(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に核燃料と封入ガスを密封した核燃料被覆管を、この核燃料被覆管を輸送するための燃料輸送キャスク内に収納した状態で、その核燃料被覆管の損傷を外部から検査する方法であって、
第１密閉タンク、第２密閉タンクおよび、これらの密閉タンクに連通する配管を減圧しておき、この配管と前記燃料輸送キャスクをフレキシブルホースを介して接続し、このフレキシブルホース内の空気を前記第１密閉タンクに吸引し、その後、前記燃料輸送キャスクから気体をサンプリングし、そのサンプリングした気体を一旦第２密閉タンクに収納し、次にその収納した気体中の封入ガスをガス検知器で検出することを特徴とする核燃料被覆管の検査方法。
【請求項２】
核燃料が原子力利用施設で使用される核燃料または該施設で使用済の核燃料であり、封入ガスがヘリウムガスである請求項１に記載の核燃料被覆管の検査方法。
【請求項３】
内部に核燃料と封入ガスを密封した核燃料被覆管を、この核燃料被覆管を輸送するための燃料輸送キャスク内に収容した状態で、その核燃料被覆管の損傷を外部から検査する装置であって、
前記燃料輸送キャスクに設けた外部との連通部にフレキシブルホースを介して接続されるサンプリング配管と、このサンプリング配管に連通されフレキシブルホース内の空気を吸引する第１密閉タンクと、前記サンプリング配管に連通されサンプリング配管の気体を一旦収容する第２密閉タンクと、前記サンプリング配管に接続された流量調整手段およびガス検出器を備えていることを特徴とする核燃料被覆管の検査装置。
【請求項４】
核燃料が原子力利用施設で使用される核燃料または該施設で使用済の核燃料であり、封入ガスがヘリウムガスで、ガス検出器がヘリウムを検出できるガス検出器である請求項３に記載の核燃料被覆管の検査装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記燃料輸送キャスクに設けた外部との連通部(2)と、
一端が前記連通部(2)に接続され、他端に第１コネクタ(5)の一次側が設けられ、途中に第１開閉弁(4)が設けられた第１フレキシブルホース(3)と、
一端に前記第１コネクタ(5)の二次側が設けられ、他端に第２コネクタ(16)の一次側が設けられ、前記第１コネクタ(5)の二次側から順に第２開閉弁(7)、第３開閉弁(9)、第４開閉弁(10)、第５開閉弁(11)が設けられているサンプリング配管(17)と、
前記第２開閉弁(7)と第３開閉弁(9)間のサンプリング配管(17)から分岐し、第６開閉弁(24)を介して接続される第１密閉タンク(25)と、
前記第３開閉弁(9)と第４開閉弁(10)間のサンプリング配管(17)から分岐し、第７開閉弁(22a)を介して接続され、前記第４開閉弁(10)と第５開閉弁(11)間のサンプリング配管(17)から分岐し、第８開閉弁(23ａ)を介して接続された第２密閉タンク(27)と、
前記第５開閉弁(11)と前記第２コネクタ(16)の一次側間に設けられた流量調整手段(14)と、
前記第２コネクタ(16)の二次側に一端が接続された第２フレキシブルホース(18)と、
前記第２フレキシブルホース(18)の他端に接続され、真空ポンプを付属するガス検知器(19)とを具備することを特徴とする核燃料被覆管の検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の核燃料被覆管の検査装置を用いて核燃料被覆管の損傷を外部から検査する核燃料被覆管の検査方法であって、
前記第２開閉弁(7)並びに第４開閉弁(10)を閉じ、第３開閉弁(9)、第５開閉弁(11)、第６開閉弁(24)、第７開閉弁(22a)、第８開閉弁(23ａ)を開け、前記ガス検知器(19)に付属する真空ポンプを起動して前記第１密閉タンク(25)、第２密閉タンク(27)内並びに前記第１密閉タンク(25)、第２密閉タンク(27)に連通する配管内を減圧する工程と、
前記第３開閉弁(9)を閉じ、前記第１開閉弁(4)を閉じた状態で前記第２開閉弁(7)を開け、前記第１密閉タンク(25)の吸引力により前記第１フレキシブルホース(3)内の空気を前記第１密閉タンク(25)内へ吸引する工程と、
前記真空ポンプが起動状態において、前記第１密閉タンク(25)に接続された第６開閉弁(24)を閉じ、前記第１開閉弁(4)、第３開閉弁(9)を開け、前記燃料輸送キャスク内の気体を前記第２密閉タンク(27)へ収容して平均化する工程と、
前記第２密閉タンク(27)内に気体が満杯になり、前記第２密閉タンク(27)からオーバーフローした気体を前記流量調整手段(14)にて設定された流量にて前記ガス検知器(19)へ供給して前記燃料輸送キャスク内の封入ガスを検出することを特徴とする核燃料被覆管の検査方法。
【請求項７】
前記第２密閉タンク(27)内に気体が満杯になった時点で、前記第１開閉弁(4)並びに前記第２開閉弁(7)を閉じ、前記燃料輸送キャスクからの気体が前記サンプリング配管(17)へ流入することを停止するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の核燃料被覆管の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核燃料と封入ガスを密封した核燃料被覆管の損傷を検査する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所などの商用の原子力利用施設、研究用などの他の原子力利用施設では核燃料が取り扱われている。例えば原子力発電所で使用される核燃料は、４ｍ程度の長さを有する核燃料被覆管に、加圧された封入ガスと共に密閉した状態で、運搬および使用される。なお封入ガスとしてはヘリウムガスなどが使用される。
このような核燃料被覆管を保管や輸送する際に外部から保護するために、例えば核燃料輸送キャスクとよばれる容器が使用される。その核燃料輸送キャスクは複数の核燃料被覆管をスペーサで互いに離反させた状態で安定に収容し、物理的外力などに対する保護を図っている。
安全管理上、容器内に収容した核燃料被覆管の異常の有無、特にひび割れや部分破損などの損傷の有無が検査される。従来から、核燃料被覆管の損傷検査は容器内から核燃料被覆管を取り出し、その外観を検査する方法が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の外観による検査方法では、容器から一旦核燃料被覆管を外部に取り出してから調べるため、仮に被覆管にひび割れ等が存在した場合には、その取出し時に僅かでも、放射性物質が漏洩することが考えられる。そこで、本発明は容器の蓋を開放する前に、キャスク内部での放射性物質漏洩の可能性を事前に検査する方法および装置を提供し、より安全な対策を取れるようにすることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、内部に核燃料と封入ガスを密封した核燃料被覆管を、この核燃料被覆管を輸送するための燃料輸送キャスク内に収納した状態で、その核燃料被覆管の損傷を外部から検査する方法であって、
第１密閉タンク、第２密閉タンクおよび、これらの密閉タンクに連通する配管を減圧しておき、この配管と前記燃料輸送キャスクをフレキシブルホースを介して接続し、このフレキシブルホース内の空気を前記第１密閉タンクに吸引し、その後、前記燃料輸送キャスクから気体をサンプリングし、そのサンプリングした気体を一旦第２密閉タンクに収納し、次にその収納した気体中の封入ガスをガス検知器で検出することを特徴とする核燃料被覆管の検査方法である。
請求項２に記載の本発明は、核燃料が原子力利用施設で使用される核燃料または該施設で使用済の核燃料であり、封入ガスがヘリウムガスである請求項１に記載の核燃料被覆管の検査方法である。
【０００５】
請求項３に記載の本発明は、内部に核燃料と封入ガスを密封した核燃料被覆管を、この核燃料被覆管を輸送するための燃料輸送キャスク内に収容した状態で、その核燃料被覆管の損傷を外部から検査する装置であって、
前記燃料輸送キャスクに設けた外部との連通部にフレキシブルホースを介して接続されるサンプリング配管と、このサンプリング配管に連通されフレキシブルホース内の空気を吸引する第１密閉タンクと、前記サンプリング配管に連通されサンプリング配管の気体を一旦収容する第２密閉タンクと、前記サンプリング配管に接続された流量調整手段およびガス検出器を備えていることを特徴とする核燃料被覆管の検査装置である。
請求項４に記載の本発明は、核燃料が原子力利用施設で使用される核燃料または該施設で使用済の核燃料であり、封入ガスがヘリウムガスで、ガス検出器がヘリウムを検出できるガス検出器である請求項３に記載の核燃料被覆管の検査装置である。
【０００６】
請求項５に記載の本発明は、請求項３または請求項４において、
前記燃料輸送キャスクに設けた外部との連通部(2)と、
一端が前記連通部(2)に接続され、他端に第１コネクタ(5)の一次側が設けられ、途中に第１開閉弁(4)が設けられた第１フレキシブルホース(3)と、
一端に前記第１コネクタ(5)の二次側が設けられ、他端に第２コネクタ(16)の一次側が設けられ、前記第１コネクタ(5)の二次側から順に第２開閉弁(7)、第３開閉弁(9)、第４開閉弁(10)、第５開閉弁(11)が設けられているサンプリング配管(17)と、
前記第２開閉弁(7)と第３開閉弁(9)間のサンプリング配管(17)から分岐し、第６開閉弁(24)を介して接続される第１密閉タンク(25)と、
前記第３開閉弁(9)と第４開閉弁(10)間のサンプリング配管(17)から分岐し、第７開閉弁(22a)を介して接続され、前記第４開閉弁(10)と第５開閉弁(11)間のサンプリング配管(17)から分岐し、第８開閉弁(23ａ)を介して接続された第２密閉タンク(27)と、
前記第５開閉弁(11)と前記第２コネクタ(16)の一次側間に設けられた流量調整手段(14)と、
前記第２コネクタ(16)の二次側に一端が接続された第２フレキシブルホース(18)と、
前記第２フレキシブルホース(18)の他端に接続され、真空ポンプを付属するガス検知器(19)とを具備することを特徴とする核燃料被覆管の検査装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の核燃料被覆管の検査装置を用いて核燃料被覆管の損傷を外部から検査する核燃料被覆管の検査方法であって、
前記第２開閉弁(7)並びに第４開閉弁(10)を閉じ、第３開閉弁(9)、第５開閉弁(11)、第６開閉弁(24)、第７開閉弁(22a)、第８開閉弁(23ａ)を開け、前記ガス検知器(19)に付属する真空ポンプを起動して前記第１密閉タンク(25)、第２密閉タンク(27)内並びに前記第１密閉タンク(25)、第２密閉タンク(27)に連通する配管内を減圧する工程と、
前記第３開閉弁(9)を閉じ、前記第１開閉弁(4)を閉じた状態で前記第２開閉弁(7)を開け、前記第１密閉タンク(25)の吸引力により前記第１フレキシブルホース(3)内の空気を前記第１密閉タンク(25)内へ吸引する工程と、
前記真空ポンプが起動状態において、前記第１密閉タンク(25)に接続された第６開閉弁(24)を閉じ、前記第１開閉弁(4)、第３開閉弁(9)を開け、前記燃料輸送キャスク内の気体を前記第２密閉タンク(27)へ収容して平均化する工程と、
前記第２密閉タンク(27)内に気体が満杯になり、前記第２密閉タンク(27)からオーバーフローした気体を前記流量調整手段(14)にて設定された流量にて前記ガス検知器(19)へ供給して前記燃料輸送キャスク内の封入ガスを検出することを特徴とする核燃料被覆管の検査方法である。
請求項７に記載の本発明は、前記第２密閉タンク(27)内に気体が満杯になった時点で、前記第１開閉弁(4)並びに前記第２開閉弁(7)を閉じ、前記燃料輸送キャスクからの気体が前記サンプリング配管(17)へ流入することを停止するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の核燃料被覆管の検査方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明の核燃料被覆管の検査方法を実施する装置のプロセスフロー図である。燃料輸送キャスクなどの容器１内には複数の核燃料被覆管（図示せず）がスペーサにより互いに離反された状態で収容され、その核燃料被覆管内には核燃料とヘリウムガス等の封入ガスが密封されている。
【０００８】
容器１にはホースコネクタ等の開閉弁を有する連通部２が設けられ、その連通部２にフレキシブルホース３が接続される。そのフレキシブルホース３の途中には開閉弁４が設けられ、末端にはワンタッチ式のコネクタ５が接続される。コネクタ５の二次側には硬質の配管６が接続され、その配管６には、開閉弁７、除塵用のフィルタ８、開閉弁９〜１３、ニードル弁などの流量調整手段１４、開閉弁１５およびワンタッチ式のコネクタ１６が順に接続される。そしてこれらフレキシブルホース３と配管６によってサンプリング配管１７を構成している。さらにコネクタ１６の二次側にはフレキシブルホース１８を経てガス検出器１９が接続される。なお除塵用のフィルタ８は、サンプリングした気体中にα核種などが含まれている場合にそれを除去するもので、例えば０．５μｍメッシュ程度の網目のフィルタを有している。
【０００９】
ガス検出器１９は検出すべきガス（封入ガス）の有無またはその濃度を選択的に検出するもので、一般に気体を吸引するための真空ポンプが付属され、それによって吸入した気体がセンサー部を通過するように構成される。そして検出結果は図示しない警報器、表示計、記録計またはコンピュータによる管理装置などに電気信号として出力される。
核燃料被覆管の封入ガスがヘリウムガスの場合、このガス検出器１９はヘリウムガスを検出できるものが使用される。そのようなガス検出器１９としては、例えば日本真空技術（株）から市販さているヘリウムデテクタＨＥＬＩＯＴ−３０１型などがある。
【００１０】
配管６には分岐配管２０、２１、２２および２３が接続される。分岐配管２０に開閉弁２４が設けられ、その二次側は第１密閉タンク２５に接続される。また分岐配管２１に開閉弁２６が設けられ、その二次側は大気に開放される。さらに分岐配管２２と２３にはそれぞれ開閉弁２２ａ，２３ａが設けられ、その二次側は第２密閉タンク２７に接続される。
流量調整手段１４にはバイパス配管２８が設けられ、そのバイパス配管２８にバイパス弁２９が設けられる。このバイパス配管２８は流量調整手段１４の点検等において使用される。なお開閉弁１２にもバイパス配管３０が設けられ、そのバイパス配管３０にバイパス弁３１が設けられる。
【００１１】
次に上記装置を使用して核燃料被覆管の検査をする方法について説明する。なお通常は使用しない配管の開閉弁２６、２９、３１は閉じておく。
先ず第１，第２密閉タンク２５、２７、およびそれに連通する配管類を減圧する。減圧には開閉弁７、１０を閉じ、開閉弁９、１１、１２、１３、１５、２２ａ，２３ａおよび２４を開け、ガス検出器１９に付随する真空ポンプを起動する。そして例えば５〜２０パスカル程度の圧力まで減圧したら開閉弁９を閉じる。なお真空ポンプの運転はそのまま継続する。
【００１２】
次に検査すべき核燃料被覆管を収容した容器１の連通部２に開閉弁４を閉じた状態でフレキシブルホース３を接続する。なおこの接続は上記減圧操作の前または途中で行ってもよい。次に開閉弁７を開けると、減圧された第１密閉タンク２５の吸引力により、フレキシブルホース３内の空気は第１密閉タンク２５に吸引されて希薄状態となる。すなわち第１密閉タンク２５は検査に先立ってフレキシブルホース３内の余分な空気をできるだけ少なくする目的で設けられている。
【００１３】
次に第１密閉タンク２５の開閉弁２４を閉じ、開閉弁４、９を開けると、真空ポンプの運転が継続し配管６も減圧されているので、容器１内の気体がフレキシブルホース３を経て吸引される。吸引された気体はフィルタ８で除塵され第２密閉タンク２７に一旦収容される。そして気体は第２密閉タンク２７が満杯になるとオーバフローして流量調整手段１４により設定された流量で下流側のガス検出器１９に流入する。第２密閉タンク２７はこのように一定時間サンプリングした気体を一時的に収容（もしくは蓄積）し、それを平均化してからガス検出器１９に供給する機能を有する。
ガス検出器１９は吸入した気体中の封入ガスを検出する。もし容器１に収容した核燃料被覆管が損傷している場合は、封入ガスが容器１内に漏れ、それが気体と共にサンプリングされるので、ガス検出器１９による封入ガスの検出によって核燃料被覆管の損傷の判断を行うことができる。
【００１４】
しかし上記のように第２密閉タンク２７が気体を満杯に収容した時点で、開閉弁４、７を閉じることによって容器１からサンプリング配管１７へそれ以上の気体が流入することを停止させることもできる。その場合には容器１とサンプリング系の連通が停止した後、ガス検出器１９に付属した真空ポンプで第２密閉タンク２７に収容された気体を吸引して封入ガスの検出をする。
このようにサンプリングされる気体を第２密閉タンク２７に一旦収容し、容器１とサンプリング系の連通を停止してからガス検出を行うようにすると、万一、容器１内に収容された核燃料被覆管にかなりの損傷が発生し、容器１の内部に放射線物質が漏れているときでも、容器１からサンプリング系への放射線物質の移動量を制限することができる。
なお第２密閉タンク２７を使用しない場合には、開閉弁２２ａ，２３ａを閉じ、開閉弁１０を開けておけばよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の検査方法によれば、核燃料被覆管が燃料輸送キャスクに収容された状態でその損傷を外部から確実に検査することができる。そのための燃料輸送キャスクの蓋を開放したとき放射性物質がそこから漏洩することを事前に防止できる。
従って、この検査方法によれば、燃料輸送キャスクから核燃料被覆管を移動させることなく、フレキシブルホースを介して検査できる。しかも、第１密閉タンクでフレキシブルホース内の残留空気を掃気した後に、第２密閉タンクに測定対象となる燃料輸送キャスク 内の気体を導入する構成により、フレキシブルホース内の残留空気の影響を小さくして、正確な検査ができる。さらに、この検査方法は、サンプリングした気体を一旦第２密閉タンクに収容し、その収容した気体中の封入ガスをガス検出器で検出することを特徴とし、それによって容器内には放射線物質が漏れている場合でも、容器からサンプリング系への放射線物質の移動量を制限することができる。
また、請求項２に記載の検査方法は、上記検査方法において、核燃料が原子力利用施設で使用される核燃料または該施設で使用済の核燃料、封入ガスがヘリウムガスであることを特徴とし、ヘリウムガスの検出により燃料輸送キャスク内の核燃料被覆管の損傷を効率よく検査することができる。
【００１６】
次に、請求項３に記載の検査装置によれば、上記検査方法を実施するために好適に使用することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の検査装置は、上記検査装置において、核燃料が原子力利用施設で使用される核燃料または該施設で使用済の核燃料、封入ガスがヘリウムガス、ガス検出器がヘリウムを検出できるガス検出器であることを特徴とし、燃料輸送キャスク内の核燃料被覆管をヘリウムガスの検出により効率よく検査するために好適に使用することができる。
さらに、請求項５に記載の検査装置は、上記いずれかの検査装置における具体的構成が示され、各種開閉弁と真空ポンプを付属する検出器により、効率よく確実に核燃料被覆管の検査ができる。
請求項６に記載の検査方法は、請求項５に記載の核燃料被覆管の検査装置を用いたものであり、配管内の減圧工程と、フレキシブホース内の空気吸引工程と、燃料輸送キャスク内の空気を第１密閉タンク内に収納して平均化する工程と、その第２密閉タンクからオーバーフローした気体をガス検知器により検出するようにしたので、効率よく確実に核燃料被覆管の検査ができる。
請求項７に記載のように、第２密閉タンク内に気体が満杯になった時点で、第１開閉弁並びに前記第２開閉弁を閉じ、前記燃料輸送キャスクからの気体が前記サンプリング配管(17)へ流入することを停止するようにすると、燃料輸送キャスク内に放射性物質が漏れている場合でも、燃料輸送キャスク からサンプリング系への放射性分室の移動を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の核燃料被覆管の検査方法を実施する装置のプロセスフロー図。
【符号の説明】
１  容器
２  連通部
３  フレキシブルホース
４  開閉弁
５  コネクタ
６  配管
７  開閉弁
８  フィルタ
９  開閉弁
１０  開閉弁
１１  開閉弁
１２  開閉弁
１３  開閉弁
１４  流量調整手段
１５  開閉弁
１６  コネクタ
１７  サンプリング配管
１８  フレキシブルホース
１９  ガス検出器
２０  分岐配管
２１  分岐配管
２２  分岐配管
２２ａ  開閉弁
２３  分岐配管
２３ａ  開閉弁
２４  開閉弁
２５  第１密閉タンク
２６  開閉弁
２７  第２密閉タンク
２８  バイパス配管
２９  バイパス弁
３０  バイパス配管
３１  バイパス弁
【図１】
0004300501.tif 000002