(57)【要約】  本発明は、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムに係り、より詳細には、外気との反応によって生成された固体状態のＵＯ２Ｆ２を光学的に検出してＵＦ６漏れか否かを検知することにより、非接触式によるＵＦ６漏れか否かの検知によって検出装備の損傷を防止して機械的寿命を延長し、検出装備のメンテナンスコストを削減することができるようにした、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムに関する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部には、固体状態の六フッ化ウラン（ＵＦ６）が充填されたシリンダーが配置され、一側と他側には、それぞれ窒素流入および窒素排出が行われる窒素供給管及び窒素排出管が設置され、気化器内部の窒素加熱によって前記シリンダー内のＵＦ６を気化させる気化器が設けられ、
前記窒素排出管には、気化器の内部を循環した後に排出される窒素にＵＦ６が混合されたかを検知することにより、気化器内でのＵＦ６漏れか否かを検知する検知部が設けられ、
前記検知部は、
外気とＵＦ６とを反応させてＵＯ２Ｆ２とＨＦを生成し、生成された固体状態のＵＯ２Ｆ２粒子を光学的に検出することができるようにした計測器を含むことにより、非接触式のＵＦ６漏れ検知が行われるようにしたことを特徴とする、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システム。
【請求項２】
前記検知部は、
気化器から窒素排出管へ排出される窒素と混合される外気を注入する外気注入管と、ＵＦ６漏れの際に生成されるＵＯ２Ｆ２を検知する計測器と、を含んで構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システム。
【請求項３】
前記窒素排出管には、検知部を通過したＵＯ２Ｆ２を濾過するフィルターが設置されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システム。
【請求項４】
前記窒素排出管には、検知部を通過したＨＦを検知するＨＦセンサーが設置されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システム。
【請求項５】
前記計測器は、空気中に浮遊する粒子を光学的に検出する装置であることを特徴とする、請求項１または２に記載の核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムに係り、より詳細には、ＵＦ６気化器内でＵＦ６ガス漏れの際に外気との反応によって生成された固体状態のＵＯ２Ｆ２を光学的に検出してＵＦ６漏れか否かを検知することができるようにした、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽水炉核燃料製造工程中の再変換工程は、いずれの種類の工程であれ、固体状態のＵＦ６（ｕｒａｎｉｕｍ  ｈｅｘａｆｌｕｏｒｉｄｅ、六フッ化ウラン）を気体状態に作る単位工程である気化工程から始まる。
【０００３】
ＵＦ６は、シリンダー内に固体状態で充填された後、再変換工場に入庫されて気化工程で気化し、後続の単位工程である変換工程（例えば、ＤＣ（ｄｒｙ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）工程、ＩＤＲ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｄｒｙ  ｒｏｕｔｅ）工程の場合）または沈殿工程（例えば、ＡＵＣ（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｕｒａｎｙｌ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）工程の場合）または加水分解工程（例えば、ＡＵＨ（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｕｒａｎａｔｅ  ｈｙｄｒａｔｅ）工程、ＡＤＵ（ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｄｉｕｒａｎａｔｅ）工程の場合）に投入される。
【０００４】
気化工程では、図１に示すように、ＵＦ６が充填されたシリンダー１０を気化器（ａｕｔｏｃｌａｖｅ）２０に装入し、シリンダー１０にＵＦ６ガス移送配管（図示せず）を接続した後、気化器２０の内部を約１１５℃に加熱してＵＦ６を気化させ、後続工程の反応部（図示せず）へＵＦ６を移送する。
【０００５】
このとき、窒素供給部４０を介して気化器２０内に窒素ガスが流入し、前記窒素ガスは、ヒーター３０によって加熱されてシリンダー１０を加熱した後、窒素排出管５０を介して排出される。
【０００６】
この過程でＵＦ６がシリンダー１０、配管或いは工程設備の外部に漏れる場合、放射性物質である重金属ウランの他にも、非常に有毒な物質であるＨＦ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）の生成により、作業者及び設備の安全に重大な影響を及ぼす。
【０００７】
つまり、ＵＦ６が漏れて空気中に晒されると、空気中の水蒸気と次のとおりに反応してＵＯ２Ｆ２（ｕｒａｎｙｌ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）またはＦ２ＯＵ（ｕｒａｎｉｕｍ  ｏｘｙｆｌｕｏｒｉｄｅ）とＨＦ（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）を生成する。
ＵＦ６（ｇ）＋２Ｈ２Ｏ（ｇ）→ＵＯ２Ｆ２（ｓ）＋４ＨＦ（ｇ）
【０００８】
また、ＵＯ２Ｆ２は、水との接触時に速く溶け、次のとおりにＨＦを生成する。
ＵＯ２Ｆ２（ｓ）＋ｎＨ２Ｏ（ｌ）→ＵＯ２２＋（ａｑ）＋２Ｆ−（ａｑ）
２Ｆ−（ａｑ）＋２Ｈ２Ｏ（ｌ）⇔２ＨＦ（ａｑ）＋２ＯＨ−（ａｑ）
【０００９】
このような気化工程におけるＵＦ６の漏れを検知するためのＵＦ６検知器（ＵＦ６  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）６０が窒素排出管５０に設置され、前記反応式を介して生成されたＨＦを検知することにより、ＵＦ６漏れか否かを検知することができる。
【００１０】
つまり、気化器２０の内部でＵＦ６の漏れがある場合には、窒素排出管５０を介して排出されるガスは、ＵＦ６検知器６０を通過するとき、ＵＦ６検知器６０に注入される外部の空気と反応してＨＦを生成するが、ＵＦ６検知器６０は、これを検知して、管理者がＵＦ６漏れか否かを認知することができるようにしたものである。
【００１１】
この過程で、上述したＵＦ６漏れ検知システムは、ＵＦ６検知器６０のセンサー６１が腐食性の強いＨＦに直接接触するので、センサー６１が腐食してしまうという問題があり、ＵＯ２Ｆ２もセンサーに沈積するという問題があった。
【００１２】
かかる問題を最小限に抑えるために、図２に示すように、窒素排出管５０に前記窒素排出管５０の内径よりも小さい内径を有するバイパス管５１を設置し、そのバイパス管５１にＵＦ６検知器６０を設置して、ＵＦ６検知器６０に流入するガスの流量を最小化してＵＦ６検知器６０の損傷を最小限に抑えたが、これも別途の窒素パージラインを構成しなければならないなど、構造が複雑になるという問題があった。
【００１３】
また、バイパス管５１の管路が狭いため、ＵＯ２Ｆ２により管路閉塞が発生するという問題があった。
【００１４】
また、窒素排出管５０を介して排出されるガスは、シリンダー１０を加熱した高温のガスなので、ＵＦ６検知器６０のセンサー６１の故障を引き起こし、前記センサー６１の寿命を短くするという問題があった。
【００１５】
これにより、ＵＦ６検知器６０のメンテナンスに対する煩わしさ及びメンテナンスコストが増加するという問題があった。
【００１６】
かかる問題点を解消するために、窒素排出管５０を介して排出されるガスを水と反応させる方法も提示されたが、これは、センサー６１が腐食してしまう問題を解消することはできず、放射性液体廃棄物（ＵＯ２Ｆ２水溶液）が発生するという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１２２７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ＵＦ６ガスの漏れがある場合、窒素排出管を介して排出されるガスに外気を混合してＵＦ６をＵＯ２Ｆ２及びＨＦと反応させ、反応生成物であるＵＯ２Ｆ２の粒子を非接触式で計測してＵＦ６ガス漏れか否かを検知することにより、センサーの故障を防止し、検知器のメンテナンスコストを削減することができるようにした、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明は、内部には、固体状態の六フッ化ウラン（ＵＦ６）が充填されたシリンダーが配置され、一側と他側には、それぞれ窒素流入および窒素排出が行われる窒素供給管及び窒素排出管が設置され、気化器内部の窒素加熱によって前記シリンダー内のＵＦ６を気化させる気化器が設けられ、前記窒素排出管には、気化器の内部を循環した後に排出される窒素にＵＦ６が混合されたかを検知することにより、気化器内でのＵＦ６漏れか否かを検知する検知部が設けられ、前記検知部は、外気とＵＦ６とを反応させてＵＯ２Ｆ２とＨＦを生成し、生成された固体状態のＵＯ２Ｆ２粒子を光学的に検出することができるようにした計測器を含むことにより、非接触式のＵＦ６漏れ検知が行われるようにしたことを特徴とする、核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムを提供する。
【００２０】
この際、前記検知部は、気化器から窒素排出管へ排出される窒素と混合される外気を注入する外気注入管と、ＵＦ６漏れの際に生成されるＵＯ２Ｆ２を検知する計測器を含んで構成されたことを特徴とする。
【００２１】
また、前記窒素排出管には、検知部を通過したＵＯ２Ｆ２を濾過するフィルターが設置されたことが好ましい。
【００２２】
また、前記窒素排出管には、検知部を通過したＨＦを検知するＨＦセンサーが設置されたことが好ましい。
【００２３】
また、前記計測器は、空気中に浮遊する粒子を光学的に検出する装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムは、次の効果がある。
【００２５】
第一に、バイパス管などの複雑な構成を省略することにより、ＵＦ６ガス検出のための検知システムの構成を簡素化することができるという効果がある。
第二に、気化器から排出されるガスと検出装置（計測器）とが直接接触する必要がないので、ＵＦ６ガス漏れがある場合にも検出装置の損傷を防止することができるという効果がある。
【００２６】
つまり、ＵＦ６と外気との反応を介して生成されたＵＯ２Ｆ２の固体粒子を光学的に検出してＵＦ６漏れか否かを検知する非接触式なので、腐食及び高温による検出装置の損傷を防止することができるため、検出装備の機械的寿命を延長することにより、メンテナンスコストを削減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】核燃料製造工程中のＵＦ６気化工程の構成を示す図である。
【図２】従来技術による核燃料製造工程のＵＦ６気化工程でＵＦ６漏れか否かを検知する検知器を示す要部図である。
【図３】本発明の好適な実施形態に係る核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムの要部を示す図である。
【図４】本発明の好適な実施形態に係る核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の好適な実施形態に係る核燃料製造工程の際に発生するＵＦ６ガス漏れ検知システムを介してＵＦ６検出が行われる工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書及び請求の範囲で使用された用語や単語は、通常的かつ辞典的な意味に限定解釈されず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されるべきである。
【００２９】
以下、添付された図３及び図４を参照して、本発明の好適な実施形態に係る核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムについて説明する。
【００３０】
説明に先立ち、気化器２０の構成及び作用は周知の技術なので、詳細な図示及び説明は省略する。
【００３１】
核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムは、図３及び図４に示すように、検知部１００、フィルター２００、及びＨＦセンサー３００を含むことができる。
【００３２】
検知部１００は、気化器２０から排出される窒素にＵＦ６が含まれているか否かを非接触式で検知する役割を果たし、窒素排出管５０に設置される。
【００３３】
前記検知部１００は、図４に示すように、窒素排出管５０の主管に設置されることが好ましい。
【００３４】
検知部１００が窒素排出管５０に設置されることにより、窒素排出管５０を介して排出される窒素は検知部１００を経て排出される。
【００３５】
前記検知部１００は、気化器２０から排出された窒素と外気との反応が行われるようにすることにより、ＵＦ６漏れか否かを検知することができる。
【００３６】
つまり、窒素排出管５０を介して排出されるガスにＵＦ６が含まれている場合、前記ＵＦ６は、検知部１００で外気との反応が行われながら、ＵＯ２Ｆ２とＨＦを生成する。
【００３７】
このため、前記検出部１００は、反応空間を提供する反応部１１０と、前記反応部１１０への外気の注入が行われる管路である外気注入管１２０と、反応部１１０で反応されたＵＯ２Ｆ２を計測する計測器１３０とを含んで構成される。
【００３８】
反応部１１０は、前述したように、気化器２０から排出された高温の窒素が窒素排出管５０を介して排出される過程で、窒素と外気との反応が行われる空間を提供し、窒素排出管５０に設置される。
【００３９】
この際、前記反応部１１０には、ＵＦ６の反応のために、前記反応部１１０への外気の注入が行われるように外気注入管１２０が設置される。
【００４０】
前記計測器１３０は、反応部１１０で反応が行われながら生成されたＵＯ２Ｆ２を計測する役割を果たす。
【００４１】
従来技術は、ＵＦ６ガス漏れか否かについてセンサー６１が気体状態のＨＦを電子的に検知する技術であったが、これに対し、本発明は、固体状態のＵＯ２Ｆ２を光学的に計測する技術的構成を提供するのである。
【００４２】
つまり、反応部１１０では、外気とＵＦ６との反応によって、霞のような形態の固体粒子であるＵＯ２Ｆ２と液体のＨＦが生成されるが、前記固体状態のＵＯ２Ｆ２を光学的に計測することにより、ＵＦ６ガス漏れか否かを検知することができるようにしたのである。
【００４３】
この際、前記反応部１１０は、反応部１１０の内部が見えるように透明材質で提供され、計測器１３０は、反応部１１０の外側に設置されることが好ましい。
【００４４】
これにより、計測器１３０は、反応部１１０内で生成された物質と接触せず、反応部１１０の外側でＵＦ６漏れか否かを検知することができる。
【００４５】
前記計測器１３０は、空気中に浮遊する粒子を光学的に検出する装置で提供されることが好ましい。
【００４６】
例えば、前記計測器１３０は、浮遊粒子計数器またはフォトセンサーで提供できる。
【００４７】
次に、フィルター２００は、窒素排出管５０を介して排出されるＵＯ２Ｆ２を濾過することにより、窒素排出管５０の管路が閉塞することを防止する役割を果たす。
【００４８】
つまり、窒素排出管５０を介して排出される窒素にＵＦ６が含まれている場合、ＵＯ２Ｆ２の生成により前記ＵＯ２Ｆ２が窒素排出管５０の管路を閉塞させる可能性があるので、前記フィルター２００を介してＵＯ２Ｆ２を濾過して窒素排出管５０の管路閉塞を防止するのである。
【００４９】
これにより、ＵＦ６の漏れがあっても、ＵＯ２Ｆ２粒子は、検知部１００を通ってフィルター２００で濾過され、窒素とＨＦのみフィルター２００を通過して排出される。
【００５０】
次に、ＨＦセンサー３００は、フィルター２００を通過するＨＦを検知する役割を果たす。
【００５１】
前記ＨＦセンサー３００は、ＵＦ６漏れ検知において、補助的な役割を果たす。
すなわち、本発明は、計測器１３０を介してＵＯ２Ｆ２粒子を光学的に検出するものであるが、ＨＦセンサー３００の設置を並行すると、前記計測器１３０の誤動作及び故障が発生しても、前記ＨＦセンサー３００を介してＵＦ６漏れか否かを検知することができるのである。
【００５２】
以下、上述した構成からなる核燃料製造工程におけるＵＦ６ガス漏れ検知システムによってＵＦ６漏れ検知が行われる過程について、図５を参照して説明する。
気化器２０を介して核燃料再変換工程中の気化工程が行われる（Ｓ１００）。
【００５３】
気化器２０内に窒素が流入し、ヒーター３０によって加熱された窒素は、固体のＵＦ６が充填されたシリンダー１０を加熱してＵＦ６を気化させる。
【００５４】
その後、シリンダー１０で気化されたガスは、後続の工程に移送される。
【００５５】
次に、気化器２０内で循環しながらシリンダー１０を加熱した窒素は、窒素排出管５０を介して排出される（Ｓ２００）。
【００５６】
このとき、窒素は、検知部１００の反応部１１０を通過して排出されるが、反応部１１０には、外気注入管１２０を介して外気が流入する（Ｓ３００）。
【００５７】
これにより、反応部１１０では、外気と窒素とが混合される。
【００５８】
このとき、もしＵＦ６が漏れて窒素と一緒に排出されている状態であれば、前述した反応式を介してＵＯ２Ｆ２とＨＦが生成される（Ｓ４００）。
【００５９】
このとき、ＵＯ２Ｆ２は、固体状態の粒子であって、反応部１１０の外側に設置された計測器１３０によって検出される（Ｓ５００）。
【００６０】
このように計測器１３０によってＵＯ２Ｆ２の検出が行われると、アラームまたは警告灯の発光を介して、管理者が迅速に認知するようにして、一連の後処理が行われるようにする。
【００６１】
一方、反応部１１０で反応されたＵＯ２Ｆ２とＨＦは、窒素排出管５０に沿って継続的に排出される。
【００６２】
このとき、ＵＯ２Ｆ２はフィルター２００を介して濾過され、窒素とＨＦはフィルター２００を介して抜け出す（Ｓ６００）。
【００６３】
このとき、ＨＦセンサー３００は、窒素排出管５０を介して移送されるＨＦを検知して、管理者が認知するようにする（Ｓ７００）。
【００６４】
計測器１３０を介してＵＯ２Ｆ２が検出されたならば、ＨＦセンサー３００を介してもＨＦが検知されるだろう。
【００６５】
仮に計測器１３０の故障によりＵＯ２Ｆ２が検出されなくても、ＨＦセンサー３００がＨＦを検知することにより、ＵＦ６検出エラーが発生しないのである。
これにより、ＵＦ６漏れ検出工程が完了する。
【００６６】
これまで説明したように、本発明に係るＵＦ６漏れ検知システムは、外気の反応を介して固体状態のＵＯ２Ｆ２粒子を生成して前記ＵＯ２Ｆ２光学検出によってＵＦ６漏れか否かを検知することができる。
【００６７】
このような非接触方式によってＵＦ６漏れ検知が行われることにより、検出装備の損傷を防止することができ、検出装備のメンテナンスコストを削減することができる。
【００６８】
以上、本発明を記載された実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形及び修正が可能であることは当業者にとって明らかであり、それらの変形および変更も添付された特許請求の範囲に属するのは当たり前である。
【符号の説明】
【００６９】
１００    検知部
１１０    反応部
１２０    外気注入管
１３０    計測器
２００    フィルター
３００    ＨＦセンサー
【図１】
2021529307.tif 000003
【図２】
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【図３】
2021529307.tif 000005
【図４】
2021529307.tif 000006
【図５】
2021529307.tif 000007
【国際調査報告】
2021529307.tif 000008
2021529307.tif 000009
2021529307.tif 000010
2021529307.tif 000011