JP3981103B2 - Nuclear fuel rod inspection equipment - Google Patents

Nuclear fuel rod inspection equipment Download PDF

Info

Publication number
JP3981103B2
JP3981103B2 JP2004182274A JP2004182274A JP3981103B2 JP 3981103 B2 JP3981103 B2 JP 3981103B2 JP 2004182274 A JP2004182274 A JP 2004182274A JP 2004182274 A JP2004182274 A JP 2004182274A JP 3981103 B2 JP3981103 B2 JP 3981103B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
screen
nuclear fuel
fuel rod
mixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2004182274A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004264314A (en
Inventor
光一 日塔
裕一 東海林
慎一郎 松山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004182274A priority Critical patent/JP3981103B2/en
Publication of JP2004264314A publication Critical patent/JP2004264314A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3981103B2 publication Critical patent/JP3981103B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

本発明は、原子力発電プラントに使用されている核燃料棒の検査装置および検査方法に関する。   The present invention relates to a nuclear fuel rod inspection apparatus and method used in a nuclear power plant.

従来、動力炉に用いられている核燃料の大部分はセラミックス燃料である。特に軽水炉燃料としては、酸化ウランを用いた酸化物燃料が用いられている。この酸化物燃料は、焼結した円柱状のペレットに成型し、このペレットをジルカロイまたはステンレス鋼製被覆管内に積層して装填し、不活性ガスを充填し、被覆管の両端に端栓を溶接して核燃料棒としている。   Conventionally, the majority of nuclear fuel used in power reactors is ceramic fuel. In particular, as a light water reactor fuel, an oxide fuel using uranium oxide is used. This oxide fuel is molded into sintered cylindrical pellets, this pellet is stacked and loaded in a Zircaloy or stainless steel cladding tube, filled with inert gas, and end plugs are welded to both ends of the cladding tube. It is used as a nuclear fuel rod.

成型されたペレットの代わりに高密度の顆粒燃料を被覆管内に振動により充填する方法も開示されている。(例えば特公昭44-22998号公報および特公昭49-27916号公報)しかし、実用化はされていない。   There is also disclosed a method in which a high density granular fuel is filled in a cladding tube by vibration instead of a molded pellet. (For example, Japanese Patent Publication No. 44-22998 and Japanese Patent Publication No. 49-27916) However, it has not been put into practical use.

特に、軽水炉では負荷追従等の条件が厳しいため、同一の燃料体であっても上部と下部で濃縮度の異なるペレットを充填したり可燃性中性子吸収材であるガドリニア(Gd2 O3 )を混入させたりする方法がとられている。   Especially in light water reactors, conditions such as load following are severe, so even with the same fuel body, pellets with different enrichments are filled in the upper and lower parts, or gadolinia (Gd2 O3), a combustible neutron absorber, is mixed. The way to do it is taken.

そのため、一個一個のペレットで管理されており燃料を組み立てているのが現状である。これら核燃料棒の長さ方向の密度分布測定方法としては、γ線によるスキャニング方法がとられている。   Therefore, the present situation is that the fuel is assembled by managing the pellets one by one. As a method of measuring the density distribution in the length direction of these nuclear fuel rods, a scanning method using γ rays is employed.

従来の焼結した円柱状ペレットのセラミックス燃料に対して、高密度の顆粒燃料を被覆管内に振動により充填する方法は、次の点で優れている。
(1) 製造工程が少なく、ホットセルにおける遠隔自動化が容易である。
(2) 顆粒燃料の配合により燃料中の成分を容易に変更でき、複雑な組成も調整が容易である。
(3) 被覆管と顆粒燃料の熱,機械的相互作用がペレット燃料に比べて少ない。
The conventional method of filling a high density granular fuel into a cladding tube by vibration with respect to a ceramic fuel of a sintered cylindrical pellet is excellent in the following points.
(1) There are few manufacturing processes and remote automation in the hot cell is easy.
(2) The composition of the fuel can be easily changed by blending the granular fuel, and the complex composition can be easily adjusted.
(3) The heat and mechanical interaction between the cladding tube and granular fuel is less than that of pellet fuel.

これら顆粒燃料の粒子の製造方法としてはゾルゲル法や、六フッ化ウラン(UF6 )と水蒸気を高温で反応させ二酸化ウラン(UO2 )の微粒子のまわりにUO2 として被覆成長させる方法などが知られている。   As a method for producing these granular fuel particles, there are known a sol-gel method, a method in which uranium hexafluoride (UF6) and water vapor are reacted at a high temperature to coat and grow UO2 around fine particles of uranium dioxide (UO2). .

しかしながら、従来の振動充填方法の場合には、被覆管内に一個一個のペレットを詰めた核燃料棒と異なり軸方向に境目がないため、上下軸方向の細かい濃縮度の調整や密度分布の調整が困難であり、また、軸方向の分布や密度分布がどのようになっているかの確認が困難な課題がある。   However, in the case of the conventional vibration filling method, there is no boundary in the axial direction unlike the nuclear fuel rods in which the pellets are packed one by one in the cladding tube, so it is difficult to adjust the fine concentration in the vertical axis direction and the density distribution. In addition, there is a problem that it is difficult to confirm the distribution in the axial direction and the density distribution.

さらに、核燃料物質として再処理した燃料を使用した場合、その燃料中に高レベルのγ線核種が含まれる場合には、従来のγ線スキャニングによる核燃料棒の検査方法では測定が困難となる課題がある。   Furthermore, when a reprocessed fuel is used as a nuclear fuel material, if the fuel contains a high level of γ-ray nuclides, there is a problem that it is difficult to measure with the conventional method for inspecting nuclear fuel rods by γ-ray scanning. is there.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、従来顆粒燃料を用いた場合に測定が困難であった燃料の濃縮度分布や密度分布ならびに中性子吸収材の分布状態等を中性子線を用いてその透過線の分布から測定できるようにして、しかも一本だけでなく多数本の核燃料棒を同時に分布測定できるようにした核燃料棒の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the concentration concentration and density distribution of the fuel and the distribution state of the neutron absorbing material, etc., which have been difficult to measure when the conventional granular fuel is used, are determined using neutron beams. It is an object of the present invention to provide a nuclear fuel rod inspection apparatus and inspection method that can measure from the distribution of transmission lines and can simultaneously measure distribution of not only one nuclear fuel rod but also many nuclear fuel rods.

請求項1に係る発明は、放射線を遮蔽する遮蔽材で構成された検査装置本体と、顆粒混合燃料領域と混合セラミックス燃料体が交互に充填された被検査燃料棒と、この検査装置本体内に収納した中性子源と、この中性子源の上方に設けられた減速材と、これら減速材と中性子源とを包囲して設けられた反射材と、前記減速材の上方に設けられたコリメータと、このコリメータの上方に移動可能に設けられた前記被検査燃料棒の上方に設けられて中性子によって放射化するコンバータスクリーンと、このコンバータスクリーンから放射される放射線を受けて発光する蛍光スクリーンと、この蛍光スクリーンの光を観察するカメラと、蛍光スクリーンおよびカメラを保持する箱型のガンマ線遮蔽材と、このガンマ線遮蔽材を上下方向に駆動する蛍光スクリーン密着機構とを有し、前記蛍光スクリーンは前記ガンマ線遮蔽材の下面に設けられて前記蛍光スクリーン密着機構により前記コンバータスクリーンに密着可能な構成としたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an inspection apparatus body composed of a shielding material for shielding radiation, a fuel rod to be inspected alternately filled with a granule mixed fuel region and a mixed ceramic fuel body, A stored neutron source, a moderator provided above the neutron source, a reflector provided surrounding the moderator and the neutron source, a collimator provided above the moderator, and A converter screen provided above the inspected fuel rod provided movably above the collimator and activated by neutrons, a phosphor screen that emits light upon receiving radiation emitted from the converter screen, and the phosphor screen A gamma-ray shielding material that holds the fluorescent screen and the camera, and a fluorescent that drives the gamma-ray shielding material in the vertical direction. And a screen contact mechanism, the fluorescent screen is characterized in that the adherable configuration to said converter screen by the gamma ray provided on the lower surface of the shielding material the fluorescent screen adhesion mechanism.

請求項1の発明によれば、再処理して超ウラン元素を含む燃料要素を用いることを想定して燃料棒自身から放出する中性子をバックグランドとして考慮し、外部からコリメートした中性子線を照射して透過量を二次元で検出しβ線を測定して燃料棒の充填密度分布ならびに中性子吸収材の分布を測定することができる。   According to the first aspect of the present invention, the neutron emitted from the fuel rod itself is considered as a background on the assumption that the fuel element containing the transuranium element is used after reprocessing, and the collimated neutron beam is irradiated from the outside. Then, the amount of permeation can be detected two-dimensionally and β-rays can be measured to measure the fuel rod packing density distribution and the neutron absorber distribution.

本発明に係る核燃料棒の検査装置および検査方法によれば、核燃料棒を製造する場合、所定の領域まで理論通り燃料が充填されているか否かを密度分布や中性子吸収材の分布状態を中性子線を用いてその透過線の分布から測定できるようにしている。したがって、従来顆粒燃料を用いた場合に観測することが困難であった燃料の濃縮度分布や密度分布ならびに中性子吸収材の分布を簡単にしかも一本だけでなく多数本同時に分布計測可能となる。   According to the nuclear fuel rod inspection apparatus and inspection method of the present invention, when manufacturing nuclear fuel rods, the density distribution and the distribution state of the neutron absorber are determined according to theory whether or not the fuel is filled up to a predetermined region. Can be measured from the distribution of the transmission lines. Therefore, it is possible to measure the concentration distribution and density distribution of the fuel and the distribution of the neutron absorbers, which are difficult to observe when using the granular fuel in the past, in addition to a single one and a large number of them simultaneously.

図1から図3により本発明の実施の形態に係る核燃料棒を説明する。
図1(a)は本実施の形態に係る核燃料棒と、その製造方法を説明するために核燃料棒の一部切欠して断面で示す斜視図で、図1(b)は図1(a)のA部を拡大して示している。図2は図1における混合セラミックス燃料体の他の4例を示しており、図3は図1(a)における核燃料棒の上部を示している。
A nuclear fuel rod according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 (a) is a perspective view showing a nuclear fuel rod according to the present embodiment and a cross-sectional view of the nuclear fuel rod partially cut away to explain the manufacturing method thereof, and FIG. The A section of FIG. FIG. 2 shows four other examples of the mixed ceramic fuel body in FIG. 1, and FIG. 3 shows the upper part of the nuclear fuel rod in FIG. 1 (a).

図1(a)において、符号1は被覆管で、この被覆管1の下端部は下部端栓2により封止されており、被覆管1内に振動充填法により第1の顆粒混合燃料領域3-1 が充填され、この第1の顆粒混合燃料領域3-1 の上部に第1の混合セラミックス燃料領域4-1 の混合セラミックス燃料体4が装填されている。この混合セラミックス燃料体4(4-1 で示す)上には振動充填法により第2の顆粒混合領域3-2 が充填され、この第2の顆粒混合領域3-2 の上部に第2の混合セラミックス燃料領域4-n の混合セラミックス燃料体4が装填されている。   In FIG. 1 (a), reference numeral 1 denotes a cladding tube, and the lower end portion of the cladding tube 1 is sealed by a lower end plug 2. The first granular mixed fuel region 3 is filled in the cladding tube 1 by vibration filling. -1 is filled, and the mixed ceramic fuel body 4 in the first mixed ceramic fuel region 4-1 is loaded on top of the first granule mixed fuel region 3-1. The mixed ceramic fuel body 4 (indicated by 4-1) is filled with the second granule mixing region 3-2 by the vibration filling method, and the second mixing portion is placed above the second granule mixing region 3-2. The mixed ceramic fuel body 4 in the ceramic fuel region 4-n is loaded.

このように被覆管1内には顆粒混合領域 3-1〜nと混合セラミックス燃料領域 4-1〜nとが交互に繰り返して配列され、被覆管1の上部には第nの顆粒混合燃料領域3-n と第nの混合セラミックス燃料領域4-n が位置している。   Thus, the granule mixing region 3-1 to n and the mixed ceramic fuel region 4-1 to n are alternately and repeatedly arranged in the cladding tube 1, and the nth granule mixing fuel region is disposed above the cladding tube 1. 3-n and n-th mixed ceramic fuel region 4-n are located.

顆粒混合領域 3-1〜nを被覆管1内に充填する場合には核燃料ノズル5,非核燃料ノズル6,中性子吸収材ノズル7からそれぞれの顆粒が所定量ずつ被覆管1内に供給され、加振機(図示せず)により被覆管1は振動され充填される。混合セラミックス燃料体4が位置する被覆管1の外面には締め付け加工部8が形成される。締め付け加工部8はリング状またはディンプル状に形成される。   When filling the granule mixing region 3-1 to n into the cladding tube 1, a predetermined amount of each granule is supplied into the cladding tube 1 from the nuclear fuel nozzle 5, the non-nuclear fuel nozzle 6, and the neutron absorber nozzle 7, and added. The cladding tube 1 is vibrated and filled by a vibrator (not shown). A tightening portion 8 is formed on the outer surface of the cladding tube 1 where the mixed ceramic fuel body 4 is located. The fastening portion 8 is formed in a ring shape or a dimple shape.

混合セラミックス燃料体4は核燃料,非核燃料および中性子吸収材が所定量配合され混合し、圧粉成形してセラミックス状に焼結したもので、被覆管1が円筒体の場合には図1(a),(b)に示したように球状体に形成する。   The mixed ceramic fuel body 4 is a mixture of a predetermined amount of nuclear fuel, non-nuclear fuel and neutron absorber, mixed, compacted and sintered into a ceramic form. When the cladding tube 1 is a cylindrical body, FIG. ) And (b) to form a spherical body.

また、混合セラミックス燃料体4を図2に示すように円柱体4a,面取りした円柱体4b,円錐体4cおよびフットボール体4dに任意に形成することができる。
さらに、被覆管1が円筒体ではなく、横断面が六角形等の多角形の場合には多角面体,多角錐,多角柱等任意の形状に形成することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the mixed ceramic fuel body 4 can be arbitrarily formed into a cylindrical body 4a, a chamfered cylindrical body 4b, a conical body 4c, and a football body 4d.
Further, when the cladding tube 1 is not a cylindrical body and the cross section is a polygon such as a hexagon, it can be formed into an arbitrary shape such as a polygonal body, a polygonal pyramid, or a polygonal column.

この混合セラミックス燃料体4は核燃料棒を製造するにあたり、顆粒混合燃料領域3に軸方向に充填密度分布や中性子吸収材の分布をもたせる場合、顆粒混合燃料領域3の上下の異なる混合組成比率が混ざらないようにするためのものである。混合セラミックス燃料体4の配合割合は混合セラミックス燃料領域上下の顆粒混合領域3の平均または一方に重みを置いたものとし、軸方向の反応度分布を滑らかにしている。   When this mixed ceramic fuel body 4 is used to produce a nuclear fuel rod, if the granular mixed fuel region 3 has a filling density distribution or a neutron absorber distribution in the axial direction, different mixed composition ratios above and below the granular mixed fuel region 3 are mixed. It is for not to be. The blending ratio of the mixed ceramic fuel body 4 is set such that an average or one of the granule mixing regions 3 above and below the mixed ceramic fuel region is weighted, and the reactivity distribution in the axial direction is made smooth.

被覆管1内の燃料領域の最上部は図3に示したように被覆管1内の第nの顆粒混合領域3-n 上に混合セラミックス燃料体4と同様の組成からなるペレット燃料9が装填される。このペレット燃料9の上部にメッシュ構造材10が設けられ、このメッシュ構造材10上に複数のペレット状真空ガスプレナム構造材11が積層されている。   As shown in FIG. 3, the uppermost portion of the fuel region in the cladding tube 1 is loaded with the pellet fuel 9 having the same composition as the mixed ceramic fuel body 4 on the nth granule mixing region 3-n in the cladding tube 1. Is done. A mesh structure material 10 is provided on the pellet fuel 9, and a plurality of pellet-like vacuum gas plenum structure materials 11 are laminated on the mesh structure material 10.

真空ガスプレナム構造材11は薄膜12が設けられ、放射性放出ガス13の圧力により容易に破壊できるようになっている。メッシュ構造材10はペレット燃料9を押さえる目的と燃料から放出されるガスを上部に放散させる目的を持っている。   The vacuum gas plenum structure material 11 is provided with a thin film 12 so that it can be easily broken by the pressure of the radioactive emission gas 13. The mesh structure material 10 has a purpose of holding the pellet fuel 9 and a purpose of diffusing gas released from the fuel to the upper part.

真空ガスプレナム構造材11の上端にはメッシュ構造材10が設けられ、このメッシュ構造材10上にスプリング14が設けられている。スプリング14の上端は、図示してない上部端栓によって制圧されており、被覆管1の上端開口は封止されている。   A mesh structure material 10 is provided on the upper end of the vacuum gas plenum structure material 11, and a spring 14 is provided on the mesh structure material 10. The upper end of the spring 14 is suppressed by an upper end plug (not shown), and the upper end opening of the cladding tube 1 is sealed.

真空ガスプレナム構造材11は内部が真空になったペレット状のもので、上下の薄膜12により蓋をされ真空を保持している。この薄膜12は核燃料棒の健全性を考慮し、通常の内圧に対して数倍の圧力になったときに破けるように製作されており、実効的な体積を増やせるようになっている。   The vacuum gas plenum structural material 11 is a pellet in which the inside is evacuated, and is covered with upper and lower thin films 12 to hold the vacuum. In consideration of the soundness of the nuclear fuel rod, the thin film 12 is manufactured so as to be broken when the pressure becomes several times the normal internal pressure, so that the effective volume can be increased.

しかして、上記構成の実施の形態に係る核燃料棒は顆粒燃料を主体とした顆粒燃料領域3と混合セラミックス燃料領域とからなっている。この混合セラミックス燃料領域は混合セラミックス燃料体4と同様のものであるが、図1(b)に示すように隙間に小径のセラミックス粒子15を充填する場合もあり得るので領域と呼ぶことにしている。   Thus, the nuclear fuel rod according to the embodiment having the above-described configuration includes the granular fuel region 3 mainly composed of granular fuel and the mixed ceramic fuel region. This mixed ceramic fuel region is the same as the mixed ceramic fuel body 4, but it may be filled with small-diameter ceramic particles 15 in the gap as shown in FIG. .

すなわち、被覆管1に下部端栓2を取着し、被覆管1を加振機に立設したのち、核燃料ノズル5,非核燃料ノズル6および中性子吸収材ノズル7からそれぞれ所定量の顆粒状核燃料,顆粒状非核燃料および顆粒状中性子吸収材の所定量ずつを被覆管1の上端開口から投入して振動充填し第1の顆粒混合燃料領域3-1 を形成する。   That is, after attaching the lower end plug 2 to the cladding tube 1 and setting the cladding tube 1 upright on a vibration exciter, a predetermined amount of granular nuclear fuel from the nuclear fuel nozzle 5, the non-nuclear fuel nozzle 6 and the neutron absorber nozzle 7 respectively. Then, a predetermined amount of granular non-nuclear fuel and granular neutron absorbing material are introduced from the upper end opening of the cladding tube 1 and vibration-filled to form the first granular mixed fuel region 3-1.

次に核燃料と非核燃料および中性子吸収材を所定量混合し圧粉成形し焼結して形成した球状の第1の混合セラミックス燃料体4を第1の顆粒混合燃料領域3-1の上に装填する。次に第1の混合セラミックス燃料体4が位置する被覆管1の外面のかしめにより締め付け加工部8を設け第1の混合セラミックス燃料体4が位置ずれしないようにする。つまり、この締め付け加工部8は混合セラミックス燃料体4が第1から第n番目まで装填を繰り返す工程中に振動等で移動しないようにするものである。   Next, a spherical first mixed ceramic fuel body 4 formed by mixing a predetermined amount of nuclear fuel, non-nuclear fuel and neutron absorber, compacting and sintering is loaded on the first granule mixed fuel region 3-1. To do. Next, a clamping portion 8 is provided by caulking the outer surface of the cladding tube 1 where the first mixed ceramic fuel body 4 is located so that the first mixed ceramic fuel body 4 is not displaced. That is, the tightening processing unit 8 prevents the mixed ceramic fuel body 4 from moving due to vibration or the like during the process of repeating the loading from the first to the nth.

混合セラミックス燃料体4は被覆管1内で被覆管1の内面に付着している顆粒混合燃料領域4の顆粒に引っ掛かって所定の位置に装填できなくならないように、また被覆管1の内面に傷をつけないように混合セラミックス燃料体4の断面の外径寸法が被覆管1の断面の内径寸法よりも小さく、さらに顆粒混合燃料領域3の顆粒の最大外径寸法の2倍以上を差し引いた寸法としている。   The mixed ceramic fuel body 4 is not damaged by being caught in the granule in the granule mixed fuel region 4 adhering to the inner surface of the cladding tube 1 in the cladding tube 1 so that it cannot be loaded at a predetermined position. So that the outer diameter of the cross section of the mixed ceramic fuel body 4 is smaller than the inner diameter of the cross section of the cladding tube 1 and more than twice the maximum outer diameter of the granule in the granule mixed fuel region 3 is subtracted. It is said.

この混合セラミックス燃料体4と被覆管1との隙間は次に充填する第2の顆粒混合燃料領域3-2 の顆粒で埋められる。この状態を図1(b)に拡大して示している。   The gap between the mixed ceramic fuel body 4 and the cladding tube 1 is filled with granules in the second granular mixed fuel region 3-2 to be filled next. This state is shown in an enlarged manner in FIG.

顆粒混合燃料領域3の充填と混合セラミックス燃料領域4の装填をn回繰り返すことにより被覆管1内には第nの顆粒混合領域3-n と第nの混合セラミックス燃料領域4-n まで詰められる。   By repeating the filling of the granule mixed fuel region 3 and the loading of the mixed ceramic fuel region 4 n times, the cladding tube 1 is filled with the nth granule mixed region 3-n and the nth mixed ceramic fuel region 4-n. .

核燃料ノズル5,非核燃料ノズル6および中性子吸収材ノズル7は、被覆管1内の各々の領域毎の中性子吸収材の量や核燃料の濃縮度を調整したり、再処理された長半減期の放射性同位元素の粒子を被覆管1内に投入するもので、図示してない各原料タンクに接続している。長半減期の放射性同位元素は超ウラン元素(TRU)でNp,Pu,Am,Cmなどで使用済み燃料に含まれているものである。   The nuclear fuel nozzle 5, the non-nuclear fuel nozzle 6 and the neutron absorber nozzle 7 adjust the amount of neutron absorber and the concentration of the nuclear fuel in each region in the cladding tube 1, and have a long half-life radioactivity reprocessed. The isotope particles are charged into the cladding tube 1 and connected to raw material tanks (not shown). Radioactive isotopes with a long half-life are transuranium elements (TRU), such as Np, Pu, Am, and Cm, which are contained in spent fuel.

第nの顆粒混合燃料領域3-n を充填した後、ペレット燃料9を装填し、このペレット燃料9の上部にメッシュ構造材10を載せ、このメッシュ構造材10の上に複数個の真空ガスプレナム構造材11を積層する。最上の真空ガスプレナム構造材11の上面にメッシュ構造材10を載せ、その上にスプリング14を載せたのち、上部端栓(図示せず)により被覆管1の上端部を封止して核燃料棒を構成する。   After filling the n-th granule mixed fuel region 3-n, the pellet fuel 9 is loaded, a mesh structure material 10 is placed on the pellet fuel 9, and a plurality of vacuum gas plenum structures are placed on the mesh structure material 10. The material 11 is laminated. After placing the mesh structure material 10 on the upper surface of the uppermost vacuum gas plenum structure material 11 and placing the spring 14 thereon, the upper end portion of the cladding tube 1 is sealed with an upper end plug (not shown) to attach the nuclear fuel rod. Constitute.

図3では真空ガスプレナム10の最下段の構造材11の薄膜12が破裂し、さらに下から2段目,3段目の構造材11の薄膜12が破裂した状態を示している。この状態を説明すると、被覆管1内の圧力が放射性ガスの放出により設定圧力以上になった場合、真空ガスプレナム11の最下面の薄膜12が破裂する。すると真空ガスプレナム11内は減圧状態となっているため、最下段の構造材11の実効体積分ガスの圧力が低下する。さらに内圧が上昇し、下から二段目、そして三段目と順次破裂していくようになる。   FIG. 3 shows a state in which the thin film 12 of the lowermost structural member 11 of the vacuum gas plenum 10 is ruptured, and further, the thin film 12 of the second and third structural members 11 is ruptured from the bottom. Explaining this state, when the pressure in the cladding tube 1 becomes equal to or higher than the set pressure due to the release of radioactive gas, the thin film 12 on the lowermost surface of the vacuum gas plenum 11 is ruptured. Then, since the inside of the vacuum gas plenum 11 is in a reduced pressure state, the effective volumetric gas pressure of the lowermost structural member 11 is reduced. Furthermore, the internal pressure rises, and it begins to burst sequentially from the bottom to the second and third stages.

つぎに図4(a),(b)により核燃料棒の検査装置と検査方法の実施の形態を説明する。
図4(b)は図4(a)のB部を拡大して示す縦断面図である。図4(a)において、符号16は検査装置本体で、この検査装置本体16はX線やγ線を遮蔽する肉厚の遮蔽材から構成されている。この検査装置本体16はその下端から出し入れ自在に中性子源17を収納し、中性子源17の上方に減速材18を設け、この減速材18と中性子源17を反射材19により包囲している。
Next, an embodiment of the nuclear fuel rod inspection apparatus and inspection method will be described with reference to FIGS.
FIG. 4B is an enlarged longitudinal sectional view showing a portion B of FIG. In FIG. 4A, reference numeral 16 denotes an inspection apparatus body, and the inspection apparatus body 16 is formed of a thick shielding material that shields X-rays and γ-rays. The inspection apparatus main body 16 accommodates a neutron source 17 that can be freely inserted and removed from the lower end thereof.

減速材18の上方にはコリメータ20が設けられ、このコリメータ20の外側と反射材19を中性子吸収材21により包囲している。検査装置本体16上にはコリメータ20の上方に向けて被検査核燃料棒22が矢印23方向に移動自在に載置される。   A collimator 20 is provided above the moderator 18, and the outer side of the collimator 20 and the reflector 19 are surrounded by a neutron absorber 21. On the inspection apparatus main body 16, a nuclear fuel rod 22 to be inspected is mounted so as to be movable in the direction of arrow 23 toward the upper side of the collimator 20.

被検査核燃料棒22の上方にはベルトコンベア方式に構成されたコンバータスクリーン25が矢印24方向に移動自在に設けられている。コンバータスクリーン24の上方には箱形で下端開口のX,γ線遮蔽材26が設置されており、下端開口部には図4(b)に拡大して示したようにガラス基板27の下面に蛍光スクリーン28が設けられている。 Above the nuclear fuel rod 22 to be inspected, a converter screen 25 configured in a belt conveyor system is provided so as to be movable in the direction of arrow 24. A box-shaped X and γ-ray shielding material 26 having a lower end opening is installed above the converter screen 24. The lower end opening is formed on the lower surface of the glass substrate 27 as shown in FIG. A fluorescent screen 28 is provided.

X,γ線遮蔽材26の上端には高感度カメラ29と蛍光スクリーン密着機構30が取り付けられている。コンバータスクリーン24を回転移動させる機構の内部にはX,γ線遮蔽材31と中性子吸収材32が挿入されている。   A high-sensitivity camera 29 and a fluorescent screen contact mechanism 30 are attached to the upper end of the X and γ-ray shielding material 26. An X and γ ray shielding material 31 and a neutron absorbing material 32 are inserted into the mechanism for rotating the converter screen 24.

しかして、本発明に係る核燃料棒の検査装置の主要構成要素は中性子線を発生する中性子源17と、被検査核燃料棒22を透過した中性子線を記録するコンバータスクリーン24と、このコンバータスクリーンから放射された放射線を読み取る蛍光スクリーン28とである。   Thus, the main components of the nuclear fuel rod inspection apparatus according to the present invention are a neutron source 17 that generates neutron beams, a converter screen 24 that records neutron beams that have passed through the nuclear fuel rod 22 to be inspected, and radiation emitted from the converter screen. And a fluorescent screen 28 for reading the emitted radiation.

中性子線を発生する部分は中性子源17と中性子線の反射材19,速中性子を熱中性子に減速する減速材18および線束を揃えるコリメータ20とからなっている。コリメートした中性子線は測定対象の核燃料棒を透過して中性子線の透過の度合いを記録するコンバータスクリーン24を放射化する。   The neutron beam generating portion is composed of a neutron source 17, a neutron beam reflector 19, a moderator 18 that decelerates fast neutrons into thermal neutrons, and a collimator 20 that aligns the bundles of rays. The collimated neutron beam passes through the nuclear fuel rod to be measured and activates the converter screen 24 which records the degree of transmission of the neutron beam.

コンバータスクリーン24には熱吸収断面積が比較的大きく、半減期の短いインジウム(In)箔やジスプロシウム(Dy)箔を使用する。さらに放射化されたコンバータスクリーン24はベルトコンベアーで、中性子線およびX線,γ線を中性子吸収材32とX,γ線遮蔽材31で遮蔽された読み取り領域に移送される。   For the converter screen 24, an indium (In) foil or a dysprosium (Dy) foil having a relatively large heat absorption cross section and a short half-life is used. Further, the activated converter screen 24 is transferred by a belt conveyor to a reading region where neutrons, X-rays, and γ-rays are shielded by the neutron absorbing material 32 and the X, γ-ray shielding material 31.

読み取り領域では蛍光スクリーン密着機構30により蛍光スクリーン28と放射化されたコンバータスクリーン24を密着させる。蛍光スクリーン28はガラス基板27上に塗布または張り付けられている。蛍光スクリーン28はコンバータスクリーン24の放射化された部分から放出されるβ線によって発光する。   In the reading area, the phosphor screen 28 and the activated converter screen 24 are brought into close contact by the fluorescent screen contact mechanism 30. The fluorescent screen 28 is applied or pasted on the glass substrate 27. The fluorescent screen 28 emits light by β rays emitted from the activated portion of the converter screen 24.

蛍光スクリーン28に使用される蛍光材は色素を溶剤に溶かし樹脂化したシンチレータやGd2 O2 S:Pr,CeやGd3 Ga5 O12:Cr,Ce、Y2 SiO5 :Pr、(Y,Gd)2 O3 :Eu等のセラミックスタイプのシンチレータ,NaI:Tl、CsI:Tl等の結晶タイプのシンチレータである。またガラス基板27の中にも発光蛍光量の透過を阻害しない程度に鉛をドープしてある。   The fluorescent material used for the fluorescent screen 28 is a scintillator in which a dye is dissolved in a solvent to form a resin, Gd2 O2 S: Pr, Ce, Gd3 Ga5 O12: Cr, Ce, Y2 SiO5: Pr, (Y, Gd) 2 O3: Eu. Ceramic type scintillators such as NaI: Tl and CsI: Tl. The glass substrate 27 is also doped with lead to the extent that it does not impede the transmission of the amount of emitted fluorescence.

発光した蛍光を高感度なカメラ29で取り込みデジタル処理をして燃料の密度分布,濃縮度分布ならびに燃料中に含まれる中性子吸収材の分布を求める。カメラ29の前のレンズには発光する蛍光の波長に合わせたフィルターがつけられており、ノイズに対するシグナルの比率を高めている。   The emitted fluorescence is captured by a highly sensitive camera 29 and digitally processed to determine the density distribution, enrichment distribution, and distribution of neutron absorber contained in the fuel. The lens in front of the camera 29 is provided with a filter that matches the wavelength of the emitted fluorescence, thereby increasing the signal to noise ratio.

核燃料棒に新燃料ではなく使用済み燃料や長半減期の放射性核種等、核燃料棒自体から中性子線を放出する場合には、コリメータ20の部位に核燃料棒が位置する前に燃料から放出している中性子線でコンバータスクリーン24を事前に放射化し、バックグランドを測定しておき、後にコリメータ20の所で測定した結果を補正する。図4の検査装置は反時計方向に90度回転させて立てて用いてもよい。   When neutrons are emitted from the nuclear fuel rod itself, such as spent fuel and long-lived radionuclides, instead of new fuel, they are emitted from the fuel before the nuclear fuel rod is positioned at the collimator 20 site. The converter screen 24 is activated with neutrons in advance, the background is measured, and the result measured later at the collimator 20 is corrected. The inspection apparatus of FIG. 4 may be used by being rotated 90 degrees counterclockwise.

(a)は本発明の実施の形態に係る核燃料棒を一部切欠して縦断面で示す斜視図、(b)は(a)におけるA部を拡大して示す縦断面図。(A) is the perspective view which cuts out the nuclear fuel rod which concerns on embodiment of this invention, and shows a longitudinal section, (b) is the longitudinal cross-sectional view which expands and shows the A section in (a). 図1における混合セラミックス燃料体の他の例を示す斜視図。The perspective view which shows the other example of the mixed ceramic fuel body in FIG. 図1(a)における核燃料棒の上部を一部縦断面で示す斜視図。The perspective view which shows the upper part of the nuclear fuel rod in FIG. (a)は本発明に係る核燃料棒の検査装置の実施の形態を説明するための一部側面で示す縦断面図、(b)は(a)のB部を拡大して示す縦断面図。(A) is the longitudinal cross-sectional view shown by the partial side surface for demonstrating embodiment of the inspection apparatus of the nuclear fuel rod which concerns on this invention, (b) is the longitudinal cross-sectional view which expands and shows the B section of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1…被覆管、2…下部端栓、3…顆粒混合燃料領域、4…混合セラミックス燃料体、5…核燃料ノズル、6…非核燃料ノズル、7…中性子吸収材ノズル、8…締め付け加工部、9…ペレット燃料、10…メッシュ構造材、11…真空ガスプレナム構造材、12…薄膜、13…放射性放出ガス、14…スプリング、15…小径セラミックス粒子、16…検査装置本体、17…中性子源、18…減速材、19…反射材、20…コリメータ、21,32…中性子吸収材、22…被検査核燃料棒、23…矢印、24…コンバータスクリーン、25…矢印、26,31…X,γ線遮蔽材、27…ガラス基板、28…蛍光スクリーン、29…高感度カメラ、30…蛍光スクリーン密着機構。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cladding tube, 2 ... Lower end plug, 3 ... Granule mixed fuel area, 4 ... Mixed ceramic fuel body, 5 ... Nuclear fuel nozzle, 6 ... Non-nuclear fuel nozzle, 7 ... Neutron absorber nozzle, 8 ... Fastening processing part, 9 ... pellet fuel, 10 ... mesh structure material, 11 ... vacuum gas plenum structure material, 12 ... thin film, 13 ... radioactive emission gas, 14 ... spring, 15 ... small ceramic particles, 16 ... inspection device body, 17 ... neutron source, 18 ... Moderator, 19 ... Reflector, 20 ... Collimator, 21, 32 ... Neutron absorber, 22 ... Inspected nuclear fuel rod, 23 ... Arrow, 24 ... Converter screen, 25 ... Arrow, 26, 31 ... X, gamma ray shielding material 27 ... glass substrate, 28 ... fluorescent screen, 29 ... high sensitivity camera, 30 ... fluorescent screen adhesion mechanism.

Claims (1)

放射線を遮蔽する遮蔽材で構成された検査装置本体と、顆粒混合燃料領域と混合セラミックス燃料体が交互に充填された被検査燃料棒と、この検査装置本体内に収納した中性子源と、この中性子源の上方に設けられた減速材と、これら減速材と中性子源とを包囲して設けられた反射材と、前記減速材の上方に設けられたコリメータと、このコリメータの上方に移動可能に設けられた前記被検査燃料棒の上方に設けられて中性子によって放射化するコンバータスクリーンと、このコンバータスクリーンから放射される放射線を受けて発光する蛍光スクリーンと、この蛍光スクリーンの光を観察するカメラと、蛍光スクリーンおよびカメラを保持する箱型のガンマ線遮蔽材と、このガンマ線遮蔽材を上下方向に駆動する蛍光スクリーン密着機構とを有し、前記蛍光スクリーンは前記ガンマ線遮蔽材の下面に設けられて前記蛍光スクリーン密着機構により前記コンバータスクリーンに密着可能な構成としたことを特徴とする核燃料棒の検査装置 An inspection apparatus body composed of a shielding material for shielding radiation, a fuel rod to be inspected that is alternately filled with a granular mixed fuel region and a mixed ceramic fuel body, a neutron source housed in the inspection apparatus body, and the neutron A moderator provided above the source, a reflector provided surrounding the moderator and the neutron source, a collimator provided above the moderator, and movable above the collimator A converter screen provided above the fuel rod to be inspected and activated by neutrons, a fluorescent screen that emits light by receiving radiation emitted from the converter screen, a camera that observes the light of the fluorescent screen, A box-type gamma ray shielding material for holding the phosphor screen and the camera, and a phosphor screen adhesion mechanism for driving the gamma ray shielding material in the vertical direction; Has the phosphor screen inspecting apparatus of a nuclear fuel rod, characterized in that the adherable configuration to said converter screen by the gamma ray provided on the lower surface of the shielding material the fluorescent screen adhesion mechanism.
JP2004182274A 2004-06-21 2004-06-21 Nuclear fuel rod inspection equipment Expired - Lifetime JP3981103B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004182274A JP3981103B2 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Nuclear fuel rod inspection equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004182274A JP3981103B2 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Nuclear fuel rod inspection equipment

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05766196A Division JP3683975B2 (en) 1996-03-14 1996-03-14 Nuclear fuel rod

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004264314A JP2004264314A (en) 2004-09-24
JP3981103B2 true JP3981103B2 (en) 2007-09-26

Family

ID=33128822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004182274A Expired - Lifetime JP3981103B2 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Nuclear fuel rod inspection equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3981103B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101088436B1 (en) 2011-01-06 2011-12-01 삼창기업 주식회사 Moving type inspection die of nuclear fuel storage
JP6794169B2 (en) * 2016-08-05 2020-12-02 株式会社東芝 Reactor control rod inspection equipment and reactor control rod inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004264314A (en) 2004-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Craft et al. Neutron radiography of irradiated nuclear fuel at Idaho National Laboratory
US7582880B2 (en) Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite
US4795910A (en) Radiation-detection/scintillator composite and method of manufacture
RU2576532C2 (en) Primary neutron source multiplier assembly
US4617169A (en) Measurement of radionuclides in waste packages
EP1576618B1 (en) Method and apparatus for carrying out a mox fuel rod quality control
JP3981103B2 (en) Nuclear fuel rod inspection equipment
JP3683975B2 (en) Nuclear fuel rod
JP2011209028A (en) Apparatus and method for inspecting homogeneity of neutron poison
JP2526392B2 (en) Nondestructive inspection system for fuel rods for nuclear reactors
JPH11242094A (en) Device for inspecting vibration-packed fuel
Singh et al. Non destructive evaluation of irradiated nuclear fuel pins at cirus research reactor by neutron radiography
JPH0213736B2 (en)
JP2635860B2 (en) Radioactivity evaluation method for solidified radioactive waste
JP6137635B2 (en) Apparatus and method for measuring the amount of nuclear material in a damaged / molten fuel-containing material
JP4723966B2 (en) Np content inspection method and Np content inspection device
Kilby Development of radiation transport techniques for modelling a high-resolution multi-energy photon emission tomography system
Hori Project 8 Fundamental Research on Decommissioning of Reactor Facility (R4P8)
Finocchiaro From nuclear physics to applications: detectors for beam handling, medical diagnostics and radioactive waste monitoring
Caldwell et al. Measurement of transuranic content in wastes
Gribier Reactor antineutrino anomalies and searches for sterile neutrinos in Europe
RU2316064C2 (en) Method and device for quality control of mox fuel rods
WO2019239415A2 (en) Method and apparatus for measuring nuclear fuel burnup
Wood et al. A Filter for Fast Flux Testing in a Thermal Test Reactor
Gao Neutron and gamma radiography of UO₂ fuel and TRIGA fuel elements

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040621

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070306

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070626

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070628

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706

Year of fee payment: 3