JP5893317B2 - キャスク監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用済み核燃料または放射性物質の輸送、保管または貯蔵に用いられる密封機能、除熱機能等の安全機能を持った容器であるキャスクに関し、特にキャスクの状態を監視する監視装置に関する。

原子力施設等の建屋内でキャスクを保管または貯蔵する時には、該キャスクの安全機能が維持されていることを確認するために、該キャスクの二重の蓋間の圧力を監視する圧力センサーと該キャスクの表面温度を監視する温度センサーが該キャスクに備え付けられている。

そして複数のキャスクが建屋内に保管または貯蔵され、各キャスクの圧力センサーおよび温度センサーの出力信号は集中監視盤に送られ、各キャスクの安全状態が一箇所で監視されていた。

また、キャスクをより安全に保管するために、床に設置されたキャスクの周囲に移動式遮へい壁を設け、これによって該キャスクから放射される横方向及び上方向の放射線を遮へいする技術が特許文献１にて提案されていた。

特開平０９−１１３６７７号公報（図２参照）

上記のようにキャスクの保管または貯蔵に際して、圧力センサーを用いてキャスクの密閉状態を監視するとともに、温度センサーを用いて使用済み燃料または放射性物質の除熱が適切にできているかも監視されている。そして、場合によってはキャスクの周囲を遮へい壁で覆って、放射線に対する安全対策が講じられている。

しかし、各キャスク状態を集中監視盤で監視する方法は、保管または貯蔵するキャスクの数量が予め決まっていれば、その数量に応じて集中監視盤の容量を計画できるが、その数量が決まっていない場合は集中監視盤の容量が不足する或いは余ってしまう。また、追加のキャスクを保管または貯蔵するたびに、該追加のキャスクのセンサーから集中監視盤まで新しいケーブルを用意して繋ぎ込む必要が生じる。

また、敷地の面積や形状に制約がある場合には、集中して保管または貯蔵するキャスクの数量に制約を受け、分散して保管または貯蔵する必要が生じる。

さらに、より安全性を重視して複数のキャスクを出来るだけ分散させて置くのが良いが、各キャスクの信号ケーブルを一箇所の集中監視盤へ引き回しているため、キャスクの分散配置が制限されるという課題もある。

また、キャスクと集中監視盤が離れているため、作業員がキャスク直近に居てもそのキャスクの圧力と温度状態を確認することができず、作業性が低かった。

そこで本発明は、上記した課題に鑑み、複数のキャスクの保管または貯蔵時に個々のキャスクの監視機能を簡単かつ自由に構築でき、作業性も向上させることを目的の一つとする。

本発明の一態様は、使用済み燃料または放射性物質を保管または貯蔵する際に用いられるキャスクの内部の圧力及びキャスクの表面温度を監視するキャスク監視装置に係るものである。さらに、該キャスク監視装置は、キャスクごとに周囲に設けられキャスクからの放射線を遮へいする遮へい体と、該遮へい体の外壁に個別に設置された、キャスクの内部の圧力及びキャスクの表面温度を監視可能に示す監視手段と、を備えたことを含む。

本発明によれば、複数のキャスクの保管または貯蔵時に個々のキャスクの監視機能を簡単かつ自由に構築でき、作業性も向上する。

本発明の一実施形態によるキャスク監視装置を示す外観斜視図。 図１の監視盤の正面図。 図１に示したキャスクと監視盤を接続する信号ケーブル等を含む制御構成を示す制御ブロック図。 図３の制御構成に代わる変形例を示す制御ブロック図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態によるキャスク監視装置を示す外観斜視図である。

図１に示すように本実施形態のキャスク監視装置は、キャスク１を閉じ込める遮へい体２と、遮へい体２の外壁に設置された監視盤３とを備える。

遮へい体２は凹状容器２ａとこの凹部開口を封止する蓋２ｂからなり、凹状容器２ａにキャスク１を入れて凹状容器２ａの凹部開口を蓋２ｂで塞ぐことで、キャスク１から放射される放射線を遮へいすることが可能となっている。なお、本発明に適用できる遮へい体の構造は図示のものに限られない。また、キャスクの姿勢は、図示の横置きに限らない。

図２は監視盤３の正面図である。

図２に示すように監視盤３は、キャスク１の二重の蓋間の圧力を表示する圧力表示計３ａ（本例では２つ）と、キャスク１の表面温度を表示する温度表示計３ｂと、該圧力と該温度の値を基にキャスク１の異常を報知する異常報知灯３ｃとを備えている。

図３はキャスク１と監視盤３を接続する信号ケーブル等を含む制御構成を示す制御ブロック図である。なお、図３では遮へい体２が省略されている。

図３に示すようにキャスク１には蓋部内側の圧力を測る圧力センサー（ＰＥ）４が配設され、また表面温度を測る温度センサー（ＴＥ）５が設けられている。本例では圧力センサー４は２つ配設され、温度センサー５は一つ配設されているが、各センサーの個数はこの限りでないが、複数個用いることで１つのセンサーの機能が故障してもキャスク監視が不能にならないという利点がある。

各圧力センサー４および温度センサー５からそれぞれ監視盤３へ個別に信号ケーブル６が敷設されている。監視盤３には、圧力センサー４ごとに信号ケーブル６で接続された圧力表示計（ＰＩ）３ａと、温度センサー５に信号ケーブル６で接続された温度表示計（ＴＩ）３ｂが配設されている。さらに監視盤３には、圧力表示計３ａと圧力センサー４の間で該圧力センサーの信号を増幅させる圧力増幅器（ＰＴ）７と、圧力センサー４及び又は温度センサー５の信号値がキャスク１内の異常圧力に相当する場合に点灯する異常報知灯３ｃとが配設されている。これらのキャスク監視用電気部品は電源８から監視盤３に供給される電気により動作可能である。なお監視盤３は、図示していないが、圧力センサー４及び又は温度センサー５の信号値がキャスク１内の異常を示す圧力値であるか否かを判別する比較演算回路を備えている。

以上説明した実施形態例によれば、次のような効果が得られる。すなわち、キャスク１毎に個別に遮へい体２を設けて、その外壁に個別に監視盤３を設置することで、キャスクの状態を監視する機能を構築する際に遮へい体２の内のキャスク１とキャスク外壁の監視盤３の間を短いケーブルで繋ぎ込むだけで済むため、監視機能構築にかかる負担が少ない。例えば、本実施形態例の場合従来技術のように集中監視盤の容量が不足したり余ったりすることが無く、また保管または貯蔵するキャスクが追加される度に、集中監視盤までの長いケーブルの敷設も不要となる。さらに、このようなケーブルの敷設が無くなるため、キャスクの分散配置が制限されず、安全性が向上する。

そして監視盤３が遮へい体２の外壁に設置されているため、作業員はキャスク１ごとに、その直近で、キャスク１の密封圧力や表面温度を監視することができ、さらには異常報知灯３ｃによりキャスク１の異常を知ることができる。

なお、上記実施形態例ではキャスク１の異常を報知する手段として異常報知灯３ｃが用意されているが、本発明はこれに限られず、音を出して異常を知らせたり、電波を飛ばして異常を知らせたりする構成要素が追加されてもよい。音や電波による報知手段の追加により、キャスク１から離れた場所に作業者が居てもキャスクの異常を知らせることができる。

さらに上記したキャスク監視装置は、図３に示すようにキャスク１にキャスク１の発熱を電気に変換する熱電変換素子９が設けられ、該熱電変換素子９の出力が監視盤３への電源供給ライン１０に接続された構成を備えていてもよい。キャスク１が例えば厚さ３００ｍｍ程度の鋼製容器からなる場合キャスク内部で２００℃程度、キャスク表面で数十℃といった熱を生じる。熱電変換素子９はこうしたキャスク内外面の温度差を利用して熱電変換を行うもので、キャスク１の容器本体又は蓋部に設置される。

こうした熱電変換素子９の追加構成によると、監視盤３の電気部品への電源供給が万一停止しても、熱電変換素子９の電気でキャスク１の状態を監視し続けることができる。また熱電変換素子９の発電量によっては、キャスク１の状態監視のために用意にされたセンサー４，５や表示計３ａ，３ｂ等を動作する電源８を無くすことも可能である。この事は、電源８から、各キャスク１に設置された監視盤３へ繋ぐ複数の電源ケーブルも必要無くなり、キャスク保管または貯蔵の作業性が向上する。

また、熱電変換素子９の代わりに太陽光発電設備と蓄電池を用いて、監視盤３の電気部品へ電気を供給することも出来る。すなわち、図４に示すように遮へい体２の上に、光起電力効果を利用して太陽光の光エネルギーを電気に変換する太陽光発電パネル１１が設けられ、太陽光発電パネル１１の出力が監視盤３への電源供給ライン１０に接続された構成を備えてもよい。太陽光発電パネル１１は、図１に示す蓋２ｂの上部に設置されることが好ましい。

太陽光発電パネル１１で十分な発電ができないときのために、太陽光発電パネル１１に蓄電池１２を備えておき、昼間に発電した余剰の電気を蓄電池１２に蓄えておけば、蓄電池１２の電気でキャスク１の状態を監視し続けることができる。

１ キャスク
２ 遮へい体
２ａ 凹状容器
２ｂ 蓋
３ 監視盤
３ａ 圧力表示計
３ｂ 温度表示計
３ｃ 異常報知灯
４ 圧力センサー
５ 温度センサー
６ 信号ケーブル
７ 圧力センサー
８ 電源
９ 熱電変換素子
１０ 電源供給ライン
１１ 太陽光発電パネル
１２ 蓄電池

Claims (5)

1. 使用済み燃料または放射性廃棄物を保管または貯蔵する際に用いられるキャスクの内部の圧力及びキャスクの表面温度を監視するキャスク監視装置であって、
   前記キャスクごとに周囲に設けられ前記キャスクからの放射線を遮へいする遮へい体と、
   前記遮へい体の外壁に個別に設置された、前記キャスクの前記内部の圧力及び前記キャスクの前記表面温度を監視可能に示す監視手段と、を備えたことを特徴とするキャスク監視装置。
2. 前記キャスクは、前記キャスクの前記内部の圧力を測定する圧力センサーと、前記キャスクの前記表面温度を測定する温度センサーとを備え、
   前記監視手段は、前記圧力センサーと電気接続され前記圧力センサーの測定した圧力を表示する圧力表示計と、前記温度センサーと電気接続され前記温度センサーの測定した表面温度を表示する温度表示計と、前記圧力センサー及び前記温度センサー、又は、前記圧力センサー若しくは前記温度センサーの測定結果に基づいて前記キャスクの異常を報知する報知手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のキャスク監視装置。
3. 前記報知手段は、点灯と音と電波のうちの少なくとも一つを利用して前記キャスクの異常を報知することを特徴とする請求項２に記載のキャスク監視装置。
4. 前記監視手段を動作させる第１の電源を有し、前記キャスクに熱電変換素子が備えられ、該熱電変換素子が、前記第１の電源から前記監視手段への電源供給が停止したときに前記監視手段を動作させる第２の電源として利用されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のキャスク監視装置。
5. 前記遮へい体に太陽光発電設備および蓄電池が備えられ、該太陽光発電設備および蓄電池が前記監視手段を動作させる電源として利用されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のキャスク監視装置。

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