JP6049280B2 - 貯水ピットの監視システムおよび使用済燃料貯蔵施設 - Google Patents

Description

本発明は、貯水ピット内の冷却水の水位および温度を監視する貯水ピットの監視システムおよび使用済燃料貯蔵施設に関するものである。

従来、原子炉格納容器内のサンプタンク内に設けられた原子炉格納容器内漏洩水監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。サンプタンクは、タンク仕切りブロックにより、サンプタンク機能部と、サンプタンク水排出槽機能部とに分割されている。原子炉格納容器内漏洩水監視装置は、タンク仕切りブロック内に設けられた超音波式水位計を有しており、超音波式水位計によりサンプタンク内の水位を計測している。

特開平１１−２９５４７４号公報

ところで、原子力発電プラント等の原子力施設には、使用済燃料を冷却水に水没させた状態で貯蔵する使用済燃料貯蔵施設が設けられている。使用済燃料貯蔵施設は、冷却水を貯水する貯水ピットを有し、貯水ピットの内部には、冷却水が満たされている。そして、冷却水で満たされた貯水ピットに、使用済燃料が収容される。ここで、原子力施設の異常時において、使用済燃料貯蔵施設の貯水ピット周りの雰囲気中が水蒸気で満たされることが想定される。この場合、従来のように超音波式水位計を用いて貯水ピットの水位を計測すると、雰囲気中が水蒸気で満たされているため、超音波式水位計は、水蒸気による影響により水位の計測精度が低減する虞がある。

そこで、本発明は、耐震性を確保しつつ、雰囲気中が水蒸気で満たされても、貯水ピットの水位および温度を好適に計測することが可能な貯水ピットの監視システムおよび使用済燃料貯蔵施設を提供することを課題とする。

本発明の貯水ピットの監視システムは、使用済燃料を収容可能な貯水ピットの内部に貯水される冷却水の水位および温度を監視する貯水ピットの監視システムであって、貯水ピットの内部には、深さ方向に延在するポールが固定されており、深さ方向に沿って、所定の間隔を空けて並べてポールに取り付けられた複数の温度計を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、貯水ピットの内部に固定されたポールに複数の温度計を深さ方向に沿って並べて取り付けることができるため、複数の温度計の耐震性を容易に確保することができる。このため、例えば、原子力施設の異常時において、雰囲気中が水蒸気で満たされても、複数の温度計により温度を計測することができる。これにより、複数の温度計により計測されるそれぞれの温度に基づいて水位を導出することにより、貯水ピット内の冷却水の水位および温度を好適に検出することができる。なお、ポールは、貯水ピットの内部を照らす照明が取り付けられるポールであってもよい。

また、貯水ピットに貯水される冷却水の水位を、非接触により計測可能な電波式水位計を、さらに備えたことが好ましい。

この構成によれば、電波式水位計は、電波を用いて水位を計測するため、雰囲気中が水蒸気で満たされても、水蒸気による影響を受け難いことから、貯水ピットに貯水された冷却水の水位を精度良く計測することができる。

また、複数の温度計で計測した温度をそれぞれ取得すると共に、電波式水位計で計測した水位を取得し、取得した水位および温度を用いて貯水ピットを監視する制御部をさらに備え、制御部は、電波式水位計の正常時において、電波式水位計から取得した水位を用いて監視する一方で、電波式水位計の異常時において、複数の温度計から取得したそれぞれの温度に基づいて導出される水位を用いて監視することが好ましい。

この構成によれば、制御部は、電波式水位計の正常時に、電波式水位計で計測した水位を用いて監視することができるため、雰囲気中が水蒸気で満たされても、精度良く貯水ピット内の冷却水の水位を計測することができる。一方で、制御部は、電波式水位計の異常時に、複数の温度計で計測されたそれぞれの温度に基づいて導出される水位を用いて監視することができるため、電波式水位計に異常があっても、貯水ピット内の冷却水の水位を計測することができる。

また、電波式水位計を保護する保護カバーをさらに備え、保護カバーは、放射線を遮蔽可能な材料で構成されていることが好ましい。

この構成によれば、保護カバーにより放射線を遮蔽することで、電波式水位計を保護することができるため、電波式水位計の異常の発生を抑制することができる。

本発明の使用済燃料貯蔵施設は、内部に使用済燃料を収容可能な冷却水を貯水する貯水ピットと、貯水ピットの内部に固定され、深さ方向に延在するポールと、上記の貯水ピットの監視システムと、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、雰囲気中が水蒸気で満たされても、貯水ピット内の冷却水の水位および温度を好適に計測することができるため、貯水ピットの内部に収容されている使用済燃料を、好適に監視することができる。

本発明の貯水ピットの監視システムおよび使用済燃料貯蔵施設によれば、耐震性を確保しつつ、雰囲気中が水蒸気で満たされても、貯水ピットの水位および温度を好適に計測することができる。

図１は、本実施例に係る貯水ピットの監視システムが設けられた使用済燃料貯蔵施設の概略構成図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る貯水ピットの監視システムおよび使用済燃料貯蔵施設について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施例に係る貯水ピットの監視システムが設けられた使用済燃料貯蔵施設の概略構成図である。使用済燃料貯蔵施設１は、例えば、原子力発電プラント等の原子力施設に設けられている。原子力発電プラントは、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。加圧水型の原子力発電プラントは、原子炉において、一次冷却材となる軽水を加熱した後、加圧器によって軽水を高温・高圧とし、高温・高圧となった軽水をポンプにより蒸気発生器に送る。そして、原子力発電プラントは、蒸気発生器において、高温となった軽水を、二次冷却材と熱交換させることにより二次冷却材を蒸発させ、蒸発した二次冷却材（蒸気）をタービンに送って発電機を駆動させることにより、発電を行っている。

図１に示すように、使用済燃料貯蔵施設１は、使用済燃料ピット（貯水ピット）１０と、使用済燃料ピット１０内に設けられたポール１１と、使用済燃料ピット１０の監視システム１２とが設けられている。

使用済燃料ピット１０は、冷却水を貯水しており、内部に使用済燃料を格納可能に構成されている。使用済燃料は、長方形状の燃料ラック１５に収容されている。このため、燃料ラック１５は、その内部に使用済燃料を収容した状態で、冷却水で満たされた使用済燃料ピット１０の内部に水没する。

この使用済燃料ピット１０には、照明２０を取り付けるためのポール１１が設けられている。ポール１１は、使用済燃料ピット１０の深さ方向に亘って設けられ、予め設定された耐震性を満たすように、使用済燃料ピット１０の内壁に着脱可能に固定されている。ポール１１の深さ方向の下部側には、照明２０が深さ方向に亘って複数取り付けられ、所定の間隔を空けて設けられている。

従って、冷却水が貯水された使用済燃料ピット１０は、使用済燃料を収容する燃料ラック１５が水没した状態で、使用済燃料を貯蔵する。そして、ポール１１に取り付けられた複数の照明２０は、水没した燃料ラック１５を照らすことで、水没した燃料ラック１５の視認性が高められる。

監視システム１２は、電波式水位計２１と、複数の温度計２２と、これらに接続された制御部２３と、を有している。電波式水位計２１は、電波を用いて非接触により使用済燃料ピット１０内に貯水された冷却水の水位を計測している。この電波式水位計２１は、予め設定された耐震性を満たすように、使用済燃料ピット１０の縁側に固定されている。電波式水位計２１は、電波の送受信が可能なアンテナ部２１ａと、送受信した電波に基づいて水位を導出する計測部２１ｂとを有している。

この電波式水位計２１のアンテナ部２１ａは、電波を送信すると共に、使用済燃料ピット１０内に貯水された冷却水の水面から反射した電波を受信している。そして、電波式水位計２１の計測部２１ｂは、送受信した電波に基づいて、電波式水位計２１から使用済燃料ピット１０の水面までの計測距離Ｌ１を導出する。この後、計測部２１ｂは、電波式水位計２１と使用済燃料ピット１０の底面との間の総距離Ｌ２から計測距離Ｌ１を差し引くことで、水位を導出している。電波式水位計２１は、導出した水位を制御部２３へ向けて出力する。

なお、電波式水位計２１は、予め模擬された使用済燃料ピット１０における水位の計測を行い、得られた計測結果に基づく補正を行うことで、使用済燃料ピット１０における水位の計測精度を向上させてもよい。

複数の温度計２２は、ポール１１に所定の間隔を空けて並べて取り付けられ、深さ方向に沿って設けられている。なお、各温度計２２は、ポール１１に対し溶接により固定してもよいし、着脱可能な固定具を用いて固定してもよい。複数の温度計２２は、使用済燃料ピット１０内の冷却水の温度を計測し、計測した温度を制御部２３へ向けて出力する。

制御部２３は、使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位および温度を監視する。制御部２３は、電波式水位計２１により計測した水位を取得すると共に、複数の温度計２２により計測した温度をそれぞれ取得する。ここで、制御部２３は、電波式水位計２１が異常であるか否かを判定し、電波式水位計２１が正常である場合、電波式水位計２１で取得した水位を用いて監視する。一方で、制御部２３は、電波式水位計２１が異常である場合、複数の温度計２２で取得した温度から導出される水位を用いて監視する。

具体的に、電波式水位計２１が正常である場合、制御部２３は、電波式水位計２１で取得した水位を、使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位とする。また、制御部２３は、複数の温度計２２で取得したそれぞれの温度が、気中の温度であるか、水中の温度であるかを判定し、水中の温度であると判定された温度を、使用済燃料ピット１０内の冷却水の温度とする。つまり、複数の温度計２２により取得される温度は、気中と水中とで温度が異なっている。このため、制御部２３は、深さ方向に隣接する上方の温度計２２の計測温度と、下方の温度計２２の計測温度との温度差が、予め設定された設定温度差を超えた場合、上方の温度計２２が雰囲気中に位置すると判定し、下方の温度計２２が水中に位置すると判定する。そして、制御部２３は、下方の温度計２２により計測された温度を、使用済燃料ピット１０内の冷却水の温度とする。

電波式水位計２１が異常である場合、制御部２３は、複数の温度計２２で取得したそれぞれの温度が、気中の温度であるか、水中の温度であるかを判定する。そして、制御部２３は、水中の温度であると判定された温度計２２の取付位置から水位を導出する。つまり、制御部２３は、深さ方向に隣接する上方の温度計２２の計測温度と、下方の温度計２２の計測温度との温度差が、予め設定された設定温度差を超えた場合、上方の温度計２２が雰囲気中に位置すると判定し、下方の温度計２２が水中に位置すると判定する。そして、制御部２３は、使用済燃料ピット１０の底面から下方の温度計２２の取付位置までの深さ方向における距離を水位として導出する。そして、制御部２３は、導出した水位を、使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位とする。また、制御部２３は、下方の温度計２２により計測された温度を、使用済燃料ピット１０内の冷却水の温度とする。

従って、制御部２３は、電波式水位計２１の正常時において、電波式水位計２１により計測された水位を使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位として監視し、複数の温度計２２により計測された温度を使用済燃料ピット１０内の冷却水の温度として監視する。一方で、制御部２３は、電波式水位計２１の異常時において、複数の温度計２２の温度から導出される水位を使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位として監視し、複数の温度計２２により計測された温度を使用済燃料ピット１０内の冷却水の温度として監視する。

以上のように、本実施例の構成によれば、複数の温度計２２を、耐震性が確保されたポール１１に取り付けることができるため、複数の温度計２２の耐震性を容易に確保することができる。また、原子力発電プラントの異常により、使用済燃料貯蔵施設１内の雰囲気中が水蒸気で満たされても、複数の温度計２２により温度を検出することで、使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位および温度を監視することができる。

また、本実施例の構成によれば、電波式水位計２１により使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位を計測することができるため、雰囲気中が水蒸気で満たされても、精度良く水位を計測することができる。

また、本実施例の構成によれば、制御部２３は、電波式水位計２１の正常時に、電波式水位計２１で計測した水位を用いて監視することができるため、雰囲気中が水蒸気で満たされても、精度良く使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位を計測することができる。一方で、制御部２３は、電波式水位計２１の異常時に、複数の温度計２２で計測された温度から導出される水位を用いて監視することができるため、電波式水位計２１に異常があっても、使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位を計測することができる。

また、本実施例の構成によれば、監視システム１２は、雰囲気中が水蒸気で満たされても、使用済燃料ピット１０内の冷却水の水位を好適に計測することができるため、使用済燃料ピット１０の内部に収容されている使用済燃料を、好適に監視することができる。

なお、本実施例の監視システム１２に、電波式水位計２１を保護する保護カバー２５（図１の点線部）をさらに設けてもよい。保護カバー２５は、放射線を遮蔽可能な材料で構成され、使用済燃料ピット１０内に貯蔵された使用済燃料から放射される放射線の線量を低減する。なお、保護カバー２５を構成する材料としては、例えば、タングステンを用いることが好ましい。この保護カバー２５は、電波式水位計２１の計測部２１ｂを覆うように構成されている。これにより、電波式水位計２１は、放射線の影響による異常の発生を低減することができる。

１ 使用済燃料貯蔵施設
１０ 使用済燃料ピット
１１ ポール
１２ 監視システム
１５ 燃料ラック
２０ 照明
２１ 電波式水位計
２２ 温度計
２３ 制御部
２５ 保護カバー

Claims (3)

1. 使用済燃料を収容可能な貯水ピットの内部に貯水される冷却水の水位および温度を監視する貯水ピットの監視システムであって、
   前記貯水ピットの内部には、深さ方向に延在するポールが固定されており、
   前記深さ方向に沿って、所定の間隔を空けて並べて前記ポールに取り付けられた複数の温度計と、
   前記貯水ピットに貯水される前記冷却水の水位を、非接触により計測可能な電波式水位計と、
   前記複数の温度計で計測した温度をそれぞれ取得すると共に、前記電波式水位計で計測した水位を取得し、取得した水位および温度を用いて貯水ピットを監視する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記電波式水位計の正常時において、前記電波式水位計から取得した水位を用いて監視する一方で、前記電波式水位計の異常時において、前記複数の温度計から取得したそれぞれの温度に基づいて導出される水位を用いて監視することを特徴とする貯水ピットの監視システム。
2. 前記電波式水位計を保護する保護カバーをさらに備え、
   前記保護カバーは、放射線を遮蔽可能な材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貯水ピットの監視システム。
3. 内部に使用済燃料を収容可能な冷却水を貯水する貯水ピットと、
   前記貯水ピットの内部に固定され、深さ方向に延在するポールと、
   請求項１または２に記載の貯水ピットの監視システムと、を備えたことを特徴とする使用済燃料貯蔵施設。
   

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