(57)【要約】      （修正有）【課題】金属微粉末の検出器、芯線或いは内面への付着を軽減できるカバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータを提供する。【解決手段】プレシピテータセンサは、中空の本体部２１と、前記本体部２１の内部を上部２２ａと中部２２ｂに分離する第１隔壁２３ａと、前記本体部２１の内部を前記中部２２ｂと下部２２ｃに分離する第２隔壁２３ｂと、前記第１隔壁２３ａを貫通する第１絶縁性部材２７ａと、前記第２隔壁を貫通する第２絶縁性部材２７ｂと、第１および第２コネクタ３０ａ、３０ｂと、前記本体部の上端から下端まで延在するように設けられたアノードワイヤー２５と、カバーガスおよび新鮮アルゴンガスを供給する第１配管２８と、前記中部からの排気ガスを排出する第２配管２９とを備え、前記第２隔壁２３ｂの上面から前記第２絶縁性部材２７ｂの上端までの距離が、前記第２隔壁２３ｂの上面から前記第１配管２８までの距離以上である。【選択図】図２
2013079894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のプレシピテータセンサを備え、
前記プレシピテータセンサは、
鉛直方向に延在し中が中空の本体部と、
前記本体部の上方に設けられ、前記本体部の内部を上部と、中部に分離する第１隔壁と、
前記本体部の下方に設けられ、前記本体部の内部を前記中部と、下部に分離する第２隔壁と、
前記第１隔壁を貫通し前記上部および前記中部に跨って設けられた第１絶縁性部材と、
前記第２隔壁を貫通し前記中部および前記下部に跨って設けられた第２絶縁性部材と、
前記本体部の端部に設けられた第１および第２コネクタと、
前記第１コネクタ、前記第１絶縁性部材、前記第２絶縁性部材、第２コネクタを貫通するように、前記本体部の上端から下端まで延在するように設けられたアノードワイヤーと、
前記中部の下方に接続するように設けられカバーガスおよび新鮮アルゴンガスを供給する第１配管と、
前記中部の上方に接続するように設けられ前記中部からの排気ガスを排出する第２配管と、
を備え、
前記第２側壁の上面から前記第２絶縁性部材の上端までの距離が、前記第２側壁の上面から前記第１配管までの距離以上であるように構成されていることを特徴とするカバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータ。
【請求項２】
前記第１配管が接続している位置よりも下方の前記中部の内壁に、下方に傾斜するように設けられた板部材を更に備えていることを特徴とする請求項１記載のプレシピテータ。
【請求項３】
前記第２絶縁部材の上端部が烏帽子状になっていることを特徴とする請求項１または２記載のプレシピテータ。
【請求項４】
前記中部の下方の外壁に接続するように設けられた排気部を更に備えていることを特徴とする１乃至３のいずれかに記載のプレシピテータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、カバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料破損検出装置は、原子炉の燃料集合体の健全性を連続監視するための設備である。高速炉においては、万一燃料ピンが破損した場合に、破損が発生したことを確実に検知し、破損した燃料集合体の位置を同定するため複数の燃料破損検出システムが設置される。カバーガス法破損燃料検出装置は、そのうちの１つのシステムであり、カバーガス法破損燃料検出装置は、原子炉カバーガスの希ガス核種の存在を検知することにより、燃料破損を検知するものである。高速炉の燃料は、鋼製の被覆管によって、内包されているが、何らかの理由により、被覆管が破損すると、燃料ピン内の核分裂生成物の希ガス核種がカバーガス中に移行する。この核分裂生成物が、カバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータに到達した際に、希ガス核種がβ線を放出すると、プレシピテータはこれらの放射線を検出する。
【０００３】
また、燃料が破損し、燃料ピン内の核分裂生成物（以下、ＦＰ（Fission Product)）ともいう）の希ガス核種が、カバーガス中へ移行し、カバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータに到達した際、その娘核種がβ（ベータ）線を放出した時に、それらの放射線を検出することにより原子炉カバーガス中の希ガス核種の存在を検知し、これにより燃料破損を検出する。
【０００４】
カバーガス法破損燃料検出装置は、原子炉カバーガスの放射能濃度を測定するためにカバーガスをサンプリングしこのサンプリングしたガスを供給するサンプリングラインと、サンプリングラインから供給されるサンプリングされたガス内に核種の有無を検査するプレシピテータと、プレシピテータにガス置換用の新鮮アルゴンガスを供給する新鮮アルゴンガス供給ラインと、プレシピテータによって検査されたガス（廃ガス）を外部に供給する廃ガスラインと、を有している。サンプリングラインは、原子炉カバーガスであるアルゴンガスをサンプリングし、サンプリングしたガスをプレシピテータに供給する。プレシピテータはアルゴンガス中の放射能濃度をプレシピテータで監視し、燃料破損を検出した揚合に警報を出力する。このプレシピテータは、１本または複数のプレシピテータセンサ（以下、ＦＰコレクタともいう）を有しており、連続監視が行える構成となっている。
【０００５】
プレシピテータは、ＦＰコレクタと、サンプリングラインから供給されるガスのＦＰコレクタの入力を制御する第１入口弁と、新鮮アルゴンガス供給ラインから供給される新鮮なアルゴンガスの入力を制御する第２入口弁と、ＦＰコレクタからの廃ガスの廃ガスラインへ出力を制御する出口弁と、を備えている。
【０００６】
このプレシピテータの動作シーケンスとして、まず、プレシピテータの出口弁を開けるとともに新鮮アルゴンガスの入力を制御する第２入口弁を閉める。その後、プレシピテータの第１入口弁を開けてＦＰコレクタ内にサンプリングされた原子炉カバーガスを導入する。続いて、プレシピテータの出口弁を開けた状態のまま、ＦＰコレクタ内の固定ワイヤー（芯線）に負の電圧をかける。燃料破損がある場合は、カバーガス中へ移行した希ガス核種がβ崩壊し、ＦＰコレクタ内の固定ワイヤーに電気的に捕集される。
【０００７】
次に、プレシピテータの出口弁を開けた状態のまま、新鮮アルゴンガスの第２入口弁を開け、ＦＰコレクタ内の原子炉カバーガスを新鮮アルゴンガスで置換する。ワイヤーに捕集されていた電子はさらにβ崩壊し、その際に放出されるβ線をＦＰコレクタが検知し、燃料破損を検知する。原子炉カバーガスの導入の際、金属微粉末がＦＰコレクタに侵入すると、高電圧の印加に伴い、部分放電と電磁ノイズが発生する事象が起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０３−８１６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プレシピテータは、カバーガス中の放射能による信号が警報レベルを超えた場合に警報を出力する。金属微粉末が混入した場合は、信号が警報設定値を超え、誤信号が出る可能性がある。この誤信号の発生の原因は、ＦＰコレクタ内の金属微粉末が浮遊した状態で高電圧を印加すると、Ａｒ雰囲気でワイヤー近傍の高電界領域において部分放電と電磁波ノイズが発生する。また、ワイヤーに付着した有機物への金属突起物が付着することによる電解集中で、同様の現象が生じる。この主要因は、検出器、ワイヤー或いはＦＰコレクタの内面への不純物の付着が原因である。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、金属微粉末が検出器、芯線或いは内面への付着を軽減させることができるカバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態によるカバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータは、少なくとも１個のプレシピテータセンサを備え、前記プレシピテータセンサは、鉛直方向に延在し中が中空の本体部と、前記本体部の上方に設けられ、前記本体部の内部を上部と、中部に分離する第１隔壁と、前記本体部の下方に設けられ、前記本体部の内部を前記中部と、下部に分離する第２隔壁と、前記第１隔壁を貫通し前記上部および前記中部に跨って設けられた第１絶縁性部材と、前記第２隔壁を貫通し前記中部および前記下部に跨って設けられた第２絶縁性部材と、前記本体部の端部に設けられた第１および第２コネクタと、前記第１コネクタ、前記第１絶縁性部材、前記第２絶縁性部材、第２コネクタを貫通するように、前記本体部の上端から下端まで延在するように設けられたアノードワイヤーと、前記中部の下方に接続するように設けられカバーガスおよび新鮮アルゴンガスを供給する第１配管と、前記中部の上方に接続するように設けられ前記中部からの排気ガスを排出する第２配管と、を備え、前記第２側壁の上面から前記第２絶縁性部材の上端までの距離が、前記第２側壁の上面から前記第１配管までの距離以上であるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態によるプレシピテータの概要を示す図。
【図２】第１実施形態によるプレシピテータのＦＰコレクタを示す断面図。
【図３】第２実施形態によるプレシピテータのＦＰコレクタを示す断面図。
【図４】第３実施形態によるプレシピテータのＦＰコレクタを示す断面図。
【図５】第４実施形態によるプレシピテータのＦＰコレクタを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、実施形態について説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
第１実施形態によるカバーガス法破損燃料検出装置のプレシピテータを図１乃至図４を参照して説明する。図１に本実施形態のプレシピテータ１を示す。このプレシピテータ１は、少なくとも１本のプレシピテータセンサ（ＦＰコレクタ）２と、サンプリングラインから供給される原子炉カバーガス３のＦＰコレクタの入力を制御する第１入口弁５ａと、新鮮アルゴンガス供給ラインから供給される新鮮なアルゴンガス４の入力を制御する第２入口弁５ｂと、ＦＰコレクタ２からの廃ガスの廃ガスラインへ出力を制御する出口弁６と、を備えている。第１入口弁５ａ、第２入口弁５ｂ、および出口弁６はＦＰコレクタ毎に設けられる。
【００１５】
本実施形態に係るＦＰコレクタ２を図２に示す。このＦＰコレクタ２はカバーガス法破損燃料検出装置において鉛直方向（縦方向）に延在するように設置された中空の本体部２１を有している。本体部２１の内部は、その内部に設けられた２つの隔壁２３ａ、２３ｂによって、３つの部分、すなわち上部２２ａ、中部２２ｂ、下部２２ｃに分離される。セラミック製のセラミック電極端子（絶縁性部材）２７ａが隔壁２３ａを貫通するように設けられ、セラミック製のセラミック電極端子２７（絶縁性部材）ｂが隔壁２３ｂを貫通するように設けられている。すなわち、セラミック電極端子２７ａは上部２２ａと中部２２ｂに跨って設けられ、セラミック電極端子２７ｂは中部２２ｂと下部２２ｃに跨って設けられている、
また、本体部２１の中部２２ｂの下方には、中部２２ｂにカバーガスおよび新鮮アルゴンガスを供給するための配管２８が中部の外壁に接続するように設けられ、中部２２ｂの上方には中部２２ｂからの排気ガスを排出するための配管２９が中部の外壁に接続するように設けられている。また、本体部２１の端部、すなわち上部２２ａの端部および下部２２ｃの端部には真空用コネクタ３０ａ、３０ｂが設けられている。なお、セラミック電極端子２７ｂの、隔壁２３ｂの上面からの高さは、隔壁２３ｂの上面から配管２８までの距離に等しいかまたは高いように設けられる。これにより、中部２２ｂ内のセラミック電極端子２７ｂの側部には、底部が隔壁２３ｂの底面となる空間１３が形成される。
【００１６】
アノードワイヤー２５は、真空用コネクタ３０ａ、セラミック電極端子２７ａ、セラミック電極端子２７ｂ、および真空用コネクタ３０ｂを貫通し、かつ本体部２１の上端から下端まで延在するように設けられている。そして、アノードワイヤー２５は、隔壁２３ａ、２３ｂとは、セラミック電極端子２７ａ、２７ｂによってそれぞれ絶縁される。また、アノードワイヤー２５は、本体部２１と真空用コネクタ３０ａ、３０ｂによって絶縁される。  
次に、本実施形態のプレシピテータの動作を説明する。
【００１７】
まず、プレシピテータ１の出口弁６を開けるとともに新鮮アルゴンガスの入力を制御する第２入口弁５ｂを閉める。その後、プレシピテータ１の第１入口弁５ａを開けてＦＰコレクタ２内にサンプリングされた原子炉カバーガスを、配管２８を介してＦＰコレクタ２の中部２２ｂ内に導入する。続いて、プレシピテータ１の出口弁６を開けた状態のまま、ＦＰコレクタ２内のアノードワイヤー２５に負の電圧をかける。このとき、燃料破損がある場合は、カバーガス中へ移行した希ガス核種がβ崩壊し、ＦＰコレクタ２内のアノードワイヤー２５に電気的に捕集される。次に、プレシピテータの出口弁を開けた状態のまま、新鮮アルゴンガス用の第２入口弁５ｂを開けて、新鮮アルゴンガスを配管２８を介してＦＰコレクタ２の中部２２ｂ内に導入する。これにより、ＦＰコレクタ２の中部２２ｂ内の原子炉カバーガスが新鮮アルゴンガスで置換される。なお、新鮮アルゴンガスで置換された中部２２ｂ内の原子炉カバーガスは、配管２９および出口弁６を介して、プレシピテータ１の外部に排出される。新鮮アルゴンガスが中部２２ｂ内に導入されると、ワイヤーに捕集されていた電子はさらにβ崩壊し、その際に放出されるβ線をＦＰコレクタ２が検知し、燃料破損を検知する。このとき、原子炉カバーガス内に金属微粉末１２が含まれている場合には、これらの金属微粉末１２は数十ｍｇと微量であるため、原子炉カバーガスが配管２８を介して導入された際には、ＦＰコレクタ２の中部２２ｂ内を不均一に浮遊する。しかし、導入後は、重力の影響により下降し、中部２２ｂ内のセラミック電極端子２７ｂの側部に設けられた空間１３に貯まる。
【００１８】
このように、本実施形態においては、原子炉カバーガス内に金属微粉末１２が含まれていても、空間１３に貯まり、アノードワイヤー２５に付着することを防止することができる。これにより、アノードワイヤー近傍の高電界領域において部分放電と電磁波ノイズが発生することを防止することができる。また、検出中に、金属微粉末がアノードワイヤー２５に付着することによる誤信号が出るのを抑制することができる。
【００１９】
（第２実施形態）
第２実施形態によるプレシピテータについて図３を参照して説明する。この第２実施形態によるプレシピテータは、第１実施形態のプレシピテータにおいて図２に示すＦＰコレクタ２を、図３に示すＦＰコレクタ２Ａに置き換えた構成となっている。
【００２０】
この第２実施形態に係るＦＰコレクタ２Ａは、図２に示すＦＰコレクタ２において、配管２８が設けられている位置よりも下方の中部２２ｂの内壁に整流板２６を設けた構成となっている。この整流板２６は中部２２ｂの内壁から中部２２ｂの中心に向かうにつれて下方に傾斜するように設けられる。そして、この整流板２６は中部２２ｂの内壁の周に沿って連続的に設けてもよいし、周において部分的に設けてもよい。この整流板２６を設けたことにより、空間１３に貯まった金属微粉末１２が気流により上昇してアノードワイヤー２５に付着するのを防止することができる。また、整流板２６が下方に傾斜するように設けられているので、整流板２６上に金属微粉末１２が蓄積することを防止することができる。
【００２１】
この第２実施形態も第１実施形態と同様に、原子炉カバーガス内に金属微粉末１２が含まれていても、空間１３に貯まり、アノードワイヤー２５に付着することを防止することができる。これにより、アノードワイヤー近傍の高電界領域において部分放電と電磁波ノイズが発生することを防止することができる。また、検出中に、金属微粉末がアノードワイヤー２５に付着することによる誤信号が出るのを抑制することができる。
【００２２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態によるプレシピテータについて図４を参照して説明する。この第３実施形態によるプレシピテータは、第２実施形態のプレシピテータにおいて図３に示すＦＰコレクタ２Ａを、図４に示すＦＰコレクタ２Ｂに置き換えた構成となっている。
【００２３】
この第３実施形態に係るＦＰコレクタ２Ｂは、図３に示すＦＰコレクタ２Ａにおいて、セラミック電極端子２７ｂをセラミック電極端子２７Ｂに置き換えた構成となっている。このセラミック電極端子２７Ｂは、中部２２ｂ側の先端部を烏帽子状またはキノコの傘状に形成した構成となっている。この烏帽子状またはキノコの傘状の先端部の外周部は、整流板２６の先端部よりも上方に位置することが好ましい。
【００２４】
このように、セラミック電極端子２７Ｂの先端部が烏帽子状またはキノコの傘状になっているので、この先端部に金属微粉末１２が蓄積されるのを防止することが可能となり、ＦＰコレクタ２内に混入した金属微粉末１２を、中部２２Ｂの下方の空間１３に収集することができる。また、先端部が外側に広がっているため、中部２２ｂの下方の空間１３に貯まった金属微粉末１２が上昇しても、セラミック電極端子２７Ｂの先端部よりも上の中部２２ｂ内に侵入するのを防止することができる。
【００２５】
この第３実施形態も第２実施形態と同様に、原子炉カバーガス内に金属微粉末１２が含まれていても、空間１３に貯まり、アノードワイヤー２５に付着することを防止することができる。これにより、アノードワイヤー近傍の高電界領域において部分放電と電磁波ノイズが発生することを防止することができる。また、検出中に、金属微粉末がアノードワイヤー２５に付着することによる誤信号が出るのを抑制することができる。
【００２６】
なお、第１実施形態において、第３実施形態のセラミック電極端子２７Ｂを用いてもよい。
【００２７】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態によるプレシピテータについて図５を参照して説明する。この第４実施形態によるプレシピテータは、第３実施形態のプレシピテータにおいて図４に示すＦＰコレクタ２Ｂを、図５に示すＦＰコレクタ２Ｃに置き換えた構成となっている。
【００２８】
この第４実施形態に係るＦＰコレクタ２Ｃは、図４に示すＦＰコレクタ２Ｂにおいて、中部２２ｂの下方の外壁に排気部３４を設けた構成となっている。この排気部３４によって、中部２２ｂの底部の空間１３に貯まった金属微粒子１２を外部に強制的に排出する。
【００２９】
このような構成とすることにより、中部２２ｂの底部の空間１３に貯まった金属微粒子１２が上昇して、アノードワイヤー２５に付着するのを抑制することができる。
【００３０】
この第４実施形態も第３実施形態と同様に、原子炉カバーガス内に金属微粉末１２が含まれていても、空間１３に貯まり、アノードワイヤー２５に付着することを防止することができる。これにより、アノードワイヤー近傍の高電界領域において部分放電と電磁波ノイズが発生することを防止することができる。また、検出中に、金属微粉末がアノードワイヤー２５に付着することによる誤信号が出るのを抑制することができる。
【００３１】
なお、排気部３４は、第１または第２実施形態のＦＰコレクタに設けても、同じ効果を得ることができる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１  プレシピテータ
２  ＦＰコレクタ
３  原子炉カバーガス
４  新鮮アルゴンガス
５ａ  第１入口弁
５ｂ  第２入口弁
６  出口弁
１２  金属微粒子
１３  空間
２１  本体部
２２ａ  上部
２２ｂ  中部
２２ｃ  下部
２３ａ  隔壁
２３ｂ  隔壁
２５  アノードワイヤー
２６  整流板
２７ａ  セラミック電極端子
２７ｂ  セラミック電極端子
２７Ｂ  セラミック電極端子
２８  配管
２９  配管
３０ａ  真空用コネクタ
３０ｂ  真空用コネクタ
３４  排気部
【図１】
2013079894.tif 000003
【図２】
2013079894.tif 000004
【図３】
2013079894.tif 000005
【図４】
2013079894.tif 000006
【図５】
2013079894.tif 000007