JP4909278B2 - 沸騰水形原子炉の燃料集合体における燃料棒の漏れ検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水形原子炉の燃料集合体における燃料棒の漏れ検査方法に関する。

沸騰水形原子炉において、燃料集合体の燃料棒は、欠陥燃料棒を適時に交換することができ且つ冷却水の放射能汚染を防止するために、規則的にその漏れについて検査されねばならない。不必要な停止時間を回避するために、定期点検作業中に炉心の全燃料集合体をできるだけ短時間に検査することが切望される。漏洩燃料集合体を発見するための従来普及している技術は、いわゆるシッピング（Sipping）方式である。この方式は、燃料棒の周囲から液状試料（ウェット シッピング(wet Sipping)）あるいは気体状試料（ドライ シッピング(dry Sipping)）が採取され、放射性核分裂生成物の存在について検査されることにより、場合により存在する漏れを検出するという考えを基礎としている。その可検出性を高めるために、照射済み燃料棒の内部に存在する放射性核分裂生成物が、燃料棒被覆管に場合により存在する漏れ箇所を通して、適当な処置によって多量に排出され、これにより、漏れの存在時に放射性核分裂生成物が燃料棒の外で濃縮され、採取された試料において容易に検出される。

その特に適した検出技術は、例えば国際公開第００／７４０７１号パンフレットで知られているようないわゆるフードシッピングである。

この公知の方式の場合、多数例えば１６個の燃料集合体がフードで覆われ、これらの燃料集合体の上にガスクッションが発生される。フードの下側に存在するガスクッションのために、冷却材の交換が止められる。燃料集合体はその崩壊熱により加熱され、場合により存在する欠陥燃料棒から、放射性核分裂生成物が多量に排出される。この放射性核分裂生成物の一部は、水に溶解された物質および通常条件下では気体状物質であり、特にＫｒ（クリプトン）−８５とＸｅ（キセノン）−１３３である。これらの核分裂生成物を検出するために、試料水が連続して採取され（ウェット シッピング）、採取された試料水は連続して脱気される。その脱気時に生ずるガスは、試料採取中に放射線検出器で連続して分析される。

この公知の方法の場合、炉心全体の検査にとって必要な時間の短縮が、第１の工程で炉心支持格子の１個のセルに存在する４個の燃料集合体の試料水がまとめて採取され、脱気装置と検出装置を含む分析装置にそれぞれ導かれることによって達成される。換言すれば、４×４個の燃料集合体が、４個の分析装置によって同時に検査される。或る１個のセルに陽性反応が出た場合、分析装置が切り換えられ、そのセルにおける４個の燃料集合体の各試料水が、互いに別個に分析装置に導かれ、このようにして、そのセルの１個あるいは数個の欠陥燃料集合体がはっきり認識される。実際には通常ほんの僅かな燃料集合体にしか欠陥は存在しないので、この公知のシッピング方式によって、他の一般的シッピング技術に比べてかなり短縮された検査時間となる。

しかしこの公知の方法の場合、欠陥燃料集合体の明白な認識のために、シッピングフード内に発生されたガスクッションによって、そのセルにおける燃料集合体間で吸込み領域において冷却水の交換がほぼ防止されるほどに、水位が下げられ、これにより、同じセル内で欠陥燃料集合体のそばに配置された無傷の燃料集合体も陽性として検出してしまうことを防止することが前提となっている。換言すれば、そのようなセルの内部において水位が、燃料棒をそれぞれ包囲する燃料集合体ボックスの上縁が水位の上側に位置するほどに低く下げられねばならない。

一方では異なった製造業者の燃料集合体間の構造的相違のため、並びに他方では設備固有の異なった組込み状態のため、燃料集合体ボックスの上縁が、上部炉心支持格子の上縁から違った寸法だけ突出したり、あるいは、それどころか上部炉心支持格子上縁の下側に位置することもある。従って、この公知の方法の場合、隣接する燃料集合体間の冷却水の横交換を防止するために、各セルにおける水位がその都度存在する組込み状態に合わされねばならない。これは、試料採取前に補助的な観察作用を必要とし、これは所要時間を増大させる。また、各炉心セルの全燃料集合体からの同時で別個の試料採取を根本的に駄目にする組込み状態も存在する。

本発明の課題は、沸騰水形原子炉の燃料集合体における燃料棒の漏れ検査方法を、従来どおりの短い検査時間で上述した問題が解消されるように改良することにある。

この課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。沸騰水形原子炉の上部炉心支持格子のセル内に複数の燃料集合体が互いに隣接して配置されている、沸騰水形原子炉の燃料集合体における燃料棒の漏れ検査方法において、一つの区域を形成する複数のセルの燃料集合体が、この区域の上にフードが被せられることによって同時に加熱される。この区域の各セルから、少なくとも１つの試料水が採取され、複数のグループを形成するセルの試料水がまとめて導かれ、試料水に含まれる放射性核分裂生成物の存在について検査され、その場合、複数のグループが、分析装置の前記グループの数に相当する数の測定チャネルにおいて同時に互いに独立して分析される。或るグループにおける陽性検出時、当該グループに存在するセルからの試料水が、互いに別個に分析装置に導かれ、相応した数の測定チャネルにおいて互いに別個に分析され、陽性分析されたセルの燃料集合体が、それぞれ別個にフードの外側で取り扱われ検査される。

本発明は、セル内に存在する複数の燃料集合体が、フードの下側におけるガスクッションの発生によって異なった組込み状態のために互いに確実に分離できず、このため、フードの下側に存在する複数の燃料集合体の個別分析の際、分析結果の解釈および欠陥燃料集合体の確実な認識が困難になるという考えから出発している。

本発明に基づく方式によって、つまり、フードシッピングを欠陥燃料集合体が存在するセルを認識するためだけに利用することによって、ｎ×ｎ個のセルにおいて少数の測定チャネル数ｎで、２回の工程だけで検査できる。一般に実際には少数の燃料集合体にしか欠陥が存在しないので、少数のセルの燃料集合体しか個別分析が必要とされず、この個別分析は、燃料集合体がもはやフードの下側に存在しないときに行われ、これにより、従来どおりの短い総点検時間において、複雑な設備特有の組込み状態においても欠陥燃料集合体の認識の際に高い確実性が得られる。

フードの下側に存在する複数のセルが、フードの範囲において流体的に相互に分離され、また、フードの外側に存在するセルから分離されている。この分離によって、一方では、フードの下側に存在する燃料集合体の対流冷却が、他方では、フードの下側に存在するセル間における水の交換が阻止される。

フードが或る区域の分析完了後に他の区域に移し換えられ、陽性反応セルの場合に行われる陽性反応セルにおける個々の燃料集合体の検査が、他の区域の検査と同時に実施されることによって、総点検時間の特に効果的な短縮が達成される。

セルからの試料採取が、当該セルに存在する燃料集合体の数に相当する数の吸込み管で行われ、これらの吸込み管の採取箇所は、それぞれ１個の燃料集合体に割り当てられている。これによって、測定感度が高められる。

陽性分析されたセルにおける複数の燃料集合体が、燃料集合体取扱機の伸縮性アームにより炉心から持ち上げられ、この持ち上げられた位置で試料水が採取され、分析される。このようなマストシッピング法は、総点検時間を一層短縮させる。

以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

図１において、沸騰水形原子炉の原子炉圧力容器１が、その炉心２内に配置された燃料集合体を検査するために開かれ、原子炉圧力容器１が存在する原子炉ピットが、レベル３まで水浸しされている。炉心２における互いに隣接して配置されそれぞれ４個の燃料集合体を含む複数のセル４から成る区域５が、フード６によって覆われ、このフード６は、上部炉心支持格子１０の上縁８上に置かれている。図では単に採取管により概略的に示された多チャネル形試料採取装置１１によって、試料水が採取され、多チャネル形分析装置１４に導かれる。試料水はこの分析装置１４において、直接あるいはその脱気後に、放射能核分裂生成物の存在について検査される（いわゆるフードシッピング）。

フード６は、先行する作業工程で、燃料集合体取扱機１８の伸縮性アーム１６によって、検査すべきセル４の上に下ろされる。このフード６は、それが下ろされた後、伸縮性アーム１６から切り離され、そして、伸縮性アーム１６は炉心２の上における他の位置に移動される。図には、フード６による先行の検査で陽性反応が出たセル４の上に、伸縮性アーム１６がその自由端に設置された試料採取装置２０と共に置かれている状態が示されている。このセル４内に存在する複数の燃料集合体が、伸縮性アーム１６により順々に炉心２から持ち上げられ、その持ち上げられた位置において、分析装置１４における試料水の採取によって、それぞれ個々に漏れについて検査される。マストシッピングと呼ばれるこの方法の場合、持ち上げ時に生ずる圧力放出によって、核分裂生成物が場合により存在する漏れ箇所から多量に排出されることが利用される。燃料集合体のこの個別検査中、フード６の下側に存在するセル４の検査が、多チャネル形分析装置１４において実施される。これに対して、その代わりに、陽性分析されたセル４の燃料集合体を燃料集合体貯蔵槽に移し換え、そこで別個の測定所で分析することもできる。

図２において、フード６は例えば３×３個のセル４を含む区域５を覆っている。そのセルのうち３個だけが概略断面図で見て取れる。フード６の内部に配置された隔壁６０は、フード６の下側に存在する個々のセル４を分離するために用いられる。フード６と隔壁６０はパッキング６２を介して上部炉心支持格子１０の帯板２２上に載っている。各セル４内に４個の燃料集合体４０が存在している。フード６によって、その下側に存在する１個のセル４の燃料集合体４０が、フード６の下側に存在する他の数個のセル４の燃料集合体４０から分離されている。フード６の下側に存在する燃料集合体４０はもはや水で貫流されず、従って、燃料集合体内に存在するいまや静止している水は、崩壊熱によって、フード６の外側を流れる水より約１０℃〜１５℃だけ高い温度に加熱される。圧縮ガスの吹き込みによって、フード６の下側における水位２４が下げられ、これにより、ガスクッションが生ずる。

図２において、燃料集合体４０の燃料集合体ボックス４２の上縁４１が炉心支持格子１０の上縁８の下側に位置する組込み状態が示されている。燃料集合体ボックス４２の上縁４１と炉心支持格子１０の上縁８との距離ａ並びに燃料集合体ボックス４２の上縁４１と上部燃料棒保持板４３との距離ｂは、図において左側燃料集合体４０に対してだけ示されている。これらの距離ａ、ｂは、燃料集合体ごとに異なった放射線照射による縦成長のために変化し、このために、図に示されているような組込み状態が存在する。

各セル４に試料採取装置１１の吸込み管１２が割り当てられ、これらの吸込み管１２は少なくとも１個の採取箇所１２０を有し、この採取箇所１２０で、最高位置の燃料集合体ボックスの上側に少なくとも存在する水位２４の僅か下側から、試料水が採取される。図において左右のセル４にそれぞれ、唯一の採取箇所１２０を備えた吸込み管１２が設けられている。中央のセル４に異なった試料採取形態が示され、この場合、吸込み管１２から４本の分岐管１２２が分岐され、それらの採取箇所１２０が個々の燃料集合体４０に割り当てられている。この場合、これが技術的にそれぞれの設備特有の組込み状態に基づいて可能であるならば、採取箇所１２０をできるだけ燃料集合体ボックス４２の内部に配置することが望まれる。

概略図においては全セル４に対して同じであるが、実際にはセル４ごとに異なっている図示された組込み状態は、フード６の下側において冒頭に述べた従来技術の方法ではセル４内に存在する燃料集合体の同時個別測定ができない状態を表している。セル４の左側燃料集合体４０から水を独立試料採取するためには、水位が、右側燃料集合体の上部燃料棒保持板４３の下側に位置するレベル２４０に下げられねばならない。しかし、そのようなレベル２４０において、右側燃料集合体４０からは、採取箇所１２０が燃料棒保持板４３を貫通して導けないので、試料水が取り出せない。従って、水位が異なって生じた場合、時間的に順々に試料が採取されねばならない。さらに、フードが被せられている場合、採取箇所１２０の高さ位置を、左側セル４に破線で示されているように、セルごとの異なった組込み状態に遠隔操作で合わせる必要もある。この問題は、本発明に基づいて、一方では、フード６の下側に存在する間に燃料集合体４０の個別分析を省略することによって回避され、他方では、所定の燃料集合体４０に対して採取箇所の割り当てができなくとも、或る燃料集合体４０の燃料棒から場合により流出する核分裂生成物が検出されることが保証されるような採取箇所１２０の単純化された固定配置によって回避される。

図３において、３×３個のセル４から成るハッチングで明示された区域５が、まずフードによって覆われ、加熱される。この区域５の３個のセル４ごとに、グループＡ、Ｂ、Ｃにまとめられ、これらのグループＡ、Ｂ、Ｃにそれぞれ付属するセル４の吸込み管１２が、それらのグループに割り当てられた共通の集合管１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに接続されている。採取された試料水は、集合管１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを介して、互いに別個に分析装置１４の測定チャネル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに導かれ、そこで互いに独立して分析される。もう１の測定チャネル１４Ｄは、伸縮性アームに配置された試料採取装置２０で採取された試料水を分析するために使われる。

測定チャネル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのうちの１つの測定チャネル例えば測定チャネル１４Ａで陽性が検出された際、図４に示されているように、グループＡのセル４から吸込み管１２によって採取された試料水が、互いに別個に測定チャネル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに導かれ、このようにして、グループＡの欠陥燃料集合体を含むセル４が認識される。

区域５の分析完了後に、フードが他の区域５の上に移し換えられる。予め欠陥として認識された（陽性反応）セル４の燃料集合体４０は、フード（図１参照）の移し換え後、個々に例えば特に時間を節約したマストシッピング法で検査され、同時に他の区域５の分析が引続き行われる。

本発明に基づく方法を実施する際の装置の概略的原理図。 燃料集合体に被せられたフードの試料採取中の作業位置の概略断面図。 本発明に基づく検査経過を表す概略平面図。 本発明に基づく検査経過を表す概略平面図。

符号の説明

１ 沸騰水形原子炉
２ 炉心
３ レベル
４ セル
５ 区域
６ フード
１２ 吸込み管
１６ 伸縮性アーム
１８ 燃料集合体取扱機（装入機）
４０ 燃料集合体
１２０ 採取箇所
１２２ 吸込み管の分岐管
Ａ〜Ｂ グループ

Claims (5)

1. 沸騰水形原子炉の上部炉心支持格子（１０）のセル（４）内に複数の燃料集合体（４０）が互いに隣接して配置されている、沸騰水形原子炉の燃料集合体（４０）における燃料棒の漏れ検査方法において、
   ａ） 区域（５）を形成する複数のセル（４）の燃料集合体（４０）の上に、この区域（５）の燃料集合体を同時に加熱するために、フード（６）が被せられ、
   ｂ） この区域（５）の各セル（４）から少なくとも１つの試料水が採取され、
   ｃ） この区域（５）の複数のセル（４）が、当該複数のセル毎にそれぞれ１つのグループ（Ａ、Ｂ、Ｃ）にまとめられ、これによりこの区域（５）は複数のグループ（Ａ、Ｂ、Ｃ）に分割され、
   ｄ） 複数のグループ（Ａ、Ｂ、Ｃ）を形成する各セル（４）の試料水が、まとめて導かれ、試料水に含まれる放射性核分裂生成物の存在について検査され、
   ｅ） 複数のグループ（Ａ、Ｂ、Ｃ）が、分析装置（１４）の前記グループ（Ａ、Ｂ、Ｃ）の数に相当する数の測定チャネル（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）において同時に互いに独立して分析され、
   ｆ） 或るグループ（Ａ）における陽性検出時、当該グループ（Ａ）に存在する複数のセル（４）からの試料水が、互いに別個に分析装置（１４）に導かれ、相応した数の測定チャネル（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）において互いに別個に分析され、
   ｇ） 陽性分析されたセル（４）の燃料集合体（４０）が、それぞれ個別にフード（６）の外側で取り扱われ検査される、
   ことを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合体（４０）における燃料棒の漏れ検査方法。
2. フード（６）の下側に存在する複数のセル（４）が、フード（６）の範囲において流体的に相互に分離され、また、フード（６）の外側に存在するセル（４）から分離されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. フード（６）が或る区域（５）の分析完了後に他の区域（５）に移し換えられ、陽性反応セル（４）の場合に行われる当該セル（４）における各燃料集合体（４０）の検査が、他の区域（５）の検査と同時に実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. セル（４）からの試料採取が、当該セル（４）に存在する燃料集合体（４０）の数に相当する数の吸込み管（１２２）で行われ、これらの吸込み管（１２２）の採取箇所（１２０）がそれぞれ１個の燃料集合体（４０）に割り当てられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. 陽性分析されたセル（４）における複数の燃料集合体（４０）が、燃料集合体取扱機（１８）の伸縮性アーム（１６）により炉心（２）から持ち上げられ、この持ち上げられた位置で試料水が採取され、分析されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の方法。

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