(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を収容した使用済み燃料プールの水位を計測する複数の水位検出器と、
複数の前記水位検出器を格納した水位検出器保護管と、を備え、
前記水位検出器保護管は、使用済み燃料ラックに収納可能な構造を有し、
前記水位検出器保護管が前記使用済み燃料ラックに収納された状態で、複数の前記水位検出器を用いて、前記使用済み燃料ラックが収容された前記使用済み燃料プールの水位を計測する、
ことを特徴とする使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項２】
前記水位検出器保護管は、形状と大きさが、前記使用済み燃料ラックに収納される使用済み燃料集合体と同じである、請求項１に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項３】
前記水位検出器保護管は、上部と下部に通水口を備え、
前記水位検出器保護管が前記使用済み燃料ラックに収納された状態で、前記通水口から前記水位検出器保護管の内部に前記冷却水が流入可能である、請求項１に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項４】
前記使用済み燃料プールは、堰を備え、
前記水位検出器保護管は、前記堰の上面より高い位置で、前記使用済み燃料プールの壁又は上部床に支持材で固定される、請求項１に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項５】
前記水位検出器保護管は、前記使用済み燃料ラックの最外周に収納される、請求項１に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項６】
複数の前記水位検出器は、それぞれが熱電対を備え、
前記水位計測装置は、前記熱電対で測定した温度を基に前記使用済み燃料プールの水位を計測し、
前記熱電対は、前記水位検出器保護管が前記使用済み燃料ラックに収納された状態では、それぞれの測温部の位置が、前記使用済み燃料プールの深さ方向において互いに異なる、請求項１に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項７】
前記水位検出器保護管を複数備え、
複数の前記水位検出器保護管は、それぞれが複数の前記水位検出器を格納し、
複数の前記水位検出器は、それぞれが熱電対を備え、
前記水位計測装置は、前記熱電対で測定した温度を基に前記使用済み燃料プールの水位を計測し、
前記熱電対は、前記水位検出器保護管が前記使用済み燃料ラックに収納された状態では、それぞれの測温部の位置が、前記使用済み燃料プールの深さ方向において互いに異なる、請求項１に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【請求項８】
複数の前記水位検出器は、複数の板状部材で前記水位検出器保護管に固定される、請求項１から７のいずれか１項に記載の使用済み燃料プールの水位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントの使用済み燃料プールの水位を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントで使用済み燃料を保管する使用済み燃料プールの健全性を確認する手段として、使用済み燃料プールの水位計測がある。使用済み燃料プールは、冷却水が溜められており、使用済み燃料集合体を収納した使用済み燃料ラックを収容する。使用済み燃料プールの冷却水により、使用済み燃料の崩壊熱が除去され放射線が遮蔽される。この冷却水の水位（使用済み燃料プールの水位）は、常に計測できるようにする必要があり、特に事故時には水位を確認できることが重要である。
【０００３】
このため、使用済み燃料プールの水位を計測する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、事故発生時でも損傷することなく動作可能な信頼性の高い水位計測装置が記載されている。この水位計測装置は、保護管の内部に、液槽の深さ方向の位置が異なる複数の水位計測手段を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された水位計測装置では、水位を計測するために必要な保護管は、２本の支持材（ストッパ）によって液槽壁に固定されている。２本の支持材のうち１本は、水面より下側で液槽壁に固定されている。原子力プラントの使用済み燃料プールは、この液槽に相当する。使用済み燃料プールの水位を安定して計測するために、水位計測装置は、その下部（すなわち、使用済み燃料プールの水面より下側）でも、使用済み燃料プール壁に固定するのが望ましい。使用済み燃料プール壁には、冷却水漏洩防止のためにライニング材が取り付けられているが、上記の支持材を使用済み燃料プール壁に固定すると、地震発生時などでは、支持材を固定した部分に亀裂が生じ、この亀裂から冷却水が漏洩して冷却水の水位が低下する可能性がある。
【０００６】
このように、従来の水位計測装置は、使用済み燃料プールの水面下でも使用済み燃料プール壁に固定されるので、固定部分に亀裂が生じると、使用済み燃料プールからの冷却水の漏洩を引き起こし、冷却水の水位の低下の原因となるおそれがある。
【０００７】
本発明は、使用済み燃料プールの水面より下側で使用済み燃料プール壁に固定する必要がない、使用済み燃料プールの水位計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による使用済み燃料プールの水位計測装置は、冷却水を収容した使用済み燃料プールの水位を計測する複数の水位検出器と、複数の前記水位検出器を格納した水位検出器保護管とを備える。前記水位検出器保護管は、使用済み燃料ラックに収納可能な構造を有する。本発明による使用済み燃料プールの水位計測装置は、前記水位検出器保護管が前記使用済み燃料ラックに収納された状態で、複数の前記水位検出器を用いて、前記使用済み燃料ラックが収容された前記使用済み燃料プールの水位を計測する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、使用済み燃料プールの水面より下側で使用済み燃料プール壁に固定する必要がない、使用済み燃料プールの水位計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【図２】水位検出器保護管を示す図である。
【図３】水位検出器保護管の内部構成を示す図である。
【図４】水位検出器保護管の上部を示す図である。
【図５】水位検出器保護管の下部を示す図である。
【図６】水位検出器の構成を示す図である。
【図７】水位検出器と冷却水の水位との関係を説明する図である。
【図８】ヒータ線による加熱時の熱電対の出力信号の例を示す図である。
【図９】本発明の実施例２による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【図１１】実施例４において、本発明による水位計測装置の使用済み燃料ラックへの最適な設置位置を示す図である。
【図１２】本発明の実施例５による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施例６による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施例７による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施例８による使用済み燃料プールの水位計測装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明による使用済み燃料プールの水位計測装置は、冷却水を収容した使用済み燃料プールの水位を計測する複数の水位検出器と、複数の水位検出器を格納した水位検出器保護管とを備え、水位検出器保護管が使用済み燃料ラックに収納された状態で、使用済み燃料ラックが収容された使用済み燃料プールの水位を計測する。水位検出器保護管を使用済み燃料ラックに収納して使用済み燃料プールの水位を計測するので、使用済み燃料プールの水面より低い位置で水位検出器保護管を使用済み燃料プール壁に固定する必要がない。このため、地震などで使用済み燃料プール壁に亀裂が生じて、この亀裂から冷却水が漏洩して使用済み燃料プールの水位が低下することがない。
【００１２】
以下、本発明の実施例による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一の要素には同一の符号を付け、これらの要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。また、以下では、使用済み燃料プールの水位計測装置のことを単に「水位計測装置」とも称する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１による使用済み燃料プールの水位計測装置を説明する。本実施例による水位計測装置は、使用済み燃料ラックに設置される。より詳しく述べると、水位計測装置は、水位検出器を格納する水位検出器保護管を備え、この水位検出器保護管が使用済み燃料ラックの内部に収納される。使用済み燃料ラックには、１つ又は複数の水位計測装置が設置される。
【００１４】
図１は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。使用済み燃料プール１０は、使用済み燃料ラック９と、使用済み燃料ラック９を浸す冷却水１５とを収容する。使用済み燃料プール１０は、使用済み燃料ピットと称されることもある。使用済み燃料ラック９は、格子状に配置された複数の貯蔵セルを備え、これらの貯蔵セルに使用済み燃料集合体を収納する。使用済み燃料ラック９に収納された使用済み燃料集合体は、冷却水１５により使用済み燃料の崩壊熱が除去され放射線が遮蔽される。
【００１５】
使用済み燃料プール１０は、冷却水１５の漏洩防止を目的として、使用済み燃料プール壁１２と使用済み燃料プール床１４とに、壁ライニング材１１と床ライニング材１３とがそれぞれ取り付けられている。
【００１６】
使用済み燃料プール１０は、外周の一部に、使用済み燃料プール床１４から上方に延在する堰１６を備える。堰１６に隣接して、スキマサージタンク１７が設けられる。スキマサージタンク１７は、使用済み燃料プール１０から堰１６を乗り越えてあふれた冷却水１５を受けるためのタンクである。
【００１７】
水位計測装置１は、複数（図１ではｎ個、ｎは２以上の整数）の水位検出器４−１、４−２、…４−ｎ、水位検出器保護管２、ハンドル３、計測制御装置６、ケーブル７、及びコネクタ８を備える。水位検出器保護管２は、水位検出器４−１、４−２、…４−ｎを格納し、上部にハンドル３が取り付けられている。水位検出器４−１、４−２、…４−ｎは、ケーブル７により、計測制御装置６に接続される。ケーブル７は、コネクタ８により、水位検出器４−１、４−２、…４−ｎに接続された部分と、計測制御装置６に接続された部分とが接続される。水位計測装置１は、水位検出器保護管２が使用済み燃料ラック９に収納された状態で、使用済み燃料プール１０の水位を計測する。使用済み燃料ラック９に複数の水位計測装置１を設置する場合には、全ての水位計測装置１に対して１つの計測制御装置６を設けてもよく、それぞれの水位計測装置１に計測制御装置６を１つずつ設けてもよい。
【００１８】
図２は、水位検出器保護管２を示す図である。水位検出器保護管２は、使用済み燃料ラック９に収納可能な構造を有し、使用済み燃料ラック９に収納される。すなわち、水位検出器保護管２は、使用済み燃料ラック９に収納可能な形状と大きさを有する。水位検出器保護管２の形状と大きさは、使用済み燃料ラック９に収納される使用済み燃料集合体と同じにするのが望ましいが、この形状と大きさに限らず、使用済み燃料ラック９の貯蔵セルに収納できる形状と大きさであればよい。例えば、形状が円筒形でもよく、全体の大きさが使用済み燃料ラック９に収納される使用済み燃料集合体よりも小さくてもよい。また、水位検出器保護管２は、長さ方向に垂直な断面の大きさが、使用済み燃料集合体の長さ方向に垂直な断面の大きさと同じかこれよりも小さくてもよい。水位検出器保護管２の長さは、使用済み燃料プール１０の水位を計測可能であれば、使用済み燃料集合体よりも長くても短くてもよく、任意に定めることができる。
【００１９】
また、水位検出器保護管２の下部（特に下部の外形）は、使用済み燃料ラック９に収納される使用済み燃料集合体の下部タイプレートと同様な構造にすることができる。図２では、一例として、下部が、使用済み燃料集合体の下部タイプレートと同様な構造である水位検出器保護管２を示している。水位検出器保護管２の下部を使用済み燃料集合体の下部タイプレートと同様な構造にすると、水位検出器保護管２を、使用済み燃料ラック９の貯蔵セルに容易に収納することができる。
【００２０】
ハンドル３は、図示していないクレーンによって水位検出器保護管２を吊るのに用いられる。水位検出器４−１、…４−ｎを格納した水位検出器保護管２は、上部に取り付けられたハンドル３をクレーンで吊ることにより、使用済み燃料ラック９に容易に設置することができ、使用済み燃料ラック９から容易に取り出すことができる。ケーブル７は、コネクタ８があることで、途中で切り離すことが可能である。水位計測装置１は、ケーブル７を途中で切り離すことで、保守のために使用済み燃料ラック９から容易に取り出すことができる。
【００２１】
なお、使用済み燃料ラック９は、水位検出器保護管２だけでなく、使用済み燃料集合体を収納してもよい。すなわち、水位検出器保護管２は、使用済み燃料集合体を収納した使用済み燃料ラック９の貯蔵セルのうち、空いている貯蔵セルに収納することもできる。
【００２２】
水位検出器保護管２は、使用済み燃料集合体と同様に、ハンドル３により吊られて使用済み燃料ラック９に収納される。水位検出器保護管２は、任意の時期に使用済み燃料ラック９に収納することができ、例えば使用済み燃料ラック９に使用済み燃料集合体を収納する前でも収納した後でも燃料ラック９に収納することができる。
【００２３】
図３は、水位検出器保護管２の内部構成を示す図である。水位検出器保護管２は、複数（図３ではｎ個）の水位検出器４−１、４−２、４−３、…４−ｎと、複数（図３ではｍ個、ｍは２以上の整数）の支持格子板２２−１、２２−２、２２−３、２２−４、２２−５、…２２−ｍを格納する。ｍは、ｎと等しくても異なってもよい。また、図３では、簡単ためにｎ＝４の場合を示している。
【００２４】
水位検出器４−１、…４−ｎは、使用済み燃料プール１０の深さ方向の長さが互いに異なり、使用済み燃料プール１０の深さ方向における下端の位置が互いに異なるように設置される。支持格子板２２−１、…２２−ｍは、使用済み燃料プール１０の深さ方向の位置が互いに異なるように設置され、水位検出器４−１、…４−ｎを水位検出器保護管２に固定する板状部材である。この結果、例えば地震や運搬中の衝撃が発生しても、水位検出器４−１、…４−ｎが破損することはない。
【００２５】
水位検出器保護管２は、上部と下部に通水口２３、２４をそれぞれ備え、水位検出器保護管２が使用済み燃料ラック９に収納され、使用済み燃料プール１０の水位を計測するときに、通水口２３、２４から内部に冷却水１５が流入できるようになっている。このため、水位検出器保護管２の内部では、使用済み燃料プール１０と同じ水位を確保できる。水位検出器保護管２が使用済み燃料ラック９に収納されるので、水位計測装置１は、使用済み燃料ラック９の底部、つまり使用済み燃料集合体の下部での水位も計測することが可能である。
【００２６】
図４は、水位検出器保護管２の上部を示す図であり、水位検出器保護管２を上部（ハンドル３側）から見た構成図である。図５は、水位検出器保護管２の下部を示す図であり、水位検出器保護管２を下部から見た構成図である。図４では、図３と同様にｎ＝４の場合を示している。図４、５に示すように、水位検出器保護管２の上部には、通水口２３−１、２３−２が設けられ、水位検出器保護管２の下部には、通水口２４−１、２４−２、２４−３が設けられる。これらの通水口によって、水位検出器保護管２には、上部からも下部からも冷却水１５が内部に入り込むことが可能であり、水位検出器保護管２の内部でも使用済み燃料プール１０と同じ水位を保つことが可能である。この結果、水位検出器４−１、…４−ｎの周辺の水位は、使用済み燃料プール１０の水位と同じであり、これらの水位検出器によって使用済み燃料プール１０の水位を検出することができる。
【００２７】
なお、本実施例では、水位検出器保護管２の上部には２つの通水口が設けられ、水位検出器保護管２の下部には３つの通水口が設けられている。これらの通水口の数は、水位検出器保護管２の内部に冷却水１５が入り込むことができ、水位検出器保護管２の内部で使用済み燃料プール１０と同じ水位を保つことができれば、任意に定めることができる。
【００２８】
図６は、水位検出器の構成を示す図である。図６では、一例として水位検出器４−１の構成を示しているが、他の水位検出器４−２、…４−ｎも、水位検出器４−１と同様の構成を備える。なお、図６では、水位検出器４−１の下部（先端部）のみを示している。
【００２９】
水位検出器４−１は、熱電対４−１１、熱電対４−１１の近傍を加熱するためのヒータ線４−１２ａ、ヒータ線４−１２ａとヒータ線４−１２ａの電源（図１の計測制御装置６）とに接続されたヒータ用リード線４−１２ｂ、絶縁材４―１３、及びシース４−１４を備える。熱電対４−１１には、広く利用されているＫ型やＮ型の熱電対を利用することができる。ヒータ線４−１２ａには、ニッケル−クロム合金の高抵抗線が適している。ヒータ用リード線４−１２ｂは、銅線やニッケル線などの比較的抵抗の小さい線を利用することにより、ヒータ線４−１２ａの電源に必要な電圧を抑制することができる。絶縁材４−１３は、マグネシアやアルミナなどの絶縁材料を用いることができ、熱電対４−１１、ヒータ線４−１２ａ、及びヒータ用リード線４−１１２ｂを互いに電気的に絶縁する。シース４−１４は、例えばステンレス製であり、熱電対４−１１、ヒータ線４−１２ａ、ヒータ用リード線４−１２ｂ、及び絶縁材４―１３を収納する。熱電対４−１１とヒータ用リード線４−１２ｂは、ケーブル７により、コネクタ８を介して計測制御装置６に接続される。
【００３０】
図６に示すように、水位検出器４−１の下部（先端部）に、熱電対４−１１の２種の金属の接合部（熱電対４−１１の測温部４−１１ｔ）とヒータ線４−１２ａとが位置する。ヒータ線４−１２ａは、熱電対４−１１の測温部４−１１ｔの周囲を加熱する。
【００３１】
水位検出器保護管２に格納された複数の水位検出器４−１、…４−ｎは、水位検出器保護管２が使用済み燃料ラック９に収納された状態では、使用済み燃料プール１０の深さ方向における下端の位置が互いに異なる。したがって、水位検出器の熱電対は、水位検出器保護管２が使用済み燃料ラック９に収納され、使用済み燃料プール１０の水位を計測するときには、それぞれの測温部の位置が使用済み燃料プール１０の深さ方向において互いに異なる。
【００３２】
図７と図８を用いて、本実施例による水位計測装置１の、使用済み燃料プール１０の水位の計測法について説明する。図７は、水位検出器と冷却水１５の水位との関係を説明する図であり、使用済み燃料プール１０の冷却水１５の水位が水位検出器４−１と水位検出器４−２との間にある状態を模式的に示している図である。図８は、ヒータ線による加熱時の熱電対の出力信号の例を示す図である。
【００３３】
図７に示すように、水位検出器保護管２は、水位検出器４−１、４−２を格納し、水位検出器４−１は、熱電対４−１１とヒータ線４−１２ａを備え、水位検出器４−２は、熱電対４−２１とヒータ線４−２２ａを備えるものとする。冷却水１５の水位は、水位検出器４−１と水位検出器４−２との間にあるので、水位検出器４−１の下部（先端部）は気中にあり、水位検出器４−２の下部は冷却水中にある。すなわち、水位検出器４−１の熱電対４−１１の測温部４−１１ｔとヒータ線４−１２ａは、気中に位置し、水位検出器４−２の熱電対４−２１の測温部４−２１ｔとヒータ線４−２２ａは、水中に位置する。
【００３４】
水位計測装置１による水位の計測は、ヒータ線に通電したときに発生するジュール熱による温度の変化を熱電対で計測することにより行う。この温度変化は冷却水１５が水位検出器の周辺に存在するか否かに応じて異なるので、この温度変化を計測して冷却水１５が水位検出器の周辺にあるか否かを判断することで、冷却水１５の水位を計測することができる。
【００３５】
計測制御装置６（図１）は、水位検出器４−１、４−２のヒータ線４−１２ａ、４−２２ａに予め定めた所定の電流を通電するが、この通電の前に（すなわち、ヒータ線４−１２ａ、４−２２ａによる加熱の前に）、計測制御装置６は、水位検出器４−１、４−２の熱電対４−１１、４−２１の出力信号を計測しておく。
【００３６】
計測制御装置６が水位検出器４−１のヒータ線４−１２ａに所定の電流を通電すると、ヒータ線４−１２ａは、ジュール熱を発生する。水位検出器４−１の下部の周辺は、気中（空気中）であり、冷却水１５がないために、発生したジュール熱が冷却水１５に奪われることがなく、ヒータ線４−１２ａの周囲の温度は、比較的高く上昇し、大きく変化する。
【００３７】
一方、計測制御装置６が水位検出器４−２のヒータ線４−２２ａに所定の電流を通電すると、ヒータ線４−２２ａは、ジュール熱を発生する。水位検出器４―２の下部の周辺は、水中であり、発生したジュール熱が冷却水１５に奪われ、ヒータ線４−２２ａの周囲の温度は、比較的低く上昇し、あまり変化しない。
【００３８】
図８には、このときの、水位検出器４−１の熱電対４−１１の応答である出力信号２５と、水位検出器４−２の熱電対４−２１の応答である出力信号２６の例を示している。時間ｔ１からｔ２までのヒータ加熱期間において、ヒータ線４−１２ａの周囲の温度は比較的大きく上昇し、熱電対４−１１で検出する温度が比較的高いので、熱電対４−１１は、図８の出力信号２５のような変化の大きい信号を出力するが、ヒータ線４−２２ａの周囲の温度は比較的小さく上昇し、熱電対４−２１で検出する温度が比較的低いので、熱電対４−２１は、図８の出力信号２６のような変化の小さい信号を出力する。
【００３９】
計測制御装置６は、熱電対４−１１、４−２１の出力信号２５、２６を計測し、この出力信号２５、２６と、ヒータ線４−１２ａ、４−２２ａに通電する前の熱電対４−１１、４−２１の出力信号とを、それぞれ比較する。ヒータ線４−１２ａ、４−２２ａへの通電の前後で熱電対４−１１、４−２１の出力信号の変化が大きい場合には、この熱電対を備える水位検出器の下部は気中に位置すると判断し、変化が小さい場合には、この熱電対を備える水位検出器の下部は冷却水中に位置すると判断する。または、熱電対４−１１、４−２１の出力信号２５、２６（図８）に対して予め定めた閾値を設定しておき、ヒータ線４−１２ａ、４−２２ａへの通電後に出力信号２５、２６がこの閾値以上の値を示したときは、この熱電対を備える水位検出器の下部は気中に位置すると判断し、この閾値より小さい値を示したときは、この熱電対を備える水位検出器の下部は冷却水中に位置すると判断するようにしてもよい。
【００４０】
計測制御装置６は、すべての水位検出器４−１、…４−ｎに対して上述の処理を実行し、ヒータ線への通電の前後で熱電対の出力信号の変化が大きい水位検出器と小さい水位検出器（または、ヒータ線への通電後に出力信号が閾値以上の値を示した水位検出器と閾値より小さい値を示した水位検出器）とを求め、下部が気中に位置する水位検出器と下部が冷却水中に位置する水位検出器とを求める。そして、計測制御装置６は、使用済み燃料プール１０の水位は、下部が気中に位置する水位検出器と下部が冷却水中に位置する水位検出器という２つの水位検出器の下端の位置の間（より正確には、下部が気中に位置する水位検出器のうち最も下方にある水位検出器の下端の位置と、下部が冷却水中に位置する水位検出器のうち最も上方にある水位検出器の下端の位置との間）に存在すると判定する。計測制御装置６は、使用済み燃料プール１０の深さ方向における、これら２つの水位検出器の下端の位置と設置間隔（下端の位置の間隔）を基に、使用済み燃料プール１０の水位を決定し、決定した水位を表示する。
【００４１】
図７に示した例では、計測制御装置６は、下部が気中に位置する水位検出器４−１の下端の位置と下部が冷却水中に位置する水位検出器４−２の下端の位置との間に、使用済み燃料プール１０の水位が位置すると判定する。そして、計測制御装置６は、使用済み燃料プール１０の深さ方向における、水位検出器４−１と水位検出器４−２の下端の位置とこれらの設置間隔を基に、使用済み燃料プール１０の水位を決定する。
【００４２】
水位検出器の数を増やし、使用済み燃料プール１０の深さ方向の、水位検出器の設置間隔を狭くすることで、使用済み燃料プール１０の水位の計測分解能を高くすることができ、使用済み燃料プール１０の水位をより正確に求めることができる。
【００４３】
なお、水位検出器として、冷却水１５の水圧をダイヤフラムで検出して水位を計測する圧力式水位検出器を用いることもできる。圧力式水位検出器を用いる場合には、圧力式水位検出器を使用済み燃料プール床１４の近くに１つだけ設置する。圧力式水位検出器は、冷却水１５の水圧をダイヤフラムで計測し、計測した水圧を圧力電気変換器で電気信号に変換して、計測制御装置６に送信する。計測制御装置６は、水位が水圧に比例することを利用して、圧力式水位検出器が計測した水圧から、使用済み燃料プール１０の水位を求める。圧力式水位検出器を用いる場合には、水位を使用済み燃料プール１０の深さ方向に連続して計測できるという効果がある。
【００４４】
本実施例による水位計測装置１は、水位検出器保護管２が使用済み燃料ラック９に収納されるので、水位検出器保護管２を使用済み燃料プール壁１２に支持材で固定する必要がない。このため、本実施例による水位計測装置１は、地震などで使用済み燃料プール壁１２に亀裂が生じて、この亀裂から冷却水１５が漏洩して使用済み燃料プール１０の水位が低下することがないという効果を持つ。さらに、本実施例による水位計測装置１は、水位検出器保護管２の下部が使用済み燃料ラック９に固定されるので、使用済み燃料プール１０の水位を安定して計測することができるという効果も持つ。
【実施例２】
【００４５】
本発明の実施例２による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図９を用いて説明する。本実施例による水位計測装置は、水位検出器を格納する水位検出器保護管が使用済み燃料ラックに設置され、かつ一部が使用済み燃料プール壁で支持される。
【００４６】
図９は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。本実施例による水位計測装置１は、実施例１による水位計測装置１（図１）と同様の構成を備えるが、水位検出器保護管２の上部が支持材１８で使用済み燃料プール壁１２に固定されている点が実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と異なる構成について説明する。
【００４７】
支持材１８は、フックやボルトで水位検出器保護管２を使用済み燃料プール壁１２に接続して固定する部材であり、堰１６の上面より高い位置で使用済み燃料プール壁１２に取付けられる。したがって、使用済み燃料プール１０の水位は、支持材１８の使用済み燃料プール壁１２への取付け位置まで到達しない。このため、支持材１８の使用済み燃料プール壁１２への取付け位置に万一亀裂が発生しても、この亀裂から冷却水１５が漏洩することがない。なお、壁ライニング材１１は、支持材１８の使用済み燃料プール壁１２への接続部を取り囲むように、使用済み燃料プール壁１２に取付けられる。
【００４８】
支持材１８を用いることで、本実施例による水位計測装置１は、水位検出器保護管２の下部が使用済み燃料ラック９に固定されるとともに、上部が使用済み燃料プール壁１２に固定されるので、固定能力がより一層高まり、使用済み燃料プール１０の水位をより安定して計測することができるという効果を持つ。
【００４９】
また、支持材１８は、フックやボルトで水位検出器保護管２と使用済み燃料プール壁１２とに固定することができるので、水位検出器保護管２と使用済み燃料プール壁１２とから容易に分離することができる。したがって、水位計測装置１は、保守などのために、使用済み燃料ラック９から容易に取り出すことができる。
【実施例３】
【００５０】
本発明の実施例３による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図１０を用いて説明する。本実施例による水位計測装置は、水位検出器を格納する水位検出器保護管が使用済み燃料ラックに設置され、かつ一部が使用済み燃料プールの上部床で支持される。
【００５１】
図１０は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。本実施例による水位計測装置１は、実施例１による水位計測装置１（図１）と同様の構成を備えるが、水位検出器保護管２の上部が支持材１９で使用済み燃料プール１０の上部床２７に固定されている点が実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と異なる構成について説明する。
【００５２】
本実施例による水位計測装置１では、水位検出器保護管２は、垂直部と水平部とを有するＬ字形状である。垂直部は、実施例１の水位検出器保護管２と同様に、使用済み燃料ラック９に収納される。水平部は、垂直部の上部に設けられ、使用済み燃料プール１０の上部床２７まで延在する。水位検出器保護管２の上部にある水平部は、支持材１９で、使用済み燃料プール１０の上部床２７に固定される。上部床２７は、堰１６の上面より高い位置に位置する。
【００５３】
支持材１９は、フックやボルトで水位検出器保護管２の水平部を、使用済み燃料プール１０の上部床２７に接続して固定する部材であり、上部床２７に取付けられる。したがって、支持材１９の上部床２７への取付け位置に万一亀裂が発生しても、冷却水１５はこの位置まで到達しないので、この亀裂から冷却水１５が漏洩することがない。
【００５４】
支持材１９を用いることで、本実施例による水位計測装置１は、水位検出器保護管２の下部（垂直部）が使用済み燃料ラック９に固定されるとともに、上部が使用済み燃料プール１０の上部床２７に固定されるので、固定能力がより一層高まり、使用済み燃料プール１０の水位をより安定して計測することができるという効果を持つ。
【００５５】
また、支持材１９は、フックやボルトで水位検出器保護管２と使用済み燃料プール１０の上部床２７とに固定することができ、作業員は、上部床２７で容易に作業することができる。このため、支持材１９は、実施例２において支持材１８を水位検出器保護管２と使用済み燃料プール壁１２とから分離するのよりも容易に、水位検出器保護管２と上部床２７とから分離することができる。したがって、水位計測装置１は、保守などのために、使用済み燃料ラック９からより一層容易に取り出すことができる。
【実施例４】
【００５６】
実施例４では、本発明による水位計測装置１の使用済み燃料ラック９への最適な設置位置について、図１１を用いて説明する。
【００５７】
図１１は、水位計測装置１の使用済み燃料ラック９への最適な設置位置を示す図であり、使用済み燃料プール１０を上側から見た図である。図１１において、使用済み燃料ラック９の貯蔵セル９ａのうち、水位計測装置１を設置するのが好ましい位置を「■」で示している。使用済み燃料ラック９には、１つ又は複数の水位計測装置１が設置されるので、図１１中の■で示した位置のうち、いずれか１つ又は複数の位置に水位計測装置１を設置するのが好ましい。
【００５８】
水位計測装置１は、図１１中の■で示しているように、使用済み燃料ラック９の最外周に設置するのが好ましい。すなわち、水位計測装置１の水位検出器保護管２は、使用済み燃料ラック９の貯蔵セル９ａのうち、最外周にある貯蔵セルに収納するのが好ましい。水位計測装置１を使用済み燃料ラック９の最外周に設置することで、ケーブル７（例えば図１を参照）の長さを短くすることができる。
【００５９】
ただし、図１１に示すように、水位計測装置１を以下の位置に設置するのは好ましくない。使用済み燃料集合体は、原子炉ウェル２０から燃料輸送通路２１を通って使用済み燃料プール１０に移動され、使用済み燃料ラック９に収納される。この使用済み燃料集合体の移動ルート上に水位計測装置１が存在すると、使用済み燃料ラック９への使用済み燃料集合体の移動が制限されるので、好ましくない。また、スキマサージタンク１７には使用済み燃料プール１０から堰１６を乗り越えて来た冷却水１５が流入するので、使用済み燃料プール１０からスキマサージタンク１７への冷却水１５の流路に水位計測装置１が存在するのは好ましくない。
【００６０】
このため、図１１中の■で示すように、水位計測装置１は、使用済み燃料ラック９の最外周のうち、燃料輸送通路２１と使用済み燃料プール１０との接続部の近傍の領域、及び堰１６と使用済み燃料プール１０との接続部の近傍の領域には、設置しないのが好ましい。すなわち、水位計測装置１は、使用済み燃料ラック９の最外周のうち、燃料輸送通路２１と使用済み燃料プール１０との接続部の近傍以外の位置、かつ堰１６と使用済み燃料プール１０との接続部の近傍以外の位置に設置するのが好ましい。このように水位計測装置１を設置すると、使用済み燃料集合体の使用済み燃料ラック９への移動に制約が発生することがなく、水位計測装置１に防水機能や耐水機能を持たせる必要がないという効果がある。
【実施例５】
【００６１】
本発明の実施例５による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図１２を用いて説明する。本実施例による水位計測装置は、水位検出器を格納する水位検出器保護管が、拡張型使用済み燃料ラックに設置される。
【００６２】
図１２は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。本実施例による水位計測装置１は、実施例１による水位計測装置１（図１）と同様の構成を備えるが、水位検出器保護管２が拡張型使用済み燃料ラック２８に設置されている点が実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と異なる構成について説明する。
【００６３】
拡張型使用済み燃料ラック２８は、内部の構造が使用済み燃料ラック９と同一であり、使用済み燃料ラック９に隣り合うように使用済み燃料プール１０の中に配置される。すなわち、拡張型使用済み燃料ラック２８は、使用済み燃料ラック９と同様の貯蔵セルを備え、貯蔵セルに使用済み燃料集合体と水位計測装置１の水位検出器保護管２を収納することができる。拡張型使用済み燃料ラック２８は、クレーンで吊るして使用済み燃料プール１０に配置することができ、例えば、既に使用済み燃料プール１０に配置された使用済み燃料ラック９にフックなどで取付けることができる。
【００６４】
使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広いと、水位検出器４−１、…４−ｎと計測制御装置６とを接続するケーブル７の長さを長くしなければならず、また、水位検出器保護管２から使用済み燃料プール壁１２までの間でケーブル７を支える必要が生じる場合もあり、好ましくない。このため、使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広い場合には、図１２に示すように、拡張型使用済み燃料ラック２８を使用済み燃料ラック９に取付けて、拡張型使用済み燃料ラック２８に水位計測装置１を設置する（拡張型使用済み燃料ラック２８に水位検出器保護管２を収納する）。このようにすると、水位検出器保護管２から使用済み燃料プール壁１２までの距離を短くすることができる。
【００６５】
本実施例のように拡張型使用済み燃料ラック２８を用いると、水位計測装置１のケーブル７の長さを長くする必要がなく、ケーブル７を実施例１の場合と同様に敷設することができる。したがって、使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広くても、実施例１と同様にして、使用済み燃料プール１０の水位を計測することが可能である。
【実施例６】
【００６６】
本発明の実施例６による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図１３を用いて説明する。本実施例による水位計測装置は、水位検出器を格納する水位検出器保護管が拡張型使用済み燃料ラックに設置され、かつ一部が使用済み燃料プール壁で支持される。
【００６７】
図１３は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。本実施例による水位計測装置１は、実施例２による水位計測装置１（図９）と同様の構成を備え、水位検出器保護管２の上部が支持材１８で使用済み燃料プール壁１２に固定されているが、水位検出器保護管２が、実施例５と同様に、拡張型使用済み燃料ラック２８に設置されている点が実施例２と異なる。
【００６８】
したがって、使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広くても、実施例５と同様に、拡張型使用済み燃料ラック２８を使用済み燃料ラック９に取付けて、拡張型使用済み燃料ラック２８に水位計測装置１を設置して、使用済み燃料プール１０の水位を計測することが可能である。また、実施例２と同様に、水位検出器保護管２の下部が拡張型使用済み燃料ラック２８に固定されるとともに、上部が使用済み燃料プール壁１２に固定されるので、固定能力がより一層高まり、使用済み燃料プール１０の水位をより安定して計測することができる。この結果、使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広くても、実施例２と同様に、使用済み燃料プール１０の水位を計測することが可能である。
【実施例７】
【００６９】
本発明の実施例７による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図１４を用いて説明する。本実施例による水位計測装置は、水位検出器を格納する水位検出器保護管が拡張型使用済み燃料ラックに設置され、かつ一部が使用済み燃料プールの上部床で支持される。
【００７０】
図１４は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。本実施例による水位計測装置１は、実施例３による水位計測装置１（図１０）と同様の構成を備え、水位検出器保護管２の上部が支持材１９で使用済み燃料プール１０の上部床２７に固定されているが、水位検出器保護管２が、実施例５と同様に、拡張型使用済み燃料ラック２８に設置されている点が実施例３と異なる。
【００７１】
したがって、使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広くても、実施例５と同様に、拡張型使用済み燃料ラック２８を使用済み燃料ラック９に取付けて、拡張型使用済み燃料ラック２８に水位計測装置１を設置して、使用済み燃料プール１０の水位を計測することが可能である。また、実施例３と同様に、水位検出器保護管２の下部が拡張型使用済み燃料ラック２８に固定されるとともに、上部が使用済み燃料プール１０の上部床２７に固定されるので、固定能力がより一層高まり、使用済み燃料プール１０の水位をより安定して計測することができる。この結果、使用済み燃料ラック９と使用済み燃料プール壁１２との間隔が比較的広くても、実施例３と同様に、使用済み燃料プール１０の水位を計測することが可能である。
【実施例８】
【００７２】
本発明の実施例８による使用済み燃料プールの水位計測装置を、図１５を用いて説明する。以上の実施例１〜７では、使用済み燃料ラック９に１つ又は複数の水位計測装置１を設置するが、本実施例では、使用済み燃料ラック９に複数の水位計測装置１を設置する。ただし、計測制御装置６は１つだけ設置するものとし、複数の水位検出器保護管２に格納された水位検出器４−１、４−２、…４−ｎは、すべて１つの計測制御装置６に接続されるものとする。以下の説明では、以上の実施例と異なる構成について説明する。
【００７３】
図１５は、本実施例による水位計測装置１の構成を示す図である。図１５では、一例として、使用済み燃料ラック９に２つの水位計測装置１を設置する場合を示し、簡単のため、水位計測装置１として、水位検出器保護管２と水位検出器４−１、４−２、…４−ｎのみを示す。水位検出器保護管２（２ａと２ｂ）は、それぞれｎ個（ｎは２以上の整数）の水位検出器４−１、４−２、…４−ｎ（４−１ａ、４−２ａ、…４−ｎａと４−１ｂ、４−２ｂ、…４−ｎｂ）を格納する。
【００７４】
実施例１で述べたように、各水位検出器保護管２では、水位検出器４−１、…４−ｎは、使用済み燃料プール１０の深さ方向の長さが互いに異なり、使用済み燃料プール１０の深さ方向の下端の位置が互いに異なるように設置される。これは、水位検出器４−１、…４−ｎの下部（先端部）の内部構造（図６、７）により、使用済み燃料プール１０の水位を計測するためである。
【００７５】
本実施例では、複数の水位検出器保護管２ａと２ｂにおいて、水位検出器４−１ａ、…４−ｎａと４−１ｂ、…４−ｎｂは、使用済み燃料プール１０の深さ方向の長さが全て互いに異なり、使用済み燃料プール１０の深さ方向の下端の位置が全て互いに異なるように設置される。すなわち、水位検出器の熱電対は、それぞれの測温部の位置が使用済み燃料プール１０の深さ方向において全て互いに異なる。水位検出器４−１ａ、…４−ｎａ、４−１ｂ、…４−ｎｂの下部（先端部）に位置する熱電対からの出力信号は、１つの計測制御装置６に送信される。計測制御装置６は、実施例１で述べたように、これらの出力信号と、使用済み燃料プール１０の深さ方向における、水位検出器４−１ａ、…４−ｎａ、４−１ｂ、…４−ｎｂの下端の位置と設置間隔（下端の位置の間隔）とを基に、使用済み燃料プール１０の水位を決定する。
【００７６】
本実施例では、複数の水位計測装置１を用い、使用済み燃料プール１０の深さ方向における、水位検出器の下端の位置が互いに異なるようにすることで、使用済み燃料プール１０の水位の計測分解能を高くすることができ、使用済み燃料プール１０の水位をより正確に求めることができるという効果がある。
【００７７】
以上、本発明の実施例について説明した。しかし、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００７８】
例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更には、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１…水位計測装置、２…水位検出器保護管、３…ハンドル、４−１、…４−ｎ…水位検出器、４−１１、４−２１…熱電対、４−１１ｔ、４−２１ｔ…熱電対の測温部、４−１２ａ、４−２２ａ…ヒータ線、４−１２ｂ…ヒータ用リード線、４―１３…絶縁材、４−１４…シース、６…計測制御装置、７…ケーブル、８…コネクタ、９…使用済み燃料ラック、９ａ…貯蔵セル、１０…使用済み燃料プール、１１…壁ライニング材、１２…使用済み燃料プール壁、１３…床ライニング材、１４…使用済み燃料プール床、１５…冷却水、１６…堰、１７…スキマサージタンク、１８、１９…支持材、２０…原子炉ウェル、２１…燃料輸送通路、２２−１、…２２−ｍ…支持格子板、２３、２３−１、２３−２…通水口、２４、２４−１、２４−２、２４−３…通水口、２５、２６…熱電対の出力信号、２７…使用済み燃料プールの上部床、２８…拡張型使用済み燃料ラック。
【図１】
0006366475.tif 000002
【図２】
0006366475.tif 000003
【図３】
0006366475.tif 000004
【図４】
0006366475.tif 000005
【図５】
0006366475.tif 000006
【図６】
0006366475.tif 000007
【図７】
0006366475.tif 000008
【図８】
0006366475.tif 000009
【図９】
0006366475.tif 000010
【図１０】
0006366475.tif 000011
【図１１】
0006366475.tif 000012
【図１２】
0006366475.tif 000013
【図１３】
0006366475.tif 000014
【図１４】
0006366475.tif 000015
【図１５】
0006366475.tif 000016