JP6115289B2 - Debris position detection method and position detection apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、原子炉圧力容器または原子炉格納容器において、冷却水が張られた状況においてデブリの位置を特定する方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for determining the position of debris in a reactor pressure vessel or a containment vessel in a situation where cooling water is filled.

原子力発電所の過酷事故(シビアアクシデント)の1つに、炉心溶融がある。炉心溶融とは燃料が溶融して崩落することをいう。炉心溶融の中で、燃料が原子炉圧力容器の中で落下した状態をメルトダウンといい、さらに原子炉圧力容器の底を溶融して原子炉格納容器まで落下した状態をメルトスルーという。メルトダウンやメルトスルーが発生した場合、核燃料と炉の構造物の溶融物が混在した、いわゆるデブリが発生する。   One of the severe accidents at nuclear power plants is core melting. Core melting means that the fuel melts and collapses. In the core melting, the state in which the fuel falls in the reactor pressure vessel is called meltdown, and the state in which the bottom of the reactor pressure vessel is melted and dropped to the reactor containment vessel is called melt-through. When meltdown or meltthrough occurs, so-called debris is generated, in which the nuclear fuel and the melt of the furnace structure are mixed.

特許文献1には、原子炉圧力容器の下のキャビティ部に、耐熱材からなるコアキャッチャーを敷設する構成が記載されている。特許文献1では、耐熱材の上部にデブリと接触して共融する低融点酸化材を設け、耐熱材の下に放熱部と連結した高熱伝導材を設けることにより、構造が簡単で強度が堅固であり冷却効果に優れた原子炉のコアキャッチャーを提供できると述べている。   Patent Document 1 describes a configuration in which a core catcher made of a heat-resistant material is laid in a cavity portion under a reactor pressure vessel. In Patent Document 1, a low-melting point oxidation material that contacts and melts with debris is provided on the top of the heat-resistant material, and a high-heat conductive material that is connected to the heat radiating portion is provided under the heat-resistant material, so that the structure is simple and the strength is strong. It states that it can provide a core catcher for a nuclear reactor with excellent cooling effect.

特許文献2には、原子炉の下方に非常時に冷却水を供給可能なキャビティを設け、このキャビティに冷却促進装置として原子炉からの溶融物(デブリ)を拡散する傾斜板を設ける構成が提案されている。特許文献2では、上記構成により原子炉から落下する溶融物の冷却を促進して早期に冷却することで安全性の向上を図ることができると述べている。   Patent Document 2 proposes a configuration in which a cavity capable of supplying cooling water in an emergency is provided below the reactor, and an inclined plate for diffusing the melt (debris) from the reactor is provided in the cavity as a cooling promoting device. ing. In Patent Document 2, it is stated that the safety can be improved by accelerating the cooling of the melt falling from the nuclear reactor and cooling it early.

特開平09−211166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-2111166 特開2010−266286号公報JP 2010-266286 A

炉心溶融によって発生したデブリは、最終的には原子炉圧力容器や原子炉格納容器から回収して、適切に処理する必要がある。しかしながら核燃料は、核反応が停止した状態(未臨界の状態)であっても強い放射線と高い崩壊熱を生じる。そのため回収作業にあたっては、他のがれきに先がけてデブリを優先的に回収する必要があり、そのためはデブリの位置を特定する必要がある。しかしながらデブリの位置は事故の状況に応じて様々であるため、画一的にデブリの位置を推定することができず、位置を特定するための何らかの検知方法を検討する必要がある。   The debris generated by the core melting must be finally recovered from the reactor pressure vessel or reactor containment vessel and appropriately processed. However, nuclear fuel generates strong radiation and high decay heat even when the nuclear reaction is stopped (subcritical state). Therefore, in the collection work, it is necessary to collect the debris preferentially prior to other debris, and for that purpose it is necessary to specify the position of the debris. However, since the position of the debris varies depending on the situation of the accident, the position of the debris cannot be estimated uniformly, and some detection method for specifying the position needs to be considered.

ここで問題となるのは、原子炉内に冷却水が張られている状況でデブリの位置を特定しなければならない点である。原子炉内に水張りがなされている場合、放射線は水中で急激に減衰するため、γ放射線量計やコンプトンカメラによってガンマ線発生源(デブリ)の位置を特定することは困難である。また水は赤外線をよく吸収するため、放射温度計や赤外線カメラによって熱源(デブリ)の位置を特定することも困難である。   The problem here is that the position of the debris must be specified in a situation where the reactor is filled with cooling water. When water is filled in the nuclear reactor, radiation attenuates rapidly in water, so it is difficult to specify the position of the gamma ray generation source (debris) using a γ radiation dosimeter or a Compton camera. Moreover, since water absorbs infrared rays well, it is difficult to specify the position of the heat source (debris) with a radiation thermometer or an infrared camera.

また原子炉格納容器の蓋を開くことができない場合、原子炉格納容器の壁面に設置されている検査用の孔(以下「検査孔」という。)を利用して機器を挿入することになる。しかし、検査孔は直径10cm程度と小さく、大がかりな装置は挿入することができない。なお、あらかじめ検査孔が設けられていないサプレッションチャンバーなどで内部を観察したい場合には、壁面または天井面に外側から穿孔する必要がある。この場合においても、放射線の漏洩を防止するためにあまり大きな孔を設けることはできず、検査孔と同様の10cm程度の小さな穴をあけることになる。   Further, when the lid of the reactor containment vessel cannot be opened, the equipment is inserted using an inspection hole (hereinafter referred to as “inspection hole”) installed on the wall of the reactor containment vessel. However, the inspection hole is as small as about 10 cm in diameter, and a large-scale device cannot be inserted. In addition, when it is desired to observe the inside in a suppression chamber or the like that is not provided with an inspection hole in advance, it is necessary to drill on the wall surface or ceiling surface from the outside. Even in this case, a very large hole cannot be provided in order to prevent radiation leakage, and a small hole of about 10 cm, which is the same as the inspection hole, is formed.

そこで本発明は、冷却水が張られた状況において、コンパクトな装置構成でデブリの位置を特定することが可能なデブリの位置検知方法および装置を提案することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to propose a debris position detection method and apparatus capable of specifying a debris position with a compact apparatus configuration in a situation where cooling water is applied.

発明者らが検討したところ、デブリが崩壊熱を生じているのであれば、加熱された水が膨張して屈折率が変化し、周辺の冷却水の中でゆらぎ(いわゆるシュリーレン現象)を生じているのではないかと考えた。すなわち、デブリそのものを検知または観察することができなくても、その測定を困難にしている冷却水を利用して、デブリの位置を特定できる可能性があることに着眼した。そしてさらに検討を重ねることにより、本発明を完成するに至った。   As a result of investigations by the inventors, if the debris generates decay heat, the heated water expands and the refractive index changes, causing fluctuations in the surrounding cooling water (so-called schlieren phenomenon). I thought it was. That is, even if the debris itself cannot be detected or observed, the inventors have focused on the possibility that the position of the debris can be specified using the cooling water that makes measurement difficult. And further investigations have led to the completion of the present invention.

すなわち本発明に係るデブリの位置検知方法の代表的な構成は、水中における核燃料のデブリの位置を検知する方法であって、対象物に光を照射してスクリーンに投影し、スクリーンに投影された光を撮影し、撮影された画像からゆらぎがある位置を判断し、ゆらぎがある位置からデブリの位置を検知することを特徴とする。   That is, a typical configuration of the debris position detection method according to the present invention is a method for detecting the position of nuclear fuel debris in water, which is projected onto a screen by irradiating an object with light and projected onto the screen. The present invention is characterized in that light is photographed, a position where fluctuation is present is determined from the photographed image, and a position of debris is detected from the position where fluctuation is present.

上記構成によれば、冷却水が張られた状況においても、熱源としてデブリの位置を特定することが可能となる。また装置としては光源と撮影部があればよく、かつ光の照射方向と撮影部の撮影方向が同じであるため、これらの要素を極めて近接させることができ、コンパクトな装置構成とすることができる。そして、冷却水中で作業可能であることから、デブリの除熱をしながら位置特定および取り出し作業を行うことができ、安全かつ効率的に取り出し作業を進めることができる。   According to the above configuration, it is possible to specify the position of the debris as a heat source even in a situation where the cooling water is stretched. Further, the device only needs to have a light source and a photographing unit, and since the light irradiation direction and the photographing direction of the photographing unit are the same, these elements can be made extremely close to each other and a compact device configuration can be obtained. . Since the work can be performed in the cooling water, the position can be specified and taken out while removing heat from the debris, and the takeout work can be proceeded safely and efficiently.

光は上方から照射し、堆積した瓦礫または床面をスクリーンとして使用してもよい。これにより、平面方向での位置を迅速に特定することができる。   Light may be irradiated from above, and the accumulated rubble or floor may be used as a screen. Thereby, the position in a plane direction can be specified quickly.

また光は水平方向から照射し、施設の壁面をスクリーンとして使用してもよい。壁面は平坦であるため、堆積した瓦礫よりもゆらぎを判断しやすく、より高い精度で検知を行うことができる。   Moreover, light may be irradiated from a horizontal direction and the wall surface of a facility may be used as a screen. Since the wall surface is flat, it is easier to judge fluctuations than accumulated rubble, and detection can be performed with higher accuracy.

光は平行光であることが好ましい。これによりデブリとスクリーンとの距離が離れている場合であっても、より高い精度でゆらぎを判断することができる。   The light is preferably parallel light. As a result, even when the distance between the debris and the screen is large, the fluctuation can be determined with higher accuracy.

また本発明にかかるデブリの位置検知装置の代表的な構成は、水中における核燃料のデブリの位置を検知する装置であって、対象物に光を照射してスクリーンに投影する光源と、スクリーンに投影された光を撮影する撮影部と、撮影された画像からゆらぎがある位置を判断するゆらぎ判断部と、ゆらぎがある位置からデブリの位置を検知する位置特定部とを備えたことを特徴とする。   A typical configuration of the debris position detection device according to the present invention is a device that detects the position of nuclear fuel debris in water, and projects a light source that projects light onto a screen by irradiating an object with light. And a position determining unit that detects a position of the debris from the position where the fluctuation is present, and a position determination unit that detects the position where the fluctuation is present from the captured image. .

上記の位置検知装置は、光源と撮影部を搭載し、施設の内壁面を走行可能な台車をさらに備えていてもよい。壁面を走行するための手段として、例えば壁面(走行面)に対して当接しない磁石を用いることができる。また壁面を走行することによって光源および撮影部の姿勢が安定するため、高い精度で検知を行うことができる。   Said position detection apparatus may be further equipped with the trolley | bogie which mounts a light source and an imaging | photography part and can drive | work the inner wall face of a facility. As a means for traveling on the wall surface, for example, a magnet that does not contact the wall surface (traveling surface) can be used. Moreover, since the attitude | position of a light source and an imaging | photography part is stabilized by drive | working a wall surface, it can detect with high precision.

上記の位置検知装置は、光源と撮影部を搭載した水中船をさらに備えていてもよい。水中船は上方から撮影するのに適している。また移動速度が速いため、広範囲を走査する際にも有利である。   The position detection device may further include an underwater ship equipped with a light source and a photographing unit. The underwater ship is suitable for shooting from above. Further, since the moving speed is fast, it is advantageous when scanning a wide range.

本発明にかかるデブリの位置検知方法および装置によれば、冷却水が張られた状況において、コンパクトな装置構成でデブリの位置を特定することができる。   According to the debris position detection method and apparatus according to the present invention, the position of debris can be specified with a compact apparatus configuration in a situation where cooling water is applied.

原子炉の概略構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of a nuclear reactor. 位置検知装置の概略構成を説明する図である。It is a figure explaining schematic structure of a position detector. 撮影方向を説明する図である。It is a figure explaining an imaging | photography direction. ゆらぎがスクリーンに映し出された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the fluctuation was projected on the screen. 他の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining other embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

図1は、原子炉の概略構成を説明する図である。以下では、理解を容易にするために沸騰水型原子炉(BWR)を例示して説明するが、改良型沸騰水型原子炉(ABWR)についても本実施形態を適用可能である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a nuclear reactor. Hereinafter, a boiling water reactor (BWR) will be described as an example for easy understanding, but the present embodiment can also be applied to an improved boiling water reactor (ABWR).

原子炉建屋100には原子炉格納容器102が設置され、その中に原子炉圧力容器104が設置されている。原子炉格納容器102の下方にはサプレッションプール106(圧力抑制室ともいう)が設けられていて、過剰な蒸気をサプレッションプール106内の水に注入することによって圧力を下げることができる。   A reactor containment vessel 102 is installed in the reactor building 100, and a reactor pressure vessel 104 is installed therein. A suppression pool 106 (also referred to as a pressure suppression chamber) is provided below the reactor containment vessel 102, and the pressure can be lowered by injecting excess steam into the water in the suppression pool 106.

原子炉格納容器102および原子炉圧力容器104は、いずれも密閉容器であり、その内部に密閉空間を有している。なお、原子炉圧力容器104は高さ20m程度、直径6m程度であり、また、原子炉格納容器102は高さ40m程度、直径18m程度の大きな設備である。   The reactor containment vessel 102 and the reactor pressure vessel 104 are both sealed vessels and have a sealed space inside. The reactor pressure vessel 104 has a height of about 20 m and a diameter of about 6 m, and the reactor containment vessel 102 is a large facility having a height of about 40 m and a diameter of about 18 m.

原子炉圧力容器104は、ウラン等からなる燃料棒を束ねた燃料集合体108を収容する。原子炉圧力容器104に収容された燃料集合体108は、臨界に達して、容器内部に充填された水(炉水)を加熱し蒸気を発生させる。   The reactor pressure vessel 104 accommodates a fuel assembly 108 in which fuel rods made of uranium or the like are bundled. The fuel assembly 108 accommodated in the reactor pressure vessel 104 reaches criticality, and heats water (reactor water) filled in the vessel to generate steam.

図1は事故時の状態を示している。図中では原子炉格納容器102の底部、原子炉圧力容器104の内部およびサプレッションプール106の部屋に水が溜まっているように描いている。なお通常の運転中は、原子炉格納容器102は窒素充填され、サプレッションプール106内部には適量の水が保有されている。過酷事故の状況下では、原子炉格納容器102および原子炉圧力容器104の内部には、放射線の遮蔽と炉心の冷却を図るために冷却水が注入されることになり、図示のように冷却水110、112が滞留する。   FIG. 1 shows the state at the time of the accident. In the drawing, water is drawn in the bottom of the reactor containment vessel 102, the inside of the reactor pressure vessel 104, and the room of the suppression pool 106. During normal operation, the reactor containment vessel 102 is filled with nitrogen, and an appropriate amount of water is held inside the suppression pool 106. Under severe accident conditions, cooling water is injected into the reactor containment vessel 102 and the reactor pressure vessel 104 in order to shield radiation and cool the reactor core. 110 and 112 stay.

また図1では、原子炉格納容器102および原子炉圧力容器104の下部に、デブリ140が堆積しているように描いている。過酷事故によって燃料(燃料ペレット)が過熱すると、燃料被覆管や燃料集合体108のケース(チャネルボックス)が融解する(炉心溶融:メルトダウン)。すると燃料および炉の構造物の溶融物が混在した、いわゆるデブリが発生する。デブリは原子炉圧力容器104の下部に堆積すると考えられるが、程度によっては原子炉圧力容器の底をも融解させて原子炉格納容器102まで落下する場合もある(メルトスルー)。したがって図1に示すように、デブリ140が原子炉圧力容器104や原子炉格納容器102の底部に堆積すると考えられる。   Further, in FIG. 1, the debris 140 is depicted as being deposited below the reactor containment vessel 102 and the reactor pressure vessel 104. When the fuel (fuel pellet) is overheated due to a severe accident, the case (channel box) of the fuel cladding tube and the fuel assembly 108 is melted (core melting: meltdown). As a result, so-called debris is generated in which a melt of the fuel and the furnace structure is mixed. Although debris is considered to be deposited in the lower part of the reactor pressure vessel 104, depending on the degree, the bottom of the reactor pressure vessel may be melted and dropped to the reactor containment vessel 102 (melt-through). Therefore, as shown in FIG. 1, it is considered that the debris 140 is deposited on the bottom of the reactor pressure vessel 104 and the reactor containment vessel 102.

デブリ140は回収する必要があるが、核反応が停止した状態(未臨界の状態)であっても高い崩壊熱と強い放射線を生じることから、数年間の冷却期間を待たなければならない。そして、デブリ140の回収作業にあたり、デブリ140の位置をできるだけ正確に特定する必要がある。これは、デブリ140のみが原子炉格納容器102や原子炉圧力容器104の底部に堆積しているとは考えづらく、崩落した他の構造物や、放射性物質でない他の材質の溶融物も多く堆積していると考えられるため、放射能の強いデブリ140を優先的に取り出すためである。   Although the debris 140 needs to be recovered, even if the nuclear reaction is stopped (subcritical state), high decay heat and strong radiation are generated, so a cooling period of several years must be waited. Then, when collecting the debris 140, it is necessary to specify the position of the debris 140 as accurately as possible. This is because it is difficult to think that only the debris 140 is deposited on the bottom of the reactor containment vessel 102 or the reactor pressure vessel 104, and many other collapsed structures and other non-radioactive materials are also deposited. This is because the debris 140 having strong radioactivity is preferentially taken out.

しかしながら、回収する際にも冷却水110によって放射線の遮蔽と炉心の冷却を図りつつ作業を行うことになる。また同時に、デブリ140が他の構造物の下敷きになっていたり、他の材質の溶融物に埋もれていたりする可能性も高いため、位置の特定はさらに難しいものとなる。   However, when recovering, the cooling water 110 is used to shield radiation and cool the core. At the same time, there is a high possibility that the debris 140 is underlayed by another structure or buried in a melt of another material, which makes it more difficult to specify the position.

上記したようにデブリ140は高い崩壊熱を出すため、加熱された水が膨張して屈折率が変化し、周辺の冷却水110の中でゆらぎ(いわゆるシュリーレン現象)を生じる。したがって冷却水110の中でゆらぎを検知することにより、ゆらぎの位置をデブリの位置として検知することができる。すなわち、流れの中に光を照射してこれを撮影し、映像中のゆらぎの位置を判断することによってデブリの位置を検知する。   As described above, since the debris 140 generates a high decay heat, the heated water expands and the refractive index changes, and fluctuations (so-called Schlieren phenomenon) occur in the surrounding cooling water 110. Therefore, by detecting the fluctuation in the cooling water 110, the fluctuation position can be detected as the debris position. That is, the position of debris is detected by irradiating light into the flow and photographing it, and determining the position of fluctuation in the video.

ここで、シュリーレン現象を可視化する方法として、シュリーレン法が知られている。シュリーレン法では、点光源の光をコリメーターレンズで平行光線にして対象となる物体を通し、ふたたびコリメーターを通して一点に集光する。対象物近傍に屈折率のむらがあると焦点がずれるため、焦点位置にナイフエッジを設置して焦点がずれた光を遮ることにより、屈折率のむらを明暗として可視化する。   Here, the Schlieren method is known as a method for visualizing the Schlieren phenomenon. In the Schlieren method, light from a point light source is converted into parallel rays by a collimator lens, passed through a target object, and condensed again at one point through a collimator. If there is uneven refractive index in the vicinity of the object, the focal point shifts. Therefore, the uneven refractive index is visualized as bright and dark by installing a knife edge at the focal position to block out of focus light.

しかしながら、過酷事故の状況下では、原子炉格納容器の蓋を開くことができないため、原子炉格納容器102の壁面に設置されている検査孔114から機器を挿入する必要がある。ここで問題となるのは、検査孔114は直径10cm程度と小さく、大がかりな装置は挿入することができない点である。シュリーレン法では上記したように対象物の両側にそれぞれ光源とカメラが必要となる。したがってシュリーレン法を実施するための機器は比較的大がかりなものとなり、上記のように小さな検査孔114から挿入することは事実上不可能である。   However, since the lid of the reactor containment vessel cannot be opened under severe accidents, it is necessary to insert equipment from the inspection hole 114 provided in the wall surface of the reactor containment vessel 102. The problem here is that the inspection hole 114 is as small as about 10 cm in diameter, and a large-scale device cannot be inserted. As described above, the Schlieren method requires a light source and a camera on both sides of the object. Therefore, the apparatus for carrying out the Schlieren method is relatively large, and it is virtually impossible to insert it from the small inspection hole 114 as described above.

これに対し本発明は、現場に挿入する装置としては光源と撮影部(カメラ)のみを用いる。また、光の照射方向と撮影部の撮影方向が同じであるため、これらの要素を極めて近接させることができる。これらのことから、極めてコンパクトな装置構成とすることができ、検査孔またはこれと同等の小さな孔から機器を挿入することを可能としている。   On the other hand, the present invention uses only a light source and a photographing unit (camera) as a device to be inserted in the field. In addition, since the light irradiation direction and the photographing direction of the photographing unit are the same, these elements can be extremely close to each other. From these things, it can be set as a very compact apparatus structure, and it enables it to insert an apparatus from a test | inspection hole or a small hole equivalent to this.

まず図1に示すように、デブリの位置検知装置(以下、「位置検知装置120」という。)は、画像解析装置122と、検査孔114に挿入される挿入管124と、挿入管124の先端に接続されたヘッド126とを備える。挿入管124は可撓性を有するフレキシブルチューブであって、画像解析装置122とヘッド126との間を接続する光ケーブルや信号ケーブルを挿通すると共に、ヘッド126を任意の位置に動かして支持することができる。   First, as shown in FIG. 1, a debris position detection device (hereinafter referred to as “position detection device 120”) includes an image analysis device 122, an insertion tube 124 inserted into the inspection hole 114, and a distal end of the insertion tube 124. And a head 126 connected to the head. The insertion tube 124 is a flexible tube having flexibility, and is capable of inserting an optical cable or a signal cable connecting between the image analysis device 122 and the head 126 and moving and supporting the head 126 to an arbitrary position. it can.

図2は位置検知装置120の概略構成を説明する図である。ヘッド126には、対象物に光を照射してスクリーンに投影する光源128と、スクリーンに投影された光を撮影する撮影部130(カメラ)が設けられている。光源128の光の照射方向と、撮影部130の撮影方向(カメラのレンズの光軸方向)は、ほぼ平行となっている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the position detection device 120. The head 126 is provided with a light source 128 that irradiates light onto an object and projects it onto a screen, and a photographing unit 130 (camera) that photographs light projected onto the screen. The light irradiation direction of the light source 128 and the imaging direction of the imaging unit 130 (the optical axis direction of the camera lens) are substantially parallel.

光源128によって光を照射する対象物は、原子炉圧力容器104や原子炉格納容器102、サプレッションプール106等の底面に堆積した瓦礫およびデブリである。撮影部130は光が照射された範囲を撮影するのであるが、撮影する目的は対象物そのものではなく、対象物の背後のスクリーンに映った影である。   Objects to be irradiated with light by the light source 128 are debris and debris deposited on the bottom surfaces of the reactor pressure vessel 104, the reactor containment vessel 102, the suppression pool 106, and the like. The image capturing unit 130 captures a range irradiated with light, but the purpose of capturing is not the object itself but the shadow reflected on the screen behind the object.

ここでスクリーンと称しているものは、垂れ幕を設置するわけではない。図3は撮影方向を説明する図である。図3(a)に示すように光を上方から照射した場合には、堆積した瓦礫または床面がスクリーンに該当する。また図3(b)に示すように光を水平方向から照射した場合には、原子炉圧力容器104や原子炉格納容器102などの施設の内壁面がスクリーンに該当する。   What is referred to here as a screen does not have a banner. FIG. 3 is a diagram for explaining the photographing direction. When light is irradiated from above as shown in FIG. 3A, the accumulated rubble or floor corresponds to the screen. When the light is irradiated from the horizontal direction as shown in FIG. 3B, the inner wall surface of the facility such as the reactor pressure vessel 104 or the reactor containment vessel 102 corresponds to the screen.

図4はゆらぎがスクリーンに映し出された状態を示す図である。図4(a)は実験を行った際の写真であり、図4(b)はその説明図である。図4において、斜めになった棒146は燃料棒を想定したヒーターである。図4(a)(b)を参照すると、棒146の周囲にはゆらぎを観察することができない。しかし背後の壁面(スクリーン)において、光が照射された部分には、棒146の影の周囲にゆらぎ(輝度のむら)が映っていることがわかる。図4(b)において、ゆらぎと判断できる部分を破線にて示す。このことから、単に対象物を撮影していてもゆらぎを見分けることは難しいが、スクリーンに投影すれば判別が可能となることがわかる。   FIG. 4 is a diagram showing a state in which the fluctuation is projected on the screen. FIG. 4A is a photograph of the experiment, and FIG. 4B is an explanatory diagram thereof. In FIG. 4, the slanted rod 146 is a heater assuming a fuel rod. Referring to FIGS. 4A and 4B, fluctuation cannot be observed around the rod 146. However, it can be seen that fluctuations (brightness unevenness) are reflected around the shadow of the bar 146 in the portion of the back wall (screen) irradiated with light. In FIG. 4B, a portion that can be determined as fluctuation is indicated by a broken line. From this, it can be seen that it is difficult to distinguish the fluctuation even if the object is simply photographed, but it can be discriminated if it is projected onto the screen.

光源128から照射する光は、平行光であることが好ましい。対象物からスクリーンまでは距離が離れている場合があるが、平行光とすることにより、より高い精度でゆらぎを判断することができる。ただし、ある程度であれば拡散する光であっても支障なくゆらぎを検知することができる。光を平行光よりも拡げるとスクリーンの画像が大きくなるメリットがある。しかし、光を拡げすぎると、光量が弱まるデメリットもあり、それを許容できる程度とする必要がある。平行光としてはスポットライトや、レーザー光をコリメータレンズで拡げた拡散平行光、拡散準平行光を用いることができる。   The light emitted from the light source 128 is preferably parallel light. Although there is a case where the distance from the object to the screen is far away, fluctuations can be determined with higher accuracy by using parallel light. However, fluctuations can be detected without difficulty even if the light is diffused to some extent. There is a merit that the image on the screen becomes larger if the light is expanded more than the parallel light. However, if the light is spread too much, there is a demerit that the amount of light weakens, and it is necessary to allow it. As the parallel light, spotlight, diffuse parallel light obtained by spreading laser light with a collimator lens, or diffuse quasi-parallel light can be used.

画像解析装置122は、ゆらぎ判断部132と、位置特定部134と、出力部136とを備えている。   The image analysis device 122 includes a fluctuation determination unit 132, a position specifying unit 134, and an output unit 136.

ゆらぎ判断部132は、撮影された画像からゆらぎがある位置を判断する。ゆらぎの判断は、撮影部130を静止させておく前提において、画像の変化を捉えることによって判断することができる。例えば、ヘッド126の撮影部130から連続的に画像データを取得して、画像間(フレーム間)で各画素の輝度を比較し、所定値以上の変化がある画素にはゆらぎがあると判断することができる。また、mpegなどの映像圧縮技術における動き検知のような既知の技術を用いてもよい。   The fluctuation determination unit 132 determines a position where there is fluctuation from the photographed image. The determination of fluctuation can be made by capturing a change in the image on the premise that the photographing unit 130 is kept stationary. For example, image data is continuously acquired from the imaging unit 130 of the head 126, the luminance of each pixel is compared between images (between frames), and it is determined that there is fluctuation in a pixel having a change of a predetermined value or more. be able to. Also, a known technique such as motion detection in a video compression technique such as mpeg may be used.

位置特定部134は、ゆらぎ判断部132が検知したゆらぎの位置から、デブリの位置を検知する。位置特定部134の処理は、極めて簡潔に説明すれば座標変換である。光を上方から照射した場合には、ゆらぎのある位置をデブリの位置とみなすことができるため、処理は簡潔である。光を水平方向から照射した場合には、光軸上のいずれかの位置にデブリが存在することになる。そのため光を水平方向から照射する場合には、少なくとも2方向から撮影を行う必要がある。例えば1つの位置から施設内を見渡すようにスキャンし、次に異なる位置からもスキャンする。そして位置特定部134は、2方向から判断したゆらぎの位置をかけ合わせることによって、平面座標上におけるゆらぎの位置、すなわちデブリの位置を特定することができる。   The position specifying unit 134 detects the debris position from the fluctuation position detected by the fluctuation determination unit 132. The process of the position specifying unit 134 is coordinate conversion if it is described very simply. When light is irradiated from above, the position with fluctuation can be regarded as the position of debris, so the process is simple. When light is irradiated from the horizontal direction, debris exists at any position on the optical axis. Therefore, when irradiating light from the horizontal direction, it is necessary to perform imaging from at least two directions. For example, scanning is performed so as to look around the facility from one position, and then scanning from a different position. The position specifying unit 134 can specify the position of fluctuation on the plane coordinates, that is, the position of debris by multiplying the positions of fluctuation determined from two directions.

出力部136は、検知したデブリの位置を画像または数値によって出力する。出力した信号はモニタ142やプリンタ(不図示)に表示したり、画像データや数値データを記録媒体に保存したり、もしくはネットワークから送信したりすることができる。   The output unit 136 outputs the detected debris position as an image or a numerical value. The output signal can be displayed on a monitor 142 or a printer (not shown), image data or numerical data can be stored in a recording medium, or transmitted from a network.

上記構成によれば、冷却水が張られた状況においても、熱源としてデブリ140の位置を特定することが可能となる。また装置としては光源128と撮影部130があればよく、かつ光の照射方向と撮影部130の撮影方向が同じであるため、これらの要素を極めて近接させることができ、コンパクトな装置構成とすることができる。そして、冷却水中で作業可能であることから、デブリ140の除熱をしながら位置特定および取り出し作業を行うことができ、安全かつ効率的に取り出し作業を進めることができる。   According to the above configuration, it is possible to specify the position of the debris 140 as a heat source even in a situation where the cooling water is stretched. Further, the device only needs to have the light source 128 and the photographing unit 130, and since the light irradiation direction and the photographing direction of the photographing unit 130 are the same, these elements can be made extremely close to each other, and a compact device configuration is obtained. be able to. Since the work can be performed in the cooling water, it is possible to specify the position and take out the work while removing heat from the debris 140, and the work can be carried out safely and efficiently.

図5は他の実施形態を説明する図である。上記実施形態では、挿入管124によってヘッド126を移動および支持するように説明した。しかし検査孔114とデブリ140の位置関係によっては挿入管124が長くなりすぎて、ヘッド126の姿勢が安定しないおそれがある。またサプレッションプール106のように範囲が広くなると、挿入管124によって撮影可能な範囲ではまかなえない場合もある。   FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment. In the embodiment described above, the head 126 is moved and supported by the insertion tube 124. However, depending on the positional relationship between the inspection hole 114 and the debris 140, the insertion tube 124 may be too long, and the posture of the head 126 may not be stable. In addition, when the range becomes wide like the suppression pool 106, the range that can be photographed by the insertion tube 124 may not be covered.

そこで図5(a)に示すように、挿入管124とヘッド126に代えて、光源128と撮影部130を、施設の壁面102aを走行可能な台車150に搭載してもよい。台車は車輪152によって遠隔操作で走行可能にする。さらに、壁面102a(接地面)に近接しつつ当接しない位置に支持された磁石154を備えることにより、壁面102aに吸着して走行させることが可能となる。また光源128および撮影部130は可動式の雲台156に取り付けて、光の照射方向および撮影方向を遠隔操作によって調節可能とすることが好ましい。   Therefore, as shown in FIG. 5A, instead of the insertion tube 124 and the head 126, the light source 128 and the imaging unit 130 may be mounted on a cart 150 that can travel on the wall surface 102a of the facility. The cart can be run remotely by means of wheels 152. Furthermore, by including the magnet 154 supported at a position where it does not come into contact with the wall surface 102a (the ground contact surface), it can be attracted to the wall surface 102a to travel. The light source 128 and the photographing unit 130 are preferably attached to a movable pan head 156 so that the light irradiation direction and the photographing direction can be adjusted by remote control.

上記構成のように台車150によって壁面102aを走行することによって、光源128および撮影部130の姿勢が安定するため、高い精度で検知を行うことができる。なお台車150と画像解析装置122を接続するケーブル160は、挿入管124と違ってヘッドを支持する必要がないため、はるかに細くて軽く可撓性の高い(やわらかい)ものを用いることができる。またケーブル160に代えて無線で接続してもよい。   Since the postures of the light source 128 and the photographing unit 130 are stabilized by traveling on the wall surface 102a by the carriage 150 as in the above configuration, detection can be performed with high accuracy. Note that the cable 160 connecting the carriage 150 and the image analysis device 122 does not need to support the head unlike the insertion tube 124, and therefore, a cable that is much thinner, lighter, and more flexible (soft) can be used. Further, instead of the cable 160, a wireless connection may be used.

また図5(b)は、挿入管124とヘッド126に代えて、光源128と撮影部130を水中船170に搭載した例である。水中船170は上方から撮影するのに適している。また移動速度が速いため、広範囲を走査する際にも有利である。ただし水中船170は姿勢が安定しにくいため、撮影部130が撮影する映像のフレームレートを高くすることが好ましい(例えば60fpsや120fpsなど)。   FIG. 5B shows an example in which the light source 128 and the imaging unit 130 are mounted on the underwater ship 170 instead of the insertion tube 124 and the head 126. The underwater ship 170 is suitable for photographing from above. Further, since the moving speed is fast, it is advantageous when scanning a wide range. However, since the posture of the underwater boat 170 is difficult to stabilize, it is preferable to increase the frame rate of the video imaged by the imaging unit 130 (for example, 60 fps or 120 fps).

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

なお上記実施形態においては原子炉格納容器102の内部を観察することを例に用いて説明したが、全く同様にして原子炉圧力容器104やサプレッションプール106の内部を観察することも可能である。   In the above-described embodiment, the inside of the reactor containment vessel 102 is described as an example. However, it is also possible to observe the inside of the reactor pressure vessel 104 and the suppression pool 106 in exactly the same manner.

本発明は、原子炉圧力容器または原子炉格納容器において、冷却水が張られた状況においてデブリの位置を特定する方法および装置として利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a method and an apparatus for identifying the position of debris in a reactor pressure vessel or a containment vessel in a situation where cooling water is filled.

100…原子炉建屋、102…原子炉格納容器、102a…壁面、104…原子炉圧力容器、106…サプレッションプール、108…燃料集合体、110…冷却水、112…冷却水、114…検査孔、120…位置検知装置、122…画像解析装置、124…挿入管、126…ヘッド、128…光源、130…撮影部、132…ゆらぎ判断部、134…位置特定部、136…出力部、140…デブリ、142…モニタ、146…棒、150…台車、152…車輪、154…磁石、156…雲台、160…ケーブル、170…水中船 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Reactor building, 102 ... Reactor containment vessel, 102a ... Wall surface, 104 ... Reactor pressure vessel, 106 ... Suppression pool, 108 ... Fuel assembly, 110 ... Cooling water, 112 ... Cooling water, 114 ... Inspection hole, DESCRIPTION OF SYMBOLS 120 ... Position detection apparatus, 122 ... Image analysis apparatus, 124 ... Insertion tube, 126 ... Head, 128 ... Light source, 130 ... Imaging | photography part, 132 ... Fluctuation judgment part, 134 ... Position specification part, 136 ... Output part, 140 ... Debris , 142 ... monitor, 146 ... rod, 150 ... trolley, 152 ... wheel, 154 ... magnet, 156 ... pan head, 160 ... cable, 170 ... underwater ship

Claims (7)

水中における核燃料のデブリの位置を検知する方法であって、
対象物に光を照射してスクリーンに投影し、
前記スクリーンに投影された光を撮影し、
撮影された画像からゆらぎがある位置を判断し、
前記ゆらぎがある位置からデブリの位置を検知することを特徴とするデブリの位置検知方法。
A method for detecting the position of nuclear fuel debris in water,
Irradiate the object with light and project it onto the screen,
Photographing the light projected on the screen,
Judge the position where there is fluctuation from the photographed image,
A debris position detection method, wherein the position of the debris is detected from a position where the fluctuation exists.
前記光は上方から照射し、
堆積した瓦礫または床面を前記スクリーンとして使用することを特徴とする請求項1に記載のデブリの位置検知方法。
The light is irradiated from above,
The debris position detection method according to claim 1, wherein accumulated debris or a floor surface is used as the screen.
前記光は水平方向から照射し、
施設の壁面を前記スクリーンとして使用することを特徴とする請求項1に記載のデブリの位置検知方法。
The light is emitted from the horizontal direction,
The debris position detection method according to claim 1, wherein a wall surface of a facility is used as the screen.
前記光は平行光であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のデブリの位置検知方法。   The debris position detection method according to claim 1, wherein the light is parallel light. 水中における核燃料のデブリの位置を検知する装置であって、
対象物に光を照射してスクリーンに投影する光源と、
前記スクリーンに投影された光を撮影する撮影部と、
撮影された画像からゆらぎがある位置を判断するゆらぎ判断部と、
前記ゆらぎがある位置からデブリの位置を検知する位置特定部とを備えたことを特徴とするデブリの位置検知装置。
A device for detecting the position of nuclear fuel debris in water,
A light source that projects light onto a screen by irradiating the object with light;
A photographing unit for photographing the light projected on the screen;
A fluctuation determination unit that determines a position where fluctuation is present from the captured image;
A debris position detection apparatus comprising: a position specifying unit that detects a position of debris from a position where the fluctuation exists.
前記光源と撮影部を搭載し、施設の内壁面を走行可能な台車をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載のデブリの位置検知装置。   The debris position detection device according to claim 5, further comprising a carriage that is mounted with the light source and a photographing unit and is capable of traveling on an inner wall surface of a facility. 前記光源と撮影部を搭載した水中船をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載のデブリの位置検知装置。   The debris position detection device according to claim 5, further comprising an underwater ship equipped with the light source and a photographing unit.
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JPS5390980A (en) * 1977-01-20 1978-08-10 Fujitsu Ltd Optical detector
US4432931A (en) * 1981-10-02 1984-02-21 Electric Power Research Institute, Inc. Inspection system
JP5674624B2 (en) * 2011-11-15 2015-02-25 株式会社東芝 Internal observation method of the containment vessel
JP2013113597A (en) * 2011-11-25 2013-06-10 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd Inspection vehicle, apparatus for inspecting inside of container, and image processing method
JP5761063B2 (en) * 2012-02-09 2015-08-12 東京電力株式会社 Debris location method
JP5844702B2 (en) * 2012-08-29 2016-01-20 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Fuel debris recovery method and apparatus
JP2014185921A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Toshiba Corp Remote investigation method and system for the inside of reactor containment vessel

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