(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの燃料棒カプセル（３）を収容するために形成された試験容器（４）を含み、この試験容器は核技術設備の注水された水槽（５）に沈めることができる、少なくとも１本の燃料棒（２）と試験ガス（Ｐ）とを含む燃料棒カプセル（３）において気密性試験を実施するための装置（１）であって、
質量分析計（１４）は、前記燃料棒カプセル（３）から前記試験容器（４）に拡散される前記試験ガス（Ｐ）の濃度を検出するためのガス流を前記質量分析計（１４）に供給できるように、前記試験容器（４）の内部に流体接続可能であり、
前記試験容器（４）は下端に、前記水槽（５）の内部に対する接続装置（８）を備える、ことを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
試験ガス（Ｐ）としてアルゴンが用意され、および前記質量分析計（１４）は前記燃料棒カプセル（３）から拡散されるアルゴンの濃度を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記試験容器（４）は、前記試験容器（４）の内部において、前記試験容器（４）を取り囲む水によって引き起こされる静水圧に対して低下させた内圧に調整できるように排気可能である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記接続装置（８）は前記水槽（５）内で水面下部の深部にあり、および前記試験容器（４）の上端は、前記接続装置（８）の深さに対応する周りを囲む水の静水圧よりも大きい圧力においてパージガスを貯蔵できる第１タンク（３０）に流体接続することができる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記第１タンク（３０）は前記質量分析計（１４）の採取位置（１３）に流体接続することができる、ことを特徴とする請求項４に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記質量分析計（１４）の採取位置（１３）は、試験ガス（Ｐ）を加圧して貯蔵できる第２タンク（３１）に流体接続することができる、ことを特徴とする、請求項４または請求項５の一項に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記採取位置（１３）と前記第１タンク（３０）の間、および／または前記採取位置（１３）と前記第２タンク（３１）の間に少なくとも１つの容量制御弁（２２、２３、２５）が配置される、ことを特徴とする請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記試験容器の下端に配置された前記接続装置（８）を通して水を持ち込むことによって前記試験容器（４）内に存在するガス柱を採取位置（１３）に給送できるように、前記試験容器（５）の内部は上端において前記質量分析計（１４）の前記採取位置（１３）に流体接続することができる、ことを特徴とする請求項１〜請求項７の一項のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項９】
前記質量分析計（１４）の採取位置（１３）に供給されるガス流の体積流量は調整装置を用いて、特に少なくとも１つの別の容量制御弁（２５）または真空ポンプ（４２）を用いて変更することができる、ことを特徴とする請求項１〜請求項８の一項のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記調整装置は前記採取位置における圧力を測定するために圧力センサ（２０）に接続される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの燃料棒カプセル（３）は末端側に配置された密閉可能な開口部（６）を介して前記試験容器（４）内に持ち込むことができる、ことを特徴とする請求項１〜請求項１０の一項のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項１２】
前記装置（１）の構成要素、特に配管（１２、１６、１７、１８）および／または前記水槽の外部に配置される配管部分（１１）は、少なくとも部分的に断熱性の絶縁部（２８）を備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項１１の一項のいずれかに記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記水槽（５）の外部に配置される前記構成要素は加熱装置を用いて少なくとも部分的に加熱することができる、ことを特徴とする請求項１２に記載の装置（１１）。
【請求項１４】
少なくとも１つの燃料棒カプセル（３）が核設備の注水された水槽（５）内に沈められた試験容器（４）内に持ち込まれ、請求項５〜請求項１３の一項のいずれかに記載の装置（１）を用いて少なくとも１本の燃料棒（２）と試験ガスとを含む燃料棒カプセル（３）において気密性試験を実施するための方法であって、
前記燃料棒カプセル（３）から前記試験容器（４）内に拡散した前記試験ガス（Ｐ）を含むガス流が質量分析計（１４）に供給され、および前記質量分析計（１４）を用いて前記燃料棒カプセル（３）から前記試験容器（４）に拡散した前記ガス流内の前記試験ガス（Ｐ）の濃度が漏洩率を確認するために検出される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記燃料棒カプセル（３）が水中で前記試験容器（４）内に持ち込まれ、および前記試験容器（４）内に侵入した水はパージガスによって置き換えられる、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記パージガスは、前記パージガスと前記燃料棒カプセル（３）から拡散した試験ガス（Ｐ）とを含むガス流が前記質量分析計（１４）に供給される前に、所定の時間間隔で前記試験容器（４）内に留まる、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記試験容器（４）は前記ガス流を生成するために前記水槽（５）から注水される、ことを特徴とする請求項１４〜請求項１６の一項のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス流は採取位置（１３）において前記質量分析計（１４）に供給され、および前記ガス流の体積流量は、前記採取位置（１３）において一定圧力が支配的であるように制御される、ことを特徴とする請求項１４〜請求項１７の一項のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
採取位置（１３）にパージガスまたは試験ガスを含むガス混合物が所定の混合比率に制御されて供給される、ことを特徴とする請求項１４〜請求項１８の一項のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記装置（１）の構成要素、特に配管（１２、１６、１７、１８）および／または前記水槽（５）の外部に配置される配管部分（１１）は少なくとも部分的に加熱される、ことを特徴とする請求項１４〜請求項１９の一項のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
試験ガスとして希ガスが使用される、ことを特徴とする請求項１４〜請求項２０の一項のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
試験ガスとしてアルゴンが使用される、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１本の燃料棒と試験ガスとを含む燃料棒カプセルにおいて気密性試験を実施するための装置に関し、装置は少なくとも１つの燃料棒カプセルを収容するために形成された試験容器を含み、この試験容器は核技術設備の注水された水槽に沈めることができる。さらに本発明は、このような装置を用いて少なくとも１本の燃料棒と試験ガスとを含む燃料棒カプセルにおいて気密性試験を実施するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核反応炉の燃料棒は運転中に気密性を失う可能性があり、すなわち水が燃料棒内に侵入する可能性があることが知られている。この種の欠陥を有する燃料棒が特定された場合は直ちに、放射性核分裂生成物、特に放射性ガスの流出を防ぐために、その燃料棒は一般的に水中で燃料棒カプセルにおいてカプセル化される。その場合、燃料棒のカプセル化は、十分な深さにおいて行われ、したがって、燃料棒カプセルの開口と密閉は適切な遠隔操作装置を用いて行われる。燃焼棒カプセルが開口され、燃焼棒が差し込まれた後、燃焼棒カプセル内に侵入した水は試験ガスの吹き込みによって排水され、かつ燃焼棒カプセルはカプセル化装置に移される。このカプセル化装置内において燃焼棒カプセル内にある燃焼棒は燃焼棒カプセル内の高温の試験ガスによる貫流によって加熱され、それによって燃焼棒内に存在する水は蒸発させられる。試験ガスの乾燥によって、または乾燥した試験ガスによる湿ったガスとの交換によって、水蒸気がカプセル化装置から除去された後に、燃焼棒カプセルは閉鎖され、かつ閉鎖位置において溶接される。溶接された、すなわち密封された燃焼棒カプセルがカプセル化装置から取り出された後、燃焼棒カプセルはさらに気密性を検査されなければならない。燃料棒を含む燃焼棒カプセルは次に、最終倉庫または再処理設備へ輸送することが可能になる前に、場合によっては水で満たされた貯蔵水槽内に一時保管される。
【０００３】
燃料棒自体または少なくとも１本の燃焼棒を含む燃焼棒カプセルがその気密性に関して検査されることは周知されている。
【０００４】
例えば特許文献１によって、燃料要素から生じるガスが、ガス状の核分裂生成物においてその含有量に関して分析される、燃料棒の気密性を検査する方法が知られている。
【０００５】
特許文献２は、少なくとも１本の燃焼棒を含む燃焼棒カプセルの検査を述べている。燃焼棒カプセルは、試験容器に持ち込まれ、核技術設備の注水された水槽内部で水面下にある試験容器に持ち込まれる。漏洩が水中カメラを用いて検出され、その場合、漏洩率は検出される気泡の個数と大きさに基づいて評価される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許第１９５４２３３０号公開
【特許文献２】国際特許第２００７／０７１３３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来技術から出発して、本発明の課題は、漏洩率を特に正確に確認することができる燃焼棒カプセルにおける気密性試験の実施を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、装置に関して、特許請求項１のさらなる特徴を有する冒頭で述べた方式の気密性試験を実施するための装置によって解決される。
【０００９】
本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象である。少なくとも１本の燃料棒と試験ガスとを含む燃焼棒カプセルにおいて気密性試験を実施するための装置は、少なくとも１本の燃料棒カプセルを収容するために形成される試験容器を含み、この試験容器は核設備の注水された水槽に沈めることができる。本発明に基づいて質量分析計は、燃料棒カプセルから試験容器に拡散される試験ガスの濃度を検出するためのガス流を質量分析計に供給できるように、試験容器の内部に流体接続することができる。
【００１０】
したがって気密性試験の全事象は、燃料棒のカプセル化の事象と同様に水中で実施可能である。そのために試験容器は水槽に、例えば原子力発電所の貯蔵水槽に沈められる。燃料棒カプセルは少なくとも１本の燃料棒の他に既知の所定圧力下にある試験ガスを含む。試験ガスは、場合によってあり得る燃料棒カプセル内に存在する漏洩箇所を通って試験容器の内部に拡散する。試験容器の内部は、配管および場合によってその間に配置される弁によって質量分析計に接続され、その結果、流体接続が構築された後、試験ガスを質量分析計に供給することができる。質量分析計を用いる試験ガスの選択的検出は、ガス流に含まれる試験ガス濃度の特に正確な測定を可能にする。したがって、そのように測定された試験ガスの濃度から導き出される漏洩率は高い正確性を備える。
【００１１】
慣用の業界標準に基づく気密性試験に対して一般的にヘリウムが試験ガスとして使用されている。しかし本出願において、これとは異なり、試験ガスとしてアルゴンを予定することが、特に有利であることが証明された。したがって質量分析計は、望ましくは、燃料棒カプセルから拡散するアルゴンの濃度を検出するために形成される。水中の燃料棒が燃料棒カプセルに収容された後に、燃料棒カプセルの内部に若干の残留水分が残ることは避けられない。一般的に燃料棒カプセルを持ち込む際に水槽から水が流れ込む試験容器自体に対しても同じことが言える。したがって、燃料棒カプセルもしくは試験容器の内部は、気密性の試験が行われる前に十分乾燥していない可能性がある。その場合これは、気密性の試験がそこから拡散するヘリウムの質量分析的に検出される濃度を用いて行われなければならない場合に、ヘリウムと残留水分に由来する水素とが類似する原子質量を持つので、特に問題である。したがって、ヘリウムが試験ガスとして使用される場合、測定結果は比較的大きい不正確性を伴う。したがって、この問題は、水素と明らかに異なる原子質量を備えたアルゴンが燃焼棒カプセルの内部に試験ガスとして限定された圧力で満たされる場合に回避することができる。
【００１２】
その代替に、別の希ガスを試験ガスとして使用することもできる。
【００１３】
好ましい実施例において、試験容器は、試験容器の内部において試験容器を取り囲んでいる水によって引き起こされる静水圧に比べて低下させた内圧に調整できるように排気可能に形成される。換言すれば、試験容器の内部は特に弁配置または同様物を用いて、試験容器内部における内圧が例えば真空ポンプを用いて気密性試験に適した値に調整できるように周囲の静水圧から絶縁することができる。これは特に漏洩率の測定における定義された境界条件の基準値に対して好ましく、その場合、燃料棒カプセルの内部と試験容器の内部との間の支配的な圧力差が知られていなければならない。燃料棒カプセル内部の支配的な圧力に対する試験容器内部の内圧の適切な降下は、燃料棒カプセルからの試験ガスの拡散を支援し、その結果、試験手順に必要な時間はより短くなる。
【００１４】
望ましくは、試験容器は下端に水槽内部に対する接続装置を備える。この接続装置は、試験容器の中に少なくとも１つの燃焼棒カプセルを持ち込む際に侵入して試験容器内に存在する水に対する排水口として利用される。そのために特に、試験容器内部に加圧したパージガスを導入することが予定され、このパージガスは水を排除し、試験容器の最深位置に配置された接続装置を通して水槽に放出する。そのために、試験容器へのパージガスの給送は、例えば対応する給送配管を有する真空ポンプを用いて行うことができる。特にアルゴンを試験ガスとして使用する実施例において、試験容器の水を十分に空にすることが望ましい。アルゴンは比較的高い水溶性を備えており、その結果、試験容器に残っている残留水は測定結果に決定的な影響を及ぼし、結果を誤らせる可能性がある。
【００１５】
特に好ましくは、試験容器の上端は、その中にパージガスを加圧して貯蔵することができる第１タンクに流体接続することができる。パージガスは、第１タンクと試験容器間の流体接続が例えば弁の開放によって用意されることによって、水で満たされた試験容器を完全にパージガスによって溢れさせることができるような大きな圧力において第１タンク内に存在する。そのために、第１タンク内部の圧力は、試験容器を取り囲んでいる水によって生成される静水圧より大きいことが必要である。このように形成される装置は、パージガスを給送するために整備に手の掛かる給送装置、特に真空ポンプが回避されるので、特に簡単で堅牢な構造方式を備える。
【００１６】
第１タンクは、望ましくは質量分析計の採取位置に流体接続することができる。それによって、質量分析計へガス流を導く配管をパージガスによってパージすること、および場合によって乾燥することが可能になる。
【００１７】
本発明の展開において、その中にテストガスを加圧して貯蔵することができる第２タンクが設けられる。第２タンクは同様に、例えば適切な弁配列を介して採取位置に流体接続することができる。その場合、採取位置への供給は質量分析計の較正目的のために行われる。テストガスは既知の圧力において第２タンクに貯蔵され、かつ採取位置へ制御して供給可能であり、その結果、質量分析計の較正は定義された条件下で行われる。テストガスは、小さな割合の試験ガスを有するパージガスを含む。その場合、パージガスに含まれる試験ガスの濃度は質量分析計の検出限界の僅かに上にあり、その結果、テストガスの制御された供給によって質量分析計を較正することができる。
【００１８】
望ましくは、パージガスまたはテストガスの体積流量を調整するために、採取位置と第１タンクの間、および／または採取位置と第２タンクとの間に少なくとも１つの容量制御弁が存在する。テストガスに対する少なくとも１つの容量制御弁を用いて、体積流量は質量分析計の精密な較正が保証されるように変更可能であり、その値へ調整可能である。
【００１９】
さらに加えて、好ましい実施例において、試験容器の下端に設けられる接続装置は、水槽から水を試験容器に制御して注水するために利用することができる。この実施例において、試験容器の内部は上端において、例えば弁配置または同様物を用いて、試験容器内に存在するガス柱を採取位置へ給送することが水の導入を用いて接続装置によって可能になるように、質量分析計の採取位置と流体接続が可能である。したがってその実施に基づいて、試験容器に水槽からの水が制御されて注水されることによって、試験容器に存在してかつ漏洩がある場合に試験ガスを含むガス柱を事実上完全に質量分析計に供給するために、周囲の水の静水圧を利用することが可能になる。
【００２０】
具体的な一実施例において、接続装置は試験容器に制御して注水するためにガス交換装置を含む。ガス交換装置はその上に第２の容器が被せられる内側容器を含む。内側容器内には、場合によって溶解したアルゴンを含む可能性がある水槽からの水が存在する。パージガス、特に窒素による試験容器の吹き出しにおいて、内側容器にパージガスが吹き込まれ、それによって水中でガス交換が行われる。その場合、特にアルゴンは大部分を窒素によって置き換えることができる。内側容器内へのパージガスの吹き込みによって、周りを取り囲んでいる第２の容器はパージガスで満たされる。これは結果として、外側容器によって、周りを取り囲んでいる水槽に対する密封式の分離が存在することを伴う。第１および第２の容器の容積は、内側容器に存在する水の試験容器への還流事象（測定段階）の間に、試験容器における水面が水槽水面のレベルに達する前に、水槽からの水が外側容器を越えて内側容器に侵入しないように、大きさを定めることができる。これは特に、溶解したアルゴンが常に水中に存在する可能性があるので、アルゴンが試験ガスとして使用される場合に重要である。
【００２１】
望ましくは、質量分析計の採取位置に供給されるガス流の体積流量は調整装置を用いて、例えば少なくとも１つの別の容量制御弁または真空ポンプを用いて変更可能であり、特に操作可能であり、または制御可能である。それによって採取位置における採取は、測定結果の品質低下を回避するために、望ましくは一定圧力において行われる。採取位置における圧力を操作もしくは制御するために、真空ポンプのポンプ出力および／または容量制御弁の開口は対応して変更させることができる。
【００２２】
特に好ましくは、調整装置、特に別の容量制御弁または真空ポンプは、採取位置における圧力を測定するために圧力センサに接続される。
【００２３】
可能な実施例に基づいて、試験容器は単独の燃料棒カプセルのみを収容するために形成される。それに代わる実施例において、試験容器は、複数の燃料棒カプセルを収容できるように大きさを定められる。
【００２４】
望ましくは、少なくとも１つの燃料棒カプセルは、末端側に配置された密閉可能な開口部を介して試験容器内に持ち込むことができる。燃料棒カプセルを密封するために、ねじ接続を使用することができるが、しかしまた通常は特に凝集溶接接続である。
【００２５】
漏洩率の厳密な測定に対して、その他の状態量、特に温度をできるだけ正確に知ることが願わしい。したがって好ましくは、装置の異なる構成要素において、温度検出のために温度センサが設けられる。
【００２６】
本発明の可能な実施形態に基づいて、装置は構成要素、特に水槽内部の水中に配置される配管および／または配管部分、および水槽の外部に配置される配管および／または配管部分を含む。燃料の崩壊能力に基づいて、水槽の内部は僅かに高められ、ほぼ約３０℃から４０℃までの一定温度が支配的である。したがって、水槽の外部に配置される構成要素は、冷却されている環境に基づいてしばしば低い温度を備え、これはガス流が採取位置に供給される間のガス流の凝縮を助長させる。しかしこのような凝縮は測定結果を誤らせる可能性がある。したがって、装置の全領域において可能な限り一定温度が支配的であることが望ましい。これを保証するために、水槽の外部に配置される装置の構成要素は少なくとも部分的に断熱性の絶縁部が備えられる。
【００２７】
本発明の展開において、加熱装置が設けられ、これを用いて水槽の外部に配置された構成要素は少なくとも部分的に加熱することができる。それによって、特に採取位置の領域における凝縮を阻止するために、温度勾配の発生が少なくとも減じられる。採取位置における温度は、望ましくは加熱装置を用いて水槽に存在する温度に調整されるべきである。
【００２８】
方法に関する課題は、特許請求項１５の付加的特徴を有する導入部で述べた方式の気密性試験を実施するための方法によって解決される。
【００２９】
少なくとも１本の燃料棒と試験ガスとを含む燃料棒カプセルにおいて気密性試験を実施するための方法において、先に述べた装置が使用されるので、最初にこれまでの実施形態を参照するように指示する。
【００３０】
気密性を検査するために、少なくとも１つの燃料棒カプセルが、核設備の注水された水槽に沈められた試験容器内に持ち込まれる。本発明に基づいて、燃料棒カプセルから試験容器に拡散した試験ガスを含むガス流が質量分析計に供給される。さらに、ガス流において、質量分析計を用いて燃料棒カプセルから試験容器に拡散した試験ガスの濃度が漏洩率を確認するために検出される。
【００３１】
そのために、特に漏洩率を間接的に確認することが予定される。許容できる漏洩率を越えていないことを証明するために、予め確定された測定継続時間（試験容器における試験ガスの放出継続時間）の経過後に検出される試験ガスの濃度は、所定の閾値以下に留まらなくてはならず、その場合、測定すべき試験ガスの濃度は質量分析計の検出限界の上にあることが保証されなければならない。
【００３２】
アルゴンが試験ガスとして使用される場合に、質量分析計の検出限界は一般的に１０ｐｐｂ（１０億分の１）と１ｐｐｍ（百万分の１）の間にある。
【００３３】
望ましくは、少なくとも１つの燃料棒カプセルは水中で試験容器内に持ち込まれ、かつ試験容器に侵入した水はパージガスによって置き換えられる。そのため加圧したパージガスが試験容器内に導入される。
【００３４】
パージガスは、パージガスと燃料棒カプセルから拡散した試験ガスとを含むガス流が質量分析計に供給される前に、望ましくは設定可能な時間間隔に対して試験容器内に留まる。
【００３５】
個別の構成要素において支配的な圧力と温度を含む与えられた境界条件において、漏洩率が検出された濃度から決定され、および検査された燃料棒カプセルはその気密性に関して等級分けされる。
【００３６】
特に好ましい実施例において、試験容器はガス流を生成するために水槽から注水される。試験容器は特に予め設定可能な時間間隔の経過後、試験ガスを含むガス流を採取位置に供給するために、制御して注水される。
【００３７】
望ましくは、質量分析計の採取位置に供給されるガス流はその体積に関して、採取位置において一定圧力が支配的であるように制御される。
【００３８】
好ましい実施例において、採取位置に試験ガスとパージガスとを含むガス混合物が所定の混合比において制御して供給される。所定の混合比におけるガス混合物の供給は、質量分析計の運転開始前に質量分析計の較正目的で行うことができる。
【００３９】
装置の構成要素、特に水槽の外部に配置される配管および／または配管部分は、望ましくは少なくとも部分的に運転の間加熱される。それによってガス流内の凝縮を助長する比較的大きな温度勾配の発生を妨害することができる。
【００４０】
試験ガスとして希ガスを使用することができる。特に好ましくは試験ガスとしてアルゴンが使用される。燃料棒カプセル内の燃料棒のカプセル化が核技術設備の同一水槽において行われる場合には、水槽内部のカプセル化と気密性試験とは異なる場所で実施することが予定される。その理由は、アルゴンが比較的高い水溶性を備えていることにある。したがって測定結果は、試験容器に残留してかつアルゴンを含む残留水分によって狂わされる可能性がある。カプセル化と気密性試験とを含む事象の空間的な分離によって、この影響は少なくとも最小化される。
【００４１】
水は試験容器からできるだけ完全に除去されることが望ましい。これは例えば、パージガスとして高品質を有する窒素が使用されることによって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施例に基づく少なくとも１本の燃料棒と試験ガスとを含む燃料棒カプセルにおいて気密性試験を実施するための装置を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に基づく少なくとも１本の燃料棒と試験ガスとを含む燃料棒カプセルにおいて気密性試験を実施するための装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の可能な実施例を図面に関連付けて詳細に説明する。互いに対応する部分は両図において同一の参照符号を備える。
【実施例１】
【００４４】
図１は、本発明の第１実施例に基づく少なくとも１本の燃料棒２と試験ガスＰとを含む燃料棒カプセル３において気密性試験を実施するための装置１の模式的な構造を示す。
【００４５】
示した例において燃料棒カプセル３は試験ガスＰとしてのアルゴンで満たされる。燃料棒カプセル３の内部は約２．５バールから３．５バールの内圧である。
【００４６】
燃料棒カプセル３は、核技術設備の水槽５に存在する試験容器４に持ち込まれる。水槽５は水で満たされ、かつ試験容器４は水槽５内で水面の下部に沈められる。
【００４７】
試験容器４は末端側に密閉可能な開口部６を備え、これを通して燃料棒カプセル３を水中の試験容器４内に持ち込むことができる。密閉可能な開口部６の領域に試験容器４の内部の温度を測定するための第１温度センサ７が配置される。
【００４８】
試験容器４の下端に、水槽内部への接続を用意する接続装置８が設けられる。図１に示した実施例において、接続装置８は弁９およびガス交換装置１０を含む。水槽５の内部に対する接続装置８は、試験容器４の内部に侵入した水に対する排出口として利用される。さらに接続装置８は、試験容器４の内部に存在するガス柱を配管１１、１２を介して質量分析計１４の採取位置１３の方向に給送するために、水槽５からの水の試験容器４への制御された注水を可能にする。
【００４９】
装置１は、水槽５の外部に配置される分析ユニット１５に組み込まれる構成要素を含む。分析ユニット１５に組み込まれる構成要素は特に配管１２、１６、１７、１８と配管１１の一部分とを含む。さらに、分析ユニット１５は圧力センサ１９、２０、弁２１、２２、２３、２４、容量制御弁２５、２６、２７、採取位置１３および質量分析計１４を含む。分析ユニット１５の構成要素は、特に気密性試験を実施中のガス流内の凝縮を防止するために、断熱性の絶縁部２８を備える。第２温度センサ２９は分析ユニット１５の内部の温度を検出するために設けられる。
【００５０】
採取位置１３への入口に配置される容量制御弁２５は圧力センサ２０に接続される（破線で示す）。採取位置における圧力は、容量制御弁２５と圧力センサ２０とを用いて質量分析計１４へのガス流の供給が基本的に一定圧力において行われるように操作可能であり、特に制御可能である。
【００５１】
第１タンク３０内にパージガス、述べた例においては窒素が加圧して貯蔵される。別の第２タンク３１はテストガス、ここに示す例においては試験ガスＰとしてのアルゴンを僅かな割合で有する窒素を加圧下において含む。配管１２、１７、１８を介して採取位置１３にパージガスまたはテストガスを、特に質量分析計１４をパージするまたは較正するために供給することができる。そのためにパージガスとテストガスの体積流量は容量制御弁２２、２３を用いて調節することができる。
【００５２】
燃料棒カプセル３における気密性試験を実施する方法は、図１に示した装置１を使用して以下のように行われる。
【００５３】
最初に全ての弁９、２１、２２、２３、２４が閉じられ、ガス交換装置１０が水で満たされる。続いて試験容器４の末端側開口部６が開けられ、燃料棒カプセル３が水中で試験容器４の中に持ち込まれる。その後、試験容器４の末端側開口部６は再び閉じられ、かつ試験容器４の中に侵入した水は殆んど除去される。これは弁９、２１を開くことによって、および第１タンク３０からパージガスを送り込むことによって行われる。それによって試験容器４内にある水は排水され、接続装置８を介して水槽内に放出される。水による試験容器４の内側の濡れを十分に減らすために、試験容器４は十分にパージガスを用いてパージされる。過剰なパージガスは接続装置８を介して装置１を離れる。パージにおいてパージガスは内部水を含むガス交換装置１０の第１の容器内に導かれる。その場合、ガス交換は、水に溶けたガスによって行われる。特に溶けたアルゴンは窒素によって置き換えられることができる。さらに、パージにおいてガス交換装置１０の第１の容器を取り囲む第２の容器は少なくとも部分的にパージガスで満たされる。その場合、ガス交換装置１０の第１の容器と第２の容器は、試験容器４の注水の際に水が水槽５から試験容器内に流入しないように寸法を決められる。
【００５４】
続いて、弁９、２１が閉じられる。ガス交換装置１０のドーム領域に、水槽５から水が溢れ込むことを阻止するガス溜まりが残る。ガス交換装置１０内に存在する水は殆んど空気および／またはアルゴンを含まない。弁２４を開くことによって試験容器４内部の内圧は低下する。ここに示した例において、内圧はほぼ１バールに調整される。その後、弁２４は再び閉じられる。
【００５５】
試験容器４内の試験ガスＰの濃度増加を生じさせるために、試験容器４内に存在するガス柱は分析のために質量分析計１４に供給される前に、設定可能な時間間隔、ここで例解するケースでは１時間だけ待機される。この時間間隔の間に弁２２が開かれ、配管１２がパージガスでパージされ、その結果、配管１２の末端側の排出口３２を介して外部から空気は侵入することができない。
【００５６】
パージガスの供給部に設けられる容量制御弁２２は、採取位置１３への入口に配置される容量制御弁２５を介して補正を行うことができるように調整される。特にガス流は、質量分析計１４の運転が開始される間、圧力センサ２０によって測定される圧力がほぼ一定水準に留まるように調整される。
【００５７】
試験容器４内の試験ガスＰの集積のために一次的に利用される設定可能な時間間隔の間に、望ましくは質量分析計１４の較正が行われる。そのために、弁２２が閉じられる前に先ず弁２３が開かれる。それによって、採取位置１３は、その中に試験ガスＰが加圧して貯蔵されている第２タンク３１に流体接続される。その場合、容量制御弁２３は、採取位置１３において基本的に一定圧力になるように別の容量制御弁２５を用いて補正を行うことができるように調整される。
【００５８】
質量分析計１３の較正後に、弁２３が閉じられる前に先ず弁２２が開かれる。設定可能な時間間隔の経過後、水を水槽５からガス交換装置１０を介して試験容器４内に流入させるために、弁９、２４が開かれ、弁２２が閉じられる。水は静水圧に基づいて試験容器４内に流れ、かつ試験容器４内に存在するガス柱を採取位置１３の方向に移送する。質量分析計１４はガス流内の試験ガスＰ、ここではアルゴンの濃度を検出する。その場合、測定システムの慣性、すなわち最少測定時間が考慮されなければならない。したがって、体積流量は採取位置１３における一定圧力が維持されるように補正される。検出された濃度から、測定された圧力と温度を計算に入れて漏洩率が算出される。
【００５９】
測定後、弁２４が再び閉じられ、試験容器４が開かれ、燃料棒カプセル３が再び取り出される。
【実施例２】
【００６０】
図２は、本発明の第２実施例に基づく気密性試験を実施するための装置１を示す。示した実施例の機能態様は、基本的に第１実施例の装置に対応しており、したがって、最初にそれに関する説明を参照するように指示する。
【００６１】
図２において示した実施例は、質量分析計１４へのガス流を供給するための真空ポンプ４２を備える。さらに、配管１１、１２、３５、３６、３７、４０、４１、４３の間の流体接続を用意するためにボール弁として形成される弁３３、３４、４３が設けられる。
【００６２】
気密性試験を実施するための方法は、図２に示した第２実施例の装置１を使用して以下のように行われる。
【００６３】
最初に燃焼棒カプセル３が末端開口部６を介して試験容器４内に持ち込まれる。そのためにボール弁として形成された弁３３が試験容器４の方向に開かれる。同様に弁９が通過方向に開かれる。試験容器４内に持ち込まれた燃料棒カプセル３は弁３３のすぐ下まで延伸する。
【００６４】
続いて、燃料棒カプセル３を挿入する際に試験容器４内に侵入した水は試験容器４から追い出される。そのために、先ず弁３３が閉じられ、弁９が開かれる。流入口３８に加圧したパージガスを含むタンク、特にガスボンベが接続される。弁３４が、配管３５と配管１２が互いに流体接続されるように調整される。その後、水はパージガス、特に窒素の吹き込みによって試験容器４から接続装置８を介して水槽５に追い出される。続いて、配管３５は配管３７を介して、かつ弁３４の切り替えによって配管３５に流体接続される。配管３４、３６は同様にパージガスの吹き込みによって自由に吹込処理される。試験容器４もしくは配管３４、３５、３６、３７がまだ僅かな残留量の水を含む時に、弁９は閉じられる。
【００６５】
試験容器４における負圧を生成するために、先ず配管１１、１２の間の流体接続が用意されるように弁３４が調整される。対応して弁３９は、配管４０、４１の接続が行われるように調整される。その後、真空ポンプ４２が運転開始される。燃料棒カプセル３の内部と試験容器４の内部との間に必要とする差圧が得られた後、排気が止められ、かつ弁３９は配管４０、４３が互いに流体接続されるように切り替えられる。
【００６６】
真空ポンプ４２は試験容器４の内部の必要な負圧が得られた後も、場合によって漏出した割合の試験ガスを含むパージガスを連続して試験容器４から質量分析計１４へ再び逆に給送するためにさらに運転される。給送されたガス流は質量分析計１４を用いて含まれる試験ガスの割合に関して分析される。測定された濃度と試験時間とから、その他の状態変数を含めて漏洩率が確定される。
【００６７】
本発明は、好ましい実施例に関連付けて上記のように説明された。しかし、本発明は示された実施例の具体的な形態に限定されるものではなく、むしろ担当の当業者が本説明に基づいて本発明の本質的な主旨から逸脱することなく変形体を導き出すことができる、ことは自明である。
【符号の説明】
【００６８】
１    装置
２    燃料棒
３    燃料棒カプセル
４    試験容器
５    水槽
６    開口部
７    温度センサ
８    接続装置
９    弁
１０  ガス交換装置
１１  配管
１２  配管
１３  採取位置
１４  質量分析計
１５  分析ユニット
１６  配管
１７  配管
１８  配管
１９  圧力センサ
２０  圧力センサ
２１  弁
２２  弁
２３  弁
２４  弁
２５  容量制御弁
２６  容量制御弁
２７  容量制御弁
２８  絶縁部
２９  温度センサ
３０  タンク
３１  タンク
３２  排出口
３３  弁
３４  弁
３５  配管
３６  配管
３７  配管
３８  流入口
３９  弁
４０  配管
４１  配管
４２  真空ポンプ
４３  配管
Ｐ    試験ガス
【図１】
0006664410.tif 000002
【図２】
0006664410.tif 000003