(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み燃料集合体を搬送するための遮蔽容器の内筒及び外筒間に画成された縦長のスペース中に、その上方から、ホースを介して中性子遮蔽材を充填する中性子遮蔽材の充填装置において、
充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さに前記ホースの先端を没入させるため、前記上面を監視手段により監視し、該監視手段の出力信号に応じて前記ホースの引き抜き量を決定する制御装置と、この引き抜き量だけ前記ホースを引き抜く駆動装置を備えることを特徴とする中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項２】
バランス装置を介し、前記ホースを巻き取る駆動装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項３】
前記ホースを受け入れうる断面形状を有するスパイラル溝を形成した、前記ホースを巻き取る回転ドラムを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項４】
前記スペースは、前記遮蔽容器の底壁に到達する前に終端する複数の伝熱板により、前記底壁側の円板状スペースと、該円板状スペースから上方に延びる複数の区画室とに区画されており、前記円板状スペースに中性子遮蔽材を充填してから前記各区画室に中性子遮蔽材を充填することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項５】
前記監視手段は、前記ホースの先端の没入深さよりも上方の所定部位で前記ホースに固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項６】
前記監視手段は非接触型超音波センサであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項７】
前記監視手段は前記外筒に取り付けられる赤外線温度センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項８】
使用済み燃料集合体を搬送するための遮蔽容器の内筒及び外筒間に画成された縦長のスペース中に、その上方から、充填ポンプによりホースを介して中性子遮蔽材を充填する中性子遮蔽材の充填装置において、
充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さに前記ホースの先端を没入させるため、該ホースの先端から、前記所定深さに対応する所定長さのところで前記ホースの部位に設けられた長さ指示手段と、該指示手段が前記中性子遮蔽材の上面に臨む位置にあるか否かを監視するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラにより撮像された前記中性子遮蔽材の上面に関する前記長さ指示手段の像を表示する表示装置と、一端にバランスウェイトを有するバランスアームの他端で前記ホースを支持するバランス装置と、前記表示装置の表示に基づき、前記ホースを引き上げる駆動装置とを備えることを特徴とする中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項９】
前記ホースの先端には先細ノズルが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項１０】
前記先細ノズルには網状部材が取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項１１】
前記ホースの先端には網状部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項１２】
前記中性子遮蔽材の充填は、超音波で前記中性子遮蔽材の上面における気泡を消去しながら行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項１３】
前記中性子遮蔽材の充填は、気泡存在個所にピエゾ素子で振動を与えながら行うことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【請求項１４】
前記監視手段は、前記ホースの先端の没入深さに対応する部位で前記ホースに固定された浮力板と、円筒形の前記遮蔽容器の上縁部に取り付けられ、前記浮力板に向けてレーザ光を発射するレーザ装置とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の中性子遮蔽材の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間の経過に伴って常温硬化する中性子遮蔽材を遮蔽容器であるキャスク内に充填する中性子遮蔽材の充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我が国においては、数十年前から商業用原子力発電プラントが実用化され、現在では電力需要の１／３以上を原子力発電が担っており、これに伴い、原子炉で使用済みとなった燃料集合体が多数発生している。原子炉から取り出された使用済み燃料集合体は非常に放射能レベルが高いため、原子力発電プラントに隣接する冷却ピットに所定期間（通常、３〜６ヶ月間）貯蔵され冷却されてから、遮蔽容器もしくはキャスクに移され、該遮蔽容器に収納されてトラック又は船舶等の搬送手段で再処理施設の貯蔵プールに搬送される。
【０００３】
上述したように使用済み燃料集合体は高放射性であるから、それを収納する遮蔽容器には、環境への放射能の漏洩やそれを取り扱う作業者の被曝が生じないように、堅牢な中性子遮蔽体を配して万全の対策が講じられてきた。
【０００４】
初期の中性子遮蔽体はコンクリート製であったが、コンクリートは、放射線の透過を防ぐためには相当の厚みを必要とするので、特に原子力船のように、重量及び容積に制限のある原子力施設には不適の遮蔽材であったため、所要の遮蔽特性を維持しながら中性子遮蔽体の軽量化及び減容化を図ることができるだけでなく、種々の利点を備えた様々な中性子遮蔽材が開発され提案されてきた。例えば、本出願人の特願平１１−２９１６６４号及び特願平１１−２９５７８１号各明細書等にはそのような様々な中性子遮蔽材もしくは中性子遮蔽体の例が記載されている。
【０００５】
上述した先願明細書に記載されているように、遮蔽容器に中性子遮蔽材を充填する場合、代表的には樹脂もしくはレジンである流動性の中性子遮蔽材を遮蔽容器の周辺部に流し込み、これを常温硬化して中性子遮蔽体としている。
【０００６】
遮蔽容器は、一般的に、複数の使用済み燃料集合体を収納するため、長さが約５ｍ、直径が約２ｍに達する大きな構造物である。この遮蔽容器１は、図５から了解されるように、内筒１ａと、外筒１ｂと、底部を閉じる底壁１ｄとを備えており、内筒１ａは図示しない使用済み燃料集合体を収容するスペースを画成しており、内筒１ａ及び外筒１ｂの間の環状スペースは、好ましくはＣｕのような熱伝導率の高い材料からなる伝熱フィンとしての板２により複数の区画室３に区画されている。このような遮蔽容器１の詳細は、本出願人の特願平１１−２９５７８１号明細書に記載されている。
【０００７】
中性子遮蔽材は常温硬化性であるから、それを構成する主剤，硬化剤，耐火材，中性子吸収材の混練後に硬化を開始するので、一度に大量の中性子遮蔽材を内筒１ａ及び外筒１ｂの間の環状スペースに注入もしくは充填することができず（高々約６００ｋｇ／回）、そのため、この環状スペースが上述のように複数の区画室３に区画されていて、各区画室３毎に中性子遮蔽材の充填が行われる。
【０００８】
充填は、先ず、図示しないプラットフォームに乗った作業者がホース４を持ってそれを１つの区画室３の中に入れ、該ホース４の先端４ａが遮蔽容器１の底壁１ｄ近くに達するようにしてから、ホース４の他端に連絡した充填ポンプ（図示せず）を作動して、混練された中性子遮蔽材をホース４を介して注入することにより行われる。各板２の下端２ａは底壁１ｄの上面から離間しているので、最初のバッチでは遮蔽容器１の底部に円板状の中性子遮蔽体が形成され、これが遮蔽容器１の底部からの中性子漏洩を防止する。中性子遮蔽体中に大きな気泡もしくはボイドが形成されると、その部分を中性子が透過し外部に漏れる可能性があるので、気泡の大きさを中性子漏洩問題のない１０ｍｍ以下に抑えるように、充填作業中、ホース４の出口端もしくは先端４ａを、充填された中性子遮蔽材の表面レベル以下に確実に保持し、充填時の空気混入を確実に防止するようにしなければならない。
【０００９】
このようにして底部の中性子遮蔽体を形成したら、そこからホース４を引き抜き、最初の柱状区画室３への中性子遮蔽材の充填準備にとりかかる。次のバッチの中性子遮蔽材を混練したら、ホース４の先端４ａを最初の柱状区画室３に挿入し、再び充填ポンプを作動して混練した中性子遮蔽材５を柱状区画室３に充填する。その場合、上述したように、充填時の空気混入を確実に防止するようにしなければならないことは言うまでもない。
【００１０】
遮蔽容器底部に円板状の中性子遮蔽体を形成する場合なら、ホース先端４ａを底壁１ｄの上面に接触させたままにして充填を行っても実質的に差し支えないかも知れないが、約５ｍの長さに達する柱状区画室３に中性子遮蔽材５を充填する際にもホース先端４ａを最下方位置に留めておくと、既に述べたように中性子遮蔽材５は常温硬化性であるから、柱状区画室３内における中性子遮蔽材５の上面５ａが充填の進行に伴って徐々に上昇してあるレベルに達するころには、ホース先端４ａの近傍にある充填中性子遮蔽材５がすっかり硬化して後からのホース抜き出しに支障を来たしたり、ホースを抜いた後に硬化した中性子遮蔽材にホース形状の空洞即ち気泡が生じてしまうので、作業者は、ホース先端４ａが充填しつつある中性子遮蔽材５の上面５ａから露出しないように手作業でホース４を慎重に引き上げながら充填を行う必要がある。
【００１１】
このようにして１つの柱状区画室３に中性子遮蔽材５を充填し、以後、次々と各柱状区画室３に充填して、全充填作業が完了する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
遮蔽容器１の底部のみへの中性子遮蔽材５の充填なら作業者が手作業で行ってもそれ程面倒ではないが、遮蔽容器１を構成する柱状の区画室３に中性子遮蔽材を充填する場合には、その長さが約５ｍと非常に長い上に、中性子遮蔽材が充満したホース４の直径が約２.５〜５.０ｃｍと太く相当な重量になり、しかも複数の柱状区画室３に中性子遮蔽材を注意深く充填しなければならないので、ホース４を、その先端４ａが充填しつつある中性子遮蔽材５の上面５ａから出ないように、且つ上面５ａの下方に入り過ぎないように徐々に引き上げることは、作業者にとってかなりの労力の負担になり、改善が望まれていた。
【００１３】
従って、本発明の目的は、遮蔽容器への中性子遮蔽材の充填を作業者の負担を軽減しながら気泡の混入しない仕方で行うことが可能な中性子遮蔽材の充填装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、使用済み燃料集合体を搬送するための遮蔽容器の内筒及び外筒間に画成された縦長のスペース中に、その上方から、ホースを介して中性子遮蔽材を充填する中性子遮蔽材の充填装置において、充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さに前記ホースの先端を没入させるため、前記上面を監視手段により監視し、該監視手段の出力信号に応じて前記ホースの引き抜き量を決定する制御装置と、この引き抜き量だけ前記ホースを引き抜く駆動装置を備えることを特徴としている。
また、次の本発明は、バランス装置を介し、前記ホースを巻き取る駆動装置を備えることを特徴としている。
また、次の本発明は、前記ホースを受け入れうる断面形状を有するスパイラル溝を形成した、前記ホースを巻き取る回転ドラムを備えることを特徴としている。
【００１５】
この本発明の充填装置が用いられる遮蔽容器において、前記スペースは、次の本発明のように、前記遮蔽容器の底壁に到達する前に終端する複数の伝熱板により、前記底壁側の円板状スペースと、該円板状スペースから上方に延びる複数の区画室とに区画されており、前記円板状スペースに中性子遮蔽材を充填してから前記各区画室に中性子遮蔽材を充填する。
【００１６】
前記監視手段は、次の本発明のように、前記ホースの先端の没入深さよりも上方の所定部位で前記ホースに固定したり、次の本発明のように、非接触型超音波センサとしたり、次の本発明のように、前記外筒に取り付けられる赤外線温度センサとしたりしうる。
【００１７】
次の本発明のように、前記ホースの先端には先細ノズルが取り付けられているのが好ましく、また、次の本発明のように、この先細ノズルに網状部材を取り付けることができ、更に、次の本発明のように、網状部材は前記ホースの先端に取り付けることができる。
【００１８】
更に、中性子遮蔽材の充填は、次の本発明のように、超音波で前記中性子遮蔽材の上面における気泡を消去しながら行ってもよいし、次の本発明のように、気泡存在個所にピエゾ素子で振動を与えながら行ってもよい。
【００１９】
次の本発明のように、前記監視手段は、前記ホースの先端の没入深さに対応する部位で前記ホースに固定された浮力板と、円筒形の前記遮蔽容器の上縁部に取り付けられ、前記浮力板に向けてレーザ光を発射するレーザ装置とを含んでいることが好ましい。
【００２０】
また、上述の目的を達成するため、本発明の別の側面によると、使用済み燃料集合体を搬送するための遮蔽容器の内筒及び外筒間に画成された縦長のスペース中に、その上方から、ホースを介して中性子遮蔽材を充填する装置は、充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さに前記ホースの先端を没入させるため、前記上面のレベルを液面センサにより検出し、該液面センサの出力に応じて前記ホースの駆動装置を作動して、該ホースの先端の没入深さを制御することを特徴としている。
【００２１】
更に、上述の目的を達成するため、本発明の別の側面によると、使用済み燃料集合体を搬送するための遮蔽容器の内筒及び外筒間に画成された縦長のスペース中に、その上方から、充填ポンプによりホースを介して中性子遮蔽材を充填する装置は、充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さに前記ホースの先端を没入させるため、該ホースの先端から、前記所定深さに対応する所定長さのところで前記ホースの部位に設けられた長さ指示手段と、該指示手段が前記中性子遮蔽材の上面に臨む位置にあるか否かを監視するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラにより撮像された前記中性子遮蔽材の上面に関する前記長さ指示手段の像を表示する表示装置と、一端にバランスウェイトを有するバランスアームの他端で前記ホームを支持するバランス装置と、前記表示装置の表示に基づき、前記ホースを引き上げる駆動装置と、を備えることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、本発明による充填方法及び装置の好適な実施の形態について詳細に説明するが、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、本発明は、以下の説明から分かるように、この実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００２３】
図１は、本発明の好適な実施例による中性子遮蔽材の充填方法を実施するための充填装置を概念的に示す図である。この実施例において、中性子遮蔽材は、例えば本出願人の特願平１１−２９１６６４号明細書に記載されているように、反応性希釈剤入り長鎖脂肪族グリシジルエーテル系エポキシ樹脂である主剤と、脂環式ポリアミン，ポリアミドポリアミン，脂肪族ポリアミン或いはエポキサイドアダクトである硬化剤と、水酸化アルミニウム及び／又は水酸化マグネシウムである耐火材，中性子吸収材とを混練して生成することができる。
【００２４】
従って、好適な実施例による充填装置１０は、主剤タンク１１と、硬化剤タンク１２と、耐火材タンク１３と、中性子吸収材タンク１３’と、これらの主剤，硬化剤，耐火材を混練するためのミキサーである混練装置１４とを含んでいる。混練装置１４は、混練された中性子遮蔽材の硬化速度を低下させるため、中性子遮蔽材の冷却手段を含んでいてよい。
【００２５】
しかしながら、該中性子遮蔽材は、十分な中性子遮蔽性及び耐火性があり、ホースのような管状体を経て遮蔽容器に注入するに足る流動性があり、しかも常温硬化性であれば、上記のような材料に限定されることはなく、例えばシリコンゴムのような材料でも使用可能であることは言うまでもない。なお、この中性子遮蔽材自体は本発明の構成要件ではないので、更なる説明は必要ない。
【００２６】
次に、充填装置１０は、混練装置１４に流体接続された充填ポンプ１５を含んでいる。該充填ポンプ１５の吐出口には、例えば直径が約２.５〜５.０ｃｍに達する排出パイプもしくはホース１５ａが接続されており、上述のように生成された中性子遮蔽材はこの排出パイプ１５ａ等を介して遮蔽容器１に注入される。
【００２７】
この遮蔽容器１自体も、本発明の構成要件ではないので簡単に説明すると、図５に示されたものと同様に、内筒１ａと、外筒１ｂと、底部を閉じる底壁１ｄとを備えており、これらは炭素鋼製の鍛造品とすることができる。或いは底壁１ｄのみを炭素鋼の鍛造品とし、内筒１ａ及び外筒１ｂをステンレス鋼で形成してもよい。図示しないが、内筒１ａにより画成されたスペース内には、使用済み燃料集合体（図示せず）を収容する複数の角筒状容器を束状に集合して構成されたバスケットが設けられている。各角筒状容器は、その内部に挿入した使用済み燃料集合体が臨界に達しないように例えばボロンである中性子吸収材を混合したアルミニウム合金から形成されている。このような遮蔽容器１の詳細は、前述した本出願人の特願平１１−２９５７８１号明細書に記載されている。
【００２８】
また、内筒１ａ及び外筒１ｂの間の環状スペースには、好ましくはＣｕのような熱伝導率の高い材料からなる伝熱フィンとしての複数の板２がほぼ一定間隔で設けられ、上述のように混練された中性子遮蔽材が上方から注入される複数の区画室３を画成している。各伝熱フィン２は、内筒１ａ及び外筒１ｂに溶接で固定されていて、燃料集合体により発生された熱を内筒１ａを介して外筒１ｂに伝達し外部に放出する目的で設けられているので、発生する熱量が不均一になることが予測できる部分があれば、伝熱フィン２は、その不均一な温度分布を均一にするように、適当な位置に配設することが好ましい。
【００２９】
次に、各区画室３に中性子遮蔽材を上方から注入するが、前述したように遮蔽容器１の高さは５ｍ近くに達するので、作業者による充填作業の便宜上、充填装置１０は、櫓状の縦長フレーム構造（図示せず）に設けられたプラットフォーム２０を備えている。また、各区画室３も同様に約５ｍ（実施例では、厳密に言えば４．５ｍ）の長さを有し、そこに約１．６の比重を有する中性子遮蔽材を充填するためのホース４も中性子遮蔽材が詰まった状態では相当な重量に達するので、このプラットフォーム２０には、中性子遮蔽材を含むホース４の重量を支えるためのバランス装置２１を設置しておくことが好ましい。図１に示した実施例における充填装置１０において、遮蔽容器１は１３個の区画室３を有しており、各区画室の横断面寸法は１５ｃｍ×１５ｃｍであるが、寸法や個数は設計に応じて適宜変更されうる。
【００３０】
このバランス装置２１は、プラットフォーム２０から突出した部分に符号２２で示されたように揺動可能に支持されたバランスアーム２３を備えている。該バランスアーム２３は、その一端でホース４を繰出し・引抜き自在に支持すると共に、他端にバランスウェイト２４を備えており、該バランスウェイト２４でバランスアーム２３の一端にかかるホース等の重量を相殺するようになっている。バランスウェイト２４の重量及びバランスアーム２３に対する位置は変更もしくは調節自在としうる。
【００３１】
先行技術に関連して説明したように、各区画室３に中性子遮蔽材を注入する場合に肝要なことは、注入された中性子遮蔽材中に、中性子漏洩を招くような気泡の混入が確実に起きないようにすることである。そのために、各区画室内に中性子遮蔽材を注入している間、ホース４の先端もしくは下端が区画室内の中性子遮蔽材中に確実に没入していて、空気の巻込みがないようにする必要がある。しかし、ホース４の先端が深く没入し過ぎていると、中性子遮蔽材の注入完了後にホース４を引き抜いた場合、ホース４の外形に相当するような空洞即ち気泡が注入された中性子遮蔽材中に生ずるため、ある深さ以上には没入させないようにすることが望ましい。
【００３２】
従って、本発明の好適な実施例によると、充填装置１０は、ホース先端の没入深さを好ましくは約２００〜６００ｍｍ、更に好ましくは約２００〜３００ｍｍに維持しうるようにしている。そのため、本発明の好適な実施例による充填装置１０は、注入されつつある中性子遮蔽材の上面とホース先端との間の距離、即ち没入深さを算出するのに必要な値を測定するための測定装置（監視手段）３０を備えている。更に、本発明の実施例による充填装置１０は、該測定装置３０からの出力信号に基づいてホース４の引抜き量を決定する制御装置４０と、該制御装置４０による制御下にこの引抜き量だけホース４を駆動もしくは引き抜く駆動装置５０と、測定装置３０により測定された値を表示する表示装置６０とを備えている。
【００３３】
測定装置３０としては、図２の（ａ）〜（ｄ）に示すように種々の実施例が可能である。図２の（ａ）に示す実施例において、ホース４には、その先端４ａから所定距離のところに小型空中超音波センサ３１が取り付けられていて、この超音波センサ３１が、注入されつつある中性子遮蔽材５の上面５ａに向けて超音波３２のパルスを発信すると共に、該上面５ａから反射されてきたエコーを受信して電気信号に変換する。そして、該超音波センサ３１は、発信パルス及び受信パルスの時間差を測定し、該超音波センサ３１の発信子（図示せず）と中性子遮蔽材５の上面５ａとの間の距離に比例した出力信号を制御装置４０へ送る。中性子遮蔽材５の注入に伴って、この出力信号の値が減少するため、制御装置４０はこの減少を補償するように駆動装置５０を駆動してホース４を引き抜き、超音波センサ３１の発信子（図示せず）と中性子遮蔽材５の上面との間の距離をほぼ一定に維持する。これにより、ホース４の先端４ａを中性子遮蔽材５の上面５ａに常に好ましい範囲（２００〜６００ｍｍ）内で没入させておくことができる。
【００３４】
各区画室３内の中性子遮蔽材の上限レベルは、制御装置４０において上述したホースの引抜き量を積算しておき、積算値が所定値に達したときに上限レベルに到達したと判断することができる。また、超音波センサ３１とは別に例えば図２の（ｅ）に示すようなレベルセンサを遮蔽容器に設置し、これにより区画室内の中性子遮蔽材の上限レベルを検知することもできる。中性子遮蔽材が上限レベルに達すると、制御装置４０からの指令により充填ポンプ１５の作動が停止し、一定量の中性子遮蔽材を各区画室に注入することができる。
【００３５】
図２の（ｂ）に示す実施例においては、やや大型の超音波センサ３３が区画室３を画成する外筒１ｂの上縁部に固定されている。その動作は図２の（ａ）に示したものと実質的に同一である。なお、この実施例の場合、超音波センサ３３は区画室３内における中性子遮蔽材５の注入高さを結果的に検出することになるので、中性子遮蔽材５が所定の高さになったら制御装置４０を介して信号を充填ポンプ１５に送って作動を停止することにより、常に一定量の中性子遮蔽材５を充填することができる。
【００３６】
図２の（ａ）及び（ｂ）の実施例において、超音波に代えてレーザ光を用いてもよいが、２００〜３００ポイズの粘性を有するレジンもしくは樹脂である中性子遮蔽材の上面は平らになり難いので、レーザ光を直接中性子遮蔽材に当てると上面５ａの変化を敏感に感知してしまうため、超音波の使用が好ましい。また、超音波を中性子遮蔽材の上面５ａに照射すると、該上面における中性子遮蔽材の泡立ちを消去しうる。
【００３７】
図２の（ｃ）に示す実施例においては、ホース４の先端４ａから所定距離の部位に該ホース４と一体に浮力板３４を設けると共に、区画室３を画成する外筒１ｂの上縁部にレーザ装置３５を設け、更にこのホース４には中性子遮蔽材５の上面５ａにおける泡立ち等の有無を監視するためにＣＣＤカメラ３６が取り付けられている。適切な浮力を発生するのに十分な寸法の浮力板３４がホース４にしっかり取り付けられているため、ホース先端４ａは常に中性子遮蔽材５の上面５ａに関して一定位置まで挿入される。レーザ装置３５により発射されたレーザ光３７は浮力板３４で反射され、これにより、図２の（ｂ）の実施例と同様に、中性子遮蔽材５の上面からの距離が常時監視され、区画室内における中性子遮蔽材５が所定の注入高さになったら制御装置４０を介して信号を充填ポンプ１５に送って作動を停止することにより、常に一定量の中性子遮蔽材５を充填することができる。
【００３８】
ＣＣＤカメラ３６は、例えばデジタルスチルカメラでも通常のビデオカメラでもよく、中性子遮蔽材５の上面５ａにおける泡立ち等を監視する。そのデジタル情報は制御装置４０を介してＣＲＴのような表示装置６０に送られるので、作業者は、表示装置６０に表示された画像を見ながら充填状況をオンラインで確実に把握して、充填作業に好適に反映させることができる。なお、ＣＣＤカメラ３６は、図示の位置ではなく、例えば区画室３を画成する内筒１ａもしくは外筒１ｂの上縁部に設けてもよい。
【００３９】
図２の（ｄ）に示す実施例においては、ホース４に所定位置を表わすマーク（指示手段）３８が設けられており、監視手段であるＣＣＤカメラ３６は、このマーク３８が中性子遮蔽材５の上面に臨んでいるか否かを検出すると共に、その画像を表示装置６０に表示する。作業者は、ディスプレイである表示装置６０に示されたマーク３８及び中性子遮蔽材上面の画像を見ながら、ホース４の先端４ａが最適位置にあるようにホース４を手動で引き上げる。この場合、作業者自体がホースの駆動装置となる。或いは、マーク３８の画像を見ながら、作業者が駆動装置５０（図１）を手動で操作し、ホース４の適切な引き上げを行ってもよい。
【００４０】
図２の（ｅ）は、外筒１ｂの壁面に直接取り付けられる方式の超音波レベルスイッチ３９を示しており、これにより中性子遮蔽材の上限レベルを検知する。この超音波レベルスイッチには超音波の発信・受信素子が組み込まれていて、発信された超音波の反射を常時測定する。超音波の発信方向に中性子遮蔽材５があるときは反射波のレベルが高く、ないときは反射波のレベルが低いという特性を利用して、中性子遮蔽材５の有無を判定する。超音波レベルスイッチ３９が中性子遮蔽材の存在を検知すると、その信号が制御装置４０を介して或いは介することなく充填ポンプ１５に送られ、その作動を停止する。従って、各区画室には定量の中性子遮蔽材が充填される。なお、このような超音波レベルスイッチ３９を複数個設置することによっても、図２の（ａ）〜（ｃ）に示した測定装置の代わりとなりうる。
【００４１】
なお、中性子遮蔽材５は常温硬化する際に熱を発生するため、上述の超音波レベルスイッチ３９に代えて図示しない赤外線放射温度計を設け、該赤外線放射温度計が所定温度を検知したときに、中性子遮蔽材の上面５ａが赤外線放射温度計に対応するレベルにあると判定することができる。更に、同様に図示しないが、静電容量式レベルスイッチ（容量変化式及び容量一定式）を用いてもよい。しかし、これは接触式のセンサであるから、非接触式の手段を用いるのが好ましい。
【００４２】
次に、図３の（ａ）に示されているように、ホース４の先端４ａには先細のノズル４ｂを付設するのが好ましい。ノズル４ｂを設けておくと、中性子遮蔽材５がそこからゆっくり放出され、しかも放出の際に気泡の混入を抑制することができる。また、図３の（ｂ）に示されているように、このノズル４ｂに網状の部材４ｃを設けておくと、更に中性子遮蔽材がゆっくり放出され、気泡の混入抑制に有利である。なお、ホース先端４ａにノズル４ｂを設けず、直接に網状の部材４ｃを装着してもよい。
【００４３】
駆動装置５０の実施例は図４に例示されている。この駆動装置５０は、減速機内蔵の駆動モータ５１と、該駆動モータ５１により駆動されるホース巻取り装置５２とを備えている。巻取り装置５２は、ベース５５に垂設された１対の堅固な支持体５３ａ，５３ｂと、該支持体５３ａ，５３ｂによりそれらの間に回転自在に支持された中空の回転巻取りドラム５４とから構成されている。充填ポンプ１５（図１）から延びる排出パイプ１５ａは、一方の支持体５３ｂに設けられた入口部５６に接続されている。この入口部５６は、支持体５３ｂ及び回転巻取りドラム５４のジャーナル軸受を介して回転巻取りドラム５４の中空部に連通している。また、回転巻取りドラム５４の中空部には出口部５７が連通しており、該出口部５７にホース４の基端が取り付けられている。従って、駆動モータ５１を作動して回転ドラム５４をどちらかの方向に回すことにより、ホース４は、回転ドラム５４に巻き取られるか、回転ドラム５４から巻き戻される。なお、本発明の充填装置で使用する中性子遮蔽材は常温で硬化するため、巻取り装置５２は容易に洗浄可能な構造に設計しておくことが好ましい。
【００４４】
ホース４は、直径が２.５〜５.０ｃｍと太く、また、中性子遮蔽材の注入中にはそこに該中性子遮蔽材が充満しているので、相当な重量になる。従って、ホース４の巻戻し・巻取り作業を容易にするように、回転ドラム５４の外周面に、ホース４を受け入れうる断面形状を有するスパイラル溝（図示せず）を形成しておくことが好ましい。
【００４５】
上述した本発明の好適な実施例においては、注入されつつある中性子遮蔽材の上面からのホース先端の没入深さを所望値に制御するため、注入に伴って変化する該上面のレベルを検出しているが、各区画室及びホースの諸寸法はいずれも既知であり、また、充填ポンプ１５の単位時間当りの吐出量も既知であるから、これらの既知の値と充填ポンプ１５の積算運転時間とに基づいて、中性子遮蔽材の充填量、従って注入されつつある中性子遮蔽材の上面レベルを算出することができる。また、図示しないが、気泡が存在すると予測される個所に振動を与えて存在している可能性のある気泡を潰すために、ピエゾ素子を設けることができる。
【００４６】
次に、測定装置として図２の（ａ）に示した小型空中超音波センサ３１を使用する場合の本発明による充填装置による中性子遮蔽材の充填動作について代表的に説明する。充填は、先ず、プラットフォーム２０に乗った作業者がホース４を持ってそれを１つの区画室３の中に入れ、該ホース４の先端４ａが遮蔽容器１の底壁近くに達するようにしてから、ホース４の他端に駆動装置５０を介して連絡した充填ポンプ１５を作動して、混練された中性子遮蔽材をホース４から注入することにより行われる。図５に関連して説明してように各伝熱板２の下端は底壁の上面から離間しているので、最初のバッチでは遮蔽容器１の底部に円板状の中性子遮蔽体が形成され、これが遮蔽容器１の底部からの中性子漏洩を防止する。中性子遮蔽体中に大きな気泡もしくはボイドが形成されると、その部分を中性子が透過し外部に漏れる可能性があるので、気泡の大きさを中性子漏洩問題のない１０ｍｍ以下に抑えるように、充填作業中、ホース４の先端４ａを、充填された中性子遮蔽材の表面レベル以下に確実に保持し、充填時の空気混入を確実に防止する。
【００４７】
このようにして底部の中性子遮蔽体を形成したら、そこからホース４を引き抜き、最初の柱状区画室３への中性子遮蔽材の充填準備にとりかかる。次のバッチの中性子遮蔽材を混練したら、ホース４の先端４ａを最初の柱状区画室３に挿入し、再び充填ポンプ１５を作動して混練した中性子遮蔽材５を柱状区画室３に充填すると共に、空中超音波センサ３１をオンにしてその出力信号が制御装置４０に送られる。充填に伴い中性子遮蔽材５の上面５ａが徐々に上昇して、上面５ａと空中超音波センサ３１との間の距離が徐々に短縮してくるが、上面５ａとホース先端４ａとの間の距離がある所定値を超えると、制御装置４０は駆動装置５０に指令して図４に示した駆動モータ５１を作動させ、回転ドラム５４をホース４の巻取り方向に回転させる。これにより空中超音波センサ３１が連動して上昇するため、上面５ａと空中超音波センサ３１との間の距離が徐々に長くなり、上面５ａとホース先端４ａとの間の距離がある所定値まで短縮すると、制御装置４０は駆動装置５０に指令して駆動モータ５１を停止させる。このようにして１つの区画室３への定量注入が終了すると、ホース４はこの区画室から引き抜かれ、次の区画室への充填が行われる。
【００４８】
周知のように、中性子遮蔽材は硬化に伴う反応熱で約５０〜８０℃まで昇温するので、発熱の影響で遮蔽容器に歪みが生じ形状安定性が損なわれないように、次に中性子遮蔽材を注入される区画室としては、直前に注入された区画室に対して直径方向に対峙する位置にあるものが選択される。そして、同様の充填作業が繰り返され、全区画室への充填が好適に終了する。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さにホースの先端を没入させるため、中性子遮蔽材の上面を監視手段により監視し、該監視手段の出力信号に応じてホースを引き抜きその先端の没入深さを制御するので、遮蔽容器への中性子遮蔽材の充填を作業者の負担を軽減しながら気泡の混入しない仕方で行うことができる。
【００５０】
次の本発明のように、遮蔽容器の底壁に到達する前に終端する複数の伝熱板により、内筒及び外筒間のスペースを遮蔽容器底壁側の円板状スペースと、該円板状スペースから上方に延びる複数の区画室とに区画し、円板状スペースに中性子遮蔽材を充填してから各区画室に中性子遮蔽材を充填すると、遮蔽容器の底部にも気泡混入のない中性子遮蔽体を形成することができる。
【００５１】
監視手段は、小型のものを採用しておけば、次の本発明のように、ホースの先端の没入深さよりも上方の所定部位でホースに固定することができ、中性子遮蔽材の上面の監視がより容易になり、また、次の本発明に記載のように、非接触型超音波センサとすると、超音波に照射される中性子遮蔽材の上面にある気泡が消滅し、気泡の混入をより効果的に防止することができる。また、次の本発明に記載のように、外筒に赤外線温度センサを取り付けて中性子遮蔽材のレベルを検知すれば、各区画室に常にほぼ一定量の中性子遮蔽材を注入することができる。
【００５２】
また、次の本発明のように、ホースの先端に先細ノズルを取り付けたり、次の本発明のように、この先細ノズルに網状部材を取り付けたり、次の本発明のように、網状部材をホースの先端に取り付けたりすると、中性子遮蔽材が放出されるときの空気の巻き込みを可及的に減少させることができる。
【００５３】
更に、中性子遮蔽材の充填は、次の本発明のように、超音波で中性子遮蔽材の上面における気泡を消去しながら行ったり、次の本発明のように、気泡存在個所にピエゾ素子で振動を与えながら行ったりすると、気泡の混入を更に効果的に防止することができる。
【００５４】
また、次の本発明のように、監視手段が、ホースの先端の没入深さに対応する部位でホースに固定された浮力板と、円筒形の遮蔽容器の上縁部に取り付けられ、該浮力板に向けてレーザ光を発射するレーザ装置とを含んでいる場合には、浮力板の浮力により、ホース先端が必要以上に中性子遮蔽材中に没入することを確実に防止することができる。
【００５５】
また、次の本発明のように、充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さにホースの先端を没入させるため、該上面のレベルを液面センサにより検出し、該液面センサの出力に応じてホースの駆動装置を作動して、該ホースの先端の没入深さを制御すると、遮蔽容器への中性子遮蔽材の充填を作業者の負担を更に軽減しながら気泡の混入しない仕方で行うことができる。
【００５６】
更に、次の本発明のように、充填装置が、充填されつつある中性子遮蔽材の上面から所定深さにホースの先端を没入させるため、該ホースの先端から、所定深さに対応する所定長さのところでホースの部位に設けられた長さ指示手段と、該指示手段が中性子遮蔽材の上面に臨む位置にあるか否かを監視するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラにより撮像された中性子遮蔽材の上面に関する前記長さ指示手段の像を表示する表示装置と、一端にバランスウェイトを有するバランスアームの他端でホームを支持するバランス装置とを備えていても、遮蔽容器への中性子遮蔽材の充填を作業者の負担を軽減しながら気泡の混入しない仕方で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例による充填方法を実施するための充填装置を概略的に示す概念図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の好適な実施例による充填方法及び装置で用いられる測定装置の諸実施例を示す概略図、（ｅ）は、区画室内の中性子遮蔽材の上限レベルを検知するのに適するレベルスイッチの一例を示す概略図である。
【図３】（ａ）は、本発明に従って先細ノズルが取り付けられたホースの側面図、（ｂ）は、このノズルに設けられた網状部材を示す端面図である。
【図４】本発明の好適な実施例による充填方法及び装置で用いられる駆動装置を示す概略側面図である。
【図５】遮蔽容器への従来の中性子遮蔽材の充填方法を説明するための遮蔽容器斜視図である。
【符号の説明】
１    遮蔽容器
１ａ  内筒
１ｂ  外筒
２    伝熱フィンもしくは板
３    区画室
４    ホース
４ａ  ホースの先端
４ｂ  先細ノズル
４ｃ  網状部材
５    中性子遮蔽材
５ａ  中性子遮蔽材の上面
１０    充填装置
１５    充填ポンプ
２１    バランス装置
２３    バランスアーム
２４    バランスウェイト
３０    測定装置（監視手段）
３１    超音波センサ（監視手段）
３３    超音波センサ（監視手段）
３４    浮力板（監視手段）
３５    レーザ装置（監視手段）
３６    ＣＣＤカメラ（監視手段）
３８    マーク（指示手段）
３９    超音波レベルスイッチ（監視手段）
４０    制御装置
５０    駆動装置
５１    駆動モータ
５２    回転巻取りドラム
６０    表示装置
【図１】
0003692310.tif 000002
【図２】
0003692310.tif 000003
【図３】
0003692310.tif 000004
【図４】
0003692310.tif 000005
【図５】
0003692310.tif 000006