JPS5882192A

JPS5882192A - 破損燃料位置検出装置

Info

Publication number: JPS5882192A
Application number: JP56180615A
Authority: JP
Inventors: 正弘遠山
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1983-05-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の技術分野本発明は液体金属冷却形高速増殖炉等の破損燃料位置検
出装置に関すＺ．（２）従来技術一般に高速増殖炉には破損燃料検出鋏置が設けられてい
る。この装置は冷却材出口管に中性子検出器を設け、万
一燃料が破損した場合に燃料ピンより漏出して冷却材中
に混入した核分裂生成物から放出される連発性中性子を
検出して燃料の破損を検出するものである．しかし、こ
のようなものでは破損した燃料の位置が特定できない九
め、燃料の破一が検出されても破損燃料を特定するのに
長時間を要し、この間炉の運転を停止しなけれはならな
いので稼働率が低下する不具合があうた。ζの丸め、燃
料の破損と同時に破損した燃料の位置を検出することが
できる破損燃料位置検出鋏置が開発されている．このも
のは一般に燃料ビン内に燃料集合体毎κ同位体の組成の
異なる不活性ガスすなわちタクガスを封入しておき、燃
料が破損した場合カバーガス中に混入す仝このタダガス
を分析して破損燃料を特定するものである．しかし、こ
のようなものは漏出したタダガスがカパーガス中まで移
行する径路が不明確であシ、信頼性が低いとともκタダ
ガスの種類を多くずる必畳があ９、このためタダガス中
の同位体の組成を細分化しなければならず、分析が困難
になる畳の不具合があった．そして、このような不具金を解消するため、第１図ない
し第３図に示す如き破損燃料位置検出装置が開発された
．以下この装置を説明する。

図中ｌ娘原子炉容器であって、この原子炉容器１の上端
は遮蔽！ラグ２によって閉塞され、また内部に祉炉心３
が収答されている。また上記遮蔽グラグ２を貫通して炉
心上部機構４が設けられ、この炉心上部機構４は炉心３
の上面に対向している。そして、上記炉心３に装荷され
九各燃料集合体５・・・に対応してサンプリング管６・
・・が設けられている．これらサンプリング管６・・・
はその下端が各燃料集合体６・・・の上端開口に上方か
ら対向し、これら燃料集合体５・・・内で燃料破損が生
じた場合に漏出する核分鋏生成ガスおよびタダガスを捕
集するように構成されている。そして、これらサンプリ
ング管６・・・は複数群に分けられ、各群毎に複数のサ
ンプリングポット７・・・の下部に上端が接続されてい
る。これらサンプリングポ，ト７・・・は容器状をなし
、サンゾリング管６・・・の畏さが最も短くかつ屈曲部
も少なくなるような位置九とえは炉心上部機構４の下端
部外周に設けられている．そして、これらナンプリンダ
／ツ｝Ｆ・・・の上部にはそれぞれ移送管８・・・が接
続され、これら移送管８・・・は上方に延長されて気液
分離器９・・・の下端部に接続され、さらにこれら気液
分離−９・・・の上端部には移送管１０が接続され、こ
れらの移送管１０・・・は遮蔽！ラグ２を貫通して炉外
に導出され、分析機構１１に接続されてーる．そして、
上記各サングリンダポ，ト１・・・には炉外に設けられ
たキャリャガス供給機構ｌ１からキャリャガスたとえは
カバーガスと同じアルｆ冫ガスが供給されるようＫ構成
されている。そして、これらサンプリングポットｒ・・
・内に供給された中ヤリャガスは移送管８・・・内を上
昇し、ζのサンプリングポ，ト１・・・内Ｋ燃料集合体
５・・・から漏出した核分袈生成ガスおよびタダガスが
ある場合にはごれらガス拡上記キャリャガスＫ混入して
上方Ｋ這はれるように構成されている−。また、上記気
液分離器９・・・は廠面が開放され友容器状をなし、冷
却材ＩＪの液面近傍Ｋ設けられ、移送管Ｉ・・・内を上
昇してくるキャリャガスと冷却材１３とを分離するよう
に構成されている．そして、冷却材１３と分離されたキ
ャリャガスはさらに移送管１０・・・内を上昇して分析
機構１１に送られるように構成されている．そしてキャ
リャガスは分析機構１１で分析されて燃料の破損やその
位置が検出され、分析後のキャリャガス社精製されてカ
パーガス供給機構１４に送られる．ように構成されてい
る。上記分析機構１１は以下の如く構成されている。す
なわち１５・・・はペー・臂トラ，プ、１６・・・は活
性炭吸着塔であってこれらベーパトラ，プ１５・・・、
活性炭吸着塔１６・・・はそれぞれ上記各移送’ｌｊｘ
ｏ・・・毎に設けられている．そして、移送管１０・・
・を介して送られて来たキャリャガスはまずベーパトラ
ップ１６・・・によって冷却材の蒸気やミストが除去さ
れたのち活性炭吸着塔％１６・・・に送られる。これら
活性炭吸着塔１６は常温でキャリャガス中に含まれる核
分裂生成ｉガスや夕冫ガスを吸蔵するとともＫ加熱等に
よシζの吸蔵し九ガスを放出する仁とのできるように構
成されている．なお、これらペーノ母トラ，ｆ１５・・
・、活性嶽吸着塔１６・・・の前後にはそれぞれ開閉弁
１１・・・、開閉弁１８・・・、開閉弁１９・・・が設
けられている。

そして、これら活性炭吸着塔１６・・・の出口側の配管
は１本にまとめられて開閉弁２Ｇ，減圧弁２１を介して
核分裂生成ガス検出器２２に送られ、さらκ開閉弁２Ｓ
１減圧弁２４を介してタダガス濃縮器１６Ｋ送られるよ
うに構成されている．そして、上記核分裂生成ガス検出
＠ＸＺは流通されるガスからの放射線を検出することに
よシこのガス中に核分裂生成ガスが存在するか否かを検
出して燃料の破損を検出するようκ構成されズいる．ま
たタダガス濃縮器２５紘第３図に示す如く内部にシリコ
ーンゴ▲等からなる選択透過膜２６を有し、ｌ冫プｓｒ
によらてガスを加圧して供給し、この選択透過膜２σを
透過させてタグガスを濃縮し、濃縮されたタダガスは開
閉弁２８を介してリデープタンク２９に送られ貯溜され
るように構メされている。そして、上記リデープタンク
２９に貯溜された濃縮されたタダゴス社開閉弁３０を介
してタダガス分析器３１に送られてその組成が分析され
、破損燃料の位置が検出されるように構成されている．このような破損燃料位置検出装置は燃料集合体５・・・
から漏出した核分裂生成ガスやタグガスを直接採取する
のでこれらガスの移動経路が明確であシ、検出精度が高
い。ま九燃料集合体５・・・を複数群に分轄、各群毎に
検出ができるので、タグガスの種類は各群の燃料集合体
５・・・の数ど同じだけでよく、タダガスの分析が容易
である．壕九、炉内に可動部分がないので信頼性が高い
等の長所を有する．また、大形の炉で燃料集合体５・・
・の数が多い場合でも群数すなわちサンプ′リングポッ
ト１・・・の数を増せはタグガスの種類数會多くする必
要はなく、美形の炉に適する。

（３）従来技術の問題点？活゛性炭吸着塔１６・・・は一料粂合体５・・・の＃数
すなわちサンプリングポケ，ト７・・・の個数と等しい
台数が必要であり、多数台の活性炭吸着塔１６・・・を
備えなけれはならない．そして、実際の装置てはこの活
性炭吸着塔１６・・・は直径約ｌ愼、高さ約２ｔｎ程度
であシ、このような活性員吸着塔１６・・・を多数設け
・るとこれらの設置スペースが大きくなる。また、タダ
ガス濃ＪＩＩＩ器２５はその幅が約３惰、高さが約３ｍ
，長さが約４惰Ｋもなる．仁のためζれら活性炭吸着塔
１６・・・、タグガス濃縮ａＳＳの設置に必要なスペー
スはかな９大きくなり、原子炉格納答器が大形化する．
この友め建設コストが大きくなる不具合があクた。

（４）発明の目的設置κ必要なスペースが小さくてすむ破損燃料位置検出
懺置を得るζとにある．（５）発明の構成燃料集合体を複数群に分け、各群毎ＫサンプリンダＩッ
トを設け、また各サンプリング４，ト毎に活性炭吸着器
を設け良ものにおいて、これら活性炭吸着器は低温状態
で核分裂生成ガスやタグガスを吸蔵し、高温状態でこれ
らガスを放出する低温活性炭吸着器を用い、ｔたタグガ
ス＃ｋ縮器を省略したものである。

（６）＠明の効果活性炭は低温で多量のガスを吸着できるので、これら低
温活性炭吸着器のガス吸蔵能力祉きわめて大となり、そ
の分だけこれら低温活性炭吸着鋤な小形化でき、かつガ
ス吸蔵量を大きくできる．そして、これら低温活性炭吸
着器のガス吸蔵量が大きいため、これら放出されるタグ
ガスの一度は高〈なシ、タダガス濃縮器で濃縮せずに直
接分析することができる。よって低温地１員吸着器を小
形化し、またタグガス濃縮器を省略できるので設置に要
するスペースを小さくで龜る．ようて原子炉格納容器の
大形化金さけることかで龜建設コストを低減することが
できる．（７）発明の−実施例第４図および第５図を参照して説明する。

図中１０１は原子炉容器でＴｏ９て、ζの原子炉容器１
０１の上端は遮蔽プラダ１０２によって閉塞され、また
内部には炉心７０３が収容されている．また上記遮蔽プ
ラグ１０２を貫通して炉心上部機構１０４が設けられ、
この炉心上部機構ｘｏ４１１炉心１０３の上面に対向し
ている．そして、上記炉心１０３に装荷された各燃料集
合体１０５・・・に対応してサンプリング管１０６・・
・が設けられている．ζれらサンプリング管１０６・・
・祉その下端が各燃料集合体１０ト・・の上端開口に上
方から対向し、これら燃料集合体Ｊ６ｊ−・・内で燃料
破損が生じた場倉Ｋ漏出する核分裂生成ガスおよびタダ
ガスを捕集するように構成されている。そして、これら
ナンプリング管１０ｇ・・・は複数群に分けられ、各群
毎Ｋ設けられた輝数のサンプリンダポッ｝Ｊ（ＩＦ・・
・の下部κ上端が接続されている。これらサンプリング
ポット１０１・・・容器状をなし、サン！リンダ管１ｏ
ｇ・・・の長さが最も短くかつ屈曲部も少なくなるよう
な位置九とえに炉心上Ｓ＊構１０．４の下端部外周に設
けられている。そして、これらサン！リング＆ｙ｝１０
ｙ・・・の上部に紘それぞれ移送管１０ｇが接続され、
これら移送管１０１１は上方に嬌長されて気液分離器１
０９・・・の下端部に接゛続肇れ、さらにこれら気液分
離器１０９・・・上端部に祉移送管１１０・・・が接続
され、これら移送管“１１０・・・は迩薮プラグ１０２
を貫通して炉外に導出され、分析機構１１１に接続され
ている。そして、上記各サンプリングポット１０１・・
・には炉外に設けられ友キャリャガス供給機構１１２か
らキャリャガスたとえにカパーガスと同じアルゴンガス
が供給されるようＫ構成されている．そして、こ五らサ
ンプリングーνト１０１・・・内に供給されたキャリャ
ガスは移送管ＪＯＪｌ・・・内を上昇し、このサン゛！
リングポット１０１・・・内に燃料集合体１０５・・・
から漏出し九核分裂生成ガスおよびタグガスがある場倉
にはこれらガスは上記キャリャガスに混入して上方に這
はれるよう１に構成されている。

ｔた、上記気液分離＠１０９・・・は底面が開放された
容器状をなし、冷却材１１３の液面近傍κ設けられ、移
送管１０８・・・内を上昇してくるキャリャガスと冷却
材１１８とを分離するようκ構成されている．そして、
冷却材１１３と分離されたキャリャガスはさらＫ移送管
１１０・・・内を上昇して−分析機構１１１Ｋ送られる
ようＫ構成されている．そしてキャリャガス絋分析機構
１１１で分析されて燃料の破損やその位置か検出され、
分析後のキャリャガスは精製されてカバーガス供給機構
１１４に送られるようκ構成されている．上記分析機構
７７１は以下の如く構成されている。すなわち１１５・
−はペーノ臂トラッｆ、１１１１・・・絋低温活炭吸着
器であってこれらペーパトラップ１１５・・・、低温活
性炭歇着器１１６・・・はそれぞれ上記番移送管ＪＪ（
｝・・・毎に設けられてーる．そして、移送管１１０・
・・を介して送られて来たキャリャガスは普ずペーノ譬
トラ，１１１Ｂ・・・によラて冷却４材の蒸気やきスト
が除去され九のち低温活性炭吸着器ＪＪ＃・・・に送ら
れる．これら低温活性員１着器１１６・・・は極低温状
態でキャリャガス中に含まれる核分裂生成ガスやタグガ
スを吸蔵するとともに加熱等によりこの吸蔵したガスを
放出することができるように構成されている．す表わち
、これら低温活性縦吸着器１１６・・・には液体窒素等
が供給され、−１８０℃程度の極低温まで冷却された状
態でガスの吸着をおこなう。また、これら低温活性炭吸
着器１１６・・・内にはヒータが内蔵され、２００℃程
度まで加熱するζとにより吸蔵されているガスを放出す
るように構成されている．なお、上記ペーパトラ，プ１
１５・・・の前後に社それぞれ開閉弁１１１・・・，１
１８・・・が設けられてーる．また、１１９はフラ，シ
ングガス供給機構である．そして、このフラッシングガ
ス供給機構１１ｇからは開閉弁１２０・・・を介して各
低温活性炭執着器１１６・・・にフ２，シングガスたと
えばヘリウムガスを供給するように構成されている。

そして、これら低温活性炭吸着器１１６・・・の出口側
配管祉開閉弁１２ノ・・・逆止弁１２２・・・を介して
１本にまとめられ、開閉弁１２１を介してリデーブタン
ク１２４、タグガス分析＠ＩｌｌＫ接続され、また開閉
弁１２６、減圧弁１１１を介して核分裂生成ガス検出器
１２８Ｋ接続され、さらに開閉弁１２９、ポンプ１３０
１フィルタ１３１を介して前配力／者一ガス供給機構１
１４に接続されている。

この次にこの一実施例の作用を説明する．Ｊｌ子炉の運
転時に別の燃料破損検出器で燃料の破損が検出されると
、ただちＫキャリャガス供給機構１１２から各サンツリ
ンダＭ１０ｆ・・・にキャリャガスを供給する．そして
この供給されたキャリャＩスは移送管１０８・−、移送
管１１０・・・内を上昇してペーノ中トラ，デ１１６・
・・、低温活性炭吸着器１１６・・・に送られる．そし
てζれら低温活性炭吸着器１１６・・・を通過し九今ヤ
リャガスはカバーガス供給機構ｘｘａＫｔ寸イノ臂スさ
せる．そして燃料集合体１０５・・・から核分裂生成ガ
スおよびタダガスがａＩ出するとこれらガスはサングリ
ンｒ管Ｊｌｌｆｊ・・・で捕集され、サンプリングｄ’
ｙ｝１０７・・・に送られる。そして、このサンプリン
グポット１０１・・・内に供給されているキャリャガス
に混入して上起ペーノ譬トラ，プ１１５・・・、低温活
性炭吸着器１１６・・・に送られる．そして、この低温
活性炭吸着器１１６・・・では−１８０Ｃの極低温状態
でキャリャガスに混入している核分裂生成ガスやタグガ
スを吸着する．そして、所定時間この状態で運転を続け
たら開閉弁１１１・・・、開閉弁１１８・・・、開閉弁
１２１・・・を選択的に開弁し、各低温活性炭吸着器１
１６・・・を１基ずつ２００℃まで加熱して吸蔵してい
るガスを放出させる。この場合、中ヤリャガスすなわち
アルゴン（Ａｒ）はｉｌａ図に示す如く核分裂生成ガス
であるキセノンα●）、クリ７”｝Ｖ（Ｋｒ）よシ活性
炭への吸着量が小さいため低温活性ＩＪＩＬＷｋ着器１
１６・・・で吸着されていたアルゴンは加熱初期で放出
される。したがって、まずこれら低温活性炭吸着器１１
６・・・を−８０℃柵度まで昇温し、吸着されているア
ルゴンだけを放出する．そして７２ツシングガス供給機
構１１９から各低温活性炭吸着器１１ｇ・・・に７ラッ
シンダガスを送シ、放出され九アルｔｙガスをζＯフラ
ッシンダガスとともに排出する．次にζれら低温活性炭
吸着器１１６・・・を２θＧ℃まで加熱すると吸蔵され
てい友核分訣生成ガスおよびタグガスが放出される。そ
して、各低温活性炭吸着器１１６・・・から放出され九
ガスを、各低温活性炭吸着！器シ１１６毎に順次核分嵌
生成ガス検出１１ｋｘｘｓＫ送る．そしてζの核分嶽生
成ガス検出１ｆ｝Ｊ！ＪＩＫよって低温活性炭吸着器１
１ｇ・・・から放出されたガスに核分豐生成ガスが混入
しているか否かを検出し、もし混入している場合にはそ
の活性員教着４Ｊ７＃・・・に属する群の燃料集合体１
０Ｂ・・・のいずれかκ燃料の破損Ｔｏｐと判定する．
そして、この場合Ｋはさらにこのガス奢りずーツタンク
１２４Ｋ一時貯榴したのちタダガス分札器１２５Ｋ送っ
て分析し、群のうちのどの燃゛料集合１０１・・・に破
損が生じたかを特定する．そして、上記低温活性炭吸着器１１６・・・は一１８０
℃の極低温でガスを吸着するため、常温の場合の１０〜
１０２倍のガスを吸蔵できる．よって各低温活性炭吸着
器１１６・・・を小形化でき、かつ小形化してもなおか
つガスの吸蔵置を大きくすることができる。そして、こ
れら低温活性炭吸着器１１６・・・の吸蔵ｊス竃が大き
いので核沙裂生成ガスおよびタグガスは大量に吸蔵され
、放出されるので、これら低温活性炭吸着ｌｓ１１６・
・・から放出されるタダガスの濃ｆｉｌＪ＆ｉい゛．よ
ってこれら低温活性炭吸′着器１１６・・・がら放出さ
れたタグガスは濃縮せずに１ｉＥ，接タグガス分析器１
２５で分析できる。よって低温活性炭吸着器１１６・・
・を小形化でき、かつタグガス−濃縮器を設けなくても
よいのでこの装置の設置スペースは小さくてすみ、原子
炉格納容器の大形化をさけることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来例を示し、第１図は概略構成
図、第２図は系統図、第３図Ｌタグガス凝縮益の構成を
示す概略図である。第４図および第５図は本発明の一実
施例を示し、第４図は概略図、第５図は系統図である．
ま友、嬉６図は活性炭に対する各種不活性ガスの吸着特
性を示す線図である．１０１・・・原子炉容器、Ｊｏｊ・・・炉心、１ｏ５・
・・燃料集合体、１ｏ７・・・サン！リング４，ト、１
１１・・・分析機構、１１ｇ・・・低温活性炭吸着器、
１１９・・・フラ，シングガス供給機構、１２５・・・
タグＩス分析器、１２８・・・被分裂生成ガス検出器． −５２７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉容器内に複数のサン！リング管を設けこれ
らをサンプリング管の下端を各燃料集合体に対向して開
口し、これらサンプリング管を複数の評に分けこれらサ
ン！リング管の上端を原子炉容器内に設けられた複数の
サン！リング４，トの下部に上記各群毎に接続し、これ
らサン！リング４ットの上部κそれぞれ移送管を接続し
、ζれら移送管を上方に延長して！子炉容器外Ｋ導出し
核分裂生成ガスおよびタダガスを分析する分析機構に接
続し、また上記各サンプリング４ット内に原子炉容器外
からキャリャガスを供給するキャリャガス供給機構を設
け良ものにおいて、上記分析機柳Ｋは上記各移送管毎Ｋ
低温状一でガスを畝賊するとともκ温度を上げるζとに
よ９この吸蔵したガスを放出するこ？とができる低温活
性炭吸着器を設け、またこれら低温活性炭吸着器から放
出されるガスが直接供給されこのガス中に含まれるタグ
ガスの組成を分析するタダガス分析器を設け次ことを特
徴とする破損燃料位置検出装置。
（２）前記分析機構には前記低温活性炭吸着器から吸蔵
しているガスを放出する際にこれら低温活性炭吸着器に
フラ，シングガスを供給する７ラ，シング．ガス供給機
構が設けられていることを特徴とする前記特軒請求の範
囲＃！１項記載の破損燃料位置検出装置．