(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃料を充填した複数の燃料チャンネルを覆うフレームと、
フレーム内に各燃料チャンネルに対応して設けられ、各燃料チャンネルの上端面に着座する着座面を有する中空キャップと、
フレームおよび各中空キャップの上面を貫通する空気供給管と、
フレームおよび各中空キャップの上面を貫通するとともに、下方端が中空キャップ内の着座面より下方にまで達するサンプリング管と、を備え、
各燃料チャンネルの上端面と、これに対応する中空キャップの着座面との間に、空気放出孔を形成したことを特徴とする破損燃料検出装置。
【請求項２】
中空キャップは、フレームに摺動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の破損燃料検出装置。
【請求項３】
サンプリング管は、中空キャップ上面およびフレームに対して摺動可能になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の破損燃料検出装置。
【請求項４】
サンプリング管は、中空キャップ上面に弾性機構を介して結合されていることを特徴とする請求項３に記載の破損燃料検出装置。
【請求項５】
サンプリング管は、中空キャップ上面に固定され、フレームに対して摺動可能になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の破損燃料検出装置。
【請求項６】
各燃料チャンネルの上端面と中空キャップの着座面との間に、空気放出孔を形成する着座シール部材が介在され、
着座シール部材は、中空キャップの着座面に対して着脱可能となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の破損燃料検出装置。
【請求項７】
各燃料チャンネルの上端面と中空キャップの着座面との間に、空気放出孔を形成する着座シール部材が介在され、
着座シール部材は、ソフトシール部材とハードシール部材とによる２層構造に構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の破損燃料検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉の破損燃料を検出する破損燃料検出装置に係り、とりわけ原子炉内における破損燃料の位置検出を短時間に確実に行う破損燃料検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉内の炉心部に設置された多数の燃料チャンネル内に充填された燃料は、長時間の運転使用で破損する恐れがある。万一原子炉の運転中に放射能レベルが上昇した場合には、原子炉を停止させて燃料（燃料集合体）の健全性確認を行う必要がある。
【０００３】
従来、燃料チャンネルはその頂部が上部格子板から上方に突出して設置されており、この設置関係を有する燃料チャンネル内の燃料の検査は次のようにして行われている。
【０００４】
すなわち、図４に示すように、原子炉内の冷却水水面１下の炉心２の複数の燃料チャンネル３の上端部に設けられた上部格子板７に、空気供給管４とサンプリング管５が設けられ４隅に切欠部９を有するキャップ６を、複数の燃料チャンネル３を覆うように被せる。
【０００５】
次に、空気供給管４によってキャップ６内に空気を供給する。空気の供給によってキャップ６内の冷却水が切欠部９から排出される。切欠部９の高さまでキャップ６内の冷却水の水面が下がると、切欠部９からは気泡が排出される。この状態を床８上から覗き込み、キャップ６の４隅の切欠部９より気泡が均等に出ていることを目視で確認することによって、キャップ６の装着が完全であることおよびキャップ６内の冷却水の水面が切欠部９の高さにあることを確認することができる。
【０００６】
この場合、切欠部９の上端は燃料チャンネルの上端面３ａよりも低い位置にある（図４参照）。従って、キャップ６内の冷却水の水面を切欠部９の高さまで下げることによって、各燃料チャンネル３内の冷却水を各々独立に分離することができ、その後サンプリング管５によって燃料チャンネル３内から試料水の採取を行い、この試料水を分析して破損燃料の検出測定を行うことができる。
【０００７】
あるいは他の従来例として、図５に示すように、原子炉内の冷却水水面１下の炉心２の複数の燃料チャンネル３の上端部に設けられた上部格子板７に、空気供給管４とサンプリング管５と排出管１０とが設けられたキャップ６を、複数の燃料チャンネル３を覆うように被せることも知られている。
【０００８】
図５において、空気供給管４によってキャップ６内に空気を供給すると、空気の供給によってキャップ６内の冷却水が排出管１０から排出され、排出管１０の下方端の高さまでキャップ６内の冷却水の水面が下がると、排出管１０からは気泡が押し出される。この状態を排気検出装置１０ａが検出することによって、キャップ６の装着が完全であることおよびキャップ６内の冷却水の水面が排出管１０の下方端の高さにあることを確認することができる。
【０００９】
この場合、排出管１０の下方端は燃料チャンネルの上端面３ａよりも低い位置にある（図５参照）。従って、キャップ６内の冷却水の水面を排出管１０の下方端の高さまで下げることによって、各燃料チャンネル３内の冷却水を各々独立に分離することができ、その後サンプリング管５によって燃料チャンネル３内から試料水の採取を行い、この試料水を分析して破損燃料の検出測定を行うことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図４に示す破損燃料検出装置では、燃料チャンネルの上端面３ａの位置が上部格子板７の上端の位置と同一かこれより低い場合には、上部格子板７に被せるキャップ６に設けられた切欠部９の位置が燃料チャンネルの上端面３ａの位置よりも高くなってしまうため、各燃料チャンネル３内の冷却水は切欠部９の位置にある共通水面下で相互に流入混入し、すなわち、各燃料チャンネル３内の冷却水を独立に分離することができない。
【００１１】
この場合、ある燃料チャンネル３からサンプリングした試料水から核分裂生成物が検出されたとしても、この燃料チャンネル３内の燃料が破損していると特定することが難しい。
【００１２】
このように、図４に示す破損燃料検出装置では、燃料チャンネル３が上部格子板７より上方に突出している場合にのみ有効であり、燃料チャンネルの上端面３ａの位置が上部格子板７の上端の位置と同一かこれより低い場合には、破損燃料の位置検出を誤る可能性がある。特に、各燃料チャンネル３の上端面３ａの位置が温度差による収縮等の関係で揃っていない場合には、このような事態が生じる確率が高くなる。
【００１３】
一方、図５に示す破損燃料検出装置では、燃料チャンネルの上端面３ａの位置と上部格子板７の上端の位置との相互関係ではなく、燃料チャンネルの上端面３ａの位置と排出管１０の下方端の位置との相互関係によって、やはり破損燃料の位置検出を誤る可能性がある。すなわち、燃料チャンネルの上端面３ａの位置が排出管１０の下方端の位置より低い場合には、各燃料チャンネル３内の水は排出管１０の下方端の位置にある共通水面下で相互に流入混入し、すなわち、各燃料チャンネル３内の冷却水を独立に分離することができない。図４の装置の場合と同様に、各燃料チャンネル３の上端面３ａの位置が温度差による収縮等の関係で揃っていない場合には、このような事態が生じる確率が高くなる。
【００１４】
図５に示す装置において、排出管１０の下方端がキャップ６のかなり下方にまで達する構成とすれば、前記した状態が回避され、各燃料チャンネル３内の冷却水を独立に分離することが確実になる。しかしこの場合、キャップ６内に供給される空気量が多くなるため、破損燃料検出測定における試料水採取までの時間が長くなる。
【００１５】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、各燃料チャンネルの上端面の位置に左右されることなく、破損燃料の位置検出を短時間に確実に行えるような破損燃料検出装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部に燃料を充填した複数の燃料チャンネルを覆うフレームと、フレーム内に各燃料チャンネルに対応して設けられ、各燃料チャンネルの上端面に着座する着座面を有する中空キャップと、フレームおよび各中空キャップの上面を貫通する空気供給管と、フレームおよび各中空キャップの上面を貫通するとともに、下方端が中空キャップ内の着座面より下方にまで達するサンプリング管と、を備え、各燃料チャンネルの上端面と、これに対応する中空キャップの着座面との間に、空気放出孔を形成したことを特徴とする破損燃料検出装置である。
【００１７】
本発明によれば、各燃料チャンネルの上端面に各中空キャップが着座することによって、各燃料チャンネルの上端面の位置に左右されることなく、破損燃料の位置検出を短時間に確実に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１および図２は、本発明による破損燃料検出装置５０の第１の実施の形態を示す構成図である。図１に示すように、内部に燃料を充填した複数の燃料チャンネル３が設けられ、各燃料チャンネル３はその上部において上部格子板７により保持されている。
【００２０】
図１において、本発明による破損燃料検出装置５０は上部格子板７の上に着座して複数の燃料チャンネル３を覆うフレーム１３と、フレーム１３内に、各燃料チャンネル３に対応して設けられ、各燃料チャンネル３の上端面に着座する着座面１１ａを有する中空キャップ１１とを備えている。
【００２１】
さらにフレーム１３および各中空キャップ１１の上面を貫通して空気供給管１４が設けられ、またフレーム１３および各中空キャップ１１の上面を貫通してサンプリング管１５が設けられている。このサンプリング管１５は、その下方端１５ａが中空キャップ１１内の着座面１１ａより下方にまで達している。
【００２２】
図１に示すように、フレーム１３は正方形の四角柱状に形成されており、各中空キャップ１１は燃料チャンネル３に対応する角柱状に形成されて、フレーム１３の側壁に対してわずかな隙間をもってそれぞれ独立に上下方向に摺動可能に設けられている。
【００２３】
また図１に示すように、中空キャップ１１の上面には外筒体２１が上方へ突出した状態で固定され、外筒体２１は更にフレーム１３の上面を貫通している。サンプリング管１５は外筒体２１内に摺動可能に設けられており、またサンプリング管１５は中空キャップ１１の上面およびフレーム１３に対して相対移動可能になっている。またサンプリング管１５の下方端１５ａには、試料水採取の便宜のための切込み１５ｂが設けられている。
【００２４】
さらにサンプリング管１５の下方部分にはフランジ２２が設けられ、フランジ２２と中空キャップ１１とがスプリング２３によって結合されている。このため、サンプリング管１５の高さはスプリング２３の復元力によって略一定に保たれる。
【００２５】
尚、外筒体２１はフレーム１３の上面に対して摺動可能になっており、中空キャップ１１のフレーム１３に対する摺動を妨げないようになっている。さらにフレーム１３の上面には外筒体２１を囲うカバー体２４が設けられており、カバー体２４とサンプリング管１５とは第１オーリング２５で摺動可能にシールされ、カバー体２４とフレーム１３とは第２オーリング２６でシールされている。
【００２６】
また図１に示すように、各燃料チャンネル３の上端面と、これに対応する中空キャップ１１の着座面１１ａとの間に、空気放出孔１２ａを形成する着座シール部材１２が介在されている。この着座シール部材１２は、図２に示すように、ソフトシール部材１２ｓとハードシール部材１２ｈとによる２層構造に構成され、中空キャップ１１の着座面１１ａに対して着脱可能となっている。
【００２７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。まず本発明による破損燃料検出装置５０が図示しない把持機等で冷却水水面１から炉心２内の所定の複数の燃料チャンネル３まで徐々に吊り下げられ、破損燃料検出装置５０のフレーム１３の下端部が上部格子板７の上面に複数の燃料チャンネル３を覆うように着座する。一方、フレーム１３内に設けられている各中空キャップ１１は、フレーム１３が上部格子板７に着座する際、対応する燃料チャンネル３の上端面３ａに各々着座する。この場合、サンプリング管１５の下方端１５ａが、対応する燃料チャンネル３内に達する。
【００２８】
この場合、燃料チャンネル３内のタイプレート上端３ｂの高さによって、サンプリング管１５の下方端がタイプレート上端３ｂに衝突する場合が考えられるが、本実施の形態によれば、サンプリング管１５が中空キャップ１１の上面およびフレーム１３に対して弾性的に摺動可能であるので、サンプリング管１５とタイプレート上端３ｂとが衝突することによる障害はない。また、サンプリング管１５の下方端１５ａに切込み１５ｂを設けたことによって、タイプレート上端３ｂによって試料水採取が妨げられることもない。
【００２９】
また中空キャップ１１が燃料チャンネル３の上端面３ａに着座する際、中空キャップ１１の着座面１１ａには、空気放出孔１２ａを形成する着座シール１２が介在されているため、空気放出孔１２ａを除いた部分は燃料チャンネル３に対して密閉される。この状態で、空気供給管１４から中空キャップ１１内に空気を供給すると、空気放出孔１２ａから中空キャップ１１内の冷却水が放出される。
【００３０】
空気供給管１４から中空キャップ１１内に供給された空気が空気放出孔１２ａの高さまで充填されると、空気放出孔１２ａからは気泡が排出される。この場合、各燃料チャンネル３内の冷却水は、炉心２全体の冷却水から完全に分離された状態となる。空気放出孔１２ａからの気泡を図示しない公知の手段によって検出した場合、サンプリング管１５から試料水が採取され、破損燃料の検出測定が行われる。本実施の形態によれば、空気供給管１４による空気の供給は中空キャップ１１内のみに対してなされるため、従来装置に比べて試料水採取までの時間が短縮される。
【００３１】
尚、燃料チャンネル３が中空キャップ１１の数よりも多数ある場合には、破損燃料検出装置５０全体を吊り上げ、移動して、上記手順を繰り返すことによって、原子炉内の全燃料チャンネル３について破損燃料検出測定を行うことができる。
【００３２】
以上のように本実施の形態によれば、各燃料チャンネル３の上端面３ａの位置に左右されることなく、破損燃料の位置検出を短時間にかつ確実に行うことができる。また、サンプリング管１５が中空キャップ１１の上面およびフレーム１３の上面に対して摺動可能となっているので、サンプリング管１５の位置を調整することができ試料水採取を安定に行うことができる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、着座シール部材１２は各燃料チャンネル３の上端面３ａと中空キャップ１１の着座面１１ａとの間で着脱自在となっているので、着座シール部材１２が劣化した場合の交換が容易である。また、着座シール部材１２が２層構造となっているので、より高いシール効果が得られる。
【００３４】
次に図３（ａ）（ｂ）により、本発明による破損燃料検出装置の第２の実施の形態について説明する。図３（ａ）（ｂ）に示すように、外筒体３１が中空キャップ１１の上面を貫通して中空キャップ１１内に達し、外筒体３１の下端にスプリング取付管３２が設けられている。またスプリング取付管３２とフランジ２２とがスプリング３３で結合され、カバー体２３を設けることなく、外筒体３１の上方端部にサンプリング管１５との間に摺動可能なシール部材３４が設けられている。
【００３５】
図３（ａ）（ｂ）において、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３６】
図３（ａ）（ｂ）において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
次に、図３（ａ）（ｂ）に示す第２の実施の形態の作用を説明する。まず図３（ａ）に示すように、本実施の形態においても、サンプリング管１５が中空キャップ１１の上面およびフレーム１３に対して弾性的に摺動可能となっているので、サンプリング管１５と上部タイプレート１４とが衝突することによる障害はない。また、サンプリング管１５の下方端１５ａに切込み１５ｂを設けたことによって、タイプレート上端３ｂによって試料水採取が妨げられることもない。
【００３８】
また図３（ｂ）に示すように、中空キャップ１１およびこれに固定された外筒体３１はフレーム１３に対して摺動可能に設けられているので、それぞれ対応する燃料チャンネル３に独立に着座することができる。このため燃料チャンネル３の上端面３ａの位置にばらつきが存在しても、確実に破損燃料の検出測定を行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各燃料チャンネルの上端面の位置に左右されることなく、破損燃料の位置検出を短時間に確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による破損燃料検出装置の第１の実施の形態を示す概略断面図。
【図２】本発明による破損燃料検出装置の第１の実施の形態における着座シール部材の概略断面図。
【図３】本発明による破損燃料検出装置の第２の実施の形態を示す概略断面図。
【図４】従来の破損燃料検出装置を示す概略断面図。
【図５】従来の別の破損燃料検出装置を示す概略断面図。
【符号の説明】
１  冷却水水面
２  炉心
３  燃料チャンネル
３ａ  燃料チャンネルの上端面
３ｂ  タイプレート上端
４  空気供給管
５  サンプリング管
６  キャップ
７  上部格子板
８  床
９  切欠部
１０  排出管
１０ａ  排気検出装置
１１  中空キャップ
１１ａ  着座面
１２  着座シール部材
１２ａ  空気放出孔
１２ｓ  ソフトシール部材
１２ｈ  ハードシール部材
１３  フレーム
１４  空気供給管
１５  サンプリング管
１５ａ  下方端
１５ｂ  切込み
２１  外筒体
２２  フランジ
２３  スプリング
２４  カバー体
２５  第１オーリング
２６  第２オーリング
３１  外筒体
３２  スプリング取付管
３３  スプリング
３４  シール部材
５０  破損燃料検出装置
【図１】
0003612181.tif 000002
【図２】
0003612181.tif 000003
【図３】
0003612181.tif 000004
【図４】
0003612181.tif 000005
【図５】
0003612181.tif 000006