(57)【要約】【課題】除熱用ガスの漏洩の有無、即ち、キャニスタの健全性を高精度で捉えることができるキャニスタ異常検出システム。【解決手段】容器１４内に、使用済核燃料と、該使用済核燃料の接触を防止するバスケット２６及び除熱用ガスａを収容する。前記容器１４の蓋４８ａ及び／又は底板４０或いは前記容器を設置する台座２２に温度センサ６２を設置する。該温度センサ６２で測定した蓋４８ａ又は底板４０或いは台座２２の温度に基づいて蓋４８ａ又は底板４０或いは台座２２の温度変化、若しくは蓋４８ａと底板４０又は台座２２との温度差の変化を監視装置６４ａにより監視する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に、使用済核燃料と、該使用済核燃料の接触を防止するバスケット及び除熱用ガスを収容し、前記容器の蓋及び／又は底板或いは前記容器を設置する台座に温度センサを設置し、該温度センサで測定した蓋又は底板或いは台座の温度に基づいて蓋又は底板或いは台座の温度変化、若しくは蓋と底板又は台座との温度差の変化を監視装置により監視するようにしたことを特徴とするキャニスタ異常検出システム。
【請求項２】
温度センサを、容器の開口部を閉鎖している１次及び２次蓋のうち前記１次蓋の外面又は内部に設置し、前記１次蓋が溶接により閉鎖され、前記１次蓋の溶接部を覆っている前記２次蓋が溶接により閉鎖されている請求項１記載のキャニスタ異常検出システム。
【請求項３】
温度センサとして、熱電対を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のキャニスタ異常検出システム。
【請求項４】
除熱用ガスとして、ヘリウムを用いることを特徴とする請求項１記載のキャニスタ異常検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャニスタ異常検出システム、更に詳しくは、キャニスタ内に封入されている除熱用ガスの漏洩を検知するキャニスタ異常検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、原子炉の使用済核燃料をキャニスタと呼ばれる鋼鉄製の円筒型容器内に密閉して貯蔵することが米国で実用化されており、わが国でも実用化が検討されている。
【０００３】
この貯蔵方式は、キャニスタの内部に除熱ガスとしてＨｅ（ヘリウム）を封入して貯蔵中の使用済燃料の温度上昇を防ぐ一方、キャニスタの蓋を二重蓋にしてそれぞれの蓋を溶接することによってキャニスタに内包されている放射性物質の放出を防ぐ構造になっている。
【０００４】
このような二重蓋や、ヘリウムなどの不活性ガスの封入によってキャニスタ内で異常が生ずる確率は、非常に低いものの、万が一、キャニスタの内部のＨｅガスが漏洩した場合、除熱性能が低下してキャニスタ内部温度が大幅に上昇する可能性がある。
【０００５】
ところで、このようなキャニスタ内部での異常（温度上昇）が起こっても発熱量が変化しないため、キャニスタ内部で温度勾配が大きくなるものの、キャニスタ表面温度や、キャニスタを収容しているコンクリートキャスクの排気口における空気温度の変化は、非常に小さいと考えられるため、これらの箇所における温度測定では、キャニスタの異常を検知することが困難である。
【０００６】
そこで、図８に示すように、キャニスタ１４の２次蓋５２の外面中央部に熱電対６２を設けると共に、この熱電対６２と電気的に接続している検出器６４によって２次蓋５２の外面の温度の変化を検出することにより、除熱用ガスの漏洩の有無、すなわち、キャニスタ１４の健全性を監視することがが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２０２４００号公報（第７頁、図６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示すように、このキャニスタ１４は、２次蓋５２の内側に１次蓋４８及び遮蔽体４４を有すると共に、１次蓋４８と２次蓋５２の間にヘリウムを封入した密閉空間５５を有しているため、２次蓋５２の外面における温度の変化は、非常に小さいと推察される。
【０００９】
従って、ヘリウムの漏洩の有無、すなわち、キャニスタ１４の健全性を高精度で捉えることが困難になると推察される。なお、図６及び図７において、符号１０はコンクリートキャスク、１２はコンクリート容器、１５は容器本体、２０は蓋体を示している。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、除熱用ガスの漏洩の有無、すなわち、キャニスタの健全性を高精度で捉えることができるキャニスタ異常検出システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のキャニスタ異常検出システムは、容器内に、使用済核燃料と、該使用済核燃料の接触を防止するバスケット及び除熱用ガスを収容し、前記容器の蓋及び／又は底板或いは前記容器を設置する台座に温度センサを設置し、該温度センサで測定した蓋又は底板或いは台座の温度に基づいて蓋又は底板或いは台座の温度変化、若しくは蓋と底板又は台座との温度差の変化を監視装置により監視するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のキャニスタ異常検出システムは、温度センサを、容器の開口部を閉鎖している１次及び２次蓋のうち前記１次蓋の外面又は内部に設置し、前記１次蓋が溶接により閉鎖され、前記１次蓋の溶接部を覆っている前記２次蓋が溶接により閉鎖されている。
【００１３】
本発明のキャニスタ異常検出システムは、温度センサとして、熱電対を用いている。また、除熱用ガスとして、ヘリウムを用いている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係るキャニスタ異常検出システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【００１５】
図１において、１０は、コンクリートキャスクであり、その中の台座２２の上に金属製のキャニスタ１４を収容するようになっている。
【００１６】
コンクリートキャスク１０は、コンクリートを主体とする有底円筒形のコンクリート容器１２と、その上部開口を閉鎖するキャスク蓋１１から形成されている。このコンクリート容器１２は、コンクリート１３の表面が鋼板製のライナ１６によって覆われている。
【００１７】
コンクリートキャスク１０のサイズは、例えば、高さが約６ｍ、直径が約４ｍ、壁厚が約０．９ｍであり、キャニスタ１４のサイズは、例えば、高さが約４．５ｍ、直径が約１．７ｍである。
【００１８】
キャスク蓋１１は、円板形の鋼板製端板１７の内面にコンクリート製の蓋体１８を有すると共に、端板１７の外面に円環状の遮蔽ブロック１９を有している。このキャスク蓋１１は、図示しない複数本のボルトによってコンクリート容器１２の上端にボルト止めするようになっている。
【００１９】
上記キャニスタ１４は、コンクリート容器１２の底部２１にある台座２２上に載置されている。その際、キャニスタ１４は、コンクリート容器１２と同軸的に配置され、キャニスタ１４の外周面とコンクリート容器１２の内周面の間に冷却空気通路２３を形成するようになっている。
【００２０】
更に、コンクリート容器１２は、その底部２１に複数、例えば、四つの吸気口２４を周方向に等間隔に有すると共に、その上部に複数、例えば、四つの排気口２５を周方向に等間隔に有している。これらの吸気口２４及び排気口２５は、それぞれ、冷却空気通路２３に連通しており、吸気口２４からコンクリート容器１２内に流入した空気は、冷却空気通路２３を通過する間にキャニスタ１４の除熱を行い、しかる後に、排気口２５から貯蔵庫内に流出するようになっている。
【００２１】
他方、キャニスタ１４は、例えば、ステンレスなどによって形成されており、その有底円筒形の容器本体１５内には、多数の使用済燃料集合体（図示せず）がハニカム状のバスケット２６によって支持された状態で封入されている。また、バスケット２６もアルミニウムやステンレスなどによって形成されている。
【００２２】
バスケット２６は、図２に示すように、横方向の第１仕切板２７と、縦方向の第２仕切板２８を格子状に組み付けたハニカム構造になっている。その上、第１及び第２仕切板２７，２８によって仕切られた各区画部３０内にアングル材３１を配し、使用済燃料集合体収容部３２及びギャップ部３３を形成している。このギャップ部３３は、使用済燃料集合体どうしが近づき過ぎないようにする役目と、ヘリウムの循環を促進させる役目の二つの役目を持っている。
【００２３】
そして、使用済燃料集合体で発生した熱は、バスケット２６やキャニスタ１４内に充填されたヘリウムを経てキャニスタ１４の外方に放散されるようになっている。
【００２４】
図３に示すように、第１、第２仕切板２７，２８及びアングル材３１は、各上端にそれぞれ半円形の上部切欠部３４を有すると共に、各下端にそれぞれ台形状の下部切欠部３５を有し、ヘリウムの循環を、より一層、促進させる構造になっている。
【００２５】
しかして、図４に示すように、使用済燃料集合体（図示せず）によって加熱されて使用済燃料集合体収容部３２内を上昇したヘリウムａは、１次蓋４８ａに接触して冷却された後、上部切欠部３４を通ってギャップ部３３内に流入する。その後、ヘリウムａは、ギャップ部３３内を流下して下部切欠部３５から使用済燃料集合体収容部３２内に戻り、使用済燃料集合体の除熱を続行する。
【００２６】
図１に戻って説明すると、キャニスタ１４の上部開口は、円板形の１次蓋４８ａ及びリング状の２次蓋５２ａによって密閉されている。具体的に説明すると、図５に示すように、円板形の１次蓋４８ａは、その全周に渡って容器本体１５の上端部に溶接されている。その上、１次蓋４８ａを溶接している溶接部、つまり、１次蓋溶接部３６は、リング状の２次蓋５２ａによって密閉されている。すなわち、リング状の２次蓋５２ａによって１次蓋溶接部３６を覆うと共に、リング状の２次蓋５２ａの内周部を全周に渡って１次蓋４８ａに溶接して２次蓋溶接部３７ａを形成すると共に、２次蓋５２ａの外周部を全周に渡って容器本体１５に上端部に溶接して２次蓋溶接部３７ｂを形成している。
【００２７】
更に、この発明は、１次蓋４８ａに温度センサの一つである熱電対６２を取り付けて１次蓋４８ａの温度を測定するようになっている。この実施形態では、１次蓋４８ａの外面に設けた縦穴３８に熱電対６２を埋め込んでいるが、熱電対６２は、所望により１次蓋４８ａの外面中央に押え板などの補助具（図示せず）を用いて取り付けてもよい。この熱電対６２は、ケーブル３９を経て監視盤６４ａに電気的に接続しており、監視盤６４ａによって１次蓋４８ａの温度の変化を測定するようになっている。
【００２８】
例えば、１次及び２次蓋溶接部３６，３７に溶接の不具合があると、そこからキャニスタ１４内に充填されているヘリウムａが漏洩してキャニスタ１４内の圧力が低下する。すると、１次蓋４８ａの温度が低下するので、監視盤６４ａによって１次蓋４８ａの温度の変化、つまり、１次蓋４８ａの測定温度Ｔ２  （℃）と、予め、監視盤６４ａに記憶させておいた初期温度Ｔ１  （℃）との温度差ΔＴ（℃）を測定することにより、ヘリウムａの漏洩、つまり、キャニスタ１４の健全性を知ることができる。
【００２９】
なお、温度差ΔＴ（℃）が所定値を超えた時、図示しない警報ランプを点灯させるようにすると、一目でキャニスタ１４の不具合を知ることができる。
【００３０】
本発明によれば、熱電対６２をキャニスタ１４の１次蓋４８ａに設置する代わりにキャニスタ１４の底板４０に設置したり、或いは、キャニスタ１４の１次蓋４８ａ及び底板４０にそれぞれ熱電対６２を設置することも可能である。そして、温度センサ６２で測定した１次蓋４８ａ又は底板４０の温度に基づいて１次蓋４８ａ又は底板４０の温度変化、若しくは１次蓋４８ａと底板４０との温度差の変化を監視盤６４ａによって監視するのである。特に、１次蓋４８ａと底板４０との温度差の変化を監視盤６４ａによって監視する場合は、外気温の変化などによる影響を受け難いため、検知性能が高くなる利点がある。
【００３１】
更に、熱電対６２をキャニスタの底板４０に設ける代わりに、図７に示すように、キャニスタ底板４０に接する台座２２に熱電対６２を設けて台座２２の表面又は内部の温度を測定することにより、同等の検知性能が得られる。
【００３２】
尚、第１の実施形態（図１参照）の機器と同じ機器には、同じ符号を付けて詳しい説明を省略する。
【００３３】
ここで、キャニスタの蓋と底板又は台座との温度差について補足説明すると、キャニスタ内部のＨｅの圧力によって蓋及び底板又は台座の温度は、図６のように変化し、Ｈｅの圧力が低下するにつれて蓋の温度が低下するが、底板及び台座の温度は上昇する。つまり、Ｈｅの圧力が高い場合は、蓋と底板又は台座との温度差（Ａ−ａ）が大きいが、Ｈｅの圧力が低下すると、蓋と底板又は台座との温度差（Ｃ−ｃ）は小さくなる。
【００３４】
このため、蓋と底板又は台座との温度差を監視すれば、Ｈｅの圧力の変化が分かる。この方法では、外気温の変化などによる影響を受け難いため、検知性能がより高くなると考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、容器内に、使用済核燃料と、該使用済核燃料の接触を防止するバスケット及び除熱用ガスを収容し、前記容器の蓋及び／又は底板或いは前記容器を設置する台座に温度センサを設置し、該温度センサで測定した蓋又は底板或いは台座の温度に基づいて蓋又は底板或いは台座の温度変化、若しくは蓋と底板又は台座との温度差の変化を監視装置により監視するようにしたので、除熱用ガスの漏洩の有無、すなわち、キャニスタの健全性を従来よりも高精度で捉えることが可能になった。
【００３６】
特に、本発明は、温度センサを、容器の開口部を閉鎖している１次及び２次蓋のうち前記１次蓋の外面又は内部に設置させたので、蓋体の温度を従来よりも高精度で測定することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャニスタ異常検出システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】キャニスタの横断面である。
【図３】キャニスタの縦断面である。
【図４】除熱用ガスの流れを示す説明図である。
【図５】図１のＸ部の拡大図である。
【図６】キャニスタ内の圧力低下に伴うキャニスタの高さ方向に沿った温度分布の変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係るキャニスタ異常検出システムのその他の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】従来の放射性物質貯蔵システムの断面図である。
【図９】従来のキャニスタの一部破断側面図である。
【符号の説明】
ａ  除熱用ガス
１４  容器
２２  容器を設置する台座
２６  バスケット
４０  底板
４８ａ  蓋
６２  温度センサ
６４ａ  監視装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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