JP4195584B2

JP4195584B2 - Nuclear fuel storage container

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Publication number: JP4195584B2
Application number: JP2002189167A
Authority: JP
Inventors: 祐一佐々野; 和雄浅田; 和夫村上; 岩司阿部; 泰之長沢; 健一松永
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP2003240891A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済み核燃料などの発熱体を保存する核燃料保存容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉で所定の核反応を終えた核燃料集合体、いわゆる使用済み核燃料集合体は、原子力発電所の冷却ピットで所定期間冷却された後、貯蔵用の容器に収容されて、所定以下の放射線発生量となる迄長期貯蔵される。
【０００３】
前記使用済み核燃料は、貯蔵中にあっても種々の放射性同位体から崩壊熱が発生するため、発生する熱を適切に分散して、局所的な温度上昇を防止し、使用済み核燃料貯蔵システムの健全性を維持することが求められている。
【０００４】
このような核燃料集合体の貯蔵容器の冷却システムとして、容器内に封入した気体の対流を利用する方式が提案されている。即ち、棒状の使用済み核燃料を貯蔵容器内に縦に収容するとともに、容器内に対流が容易なヘリウムガスを封入する方式である。この方式によれば、前記核燃料の局所的な発熱に対し、該燃料棒やこれを支持するバスケットと呼ばれる温度検出体を通じた熱伝導のみならず、前記ヘリウムガスを容器内で対流させることにより、容器全体への分散を図ることが企画されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ヘリウムガスの対流を利用する冷却方式では、貯蔵容器の密閉性が確保されて初めて所定の冷却能力が発揮されるから、万一のヘリウムガスの漏洩を確実に検出して貯蔵システムの健全性を確保することが求められている。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、使用済み核燃料を貯蔵する容器からのヘリウムガスの漏洩及びこれを伴う局所的な温度上昇を確実に検出可能な核燃料保存容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の核燃料保存容器は、核燃料を気体とともに収容するキャニスタと、該キャニスタを収容するキャスクとから構成された核燃料保存容器において、前記キャスクを貫通する検査孔を経由した電磁波を前記キャスクの外部で検出して前記キャニスタの表面温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段によって検出した前記キャニスタの表面温度と、前記キャニスタの高さ方向の位置に対して予め設定された表面温度との温度差に基づいて前記気体の漏洩を判断する核燃料保存容器であって、前記温度検出手段は、前記キャニスタの表面から放射されるわずかに波長の異なる二種の赤外線を測定する二色温度計であり、前記検査孔の途中に屈曲部を設け、該屈曲部に設けられた反射鏡を介して前記赤外線を前記二色温度計へ導くことを特徴とするものである。
請求項２の発明の核燃料保存容器では、核燃料を気体とともに収容するキャニスタと、該キャニスタを収容するキャスクとから構成された核燃料保存容器において、前記キャスクを貫通する検査孔を経由した電磁波を前記キャスクの外部で検出して前記キャニスタの表面温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段によって検出した前記キャニスタの表面温度と、前記キャニスタの高さ方向の位置に対して予め設定された表面温度との温度差に基づいて前記気体の漏洩を判断する核燃料保存容器において、前記温度検出手段は、前記キャニスタの表面から放射される赤外線を測定する放射温度計であり、前記検査孔の途中に屈曲部を設け、該屈曲部に設けられた反射鏡を介して前記赤外線を前記放射温度計へ導くことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の核燃料保存容器では、前記温度検出手段により、高さの異なる複数個所でそれぞれ前記キャニスタの温度を測定することを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明の核燃料保存容器では、前記赤外線を検出すべき個所のキャニスタ表面に黒体を設けたことを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１に本発明の第１実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図２に加圧水型原子炉の使用済み燃料棒を収容したキャスクの温度分布を表すグラフを示す。
【００２８】
第１実施形態の核燃料保存容器において、図１に示すように、符号１は筒状に形成された金属製のキャニスタであって、このキャニスタ１内には、燃料集合体２がセル３に各々挿入された状態で収容されている。そして、キャニスタ１の上部には一次蓋４及び二次蓋５が設けられ、二重に密閉されている。また、キャニスタ１は、コンクリート製のキャスク１０に収容されており、このキャスク１０は、支持体１１と側壁１２と蓋体１３とから構成されている。側壁１２には空気流通孔１４が形成されており、この空気流通孔１４によって、キャスク１０内とキャスク１０の保管施設の建屋の内部空間とが連通されている。
【００２９】
側壁１２及び蓋体１３には、これらを厚さ方向へ貫通する検査孔１５が形成されており、これらの検査孔１５には、それぞれ熱量対を利用した棒状の温度検出体１６が挿入されている。この温度検出体１６は全体として棒状をなし、先端に設けられた温度検出素子（図示略）の電気的特性が温度に依存して変化する性質を利用して、キャニスタ１表面の温度を測定している。なお、温度検出素子として、ペルチェ効果を利用した熱電対や、温度に依存して電気抵抗が変化する測温抵抗体（ＲＴＤ）などの温度により電気的特性が変化する素子が用いられる。
【００３０】
温度検出体１６は、作動方向が上下方向へ向けられたアクチュエータ１７に支持されている。実施形態では、アクチュエータ１７としてニューマチックシリンダが用いられており、切替弁１８の操作によって、温度検出体１６を往復動させるとともに、所定圧力でキャニスタ１の表面に接触させるようになっている。即ち、上部に設けられたアクチュエータ１７は温度検出体１６を上下動させ、側部に設けられたアクチュエータ１７は温度検出体１６をキャスクの半径方向へ移動させるようになっている。
【００３１】
上記構成の核燃料貯蔵容器にあっては、内部に封入されたヘリウム等のガスが図中矢印で示すように対流することにより、内部の局所的な発熱を吸収して貯蔵容器内で全体を循環する。２つの温度検出体１６によって、キャニスタ１の上面と側面との２個所（高さの異なる２個所）の温度を測定することができる。この測定にあっては、上記温度検出体１６の接触圧力を任意に設定することができるから、この接触圧力を所定値に管理することにより、より正確にキャニスタ１の温度を検出することができる。
【００３２】
次いで、キャスクの上部と側部の温度測定によってキャスク内部に密閉されたヘリウムガス等の漏洩を検知する原理を説明する。図２に示すように、グラフ中、□のプロットは内部に板を設けて対流を抑止した状態であって、内部圧力を２ｋｇ／ｃｍ²とした場合、○のプロットは、同じく対流を抑止し、圧力を１ｋｇ／ｃｍ²とした場合、△のプロットは同じく対流を抑止し、圧力を０ｋｇ／ｃｍ²とした場合、黒の△のプロットは、対流を抑止せず、内部圧力を０ｋｇ／ｃｍ²とした場合、黒の□のプロットは、対流を抑止せず、内部圧力を１ｋｇ／ｃｍ²とした場合の容器上下方向への温度を示す。
【００３３】
このグラフから明らかなように、容器の内部圧力を高くするほど、対流により移動するエネルギが大きくなるため、温度のピークが上方へ変位し、また、同じ圧力ならば、対流抑止板を設けない方が対流が促進されて温度のピークが上方へ変位する。即ち、上記実施形態において高さの異なる２個所（上面と側面）で温度を測定し、その差を判断することにより、容器内部のヘリウムガスの漏洩を知ることができる。図示の場合、本来黒の□のプロットのような温度分布となるべきところが、黒の△のような温度分布となることによりヘリウムガスの漏洩を判断することができる。このような温度分布の特性には、一般に、ヘリウムガスの漏洩によって対流が不十分となることにより、温度分布における最高温度の個所が下方へ移動する傾向があるものと推定される。
なお、図中鎖線で示すように、キャニスタ１の表面を所定厚さにわたって断熱材１９で覆い、温度検出体１６の接触個所近くを保温することにより、その周囲の空気流の影響による温度変化を防止して、より正確な温度測定を行うことができる。
【００３４】
なお、上記熱電対に代えて測温抵抗体を用いる場合にあっては、アクチュエータによって被測定面に所定の接触圧で接触させる方式に代え、測温抵抗体をキャスクの表面に接着等の手段により直接固定するようにしてもよい。
【００３５】
図３に本発明の第２実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図４に本発明の第３実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図５に第３実施形態の受信用レーザ光の信号波形、図６に第３実施形態の温度測定点の説明、図７に第４実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図８に第４実施形態の核燃料保存容器の平面視、図９にスリーブの概略、図１０に第５実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図１１に第５実施形態の核燃料保存容器の平面視、図１２に検査孔の概略、図１３に第６実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図１４にスライド板の概略、図１５に第７実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図１６に第６実施形態の核燃料保存容器の平面視、図１７に図１６のXVI部の拡大及び温度測定値表を表すグラフ、図１８に第８実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成、図１９に検査ヘッドの概略、図２０に検査ヘッドの送り量に対する温度を表すグラフ、図２１に第９実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３６】
第２実施形態の核燃料保存容器は、図３に示すように、キャスク１０の上部及び側部にそれぞれ二色温度計２０を設け、検査孔１５を介して、キャニスタ１の表面から放射される波長の異なる２種の赤外線を検出し、この２種の赤外線の強度比によってキャニスタ１の表面の温度を測定するようにしている。このように２種の赤外線を測定することにより、キャニスタ１の表面状態による誤差を相殺し、より正確にキャニスタ１の表面温度を測定することができる。
【００３７】
即ち、被測定物表面から輻射される赤外線量の絶対値は、表面の赤外線輻射率の影響を受けるから、長期間に亘る貯蔵によってキャスク表面の輻射率が変化すると、温度測定に誤差を生じるおそれがある。このように、二色温度計を用いることによって、波長の異なる複数の赤外線を用いることによって、キャスク表面の輻射率の変化による誤差を補正して、より正確な温度測定を行うことができる。
【００３８】
第３実施形態の核燃料保存容器では、図４に示すように、キャスクの表面にパルス状のレーザを照射することにより超音波を発生させ、この超音波による振動が別のレーザ光の反射に与える影響に基づいてキャスク表面の温度を測定している。符号２１は超音波発生用レーザ発振器であって、この超音波発生用レーザ発振器２１は、ＹＡＧレーザなどによる赤外領域あるいは可視領域のパルス状のレーザ光を発信する。このレーザ光は、レンズ２２を介して光ファイバ２３へ集光され、更に、この光ファイバ２３及びレンズ２４を経由して被測定物２５（具体的にはキャスク）の表面に照射される。このようなパルス状のレーザの照射により、被測定物２５に熱伸縮による振動が生じ、この結果、被測定物２５内に超音波が発生する。
【００３９】
この超音波は、厚さｌを有する被測定物２５中を伝播し、反対側で反射する。一方、符号２６は超音波受信用レーザ発振器であって、この超音波受信用レーザ発振器２６は、ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどによる赤外領域あるいは可視領域の連続的なレーザ光を発信する。このレーザ光は、超音波発生用レーザの場合と同様に、レンズ２２、光ファイバ２３、及びレンズ２４を経由して被測定物２５の表面に照射され、その表面で反射した後、レンズ２４、光ファイバ２３を経由して干渉計２７へ導かれ、超音波受信用レーザ発振器２６との間の干渉が測定され、これに基づいて、発信されたレーザ光との位相差が測定される。さらに、測定された位相差に基づき、信号処理制御装置２８が被測定物２５の温度を演算する。なお干渉計２７には、ファブリペロー式、マイケルソン式、フォトリフラクティブ式など、公知の干渉計が用いられる。
【００４０】
被測定物２５の表面で反射した受信用レーザ光は、被測定部２５が前述の超音波によって振動していることにより、反射に際して照射光との間に位相差を生じ、この位相差が干渉計２７により検出される。ここに、超音波発生用のパルスレーザのトリガのタイミングと、受信された超音波信号との間には、図５に示すように、位相差に対応して遅延時間Ｔが生じる。また、この遅延時間Ｔとキャニスタ厚ｌと超音波の音速ｖとの間には、
ｖ＝２ｌ／Ｔ
なる関係が存在しているから、測定された遅延時間Ｔを信号処理制御装置２８において演算処理することにより、音速ｖを求めることができる。
【００４１】
一方、音速ｖは、被測定物２５の温度によって変化するから、音速ｖの温度特性を予め求めておき、この特性と音速ｖとの関係から、信号処理制御装置２８が被測定物２５の温度を求めることができる。なお、超音波発生用レーザの送信及び超音波受信用レーザの送受信は、キャスク１０に設けられた検査孔１５を介して、大気中を伝播させて、あるいは、光ファイバーを用いて被測定物たるキャニスタへ導くことにより行われる。
【００４２】
なお、上記レーザを用いた超音波伝播特性変化による温度の測定は、図６に示すような被測定物表面の面方向への温度分布の測定にも利用することができる。即ち、図６(ａ)に示すように、レーザパルスを照射点３０に照射すると、発生
した超音波が半径方向外方へ伝播し、この超音波を受信用レーザの検出点３１において各々測定すれば良い。被測定物の面方向への温度分布が一定なら、超音波の伝播速度も一定になるため、検出点３１から同一の速度が検出される。一方、温度分布が不均一であると、図６(ｂ)に示すように、照射点３０から検出点３
２までの伝播速度も不均一となる。即ち、照射点３０の周囲の複数の検出点からのレーザ光の反射の位相差に基づいて温度分布を測定することができる。
【００４３】
第４実施形態の核燃料保存容器において、図７及び図８に示すように、符号４０は放射温度計であって、この放射温度計は、被測定物（図におけるキャニスタ１）の表面から放射される赤外線を検知し、その強度に応じたレベルの電気信号を出力する。図示の場合、キャニスタ１の上部と中間部分との温度をそれぞれ側方から測定すべく、キャスクの側壁部１２の２個所に検査孔１５が設けられている。検査孔１５は、例えば、図９に示すような筒状のスリーブ４１を側壁部１２に埋め込むことによって、その内側に形成されるもので、その内面は、鏡面状に仕上げられている。
【００４４】
このように、赤外線等の通過経路となる検査孔１５の内面を鏡面状とすることにより、検査孔１５の内面における電磁波の放射係数をできるだけ小さくし、これにより、検査孔１５から放射される赤外線等による誤差の発生が防止されている。
【００４５】
放射温度計４０の出力は、マルチプレクサ４２を介して、パーソナルコンピュータ等からなる監視装置４３へ入力されている。
【００４６】
従って、キャニスタ１の上部及び中間部から放射される赤外線の強度が放射温度計４０によりそれぞれ測定される。このようにして検出された赤外線強度に基づいて監視装置４３が各部の温度を演算し、さらに、温度差や温度比などに基づいて、キャニスタ１の健全性を判断することができる。具体的には、キャニスタ１内のヘリウムガスの圧力が設定値である場合には、内部で正常に対流が行われるために、使用済み核燃料の局部的な温度上昇が抑制されてキャニスタ１の上部近くが高温となり、ヘリウムガスの圧力が設定値より低い場合には、使用済み核燃料の局部的な温度上昇によってキャニスタ１の高温部分が下方へ移動することとなる。
【００４７】
第５実施形態の核燃料保存容器において、図１０乃至図１２に示すように、検査孔１５を屈曲した形状としている。即ち、この実施形態の検査孔１５は、Ｌ字状に屈曲することにより、外側の開口と内側の開口とが直線的に結ばれない位置に配置されている。また、検査孔１５の屈曲部分には、図１２に示すように、検査孔１５の方向に対して４５度に傾斜した反射鏡４４が設けられていて、キャニスタ１の表面から図１２の上方へ放射された赤外線を図１２の右方向へ反射させて、検査孔１５の外方の放射温度計４０へ導くようになっている。このように、検査孔１５を屈曲させることにより、内部の核燃料からキャニスタ１を貫通して放射される放射線のキャスク１０外への漏洩を防止することができる。なお、屈曲角度は９０度に限定されるものではなく、また、屈曲回数についてもさらに多くの回数屈曲させて、放射線の漏洩をさらに確実に防止するようにしても良い。この場合において、屈曲角度、屈曲回数に応じて反射鏡の角度、数を適宜に設定するのはもちろんである。
【００４８】
キャニスタ１における被測定個所（放射温度計４０によって測定すべき個所）には、例えば炭素等の黒体４５が取り付けられている。この黒体４５は、赤外線の放射係数を高めるために設けられるもので、この被測定個所の放射係数を他の部分より高くすることにより、被測定個所の周囲から放射される赤外線の影響を小さくすることができる。
【００４９】
第６実施形態の核燃料保存容器は、図１３及び図１４に示すように、被測定物であるキャニスタ１の表面にスライド板５０を設け、このスライド板５０を上下に移動させるアクチュエータ５１をコントローラ５２によって制御するようにした構成となっている。スライド板５０は、貫通孔５３と、鏡面部５４とを有している。これら貫通孔５３と鏡面部５４は、アクチュエータ５１により駆動されて上下動することにより、被測定部から放射された赤外線等を外部に導くための上下の検査孔１５をそれぞれ臨む位置に貫通孔５３または鏡面部５４を択一的に配置するよう構成されている。
【００５０】
このように構成された温度測定器にあっては、鏡面部５４を検査孔１５に臨ませ、放射量が最少となる状態で第１回目の測定を行い、その後、貫通孔５３を検査孔１５に臨ませ、第２回目の測定として、キャニスタ１の表面からの放射を直接測定する。そして、１回目の測定値と２回目の測定値との差、あるいは比などの相対的な測定値を演算する。このような処理を行うことにより、容器内のノイズ成分を除去して、より正確に温度を測定することができる。
【００５１】
なお、上記各実施形態では、赤外線を検出する撮像素子等のカメラをキャスク１０の外に置き、監視孔１５を通して（大気を媒質として）伝播される赤外線を検出したが、光ファイバを介して導いた赤外線を検出するようにしても良い。
【００５２】
第７実施形態の核燃料保存容器では、図１５及び図１６に示すように、検査孔１５内に挿入された光ファイバからなる導波路２３を介して光電変換部６０に赤外線を導き、この光電変換部６０から出力された信号から放射温度計６１が赤外線の強度を算出し、この赤外線の強度に基づいて温度を測定するようにしたものである。
【００５３】
この実施形態において、導波路２３は、二つの光ファイバ６２，６３からなり、これらの先端には、プローブ部６４が設けられている。このプローブ部６４には、集光レンズ６５が設けられていて、キャニスタ１の表面からの放射された赤外線を一方の光ファイバ６３へ集光させるようになっている。また他方の光ファイバ６２の先端面（図１７における破線Ａ部）には、金属を蒸着することにより鏡面化されていて、光ファイバ６２の端面への外部からの赤外線の導入が遮断されるようになっている。
【００５４】
上記構成によれば、一方の光ファイバ６２の端部では、キャニスタからの放射光を除く、周囲の雰囲気の温度に基づく赤外線が検出され、他方の光ファイバ６３の端部では、キャニスタから放射された赤外線と、周囲の雰囲気の温度に基づく赤外線との和に相当する赤外線が検出される。
【００５５】
したがって、放射温度計６１において、上記両光ファイバ６２，６３の出力の差を測定することにより、図１７に示すように、キャニスタ表面温度を正確に検出することができる。
【００５６】
第８実施形態の核燃料保存容器において、図１８及び図１９に示すように、キャスク１０の上部に貫通孔７１を形成すると共に送り機構７２を装着し、送り機構７２の移動ロッド７３を貫通孔７１を介してキャスク１０内に延設し、先端部に検査ヘッド７４を装着し、キャニスタ１の側方に位置するようにしている。従って、送り機構７２により移動ロッド７３を介して検査ヘッド７４を上昇あるいは下降することで、キャニスタ１の表面温度を上下方向に沿って連続的に測定することができる。
【００５７】
そして、この検査ヘッド７４は、ケース７５内にアンプ７６、温度センサ（放射温度計）７７、反射鏡７８、集光レンズ７９が収納されて構成されている。従って、キャニスタ１の表面から放射される赤外線が集光レンズ７９及び反射鏡７８を介して温度センサ７７が検知し、その強度に応じたレベルの電気信号をアンプ７６が出力するようになっている。
【００５８】
また、送り機構７２にはパーソナルコンピュータ等からなる監視装置４３が接続されている。従って、送り機構７２により検査ヘッド７４を上昇あるいは下降したまま、検査ヘッド７４を作動して検出値を監視装置４３に出力すると、この監視装置４３は、図２０に示すように、キャニスタ１の表面温度を上下方向に沿って連続的に表示することができる。監視装置４３は、このように検出されたキャニスタ１の表面温度と予め設定された正常表面温度との温度差に基づいて、キャニスタ１の健全性を判断している。具体的には、キャニスタ１の中間部の表面温度が高くなるような温度分布となり、その表面温度が正常温度領域にあると、キャニスタ１内のヘリウムガスの圧力が設定値であり、漏洩がないと判断している。
【００５９】
更に、送り機構７２はキャスク１０に着脱自在に装着されると共に、貫通孔７１は検査ヘッド７４よりも大径に形成されている。従って、検査ヘッド７４内のアンプ７６、温度センサ７７、反射鏡７８、集光レンズ７９等が故障や破損した場合には、送り機構７２をキャスク１０から取り外し、貫通孔７１から検査ヘッド７４を抜き取ることにより、検査ヘッド７４の交換が可能となる。
【００６０】
第９実施形態の核燃料保存容器において、図２１に示すように、キャスク１０の上部に送り機構７２が装着され、移動ロッド７３を介して検査ヘッド７４がキャニスタ１の側方で上昇あるいは下降となっている。そして、送り機構７２に送受信器８１が接続されると共に、キャスク１０の設置場所から離れた会社の監視装置４３に送受信器８２が接続されている。従って、送り機構７２により検査ヘッド７４を上昇あるいは下降して、検査ヘッド７４がキャニスタ１の表面温度を連続的に検出すると、送受信器８１はこの検出結果を送受信器８２を介して監視装置４３に送信し、監視装置４３がキャニスタ１の健全性を判断することができる。
【００６１】
なお、本発明の核燃料保存容器及びその温度測定方法の構成は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、キャニスタにおける被測定面の位置、数を変更してもよいのはもちろんである。また、実施形態では赤外線放射量に基づいて温度を測定したが、物体の温度に依存して放射量が変化する他の電磁波を用いて温度を検出しても良いのはもちろんである。
【００６２】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の核燃料保存容器によれば、キャスクを貫通する検査孔を経由した電磁波を前記キャスクの外部で検出してキャニスタの表面温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段によって検出した前記キャニスタの表面温度と、前記キャニスタの高さ方向の位置に対して予め設定された表面温度との温度差に基づいて前記気体の漏洩を判断する核燃料保存容器であって、前記温度検出手段は、前記キャニスタの表面から放射されるわずかに波長の異なる二種の赤外線を測定する二色温度計であり、前記検査孔の途中に屈曲部を設け、該屈曲部に設けられた反射鏡を介して前記赤外線を前記二色温度計へ導くようにしたので、非接触でキャニスタの温度を測定すること、キャニスタの表面状態等の影響を受けることなく温度を測定すること、キャニスタに収容されたヘリウムガス等が漏洩して対流によるエネルギーの分散が損なわれたことを検出して使用済み核燃料貯蔵施設の健全性を確保することに加えて、検査孔を介した放射線の漏洩を防止することができる。
請求項２の発明の核燃料保存容器によれば、キャスクを貫通する検査孔を経由した電磁波を前記キャスクの外部で検出してキャニスタの表面温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段によって検出した前記キャニスタの表面温度と、前記キャニスタの高さ方向の位置に対して予め設定された表面温度との温度差に基づいて前記気体の漏洩を判断する核燃料保存容器であって、前記温度検出手段は、前記キャニスタの表面から放射される赤外線を測定する放射温度計であり、前記検査孔の途中に屈曲部を設け、該屈曲部に設けられた反射鏡を介して前記赤外線を前記放射温度計へ導くようにしたので、非接触でキャニスタの温度を測定すること、装置の簡素化を図ること、キャニスタに収容されたヘリウムガス等が漏洩して対流によるエネルギーの分散が損なわれたことを検出して使用済み核燃料貯蔵施設の健全性を確保することに加えて、検査孔を介した放射線の漏洩を防止することができる。
【００６３】
請求項３の発明の核燃料保存容器によれば、温度検出手段により高さの異なる複数個所でそれぞれキャニスタの温度を測定するので、容器内の正常な対流現象の存在をさらに確実に判定することができる。
【００７３】
請求項４の発明の核燃料保存容器によれば、赤外線を検出すべき個所のキャスク表面に黒体を設けたので、被測定面の放射効率を高くして、放射された赤外線をより確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図２】加圧水型原子炉の使用済み燃料棒を収容したキャスクの温度分布を表すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図５】第３実施形態の受信用レーザ光の信号波形図である。
【図６】第３実施形態の温度測定点の説明図である
【図７】第４実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図８】第４実施形態の核燃料保存容器の平面図である。
【図９】スリーブの概略図である。
【図１０】第５実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図１１】第５実施形態の核燃料保存容器の平面図である。
【図１２】検査孔の概略図である。
【図１３】第６実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図１４】スライド板の概略図である。
【図１５】第７実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図１６】第６実施形態の核燃料保存容器の平面図である。
【図１７】図１６のXVI部の拡大及び温度測定値表を表すグラフである。
【図１８】第８実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【図１９】検査ヘッドの概略図である。
【図２０】検査ヘッドの送り量に対する温度を表すグラフである。
【図２１】第９実施形態に係る核燃料保存容器の概略構成図である。
【符号の説明】
１キャニスタ
２燃料集合体
１０キャスク
１５検査孔
１６温度検出体（温度検出手段）
１７ニューマチックシリンダ
２０二色温度計（温度検出手段）
２１，２６超音波発生用レーザ発信器
２２レンズ
２３，６２，６３光ファイバ（導波路）
２４レンズ
２５被検出物
４０，６１放射温度計（温度検出手段）
４１スリーブ
４４反射鏡
４５黒体
５０スライド板
５４鏡面部
６０光電変換部
６４プローブ部
６５集光レンズ
７２貫通孔
７２送り機構
７３検査ヘッド
７７温度センサ（温度検出手段）
８１，８２送受信機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides a nuclear fuel storage capacity for storing a heating element such as spent nuclear fuel.In a vesselRelated.
[0002]
[Prior art]
Nuclear fuel assemblies that have undergone a predetermined nuclear reaction in a nuclear reactor, so-called spent nuclear fuel assemblies, are cooled in a cooling pit of a nuclear power plant for a predetermined period, and then stored in a storage container to generate radiation below a predetermined level. It is stored for a long time until the amount is reached.
[0003]
Since the spent nuclear fuel generates decay heat from various radioisotopes even during storage, the generated heat is appropriately dispersed to prevent local temperature rise, and the spent nuclear fuel storage system There is a need to maintain soundness.
[0004]
As a cooling system for such a nuclear fuel assembly storage container, a system utilizing convection of a gas sealed in the container has been proposed. That is, a rod-shaped spent nuclear fuel is vertically stored in a storage container, and helium gas that is easy to convection is sealed in the container. According to this method, not only heat conduction through the temperature detector called a fuel rod and a basket supporting the fuel rod, but also convection of the helium gas in the container against local heat generation of the nuclear fuel, Planning to disperse throughout the container.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cooling method using the convection of the helium gas, the predetermined cooling capacity is exhibited only after the storage container is sealed, so that the leakage of the helium gas should be reliably detected and the storage system There is a need to ensure soundness.
[0006]
  The present invention solves such problems, and is a nuclear fuel storage capacity capable of reliably detecting leakage of helium gas from a container for storing spent nuclear fuel and a local temperature increase associated therewith.VesselThe purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a nuclear fuel storage container according to the first aspect of the present invention is a nuclear fuel storage container comprising a canister that stores nuclear fuel together with a gas, and a cask that stores the canister.Detecting electromagnetic waves that pass through the inspection hole penetrating the cask outside the caskA temperature detecting means for detecting the surface temperature of the canister is provided, and a temperature difference between the surface temperature of the canister detected by the temperature detecting means and a surface temperature preset with respect to a position in the height direction of the canister is set. Judging the leakage of the gas based onA nuclear fuel storage container, wherein the temperature detecting means is a two-color thermometer that measures two kinds of infrared rays having slightly different wavelengths emitted from the surface of the canister, and a bent portion is provided in the middle of the inspection hole. The infrared rays are guided to the two-color thermometer through a reflecting mirror provided at the bent portion.It is characterized by this.
  In the nuclear fuel storage container of the invention of claim 2, in the nuclear fuel storage container comprising a canister for storing nuclear fuel together with a gas and a cask for storing the canister, electromagnetic waves that pass through an inspection hole penetrating the cask are transmitted to the cask. Temperature detection means for detecting the surface temperature of the canister by detecting the temperature of the canister, and a surface preset for the surface temperature of the canister detected by the temperature detection means and the position in the height direction of the canister. In the nuclear fuel storage container that determines leakage of the gas based on a temperature difference with temperature, the temperature detecting means is a radiation thermometer that measures infrared rays emitted from the surface of the canister, and is in the middle of the inspection hole. A bent portion is provided, and the infrared ray is guided to the radiation thermometer through a reflecting mirror provided in the bent portion. That.
[0008]
  Claim3The nuclear fuel storage container according to the present invention is characterized in that the temperature of the canister is measured at a plurality of locations having different heights by the temperature detecting means.
[0018]
  Claim4The nuclear fuel storage container according to the invention is characterized in that a black body is provided on the surface of the canister where the infrared rays are to be detected.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a nuclear fuel storage container according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a graph showing a temperature distribution of a cask containing spent fuel rods of a pressurized water reactor.
[0028]
In the nuclear fuel storage container according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, reference numeral 1 is a metal canister formed in a cylindrical shape, and in this canister 1, a fuel assembly 2 is placed in each cell 3. It is housed in the inserted state. A primary lid 4 and a secondary lid 5 are provided on the upper portion of the canister 1 and are double-sealed. The canister 1 is accommodated in a concrete cask 10, and the cask 10 includes a support body 11, a side wall 12, and a lid body 13. An air circulation hole 14 is formed in the side wall 12, and the air circulation hole 14 communicates the inside of the cask 10 and the internal space of the building of the storage facility of the cask 10.
[0029]
The side wall 12 and the lid body 13 are formed with inspection holes 15 penetrating them in the thickness direction, and rod-like temperature detection bodies 16 using heat quantity pairs are inserted into the inspection holes 15 respectively. Yes. The temperature detector 16 is formed in a rod shape as a whole, and measures the temperature of the surface of the canister 1 by utilizing the property that the electrical characteristics of a temperature detection element (not shown) provided at the tip changes depending on the temperature. ing. As the temperature detection element, an element whose electrical characteristics change depending on the temperature, such as a thermocouple using the Peltier effect or a resistance temperature detector (RTD) whose electrical resistance changes depending on the temperature, is used.
[0030]
The temperature detector 16 is supported by an actuator 17 whose operation direction is directed in the vertical direction. In the embodiment, a pneumatic cylinder is used as the actuator 17, and the temperature detection body 16 is reciprocated by the operation of the switching valve 18 and is brought into contact with the surface of the canister 1 with a predetermined pressure. That is, the actuator 17 provided in the upper part moves the temperature detection body 16 up and down, and the actuator 17 provided in the side part moves the temperature detection body 16 in the radial direction of the cask.
[0031]
In the nuclear fuel storage container having the above-described configuration, helium or the like gas enclosed inside convects as indicated by an arrow in the figure to absorb internal heat generation and circulate in the storage container. To do. The two temperature detectors 16 can measure temperatures at two locations (two locations with different heights) on the upper surface and the side surface of the canister 1. In this measurement, the contact pressure of the temperature detector 16 can be arbitrarily set. Therefore, the temperature of the canister 1 can be detected more accurately by managing the contact pressure at a predetermined value. .
[0032]
Next, the principle of detecting leakage of helium gas or the like sealed inside the cask by measuring the temperature of the upper and side portions of the cask will be described. As shown in FIG. 2, in the graph, a plot of □ is a state in which a plate is provided inside to suppress convection, and the internal pressure is 2 kg / cm.²In the case of ◯, the ◯ plot shows the same suppression of convection and the pressure of 1 kg / cm.², The △ plot also suppresses convection and the pressure is 0 kg / cm.²The black triangle plot does not inhibit convection and the internal pressure is 0 kg / cm.²The black square plot does not inhibit convection and the internal pressure is 1 kg / cm.²The temperature in the vertical direction of the container is shown.
[0033]
As is clear from this graph, the higher the internal pressure of the container, the greater the energy moved by convection. Therefore, the temperature peak is displaced upward, and if the pressure is the same, the convection suppression plate is not provided. However, convection is promoted and the temperature peak is displaced upward. That is, the leakage of helium gas inside the container can be known by measuring the temperature at two places (upper surface and side surface) having different heights in the above embodiment and judging the difference. In the case shown in the figure, the leakage of helium gas can be determined by the fact that the temperature distribution that should originally be like the black square plot becomes the temperature distribution like the black triangle. In general, it is presumed that the temperature distribution characteristic tends to move downward at the highest temperature in the temperature distribution due to insufficient convection due to leakage of helium gas.
In addition, as shown by a chain line in the figure, the surface of the canister 1 is covered with a heat insulating material 19 over a predetermined thickness and the vicinity of the contact portion of the temperature detecting body 16 is kept warm, so that the temperature change due to the influence of the surrounding air flow is reduced. Therefore, more accurate temperature measurement can be performed.
[0034]
In the case where a resistance temperature detector is used instead of the thermocouple, means such as bonding the resistance temperature detector to the surface of the cask instead of a method of contacting the measurement surface with a predetermined contact pressure by an actuator. You may make it fix directly by.
[0035]
3 is a schematic configuration of a nuclear fuel storage container according to the second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a schematic configuration of a nuclear fuel storage container according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a receiving laser beam according to the third embodiment. 6 shows the temperature measurement points of the third embodiment, FIG. 7 shows a schematic configuration of the nuclear fuel storage container according to the fourth embodiment, FIG. 8 shows a plan view of the nuclear fuel storage container of the fourth embodiment, and FIG. 9 is an outline of the sleeve, FIG. 10 is a schematic configuration of the nuclear fuel storage container according to the fifth embodiment, FIG. 11 is a plan view of the nuclear fuel storage container of the fifth embodiment, FIG. 12 is an outline of the inspection hole, and FIG. 14 is a schematic configuration of the nuclear fuel storage container according to the embodiment, FIG. 14 is an outline of the slide plate, FIG. 15 is a schematic configuration of the nuclear fuel storage container according to the seventh embodiment, FIG. 16 is a plan view of the nuclear fuel storage container of the sixth embodiment, FIG. 17 is a graph showing an enlarged view of the XVI portion of FIG. FIG. 18 shows a schematic configuration of the nuclear fuel storage container according to the eighth embodiment, FIG. 19 shows an outline of the inspection head, FIG. 20 shows a graph representing the temperature with respect to the feed amount of the inspection head, and FIG. 21 shows a nuclear fuel storage container according to the ninth embodiment. The schematic structure of is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0036]
As shown in FIG. 3, the nuclear fuel storage container according to the second embodiment is provided with a two-color thermometer 20 on each of the upper part and the side part of the cask 10, and the wavelength emitted from the surface of the canister 1 through the inspection hole 15. Are detected, and the temperature of the surface of the canister 1 is measured by the intensity ratio of the two infrared rays. By measuring the two types of infrared rays in this way, errors due to the surface state of the canister 1 can be offset and the surface temperature of the canister 1 can be measured more accurately.
[0037]
In other words, the absolute value of the amount of infrared radiation radiated from the surface of the object to be measured is affected by the infrared radiation rate of the surface, so if the radiation rate of the cask surface changes due to long-term storage, an error may occur in temperature measurement. There is. As described above, by using a two-color thermometer, by using a plurality of infrared rays having different wavelengths, an error due to a change in the radiation rate of the cask surface can be corrected, and more accurate temperature measurement can be performed.
[0038]
In the nuclear fuel storage container of the third embodiment, as shown in FIG. 4, an ultrasonic wave is generated by irradiating the surface of the cask with a pulsed laser, and the vibration caused by this ultrasonic wave gives another laser beam reflection. The temperature of the cask surface is measured based on the influence. Reference numeral 21 denotes an ultrasonic wave generating laser oscillator. The ultrasonic wave generating laser oscillator 21 emits pulsed laser light in an infrared region or a visible region by a YAG laser or the like. The laser light is condensed on the optical fiber 23 through the lens 22 and further irradiated onto the surface of the object to be measured 25 (specifically, the cask) through the optical fiber 23 and the lens 24. By such pulsed laser irradiation, the object to be measured 25 is vibrated by thermal expansion and contraction, and as a result, ultrasonic waves are generated in the object to be measured 25.
[0039]
This ultrasonic wave propagates through the object to be measured 25 having a thickness l and is reflected on the opposite side. On the other hand, reference numeral 26 denotes an ultrasonic receiving laser oscillator. The ultrasonic receiving laser oscillator 26 emits continuous laser light in the infrared region or visible region by a YAG laser, Ar laser, He-Ne laser, or the like. send. This laser light is irradiated onto the surface of the object to be measured 25 via the lens 22, the optical fiber 23, and the lens 24 as in the case of the ultrasonic wave generation laser, and after being reflected by the surface, the lens 24, The light is guided to the interferometer 27 via the optical fiber 23, and the interference with the ultrasonic receiving laser oscillator 26 is measured. Based on this, the phase difference with the transmitted laser light is measured. Further, the signal processing control device 28 calculates the temperature of the device under test 25 based on the measured phase difference. For the interferometer 27, a known interferometer such as Fabry-Perot type, Michelson type, or photorefractive type is used.
[0040]
The receiving laser beam reflected from the surface of the object to be measured 25 causes a phase difference between the measured light and the irradiated light when the measured part 25 is vibrated by the above-described ultrasonic waves, and this phase difference causes interference. The total 27 is detected. Here, a delay time T occurs between the trigger timing of the pulse laser for generating ultrasonic waves and the received ultrasonic signal, as shown in FIG. 5, corresponding to the phase difference. In addition, between the delay time T, the canister thickness l, and the ultrasonic velocity of sound v,
v = 2l / T
Therefore, the sound speed v can be obtained by calculating the measured delay time T in the signal processing controller 28.
[0041]
On the other hand, since the sound speed v changes depending on the temperature of the object 25 to be measured, the temperature characteristic of the sound speed v is obtained in advance, and the signal processing controller 28 determines the temperature of the object 25 to be measured from the relationship between this characteristic and the sound speed v. Can be requested. The transmission of the ultrasonic wave generation laser and the transmission / reception of the ultrasonic wave reception laser are propagated in the atmosphere through the inspection hole 15 provided in the cask 10 or canisters as the object to be measured using an optical fiber. This is done by leading to
[0042]
Note that the temperature measurement by the ultrasonic propagation characteristic change using the laser can also be used for the measurement of the temperature distribution in the surface direction of the surface of the object to be measured as shown in FIG. In other words, as shown in FIG.
The ultrasonic waves propagated outward in the radial direction, and the ultrasonic waves may be measured at the detection points 31 of the receiving laser. If the temperature distribution in the surface direction of the object to be measured is constant, the propagation speed of the ultrasonic wave is also constant, so that the same speed is detected from the detection point 31. On the other hand, if the temperature distribution is non-uniform, as shown in FIG.
The propagation speed up to 2 is also non-uniform. That is, the temperature distribution can be measured based on the phase difference of the reflection of the laser light from the plurality of detection points around the irradiation point 30.
[0043]
In the nuclear fuel storage container of the fourth embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, reference numeral 40 is a radiation thermometer, and this radiation thermometer is radiated from the surface of an object to be measured (canister 1 in the figure). Infrared light is detected and an electrical signal at a level corresponding to the intensity is output. In the illustrated case, inspection holes 15 are provided at two locations on the side wall 12 of the cask so as to measure the temperatures of the upper and middle portions of the canister 1 from the sides. The inspection hole 15 is formed, for example, by embedding a cylindrical sleeve 41 as shown in FIG. 9 in the side wall portion 12, and the inner surface thereof is finished in a mirror shape.
[0044]
In this way, by making the inner surface of the inspection hole 15 serving as a passage path for infrared rays or the like into a mirror surface, the radiation coefficient of the electromagnetic wave on the inner surface of the inspection hole 15 is made as small as possible. The occurrence of errors due to such as is prevented.
[0045]
The output of the radiation thermometer 40 is input to a monitoring device 43 such as a personal computer via a multiplexer 42.
[0046]
Accordingly, the intensity of the infrared rays emitted from the upper part and the middle part of the canister 1 are measured by the radiation thermometer 40, respectively. The monitoring device 43 calculates the temperature of each part based on the infrared intensity detected in this way, and can determine the soundness of the canister 1 based on a temperature difference, a temperature ratio, and the like. Specifically, when the pressure of the helium gas in the canister 1 is a set value, the convection is normally performed inside, so that the local temperature rise of the spent nuclear fuel is suppressed and the upper portion of the canister 1 is When the temperature in the vicinity is high and the pressure of the helium gas is lower than the set value, the high temperature portion of the canister 1 moves downward due to the local temperature rise of the spent nuclear fuel.
[0047]
In the nuclear fuel storage container according to the fifth embodiment, the inspection hole 15 is bent as shown in FIGS. In other words, the inspection hole 15 of this embodiment is arranged at a position where the outer opening and the inner opening are not linearly connected by bending in an L shape. In addition, as shown in FIG. 12, a reflection mirror 44 inclined at 45 degrees with respect to the direction of the inspection hole 15 is provided at the bent portion of the inspection hole 15, and from the surface of the canister 1 upward in FIG. The emitted infrared light is reflected in the right direction in FIG. 12 and guided to the radiation thermometer 40 outside the inspection hole 15. In this way, by bending the inspection hole 15, it is possible to prevent leakage of radiation radiated from the internal nuclear fuel through the canister 1 to the outside of the cask 10. It should be noted that the bending angle is not limited to 90 degrees, and the number of bendings may be further increased to prevent radiation leakage more reliably. In this case, of course, the angle and the number of the reflecting mirrors are appropriately set according to the bending angle and the number of bendings.
[0048]
A black body 45 made of, for example, carbon is attached to a portion to be measured in the canister 1 (a portion to be measured by the radiation thermometer 40). This black body 45 is provided in order to increase the radiation coefficient of infrared rays. By making the radiation coefficient of the portion to be measured higher than other portions, the influence of infrared rays radiated from around the portion to be measured is reduced. can do.
[0049]
In the nuclear fuel storage container of the sixth embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, a slide plate 50 is provided on the surface of the canister 1 as a measurement object, and an actuator 51 that moves the slide plate 50 up and down is provided as a controller 52. It is the structure which was made to control by. The slide plate 50 has a through hole 53 and a mirror surface portion 54. The through-hole 53 and the mirror surface portion 54 are driven by the actuator 51 to move up and down, so that the through-hole 53 is located at a position facing the upper and lower inspection holes 15 for guiding infrared rays or the like emitted from the measured portion to the outside. Alternatively, the mirror surface portion 54 is alternatively arranged.
[0050]
In the temperature measuring device configured in this way, the mirror surface portion 54 faces the inspection hole 15, the first measurement is performed in a state where the radiation amount is minimized, and then the through hole 53 is connected to the inspection hole 15. As a second measurement, the radiation from the surface of the canister 1 is directly measured. Then, a relative measurement value such as a difference or a ratio between the first measurement value and the second measurement value is calculated. By performing such a process, the noise component in the container can be removed and the temperature can be measured more accurately.
[0051]
In each of the above embodiments, a camera such as an image sensor that detects infrared rays is placed outside the cask 10 and infrared rays propagated through the monitoring hole 15 (using the atmosphere as a medium) are detected. Infrared rays may be detected.
[0052]
In the nuclear fuel storage container of the seventh embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, infrared rays are guided to the photoelectric conversion unit 60 through the waveguide 23 made of an optical fiber inserted into the inspection hole 15, and this photoelectric conversion is performed. The radiation thermometer 61 calculates the infrared intensity from the signal output from the unit 60, and measures the temperature based on the infrared intensity.
[0053]
In this embodiment, the waveguide 23 is composed of two optical fibers 62 and 63, and a probe portion 64 is provided at the tip of these. The probe unit 64 is provided with a condensing lens 65 so that infrared light emitted from the surface of the canister 1 is condensed on one optical fiber 63. The tip surface of the other optical fiber 62 (broken line A in FIG. 17) is mirror-finished by depositing metal so that the introduction of infrared rays from the outside to the end surface of the optical fiber 62 is blocked. It has become.
[0054]
According to the above configuration, infrared light based on the temperature of the surrounding atmosphere is detected at the end of one optical fiber 62 except for the light emitted from the canister, and is emitted from the canister at the end of the other optical fiber 63. Infrared rays corresponding to the sum of the infrared rays and the infrared rays based on the ambient temperature are detected.
[0055]
Therefore, by measuring the output difference between the two optical fibers 62 and 63 in the radiation thermometer 61, the canister surface temperature can be accurately detected as shown in FIG.
[0056]
  In the nuclear fuel storage container of the eighth embodiment, as shown in FIG. 18 and FIG.Hole71 and a feed mechanism 72 are mounted, and the moving rod 73 of the feed mechanism 72 is passed through.Hole71 extends into the cask 10 through 71, and an inspection head 74 is attached to the tip of the cask 10 so as to be positioned on the side of the canister 1. Therefore, the surface temperature of the canister 1 can be continuously measured in the vertical direction by raising or lowering the inspection head 74 via the moving rod 73 by the feed mechanism 72.
[0057]
The inspection head 74 includes a case 75 in which an amplifier 76, a temperature sensor (radiation thermometer) 77, a reflecting mirror 78, and a condenser lens 79 are housed. Accordingly, the infrared rays radiated from the surface of the canister 1 are detected by the temperature sensor 77 via the condenser lens 79 and the reflecting mirror 78, and the amplifier 76 outputs an electric signal at a level corresponding to the intensity. .
[0058]
The feeding mechanism 72 is connected to a monitoring device 43 composed of a personal computer or the like. Accordingly, when the inspection head 74 is operated and the detection value is output to the monitoring device 43 while the inspection head 74 is raised or lowered by the feeding mechanism 72, the monitoring device 43 is connected to the surface of the canister 1 as shown in FIG. The temperature can be continuously displayed along the vertical direction. The monitoring device 43 determines the soundness of the canister 1 based on the temperature difference between the detected surface temperature of the canister 1 and the normal surface temperature set in advance. Specifically, the temperature distribution is such that the surface temperature of the intermediate portion of the canister 1 becomes high. If the surface temperature is in the normal temperature range, the pressure of the helium gas in the canister 1 is a set value, and there is no leakage. Judging.
[0059]
Further, the feed mechanism 72 is detachably attached to the cask 10, and the through hole 71 is formed with a larger diameter than the inspection head 74. Accordingly, when the amplifier 76, the temperature sensor 77, the reflecting mirror 78, the condenser lens 79, etc. in the inspection head 74 are broken or damaged, the feeding mechanism 72 is removed from the cask 10 and the inspection head 74 is extracted from the through hole 71. As a result, the inspection head 74 can be replaced.
[0060]
In the nuclear fuel storage container of the ninth embodiment, as shown in FIG. 21, a feed mechanism 72 is mounted on the upper part of the cask 10, and the inspection head 74 is raised or lowered on the side of the canister 1 through the moving rod 73. ing. A transmitter / receiver 81 is connected to the feed mechanism 72, and a transmitter / receiver 82 is connected to a monitoring device 43 of a company away from the installation location of the cask 10. Accordingly, when the inspection head 74 is raised or lowered by the feed mechanism 72 and the inspection head 74 continuously detects the surface temperature of the canister 1, the transmitter / receiver 81 sends the detection result to the monitoring device 43 via the transmitter / receiver 82. The monitoring device 43 can judge the soundness of the canister 1.
[0061]
Note that the configuration of the nuclear fuel storage container and the temperature measurement method of the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the position and number of surfaces to be measured in the canister may be changed. is there. Further, in the embodiment, the temperature is measured based on the infrared radiation amount, but it is needless to say that the temperature may be detected using other electromagnetic waves whose radiation amount varies depending on the temperature of the object.
[0062]
【The invention's effect】
  As described above in detail in the embodiment, according to the nuclear fuel storage container of the invention of claim 1,Detect electromagnetic waves outside the cask through the inspection hole that penetrates the cask.Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the canister is provided, and based on a temperature difference between the surface temperature of the canister detected by the temperature detecting means and a surface temperature preset with respect to a position in the height direction of the canister. To determine the leakage of the gasA nuclear fuel storage container, wherein the temperature detecting means is a two-color thermometer that measures two kinds of infrared rays having slightly different wavelengths emitted from the surface of the canister, and a bent portion is provided in the middle of the inspection hole. The infrared rays are guided to the two-color thermometer through a reflecting mirror provided at the bent portion.I did soMeasuring the temperature of the canister without contact, measuring the temperature without being affected by the surface condition of the canister,To ensure the integrity of the spent nuclear fuel storage facility by detecting that the helium gas etc. contained in the canister has leaked and the energy distribution due to convection has been impaired.In addition to preventing leakage of radiation through the inspection holeCan do.
  According to the nuclear fuel storage container of the second aspect of the present invention, there is provided temperature detecting means for detecting the electromagnetic wave passing through the inspection hole penetrating the cask outside the cask to detect the surface temperature of the canister, and the temperature detecting means A nuclear fuel storage container for determining leakage of the gas based on a temperature difference between the detected surface temperature of the canister and a surface temperature preset with respect to a position in the height direction of the canister, wherein the temperature detection The means is a radiation thermometer for measuring infrared radiation radiated from the surface of the canister, wherein a bending portion is provided in the middle of the inspection hole, and the infrared radiation is transmitted through the reflecting mirror provided in the bending portion. The temperature of the canister can be measured in a non-contact manner, the device can be simplified, and helium gas etc. contained in the canister can leak and be convected. That energy in addition to the dispersion to ensure the integrity of the detected and spent fuel storage facilities that are impaired, it is possible to prevent leakage of radiation through the inspection hole.
[0063]
  Claim3According to the nuclear fuel storage container of the present invention, the temperature of the canister is measured at each of a plurality of locations having different heights by the temperature detection means, so that the presence of a normal convection phenomenon in the container can be more reliably determined.
[0073]
  Claim4According to the nuclear fuel storage container of the invention, since the black body is provided on the cask surface where infrared rays should be detected, the radiation efficiency of the surface to be measured can be increased and the emitted infrared rays can be detected more reliably. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the temperature distribution of a cask containing spent fuel rods of a pressurized water reactor.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a signal waveform diagram of a receiving laser beam according to a third embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of temperature measurement points according to a third embodiment.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a plan view of a nuclear fuel storage container according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a schematic view of a sleeve.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is a plan view of a nuclear fuel storage container according to a fifth embodiment.
FIG. 12 is a schematic view of an inspection hole.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a sixth embodiment.
FIG. 14 is a schematic view of a slide plate.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a seventh embodiment.
FIG. 16 is a plan view of a nuclear fuel storage container according to a sixth embodiment.
17 is a graph showing an enlarged XVI portion and temperature measurement value table in FIG. 16;
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to an eighth embodiment.
FIG. 19 is a schematic view of an inspection head.
FIG. 20 is a graph showing temperature with respect to the feeding amount of the inspection head.
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of a nuclear fuel storage container according to a ninth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Canister
2 Fuel assembly
10 cask
15 Inspection hole
16 Temperature detector (temperature detection means)
17 Pneumatic cylinder
20 Two-color thermometer (temperature detection means)
21,26 Laser transmitter for ultrasonic generation
22 lenses
23, 62, 63 Optical fiber (waveguide)
24 lenses
25 Objects to be detected
40, 61 Radiation thermometer (temperature detection means)
41 sleeve
44 Reflector
45 black body
50 slide plate
54 Mirror surface
60 photoelectric conversion part
64 Probe unit
65 condenser lens
72 Through hole
72 Feed mechanism
73 Inspection head
77 Temperature sensor (temperature detection means)
81,82 transceiver

Claims

In a nuclear fuel storage container composed of a canister that contains nuclear fuel together with gas, and a cask that contains the canister,
Provided with a temperature detection means for detecting the surface temperature of the canister by detecting electromagnetic waves that pass through the inspection hole penetrating the cask outside the cask;
A nuclear fuel storage container for judging leakage of the gas based on a temperature difference between a surface temperature of the canister detected by the temperature detecting means and a surface temperature preset with respect to a position in the height direction of the canister. And
The temperature detection means is a two-color thermometer that measures two kinds of infrared rays having slightly different wavelengths emitted from the surface of the canister,
A nuclear fuel storage container, wherein a bent portion is provided in the middle of the inspection hole, and the infrared light is guided to the two- color thermometer through a reflecting mirror provided in the bent portion.

In a nuclear fuel storage container composed of a canister that contains nuclear fuel together with gas, and a cask that contains the canister,
Provided with a temperature detection means for detecting the surface temperature of the canister by detecting electromagnetic waves that pass through the inspection hole penetrating the cask outside the cask;
A nuclear fuel storage container for judging leakage of the gas based on a temperature difference between a surface temperature of the canister detected by the temperature detecting means and a surface temperature preset with respect to a position in the height direction of the canister. And
The temperature detection means is a radiation thermometer that measures infrared rays emitted from the surface of the canister,
A nuclear fuel storage container, wherein a bent portion is provided in the middle of the inspection hole, and the infrared ray is guided to the radiation thermometer through a reflecting mirror provided in the bent portion.

The nuclear fuel storage container according to claim 1 or 2 , wherein the temperature of the canister is measured at each of a plurality of places having different heights by the temperature detecting means.

The nuclear fuel storage container according to any one of claims 1 to 3 , wherein a black body is provided on a canister surface where the electromagnetic wave is to be detected.