JPH08292287A - 使用済み燃料貯蔵の監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】燃料収納管４よりサンプリング管１０が接続
し、間の管の容量を一定にした弁９，弁８を経て他のサ
ンプリング管１０と接続して１本となり、放射線検出器
１１と排気ポンプ１２に接続する。サンプリング方法は
複数の収納管について弁９のみを閉じてサンプリング管
内を排気した後、弁８を閉じて弁９を開き弁８と弁９の
間にサンプリングガスを取り、弁９を閉じて弁８を開
き、ガスを回収し放射線検出器１１で検査する。 【効果】各燃料収納管のサンプリングガスの量が等し
く、燃料収納管どうしのガスの混入のない複数の燃料収
納管による同時サンプリングが可能であり、使用済み燃
料の監視を作業量を減らしつつ精度良く行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用済み燃料貯蔵の監
視方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する使用済み燃料
の乾式貯蔵として、使用済み燃料を燃料収納管に収納，
密封し、その燃料収納管の外部を空気が対流することに
より使用済み燃料から発生する熱を除去する貯蔵方法が
ある。使用済み燃料の貯蔵は数十年に及び、その間使用
済み燃料から発生する放射性物質が外部に漏れないよう
に監視する必要がある。

【０００３】放射性物質の漏洩監視方法として特公平5
−11598号公報では、各燃料収納管にパイプが接続し、
そのパイプは一つの弁を経て他方で複数の燃料収納管に
共通なマニホルドに接続し、そのマニホルド内に放射線
モニタ装置を設けて燃料収納管内の空気をサンプリング
し、使用済み燃料貯蔵の監視を行う方法を示している。
また特公平3−78960号公報では燃料貯蔵容器内部の圧力
変化を測定し、燃料貯蔵容器から燃料と共に封入したガ
スが漏洩しているかを放射性物質の漏洩監視方法として
示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の監視方法
は、全ての燃料収納管の弁を開いて同時に複数の燃料収
納管からのサンプリングを行うと、燃料収納管と排気装
置との距離の関係やサンプリング管の設置経路の相違に
より各燃料収納管からのサンプリング量にばらつきが出
て、少量しかサンプリングできない燃料収納管からの放
射性物質の漏洩の検出が難しくなる。また、サンプリン
グ時は燃料収納管どうしがサンプリング管を通じてつな
がることになり、もしどこかの燃料収納管内で放射性物
質の漏洩があった場合に放射性物質による汚染が他の燃
料収納管に広がる恐れがある。燃料収納管１本ずつサン
プリングを行うと上記問題は解決されるが、貯蔵施設内
の燃料収納管の本数は数百本程度と見積もられており、
全ての燃料収納管のサンプリング作業にはかなりの手間
がかかる。

【０００５】さらに圧力変化により放射性物質の漏洩を
知る方法は、使用済み燃料の発熱量や燃料収納管付近の
温度変化により燃料収納管内の圧力が大きく変わるた
め、精度の点で問題がある。

【０００６】本発明の目的は、複数の燃料収納管内のガ
スのサンプリングを同時に行い、かつ各燃料収納管から
採取するサンプリングガスの量を一定にし、更にサンプ
リング実行時のサンプリング管の弁の開閉作業を簡単に
する方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１の発明の特徴は、各サンプリング管に第一弁と第二
弁の二つの弁を設けて第一弁と第二弁の間の容量を一定
にし、第一弁を閉じたまま第二弁を開いて第一弁と第二
弁の間にサンプリングガスを一度とり、第二弁を閉じた
後第一弁のみを複数の燃料収納管で同時に開いて前記サ
ンプリングガスを回収することにある。

【０００８】上記目的を達成する請求項２の発明の特徴
は、各弁を電磁弁とし、一つの操作で複数の第一弁また
は第二弁を同時に開閉することができるスイッチと、各
弁を一つずつ開閉できるスイッチを備えた操作盤を設
け、その操作盤を用いてサンプリング作業を行うことに
ある。

【０００９】上記目的を達成する請求項３の発明の特徴
は、各電磁弁と放射線検出器，排気ポンプを信号ケーブ
ルで制御盤と結び、各弁の開閉，排気ポンプの作動，放
射線検出器での放射線の測定をあらかじめ請求項１記載
の方法をプログラムした制御盤が自動的にプログラム通
りに操作し、サンプリング作業を行うことにある。

【００１０】

【作用】請求項１では、各燃料収納管のサンプリング管
ごとに弁を二つ設けてその二つの弁の間にサンプリング
ガスを取っておき、サンプリングガスの回収の時には燃
料収納管側の第二弁を閉じておくことにより、余分に燃
料収納管内のガスを吸い込む恐れがなく、二つの弁の間
のガスのみをサンプリングガスとして回収することがで
きる。また、複数の燃料収納管のサンプリング作業を同
時に行ってもその二つの弁の間のサンプリング管の容量
を一定にすることにより、各燃料収納管から採取するサ
ンプリングガスの量を等しくすることができ、別の燃料
収納管どうしのガスの混入を防ぐこともできる。このた
め、複数の燃料収納管内の放射性物質の漏洩監視を一度
に行うことによって作業量を減少させ、かつ各燃料収納
管のサンプリング量を同量にすることによって各燃料収
納管の放射性物質の漏洩検出精度を等しくすることがで
きる。

【００１１】請求項２では、燃料収納管のサンプリング
を行うとき、それぞれの弁と複数の第一弁，複数の第二
弁の開閉を操作するスイッチをまとめた操作盤により、
操作盤の前で一つのスイッチを操作するのみで任意の弁
や複数の第一弁，第二弁の開閉を行うことができるの
で、サンプリングに必要な作業員の人数や作業量を減ら
すことができる。

【００１２】請求項３では、はじめ複数の収納管のサン
プリング作業を同時に行い、放射線測定器が放射線を検
出したという信号を受け取れば、どの収納管から放射性
物質の漏洩が起こっているかを発見するために再び同じ
燃料収納管からサンプリングガスを取り、今度は第一弁
を一つずつ開いていって個々の燃料収納管ごとに放射線
検出器にかけ、放射性物質の漏洩している燃料収納管を
特定するという以上の一連の作業を制御盤にプログラム
し、制御盤はプログラムのとおりに電磁弁を開閉する指
令を与え、また放射線検出器の結果を受け取ることを自
動で行う。そのため、燃料収納管内のガスのサンプリン
グ検査の作業量を大幅に減少することができるととも
に、複数の燃料収納管を同時に同じ量ずつサンプリング
できることによる作業時間の短縮も可能となる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）まず使用済み燃料貯蔵施設の一例を図２を
用いて説明する。使用済み燃料６はヘリウムガスと共に
密封容器５に封入される。使用済み燃料６の入った密封
容器５は燃料収納管４に収納される。ここで燃料収納管
４内部は密封容器の出し入れの手間を考えて特別なガス
で置き換えることはせず空気のままであり密封プラグ７
で密封される。また密封容器５に使用済み燃料６を入れ
ずに、直接、燃料収納管４に入れることも考えられる。
この場合も燃料収納管内のガスは空気である。使用済み
燃料６から発生する熱は燃料収納管４の周囲を流れる空
気３により冷却される。冷却空気３は給気口１より流入
し、燃料収納管４の周囲を流れることにより、使用済み
燃料６から発生する熱を奪いながら冷却空気３自身は温
められる。温められた冷却空気３は施設周囲の空気の密
度差のため上昇し、排気口２から排出される。図１は燃
料収納管４付近の拡大図を示している。各燃料収納管４
の上部には燃料収納管４内の空気をサンプリングするた
めのサンプリング管１０を接続する。サンプリング管１
０は途中弁９と弁８を経て他の燃料収納管４から来たサ
ンプリング管１０と合流し、最後に放射線検出器１１と
排気ポンプ１２に接続する。

【００１４】使用済み燃料６の燃料被覆管が破損する
と、放射性物質が使用済み燃料６から外に流出する。更
に密封容器５にも破損が生じていると燃料収納管４内に
も放射性物質が流出することになるが、燃料収納管４の
外側は外気３が流れているため放射性物質を外界に漏ら
してしまう危険性が大きくなるので、その使用済み燃料
６や密封容器５に対し適切な処置を取らねばならない。
そこで燃料収納管４内への放射性物質の漏洩を検出する
ために、燃料収納管４内の空気をサンプリングしてその
放射線を計測し、放射性物質の漏洩の有無を確認する。

【００１５】実施例１では図１，図３を用いたサンプリ
ングの例を示す。貯蔵施設内の燃料収納管４はいくつか
のグループに分けられ、一つのグループごとにまとめて
サンプリングを行う。各燃料収納管４に接続しているサ
ンプリング管１０は電磁弁である弁９と、同じく電磁弁
である弁８を経て他の燃料収納管からのサンプリング管
１０と接続する。そうして複数の燃料収納管からのサン
プリング管１０は最後に１本となり、放射線検出器１１
と排気ポンプ１２に接続する。各燃料収納管の弁８と弁
９の間のサンプリング管の容量は全て同じにしておく。
一つ一つの弁にはそれぞれ信号ケーブル１９が２本接続
し、１本は操作盤１４上の各弁に対応する開閉スイッチ
１５に接続し、もう１本はグループ内の弁８，弁９どう
しがまとまって、それぞれ操作盤１４上の弁８開閉スイ
ッチ１６と弁９開閉スイッチ１７に接続する。これによ
り任意の弁を一つずつ開閉するにはその弁に対応する操
作盤１４上のスイッチ１５を、グループ内の全ての弁８
を同時に開閉するには操作盤１４上のスイッチ１６を、
グループ内の全ての弁９を同時に開閉するには操作盤１
４上のスイッチ１７を操作すればよい。また、排気ポン
プ１２は操作盤上の排気ポンプ作動スイッチ２０の操作
により運転できる。放射線検出器１１の結果は、信号ケ
ーブルを通じて操作盤１４の隣に設置しているモニタ１
８に映しだされる。

【００１６】サンプリングの方法はまずスイッチ１７を
操作してグループ内の全ての弁９を閉じ、スイッチ１６
を操作して全ての弁８を開く。排気ポンプ１２によって
サンプリング管１０の中を十分排気し、スイッチ１６を
操作して全ての弁８を閉じる。次に全ての弁９を開く
と、弁８と弁９の間は十分排気されているので、各燃料
収納管４内のガスが弁８と弁９の間に入る。全ての弁９
を閉じると、サンプリングガスが各弁８と弁９の間に採
られたことになる。各弁８と弁９の間の容量は全て等し
くとっているので、各燃料収納管からのサンプリング量
は等しい。そしてスイッチ１６を操作して全ての弁８を
開き、排気ポンプ１２によって全ての燃料収納管からの
サンプリングガスをまとめて放射線検出器に送り、放射
性物質の漏洩がないかどうかを検査する。ここで放射性
物質の漏洩がなければこのグループのサンプリング作業
は終了となるが、もし放射性物質が検出されれば、どの
燃料収納管から放射性物質の漏洩が起こっているのかを
特定するために再びサンプリングを行う。スイッチ１６
を操作して全ての弁８を閉じ、スイッチ１７を操作して
全ての弁９を開く。そうしてサンプリングガスを弁８と
弁９の間にとり、スイッチ１７によって全ての弁９を閉
じる。今度はまずある１本の弁８のみをそれに対応する
スイッチ１５を操作して開き、放射線検出器１１にかけ
て、その燃料収納管から放射性物質が漏洩しているかど
うかを調べる。そして次に別の１本の燃料収納管の弁８
をスイッチ１５によって開き、放射性物質が漏洩してい
るかを調べる。これを１本ずつグループ内の全ての燃料
収納管について順次行う。これにより、放射性物質が漏
洩している燃料収納管が特定できる。

【００１７】（実施例２）実施例２ではあらかじめプロ
グラムされた制御盤により自動でサンプリングを行う例
を図１と図４を用いて説明する。使用済み燃料の貯蔵施
設の概要は実施例１に示したとおりである。各燃料収納
管４に接続しているサンプリング管１０は、電磁弁であ
る弁９と弁８を経て他の燃料収納管からのサンプリング
管１０と接続する。各燃料収納管の弁８と弁９の間のサ
ンプリング管の容量は全て同じにしておく。そうして複
数の燃料収納管からのサンプリング管１０は最後に１本
となり、放射線検出器１１と排気ポンプ１２に接続す
る。各弁は信号ケーブル１９によって制御盤１３に接続
している。放射線検出器１１および排気ポンプ１２も別
の信号ケーブル１９により制御盤１３に接続している。

【００１８】制御盤１３にはあらかじめサンプリング作
業手順をプログラムしている。図５にそのプログラムの
フローチャートを示す。制御盤１３上のサンプリング開
始スイッチを押すとプログラム通りに制御盤１３が信号
ケーブル１９を通じて各弁の開閉を自動で行いサンプリ
ング作業を開始する。弁の開閉手順は実施例１と同じで
ある。まず制御盤１３は、全て燃料収納管の弁９を閉じ
て弁８を開き、排気ポンプ１２によってサンプリング管
１０内を十分に排気するよう各弁及び排気ポンプに信号
を送る。次に全ての弁８を閉じ全ての弁９を開いて弁８
と弁９の間にサンプリングガスを採るように信号を送
る。そして全ての弁９を閉じてから全ての弁８を開き、
排気ポンプ１２を用いて全ての燃料収納管のサンプリン
グガスを放射線測定器１１にかけるよう、各弁及び排気
ポンプに信号を送る。放射線測定器１１は測定結果を信
号ケーブル１９を通じて制御盤１３に送る。制御盤１３
はその測定結果により、放射性物質の漏洩がなければサ
ンプリング検査は終了し、放射性物質の漏洩があると判
断すれば漏洩のある燃料収納管を特定するために次の作
業に入る。全ての弁８を閉じ、全ての弁９を開いて、サ
ンプリングガスをとる。全ての弁９を閉じたあと今度は
１本の燃料収納管のサンプリングガスごとに、一つずつ
弁８を開いて放射線検出器にかけ、放射線測定器は１本
１本ごとの放射線測定結果を制御盤に送る。そして制御
盤は、送られてきた測定結果から放射性物質の漏洩のあ
る燃料収納管を特定し、結果を表示する。

【００１９】（実施例３）放射線検出器１１の代わりに
ヘリウムガス検出器を用いることもできる。使用済み燃
料６をヘリウムガスとともに密封容器５に封入しそれを
燃料収納管４に収納する方式では、各容器が健全な場合
は燃料収納管４内のガスは空気であるが、密封容器５に
破損があれば密封容器５内のヘリウムガスが燃料収納管
内に漏洩するため、ヘリウムガスの検出器を用いること
で密封容器の破損を監視することができる。また使用済
み燃料６を直接燃料収納管４に収納する方式では、健全
な燃料収納管内のガスは空気であるが、使用済み燃料６
の燃料被覆管に損傷があれば燃料被覆管内部に封入され
ているヘリウムガスが放射性物質とともに漏洩する。そ
のため、ヘリウムガスの検出器を用いることで使用済み
燃料の燃料被覆管の破損，放射性物質の漏洩を監視する
ことができる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によると、各燃料収納管
のサンプリング管ごとに弁を二つ設けてその二つの弁の
間にサンプリングガスを取っておき、サンプリングガス
の回収の時には燃料収納管の弁９を閉じておくことによ
り、サンプリング時に流量を測定しなくてもサンプリン
グガスの量を二つの弁の間のサンプリング管の量として
一定にすることができる。複数の燃料収納管から同時に
サンプリングする時にも既にサンプリングガスは二つの
弁の間に分けられているので、回収時に余分に燃料収納
管からガスを吸い込むことも、サンプリング量が少な過
ぎる恐れもなく、燃料収納管どうしのガスの混入も起こ
らない。更に二つの弁の間のサンプリング管の容量を各
燃料収納管どうしで一定にすることにより、簡単に各燃
料収納管から採取するサンプリングガスの量を等しくす
ることができる。このため、ガスのサンプリングによる
燃料収納管内の放射性物質の漏洩監視作業量の減少のた
めに複数の燃料収納管による同時サンプリングを行って
も、簡単に各燃料収納管のサンプリング量を同量にする
ことができ、各燃料収納管の放射性物質の漏洩検出精度
を同等にすることができる。

【００２１】請求項２の発明によると、燃料収納管内の
ガスのサンプリングを行うとき、弁を電磁弁とし、それ
ぞれの弁と複数の弁８，複数の弁９の開閉を操作するス
イッチをまとめた操作盤を設けることにより、複数の弁
８または弁９の同時開閉操作をそれぞれ一つのスイッチ
で行うことができ、任意の弁の開閉もその弁に対応する
スイッチで開閉できる。更にそれらの作業は操作盤の前
で全て行うことができるので、サンプリング作業に必要
な作業員の人数や作業量を減らすことができる。

【００２２】請求項３の発明によると、請求項１のサン
プリング方法をあらかじめプログラムした制御盤と、各
弁と放射線検出器，排気ポンプを信号ケーブルで接続し
ており、制御盤にサンプリング作業開始の操作をする
と、制御盤は請求項１通りに複数の燃料収納管の同時サ
ンプリングを行い、放射線検出器の測定結果を受け取っ
てそれをもとに放射性物質の漏洩を判断し、漏洩がある
場合はそれがどこの燃料収納管から起こっているかの特
定のためのサンプリング作業をするように各弁と排気ポ
ンプを操作する。そのため、複数の燃料収納管内のガス
を同時に同量ずつサンプリングできることによる作業時
間の短縮効果とともに、サンプリング検査の作業量を大
幅に減少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料収納管およびサンプリング管付近
の例を示す系統図。

【図２】使用済み燃料貯蔵施設の一例を示す断面図。

【図３】本発明の操作盤と弁，放射線検出器との間の信
号ケーブルの配線の例を示す系統図。

【図４】本発明の制御盤と弁，放射線検出器との間の信
号ケーブルの配線の例を示す系統図。

【図５】本発明の制御盤に与えるサンプリング作業のプ
ログラムのフローチャート。

【符号の説明】

４…燃料収納管、５…燃料密封容器、６…使用済み燃
料、７…密封プラグ、８…弁、９…弁、１０…サンプリ
ング管、１１…放射線検出器、１２…排気ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｆ 9/36 ５４１ Ｇ２１Ｆ 9/36 ５４１Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用済み燃料が収納された複数の燃料収納
   管にそれぞれ接続されて第一弁及び第二弁を有する各サ
   ンプリング管と、前記サンプリング管を集めて放射線検
   出器に接続するサンプリング管に導かれたサンプリング
   ガスの放射線を検出する使用済み燃料貯蔵の監視方法に
   おいて、 前記各サンプリング管の前記第一弁を閉じ、前記第一弁
   よりも上流側に位置する前記各第二弁を開いて前記各燃
   料収納管で同じ容量にした前記第一弁と前記第二弁の間
   に前記サンプリングガスを取り、次に前記各第二弁を閉
   じてから前記各第一弁を同時に開いて前記サンプリング
   ガスを回収し、前記サンプリングガス中に許容限度以上
   の放射線を検出した時のみ再び前記各サンプリング管の
   前記第一弁を閉じ前記各第二弁を開いて前記サンプリン
   グガスを取り、前記各第二弁を閉じた後一つの燃料収納
   管ずつ前記第一弁を開いて前記サンプリングガスを各燃
   料収納管ごとに放射線検出器にかけることを特徴とする
   使用済み燃料貯蔵の監視方法。
2. 【請求項２】前記各燃料収納管の前記第一弁，前記第二
   弁をそれぞれ電磁弁とし、各電磁弁に１対１で作用する
   各開閉スイッチ及び複数の第一電磁弁に同時に作用する
   開閉スイッチ及び複数の第二電磁弁に同時に作用する開
   閉スイッチを備えた操作盤を有し、その操作盤のスイッ
   チを操作することによりサンプリング作業時の弁の開閉
   を行う請求項１に記載の使用済み燃料貯蔵の監視方法。
3. 【請求項３】前記各燃料収納管の前記第一弁，前記第二
   弁をそれぞれ電磁弁とし、各電磁弁に信号ケーブルを経
   て弁の開閉の信号を送り、信号ケーブルを経て前記排気
   ポンプに作動や停止の信号を送る制御盤と、前記放射線
   検出器の放射線の測定結果を前記制御盤に伝える信号ケ
   ーブルを有し、前記放射線検出器の測定結果に基づいて
   前記各第一弁，前記第二弁の開閉を自動で行うようにプ
   ログラミングされた前記制御盤からの指令により燃料収
   納管内のガスのサンプリング及びそのサンプリングガス
   の放射線計測を行う請求項１に記載の使用済み燃料貯蔵
   の監視方法。