JP3933263B2

JP3933263B2 - 核燃料アセンブリの個別認識デバイスおよびこのようなデバイスを備えた非破壊制御装置

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Publication number: JP3933263B2
Application number: JP21789197A
Authority: JP
Inventors: ジル・ビーンニャン; ダニエル・ジャヴィエール
Original assignee: コミツサリアタレネルジーアトミーク
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JPH1090472A; FR2752639B1; FR2752639A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、詳細には、反応炉コアの搬入および搬出操作時における核燃料アセンブリの搬送経路上において、原子力ステーションの燃料建屋内に配置されるべき、新品のあるいは放射後の核燃料アセンブリを個別に認識するためのデバイスに関するものである。搬入操作時には、このようなデバイスは、人的なエラーを排除した状態で、アセンブリに付随する識別コードを光学的に自動認識して、すべてのアセンブリの主要中性子特性を照合することにより、コアの搬送の一致性を制御する。搬出操作時には、デバイスは、燃焼フラクションの絶対値および軸方向分布の正確な測定を行う。
【０００２】
本発明は、また、上記のような個別認識デバイスを備えたものであって、新品のあるいは放射後の核燃料アセンブリを非破壊的に制御するまたは試験するための装置に関するものである。
【０００３】
本発明のデバイスおよび装置は、さらに詳細には、加圧水型原子炉において使用することを意図している。
【０００４】
【従来の技術】
起動および出力上昇に先立っては、安全性の理由のために、加圧水型原子炉コアの搬入の一致性を二重に制御することが、各搬入操作の完了時に行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この要求を満たすために、搬入操作全体を通して人間が視覚的に検査するのとは別に、コアを搭載して構成されたアセンブリのビデオ記録が行われる。この操作においては、出現する識別コードを記録するために、各アセンブリヘッド上のカメラを変位させることが行われる。この操作は、数時間にわたって続き、この時間の分だけ、原子炉の利用率を悪くしてしまう。何らかのエラーが検出された場合には、時間のロスを招くこととなり、結局、原子炉ユニットの利用率のロスを招くこととなる。というのは、エラーを回復するために、新たに炉を停止して、容器を開放してアセンブリを組み直す必要があるからである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主には、搬入および搬出操作時にアセンブリが通過する経路上に配置されることを意図された、核燃料アセンブリの個別認識デバイスに関するものであって、容器のシール前に、また原子炉の起動前に、起こり得る搬送エラーを診断することができる。
【０００７】
本発明は、また、デバイスの基本構成が、ビデオ記録を不要とするものでありかつ低パワーでのチャートフローをも必要としないデバイスに関するものであって、よって、エラーが発生したときに、またルーチン作業において、かなりの時間的な優位さをもたらすことができる（したがって、原子炉ユニットの利用率を最大化することができる）。
【０００８】
本発明は、また、アセンブリの放射をより良く検出することができ、したがって、実測／計算誤差を改善することができ、結局、燃料の最適使用を可能とする核燃料アセンブリの個別認識デバイスに関するものである。
【０００９】
本発明においては、上記結果を、新品のまたは放射後の核燃料アセンブリを個別的に認識するためのデバイスであって、原子力ステーション内において、原子炉コアの搬入および搬出操作時にアセンブリが通過する経路上に配置されているとともに、経路の一部に沿って配置された、
−各アセンブリに付随する識別コードを読み取るための読取手段と、
−アセンブリの存在を検出するための検出手段と、
−新品のアセンブリと放射後のアセンブリとを区別し得るとともに、放射後アセンブリの燃焼フラクションの軸方向プロファイルを決定するガンマ線スペクトル計測サブアセンブリと、
−新品のアセンブリの異なるタイプを区別し得るとともに、放射後アセンブリの平均燃焼フラクションを測定する非活性中性子カウントサブアセンブリと、
を具備することを特徴とするデバイスにより、得ることができる。
【００１０】
たいていの場合には、前記デバイスに対しては、新品のアセンブリの初期濃縮度を評価し得るとともに、新品アセンブリ内に存在するかもしれないすべての吸収体を検出かつ認識し得る活性中性子呼出サブアセンブリが付設される。このデバイスは付加的なものであって、アセンブリの製造が定型であれば不可欠な要素ではない、ことに注意されたい。
【００１１】
有利には、本発明によるデバイスは、アセンブリの長さ方向軸に沿ったアセンブリの変位に対応した経路の一部上に設置される。この経路の一部は、各アセンブリが一時的に静止状態となる箇所を含んでいる。アセンブリがこの一時的静止箇所に位置したときには、読取手段は、アセンブリに付随している識別コードの近傍に位置するよう配置されている。
【００１２】
さらに詳細には、本発明によるデバイスが配置されているアセンブリの経路の一部は、好ましくは、原子力ステーションの燃料建屋内における、アセンブリの長さよりも短い長さにわたっての、ハンドリング手段によって懸架された各アセンブリの鉛直方向変位に対応している。この場合、静止箇所は、アセンブリがチッパー上に配置されているところの底部箇所である。
【００１３】
好ましい実施形態においては、アセンブリの存在を検出するための検出手段は、それぞれ底部と頂部に配置されかつアセンブリの下部端部部材と上部端部部材との間の間隔よりも狭い間隔に配置された２つの超音波プローブを備えている。各超音波プローブは、密封ケース内に配置されている。
【００１４】
識別コードが、通常、各アセンブリの上部端部部材上に配置されていることから、読取手段は、底部超音波プローブの近傍に配置されている。
【００１５】
ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ、非活性中性子カウントサブアセンブリ、および、活性中性子呼出サブアセンブリは、好ましくは、２つの超音波プローブの間に配置されている。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態においては、ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリは、デバイスが配置されているところのアセンブリの経路の一部の両側に配置された少なくとも２つの対向するガンマ線スペクトル検出器を備えている。ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリは、また、ガンマ線スペクトル検出器の各々に付随させて、コリメータを備えている。コリメータは、アセンブリの前記経路の一部に対して直交する方向に配向するスロットを有している。各ガンマ線スペクトル検出器とこれに付随するコリメータとは、密封ケース内に収容されている。
【００１７】
ガンマ線スペクトル検出器は、特に、雰囲気温度で動作し得るＣｄＴｅタイプまたはＮａＩタイプのものとすることができる。これらガンマ線スペクトル検出器は、有利には、経路の前記一部上に位置したアセンブリから、約３０ｃｍ離れたところに配置されている。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態においては、非活性中性子カウントサブアセンブリは、デバイスが設置されているところのアセンブリの経路の一部の両側において互いに対向する少なくとも２つの分裂イオン化チャンバを備えている。各分裂チャンバは、ポリエチレンのような中性子を減速させ得る材料でコーティングされていないブロック内に配置されている。各分裂イオン化チャンバは、有利には、経路の前記一部上に位置したアセンブリから、約１２ｃｍ離れたところに配置されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態においては、活性中性子呼出サブアセンブリは、中性子ソースと、デバイスが設置されているところの経路の一部の両側において互いに対向する中性子検出器と、を備えている。
【００２０】
中性子ソースは、フラスコ内に配置されているとともに、駆動手段が付設されている。これら中性子ソースおよびその駆動手段は、密封ケース内に収容されている。
【００２１】
中性子検出器は、分裂イオン化チャンバを備え、この分裂イオン化チャンバは、ポリエチレンのような中性子を減速させ得る材料から形成されたブロック内に収容されている。このブロックは、カドミウムのような熱中性子を捕獲し得る材料からなるシートと、Ｂ₄Ｃのようなエピサーマル（epithermal）中性子を捕獲し得る材料からなるフィルムと、によりコーティングされている。
【００２２】
活性中性子呼出サブアセンブリに設けられた中性子検出器の分裂イオン化チャンバは、好ましくは、経路の前記一部上に位置したアセンブリから、約１０ｃｍ離れたところに配置されている。
【００２３】
本発明は、また、原子炉コアとコア搬入−搬出装置とを具備し、燃料建屋と原子炉建屋とを有する原子力ステーション内に搭載されるべき新品のあるいは放射後の核燃料アセンブリを非破壊的に制御するための装置であって、
−燃料建屋内に配置され、上記のように規定されたアセンブリの個別認識デバイスと、
−搬入−搬出装置に搭載され、各アセンブリに付随する識別コードを読み取るための第２読取手段と、
−個別認識デバイスおよび第２読取手段によりもたらされる信号を関係づけるための相関手段と、
を具備する装置に関するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、非制限的な本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明によるアセンブリ個別認識デバイスと非破壊制御的装置とが搭載されている原子力ステーションを非常に概略的に示す断面図である。
図２は、図１に示す原子力ステーションの燃料建屋内に搭載された、本発明によるアセンブリ個別認識デバイスを、拡大して示す斜視図である。
【００２６】
図１において、符号１０、１２は、それぞれ、原子力ステーションの原子炉建屋および燃料建屋を示している。
【００２７】
原子炉建屋１０は、加圧水型原子炉容器１４を備えている。容器１４内には、原子炉の図示しないコアが配置されている。コアは、正方形断面を有する核燃料アセンブリが鉛直方向に並置されることにより形成されている。この構成は、当業者には、周知である。
【００２８】
通常、原子炉容器１４は、原子炉が稼動状態にあるときには、図示しないカバーによりシールされている。容器１４は、原子炉プールと称され完全に原子炉建屋１０内に配置されたプール１６内に、全体的に含浸されている。
【００２９】
原子炉建屋１０内における核燃料アセンブリの取扱を可能とするために、すなわち、容器１４のカバーを取り外した後に、原子炉コアの搬入および搬出を可能とするために、原子炉建屋１０内には、さらに、搬入搬出装置１８が配置されている。さらに詳細には、搬入搬出装置１８は、トロリー２０上に配置されている。トロリー２０は、原子炉プール１６の直上において原子炉建屋１０内に搭載されたオーバーヘッドクレーン２２上を移動可能とされている。
【００３０】
公知なように、この構成においては、容器１４内の原子炉コアと、原子炉プール１６のうちの燃料建屋１２近傍領域に位置する第１チッパー２４と、の間において、新品のあるいは放射後の核燃料アセンブリを、鉛直方向に個別に搬送することができる。チッパー２４は、核燃料アセンブリを、鉛直方向から水平方向へと、また逆に水平方向から鉛直方向へと、個別に変位させることができる。
【００３１】
図１に示す原子力ステーションの燃料建屋１２は、新品のあるいは放射後の核燃料アセンブリのための少なくとも１つの貯蔵ラック２６をを収容するために使用されている。この貯蔵ラックすなわちドラム２６は、脱活性プールと称され完全に燃料建屋１２内に配置されたプール２８内に含浸されている。
【００３２】
脱活性プール２８は、原子炉プール１６に対して、両プールの底部どうしの間を結ぶ水平搬送チューブ３０を介して連通している。さらに詳細には、搬送チューブ３０は、原子炉プール１６に関してはチッパー２４近傍において連結されており、脱活性プール２８に関しては第２チッパー３２近傍において連結されている。よって、搬送チューブ３０は、核燃料アセンブリを、プール１６、２８間において水平方向に搬送することができる。
【００３３】
この搬送は、チッパー２４、３２間において搬送チューブ３０内を双方向に移動するトロリー３４を介して行われる。
【００３４】
第１チッパー２４と同様に、第２チッパー３２は、核燃料アセンブリを、鉛直方向から水平方向へと、また逆に水平方向から鉛直方向へと、個別に変位させることができる。
【００３５】
貯蔵ドラム２６とチッパー３２との間における鉛直方向の核燃料アセンブリの搬送を保証するために、燃料建屋１２の内部には、プリックバーのようなハンドリング手段３６が設けられている。ハンドリング手段３６は、脱活性プール２８の上方に配置されたオーバーヘッドクレーン４０上を移動可能なトロリー３８により、運搬される。さらに詳細には、脱活性プール２８内における核燃料アセンブリの搬送は、図１に非常に概略的に示すように、ハンドリング手段３６にアセンブリ４４を懸架することによりもたらされる。
【００３６】
以上の部材は、現存の原子力ステーションにおける従来品と同様のものであり、当業者には周知のものである。これらのものは、本発明の特徴をなすものではないので、これ以上の説明は省略することとする。
【００３７】
簡単な上記説明において、加圧水型原子炉コアに対する搬入および搬出操作が、すべての核燃料アセンブリに関して大部分が共通とされた経路に基づいた操作を使用して、対象となっているアセンブリの各々を連続的に移動させることによって特徴づけられていることを示した。本発明は、すべてのアセンブリに対して同じとされた経路の一部を通っての搬送時に、核燃料アセンブリの各々を個別認識するために、この状況を利用している。さらに詳細には、アセンブリの個別認識は、経路を変更することなく、かつ、経路を遅滞させることなく行われる。したがって、本発明によりなされる測定および制御は、原子力ステーションの操作に対して一切の損害をもたらすことがない。
【００３８】
さらに、上述したように、アセンブリの個別認識は、デバイスの前方を通過する新品のあるいは使用済みの各アセンブリの中性子特性を測定することにより、確保される。本発明においては、容器１４を閉塞する前に、搭載されたコアの連続的なビデオ記録を一切要することなく、起こり得る搬送エラーを診断することができる。これにより、原子炉の再起動に際して時間的に有利であるとともに、搬送エラーが除去されていることにより、装置の全体的な安全性を向上させることができる。
【００３９】
図１において概略的に示す実施形態においては、核燃料アセンブリの個別認識は、燃料建屋１２内において、詳細に後述する個別認識デバイス４２によって行われる。
【００４０】
より詳細には、核燃料アセンブリを個別認識するためのデバイス４２は、燃料建屋１２内においてアセンブリが通る経路の共通部分に沿って配置されている。この経路部分は、アセンブリの長さ方向軸に対して平行であってハンドリング手段３６によってチッパー３２へと鉛直方向に制御される、アセンブリの鉛直変位に対応している。
【００４１】
デバイス４２の高さは、核燃料アセンブリの長さよりも短く、デバイスは、チッパー３２の直上に配置されている。よって、図１に示すアセンブリ４４の場合のように、アセンブリが、チッパー３２とハンドリング手段３６との間のアセンブリの搬送に対応した底部における静止位置にあるときには、アセンブリは、本発明による個別認識デバイス４２の直下に配置される。
【００４２】
デバイス４２のこの配置は、アセンブリが静止位置にあるときに、各アセンブリに付随する個別コードを自動的に読み取り得るように、選択される。逆に、原子核の測定は、アセンブリがデバイス４２の前方において鉛直方向に移動している最中に行われる。
【００４３】
次に、核燃料アセンブリの個別認識デバイス４２について、詳細に説明する。このデバイスによりなされる原子核測定は、新品のアセンブリと放射後のアセンブリとを区別し、燃焼フラクションの軸方向プロファイルを決定し、放射後アセンブリの平均燃焼フラクションを決定するよう機能することを指摘しておく。最後に、新品アセンブリの場合には、アセンブリの異なるタイプを区別し、初期濃縮度を評価し、そして、存在する吸収体を検出して認識する。なされるすべての測定により、コアの搬入に際して一致性を制御することができる。これとともに、使用済アセンブリに対して行われる測定は、使用済アセンブリのその後の管理を改善する。
【００４４】
図１に非常に概略的に示すように、核燃料アセンブリの個別認識デバイス４２は、非破壊制御装置の一部を構成し、核燃料アセンブリのためのテスト装置は、また、各アセンブリに付随する識別コードの読取手段４６と、個別識別デバイス４２および読取手段４６から供給される信号を関係づけるための相関手段４８と、を備えている。
【００４５】
各核燃料アセンブリに付随する識別コードの読取手段４６は、原子炉建屋１０内に配置された搬入−搬出装置１８上に搭載されている。個別認識装置４２が個別読取手段を備えていることから、アセンブリ上の読取手段４６による読取結果は、相関手段４８により、アセンブリの個別認識デバイス４２による核測定結果と、直接的に関係づけられる。結局、燃料についての信頼性の高い情報全体（コア内におけるアセンブリの位置、アセンブリ識別番号、平均燃焼フラクション、初期ウラン２３５濃縮度、シムロッドバンクタイプ、等）を得ることができ、コア搬入の一致性を保証することができる。
【００４６】
実用的には、読取手段４６は、各アセンブリに付随する識別コードの自動光学的認識システムにより構成されている。読取手段４６は、耐放射線ビデオカメラ、光学信号獲得手段、識別コードを認識することができる処理ソフトウェアを備えている。
【００４７】
相関手段４８は、コンピュータにより構成されている。このコンピュータのソフトウェアは、アセンブリ識別コードを記録しかつ認識することができる。このソフトウェアは、また、デバイス４２におけるアセンブリの存在、デバイス４２における核測定の開始、および、獲得の実行を検出することができ、また、アセンブリを特徴づける物理的パラメータ（燃焼フラクション、初期濃縮度、等）という観点から、実行された核測定の解釈を行うことができる。相関手段４８のソフトウェアは、また、アセンブリ搬入の際には、起こり得る搬入エラーを検出するために、読取手段４６によりなされた識別コードの読取に対して、物理的パラメータに関する情報を結び付けることができる。
【００４８】
次に、図２を参照して、アセンブリの個別認識デバイス４２について、さらに詳細に説明する。理解を容易とするために、図２は、デバイス４２の前方において鉛直方向に変位可能であるように、ハンドリング手段３６に懸架された核燃料アセンブリ４４が示されている。
【００４９】
中性子測定を行う必要があるアセンブリ４４のような核燃料アセンブリは、当業者には周知であり、加圧水型原子炉において一般に使用されている。本発明による個別認識デバイスのより良い理解のために、そのようなアセンブリの一般的構造に関して簡単に説明する。
【００５０】
加圧水型原子炉において使用されているアセンブリは、不可欠的に、フレームワークと、このフレームワークに支持され一般に正方形断面とされたニードル９８の束と、を備えている。ニードル９８は、酸化ウラン（ＵＯＸタイプアセンブリ）または酸化ウラン・プルトニウム混合物（ＭＯＸタイプアセンブリ）の焼成ペレットの形態をなす核燃料を備えている。
【００５１】
フレームワークは、正方形スペーシングネットワークに基づいてニードル９８を支持するためのグリッド６３と、これらグリッド６３どうしを連結するガイドチューブ（図示せず）と、これらガイドチューブの各端部に固定された下部端部部材またはアセンブリベース６４および上部端部部材またはアセンブリヘッド６６と、を備えている。
【００５２】
場合によっては、アセンブリ４４は、また、制御シムロッドバンクを備えることができる。ここで、制御シムロッドバンクは、ガイドチューブ内に収容された吸収ロッドにより形成され、また、上部端部部材６６の上方に配置されたスパイダーと称される部分に固定されている。
【００５３】
アセンブリの各々は、上部端部部材６６の上面および各側面に記された図示しない識別コードにより個別に認識される。そのコードは、通常、端部部材にエッチングされる。
【００５４】
図２において符号５０で非常に概略的に示すように、個別認識デバイス４２は、デバイスの異なる能動要素を搭載した支持構造を備えている。
【００５５】
図２において下から順に説明すると、支持構造５０に搭載されたこれら異なる能動要素は、各アセンブリに付随する識別コードを読み取るための手段６２、底部超音波プローブ５２、ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４、非活性中性子カウントサブアセンブリ５６、活性中性子呼出サブアセンブリ５８、および、頂部超音波プローブ６０を備えている。２つの超音波プローブ５２、６０は、共に、アセンブリの存在および位置を検出するための手段を形成している。超音波プローブ５２、６０間の間隔は、アセンブリの端部部材６４、６６間の間隔よりも小さいものとされている。
【００５６】
２つの超音波プローブ５２、６０は、アセンブリがハンドリング手段３６（図１）の操作によってデバイス４２の前方側においてアセンブリの軸方向に平行に動かされたときに、アセンブリの異なる部分を検出することができる。この検出により、図１の相関手段４８に基づいてサブアセンブリ５４、５６、５８によりなされる核測定の、起動および停止をさせることができる。超音波プローブ５２、６０の各々は、それぞれ、密封ケース５３、６１内に配置されている。
【００５７】
個別認識デバイス４２に備えられた読取手段６２は、既に説明した、原子炉建屋１０内に配置された搬入−搬出装置に搭載された読取手段４６と全く同一に構成されている。したがって、読取手段６２は、各アセンブリに付随した識別コードのための自動光学的認識システムにより構成されている。
【００５８】
図２においては、符号６８は、読取手段６２を備える耐性の高められたビデオカメラを示している。各アセンブリに付随する識別コードが、上部端部部材６６の上面および各側面上にエッチングされていることにより、耐性ビデオカメラ６８は、アセンブリ４４が底部停止位置とされたときに、識別コードの近傍に位置するように、配置されている。よって、識別コードをうまく読み取るためには、識別コードの読取を行う際に、カメラとコードとの間に相対変位がないことが必要である。識別コードが腐食によって黒ずんでしまった放射後のアセンブリの場合であってさえも、満足のいく読取が保証されていることに注意されたい。
【００５９】
ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４の不可欠的な機能は、新品のアセンブリと放射後のアセンブリとを区別することであり、また、放射後のアセンブリの場合においては、燃焼フラクションの軸方向プロファイルを決定することである。燃焼フラクションは、当業者には周知の、放射後核燃料アセンブリを特徴づける量である。この燃焼フラクションは、核燃料において単位質量あたりに放出された全エネルギーに対応しており、通常、ＭＷ日／ｔの単位で表現されることだけを指摘しておく。
【００６０】
ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４は、原子炉コアから取り出された使用済アセンブリの各々に対して、アセンブリの長さ方向に沿った、アセンブリ内の燃焼フラクションの傾きまたはプロファイルの正確な測定を行うことができる。
【００６１】
より詳細に図２に示すように、ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４は、この目的のために、少なくとも２つの対向するガンマ線スペクトル検出器７０を備えている。ここで、各検出器７０は、デバイス４２が位置している経路に沿ってアセンブリ４４が鉛直方向に移動したときに、アセンブリ４４の両側に位置するように配置されている。より詳細には、２つの検出器７０は、アセンブリのうちの反対側を向く２つの側面を向いている。
【００６２】
変形例として、ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４は、それぞれがアセンブリの各面を向いて配置された、４つの検出器を備えることができることに注意されたい。
【００６３】
原子力ステーションの脱活性プール２８内のデバイス４２を設置することに基づく使用条件の制約を考慮すると、検出器７０としては、雰囲気温度で動作し得る、すなわち冷却を要することなく動作し得る、ＣｄＴｅ製のまたはＮａＩ製のガンマ線スペクトル検出器が有利である。
【００６４】
水平方向にスロットが設けられたコリメータ７２は、デバイス４２に関連した経路の中でアセンブリが通過する方向に対する直交方向に配置されており、各ガンマ線スペクトル検出器７０とアセンブリとの間に位置している。ガンマ線スペクトル検出器７０と付随するコリメータ７２とにより形成される手段の各々は、密封ケース７４内に配置されている。
【００６５】
放射後のアセンブリの燃焼フラクションのプロファイルの正確な測定は、軸合わせされた検出器７０の各々を、ガンマ線スペクトル計測アセンブリ５４の方を向くアセンブリの対向面から約３０ｃｍの距離に配置することにより得られる。
【００６６】
非活性中性子カウントサブアセンブリ５６の主要な機能は、新品アセンブリの異なるタイプを区別することであり、また、放射後アセンブリの平均燃焼フラクションを測定することである。より詳細には、サブアセンブリ５６は、混合酸化物型（ＭＯＸ）の核燃料アセンブリと酸化ウラン型（ＵＯＸ）の核燃料アセンブリとを区別することができ、アセンブリの平均燃焼フラクションの絶対値を（±２％の範囲内で）正確に評価することを保証することができる。
【００６７】
この目的のために、非活性中性子カウントサブアセンブリ５６は、少なくとも２つの高効率分裂イオン化チャンバ７６（〜３ｃ．ｓ^-1／ｎ．ｃｍ^-2ｓ^-1）を備えている。チャンバ７６は、互いに対向しており、デバイス４２の延在方向に沿って鉛直方向に移動する核燃料アセンブリの両側に配置されている。より詳細には、分裂イオン化チャンバ７６は、アセンブリのうちの反対側を向く２つの面に向けて配置されている。
【００６８】
分裂イオン化チャンバ７６の各々は、ポリエチレンのような材料から形成されているとともに中性子を減速させ得るブロック７８内に収容されている。分裂イオン化チャンバ７６の各々を囲むブロック７８がコーティングされていないこと、すなわち、ブロック７８が、とりわけカドミウムのような熱中性子を停止させ得る保護シートを有していないことに注意されたい。
【００６９】
分裂イオン化チャンバ７６は、例えば、アルミニウム構造を有してかなりのガンマ線バックグラウンドの中の超低速中性子束の測定に好適なように、非常に敏感なチャンバであることが好ましい。特に敏感な分裂チャンバを使用すること、重大なカウントゲインをもたらすカドミウムがないこと、および、検出器−アセンブリ間の間隔を約１２ｃｍに選択すること、により、燃焼フラクションの絶対値の特に正確な測定を行うことができる。
【００７０】
活性中性子呼出サブアセンブリ５８の主要な機能は、新品アセンブリの初期濃縮度を評価することであり、新品アセンブリの中に存在するかもしれない、例えばシムロッドバンクの形態とされた吸収体の検出および認識を行うことである。
【００７１】
実用的には、この活性中性子呼出サブアセンブリ５８は、デバイス４２の延在方向に沿って移動するアセンブリの両側において互いに対向する、中性子ソース８０および中性子検出器８２を備えている。より詳細には、この場合、中性子ソース８０および中性子検出器８２は、図２に示すように、アセンブリのうちの反対側を向く２つの側面のそれぞれに向けて配置されている。
【００７２】
中性子ソース８０は、フラスコ８４内に配置されており、中性子ソース８０を、駆動状態から待機状態へと、あるいは逆に、待機状態から駆動状態へと移行させ得る駆動手段８６が付随されている。中性子ソース８０および駆動手段８６は、密封ケース８８内に収容されている。
【００７３】
また、中性子検出器８２は、分裂イオン化チャンバ９０を備えている。分裂イオン化チャンバ９０は、好ましくは、非活性中性子カウントサブアセンブリ５６の分裂イオン化チャンバ７６と同じタイプのものである。よって、分裂イオン化チャンバ９０は、好ましくは、アルミニウム構造を有した非常に敏感なチャンバであり、大きなガンマ線バックグラウンドの中の超低速中性子束の測定に好適である。
【００７４】
中性子検出器８２は、ソースから放出された中性子によって誘起される核分裂の効果のもとにアセンブリの分裂性原子核から放出される中性子のような、活性中性子を検出する。この目的のために、分裂イオン化チャンバ９０は、ポリエチレンのような材料から形成されているとともに中性子を減速させ得るブロック９２内に収容されている。ここで、ブロック９２は、カドミウムのような熱中性子を捕獲し得る材料からなるシート９４と、Ｂ₄Ｃのようなエピサーマル中性子を捕獲し得る材料からなるフィルム９６と、により被覆されている。
【００７５】
好ましくは、分裂イオン化チャンバ９０は、デバイス４２の延在部分に沿って配置されたアセンブリから、約１０ｃｍの位置に配置されている。
【００７６】
原子炉コアの搬出時に、図２に関連して説明したアセンブリのための個別認識デバイス４２が図１のようにして設置されると、与えられたアセンブリの個別識別コードは、まず最初に、搬入−搬出装置１８と連携する読取手段４６により読まれる。その後、このアセンブリは、チッパー３２の使用完了時点において、デバイス４２の下へと移送される。少しの間、アセンブリは、底部静止位置に位置する。この時、読取手段６２（図２）は、アセンブリを識別する。相関手段４８を使用することにより、原子炉コア内におけるアセンブリの初期位置が、以降の核測定に対して、自動的に割り当てられる。
【００７７】
アセンブリ４４がハンドリング手段３６の作用のもとに、上方移動を始めるとすぐに、底部超音波プローブ５２は、アセンブリの上部端部部材６６の通過を検出する。その後、３つのサブアセンブリ５４、５６、５８が、相関手段４８によって自動的に確実に駆動される。
【００７８】
ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４および非活性中性子カウントサブアセンブリ５６によってなされる測定が、自動的にアセンブリに対して割り当てられる。この場合、アセンブリの原子炉コア内における初期位置は、搬入−搬出装置１８をアセンブリが通過する時点で、アセンブリが既に認識されていることにより、正確に既知である。よって、相関手段は、搬出される放射後アセンブリに対して、この放射後アセンブリの平均燃焼フラクションおよび燃焼フラクションの軸方向プロファイルに関するそれぞれの情報を、割り当てる。測定の終了は、下部端部部材６４が頂部超音波プローブ６０の前方を通過することにより検出される。
【００７９】
アセンブリが搬入される場合には、アセンブリは、ハンドリング手段３６の駆動のもとに、次第に降下する。よって、まず最初に、頂部超音波プローブ６０が、アセンブリの下部端部部材６４の通過を検出し、燃料ニードル９８の束の出現開始を検出する。このような情報が相関手段４８に伝達されることにより、異なる核データを獲得することができる３つのサブアセンブリ５４、５６、５８が駆動される。すなわち、ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ５４は、対象となっているアセンブリが新品であるか、あるいは、再搬入される放射後アセンブリであるかに関する情報をもたらす。非活性中性子カウントサブアセンブリ５６は、新品アセンブリの場合には、アセンブリがＭＯＸタイプであるかあるいはＵＯＸタイプであるかを認識する。最後に、活性中性子呼出サブアセンブリ５８が、新品アセンブリの初期濃縮度を評価する。活性中性子呼出サブアセンブリ５８は、また、新品アセンブリの中に存在するかもしれないすべての吸収体を検出しかつ認識する。
【００８０】
アセンブリが底部静止位置に到着する直前に、底部超音波プローブ５２は、アセンブリの上部端部部材６６の通過を検出する。この時、相関手段４８は、測定を終了させる。
【００８１】
アセンブリが底部静止位置に到達したときには、読取手段６２は、相関手段４８を使用して、中性子測定が直前になされたアセンブリに対して、そのアセンブリの識別コードを割り当てることができる。
【００８２】
相関手段４８に基づいて、その同じアセンブリが、その後、搬入−搬出装置１８へと到着すると、読取手段４６は、そのアセンブリに対して、アセンブリ個別認識デバイス４２によって前もって取得された中性子データを考慮して、原子炉コア内でのそのアセンブリの適正な配置を割り当てることができる。よって、原子炉コアへの搬入のいかなるエラーの危険性をもが、容器１４の閉塞前において、また原子炉の再起動前において、除去される。
【００８３】
本発明による個別認識デバイスを、原子炉コアの搬入および搬出操作時においてすべてのアセンブリに共通な経路の、任意箇所に配置して良いことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアセンブリ個別認識デバイスと非破壊制御的装置とが搭載されている原子力ステーションを非常に概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示す原子力ステーションの燃料建屋内に搭載された、本発明によるアセンブリ個別認識デバイスを、拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
１０原子炉建屋
１２燃料建屋
１８搬入−搬出装置
３２チッパー
３６ハンドリング手段
４２個別認識デバイス
４４核燃料アセンブリ
４６読取手段
４８相関手段
５２底部超音波プローブ
５３密封ケース
５４ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ
５６非活性中性子カウントサブアセンブリ
５８活性中性子呼出サブアセンブリ
６０頂部超音波プローブ
６１密封ケース
６２読取手段
６４下部端部部材
６６上部端部部材
７０ガンマ線スペクトル検出器
７２コリメータ
７４密封ケース
７６分裂イオン化チャンバ
７８ブロック
８０中性子ソース
８２中性子検出器
８４フラスコ
８６駆動手段
８８密封ケース
９０分裂イオン化チャンバ
９２ブロック
９４シート
９６フィルム

Claims

新品のまたは放射後の核燃料アセンブリを個別的に認識するためのデバイスであって、
原子力ステーション内において、原子炉コアの搬入および搬出操作時に前記アセンブリが通過する経路上に配置されているとともに、
前記経路の一部に沿って配置された、
−各アセンブリに付随する識別コードを読み取るための読取手段と、
−アセンブリの存在を検出するための検出手段と、
−新品のアセンブリと放射後のアセンブリとを区別し得るとともに、放射後アセンブリの燃焼フラクションの軸方向プロファイルを決定するガンマ線スペクトル計測サブアセンブリと、
−新品のアセンブリの異なるタイプを区別し得るとともに、放射後アセンブリの平均燃焼フラクションを測定する非活性中性子カウントサブアセンブリと、
を具備することを特徴とするデバイス。
前記経路の前記一部は、前記アセンブリの長さ方向軸に沿った前記アセンブリの変位に対応しているとともに、各アセンブリが一時的に静止状態となる箇所を含んでおり、
前記読取手段は、アセンブリが前記一時的静止箇所に位置したときに、アセンブリに付随している前記識別コードの近傍に位置するよう配置されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
前記経路の前記一部は、前記原子力ステーションの燃料建屋内における、アセンブリの長さよりも短い長さにわたっての、ハンドリング手段によって懸架された各アセンブリの鉛直方向変位に対応し、
前記静止箇所は、前記アセンブリがチッパー上に配置されているところの底部箇所であることを特徴とする請求項２記載のデバイス。
アセンブリの存在を検出するための前記検出手段は、それぞれ底部と頂部に配置されかつアセンブリの下部端部部材と上部端部部材との間の間隔よりも狭い間隔に配置された２つの超音波プローブを備え、
各超音波プローブは、密封ケース内に配置されていることを特徴とする請求項３記載のデバイス。
前記識別コードは、各アセンブリの前記上部端部部材上に配置されており、その結果、前記読取手段は、前記底部超音波プローブの近傍に配置されていることを特徴とする請求項４記載のデバイス。
ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリ、非活性中性子カウントサブアセンブリ、および、活性中性子呼出サブアセンブリが、前記２つの超音波プローブの間に配置されていることを特徴とする請求項４記載のデバイス。
前記ガンマ線スペクトル計測サブアセンブリは、前記経路の前記一部の両側に配置された少なくとも２つの対向するガンマ線スペクトル検出器と、該ガンマ線スペクトル検出器の各々に付随するコリメータとを備え、
該コリメータは、前記経路の前記一部に対して直交する方向に配向するスロットを有し、
各ガンマ線スペクトル検出器とこれに付随するコリメータとは、密封ケース内に収容されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
前記ガンマ線スペクトル検出器は、ＣｄＴｅタイプまたはＮａＩタイプのものであるとともに、雰囲気温度で動作し得ることを特徴とする請求項７記載のデバイス。
前記ガンマ線スペクトル検出器は、前記経路の前記一部上に位置したアセンブリから、約３０ｃｍ離れたところに配置されていることを特徴とする請求項７記載のデバイス。
前記非活性中性子カウントサブアセンブリは、前記経路の前記一部の両側において互いに対向する少なくとも２つの分裂イオン化チャンバを備え、
該チャンバは、中性子を減速させ得る材料でコーティングされていないブロック内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
各分裂イオン化チャンバは、前記経路の前記一部上に位置したアセンブリから、約１２ｃｍ離れたところに配置されていることを特徴とする請求項１０記載のデバイス。
さらに、新品のアセンブリの初期濃縮度を評価し得るとともに、新品アセンブリ内に存在するかもしれないすべての吸収体を検出かつ認識し得る活性中性子呼出サブアセンブリを具備していることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
前記活性中性子呼出サブアセンブリは、中性子ソースと、前記経路の前記一部の両側において互いに対向する中性子検出器と、を備えていることを特徴とする請求項１２記載のデバイス。
前記中性子ソースは、フラスコ内に配置されているとともに、駆動手段が付設され、
これら中性子ソースおよびその駆動手段は、密封ケース内に収容されていることを特徴とする請求項１３記載のデバイス。
前記中性子検出器は、分裂イオン化チャンバを備え、
該分裂イオン化チャンバは、中性子を減速させ得る材料から形成されたブロック内に収容され、
該ブロックは、カドミウムのような熱中性子を捕獲し得る材料からなるシートと、エピサーマル中性子を捕獲し得る材料からなるフィルムと、によりコーティングされていることを特徴とする請求項１３記載のデバイス。
前記分裂イオン化チャンバは、前記経路の前記一部上に位置したアセンブリから、約１０ｃｍ離れたところに配置されていることを特徴とする請求項１５記載のデバイス。
原子炉コアとコア搬入−搬出装置とを具備し、燃料建屋と原子炉建屋とを有する原子力ステーション内に搭載されるべき新品のあるいは放射後の核燃料アセンブリを非破壊的に制御するための装置であって、
−前記燃料建屋内に配置された前記アセンブリを個別的に認識するためのデバイスと、
−前記搬入−搬出装置に搭載され、各アセンブリに付随する識別コードを読み取るための第１読取手段と、
−前記個別認識デバイスおよび前記第１読取手段によりもたらされる信号を関係づけるための相関手段と、
を具備し、
前記アセンブリ個別認識デバイスは、前記コアの搬入および搬出操作時に前記アセンブリが通過する経路に沿って配置された、
−各アセンブリに付随する識別コードを読み取るための第２読取手段と、
−アセンブリの存在を検出するための検出手段と、
−新品のアセンブリと放射後のアセンブリとを区別し得るとともに、放射後アセンブリの燃焼フラクションの軸方向プロファイルを決定するガンマ線スペクトル計測サブアセンブリと、
−新品のアセンブリの異なるタイプを区別し得るとともに、放射後アセンブリの平均燃焼フラクションを測定する非活性中性子カウントサブアセンブリと、
を備えていることを特徴とする装置。