JPH085776A - 核分裂ガスの組成を分析するための装置および方法 - Google Patents
核分裂ガスの組成を分析するための装置および方法Info
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- JPH085776A JPH085776A JP7083028A JP8302895A JPH085776A JP H085776 A JPH085776 A JP H085776A JP 7083028 A JP7083028 A JP 7083028A JP 8302895 A JP8302895 A JP 8302895A JP H085776 A JPH085776 A JP H085776A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 85Ｋｒ及び 133Ｘｅの迅速な濃縮、分離及び
測定を行うための方法および装置を提供する。 【構成】 先ず、再循環するガス流を吸着媒質（６）に
通すことによって核分裂ガスを捕捉する。この操作中
に、熱伝導度（ＴＣ）検出器（１１）に流入するガス流
に非放射性クリプトン及びキセノンの既知混合物を添加
することによってＴＣ検出器を較正する。次に、捕捉さ
れた核分裂ガスを脱着して、分離カラム（９）の入口に
注入し、この分離カラムから排出されるガス流をＴＣ検
出器内に導入する。ＴＣ検出器によってクリプトンが検
出されている間は、ＴＣ検出器から排出されるガス流を
真空排気されたβ線検出器（１４）の試料室内に導入し
て計数する。また、ＴＣ検出器によってキセノンが検出
されている間は、ＴＣ検出器から排出されるガス流を別
の真空排気されたβ線検出器（１５）の試料室内に導入
して計数する。
測定を行うための方法および装置を提供する。 【構成】 先ず、再循環するガス流を吸着媒質（６）に
通すことによって核分裂ガスを捕捉する。この操作中
に、熱伝導度（ＴＣ）検出器（１１）に流入するガス流
に非放射性クリプトン及びキセノンの既知混合物を添加
することによってＴＣ検出器を較正する。次に、捕捉さ
れた核分裂ガスを脱着して、分離カラム（９）の入口に
注入し、この分離カラムから排出されるガス流をＴＣ検
出器内に導入する。ＴＣ検出器によってクリプトンが検
出されている間は、ＴＣ検出器から排出されるガス流を
真空排気されたβ線検出器（１４）の試料室内に導入し
て計数する。また、ＴＣ検出器によってキセノンが検出
されている間は、ＴＣ検出器から排出されるガス流を別
の真空排気されたβ線検出器（１５）の試料室内に導入
して計数する。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、水減速型原子炉の炉心におい
て使用される欠陥燃料要素を判別するための方法及び装
置に関するものである。
て使用される欠陥燃料要素を判別するための方法及び装
置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】原子炉の炉心は複数の燃料バンドルから
成っていて、各々の燃料バンドルは複数の燃料棒を含ん
でいる。各々の燃料棒は、端栓によって両端が密閉され
た円筒形の外被（すなわち、被覆管）を含んでいる。被
覆管の内部には、複数の燃料ペレットが直立した柱体を
成すようにして被覆管の長さより小さい高さにまで積重
ねられており、従ってかかる柱体の上方にはプレナムが
形成されている。プレナムの内部には、燃料棒の下部端
栓に対して燃料ペレットを押付けるための圧縮ばねが配
置されている。プレナムの内部にはまた、内部の雰囲気
から汚染物を除去するためのゲッターが配置されている
のが通例である。
成っていて、各々の燃料バンドルは複数の燃料棒を含ん
でいる。各々の燃料棒は、端栓によって両端が密閉され
た円筒形の外被（すなわち、被覆管）を含んでいる。被
覆管の内部には、複数の燃料ペレットが直立した柱体を
成すようにして被覆管の長さより小さい高さにまで積重
ねられており、従ってかかる柱体の上方にはプレナムが
形成されている。プレナムの内部には、燃料棒の下部端
栓に対して燃料ペレットを押付けるための圧縮ばねが配
置されている。プレナムの内部にはまた、内部の雰囲気
から汚染物を除去するためのゲッターが配置されている
のが通例である。
【０００３】被覆管は２つの主要な目的のために役立
つ。第一に、被覆管は核燃料と冷却材／減速材との間の
接触及び化学反応を防止する。第二に、被覆管は（気体
状のものを含む）放射性核分裂生成物が核燃料から冷却
材／減速材中に放出されるのを防止する。ガス圧の上昇
又はその他の理由のために被覆管が破損すると、長寿命
の放射性生成物によって冷却材／減速材及び関連系統が
汚染され、そしてプラントの運転が妨げられることがあ
る。
つ。第一に、被覆管は核燃料と冷却材／減速材との間の
接触及び化学反応を防止する。第二に、被覆管は（気体
状のものを含む）放射性核分裂生成物が核燃料から冷却
材／減速材中に放出されるのを防止する。ガス圧の上昇
又はその他の理由のために被覆管が破損すると、長寿命
の放射性生成物によって冷却材／減速材及び関連系統が
汚染され、そしてプラントの運転が妨げられることがあ
る。
【０００４】水減速型原子炉において欠陥のある燃料要
素を判別するための通常の技術は、「燃料吸引（ｓｉｐ
ｐｉｎｇ）」として知られている。この技術は、欠陥の
ある燃料要素から漏れ出る核分裂ガスを採取して測定す
ることによって漏れのある燃料要素を判別するというも
のである。燃料吸引を実施するための公知方法及び装置
は、米国特許第４０３４５９９号の明細書中に開示され
ている。この公知方法に従って燃料吸引を実施する際に
は、精製水を含む試験室内に燃料要素が隔離される。か
かる試験室は原子炉容器内に配置することもできるし、
あるいは燃料プールの底部に配置することもできる。か
かる試験室は頂部付近に排気管路を有すると共に、底部
にガススパージャーを有している。ガススパージャーを
通して試験室内に空気が導入され、それによって燃料要
素の上方に存在する水の一部が排除される。これは、燃
料要素の上方にエアポケットを形成し、試験室内の圧力
を低下させ、かつそれと同時に欠陥のある燃料要素から
引出された核分裂ガスを燃料要素の周囲の水中から除去
するために役立つ。次に、空気中に同伴する核分裂ガス
の放射能を測定するため、この空気が適当な放射能モニ
ターに通される。かかる方法の第２の工程においては、
試験室内の圧力が更に真空にまで低下させることによ
り、核分裂ガスの放出量が増加させられる。かかる方法
の第３の工程においては、試験室内の圧力を真空に保持
しながら、燃料要素の上方のエアポケットから抜取られ
たガスを再循環させることにより、放出された核分裂ガ
スが燃料要素の周囲の水中から連続的に除去される。こ
のようにして、パージ用空気及び核分裂ガスが試験室の
頂部のエアポケット内に捕捉され、次いでそれらがモニ
タリングのために試料管路を通して取出される。米国特
許第４０３４５９９号において使用されている放射線モ
ニターは、総β線検出器である。この検出器は、核分裂
ガスの主要成分である85Ｋｒ及び 133Ｘｅに対して同時
に応答する。
素を判別するための通常の技術は、「燃料吸引（ｓｉｐ
ｐｉｎｇ）」として知られている。この技術は、欠陥の
ある燃料要素から漏れ出る核分裂ガスを採取して測定す
ることによって漏れのある燃料要素を判別するというも
のである。燃料吸引を実施するための公知方法及び装置
は、米国特許第４０３４５９９号の明細書中に開示され
ている。この公知方法に従って燃料吸引を実施する際に
は、精製水を含む試験室内に燃料要素が隔離される。か
かる試験室は原子炉容器内に配置することもできるし、
あるいは燃料プールの底部に配置することもできる。か
かる試験室は頂部付近に排気管路を有すると共に、底部
にガススパージャーを有している。ガススパージャーを
通して試験室内に空気が導入され、それによって燃料要
素の上方に存在する水の一部が排除される。これは、燃
料要素の上方にエアポケットを形成し、試験室内の圧力
を低下させ、かつそれと同時に欠陥のある燃料要素から
引出された核分裂ガスを燃料要素の周囲の水中から除去
するために役立つ。次に、空気中に同伴する核分裂ガス
の放射能を測定するため、この空気が適当な放射能モニ
ターに通される。かかる方法の第２の工程においては、
試験室内の圧力が更に真空にまで低下させることによ
り、核分裂ガスの放出量が増加させられる。かかる方法
の第３の工程においては、試験室内の圧力を真空に保持
しながら、燃料要素の上方のエアポケットから抜取られ
たガスを再循環させることにより、放出された核分裂ガ
スが燃料要素の周囲の水中から連続的に除去される。こ
のようにして、パージ用空気及び核分裂ガスが試験室の
頂部のエアポケット内に捕捉され、次いでそれらがモニ
タリングのために試料管路を通して取出される。米国特
許第４０３４５９９号において使用されている放射線モ
ニターは、総β線検出器である。この検出器は、核分裂
ガスの主要成分である85Ｋｒ及び 133Ｘｅに対して同時
に応答する。
【０００５】燃料吸引技術においては、ガスと水との分
離は容易に達成し得るから、核分裂ガスの測定が重要な
要素となる。ところで、 133Ｘｅは 133Ｉの崩壊生成物
であって、後者は水溶性のイオンである。これはバック
グラウンド問題を引起こすが、その問題は脱塩された補
給水を使用することによって緩和される。なお、脱塩さ
れた復水を使用することはできない。なぜなら、それは
蒸気によって運び出されかつ復水脱塩器上で交換された
133Ｉの崩壊による 133Ｘｅの放出に原因する問題をし
ばしば引起こすからである。プール水は、その中に一様
に分布した多量の 133Ｉを含んでいる。 133Ｉの濃度
は、燃料棒被覆管の欠陥の結果として燃料ペレット材料
が漏れ出た場合に著しく増加する。このようなバックグ
ラウンド問題は、「立上がりの遅い」観測結果が得られ
た場合に考慮する必要がある。この場合には、燃料吸引
操作のガス再循環モードに際して核分裂ガスの僅かな増
加が認められる。かかる増加は、燃料棒の極めて小さな
欠陥、試験室内へのプール水の侵入、あるいは（化学的
に結合した） 133Ｉを含有することのある酸化皮膜から
のガスの脱着のいずれかに原因する可能性がある。これ
は、漏れのある燃料棒の判別に誤りを生じることがある
という点で問題である。
離は容易に達成し得るから、核分裂ガスの測定が重要な
要素となる。ところで、 133Ｘｅは 133Ｉの崩壊生成物
であって、後者は水溶性のイオンである。これはバック
グラウンド問題を引起こすが、その問題は脱塩された補
給水を使用することによって緩和される。なお、脱塩さ
れた復水を使用することはできない。なぜなら、それは
蒸気によって運び出されかつ復水脱塩器上で交換された
133Ｉの崩壊による 133Ｘｅの放出に原因する問題をし
ばしば引起こすからである。プール水は、その中に一様
に分布した多量の 133Ｉを含んでいる。 133Ｉの濃度
は、燃料棒被覆管の欠陥の結果として燃料ペレット材料
が漏れ出た場合に著しく増加する。このようなバックグ
ラウンド問題は、「立上がりの遅い」観測結果が得られ
た場合に考慮する必要がある。この場合には、燃料吸引
操作のガス再循環モードに際して核分裂ガスの僅かな増
加が認められる。かかる増加は、燃料棒の極めて小さな
欠陥、試験室内へのプール水の侵入、あるいは（化学的
に結合した） 133Ｉを含有することのある酸化皮膜から
のガスの脱着のいずれかに原因する可能性がある。これ
は、漏れのある燃料棒の判別に誤りを生じることがある
という点で問題である。
【０００６】85Ｋｒ同位体はこのようなバックグラウン
ド問題を引起こすことがない。なぜなら、その崩壊図式
中に水溶性のイオンを成す化学種は存在しないからであ
る。従って、燃料棒の内部から外部にいかなる化学種が
漏れ出た場合でも、それは直ちに分離して運び去られ
る。なお、85Ｋｒは 133Ｉほど多量に存在しないことに
注意すべきである。 133Ｘｅの存在下で85Ｋｒの量を求
めるための唯一の技術は、繰返して測定を行って混合物
の崩壊特性を決定し、次いでそれぞれの半減期に基づい
て85Ｋｒ及び 133Ｉの量を算出することである。このよ
うな測定方法は完了までに数カ月を要することがある。
もし85Ｋｒを（単独で）迅速に測定することができれ
ば、燃料吸引操作において生じることのある誤った陽性
の応答が低減若しくは排除されることになる。
ド問題を引起こすことがない。なぜなら、その崩壊図式
中に水溶性のイオンを成す化学種は存在しないからであ
る。従って、燃料棒の内部から外部にいかなる化学種が
漏れ出た場合でも、それは直ちに分離して運び去られ
る。なお、85Ｋｒは 133Ｉほど多量に存在しないことに
注意すべきである。 133Ｘｅの存在下で85Ｋｒの量を求
めるための唯一の技術は、繰返して測定を行って混合物
の崩壊特性を決定し、次いでそれぞれの半減期に基づい
て85Ｋｒ及び 133Ｉの量を算出することである。このよ
うな測定方法は完了までに数カ月を要することがある。
もし85Ｋｒを（単独で）迅速に測定することができれ
ば、燃料吸引操作において生じることのある誤った陽性
の応答が低減若しくは排除されることになる。
【０００７】
【発明の概要】本発明に従えば、85Ｋｒ及び 133Ｘｅの
迅速な濃縮、分離及び測定を行うための特異な方法並び
に装置が提供される。85Ｋｒ放射性同位体の存在量を測
定することにより、真空吸引操作に際して生じることの
ある誤った陽性の応答を排除することができる。本発明
においては、放射性同位体を分離するためにガスクロマ
トグラフィーが使用され、それによって低分解能の検出
器を使用しながらスペクトル分析の分解能が改善され
る。
迅速な濃縮、分離及び測定を行うための特異な方法並び
に装置が提供される。85Ｋｒ放射性同位体の存在量を測
定することにより、真空吸引操作に際して生じることの
ある誤った陽性の応答を排除することができる。本発明
においては、放射性同位体を分離するためにガスクロマ
トグラフィーが使用され、それによって低分解能の検出
器を使用しながらスペクトル分析の分解能が改善され
る。
【０００８】本発明の方法を一般的に述べれば次の通り
である。（１）先ず、再循環するガス流を吸着媒質に通
すことによって核分裂ガスが捕捉される。この操作中に
おいて、熱伝導度（ＴＣ）検出器に流入するガス流に非
放射性クリプトン及びキセノンの既知混合物を添加する
ことによってＴＣ検出器が較正される。（２）次に、捕
捉された核分裂ガスが脱着され、そして分離カラムの入
口に注入される。分離カラムから排出されるガス流はＴ
Ｃ検出器内に導入される。（３）ＴＣ検出器によってク
リプトンが検出されている間は、ＴＣ検出器から排出さ
れるガス流は真空排気されたβ線検出器の試料室内に導
入されて計数される。この場合、試料室内には（ 133Ｘ
ｅを伴わない）微量の85Ｋｒが捕獲される。また、ＴＣ
検出器によってキセノンが検出されている間は、ＴＣ検
出器から排出されるガス流は別の真空排気されたβ線検
出器の試料室内に導入されて計数される。この場合、試
料室内には（85Ｋｒを伴わない）微量の 133Ｘｅが捕獲
される。
である。（１）先ず、再循環するガス流を吸着媒質に通
すことによって核分裂ガスが捕捉される。この操作中に
おいて、熱伝導度（ＴＣ）検出器に流入するガス流に非
放射性クリプトン及びキセノンの既知混合物を添加する
ことによってＴＣ検出器が較正される。（２）次に、捕
捉された核分裂ガスが脱着され、そして分離カラムの入
口に注入される。分離カラムから排出されるガス流はＴ
Ｃ検出器内に導入される。（３）ＴＣ検出器によってク
リプトンが検出されている間は、ＴＣ検出器から排出さ
れるガス流は真空排気されたβ線検出器の試料室内に導
入されて計数される。この場合、試料室内には（ 133Ｘ
ｅを伴わない）微量の85Ｋｒが捕獲される。また、ＴＣ
検出器によってキセノンが検出されている間は、ＴＣ検
出器から排出されるガス流は別の真空排気されたβ線検
出器の試料室内に導入されて計数される。この場合、試
料室内には（85Ｋｒを伴わない）微量の 133Ｘｅが捕獲
される。
【０００９】主たる測定値は85Ｋｒの量である。なぜな
ら、核分裂ガス成分の崩壊図式に基づけば、それは試験
された燃料バンドル内の欠陥燃料棒に由来することが確
実だからである。また、85Ｋｒと 133Ｘｅとの比を求め
れば、量についての依存性を低減させて、プール水によ
る干渉を排除することができる。このようにすれば、プ
ール水を使用しながら本発明の方法に従って試験を行う
ことも可能である。
ら、核分裂ガス成分の崩壊図式に基づけば、それは試験
された燃料バンドル内の欠陥燃料棒に由来することが確
実だからである。また、85Ｋｒと 133Ｘｅとの比を求め
れば、量についての依存性を低減させて、プール水によ
る干渉を排除することができる。このようにすれば、プ
ール水を使用しながら本発明の方法に従って試験を行う
ことも可能である。
【００１０】
【好適な実施の態様の説明】本発明の分析装置は、燃料
プール内又は原子炉容器内に配置された任意公知の試料
採取室と共に使用することができる。下記においては、
説明の都合上、かかる分析装置は（図１に示されるごと
く）燃料プール２０内に含まれる水中に浸漬された試料
採取室に関連して記載される。通常の試料採取室は、吸
引缶１及びその上に取付けられた吸引缶ヘッド２で構成
されている。吸引缶１の底部にはガススパージャー（図
示せず）が配置されている。このガススパージャーは、
パージ用空気を多量の気泡として分配するために役立
つ。ガススパージャーには戻り管路１８によって空気が
供給される。吸引缶ヘッド２は試料管路３に連結されて
いる。パージ用空気及び核分裂ガスは吸引缶ヘッド２の
内部のエアポケット中に捕捉され、そしてモニタリング
のために試料管路３を通して取出される。
プール内又は原子炉容器内に配置された任意公知の試料
採取室と共に使用することができる。下記においては、
説明の都合上、かかる分析装置は（図１に示されるごと
く）燃料プール２０内に含まれる水中に浸漬された試料
採取室に関連して記載される。通常の試料採取室は、吸
引缶１及びその上に取付けられた吸引缶ヘッド２で構成
されている。吸引缶１の底部にはガススパージャー（図
示せず）が配置されている。このガススパージャーは、
パージ用空気を多量の気泡として分配するために役立
つ。ガススパージャーには戻り管路１８によって空気が
供給される。吸引缶ヘッド２は試料管路３に連結されて
いる。パージ用空気及び核分裂ガスは吸引缶ヘッド２の
内部のエアポケット中に捕捉され、そしてモニタリング
のために試料管路３を通して取出される。
【００１１】本発明の分析装置は、試料プール又は原子
炉容器の上方に配置されている。本発明の好適な実施の
態様に従えば、試料ガスはベローズポンプ４によって６
つ口の切換弁５のポートＥに送られる。切換弁５のポー
トＤは、第１の隔離弁（図示せず）を介して濃縮器６の
入口に連結されている。濃縮器６は、第１の温度に暴露
された場合に各種のガスを相異なる速度で吸着しかつ吸
着されたガスを保持する媒質を含有するガスクロマトグ
ラフィーカラムを有する。保持されたガスは、第１の温
度から第２の温度への変化に応答して脱着される。好適
な実施の態様に基づく媒質は、第１の温度（たとえば、
−３０℃）においてクリプトン及びキセノンガスを極め
て良く吸着しかつ第２の温度（たとえば、２００℃）に
おいてそれらのガスを脱着する焼成樹脂である。
炉容器の上方に配置されている。本発明の好適な実施の
態様に従えば、試料ガスはベローズポンプ４によって６
つ口の切換弁５のポートＥに送られる。切換弁５のポー
トＤは、第１の隔離弁（図示せず）を介して濃縮器６の
入口に連結されている。濃縮器６は、第１の温度に暴露
された場合に各種のガスを相異なる速度で吸着しかつ吸
着されたガスを保持する媒質を含有するガスクロマトグ
ラフィーカラムを有する。保持されたガスは、第１の温
度から第２の温度への変化に応答して脱着される。好適
な実施の態様に基づく媒質は、第１の温度（たとえば、
−３０℃）においてクリプトン及びキセノンガスを極め
て良く吸着しかつ第２の温度（たとえば、２００℃）に
おいてそれらのガスを脱着する焼成樹脂である。
【００１２】濃縮器７は加熱器／冷却器７と熱的に結合
されている。かかる加熱器及び冷却器は交互に作動され
る。冷却器は二酸化炭素の膨張により作動されて濃縮器
６を−３０℃まで急速に冷却するために役立ち、また加
熱器は電気的に作動されて冷却された濃縮器６を２００
℃まで急速に加熱するために役立つ。濃縮器６の出口
は、第２の隔離弁（図示せず）を介して切換弁５のポー
トＡに連結されている。切換弁５に対するその他の連結
について述べれば、キャリヤーガス（好ましくは窒素）
の供給源８がポートＢに連結され、分離カラム９の入口
がポートＣに連結され、また戻り管路１８がポートＦに
連結される。
されている。かかる加熱器及び冷却器は交互に作動され
る。冷却器は二酸化炭素の膨張により作動されて濃縮器
６を−３０℃まで急速に冷却するために役立ち、また加
熱器は電気的に作動されて冷却された濃縮器６を２００
℃まで急速に加熱するために役立つ。濃縮器６の出口
は、第２の隔離弁（図示せず）を介して切換弁５のポー
トＡに連結されている。切換弁５に対するその他の連結
について述べれば、キャリヤーガス（好ましくは窒素）
の供給源８がポートＢに連結され、分離カラム９の入口
がポートＣに連結され、また戻り管路１８がポートＦに
連結される。
【００１３】分離カラム９は、各種のガスを相異なる速
度で吸着するが、濃縮器６のガスクロマトグラフィーカ
ラムよりも小さいガス保持能力を有するような分子ふる
いを有する。その結果、クリプトン及びキセノンガスは
相異なる速度で分離カラム９を通過する（すなわち、相
異なる時刻において分離カラム９から流出する）。分離
カラム９内の温度はカラムオーブン１０によって制御さ
れる。
度で吸着するが、濃縮器６のガスクロマトグラフィーカ
ラムよりも小さいガス保持能力を有するような分子ふる
いを有する。その結果、クリプトン及びキセノンガスは
相異なる速度で分離カラム９を通過する（すなわち、相
異なる時刻において分離カラム９から流出する）。分離
カラム９内の温度はカラムオーブン１０によって制御さ
れる。
【００１４】分離カラム９の出口は熱伝導度（ＴＣ）検
出器１１の入口に連結されている。このＴＣ検出器１１
は、それを通って流れるガスの熱伝導率を測定するもの
である。この場合、ＴＣ検出器１１によって測定される
熱伝導率はガス組成に応じて時間と共に変化する。ＴＣ
検出器１１の出口は第１の二方弁１２の入口に連結され
ている。二方弁１２は、試料ガスの流れを第１のβ線検
出器１４又は第２の二方弁１３の入口のいずれかに導く
ために用いられる。二方弁１３は、試料ガスの流れを第
２のβ線検出器１５又はガス抜き管路１７のいずれかに
導くために用いられる。
出器１１の入口に連結されている。このＴＣ検出器１１
は、それを通って流れるガスの熱伝導率を測定するもの
である。この場合、ＴＣ検出器１１によって測定される
熱伝導率はガス組成に応じて時間と共に変化する。ＴＣ
検出器１１の出口は第１の二方弁１２の入口に連結され
ている。二方弁１２は、試料ガスの流れを第１のβ線検
出器１４又は第２の二方弁１３の入口のいずれかに導く
ために用いられる。二方弁１３は、試料ガスの流れを第
２のβ線検出器１５又はガス抜き管路１７のいずれかに
導くために用いられる。
【００１５】β線検出器１５の能力はβ線検出器１４の
能力よりも大きい。β線検出器１５はクリプトンの放射
性同位体に比べて核分裂ガス中に多量に存在するキセノ
ンの放射性同位体を監視するためのものであり、β線検
出器１４はクリプトンの放射性同位体を監視するための
ものである。いずれのβ線検出器も、β線検出に先立っ
て真空排気される。各々のβ線検出器は１分間に試料容
積から放出されるβ粒子の数、すなわち毎分当りのカウ
ント数（ｃｐｍ）を測定し、そしてデータを電子的に出
力する。通常の記録計１６により、β線検出器１４及び
１５によって測定された放射能レベルが記録紙上に記録
される。
能力よりも大きい。β線検出器１５はクリプトンの放射
性同位体に比べて核分裂ガス中に多量に存在するキセノ
ンの放射性同位体を監視するためのものであり、β線検
出器１４はクリプトンの放射性同位体を監視するための
ものである。いずれのβ線検出器も、β線検出に先立っ
て真空排気される。各々のβ線検出器は１分間に試料容
積から放出されるβ粒子の数、すなわち毎分当りのカウ
ント数（ｃｐｍ）を測定し、そしてデータを電子的に出
力する。通常の記録計１６により、β線検出器１４及び
１５によって測定された放射能レベルが記録紙上に記録
される。
【００１６】ポンプ４、切換弁５、加熱器／冷却器７、
二方弁１２及び１３、並びに濃縮器６の入口及び出口の
隔離弁はいずれも電子制御卓（図示せず）によって制御
することができ、またそのための電子制御卓はガス処理
装置に対して遠隔に配置することができる。本発明に基
づく基本操作は装填モード及び注入モードから成ってい
る。
二方弁１２及び１３、並びに濃縮器６の入口及び出口の
隔離弁はいずれも電子制御卓（図示せず）によって制御
することができ、またそのための電子制御卓はガス処理
装置に対して遠隔に配置することができる。本発明に基
づく基本操作は装填モード及び注入モードから成ってい
る。
【００１７】装填モードにおいては、二酸化炭素の膨張
によって濃縮器６の温度が急速に−３０℃以下にまで低
下させられる。次いで、吸引缶ヘッド２のエアポケット
からの放射性クリプトン及びキセノンガスが切換弁５の
ポートＤ及びＥを通して濃縮器６に装填される。かかる
放射性クリプトン及びキセノンガスは冷却された濃縮器
６内に吸着されて保持される。吸着されなかったガス
は、切換弁５のポートＡ及びＦ並びに戻り管路１８を通
して試料採取室に再循環させられる。試料採取室、試料
管路、濃縮器６及び戻り管路１８から成るループを通っ
て核分裂ガスが再循環する結果、濃縮器６内におけるク
リプトン及びキセノンガスの濃度は増加することにな
る。
によって濃縮器６の温度が急速に−３０℃以下にまで低
下させられる。次いで、吸引缶ヘッド２のエアポケット
からの放射性クリプトン及びキセノンガスが切換弁５の
ポートＤ及びＥを通して濃縮器６に装填される。かかる
放射性クリプトン及びキセノンガスは冷却された濃縮器
６内に吸着されて保持される。吸着されなかったガス
は、切換弁５のポートＡ及びＦ並びに戻り管路１８を通
して試料採取室に再循環させられる。試料採取室、試料
管路、濃縮器６及び戻り管路１８から成るループを通っ
て核分裂ガスが再循環する結果、濃縮器６内におけるク
リプトン及びキセノンガスの濃度は増加することにな
る。
【００１８】かかる装填モードに際し、切換弁５のポー
トＢ及びＣを通してキャリヤーガスの流れが供給源８か
ら分離カラム９に供給される。次いで、非放射性のクリ
プトン及びキセノンガスがキャリヤーガス中に注入さ
れ、そしてキャリヤーガスにより分離カラム９に輸送さ
れる。かかる安定な（非放射性の）同位体は、装置の分
離特性を検査するために使用される。これらのクリプト
ン及びキセノンガスは、両者が分離カラム９から同時に
流出しないように分離される。実際には、キセノンの流
出とクリプトンの流出との間に一定の時間間隔が存在す
る。これらの流出ガスはＴＣ検出器１１を通過し、それ
によって非放射性クリプトン及びキセノンの熱伝導率が
それぞれ測定される。クリプトン及びキセノンの熱伝導
率は、互いに分離した時点におけるピークとなって現れ
る。これらの測定値を使用することによってＴＣ検出器
１１が較正される。すなわち、非放射性同位体の使用に
より、放射性同位体がどの位置に現れるかを知ることが
できるのである。その後、非放射性のガスは二方弁１２
及び１３とガス抜き管路１７を通して排出される。
トＢ及びＣを通してキャリヤーガスの流れが供給源８か
ら分離カラム９に供給される。次いで、非放射性のクリ
プトン及びキセノンガスがキャリヤーガス中に注入さ
れ、そしてキャリヤーガスにより分離カラム９に輸送さ
れる。かかる安定な（非放射性の）同位体は、装置の分
離特性を検査するために使用される。これらのクリプト
ン及びキセノンガスは、両者が分離カラム９から同時に
流出しないように分離される。実際には、キセノンの流
出とクリプトンの流出との間に一定の時間間隔が存在す
る。これらの流出ガスはＴＣ検出器１１を通過し、それ
によって非放射性クリプトン及びキセノンの熱伝導率が
それぞれ測定される。クリプトン及びキセノンの熱伝導
率は、互いに分離した時点におけるピークとなって現れ
る。これらの測定値を使用することによってＴＣ検出器
１１が較正される。すなわち、非放射性同位体の使用に
より、放射性同位体がどの位置に現れるかを知ることが
できるのである。その後、非放射性のガスは二方弁１２
及び１３とガス抜き管路１７を通して排出される。
【００１９】濃縮器６内における放射性クリプトン及び
キセノンガスの濃度が所望の値に達したならば、かかる
ガス処理装置は装填モードから注入モードに切換えられ
る。注入モードにおいては、濃縮器６の入口及び出口の
隔離弁が閉鎖されるのと同時に、加熱器が急速な電気加
熱によって濃縮器６の温度を２００℃以上に上昇させ
る。この温度においては、放射性クリプトン及びキセノ
ンガスがガスクロマトグラフィーカラムから脱着される
が、それらは濃縮器６の内部に保持される。次いで、隔
離弁が開放されて、ポートＢ及びＡを通して濃縮器６内
にキャリヤーガスが流されると、放射性クリプトン及び
キセノンガスはキャリヤーガスにより運ばれ、そして切
換弁５のポートＤ及びＣを通して分離カラム９内に注入
される。
キセノンガスの濃度が所望の値に達したならば、かかる
ガス処理装置は装填モードから注入モードに切換えられ
る。注入モードにおいては、濃縮器６の入口及び出口の
隔離弁が閉鎖されるのと同時に、加熱器が急速な電気加
熱によって濃縮器６の温度を２００℃以上に上昇させ
る。この温度においては、放射性クリプトン及びキセノ
ンガスがガスクロマトグラフィーカラムから脱着される
が、それらは濃縮器６の内部に保持される。次いで、隔
離弁が開放されて、ポートＢ及びＡを通して濃縮器６内
にキャリヤーガスが流されると、放射性クリプトン及び
キセノンガスはキャリヤーガスにより運ばれ、そして切
換弁５のポートＤ及びＣを通して分離カラム９内に注入
される。
【００２０】分離カラム９内における分離の結果、放射
性クリプトン及びキセノンガスは相異なる時点において
ＴＣ検出器１１内に導入される。熱伝導率の測定によっ
てクリプトンの存在が判明したならば、ＴＣ検出器１１
から排出される放射性クリプトンガスは二方弁１２によ
り方向転換され、そして真空排気されたβ線検出器１４
内に導入される。その結果、β線検出器１４の試料室内
には（ 133Ｘｅ放射性同位体を伴わない）微量の85Ｋｒ
放射性同位体が捕獲されることになる。同様に、熱伝導
率の測定によってキセノンの存在が判明したならば、Ｔ
Ｃ検出器１１から排出される放射性キセノンガスは二方
弁１２及び１３により方向転換され、そして真空排気さ
れたβ線検出器１５内に導入される。その結果、β線検
出器１５の試料室内には（85Ｋｒ放射性同位体を伴わな
い）微量の 133Ｘｅ放射性同位体が捕獲されることにな
る。クリプトン及びキセノンの毎分当りのカウント数
は、記録計１６によって記録される。
性クリプトン及びキセノンガスは相異なる時点において
ＴＣ検出器１１内に導入される。熱伝導率の測定によっ
てクリプトンの存在が判明したならば、ＴＣ検出器１１
から排出される放射性クリプトンガスは二方弁１２によ
り方向転換され、そして真空排気されたβ線検出器１４
内に導入される。その結果、β線検出器１４の試料室内
には（ 133Ｘｅ放射性同位体を伴わない）微量の85Ｋｒ
放射性同位体が捕獲されることになる。同様に、熱伝導
率の測定によってキセノンの存在が判明したならば、Ｔ
Ｃ検出器１１から排出される放射性キセノンガスは二方
弁１２及び１３により方向転換され、そして真空排気さ
れたβ線検出器１５内に導入される。その結果、β線検
出器１５の試料室内には（85Ｋｒ放射性同位体を伴わな
い）微量の 133Ｘｅ放射性同位体が捕獲されることにな
る。クリプトン及びキセノンの毎分当りのカウント数
は、記録計１６によって記録される。
【００２１】測定されたクリプトンレベルがバックグラ
ウンドレベルを越えれば、これは試験した燃料バンドル
に欠陥がある可能性を示す徴候である。その際、85Ｋｒ
放射性同位体のレベルを測定することにより、かかる真
空吸引操作において誤った陽性の応答が生じる可能性を
排除することができる。また、85Ｋｒと 133Ｘｅとの比
を求めることにより、プール水による干渉を排除するこ
とができる。
ウンドレベルを越えれば、これは試験した燃料バンドル
に欠陥がある可能性を示す徴候である。その際、85Ｋｒ
放射性同位体のレベルを測定することにより、かかる真
空吸引操作において誤った陽性の応答が生じる可能性を
排除することができる。また、85Ｋｒと 133Ｘｅとの比
を求めることにより、プール水による干渉を排除するこ
とができる。
【００２２】本発明方法の有効性を実証するために試験
を行った。この試験に際しては、少量の 133Ｘｅを空気
で希釈して処理した。ＴＣ検出器から排出されるガスを
４個のガス試料袋に集め、そして袋の内容物をβ線検出
器によって計数した。クリプトンの検出中に採取した第
１の袋は、バックグラウンドを基準として５２０ｃｐｍ
の値を示した。クリプトンの検出後かつキセノンの検出
前の期間において採取した第２及び第３の袋は、それぞ
れ８ｃｐｍ及び３ｃｐｍの値を示した。なお、キセノン
の検出中に採取した第４の袋は７１００００ｃｐｍの値
を示した。
を行った。この試験に際しては、少量の 133Ｘｅを空気
で希釈して処理した。ＴＣ検出器から排出されるガスを
４個のガス試料袋に集め、そして袋の内容物をβ線検出
器によって計数した。クリプトンの検出中に採取した第
１の袋は、バックグラウンドを基準として５２０ｃｐｍ
の値を示した。クリプトンの検出後かつキセノンの検出
前の期間において採取した第２及び第３の袋は、それぞ
れ８ｃｐｍ及び３ｃｐｍの値を示した。なお、キセノン
の検出中に採取した第４の袋は７１００００ｃｐｍの値
を示した。
【００２３】ＴＣ検出器からの信号及び重要な装置パラ
メーターは単一の記録計上に自動的に記録される。かか
る分析装置は、１０分間で、試料を処理して、従来の方
法を用いた場合には通例数週間を要するようなデータを
得ることができる。本発明の好適な実施の態様に基づく
分析装置は、通常の燃料吸引装置に連結するか、あるい
は別の場所で採取された試料ガスのボンベを処理するよ
うに設計されている。それと組合わせて使用される燃料
吸引方法及び装置に応じ、本発明の分析装置は個々の燃
料棒又は特定の燃料バンドルを試験するために使用する
ことができる。
メーターは単一の記録計上に自動的に記録される。かか
る分析装置は、１０分間で、試料を処理して、従来の方
法を用いた場合には通例数週間を要するようなデータを
得ることができる。本発明の好適な実施の態様に基づく
分析装置は、通常の燃料吸引装置に連結するか、あるい
は別の場所で採取された試料ガスのボンベを処理するよ
うに設計されている。それと組合わせて使用される燃料
吸引方法及び装置に応じ、本発明の分析装置は個々の燃
料棒又は特定の燃料バンドルを試験するために使用する
ことができる。
【００２４】以上、例示を目的として本発明の好適な実
施の態様について説明した。例示した構造に対しては、
本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更や改変
を施し得ることはガス処理業界の当業者にとって自明で
あろう。かかる変更や改変の全てが前記特許請求の範囲
によって包括されることを理解すべきである。
施の態様について説明した。例示した構造に対しては、
本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更や改変
を施し得ることはガス処理業界の当業者にとって自明で
あろう。かかる変更や改変の全てが前記特許請求の範囲
によって包括されることを理解すべきである。
【図１】本発明の好適な実施の態様に従ってクリプトン
及びキセノンの濃縮、分離及び測定を行うための分析装
置を示すブロック図である。
及びキセノンの濃縮、分離及び測定を行うための分析装
置を示すブロック図である。
１ 吸引缶 ２ 吸引缶ヘッド ３ 試料管路 ４ ベローズポンプ ５ 切換弁 ６ 濃縮器 ７ 加熱器／冷却器 ８ キャリヤーガス供給源 ９ 分離カラム １０ カラムオーブン １１ 熱伝導度検出器 １２ 二方弁 １３ 二方弁 １４ β線検出器 １５ β線検出器 １６ 記録計 １７ ガス抜き管路 １８ 戻り管路
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０１Ｎ 27/18 30/66 Ｇ０１Ｔ 1/167 Ｚ 9409−2Ｇ 7/02 Ｂ 9409−2Ｇ
Claims (10)
- 【請求項１】 核分裂ガス中の他の成分から85Ｋｒ放射
性同位体を分離するための分離手段（９）、 前記分離手段から流出するガス流中の前記85Ｋｒ放射性
同位体を検出するための検出手段（１１）、 第１の容積内に存在する85Ｋｒ放射性同位体の量を測定
するための測定手段（１４）、並びに分離された前記85
Ｋｒ放射性同位体を前記第１の容積内に導入するための
流路転換手段（１２）を含むことを特徴とする、核分裂
ガスの組成を分析するための装置。 - 【請求項２】 更に、第１の状態において前記核分裂ガ
ス中の85Ｋｒ放射性同位体及び他の成分を吸着し、かつ
第２の状態において前記核分裂ガス中の前記 85Ｋｒ放射
性同位体及び前記他の成分を脱着するガスクロマトグラ
フィーカラム（６）、 前記ガスクロマトグラフィーカラムの状態を前記第１の
状態から前記第２の状態に切換えるための切換手段
（７）、並びに前記核分裂ガス中の前記85Ｋｒ放射性同
位体及び前記他の成分を前記分離手段に注入するための
注入手段（５，８）を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記分離手段が分子ふるいを有し、前記
検出手段が熱伝導度検出器を有し、前記測定手段がβ線
検出器を有する請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 更に、前記ガスクロマトグラフィーカラ
ムを第１の温度に冷却するための冷却手段、及び前記ガ
スクロマトグラフィーカラムを前記第１の温度より高い
第２の温度に加熱するための加熱手段を含み、前記ガス
クロマトグラフィーカラムが前記第１の温度で吸着を行
いかつ前記第２の温度で脱着を行う請求項２記載の装
置。 - 【請求項５】 前記分離手段が更に前記核分裂ガス中の
他の成分から 133Ｘｅ放射性同位体を分離する機能を有
し、前記検出手段が更に前記分離手段から流出するガス
流中の前記分離された 133Ｘｅ放射性同位体を検出する
機能を有し、更に、第２の容積内に存在する 133Ｘｅ放
射性同位体の量を測定するための測定手段（１５）、及
び前記分離された 133Ｘｅ放射性同位体を前記第２の容
積内に導入するための流路転換手段（１３）が設けられ
ている請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 更に、前記ガスクロマトグラフィーカラ
ム中において脱着された核分裂ガス成分を隔離する閉鎖
状態、及び脱着された前記核分裂ガス成分を放出して前
記分離手段に注入する開放状態を有する隔離弁手段を含
む請求項２記載の装置。 - 【請求項７】 核分裂ガス成分を含有する核分裂ガスを
濃縮する工程、 前記核分裂ガス成分を分離する工程、 前記核分裂ガス成分の熱伝導率を検出する工程、及び第
１の既知の非放射性気体元素の熱伝導率に対応する熱伝
導率を有する第１の放射性ガス成分のβ線放射能を測定
する工程を含むことを特徴とする、核分裂ガス成分を含
有する核分裂ガスの組成を分析するための方法。 - 【請求項８】 前記第１の放射性ガス成分が85Ｋｒ放射
性同位体である請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 更に、第２の既知の非放射性気体元素の
熱伝導率に対応する熱伝導率を有する第２の放射性ガス
成分のβ線放射能を測定し、前記第１の放射性ガス成分
と前記第２の放射性ガス成分との比を求める工程を含む
請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第１の放射性ガス成分が85Ｋｒ放
射性同位体であり、また前記第２の放射性ガス成分が
133Ｘｅ放射性同位体である請求項９記載の方法。
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