JP4107910B2 - リサイクル燃料の貯蔵システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクル燃料の貯蔵システムに関し、特に、リサイクル燃料貯蔵の健全性を評価して監視するリサイクル燃料の貯蔵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉から排出されるリサイクル燃料は、長期間の密封的貯蔵が要請される。その密封貯蔵のために、キャスクが用いられる。キャスクは、貯蔵専用キャスクと、運搬専用キャスクとがある。キャスクとして、コンクリート製キャスクと金属製キャスクとが知られている。コンクリート製キャスクは、キャニスタを内蔵している。キャニスタは、リサイクル燃料を貯蔵する。キャスクの本体を構成するコンクリート壁は、放射線を遮蔽する。金属製キャスクは、それ自体が放射線遮蔽性を有していて、貯蔵と運搬とに併用され得る。キャニスタ又はキャスクの内部のリサイクル燃料は、ガス特にヘリウムガスの雰囲気中に置かれている。キャニスタの内部とキャニスタの外部との間の密封性の健全性、又は、キャスクの密閉性が高精度に知られることが求められる。
【０００３】
そのような健全性を監視するためには、ヘリウムガスの漏れを知ることが重要である。ヘリウムガスの漏れを知ることは、技術的に困難な面がある。ヘリウムガスの漏れを間接的に知る技術は、特開２００２−４８８９８号で知られている。その技術は、キャスクの周辺の圧力と温度の時間的分布を求めることにより、キャスクの密封状態を検出するキャスク用モニタリング装置である。
【０００４】
キャニスタの内部で核物質の崩壊熱を受ける気体は、キャニスタの内部で対流している。内部圧力変動に起因する対流は、原因に対して時間遅れの現象であり、一般的には不安定である。対流により運搬される熱を受けるキャスクの温度変化は、核物質の崩壊の時間変動を忠実に表していないから、対流と核物質崩壊又は放射性物質の放射線放射とに起因する温度の時間変動は、自らが発熱源であるキャニスタの中の核物質崩壊に１対１に対応していない。このような公知のモニタリング装置は、キャスクの内部の物理的状態を検出しているが、リサイクル燃料を直接に密封しているキャニスタの内部の物理的状態を直接的に検出していないから、温度変化の真の原因を捉えることが困難である。
【０００５】
金属製キャスクは、その構造の点で、コンクリート製キャスクに対してその密封性の維持方法が異なる。密封空間の中では、圧力と温度とは近似的にはＰＶ＝ｎＲＴで知られる関係を保持する。温度センサを配置することができる部位を有さないリサイクル燃料保持器では、温度センサに代わり圧力センサを配置することが有効である。金属キャスクでは、圧力センサを配置することができる。一般的には、温度に等価的に対応する圧力センサが温度センサに代えられて用いられる得る。
【０００６】
キャニスタ内部の物理的状態の健全性のより確かな確認が求められる。その健全性の評価には、より高い信頼性が求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、キャニスタ内部の物理的状態をより確かに確認してより高い信頼性を担保する技術を確立することができるリサイクル燃料の貯蔵システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器（４，４’，５）と、貯蔵器（４，４’）の第１位置に配置される第１物理量計測器（１７）と、第１位置の第１物理量（Ｔ１）に影響を与える第２位置に配置される第２物理量（Ｔ２）を計測する第２物理量計測器（２１）と、第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）との関係に基づいて第１位置の未来物理量を予測する数学的モデルにより貯蔵器（１）の健全性を数値的に且つ統計的に評価する健全性指数を計算する計算器（３）とから構成されている。第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）は、時系列の測定値である。その測定値は、温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量（圧力）である。
【００１０】
第１位置としては、貯蔵器（１，４，４’，５）の表面に含まれる任意の位置が好適に例示される。第２位置としては、貯蔵器（１，４，４’，５）の側面の任意の位置が好適に例示される。この場合、第１位置は第２位置より鉛直方向上方にある。２位置間の物理量（温度）の関係に基づいて、健全性が判断される。２点の温度は、互いに影響を与え合う関係にある。特に、対流が生じる空間中では、下方の点の温度は上方の点の温度に強く影響する。核燃料が放出する熱粒子、γ線は、連鎖反応能力を依然として保持していて、容器内の熱分布は統計的に且つダイナミックに変動するが、長期的には統計的に規則性を持って変動している。その規則性が規定される規則性の範囲にあれば、容器内部は確率統計的に健全性を保持している。貯蔵器（４）の表面の任意の局所領域の物理量（温度）は、その中の他の任意の局所領域の物理量に影響を与える。２点の物理量に基づく統計的数値的判断は、他の点の物理量が組み込まれた統計的判断であり、健全性判断の信頼性が向上する。
【００１１】
第２物理量は圧力の次元を持ち得る。この場合、圧力は温度に物理的に一意に規定される。第２物理量計測器（２１）は密閉空間（５５）の中の第２位置の圧力（Ｐ）を計測する。貯蔵器（４’）は、本体（７’）と、本体（７’）に結合する第１蓋（５４）と、第１蓋（５４）と本体（７’）とにより密封される第２蓋（５３）とから構成され得る。この場合には、第１物理量は第１蓋（５４）の表面温度（Ｔ１）であり、密閉空間（５５）は第１蓋（５４）と第２蓋（５３）とで囲まれる空間である。密閉空間（５５）の中で、温度は圧力に概ね等価である。
【００１２】
貯蔵器（１）は、第１貯蔵器（４）と、第１貯蔵器（４）の内部に収納される第２貯蔵器（５）とから構成され得る。この場合には、第１貯蔵器（４）はキャスクと通称され、第２貯蔵器（５）はキャニスタと通称される。この場合には、第１物理量（Ｔ１）は第２貯蔵器（５）の上面温度であり、第２物理量（Ｔ２）は第２貯蔵器（５）の側面温度である。第１温度である上面温度は、対流により第２温度である側面温度の影響を受ける。計算器（３）は、健全性指数が規定値より大きくなる回数が規定回以上である場合に警報を出力することが好ましい。
【００１３】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器本体（４）と、貯蔵器本体（４）の内部の密封容器（５）の表面の第１位置に配置される第１物理量計測器（１７）と、その表面の第２位置に配置される第２物理量計測器（２１）と、第１物理量計測器（１７）が計測する第１物理量（Ｔ１）と第２物理量計測器（２１）が計測する第２物理量（Ｔ２）との関係に基づいて第１位置の未来物理量を予測することにより貯蔵器本体（４）の健全性を数値的に且つ統計的に評価する健全性指数を計算する計算器（３）とから構成されている。第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）は、時系列の測定値であり、その測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量（圧力）である。第１位置は第２位置よりその表面の中で上位又は下位であり得る。
【００１４】
健全性指数は、第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）との差である物理量差の平均（Ｍ）とその物理量差の標準偏差（σ）とに基づいて計算されることは重要である。平均Ｍと標準偏差σとにより確立された統計理論が適用され得る。現在時刻の第１温度が健全性指数（Ｋ１）で定義され、正の数Ｎが用いられて、健全性指数（Ｋ１）が（Ｍ＋Ｎσ）と（Ｍ−Ｎσ）との間にあれば健全であると判断される。このような数値範囲化の統計処理により、健全性を客観的に実行することができる。このような処理は、漏れの開始の後に時間が経過し、漏れが少なくなって容器内が再び安定化した場合の健全性判断に有利である。
【００１５】
第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、貯蔵器本体（１）の周囲の環境の温度がＴ３で表され、健全性指数（Ｋ２）は、後述される式で表される重回帰モデルにより計算される。重回帰モデルにより過去の長期間の実績が認められている統計的データに基づいて、より信頼性が高い健全性の判断がより客観的に可能である。現在時刻の第１温度が健全性指数（Ｋ２）で定義され、正の数Ｎが用いられて、前記健全性指数がＮσと−Ｎσとの間にあれば、当該システム又は容器（１）は健全であると判断される。このような処理は、漏れの開始の後に時間が経過し、漏れが少なくなって容器内が再び安定化した場合の健全性判断に有利である。
【００１６】
又は、第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、貯蔵器本体（１）の周囲の環境の温度がＴ３で表される。この場合、健全性指数（Ｋ３）は、後述される式（式（４））で表される重回帰モデルにより計算され、健全性指数は予測値Ｔ１’と現実の第１温度Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される。周囲環境の温度が参酌される健全性の判断は、その信頼性が更に向上する。
【００１７】
又は、第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、貯蔵器本体（１）の周囲の環境の温度がＴ３で表される。この場合、健全性指数は、後述される式（式（４’））で表される重回帰モデルにより計算される。健全性指数は、予測値Ｔ１’と現実の第１温度Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される。信頼性が更に向上する。
【００１８】
貯蔵器には、貯蔵器本体（４）を密閉的に囲む内部容器（５）が追加され得る。ここで、貯蔵器は二重化され、いわゆるキャスクとキャニスタから構成される。この場合、対流空間（１０）は、キャスク（４）とキャニスタ（５）との間に形成される。内部容器（５）と貯蔵器本体（４）との間に対流空間（１０）が形成され、第１温度計測器（１７）は貯蔵器本体（５）の天井部位（６）の上面の温度を計測し、第２温度計測器（２１）は貯蔵器本体（４）の側壁部位の外側面の温度を計測する。内部容器（５）は通路（９，１１）を介して外界に通じ、第３温度Ｔ３はその外界の温度、いわゆる室温としての気温である。貯蔵器本体（１）は鉛直方向の軸心線に対して線対称であることが好ましい。既述のように二重化されている場合、内部容器（５）はその軸心線に対して線対称であることが好ましい。線対称構造は、対流空間の中の対流の乱流化を抑制し、平均又は標準偏差を用いる統計処理の精度を高くすることができる。
【００１９】
第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、健全性指数は、時系列の上の時刻と、第１温度Ｔ１と、第２温度Ｔ２とにより作成される重回帰モデルにより計算され、健全性指数は、予測値Ｔ１’と現実の第１温度Ｔ１との誤差に関する誤差平均であり、誤差平均が有意に零と異なれば健全ではないと判断される。このような統計処理は、漏れが緩やかであり誤差の平均と標準偏差の変化が小さい場合の健全性判断に有利である。
【００２０】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器本体（１）と、貯蔵器本体（１）の内部のキャニスタ（５）の表面の第１位置に配置される第１温度計測器（１７）と、キャニスタ（５）の外の第２位置に配置される第２温度計測器（２１）と、第１温度計測器（１７）が計測する時系列第１温度（Ｔ１）のうちの特定温度（ｔａ）に対応して第２温度計測器（２１）が計測する時系列第２温度（Ｔｓ）の平均Ｍと標準偏差σを計算する計算器（３）とから構成されている。統計処理の方法は、特定温度（ｔａ）で判断され、統計処理はより簡素であるが、重回帰モデルによらずに高信頼性を保持することができる。このような統計処理は、第２温度が貯蔵器を保管する保管空間の気温である場合に特に適正であり、昼間と夜間のような時間帯別の温度変化傾向がより強い場合の健全性をより有効に判断することができる。
【００２１】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器（４’）と、貯蔵器（４’）の表面の上の第１位置に配置され第１位置の第１物理量Ｔ１を計測する第１物理量計測器（５８）と、貯蔵器（４’）の中の密封空間（５５）の中にあり第１位置の物理量Ｔ１に影響を与える第２位置に配置され第２位置の第２物理量Ｔ２を計測する第２物理量計測器（５７）と、貯蔵器（４’）の外にあり第１物理量Ｔ１と第２物理量Ｔ２に影響を与える第３位置に配置され第３位置の第３物理量Ｔ３を計測する第３物理量計測器（２４）と、第１物理量Ｔ１と第２物理量Ｔ２と第３物理量Ｔ３との関係に基づいて健全性指数を計算する計算器（３）とから構成されている。第１物理量Ｔ１と第２物理量Ｔ２と第３物理量Ｔ３とは、時系列の測定値であり、その測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量であり、健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１＝ａ０＋ａ１Ｔ１＋ａ２Ｔ２＋ａ３Ｔ３＋ａ４（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ５（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）＋ａ６（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６：モデルに固有であり零又は零でない係数でありこれら６つのうちの３つは零ではない。
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：時系列の最新時刻
（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）：時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における第１物理量と第２物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）：時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における第１物理量と第３物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）：時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における第３物理量と第１物理量の物理量差
により計算される。更に、健全性指数は、予測値Ｔ’１と現実の第１物理量Ｔ１との関係に基づいて計算される。このような式の右辺の複数項のうちの任意に組み合わされる複数項の相関により、貯蔵器の種類に適合して最適切な物理量予測が実行され得る。
【００２２】
健全性指数は、予測値Ｔ’１と現実の第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算されることは既述の通りである。第１物理量と第３物理量は温度であり、第２物理量は圧力であり得る。
【００２３】
既述の多様な統計処理方法は、その全部又はその一部が組み合わせられて実施されることにより、多様な物理的状態遷移に対して適正に対応することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による原子力のリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器が健全性確認装置とともに設けられている。その貯蔵器１は、図１に示されるように、温度計測系２を介して、健全性確認装置３に接続している。貯蔵器１は、コンクリート製の外側保護筒（キャスクといわれる）４と炭素鋼製の内部容器（キャニスタといわれる）５とから構成されている。キャスク４は、上蓋６と円筒壁７と下蓋８とから形成されている。上蓋６と円筒壁７との間には、複数の上側空気流通路９が形成されている。複数の上側空気流通路９は、非対称対流生成抑制のために、キャスク４の中心鉛直線に対して対称に形成されている。下蓋８と円筒壁７との間には、複数の下側空気流通路１１が形成されている。複数の下側空気流通路１１は、非対称対流生成抑制のために、キャスク４の中心鉛直線に対して対称に形成されている。キャスク４とキャニスタ５との間の空間は、対流が生成される対流空間１０である。
【００２５】
キャニスタ５は、キャスク４の下蓋８の上面に安定的に載置されている。キャニスタ５は、リサイクル燃料１２を収納している。リサイクル燃料１２は、バスケットに収納された状態でキャニスタ５に収容されている。リサイクル燃料１２の内部には、ガス強制循環路１３が形成されている。キャニスタ５の内部に充填されているガスとしては、Ｈｅガスが好適に用いられる。そのＨｅガスは、ガス強制循環路１３に導入され、リサイクル燃料１２が生成する熱を奪ってその熱をキャニスタ５の中に均一に分散させる。
【００２６】
温度計測系２は、第１温度計測系１４と第２温度計測系１５と第３温度計測系１６とから構成されている。第１温度計測系１４は、第１温度計測器１７と第１温度信号線１８とから構成されている。第１温度計測器１７が計測する温度は、第１電気信号１９に変換され第１温度信号線１８を介して健全性確認装置３に送信される。第２温度計測系１５は、第２温度計測器２１と第２温度信号線２２とから構成されている。第２温度計測器２１が計測する温度は、第２電気信号２３に変換され第２温度信号線２２を介して健全性確認装置３に送信される。第３温度計測系１６は、第３温度計測器２４と第３温度信号線２５とから構成されている。第３温度計測器２４が計測する温度は、第３電気信号２６に変換され第３温度信号線２５を介して健全性確認装置３に送信される。
【００２７】
第１温度計測器１７は、キャニスタ５の高位側の位置、特に、キャニスタ５の天井壁の上面の温度を直接に測定する。第１電気信号１９は、キャニスタ５の低位側の位置、特に、キャニスタ５の側壁の外側面の中位の位置の温度を直接に測定する。第３温度計測器２４は、キャスク１を保管している保管室（図示されず）の内部の定点の室温（気温）を直接に測定する。キャニスタ５の温度を計測する温度計測器は、２つに限られず、更に多くが追加的に配置され得る。そのように追加される温度計測器は、既述の中位の位置よりも高い位置又はそれより低い位置の温度を測定するために配置される。
【００２８】
健全性確認装置３は、第１温度算出器２７と第２温度算出器２８と第３温度算出器２９とを形成している。第１温度算出器２７は、第１電気信号１９を第１温度Ｔ１に変換してその温度Ｔ１を出力する。第２温度算出器２８は、第２電気信号２３を第２温度Ｔ２に変換してその温度Ｔ２を出力する。第３温度算出器２９は、第３電気信号２６を第３温度Ｔ３に変換してその温度Ｔ３を出力する。第１温度Ｔ１は、時系列第１温度Ｔ１｛Ｔ１（ｔｓ），Ｔ１（ｔｓ−１），・・・，Ｔ１（ｔｓ−ｎ）｝として計測されている。第２温度Ｔ２は、時系列第２温度Ｔ２｛Ｔ２（ｔｓ），Ｔ２（ｔｓ−１），・・・，Ｔ２（ｔｓ−ｎ）｝として計測されている。第３温度Ｔ３は、時系列第３温度Ｔ３｛Ｔ３（ｔｓ），Ｔ３（ｔｓ−１），・・・，Ｔ３（ｔｓ−ｎ）｝として計測されている。それらの時刻列の長さとして、共通の１週間が適正に例示される。時系列上で隣り合う時刻の時間幅として、３０分が適正に例示される。
【００２９】
健全性確認装置３は、温度差計算器３１を形成している。時系列第１温度Ｔ１と時系列第２温度Ｔ２は、温度差計算器３１に入力する。健全性確認装置３は、更に、同一時刻の時系列第１温度Ｔ１と時系列第２温度Ｔ２との温度差（Ｔ２−Ｔ１）を計算する。健全性確認装置３は、更に、平均・標準偏差計算器３２を形成している。温度差（Ｔ２−Ｔ１）は、温度差計算器３１から出力されて平均・標準偏差計算器３２に入力する。平均・標準偏差計算器３２は、温度差（Ｔ２−Ｔ１）に関する温度差平均Ｍと、温度差（Ｔ２−Ｔ１）に関する温度差標準偏差σとを計算する。
【００３０】
健全性確認装置３は、更に、第１健全性指標を計算する第１健全性指標計算器３３を形成している。温度差平均ｍと温度差標準偏差σとは、平均・標準偏差計算器３２から出力されて第１健全性指標計算器３３に入力する。第１健全性指標計算器３３は、上側平均偏差複合値ｍσ（＋）と下側平均偏差複合値ｍσ（−）を計算する：
ｍσ（＋）＝Ｍ＋Ｎσ・・・（１−１）
ｍσ（−）＝Ｍ−Ｎσ・・・（１−２）
第１健全性指標Ｋ１は、現実に計測される現在時刻の第１温度として（同定されて）下記式で定義される：
ｍσ（−）＜Ｋ１＜ｍσ（＋）
ここで、Ｋ１はｍσ（＋）とｍσ（−）を含むことができる。式（１−１，２）に表現されている数Ｎは、正の数である。Ｎとして、経験則的に２又は３が適正である。
【００３１】
第１健全性指標計算器３３は、第１健全性指標Ｋ１が存在すれば、第１健全性存在信号３４を出力する。第１健全性指標計算器３３は、第１健全性指標Ｋ１が存在しなければ、第１健全性不存在信号３５を出力する。健全性確認装置３は、更に、第１健全性存在不存在報知器３６を形成している。第１健全性存在信号３４又は健全性不存在信号３５は、第１健全性存在不存在報知器３６に入力する。第１健全性存在不存在報知器３６は、第１健全性存在信号３４に基づいて青色ランプ（図示されず）を点灯する。又は、第１健全性存在不存在報知器３６は、第１健全性不存在信号３５に基づいて赤色ランプ（図示されず）を点灯し、且つ、警報音を発生する。
【００３２】
第１健全性指標計算器３３は、健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する第１遷移回数を計数する。健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する間に、第１遷移区間が設けられることが好ましい。第１健全性不存在信号３５は、第１遷移回数Ｍ１（例示：３）を越えてＭ１＋１にならない限り第１健全性指標計算器３３から出力されないことが好ましい。
【００３３】
リサイクル燃料１２の熱発生分布の存在により、キャニスタ５の中の温度分布状態はダイナミックに変動している。温度分布状態の変動により、キャニスタ５の内圧はダイナミックに変化して、キャニスタ５の内部でＨｅガスの不規則な対流が発生する。第１温度Ｔ１のうちの瞬間値が平均値から大きくずれることは、偶然的に（非線形現象的に）あり得ることであり、その温度計測位置が温度状態として異常であると判断することは不適正である。第１温度Ｔ１は、対流の存在により、下側の計測点の第２温度Ｔ２の影響を受けやすい。両温度差が瞬間的に平均から大幅にずれることは、偶然的にあり得ることであり、キャニスタ５の内部のいずれかの領域が温度状態として異常であると判断することは不適正である。温度差平均と温度差標準偏差とを２変数とする経験則的関数式（実験式）は、経験則的に局所的異常点の存在を高確率で予測することができる。
【００３４】
健全性確認装置３は、更に、重回帰モデル作成器３７を構成している。時系列第１温度Ｔ１は、時系列第２温度Ｔ２と時系列第３温度Ｔ３とともに重回帰モデル作成器３７に入力する。重回帰モデル作成器３７のハード部分には、重回帰モデルが記載されている。重回帰モデルは、次式で表される：
式（２）は、時々刻々に更新され続ける。ここで、（ｔｓ−ｊ）は、既述の時刻列｛ｔｓ，ｔｓ−１，・・・，ｔｓ−ｎ｝のうちの最新時刻ｔｓ（例示：現在時刻）からｊ番目に過去である時刻を示し、（ｔｓ−ｋ）は、時刻列｛ｔｓ，ｔｓ−１，・・・，ｔｓ−ｎ｝のうちの最新時刻からｋ番目に過去である時刻を示している。Ｔ３は時刻（ｔｓ−ｊ）の気温（第３温度）Ｔ３を示し、Ｔ２は時刻（ｔｓ−ｋ）の第２温度（キャニスタ５の中位の位置の温度）を示している。Ｔ’１（ｔｓ＋１）は、未来時刻の第２温度Ｔ１に対応する第２温度対応予測値を示している。式（１）の右辺の第１項は、重回帰モデルの定数項である。ａ１とａ２は、重回帰係数である。
【００３５】
式（２）のモデルは、過去の長期のデータに基づき、３つの係数ａ１，ａ２，ａ３が重回帰分析により算出される。式（２）は、気温と下位側の計測点の第２温度Ｔ１とが参酌されて上位側の計測点の第１温度Ｔ’１を予測するモデルとして妥当である。過去の温度の２つの計測時刻（ｔｓ−ｊ）と（ｔｓ−ｋ）は、２つの計測点の過去の温度が現在時刻の第１温度Ｔ１に影響する時間遅れの程度として経験則的に規定されている。図２は、式（２）のグラフ表現である。
【００３６】
図３は、モデルに基づく予測値Ｔ’１とモデル化時に用いた実測値Ｔ１とから標準偏差を計算するための誤差を示している。図で、実線は実測値Ｔ１を示し、点線は予測値Ｔ’１を示している。時刻ｔｉでは実測値Ｔ１は予測値Ｔ’１より大きく、時刻（ｔｉ−１）では実測値Ｔ１は予測値Ｔ’１より小さく、時刻（ｔｉ−２）では実測値Ｔ１は予測値Ｔ’１より大きい。重回帰モデル作成器３７は、時刻列｛ｔｓ，・・・，ｔｓ−ｎ｝の全時刻で誤差（Ｔ’１−Ｔ１）を計算する。
【００３７】
健全性確認装置３は、標準偏差計算器３８を更に構成している。誤差（Ｔ’１−Ｔ１）は、標準偏差計算器３８に入力する。標準偏差計算器３８は、（ｎ＋１）個の誤差（Ｔ’１−Ｔ１）に関して予測誤差標準偏差σを計算する。健全性確認装置３は、更に、第２健全性指標計算器３９を構成している。予測誤差標準偏差σは、第２健全性指標計算器３９に入力する。第２健全性指標計算器３９は、第２健全性指標Ｋ２を計算する。第２健全性指標計算器３９は、上側予測誤差標準偏差ｍσ（＋）と下側予測誤差標準偏差ｍσ（−）とを計算する。
ｍσ（＋）＝Ｍ＋Ｎσ・・・（３−１）
ｍσ（−）＝Ｍ−Ｎσ・・・（３−２）
第２健全性指標Ｋ２は、現在時刻の現実の第１温度として、下記式で定義される：
ｍσ（−）＜Ｋ２＜ｍσ（＋）
ここで、Ｋ２はｍσ（＋）とｍσ（−）を含むことができる。式（３−１，２）に表現されている数Ｎは、正の数である。Ｎとして、経験則的に２又は３が適正である。
【００３８】
第２健全性指標計算器３９は、第２健全性指標Ｋ２が存在すれば、第２健全性存在信号４１を出力する。第２健全性指標計算器３９は、第２健全性指標Ｋ２が存在しなければ、第２健全性不存在信号４２を出力する。健全性確認装置３は、更に、第２健全性存在不存在報知器４３を形成している。第２健全性存在信号４１又は第２健全性不存在信号４２は、第２健全性存在不存在報知器４３に入力する。第２健全性存在不存在報知器４３は、第２健全性存在信号４１に基づいて青色ランプ（図示されず）を点灯する。又は、第２健全性存在不存在報知器４３は、第２健全性不存在信号４２に基づいて赤色ランプ（図示されず）を点灯し、且つ、警報音を発生する。
【００３９】
第２健全性指標計算器３９は、健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する第２遷移回数を計数する。健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する間に、第２遷移区間が設けられることが好ましい。第２健全性不存在信号４２は、第２遷移回数Ｍ１（例示：３）を越えてＭ１＋１にならない限り第２健全性指標計算器３９から出力されないことが好ましい。
【００４０】
重回帰モデル作成器３７に記述されているモデルは、式（２）に代えられて、下記の式（４）が選択的に用いられる。
式（４）は、時々刻々に更新され続ける。ここで、（ｔｓ−ｊ）と（ｔｓ−ｋ）は、式（２）に同じように既述の通りである。Ｔ２とＴ３は、式（２）に同じように既述の通りである。式（４）の右辺の第３項は、式（２）の右辺の第３項と異なっている。式（４）のその第３項は、式（２）のその第３項のＴ２に代えられて、（Ｔ２−Ｔ１）が用いられている。Ｔ’１（ｔｓ＋１）は、未来時刻の第２温度Ｔ１に対応する第２温度対応予測値を示している。ａ０’とａ１’とａ２’は、重回帰係数である。
【００４１】
式（４）のモデルは、過去の長期のデータに基づき、３つの係数ａ１’，ａ２’，ａ３’が重回帰分析により算出される。式（４）は、気温と、下位側の計測点の第２温度Ｔ１と上位側の計測点の第１温度Ｔ１との差（Ｔ２−Ｔ１）が参酌されている。温度落差が参酌されることにより、第２温度の影響が緩やかに第１温度Ｔ１に影響する現象をより正確に捉えることができる。モデルに基づく予測値Ｔ’１とモデル化時に用いた実測値Ｔ１とから標準偏差を計算する点は、式（２）のモデルに同じである。式（２）の形態の標準偏差計算器３８と第２健全性指標計算器３９と第１健全性存在不存在報知器４３とから構成される健全性判断は、実施の式（４）の形態に共通している。
【００４２】
式（４）は、更に高信頼度が次式（４’）により与えられる。
式（４’）では、式（４）の右辺に更に第４項が付加されている。その第４項は、ａ３（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｌ）で与えられ、上位側位置の第１温度Ｔ１と気温Ｔ３の温度差が第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の温度差とともに健全性判断のために参酌される。式（４’）に基づいて、既述の温度差標準偏差σが計算され、第３健全指標Ｋ３が求められる計算過程は、重回帰モデル作成器３７と標準偏差計算器３８とにより第１健全性指標Ｋ１と第２健全性指標Ｋ２を計算する過程に全く同じである。この場合、第２温度算出器２８が出力する第２温度Ｔ２は、第３温度算出器２９が出力する第３温度（気温）Ｔ３とともに重回帰モデル作成器３７に入力される。このような２つの温度差の参酌は、健全性判断の信頼性を更に高くすることができる。
【００４３】
式（２）に基づく第１健全性指標Ｋ１と式（４）に基づく第２健全性指標Ｋ２と式（４’）に基づく第３健全性指標Ｋ３について、それらの指標有意性をそれぞれに判断することが重要である。その指標有意性は、予測値と実測値の差である誤差（Ｔ’１−Ｔ１）の平均により有効に判断される。モデル作成は、誤差の平均が零になる係数ａ１〜ａ３の決定である。このように作成された式（２）又は式（３）のモデルに従って行われる現実の監視運転で、誤差平均Ｍが算出される。正常時には誤差平均Ｍの期待値は零であるが、異常時には、誤差平均Ｍは零と有意に異なる場合がある。：
｜Ｍ−０｜＞０・・・・（５）
【００４４】
図４に示されるように、異常があれば、誤差は時間経過とともに増大する傾向が明らかに存在する。図５に示されるように、モデル作成時の誤差分布は、誤差が零である基準線に対して対称的であるが、実運転の長期間の経過とともに、その誤差分布の中心線は、点線表示楕円線で示されるように、誤差平均Ｍが零ではない値にシフトする。この誤差平均Ｍが統計的に有意に（信頼度は例えば９５％又は９９％）零と異なれば、異常の発生が強く示唆される。
【００４５】
図６は、特定気温を重視して信頼性低下度を知る表面温度領域を示している。図６で、横軸は気温Ｔａ（＝Ｔ３）を示し、縦軸は表面温度（第１温度Ｔ１）を示している。気温Ｔａ（微小温度範囲にある気温）に関して、既述の量（Ｍ±Ｎσ）が計算される。気温Ｔａに対応する表面温度Ｔｓが、次式で段階的に表示される。
Ｔａ：Ｍ−Ｎσ＜Ｔｓ＜Ｍ＋Ｎσ・・・（６）
式（６）で表される範囲は、縦軸に平行である線分Ｌで表されている。Ｔｓがこの範囲Ｌにあれば、高信頼性が保持されている。Ｔｓがこの範囲Ｌから外れれば、高信頼性が失われつつあり、警報が発生される。範囲Ｌは、気温Ｔ３（＝Ｔａ）の関数であり、そのような関数は一般的に楕円領域である。楕円領域の中は高信頼性保持を示し、楕円領域の外は高信頼性喪失移行を示している。
【００４６】
下位側位置の温度変化は、特に漏れに起因する圧力変動に対応する対流に起因して、上位側位置の温度変化に影響し、且つ、キャニスタ又はキャスクの外部の温度、特に、保管室の気温は下位側位置の温度変化を介して上位側位置の温度に影響する。このような２つの温度因子と２つ又は３つの温度差とが参酌される温度変化の予測は、単一点の温度と単一点の温度差とに基づく温度変化予測に比べて、統計的には格段にその信頼性が向上し、放射性廃棄物の保管の信頼性が向上する。
【００４７】
図７は、本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムの実施の他の形態を示している。実施の本形態では、キャニスタはなく、キャスクのみで形成されている。実施の本形態のキャスク４’は、金属製であり、それの内部にキャニスタは存在しない。キャスク４’は、上蓋６’と円筒壁７’と底部８’とから形成されている。円筒壁７’と底部８’とは金属製の一体的物体であり、上蓋６’と円筒壁７’との間には密閉構造が介設されている。その密閉構造は、第１金属ガスケット５１と第２金属ガスケット５２とから構成されている。
【００４８】
上蓋６’は、円筒壁７’の輪形状の上面に密着してキャスク４’の内部空間を完全的に密閉する一次蓋５３と、円筒壁７’の輪形状の上面に密着してキャスク４’の内部空間を更に完全的に密閉する二次蓋５４とから構成されている。二次蓋５４は、一次蓋５３の外側に配置されている。一次蓋５３は、円筒壁７’と二次蓋５４とにより完全的に密閉される内部空間の中に配置されている。第１金属ガスケット５１は、二次蓋５４の下面と円筒壁７’の上面とが接合する密着面の間に介設されるシール部材である。第２金属ガスケット５２は、一次蓋５３の下面と円筒壁７’の上面とが接合する密着面の間に介設されるシール部材である。
【００４９】
一次蓋５３と二次蓋５４との間に、蓋間空間５５が積極的に（設計的に）設けられている。蓋間空間５５に４気圧程度の気圧でＨｅガスが封入されている。第２金属ガスケット５２に性能劣化が生じた場合には、高圧のＨｅガスがリサイクル燃料貯蔵室５６に流れ込み、リサイクル燃料貯蔵室５６の中の放射性物質が第２金属ガスケット５２を介して流出することはない。第１金属ガスケット５１に性能劣化が生じた場合には、高圧のＨｅガスが大気中（当該キャスクを保管している貯蔵施設の中の空気）に流れ込み、蓋間空間５５の中の放射性物質が大気中に流出することはない。
【００５０】
一次蓋５３の上面側に圧力計５７が配置されて設けられている。圧力計５７は、蓋間空間５５の中のＨｅガスの圧力を計測する。温度センサ５８は、二次蓋５４の外側面である表面の表面温度を計測する。二次蓋５４は、一次蓋５３にボルトを介して結合され、二次蓋５４は一次蓋５３に対して着脱可能であり、圧力計５７は交換可能に配置されている。
【００５１】
リサイクル燃料貯蔵室５６の中のリサイクル燃料が生成する熱は、一次蓋５３を介して蓋間空間５５の中のＨｅガスに伝達される。一次蓋５３の中の状態を示す熱は、二次蓋５４の内部を伝達して二次蓋５４の表面側に伝達する。その表面温度は、温度センサ５８により計測されて、図１に示される既述の第１電気信号１９に相当する電気信号に変換され第１温度信号線１８に相当する信号線１８を介して第１温度算出器２７に入力される。その表面温度は、既述のＴ１に対応する。蓋間空間５５の中の圧力Ｐは、圧力計５７により計測されて、図１に示される既述の第２電気信号２２に相当する電気信号に変換され第２温度信号線１８に相当する信号線１８を介して第２温度算出器２８に入力される。その圧力Ｐは、既述のＴ２に対応する。
【００５２】
既述の式（２），（４），（４’）は、それぞれに、Ｔ２がＰに読み替えられて、下記式（２−１），（４−１），（４’−１）に読み換えられる。
ここで、係数ａ０，ａ１，ａ２，ａ３は新たな係数として読み替えられる。温度Ｔ３は、既述の式（２），（４），（４’）と読替え後の式（２−１），（４−１），（４’−１）とで共通である。式（２−１），（４−１），（４’−１）で、ｋは圧力Ｐから温度に変換する次元変換係数である。近似的に、ＰＶ＝ｎＲＴであるから、蓋間空間５５の中の圧力は、温度に読み替えられることが可能である。
【００５３】
圧力と温度が近似的に等価変換され得る状態で圧力又は温度が計測される場合には、計測される３つの温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と１つの予測温度Ｔ’の４つの温度を要素とする集合の任意の個数の要素又は元は、圧力に読み替えられ得る。既述の重回帰モデルは、例示的に、次式で表される重回帰モデルに変更され得る。：
【００５４】
重回帰モデルは、一般的に次式で表現される。
Ｔ’１＝ａ０＋ａ１Ｔ１＋ａ２Ｔ２＋ａ３Ｔ３＋ａ４（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ５（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）＋ａ６（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６は、モデルに固有であり零又は零でない係数であり、これら６つのうちの３つは零ではない。変数Ｔは、温度又は温度に等価である他の物理量を示す。Ｔ’１（ｔｓ＋１）は、第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値であり、ｔｓは時系列の最新時刻であり、（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）は時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における第１物理量と第２物理量の物理量差であり、（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）は時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における第１物理量と第３物理量の物理量差であり、（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）は時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における第３物理量と第１物理量の物理量差である。
【００５５】
温度Ｔが圧力Ｐに読み替えられ場合には、図２と図３と図６の縦軸は、圧力を示すが、Ｔ＝ｋＰであり、次元定数ｋが用いられて、図２と図３と図６の縦軸はそのままに温度又は圧力を示す。
【００５６】
互いに影響しあう複数点位置の物理量のダイナミックな変動は、統計的にある程度の精度で長期的に法則化されるが、核燃料貯蔵器の中の非線形現象の特異な現象は、ある程度の精度で経験則的に知られている長期的法則から外れることがあり得る。そのような特異な現象は、異常現象であることがあり得るので、そのような異常現象の予測は、核燃料貯蔵のために重要である。既述のモデルは、密封機能と遮蔽機能と臨界防止機能と除熱機能とを合わせ持つ核燃料貯蔵器の異常現象の予知の精度を格段に向上させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、異常現象発生の未来予測が可能であり、信頼性が統計的に格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムの実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、温度の時間的部分を示すグラフである。
【図３】図３は、誤差を示すグラフである。
【図４】図４は、偏差の時間的変動を示すグラフである。
【図５】図５は、誤差の分布を示すグラフである。
【図６】図６は、表面温度と気温的分布を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムの実施の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…貯蔵器
３…計算器
４…貯蔵器
４’…貯蔵器
５…貯蔵器
７’…本体
１７…第１物理量計測器
２１…第２物理量計測器
５３…第２蓋
５４…第１蓋
５５…密閉空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクル燃料の貯蔵システムに関し、特に、リサイクル燃料貯蔵の健全性を評価して監視するリサイクル燃料の貯蔵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉から排出されるリサイクル燃料は、長期間の密封的貯蔵が要請される。その密封貯蔵のために、キャスクが用いられる。キャスクは、貯蔵専用キャスクと、運搬専用キャスクとがある。キャスクとして、コンクリート製キャスクと金属製キャスクとが知られている。コンクリート製キャスクは、キャニスタを内蔵している。キャニスタは、リサイクル燃料を貯蔵する。キャスクの本体を構成するコンクリート壁は、放射線を遮蔽する。金属製キャスクは、それ自体が放射線遮蔽性を有していて、貯蔵と運搬とに併用され得る。キャニスタ又はキャスクの内部のリサイクル燃料は、ガス特にヘリウムガスの雰囲気中に置かれている。キャニスタの内部とキャニスタの外部との間の密封性の健全性、又は、キャスクの密閉性が高精度に知られることが求められる。
【０００３】
そのような健全性を監視するためには、ヘリウムガスの漏れを知ることが重要である。ヘリウムガスの漏れを知ることは、技術的に困難な面がある。ヘリウムガスの漏れを間接的に知る技術は、特開２００２−４８８９８号で知られている。その技術は、キャスクの周辺の圧力と温度の時間的分布を求めることにより、キャスクの密封状態を検出するキャスク用モニタリング装置である。
【０００４】
キャニスタの内部で核物質の崩壊熱を受ける気体は、キャニスタの内部で対流している。内部圧力変動に起因する対流は、原因に対して時間遅れの現象であり、一般的には不安定である。対流により運搬される熱を受けるキャスクの温度変化は、核物質の崩壊の時間変動を忠実に表していないから、対流と核物質崩壊又は放射性物質の放射線放射とに起因する温度の時間変動は、自らが発熱源であるキャニスタの中の核物質崩壊に１対１に対応していない。このような公知のモニタリング装置は、キャスクの内部の物理的状態を検出しているが、リサイクル燃料を直接に密封しているキャニスタの内部の物理的状態を直接的に検出していないから、温度変化の真の原因を捉えることが困難である。
【０００５】
金属製キャスクは、その構造の点で、コンクリート製キャスクに対してその密封性の維持方法が異なる。密封空間の中では、圧力と温度とは近似的にはＰＶ＝ｎＲＴで知られる関係を保持する。温度センサを配置することができる部位を有さないリサイクル燃料保持器では、温度センサに代わり圧力センサを配置することが有効である。金属キャスクでは、圧力センサを配置することができる。一般的には、温度に等価的に対応する圧力センサが温度センサに代えられて用いられる得る。
【０００６】
キャニスタ内部の物理的状態の健全性のより確かな確認が求められる。その健全性の評価には、より高い信頼性が求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、キャニスタ内部の物理的状態をより確かに確認してより高い信頼性を担保する技術を確立することができるリサイクル燃料の貯蔵システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器（４，４’，５）と、貯蔵器（４，４’）の第１位置に配置される第１物理量計測器（１７）と、第１位置の第１物理量（Ｔ１）に影響を与える第２位置に配置される第２物理量（Ｔ２）を計測する第２物理量計測器（２１）と、第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）との関係に基づいて第１位置の未来物理量を予測する数学的モデルにより貯蔵器（１）の健全性を数値的に且つ統計的に評価する健全性指数を計算する計算器（３）とから構成されている。第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）は、時系列の測定値である。その測定値は、温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量（圧力）である。
【００１０】
第１位置としては、貯蔵器（１，４，４’，５）の表面に含まれる任意の位置が好適に例示される。第２位置としては、貯蔵器（１，４，４’，５）の側面の任意の位置が好適に例示される。この場合、第１位置は第２位置より鉛直方向上方にある。２位置間の物理量（温度）の関係に基づいて、健全性が判断される。２点の温度は、互いに影響を与え合う関係にある。特に、対流が生じる空間中では、下方の点の温度は上方の点の温度に強く影響する。核燃料が放出する熱粒子、γ線は、連鎖反応能力を依然として保持していて、容器内の熱分布は統計的に且つダイナミックに変動するが、長期的には統計的に規則性を持って変動している。その規則性が規定される規則性の範囲にあれば、容器内部は確率統計的に健全性を保持している。貯蔵器（４）の表面の任意の局所領域の物理量（温度）は、その中の他の任意の局所領域の物理量に影響を与える。２点の物理量に基づく統計的数値的判断は、他の点の物理量が組み込まれた統計的判断であり、健全性判断の信頼性が向上する。
【００１１】
第２物理量は圧力の次元を持ち得る。この場合、圧力は温度に物理的に一意に規定される。第２物理量計測器（２１）は密閉空間（５５）の中の第２位置の圧力（Ｐ）を計測する。貯蔵器（４’）は、本体（７’）と、本体（７’）に結合する第１蓋（５４）と、第１蓋（５４）と本体（７’）とにより密封される第２蓋（５３）とから構成され得る。この場合には、第１物理量は第１蓋（５４）の表面温度（Ｔ１）であり、密閉空間（５５）は第１蓋（５４）と第２蓋（５３）とで囲まれる空間である。密閉空間（５５）の中で、温度は圧力に概ね等価である。
【００１２】
貯蔵器（１）は、第１貯蔵器（４）と、第１貯蔵器（４）の内部に収納される第２貯蔵器（５）とから構成され得る。この場合には、第１貯蔵器（４）はキャスクと通称され、第２貯蔵器（５）はキャニスタと通称される。この場合には、第１物理量（Ｔ１）は第２貯蔵器（５）の上面温度であり、第２物理量（Ｔ２）は第２貯蔵器（５）の側面温度である。第１温度である上面温度は、対流により第２温度である側面温度の影響を受ける。計算器（３）は、健全性指数が規定値より大きくなる回数が規定回以上である場合に警報を出力することが好ましい。
【００１３】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器本体（４）と、貯蔵器本体（４）の内部の密封容器（５）の表面の第１位置に配置される第１物理量計測器（１７）と、その表面の第２位置に配置される第２物理量計測器（２１）と、第１物理量計測器（１７）が計測する第１物理量（Ｔ１）と第２物理量計測器（２１）が計測する第２物理量（Ｔ２）との関係に基づいて第１位置の未来物理量を予測することにより貯蔵器本体（４）の健全性を数値的に且つ統計的に評価する健全性指数を計算する計算器（３）とから構成されている。第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）は、時系列の測定値であり、その測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量（圧力）である。第１位置は第２位置よりその表面の中で上位又は下位であり得る。
【００１４】
健全性指数は、第１物理量（Ｔ１）と第２物理量（Ｔ２）との差である物理量差の平均（Ｍ）とその物理量差の標準偏差（σ）とに基づいて計算されることは重要である。平均Ｍと標準偏差σとにより確立された統計理論が適用され得る。現在時刻の第１温度が健全性指数（Ｋ１）で定義され、正の数Ｎが用いられて、健全性指数（Ｋ１）が（Ｍ＋Ｎσ）と（Ｍ−Ｎσ）との間にあれば健全であると判断される。このような数値範囲化の統計処理により、健全性を客観的に実行することができる。このような処理は、漏れの開始の後に時間が経過し、漏れが少なくなって容器内が再び安定化した場合の健全性判断に有利である。
【００１５】
第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、貯蔵器本体（１）の周囲の環境の温度がＴ３で表され、健全性指数（Ｋ２）は、後述される式で表される重回帰モデルにより計算される。重回帰モデルにより過去の長期間の実績が認められている統計的データに基づいて、より信頼性が高い健全性の判断がより客観的に可能である。現在時刻の第１温度が健全性指数（Ｋ２）で定義され、正の数Ｎが用いられて、前記健全性指数がＮσと−Ｎσとの間にあれば、当該システム又は容器（１）は健全であると判断される。このような処理は、漏れの開始の後に時間が経過し、漏れが少なくなって容器内が再び安定化した場合の健全性判断に有利である。
【００１６】
又は、第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、貯蔵器本体（１）の周囲の環境の温度がＴ３で表される。この場合、健全性指数（Ｋ３）は、後述される式（式（４））で表される重回帰モデルにより計算され、健全性指数は予測値Ｔ１’と現実の第１温度Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される。周囲環境の温度が参酌される健全性の判断は、その信頼性が更に向上する。
【００１７】
又は、第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、貯蔵器本体（１）の周囲の環境の温度がＴ３で表される。この場合、健全性指数は、後述される式（式（４’））で表される重回帰モデルにより計算される。健全性指数は、予測値Ｔ１’と現実の第１温度Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される。信頼性が更に向上する。
【００１８】
貯蔵器には、貯蔵器本体（４）を密閉的に囲む内部容器（５）が追加され得る。ここで、貯蔵器は二重化され、いわゆるキャスクとキャニスタから構成される。この場合、対流空間（１０）は、キャスク（４）とキャニスタ（５）との間に形成される。内部容器（５）と貯蔵器本体（４）との間に対流空間（１０）が形成され、第１温度計測器（１７）は貯蔵器本体（５）の天井部位（６）の上面の温度を計測し、第２温度計測器（２１）は貯蔵器本体（４）の側壁部位の外側面の温度を計測する。内部容器（５）は通路（９，１１）を介して外界に通じ、第３温度Ｔ３はその外界の温度、いわゆる室温としての気温である。貯蔵器本体（１）は鉛直方向の軸心線に対して線対称であることが好ましい。既述のように二重化されている場合、内部容器（５）はその軸心線に対して線対称であることが好ましい。線対称構造は、対流空間の中の対流の乱流化を抑制し、平均又は標準偏差を用いる統計処理の精度を高くすることができる。
【００１９】
第１温度がＴ１で表され、第２温度がＴ２で表され、健全性指数は、時系列の上の時刻と、第１温度Ｔ１と、第２温度Ｔ２とにより作成される重回帰モデルにより計算され、健全性指数は、予測値Ｔ１’と現実の第１温度Ｔ１との誤差に関する誤差平均であり、誤差平均が有意に零と異なれば健全ではないと判断される。このような統計処理は、漏れが緩やかであり誤差の平均と標準偏差の変化が小さい場合の健全性判断に有利である。
【００２０】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器本体（１）と、貯蔵器本体（１）の内部のキャニスタ（５）の表面の第１位置に配置される第１温度計測器（１７）と、キャニスタ（５）の外の第２位置に配置される第２温度計測器（２１）と、第１温度計測器（１７）が計測する時系列第１温度（Ｔ１）のうちの特定温度（ｔａ）に対応して第２温度計測器（２１）が計測する時系列第２温度（Ｔｓ）の平均Ｍと標準偏差σを計算する計算器（３）とから構成されている。統計処理の方法は、特定温度（ｔａ）で判断され、統計処理はより簡素であるが、重回帰モデルによらずに高信頼性を保持することができる。このような統計処理は、第２温度が貯蔵器を保管する保管空間の気温である場合に特に適正であり、昼間と夜間のような時間帯別の温度変化傾向がより強い場合の健全性をより有効に判断することができる。
【００２１】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器（４’）と、貯蔵器（４’）の表面の上の第１位置に配置され第１位置の第１物理量Ｔ１を計測する第１物理量計測器（５８）と、貯蔵器（４’）の中の密封空間（５５）の中にあり第１位置の物理量Ｔ１に影響を与える第２位置に配置され第２位置の第２物理量Ｔ２を計測する第２物理量計測器（５７）と、貯蔵器（４’）の外にあり第１物理量Ｔ１と第２物理量Ｔ２に影響を与える第３位置に配置され第３位置の第３物理量Ｔ３を計測する第３物理量計測器（２４）と、第１物理量Ｔ１と第２物理量Ｔ２と第３物理量Ｔ３との関係に基づいて健全性指数を計算する計算器（３）とから構成されている。第１物理量Ｔ１と第２物理量Ｔ２と第３物理量Ｔ３とは、時系列の測定値であり、その測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量であり、健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１＝ａ０＋ａ１Ｔ１＋ａ２Ｔ２＋ａ３Ｔ３＋ａ４（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ５（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）＋ａ６（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６：モデルに固有であり零又は零でない係数でありこれら６つのうちの３つは零ではない。
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：時系列の最新時刻
（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）：時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における第１物理量と第２物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）：時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における第１物理量と第３物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）：時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における第３物理量と第１物理量の物理量差
により計算される。更に、健全性指数は、予測値Ｔ’１と現実の第１物理量Ｔ１との関係に基づいて計算される。このような式の右辺の複数項のうちの任意に組み合わされる複数項の相関により、貯蔵器の種類に適合して最適切な物理量予測が実行され得る。
【００２２】
健全性指数は、予測値Ｔ’１と現実の第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算されることは既述の通りである。第１物理量と第３物理量は温度であり、第２物理量は圧力であり得る。
【００２３】
既述の多様な統計処理方法は、その全部又はその一部が組み合わせられて実施されることにより、多様な物理的状態遷移に対して適正に対応することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による原子力のリサイクル燃料の貯蔵システムは、貯蔵器が健全性確認装置とともに設けられている。その貯蔵器１は、図１に示されるように、温度計測系２を介して、健全性確認装置３に接続している。貯蔵器１は、コンクリート製の外側保護筒（キャスクといわれる）４と炭素鋼製の内部容器（キャニスタといわれる）５とから構成されている。キャスク４は、上蓋６と円筒壁７と下蓋８とから形成されている。上蓋６と円筒壁７との間には、複数の上側空気流通路９が形成されている。複数の上側空気流通路９は、非対称対流生成抑制のために、キャスク４の中心鉛直線に対して対称に形成されている。下蓋８と円筒壁７との間には、複数の下側空気流通路１１が形成されている。複数の下側空気流通路１１は、非対称対流生成抑制のために、キャスク４の中心鉛直線に対して対称に形成されている。キャスク４とキャニスタ５との間の空間は、対流が生成される対流空間１０である。
【００２５】
キャニスタ５は、キャスク４の下蓋８の上面に安定的に載置されている。キャニスタ５は、リサイクル燃料１２を収納している。リサイクル燃料１２は、バスケットに収納された状態でキャニスタ５に収容されている。リサイクル燃料１２の内部には、ガス強制循環路１３が形成されている。キャニスタ５の内部に充填されているガスとしては、Ｈｅガスが好適に用いられる。そのＨｅガスは、ガス強制循環路１３に導入され、リサイクル燃料１２が生成する熱を奪ってその熱をキャニスタ５の中に均一に分散させる。
【００２６】
温度計測系２は、第１温度計測系１４と第２温度計測系１５と第３温度計測系１６とから構成されている。第１温度計測系１４は、第１温度計測器１７と第１温度信号線１８とから構成されている。第１温度計測器１７が計測する温度は、第１電気信号１９に変換され第１温度信号線１８を介して健全性確認装置３に送信される。第２温度計測系１５は、第２温度計測器２１と第２温度信号線２２とから構成されている。第２温度計測器２１が計測する温度は、第２電気信号２３に変換され第２温度信号線２２を介して健全性確認装置３に送信される。第３温度計測系１６は、第３温度計測器２４と第３温度信号線２５とから構成されている。第３温度計測器２４が計測する温度は、第３電気信号２６に変換され第３温度信号線２５を介して健全性確認装置３に送信される。
【００２７】
第１温度計測器１７は、キャニスタ５の高位側の位置、特に、キャニスタ５の天井壁の上面の温度を直接に測定する。第１電気信号１９は、キャニスタ５の低位側の位置、特に、キャニスタ５の側壁の外側面の中位の位置の温度を直接に測定する。第３温度計測器２４は、キャスク１を保管している保管室（図示されず）の内部の定点の室温（気温）を直接に測定する。キャニスタ５の温度を計測する温度計測器は、２つに限られず、更に多くが追加的に配置され得る。そのように追加される温度計測器は、既述の中位の位置よりも高い位置又はそれより低い位置の温度を測定するために配置される。
【００２８】
健全性確認装置３は、第１温度算出器２７と第２温度算出器２８と第３温度算出器２９とを形成している。第１温度算出器２７は、第１電気信号１９を第１温度Ｔ１に変換してその温度Ｔ１を出力する。第２温度算出器２８は、第２電気信号２３を第２温度Ｔ２に変換してその温度Ｔ２を出力する。第３温度算出器２９は、第３電気信号２６を第３温度Ｔ３に変換してその温度Ｔ３を出力する。第１温度Ｔ１は、時系列第１温度Ｔ１｛Ｔ１（ｔｓ），Ｔ１（ｔｓ−１），・・・，Ｔ１（ｔｓ−ｎ）｝として計測されている。第２温度Ｔ２は、時系列第２温度Ｔ２｛Ｔ２（ｔｓ），Ｔ２（ｔｓ−１），・・・，Ｔ２（ｔｓ−ｎ）｝として計測されている。第３温度Ｔ３は、時系列第３温度Ｔ３｛Ｔ３（ｔｓ），Ｔ３（ｔｓ−１），・・・，Ｔ３（ｔｓ−ｎ）｝として計測されている。それらの時刻列の長さとして、共通の１週間が適正に例示される。時系列上で隣り合う時刻の時間幅として、３０分が適正に例示される。
【００２９】
健全性確認装置３は、温度差計算器３１を形成している。時系列第１温度Ｔ１と時系列第２温度Ｔ２は、温度差計算器３１に入力する。健全性確認装置３は、更に、同一時刻の時系列第１温度Ｔ１と時系列第２温度Ｔ２との温度差（Ｔ２−Ｔ１）を計算する。健全性確認装置３は、更に、平均・標準偏差計算器３２を形成している。温度差（Ｔ２−Ｔ１）は、温度差計算器３１から出力されて平均・標準偏差計算器３２に入力する。平均・標準偏差計算器３２は、温度差（Ｔ２−Ｔ１）に関する温度差平均Ｍと、温度差（Ｔ２−Ｔ１）に関する温度差標準偏差σとを計算する。
【００３０】
健全性確認装置３は、更に、第１健全性指標を計算する第１健全性指標計算器３３を形成している。温度差平均ｍと温度差標準偏差σとは、平均・標準偏差計算器３２から出力されて第１健全性指標計算器３３に入力する。第１健全性指標計算器３３は、上側平均偏差複合値ｍσ（＋）と下側平均偏差複合値ｍσ（−）を計算する：
ｍσ（＋）＝Ｍ＋Ｎσ・・・（１−１）
ｍσ（−）＝Ｍ−Ｎσ・・・（１−２）
第１健全性指標Ｋ１は、現実に計測される現在時刻の第１温度として（同定されて）下記式で定義される：
ｍσ（−）＜Ｋ１＜ｍσ（＋）
ここで、Ｋ１はｍσ（＋）とｍσ（−）を含むことができる。式（１−１，２）に表現されている数Ｎは、正の数である。Ｎとして、経験則的に２又は３が適正である。
【００３１】
第１健全性指標計算器３３は、第１健全性指標Ｋ１が存在すれば、第１健全性存在信号３４を出力する。第１健全性指標計算器３３は、第１健全性指標Ｋ１が存在しなければ、第１健全性不存在信号３５を出力する。健全性確認装置３は、更に、第１健全性存在不存在報知器３６を形成している。第１健全性存在信号３４又は健全性不存在信号３５は、第１健全性存在不存在報知器３６に入力する。第１健全性存在不存在報知器３６は、第１健全性存在信号３４に基づいて青色ランプ（図示されず）を点灯する。又は、第１健全性存在不存在報知器３６は、第１健全性不存在信号３５に基づいて赤色ランプ（図示されず）を点灯し、且つ、警報音を発生する。
【００３２】
第１健全性指標計算器３３は、健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する第１遷移回数を計数する。健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する間に、第１遷移区間が設けられることが好ましい。第１健全性不存在信号３５は、第１遷移回数Ｍ１（例示：３）を越えてＭ１＋１にならない限り第１健全性指標計算器３３から出力されないことが好ましい。
【００３３】
リサイクル燃料１２の熱発生分布の存在により、キャニスタ５の中の温度分布状態はダイナミックに変動している。温度分布状態の変動により、キャニスタ５の内圧はダイナミックに変化して、キャニスタ５の内部でＨｅガスの不規則な対流が発生する。第１温度Ｔ１のうちの瞬間値が平均値から大きくずれることは、偶然的に（非線形現象的に）あり得ることであり、その温度計測位置が温度状態として異常であると判断することは不適正である。第１温度Ｔ１は、対流の存在により、下側の計測点の第２温度Ｔ２の影響を受けやすい。両温度差が瞬間的に平均から大幅にずれることは、偶然的にあり得ることであり、キャニスタ５の内部のいずれかの領域が温度状態として異常であると判断することは不適正である。温度差平均と温度差標準偏差とを２変数とする経験則的関数式（実験式）は、経験則的に局所的異常点の存在を高確率で予測することができる。
【００３４】
健全性確認装置３は、更に、重回帰モデル作成器３７を構成している。時系列第１温度Ｔ１は、時系列第２温度Ｔ２と時系列第３温度Ｔ３とともに重回帰モデル作成器３７に入力する。重回帰モデル作成器３７のハード部分には、重回帰モデルが記載されている。重回帰モデルは、次式で表される：
【００３５】
式（２）のモデルは、過去の長期のデータに基づき、３つの係数ａ１，ａ２，ａ３が重回帰分析により算出される。式（２）は、気温と下位側の計測点の第２温度Ｔ１とが参酌されて上位側の計測点の第１温度Ｔ’１を予測するモデルとして妥当である。過去の温度の２つの計測時刻（ｔｓ−ｊ）と（ｔｓ−ｋ）は、２つの計測点の過去の温度が現在時刻の第１温度Ｔ１に影響する時間遅れの程度として経験則的に規定されている。図２は、式（２）のグラフ表現である。
【００３６】
図３は、モデルに基づく予測値Ｔ’１とモデル化時に用いた実測値Ｔ１とから標準偏差を計算するための誤差を示している。図で、実線は実測値Ｔ１を示し、点線は予測値Ｔ’１を示している。時刻ｔｉでは実測値Ｔ１は予測値Ｔ’１より大きく、時刻（ｔｉ−１）では実測値Ｔ１は予測値Ｔ’１より小さく、時刻（ｔｉ−２）では実測値Ｔ１は予測値Ｔ’１より大きい。重回帰モデル作成器３７は、時刻列｛ｔｓ，・・・，ｔｓ−ｎ｝の全時刻で誤差（Ｔ’１−Ｔ１）を計算する。
【００３７】
健全性確認装置３は、標準偏差計算器３８を更に構成している。誤差（Ｔ’１−Ｔ１）は、標準偏差計算器３８に入力する。標準偏差計算器３８は、（ｎ＋１）個の誤差（Ｔ’１−Ｔ１）に関して予測誤差標準偏差σを計算する。健全性確認装置３は、更に、第２健全性指標計算器３９を構成している。予測誤差標準偏差σは、第２健全性指標計算器３９に入力する。第２健全性指標計算器３９は、第２健全性指標Ｋ２を計算する。第２健全性指標計算器３９は、上側予測誤差標準偏差ｍσ（＋）と下側予測誤差標準偏差ｍσ（−）とを計算する。
ｍσ（＋）＝Ｍ＋Ｎσ・・・（３−１）
ｍσ（−）＝Ｍ−Ｎσ・・・（３−２）
第２健全性指標Ｋ２は、現在時刻の現実の第１温度として、下記式で定義される：
ｍσ（−）＜Ｋ２＜ｍσ（＋）
ここで、Ｋ２はｍσ（＋）とｍσ（−）を含むことができる。式（３−１，２）に表現されている数Ｎは、正の数である。Ｎとして、経験則的に２又は３が適正である。
【００３８】
第２健全性指標計算器３９は、第２健全性指標Ｋ２が存在すれば、第２健全性存在信号４１を出力する。第２健全性指標計算器３９は、第２健全性指標Ｋ２が存在しなければ、第２健全性不存在信号４２を出力する。健全性確認装置３は、更に、第２健全性存在不存在報知器４３を形成している。第２健全性存在信号４１又は第２健全性不存在信号４２は、第２健全性存在不存在報知器４３に入力する。第２健全性存在不存在報知器４３は、第２健全性存在信号４１に基づいて青色ランプ（図示されず）を点灯する。又は、第２健全性存在不存在報知器４３は、第２健全性不存在信号４２に基づいて赤色ランプ（図示されず）を点灯し、且つ、警報音を発生する。
【００３９】
第２健全性指標計算器３９は、健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する第２遷移回数を計数する。健全性存在状態から健全性不存在状態に移行する間に、第２遷移区間が設けられることが好ましい。第２健全性不存在信号４２は、第２遷移回数Ｍ１（例示：３）を越えてＭ１＋１にならない限り第２健全性指標計算器３９から出力されないことが好ましい。
【００４０】
重回帰モデル作成器３７に記述されているモデルは、式（２）に代えられて、下記の式（４）が選択的に用いられる。
【００４１】
式（４）のモデルは、過去の長期のデータに基づき、３つの係数ａ１’，ａ２’，ａ３’が重回帰分析により算出される。式（４）は、気温と、下位側の計測点の第２温度Ｔ１と上位側の計測点の第１温度Ｔ１との差（Ｔ２−Ｔ１）が参酌されている。温度落差が参酌されることにより、第２温度の影響が緩やかに第１温度Ｔ１に影響する現象をより正確に捉えることができる。モデルに基づく予測値Ｔ’１とモデル化時に用いた実測値Ｔ１とから標準偏差を計算する点は、式（２）のモデルに同じである。式（２）の形態の標準偏差計算器３８と第２健全性指標計算器３９と第１健全性存在不存在報知器４３とから構成される健全性判断は、実施の式（４）の形態に共通している。
【００４２】
式（４）は、更に高信頼度が次式（４’）により与えられる。
【００４３】
式（２）に基づく第１健全性指標Ｋ１と式（４）に基づく第２健全性指標Ｋ２と式（４’）に基づく第３健全性指標Ｋ３について、それらの指標有意性をそれぞれに判断することが重要である。その指標有意性は、予測値と実測値の差である誤差（Ｔ’１−Ｔ１）の平均により有効に判断される。モデル作成は、誤差の平均が零になる係数ａ１〜ａ３の決定である。このように作成された式（２）又は式（３）のモデルに従って行われる現実の監視運転で、誤差平均Ｍが算出される。正常時には誤差平均Ｍの期待値は零であるが、異常時には、誤差平均Ｍは零と有意に異なる場合がある。：
｜Ｍ−０｜＞０・・・・（５）
【００４４】
図４に示されるように、異常があれば、誤差は時間経過とともに増大する傾向が明らかに存在する。図５に示されるように、モデル作成時の誤差分布は、誤差が零である基準線に対して対称的であるが、実運転の長期間の経過とともに、その誤差分布の中心線は、点線表示楕円線で示されるように、誤差平均Ｍが零ではない値にシフトする。この誤差平均Ｍが統計的に有意に（信頼度は例えば９５％又は９９％）零と異なれば、異常の発生が強く示唆される。
【００４５】
図６は、特定気温を重視して信頼性低下度を知る表面温度領域を示している。図６で、横軸は気温Ｔａ（＝Ｔ３）を示し、縦軸は表面温度（第１温度Ｔ１）を示している。気温Ｔａ（微小温度範囲にある気温）に関して、既述の量（Ｍ±Ｎσ）が計算される。気温Ｔａに対応する表面温度Ｔｓが、次式で段階的に表示される。
Ｔａ：Ｍ−Ｎσ＜Ｔｓ＜Ｍ＋Ｎσ・・・（６）
式（６）で表される範囲は、縦軸に平行である線分Ｌで表されている。Ｔｓがこの範囲Ｌにあれば、高信頼性が保持されている。Ｔｓがこの範囲Ｌから外れれば、高信頼性が失われつつあり、警報が発生される。範囲Ｌは、気温Ｔ３（＝Ｔａ）の関数であり、そのような関数は一般的に楕円領域である。楕円領域の中は高信頼性保持を示し、楕円領域の外は高信頼性喪失移行を示している。
【００４６】
下位側位置の温度変化は、特に漏れに起因する圧力変動に対応する対流に起因して、上位側位置の温度変化に影響し、且つ、キャニスタ又はキャスクの外部の温度、特に、保管室の気温は下位側位置の温度変化を介して上位側位置の温度に影響する。このような２つの温度因子と２つ又は３つの温度差とが参酌される温度変化の予測は、単一点の温度と単一点の温度差とに基づく温度変化予測に比べて、統計的には格段にその信頼性が向上し、放射性廃棄物の保管の信頼性が向上する。
【００４７】
図７は、本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムの実施の他の形態を示している。実施の本形態では、キャニスタはなく、キャスクのみで形成されている。実施の本形態のキャスク４’は、金属製であり、それの内部にキャニスタは存在しない。キャスク４’は、上蓋６’と円筒壁７’と底部８’とから形成されている。円筒壁７’と底部８’とは金属製の一体的物体であり、上蓋６’と円筒壁７’との間には密閉構造が介設されている。その密閉構造は、第１金属ガスケット５１と第２金属ガスケット５２とから構成されている。
【００４８】
上蓋６’は、円筒壁７’の輪形状の上面に密着してキャスク４’の内部空間を完全的に密閉する一次蓋５３と、円筒壁７’の輪形状の上面に密着してキャスク４’の内部空間を更に完全的に密閉する二次蓋５４とから構成されている。二次蓋５４は、一次蓋５３の外側に配置されている。一次蓋５３は、円筒壁７’と二次蓋５４とにより完全的に密閉される内部空間の中に配置されている。第１金属ガスケット５１は、二次蓋５４の下面と円筒壁７’の上面とが接合する密着面の間に介設されるシール部材である。第２金属ガスケット５２は、一次蓋５３の下面と円筒壁７’の上面とが接合する密着面の間に介設されるシール部材である。
【００４９】
一次蓋５３と二次蓋５４との間に、蓋間空間５５が積極的に（設計的に）設けられている。蓋間空間５５に４気圧程度の気圧でＨｅガスが封入されている。第２金属ガスケット５２に性能劣化が生じた場合には、高圧のＨｅガスがリサイクル燃料貯蔵室５６に流れ込み、リサイクル燃料貯蔵室５６の中の放射性物質が第２金属ガスケット５２を介して流出することはない。第１金属ガスケット５１に性能劣化が生じた場合には、高圧のＨｅガスが大気中（当該キャスクを保管している貯蔵施設の中の空気）に流れ込み、蓋間空間５５の中の放射性物質が大気中に流出することはない。
【００５０】
一次蓋５３の上面側に圧力計５７が配置されて設けられている。圧力計５７は、蓋間空間５５の中のＨｅガスの圧力を計測する。温度センサ５８は、二次蓋５４の外側面である表面の表面温度を計測する。二次蓋５４は、一次蓋５３にボルトを介して結合され、二次蓋５４は一次蓋５３に対して着脱可能であり、圧力計５７は交換可能に配置されている。
【００５１】
リサイクル燃料貯蔵室５６の中のリサイクル燃料が生成する熱は、一次蓋５３を介して蓋間空間５５の中のＨｅガスに伝達される。一次蓋５３の中の状態を示す熱は、二次蓋５４の内部を伝達して二次蓋５４の表面側に伝達する。その表面温度は、温度センサ５８により計測されて、図１に示される既述の第１電気信号１９に相当する電気信号に変換され第１温度信号線１８に相当する信号線１８を介して第１温度算出器２７に入力される。その表面温度は、既述のＴ１に対応する。蓋間空間５５の中の圧力Ｐは、圧力計５７により計測されて、図１に示される既述の第２電気信号２２に相当する電気信号に変換され第２温度信号線１８に相当する信号線１８を介して第２温度算出器２８に入力される。その圧力Ｐは、既述のＴ２に対応する。
【００５２】
既述の式（２），（４），（４’）は、それぞれに、Ｔ２がＰに読み替えられて、下記式（２−１），（４−１），（４’−１）に読み換えられる。
【００５３】
圧力と温度が近似的に等価変換され得る状態で圧力又は温度が計測される場合には、計測される３つの温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と１つの予測温度Ｔ’の４つの温度を要素とする集合の任意の個数の要素又は元は、圧力に読み替えられ得る。既述の重回帰モデルは、例示的に、次式で表される重回帰モデルに変更され得る。：
重回帰モデルは、一般的に次式で表現される。
Ｔ’１＝ａ０＋ａ１Ｔ１＋ａ２Ｔ２＋ａ３Ｔ３＋ａ４（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ５（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）＋ａ６（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６は、モデルに固有であり零又は零でない係数であり、これら６つのうちの３つは零ではない。変数Ｔは、温度又は温度に等価である他の物理量を示す。Ｔ’１（ｔｓ＋１）は、第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値であり、ｔｓは時系列の最新時刻であり、（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）は時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における第１物理量と第２物理量の物理量差であり、（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）は時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における第１物理量と第３物理量の物理量差であり、（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）は時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における第３物理量と第１物理量の物理量差である。
【００５５】
温度Ｔが圧力Ｐに読み替えられ場合には、図２と図３と図６の縦軸は、圧力を示すが、Ｔ＝ｋＰであり、次元定数ｋが用いられて、図２と図３と図６の縦軸はそのままに温度又は圧力を示す。
【００５６】
互いに影響しあう複数点位置の物理量のダイナミックな変動は、統計的にある程度の精度で長期的に法則化されるが、核燃料貯蔵器の中の非線形現象の特異な現象は、ある程度の精度で経験則的に知られている長期的法則から外れることがあり得る。そのような特異な現象は、異常現象であることがあり得るので、そのような異常現象の予測は、核燃料貯蔵のために重要である。既述のモデルは、密封機能と遮蔽機能と臨界防止機能と除熱機能とを合わせ持つ核燃料貯蔵器の異常現象の予知の精度を格段に向上させることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムは、異常現象発生の未来予測が可能であり、信頼性が統計的に格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムの実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、温度の時間的部分を示すグラフである。
【図３】図３は、誤差を示すグラフである。
【図４】図４は、偏差の時間的変動を示すグラフである。
【図５】図５は、誤差の分布を示すグラフである。
【図６】図６は、表面温度と気温的分布を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明によるリサイクル燃料の貯蔵システムの実施の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…貯蔵器
３…計算器
４…貯蔵器
４’…貯蔵器
５…貯蔵器
７’…本体
１７…第１物理量計測器
２１…第２物理量計測器
５３…第２蓋
５４…第１蓋
５５…密閉空間
Claims (19)
- 貯蔵器と、
前記貯蔵器の第１位置に配置される第１物理量計測器と、
第２位置に配置され、前記第１位置の第１物理量に影響を与える第２物理量を計測する第２物理量計測器と、
前記第１物理量と前記第２物理量との関係に基づいて前記第１位置の未来物理量を予測する数学的モデルにより前記貯蔵器の健全性を数値的に且つ統計的に評価する健全性指数を計算する計算器とを具え、
前記第１物理量と前記第２物理量は、時系列の測定値であり、前記測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量である
リサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第２物理量は圧力の次元を持ち、前記第２物理量計測器は前記貯蔵器の内部の密閉空間の中の前記第２位置の圧力を計測する
請求項１のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記貯蔵器は、
本体と、
前記本体に結合する第１蓋と、
前記第１蓋と前記本体とにより密封される第２蓋とを備え、
前記第１物理量は、前記第１蓋の表面温度であり、前記密閉空間は前記第１蓋と前記第２蓋とで囲まれる空間である
請求項２のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記貯蔵器は、
第１貯蔵器と、
前記第１貯蔵器の内部に収納される第２貯蔵器とを備え、
前記第１物理量は前記第２貯蔵器の上面温度であり、前記第２物理量は前記第２貯蔵器の側面温度である
請求項１のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記計算器は、前記健全性指数が規定値より大きくなる回数が規定回以上である場合に警報を出力する
請求項１のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 貯蔵器本体と、
前記貯蔵器本体の内部の密封容器の表面の第１位置に配置される第１物理量計測器と、
前記表面の第２位置に配置される第２物理量計測器と、
前記第１物理量計測器が計測する第１物理量と前記第２物理量計測器が計測する第２物理量との関係に基づいて前記第１位置の未来物理量を予測することにより前記貯蔵器本体の健全性を数値的に且つ統計的に評価する健全性指数を計算する計算器とを具え、
前記第１物理量と前記第２物理量は、時系列の測定値であり、前記測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量である
リサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１位置は前記第２位置より上位又は下位である
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量と前記第２物理量とは次元が同じであり、
前記健全性指数は、前記第１物理量と前記第２物理量との差である物理量差の平均Ｍと前記物理量差の標準偏差とに基づいて計算される
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１位置は前記第２位置より上位又は下位にある
請求項８のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量と前記第２物理量とは次元が同じであり、
前記第１物理量がＴ１で表され、前記第２物理量がＴ２で表され、前記健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１（ｔｓ＋１）＝ａ０＋ａ１Ｔ１（ｔｓ−ｊ）＋ａ２Ｔ２（ｔｓ−ｋ）
ａ０，ａ１，ａ２：モデルに固有である係数
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：前記第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：前記時系列の最新時刻
Ｔ１（ｔｓ−ｊ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における前記第１物理量
Ｔ２（ｔｓ−ｋ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における前記第２物理量
により計算され、前記健全性指数は前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量と前記第２物理量とは次元が同じであり、
前記第１物理量がＴ１で表され、前記第２物理量がＴ２で表され、前記貯蔵器本体の周囲の環境の物理量である第３物理量がＴ３で表され、前記健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１（ｔｓ＋１）＝ａ０＋ａ１Ｔ１（ｔｓ−ｊ）＋ａ２Ｔ２（ｔｓ−ｋ）＋ａ３Ｔ３（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３：モデルに固有である係数
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：前記第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：前記時系列の最新時刻
Ｔ１（ｔｓ−ｊ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における前記第１物理量
Ｔ２（ｔｓ−ｋ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における前記第２物理量
Ｔ３（ｔｓ−ｌ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における前記第３物理量
により計算され、前記健全性指数は前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量と前記第２物理量とは次元が同じであり、
前記第１物理量がＴ１で表され、前記第２物理量がＴ２で表され、前記健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１（ｔｓ＋１）＝ａ０＋ａ１（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）
ａ０，ａ１：モデルに固有である係数
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：前記第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：前記時系列の最新時刻
（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における前記第１物理量と前記第２物理量の物理量差
により計算され、前記健全性指数は前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量と前記第２物理量とは次元が同じであり、
前記第１物理量がＴ１で表され、前記第２物理量がＴ２で表され、前記貯蔵器本体の周囲の環境の物理量である第３物理量がＴ３で表され、
前記健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１（ｔｓ＋１）＝ａ０＋ａ１（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ２Ｔ３（ｔｓ−ｋ）
ａ０，ａ１，ａ２：モデルに固有である係数
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：前記第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：前記時系列の最新時刻
（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における前記第１物理量と前記第２物理量の物理量差
Ｔ３（ｔｓ−ｋ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における前記第３物理量
により計算され、前記健全性指数は前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量と前記第２物理量とは次元が同じであり、
前記第１物理量がＴ１で表され、前記第２物理量がＴ２で表され、前記貯蔵器本体の周囲の環境の物理量である第３物理量がＴ３で表され、
前記健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１＝ａ０＋ａ１（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ２（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）＋ａ３Ｔ３（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３：モデルに固有である係数
Ｔ’１（ｔｓ＋１）：前記第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：前記時系列の最新時刻
（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における前記第１物理量と前記第２物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における前記第１物理量と前記第３物理量の物理量差
Ｔ３（ｔｓ−ｌ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における前記第３物理量
により計算され、前記健全性指数は前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記貯蔵器本体により密閉的に囲まれる内部容器を更に具え、
前記リサイクル燃料は、前記内部容器に密封される
請求項６〜１４から選択される１請求項のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記貯蔵器本体は鉛直方向の軸心線に対して線対称である
請求項６〜１４から選択される１請求項のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記第１物理量がＴ１で表され、前記第２物理量がＴ２で表され、前記健全性指数は、前記時系列の上の時刻と、前記第１物理量Ｔ１と、前記第２物理量Ｔ２とにより作成される重回帰モデルにより計算され、前記健全性指数は、前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する誤差平均であり、前記誤差平均が有意に零と異ならなければ健全であると判断する
請求項６のリサイクル燃料の貯蔵システム。 - 貯蔵器と、
前記貯蔵器の表面の上の第１位置に配置され前記第１位置の第１物理量Ｔ１を計測する第１物理量計測器と、
前記貯蔵器の中の密封空間の中の第２位置に配置され、前記第１位置の物理量Ｔ１に影響を与える第２物理量Ｔ２を計測する第２物理量計測器と、
前記貯蔵器の外にあり前記第１物理量Ｔ１と前記第２物理量Ｔ２に影響を与える第３位置に配置され前記第３位置の第３物理量Ｔ３を計測する第３物理量計測器と、
前記第１物理量Ｔ１と前記第２物理量Ｔ２と前記第３物理量Ｔ３との関係に基づいて健全性指数を計算する計算器とを具え、
前記第１物理量Ｔ１と前記第２物理量Ｔ２と前記第３物理量Ｔ３とは、時系列の測定値であり且つ同じ次元を有し、前記測定値は温度又は温度に物理的に一意的に関係する物理量であり、前記健全性指数は、下記式で表される重回帰モデル：
Ｔ’１＝ａ０＋ａ１Ｔ１＋ａ２Ｔ２＋ａ３Ｔ３＋ａ４（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）＋ａ５（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）＋ａ６（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６：モデルに固有であり零又は零でない係数でありこれら７つのうちの３つは零ではないＴ’１（ｔｓ＋１）：前記第１物理量の未来時刻ｔｓ＋１の予測値
ｔｓ：前記時系列の最新時刻
（Ｔ２−Ｔ１）（ｔｓ−ｊ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｊ番目に過去である時刻における前記第１物理量と前記第２物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ１）（ｔｓ−ｋ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｋ番目に過去である時刻における前記第１物理量と前記第３物理量の物理量差
（Ｔ３−Ｔ２）（ｔｓ−ｌ）：前記時系列の上で時刻ｔｓよりｌ番目に過去である時刻における前記第３物理量と前記第１物理量の物理量差
により計算され、前記健全性指数は、前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との関係に基づいて計算される
リサイクル燃料の貯蔵システム。 - 前記健全性指数は、前記予測値Ｔ’１と現実の前記第１物理量Ｔ１との誤差に関する標準偏差σに基づいて計算される
請求項１８のリサイクル燃料の貯蔵システム。
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