(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料貯蔵プール内に設置される計測装置本体と、この計測装置本体に設けたバスケット固定部と、燃料貯蔵プール内のバスケット置場に設置され高さ方向に位置決め調整可能な位置決め部材を有する形状の異なる複数のバスケット挿入孔と、使用済燃料が装荷されるバスケットをオペレーションフロア上から操作して前記バスケット挿入孔に挿入又は前記バスケット固定部に固定するバスケット取扱機と、前記計測装置本体に設けられ前記使用済燃料の放射線を計測する複数の放射線センサと、を具備したことを特徴とする使用済燃料計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核燃料サイクル受入施設などで受入れされる使用済燃料集合体（以下、使用済燃料と記す）などを受入検査、管理するための使用済燃料計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所の使用済燃料を核燃料サイクル施設などで受入検査、管理するために自動的な使用済燃料計測装置が知られている。使用済燃料は原子炉の種類や、同じ種類の原子炉でも燃料の改良を行っていることから、幾つかの種類の形状を有している。その形状は使用済燃料の高さ、幅、端部などが異なっている。
【０００３】
このため、従来の使用済燃料計測装置では、これらの種類の異なる使用済燃料を固定された放射線センサの位置に合わせるため、高さ方向および水平方向の位置をその使用済燃料の種類に合わせて決める必要があり、この位置決めを燃料貯蔵プールの水中に設けた動的機構で行っている。
【０００４】
例えば、特開平８−233979号公報の図６に開示されている使用済燃料計測装置では、水中12ｍの燃料貯蔵プール内に複数の放射線センサを使用済燃料の高さ方向と水平方向に配置し、これらの放射線センサ間を上下動するように使用済燃料を動的装置、つまり上下動駆動装置の着座台に載置し、着座台にねじ棒を取り付け、ねじ棒および複雑な歯車機構を駆動して着座台とともに使用済燃料を上下動させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の使用済燃料計測装置は水中で使用済燃料を上下動させるための動的装置を設けているため、水中環境下での動的装置の動作機構に信頼性が欠除する課題がある。また、動的装置は、複雑なメカニズムを有するため、狭隘部にスラッジなどが堆積したり、さらに、メンテナンス時にこのスラッジ洗浄作業を行うことは困難なのである。
【０００６】
このように、従来の使用済燃料計測装置は計測後の除染を完全に行うことが難しく、放射線被曝量が増加し、放射線管理下のメンテナンス作業となることから放射線センサと使用済燃料とのセンタリング位置合わせ等の調整、保守メンテナンス性に課題がある。
【０００７】
また、動的装置の動作部に何らかのトラブルが発生した場合、装置全体を水中から取り出し完全に除染した後、計測作業に取り掛かる必要があり、さらに計測後に生じる補修に取り掛かるまでに時間を要する課題がある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、取扱い作業性、除染性およびメンテナンス性を向上させた使用済燃料計測装置を提供することにある。また、使用済燃料のセンタリングおよび位置検出等の調整等が容易で、放射線計測の精度を向上させた使用済燃料計測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、燃料貯蔵プール内に設置される計測装置本体と、この計測装置本体に設けたバスケット固定部と、燃料貯蔵プール内のバスケット置場に設置され高さ方向に位置決め調整可能な位置決め部材を有する形状の異なる複数のバスケット挿入孔と、使用済燃料が装荷されるバスケットをオペレーションフロア上から操作して前記バスケット挿入孔に挿入又は前記バスケット固定部に固定するバスケット取扱機と、前記計測装置本体に設けられ前記使用済燃料の放射線を計測する複数の放射線センサと、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、各種の使用済燃料の形状に対応したバスケットを気中設置のバスケット取扱機により計測装置本体に固定する。次にバスケット取扱機を退避させ、使用済燃料を気中設置の燃料交換機によりバスケット内に装荷する。この装荷した状態で使用済燃料の各部位の放射線を縦横に配置した複数の放射線センサで計測する。
【００１１】
これにより、使用済燃料計測装置の構造が簡単で、複雑な機構を有しないため、水中でバスケット固定部の狭隘部にスラッジ等が沈積して溜まることがなく、メンテナンス時の除染作業が容易で、除染作業に取り掛るまでの時間も短時間ですむ。また、放射線計測時の使用済燃料のセンタリングの位置決め調整が容易であり、これに伴い放射線計測の測定精度が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２により本発明に係る使用済燃料計測装置の第１の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１中、符号１は燃料貯蔵プールで、この燃料貯蔵プール１は原子炉建屋の最上階に設置している原子炉ウェルに隣接して設置されている。燃料貯蔵プール１内にはプール２が貯溜されており、燃料貯蔵プール１の上面はオペレーションフロア３で、このオペレーションフロア３上にバスケット取扱機４と燃料交換機（図示せず）が走行するようになっている。
【００２２】
バスケット取扱機４にはドラム５と伸縮自在のマスト６が設けられており、ドラム５にはワイヤロープが巻回されており、ワイヤロープ７の先端部にはバスケット８を掴むグリッパ９が取り付けられている。
【００２３】
バスケット８は図２に示すように使用済燃料10を挿入するもので、内部が使用済燃料10と外形が等しい筒状体となっている。バスケット８は燃料貯蔵プール１のプール水２中に設置した計測装置本体11のバスケット固定部12内に挿入されて固定される。バスケット固定部12はバスケット８を上方から挿入する形状を有する挿入孔である。
【００２４】
計測装置本体11にはバスケット固定部12の周囲に位置して複数の放射線センサ13が水平方向および垂直方向の縦横に取付けられている。
燃料貯蔵プール内には計測装置本体11対向した位置にバスケット置場14が設置され、このバスケット置場14には使用済燃料10の高さ方向を位置決め調整する位置決め部材15（15ａ，15ｂ）を有するバスケット挿入孔16（16ａ，16ｂ）が設けられている。バスケット挿入孔16ａ，16ｂにはそれぞれの形状に合致したバスケット８ａ，８ｂが挿入されている。
【００２５】
なお、使用済燃料10の外形状は原子炉の種類や燃料の改良のため、複数種類ある。そこで、バスケット８は各種の使用済燃料10の外形に合わせた形状のものが複数種類形成されており、バスケット置場14の所定位置で待機している。
【００２６】
図２は図１において、オペレーションフロア３上のバスケット取扱機４により計測装置本体11にバスケット８を挿入して固定した後、バスケット８内にオペレーションフロア３を走行する燃料交換機（図示せず）により使用済燃料10をバスケット８内に装荷して放射線センサ13により使用済燃料10の放射線を計測している状態を示している。
【００２７】
放射線計測後、燃料交換機で使用済燃料10を取り出し、未計測の使用済燃料を次々に装荷して計測を続ける。なお、図２中、バスケット挿入孔16ａ，16ｂには図１に示したバスケット８ａ，８ｂのバッチングを省略しているが、実際にはバスケット８ａ，８ｂは挿入されている。
【００２８】
上記実施の形態において、同一種類の使用済燃料の計測が終了し、他の種類の使用済燃料を計測する手順となった場合、バスケット取扱機４を用いて計測装置本体11に挿入固定されているバスケット８を取り出し、バスケット置場14に置く。次に、これから計測する使用済燃料10の形状に見合った例えばバスケット８ａを選択し、バスケット取扱機４で同様に計測装置本体11に挿入し固定する。
【００２９】
本実施の形態によれば、使用済燃料10の形状に見合った形状のバスケット８を複数種類形成しておき、これらのバスケット８を気中、つまりオペレーションフロア３上に設置したバスケット取扱機４により計測装置本体11に挿入固定することにより、従来水中で行われていた使用済燃料の上下動機構のねじ、ナットおよび歯車などの動的機構部品を極力削除することができる。このことにより、水中での動的な部品点数が削減できることと、これらの部品の狭隘部の形状も削除できる。
【００３０】
ところで、水中で、使用済燃料を動的装置により上下動作を行う場合、動的装置に使用できる摺動材が限られること、また、使用済燃料からの放射線により、さらにその材料が決められ、信頼性の高い機構設計と材料選定が難しい。
【００３１】
さらに、燃料貯蔵プール１のプール水２にはスラッジなどが含まれており、このスラッジが狭隘部に堆積するため、定期点検や、故障時の補修のため、プール水２から取り出してメンテナンスする場合、その洗浄（除染）が非常に難しく、十分な除染を行うことができない恐れがある。
【００３２】
これに対して、本実施の形態によれば、使用済燃料を上下動させる動的機構がなく、バスケットを吊り下げ、吊り上げる動的装置の大部分を気中に設置するバスケット取扱機４に付与している。
【００３３】
したがって、定期点検や補修時に放射線被曝の恐れがなく、また気中で放射線も殆どない場所に設置しているので、補修時間の短縮にも寄与し、しかも、計測装置の稼働率が向上する。さらに、使用済燃料の湾曲状態によっては使用済燃料をセンタリングするセンタリング機構も削除でき、更なる信頼性の向上とメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３４】
つぎに図３（ａ）〜（ｄ）により図１および図２におけるバスケット８の他の例としての第２から第５の例を説明する。なお、図１および図２に示したバスケット８を第１の例とする。
【００３５】
図３（ａ）の第２の例によるバスケット８は計測装置本体11のバスケット固定部12に対する挿入性を良好にし、図３（ｂ）から（ｄ）の第３から第５の例によるバスケット８は計測装置本体11へのロック性を良好にするものである。すなわち、図３（ａ）の第２の例ではバスケット８の下部にＶ字状テーパ部材17を取付けた例であり、先端部がＶ字状に形成されているとバスケット固定部12への挿入性が良好となる。
【００３６】
図３（ｂ）の第３の例では図３（ａ）における第２の例に計測装置本体11にロックするための板ばね式ラッチ機構18とつめ突出孔19をテーパ部材17の表面に左右一対設けたことにある。
【００３７】
図３（ｃ）の第４の例ではバスケット８に横孔20を設け、この横孔20にシャフト21の先端部が挿入してバスケット８を計測装置本体11に固定できるスライド式バスケットロック機構を設けたことにある。なお、シャフト21はシリンダ22に取付けられ、シリンダ22は計測装置本体11に固定されている。シリンダ22の駆動によりシャフト22は水平方向に移動する。
【００３８】
図３の（ｄ）第５の例ではバスケット８の外面にバイオネットピン23を取付けて、バイオネットピン23を計測装置本体11に設けたピン孔に挿入するようにしたことにある。この例ではバスケット取扱機４側にバイオネットピン23を回転させる回転機構を設ける必要がある。
【００３９】
つぎに図４により本発明に係る使用済燃料計測装置の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第１の実施の形態におけるバスケット８の下端部のテーパ部材17内にノック式ロック機構24を設けて、バスケット取扱機のグリッパ９でプッシュ動作を繰り返して計測装置本体11にロックとアンロックできるようにしたことにある。
【００４０】
すなわち、グリッパ９の中央部を貫通してセンタロッド25を取付け、センタロッド25の下部に大径のノック棒26を取付け、ノック棒26にノック式ロック機構24に接続するとともにテーパ部材17の外面に左右一対のノック式グリッパ27を取付けている。ノック式グリッパ27はノック棒26の上下動によりグリッパの爪が左右に開閉して計測装置本体11に設けた爪挿入孔（図示せず）に入ったり、出たりしてバスケット８を計測装置本体11に挿入固定または引き抜きする。
【００４１】
ノック棒26の下端部に接続したノック式ロック機構24はノックピン28とシリンダ29を有し、テーパ部材17に設けたピン孔（図示せず）にノックピン28を挿入してセンタロッド25をテーパ部材17に固定する。ノックピン28をシリンダ29の駆動により引き抜くと、結合は解除され、センタロッド25をバスケット８から引き抜くことができる。ノックピン28はシリンダ29に取付けられており、シリンダ29の駆動により左右に移動できるように構成されている。
【００４２】
つぎに図５（ａ），（ｂ）により本発明に係る使用済燃料計測装置の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第１の実施の形態において、使用済燃料10が大きくスエリングして変形している場合、バスケット８内に装荷した使用済燃料10のセンタ、つまり中心軸がずれてセンタリングできず、放射線計測上、誤差を生じるので、使用済燃料10のセンタリングを行って放射線計測を正確にできるようにするための例である。
【００４３】
図５（ａ）は上面図で、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部断面で示す立体図面である。図５（ａ），（ｂ）中符号30はセンタリング機構で、センタリング機構30はバスケット８の上部外面を両側から掴む掴み部31と、掴み部31を保持する伸縮ロッド32と、伸縮ロッド32を駆動する駆動機構32とからなっている。駆動機構32は計測装置本体10に水平方向に取付けられている。
【００４４】
駆動機構33の駆動により掴み部31は伸縮ロッド32を介して左右に移動し、これにともなってバスケット８も移動する。したがって、掴み部31を微調整しながらバスケット８を移動させることにより、バスケット８を中心軸に沿ってセンタリングすることができる。なお、バスケット８の上部を掴み部31で掴む代わりに使用済燃料10を直接掴み部31で掴んで使用済燃料10のセンタリング位置合わせを行うこともできる。
【００４５】
つぎに図６により本発明に係る使用済燃料計測装置の第４の実施の形態を説明する。
本実施の形態は第１の実施の形態において、バスケット取扱機４の伸縮自在のマスト６を削除して装置の簡単化を図ったことになる。なお、図６中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する
すなわち、バスケット取扱機４側の構造としてバスケット８を計測装置本体11をバスケット固定部12内に挿入する際、押し込む必要があるので、第１の実施の形態では伸縮自在のマスト６を使用し、このマスト６の重量を利用して押し込んでいる。しかし、バスケット８は製作後変形する要素が少ない。そこで、本実施の形態では伸縮自在のマスト６を使用することなく、図６に示したようにドラム５からのワイヤロープ７とそのグリッパ９を利用してバスケット８をバスケット固定部12内に挿入して固定する。したがって、本実施の形態によれば装置の構成を簡単にすることができる。
【００４６】
なお、上記各実施の形態においては、使用済燃料の受入設備について説明したが、プラント側からの払い出し設備で、使用済燃料の放射線計測を行うことができる。また、バスケットの交換用としてのバスケット取扱機について、ワイヤドラム、マスト方式で説明したが、その他直道方式、マストレス方式などを適用することができる。バスケット取扱機の駆動方式についても上記実施の形態に拘束されるものではない。放射線センサの配列についても特に限定されるものではなく、その他種々の変形例を有する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、使用済燃料を水中で放射線計測するにあたり、使用済燃料を水中で上下動させる駆動機構を設ける必要がないので、装置を簡単な構成にできる。また、各種形状の異なる使用済燃料についても各種の部材を必要とすることなく簡単な構造で放射線計測を行うことができる。さらに、放射線計測後の各部品や要素のメンテナンスが容易で、放射線被曝を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る使用済燃料計測装置の第１の実施の形態を説明するための一部概略的に示す縦断面図。
【図２】図１において、燃料を計測している状態を一部概略的に示す縦断面図。
【図３】（ａ）は図１におけるバスケットの第２の例を示す部分図、（ｂ）は（ａ）と同じく第３の例を示す部分図、（ｃ）は（ａ）と同じく第４の例を示す部分断面図、（ｄ）は（ａ）と同じく第５の例を示す部分断面図。
【図４】本発明に係る使用済燃料計測装置の第２の実施の形態を一部断面で示す立面図。
【図５】（ａ）は本発明に係る使用済燃料計測装置の第３の実施の形態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の立面図。
【図６】本発明に係る使用済燃料計測装置の第４の実施の形態を説明するための一部概略的に示す縦断面図。
【符号の説明】
１…燃料貯蔵プール、２…プール水、３…オペレーションフロア、４…バスケット取扱機、５…ドラム、６…伸縮自在のマスト、７…ワイヤロープ、８…バスケット、９…グリッパ、10…使用済燃料、11…計測装置本体、12…バスケット固定部、13…放射線センサ、14…バスケット置場、15…位置決め部材、16…バスケット挿入孔、17…テ−パ部材、18…板ばね式ラッチ機構、19…つめ突出孔、20…横孔、21…シャフト、22…シリンダ、23…バイオネットピン、24…ノック式ロック機構、25…センタロッド、26…ノック棒、27…ノック式グリッパ、28…ノックピン、29…シリンダ、30…センタリング機構、31…掴み部、32…伸縮ロッド、33…駆動機構。
【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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