JPH0476596B2 - - Google Patents

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JPH0476596B2
JPH0476596B2 JP60254601A JP25460185A JPH0476596B2 JP H0476596 B2 JPH0476596 B2 JP H0476596B2 JP 60254601 A JP60254601 A JP 60254601A JP 25460185 A JP25460185 A JP 25460185A JP H0476596 B2 JPH0476596 B2 JP H0476596B2
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JP
Japan
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gas
seal
cask
cover
horizontal portion
Prior art date
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Application number
JP60254601A
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English (en)
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JPS61120094A (ja
Inventor
Edowaado Efu Aadeingu Rarii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS61120094A publication Critical patent/JPS61120094A/ja
Publication of JPH0476596B2 publication Critical patent/JPH0476596B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F3/00Shielding characterised by its physical form, e.g. granules, or shape of the material
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/12Closures for containers; Sealing arrangements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008Containers for fuel elements
    • G21F5/012Fuel element racks in the containers

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉から取り出した使用済燃料の
長期貯蔵技術に関し、より詳細には、封止時及び
その後の長期にわたる使用済燃料貯蔵時に漏洩テ
ストを行なうことができる極めて信頼性の高い使
用済燃料貯蔵キヤスク閉鎖機構に関する。
乾式貯蔵キヤスクは、使用済燃料を長期貯蔵す
るための一形態である。燃料集合体から発生する
熱が所定量、たとえば一つの集合体について0.5
〜1.0キロワツトに達する、多分10年間程度貯蔵
した後に、使用済燃料をキヤスクに移し、次いで
キヤスクを密閉して地上の貯蔵区域に移送して、
長期間貯蔵する。
この種のキヤスクに課される要求はかなり厳し
い。キヤスクは、長期間にわたる貯蔵中、周囲環
境からの化学的攻撃に侵されないものでなければ
ならない。更に、機械的に充分に頑丈であつて、
長期間にわたる貯蔵中及びキヤスクが手荒く取り
扱われたり落下等の事故にあう可能性のある輸送
中において、僅かの裂けや破損も起こさないもの
でなければならない。更に、キヤスクは、使用済
燃料から発生する熱を周囲環境に伝えるととも
に、使用済燃料から出る放射能から周囲環境を遮
蔽しなければならない。ジルコニウム合金製のハ
ウジングの劣化を防止するため、燃料棒の温度は
許容最大温度、たとえば375℃以下に保たなけれ
ばならない。キヤスクの内部で連鎖反応が持続す
ることがないようにする手段を備えなければなら
ない。即ち、実効臨界係数Keffは1未満であつ
て、自己持続反応が起こらないようにしなければ
ならない。上記の諸条件はキヤスクに苛酷な要求
を課し、キヤスクは完全に信頼できる方法でその
貯蔵機能を果たすものでなければならない。
貯蔵時には、複数のチヤンネル区画の各プレー
トの縁部と各壁部の間の小さな間隙で熱を容易に
伝達するヘリウムをキヤスクに充填することがあ
る。使用済燃料を入れると10万Kg(100トン)を
越える質量になることもあるキヤスクは、冷却フ
インを除いて、高さ約4.8m、直径約2.5mのもの
が代表的なキヤスクである。
本発明の主たる目的は、極めて信頼性の高い状
態でキヤスク内部に使用済燃料を密閉封入する閉
鎖機構を持ち、キヤスクの閉鎖作業時及びキヤス
ク閉鎖後にガス漏洩に対するシール(窓閉封止)
試験を行なうことができるキヤスクを提供するこ
とである。
上記の解決課題に鑑み、本発明の要旨は、第一
水平部分を含む段つき口部区域を持つ使用済核燃
料を受け入れるためのキヤスク基材部材と、前記
口部区域を閉鎖する蓋集合体とから成るキヤスク
閉鎖機構であつて、前記蓋集合体が、前記段つき
口部区域の第一水平部分上に載置される周縁区域
を持つ第一カバーと、前記第一カバーを前記口部
区域に取り付ける手段と、前記第一カバーと前記
第一水平部分の間に配設されてキヤスク内部から
のガスの漏洩を防止する第一ガス・シールとから
成り、前記第一カバーは、前記第一ガス・シール
の内側に設けられていて、ガスを注入して前記第
一ガス・シールを試験するための第一ガス通路
と、前記第一カバーの前記第一ガス・シールの外
側に設けられていて、試験中に前記第一カバー・
シールから漏出したガスを受け入れる第二のガス
通路とを有し、前記段つき口部区域は、前記第一
水平部分の上部に配設された第二水平部分を有
し、前記蓋集合体は前記第二水平部分上に位置す
る周縁部分を持つシール・カバーを更に有し、シ
ール溶接部が、前記シール・カバーと前記口部区
域の間に延伸していて、キヤスク内部から外部へ
のガスの逃出しを阻止する第二のガス・シールを
形成し、前記シール・カバーは、第二ガス・シー
ルの試験のために前記第一カバーと前記シール・
カバーの間に注入されたガスを受容する第三のガ
ス通路を有し、第三ガス通路には、第二ガス・シ
ールの内側に位置した着脱自在なシールが設けら
れていることを特徴とするキヤスク閉鎖機構にあ
る。
遮蔽蓋は、落下等の事故によつて加わる機械的
な衝撃に耐えることができる。遮蔽蓋は、好まし
くは、キヤスクの基体部材の口部区域と協働する
エラストマー製のOリングと、給水パイプすなわ
ちスタンドパイプ(standpipe)を収納する閉鎖
可能なチヤンネルと、一時的にスタンドパイプに
挿入設置したホースを介して水を取り出しながら
ガスをキヤスクに注入する閉鎖可能なガス通路と
から成る。水を除去した後、第一カバーを取り付
け、その後シール・カバーを所定位置に溶接する
と、溶接部が第二のガス・シールを形成する。シ
ール・カバーには、カバー取り付け時に第一シー
ルを通過するガスの漏洩の重複チエツクを行いか
つ長期間にわたる貯蔵中における漏洩試験ができ
るよう、閉鎖可能なガス通路が設けられている。
キヤスク内部の圧力が所定レベルに達すると警
報信号が出されるよう、キヤスク内部と連通する
圧力検知装置をキヤスク基体部材の空洞部の内部
に取り付けておくのが好ましい。この警報信号
は、即時に対応が必要な異常事態を示すか、ある
いは単に念のために変換器の目盛を較正しなけれ
ばならないことを示すものである。警報信号が出
されたときには、変換器の目盛を較正するためガ
スの注入ができるように、キヤスク基体部材の内
部に空洞部に続く閉鎖可能なガス通路を設ける。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
原子炉に燃料を供給する典型的な燃料集合体2
0を第1図に示す。燃料集合体20は、下部ノズ
ル22及び上部ノズル24を有し、これらのノズ
ルの間に複数の細長い燃料棒26が配設されてい
る。各燃料棒26は、たとえば市販されているジ
ルカロイ−4(Zircalloy−4)のようなジルコニ
ウム合金製の円筒形ハウジングを持ち、U−235
が濃縮された核分裂可能な燃料ペレツトが充填さ
れている。燃料棒26の集合体の内部のノズル2
2及び24の中間部には、管状ガイド(図示せ
ず)が配設され、移動自在に取り付けられた制御
棒(図示せず)及び計測機器類(図示せず)が収
納されている。これらの管状ガイドの両端部にノ
ズル22及び24が取り付けられて、燃料棒26
の骨格支持体が形成されるわけであるが、前記燃
料棒はノズル22及び24に永続的に取り付けら
れるわけではない。支持格子28は複数の孔部を
有し、これらの孔部を介して燃料棒26が延伸
し、管状ガイドが延伸してこれら部材を一体に束
ねている、商業的に入手できる燃料集合体は、設
計にもよるが、179本から264本の燃料棒から成
る。代表的な燃料集合体は、長さが約4.1メート
ル、幅が、17.9cmで、質量は約585Kgである。
加圧水型原子炉中で約3年間使用されると期間
経過後、燃料集合体20のU−235の濃縮度が落
ちる。更に、燃料棒26中には、半減期の異なる
各種の核分裂生成物が存在する。これらの核分裂
生成物は、燃料集合体20が原子炉から取り出さ
れたときには強い放射能及び熱を出しており、従
つて、集合体20は水中に溶解した硼酸塩類液
(以下「硼酸水」という)を入れたプールに移動
させて、短期間貯蔵しなければならない。このよ
うなプールを第2図に参照符号30を付して示
す。
プール30は、一般には、深さ12.2メートルで
ある。プール30の底面に位置する多数の使用済
燃料ラツク32には、複数の燃料集合体20を鉛
直向きに収納するために、貯蔵スロツト34が設
けられている。プール30の底面には、キヤス
ク・パツド36が配置されている。
燃料集合体20がプール30の内部に貯蔵され
ている期間中に、燃料棒26の内部の使用済燃料
の組成が変化する。半減期の短い同位元素類が崩
壊し、それに従つて、比較的半減期の長い同位元
素類の割合が増える。従つて、一定期間中に燃料
集合体20から発生する放射能レベル及び熱は比
較的迅速に低下して、熱及び放射能の低下率が極
めて小さくなる状態に達する。しかしながら、こ
の低下したレベルでも、燃料棒26は将来にわた
つて無期限に確実に周囲環境から隔離されなけれ
ばならない。
第3図において、キヤスク40のキヤスク基体
部材38は、床42と、円筒形壁部46によつて
形成される中空内部44とを持つ。基体部材38
は、厚さが約25cmで周囲環境をガンマ線から保護
する役割を果たす炭素鋼から成る。たとえば、部
分48をターンテーブル上に載置し、ステンレス
鋼溶接棒を使用して内側部分に連続螺線路で溶接
を施すことにより床42及び壁部46を覆つてい
る部分48にステンレス鋼製のカバーを施し、ス
テンレス鋼表面が部分48の内部44を被覆する
構成にして、内部を化学的侵食から保護する。基
体部分38は、厚さ約7.0cmの中性子吸収物質5
2で囲繞されているが、中性子吸収物質として樹
脂を使用することができる。中性子吸収物質とし
て使用するに適した樹脂の一例は、イリノイ州、
パーク・リツジ、ルネツサンス・ドライブ1420の
ビスコ・プロダクツ社(Bisco Products Inc.,
1420 Renaissance Drive,Park Ridge,
Illinois)から商品番号NS−3(Stock No.NS−
3)で市販されている。物質52を取囲んでいる
のはキヤスク40を周囲環境から保護するステン
レス鋼製の外側層54である。キヤスク40は、
更に、好ましくは炭素鋼を周囲環境による化学的
侵食から保護するよう処理された炭素鋼製の複数
の冷却フイン56を有する。フイン56は、部分
48に溶接されていて、中性子吸収物質52及び
層54を貫いて延伸している。図示しなかつた
が、取り扱い処理を容易にするために、基体部材
38の上面及び下面に一対のトラニオンを取り付
けるのが好ましい。
引続いて第3図を参照すると、格子かご集合体
58は、主プレート62,64,66,68及び
70からなる第一プレート組60と、主プレート
74,76,78,80及び82から成る第二プ
レート組72とを有する。これらのアルミニウ
ム・シートは、高さ約3.7m、厚さ約2.0cmのアル
ミニウム・シートからつくることができる。製造
時に、第一組60の各金属プレートには上向きに
配向する複数のスロツト(図示せず)を設け、こ
れらのスロツトは各プレートの底部から中央部分
にまで延びていて、約26.3cmの間隔で配置されて
いる。第二組72の各プレートには、上記スロツ
トと対応する複数の細長いスロツト(図示せず)
が設けられており、各プレートの上部から中央部
分に延びており、約26.3cmの間隔で配置されてい
る。第一組と第二組のプレートを互いのスロツト
を挿入し合わせて組み立て(丁度櫛を向かい合わ
せにして噛み合わせた後、櫛を互いに組み合わせ
るのとよく似た方法で組み立て、次いで、全長隅
肉溶接により相互交差体を溶接する。このような
構成により、中心間距離が約26.3cmで床42にほ
ぼ垂直な方向に延びる軸を持つ複数の細長い貯蔵
スロツトからなる行列(または格子)ができるこ
とは容易に理解できる。格子かご集合体58は、
主プレートの第一組60及び第二組72による行
列の周縁部に溶接された多数の小プレート86を
有する。第3図に示すように、各プレートの縁部
は、壁部46に溶接された床42にほぼ垂直な方
向に延伸している細長いチヤンネル区画88に移
動自在に挿入されている。キヤスク40の使用時
には、ほぼ正方向の断面を形成し炭化硼素等の
「中性子毒」(neutron poison)材料から成る複
数のシートを支持しているステンレス鋼製の壁部
を持つ細長いセル(図示せず)を貯蔵スロツト8
4に挿入することができる。次に、燃料集合体2
0をセル中に挿入しヘリウム雰囲気中で長期間貯
蔵することになるが、その間の燃料集合体20か
ら発生する熱はかご集合体58を介し、チヤンネ
ル区画88の狭いヘリウムで満たされた間隙を介
して壁部46に伝えられて放熱される。あるい
は、貯蔵スロツト84を利用しセル(小区画)の
ない統合金属容器(consolidated canisters)内
に貯蔵することもでき、集合状態にした燃料及び
燃料集合体を同一キヤスクの異なる貯蔵スロツト
の内部に貯蔵することもできる。
以上の要約を背景技術として考慮して、格子か
ご集合体58に取り付けられた床42にほぼ垂直
な方向に延びるスタンドパイプ(配水パイプ)9
0が第3図に示されている。第4図に示すよう
に、パイプ90の底部には水抜き切り欠き部92
が設けられ、キヤスク40の水抜きを行うときに
は、硼酸水がパイプ90の内部に達するようにす
ることができる。この作業については後述する。
格子かご集合体58は床42から少し上方に離さ
れており、切り欠き部92を流れる水流の妨げに
はならない。水抜き作業中はキヤスク40を少し
傾けて切り欠き部92に向かう水流を流し易くす
るか、あるいは床42に切り欠き部92に向かう
僅かな傾斜をつけておく。
第4図を参照して説明を続けると、アルミニウ
ム製の三角形底面を持つ支持部材94が集合体5
8のプレート64及び74に溶接されている。部
材94は開口部(図示せず)を持ち、パイプ90
がこの開口部を貫通しており、部材94は溶接部
96によりパイプ94に接合されている。同様
に、パイプ90が貫通する孔部を持つ、上面が三
角形の支持部材98がプレート64及び74に溶
接されている。しかしながら、パイプ100は部
材98に溶接されておらず、キヤスク40内の温
度が変動して集合体58及びパイプ90の熱膨張
が異なる場合でも、パイプ90が格子かご集合体
58にストレスを与えることがないようにされて
いる。
次に、第5図を参照して、基体部材38は、水
平部分104,106,108及び110を有す
る段つき口部区域102の上方で終端する。部分
104は、鉛直部分112,114及び116を
有する。ステンレス鋼製の被覆層50が段つき口
部区域102の上方に延伸している。ねじつき口
部118が水平部分104に設けられており、ね
じつき孔部120が水平部分106に設けられて
いる。
第5図を参照して説明を続けると、蓋集合体1
22は、遮蔽蓋124と、炭素鋼製の第一カバー
126と、ステンレス鋼製のシール・カバー12
8とから成る。遮蔽蓋124は、ステンレス鋼被
覆層132を持つ炭素鋼部分130から成り、上
述したように溶接により被覆層をかぶせることが
できる。部分130には環形凹部134が設けら
れており、被覆層形成作業中に上記凹部134に
延伸することになる。凹部134の内部のステン
レス鋼部分には、鳩の尾形の断面形状を持つ環形
凹部136が切り込まれている。エラストマー材
料製Oリング138が凹部136に入つており、
遮蔽蓋124製造時に永久的に蓋124に組み込
まれるので、蓋124をキヤスク基体部材38の
上に取り付ける直前にOリングを所定位置に置く
必要はない。Oリング138を受容する水平部分
104上のステンレス鋼被覆50の部分には機械
加工によりOリング138を適切な位置に位置さ
せるために平らな面を形成してある。
第5図を更に参照して、チヤンネル140は、
円錐形下部142と、ステンレス鋼製プラグ14
8の頭部146を受容する形状の上部144とを
有する。頭部146の内部の環形凹部156が金
属製のOリング152を受容する。Oリング15
2の側部は、プラグ148の製造の際に凹部15
0の壁部の数カ所に点状に接着剤を少量塗布する
ことにより、凹部150の壁部に接続するが、O
リング152の封止面が接着剤で汚染されないよ
う注意を払う。別法として、凹部150に隣接し
た複数の凹部(図示せず)に組み込まれOリング
152に向かつて延伸してOリング152を所定
位置に保持する二つのクランプ(図示せず)を設
けることにより、Oリング152をプラグ148
に捕捉保持することもできる。Oリング152を
上記の方法で捕捉保持すれば、プラグ148は一
体のユニツトとして取り扱える。頭部146の周
縁部に置いたねじを切つていない孔部154のリ
ングが、遮蔽蓋124のねじつき孔部124に受
容された下部を持つキヤツプねじ156を収容し
ている。
第5図を参照して説明を続けると、弁159が
チヤンネル140の内部のスタンドパイプ90の
端部の少し上方に位置していて(スタンドパイプ
90の熱膨張を許容するため)、弁159は、蓋
124に溶接された弁ハウジング161と、ハウ
ジング161の内部に移動自在に取り付けられた
弁体163と、弁体163の一方端部に捕捉され
た金属製Oリング165及び167と、ハウジン
グ161の下端部に固定され弁体163を上方に
押圧しているばね169と、弁体163の内部に
移動自在に収納されたボール171を下向きに押
圧するばね173とから成る。以下で説明するよ
うに、弁159はスタンドパイプ90の内部の弁
駆動体175と協働する。弁駆動体175は、ス
タンドパイプ90の内部に固定されかつ内部に通
路リング179を持つプレート177を有する。
プレート177の厚みとスタンドパイプ90の周
囲の遮蔽リング183とによつて、ばね169及
び173は中性子束の完全な影響を受けないよう
保護されている。
更に第5図を参照して、ガス通路160は、拡
大中間部分162と、ねじつきステンレス鋼プラ
グ168の頭部166を収納する上部とから成
る。頭部166には環形凹部が設けられ、上述と
同様にして金属製Oリング170が上記の環形凹
部に捕捉保持されている。部分162の上部区画
172にはプラグ168を受容するねじが切られ
ている。部分162の上部区画172の内部に
は、迅速切り離しカツプリング174が取り付け
られている。カツプリング174は、内部ボール
弁(図示せず)を有し、ガス管の対応する迅速切
り離しカツプリングとスナツプ接続される形状で
ある。この目的に適した迅速切り離しカツプリン
グ又は急速継手は当該技術分野で周知であり市販
もされている。
更に、第5図において、遮蔽蓋124は厚みが
減少した周縁部176を持ち、ねじを切つていな
い孔部178が前記周縁部176を貫通して延び
ている。
次に、第5図及び第8図を参照して遮蔽蓋12
4の取り付けについて説明する。キヤスクの基体
38をキヤスク・パツド36(第2図参照)まで
下げる前であつて、好ましくは基体38の組立中
に、複数のスタツド180にシーラント(封止
体)を塗布し、ねじつき孔部118にねじ込む。
水を孔部120の外部に保持するために、押えね
じ182にもシーラントを塗布して一時的に孔部
120に組み込む。燃料集合体20が基体部材3
8に装入され、しかも部材38は未だキヤスク・
パツド36上に位置しているときに、遮蔽蓋12
4を取り付ける。取り付けの初期段階では、プラ
グ148(捕捉されたOリングを含む)とプラグ
168(捕捉されたOリング170を含む)と
は、遮蔽蓋124には存在しない。遠隔操作によ
り、蓋124を基体部材38に当たるまで下げ、
基体部材と位置を合わせ、スタンドパイプ90が
チヤンネル140の部分142に挿入されかつス
タツド180が孔部178に挿入される位置に位
置させる。次に、ナツト184をスタツド180
に螺着し、水除去ホース186をチヤンネル14
0に挿入して金属製Oリング167によりホース
186の端部との密閉封止を行う。ホース186
により更に下向きの力を加えると、弁体68の位
置が変わつて、ついには、金属製Oリング165
がスタンドパイプ90の端部に当たり密封封止が
行われる。後述の密封封止が行われる直前に、ピ
ン181がボール171を変位させ、スタンドパ
イプ90から通路179及び弁159を介してホ
ース186に至る流路ができる。迅速切り離しカ
ツプリングで終端しているヘリウム供給管186
をガス通路160に挿入し、カツプリング188
をカツプリング174とスナツプ係合し、カツプ
リング174の内部の弁を開く。ヘリウムをキヤ
スク40に噴射注入し、同時に硼酸水をホース1
86を介して除去して汚染物除去設備に圧送す
る。硼酸水除去中にキヤスク40の内部にある使
用済燃料により硼酸水が沸騰温度にまで上昇する
ので、痕跡量の最後の水を除去するために長時間
乾燥する必要はない。水抜き終了後、ホース18
6及び管188を取り外すと、迅速切り離しカツ
プリング174及び弁159がヘリウムをキヤス
ク40の内部に保持する適宜な遮蔽物として働
く。次に、キヤスク40をプール30から取り出
し乾燥させ、押えねじ182を取り外し、水平部
分106を研磨して、第一カバーを取り付ける準
備をする。蓋124は所定位置にあるけれども、
蓋124を貫通する放射線束は健康に害を与える
強さであるので、取り付けは遠隔操作によつて行
う。遮蔽蓋124は、たとえば事故による落下や
輸送中にキヤスク40を水平位置に配設する際の
事故等に起因する衝撃に対する第一の保護物とな
る。
第5図に戻つて、第一カバー126は、周縁部
に36個のねじを切つていない孔部192を持つリ
ングから成り、孔部192の上部が押えねじ18
2の丸頭部を収納するために拡大している。ガス
通路194は拡大中間部分196と、ねじつきプ
ラグ202の頭部200を収容する上部とを持
つ。頭部202は環形凹部を有し、この環形凹部
が金属製Oリング204を収容していて、Oリン
グ204は上述と同様にして凹部内に捕捉保持さ
れている。中間部分196はプラグ200を受容
するねじ切り区域206を持つ。部分196の内
部のねじ切り区画206から離れた個所に迅速切
り離しカツプリング208を取り付ける。
第5図を参照して説明を続けると、ガス通路2
10は、拡大中間部212と、ねじつきプラグ2
18の頭部216を収納する上部214とを持
つ。頭部282は環形凹部を有し、この環形凹部
の内部に上述と同様にして、金属製Oリング22
0が捕捉保持されている。中間部分212は、プ
ラグ218を受容するねじ切り区画222を持
つ。迅速切り離しカツプリング224が部分21
2の区画222から離れた個所に取り付けられ
る。
第5図を参照して更に説明を続けると、第一カ
バー126の下面には、鳩の尾形の断面を持ち内
部にエラストマー材料製のOリング228を捕捉
保持できる環形凹部226が設けられている。凹
部226と同心円状の環形凹部330が第一カバ
ー126にも設けられている。凹部226と23
0とは互いに隣接しており、これらの凹部226
及び230の中間の領域とガス通路210とが連
通している。ばね付勢Cリング232が、後述す
るように、凹部230の内部に捕捉保持されてい
る。キヤスクの基体部材38の組立時に、リング
228及び232を受容する水平部分106の区
画に機械加工を施して平らな面を形成させる。
次に第6図及び第7図において、Cリング23
2は、一部分がステンレス鋼製カバー236に囲
繞された螺線形のばね234を持つ。この種のば
ね付勢Cリングは市販されている。第二カバー1
26には、凹部230の周囲に等間隔で3個所に
更に別の凹部336が設けられている。これらの
凹部236には押えねじ240により取り付け耳
部238が固定されている。取り付け耳部238
の複数のフインガ242は、ばね234のコイル
の中間部分に延伸して、凹部230の内部でリン
グ232を捕捉する。
次に、第5図と9図を参照して、第一カバー1
26の取り付け手順を説明する。リング228及
び232を捕捉保持するがプラグ202及び21
8(捕捉保持されたOリング204及び220を
有する)は取り外されたカバー126を、孔部1
92が孔部120と一致するよう基体部材38上
に位置させる。次いで、ねじ182を組込む。ば
ね付勢Cリング232が蓋集合体122の第一の
ガス・シールとなり、またガス通路194及び2
10の設置により、第一カバー126を取り付け
たときに第一シールの試験を行うことができる。
迅速切り離しカツプリング246で終端している
ヘリウム供給管244を通路194に挿入し、カ
ツプリング246をカツプリング208とスナツ
プ係合させる。同様にして、迅速切り離しカツプ
リング250で終端している試験用の管248を
通路210に挿入する。約2気圧のヘリウムを管
244を介して遮蔽蓋124と第一カバー126
の間の空間に注入する。好ましくは管248に接
続されたガスクロマトグラフ・ヘリウム漏洩検出
器により、漏れを測定する。この目的に適する漏
洩検出器は市販されている。最大許容漏洩速度の
一般的な数値は、標準温度及び圧力において、1
秒当たりヘリウム10-4cm3である。
ばね付勢Cリング232は、初期組込み位置に
着座している限り、優れた密閉特性を発揮する。
上述の試験手順の目的は、リング232が適切な
位置に着座しているかどうかを知ることである。
微小なグリツトの粒子、Cリングの僅かな欠陥ま
たは凹部330もしくは部分106の密封面の僅
かな欠陥により、許容限度を越える漏れが生じ
る。本発明のキヤスク閉鎖機構の他のリング類
は、リング232ほど厳格な制約を受けないの
で、試験する必要はない。プラグ148,16
8,202及び218は本質的に極めて信頼性が
高いものであり、いずれにせよ比較的寸法も小さ
く、僅かな欠陥が生じた場合でも過度の漏洩は生
じない。エラストマー材料製のOリング138は
長期間にわたるガス封止の信頼性が高くはなく、
使用済燃料から発生する熱によつて品質が低下す
る。Oリング138は、水除去工程で通路160
を介してヘリウムが注入されるときに、遮蔽蓋1
24と基体部材38とを封止することを主要目的
とするものである。同様に、エラストマー材料製
のOリング228も長期間の封止を行うには信頼
性が乏しいものであり、リング232の試験時に
ヘリウム検出器によるサンプル採取のためにリン
グ232の周囲に分割された区域を形成する役割
を果たすに過ぎない。
もう一度第5図を参照して、ステンレス鋼製カ
バー128はガス通路252を有し、このガス通
路252の内部に迅速切り離しカツプリング25
4が取り付けられる。通路252は、ねじつき区
画256と、ねじつきプラグ260の頭部を収容
する部分258とを持つ。ねじつきプラグ260
の頭部には環形凹部があり、上述したように金属
製Oリング262が上記凹部に捕捉保持されてい
る。
次に第5図及び第10図を参照してシール・カ
バー128の取り付けについて説明する。カバー
128を水平部分108上に位置させた後は、蓋
集合体122から逸出する全放射能は適度のレベ
ルに下がるので、以降の密閉作業は遠隔操作によ
らずに行なつても安全である。シール・カバー1
28の周縁部を溶接部264により水平部分11
0に溶接すれば、溶接部264が本発明の閉鎖機
構の第二のガス・シールとなる。ガス通路252
の内部でカツプリング254とスナツプ係合され
た迅速切り離しカツプリング268で終端するヘ
リウム供給管266を介して、約2気圧のヘリウ
ムを第一カバー126とシール・カバー128の
中間区域に注入する。ガスクロマトグラフ・ヘリ
ウム漏洩検出器またはその他の漏洩検出装置を用
いて、溶接部264の周囲の漏れを試験する。そ
の後、厚さ約7.0cmの中性子吸収物質272の層
及びステンレス鋼製の外側層274を持つ上部カ
バー270を接着によりシール・カバー128に
かぶせる。カバー270はプラグ278を収容す
る円筒形開口部276を有し、後日に溶接部26
4の試験をすることが望まれるときには、上記の
円筒形開口部を利用してプラグ260に手を入れ
ることができる。プラグ278は、ステンレス鋼
製外側層282を持つ中性子吸収物質280から
成る。上部カバー270をかぶせた後、中性子吸
収物質286から成る本体部とステンレス鋼製の
外側物質288とを持つリング・カバー284を
所定位置に溶接して、閉鎖作業が完了する。その
後は、キヤスク40と内部に収納された使用済燃
料を遠く離れた貯蔵場所に輸送できる。貯蔵場所
を第11図に図示したが、この図に示すようにキ
ヤスク40は人里離れた区域の補強コンクリート
製支持体290の上に乗つており、キヤスク40
を支持体290に輸送するとき及びキヤスク40
の定期的な監視のときに使用するアクセス道路を
設けるのが望ましい。
キヤスク40の貯蔵中は、定期的な視認による
監視に加え、連続的に電子技術による監視を行な
つて、ガスの漏洩によりラドン等の核分裂生成物
が周囲環境に達する危険があることをを示すキヤ
スク40内部の圧力の所定位置への低下が起こつ
た際には警報が出されるようにしておくのが望ま
しい。第5図に戻つて説明すると、本発明の閉鎖
機構には、所望に応じて監視装置を設けてある。
第5図において、基体部材38には、ガス通路2
96と連通する空洞部294が設けられている。
空洞部294は、ガス通路298を介して、キヤ
スク40の内部と連通している。空洞部294
は、通路298と連通する第一円筒形部分300
と、通路300と連通する第二円筒形通路302
と、通路302と連通する第三円筒形通路304
とを有する。捕捉保持された金属製Oリング30
8を有するガス圧力検知装置306が通路300
の内部に組み込まれている。装置306で使用す
るに適した変換器は市販されている。一例を挙げ
ると、マサチユーセツツ州、バーリントンの
MKSインスツルメント社(MKS Instruments
Inc.,Burlington,Massachusetts)から商品名
221AD−10000で入手できる差動型キヤパシタン
ス・マノメータ(differential capacitance
manometer)を使用できる。通路302は、捕
捉保持された金属製Oリング314を持つ第一プ
ラグ部材312を組込むねじつき区画310を有
する。部材312の中空円筒形部分316は集合
体306の背面部にまで延伸し、集合体306を
通路300の端部と強制的に密着させ、しかも集
合体306の背面をガス通路296と連通させて
いる。プラグ部材312には、更に、プラグ部材
312を通つて電気信号を伝えるために、真空密
閉侵入プラグ318が設けられている。この種の
プラグは当該技術分野で知られており、セラミツ
クス材料を介してプラグ部材312の残部を形成
する金属に延びるワイヤを有する。ガス圧力装置
306から出た複数のリード線319が、部分3
16及びプラグ318の中空内部を利用して、第
一プラグ部材312を貫通している。
更に第5図を参照して、第三通路304はねじ
切り区画322を有し、第二プラグ部材324を
上記のねじ切り区画にねじ込むことができる。部
材324には捕捉保持された金属製Oリング32
6と、上述のように導電体が内部を貫通している
セラミツクス材料製の真空密閉侵入プラグ328
とが配設されている。プラグ部材312及び32
4の隣接面の形状は、プラグ318及び328の
間に延びるリード線332を収納する空洞部33
0を画成する形状である。上記の説明からわかる
ように、ガス圧力検出装置306はキヤスク40
の内部に露出しており、3個の金属製Oリング3
08,314及び326が空洞部294を密閉封
止し、装置316からの信号はリード線319、
プラグ318、リード線332及び挿入体328
を介して外部で利用できる。従来公知の特性の外
部監視装置(図示せず)が装置306に電気的に
接続されていて、キヤスク40の内圧が所定限界
まで低下したことがガス圧力検出器306によつ
て表示されたときには、警報信号が出される。こ
の警報信号を監視ステーシヨンに送り、ベルを鳴
らすかあるいはその他の方法で注意を喚起するこ
ともでき、支持体290上のキヤスク40に隣接
して位置し周期監視見回り時の観察に使用される
視認装置(図示せず)を作動セツトすることもで
きる。
警報信号は必ずしもキヤスクの健全性が損なわ
れたことを意味するものではない。装置306の
内部の圧力変換器から誤信号が出た結果、警報が
出る場合のほうが遥かに多い。変換器の電気特性
は時間の経過に伴なつて徐々に変化しがちであ
り、このような電気的な「ドリフト」は特に変換
器がキヤスク40の内部の苛酷な雰囲気下に置か
れたときには起こり易い。従つて、警報信号を受
けたときには、キヤスク40をプール30に戻す
前に、変換器を再較正して警報信号が有効なもの
であるかどうかを確かめるのがよい。
第5図を参照して説明を続けると、ガス通路2
96は、プラグ部材336が挿入されている凹部
334で終端している。プラグ部材336には捕
捉保持された金属製Oリング338と、基体部材
38のねじつき孔部342と位置合わせされる平
滑な孔部340とが設けられている。押えねじ3
44を使用して、部材336とシール通路296
とを取り付ける。組立後、プラグ部材336の周
縁部を溶接して第二遮蔽部を形成させる。金属製
Oリング308及び338並びにプラグ部材33
4の溶接部により、通路296を通るガスの逸出
が防止できることは明らかであろう。
第5図を参照して説明を続けると、プラグ部材
336の溶接後に、厚さ約7.0cmの中性子吸収物
質350から成る本体部とステンレス鋼製の外側
層352とを持つ円筒形プラグ部材348が組み
込まれる。同様にして、プラグ部材348の組み
込み後に、中性子吸収物質356から成る本体部
とステンレス鋼製の外側層358とを持つ円筒形
プラグ部材354がプラグ部材224にかぶせら
れる。
警報信号を受けたときには、技術者はまず最初
にキヤスク40の周辺、特にプラグ部材348及
び354の領域の放射能を測定する。プラグ部材
348及び354の周囲の放射能レベルが許容限
度内であるという測定結果が出れば、部材348
を取り外し機械加工により溶接された密閉封止プ
ラグ部材336を取り外してもよいことが示され
たことになる。上記の溶接部を取り外して再び放
射能を測定し、許容レベル内であれば押えねじ3
44を緩めてはずし、プラグ部材336を取り外
す。次に、迅速切り離しカツプリングで終端して
いる管を通路296に挿入し、ヘリウムを注入し
て通路300の内部の圧力を所定のレベルにして
装置306の内部の変換器の較正を行う。この再
較正により警報信号が見せかけのものであり真の
警報ではない場合には、プラグ部材336及び3
48を再び組みつければよい。
上記に説明からわかるように、本発明による使
用済燃料キヤスク閉鎖機構は、信頼性の高い重複
密閉封止部を持つ機械的に頑丈な閉鎖体を提供す
る。蓋集合体は、キヤスクの水抜きを容易にし、
第一ガス・シール及び第二ガス・シールを容易に
試験できる構造である。本発明の閉鎖機構は、長
期間にわたつて、キヤスクの内部圧力を監視し、
監視変換器の再較正を行い得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、典型的な燃料集合体の斜視図であ
る。第2図は、使用済燃料集合体の短期貯蔵を行
うプールの平面図である。第3図は、貯蔵キヤス
クの基体部材と、基体部材の内部にあつて、使用
済燃料集合体を収納する貯蔵みぞ行列を提供し、
使用済燃料集合体から発生する熱をキヤスク壁部
に伝えかつキヤスクの水抜き時に使用するスタン
ドパイプを支持する格子かご集合体とを示す断面
図である。第4図は、第3図に示したスタンドパ
イプの斜視図であり、格子かご集合体のスタンド
パイプの取り付けを示す図である。第5図は、キ
ヤスク基体部材の口部区域の一部分及び取付け後
における蓋集合体を示す断面図である。第6図
は、第一カバーに捕捉されて第一ガス・シールを
形成している金属製のばね付勢Cリングを示す断
面図である。第7図は、第6図のCリングの一部
分を示す斜視図である。第8図は、遮蔽蓋部材の
取り付け後におけるキヤスク基体部材の上部を示
す斜視図であり、キヤスクから水を抜く際に内部
の閉鎖可能な開口部に接続される水抜きホース及
びガス管を示す図である。第9図は、第一カバー
取り付け後におけるキヤスク基体部材の上部を示
す斜視図であり、第一ガス・シールの試験の際に
閉鎖可能なガス通路に取り付けられる複数のガス
管を示す図である。第10図は、シール・カバー
取り付け後の第二シール試験時において閉鎖可能
なガス通路内へのガス管の挿入を示す図である。
第11図は、長期貯蔵時のキヤスクを示す斜視図
である。 38……基体部材、102……段つき口部区
域、122……蓋集合体、126……第一カバ
ー、182……ねじ、194……第一ガス通路、
210……第二ガス通路、232……第一ガス・
シール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第一水平部分を含む段つき口部区域を持つ使
    用済核燃料を受け入れるためのキヤスク基材部材
    と、前記口部区域を閉鎖する蓋集合体とから成る
    キヤスク閉鎖機構であつて、前記蓋集合体が、前
    記段つき口部区域の第一水平部分上に載置される
    周縁区域を持つ第一カバーと、前記第一カバーを
    前記口部区域に取り付ける手段と、前記第一カバ
    ーと前記第一水平部分の間に配設されてキヤスク
    内部からのガスの漏洩を防止する第一ガス・シー
    ルとから成り、前記第一カバーは、前記第一ガ
    ス・シールの内側に設けられていて、ガスを注入
    して前記第一ガス・シールを試験するための第一
    ガス通路と、前記第一カバーの前記第一ガス・シ
    ールの外側に設けられていて、試験中に前記第一
    カバー・シールから漏出したガスを受け入れる第
    二のガス通路とを有し、前記段つき口部区域は、
    前記第一水平部分の上部に配設された第二水平部
    分を有し、前記蓋集合体は前記第二水平部分上に
    位置する周縁部分を持つシール・カバーを更に有
    し、シール溶接部が、前記シール・カバーと前記
    口部区域の間に延伸していて、キヤスク内部から
    外部へのガスの逃出しを阻止する第二のガス・シ
    ールを形成し、前記シール・カバーは、第二ガ
    ス・シールの試験のために前記第一カバーと前記
    シール・カバーの間に注入されたガスを受容する
    第三のガス通路を有し、第三ガス通路には、第二
    ガス・シールの内側に位置した着脱自在なシール
    が設けられていることを特徴とするキヤスク閉鎖
    機構。 2 前記第一カバーと前記第一水平部分との間で
    前記第一シールの外側に別のシールが配設され、
    前記第二ガス通路が、前記第一シールと前記別の
    シールの中間部分と連通していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の閉鎖機構。 3 前記第一ガス・シールが、ばね付勢金属製C
    リングから成り、前記Cリングを前記第一カバー
    内に捕捉するみぞが設けられ、前記の追加配設さ
    れたシールが前記第一カバー内に形成されたもう
    一つのみぞの内部に位置し前記Cリングの周囲に
    配設された可撓性Oリングから成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項に記載の閉鎖機構。 4 前記第一ガス通路を閉鎖する第一手段が設け
    られ、前記第二ガス通路を閉鎖する第二手段が設
    けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項、第2項または第3項に記載の閉鎖装置。 5 前記口部区域が前記第一水平部分の下部に配
    設された第三水平部分を有し、前記蓋集合体が前
    記第三水平部分上に位置する周縁部分を持つ遮蔽
    蓋と、前記遮蔽蓋を前記口部区域に取り付ける手
    段と、前記遮蔽蓋及び前記第三水平部分の両方と
    接触して更に別のガス・シールとなる手段とを有
    し、前記遮蔽蓋には第四ガス通路が設けられてい
    て第四ガス通路には前記更に別のガス・シールの
    内側に着脱自在のシールが配設されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項の何
    れかに記載の閉鎖機構。 6 前記遮蔽蓋が拡大下方部分を持つチヤンネル
    を有することと、前記キヤスク基体部材の内部に
    スタンドパイプが延伸していることと、前記チヤ
    ンネルを密閉する手段が設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第5項に記載の閉鎖機
    構。 7 前記キヤスク基体部材の内部には該基体部材
    の外側から延伸する空洞部があることと、前記空
    洞部と前記キヤスクの内部の間に第五ガス通路が
    延伸し、前記空洞部と前記キヤスク基体部材の外
    側との間には第六ガス通路が延伸していること
    と、圧力モニタ装置が、前記第五ガス通路を介し
    てガス圧を検知し、前記第六ガス通路を介して、
    圧力モニタ装置の再較正のためのガスを受け入れ
    るよう前記空洞部の内部に設けられていること
    と、前記空洞部を密閉する手段及び前記第六ガス
    通路を密閉する手段が設けられていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項乃至第6項の何れか
    に記載の閉鎖機構。
JP60254601A 1984-11-13 1985-11-12 使用済核燃料貯蔵キヤスクの閉鎖機構 Granted JPS61120094A (ja)

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