JPH0259440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い放射率を有する核燃料棒内の放
出核分裂ガスの圧力測定方法及びその装置に関す
るものである。

試験される原子炉において照射に対するふるま
い、すなわち、時間の関数としての臨界パラメー
タの変化、を決定するために核燃料棒に測定器を
とりつけることが可能であることが知られてい
る。

従来のそのような測定器は製造中の燃料棒、す
なわち、試験原子炉の中に挿入され、照射される
前の燃料棒の内部に挿入される。

一方、より安価で、一層正確な研究を行えるよ
うに研究用原子炉から取出され、およびある時刻
に、とくに不規則な運転が行われた後、または事
故が起きた後で実際の状態を知ることができるよ
うに発電用原子炉から取出された燃料棒（高度の
照射を受けている）の内部における燃料の状態を
知ることは最も興味のあることである。

したがつて、試験炉または発電用原子炉の内部
で照射を受けた後の燃料棒に適切な測定器をとり
つける問題が生ずる。そして、それが本発明の主
な目的である。

原子炉の内部である時間使用された燃料棒に測
定器をとりつける従来のやり方は、照射されてい
た燃料棒をホツト・セル内で部分的に、または完
全に分解し、それから再び組立てて、適切な測定
器（とくに、核分裂ガスの圧力を測定する測定
器）がとりつけられている燃料棒をホツト・セル
内部で依然として動作させる方法である。この方
法では全部の燃料棒を再組立しなければならず、
しかもそれに要するコストが新しい燃料棒の製造
コストより著るしく高く、更に、再組立された燃
料棒内部の燃料と核分裂ガスとの状態が、作業が
終つた時には出発時におけるそれと全く異なるか
ら元の燃料の状態をもはや表すことができなくな
ることが欠点である。

これとは逆に本発明の測定ヘツドは測定器をと
りつける段階では核燃料棒を開く必要はなく（し
たがつて、燃料棒の内部から外部へ放射性ガスが
洩れることが阻止されるために、原子炉の安全な
運転という面からは無視できない重要さがある）、
そのために燃料棒の内部ガスと燃料の状態に認め
られるほどの乱れはなくなる。

本発明の高い放射率を有する核燃料棒内の放出
核分裂ガスの圧力測定方法は、 (a) 高い放射率を有する核燃料棒をホツトセルの
内部に入れるステツプと、 (b) その燃料棒の栓を燃料棒の端部にぴつたりつ
けるるステツプと、 (c) その栓の予め選択した部分に盲穴をあけるス
テツプと、 (d) その燃料棒を圧力測定装置にしつかりと固定
するステツプと、 (e) その燃料棒とその測定装置とを一体に溶接す
るステツプと、 (f) その圧力測定装置内の電磁駆動穴あけチツプ
に少くとも１つの外部電磁界を加えて、そのチ
ツプを回転させ且つ軸方向に移動させるステツ
プと、 (g) その穴あけチツプで、その測定装置の端部と
その燃料棒の栓に同時に穴をあけるステツプ
と、 (h) その穴あけチツプをその燃料棒から引き抜い
て上方位置に固定し、その燃料棒内の穴をその
測定装置に開口させておくステツプと、 (i) その圧力測定装置内の核分裂ガス圧を測定す
るステツプと、 を有するものとして構成される。

本発明の高い放射率を有する核燃料棒内の放出
核分裂ガスの測定装置は、２つの部分を有するケ
ーシングを備え、そのケーシングは、 前記燃料棒上に置かれた下端プラグ（栓）とそ
の中心に置かれた穴あけチツプとを有する下側部
分と、 シリンダを有する上側部分であつて、そのシリ
ンダの下端は前記下側部分に連通しており、その
シリンダの上端はシールされており、さらにその
シリンダは、そのシリンダの内圧に応じて形を変
化させる核分裂ガスパラメータ測定手段を有し、
その形の変化量はそのシリンダの外部から検出可
能である、上側部分と、 少なくとも１つの開口を有し、上部下側部分と
上側部分との間におけるトツププラグ（栓）と、 前記下側部分内で前記穴あけチツプを回転させ
且つ軸方向に移動させる手段と、 前記下側端プラグと前記燃料棒との穴あけ後
に、その穴あけチツプを前記トツププラグまで引
き上げた位置に停止、固定させて、その燃料棒と
前記上側部分内の前記パラメータ測定手段と間に
開通路を設け、その結果核分裂ガスがその開通路
を流れ、前記トツププラグの前記開口を通つて測
定用の前記上側部分に流れる、手段と、 を備えるものとして構成される。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

本発明の測定ヘツドは、測定器をとりつける燃
料棒１８の栓１４の直径に等しい（もつとも絶対
に等しくしなければならないというものではな
い）直径を有する金属製ケーシング２０を有す
る。このケーシングの上部の直径は小さくでき
る。

この測定ヘツドの下側部分はケーシング２０の
点１２に溶接されている金属製の栓１９を含む。
満足できる位置ぎめと中心合わせを行うために、
燃料棒１８の栓１４に予め設けられているくぼみ
の中に挿入させる円筒形の突出部を栓１９に設け
ることができる。測定ヘツド１９の金属製の栓に
は盲穴があけられる。この盲穴は回転して送られ
る穴あけチツプ１１を案内する案内として機能す
る。

穴あけチツプ１１と金属製ケーシング２０の内
部とには軟鉄製のシリンダと磁気ダイポール９と
のうちの少くとも一方が固定される。磁気ダイポ
ール９の中央部には穴あけチツプ１１を通すため
の穴があけられる。その磁気ダイポールの直径は
ケーシングの内径より少し小さい。電磁界により
発生される動力のためにシリンダと磁気ダイポー
ルは穴あけチツプに軸線方向の運動と回転運動を
させるとともに、穴あけ作業に必要な圧力を加え
ることができる。核分裂ガスを通すためにシリン
ダとダイポールの少くとも一方に適当な穴をあけ
ることができる。穴あけチツプ１１の頂部には別
のシリンダ７が固定される。このシリンダ７は磁
気ダイポールであつて、それに作用する電磁界１
６により穴あけチツプ１１を軸線方向に動かすこ
とができる。このシリンダ７には核分裂ガスを通
すための穴８が設けられる。穴あけチツプ１１の
頂端部にはねじ部６が設けられる。電磁界１０，
１６の組合わされた作用によりねじ部１６は穴あ
け動作の終つた穴あけチツプ１１を上側の栓２２
のねじ穴２４にねじ込んで穴あけチツプ１１を固
定する。

本発明の穴あけ装置は振動型、回転型、膨脹
型、衝撃型またはそれらの組合わせのうちから選
択でき、また、外部から作用される密閉された金
属ベローズを有する衝撃型穴あけ装置を用いるこ
ともできる。

この測定ヘツドの頂部には圧力計３が納めら
れ、密閉される。シリンダ２３はシリンダ２０の
点４に溶接される。圧力計３は薄くて軸線方向に
弾力のある金属ベローズ３で構成され、そのベロ
ーズの両端は閉じられる。このベローズのいずれ
かの端部は栓２２と一体であり、他端部はフリー
にされる。栓２２にはガスを通すための穴があけ
られる。ベローズ３の他端部には差動トランス１
５の可動部（フエロツクスキユーブ
（ferroxcube）のような）であるコア２が固定さ
れる。肉厚が非常に薄くて、シリンダ２３ととも
に密閉シールを形成する管１がコア２を含み、コ
ア２を差動トランスの電気部分から分離する。シ
リンダ２３の内部圧力が高くなると金属ベローズ
３が短くされ、コア２を引つぱる。コアのこの動
きは差動トランスが不平衡になることにより検出
される。この差動トランスは、適切に較正される
と、シリンダ２３の中の圧力を直接与える。管１
には２種類の機能がある。第１の機能は、既知の
圧力のガスを管１を通じて入れることにより差動
トランスの較正を行うことであり、第２の機能
は、その較正が行われた後で、測定ヘツドの内部
を希望の雰囲気環境（真空または適当な任意の制
御された空気）にすることである。その希望の条
件が整えられると、管１の頂部を点溶接して管を
密閉する。

この測定ヘツドの頂部と底部の直径は、実験に
従つて、その長手方向に異ならせることができ
る。

たとえば、図には、栓１９と、第１の細長いケ
ーシング２０と、穴あけ装置を納めている測定ヘ
ツドのスペースを圧力測定室に連結する穴が設け
られている栓２２と、ケーシング２０の中にはめ
込まれケーシング２０に溶接された第２の細長い
ケーシング２３で構成された測定ヘツドの好適な
実施例が示されている。ケーシング２３の直径は
ケーシング２０の直径より小さい。

本発明の実施例の測定ヘツドの特徴は、測定ヘ
ツドを燃料棒に溶接する前に、常温の研究室にお
いて組立て、試験し、較正できることである。こ
の試験は、図の点１に不活性ガス、なるべくヘリ
ウムを入れることにより行われる。したがつて、
確実に密閉されているかどうかを確認するために
ヘリウムの質量分析計により洩れを調べることが
できる。測定ヘツドをこのように作り、試験し、
較正してから、その測定ヘツドを、試験または
発電用原子炉からとり出した、予め選択されてい
る照射された（したがつて放射能が極めて強い）
燃料棒が用意されている特殊な、認可されたホツ
ト・セルの中に置くことができる。したがつて、
この測定器を燃料棒に正しくとりつけるには、(a)
高い照射率を有する燃料棒をホツト・セルの内部
に入れる過程と、燃料棒のいずれかの栓を平らに
する過程と、燃料棒の栓の予め選択してある部分
だけの中心部盲穴をあける過程と、燃料棒を測定
ヘツドに固定する過程と、燃料棒と測定ヘツドを
互いに溶接する過程と、穴あけ作業を可能とする
ように１つまたはそれ以上、とくに２つ、の外部
電磁界を与え、かつ測定ヘツドの内部の圧力を測
定するための測定器を用意する過程と、測定ヘツ
ドの底と燃料棒の栓に穴を同時にあける過程と、
穴あけチツプを抜き出し、あけた穴を開放状態に
しておくように穴あけチツプを固定する過程とを
備える方法により行われる。

本発明の方法に従つて、外部から加える電磁界
により穴あけチツプを回転および前進運動させる
ことにより測定ヘツドの底と燃料棒の栓に穴を同
時にあけることができる。穴あけチツプは軸線方
向へ連続して送ることもできれば、軸線方向の振
動を加えながら軸線方向に送ることもできる。

本発明の方法の別の実施例に従つて、燃料棒を
栓と一体に回転させることにより測定ヘツドの底
と燃料棒の栓に穴を同時にあけることができ、あ
るいは外部磁界によつつて穴あけチツプを固定位
置に固定し、燃料棒を軸線方向に動かすと同時に
回転させることにより穴をあけることもできる。

このようにして測定器がとりつけられた燃料棒
は、試験炉に入れて新に照射することもできれ
ば、出力下降にさらすこともできる。本発明の方
法は測定ヘツドの部品を先に説明したのとは逆の
順序で組立てることができ、あるいは先に説明し
た図示の構造とは異なる構造のものを組立てるこ
ともできる。

本発明の測定ヘツドは、低照射率、平均照射率
および高照射率で照射されて発電用原子炉
（BWR，PWR、高速炉、CANDU炉およびその
他の炉）から、または試験炉から取り出された核
燃料棒に使用できる。

以上説明した本発明の測定ヘツドには伸び計、
変位測定器などのような何種類かの測定器を設け
ることができる。

本発明の測定器は研究用に核分裂ガス測定ばか
りでなく、燃料監視、および発電用原子炉の運転
に採用されている方法にも用いられる。燃料監視
により、原子力発電所の運転期間中に採用されて
いるそれら全ての作業を原子力発電所の運転停止
期間中も行うことができ、安全要因とからめて燃
料の状態を調べることができる。その場合には、
原子力発電所が運転を停止している期間中は（ま
たは事故発生直後、あるいは運転が正しく行われ
なかつた場合）、燃料監視装置とともに、分割さ
れている燃料棒、または本発明の測定ヘツドをと
りつけることができる全体の燃料棒を除去するこ
とが可能である。測定ヘツドがとりつけられてい
る燃料棒はその内部に生じたガスの圧力をただち
に与えるばかりでなく、とくに設けられている原
子炉へ移してその原子炉の出力を低下させその燃
料棒が破壊される確率を求め、事故の場合にその
燃料棒の影響を受けない性能について指示させる
ことができる。

以上説明した本発明の方法は、爆発性のガスや
可燃性ガスを取り扱つたり、有毒な液体を処理す
る危険度の高い化学装置において、装置の運転中
に新しい測定器をとりつけたり、試料採取用コツ
クをとりつけたりしたい場合、または、設計中に
予測されなかつたあるパラメータを知りたい場
合、もしくは装置の故障を知りたい場合にも用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の測定ヘツドの一実施例の縦断面図
である。 ３……圧力計、６……ねじ部、７，９……シリ
ンダ、１１……穴あけチツプ、１９……栓、２０
……ケーシング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高い放射率を有する核燃料棒内の放出核分裂
   ガスの圧力測定方法であつて、 (a) 高い放射率を有する核燃料棒をホツトセルの
   内部に入れるステツプと、 (b) その燃料棒の栓を燃料棒の端部にぴつたりつ
   けるるステツプと、 (c) その栓の予め選択した部分に盲穴をあけるス
   テツプと、 (d) その燃料棒を圧力測定装置にしつかりと固定
   するステツプと、 (e) その燃料棒とその測定装置とを一体に溶接す
   るステツプと、 (f) その圧力測定装置内の電磁駆動穴あけチツプ
   に少くとも１つの外部電磁界を加えて、そのチ
   ツプを回転させ且つ軸方向に移動させるステツ
   プと、 (g) その穴あけチツプで、その測定装置の端部と
   その燃料棒の栓に同時に穴をあけるステツプ
   と、 (h) その穴あけチツプをその燃料棒から引き抜い
   て上方位置に固定し、その燃料棒内の穴をその
   測定装置に開口させておくステツプと、 (i) その圧力測定装置内の核分裂ガス圧を測定す
   るステツプと、 を有する方法。 ２ 前記穴あけチツプは、連続的に又は振動的に
   軸方向に動かされる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 前記測定装置の端部と前記燃料棒の栓との同
   時穴あけは、その棒がその栓と一体的に回転し、
   前記外部磁界がその穴あけチツプを固定位置に固
   定し、損燃料棒中に、穴が、その棒の回転動作と
   軸方向への前進によつて形成される、ことにより
   なされる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ その棒の軸方向への前進は、軸方向への連続
   的又は振動的なものである特許請求の範囲第３項
   記載の方法。 ５ ２つの部分を有するケーシングを備え、その
   ケーシングは、 前記燃料棒上に置かれた下端プラグ（栓）とそ
   の中心に置かれた穴あけチツプとを有する下側部
   分と、 シリンダを有する上側部分であつて、そのシリ
   ンダの下端は前記下側部分に連通しており、その
   シリンダの上端はシールされており、さらにその
   シリンダは、そのシリンダの内圧に応じて形を変
   化させる核分裂ガスパラメータ測定手段を有し、
   その形の変化量はそのシリンダの外部から検出可
   能である、上側部分と、 少なくとも１つの開口を有し、上部下側部分と
   上側部分との間におけるトツププラグ（栓）と、 前記下側部分内で前記穴あけチツプを回転させ
   且つ軸方向に移動させる手段と、 前記下側端プラグと前記燃料棒との穴あけ後
   に、その穴あけチツプを前記トツププラグまで引
   き上げた位置に停止、固定させて、その燃料棒と
   前記上側部分内の前記パラメータ測定手段と間に
   開通路を設け、その結果核分裂ガスがその開通路
   を流れ、前記トツププラグの前記開口を通つて測
   定用の前記上側部分に流れる、手段と、 を備える、高い放射率を有する核燃料棒内の放出
   核分裂ガスの測定装置。 ６ 前記穴あけチツプの回転及び軸方向移動手段
   は、少なくとも１つの鉄製のシリンダと磁極を有
   し、その磁極の直径は前記下側部分の内部幅より
   も小さく且つその磁極はその穴あけチツプが挿通
   状態で固く取り付けられている中央の穴を有して
   おり、その穴あけはその磁極上の少なくとも１つ
   の外部電磁界の作用によつてなされる、特許請求
   の範囲第５項記載の装置。 ７ 前記下側のプラグ（栓）は、前記下側部分
   を、前記核燃料棒上の封止プラグ（栓）のくぼみ
   に一致させる外向きの円筒突出部を備える、特許
   請求の範囲第５項記載の装置。 ８ 前記下側のプラグ（栓）のくぼみは、前記穴
   あけチツプの前進のための案内路が供給されるた
   めに穴あけされる、特許請求の範囲第７項記載の
   装置。 ９ 前記穴あけチツプの回転及び軸方向移動のた
   めの手段は、そのチツプと一体の磁極を有し、そ
   のチツプは少なくとも１つの外部電磁界によつて
   駆動される、特許請求の範囲第５項記載の装置。 １０ 前記トツププラグは、その穴あけチツプを
   そのトツププラグに固定するため、前記穴あけチ
   ツプの伸びた端部分を受け入れる伸びた開口を有
   する、特許請求の範囲第５項記載の装置。 １１ 前記トツププラグは、前記上側及び下側部
   分間に、複数の開口を有する特許請求の範囲第５
   項記載の装置。 １２ 前記パラメータ測定手段は、前記核分裂ガ
   スの圧力変化を測定する装置であり、両端が閉じ
   られて軸方向に弾力のある金属ベローズを有し、
   下端は前記トツププラグに一体であり、上端は自
   由に動くことができ且つそれに取り付けたコアを
   有し、そのコアは差動トランスの可動部分であ
   る、特許請求の範囲第５項記載の装置。 １３ 前記上側部分の封止上端はそのベローズに
   取り付けられた前記コアのためのチユーブ状の管
   を有し、差動トランスの目盛り付けは、その装置
   の前記トツプ部分内にコントロールされた大気を
   供給することによつてなされる、特許請求の範囲
   第１２項記載の装置。 １４ 前記パラメータ測定手段は、伸び計であ
   る、特許請求の範囲第５項記載の装置。 １５ 前記パラメータ測定手段は、変移測定手段
   である、特許請求の範囲第５項記載の装置。