JP3854007B2 - Damaged fuel detection method and system - Google Patents

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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力の分野で破損燃料を検出する方法およびシステムに関する。特に、原子炉の炉心に装荷された燃料集合体における燃料棒の破損を検出する際に用いられる燃料破損検出方法とシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉で用いられる燃料集合体は複数本の燃料棒から構成されており、この燃料棒中に多数の核燃料ペレットが充填されている。燃料棒は被覆材で被覆されており、核燃料そのものが直接漏洩しないように構成されている。しかし、何らかの理由で被覆管に破損が生じると内部の核分裂生成物が周囲の冷却材中に漏洩し、関連システムなどの放射能汚染を招く可能性があるため、燃料集合体の破損の発生を速やかに検出し、破損燃料の位置を見つけだす必要がある。
【０００３】
シッピング法はこうした破損燃料を検出する方法の一つであり、湿式と乾式がある。どちらも原子炉を停止した状態で検出を行うが、前者は、水中の燃料集合体の上部から、核分裂生成物を含んだ水を吸い上げて分析する方法で、後者は冷却材を空気により排除した状態でその空気中に拡散した核分裂生成物をサンプリングにより測定する方法である。
【０００４】
湿式においては、核分裂生成物としてヨウ素を測定する方法が多く用いられる。図１３を参照してヨウ素測定方法を説明する。
【０００５】
炉心に装荷された複数の燃料集合体１の上部には、シッパーキャップ５１が装着されている。シッパーキャップ５１の内部には、複数の内キャップ５２が設けられており、各内キャップ５２がそれぞれ対応する燃料集合体１を被冠するように、装着されている。
【０００６】
このシッパーキャップ５１と内キャップ５２に気体を送気すると、燃料集合体１のチャンネルボックス８内の冷却材の流れが止められ、燃料棒周辺の冷却材の温度は燃料の崩壊熱で上昇させられる。
【０００７】
こうして冷却材の温度が上昇すると、燃料棒の内圧が高まり、破損燃料棒５４からヨウ素が冷却材中に放出される。放出されたヨウ素を減圧移送系５３で補集し放射能を測定することで燃料棒の破損の有無を判定する。
【０００８】
乾式においては、核分裂生成物としてガスを測定するガスシッピング法が一般に用いられる。図１４を参照して、従来型アウトコアガスシッピング装置を使用したガスシッピング法を説明する。
【０００９】
燃料集合体１を炉心から燃料貯蔵プール５７へ移動し、減圧容器５８に入れ密閉した後、減圧ポンプ５９で減圧容器５８内を減圧する。こうして、減圧容器５８内と燃料棒内部との圧力差により破損燃料棒からガスを放出させる。放出されたガスをライン６０で捕集しその放射能を測定することで破損燃料棒の存在を検出する。
【００１０】
図１５に、ガスシッピング法の別法を示す。炉心内において、燃料交換機マスト５６で燃料集合体１を引き抜くと、水頭圧の差により破損燃料棒内部に蓄積された放射性のガスが放出される。放出されたガスを捕集マウスピースで捕集し、放射能を測定することで燃料棒の破損の有無を検出する。
【００１１】
上述のように、破損燃料棒から放出されるヨウ素を捕集し測定する場合には、破損燃料棒を動かさないで燃料棒の破損の有無を検出できるが、炉水中に存在するバックグランドのヨウ素の影響で検出感度が低下する。また、気体をシッパーキャップ内に送気してチャンネルボックス内の冷却材を周囲から隔離することで燃料棒周辺の冷却材の温度を上昇させ、破損燃料棒からヨウ素を放出させる構成であるため測定に時間がかかる。
【００１２】
破損燃料棒から放出された放射性のガスを測定する場合には、ヨウ素を測定する方法に比べて感度は向上するが、破損燃料を移動しなければならないため、破損が大きいと二次的に破損を拡大させる可能性がある。また、燃料を移動する時間が必要であるため、測定に時間を要する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のシッピング法においては、燃料を移動させずに破損燃料棒から冷却材中に放出されたヨウ素などの測定を行える反面、検出感度が不十分、測定に時間がかかる等の問題があった。一方、破損燃料棒から放出された放射性のガスを測定する方法では、ヨウ素等を測定する方法に比べて感度は向上するが、破損燃料を移動するため二次的破損の拡大をもたらす可能性があり、燃料を移動する時間も必要であった。
【００１４】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、燃料を移動させることなく高い検出感度を達成できる、迅速かつ高感度のシッピング方法およびシステムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、シッパーキャップを炉水内に存在する燃料集合体に装着する装着工程と、前記シッパーキャップ内に気体を注入して、前記シッパーキャップ内に存在する炉水の一部または全部を排除する気体注入工程と、前記燃料集合体のチャンネルボックス内の炉水の圧力と前記燃料集合体内に存在する破損燃料棒内の圧力との圧力差により破損燃料棒内部の核分裂生成物を放出させるように前記シッパーキャップ内を減圧する放出工程と、前記核分裂生成物を検出する検出工程とを有することを特徴とする破損燃料検出方法である。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の破損燃料検出方法において、前記放出工程において、前記シッパーキャップを減圧された流体タンクと連絡させ前記シッパーキャップ内の流体の一部または全部を急激に前記流体タンクへ移行させることで、前記シッパーキャップ内を減圧することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の破損燃料検出方法において、前記気体が空気、窒素、不活性気体または二酸化炭素であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、炉水内に存在する燃料集合体のチャンネルボックスの上部に装着され、前記チャンネルボックス内に存在する炉水の容積と同等以上の容積を有するシッパーキャップと、前記シッパーキャップ内へ気体を送り込む送気手段と、前記シッパーキャップ内の流体を貯留する流体タンクと、前記シッパーキャップと前記流体タンクとを接続する配管と、前記配管に設けられた弁を含み、前記シッパーキャップ内の圧力を変化させて前記チャンネルボックス内の炉水の圧力と前記燃料集合体内に存在する破損燃料棒内の圧力との圧力差により前記破損燃料棒内部の核分裂生成物を放出させる圧力制御手段と、この放出された前記核分裂生成物を検出する検出手段とを有することを特徴とする破損燃料検出システムである。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の破損燃料検出システムにおいて、前記圧力制御手段が、前記流体タンク内を減圧した状態で前記弁を開放して、前記シッパーキャップ内の流体の一部または全部を急激に前記流体タンクへ移行させることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の破損燃料検出システムにおいて、前記核分裂生成物が破損燃料棒から気体状で放出され、前記流体タンク内に貯留される流体が気体であることを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項４または５記載の破損燃料検出システムにおいて、前記核分裂生成物が破損燃料棒から気体状で放出され、前記検出手段が前記流体タンク内に貯留される流体から前記気体状の核分裂生成物を分離する手段を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項４または５記載の破損燃料検出システムにおいて、前記核分裂生成物がヨウ素であり、前記検出手段が前記流体タンク内に貯留される流体からヨウ素を分離する手段を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システムにおいて、前記シッパーキャップの下部に、前記シッパーキャップ内部の圧力が外部の圧力より低いときには閉鎖される気体放出口を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システムにおいて、前記シッパーキャップの上部を角錐型とすることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システムにおいて、前記シッパーキャップの下端部より上方部分あるいは下端部と上端部の中間部分を球形状あるいは円筒状とすることを特徴とする。
【００２７】
請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システムにおいて、前記シッパーキャップの前記燃料集合体への装着部分が着脱可能であってもよい。前記シッパーキャップが耐圧構造を有してもよい。また、前記シッパーキャップの水平断面が前記燃料集合体のチャンネルボックスの水平断面と同等の形状を有してもよい。
【００２８】
請求項１２記載の発明は、請求項４乃至１１のいずれか１項記載の破損燃料検出システムにおいて、前記シッパーキャップを複数有することを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。上記した従来技術と同じ構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し得るものである。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１に本実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す。８行８列の格子状に燃料棒が配列された燃料集合体１のチャンネルボックス８の上端には、シッパーキャップ２が装着されている。シッパーキャップ２は、輸送ライン３を介して、気体抽出タンク４と接続されている。
【００３２】
輸送ライン３には、二方弁１０および三方弁１１、１２が設けられている。また、弁１２を介してコンプレッサ６および減圧ポンプ５が接続されている。弁１０、１１、１２、減圧ポンプ５、コンプレッサ６等の動作を制御して、輸送ライン３内の流体の力を制御するライン圧力制御系（図示せず）も設けられている。
【００３３】
さらに、気体抽出タンク４に抽出された気体の放射線を測定する放射線検出器７が設けられている。気体抽出タンク４、減圧ポンプ５、コンプレッサ６および放射線検出器７は、炉水外に設置されている。
【００３４】
シッパーキャップ２は、燃料集合体の設置位置の炉水圧に耐えられる耐圧構造を有する。本実施の形態においては、燃料集合体を水深１５ｍ程度に設置するため、約２．５気圧の炉水圧に耐えられる必要がある。シッパーキャップ２の上端には、燃料交換マスト５６を引っかけるための取っ手１３が設けられている。
【００３５】
また、シッパーキャップ２の容積は、燃料集合体１のチャンネルボックス８内の炉水、すなわち冷却材、の存在容積を下回らない範囲で、ほぼ同量である約４０リットルとする。気体抽出タンク４の容積は、シッパーキャップ２の容積の約｛（水深／１０ｍ）＋１｝倍とする。
【００３６】
放射線検出器７としては、β線測定、γ線測定器等が用いられる。本実施の形態においては、気体抽出タンク４で抽出されたサンプルを、アンプルなどに蓄積してから放射線検出器７に移送して、放射線を測定するが、特にこうした構成に限られるものではなく、気体抽出タンク４と放射線検出器７を直接接続してもよい。いずれにしても、抽出した気体を分離操作することなく放射線測定を行うことができる。
【００３７】
上述のシステムを使用して、実際に燃料破損を検出する方法について説明する。
【００３８】
まず、取っ手１３に燃料交換マスト５６を引っかけて、シッパーキャップ２を移動させ、燃料集合体１に被冠させる。シッパーキャップ２の内部は冷却材で充満されている。この時点では、シッパーキャップ２内の圧力は、燃料集合体上部の炉水水深に相当する水圧である。
【００３９】
次いで、弁１１、１２を操作して、減圧ポンプ５と気体抽出タンク４の輸送ライン３への接続を断ち、弁１０を開放する。これにより、コンプレッサ６から圧縮空気をシッパーキャップ２内に送気し、シッパーキャップ２内の炉水、すなわち冷却材、の一部を排除し圧縮空気で置換する。
【００４０】
このとき、冷却材を排除するためには、燃料集合体の設置位置の炉水水深圧以上の加圧が必要である。送気する圧縮空気の量は、燃料集合体の燃料棒が露出しない最大量とする。
【００４１】
シッパーキャップ内を加圧空気で置換後、弁１０を閉じ、弁１１、１２を操作して減圧ポンプ５と気体抽出タンク４の輸送ライン３への接続を開き、減圧ポンプ５を稼動させる。これにより、弁１０よりコンプレッサ６側が減圧され、気体抽出タンク４内は実質的に真空状態となる。
【００４２】
次いで、弁１０と１１を操作して、シッパーキャップの約２．５倍の容積を有する気体抽出タンク４と、弁１１よりコンプレッサ６および減圧ポンプ５側のライン３との接続を断ち、かつ、気体抽出タンク４とシッパーキャップ２を連絡させる。これにより、シッパーキャップ２内の気体が減圧された気体抽出タンク４へ急激に移動し、シッパーキャップ２内が瞬時に減圧される。
【００４３】
以上の工程における弁操作および減圧ポンプ５の稼動は、ライン圧力制御系により制御される。
【００４４】
こうした減圧が生じると、燃料集合体上部の気−液界面での気相の圧力は、シッパーキャップ２と気体抽出タンク４の容積比により、燃料集合体の水深である約１５ｍでの炉水圧力（約２．５気圧）から、約０．７１４気圧へと急激に減圧される。
【００４５】
以下の式により得られる関係から、シッパーキャップ２と気体抽出タンク４の容積比を任意に変えることで、気相の減圧量を調整できる。
【００４６】
Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２（Ｖ１＋Ｖ２）…式１
ここで、
Ｐ１＝キャップ内の圧力（本実施の形態では約２．５気圧）
Ｖ１＝キャップの容積あるいはキャップ内への送気量（本実施の形態では約４０リットル）
Ｐ２＝瞬時に減圧した時のシッパーキャップと気体抽出タンクの圧力（気圧）
Ｖ２＝気体抽出タンクの容積（リットル）
一方、燃料集合体内の気−液界面の液相部分においては、冷却材と燃料集合体の構造材の圧損や炉水の粘性等により徐々に冷却材が燃料集合体内に上昇するため、瞬時には圧力バランスが解消されない。冷却材と燃料集合体の構造による圧力損失は、下式により大まかに評価できる。
【００４７】
Δｐ＝K ・ρ・ｖ２…式２
ここで、
Δｐ：瞬時に減圧したことで生じる圧力差（２．５→０．７１４）、
K ：集合体圧損係数( 約６) 、
ρ：冷却材密度( １０００ｋｇ／ｍ３) 、
ｖ：冷却材移動速度（ｍ／ｓ）
を代入すると、ｖ＝５ｍ／ｓとなる。この値は燃料集合体を円筒と仮定したもので、実際にはこの値よりもｖはかなり小さくなる。したがって、実際の燃料集合体上部を瞬時に減圧した場合には、燃料集合体下部から侵入する冷却材が燃料集合体内に充填するまでには、少なくとも２〜３秒かかることになり、この間は燃料集合体の内部環境圧が減圧状態となり、燃料棒内部と外部との間に圧力差が生じる。
【００４８】
すなわち、周囲の冷却材と圧力平衡を保っていた破損燃料棒内圧は、周囲の冷却材が急激に減圧されると圧力差を生じ、破損燃料棒内部に蓄積されていた放射性の希ガス、ガス状のヨウ素等が燃料棒外部へ放出される。放出された放射性ガスは、圧力差により気体抽出タンク４に導入される。
【００４９】
燃料棒内部と外部との圧力差を大きくするためには、シッパーキャップ２に対する気体抽出タンク４の容積比率が大きい方が効果的であるが、あまり気体抽出タンク４の容積を大きくすると、気体抽出タンク４内で放射性ガスが薄められ検出感度が損なわれる恐れがある。また、冷却材が気体抽出タンク４内に逆流する恐れもある。
【００５０】
シッパーキャップ２内から気体抽出タンク４内に冷却材が流入すると、放射性ガスを冷却材から分離する必要があり、操作や装置が複雑化する。シッパーキャップ２から輸送ライン３への冷却材の流入が、炉水水位で止まるようにすれば、気体抽出タンク４内への冷却材の流入を防ぐことができる。
【００５１】
弁１０開放後の輸送ライン３への冷却材の流入を、炉水水位で止めるためには、シッパーキャップ２から気体抽出タンク４へ気体が流入した後に、気体抽出タンク４内の圧力が周囲の大気圧と同じになる必要がある。したがって、次の式が成立する。
【００５２】
Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２（Ｖ１＋Ｖ２）＝１ｘＶ２…式３
（ここで、Ｐ１、Ｐ２、Ｖ１、Ｖ２は、式１と同様である。）
Ｐ１やＶ１の値は、検査対象となる燃料集合体の容積、設置場所等により異なるが、本実施の形態では、Ｐ１が２．５気圧、Ｖ１が４０リットルとする。この値を、式３に代入すると、Ｖ２（気体抽出タンクの容積）は１００リットル、Ｐ２（瞬時に減圧した時のシッパーキャップと気体抽出タンクの圧力）は約０．７１４気圧となる。
【００５３】
この条件を満たせば、シッパーキャップ２から輸送ライン３への冷却材の流入を炉水水位で止めて、気体抽出タンク４内への冷却材の流入を防ぐことができる。したがって、気体抽出タンク４内へ放射性ガスが移送される際に、冷却材と燃料棒から放出された気体とが分離されるため、測定対象となる放射性ガスの分離も迅速に行える。
【００５４】
もちろん、シッパーキャップ２から気体抽出タンク４内への冷却材の流入を容認し、気体抽出タンク４において、気体と冷却材を分離する構成としてもよい。例えば、シッパーキャップ２と気体抽出タンク４との容積比を大きくすれば、燃料棒内部と外部と圧力差を大きくでき、放射性ガスの破損燃料棒外への放出が促進され好ましい。
【００５５】
気体抽出タンク４においては、放射性ガスを燃料集合体１内に送気された圧縮空気から分離する。分離放射性ガスを放射線検出器７に送り、全放射能または核種別放射能放射線を測定することで燃料体の破損を検出する。放射線検出器に送る前に、放射性ガスを放射線核種ごとに更に分離してもよい。
【００５６】
測定終了後は、全系統をコンプレッサ６の加圧気体で洗浄することにより、迅速に次の測定に移行できる。
【００５７】
こうした構成によれば、燃料集合体内の冷却材の圧力と破損燃料棒内部の圧力の差から、破損燃料棒内の放射性ガスを放出させるため、サンプリングが迅速に行える。放出されたガスの放射能を直接測定することで、破損燃料を高い感度で検出できる。また、バックグランドの高低に関わらず一定の時間内で破損を検出する事ができる。
【００５８】
燃料集合体を移動させなくても、炉内で破損の検出が行えるため、迅速に検査が行える。また、燃料棒の二次的破損の拡大の恐れもなくなる。
【００５９】
式３を満たすように、シッパーキャップ２と気体抽出タンクの容積を設定すれば、弁１０開放時の、シッパーキャップ２から輸送ライン３への冷却材の流入が、炉水水位で止まり、気体抽出タンク４内への冷却材の流入を防ぐことができる。シッパーキャップ内への圧縮空気の送気量を調整してもよい。結果として、気体抽出タンク４内へ放射性ガスが移送される際に、冷却材と燃料棒から放出された気体とが分離されるため、測定対象となる放射性ガスの分離も迅速に行える。
【００６０】
また、シッパーキャップ２に注入する気体として空気を用いることにより、シッパーキャップ２内の圧力制御と気体の移送をコンプレッサ６からの圧縮空気で行えるため、装置が簡素化でき移送ライン３の洗浄も容易に行える。
【００６１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２の燃料集合体への接合部分を取り外し可能としたこと以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００６２】
第１の実施の形態において、シッパーキャップ２を燃料集合体１に装着すると、燃料集合体１の表面に付着した腐食生成物の放射性核種が、シッパーキャップ２と燃料集合体１との接合部分に付着する。
【００６３】
図２に示すように、本実施の形態の構成によれば、シッパーキャップ２の燃料集合体装着部１５は、シッパーキャップ２の本体から取り外し可能な構造となっている。したがって、放射性核種により著しく汚染された部分のみを取り外して、交換あるいは除去できる。これにより、シッパーキャップ２の燃料集合体への装着性能と除染性能を向上でき、コスト軽減にも寄与できる。
【００６４】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２の上部を角錐型としたこと以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００６５】
図３に模式的に示すように、シッパーキャップ２の上部は、移送ライン３に近づくほど、シッパーキャップ２の水平断面積が小さくなるような角錐型となっている。
【００６６】
第１の実施の形態で説明したようにして弁１０を開放すると、シッパーキャップ２内の流体は移送ライン３を経て気体抽出タンク４へ輸送される。また、こうしてシッパーキャップ２内が減圧されると、冷却材と破損燃料棒から放出された放射性の気体とが急激にシッパーキャップ２内に流入し、移送ライン３を経て気体抽出タンク４へ輸送される。
【００６７】
シッパーキャップ２の上部を角錐型とすると、流体が気体抽出タンク４へ輸送される途中でシッパーキャップ２に滞留することが防げる。したがって、放出された放射性の気体も効率よく移送ライン３に送れる。
【００６８】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２の燃料集合体装着部より上部分または中間部分を球形状あるいは円筒状としたこと以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００６９】
第１の実施の形態で述べたように、減圧されたシッパーキャップ２の内圧と冷却材領域の外圧の差は約１．８気圧である。この圧力差に耐えるためには、シッパーキャップ２の構造材肉圧を厚くする必要があり、結果としてシッパーキャップ２の重量が増加する。
【００７０】
本実施の形態においては、図４に模式的に示すように、シッパーキャップ２の燃料集合体装着部より上の中間部分１６を球形状とすることで、構造材肉圧を厚くすることなく充分な耐圧強度が得られ、シッパーキャップ２を軽量化できる。
【００７１】
図４には、中間部分１６を球形状とする例を示したが、これに限られるものではなく、燃料集合体装着部より上部分または中間部分１６を円筒状としてもよい。
【００７２】
（第５の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２の水平断面が、燃料集合体１のチャンネルボックス８の水平断面と同等の形状を有し、シッパーキャップ２の内部に圧力差に耐えられる補強１７が施されていること以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００７３】
第１の実施の形態で述べたように、減圧されたシッパーキャップ２の内圧と冷却材領域の外圧の差は約１．８気圧である。この圧力差に耐えるためには、シッパーキャップ２を耐圧構造とする必要がある。
【００７４】
本実施の形態においては、図５に模式的に示すように、シッパーキャップ２の内部に補強１７を施し充分な耐圧強度を達成できるようになっている。補強１７としては、例えば、トラス構造の内張りを設けること等ができるが、特にこれらに限られるものではなく、シッパーキャップ２の内圧と冷却材領域の外圧との圧力差に耐えられる充分な強度を付与できるものであればよい。
【００７５】
さらに、シッパーキャップ２の水平断面が燃料チャンネルボックス８と同様の形状であるため、燃料交換機による装着脱着が容易で、作業時間の短縮が可能となる。
【００７６】
（第６の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２の下部に加圧気体２１の放出口２０を有すること以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００７７】
図６に、本実施の形態のシッパーキャップ２を模式的に示す。放出口２０は、シッパーキャップ２内が減圧状態になったときには閉じるような構造になっている。こうした構造としては、例えば、逆流防止弁のようなものが挙げられるが、特にこれに限られるものではなく、燃料が気中に露出しないように冷却材液面の低下を防止できる構造であればよい。
【００７８】
シッパーキャップ２内の冷却材を、加圧気体２１により排除する際に、冷却材を排除しすぎて燃料集合体領域の冷却材が排除されると、燃料が気中に露出し急激な温度上昇によって更なる破損を生じる可能性がある。本実施の形態によれば、排除された冷却材の液面が放出口２０より下になると放出口２０から気体２１が放出され、それ以上の冷却材液面の低下を防止できる。
【００７９】
また、シッパーキャップ２内が減圧状態になったときには放出口２０の開口を閉じる構成とすることで、シッパーキャップ２や燃料集合体１の外部に存在する冷却材がシッパーキャップ２内に流入することを防ぐ。
【００８０】
（第７の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムにおいては、シッパーキャップ２内に注入する気体として圧縮空気の代わりに極性の強い気体を用い、この気体と破損燃料から放出されたガスとを分離して、分離されたガスの放射線を測定する。それ以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００８１】
図７に本実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す。気体抽出タンク４には、ライン２３を介して、分離装置２２および分離ガス測定チャンバ２６が接続されている。また、分離ガス測定チャンバ２６に移送された気体の放射線を測定する放射線検出器７が設けられている。
【００８２】
本実施の形態においては、極性の強い気体として、二酸化炭素を使用する。分離装置２２にはモレキュラーシーブが充填されている。
【００８３】
第１の実施の形態に述べたようにして、コンプレッサ６を用いて、圧縮空気の代わりに二酸化炭素を加圧気体としてシッパーキャップ２内に送気する。気体抽出タンク４内を実質的に真空状態としてから、弁１０を開き、気体抽出タンク４とシッパーキャップ２を連絡させると、シッパーキャップ２内に送気された二酸化炭素と破損燃料棒内部から放出された放射性の気体とが、気体抽出タンク４に導入される。
【００８４】
気体抽出タンク４から二酸化炭素と放射性の気体とをガス分離装置２２に導入し、ガス分離装置２２内のモレキュラーシーブに通す。
【００８５】
燃料から放出される放射性の気体であるＫｒとＸｅを測定する場合、これらの気体は非常に不活性である。この不活性ガスが、極性の強い二酸化炭素等の気体中に含まれている場合には、両者をモレキュラーシーブを通すことで分離できる。
【００８６】
本実施の形態においては、モレキュラーシーブを二酸化炭素の吸着剤として用いたが、特にこれに限られるものではなく、効率よく極性の強い気体と、ＫｒとＸｅ等の放射性気体とを分離できるものであればよい。例えば、活性炭等も使用できる。
【００８７】
分離装置２２で二酸化炭素と分離された放射性ガスは、分離ガス測定チャンバ２６に移送され、放射線検出器７で放射線を測定される。
【００８８】
こうした構成により、シッパーキャップ２内のガスから放射性の気体のみを分離して測定することが可能になり、検出感度を向上できる。
【００８９】
（第８の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２内に注入する気体として圧縮空気の代わりに不活性気体を用いること以外は、図７に示した第７の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００９０】
本実施の形態においては、不活性気体として、窒素を使用するが、特にこれに限られるものではなく、例えば、非放射性のＫｒやＸｅを用いることもできる。分離装置２２には、第７の実施の形態と同様に、モレキュラーシーブが充填されている。
【００９１】
第１の実施の形態に述べたようにして、コンプレッサ６を用いて、圧縮空気の代わりに窒素を加圧気体としてシッパーキャップ２内に送気する。気体抽出タンク４内を実質的に真空状態としてから、弁１０を開き、気体抽出タンク４とシッパーキャップ２を連絡させると、シッパーキャップ２内に送気された窒素と破損燃料棒内部から放出された放射性の気体とが、気体抽出タンク４に導入される。
【００９２】
次いで、気体抽出タンク４から窒素と放射性の気体とをガス分離装置２２に導入し、ガス分離装置２２内のモレキュラーシーブに通す。
【００９３】
燃料から放出される放射性の気体ヨウ素等の極性の大きい気体は、非常に活性である。したがって、こうした活性気体が、極性の小さい窒素等の気体中に含まれている場合には、両者をモレキュラーシーブを通すことで分離できる。
【００９４】
本実施の形態においては、モレキュラーシーブを窒素の吸着剤として用いたが、特にこれに限られるものではなく、極性の小さい気体と、気体ヨウ素などの極性の大きい放射性気体とを効率よく分離できるものであればよい。例えば、活性炭等も使用できる。
【００９５】
また、適当な注入気体と吸着カラムとを選択すれば、放射性のＫｒとＸｅとを別々のカラムに吸着させて、Ｋｒ単独あるいはＸｅ単独の測定も可能となり検出精度が向上する。
【００９６】
分離装置２２で窒素と分離された放射性ガスは、分離ガス測定チャンバ２６に移送され、放射線検出器７で放射線を測定される。
【００９７】
こうした構成により、シッパーキャップ２中のガスから放射性の気体のみを分離して測定することが可能になり、検出感度をさらに向上できる。
【００９８】
（第９の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、シッパーキャップ２内に注入する気体として単一組成の気体を使用し、分離装置２２が吸着分離カラムを有し、この分離装置２２に吸着されたガスと、吸着分離カラムに吸着されずに分離ガス測定チャンバ２６に収容されるガスとの両方について放射線測定を行う。それ以外は、第７の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【００９９】
図８に本実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す。内部に吸着分離カラムを有する分離装置２２には分離ガス測定チャンバ２６が接続されている。
【０１００】
シッパーキャップ２内に注入する単一組成の気体としては、水素、アルゴン、窒素等が好ましく用いられる。例えば、ヨウ素を分離する場合に空気等の混合気体を使用すると、ヨウ素の化学形態が変化するとともに、空気も窒素と酸素に分離するため、ヨウ素の分離効果が低下する。したがって、単一組成のガスを用いることが好ましい。
【０１０１】
分離装置２２の吸着カラムに吸着されたガスと、吸着されずに分離ガス測定チャンバ２６に送られたガスのそれぞれの放射線強度を測定するために、それぞれ放射線検出器７ａ、７ｂが設けられている。１台の放射線検出装置を利用して測定を行ってもよい。
【０１０２】
例えば、分離装置２２の吸着分離カラムとして、ヨウ素吸着カラムを使用すれば、放射線検出器７ａでカラムに吸着されたヨウ素の放射線量を測定し、放射線検出器７ｂで吸着されなかったＫｒやＸｅの放射線量を測定することができる。
【０１０３】
こうした構成によれば、吸着カラムに吸着される放射性核種と、吸着されずに分離ガス測定チャンバへ送られる放射性核種と、複数核種の測定を別々に行うことで、放射性気体の容積を小さくでき検出感度を向上できる。
【０１０４】
（第１０の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、気体抽出タンク４の代わりに、シッパーキャップ２内の気体および冷却材の両方を受け入れる流体抽出タンク４０を設け、さらに、気体と冷却材の両方からヨウ素を分離するヨウ素分離装置４１を設置したこと以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【０１０５】
図９に本実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す。流体抽出タンク４０は、容積約１５０リットルである。第１の実施の形態の気体抽出タンク４に比べ、容積が大きいのは、気体と冷却材の両方を抽出するためである。ヨウ素分離装置４１内には、ヨウ素吸着分離カラムが設置されている。
【０１０６】
第１の実施の形態で述べたように、式１を満たすように、シッパーキャップ２と気体抽出タンク４の容積比を任意に変えることで、シッパーキャップ２内を減圧する際に、流体抽出タンク４内へ、シッパーキャップ２内の気体および冷却材の両方が流入するように調整できる。
【０１０７】
流体抽出タンク４０に抽出した気液混合状態の放射性流体を、ヨウ素分離装置４１へ移送し、ヨウ素吸着分離カラムを通過させる。この操作により燃料棒から放出された放射性ヨウ素は吸着分離カラムに留まり、他の炉水成分と気体はドレン口から炉心に返される。吸着分離カラムに吸着された放射性ヨウ素を、放射線検出器７で検出することで破損燃料体の検出が行われる。
【０１０８】
こうした構成によれば、シッパーキャップ２と気体抽出タンク４との容積比を大きくすることで、燃料棒内部と外部と圧力差が増加される。したがって、ヨウ素の破損燃料棒外への放出率を高め検出感度を向上できる。特に、破損位置が燃料棒下方に有りガス放出が小さい事象における破損燃料を検出する場合に、迅速かつ高感度の破損燃料の同定が可能になる。
【０１０９】
また、ヨウ素吸着分離カラムを用いることで、ヨウ素とそれ以外の物質とを確実に分離して検出感度を向上できる。
【０１１０】
（第１１の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、チャンネルボックスをもたない燃料集合体の破損を検出するため、燃料集合体より長いシッパーキャップを使用すること以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【０１１１】
図１０に、本実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップ４５を模式的に示す。チャンネルボックスをもたない燃料集合体４６に被せられるシッパーキャップ４５の長さは、シッパーキャップ４５が所定の位置に装着されたときに燃料集合体４６がシッパーキャップ４５で覆われるように、この燃料集合体４６より長くする。好ましくは、シッパーキャップ４５装着時に燃料集合体４６の燃料棒の全長が、シッパーキャップ４５で過不足なく覆われるような長さにする。
【０１１２】
シッパーキャップ４５を燃料集合体４６に装着する際には、燃料集合体４６の上部格子板等を利用して、シッパーキャップ４５を適切な位置に配置できるようにする。
【０１１３】
シッパーキャップ４５の容積は、次のようにして設定する。燃料集合体４６にシッパーキャップ４５を装着し、燃料集合体の燃料棒が気中に露出しない最大量の気体をシッパーキャップ４５内に送気したときに、シッパーキャップ４５内に存在する冷却材の容積をＸとする。燃料集合体４６の容積をＹとする。シッパーキャップ４５の容積は、２Ｘ＋Ｙよりも大きい必要がある。好ましくは、２Ｘ＋Ｙを下回らない範囲でほぼ同量とする。
【０１１４】
こうした構成により、第１の実施の形態と同様にして、シッパーキャップ４５の内部に送気後、シッパーキャップ４６上部を瞬時に減圧すると、燃料集合体構造の圧力損失により集合体４５領域の冷却材の圧力が減圧状態になる。これにより、破損燃料棒内圧と外部の冷却材との間に圧力差が生じ、破損燃料棒内の放射性気体を燃料棒外へ放出させることができる。したがって、チャンネルボックスがない燃料集合体においても、感度の高い破損検出が迅速に行える。
【０１１５】
このように、本実施の形態によれば、シッパーキャップ４６を長くして燃料集合体を覆うようにすることで、チャンネルボックスを有さない燃料集合体を燃料破損検出対象とする場合にも、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１１６】
（第１２の実施の形態）
本実施の形態の破損燃料検出システムは、複数のシッパーキャップを有すること以外は、第１の実施の形態の破損燃料検出システムと基本的に同様である。
【０１１７】
図１１では、便宜上２個のシッパーキャップが示されているが、本実施の形態のシッパーキャップ４８は、縦横２個ずつ合計４個のシッパーキャップがまとめられており、移動時に燃料交換マスト５６に掛けるための取っ手４７が設けられている。各シッパーキャップには、移送ライン４９、３を介して、気体抽出タンク４、減圧ポンプ５、放射線検出器７等が接続されている。
【０１１８】
本実施の形態においては、各シッパーキャップのそれぞれに移送ライン４９を設けたが、図１２に示すように、４個のシッパーキャップの上部を一体に形成して、移送ライン３のみを使用してもよい。
【０１１９】
第１の実施の形態と同様にして、各シッパーキャップを対応する燃料集合体１に装着し、各シッパーキャップに圧縮空気を送気する。その後、弁１０を開いてシッパーキャップ内を減圧し、破損燃料棒から放射性の気体を放出させ、シッパーキャップ内の気体と共に移送ライン４９、３を経て気体抽出タンク４へ移動させる。こうして、同時に４個のシッパーキャップ４８から気体のサンプリングを行えば、破損燃料検出時間を大幅に短縮できる。
【０１２０】
通常の炉心構成では１〜４サイクル燃焼の燃料集合体が１つのセルにあるため、あらかじめ破損燃料体の燃焼度がわかっていれば、大幅に時間を短縮できる。
【０１２１】
本実施の形態においては、４つの燃料集合体からのサンプルの混合物を放射線検出に供したが、例えば、各シッパーキャップのラインにそれぞれ弁を設ければ、これらの弁を操作して、時間差を設けて各シッパーキャップからの気体のサンプリングを行うことができる。したがって、同一の気体抽出タンク４を使用しても、各燃料集合体毎に、破損燃料の検出を行うことができる。
【０１２２】
また、各シッパーキャップのそれぞれに移送ライン３と気体抽出タンク４とを設ける構成も可能である。複数の燃料集合体から同時にサンプリングが可能となり、破損燃料検出時間を大幅に短縮できる。加えて、各燃料集合体毎に、破損燃料の検出を行うことができる。
【０１２３】
さらに、シッパーキャップの数は、４個に限られるものではなく、検出感度、作業効率、コスト等を考慮して、適宜選択可能である。
【０１２４】
第２〜１１の実施の形態に係る破損燃料検出システムにおいて、本実施の形態のように複数のシッパーキャップをまとめた構成とすることも可能である。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料集合体内の冷却材の圧力と破損燃料棒内部の圧力の差から、破損燃料棒内の放射性ガスを放出させることで、燃料を移動させることなく迅速かつ高感度に破損燃料を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す図。
【図２】第２の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図３】第３の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図４】第４の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図５】第５の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図６】第６の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図７】第７の実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す図。
【図８】第９の実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す図。
【図９】第１０の実施の形態に係る破損燃料検出システムの概要を示す図。
【図１０】第１１の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図１１】第１２の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの概要を示す図。
【図１２】第１２の実施の形態に係る破損燃料検出システムのシッパーキャップの他の例の概要を示す図。
【図１３】ヨウ素シッピング装置を使用した従来のシッピング法の一例を示す図。
【図１４】アウトコアガスシッピング装置を使用した従来のシッピング法の一例を示す図。
【図１５】従来のガスシッピング法の他の一例を示す図。
【符号の説明】
１、４６…燃料集合体、２、４５、４８、５１…シッパーキャップ、３、２３、４９、６０…輸送ライン、４…気体抽出タンク、５、５９…減圧ポンプ、６…コンプレッサ、７…放射線検出器、８…チャンネルボックス、１０…二方弁、１１、１２…三方弁、１３、４７…取っ手、１５…燃料集合体装着部、１６…中間部分、１７…トラス、２０…放出口、２１…加圧気体、２２…分離装置、２６…分離ガス測定チャンバ、４０…流体抽出タンク、４１…ヨウ素分離装置、５２…内キャップ、５３…減圧移送系、５４…破損燃料棒、５５…減圧ポンプ、５６…燃料交換機マスト、５７…燃料貯蔵プール、５８…減圧容器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and system for detecting damaged fuel in the field of nuclear power. In particular, the present invention relates to a fuel breakage detection method and system used when detecting breakage of a fuel rod in a fuel assembly loaded in a reactor core.
[0002]
[Prior art]
A fuel assembly used in a nuclear reactor is composed of a plurality of fuel rods, and the fuel rods are filled with a large number of nuclear fuel pellets. The fuel rod is coated with a coating material, and is configured so that the nuclear fuel itself does not leak directly. However, if the cladding tube breaks for some reason, the internal fission products may leak into the surrounding coolant and cause radioactive contamination of related systems. It is necessary to detect quickly and find the location of the damaged fuel.
[0003]
The shipping method is one of the methods for detecting such damaged fuel, and there are a wet type and a dry type. In both cases, detection is performed with the reactor shut down, but the former is a method in which water containing fission products is sucked from the top of the fuel assembly in water and analyzed, and the latter excludes the coolant by air. In this method, fission products diffused in the air in a state are measured by sampling.
[0004]
In the wet process, a method of measuring iodine as a fission product is often used. The iodine measuring method will be described with reference to FIG.
[0005]
A sipper cap 51 is attached to the upper part of the plurality of fuel assemblies 1 loaded in the core. A plurality of inner caps 52 are provided inside the sipper cap 51, and each inner cap 52 is mounted so as to cover the corresponding fuel assembly 1.
[0006]
When gas is supplied to the sipper cap 51 and the inner cap 52, the flow of the coolant in the channel box 8 of the fuel assembly 1 is stopped, and the temperature of the coolant around the fuel rod is raised by the decay heat of the fuel. .
[0007]
When the temperature of the coolant rises in this way, the internal pressure of the fuel rod increases and iodine is released from the damaged fuel rod 54 into the coolant. The released iodine is collected by the reduced pressure transfer system 53 and the radioactivity is measured to determine whether or not the fuel rod is broken.
[0008]
In the dry process, a gas shipping method for measuring gas as a fission product is generally used. A gas shipping method using a conventional out-core gas shipping apparatus will be described with reference to FIG.
[0009]
The fuel assembly 1 is moved from the reactor core to the fuel storage pool 57, sealed in the decompression vessel 58, and then the interior of the decompression vessel 58 is decompressed by the decompression pump 59. Thus, the gas is released from the broken fuel rod due to the pressure difference between the inside of the decompression vessel 58 and the inside of the fuel rod. The released gas is collected by a line 60 and its radioactivity is measured to detect the presence of a broken fuel rod.
[0010]
FIG. 15 shows another method of the gas shipping method. When the fuel assembly 1 is pulled out by the refueling machine mast 56 in the reactor core, radioactive gas accumulated inside the damaged fuel rod is released due to the difference in head pressure. The released gas is collected with a collection mouthpiece, and the presence or absence of breakage of the fuel rod is detected by measuring the radioactivity.
[0011]
As described above, when collecting and measuring iodine released from damaged fuel rods, it is possible to detect the presence or absence of fuel rod damage without moving the damaged fuel rods. The detection sensitivity decreases due to the influence of. In addition, measurement is performed because gas is sent into the sipper cap and the coolant in the channel box is isolated from the surroundings to raise the temperature of the coolant around the fuel rod and release iodine from the broken fuel rod. Takes time.
[0012]
When measuring radioactive gas released from a broken fuel rod, the sensitivity is improved compared to the method of measuring iodine, but the broken fuel must be moved, so if the damage is large, it will be broken secondarily. There is a possibility of expanding. In addition, since it takes time to move the fuel, measurement takes time.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional shipping method, it is possible to measure iodine released from the broken fuel rod into the coolant without moving the fuel, but the detection sensitivity is insufficient and the measurement takes time. There was a problem. On the other hand, the method of measuring the radioactive gas released from the broken fuel rod improves the sensitivity compared to the method of measuring iodine etc., but it may cause the expansion of secondary damage because the damaged fuel is moved. Yes, it took time to move the fuel.
[0014]
The present invention has been made in view of such a conventional situation, and an object thereof is to provide a fast and highly sensitive shipping method and system capable of achieving high detection sensitivity without moving fuel.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above purpose , Contract The invention described in claim 1 includes a mounting step of mounting a sipper cap on a fuel assembly existing in the reactor water, and a part of the reactor water existing in the sipper cap by injecting gas into the sipper cap. Or a gas injection process that eliminates all, In the sipper cap, the fission product in the damaged fuel rod is released by a pressure difference between the pressure of the reactor water in the channel box of the fuel assembly and the pressure in the damaged fuel rod existing in the fuel assembly. Depressurize A damaged fuel detection method comprising: a release step; and a detection step of detecting the fission product.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the damaged fuel detection method according to the first aspect, in the discharging step, the sipper cap is brought into communication with a decompressed fluid tank so that part or all of the fluid in the sipper cap is rapidly By transferring to the fluid tank, the inside of the sipper cap is decompressed.
[0017]
A third aspect of the present invention is the damaged fuel detection method according to the first or second aspect, wherein the gas is air. , Nitrogen, inert gas or carbon dioxide It is characterized by being.
[0019]
Claim 4 The invention described is a sipper cap mounted on the upper part of the channel box of the fuel assembly existing in the reactor water and having a volume equal to or greater than the volume of the reactor water present in the channel box, and into the sipper cap. An air supply means to send in gas , A fluid tank for storing fluid in the sipper cap, a pipe connecting the sipper cap and the fluid tank, and a valve provided in the pipe A fission product in the damaged fuel rod due to a pressure difference between the pressure of the reactor water in the channel box and the pressure in the damaged fuel rod existing in the fuel assembly by changing the pressure in the sipper cap Release Pressure control means; This released A damaged fuel detection system comprising a detection means for detecting the fission product.
[0020]
Claim 5 The described invention is claimed. 4 In the broken fuel detection system described above, the pressure control means opens the valve in a state where the pressure in the fluid tank is reduced, and a part or all of the fluid in the sipper cap is rapidly transferred to the fluid tank. It is characterized by that.
[0021]
Claim 6 The described invention is claimed. 4 Or 5 In the described broken fuel detection system, the fission product is discharged in a gaseous form from the broken fuel rod, and the fluid stored in the fluid tank is a gas.
[0022]
Claim 7 The described invention is claimed. 4 Or 5 In the described broken fuel detection system, the fission product is released in gaseous form from a broken fuel rod, and the detection means comprises means for separating the gaseous fission product from the fluid stored in the fluid tank. It is characterized by that.
[0023]
Claim 8 The described invention is claimed. 4 Or 5 In the described broken fuel detection system, the fission product is iodine, and the detection means has means for separating iodine from a fluid stored in the fluid tank.
[0024]
Claim 9 The described invention is claimed. 4 Thru 8 5. The damaged fuel detection system according to claim 1, wherein a gas discharge port is provided at a lower portion of the sipper cap that is closed when a pressure inside the sipper cap is lower than an external pressure.
[0025]
Claim 10 The described invention is claimed. 4 Thru 8 The damaged fuel detection system according to claim 1, wherein an upper portion of the sipper cap is a pyramid shape.
[0026]
Claim 11 The described invention is claimed. 4 Thru 8 The damaged fuel detection system according to any one of the above, characterized in that a portion above the lower end portion of the sipper cap or an intermediate portion between the lower end portion and the upper end portion has a spherical shape or a cylindrical shape.
[0027]
Claim 4 Thru 8 The damaged fuel detection system according to claim 1, Shipper A portion where the cap is attached to the fuel assembly may be detachable. The sipper cap may have a pressure resistant structure. The horizontal cross section of the sipper cap may have the same shape as the horizontal cross section of the channel box of the fuel assembly.
[0028]
Claim 12 The described invention is claimed. 4 Thru 11 The damaged fuel detection system according to any one of the preceding claims, wherein a plurality of the sipper caps are provided.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not change the summary, it can implement suitably.
[0031]
(First embodiment)
FIG. 1 shows an outline of a damaged fuel detection system according to the present embodiment. A sipper cap 2 is attached to the upper end of the channel box 8 of the fuel assembly 1 in which the fuel rods are arranged in a grid of 8 rows and 8 columns. The sipper cap 2 is connected to the gas extraction tank 4 via the transport line 3.
[0032]
The transport line 3 is provided with a two-way valve 10 and three-way valves 11 and 12. A compressor 6 and a decompression pump 5 are connected via a valve 12. A line pressure control system (not shown) is also provided for controlling the operation of the valves 10, 11, 12, the decompression pump 5, the compressor 6 and the like to control the force of the fluid in the transport line 3.
[0033]
Furthermore, a radiation detector 7 for measuring the radiation of the gas extracted in the gas extraction tank 4 is provided. The gas extraction tank 4, the decompression pump 5, the compressor 6, and the radiation detector 7 are installed outside the reactor water.
[0034]
The sipper cap 2 has a pressure resistant structure that can withstand the reactor water pressure at the installation position of the fuel assembly. In this embodiment, since the fuel assembly is installed at a water depth of about 15 m, it is necessary to withstand a reactor water pressure of about 2.5 atmospheres. A handle 13 for hooking the fuel change mast 56 is provided at the upper end of the sipper cap 2.
[0035]
Further, the volume of the sipper cap 2 is about 40 liters, which is substantially the same as long as it does not fall below the existing volume of the reactor water in the channel box 8 of the fuel assembly 1, that is, the coolant. The volume of the gas extraction tank 4 is approximately {(water depth / 10 m) +1} times the volume of the sipper cap 2.
[0036]
As the radiation detector 7, a β ray measurement, a γ ray measurement device, or the like is used. In the present embodiment, the sample extracted in the gas extraction tank 4 is accumulated in an ampoule and then transferred to the radiation detector 7 to measure radiation, but is not particularly limited to such a configuration, The gas extraction tank 4 and the radiation detector 7 may be directly connected. In any case, radiation measurement can be performed without separating the extracted gas.
[0037]
A method of actually detecting fuel damage using the above-described system will be described.
[0038]
First, the fuel change mast 56 is hooked on the handle 13 to move the sipper cap 2 so that the fuel assembly 1 is crowned. The inside of the sipper cap 2 is filled with a coolant. At this time, the pressure in the sipper cap 2 is a water pressure corresponding to the reactor water depth above the fuel assembly.
[0039]
Next, the valves 11 and 12 are operated to disconnect the decompression pump 5 and the gas extraction tank 4 from the transport line 3 and open the valve 10. As a result, compressed air is sent from the compressor 6 into the sipper cap 2, and a part of the reactor water in the sipper cap 2, that is, the coolant, is removed and replaced with compressed air.
[0040]
At this time, in order to eliminate the coolant, pressurization higher than the reactor water deep pressure at the installation position of the fuel assembly is required. The amount of compressed air to be sent is the maximum amount that does not expose the fuel rods of the fuel assembly.
[0041]
After replacing the inside of the sipper cap with pressurized air, the valve 10 is closed, the valves 11 and 12 are operated, the connection between the decompression pump 5 and the gas extraction tank 4 to the transport line 3 is opened, and the decompression pump 5 is operated. Thereby, the compressor 6 side is depressurized from the valve 10, and the inside of the gas extraction tank 4 is substantially in a vacuum state.
[0042]
Next, the valves 10 and 11 are operated to disconnect the gas extraction tank 4 having a volume about 2.5 times the sipper cap from the valve 3 and the line 3 on the compressor 6 and decompression pump 5 side, and The gas extraction tank 4 and the sipper cap 2 are connected. Thereby, the gas in the sipper cap 2 moves rapidly to the decompressed gas extraction tank 4, and the inside of the sipper cap 2 is instantaneously decompressed.
[0043]
The valve operation and the operation of the pressure reducing pump 5 in the above steps are controlled by a line pressure control system.
[0044]
When such pressure reduction occurs, the pressure of the gas phase at the gas-liquid interface above the fuel assembly depends on the volume ratio of the sipper cap 2 to the gas extraction tank 4 and the reactor water pressure at about 15 m, which is the depth of the fuel assembly. The pressure is rapidly reduced from (about 2.5 atm) to about 0.714 atm.
[0045]
From the relationship obtained by the following equation, the pressure reduction amount of the gas phase can be adjusted by arbitrarily changing the volume ratio between the sipper cap 2 and the gas extraction tank 4.
[0046]
P 1 ・ V 1 = P 2 (V 1 + V 2 ) ... Formula 1
here,
P 1 = Pressure in the cap (about 2.5 atm in this embodiment)
V 1 = Cap volume or amount of air fed into the cap (in this embodiment, about 40 liters)
P 2 ＝ Sipper cap and gas extraction tank pressure (atmospheric pressure) when pressure is reduced instantaneously
V 2 = Volume of gas extraction tank (liter)
On the other hand, in the liquid phase part of the gas-liquid interface in the fuel assembly, the coolant gradually rises into the fuel assembly due to pressure loss of the coolant and the structural material of the fuel assembly, the viscosity of the reactor water, etc. Does not cancel the pressure balance. The pressure loss due to the structure of the coolant and the fuel assembly can be roughly evaluated by the following equation.
[0047]
Δp = K ・ ρ ・ v 2 ... Formula 2
here,
Δp: Pressure difference (2.5 → 0.714) generated by instantaneous pressure reduction,
K: Aggregate pressure loss coefficient (about 6)
ρ: coolant density (1000 kg / m 3 ),
v: Coolant moving speed (m / s)
Is substituted, v = 5 m / s. This value assumes that the fuel assembly is a cylinder. In practice, v is considerably smaller than this value. Therefore, when the actual upper part of the fuel assembly is instantaneously depressurized, it takes at least 2 to 3 seconds for the coolant entering from the lower part of the fuel assembly to fill the fuel assembly. The internal environmental pressure of the assembly is reduced, and a pressure difference is generated between the inside and outside of the fuel rod.
[0048]
That is, the internal pressure of the damaged fuel rod that was in pressure equilibrium with the surrounding coolant produced a pressure difference when the surrounding coolant was suddenly depressurized, and the radioactive noble gas or gas accumulated inside the damaged fuel rod -Like iodine is released to the outside of the fuel rod. The released radioactive gas is introduced into the gas extraction tank 4 due to a pressure difference.
[0049]
In order to increase the pressure difference between the inside and outside of the fuel rod, it is effective that the volume ratio of the gas extraction tank 4 to the sipper cap 2 is large. However, if the volume of the gas extraction tank 4 is increased too much, the gas extraction The radioactive gas may be diluted in the tank 4 and the detection sensitivity may be impaired. In addition, the coolant may flow back into the gas extraction tank 4.
[0050]
When the coolant flows from the sipper cap 2 into the gas extraction tank 4, it is necessary to separate the radioactive gas from the coolant, which complicates operations and devices. If the inflow of the coolant from the sipper cap 2 to the transport line 3 is stopped at the reactor water level, the inflow of the coolant into the gas extraction tank 4 can be prevented.
[0051]
In order to stop the inflow of the coolant into the transport line 3 after the valve 10 is opened at the reactor water level, after the gas flows from the sipper cap 2 to the gas extraction tank 4, the pressure in the gas extraction tank 4 Must be the same as atmospheric pressure. Therefore, the following formula is established.
[0052]
P 1 ・ V 1 = P 2 (V 1 + V 2 ) = 1xV 2 ... Formula 3
(Where P 1 , P 2 , V 1 , V 2 Is similar to Equation 1. )
P 1 Or V 1 The value of varies depending on the volume of the fuel assembly to be inspected, the installation location, etc., but in this embodiment, P 1 Is 2.5 atm, V 1 Is 40 liters. Substituting this value into Equation 3, V 2 (Volume of gas extraction tank) is 100 liters, P 2 (The pressure of the sipper cap and the gas extraction tank when the pressure is reduced instantaneously) is about 0.714 atm.
[0053]
If this condition is satisfied, the coolant can be prevented from flowing into the transport line 3 from the sipper cap 2 at the reactor water level, and the coolant can be prevented from flowing into the gas extraction tank 4. Therefore, when the radioactive gas is transferred into the gas extraction tank 4, the coolant and the gas released from the fuel rod are separated, so that the radioactive gas to be measured can also be quickly separated.
[0054]
Of course, the coolant may be allowed to flow into the gas extraction tank 4 from the sipper cap 2, and the gas and the coolant may be separated in the gas extraction tank 4. For example, if the volume ratio between the sipper cap 2 and the gas extraction tank 4 is increased, the pressure difference between the inside and outside of the fuel rod can be increased, and the release of radioactive gas to the outside of the damaged fuel rod is promoted.
[0055]
In the gas extraction tank 4, the radioactive gas is separated from the compressed air sent into the fuel assembly 1. The separated radioactive gas is sent to the radiation detector 7 to measure the total radioactivity or nuclear type radioactive radiation, thereby detecting the breakage of the fuel body. The radioactive gas may be further separated for each radionuclide before being sent to the radiation detector.
[0056]
After the measurement is completed, the entire system can be quickly washed with the pressurized gas of the compressor 6 to quickly move to the next measurement.
[0057]
According to such a configuration, since the radioactive gas in the damaged fuel rod is released from the difference between the pressure of the coolant in the fuel assembly and the pressure in the damaged fuel rod, sampling can be performed quickly. Damaged fuel can be detected with high sensitivity by directly measuring the radioactivity of the released gas. In addition, damage can be detected within a certain time regardless of the background level.
[0058]
Even without moving the fuel assembly, damage can be detected in the furnace, so inspection can be performed quickly. Moreover, there is no risk of secondary damage to the fuel rods.
[0059]
If the volume of the sipper cap 2 and the gas extraction tank is set so as to satisfy Equation 3, the flow of the coolant from the sipper cap 2 to the transport line 3 when the valve 10 is opened stops at the reactor water level, and the gas extraction Inflow of the coolant into the tank 4 can be prevented. The amount of compressed air supplied into the sipper cap may be adjusted. As a result, when the radioactive gas is transferred into the gas extraction tank 4, the coolant and the gas released from the fuel rod are separated, so that the radioactive gas to be measured can be quickly separated.
[0060]
Further, by using air as the gas to be injected into the sipper cap 2, pressure control and gas transfer within the sipper cap 2 can be performed with compressed air from the compressor 6, so that the apparatus can be simplified and the transfer line 3 can be easily cleaned. Can be done.
[0061]
(Second Embodiment)
The damaged fuel detection system of the present embodiment is basically the same as the damaged fuel detection system of the first embodiment, except that the joint portion of the sipper cap 2 to the fuel assembly can be removed.
[0062]
In the first embodiment, when the sipper cap 2 is attached to the fuel assembly 1, the radionuclide of the corrosion product adhering to the surface of the fuel assembly 1 is present at the joint portion between the sipper cap 2 and the fuel assembly 1. Adhere to.
[0063]
As shown in FIG. 2, according to the configuration of the present embodiment, the fuel assembly mounting portion 15 of the sipper cap 2 has a structure that can be detached from the main body of the sipper cap 2. Therefore, only parts that are significantly contaminated by radionuclides can be removed and replaced or removed. Thereby, the mounting performance and the decontamination performance of the sipper cap 2 to the fuel assembly can be improved, and the cost can be reduced.
[0064]
(Third embodiment)
The damaged fuel detection system of the present embodiment is basically the same as the damaged fuel detection system of the first embodiment, except that the upper part of the sipper cap 2 has a pyramid shape.
[0065]
As schematically shown in FIG. 3, the upper portion of the sipper cap 2 has a pyramid shape in which the horizontal cross-sectional area of the sipper cap 2 decreases as the transfer line 3 is approached.
[0066]
When the valve 10 is opened as described in the first embodiment, the fluid in the sipper cap 2 is transported to the gas extraction tank 4 via the transfer line 3. Further, when the inside of the sipper cap 2 is depressurized in this way, the coolant and the radioactive gas released from the damaged fuel rod abruptly flow into the sipper cap 2 and are transported to the gas extraction tank 4 via the transfer line 3. The
[0067]
If the upper part of the sipper cap 2 is a pyramid shape, it is possible to prevent the fluid from staying in the sipper cap 2 while being transported to the gas extraction tank 4. Therefore, the released radioactive gas can also be efficiently sent to the transfer line 3.
[0068]
(Fourth embodiment)
The damaged fuel detection system according to the present embodiment is the same as the damaged fuel detection system according to the first embodiment, except that the upper portion or the middle portion of the sipper cap 2 above the fuel assembly mounting portion has a spherical shape or a cylindrical shape. Basically the same.
[0069]
As described in the first embodiment, the difference between the reduced internal pressure of the sipper cap 2 and the external pressure of the coolant region is about 1.8 atmospheres. In order to withstand this pressure difference, it is necessary to increase the structural material wall pressure of the sipper cap 2, and as a result, the weight of the sipper cap 2 increases.
[0070]
In the present embodiment, as schematically shown in FIG. 4, the intermediate portion 16 above the fuel assembly mounting portion of the sipper cap 2 is formed into a spherical shape, which is sufficient without increasing the structural material wall pressure. Pressure strength can be obtained, and the sipper cap 2 can be reduced in weight.
[0071]
FIG. 4 shows an example in which the intermediate portion 16 has a spherical shape. However, the present invention is not limited to this, and the portion above the fuel assembly mounting portion or the intermediate portion 16 may be cylindrical.
[0072]
(Fifth embodiment)
In the damaged fuel detection system according to the present embodiment, the horizontal cross section of the sipper cap 2 has the same shape as the horizontal cross section of the channel box 8 of the fuel assembly 1 and the sipper cap 2 is reinforced to withstand the pressure difference. Except that 17 is given, it is basically the same as the damaged fuel detection system of the first embodiment.
[0073]
As described in the first embodiment, the difference between the reduced internal pressure of the sipper cap 2 and the external pressure of the coolant region is about 1.8 atmospheres. In order to withstand this pressure difference, the sipper cap 2 needs to have a pressure-resistant structure.
[0074]
In the present embodiment, as schematically shown in FIG. 5, a reinforcement 17 is applied to the inside of the sipper cap 2 so that a sufficient pressure resistance can be achieved. As the reinforcement 17, for example, a lining of a truss structure can be provided. However, the reinforcement 17 is not particularly limited thereto, and has a sufficient strength to withstand the pressure difference between the internal pressure of the sipper cap 2 and the external pressure of the coolant region. Anything can be used.
[0075]
Furthermore, since the horizontal cross section of the sipper cap 2 has the same shape as that of the fuel channel box 8, it is easy to attach and detach with a fuel changer, and the working time can be shortened.
[0076]
(Sixth embodiment)
The damaged fuel detection system according to the present embodiment is basically the same as the damaged fuel detection system according to the first embodiment except that a release port 20 for the pressurized gas 21 is provided at the lower portion of the sipper cap 2.
[0077]
FIG. 6 schematically shows the sipper cap 2 of the present embodiment. The discharge port 20 is structured to close when the inside of the sipper cap 2 is in a reduced pressure state. Examples of such a structure include, but are not limited to, for example, a backflow prevention valve, as long as the structure can prevent the coolant level from being lowered so that fuel is not exposed to the air. Good.
[0078]
When the coolant in the sipper cap 2 is removed by the pressurized gas 21, if the coolant is removed too much and the coolant in the fuel assembly region is removed, the fuel is exposed to the air and the temperature rises rapidly. May cause further damage. According to the present embodiment, when the liquid level of the excluded coolant is lower than the discharge port 20, the gas 21 is released from the discharge port 20, and further reduction of the coolant liquid level can be prevented.
[0079]
Further, when the inside of the sipper cap 2 is in a decompressed state, the opening of the discharge port 20 is closed so that the coolant present outside the sipper cap 2 and the fuel assembly 1 flows into the sipper cap 2. prevent.
[0080]
(Seventh embodiment)
In the damaged fuel detection system of the present embodiment, a highly polar gas is used instead of compressed air as the gas injected into the sipper cap 2, and this gas is separated from the gas released from the damaged fuel. Measure the radiation of the emitted gas. Other than that, it is basically the same as the damaged fuel detection system of the first embodiment.
[0081]
FIG. 7 shows an outline of the damaged fuel detection system according to the present embodiment. A separation device 22 and a separation gas measurement chamber 26 are connected to the gas extraction tank 4 via a line 23. A radiation detector 7 for measuring the radiation of the gas transferred to the separation gas measurement chamber 26 is also provided.
[0082]
In the present embodiment, carbon dioxide is used as a highly polar gas. The separation device 22 is filled with molecular sieves.
[0083]
As described in the first embodiment, the compressor 6 is used to supply carbon dioxide as pressurized gas instead of compressed air into the sipper cap 2. When the inside of the gas extraction tank 4 is substantially in a vacuum state, the valve 10 is opened and the gas extraction tank 4 and the sipper cap 2 are brought into communication with each other, and the carbon dioxide fed into the sipper cap 2 and the inside of the broken fuel rod are released. The formed radioactive gas is introduced into the gas extraction tank 4.
[0084]
Carbon dioxide and radioactive gas are introduced from the gas extraction tank 4 into the gas separation device 22 and passed through the molecular sieve in the gas separation device 22.
[0085]
When measuring Kr and Xe, which are radioactive gases released from the fuel, these gases are very inert. When the inert gas is contained in a gas such as carbon dioxide having a strong polarity, it can be separated by passing the both through a molecular sieve.
[0086]
In this embodiment, the molecular sieve is used as an adsorbent for carbon dioxide. However, the present invention is not limited to this, and it can efficiently separate a highly polar gas and a radioactive gas such as Kr and Xe. I just need it. For example, activated carbon can be used.
[0087]
The radioactive gas separated from the carbon dioxide by the separation device 22 is transferred to the separation gas measurement chamber 26, and the radiation is measured by the radiation detector 7.
[0088]
With such a configuration, it is possible to separate and measure only a radioactive gas from the gas in the sipper cap 2, and the detection sensitivity can be improved.
[0089]
(Eighth embodiment)
The damaged fuel detection system of the present embodiment is the same as that of the seventh embodiment shown in FIG. 7 except that an inert gas is used instead of compressed air as the gas injected into the sipper cap 2. And basically the same.
[0090]
In the present embodiment, nitrogen is used as the inert gas. However, the present invention is not limited to this, and for example, non-radioactive Kr or Xe can also be used. Similar to the seventh embodiment, the separation device 22 is filled with a molecular sieve.
[0091]
As described in the first embodiment, the compressor 6 is used to feed nitrogen into the sipper cap 2 as pressurized gas instead of compressed air. If the valve 10 is opened after the inside of the gas extraction tank 4 is substantially evacuated and the gas extraction tank 4 and the sipper cap 2 are connected to each other, the nitrogen fed into the sipper cap 2 and the inside of the damaged fuel rod are released. The radioactive gas is introduced into the gas extraction tank 4.
[0092]
Next, nitrogen and radioactive gas are introduced from the gas extraction tank 4 into the gas separation device 22 and passed through the molecular sieve in the gas separation device 22.
[0093]
A highly polar gas, such as radioactive gaseous iodine released from fuel, is very active. Therefore, when such an active gas is contained in a gas such as nitrogen having a small polarity, it can be separated by passing both through a molecular sieve.
[0094]
In the present embodiment, the molecular sieve is used as an adsorbent for nitrogen. However, the present invention is not particularly limited to this, and it can efficiently separate a gas having a small polarity and a radioactive gas having a large polarity such as gaseous iodine. If it is. For example, activated carbon can be used.
[0095]
Further, if an appropriate injection gas and an adsorption column are selected, radioactive Kr and Xe can be adsorbed on separate columns, and Kr alone or Xe alone can be measured, thereby improving detection accuracy.
[0096]
The radioactive gas separated from nitrogen by the separation device 22 is transferred to the separation gas measurement chamber 26, and the radiation is measured by the radiation detector 7.
[0097]
With such a configuration, it is possible to separate and measure only radioactive gas from the gas in the sipper cap 2, and the detection sensitivity can be further improved.
[0098]
(Ninth embodiment)
The damaged fuel detection system according to the present embodiment uses a gas having a single composition as a gas to be injected into the sipper cap 2, and the separation device 22 has an adsorption separation column, and the gas adsorbed by the separation device 22 and The radiation measurement is performed for both the gas that is not adsorbed by the adsorption separation column and is accommodated in the separation gas measurement chamber 26. Other than that, it is basically the same as the damaged fuel detection system of the seventh embodiment.
[0099]
FIG. 8 shows an outline of the damaged fuel detection system according to the present embodiment. A separation gas measurement chamber 26 is connected to a separation device 22 having an adsorption separation column inside.
[0100]
As a single composition gas to be injected into the sipper cap 2, hydrogen, argon, nitrogen or the like is preferably used. For example, when a mixed gas such as air is used to separate iodine, the chemical form of iodine is changed, and air is also separated into nitrogen and oxygen, so that the effect of separating iodine is lowered. Therefore, it is preferable to use a gas having a single composition.
[0101]
Radiation detectors 7a and 7b are provided to measure the radiation intensities of the gas adsorbed on the adsorption column of the separation device 22 and the gas not adsorbed and sent to the separation gas measurement chamber 26, respectively. . You may measure using one radiation detection apparatus.
[0102]
For example, if an iodine adsorption column is used as the adsorption separation column of the separation device 22, the radiation amount of iodine adsorbed on the column is measured by the radiation detector 7a, and Kr or Xe that has not been adsorbed by the radiation detector 7b is measured. The radiation dose can be measured.
[0103]
According to such a configuration, the radionuclide adsorbed on the adsorption column, the radionuclide that is sent to the separation gas measurement chamber without being adsorbed, and the measurement of multiple nuclides are performed separately, so that the volume of the radioactive gas can be reduced and detected. Sensitivity can be improved.
[0104]
(Tenth embodiment)
The damaged fuel detection system of the present embodiment is provided with a fluid extraction tank 40 that receives both the gas and the coolant in the sipper cap 2 instead of the gas extraction tank 4, and further, iodine is received from both the gas and the coolant. This is basically the same as the damaged fuel detection system of the first embodiment except that an iodine separation device 41 for separation is installed.
[0105]
FIG. 9 shows an outline of the damaged fuel detection system according to the present embodiment. The fluid extraction tank 40 has a volume of about 150 liters. The reason why the volume is larger than that of the gas extraction tank 4 of the first embodiment is to extract both the gas and the coolant. In the iodine separation device 41, an iodine adsorption separation column is installed.
[0106]
As described in the first embodiment, when the inside of the sipper cap 2 is decompressed by arbitrarily changing the volume ratio of the sipper cap 2 and the gas extraction tank 4 so as to satisfy the expression 1, the fluid extraction tank 4 can be adjusted so that both the gas in the sipper cap 2 and the coolant flow into it.
[0107]
The gas-liquid mixed radioactive fluid extracted in the fluid extraction tank 40 is transferred to the iodine separator 41 and passed through the iodine adsorption separation column. The radioactive iodine released from the fuel rod by this operation remains in the adsorption separation column, and other reactor water components and gas are returned to the core from the drain port. By detecting the radioactive iodine adsorbed on the adsorption separation column with the radiation detector 7, the damaged fuel body is detected.
[0108]
According to such a configuration, the pressure difference between the inside and outside of the fuel rod is increased by increasing the volume ratio between the sipper cap 2 and the gas extraction tank 4. Therefore, it is possible to increase the release rate of iodine out of the broken fuel rod and improve the detection sensitivity. In particular, when a damaged fuel is detected in an event where the damaged position is below the fuel rod and the gas emission is small, the damaged fuel can be identified quickly and with high sensitivity.
[0109]
Further, by using an iodine adsorption separation column, iodine and other substances can be reliably separated to improve detection sensitivity.
[0110]
(Eleventh embodiment)
The damaged fuel detection system of the present embodiment detects the damaged fuel of the first embodiment except that a sipper cap longer than the fuel assembly is used in order to detect the failure of the fuel assembly having no channel box. It is basically the same as the detection system.
[0111]
FIG. 10 schematically shows the sipper cap 45 of the damaged fuel detection system according to the present embodiment. The length of the sipper cap 45 that covers the fuel assembly 46 without the channel box is such that the fuel assembly 46 is covered with the sipper cap 45 when the sipper cap 45 is mounted in a predetermined position. The length is longer than the assembly 46. Preferably, the length of the fuel rods of the fuel assembly 46 is covered with the sipper cap 45 without excess or deficiency when the sipper cap 45 is attached.
[0112]
When the sipper cap 45 is attached to the fuel assembly 46, the sipper cap 45 can be disposed at an appropriate position by using an upper lattice plate of the fuel assembly 46 or the like.
[0113]
The volume of the sipper cap 45 is set as follows. When the sipper cap 45 is attached to the fuel assembly 46 and the maximum amount of gas that the fuel rods of the fuel assembly are not exposed to the air is sent into the sipper cap 45, the coolant present in the sipper cap 45 Let X be the volume. Let Y be the volume of the fuel assembly 46. The volume of the sipper cap 45 needs to be larger than 2X + Y. Preferably, the amount is approximately the same as long as it does not fall below 2X + Y.
[0114]
With this configuration, as in the first embodiment, after supplying air to the inside of the sipper cap 45, when the pressure on the upper portion of the sipper cap 46 is instantaneously reduced, the coolant in the region of the assembly 45 is caused by the pressure loss of the fuel assembly structure. The pressure of is reduced. Thereby, a pressure difference is generated between the damaged fuel rod internal pressure and the external coolant, and the radioactive gas in the damaged fuel rod can be discharged out of the fuel rod. Therefore, even in a fuel assembly without a channel box, highly sensitive damage detection can be performed quickly.
[0115]
As described above, according to the present embodiment, by extending the sipper cap 46 so as to cover the fuel assembly, even when a fuel assembly having no channel box is a fuel breakage detection target, The same effect as the first embodiment can be obtained.
[0116]
(Twelfth embodiment)
The damaged fuel detection system of the present embodiment is basically the same as the damaged fuel detection system of the first embodiment except that it has a plurality of sipper caps.
[0117]
In FIG. 11, two sipper caps are shown for convenience, but the sipper cap 48 of the present embodiment includes a total of four sipper caps, two vertically and horizontally, and is attached to the fuel change mast 56 during movement. A handle 47 for hanging is provided. A gas extraction tank 4, a decompression pump 5, a radiation detector 7, and the like are connected to each sipper cap via transfer lines 49 and 3.
[0118]
In this embodiment, each sipper cap is provided with a transfer line 49. However, as shown in FIG. 12, the upper part of four sipper caps is integrally formed, and only the transfer line 3 is used. Also good.
[0119]
In the same manner as in the first embodiment, each sipper cap is attached to the corresponding fuel assembly 1, and compressed air is supplied to each sipper cap. Thereafter, the valve 10 is opened, the inside of the sipper cap is decompressed, radioactive gas is released from the broken fuel rod, and the gas is transferred to the gas extraction tank 4 through the transfer lines 49 and 3 together with the gas in the sipper cap. Thus, if the gas is sampled from the four sipper caps 48 at the same time, the time for detecting damaged fuel can be greatly reduced.
[0120]
In a normal core configuration, since a fuel assembly for 1 to 4 cycle combustion is in one cell, the time can be greatly reduced if the burnup of the damaged fuel body is known in advance.
[0121]
In the present embodiment, the mixture of samples from the four fuel assemblies was subjected to radiation detection. However, for example, if a valve is provided in each sipper cap line, these valves are operated to reduce the time difference. It is possible to perform sampling of gas from each sipper cap. Therefore, even if the same gas extraction tank 4 is used, it is possible to detect damaged fuel for each fuel assembly.
[0122]
Moreover, the structure which provides the transfer line 3 and the gas extraction tank 4 in each of each sipper cap is also possible. Sampling can be performed simultaneously from a plurality of fuel assemblies, and the time for detecting damaged fuel can be greatly reduced. In addition, damaged fuel can be detected for each fuel assembly.
[0123]
Furthermore, the number of sipper caps is not limited to four, and can be appropriately selected in consideration of detection sensitivity, work efficiency, cost, and the like.
[0124]
In the damaged fuel detection system according to the second to eleventh embodiments, a configuration in which a plurality of sipper caps are combined as in the present embodiment is also possible.
[0125]
【The invention's effect】
According to the present invention, the radioactive gas in the damaged fuel rod is released from the difference between the pressure of the coolant in the fuel assembly and the pressure in the damaged fuel rod, so that the fuel is quickly and highly sensitively broken without moving. Fuel can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a damaged fuel detection system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a sixth embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing an outline of a damaged fuel detection system according to a seventh embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a damaged fuel detection system according to a ninth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing an outline of a damaged fuel detection system according to a tenth embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to an eleventh embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing an outline of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a twelfth embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing an outline of another example of a sipper cap of a damaged fuel detection system according to a twelfth embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a conventional shipping method using an iodine shipping apparatus.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a conventional shipping method using an out-core gas shipping device.
FIG. 15 is a view showing another example of a conventional gas shipping method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,46 ... Fuel assembly, 2, 45, 48, 51 ... Shipper cap 3, 23, 49, 60 ... Transport line, 4 ... Gas extraction tank, 5, 59 ... Decompression pump, 6 ... Compressor, 7 ... Radiation Detector, 8 ... Channel box, 10 ... Two-way valve, 11, 12 ... Three-way valve, 13, 47 ... Handle, 15 ... Fuel assembly mounting part, 16 ... Middle part, 17 ... Truss, 20 ... Release port, 21 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Pressurized gas, 22 ... Separation device, 26 ... Separation gas measurement chamber, 40 ... Fluid extraction tank, 41 ... Iodine separation device, 52 ... Inner cap, 53 ... Decompression transfer system, 54 ... Damaged fuel rod, 55 ... Decompression pump 56 ... Fuel changer mast, 57 ... Fuel storage pool, 58 ... Depressurized container.

Claims (12)

シッパーキャップを炉水内に存在する燃料集合体に装着する装着工程と、
前記シッパーキャップ内に気体を注入して、前記シッパーキャップ内に存在する炉水の一部または全部を排除する気体注入工程と、
前記燃料集合体のチャンネルボックス内の炉水の圧力と前記燃料集合体内に存在する破損燃料棒内の圧力との圧力差により破損燃料棒内部の核分裂生成物を放出させるように前記シッパーキャップ内を減圧する放出工程と、
前記核分裂生成物を検出する検出工程と
を有することを特徴とする破損燃料検出方法。A mounting step of mounting the sipper cap on the fuel assembly existing in the reactor water;
A gas injection step of injecting a gas into the sipper cap to eliminate part or all of the reactor water present in the sipper cap;
In the sipper cap, the fission product in the damaged fuel rod is released by a pressure difference between the pressure of the reactor water in the channel box of the fuel assembly and the pressure in the damaged fuel rod existing in the fuel assembly. A depressurizing release process;
A method for detecting damaged fuel, comprising a step of detecting the fission product. 前記放出工程において、前記シッパーキャップを減圧された流体タンクと連絡させ前記シッパーキャップ内の流体の一部または全部を急激に前記流体タンクへ移行させることで、前記シッパーキャップ内を減圧することを特徴とする請求項１記載の破損燃料検出方法。In the discharging step, the inside of the sipper cap is decompressed by communicating the sipper cap with a decompressed fluid tank and abruptly transferring a part or all of the fluid in the sipper cap to the fluid tank. The damaged fuel detection method according to claim 1. 前記気体が空気、窒素、不活性気体または二酸化炭素であることを特徴とする請求項１または２記載の破損燃料検出方法。3. The damaged fuel detection method according to claim 1 , wherein the gas is air , nitrogen, inert gas, or carbon dioxide . 炉水内に存在する燃料集合体のチャンネルボックスの上部に装着され、前記チャンネルボックス内に存在する炉水の容積と同等以上の容積を有するシッパーキャップと、
前記シッパーキャップ内へ気体を送り込む送気手段と、
前記シッパーキャップ内の流体を貯留する流体タンクと、
前記シッパーキャップと前記流体タンクとを接続する配管と、
前記配管に設けられた弁を含み、前記シッパーキャップ内の圧力を変化させて前記チャンネルボックス内の炉水の圧力と前記燃料集合体内に存在する破損燃料棒内の圧力との圧力差により前記破損燃料棒内部の核分裂生成物を放出させる圧力制御手段と、
この放出された前記核分裂生成物を検出する検出手段と
を有することを特徴とする破損燃料検出システム。A sipper cap mounted on top of the channel box of the fuel assembly existing in the reactor water and having a volume equal to or greater than the volume of the reactor water present in the channel box;
An air supply means for sending gas into the sipper cap ;
A fluid tank for storing fluid in the sipper cap;
Piping connecting the sipper cap and the fluid tank;
Including a valve provided in the piping, and changing the pressure in the sipper cap to cause the damage due to the pressure difference between the pressure of the reactor water in the channel box and the pressure in the broken fuel rod existing in the fuel assembly Pressure control means for releasing fission products inside the fuel rod ;
A damaged fuel detection system comprising: a detection means for detecting the released fission product. 前記圧力制御手段が、前記流体タンク内を減圧した状態で前記弁を開放して、前記シッパーキャップ内の流体の一部または全部を急激に前記流体タンクへ移行させることを特徴とする請求項４記載の破損燃料検出システム。Said pressure control means, said opening the valve in the fluid tank in a state of reduced pressure, claim 4, characterized in that shifting to rapidly the fluid tank portion or all of the fluid in the sipper cap Damaged fuel detection system as described. 前記核分裂生成物が破損燃料棒から気体状で放出され、前記流体タンク内に貯留される流体が気体であることを特徴とする請求項４または５記載の破損燃料検出システム。The fission products are released in gaseous form from the failed fuel rods, failed fuel detection system according to claim 4 or 5, wherein the fluid stored in the fluid tank is a gas. 前記核分裂生成物が破損燃料棒から気体状で放出され、前記検出手段が前記流体タンク内に貯留される流体から前記気体状の核分裂生成物を分離する手段を有することを特徴とする請求項４または５記載の破損燃料検出システム。The fission products are released in gaseous form from the failed fuel rods, according to claim 4 wherein said detecting means and having means for separating the gaseous fission products from a fluid which is stored within the fluid reservoir Or the damaged fuel detection system of 5 . 前記核分裂生成物がヨウ素であり、前記検出手段が前記流体タンク内に貯留される流体からヨウ素を分離する手段を有することを特徴とする請求項４または５記載の破損燃料検出システム。The fission products is iodine, failed fuel detection system according to claim 4 or 5, wherein said detecting means and having means for separating iodine from fluid stored in the fluid reservoir. 前記シッパーキャップの下部に、前記シッパーキャップ内部の圧力が外部の圧力より低いときには閉鎖される気体放出口を有することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システム。The damaged fuel detection system according to any one of claims 4 to 8 , further comprising a gas discharge port that is closed when a pressure inside the sipper cap is lower than an external pressure at a lower portion of the sipper cap. 前記シッパーキャップの上部を角錐型とすることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システム。The damaged fuel detection system according to any one of claims 4 to 8 , wherein an upper portion of the sipper cap has a pyramid shape. 前記シッパーキャップの下端部より上方部分あるいは下端部と上端部の中間部分を球形状あるいは円筒状とすることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項記載の破損燃料検出システム。The damaged fuel detection system according to any one of claims 4 to 8 , wherein a portion above the lower end portion of the sipper cap or an intermediate portion between the lower end portion and the upper end portion has a spherical shape or a cylindrical shape. 前記シッパーキャップを複数有することを特徴とする請求項４乃至１１のいずれか１項記載の破損燃料検出システム。Failed fuel detection system according to any one of claims 4 to 11, characterized in that a plurality of the sipper cap.
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