JP2020148769A - Detection method and detection device of loss of seal in canister, canister, and concrete storage container - Google Patents

Detection method and detection device of loss of seal in canister, canister, and concrete storage container Download PDF

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Abstract

To properly detect in-leak of inert gas in a concrete cask/concrete silo canister, without the release of radioactive material.SOLUTION: In the detection method of loss of a sealed structure of a canister 4 stored vertically in a concrete cask 2, the canister 4 is sealed with spent fuel and an inert gas with a higher thermal conductivity than the outside air, and, the internal pressure is controlled to negative. When at least one of the bottom temperature TB, lid temperature TT, and sidewall temperature TS of the canister 4 changes beyond a predetermined threshold, it is determined that the sealed structure of the canister 4 has been damaged.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、キャニスタの密封喪失の検知方法及び検知装置並びにキャニスタ及びコンクリート製貯蔵容器に関する。さらに詳述すると、本発明は、特に、使用済燃料の長期貯蔵管理に用いられるコンクリートキャスク/コンクリートサイロの金属製キャニスタの密封性の喪失を検知する技術に関する。 The present invention relates to a method and a detection device for detecting a loss of sealing of a canister, and a canister and a concrete storage container. More specifically, the present invention relates, in particular, to a technique for detecting loss of sealability in a metal canister of a concrete cask / concrete silo used for long-term storage management of spent fuel.

原子炉の使用済燃料に代表される高放射性物質の貯蔵手段としてのコンクリートキャスク/コンクリートサイロタイプの貯蔵設備は、使用済燃料を収納するキャニスタと、このキャニスタを収納するキャスク本体とを備える。使用済燃料中の核分裂生成物の崩壊は燃料を原子炉から取り出した後も続くため、貯蔵中もキャニスタは発熱する。このため、コンクリートキャスクでは、例えば、図27に示すように、核分裂生成物を収納するキャニスタ101とキャスク本体102との間に空気流路103が設けられ、冷却空気104を流すことによってキャニスタ101の熱が除去されるようにしている。具体的には、キャスク本体102の下部に空気導入口105が設けられると共に上部に空気導出口106が設けられ、キャニスタ101を冷却することで加熱された冷却空気104が空気流路103を上昇して空気導出口106から排出され、これに伴って空気導入口105から新たな空気が冷却空気104として取り込まれるようにしている(特許文献1)。 A concrete cask / concrete silo type storage facility as a means for storing highly radioactive substances represented by spent fuel of a nuclear reactor includes a canister for storing the spent fuel and a cask body for storing the canister. Since the decay of fission products in the spent fuel continues even after the fuel is removed from the reactor, the canister generates heat during storage. Therefore, in the concrete cask, for example, as shown in FIG. 27, an air flow path 103 is provided between the canister 101 for accommodating the fission products and the cask body 102, and the cooling air 104 is allowed to flow through the canister 101. I try to remove the heat. Specifically, an air introduction port 105 is provided in the lower part of the cask body 102 and an air outlet 106 is provided in the upper part, and the cooled air 104 heated by cooling the canister 101 rises in the air flow path 103. The air is discharged from the air outlet 106, and new air is taken in as the cooling air 104 from the air introduction port 105 (Patent Document 1).

コンクリートキャスクのキャニスタの内部には、使用済燃料と共に、熱伝導が良く且つ不活性なガス(具体的には例えば、ヘリウムガス)が、対流効果によって除熱性能を向上させるために通常は正圧で充填されている。 Inside the canister of the concrete cask, along with the spent fuel, a gas with good thermal conductivity and inertness (specifically, helium gas) is usually positive pressure to improve the heat removal performance by the convection effect. It is filled with.

特開2003−194729号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-194729

コンクリートキャスク/コンクリートサイロの、使用済燃料を収納するキャニスタは、金属(具体的には例えば、ステンレス鋼)で形成されており、蓋は溶接されている。このため、コンクリートキャスク/コンクリートサイロについて、キャニスタからの漏洩は設計上想定されていない。しかしながら、使用済燃料の長期に亙る貯蔵管理における安全性を確保する上で、外気に含まれる塩分によって貯蔵中のキャニスタに応力腐食割れ(「SCC」とも呼ばれる)が発生して密封性能が失われることを防ぐというキャニスタの漏洩対策が課題になっている。 The canister for storing spent fuel in a concrete cask / concrete silo is made of metal (specifically, for example, stainless steel) and the lid is welded. For this reason, leakage from the canister is not assumed in the design of concrete cask / concrete silo. However, in order to ensure the safety of spent fuel in long-term storage management, stress corrosion cracking (also called "SCC") occurs in the canister during storage due to the salt contained in the outside air, and the sealing performance is lost. Countermeasures against leakage of canisters to prevent this have become an issue.

そこで、本発明は、コンクリートキャスク/コンクリートサイロのキャニスタにおいて、密封喪失時に、内部ガスを環境に放出することなく、密封喪失を検知する方法及び検知装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method and a detection device for detecting a loss of seal in a canister of a concrete cask / concrete silo without releasing an internal gas to the environment when the seal is lost.

かかる目的を達成するため、本発明は、コンクリートキャスク内に縦置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する方法において、キャニスタは使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされ、キャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度のうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしている。 In order to achieve such an object, in the method of detecting the loss of the sealed structure of the canister vertically stored in the concrete cask, the canister is an inert gas having a higher thermal conductivity than the outside air together with the used fuel. Is sealed and the internal pressure is negative, and the canister's sealing structure is impaired when at least one of the canister bottom temperature, lid temperature and side wall temperature changes beyond a predetermined threshold. I try to judge it.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの底温度及び蓋温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ側壁温度が所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, in the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention, when the bottom temperature and the lid temperature of the canister rise above a predetermined threshold value and the side wall temperature falls below a predetermined threshold value, the sealing structure of the canister is set. You may decide that it has been damaged.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度のうちのいずれか二つの温度の間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention is when the temperature difference between any two temperatures of the bottom temperature, the lid temperature and the side wall temperature of the canister exceeds a predetermined threshold value. , It may be determined that the sealing structure of the canister is impaired.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの底温度とコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度との間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention seals the canister when the temperature difference between the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask changes beyond a predetermined threshold value. It may be determined that the structure has been damaged.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの蓋温度とコンクリートキャスクのコンクリート蓋の内部温度との間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention seals the canister when the temperature difference between the lid temperature of the canister and the internal temperature of the concrete lid of the concrete cask changes beyond a predetermined threshold value. It may be determined that the structure has been damaged.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの底温度とコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度とから算出される熱流束あるいは推定キャニスタ内指標温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, in the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention, the heat flux calculated from the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask or the estimated index temperature in the canister changes beyond a predetermined threshold value. At that time, it may be determined that the sealing structure of the canister is damaged.

本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、コンクリートキャスク内に縦置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する装置において、使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされたキャニスタと、キャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度のうちの少なくとも一つの温度を計測する温度センサと、温度センサからの計測値データが入力され、入力された計測温度値に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断する密封喪失判断部とを有している。 The device for detecting the loss of the seal of the canister of the present invention is a device for detecting the loss of the seal structure of the canister vertically stored in the concrete cask, in which an inert gas having a higher thermal conductivity than the outside air is used together with the used fuel. A canister that is sealed and has a negative internal pressure, a temperature sensor that measures at least one of the canister bottom temperature, lid temperature, and side wall temperature, and measurement value data from the temperature sensor are input. It has a seal loss determining unit that determines that the sealing structure of the canister is damaged when the input measured temperature value changes beyond a predetermined threshold.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、密封喪失判断部には、温度センサからキャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度の全ての計測値が入力され、キャニスタの蓋温度及び側壁温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ側壁温度が所定の閾値を超えて低下したときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, in the canister seal loss detection device of the present invention, all measured values of the canister bottom temperature, lid temperature and side wall temperature are input from the temperature sensor to the seal loss determination unit, and the canister lid temperature and side wall temperature are input. May be determined that the sealing structure of the canister is impaired when the temperature rises above a predetermined threshold and the side wall temperature falls below a predetermined threshold.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、密封喪失判断部には、温度センサからキャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度のうちの少なくとも二つの温度の計測値データが入力され、二つの温度の間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, in the canister seal loss detection device of the present invention, measured value data of at least two temperatures of the canister bottom temperature, lid temperature and side wall temperature are input from the temperature sensor to the seal loss determination unit. It may be determined that the sealing structure of the canister is impaired when the temperature difference between the two temperatures changes beyond a predetermined threshold.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、さらにコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度を計測する温度センサを備え、密封喪失判断部には、キャニスタの底温度とコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度との計測値データが入力され、キャニスタの底温度と外気の温度との差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the canister loss of seal detection device of the present invention further includes a temperature sensor for measuring the temperature of the outside air taken into the concrete cask, and the seal loss determination unit includes the bottom temperature of the canister and the outside air taken into the concrete cask. When the measured value data with the temperature is input and the difference between the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air changes beyond a predetermined threshold, it may be determined that the sealing structure of the canister is damaged. ..

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、さらにコンクリートキャスクのコンクリート蓋の内部温度を計測する温度センサを備え、密封喪失判断部には、キャニスタの蓋温度とコンクリート蓋の内部温度との計測値データが入力され、キャニスタの蓋温度とコンクリート蓋の内部温度との差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the canister seal loss detection device of the present invention further includes a temperature sensor for measuring the internal temperature of the concrete lid of the concrete cask, and the seal loss determination unit includes the canister lid temperature and the internal temperature of the concrete lid. When the measured value data is input and the difference between the lid temperature of the canister and the internal temperature of the concrete lid changes beyond a predetermined threshold, it may be determined that the sealing structure of the canister has been damaged.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、さらにコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度を計測する温度センサを備え、密封喪失判断部には、キャニスタの底温度とコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度との計測値データが入力され、キャニスタの底温度とコンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度とから算出される熱流束あるいは推定キャニスタ内指標温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the canister loss of seal detection device of the present invention further includes a temperature sensor for measuring the temperature of the outside air taken into the concrete cask, and the seal loss determination unit includes the bottom temperature of the canister and the outside air taken into the concrete cask. When the measured value data with the temperature is input and the heat flux calculated from the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask or the estimated index temperature in the canister changes beyond a predetermined threshold. It may be determined that the sealing structure of the canister is impaired.

また、本発明は、コンクリートサイロ内に横置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する方法において、キャニスタは使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされ、キャニスタの底温度、蓋温度、横置きの姿勢における側壁下部温度、及び横置きの姿勢における側壁上部温度のうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしている。 Further, the present invention is a method for detecting the loss of the sealing structure of a canister that is horizontally stored in a concrete silo, in which the canister is sealed with an inert gas having a thermal conductivity higher than that of the outside air together with the used fuel. The internal pressure is regarded as a negative pressure, and the temperature of at least one of the bottom temperature of the canister, the lid temperature, the lower side wall temperature in the horizontal position, and the upper side wall temperature in the horizontal position changes beyond a predetermined threshold. When it does occur, it is determined that the canister's sealing structure has been damaged.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの底温度及び側壁下部温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ蓋温度及び側壁上部温度が所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention is when the bottom temperature and the lower side wall temperature of the canister rise above a predetermined threshold value and the lid temperature and the upper side wall temperature fall above a predetermined threshold value. It may be determined that the sealing structure of the canister is impaired.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法は、キャニスタの底温度、蓋温度、側壁下部温度及び側壁上部温度のうちのいずれか二つの温度の間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, the method for detecting the loss of sealing of the canister of the present invention changes the temperature difference between any two temperatures of the bottom temperature, the lid temperature, the side wall lower temperature and the side wall upper temperature of the canister beyond a predetermined threshold value. When this occurs, it may be determined that the sealing structure of the canister has been damaged.

また、本発明は、コンクリートサイロ内に横置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する装置において、使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされたキャニスタと、キャニスタの底温度、蓋温度、横置きの姿勢における側壁下部温度及び横置きの姿勢における側壁上部温度のうちの少なくとも一つの温度を計測する温度センサと、温度センサからの少なくとも一つの温度の計測値データが入力され、入力された計測温度値に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断する密封喪失判断部とを有するようにしている。 Further, the present invention is a device for detecting the loss of the sealing structure of a canister that is horizontally stored in a concrete silo, in which an inert gas having a higher thermal conductivity than the outside air is sealed together with the used fuel and the internal pressure is increased. A temperature sensor and a temperature sensor that measure the temperature of at least one of the canister bottom temperature, the lid temperature, the side wall lower temperature in the horizontal position, and the side wall upper temperature in the horizontal position. When at least one temperature measurement value data from is input and the input measurement temperature value changes beyond a predetermined threshold, the sealing loss determination unit that determines that the sealing structure of the canister is damaged I try to have it.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、密封喪失判断部には、温度センサからキャニスタの底温度、蓋温度、側壁下部温度及び側壁上部温度の計測値データが入力され、キャニスタの底温度及び側壁下部温度が所定の閾値を超えて上昇し、且つ蓋温度及び側壁上部温度が所定の閾値を超えて低下したときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, in the canister loss detection device of the present invention, measured value data of the canister bottom temperature, lid temperature, side wall lower temperature and side wall upper temperature are input from the temperature sensor to the seal loss determination unit, and the bottom of the canister. When the temperature and the lower side wall temperature rise above a predetermined threshold and the lid temperature and the upper side wall temperature fall above a predetermined threshold, it may be determined that the sealing structure of the canister is impaired.

また、本発明のキャニスタの密封喪失の検知装置は、密封喪失判断部には、温度センサからキャニスタの底温度、蓋温度、側壁下部温度及び側壁上部温度のうちの少なくとも二つの温度の計測値データが入力され、二つの温度の間の差に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。 Further, in the canister seal loss detection device of the present invention, the seal loss determination unit is subjected to measurement value data of at least two temperatures of the canister bottom temperature, lid temperature, side wall lower temperature and side wall upper temperature from the temperature sensor. Is input, and when the difference between the two temperatures changes beyond a predetermined threshold, it may be determined that the canister's sealing structure has been impaired.

また、本発明にかかるキャニスタは、請求項7から12および請求項16から18のいずれか1つに記載のキャニスタの密封喪失の検知装置を備えることを特徴とする。 Further, the canister according to the present invention is characterized by comprising the detection device for the loss of sealing of the canister according to any one of claims 7 to 12 and claims 16 to 18.

また、本発明にかかるコンクリート製貯蔵設備は、請求項19記載のキャニスタを備えることを特徴とする。 Further, the concrete storage facility according to the present invention is characterized by including the canister according to claim 19.

本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法や検知装置によれば、初期内圧が負圧であるように構成されたキャニスタの密封構造が損なわれていることを的確に検知することができるので、縦置き姿勢/横置き姿勢のキャニスタにおける密封性の喪失の検知手法や検知手段としての有用性や信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the method for detecting the loss of sealing of the canister and the detecting device of the present invention, it is possible to accurately detect that the sealing structure of the canister configured so that the initial internal pressure is a negative pressure is impaired. It is possible to improve the usefulness and reliability of a canister in a standing posture / a horizontal posture as a detection method and a detection means for loss of sealing property.

本発明のキャニスタの密封喪失の検知方法や検知装置によれば、キャニスタの密封構造が仮に損なわれた場合でも、キャニスタの内圧が負圧から大気圧(1 atm)と等しくなるまでにインリークの発生を検知することによって放射性物質を含む内部のガスの外環境への放出を防ぐことが可能になる。 According to the canister sealing loss detection method and detection device of the present invention, even if the canister sealing structure is damaged, in-leak occurs until the internal pressure of the canister becomes equal to the atmospheric pressure (1 atm) from the negative pressure. By detecting the above, it becomes possible to prevent the release of internal gas containing radioactive substances to the outside environment.

さらに、これらのキャニスタの密封喪失の検知方法や検知装置によると、キャニスタの密封構造が仮に損なわれたとしても、直ちに放射性物質を含む内部のガスの外環境への放出が起こることがないままに使用済燃料の温度が高くなるという現象が生ずるので、放射性物質を含む内部のガスの外環境への放出が防ぎつつキャニスタのインリークの発生を検知することができる。しかも、内圧が大気圧と等しくなるまでにインリークの発生を検知すれば環境汚染を引き起こすことがないので、許容漏洩量を考慮する必要がない。 Furthermore, according to the detection method and detection device of the loss of seal of these canisters, even if the seal structure of the canister is damaged, the internal gas containing radioactive substances is not immediately released to the outside environment. Since the phenomenon that the temperature of the spent fuel rises occurs, it is possible to detect the occurrence of in-leakage in the canister while preventing the release of the internal gas containing radioactive substances to the outside environment. Moreover, if the occurrence of in-leakage is detected before the internal pressure becomes equal to the atmospheric pressure, environmental pollution will not be caused, so that it is not necessary to consider the allowable leakage amount.

本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知方法及びキャニスタの密封喪失の検知装置の第一の実施形態が適用され得る貯蔵設備の一例を示す概略構造図である(コンクリートキャスクは縦断面図であり、キャニスタは側面図である)。It is a schematic structural drawing which shows an example of the storage facility to which the first embodiment of the canister seal loss detection method and the canister seal loss detection device which concerns on this invention can apply (the concrete cask is a vertical sectional view, and is a vertical sectional view. The canister is a side view). 第一の実施形態におけるキャニスタに関する各部温度の位置を示す図である。図2Aは縦置きの姿勢のキャニスタの正面図である。図2Bは縦置きの姿勢のキャニスタの平面図である。図2Cは縦置きの姿勢のキャニスタの底面図である。It is a figure which shows the position of the temperature of each part with respect to the canister in 1st Embodiment. FIG. 2A is a front view of the canister in the vertical position. FIG. 2B is a plan view of the canister in the vertical position. FIG. 2C is a bottom view of the canister in the vertical position. 本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知装置の第一の実施形態の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the 1st Embodiment of the detection device of the seal loss of a canister which concerns on this invention. 本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知方法及びキャニスタの密封喪失の検知装置の第二の実施形態が適用され得る貯蔵設備の一例を示す概略構造図である(コンクリートサイロは縦断面図であり、キャニスタは側面図である)。It is a schematic structural drawing which shows an example of the storage equipment to which the 2nd Embodiment of the canister seal loss detection method and the canister seal loss detection apparatus which concerns on this invention can apply (the concrete silo is a vertical sectional view, and is a vertical sectional view. The canister is a side view). 第二の実施形態におけるキャニスタに関する各部温度の位置を示す図である。図5Aは横置きの姿勢のキャニスタの側面図である。図5Bは横置きの姿勢のキャニスタの正面図である。図5Cは横置きの姿勢のキャニスタの背面図である。It is a figure which shows the position of the temperature of each part with respect to the canister in the 2nd Embodiment. FIG. 5A is a side view of the canister in the horizontal posture. FIG. 5B is a front view of the canister in the horizontal posture. FIG. 5C is a rear view of the canister in the horizontal posture. 本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知装置の第二の実施形態の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the 2nd Embodiment of the detection device of the seal loss of a canister which concerns on this invention. 検証例において用いられた貯蔵設備の模型の概略構造と共に温度計測位置を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the temperature measurement position together with the schematic structure of the model of the storage facility used in the verification example. 検証例において用いられた貯蔵設備の模型の概略構造と共に温度計測位置を示す図である。図8Aは縦置きの姿勢のキャニスタの平面図である。図8Bは縦置きの姿勢のキャニスタの底面図である。It is a figure which shows the temperature measurement position together with the schematic structure of the model of the storage facility used in the verification example. FIG. 8A is a plan view of the canister in the vertical posture. FIG. 8B is a bottom view of the canister in the vertical position. 検証例における初期内圧が0.8 atm の場合の圧力変化とキャニスタ蓋温度TT、キャニスタ底温度TB、及びキャニスタ側壁温度TSの変化との間の関係を示す図である。Pressure changes and the canister lid temperature T T of the case where the initial pressure in the verification example of 0.8 atm, canister bottom temperature T B, and is a diagram showing the relationship between the change in the canister side wall temperature T S. 検証例における初期内圧が0.5 atm の場合の圧力変化とキャニスタ蓋温度TT、キャニスタ底温度TB、及びキャニスタ側壁温度TSの変化との間の関係を示す図である。Pressure changes and the canister lid temperature T T of the case where the initial pressure in the verification example of 0.5 atm, canister bottom temperature T B, and is a diagram showing the relationship between the change in the canister side wall temperature T S. 検証例における初期内圧が0.1 atm の場合の圧力変化とキャニスタ蓋温度TT、キャニスタ底温度TB、及びキャニスタ側壁温度TSの変化との間の関係を示す図である。Pressure changes and the canister lid temperature T T of the case where the initial pressure in the verification example of 0.1 atm, canister bottom temperature T B, and is a diagram showing the relationship between the change in the canister side wall temperature T S. 検証例におけるキャニスタ模型の各部毎の初期内圧の負圧度別の各部温度の変化量を示す図である。It is a figure which shows the change amount of the temperature of each part by the negative pressure degree of the initial internal pressure of each part of the canister model in the verification example. 検証例における初期内圧が0.8 atm の場合の圧力変化と底−蓋温度差ΔTBT(即ち、キャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとの温度差)の変化量との間の関係を示す図である。Pressure changes and the bottom of the case where the initial pressure in the verification example of 0.8 atm - cover the temperature difference [Delta] T BT (i.e., the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T) relationship between the amount of change It is a figure which shows. 検証例における初期内圧が0.5 atm の場合の圧力変化と底−蓋温度差ΔTBT(即ち、キャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとの温度差)の変化量との間の関係を示す図である。Pressure changes and the bottom of the case where the initial pressure in the verification example of 0.5 atm - cover the temperature difference [Delta] T BT (i.e., the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T) relationship between the amount of change It is a figure which shows. 検証例における初期内圧が0.1 atm の場合の圧力変化と底−蓋温度差ΔTBT(即ち、キャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとの温度差)の変化量との間の関係を示す図である。Pressure changes and the bottom of the case where the initial pressure in the verification example of 0.1 atm - cover the temperature difference [Delta] T BT (i.e., the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T) relationship between the amount of change It is a figure which shows. 検証例における初期内圧が0.8 atm の場合の圧力変化と底−側壁温度差ΔTBS(即ち、キャニスタ底温度TBとキャニスタ側壁温度TSとの温度差)の変化量との間の関係を示す図である。Pressure changes and the bottom of the case where the initial pressure in the verification example of 0.8 atm - side wall temperature difference [Delta] T BS (i.e., the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the canister side wall temperature T S) relationship between the amount of change It is a figure which shows. 検証例における初期内圧が0.5 atm の場合の圧力変化と底−側壁温度差ΔTBS(即ち、キャニスタ底温度TBとキャニスタ側壁温度TSとの温度差)の変化量との間の関係を示す図である。Pressure changes and the bottom of the case where the initial pressure in the verification example of 0.5 atm - side wall temperature difference [Delta] T BS (i.e., the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the canister side wall temperature T S) relationship between the amount of change It is a figure which shows. 検証例における初期内圧が0.1 atm の場合の圧力変化と底−側壁温度差ΔTBS(即ち、キャニスタ底温度TBとキャニスタ側壁温度TSとの温度差)の変化量との間の関係を示す図である。Pressure changes and the bottom of the case where the initial pressure in the verification example of 0.1 atm - side wall temperature difference [Delta] T BS (i.e., the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the canister side wall temperature T S) relationship between the amount of change It is a figure which shows. 検証例における初期内圧の負圧度別の底−側壁温度差ΔTBSの変化量、キャニスタ底温度TBの変化量、及びキャニスタ蓋温度TTの変化量を示す図である。Negative圧度another bottom of the initial internal pressure in the verification example - the amount of change in the side wall temperature difference [Delta] T BS, the amount of change in the canister bottom temperature T B, and is a diagram showing a variation of the canister lid temperature T T. 検証例における初期内圧の負圧度別のインリーク前の発熱体の温度を示す図である。It is a figure which shows the temperature of the heating element before an in-leak according to the negative pressure degree of the initial internal pressure in the verification example. 検証例における初期内圧の負圧度別のインリーク前後での発熱体の温度上昇度を示す図である。It is a figure which shows the temperature rise degree of the heating element before and after the in-leak according to the negative pressure degree of the initial internal pressure in the verification example. キャニスタ内部ガス種類と燃料温度の変化との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gas type inside a canister and the change of a fuel temperature. キャニスタ底部の境界条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the boundary condition of the bottom of a canister. 底面を通る熱流束と内圧(初期0.1 atm He )との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the heat flux passing through the bottom surface and the internal pressure (initial 0.1 atm He). キャニスタ底部における内外部境界条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal-external boundary condition at the bottom of a canister. (T’−T’)と内圧(初期0.1 atm He )の関係を示すグラフである。 (T H '-T B') and the internal pressure is a graph showing the relationship between the (initial 0.1 atm He). 従来のコンクリートキャスクを一部切り欠いて示す斜視図である。It is a perspective view which shows by cutting out a part of the conventional concrete cask.

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.

《第一の実施形態:縦置きキャニスタ》
図1から図3に、本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知方法及びキャニスタの密封喪失の検知装置の第一の実施形態を示す。
<< First Embodiment: Vertical Canister >>
1 to 3 show a method for detecting a canister seal loss and a first embodiment of a canister seal loss detection device according to the present invention.

本実施形態では、コンクリートキャスクタイプとも呼ばれる、コンクリートキャスク2内にキャニスタ4が縦置きの姿勢で収納される態様の貯蔵設備1の場合について説明する。 In the present embodiment, the case of the storage facility 1 in which the canister 4 is stored in the concrete cask 2 in a vertical position, which is also called a concrete cask type, will be described.

貯蔵設備1は、コンクリートキャスク2のコンクリート容器3内に収容されるキャニスタ4を冷却する内部冷却外気5を給気口6から取り込んで当該給気口6よりも高い位置に設けられる排気口7から排出する構造を備える。 The storage facility 1 takes in the internal cooling outside air 5 for cooling the canister 4 housed in the concrete container 3 of the concrete cask 2 from the air supply port 6 and from the exhaust port 7 provided at a position higher than the air supply port 6. It has a structure to discharge.

コンクリートキャスク2は、コンクリート容器3とコンクリート蓋8とを有し、遮蔽機能を備える非密封構造として構成される。 The concrete cask 2 has a concrete container 3 and a concrete lid 8, and is configured as an unsealed structure having a shielding function.

キャニスタ4は、金属製例えばステンレス鋼製であり、例えば底付きの円筒状の容器内に使用済燃料が収納された上で内側カバープレートと外側カバープレートとの二重蓋が溶接によって取り付けられて密封される構造を備える。 The canister 4 is made of metal, for example, stainless steel. For example, the spent fuel is stored in a cylindrical container with a bottom, and a double cover of the inner cover plate and the outer cover plate is attached by welding and sealed. It has a structure.

キャニスタ4は、また、例えばステンレス鋼製のバスケットとも呼ばれるハニカム構造の仕切り11が装入され、仕切り11の各区画に放射性物質である使用済燃料が挿入される。 The canister 4 is also charged with a partition 11 having a honeycomb structure, which is also called a basket made of stainless steel, for example, and spent fuel, which is a radioactive substance, is inserted into each section of the partition 11.

キャニスタ4は、封入された放射性物質が外部に漏洩しないようにするために溶接による密封構造が採られると共に、外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが封入され、キャニスタ4内の使用済燃料の崩壊熱がバスケット11や不活性ガスを介してキャニスタ4へと伝達される構造とされている。 The canister 4 has a sealed structure by welding to prevent the enclosed radioactive material from leaking to the outside, and is also enclosed with an inert gas having a thermal conductivity higher than that of the outside air, so that the spent fuel in the canister 4 is used. The structure is such that the decay heat of the is transferred to the canister 4 via the basket 11 and the inert gas.

キャニスタ4内に封入される不活性ガスとしては、外気(通常は、空気)よりも熱伝導率の大きい不活性ガス、一般にはヘリウム(He)が用いられることが好ましいものの、他の不活性ガスが用いられるようにしても良い。 As the inert gas sealed in the canister 4, an inert gas having a higher thermal conductivity than the outside air (usually air), generally helium (He) is preferably used, but other inert gases. May be used.

キャニスタ4は、初期内圧が負圧にされた上で密封される。キャニスタ4内の圧力は、負圧(即ち、1 atm 未満)であれば特定の値に限定されるものではなく、具体的には例えば0.1〜0.8 atm 程度の範囲のうちのいずれかの値に設定されることが考えられる。 The canister 4 is sealed after the initial internal pressure is made negative. The pressure in the canister 4 is not limited to a specific value as long as it is a negative pressure (that is, less than 1 atm), and specifically, for example, any of the range of about 0.1 to 0.8 atm. It is conceivable that it will be set to that value.

キャニスタ4の初期内圧が負圧であることにより、キャニスタ4の密封構造が仮に損なわれた場合には外から外気がキャニスタ4内へと吸い込まれる(別言すると、インリークが起こる)ことになる。 Since the initial internal pressure of the canister 4 is negative, if the sealing structure of the canister 4 is damaged, the outside air is sucked into the canister 4 from the outside (in other words, an in leak occurs).

キャニスタ4は支持脚9の上に載せられてコンクリート容器3内に収容される。 The canister 4 is placed on the support legs 9 and housed in the concrete container 3.

コンクリート容器3の上部開口はコンクリート蓋8によって塞がれる。 The upper opening of the concrete container 3 is closed by the concrete lid 8.

キャニスタ4とコンクリート容器3との間に、内部冷却外気5が流れる流通空間10が設けられる。この構造に関連し、流通空間10へと通じる給気口6がコンクリート容器3の底部に設けられ、また、流通空間10と連通する排気口7がコンクリート容器3の上端寄りの位置に設けられる。 A distribution space 10 through which the internal cooling outside air 5 flows is provided between the canister 4 and the concrete container 3. In relation to this structure, an air supply port 6 leading to the distribution space 10 is provided at the bottom of the concrete container 3, and an exhaust port 7 communicating with the distribution space 10 is provided at a position near the upper end of the concrete container 3.

上記構造により、コンクリートキャスク2の上下に設けられる給気口6及び排気口7を通じて外気が内部冷却外気5として自然対流し、内部冷却外気5へと熱を伝えることによってキャニスタ4内の使用済燃料の崩壊熱が除去される。 With the above structure, the outside air naturally convects as the internal cooling outside air 5 through the air supply ports 6 and the exhaust ports 7 provided above and below the concrete cask 2, and the spent fuel in the canister 4 is transferred to the internal cooling outside air 5. The decay heat of the concrete is removed.

給気口6や排気口7はコンクリートキャスク2の周面において開口するように設けられることが一般的であるものの、給気口6がコンクリートキャスク2/コンクリート容器3の例えば底面において開口するように設けられたり、排気口7がコンクリートキャスク2/コンクリート蓋8の例えば上面(別言すると、天面)において開口するように設けられたりするようにしても良い。 Although the air supply port 6 and the exhaust port 7 are generally provided so as to open on the peripheral surface of the concrete cask 2, the air supply port 6 opens on the bottom surface of the concrete cask 2 / concrete container 3, for example. It may be provided, or the exhaust port 7 may be provided so as to open on, for example, the upper surface (in other words, the top surface) of the concrete cask 2 / concrete lid 8.

そして、本実施形態のキャニスタの密封喪失の検知方法は、外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封されて内部圧力が負圧とされたキャニスタ4の底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、キャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断するようにしている。尚、本明細書において、所定の閾値とは、特定の値に限定されるものではなく、例えば想定実機に関する数値解析や実験または外気温度の変動実績などに基づいて適切な値に適宜設定されるものである。 Then, the detection method of sealing loss of the canister of the present embodiment, the bottom temperature of the canister 4 that the internal pressure is a negative pressure greater inert gas thermal conductivity than the outside air is sealed T B, the lid temperature T T and determining when a change exceeds a predetermined threshold in at least one temperature of the side wall temperature T S occurs, the Inriku to the interior of the outside air of the canister 4 is impaired sealing structure of the canister 4 is generated I try to do it. In this specification, the predetermined threshold value is not limited to a specific value, and is appropriately set to an appropriate value based on, for example, numerical analysis or experiment on an assumed actual machine or actual fluctuation of outside air temperature. It is a thing.

ここで、監視対象となる温度としては、底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのいずれでも良いが、単独で用いるだけでなく他の温度との組み合わせで用いても良く、好ましくは最も大きな温度変化を示す底温度TBあるいは底温度TBと他の温度との組み合わせであるが、これらに特に限られるものではなく、全ての部位の温度を用いても良いし、場合によってはそれらの組み合わせであっても良い。例えば、キャニスタ4の底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのうちのいずれか二つの温度の間の温度差ΔTBS(=TB−TS)、ΔTTS(=TT−TS)、ΔTBT(=TB−TT)に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。また、大きな温度変化を生む底温度と側壁温度との間の温度差に変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良いし、さらに好ましくはキャニスタの底温度及び蓋温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ側壁温度が所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良い。 Here, as the temperature to be monitored, the bottom temperature T B, the lid temperature T T, and although either good sidewall temperature T S, may be used in combination with other temperature used not only alone, preferably it is a combination of the most significant temperature changes bottom temperature T B or bottom temperature T B and the other showing the temperature, these not particularly limited, may be used the temperature of all the sites, when Depending on the case, it may be a combination thereof. For example, bottom temperature T B of the canister 4, the lid temperature T T, and the temperature difference ΔT BS (= T B -T S ) between any two temperatures of the side wall temperature T S, ΔT TS (= T T -T S), and Inriku to the interior of ΔT BT (= T B -T T ) sealing structure of the canister 4 when a change exceeds a predetermined threshold has occurred impaired by the outside air of the canister 4 is generated You may decide. Further, it may be determined that the sealing structure of the canister is impaired when the temperature difference between the bottom temperature and the side wall temperature, which causes a large temperature change, is changed, and more preferably, the bottom temperature and the lid temperature of the canister. It may be determined that the sealing structure of the canister is impaired when the temperature rises above a predetermined threshold and the side wall temperature falls below a predetermined threshold.

上記キャニスタの密封喪失の検知方法は、本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知装置によっても実施され得る。本実施形態のキャニスタの密封喪失の検知装置は、コンクリートキャスク(コンクリート製貯蔵容器)2に縦置きで収納されるキャニスタ4の密封構造の喪失を検知するものであって、使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされたキャニスタ4と、キャニスタ4の底温度TBを計測する第一の温度センサ13A、キャニスタ4の蓋温度TTを計測する第二の温度センサ13B、及びキャニスタ4の側壁温度TSを計測する第三の温度センサ13Cのうちの少なくとも一つの温度センサと、いずれかの温度センサ13A、13B、13Cによって計測される少なくとも一つの温度の計測値データが入力され、当該入力された計測値に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断する密封喪失判断部16aを有する。 The method for detecting the loss of seal of the canister can also be carried out by the device for detecting the loss of seal of the canister according to the present invention. The canister seal loss detection device of the present embodiment detects the loss of the seal structure of the canister 4 vertically stored in the concrete cask (concrete storage container) 2 from the outside air together with the used fuel. a canister 4 is large inert gas is sealed besides the internal pressure of the thermal conductivity is a negative pressure, the first temperature sensor 13A for measuring the bottom temperature T B of the canister 4, the lid temperature T T of the canister 4 second temperature sensor 13B, and a temperature sensor at least one of the third temperature sensor 13C for measuring the sidewall temperature T S of the canister 4, any temperature sensor 13A for measuring the, 13B, as measured by 13C When at least one temperature measurement value data is input and the input measurement value changes beyond a predetermined threshold, the sealing structure of the canister 4 is damaged and the outside air leaks into the inside of the canister 4. Has a seal loss determination unit 16a for determining that has occurred.

ここで、密封喪失判断部16aは、底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのいずれの温度を単独で用いて、若しくは複数の温度間の温度差あるいは他の温度との組み合わせで用いて、それらの温度が所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断するようにしている。即ち、最も大きな温度変化を示す底温度TBあるいは底温度TBと他の温度との組み合わせが好ましいが、これらに特に限られるものではなく、全ての部位の温度を用いても良いし、場合によってはそれらの組み合わせであっても良い。例えば、密封喪失判断部16aは、キャニスタ4の底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのうちのいずれか二つの温度の間の温度差ΔTBS、ΔTTS、ΔTBTに所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。また、密封喪失判断部16aは、大きな温度変化を生む底温度TBと側壁温度TSとの間の温度差に変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良いし、さらに好ましくはキャニスタの底温度TB及び蓋温度TTが所定の閾値を超えて上昇し且つ側壁温度TSが所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良い。 Here, the combination of sealing loss determination unit 16a, a bottom temperature T B, using lid temperature T T, and any temperature of the side wall temperature T S alone or a temperature difference or other temperature among a plurality of temperature When the temperature exceeds a predetermined threshold value and changes occur, it is determined that the sealing structure of the canister 4 is impaired and an in-leak of outside air into the canister 4 has occurred. That is, most combinations of a large bottom shows the temperature change temperature T B or bottom temperature T B and other temperatures are preferred, these not particularly limited, may be used the temperature of all the sites, when Depending on the case, it may be a combination thereof. For example, sealing loss determination unit 16a, a bottom temperature T B of the canister 4, the temperature difference [Delta] T BS between any two temperatures of the lid temperature T T, and the side wall temperature T S, [Delta] T TS, predetermined to [Delta] T BT When a change occurs beyond the threshold value of, it may be determined that the sealing structure of the canister 4 is impaired and an in-leak of outside air into the canister 4 has occurred. Further, sealing loss determination unit 16a also may be determined that the sealed structure of the canister has been compromised when a large change in the temperature difference between the bottom temperature T B and the side wall temperature T S to produce temperature change occurs , more preferably when the bottom temperature T B and the lid temperature T T rises above the predetermined threshold and the side wall temperature T S of the canister is reduced beyond a predetermined threshold value, it determines that the sealing structure of the canister is compromised You may.

第一から第三の温度センサ13A、13B、13Cとしては、例えば熱電対やサーミスターのような温度計測手段が用いられ得る。第一から第三の温度センサ13A、13B、13Cは、キャニスタ4の密封性喪失の検知感度を一層高める上ではキャニスタ4の表面に直に接触してキャニスタの表面温度を計測することが望ましいものの、場合によっては非接触式温度計が用いられてキャニスタ4の表面の温度を測定したり表面の極近傍の温度を計測したりするようにしても良い。 As the first to third temperature sensors 13A, 13B, 13C, temperature measuring means such as a thermocouple or a thermistor can be used. Although it is desirable that the first to third temperature sensors 13A, 13B, and 13C measure the surface temperature of the canister by directly contacting the surface of the canister 4 in order to further increase the detection sensitivity of the loss of sealing property of the canister 4. In some cases, a non-contact thermometer may be used to measure the temperature of the surface of the canister 4 or the temperature in the immediate vicinity of the surface.

発明者らの知見によると、キャニスタ4の初期内圧が負圧で外気例えば空気よりも熱伝導率の大きい不活性ガス具体的には例えばヘリウムガスが充填された状態から外気がキャニスタ4内へとインリークする場合、キャニスタ4の内部の圧力増加(言い換えると、負圧から大気圧(1 atm)へと向かう圧力変化)に伴い、キャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとが上昇する一方でキャニスタ側壁温度TSは低下する。 According to the findings of the inventors, the initial internal pressure of the canister 4 is negative and the outside air is an inert gas having a higher thermal conductivity than air, for example, the outside air moves into the canister 4 from a state where the canister 4 is filled with helium gas. If you Inriku, the pressure increase in the interior of the canister 4 (in other words, pressure changes directed from a negative pressure to the atmospheric pressure (1 atm)) with the, while the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T rises The canister side wall temperature T S decreases.

キャニスタ4に生ずる温度変化のメカニズムは、熱伝導率の大きい不活性ガス雰囲気の中にインリークで熱伝導率の小さい外気即ち空気が混入することで、熱伝導率の低下に伴って除熱効果が低減し、キャニスタ4内の使用済燃料の温度が上昇することに起因する。したがって、使用済燃料に接触しているキャニスタ4の底の温度TBが上昇する。 The mechanism of the temperature change that occurs in the canister 4 is that the outside air, that is, the air, which has a small thermal conductivity due to an in-leak, is mixed in the inert gas atmosphere with a large thermal conductivity, and the heat removal effect is obtained as the thermal conductivity decreases. This is due to the decrease and the temperature of the spent fuel in the canister 4 rising. Accordingly, the temperature T B of the bottom of the canister 4 in contact with the spent fuel is increased.

また、混入した外気は不活性ガスよりも密度が大きい(具体的には例えば、空気はヘリウムよりも密度が大きい)ため、外気はキャニスタ4内の下部空間に溜まる一方で、不活性ガスはキャニスタ4内の上部空間に溜まることになる。これにより、温度が上昇した使用済燃料の熱が熱伝導の良い不活性ガスを介してキャニスタ4の蓋へと伝えられ、キャニスタ蓋温度TTも上昇すると考えられる。 Further, since the mixed outside air has a higher density than the inert gas (specifically, air has a higher density than helium), the outside air collects in the lower space inside the canister 4, while the inert gas is in the canister. It will accumulate in the upper space inside 4. Thus, transmitted heat of the spent fuel temperature increases are to cover the canister 4 through a good inert gas thermal conductivity, it is considered to be raised canister lid temperature T T.

また、インリークでキャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとが上昇する。一方で、使用済燃料の発熱量自体はインリーク前後で基本的には変化しないことから、キャニスタ側壁温度TSは相対的に低下すると考えられる。 Further, the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T increases with Inriku. On the other hand, the calorific value per se of the spent fuel from not change basically before and after Inriku, canister sidewall temperature T S is considered to decrease relatively.

ここで、発明者の知見によると、キャニスタ内気体とキャニスタ外部の気体とが同一の場合、例えばキャニスタ内に空気が密封されている場合、キャニスタ内が加圧された状態では漏洩が発生するとキャニスタ底温度TBが上昇する一方でキャニスタ蓋温度TTは低下するが、キャニスタ内が負圧の状態では外気のインリークが発生して空気がキャニスタ4内に混入するとキャニスタ底温度TBが低下する一方でキャニスタ蓋温度TTは上昇する。すなわち、キャニスタ底温度TBが上昇し且つキャニスタ蓋温度TTも上昇するという現象は、キャニスタ内が不活性ガス雰囲気の負圧の状態からインリークが発生して熱伝導率が不活性ガスよりも小さい外気としての空気が混入する場合に特有の現象であり、従来は知られていない知見である。 Here, according to the inventor's knowledge, when the gas inside the canister and the gas outside the canister are the same, for example, when air is sealed inside the canister, when leakage occurs when the inside of the canister is pressurized, the canister Although the bottom temperature T B is the canister lid temperature T T while increasing decreases, the canister when air outside air Inriku occurs is mixed into the canister 4 is a canister bottom temperature T B decreases in the negative pressure state Meanwhile canister lid temperature T T in is increased. That is, a phenomenon called canister bottom temperature T B is and rises canister lid temperature T T increases, the thermal conductivity Inriku canister is from the negative pressure state of the inert gas atmosphere is generated than inert gas This is a phenomenon peculiar to the case where air as a small outside air is mixed, and is a previously unknown finding.

なお、インリーク後のキャニスタ4の内部の大気圧に向かう圧力増加に伴い、キャニスタ底温度TBとキャニスタ側壁温度TSとの温度差ΔTBS(=TB−TS)やキャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとの温度差ΔTBT(=TB−TT)は大きくなる。 Incidentally, as the pressure increases toward the atmospheric pressure inside the canister 4 after Inriku, canister bottom temperature T B and the temperature difference [Delta] T BS of the canister side wall temperature T S (= T B -T S ) and the canister bottom temperature T B and the temperature difference ΔT BT (= T B -T T ) of the canister lid temperature T T increases.

キャニスタ底温度TBとしては、キャニスタ4の底の何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、外気のインリークが発生した場合のキャニスタの底面4Bにおける温度変化は底面4Bの中心位置に於いて最も大きくなるので、底面4Bの水平面方向における中心位置4Bcの温度が計測されて用いられることが好ましい(図2A、図2C)。 The canister bottom temperature T B, although the temperature at any position of the bottom of the canister 4 is may be used are measured, the temperature change in the bottom surface 4B of the canister when the outside air Inriku occurs center of the bottom surface 4B Since it is the largest at the position, it is preferable that the temperature at the center position 4Bc of the bottom surface 4B in the horizontal plane direction is measured and used (FIGS. 2A and 2C).

キャニスタ蓋温度TTとしては、キャニスタ4の蓋の何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、外気のインリークが発生した場合のキャニスタの蓋の上面(以下、天面4Tと呼ぶ)における温度変化は天面4Tの中心位置に於いて最も大きくなるので、天面4Tの水平面方向における中心位置4Tcの温度が計測されて用いられることが好ましい(図2A、図2B)。 The canister lid temperature T T, although the temperature at any position of the lid of the canister 4 is may be used is measured, the upper surface of the lid of the canister when the outside air Inriku occurs (hereinafter, the top surface 4T Since the temperature change in (referred to as) is the largest at the center position of the top surface 4T, it is preferable that the temperature of the center position 4Tc of the top surface 4T in the horizontal plane direction is measured and used (FIGS. 2A and 2B).

キャニスタ側壁温度TSとしては、キャニスタ4の側壁の何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、外気のインリークが発生した場合のキャニスタの側壁の外面(以下、側周面4Sと呼ぶ)における温度変化は側周面4Sの上下方向における中央位置若しくは中央位置の周囲に於いて最も大きくなることが多いので、側周面4Sの上下方向における中央位置4Sc若しくはその周囲の温度が計測されて用いられることが好ましい(図2A)。なお、キャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとのそれぞれの上昇の程度/バランスやキャニスタ4内の構造物の構成により、キャニスタ4の側周面4Sにおける温度変化が最も大きくなる位置が側周面4Sの上下方向における中央位置4Scからずれる場合がある。 The canister sidewall temperature T S, although the temperature at any position of the side wall of the canister 4 is may be used are measured, the outer surface of the side wall of the canister when the outside air Inriku occurs (hereinafter, the side peripheral surface 4S Since the temperature change in the side peripheral surface 4S in the vertical direction is often the largest at the central position or around the central position, the temperature at the central position 4Sc in the vertical direction of the side peripheral surface 4S or its surroundings is high. It is preferably measured and used (Fig. 2A). Incidentally, canister bottom temperature T B and the structure of each degree / balance and canister structures 4 of the rise of the canister lid temperature T T, a temperature change in the side peripheral surface 4S of the canister 4 is maximized position side It may deviate from the central position 4Sc in the vertical direction of the peripheral surface 4S.

上記の発明者らの知見を踏まえ、縦置き姿勢のキャニスタ4に関する下記のIからIIIまでの温度のうちの少なくとも一つを観測して温度が経時的に変化するか否かを監視することにより、キャニスタ4の密封構造が維持されているか或いは損なわれているかの判定を行うこと、つまりキャニスタ4における外気インリークの検知を行うことが可能になる。
I)キャニスタ底温度TB(尚、インリークによって上昇する)
II)キャニスタ蓋温度TT(尚、インリークによって上昇する)
III)キャニスタ側壁温度TS(尚、インリークによって低下する)
Based on the findings of the above inventors, by observing at least one of the temperatures I to III below for the canister 4 in the vertical position and monitoring whether or not the temperature changes with time. , It becomes possible to determine whether the sealed structure of the canister 4 is maintained or damaged, that is, to detect an outside air in-leak in the canister 4.
I) canister bottom temperature T B (Note that rises by Inriku)
II) canister lid temperature T T (Note that rises by Inriku)
III) canister sidewall temperature T S (Incidentally, reduced by Inriku)

ここで、キャニスタ蓋温度TTとしては、キャニスタ蓋そのものの表面温度のみならず、キャニスタ蓋温度TTの影響を受ける(言い換えると、キャニスタ蓋温度TTの変化に伴って温度が変動する)空間や部材の温度が含められても良い。具体的には、キャニスタ4の蓋に対向する、コンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の底面8Bとキャニスタ4の天面4Tとの間でキャニスタ蓋温度TTの影響を受ける空間や部材の温度が用いられることが考えられ、例えばコンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の底面温度即ちコンクリート蓋底面温度TLBが用いられるようにしても良い。そこで、キャニスタ蓋温度TTには、キャニスタ4の蓋の温度に加え、コンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の底面8Bとキャニスタ4の天面4Tとの間でキャニスタ蓋温度TTの影響を受ける空間や部材の温度具体的には例えばコンクリート蓋底面温度TLBが含まれるものとする。なお、コンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の底面8Bとキャニスタ4の天面4Tとの間の空間に於ける内部冷却外気5の自然対流は少ないため、前述の空間や空間に接する部材はキャニスタ蓋温度TTの影響を受け易い。 Here, the canister lid temperature T T, not only the surface temperature of the canister lid itself, influenced by the canister lid temperature T T (in other words, the temperature varies with a change in the canister lid temperature T T) space And the temperature of the member may be included. Specifically, opposite the lid of the canister 4, the temperature of the space or members affected by the canister lid temperature T T with the top surface 4T of the bottom surface 8B and the canister 4 of the concrete cask 2 concrete lid 8 is used For example, the bottom surface temperature of the concrete lid 8 of the concrete cask 2, that is, the bottom surface temperature of the concrete lid TLB may be used. Therefore, the canister lid temperature T T, in addition to the temperature of the lid of the canister 4, affected canister lid temperature T T with the top surface 4T of the bottom surface 8B and the canister 4 of the concrete cask 2 concrete lid 8 space And the temperature of the member Specifically, for example, the temperature of the bottom surface of the concrete lid TLB is included. Since the natural convection of the internal cooling outside air 5 in the space between the bottom surface 8B of the concrete lid 8 of the concrete cask 2 and the top surface 4T of the canister 4 is small, the above-mentioned space and the members in contact with the space are the canister lid temperature. susceptible to the influence of T T.

上記の発明者らの知見を踏まえ、また、縦置き姿勢のキャニスタ4に関する下記のiからiiiまでの温度差のうちの少なくとも一つを観測して温度差が経時的に変化するか否かを監視することにより、キャニスタ4の密封構造が維持されているか或いは損なわれているかの判定を行うこと、つまりキャニスタ4における外気インリークの検知を行うことが可能になる。なお、下記のi、ii、iiiの順番が外気インリークに対する感度の良好さの順位に対応すると考えられ、延いては外気インリークの検知における有利さの順位に対応すると考えられる。
i)キャニスタ底温度TBとキャニスタ側壁温度TSとの温度差ΔTBS
ii)キャニスタ蓋温度TTとキャニスタ側壁温度TSとの温度差ΔTTS
iii)キャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとの温度差ΔTBT
Based on the findings of the above inventors, and by observing at least one of the following temperature differences from i to iii regarding the canister 4 in the vertical position, whether or not the temperature difference changes with time is determined. By monitoring, it becomes possible to determine whether the sealed structure of the canister 4 is maintained or damaged, that is, to detect an outside air in-leak in the canister 4. It is considered that the following orders of i, ii, and iii correspond to the order of good sensitivity to outside air in-leak, and further correspond to the order of advantage in detecting outside air in-leak.
i) the canister bottom temperature T B and the temperature difference [Delta] T BS of the canister side wall temperature T S
ii) Temperature difference between canister lid temperature T T and canister side wall temperature T S ΔT TS
temperature difference [Delta] T BT and iii) the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T

キャニスタ4に関する二つの温度の間の温度差が用いられる場合には、外気温度の変化の影響を受けてそれぞれ変動する二つの温度から、外気温度の変化が相殺されるので、外気温度の変化の影響を受け難くなって正確な判定が行われ得る。 When the temperature difference between the two temperatures with respect to the canister 4 is used, the change in the outside air temperature is canceled out from the two temperatures that fluctuate under the influence of the change in the outside air temperature. It is less susceptible and accurate judgments can be made.

また、キャニスタ4の初期内圧の負圧度が大きい(即ち、初期内圧が低い)ほど、インリークに伴う熱伝導率の小さい外気(空気)の流入量が多いので、インリーク後の(別言すると、インリークの進行に伴う)キャニスタ4内の使用済燃料の温度上昇の度合いが大きくなり(図21参照)、このため、キャニスタ4に関する各部温度TB、TT、TSの変化幅や温度差ΔTBS、ΔTTS、ΔTBTは大きくなる。 Further, the larger the negative pressure degree of the initial internal pressure of the canister 4 (that is, the lower the initial internal pressure), the larger the inflow amount of the outside air (air) having a small thermal conductivity due to the in-leak, so that after the in-leak (in other words, in other words, progresses in Inriku) the degree of temperature rise of the spent fuel in the canister 4 increases (see FIG. 21), Thus, each section temperature for a canister 4 T B, T T, T change in S width and the temperature difference ΔT BS , ΔT TS , and ΔT BT increase.

なお、キャニスタ4の初期内圧の負圧度が大きいほどインリーク後のキャニスタ4内の使用済燃料の温度上昇の度合いが大きく、そして、キャニスタ4に関する各部温度TB、TT、TSの変化幅や温度差ΔTBS、ΔTTS、ΔTBTの変化幅が大きいほど外気インリークの検知には有利である(言い換えると、検知感度が向上する)ものの、これら各部温度TB、TT、TSや温度差ΔTBS、ΔTTS、ΔTBTの変化の大きさは使用済燃料の温度変化の大きさが反映された結果であるので、必要に応じ、キャニスタ4内の使用済燃料の許容温度上昇の程度が考慮された上で初期内圧の負圧度が設定される。 Incidentally, the degree of temperature rise of the spent fuel of a negative圧度is too large canister 4 after Inriku large initial pressure of the canister 4, and each unit temperature for the canister 4 T B, T T, the variation width of T S and the temperature difference [Delta] T BS, [Delta] T TS, the variation width of [Delta] T BT is advantageous for detection of the outside air Inriku the larger (in other words, the detection sensitivity is improved) but, these units the temperature T B, T T, T S Ya The magnitude of the change in temperature difference ΔT BS , ΔT TS , and ΔT BT is the result of reflecting the magnitude of the temperature change in the spent fuel. Therefore, if necessary, the allowable temperature rise of the spent fuel in the canister 4 can be increased. The degree of negative pressure of the initial internal pressure is set after considering the degree.

キャニスタの密封喪失の検知装置は、所定のプログラムがコンピュータ上で実行されることによって実現されるようにしても良い。 The detection device for the loss of seal of the canister may be realized by executing a predetermined program on the computer.

キャニスタの密封喪失の検知装置15は、例えば、図3に示すような、制御部16(具体的には、CPU;即ち、中央演算処理装置)、記憶部17、インターフェース18、及び表示部19を少なくとも備えるコンピュータにおいて、記憶部17に記憶されているプログラムが実行されることによって実現され得る。 The canister loss-sealing detection device 15 includes, for example, a control unit 16 (specifically, a CPU; that is, a central processing unit), a storage unit 17, an interface 18, and a display unit 19 as shown in FIG. It can be realized by executing the program stored in the storage unit 17 at least in the provided computer.

キャニスタの密封喪失の検知装置15としてのコンピュータの制御部16に、プログラムが実行されることにより、各温度センサ13A、13B、13Cから入力されたキャニスタ4の底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれたとの判断を行う密封喪失判断部16aが構成される。第一の温度センサ13A、第二の温度センサ13B、及び第三の温度センサ13Cの計測値データは、インターフェース18を介してコンピュータに入力され、入力された計測値に経時的な変化が生じているか否かが密封喪失判断部16aによって判定される。 The control unit 16 of the computer as the detecting device 15 of the sealing loss of the canister, by the program is executed, the temperature sensors 13A, 13B, bottom temperature T B of the canister 4 that has been input from 13C, the lid temperature T T, and sealing loss determination unit 16a that performs determination of the sealing structure of the canister 4 is impaired configured when a change exceeds a predetermined threshold in at least one temperature of the side wall temperature T S occurs. The measured value data of the first temperature sensor 13A, the second temperature sensor 13B, and the third temperature sensor 13C are input to the computer via the interface 18, and the input measured values change with time. Whether or not it is present is determined by the seal loss determination unit 16a.

また、本実施形態の密封喪失判断部16aは、上述したように底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのいずれかの温度を単独で用いて、それらの温度が所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断するようにしているが、これに特に限られず、全ての部位の温度を用いても良いし、あるいはそれらの組み合わせ即ち複数の温度間の温度差若しくは他の温度との組み合わせを用いても良く、より好ましくは最も大きな温度変化を示す底温度TBあるいは底温度TBと他の温度との組み合わせから得られる温度変化から判断することである。例えば、コンピュータの制御部16に、プログラムが実行されることにより、キャニスタ4の底温度TB、蓋温度TT、及び側壁温度TSのうちのいずれか二つの温度の間の温度差ΔTBS、ΔTTS、ΔTBTに所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。 Further, sealing loss determination unit 16a of the present embodiment, the bottom temperature T B, as described above, with the lid temperature T T, and one of the temperature of the side wall temperature T S alone, their temperature is a predetermined threshold value When a change occurs beyond the above, it is judged that the sealing structure of the canister 4 is damaged and an in-leak of the outside air into the inside of the canister 4 occurs, but the temperature is not particularly limited to this and the temperature of all parts is determined. may be used, or may be used in combination with the temperature difference or other temperature between combinations thereof i.e. a plurality of temperature, bottom temperature more preferably indicates the greatest change in temperature T B or bottom temperature T B Judgment is made from the temperature change obtained from the combination of and other temperatures. For example, the control unit 16 of the computer, by the program is executed, the temperature of the bottom of the canister 4 T B, the temperature difference [Delta] T BS between any two temperatures of the lid temperature T T, and the side wall temperature T S , ΔT TS , ΔT BT may be determined that the sealing structure of the canister 4 is impaired and an in-leak of the outside air into the canister 4 occurs when the change occurs beyond a predetermined threshold value.

また、密封喪失判断部16aは、大きな温度変化を生む底温度TBと側壁温度TSとの間の温度差に変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良いし、さらに好ましくはキャニスタの底温度TB及び蓋温度TTが所定の閾値を超えて上昇し且つ側壁温度TSが所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良い。 Further, sealing loss determination unit 16a also may be determined that the sealed structure of the canister has been compromised when a large change in the temperature difference between the bottom temperature T B and the side wall temperature T S to produce temperature change occurs , more preferably when the bottom temperature T B and the lid temperature T T rises above the predetermined threshold and the side wall temperature T S of the canister is reduced beyond a predetermined threshold value, it determines that the sealing structure of the canister is compromised You may.

そして、計測値に所定の閾値を超えて経時的な変化が生じている場合には、検知装置15は、例えば、キャニスタ4の密封構造が損なわれたことを表示部19に表示させたり、あるいは警報などを発する。 Then, when the measured value exceeds a predetermined threshold value and changes with time, the detection device 15 causes, for example, display on the display unit 19 that the sealing structure of the canister 4 has been damaged, or Issue an alarm, etc.

なお、発明者らの知見によると、図22に示すように、キャニスタ4の内部気体が空気の場合には、使用済燃料の温度低下は少しであるが、不活性ガス(具体的には例えば、ヘリウム)が少しでも存在すれば、使用済燃料の温度は劇的に低下する。そして、使用済燃料の温度、更にはキャニスタ4の表面温度は、負圧度(具体的には、0.1〜0.8 atm 程度の範囲)には殆ど依存しない。したがって、キャニスタ4の初期内圧を負圧にすることは、当該キャニスタ4内に収納される使用済燃料の崩壊熱の管理の観点からも何ら問題にはならない。 According to the findings of the inventors, when the internal gas of the canister 4 is air, the temperature of the spent fuel drops slightly, but it is an inert gas (specifically, for example). , Helium), the temperature of the spent fuel drops dramatically. The temperature of the spent fuel and the surface temperature of the canister 4 hardly depend on the degree of negative pressure (specifically, in the range of about 0.1 to 0.8 atm). Therefore, setting the initial internal pressure of the canister 4 to a negative pressure does not pose any problem from the viewpoint of managing the decay heat of the spent fuel stored in the canister 4.

また、キャニスタ4の初期内圧が負圧であるため、キャニスタ4の密封構造が仮に損なわれたとしても、直ちに放射性物質を含む内部のガスの外環境への放出が起こることがないままに使用済燃料の温度が高くなるという現象が生ずるので、放射性物質を含む内部のガスの外環境への放出を防ぎつつキャニスタ4の外気インリークの発生を検知することができる。したがって、例えば日本の放射性物質輸送容器の密封設計基準における輸送規則や米国の規格(具体的には、US NRC NUREG−1536 “Standard Review Plan for Spent Fuel Dry Storage Systems at a General License Facility” Revision 1)によって規定されるような許容漏洩量(即ち、何Paまでに漏洩を検出しなければならないか)を考慮する必要がない。 Further, since the initial internal pressure of the canister 4 is negative, even if the sealing structure of the canister 4 is damaged, the internal gas containing radioactive substances is used without being immediately released to the external environment. Since the phenomenon that the temperature of the fuel rises occurs, it is possible to detect the occurrence of an outside air in-leak in the canister 4 while preventing the release of the internal gas containing radioactive substances to the outside environment. Therefore, for example, the transportation regulations in the sealing design standard of the radioactive material transport container in Japan and the US standard (specifically, US NRC NUREG-1536 "Standard Review Plan for Sport Feel Dry Stage Stages at a General License") It is not necessary to consider the permissible leakage amount as specified by (that is, by what Pa the leakage must be detected).

さらに、放射性物質が外環境へと放出されるケースとしては、キャニスタ4の内圧が大気圧になってキャニスタ4内部の気体が外部の気体即ち外気と置換される場合が考えられる。しかしながら、応力腐食割れ(SCC)は通常はキャニスタ4下部の溶接部に於いて発生するので、応力腐食割れによる亀裂が発生して外気のインリークが進行して大気圧になった状態においても、外からキャニスタ4内へと吸い込まれる外気の密度よりもキャニスタ4内の不活性ガスの密度の方が小さい場合には、吸い込まれた外気がキャニスタ4内の下部空間に溜まる一方で不活性ガスはキャニスタ4内の上部空間に溜まる。このため、亀裂部において内部ガス即ち不活性ガスが分子拡散によって外部ガス即ち外気と置換される量は極めて微少であり、したがって放射性物質を含む内部ガスの外環境への放出は抑制されると考えられる。 Further, as a case where the radioactive substance is released to the outside environment, it is conceivable that the internal pressure of the canister 4 becomes atmospheric pressure and the gas inside the canister 4 is replaced with the outside gas, that is, the outside air. However, since stress corrosion cracking (SCC) usually occurs at the welded part at the bottom of the canister 4, even when cracks due to stress corrosion cracking occur and the in-leakage of the outside air progresses to atmospheric pressure, the outside air When the density of the inert gas in the canister 4 is smaller than the density of the outside air sucked into the canister 4, the sucked outside air accumulates in the lower space in the canister 4, while the inert gas is in the canister. Accumulates in the upper space inside 4. Therefore, it is considered that the amount of the internal gas, that is, the inert gas, replaced with the external gas, that is, the outside air by molecular diffusion is extremely small in the cracked portion, and therefore the release of the internal gas containing radioactive substances to the external environment is suppressed. Be done.

《第二の実施形態:横置きキャニスタ》
図4から図6に、本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知方法及びキャニスタの密封喪失の検知装置の第二の実施形態を示す。尚、本実施形態において、第一の実施形態の縦置きキャニスタと同様の構成については説明を省略する。
<< Second embodiment: Horizontal canister >>
4 to 6 show a method for detecting a canister seal loss and a second embodiment of a canister seal loss detection device according to the present invention. In this embodiment, the description of the same configuration as that of the vertical canister of the first embodiment will be omitted.

本実施形態では、コンクリートサイロタイプとも呼ばれる、コンクリートサイロ22内にキャニスタ24が横置きの姿勢で収納される態様の貯蔵設備21の場合について説明する。 In the present embodiment, the case of the storage facility 21 in which the canister 24 is stored in the concrete silo 22 in a horizontal position, which is also called a concrete silo type, will be described.

貯蔵設備21は、コンクリートサイロ22のコンクリート製保管庫23内に収容されるキャニスタ24を冷却する内部冷却外気25を給気口26から取り込んで当該給気口26よりも高い位置に設けられる排気口27から排出する構造を備える。 The storage facility 21 takes in the internal cooling outside air 25 for cooling the canister 24 housed in the concrete storage 23 of the concrete silo 22 from the air supply port 26, and is provided at a position higher than the air supply port 26. It has a structure for discharging from 27.

コンクリートサイロ22は、コンクリート製保管庫23とコンクリート蓋28とを有し、遮蔽機能を備える非密封構造として構成される。 The concrete silo 22 has a concrete storage 23 and a concrete lid 28, and is configured as an unsealed structure having a shielding function.

キャニスタ24の構成(具体的には、金属製、二重蓋、仕切り/バスケットの装入、溶接による密封構造、不活性ガスの封入、初期内圧が負圧など)は上述の第一の実施形態と同様である。 The configuration of the canister 24 (specifically, metal, double lid, partition / basket charging, sealing structure by welding, filling of inert gas, initial internal pressure is negative, etc.) is the same as in the first embodiment described above. Is.

キャニスタ24はレール状の支持架台29の上に載せられてコンクリート製保管庫23内に収容される。 The canister 24 is placed on a rail-shaped support stand 29 and housed in the concrete storage 23.

コンクリート製保管庫23の側部開口はコンクリート蓋28によって塞がれる。 The side opening of the concrete storage 23 is closed by the concrete lid 28.

キャニスタ24とコンクリート製保管庫23及びコンクリート蓋28との間に、内部冷却外気25が流れる流通空間30が設けられる。この構造に関連し、流通空間30へと通じる給気口26がコンクリート製保管庫23の底部に設けられ、また、流通空間30と連通する排気口27がコンクリート製保管庫23の天井部に設けられる。 A distribution space 30 through which the internal cooling outside air 25 flows is provided between the canister 24, the concrete storage 23, and the concrete lid 28. In relation to this structure, an air supply port 26 leading to the distribution space 30 is provided at the bottom of the concrete storage 23, and an exhaust port 27 communicating with the distribution space 30 is provided at the ceiling of the concrete storage 23. Be done.

上記構造により、コンクリートサイロ22の上下に設けられる給気口26及び排気口27を通じて外気が内部冷却外気25として自然対流し、内部冷却外気25へと熱を伝えることによってキャニスタ24内の使用済燃料の崩壊熱が除去される。 With the above structure, the outside air naturally convects as the internal cooling outside air 25 through the air supply port 26 and the exhaust port 27 provided above and below the concrete silo 22, and the spent fuel in the canister 24 is transferred to the internal cooling outside air 25. The decay heat of the concrete is removed.

そして、本実施形態のキャニスタの密封喪失の検知方法は、外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封されて内部圧力が負圧とされたキャニスタ24の底温度THB、蓋温度THT、横置きの姿勢における側壁下部温度THSL、及び横置きの姿勢における側壁上部温度THSUのうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断するようにしている。 Then, the detection method of sealing loss of the canister of the present embodiment, the bottom temperature of the canister 24 that the internal pressure is a negative pressure greater inert gas thermal conductivity than the outside air is sealed T HB, the cover temperature T HT The sealing structure of the canister 24 is impaired when at least one of the lower side wall temperature THSL in the horizontal position and the upper side wall temperature THSU in the horizontal position changes beyond a predetermined threshold. Therefore, it is determined that an in-leak has occurred inside the canister 24 of the outside air.

ここで、監視対象となる温度としては、キャニスタ24の底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL、及び側壁上部温度THSUのうちの少なくとも一つの温度のいずれでも良いが、単独で用いるだけでなく他の温度との組み合わせで用いても良く、好ましくは最も大きな温度変化を示す底温度TBあるいは底温度TBと他の温度との組み合わせであるが、これらに特に限られるものではなく、全ての部位の温度を用いても良いし、場合によってはそれらの組み合わせであっても良い。例えば、キャニスタ24の底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL、及び側壁上部温度THSUのうちのいずれか二つの温度の間の温度差ΔTHBT(=THB−THT)、ΔTHBSU(=THB−THSU)、ΔTHSLT(=THSL−THT)、ΔTHSLU(=THSL−THSU)に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。また、大きな温度変化を生む底温度THBと蓋温度THTとの間若しくは側壁上部温度THSUとの間の温度差に変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良いし、さらに好ましくはキャニスタ24の底温度THB及び側壁下部温度THSLが所定の閾値を超えて上昇し且つ蓋温度THT及び側壁上部温度THSUが所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良い。 Here, as the temperature to be monitored, the bottom temperature T HB of the canister 24, the lid temperature T HT, sidewall lower temperature T HSL, and may be any of the at least one temperature of the side wall upper temperature T HSU, alone may be used not in combination with other temperature just used, preferably a combination of the most significant temperature changes bottom temperature T B or bottom temperature T B and the other showing the temperature, in particular limited to these The temperature of all parts may be used, and in some cases, a combination thereof may be used. For example, bottom temperature T HB of the canister 24, the lid temperature T HT, the temperature difference [Delta] T HBT between any two temperatures of the side wall lower temperature T HSL, and upper side wall temperature T HSU (= T HB -T HT ) , ΔT HBSU (= T HB -T HSU), ΔT HSLT (= T HSL -T HT), sealing the canister 24 when a change exceeds a predetermined threshold occurs in ΔT hSLU (= T HSL -T HSU ) It may be determined that the structure is damaged and an in-leak of the outside air into the canister 24 has occurred. Moreover, even if determined that the sealing structure of the canister when a change in temperature difference is caused between the bottom temperature T HB and the lid temperature T between HT or sidewall upper temperature T HSU make a big change in temperature is compromised good to, more preferably when the bottom temperature T HB and sidewall lower temperature T HSL rises above the predetermined threshold and the lid temperature T HT and sidewall upper temperature T HSU of the canister 24 is reduced beyond a predetermined threshold value , It may be determined that the sealing structure of the canister is impaired.

上記キャニスタの密封喪失の検知方法は、本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知装置によっても実施され得る。本実施形態のキャニスタの密封喪失の検知装置は、コンクリートサイロ22に横置きの姿勢で収納されるキャニスタ24の密封構造の喪失を検知するものであって、使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ負圧とされたキャニスタ24と、キャニスタ24の底温度THBを計測する第一の温度センサ33A、蓋温度THTを計測する第二の温度センサ33B、横置きの姿勢における側壁下部温度THSLを計測する第三の温度センサ33C、及び横置きの姿勢における側壁上部温度THSUを計測する第四の温度センサ33Dのうちの少なくとも一つの温度センサと、いずれかの温度センサ33A、33B、33C、33Dによって計測される少なくとも一つの温度の計測値データが入力され、当該入力された計測値に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断する密封喪失判断部36aを有する。 The method for detecting the loss of seal of the canister can also be carried out by the device for detecting the loss of seal of the canister according to the present invention. The canister seal loss detection device of the present embodiment detects the loss of the seal structure of the canister 24 housed in the concrete silo 22 in a horizontal position, and has a higher thermal conductivity than the outside air together with the used fuel. large canister 24 inert gas, which is a sealed besides negative pressure, the first temperature sensor 33A for measuring the bottom temperature T HB of the canister 24, the second temperature sensor 33B for measuring the lid temperature T HT, at least one temperature sensor of the fourth temperature sensor 33D for measuring the sidewall upper temperature T HSU in the third temperature sensor 33C and horizontal orientation, to measure the sidewall lower temperature T HSL in horizontal posture, When at least one temperature measurement value data measured by any of the temperature sensors 33A, 33B, 33C, 33D is input and the input measurement value changes beyond a predetermined threshold value, the canister 24 It has a seal loss determining unit 36a for determining that the sealing structure is impaired and an in-leak into the inside of the canister 24 of the outside air has occurred.

ここで、密封喪失判断部36aは、底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL、及び側壁上部温度THSUのいずれかの温度を単独で用いて、若しくは複数の温度間の温度差あるいは他の温度との組み合わせで用いて、それらの温度が所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断するようにしている。即ち、最も大きな温度変化を示す底温度THBあるいは底温度THBと他の温度との組み合わせが好ましいが、これらに特に限られるものではなく、全ての部位の温度を用いても良いし、場合によってはそれらの組み合わせであっても良い。例えば、密封喪失判断部36aは、キャニスタ24の底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL及び側壁上部温度THSUのうちのいずれか二つの温度の間の温度差ΔTHBT、ΔTHBSU、ΔTHSLT、ΔTHSLUに所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。また、密封喪失判断部36aは、大きな温度変化を生む底温度THBと蓋温度THTとの間若しくは側壁上部温度THSUとの間の温度差に変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良いし、さらに好ましくはキャニスタ24の底温度THB及び側壁下部温度THSLが所定の閾値を超えて上昇し且つ蓋温度THT及び側壁上部温度THSUが所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良い。 Here, the seal loss determination unit 36a uses any one of the bottom temperature THB , the lid temperature THT , the side wall lower temperature THSL , and the side wall upper temperature THSU alone, or is a temperature between a plurality of temperatures. When used in combination with a difference or other temperature, when those temperatures change beyond a predetermined threshold, the sealing structure of the canister 24 is impaired and an in-leak of outside air into the canister 24 occurs. I try to judge. That is, a bottom temperature THB showing the largest temperature change or a combination of the bottom temperature THB and another temperature is preferable, but the temperature is not particularly limited to these, and the temperature of all parts may be used. Depending on the case, it may be a combination thereof. For example, sealing loss determination unit 36a, a bottom temperature T HB of the canister 24, the lid temperature T HT, the temperature difference [Delta] T HBT between any two temperatures of the side wall lower temperature T HSL and sidewall upper temperature T HSU, [Delta] T When the HBSU , ΔT HSLT , and ΔT HSLU change beyond a predetermined threshold value, it may be determined that the sealing structure of the canister 24 is impaired and an in-leak of outside air into the canister 24 has occurred. Further, sealing loss determination unit 36a, the sealing structure of the canister when a change in temperature difference is caused between the bottom temperature T HB and the lid temperature T HT or between the side wall upper temperature T HSU and make a big temperature change may be determined that the impaired, more preferably bottom temperature T HB and sidewall lower temperature T HSL rises above the predetermined threshold and the lid temperature T HT and sidewall upper temperature T HSU predetermined threshold canister 24 It may be determined that the canister's sealing structure has been impaired when it drops beyond.

第一から第四の温度センサ33A、33B、33C、33Dは、第一の実施形態の温度センサと同様であり、説明は省略する。 The first to fourth temperature sensors 33A, 33B, 33C, 33D are the same as the temperature sensors of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

発明者らの知見によると、キャニスタ24の初期内圧が負圧で熱伝導率が外気例えば空気よりも大きい不活性ガス例えばヘリウムガスが充填された状態の場合、キャニスタ24の密封喪失により外気がキャニスタ24内へとインリークすると、熱伝導率の低下に伴って除熱効果が低減することにより、キャニスタ底温度THBが上昇すると共にキャニスタ側壁下部温度THSLも上昇し、一方で、キャニスタ蓋温度THTは低下すると共にキャニスタ側壁上部温度THSUも低下する。 According to the findings of the inventors, when the initial internal pressure of the canister 24 is negative and the thermal conductivity is filled with an inert gas, for example, helium gas, which is larger than the outside air, for example, air, the outside air becomes the canister due to the loss of sealing of the canister 24. When Inriku to 24, by heat removal effect with a decrease in the thermal conductivity is reduced, also the canister sidewall lower temperature T HSL with canister bottom temperature T HB rises increases, while the canister lid temperature T As HT decreases, the canister side wall upper temperature THSU also decreases.

なお、横置き姿勢のキャニスタ24において、キャニスタ底部は水平方向における一方の端部、キャニスタ蓋部は水平方向における他方の端部になる。即ち、キャニスタ底温度THBは、縦置きのキャニスタ4の使用済燃料並びにバスケットが接触している底になる部分の温度に相当し、キャニスタ蓋温度THTは縦置きのキャニスタ4の蓋になる部分の温度に相当する。 In the canister 24 in the horizontal position, the bottom of the canister is one end in the horizontal direction, and the canister lid is the other end in the horizontal direction. That is, the canister bottom temperature T HB corresponds to the temperature of the spent fuel and the areas of bottom basket is in contact with vertical canister 4, the canister lid temperature T HT becomes vertical lid of the canister 4 Corresponds to the temperature of the part.

さらに、キャニスタ側壁下部温度THSLは、横置きのキャニスタ24の側壁のうちの、キャニスタ24の中心を通る水平面Hpよりも下部になる部分の温度である。 Further, the canister side wall lower temperature THSL is the temperature of the portion of the side wall of the horizontally placed canister 24 that is lower than the horizontal plane Hp passing through the center of the canister 24.

また、キャニスタ側壁上部温度THSUは、横置きのキャニスタ24の側壁のうちの、キャニスタ24の中心を通る水平面Hpよりも上部になる部分の温度である。 Further, the canister side wall upper temperature THSU is the temperature of the portion of the side wall of the horizontally placed canister 24 that is above the horizontal plane Hp passing through the center of the canister 24.

キャニスタ24の温度変化は、第1の実施形態と同様に、熱伝導率の大きい不活性ガス雰囲気の中にインリークで熱伝導率の小さい外気(空気)が混入するため、熱伝導率の低下に伴って除熱効果が低減し、キャニスタ24内の使用済燃料の温度が上昇することによって生じる。 Similar to the first embodiment, the temperature change of the canister 24 causes a decrease in thermal conductivity because outside air (air) having low thermal conductivity is mixed in the inert gas atmosphere having high thermal conductivity due to in-leakage. Along with this, the heat removing effect is reduced, and the temperature of the spent fuel in the canister 24 rises.

そして、使用済燃料の熱は、接触(特に、金属同士の接触)によって最も伝えられるため、キャニスタ底温度THB及び横置きの姿勢におけるキャニスタ側壁下部温度THSLが上昇し、キャニスタ蓋温度THT及び横置きの姿勢におけるキャニスタ側壁上部温度THSUが低下する。 Then, the heat of the spent fuel is contacted (in particular, metal-to-metal contact) because it is the most carried by the canister sidewall lower temperature T HSL increases in the canister bottom temperature T HB and horizontal orientation, the canister lid temperature T HT And the canister side wall upper temperature THSU in the horizontal position decreases.

キャニスタ底温度THBとしては、キャニスタ24の底の何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、外気のインリークが発生した場合のキャニスタの底の外面(即ち、底面)における温度変化は底面の中心位置に於いて最も大きくなるので、横置き姿勢のキャニスタ24の底の、キャニスタ24の軸心方向(即ち、水平方向H)における一方の端面(即ち、底面24HB)の鉛直面方向Vpにおける中心位置24HBcの温度が計測されて用いられることが好ましい(図5A、図5C)。 The canister bottom temperature T HB, although the temperature at any position of the bottom of the canister 24 may be used is measured, the temperature at the bottom of the outer surface of the canister when the outside air Inriku occurs (i.e., bottom surface) Since the change is greatest at the center position of the bottom surface, the vertical surface of the bottom surface of the canister 24 in the horizontal position on one end surface (that is, the bottom surface 24HB) in the axial direction (that is, the horizontal direction H) of the canister 24. It is preferable that the temperature at the center position 24HBc in the direction Vp is measured and used (FIGS. 5A and 5C).

キャニスタ蓋温度THTとしては、キャニスタ24の蓋のうちの何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、外気のインリークが発生した場合のキャニスタの蓋の外面(即ち、天面)における温度変化は天面の中心位置に於いて最も大きくなるので、横置き姿勢のキャニスタ24の蓋の、キャニスタ24の軸心方向(即ち、水平方向H)における他方の端面(即ち、天面24HT)の鉛直面方向Vpにおける中心位置24HTcの温度が計測されて用いられることが好ましい(図5A、図5B)。 The canister lid temperature T HT, although the temperature at any position of the lid of the canister 24 may be used is measured, the outer surface of the lid of the canister when the outside air Inriku occurs (i.e., top surface ) Is the largest at the center position of the top surface, so that the lid of the canister 24 in the horizontal position has the other end surface (that is, the top surface) in the axial direction (that is, the horizontal direction H) of the canister 24. It is preferable that the temperature at the central position 24HTc in the vertical facing direction Vp of 24HT) is measured and used (FIGS. 5A and 5B).

キャニスタ側壁下部温度THSL としては、横置き姿勢のキャニスタ24の側壁のうちの、キャニスタ24の中心を通る水平面Hpよりも下部になる部分の何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、側壁の外面(即ち、側周面24HS)のうちの最下部24HSL(別言すると、最下底部)の、水平方向Hにおける中央位置24HSLc若しくはその周囲の温度が計測されて用いられることが好ましい(図5A)。なお、キャニスタ底温度THBとキャニスタ蓋温度THTとのそれぞれの上昇と低下との程度/バランスやキャニスタ24内の構造物の構成により、キャニスタ24の側壁の外面(即ち、側周面24HS)における温度変化が最も大きくなる位置が側周面24HSのうちの最下部24HSLの水平方向Hにおける中央位置24HSLcからずれる場合がある。 As the canister side wall lower temperature THSL , the temperature at any part of the side wall of the canister 24 in the horizontal position, which is lower than the horizontal plane Hp passing through the center of the canister 24, may be measured and used. Although not, the temperature of the lowermost 24HSL (in other words, the lowermost bottom) of the outer surface of the side wall (that is, the side peripheral surface 24HS) at the central position 24HSLc in the horizontal direction H or its surroundings is measured and used. Is preferable (Fig. 5A). Incidentally, the configuration of the structure of the degree / balance and canister 24 between the drop and the respective increase of the canister bottom temperature T HB and canister lid temperature T HT, the outer surface of the side wall of the canister 24 (i.e., the side peripheral surface 24hs) The position where the temperature change is greatest may deviate from the central position 24HSLc in the horizontal direction H of the lowermost 24HSL of the side peripheral surfaces 24HS.

キャニスタ側壁上部温度THSU としては、横置き姿勢のキャニスタ24の側壁のうちの、キャニスタ24の中心を通る水平面Hpよりも上部になる部分の何れの箇所における温度が計測されて用いられても構わないものの、横置き姿勢のキャニスタ24の側壁の外面(即ち、側周面24HS)のうちの最上部24HSU(別言すると、天辺部)の、水平方向Hにおける中央位置24HSUcの温度が計測されて用いられることが好ましい(図5A)。 As the canister side wall upper temperature THSU , the temperature at any part of the side wall of the canister 24 in the horizontal position, which is above the horizontal plane Hp passing through the center of the canister 24, may be measured and used. Although not, the temperature of the uppermost 24HSU (in other words, the top) of the outer surface (that is, the side peripheral surface 24HS) of the side wall of the canister 24 in the horizontal position is measured at the central position 24HSUc in the horizontal direction H. It is preferably used (Fig. 5A).

上記の発明者らの知見を踏まえ、横置き姿勢のキャニスタ24に関する下記のIからIVまでの温度のうちの少なくとも一つを観測して温度が経時的に変化するか否かを監視することにより、キャニスタ24の密封構造が維持されているか或いは損なわれているかの判定を行うこと、つまりキャニスタ24におけるインリークの検知を行うことが可能になる。
I)キャニスタ底温度THB(尚、インリークによって上昇する)
II)キャニスタ蓋温度THT(尚、インリークによって低下する)
III)横置き姿勢のキャニスタ側壁下部温度THSL(尚、インリークによって上昇する)
IV)横置き姿勢のキャニスタ側壁上部温度THSU(尚、インリークによって低下する)
Based on the findings of the above inventors, by observing at least one of the temperatures I to IV below for the canister 24 in the horizontal position and monitoring whether or not the temperature changes with time. , It becomes possible to determine whether the sealed structure of the canister 24 is maintained or damaged, that is, to detect an in-leak in the canister 24.
I) canister bottom temperature T HB (Note that rises by Inriku)
II) Canister lid temperature T HT (It will decrease due to in-leakage)
III) horizontal orientation of the canister sidewall lower temperature T HSL (Note that rises by Inriku)
Canister sidewall of IV) horizontal posture upper temperature T HSU (Note, reduced by Inriku)

上記の発明者らの知見を踏まえ、また、横置き姿勢のキャニスタ24に関する下記のiからivまでの温度差のうちの少なくとも一つを観測して温度差が経時的に変化するか否かを監視することにより、キャニスタ24の密封構造が維持されているか或いは損なわれているかの判定を行うこと、延いてはキャニスタ24におけるインリークの検知を行うことが可能になる。
i)キャニスタ底温度THBとキャニスタ蓋温度THTとの温度差ΔTHBT
ii)キャニスタ底温度THBとキャニスタ側壁上部温度THSUとの温度差ΔTHBSU
iii)キャニスタ側壁下部温度THSLとキャニスタ蓋温度THTとの温度差ΔTHSLT
iv)キャニスタ側壁下部温度THSLとキャニスタ側壁上部温度THSUとの温度差ΔTHSLU
Based on the findings of the above inventors, and by observing at least one of the following temperature differences from i to iv regarding the canister 24 in the horizontal position, whether or not the temperature difference changes with time is determined. By monitoring, it becomes possible to determine whether the sealed structure of the canister 24 is maintained or damaged, and to detect in-leakage in the canister 24.
i) the temperature difference [Delta] T HBT of the canister bottom temperature T HB and canister lid temperature T HT
ii) Temperature difference between canister bottom temperature T HB and canister side wall top temperature T HSU ΔT HBSU
temperature difference [Delta] T HSLT and iii) the canister sidewall lower temperature T HSL and canister lid temperature T HT
iv) Temperature difference between canister side wall lower temperature T HSL and canister side wall upper temperature T HSU ΔT HSLU

なお、キャニスタ底温度THBとキャニスタ側壁下部温度THSLとの上昇の度合いが異なるので、キャニスタ底温度THBとキャニスタ側壁下部温度THSLとの温度差ΔTHBSLが観測されて経時変化の有無が監視されるようにしても良く、また、キャニスタ蓋温度THTとキャニスタ側壁上部温度THSUの低下の度合いが異なるので、キャニスタ蓋温度THTとキャニスタ側壁上部温度THSUとの温度差ΔTHTSUが観測されて経時変化の有無が監視されるようにしても良い。 Since the degree of increase in the canister bottom temperature T HB and the canister sidewall lower temperature T HSL is different, the temperature difference [Delta] T HBSL the canister bottom temperature T HB and the canister sidewall lower temperature T HSL is observed whether the changes over time It may also be monitored, and since the degree of reduction of the canister lid temperature T HT and canister side wall upper temperature T HSU different, temperature difference [Delta] T HTSU the canister lid temperature T HT and canister side wall upper temperature T HSU is It may be observed and monitored for changes over time.

キャニスタ24に関する二つの温度の間の温度差が用いられる場合には、外気温度の変化の影響を受けてそれぞれ変動する二つの温度から、外気温度の変化が相殺されるので、外気温度の変化の影響を受け難くなって正確な判定が行われ得る。 When the temperature difference between the two temperatures with respect to the canister 24 is used, the change in the outside air temperature is canceled out from the two temperatures that fluctuate under the influence of the change in the outside air temperature. It is less susceptible and accurate judgments can be made.

また、キャニスタ24の初期内圧の負圧度が大きい(即ち、初期内圧が低い)ほど、インリークに伴うキャニスタ内部気体よりも熱伝導率の小さい外気(空気)の流入量が多いので、インリーク後の(別言すると、インリークの進行に伴う)キャニスタ24内の使用済燃料の温度上昇の度合いが大きくなり、このため、キャニスタ24に関する各部温度THB、THT、THSL、THSUの変化幅や温度差ΔTHBT、ΔTHBSU、ΔTHSLT、ΔTHSLUは大きくなる。 Further, the larger the negative pressure degree of the initial internal pressure of the canister 24 (that is, the lower the initial internal pressure), the larger the inflow amount of the outside air (air) having a smaller thermal conductivity than the canister internal gas due to the in-leak. (With other words, with the progress of Inriku) the degree of temperature rise of the spent fuel in the canister 24 is increased, Therefore, each part temperature T HB relates canister 24, T HT, T HSL, variation of T HSU Ya The temperature differences ΔT HBT , ΔT HBSU , ΔT HSLT , and ΔT HSLU increase.

なお、キャニスタ24の初期内圧の負圧度が大きいほど外気インリーク後のキャニスタ24内の使用済燃料の温度上昇の度合いが大きく、そして、各部温度THB、THT、THSL、THSUの変化幅や温度差ΔTHBT、ΔTHBSU、ΔTHSLT、ΔTHSLUの変化幅が大きいほどキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ4の内部へのインリークが発生したこと検知するには有利である(言い換えると、検知感度が向上する)ものの、これら各部温度THB、THT、THSL、THSUや温度差ΔTHBT、ΔTHBSU、ΔTHSLT、ΔTHSLUの変化の大きさは使用済燃料の温度変化の大きさが反映された結果であるので、必要に応じ、キャニスタ24内の使用済燃料の許容温度上昇の程度が考慮された上で初期内圧の負圧度が設定される。 Incidentally, the degree of temperature rise of the spent fuel in the canister 24 after the negative圧度higher the outside air Inriku large initial pressure of the canister 24, and, each portion temperature T HB, T HT, T HSL , changes in T HSU it is advantageous to detect the width and the temperature difference ΔT HBT, ΔT HBSU, ΔT HSLT , the Inriku enough variation width of [Delta] T hslU large impaired sealing structure of the canister 24 to the interior of the outside air of the canister 4 is generated (in other words, the detection sensitivity is improved) but, these units the temperature T HB, T HT, T HSL , T HSU and the temperature difference ΔT HBT, ΔT HBSU, ΔT HSLT , the change of [Delta] T hslU magnitude of spent fuel Since this is a result that reflects the magnitude of the temperature change, the negative pressure degree of the initial internal pressure is set as necessary after considering the degree of the allowable temperature rise of the spent fuel in the canister 24.

キャニスタの密封喪失の検知装置は、所定のプログラムがコンピュータ上で実行されることによって実現されるようにしても良い。 The detection device for the loss of seal of the canister may be realized by executing a predetermined program on the computer.

キャニスタの密封喪失の検知装置35は、例えば、図6に示すような、制御部36(具体的には、CPU;即ち、中央演算処理装置)、記憶部37、インターフェース38、及び表示部39を少なくとも備えるコンピュータにおいて、記憶部37に記憶されているプログラムが実行されることによって実現され得る。 The canister loss-sealing detection device 35 includes, for example, a control unit 36 (specifically, a CPU; that is, a central processing unit), a storage unit 37, an interface 38, and a display unit 39, as shown in FIG. It can be realized by executing the program stored in the storage unit 37 at least in the provided computer.

キャニスタの密封喪失の検知装置35としてのコンピュータの制御部36には、プログラムが実行されることにより、各温度センサ33A、33B、33C、33Dから入力されたキャニスタ24の底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL、及び側壁上部温度THSUのうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれたとの判断を行う密封喪失判断部36aが構成される。第一の温度センサ33A、第二の温度センサ33B、第三の温度センサ33C、及び第四の温度センサ33Dの計測値データは、インターフェース38を介して検知装置・コンピュータ35に入力され、入力された計測値に所定の閾値を超えて経時的な変化が生じているか否かが密封喪失判断部36aによって判定される。 When a program is executed in the control unit 36 of the computer as the detection device 35 for the loss of sealing of the canister, the bottom temperature THB and the lid temperature of the canister 24 input from the temperature sensors 33A, 33B, 33C, and 33D are executed. Loss of sealing that determines that the sealing structure of the canister 24 has been impaired when at least one of the T HT , lower side wall temperature T HSL , and upper side wall temperature T HSU changes beyond a predetermined threshold. The determination unit 36a is configured. The measured value data of the first temperature sensor 33A, the second temperature sensor 33B, the third temperature sensor 33C, and the fourth temperature sensor 33D are input to and input to the detection device / computer 35 via the interface 38. The seal loss determination unit 36a determines whether or not the measured value exceeds a predetermined threshold and changes with time.

ここで、密封喪失判断部36aは、底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL、及び側壁上部温度THSUのいずれかの温度を単独で用いて、若しくは複数の温度間の温度差あるいは他の温度との組み合わせで用いて、それらの温度が所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断するようにしている。このとき、最も大きな温度変化を示す底温度TBあるいは底温度TBと他の温度との組み合わせが好ましいが、これらに特に限られるものではなく、全ての部位の温度を用いても良いし、場合によってはそれらの組み合わせであっても良い。例えば、密封喪失判断部36aは、キャニスタ24の底温度THB、蓋温度THT、側壁下部温度THSL及び側壁上部温度THSUのうちのいずれか二つの温度の間の温度差ΔTHBT、ΔTHBSU、ΔTHSLT、ΔTHSLUに所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタ24の密封構造が損なわれて外気のキャニスタ24の内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。また、密封喪失判断部36aは、大きな温度変化を生む底温度THBと蓋温度THTとの間若しくは側壁上部温度THSUとの間の温度差に変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良いし、さらに好ましくはキャニスタ24の底温度THB及び側壁下部温度THSLが所定の閾値を超えて上昇し且つ蓋温度THT及び側壁上部温度THSUが所定の閾値を超えて低下するときに、キャニスタの密封構造が損なわれたと判断しても良い。 Here, the seal loss determination unit 36a uses any one of the bottom temperature THB , the lid temperature THT , the side wall lower temperature THSL , and the side wall upper temperature THSU alone, or is a temperature between a plurality of temperatures. When used in combination with a difference or other temperature, when those temperatures change beyond a predetermined threshold, the sealing structure of the canister 24 is impaired and an in-leak of outside air into the canister 24 occurs. I try to judge. At this time, although most combinations of a large bottom shows the temperature change temperature T B or bottom temperature T B and other temperatures are preferred, these not particularly limited, it may be used the temperature of all the sites, In some cases, it may be a combination thereof. For example, sealing loss determination unit 36a, a bottom temperature T HB of the canister 24, the lid temperature T HT, the temperature difference [Delta] T HBT between any two temperatures of the side wall lower temperature T HSL and sidewall upper temperature T HSU, [Delta] T When the HBSU , ΔT HSLT , and ΔT HSLU change beyond a predetermined threshold value, it may be determined that the sealing structure of the canister 24 is impaired and an in-leak of outside air into the canister 24 has occurred. Further, sealing loss determination unit 36a, the sealing structure of the canister when a change in temperature difference is caused between the bottom temperature T HB and the lid temperature T HT or between the side wall upper temperature T HSU and make a big temperature change may be determined that the impaired, more preferably bottom temperature T HB and sidewall lower temperature T HSL rises above the predetermined threshold and the lid temperature T HT and sidewall upper temperature T HSU predetermined threshold canister 24 It may be determined that the canister's sealing structure has been impaired when it drops beyond.

そして、計測値に所定の閾値を超えて経時的な変化が生じている場合には、検知装置35は、例えば、キャニスタ24の密封構造が損なわれたことを表示部39に表示させたり、あるいは警報を発したりする。 Then, when the measured value exceeds a predetermined threshold value and changes with time, the detection device 35 causes, for example, display on the display unit 39 that the sealing structure of the canister 24 has been damaged, or It issues an alarm.

なお、発明者らの知見によると、前述したように、キャニスタ24内に不活性ガス例えばヘリウムが少しでも存在することによって、使用済燃料の温度は劇的に低下し、尚且つ使用済燃料の温度、更にはキャニスタ24の表面温度は、負圧度には殆ど依存しない(図22参照)ことから、キャニスタ24の初期内圧を負圧にすることは、当該キャニスタ24内に収納される使用済燃料の崩壊熱の管理の観点からも何ら問題にはならない。 According to the findings of the inventors, as described above, the presence of an inert gas such as helium in the canister 24 dramatically lowers the temperature of the spent fuel, and the spent fuel Since the temperature and the surface temperature of the canister 24 are almost independent of the degree of negative pressure (see FIG. 22), setting the initial internal pressure of the canister 24 to a negative pressure is a used product stored in the canister 24. From the viewpoint of fuel decay heat management, there is no problem.

以上のように構成されたキャニスタの密封喪失の検知方法やキャニスタの密封喪失の検知装置15、35によれば、キャニスタの密封喪失が起こると、熱伝導率の大きい不活性ガス雰囲気の中にインリークで熱伝導率の小さい外気即ち空気が混入することで、熱伝導率の低下に伴って除熱効果が低減し、キャニスタ4内の使用済燃料の温度が上昇することに起因する様々な特有の現象を伴うので、キャニスタ4、24の密封構造が損なわれていることを的確に検知することができる。このため、縦置き姿勢のキャニスタ4や横置き姿勢のキャニスタ24における密封性の喪失の検知手法としての有用性や信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the canister seal loss detection method and the canister seal loss detection devices 15 and 35 configured as described above, when the canister seal loss occurs, an in-leak occurs in an inert gas atmosphere having a high thermal conductivity. By mixing outside air with low thermal conductivity, that is, air, the heat removal effect decreases as the thermal conductivity decreases, and the temperature of the spent fuel in the canister 4 rises. Since it is accompanied by a phenomenon, it is possible to accurately detect that the sealing structure of the canisters 4 and 24 is impaired. Therefore, it is possible to improve the usefulness and reliability as a method for detecting the loss of sealing property in the canister 4 in the vertical posture and the canister 24 in the horizontal posture.

また、キャニスタ4、24の密封構造が仮に損なわれたとしても、直ちに放射性物質を含む内部ガスの外環境への放出が起こることがないままに使用済燃料の温度が高くなるという現象が生ずるので、放射性物質を含む内部のガスの外環境への放出が防ぎつつキャニスタ24の外気インリークの発生を検知することができる。したがって、許容漏洩量を考慮する必要もない。 Further, even if the sealing structure of the canisters 4 and 24 is damaged, the temperature of the spent fuel rises without immediately releasing the internal gas containing radioactive substances to the outside environment. It is possible to detect the occurrence of an outside air in-leak in the canister 24 while preventing the release of the internal gas containing radioactive substances to the outside environment. Therefore, it is not necessary to consider the allowable leakage amount.

なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。 Although the above-described embodiment is an example of a suitable mode for carrying out the present invention, the embodiment of the present invention is not limited to the above-mentioned one, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and does not deviate from the gist of the present invention. The invention can be modified in various ways.

例えば、上述の実施形態では図1に概略構造を示すコンクリートキャスクタイプの貯蔵設備1や図4に概略構造を示すコンクリートサイロタイプの貯蔵設備21に対して本発明が適用される場合を例に挙げたが、本発明が適用され得る貯蔵設備の具体的な構成/構造は図1や図4に示す例に限定されるものではなく、キャニスタが縦置きの姿勢で収納される種々の貯蔵設備やキャニスタが横置きの姿勢で収納される種々の貯蔵設備に対して本発明は適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the concrete cask type storage facility 1 whose schematic structure is shown in FIG. 1 and the concrete silo type storage facility 21 whose schematic structure is shown in FIG. 4 is taken as an example. However, the specific configuration / structure of the storage facility to which the present invention can be applied is not limited to the examples shown in FIGS. 1 and 4, and various storage facilities in which the canister is stored in a vertical position and the like. The present invention is applicable to various storage facilities in which the canister is stored in a horizontal position.

また、上述の実施形態ではキャニスタ4、24の任意の部位の表面温度の変化あるいは複数の部位の間の温度差の変化に着目するようにしているが、キャニスタ4、24の各部位の表面温度以外の温度との差が用いられるようにしても良い。具体的には、キャニスタ4、24の上述の各部温度TB,…,THSUと、コンクリートキャスク2/コンクリートサイロ22の給気口6、26に設けられる第五の温度センサ13Eで取り込まれる外気の温度(給気温度TINと呼ぶ)との差が用いられるようにしても良い。キャニスタ4、24の各部温度特に底温度TB,THB、及び側壁下部温度THSLは、一日のうちの外気温度の変化に伴って変動する内部冷却外気5、25の温度の影響を受け易く、キャニスタ4、24の密封性の喪失(具体的には、インリークの発生)とは関係なく、変動する。このため、キャニスタ4、24の各部温度と給気温度との差が用いられることにより、キャニスタ4、24の各部温度の変動から外気温度の変化に伴う内部冷却外気5、25の温度の変動分を相殺して取り除くことができる。具体的には例えば、縦置きキャニスタ4の底温度TBは内部冷却外気5の温度の影響を特に受け易いので、キャニスタ底温度TBと給気温度TINとの間の温度差が経時的に変化するか否かを監視することにより、キャニスタ4の密封構造が維持されているかあるいは損なわれているかの判定、つまりキャニスタ4における外気インリークの検知を行うようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the change in the surface temperature of any part of the canisters 4 and 24 or the change in the temperature difference between the plurality of parts is focused on, but the surface temperature of each part of the canisters 4 and 24 is focused on. A difference from a temperature other than the above may be used. Specifically, above-described units temperature T B of the canister 4, 24, ..., and T HSU, outside air taken in the fifth temperature sensor 13E provided in the air supply port 6, 26 of the concrete cask 2 / concrete silo 22 The difference from the temperature of (called the supply air temperature T IN ) may be used. Each section temperature particular bottom temperature T B of the canister 4, 24, T HB, and sidewall lower temperature T HSL is influenced by the temperature of the internal cooling ambient air 5, 25 vary with changes in ambient temperature during the day It is easy and fluctuates regardless of the loss of sealing properties of the canisters 4 and 24 (specifically, the occurrence of in-leakage). Therefore, by using the difference between the temperature of each part of the canisters 4 and 24 and the supply air temperature, the fluctuation of the temperature of the internal cooling outside air 5 and 25 due to the change of the outside air temperature from the fluctuation of the temperature of each part of the canisters 4 and 24 is used. Can be offset and removed. Specifically, for example, since the vertical bottom temperature T B of the canister 4 is particularly susceptible to the influence of the temperature inside the cooling ambient air 5, the temperature difference between the canister bottom temperature T B and the supply air temperature T IN over time By monitoring whether or not the temperature changes to, it may be determined whether or not the sealed structure of the canister 4 is maintained or damaged, that is, the outside air in-leak in the canister 4 may be detected.

また、上述の実施形態ではキャニスタの各部位の表面温度を計測し、計測温度そのものの変動を利用して計測値に所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれて外気のキャニスタの内部へのインリークが発生したと判断するようにしているが、これに特に限られず、キャニスタ内部への外気のインリークに起因する温度変化によって引き起こされるその他の物理現象例えば熱流束の変化や内部指標温度の変化などを検出して密封喪失を判断するようにしても良い。特にキャニスタ4の底温度TBは、給気温度TINの影響を大きく受けることから、給気温度TINの影響を緩和することにより、キャニスタ4の底温度TBの温度変化を用いて、精度良く漏えいを検知することが好ましい。例えば、キャニスタ4の底温度TBと給気温度TINからキャニスタ底面を通過する熱流束を求め、その変化からインリークによるキャニスタ内圧の変化を推定する手法、あるいはキャニスタ内部からキャニスタ底面のステンレス板を通過し、外気へ放出される熱流束が一定である条件下で、キャニスタ内部の指標温度Tを求め、キャニスタ内部指標温度THと底温度TBとの温度差の変化からキャニスタ内圧の変化を推測することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, the surface temperature of each part of the canister is measured, and when the measured value exceeds a predetermined threshold value by utilizing the fluctuation of the measured temperature itself, the sealing structure of the canister is impaired. It is determined that an in-leak of the outside air has occurred inside the canister, but it is not particularly limited to this, and other physical phenomena caused by the temperature change caused by the in-leak of the outside air into the canister, for example, a change in the heat flux. Or a change in the internal index temperature may be detected to determine the loss of sealing. Especially bottom temperature T B of the canister 4, since greatly affected by the supply air temperature T IN, by mitigating the effects of supply air temperature T IN, using a temperature change of the bottom temperature T B of the canister 4, It is preferable to detect the leak with high accuracy. For example, determine the heat flux through the canister bottom from the bottom temperature T B and the supply air temperature T IN of the canister 4, method to estimate the change in the canister internal pressure due Inriku from the change, or a stainless steel plate of the canister bottom from inside canister pass, under conditions that are heat flux emitted to the ambient air is constant, we obtain the index temperature T H of the inner canister, the change from a change in the temperature difference between the canister internal index temperature T H and the bottom temperature T B of the canister internal pressure It is possible to guess.

[熱流束を求める方法]
図23は、キャニスタ底部の温度境界条件を示したものである。外気と接しているキャニスタ底面は、加熱されていることから、自然対流による熱伝達熱流束qが生じることになる。なお、キャニスタ架台からの熱伝導による放熱も生じるが、ここでは、キャニスタ底部中心位置での熱流束を評価対象としている。よって、キャニスタ底部の板厚が底部中心から架台とキャニスタ底部の接触点までの距離に比べて十分に薄いことから、接触による熱伝導の影響が評価対象のキャニスタ底部中心位置に及ばないと仮定した。これらの熱流束の関係を以下の式1に示す。
[How to find heat flux]
FIG. 23 shows the temperature boundary conditions at the bottom of the canister. Canister bottom surface in contact with the outside air, because it is heated, so that the heat transfer heat flux q c by natural convection occurs. Although heat is also dissipated by heat conduction from the canister mount, the heat flux at the center position of the bottom of the canister is evaluated here. Therefore, since the plate thickness of the bottom of the canister is sufficiently thin compared to the distance from the center of the bottom to the contact point between the gantry and the bottom of the canister, it is assumed that the influence of heat conduction due to contact does not reach the center position of the bottom of the canister to be evaluated. .. The relationship between these heat fluxes is shown in Equation 1 below.

なお、空気側の熱伝達係数haは、伝熱ハンドブック(伝熱工学資料改訂第5版、日本機会学会、2009年)より、下向き加熱円形平板の自然対流伝熱相関式を用いる。
したがって、
For the heat transfer coefficient ha on the air side, the natural convection heat transfer correlation equation of the downward heating circular flat plate is used from the heat transfer handbook (heat transfer engineering data revised 5th edition, Japan Opportunity Society, 2009).
Therefore,

より、 Than,

ここで、L(キャニスタ直径)は、0.4064mとした。 Here, L (canister diameter) was set to 0.4064 m.

初期0.1atmヘリウムからの漏えい試験ケースを対象として計算で求めた熱流束の差とキャニスタ内圧の関係を図24に示す。なお、図中のΔq(=q−qB0)は、内圧の上昇とともに、上昇していることが分かる。 FIG. 24 shows the relationship between the difference in heat flux calculated for the leak test case from the initial 0.1 atm helium and the internal pressure of the canister. It can be seen that Δq B (= q B − q B0 ) in the figure increases as the internal pressure increases.

[キャニスタ内指標温度を求める方法]
キャニスタ底面中心温度Tと給気温度TINを用いて、キャニスタ内部の指標温度Tを求める。いわゆる逆問題として、既知の温度データを用いて境界条件を求めるものである。キャニスタ内からキャニスタ底部に与えられる熱流束は、キャニスタ内部の発熱体から熱伝導で伝わる熱流束、輻射熱流束に加えて、対流による熱流束が考えられるがこれらをまとめた熱流束をqとする。また、この熱流束は、キャニスタ内部の底面極近傍において、ヘリウムの指標温度Tが熱伝導により与えていると仮定する。
[How to find the index temperature in the canister]
With canister bottom center temperature T B and the supply air temperature T IN, obtaining the index temperature T H of the inner canister. As a so-called inverse problem, boundary conditions are obtained using known temperature data. The heat flux given from the inside of the canister to the bottom of the canister is considered to be the heat flux due to convection in addition to the heat flux transmitted by heat conduction from the heating element inside the canister and the radiant heat flux. The heat flux that combines these is called q I. To do. Furthermore, the heat flux is assumed at the bottom close proximity to the inner canister, the index temperature T H of the helium is provided by heat conduction.

キャニスタ内部からキャニスタ底部を通過し、大気に放出されるまでの熱の流れと境界条件を図25に示す。 FIG. 25 shows the heat flow and boundary conditions from the inside of the canister to the bottom of the canister and released to the atmosphere.

熱は、キャニスタ内部からキャニスタ底部のステンレス板を通じて、大気(空気)に流れる。ここでは、キャニスタ底面内側の極近傍である高さl離れた場所でのヘリウム指標温度をTとして、式4に示すようにqの熱流束がステンレス板に熱伝導で熱が伝わると仮定する。ステンレス板内では、熱は、式5に示す熱伝導で伝わる。また、ステンレス板と空気との熱移行は、式6に示す熱伝達および輻射熱で伝わる。ここでは、キャニスタ架台を通じて熱伝導による放熱は、この地点において影響しないと仮定した。よって、熱流束q、qは、それぞれ以下の式で表現される。 Heat flows from the inside of the canister to the atmosphere (air) through the stainless steel plate at the bottom of the canister. Here, helium index temperature at a location remote height l H is the immediate vicinity of the canister bottom inner as T H, the heat flux q I as shown in Equation 4 heat is transferred by heat conduction to the stainless steel plate Assume. In the stainless steel plate, heat is transferred by the heat conduction shown in Equation 5. Further, the heat transfer between the stainless steel plate and air is transferred by the heat transfer and radiant heat shown in Equation 6. Here, it is assumed that heat dissipation due to heat conduction through the canister mount has no effect at this point. Therefore, the heat flux q I and q S are expressed by the following equations, respectively.

いま、キャニスタ内部、キャニスタ底部のステンレス板、及びキャニスタ底部を通過し待機に放出される熱流束は同じであることから、qI=S=が成立する。よって、上記の3つの式からTBIを消去して、Tを求めると以下の式になる。 Now, since the heat flux inside the canister, the stainless plate at the bottom of the canister, and the heat flux that passes through the bottom of the canister and is released to the standby are the same, q I = q S = q B is established. Thus, to clear the T BI three formulas above, the following equation and obtaining a T H.

キャニスタ内底部近傍のヘリウム指標温度Tは、式7に示すように、TとTINを用いて表されることとなる。lは、キャニスタ内底部の極近傍の範囲で任意に決められる値であり、ここでは、l=0.01mに設定した。
また、T−Tは、式8になる。
Helium index temperature T H in the vicinity of the bottom canister, as shown in Equation 7, and be represented using T B and T IN. l H is a value arbitrarily determined in the range extremely close to the inner bottom of the canister, and here, l H = 0.01 m is set.
Further, T H -T B will Equation 8.

計測開始点からの温度変動値、T’−T’は、 Temperature variation from the measurement start point, T H '-T B' is

となる。 Will be.

初期0.1atmヘリウムからの漏えい試験ケースでのT’−T’とキャニスタ内圧の関係を図26に示す。なお、図中のT’−T’の値は、内圧の上昇とともに、上昇していることが分かる。 T H '-T B' in leak test cases from the initial 0.1atm helium and shows the relationship between the canister internal pressure in FIG. 26. The value of T H '-T B' in the figure, with increase in the internal pressure, it is seen that the rise.

尚、式1から式9における各記号の意味は以下の通りである。
:キャニスタ底面からヘリウム温度Tの観測点までの距離(m)
:キャニスタ底面厚さ(m)
λ:ヘリウムの熱伝導率(W/m/℃)
λ:ステンレスの熱伝導率(W/m/℃)
λ:空気の熱伝導率(W/m/℃)
:キャニスタ内ヘリウムからキャニスタ底面への熱流束(W/m
:キャニスタ底面を通過する熱流束(W/m
:キャニスタ底面から空気への熱流束(W/m
:キャニスタ底面と空気間の熱伝達率(W/m/℃)
:キャニスタ内底面近傍のヘリウム温度(℃)
BI:キャニスタ底面内側温度(℃)
:キャニスタ底面外側温度(℃)
IN:給気温度(℃)
Gr:グラスホフ数(−)
β:空気の熱膨張率(1/K)
ν:空気の動粘性係数(m/s)
g:重力加速度(m/s
Nu:空気側のヌッセルト数(−)
Pr:空気のプラントル数(−)
L:代表長(m)(ここではキャニスタ直径である。0.4064mに設定された。)
C1:補正係数
The meanings of the symbols in Equations 1 to 9 are as follows.
l H: distance from the canister bottom to the observation point of helium temperature T H (m)
l s : Canister bottom thickness (m)
λ H : Thermal conductivity of helium (W / m / ° C)
λ s : Thermal conductivity of stainless steel (W / m / ° C)
λ a : Thermal conductivity of air (W / m / ° C)
q I : Heat flux from helium in the canister to the bottom of the canister (W / m 2 )
q S : Heat flux passing through the bottom surface of the canister (W / m 2 )
q B : Heat flux from the bottom of the canister to the air (W / m 2 )
h a: heat transfer coefficient between the canister bottom and air (W / m 2 / ℃)
T H: canister near the bottom of the helium temperature (℃)
T BI : Canister bottom bottom temperature (° C)
T B: canister bottom external temperature (℃)
T IN : Supply air temperature (° C)
Gr l : Grashof number (-)
β: Coefficient of thermal expansion of air (1 / K)
ν a : Dynamic viscosity coefficient of air (m 2 / s)
g: Gravitational acceleration (m / s 2 )
Nu a : Nusselt number on the air side (-)
Pra a : Prandtl number of air (-)
L: Representative length (m) (Here, it is the canister diameter. It was set to 0.4064 m.)
C1: Correction coefficient

また、キャニスタ各部位の表面温度とそれ以外の温度との温度差が用いられて、その温度差が所定の閾値を超えて変化が生じたときにキャニスタの密封構造が損なわれて外気のキャニスタの内部へのインリークが発生したと判断するようにしても良い。例えば、縦置きキャニスタ4の蓋温度TTとコンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の内部温度TLMとを組み合わせ、その温度差に所定の閾値を超える温度変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれたと判断するようにしても良い。コンクリート蓋8の内部温度TLMは、例えばコンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の中に仕込まれた第六の温度センサ13Fによって計測される。この手法によると、コンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の内部温度TLMはキャニスタ4の蓋温度TTの変化に対して時間遅れを伴い且つ遥かに緩やかに変化するため、キャニスタ4に外気インリークが発生してキャニスタ4の蓋温度TTが変化すると当該キャニスタ4の蓋温度TTとコンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の内部温度TLMとの差は拡大する。このため、これらの間の温度差に所定の閾値を超えた変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれたと判断することができる。また、キャニスタ蓋温度TTにはコンクリートキャスク2のコンクリート蓋8の底面温度が含まれる。したがって、コンクリート蓋8の底面温度はキャニスタ4の蓋温度TTの変化に対して比較的即応して変化する一方で、コンクリート蓋8の内部温度TLMはキャニスタ4の蓋温度TTやコンクリート蓋8の底面温度の変化に対して時間遅れを伴い且つ緩やかに変化するので、コンクリート蓋8の底面温度と内部温度TLMとの間の温度差に変化が生じたときにキャニスタ4の密封構造が損なわれたと判断することもできる。 Further, when the temperature difference between the surface temperature of each part of the canister and the other temperature is used and the temperature difference exceeds a predetermined threshold value, the sealing structure of the canister is impaired and the outside air canister is used. It may be determined that an in-leak has occurred inside. For example, when the lid temperature T T of the vertical canister 4 and the internal temperature T LM of the concrete lid 8 of the concrete cask 2 are combined and the temperature difference exceeds a predetermined threshold value, the sealing structure of the canister 4 is formed. You may decide that it has been damaged. The internal temperature T LM of the concrete lid 8 is measured by the sixth temperature sensor 13F which was charged to e.g. in a concrete cask 2 concrete lid 8. According to this technique, since the internal temperature T LM of the concrete cask 2 concrete lid 8 which varies with and much slowly a time delay with respect to the change of the lid temperature T T of the canister 4, the outside air Inriku occurs in the canister 4 Then, when the lid temperature T T of the canister 4 changes, the difference between the lid temperature T T of the canister 4 and the internal temperature T LM of the concrete lid 8 of the concrete cask 2 increases. Therefore, it can be determined that the sealing structure of the canister 4 is impaired when the temperature difference between them changes beyond a predetermined threshold value. Further, the canister lid temperature T T include the temperature of the bottom surface of the concrete lid 8 of the concrete cask 2. Therefore, the temperature of the bottom surface of the concrete cover 8 while changing relatively quick response to changes in the cover temperature T T of the canister 4, the internal temperature T LM canister 4 of the concrete lid 8 cover the temperature T T and concrete lid Since the temperature of the bottom surface of the concrete lid 8 changes slowly and with a time delay, the sealing structure of the canister 4 changes when the temperature difference between the bottom surface temperature of the concrete lid 8 and the internal temperature TLM changes. It can also be judged that it has been damaged.

《検証例》
本発明に係るキャニスタの密封喪失の検知方法の妥当性を検証するために行われた試験例を図7から図21を用いて説明する。なお、図7及び図8は、本検証例において用いられた貯蔵設備の模型の概略構造と共に温度計測位置を示すための概略図であり、各部の寸法関係が実物の寸法関係に合わせて正確に表されている図ではない。
<< Verification example >>
An example of a test conducted for verifying the validity of the method for detecting the loss of sealing of the canister according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 21. Note that FIGS. 7 and 8 are schematic views for showing the temperature measurement position together with the schematic structure of the model of the storage facility used in this verification example, and the dimensional relationship of each part is accurately matched with the actual dimensional relationship. It is not a representation.

本検証例では、キャスク内にキャニスタが縦置きの姿勢で収納される態様の貯蔵設備の模型51が用いられて(図7、図8)、キャニスタの初期内圧が負圧である状態からのインリーク試験が実施された。 In this verification example, a model 51 of a storage facility in which the canister is stored in a vertical position in the cask is used (FIGS. 7 and 8), and an in-leak from a state where the initial internal pressure of the canister is negative. The test was carried out.

貯蔵設備の模型51は、キャニスタ模型54と縦置きの姿勢の前記キャニスタ模型54を覆うキャスク模型52とから構成された。キャスク模型52及びキャニスタ模型54は想定実機の1/4.5縮尺の大きさに形成され、キャスク模型52の下端寄りの位置の4箇所に給気口56を有すると共に上端寄りの位置の4箇所に排気口57を有するものとして構成された。図中における符号60は、給気口56及び排気口57と連通する空間であり、内部冷却外気55が流れる流通空間である。 The model 51 of the storage facility was composed of a canister model 54 and a cask model 52 covering the canister model 54 in a vertical position. The cask model 52 and the canister model 54 are formed to a scale of 1 / 4.5 of the assumed actual machine, and have four air supply ports 56 near the lower end of the cask model 52 and four positions near the upper end. It was configured to have an exhaust port 57. Reference numeral 60 in the figure is a space communicating with the air supply port 56 and the exhaust port 57, and is a distribution space through which the internal cooling outside air 55 flows.

キャスク模型52は、下記寸法の円筒形に形成された。
・外径:766 mm
・高さ:1271.7 mm
・中空部の直径:451 mm
The cask model 52 was formed into a cylindrical shape having the following dimensions.
・ Outer diameter: 766 mm
-Height: 1271.7 mm
・ Diameter of hollow part: 451 mm

キャニスタ模型54は、ステンレス製であり、下記寸法の円筒形に形成された。
・外径:406.4 mm
・高さ:1043 mm
・胴板厚:4.5 mm
・上蓋及び底板の板厚:40 mm
The canister model 54 was made of stainless steel and was formed into a cylindrical shape having the following dimensions.
・ Outer diameter: 406.4 mm
・ Height: 1043 mm
・ Body plate thickness: 4.5 mm
・ Thickness of top lid and bottom plate: 40 mm

キャニスタ模型54の上蓋は胴部に溶接された。底板は、開閉可能なフランジ構造とされ、金属ガスケットで密封が保持されるようにされた上でボルトによって締め付けられた。 The top lid of the canister model 54 was welded to the body. The bottom plate had a flange structure that could be opened and closed, and was bolted after being sealed with a metal gasket.

キャニスタ模型54の底板を貫通する配管が取り付けられると共に当該配管に対してバルブ64が設けられ、キャニスタ模型54内へのガス充填時及びインリーク試験時に前記バルブ64が使用された。 A pipe penetrating the bottom plate of the canister model 54 was attached, and a valve 64 was provided for the pipe, and the valve 64 was used when filling the canister model 54 with gas and during an in-leak test.

キャニスタ模型54内に、使用済燃料を模擬した発熱体62が12本設置された。発熱体62は、棒状ヒータ(具体的には、直径16 mm、長さ900 mm であると共に、上端側100 mm 及び下端側80 mm の非発熱部を有する)の周りに直径16 mm、長さ885 mm の中実のアルミパイプ6本が配設された構造を備えるものとして構成された。棒状ヒータは、変圧器により電圧が変えられることによって発熱量が調節され得るようにされた。 Twelve heating elements 62 simulating spent fuel were installed in the canister model 54. The heating element 62 has a diameter of 16 mm and a length of 16 mm around a rod-shaped heater (specifically, having a non-heating portion having a diameter of 16 mm and a length of 900 mm and an upper end side of 100 mm and a lower end side of 80 mm). It was configured to have a structure in which six 885 mm solid aluminum pipes were arranged. The amount of heat generated by the rod-shaped heater can be adjusted by changing the voltage with a transformer.

発熱体62は、仕切られた各区画の内寸が71 mm ×71 mm であるバスケット61に入れられた。バスケット61の上部に十字型の固定ジグが設けられ、各発熱体62/棒状ヒータがバスケット61の各区画の中心に配置されて固定された。 The heating element 62 was placed in a basket 61 having an internal dimension of 71 mm × 71 mm in each of the partitioned sections. A cross-shaped fixing jig was provided on the upper part of the basket 61, and each heating element 62 / rod-shaped heater was arranged and fixed in the center of each section of the basket 61.

発熱体62の棒状ヒータの熱は周囲のアルミパイプを伝わり、発熱体62全体が熱せられると共に、キャニスタ模型54の底も熱せられることになる。 The heat of the rod-shaped heater of the heating element 62 is transmitted through the surrounding aluminum pipe, and the entire heating element 62 is heated and the bottom of the canister model 54 is also heated.

キャニスタ模型54の蓋とバスケット61の上端との間には30 mm の隙間が設けられた。 A gap of 30 mm was provided between the lid of the canister model 54 and the upper end of the basket 61.

熱電対が設置されてキャニスタ模型54に関する複数箇所の温度が計測された。温度計測位置は下記のように設定された(図7、図8)。下記における括弧内の名称は、当該の位置に於いて計測される温度の呼び方である。
・キャニスタ模型の蓋の上面(即ち、天面)の水平面方向における中心位置の温度
(キャニスタ蓋温度TT
・キャニスタ模型の側壁の外面(即ち、側周面)の上下方向における中央位置の温度
(キャニスタ側壁温度TS
・キャニスタ模型の底の下面(即ち、底面)の水平面方向における中心位置の温度
(キャニスタ底温度TB
Thermocouples were installed and the temperatures of the canister model 54 were measured at multiple locations. The temperature measurement positions were set as follows (FIGS. 7 and 8). The names in parentheses below are the names of the temperatures measured at that position.
Canister models lid top (i.e., top surface) temperature of the center position in the horizontal plane direction of (canister lid temperature T T)
Canister model of the sidewall of the outer surface (i.e., the side peripheral surface) temperature of the center position in the vertical direction (the canister sidewall temperature T S)
Canister model bottom lower surface (i.e., bottom surface) temperature of the center position in the horizontal plane direction of (canister bottom temperature T B)

本検証例で用いられた貯蔵設備の模型51はキャニスタ内の熱流動上の相似則を考慮して設計され、実機と模型とでキャニスタ内のレーリー数(Ra*数)を一致させるように構成された。 The model 51 of the storage facility used in this verification example was designed in consideration of the similarity law of heat flow in the canister, and is configured to match the number of Rayleighs (Ra * number) in the canister between the actual machine and the model. Was done.

試験における発熱体62からの発熱量は、実機と模型とでキャニスタの表面熱流束を一致させるように設定された。具体的には、実機における発熱量が10 kW に相当する試験として、実機と模型とでキャニスタの表面熱流束を一致させるように、模型での発熱量は494 W に設定された(但し、電圧変動があるために多少の変動が生じた)。 The amount of heat generated from the heating element 62 in the test was set so as to match the surface heat flux of the canister between the actual machine and the model. Specifically, as a test in which the calorific value in the actual machine corresponds to 10 kW, the calorific value in the model was set to 494 W so that the surface heat flux of the canister was matched between the actual machine and the model (however, the voltage). Some fluctuations occurred due to fluctuations).

キャニスタ模型54は、真空状態から徐々に不活性ガスであるヘリウム(He)を内部に充填し、初期内圧が所定の負圧値になるように設定された。 The canister model 54 was set to gradually fill the inside with helium (He), which is an inert gas, from a vacuum state so that the initial internal pressure becomes a predetermined negative pressure value.

キャニスタ模型54の初期内圧の条件として、0.8 atm、0.5 atm、及び0.1 atm の三つの内圧が設定された。 Three internal pressures of 0.8 atm, 0.5 atm, and 0.1 atm were set as the conditions for the initial internal pressure of the canister model 54.

そして、キャニスタ模型54の初期内圧が負圧である状態から1 atm になるまでのインリーク試験が実施された。 Then, an in-leak test was carried out from the state where the initial internal pressure of the canister model 54 was negative to 1 atm.

なお、本検証例における試験では、キャニスタ模型54内への初期充填ガスとしてヘリウムが使用されており、インリーク時にはヘリウムよりも熱伝導率の小さい空気が混入することになる。初期充填ガスとしてヘリウムが用いられた状態は実機のRa*数よりも小さい条件となり、また、温度勾配が実機よりも小さくなる傾向になる。さらに、空気の混入においても実機で空気が混入するよりも模型で空気が混入する方が温度勾配の付きにくい傾向となることから、試験結果は、実際よりも過小評価したものになると考えられた。 In the test in this verification example, helium is used as the initial filling gas in the canister model 54, and air having a thermal conductivity lower than that of helium is mixed in at the time of in-leak. The state in which helium is used as the initial filling gas is a condition smaller than the Ra * number of the actual machine, and the temperature gradient tends to be smaller than that of the actual machine. Furthermore, even when air is mixed in, it is more difficult for the model to have a temperature gradient than when air is mixed in the actual machine. Therefore, it was considered that the test results were underestimated. ..

キャニスタ模型54の初期内圧が負圧(具体的には、0.8 atm、0.5 atm、0.1 atm)である状態から1 atm になるまでのインリークが発生した状況が模擬され(尚、初期充填ガスがヘリウムであるキャニスタ模型54内に外気である空気が吸い込まれる)、キャニスタ模型54内の圧力変化に伴うキャニスタ蓋温度TT、キャニスタ底温度TB、及びキャニスタ側壁温度TSの変化について図9(初期内圧:0.8 atm)、図10(初期内圧:0.5 atm)、及び図11(初期内圧:0.1 atm)に示す結果が得られた。 The situation where an in-leak occurred from the state where the initial internal pressure of the canister model 54 was negative pressure (specifically, 0.8 atm, 0.5 atm, 0.1 atm) to 1 atm was simulated (note that). , initial filling gas is sucked air is ambient air into the canister model 54 is helium), the canister lid temperature T T accompanying the change in pressure in the canister model 54, canister bottom temperature T B, and the canister sidewall temperature T S The results shown in FIGS. 9 (initial internal pressure: 0.8 atm), FIG. 10 (initial internal pressure: 0.5 atm), and FIG. 11 (initial internal pressure: 0.1 atm) were obtained.

図9、図10、及び図11に示す結果から、初期内圧の負圧の程度がいずれの場合についても、負圧から大気圧へと向かう圧力増加に伴い、キャニスタ底温度TBが上昇すると共にキャニスタ蓋温度TTも上昇する一方でキャニスタ側壁温度TSは若干低下することが確認された。 9, from the results shown in FIG. 10, and 11, for the case the negative pressure level of the initial internal pressure of both, with the pressure increase towards the atmospheric pressure from the negative pressure, with the canister bottom temperature T B is increased canister sidewall temperature T S while also increasing the canister lid temperature T T was confirmed to be slightly reduced.

上記のような温度変化が現れる理由は下記のように考えられた。すなわち、熱伝導率の大きいヘリウム雰囲気の中にインリークで熱伝導率の小さい空気が混入したため、熱伝導率の低下に伴って除熱効果が低減し、キャニスタ模型54内の発熱体62の温度が上昇した。 The reason why the above temperature change appears is considered as follows. That is, since air having a small thermal conductivity is mixed in the helium atmosphere having a large thermal conductivity due to an in-leak, the heat removing effect is reduced as the thermal conductivity decreases, and the temperature of the heating element 62 in the canister model 54 rises. Rose.

そして、キャニスタ模型54内の発熱体62の温度の上昇に伴い、当該発熱体62に接触しているキャニスタ模型54の底の温度TBが上昇した。 Then, with increasing temperature of the heating element 62 within the canister model 54, the temperature T B of the bottom of the canister model 54 in contact with the heating element 62 rises.

また、混入した空気はヘリウムよりも密度が大きいため、空気はキャニスタ模型54内の下部空間に溜まる一方で、ヘリウムはキャニスタ模型54内の上部空間に溜まることになる。これにより、温度が上昇した発熱体62の熱が熱伝導の良いヘリウムを介してキャニスタ模型54の蓋へと伝えられ、キャニスタ蓋温度TTも上昇した。 Further, since the mixed air has a higher density than helium, the air collects in the lower space in the canister model 54, while the helium collects in the upper space in the canister model 54. Accordingly, it communicated to the lid of the canister Model 54 thermal heating element 62 whose temperature is increased through a good helium thermal conductivity, the canister lid temperature T T also increased.

また、インリークでキャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとが上昇した分、発熱体62自身の発熱量自体はインリーク前後で同じであることから、キャニスタ側壁温度TSは低下した。 Also, the minute that a canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T rises in Inriku, calorific value itself of the heating element 62 itself because it is the same before and after Inriku, canister sidewall temperature T S is decreased.

図9、図10、及び図11に示す結果について、キャニスタ模型54の各部(具体的には、蓋(天面の中心位置)、側壁(側周面の上下中央位置)、及び底(底面の中心位置))毎に、キャニスタ模型54の初期内圧の負圧度別の各部温度TT、TS、TBの変化量が整理されて図12に示す結果が得られた。 Regarding the results shown in FIGS. 9, 10 and 11, each part of the canister model 54 (specifically, the lid (center position of the top surface), the side wall (the vertical center position of the side peripheral surface), and the bottom (bottom surface). the center position)) each, negative圧度another each part temperature T T of the initial internal pressure of the canister model 54, T S, is organized the amount of change T B results shown in FIG. 12 were obtained.

図12に示す結果から、初期内圧の負圧度の高低に関係なく、キャニスタ蓋温度TT及びキャニスタ底温度TBは上昇し、キャニスタ側壁温度TSは低下することが確認された。 From the results shown in FIG. 12, it was confirmed that the canister lid temperature T T and the canister bottom temperature T B increase and the canister side wall temperature T S decreases regardless of the degree of negative pressure of the initial internal pressure.

図12に示す結果から、また、初期内圧の負圧度が大きい(即ち、初期内圧が低い)ほど、各部温度TT、TS、TBの変化幅が大きくなることが確認された。これは、キャニスタ模型54の初期内圧の負圧度が大きいほど、インリークに伴う熱伝導率の小さい空気の流入量が多いので、インリーク後の(別言すると、インリークの進行に伴う)キャニスタ模型54内の発熱体62の温度上昇の度合いが大きくなることが反映されるためであると考えられた。 From the results shown in FIG. 12, also, the negative圧度initial internal pressure is large (i.e., the initial pressure is low) as the respective units temperature T T, T S, that changes the width of the T B increases were confirmed. This is because the larger the negative pressure of the initial internal pressure of the canister model 54, the larger the inflow of air with a small thermal conductivity due to the in-leak. Therefore, the canister model 54 after the in-leak (in other words, with the progress of the in-leak). It was considered that this was because the degree of temperature rise of the heating element 62 inside was increased.

図9、図10、及び図11に示す結果が用いられて、圧力変化に伴うキャニスタ底温度TBとキャニスタ蓋温度TTとの温度差ΔTBT(=TB−TT;「底−蓋温度差ΔTBT」と呼ぶ)の変化量について図13(初期内圧:0.8 atm)、図14(初期内圧:0.5 atm)、及び図15(初期内圧:0.1 atm)に示す結果が得られた。 9, 10, and with the results are used to indicate 11, the canister bottom temperature T B and the canister lid temperature T T and the temperature difference [Delta] T BT of (= T B -T T due to pressure changes; "bottom - cover The amount of change in (referred to as "temperature difference ΔT BT ") is shown in FIG. 13 (initial internal pressure: 0.8 atm), FIG. 14 (initial internal pressure: 0.5 atm), and FIG. 15 (initial internal pressure: 0.1 atm). Results were obtained.

図13、図14、及び図15に示す結果から、負圧から大気圧へと向かう圧力増加に伴い、底−蓋温度差ΔTBTの変化幅が大きくなることが確認された。 From the results shown in FIGS. 13, 14, and 15, it was confirmed that the change width of the bottom-lid temperature difference ΔT BT increases as the pressure increases from the negative pressure to the atmospheric pressure.

また、図9、図10、及び図11に示す結果が用いられて、圧力変化に伴うキャニスタ底温度TBとキャニスタ側壁温度TSとの温度差ΔTBS(=TB−TS;「底−側壁温度差ΔTBS」と呼ぶ)の変化量について図16(初期内圧:0.8 atm)、図17(初期内圧:0.5 atm)、及び図18(初期内圧:0.1 atm)に示す結果が得られた。 Further, FIGS. 9, 10, and the result is used as shown in FIG. 11, the temperature difference ΔT BS (= T B -T S the canister bottom temperature T B and the canister side wall temperature T S due to pressure changes; "bottom -Regarding the amount of change in (referred to as "side wall temperature difference ΔT BS "), FIG. 16 (initial internal pressure: 0.8 atm), FIG. 17 (initial internal pressure: 0.5 atm), and FIG. 18 (initial internal pressure: 0.1 atm). The results shown in are obtained.

図16、図17、及び図18に示す結果から、負圧から大気圧へと向かう圧力増加に伴い、底−側壁温度差ΔTBSの変化幅が大きくなることが確認された。 From the results shown in FIGS. 16, 17, and 18, it was confirmed that the change width of the bottom-side wall temperature difference ΔT BS increases as the pressure increases from the negative pressure to the atmospheric pressure.

図9、図10、及び図11、並びに、図16、図17、及び図18に示す結果について、キャニスタ模型54の初期内圧の負圧度別に、底−側壁温度差ΔTBS、キャニスタ底温度TB、及びキャニスタ蓋温度TTの変化量が整理されて図19に示す結果が得られた。 Regarding the results shown in FIGS. 9, 10, and 11, and FIGS. 16, 17, and 18, the bottom-side wall temperature difference ΔT BS and the canister bottom temperature T are obtained according to the degree of negative pressure of the initial internal pressure of the canister model 54. The changes in B and the canister lid temperature T T were arranged and the results shown in FIG. 19 were obtained.

図19に示す結果から、初期内圧の負圧度の高低に関係なく、底−側壁温度差ΔTBSの変化幅が最も大きく、次いでキャニスタ底温度TBの変化幅が大きいことが確認された。 From the results shown in FIG. 19, regardless of the level of negative圧度initial internal pressure, the bottom - the variation width of the side wall temperature difference [Delta] T BS is the largest, then it was confirmed that a large variation of the canister bottom temperature T B.

図19に示す結果から、また、初期内圧の負圧度が大きい(即ち、初期内圧が低い)ほど、底−側壁温度差ΔTBS、キャニスタ底温度TB、及びキャニスタ蓋温度TTのいずれも変化幅が大きくなることが確認された。 From the results shown in Figure 19, also the negative圧度initial internal pressure is large (i.e., the initial pressure is low) as a bottom - side wall temperature difference [Delta] T BS, canister bottom temperature T B, and none of the canister lid temperature T T It was confirmed that the range of change was large.

インリーク前後のそれぞれにおいて発熱体62の温度が計測され、キャニスタ模型54の初期内圧の負圧度別の、インリーク前の発熱体62の温度に関して図20に示す結果が得られ、また、インリーク前後での(即ち、キャニスタ模型54の内圧が初期内圧から1 atm になるまでインリークした場合の)発熱体62の温度上昇度に関して図21に示す結果が得られた。発熱体62の温度は、具体的には、発熱体62を構成する棒状ヒータの表面の上下方向における中央位置の温度である。 The temperature of the heating element 62 was measured before and after the in-leak, and the results shown in FIG. 20 were obtained for the temperature of the heating element 62 before the in-leak according to the degree of negative pressure of the initial internal pressure of the canister model 54. The results shown in FIG. 21 were obtained with respect to the degree of temperature rise of the heating element 62 (that is, when the internal pressure of the canister model 54 leaked from the initial internal pressure to 1 atm). Specifically, the temperature of the heating element 62 is the temperature at the center position in the vertical direction of the surface of the rod-shaped heater constituting the heating element 62.

図20に示す結果から、インリーク前の発熱体62の温度は、初期内圧の負圧度の高低に殆ど依存していないことが確認された。 From the results shown in FIG. 20, it was confirmed that the temperature of the heating element 62 before the in-leak hardly depended on the degree of negative pressure of the initial internal pressure.

また、図21に示す結果から、インリーク前後での発熱体62の温度は、初期内圧の負圧度が大きい(即ち、初期内圧が低い)ほど、上昇幅が大きいことが確認された。 Further, from the results shown in FIG. 21, it was confirmed that the temperature of the heating element 62 before and after the in-leak increases as the degree of negative pressure of the initial internal pressure increases (that is, the initial internal pressure decreases).

以上の結果から、キャニスタの初期内圧が負圧である場合には、キャニスタの密封構造が損なわれてインリークが発生することにより、初期内圧が負圧であることに起因して、キャニスタの箇所によって特有の温度変化が起こることが確認された。 From the above results, when the initial internal pressure of the canister is negative, the sealing structure of the canister is impaired and in-leakage occurs, which causes the initial internal pressure to be negative, depending on the location of the canister. It was confirmed that a peculiar temperature change occurs.

したがって、キャニスタの初期内圧を負圧にした上で、キャニスタに関する温度を観測し、箇所別の温度の変化や箇所別の温度の差の変化を監視することにより、変化の傾向や程度に基づいてキャニスタの密封構造が維持されているか或いは損なわれているかの判定を行うこと、延いてはキャニスタにおけるインリークの検知を行うことが可能であることが確認された。 Therefore, after making the initial internal pressure of the canister negative, the temperature related to the canister is observed, and the change in temperature at each location and the change in temperature difference at each location are monitored, based on the tendency and degree of change. It was confirmed that it is possible to determine whether the sealed structure of the canister is maintained or damaged, and to detect in-leakage in the canister.

1 貯蔵設備(コンクリートキャスクタイプ)
2 コンクリートキャスク
3 コンクリート容器
4 キャニスタ(縦置き姿勢)
5 内部冷却外気
6 給気口
7 排気口
8 コンクリート蓋
9 支持脚
10 流通空間
11 ハニカム構造の仕切り(バスケット)
13A 第一の温度センサ
13B 第二の温度センサ
13C 第三の温度センサ
13E 給気口で給気温度を計測する第五の温度センサ
13F 第六の温度センサ
15 キャニスタの密封喪失の検知装置
16 制御部
16a 密封喪失判断部
17 記憶部
18 インターフェース
19 表示部
21 貯蔵設備(コンクリートサイロタイプ)
22 コンクリートサイロ
23 コンクリート製保管庫
24 キャニスタ(横置き姿勢)
25 内部冷却外気
26 給気口
27 排気口
28 コンクリート蓋
29 支持架台
30 流通空間
31 ハニカム構造の仕切り(バスケット)
33A 第一の温度センサ
33B 第二の温度センサ
33C 第三の温度センサ
33D 第四の温度センサ
33E 給気口で給気温度を計測する第五の温度センサ
35 キャニスタの密封喪失の検知装置
36 制御部
36a 密封喪失判断部
37 記憶部
38 インターフェース
39 表示部
51 貯蔵設備の模型
52 キャスク模型
54 キャニスタ模型
55 内部冷却外気
56 給気口
57 排気口
60 流通空間
61 ハニカム構造の仕切り(バスケット)
62 発熱体
64 バルブ
101 キャニスタ
102 キャスク本体
103 空気流路
104 冷却空気
105 空気導入口
106 空気導出口
1 Storage facility (concrete cask type)
2 Concrete cask 3 Concrete container 4 Canister (vertical posture)
5 Internal cooling Outside air 6 Air supply port 7 Exhaust port 8 Concrete lid 9 Support legs 10 Distribution space 11 Honeycomb structure partition (basket)
13A 1st temperature sensor 13B 2nd temperature sensor 13C 3rd temperature sensor 13E 5th temperature sensor that measures the air supply temperature at the air supply port 13F 6th temperature sensor 15 Canister seal loss detector 16 Control Part 16a Seal loss judgment part 17 Storage part 18 Interface 19 Display part 21 Storage equipment (concrete silo type)
22 Concrete silo 23 Concrete storage 24 Canister (horizontal position)
25 Internal cooling Outside air 26 Air supply port 27 Exhaust port 28 Concrete lid 29 Support stand 30 Distribution space 31 Honeycomb structure partition (basket)
33A 1st temperature sensor 33B 2nd temperature sensor 33C 3rd temperature sensor 33D 4th temperature sensor 33E 5th temperature sensor that measures the supply air temperature at the air supply port 35 Canister seal loss detector 36 Control Part 36a Seal loss judgment part 37 Storage part 38 Interface 39 Display part 51 Storage equipment model 52 Cask model 54 Canister model 55 Internal cooling outside air 56 Air supply port 57 Exhaust port 60 Flow space 61 Honeycomb structure partition (basket)
62 Heating element 64 Valve 101 Canister 102 Cask body 103 Air flow path 104 Cooling air 105 Air inlet 106 Air outlet

Claims (20)

コンクリートキャスク内に縦置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する方法において、
前記キャニスタは使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされ、
前記キャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度のうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断する
ことを特徴とするキャニスタの密封喪失の検知方法。
In a method of detecting the loss of the sealing structure of a canister that is vertically stored in a concrete cask.
In the canister, an inert gas having a thermal conductivity higher than that of the outside air is sealed together with the spent fuel, and the internal pressure is negative.
Sealing of the canister, characterized in that it is determined that the sealing structure of the canister is impaired when at least one of the bottom temperature, the lid temperature and the side wall temperature of the canister changes beyond a predetermined threshold value. How to detect loss.
前記キャニスタの前記底温度及び前記蓋温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ前記側壁温度が所定の閾値を超えて低下するときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項1記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the bottom temperature and the lid temperature of the canister rise above a predetermined threshold value and the side wall temperature falls below a predetermined threshold value, it is determined that the sealing structure of the canister is impaired. The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 1. 前記キャニスタの前記底温度、前記蓋温度及び前記側壁温度のうちのいずれか二つの温度の間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項1記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the temperature difference between the bottom temperature, the lid temperature, and the side wall temperature of the canister exceeds a predetermined threshold value, the sealing structure of the canister is impaired. The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 1, wherein the determination is made. 前記キャニスタの前記底温度と前記コンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度との間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項1記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the temperature difference between the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask changes beyond a predetermined threshold value, it is determined that the sealing structure of the canister is impaired. The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 1. 前記キャニスタの前記蓋温度と前記コンクリートキャスクのコンクリート蓋の内部温度との間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項1記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the temperature difference between the lid temperature of the canister and the internal temperature of the concrete lid of the concrete cask changes beyond a predetermined threshold value, it is determined that the sealing structure of the canister is impaired. The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 1. 前記キャニスタの前記底温度と前記コンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度とから算出される熱流束あるいは推定キャニスタ内指標温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項1記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the heat flux calculated from the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask or the estimated index temperature in the canister changes beyond a predetermined threshold, the sealing structure of the canister is impaired. The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 1, wherein it is determined that the concrete has been removed. コンクリートキャスク内に縦置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する装置において、
使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされたキャニスタと、
前記キャニスタの底温度、蓋温度及び側壁温度のうちの少なくとも一つの温度を計測する温度センサと、
前記温度センサからの計測値データが入力され、入力された計測温度値に所定の閾値を超えて変化が生じたときに前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断する密封喪失判断部とを有する
ことを特徴とするキャニスタの密封喪失の検知装置。
In a device that detects the loss of the sealing structure of a canister that is vertically stored in a concrete cask.
A canister in which an inert gas having a higher thermal conductivity than the outside air is sealed together with the spent fuel and the internal pressure is negative.
A temperature sensor that measures at least one of the canister bottom temperature, lid temperature, and side wall temperature, and
It has a seal loss determination unit that determines that the sealing structure of the canister is damaged when the measured value data from the temperature sensor is input and the input measured temperature value changes beyond a predetermined threshold value. A detection device for loss of seal in a canister.
前記密封喪失判断部には、前記温度センサから前記キャニスタの前記底温度、前記蓋温度及び前記側壁温度の全ての計測値が入力され、前記キャニスタの前記蓋温度及び前記側壁温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ前記側壁温度が所定の閾値を超えて低下したときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項7記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。 All measured values of the bottom temperature, the lid temperature and the side wall temperature of the canister are input from the temperature sensor to the seal loss determination unit, and the lid temperature and the side wall temperature of the canister set a predetermined threshold value. The canister seal loss detection device according to claim 7, wherein when the side wall temperature rises above and the side wall temperature falls below a predetermined threshold value, it is determined that the sealing structure of the canister is impaired. 前記密封喪失判断部には、前記温度センサから前記キャニスタの前記底温度、前記蓋温度及び前記側壁温度のうちの少なくとも二つの温度の計測値データが入力され、前記二つの温度の間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項7記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。 The temperature sensor inputs measured value data of at least two of the bottom temperature, the lid temperature, and the side wall temperature of the canister from the temperature sensor, and the temperature difference between the two temperatures is input to the seal loss determination unit. The canister seal loss detection device according to claim 7, wherein it is determined that the sealing structure of the canister is damaged when a change occurs in excess of a predetermined threshold value. さらに前記コンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度を計測する温度センサを備え、
前記密封喪失判断部には、前記キャニスタの前記底温度と前記コンクリートキャスクに取り込まれる前記外気の温度との計測値データが入力され、前記キャニスタの前記底温度と前記外気の温度との差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項7記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。
Furthermore, it is equipped with a temperature sensor that measures the temperature of the outside air taken into the concrete cask.
The measured value data of the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask is input to the sealing loss determination unit, and the difference between the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air is predetermined. The canister seal loss detection device according to claim 7, wherein it is determined that the sealing structure of the canister is impaired when a change occurs beyond the threshold value of.
さらに前記コンクリートキャスクのコンクリート蓋の内部温度を計測する温度センサを備え、
前記密封喪失判断部には、前記キャニスタの前記蓋温度と前記コンクリート蓋の前記内部温度との計測値データが入力され、前記キャニスタの前記蓋温度と前記コンクリート蓋の前記内部温度との差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項7記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。
Further, it is equipped with a temperature sensor that measures the internal temperature of the concrete lid of the concrete cask.
The measured value data of the lid temperature of the canister and the internal temperature of the concrete lid is input to the seal loss determination unit, and is determined by the difference between the lid temperature of the canister and the internal temperature of the concrete lid. The canister seal loss detection device according to claim 7, wherein it is determined that the sealing structure of the canister is impaired when a change occurs beyond the threshold value of.
さらに前記コンクリートキャスクに取り込まれる外気の温度を計測する温度センサを備え、
前記密封喪失判断部には、前記キャニスタの前記底温度と前記コンクリートキャスクに取り込まれる前記外気の温度との計測値データが入力され、前記キャニスタの前記底温度と前記コンクリートキャスクに取り込まれる前記外気の温度とから算出される熱流束あるいは推定キャニスタ内指標温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項7記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。
Furthermore, it is equipped with a temperature sensor that measures the temperature of the outside air taken into the concrete cask.
The measured value data of the bottom temperature of the canister and the temperature of the outside air taken into the concrete cask is input to the sealing loss determination unit, and the bottom temperature of the canister and the outside air taken into the concrete cask are input. The canister according to claim 7, wherein when the heat flux calculated from the temperature or the estimated index temperature in the canister changes beyond a predetermined threshold, it is determined that the sealing structure of the canister is damaged. Seal loss detector.
コンクリートサイロ内に横置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する方法において、
前記キャニスタは使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされ、
前記キャニスタの底温度、蓋温度、横置きの姿勢における側壁下部温度、及び横置きの姿勢における側壁上部温度のうちの少なくとも一つの温度に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とするキャニスタの密封喪失の検知方法。
In a method of detecting the loss of the sealing structure of a canister that is horizontally stored in a concrete silo.
In the canister, an inert gas having a thermal conductivity higher than that of the outside air is sealed together with the spent fuel, and the internal pressure is negative.
When the bottom temperature of the canister, the lid temperature, the lower side wall temperature in the horizontal position, and the upper side temperature in the horizontal position change at least one temperature exceeding a predetermined threshold value, the canister A method for detecting a loss of sealing of a canister, which is characterized by determining that the sealing structure of the canister is damaged.
前記キャニスタの前記底温度及び前記側壁下部温度が所定の閾値を超えて上昇し且つ前記蓋温度及び前記側壁上部温度が所定の閾値を超えて低下するときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項13記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the bottom temperature and the side wall lower temperature of the canister rise above a predetermined threshold and the lid temperature and the side wall upper temperature fall above a predetermined threshold, the sealing structure of the canister is impaired. The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 13, wherein a determination is made. 前記キャニスタの前記底温度、前記蓋温度、前記側壁下部温度及び前記側壁上部温度のうちのいずれか二つの温度の間の温度差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項13記載のキャニスタの密封喪失の検知方法。 When the temperature difference between any two temperatures of the bottom temperature, the lid temperature, the side wall lower temperature and the side wall upper temperature of the canister exceeds a predetermined threshold value, the canister The method for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 13, wherein it is determined that the sealing structure has been damaged. コンクリートサイロ内に横置きで収納されるキャニスタの密封構造の喪失を検知する装置において、
使用済燃料と共に外気よりも熱伝導率の大きい不活性ガスが密封され尚且つ内部圧力が負圧とされたキャニスタと、
前記キャニスタの底温度、蓋温度、横置きの姿勢における側壁下部温度及び横置きの姿勢における側壁上部温度のうちの少なくとも一つの温度を計測する温度センサと、
前記温度センサからの少なくとも一つの温度の計測値データが入力され、入力された計測温度値に所定の閾値を超えて変化が生じたときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断する密封喪失判断部とを有する
ことを特徴とするキャニスタの密封喪失の検知装置。
In a device that detects the loss of the sealing structure of a canister that is stored horizontally in a concrete silo.
A canister in which an inert gas having a higher thermal conductivity than the outside air is sealed together with the spent fuel and the internal pressure is negative.
A temperature sensor that measures at least one of the bottom temperature of the canister, the lid temperature, the lower side wall temperature in the horizontal position, and the upper side wall temperature in the horizontal position.
When at least one temperature measurement value data from the temperature sensor is input and the input measurement temperature value changes beyond a predetermined threshold value, it is determined that the sealing structure of the canister is damaged. A detection device for loss of sealing of a canister, which comprises a determination unit.
前記密封喪失判断部には、前記温度センサから前記キャニスタの前記底温度、前記蓋温度、前記側壁下部温度及び前記側壁上部温度の計測値データが入力され、前記キャニスタの前記底温度及び前記側壁下部温度が所定の閾値を超えて上昇し、且つ前記蓋温度及び前記側壁上部温度が所定の閾値を超えて低下したときに、前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項16記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。 The temperature sensor inputs the measured value data of the bottom temperature, the lid temperature, the side wall lower temperature, and the side wall upper temperature from the temperature sensor, and the canister bottom temperature and the side wall lower part are input to the seal loss determination unit. The claim is characterized in that when the temperature rises beyond a predetermined threshold and the lid temperature and the side wall upper temperature fall below a predetermined threshold, it is determined that the sealing structure of the canister is impaired. 16. The canister loss detection device according to 16. 前記密封喪失判断部には、前記温度センサから前記キャニスタの前記底温度、前記蓋温度、前記側壁下部温度及び前記側壁上部温度のうちの少なくとも二つの温度の計測値データが入力され、二つの温度の間の差に所定の閾値を超えて変化が生じたときに前記キャニスタの密封構造が損なわれたと判断することを特徴とする請求項16記載のキャニスタの密封喪失の検知装置。 The temperature sensor inputs measured value data of at least two of the bottom temperature, the lid temperature, the side wall lower temperature, and the side wall upper temperature from the temperature sensor, and the two temperatures are input to the seal loss determination unit. The device for detecting a loss of sealing of a canister according to claim 16, wherein it is determined that the sealing structure of the canister is impaired when the difference between the two is changed beyond a predetermined threshold. 請求項7から12および請求項16から18のいずれか1つに記載のキャニスタの密封喪失の検知装置を備えることを特徴とするキャニスタ。 A canister comprising the detection device for loss of sealing of the canister according to any one of claims 7 to 12 and claims 16 to 18. 請求項19記載のキャニスタを備えることを特徴とするコンクリート製貯蔵設備。 A concrete storage facility comprising the canister according to claim 19.
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