測定する必要がある。 In general, a core of a light water reactor is loaded with a fuel assembly obtained by bundling a plurality of fuel rods each having a nuclear cladding loaded into a cylindrical cladding tube. The fuel assembly loaded in the light water reactor is exposed to high temperature water. For this reason, the oxide film formed on the surface of the fuel rods causes corrosion of the cladding tube and affects the nuclear thermal hydraulic characteristics. Therefore, in order to evaluate the safety and soundness of the fuel rods It is necessary to measure the thickness of the oxide film formed on the fuel rod cladding tube.
沸騰水型原子炉(BWR)用燃料集合体は、角筒状のチャンネルボックスを装着した状態で原子炉に装荷される。一般に、BWR用燃料集合体の燃料棒の酸化膜厚さを測定する際には、一旦チャンネルボックスを取り外し、側面から検査用プローブを燃料棒に押し付けて測定する。 A fuel assembly for a boiling water reactor (BWR) is loaded into a nuclear reactor in a state where a rectangular channel box is mounted. In general, when measuring the oxide film thickness of the fuel rod of the BWR fuel assembly, the channel box is once removed and the inspection probe is pressed against the fuel rod from the side surface.
BWR用燃料集合体の燃料棒の酸化膜厚さを測定する際にチャンネルボックスを取り外し、測定後に再度取り付けると、測定に要する時間が長くなる。また、側面から検査プローブなどを燃料棒に接触させる方法でBWR用燃料集合体の燃料棒の酸化膜厚さ測定などの検査を行う場合、外周の燃料棒以外にアクセスすることは困難である。 If the channel box is removed when measuring the oxide film thickness of the fuel rod of the BWR fuel assembly and then attached again after the measurement, the time required for the measurement becomes longer. Further, when an inspection such as measurement of the oxide film thickness of the fuel rod of the BWR fuel assembly is performed by a method in which an inspection probe or the like is brought into contact with the fuel rod from the side, it is difficult to access other than the fuel rods on the outer periphery.
そこで、本発明は、沸騰水型原子炉用燃料集合体の燃料棒の表面の酸化膜厚さ測定に要する時間を短くすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to shorten the time required for measuring the oxide film thickness on the surface of the fuel rod of the boiling water nuclear reactor fuel assembly.
上述の目的を達成するため、本発明は、鉛直方向に伸びる円柱状の燃料棒を正方格子状に束ねかつ前記燃料棒を囲む筒状のセルを束ねたスペーサで前記燃料棒の水平方向の間隔を保持した沸騰水型原子炉用燃料集合体を検査する燃料検査装置において、複数の前記セルの外面で囲まれた通過領域を通過可能な支持体と、前記通過領域を通過可能でプローブと、前記通過領域を通過可能で前記支持体に取り付けられて前記プローブを前記燃料棒に押し付ける押付手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a horizontal spacing between the fuel rods by a spacer in which cylindrical fuel rods extending in a vertical direction are bundled in a square lattice and cylindrical cells surrounding the fuel rods are bundled. In a fuel inspection apparatus for inspecting a boiling water nuclear reactor fuel assembly holding a plurality of cells, a support that can pass through a passage region surrounded by outer surfaces of the plurality of cells, a probe that can pass through the passage region, and And pressing means for pressing the probe against the fuel rod attached to the support so as to pass through the passage region.
本発明によれば、沸騰水型原子炉用燃料集合体の燃料棒の表面の酸化膜厚さ測定に要する時間が短くなる。 According to the present invention, the time required for measuring the oxide film thickness on the surface of the fuel rod of the boiling water reactor fuel assembly is shortened.
本発明に係る燃料検査装置のいくつかの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、これらの実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る燃料検査装置の第1の実施の形態の側面図である。
Several embodiments of a fuel inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. These embodiments are merely examples, and the present invention is not limited thereto. The same or similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a side view of a first embodiment of a fuel inspection apparatus according to the present invention.
燃料検査装置は、棒10とプローブ20と押し付け部30とを有している。押し付け部30は、ヒンジ31で接続された2つの板32である。押し付け部30の一方の板32は、棒10の一方の端部に回動可能に取り付けられている。押し付け部30は、棒10の側面に向かい合うように2つ設けられている。棒10は、剛性の高い材料で形成されている。
The fuel inspection apparatus includes a
棒10は、中空である。棒10の内部には、引張棒12が延びている。引張棒12の一方の端部は、押し付け部30の棒10に取り付けられている方ではない板32のヒンジ31とは反対側の端部に接続されている。引張棒12のもう一方の端部は、押し付け部30とは反対側の端部から出ている。
The
プローブ20は、押し付け部30のたとえばヒンジ31に固定されている。プローブ20は、たとえば渦電流測定用である。プローブ20の測定面は、棒10とは反対側に位置するように設けられている。
The
図2は、本実施の形態の燃料検査装置を測定対象の燃料集合体に挿入する際の立断面図である。図3は、本実施の形態の燃料検査装置を測定対象の燃料集合体に挿入する際の横断面図である。 FIG. 2 is an elevational sectional view when the fuel inspection device of the present embodiment is inserted into the fuel assembly to be measured. FIG. 3 is a cross-sectional view when the fuel inspection apparatus of the present embodiment is inserted into the fuel assembly to be measured.
測定対象の燃料集合体90は、下部タイプレート91と上部タイプレート92と燃料棒93とスペーサ94とを有している。燃料棒93は、ジルコニウム合金製の円管状の被覆管に円柱状のウランペレットを装填したものである。燃料棒93は、複数であって、互いに平行に下部タイプレート91と上部タイプレート92の間を延びている。燃料棒93の下端は、下部タイプレート91で支持されている。燃料棒93は、たとえば9行9列の正方格子状に配列されている。隣り合う燃料棒93の間は、スペーサ94によって所定の距離が保たれるようになっている。燃料集合体90は、角筒状のチャンネルボックス99を装着された状態で、原子炉の炉心に装荷される。
The
スペーサ94は、バンド95とセル96とを有している。それぞれの燃料棒93に対応する位置にセル96が配列されている。全てのセル96を囲むようにバンド95が設けられている。それぞれのセル96は、略円筒状である。2行2列に配置された4つのセル96の中央には空隙97が形成されている。また、これらの空隙97に対応する位置に、上部タイプレート92にも空隙が形成されている。燃料検査装置は、棒10とプローブ20と押し付け部30がスペーサ94の空隙97および上部タイプレート92の空隙を通過可能な大きさに形成されている。棒10を繰り出していくことにより、プローブ20を所定の検査位置まで移動させる。
The
図4は、本実施の形態の燃料検査装置を用いた検査時のプローブ近傍拡大横断面図である。図5は、本実施の形態の燃料検査装置を用いた検査時のプローブ近傍拡大立断面図である。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the probe at the time of inspection using the fuel inspection apparatus of the present embodiment. FIG. 5 is an enlarged sectional view of the vicinity of the probe at the time of inspection using the fuel inspection apparatus of the present embodiment.
プローブ20が所定の検査位置まで到達したら、引張棒12を引っ張る。これにより、押し付け部30が棒10の法線方向に膨らみ、ヒンジ31が燃料棒93側に移動する。このようにしてプローブ20を燃料棒93の表面に押し付けて、たとえば渦電流測定法によって燃料棒93の表面の酸化膜厚さを測定する。
When the
プローブ20は、棒10を軸として回転可能に設けられている。棒10とともにプローブ20を回転させてもよい。適宜、回転させることにより、プローブ20を燃料棒93に垂直に押し当てて検査を行う。超音波を用いた検査の場合には、検出信号から、垂直に押し付けているかどうかを容易に判定できる。
The
このように本実施の形態の燃料検査装置を用いると、チャンネルボックス99を取り外すことなく燃料棒の検査を行うことができるため、検査に要する時間を短縮することができる。また、その結果、作業員の被曝が低減する。 As described above, when the fuel inspection apparatus according to the present embodiment is used, the fuel rod can be inspected without removing the channel box 99, so that the time required for the inspection can be shortened. As a result, the exposure of workers is reduced.
本実施の形態では、棒10を挟んで線対称に押し付け部30を設けている。このため、1組の押し付け部30は、互いに他方が燃料棒93に押し付けられる際に支持となるため、より強く燃料棒93にプローブ20を押し付けることができる。その結果、検査精度が向上する。また、同時に2か所の測定ができるため、検査時間の短縮に寄与する。
In the present embodiment, the
押し付け部30として、可撓性を有する一枚の板を用いてもよい。この場合は、この板の中央部にプローブ20を取り付けておく。このような押し付け部30であっても、引張棒12を引っ張ると、板が撓み、中央部が燃料棒12に向けて移動し、プローブ20を燃料棒93に押し付けることができる。可撓性を有する板を用いた場合には、何らかの不具合で引張棒12による引張力を板に与えられなくなるとその板は伸びることになり、スペーサ94の空隙97を通れなくなる可能性は小さい。
As the
押し付け部30は、棒10を挟んで線対称の位置に合計2つ設けているが、90度ごとに合計4つ設けてもよい。この場合は、4本の燃料棒について同時に検査することができる。
A total of two
引張棒12の代わりに、ワイヤーを用いてもよい。この場合、押し付け部30は、引張棒12の抜き差しではなく、重力などで元の状態に戻るようにしておく。このワイヤーあるいは引張棒12は、棒10の内部に設ける。内部に設けておくと、燃料集合体の各部あるいは、使用済燃料プールの他の構造部材などに引っかかる可能性が小さくなる。
Instead of the
このワイヤーあるいは引張棒12は、棒10の外部に設けてもよい。引張棒12あるいはその代わりのワイヤーは、棒12の外部に設けてもよい。外部に設けておくと、製造およびメンテナンスが容易になる。
The wire or
燃料棒96の酸化膜厚さ測定を行う場合、燃料棒96の表面に付着したソフトクラッドを除去する必要がある。そこで、たとえば、棒10の先端にブラシなどのソフトクラッドを除去する手段を設けてもよい。あるいは、燃料棒検査装置とは別に、棒の先端にブラシなどを取り付けてソフトクラッドを除去してもよい。ブラシでソフトクラッドを除去しながら、水噴射でクラッドを燃料棒96の近傍から離脱させたり、逆にパイプなどに吸引してもよい。
When the oxide film thickness of the
燃料棒93の酸化膜厚さ測定の際には、プローブ20の0点校正が必要となる場合がある。そこで、水中で標準となる燃料棒について別途測定するとよい。この校正用燃料棒は、たとえば部分長燃料棒の上部に設けたり、上部タイプレート92よりも上部に配置してもよい。
When measuring the thickness of the oxide film of the
図6は、本実施の形態の燃料検査装置のプローブを検査位置まで移動させる際の姿勢を示したプローブ近傍拡大横断面図である。図6には、検査位置に到達した際のプローブの姿勢を破線で示した。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the probe showing the posture when the probe of the fuel inspection device of the present embodiment is moved to the inspection position. In FIG. 6, the posture of the probe when it reaches the inspection position is indicated by a broken line.
本実施の形態のように、水深数メートルで細管を扱う場合、回転方向の位置を正確に決めることは困難である。そこで本実施の形態では、プローブ20を検査位置まで移動させる際には、押付け部30を開き、検査対象の燃料棒93に対して45度回転した方向を向いてスペーサ94を通過させる。押付け部30の開いた状態での水平方向の幅が、スペーサ7の4つのセル96で囲まれた領域の最も長い空隙を通過可能のできるだけ広い状態としておく。これにより、押付け部30は、検査対象の燃料棒93に対して、棒10を中心として実質的に45度回転した姿勢となる。この状態で、検査対象位置までプローブ20を移動させた後、棒10を45度反対側に回転させることにより、プローブ20が検査対象の燃料棒93に正対する。棒10のプローブ20とは反対側の端部には、45度の角度で棒10を回転させる機構を設けておくとよい。
As in this embodiment, when handling a thin tube at a depth of several meters, it is difficult to accurately determine the position in the rotational direction. Therefore, in the present embodiment, when the
また、検査に際しては、回転方向の位置と同様に、軸方向の位置情報の把握も重要である。軸方向位置の把握のためには、たとえば、棒10の送り出し量を測定するエンコーダやメジャーを設けても良い。
In the inspection, it is important to grasp the position information in the axial direction as well as the position in the rotational direction. In order to grasp the position in the axial direction, for example, an encoder or a measure for measuring the feed amount of the
回転方向の位置の把握の目的の一つは、プローブ20が燃料棒93の中心に接しているかどうかを確認することである。回転方向の位置の把握のためには、棒10の特定の方向に、目印を設けておいて燃料集合体90の外部からカメラなどで確認してもよい。あるいは、棒10の特定の方向に反射板を設け、外部からレーザー光を照射し、その反射光を確認する方法で棒10の回転方向の位置を把握してもよい。また、2つのプローブ20が燃料棒93に接触した状態で、プローブ20の間隔を測定することにより、棒10の回転方向の位置を把握してもよい。測定対象の2本の燃料棒93は、正方格子の互いに対角に位置しているため、プローブ20が燃料棒93の中心に接しているときに、プローブ20の間隔は最も小さくなる。つまり、プローブ20が燃料棒93に接していて、かつ、プローブ20の間隔が最小になる位置で測定を行うことにより、プローブ20が燃料棒93の中心に接していることを確認できる。プローブ20の間隔は、ヒンジ31の開き量を測定することなどによって測定することができる。
One of the purposes of grasping the position in the rotation direction is to check whether the
図7は、本実施の形態の変形例におけるプローブ近傍横断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of the probe in a modification of the present embodiment.
この変形例では、円筒状の棒10の代わりに、角筒50を用いている。この角筒50は、燃料棒93が配置された正方格子に対して45度回転した状態で、スペーサ94の4つのセル96で囲まれた領域を通過可能なできるだけ大きな物である。つまり、角筒50は、燃料棒93が配置された正方格子に対して実質的に45度回転した状態でしか、スペーサ94の4つのセル96で囲まれた領域を通過できない。このため、押付け部30は、検査対象の燃料棒93に対して、棒10を中心として実質的に45度回転した姿勢となる。
In this modification, a
また、この変形例では、引張棒12および押付け部30を角筒50の内部に収めればよいため、円筒状の棒10よりも広い空間であり、設計の自由度などが向上する。引張棒12および押付け部30を角筒50の内部に納め、角筒50の先端部を引張棒12よりも先に伸ばしておいてもよい。この場合、引張棒12および押付け部30が保護されて、スペーサ94などとの接触により破損する可能性を低減することができる。また、さらに角筒50の先端にテーパー部を設けておくことにより、スペーサ94などの隙間への挿入性が向上する。
[第2の実施の形態]
図8は、本発明に係る燃料検査装置の第2の実施の形態の側面図である。
Further, in this modification, the
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a side view of the second embodiment of the fuel inspection apparatus according to the present invention.
本実施の形態では、第1の実施の形態の押し付け部30(図2など参照)の代わりに、気体または液体などの流体を注入して膨らむ袋、すなわち、風船40が設けられている。棒10は中空に形成されていて、風船40に気体または液体を注入し、風船から気体または液体を排出可能に設けられている。プローブ20は風船の表面に取り付けられている。
In the present embodiment, instead of the pressing portion 30 (see FIG. 2 and the like) of the first embodiment, a bag that is inflated by injecting a fluid such as gas or liquid, that is, a
図9は、本実施の形態の燃料検査装置を用いた検査時のプローブ近傍拡大横断面図である。図10は、本実施の形態の燃料検査装置を用いた検査時のプローブ近傍拡大立断面図である。 FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the probe at the time of inspection using the fuel inspection apparatus of the present embodiment. FIG. 10 is an enlarged sectional view of the vicinity of the probe at the time of inspection using the fuel inspection apparatus of the present embodiment.
プローブ20が所定の検査位置まで到達したら、棒10から風船40に空気または水を注入する。これにより、風船40膨らみ、風船40の表面が燃料棒93側に移動する。このようにしてプローブ20を燃料棒93の表面に押し付けて、たとえば渦電流測定法によって燃料棒93の表面の酸化膜厚さを測定する。
When the
このように本実施の形態の燃料検査装置を用いても、チャンネルボックス99を取り外すことなく燃料棒の検査を行うことができるため、検査に要する時間を短縮することができる。 As described above, even when the fuel inspection apparatus according to the present embodiment is used, the fuel rod can be inspected without removing the channel box 99, so that the time required for the inspection can be shortened.
風船40への気体または液体注入手段として中空の棒10を用いると、別途、気体または液体注入用のチューブなどを用いなくてもよいため部品点数の削減に寄与する。針などで容易に割ることができるゴム製の風船40を用いておくと、何らかの原因で風船40から気体または液体を排出できなくなったときには、針で風船40を割ることにより、容易に燃料集合体から取り出すことができる。
[第3の実施の形態]
図11は、本発明に係る燃料検査装置の第3の実施の形態の検査時のプローブ近傍拡大立断面図である。図12は、本実施の形態の燃料検査装置の検査時のプローブ近傍拡大正面図である。
If the
[Third Embodiment]
FIG. 11 is an enlarged vertical sectional view of the vicinity of the probe during the inspection of the third embodiment of the fuel inspection apparatus according to the present invention. FIG. 12 is an enlarged front view of the vicinity of the probe at the time of inspection by the fuel inspection apparatus of the present embodiment.
本実施の形態では、プローブ20は支持板60に固定されている。支持板60は、軸方向、すなわち、燃料棒96と同じ方向に長い長方形の板である。支持板60は、プローブ20に対して、軸方向の両側に延びている。
In the present embodiment, the
このような燃料検査装置を用いると、プローブ20の燃料棒93への押付けの際、支持板60がサポートとなり、プローブ20を燃料棒93に垂直に押し付けることができる。つまり、プローブ20の一方の端部が先に燃料棒93に接触した際には、接触した先端はそれ以上燃料棒93側に移動せず、他方の先端が燃料棒93に近接して行くこととなるため、結果として支持板60は、燃料棒96に平行に位置することとなる。したがって、プローブ20の正面が支持板60と平行になるように固定しておくことにより、プローブ20と燃料棒93との接触角度を垂直にすることができる。
When such a fuel inspection apparatus is used, when the
ここでは、第一の実施の形態に支持板60を追加した構成について説明したが、第一の実施の形態の変形例、あるいは、第二の実施の形態にも支持板60を追加してもよい。
Here, although the structure which added the
10…棒、12…引張棒、20…プローブ、30…押し付け部、31…ヒンジ、32…板、40…風船、50…角筒、60…支持板、90…燃料集合体、91…下部タイプレート、92…上部タイプレート、93…燃料棒、94…スペーサ、95…バンド、96…セル、97…空隙、99…チャンネルボックス
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の前記セルの外面で囲まれた通過領域を通過可能な支持体と、
前記通過領域を通過可能でプローブと、
前記通過領域を通過可能で前記支持体に取り付けられて前記プローブを前記燃料棒に押し付ける押付手段と、
を有することを特徴とする燃料検査装置。 A fuel assembly for a boiling water reactor in which cylindrical fuel rods extending in the vertical direction are bundled in a square lattice shape and a cylindrical cell surrounding the fuel rods is bundled to maintain a horizontal interval between the fuel rods. In a fuel inspection device for inspecting
A support capable of passing through a passage region surrounded by the outer surfaces of the plurality of cells;
A probe capable of passing through the passage region; and
A pressing means that is capable of passing through the passage region and is attached to the support and presses the probe against the fuel rod;
A fuel inspection apparatus comprising:
2. The fuel inspection apparatus according to claim 1, wherein the pressing means is a bag that expands when fluid is injected.
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