(57)【要約】  本発明は放射能計測により核分裂生成物を検出する分析装置(10)に関し、液体サンプルを運ぶ第1のライン(12)と、当該ライン(12)に接続され、液体サンプル中の核分裂生成物の放射能を計測する第1の検出器(12)と、気体サンプルを運ぶ第2のライン(23)と、当該ライン(23)に接続され、気体サンプル中の核分裂生成物の放射能を計測する第2の検出器(29)とを備える。本発明によれば第1のライン(12)から気体を分離するために分離装置(18)が設けられる。抜き出された気体がその中の核分裂生成物の放射能を計測するために気体サンプルとして第2の検出器(29)に供給されるよう第1のライン(12)は抜き出された気体を第2のライン(23)に通すための出口開口部を有する。本発明はさらに欠陥のある燃料棒から核分裂生成物を排除しかつ燃料棒の周囲環境から核分裂生成物を含有する液体サンプル/気体サンプルを抜き出す分析装置(10)および装置(100)を伴う分析システムに関する。
2020525799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射能の計測により核分裂生成物を検出するための分析装置(10)であって、
-  液体サンプルを運ぶ第1のライン(12)と、
-  前記第1のライン(12)に接続され、前記液体サンプルに含有された核分裂生成物の放射能を計測するために設計された、第1の検出器(17)と、
-  気体サンプルを運ぶ第2のライン(23)と、
-  前記第2のライン(23)に接続され、前記気体サンプルに含有された核分裂生成物の放射能を計測するために設計された、第2の検出器(29)と
を備え、
前記液体サンプルを運ぶ前記第1のライン(12)から気体を分離するための、分離装置(18)であって、抜き出された気体が、その中に含有された核分裂生成物の放射能を計測するために、気体サンプルとして前記第2の検出器(29)に供給され得るように、前記第1のライン(12)は、前記抜き出された気体を前記第2のライン(23)に通すための出口開口部を有する、分離装置(18)を特徴とする、分析装置(10)。
【請求項２】
水サンプルのためのサンプリングポイントを形成する、閉鎖可能な出口(15)が、前記第1のライン(12)から枝分かれすることを特徴とする、請求項1に記載の分析装置(10)。
【請求項３】
前記分離装置(18)は、前記第1の検出器(17)の下流に配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載の分析装置(10)。
【請求項４】
前記第1の検出器(17)は、ガンマ放射線を計測するために設計され、特にガンマスペクトロメータとして設計されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項５】
前記第2の検出器(29)は、ベータ放射線を計測するために設計され、特にシンチレーション計数管として設計されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項６】
前記第1および/または第2の検出器(17、29)には、周囲の放射線を遮蔽するために放射線吸収放射線シールド(16、32)が設けられることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項７】
前記第2のライン(23)において運ばれる前記気体サンプルに含有された水分は、乾燥装置(28)もしくは膜接触器によって、および/または特にシリカゲルである乾燥手段によって分離することができることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項８】
相界面を増加させるために、充填材、特に大きい外表面を有する充填材が、前記分離装置(18)内に配置されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項９】
核分裂生成物を少なくとも1本の欠陥のある燃料棒から放出するため、および核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを、前記少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から抜き出すために設計された装置(100)を備える、分析システムであって、
核分裂生成物を含有する前記液体サンプルおよび/または気体サンプルを供給するための前記装置(100)は、請求項1から8のいずれか一項に記載の分析装置(10)に流体連結されていることを特徴とする、分析システム。
【請求項１０】
前記装置(100)は、内部のダクト状中間空間(106)を有する下降可能な構造、特に燃料アセンブリ貯水槽、移動コンテナ槽、または原子炉槽内に下降可能な構造を形成し、その中に、前記少なくとも1本の燃料棒、または少なくとも1本の燃料棒を備える燃料アセンブリ(200)を導入することができ、前記中間空間(106)の上端部は、前記中間空間(106)の上かつフード要素(111)の下に、気体を吹き込むことによって気体クッションを形成することができるように、前記フード要素(111)によって覆うことができることを特徴とする、請求項9に記載の分析システム。
【請求項１１】
ダクト形状の中間空間(106)は、下降可能な作業支持部(102)上で互いの上に積み重ねられた複数の構造要素(103、104、105)によって形成され、それらは互いに固定することができることを特徴とする、請求項9または10に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記フード要素(111)および/または前記構造要素(103、104、105)は二重壁で設計され、前記フード要素(111)および/または前記構造要素(103、104、105)それぞれの外壁と内壁との間に、断熱材が断熱のために導入されることを特徴とする、請求項9から11のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記フード要素(111)は、駆動ユニット(112)によって、前記装置(100)の垂直軸に対して遠隔制御可能に調節でき、特に前記垂直軸に対して平行に高さ調節可能であること、および/または前記垂直軸の周りを回転できることを特徴とする、請求項9から12のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１４】
加熱装置(101)が、前記ダクト形状の中間空間(106)の、前記フード要素(111)の反対側の下端部に配置されることを特徴とする、請求項9から13のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１５】
前記ダクト状の中間空間(106)内に含有された槽の水、および/または前記ダクト状の中間空間(106)内に含有された気体クッション(G)の温度を計測するために、温度センサが、前記ダクト状の中間空間(106)内に配置されることを特徴とする、請求項9から14のいずれか一項に記載の分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能を計測することによって核分裂生成物を検出するための分析装置、およびこのような分析装置を備える分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所のオペレータは、次の運転サイクルにおいて燃料アセンブリの再利用が行われる前か、または燃料アセンブリを発電所外の貯蔵所に搬出する前に、燃料アセンブリに配置された燃料棒が密閉されている明確な証拠を提供しなければならない。通常この検出は、いわゆるシッピングプロセスまたはシッピング検査によって行われる。これらは漏洩検査であり、放射性核分裂生成物が、漏洩する可能性がある燃料棒から放出される。その後、気体サンプルまたは液体サンプルが燃料棒の周囲環境から取得され、その放射能に関して試験される。
【０００３】
通常、シッピングシステムと呼ばれる、様々な分析システムおよび方法が知られている。例えば、加圧水型原子炉(PWR)のための、いわゆるマストシッピング/テレスコープシッピング、水-水エネルギー原子炉(WWER)および沸騰水型原子炉(BWR)、BWRのためのインコアシッピング、PWRとWWERとBWRとのためのボックスシッピング/バキュームシッピング、ならびに、PWRとBWRとのためのシングルロッドシッピングなどの方法である。これらの分析システムおよび方法は主に、特定の時点において分析結果を得るために、プロセスにおける異なるシーケンスに組み込まれる点で異なる。例えばこのような分析結果が、炉心を取り出す前に必要となる場合、インコアシッピングが使用され、そこで炉心の燃料アセンブリまたは燃料棒の密閉さがチェックされる。可能な限り少ない時間損失で、信頼のおける分析結果を得ようとする場合、例えばマストシッピング法を、炉心の取り出しの過程で使用することができる。マストシッピングの場合、核分裂生成物を含有する可能性のあるサンプルの抜き出しは、燃料アセンブリの燃料装荷機におけるマストの内部領域を介して行われる。
【０００４】
燃料棒の欠陥のタイプによっては、または放射性崩壊時間の長さによっては、これらの知られている検査方法を用いた明確な証拠は困難となる場合がある。特に、この問題は、より長い貯蔵時間の場合に生じる。なぜなら、シッピング検査が実施された後、ならびに、特定の状況下においては過去に行われたシッピング検査およびその間のいくつかの操作後に行われたシッピング検査の後に、欠陥が生じていたかも知れないと推定する必要があるためである。
【０００５】
したがって欠陥の検出は、特に非常に長い貯蔵期間の場合に困難である。なぜなら、この場合、通常は、Cs-137のみしか水相で検出可能な核種として利用できないからである。サンプルが取得される、間近の周囲環境における非常に高い自然放射能も問題となる。または、欠陥のサイズもしくはタイプによって、核分裂気体が燃料棒から完全に流出できる場合、この核分裂気体は、もはや分析に利用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明によって対処する課題は、異なる分析システムまたはシッピングシステムに使用するのに好適な、核分裂生成物を検出するための新しい分析装置を提供すること、ならびに、困難な境界条件下および/または異なるタイプの漏洩の場合でさえ、信頼できる検出を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項1による分析装置、および請求項9による分析システムによって解決される。
【０００８】
本発明の有利なさらなる展開は、従属請求項の主題である。
【０００９】
放射能の計測により核分裂生成物を検出するための分析装置は、
-  液体サンプルを運ぶ第1のラインと、
-  第1のラインに接続され、液体サンプルに含有された核分裂生成物の放射能を計測するために設計された、第1の検出器と、
-  気体サンプルを運ぶ第2のラインと、
-  第2のラインに接続され、気体サンプルに含有された核分裂生成物の放射能を計測するために設計された、第2の検出器と
を備える。
【００１０】
本発明によると、液体サンプルを運ぶ第1のラインから気体を分離するために、分離装置が設けられる。抜き出された気体が、その中に含有された核分裂生成物の放射能を計測するために、気体サンプルとして第2の検出器に供給され得るように、第1のラインは、抜き出された気体を第2のラインに通すための出口開口部を有する。
【００１１】
まず本発明は、異なるシッピング法、したがって複数の異なるタイプの漏洩、例えば燃料棒の小さい連続的なヘアラインクラック、燃料棒の側部において視認できる開いた部分領域、紛失したか欠陥のある端部キャップ、および/または破損した燃料棒、などの検出に好適な、分析装置を提供する。この分析装置は、特に、遊離可能な核分裂生成物または異なる濃度における核種を検出するために設計される。気体の核分裂生成物は、直接抜き出すことができ、または分離装置を用いて、液体サンプルから気体を抜くことで分離することができる。特に、核種クリプトンおよび/またはキセノンは、好ましくは気体核分裂生成物として検出可能である。
【００１２】
特に、気体サンプルおよび/または液体サンプルを、連続的に第1および/または第2の検出器に供給することが可能である。この意味では、気体サンプルまたは液体サンプルという用語は、連続的に抽出され供給される体積フロー、したがって気体フローまたは液体フローとも呼ばれる。
【００１３】
シッピングに基づく分析システムは、特に検出対象の核分裂生成物に依拠して使用される。炉心の燃料棒の検査が実行されるインコアシッピングは、例えば短期の放射性崩壊時間または貯蔵時間の場合に使用される。この目的のため、インコアシッピングは、特に核分裂生成物として、キセノン(Xe-133)、クリプトン(Kr-85)、ヨウ素(I-131)、および/またはセシウム(Cs-134および/またはCs-137)を検出するために提供され得る。液体サンプルおよび/または気体サンプルの抜き出しが、炉心の取り出し中もしくは燃料アセンブリの貯水槽における燃料アセンブリの移動中に実行される、マストシッピングは、例えば短期から長期の放射性崩壊時間または貯蔵時間の場合に使用される。この目的のため、マストシッピングは漏洩のタイプによって、特に核分裂生成物としてKr-85、Cs-134、および/またはCs-137を検出するために提供され得る。これらの核分裂生成物は、特に燃料アセンブリの補修プロセスの一部として、ボックスシッピングおよび/またはシングルロッドシッピングを用いても検出され得る。さらに長期の放射性崩壊時間の場合、例えば核種Kr-85および/またはCs-137が、核分裂生成物として検出され得る。これらの核分裂生成物を含有する気体サンプルおよび/または液体サンプルの抜き出しは、好ましくは上述のマストシッピング、ボックスシッピング、またはシングルロッドシッピングプロセスの一部として実行される。非常に長期の放射性崩壊時間または貯蔵時間の場合、通常は核分裂生成物としてCs-137のみが、検出のために利用できる。この場合の検出は、好ましくは、追加の加熱下でボックスシッピングによって行われる。
【００１４】
気体サンプルおよび/または液体サンプルを抜き出すために、少なくとも1本の特に欠陥のある燃料棒から、核分裂生成物を放出するよう設計された装置が使用される。この装置は、この少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から液体サンプルおよび/または気体サンプルを抜き出すよう、さらに設計される。存在する欠陥部位を介して場合によっては放出され得る核分裂生成物も、抜き出された液体サンプルおよび/または気体サンプルの一部に含有される。本発明によると、特にシッピングに基づく分析システムは、液体サンプルおよび/または気体サンプルを供給するために、上述の装置に流体連結された分析装置を備える。
【００１５】
核分裂生成物を放出するため、およびこのような核分裂生成物を含有する気体サンプルおよび/または液体サンプルを抜き出すための装置の、当該の具体的な設計は、インコア、マスト、バキューム、またはシングルロッドシッピングシステムの場合で異なる。これに関わらず、分析装置は、言及した全てのシッピングシステムに使用され得る。なぜなら、分析装置には、抜き出された気体サンプルならびに抜き出された液体サンプルの両方が供給され得るからである。第1および第2の検出器を用いて、様々な広範の、特に気体または溶融された核分裂生成物を検出することができる。これによって、試験されることになる燃料棒の放射性崩壊時間または貯蔵時間にほとんど関わりなく、分析装置を使用可能にする。
【００１６】
欠陥のある燃料棒からの核分裂生成物の排除は、例えば熱を供給することによって燃料棒を加熱することで実行される。この目的のため、例えば、冷却剤の部分的撤収または対流の遮断によって、燃料アセンブリまたは燃料棒の自己加熱を実行することができる。代替または追加として、存在する可能性のある欠陥部位を介して、核分裂生成物の流出は、減圧、特に燃焼棒を引き上げることによって支援され得る。
【００１７】
特に溶融した、および/または気体の核分裂生成物の分析のために提供された分析装置は、好ましくは分離装置のための入口を有する。この分離装置は、第1の検出器の下流に配置される。そのため、特に漏洩している燃料棒の間近の周囲環境から抜き取られた液体サンプルは、第1の検出器を通過した後でなければ分離装置に供給されない。したがって液体サンプルは、特に、存在する可能性のある気体の核分裂生成物が分離装置によって液相から分離される前に、溶融された核分裂生成物に関して分析することができる。
【００１８】
好ましくは、第1の検出器は、ガンマ放射線を計測するために設計される。特に好ましくは、第1の検出器はガンマスペクトロメータである。このような装置は、任意選択で、対応する評価ルーチンと共に、特に検出したガンマスペクトルの複数のラインを生じさせて評価するよう設計される。事前に計測された自然放射能と共に、液体サンプル中の、ガンマ放出核分裂生成物の相対的濃度に関する提示が可能になる。
【００１９】
第2の検出器は、好ましくはベータ放射線を計測するために設計される。特に好ましくは、第2の検出器はシンチレーション計数器である。したがって第2の検出器は、気体のベータ放出核分裂生成物の判定のために使用される。気体のベータ放出核分裂生成物は、漏洩している燃料棒の周囲環境から直接抜き出され、および/または液体サンプルから分離された。
【００２０】
特に好ましくは、第1および第2の検出器には、周囲の放射線に対して防護するための放射線吸収シールドが設けられ、それによって計測結果への影響は最小限に抑えられる。
【００２１】
好ましくは、水サンプルのためのサンプリングポイントを形成する、閉鎖可能な出口が、第1のラインから枝分かれする。この水サンプルは、他の関連する核分裂生成物の検出を可能にするために、研究室における別の目的の試験の可能性として、限定ケースにおいて役立つ。それは、水相または分離された気体相における欠陥のある燃料棒についての結論を導き出すのを可能にする。
【００２２】
好ましい実施形態において、分析されることになる気体サンプルを含有する体積フローを乾燥させるための、乾燥装置および/または乾燥手段は、第1の検出器の下流、かつベータ放射線を計測するために特に設計された第2の検出器の特に上流、すなわち前に配置される。したがって、供給された気体サンプル中に含有された水分は、乾燥装置によって、および/または特にシリカゲルである乾燥手段によって、分離させることができる。水分の排出は、特に連続的に実行することができる。そのため、遮蔽によって計測値をゆがめる場合がある水フィルムまたは水滴が、第2の検出器において形成されるのを防止することができる。
【００２３】
好ましくは、充填材、特に大きい外表面を有する充填材が、分離装置内に配置される。それは、放出気体を細かいビーズ状に形成して、相界面を増加させるために、液体サンプルから気体を分離するのに役立つ。したがって、気体の核分裂生成物を液体サンプルから分離するのに役立ち得る。
【００２４】
好ましくは、膜接触器(膜脱気)を使用することもできる。膜接触器を用いて、多孔性膜を通して拡散性の材料を搬送することによって、材料分離が使用される。
【００２５】
欠陥のある燃料棒を識別するための分析システムは、上述の分析装置と、少なくとも1本の欠陥のある燃料棒から核分裂生成物を排除するため、かつ少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを抜き出すために設計された装置と、を備える。このような装置は、シッピング装置とも呼ぶことができる。本発明によると、核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを供給するための装置は、前述の分析装置に流体的に連結される。特に、漏洩した燃料棒の間近の周囲環境から分析装置の第1のラインの中に抜き出された液体サンプル、および漏洩した燃料棒の間近の周囲環境から分析装置の第2のラインの中に抜き出された気体サンプルを供給するために提供される。
【００２６】
好ましくは、水サンプルおよび気体サンプルを抜き出すために設計された分析システムの装置は、特に燃料アセンブリの貯水槽、搬送コンテナ槽、または原子炉槽内に下降可能な構造を形成する。装置は、内部のダクト形状の中間空間を有し、その中に、試験されることになる少なくとも1本の燃料棒、または少なくとも1本の燃料棒を備えた燃料アセンブリを導入することができる。ダクト形状の中間空間の上端部は、中間空間の上かつフード要素の下に、気体を吹き込むことによって気体クッションを形成し得るように、フード要素によって覆うことができる。ダクト形状の中間空間は、特には液密に設計されないので、周りの水は、少なくとも下部領域の開口部を介して入ることができる。したがって、燃料アセンブリの貯水槽内に下降可能な装置は、ボックスシッピングタイプの装置である。気体クッションの導入は、とりわけ槽の水への熱対流を遮るのに役立つ。ダクト形状の中間空間において、特に燃料アセンブリの自己加熱によって加熱された水は、もはやダクト形状の中間空間の上端部を介して流出できない。なぜなら、ダクト形状の中間空間の上端部は、フード要素内に形成された気体クッションによって閉鎖されるからである。これは、燃料棒またはダクト形状の中間空間の上部領域における複数の燃料棒から放出された核分裂生成物の蓄積を促進させる。
【００２７】
好ましくは、ダクト形状の中間空間は、下降可能な作業支持部上で互いの上に積み重ねられた複数の構造要素によって形成され、それらは互いに固定され得る。このような設計は、特に燃料アセンブリの貯水槽、または搬送コンテナの装荷槽内の水面下において、対応する把持ツールを用いて、迅速かつ柔軟に構築され得ることを特徴とする。
【００２８】
好ましくは、構造要素またはダクト形状の中間空間の下部セクションを形成する複数の構造要素は、燃料アセンブリの貯水槽周りの槽の水との水の交換を可能にするため、複数の開口部を有する。
【００２９】
フード要素および/または構造要素は、好ましくは二重壁で設計される。フード要素および/またはそれぞれの構造要素の外壁と内壁との間に、断熱のための断熱材が導入されるか、または断熱のための真空が適用される。その結果、周りの槽の水への熱の伝播は最小限に抑えられ、ダクト形状の中間空間の中に導入された燃料アセンブリ、またはダクト形状の中間空間の中に導入された燃料棒は、核分裂生成物を任意の漏洩が存在するポイントを介して放出させるために、加熱することができる。
【００３０】
フード要素は、好ましくは装置の垂直軸に対して遠隔制御可能に調節できるよう設計される。特に、駆動ユニットによって、垂直軸に平行に高さ調節でき、および/または垂直軸周りで回転可能なように設計される。このように、燃料アセンブリを装荷または取り出すために、特にダクト形状の中間空間へのアクセスを開放するよう、フード要素を位置付けることができる。
【００３１】
その代替として、フード要素を、棒ツールによって手動で調節されるよう設計することができる。
【００３２】
好ましい実施形態において、加熱装置が、ダクト形状の中間空間の、フード要素の反対側の下端部に配置される。必要であれば、この別個のフード要素が、試験されることになる燃料棒の自己加熱を支援するのに役立つ。これは、長期の放射性崩壊時間または貯蔵時間の後で、燃料棒または燃料アセンブリを試験することも可能にする。
【００３３】
好ましくは、槽内に含有される水の温度、および/または槽内に含有される気体クッションの温度を計測するための温度センサが、ダクト形状の中間空間内に配置され、それによって特に欠陥のある燃料棒からの核分裂生成物を排除するための加熱プロセスを監視することができる。
【００３４】
本発明は、実施形態の説明および添付の図面を参照して、さらなる特徴および利点に関して以下でも詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】放射能を計測することによって、核分裂生成物を検出するための分析装置の、概略構造を示す図である。
【図２】核分裂生成物を少なくとも1本の欠陥のある燃料棒から放出するため、および核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを閉鎖状態にある少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から抜き出すための装置を示す図である。
【図３】開放状態にある図2の装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
互いに対応する同じ部品または複数の部品には全ての図において同じ参照記号が付けられている。
【００３７】
図1は、放射能を計測することによって核分裂生成物を検出するための分析装置10の概略構造を示す図である。分析装置は、シッピング装置、特に図2および図3に示された装置100と共に提供されるよう意図され、分析システムを形成する。この分析システムは、欠陥のある燃料棒、または欠陥のある燃料棒を含有する燃料アセンブリを識別するために設計される。
【００３８】
分析装置10は、気体分析セクションおよび液体分析セクションを備える。液体サンプルは、第1の入口11を介して第1のライン12へ供給され得る。液体サンプルを吸引するために、ポンプ13、例えばウォータージェットポンプが、入口側で第1のライン12に連結される。バルブ14によって閉じることができるさらなる出口15が、研究室におけるサンプルのさらなる目的の試験のため、特に燃料アセンブリの貯水槽または原子炉槽からの水サンプルを取得するために使用される。
【００３９】
第1のライン12において運ばれた液体サンプルは、放射線シールド16によって遮蔽された領域を通過する。放射線シールド16において、ガンマ放射線の検出のために設計された第1の検出器17が配置される。具体的には、示された実施形態において、限定として解釈するべきではないが、これはガンマスペクトロメータである。液体分析セクションの端部において、分離装置18が配置される、分離装置18は、液体サンプル中に存在する、特に任意の溶融した気体成分を分離するよう設計される。示された分離装置18には、液体リザーバを形成し、その中に、供給ライン19を介して、特に逆流プロセスによって放出気体を吹き込むことができる。液体サンプルから取得された気体は、チェックバルブ20を有する連結ライン21を介して気体分析セクションに供給することができる。充填材、特に大きい外表面を有する充填材が、気相と液相との間の相界面を増加させるために、分離装置18内に配置される。
【００４０】
分離装置18内の水レベルは調節することができ、特に調整バルブ26を有するレベル調整器25を介して調整することができる。余剰水は、出口27を介して、特に燃料アセンブリの貯水槽の槽洗浄システムに排出させることができる。膜接触器としての分離装置の実施形態は、明示的に図面に示されていない。
【００４１】
気体サンプルは、第2の入口22、ならびに連結ライン21の両方を介して、気体分析セクションの第2のライン23に供給され得る。第2の入口22の領域において、スロットルバルブ24が配置され、それによって、必要であれば気体サンプルを含有した体積フローを適応させること、特に調整することができる。
【００４２】
気体分析セクションは、第2の検出器29の下流に配置された乾燥装置28をさらに備える。乾燥装置28は、特に気体体積フローに含有された全ての水分または水を分離するために使用される。さらなる調整バルブ31を伴うさらなるレベル調整器30は、確実に連続的に水を排出させる。排出された水は、出口27を介して、特に燃料アセンブリの貯水槽における槽洗浄システムに供給することができる。
【００４３】
第2のライン23も、放射線シールド32によって、周囲環境からの放射線に対して第2の検出器29の領域において遮蔽される。第2の検出器29は、示された例において、ベータ放射線を計測するために、シンチレーション計数器として設計される。
【００４４】
気体分析セクションの端部において、気体ポンプ33、例えば膜ポンプが位置される。気体は、さらなる出口34を介して、特に原子力発電所の核換気システムに供給することができる。
【００４５】
分析装置は、特に以下で説明する方法に従い、核分裂生成物を検出するために操作される。
【００４６】
燃料アセンブリの貯水槽からの水から成る基準サンプルは、自然放射能を判定するために取得される。その後、試験されることになる燃料棒または複数の燃料棒を含有する燃料アセンブリにおける、間近の周囲環境からの液体サンプルは、ポンプ13によって吸引される。
【００４７】
任意選択で、さらなるサンプルが、放射化学研究所でより詳細に試験をするための、追加のサンプルとして取得される。
【００４８】
その後、抜き出されて検出される可能性のある核分裂生成物を含有する液体サンプルは、放射線シールド16によって遮蔽された第1の検出器17の領域を通過し、それによって、周囲環境、特に原子力発電所の槽フロア領域からの放射線の影響は、大きく排除される。ガンマ放射線を検出するために、ガンマスペクトロメータとして設計された第1の検出器17は、好ましくは、検出されたガンマスペクトルの複数のラインの評価および展開のための、評価ルーチンを備える。ガンマ放射線を評価する目的は、事前に判定した自然放射能と比較して欠陥が存在するかを判定するために、液体サンプルに含有された核分裂生成物の相対的濃度、したがってガンマ放射線を放出する核種成分の相対的濃度を判定することである。
【００４９】
液体サンプルは、その後分離装置18に供給され、そこで放出気体は好ましくは逆流プロセスにおいて吹き込まれ、気相と液相との間の相界面を混合し、かつ増加させるために、充填材を使用する。このように誘発された脱離プロセスは、吹き込まれた放出気体の一部の、供給された液体サンプルの水の中への浸入をもたらす。同時に、凝固した気体の放射性の核分裂生成物は、液体サンプルから解放される(放出分離プロセス)。レベル調整器25を用いて、分離面は分離装置18に維持され、それを介して、液体サンプルから取得された気体は集まる。余剰水は、調整器バルブ26を介して排水され、燃料アセンブリの貯水槽における槽洗浄システムを介して破棄される。液体サンプルから抽出された気体は、チェックバルブ20を介して、第2のライン23、したがって気体分析セクションに供給される。
【００５０】
気体サンプルを取得することは、気体分析セクションの端部に取り付けられた気体ポンプ33の始動によって作動される。最初に、気体サンプルまたは気体サンプルフローは、第2の入口22およびスロットルバルブ24を介して、第2のライン23に供給される。この関連で、規定の体積フローが設定される。気体サンプルを含有する気体フローが、第2の検出器29を通り過ぎる前に、気体フローは乾燥装置28において乾燥される。なぜなら、測定結果は、検出器の膜上の水フィルムまたは水滴によってゆがめられる場合があるためである。電源を含む乾燥器を、乾燥装置28として設けることができる。この場合、露点の低下が、水の冷却および排出によって生じる。連続的な水の排出は、したがって調整器バルブ31を調整するレベル調整器30を用いて保証される。代替または追加として、水の排出は、乾燥手段(例えばシリカゲル)を用いて実行することができる。第2の検出器29は、ベータ放射線を検出するために設計され、示された例においては、シンチレーション計数管として設計されている。第2の検出器29および対応する評価ルーチンを用いて、自然に対するベータ放出核種成分の相対的濃度が判定される。
【００５１】
シッピングプロセスの間、したがって液体サンプルおよび/または気体サンプルを、試験されることになる燃料棒もしくは燃料アセンブリの周囲環境から抜き出す間、固有安全性が保証されなければならない。この目的のために、特に、臨界超過状態は除外されるべきであり、適切な冷却が保証されるべきである。加えて、厳格な放射線防護要求(容易に達成可能な限りなく低く(ALARA))が、シッピングに基づいたこのような分析システムのために存在する。
【００５２】
気体サンプルおよび/または液体サンプルを抜き出すことは、好ましくは図2および図3において概略で示された装置100を用いて実行される。装置100は、核分裂生成物を欠陥のある燃料棒から放出するように、および液体サンプルおよび/または気体サンプルを少なくとも1本の欠陥のある燃料棒の周囲環境から抜き出すように設計される。装置100を、ボックスシッピングシステムの一部として設けることができる。
【００５３】
装置100は可搬型であり、別個の加熱装置101を有する。装置100は、燃料アセンブリの貯水槽における作業支持部112上で水中に設置され、複数の構造要素103、104、105を備える。それらは互いの上に積み重ねることができ、互いに固定することができる。それらは取り付けられた状態において、燃料棒を含有する燃料アセンブリ200が配置され得るダクト形状の中間空間106を画定する。示された例は、3つの部分から成る構造を示す。
【００５４】
構造要素103、104、105は、ダクト形状の中間空間106の断熱された壁セクションを画定し、分離ゾーン107、108を介して互いに連結することができる。構造要素103、104、105は、二重壁を用いて設計される。断熱のための断熱材は、それぞれの構造要素103、104、105の、外壁と内壁との間に導入される。
【００５５】
装置100の燃料アセンブリの貯水槽への取り付けは、特に以下のステップを含む。最初に、下部構造要素103を作業支持部102上に取り付ける。さらなる中間構造要素104を、第1の分離ゾーン108を介して下部構造要素103上に取り付ける。第3に、上部構造要素105を、第2の分離ゾーン107の上に配置する。
【００５６】
垂直軸、したがって作業支持部102に対して垂直に延びる方向に対する構造要素の長手方向の延長は、収容されることになる燃料アセンブリ200の対応する長さに適応される。
【００５７】
構造要素103、104、105は、最も大きい断面を伴う燃料アセンブリ200を収容できるよう、断面の寸法が決められる。ダクト形状の中間空間の中に導入された充填材の使用によって、中間空間106の断面ならびに長さは、燃料アセンブリ200を収容できるように、任意選択で適応させることが可能である。このように、特に空間的範囲に対して異なる、様々なタイプの燃料アセンブリ200を取り扱うことができる。
【００５８】
ダクト形状の中間空間106の下部領域に配設された、平坦な加熱装置101は、ダクト形状の中間空間106内に位置された槽の水を迅速に加熱するよう設計される。加熱装置101と燃料アセンブリ200との間に、格子状のグリッド要素109が配置され、加熱に対して僅かな抵抗しかもたらさない。
【００５９】
構造要素103、104、105によって形成されたダクト形状の中間空間106は、液密に設計されてはおらず、水の自然流入を可能にする開口部が、加熱装置101の高さに、構造要素103の壁の側方に設けられる。
【００６０】
ダクト形状の中間空間106の上端部において、誘導部110が取り付けられ、燃料アセンブリ装荷機または把持ツールを用いて、燃料アセンブリ200の挿入を容易にする。
【００６１】
ダクト形状の中間空間106の上に、フード要素111を位置付けることができる。フード要素111は、燃料アセンブリ200に配置された燃料棒の上端部の直上で終端する。フード要素111を、気体、特に空気で満たすことによって、水のない領域が燃料アセンブリ200の上部領域に作り出される。しかし、燃料棒自体はそれによって露出されない。ダクト形状の中間空間106の下端部における水の入口と、燃料アセンブリ200の上部セクションとの間の、燃料アセンブリの貯水槽に向かう自由対流は防がれ、それによって自己加熱による燃料アセンブリ200の加熱をもたらす。
【００６２】
加熱は、特に長期の放射性崩壊時間または貯蔵時間を伴う燃料アセンブリの場合、任意選択で加熱装置101を用いて支援される。例えば、燃料棒の下部領域において水の蒸発によって視認されるオーバーヒートは防ぐことができる。なぜなら、槽の水はダクト形状の中間空間106の下部領域において流れ込み続けることができ、そのため燃料棒は常に水で囲まれ続けるからである。
【００６３】
フード要素111も、二重壁を用いて設計される。断熱材は、フード要素111の外壁と内壁との間に位置されるか、または同じ目的で真空が適用される。
【００６４】
フード要素111には、昇降回転駆動として設計された駆動ユニット112が、さらに設けられる。それによってフード要素111は、ダクト形状の中間空間106が覆われるように、垂直軸の周りの回転によって、および垂直軸に対して平行の移動によって、構造要素103、104、105の上に設置され得るよう、遠隔制御可能であるか、または手動調節可能である。図3は、開位置にある装置100を示し、その一方で図2におけるフード要素111は、ダクト形状の中間空間106を覆っている。
【００６５】
上記のようにフード要素111を昇降および回転させることによって、燃料アセンブリ200への上からの自由なアクセスが提供され得る。緊急事態の場合も、棒ツールを用いて手動でこのプロセスを実行することができる。
【００６６】
ダクト形状の中間空間106の上部領域において、ラインセクション113が配置される。ラインセクション113は、分析装置100を第1のライン12へ、特に第1の入口11を介して連結するために設けられる。分析装置10の第2のライン23へ、特に第2の入口22を介して連結するために設けられた、さらなるラインセクション114は、フード要素111の領域に配置された、気体のための入口を有する。このさらなるラインセクション114は、フード要素の下方に気体クッションGを形成するために、好ましくは気体を吹き込むためにさらに使用される(図3参照)。
【００６７】
シッピングプロセスの経済的な実装のため、次のように設計された2つの装置100を用いて作業することは意味がある。それによって、第1の装置100は燃料アセンブリ200の検査のために使用され、その一方で、第2の装置100は別の燃料アセンブリと共に装荷または取り出される。
【００６８】
シッピングプロセスは以下のとおりである。最初に装置100は開位置にある(図3)。この状態において、水サンプルが、自然放射能を計測するために取得される。燃料アセンブリ200の挿入後、フード要素111は閉鎖され(図2)、気体クッションGがさらなるラインセクション114を介して導入される。温度計測を用いてチェックし、最小の加熱時間に達した後、実際のシッピング検査、すなわち液体サンプルおよび気体サンプルの抜き出しが実行され得る。装置100と流体連結された分析装置10を用いて、評価が行われる。これに関して、装置100のラインセクション113は、分析装置10の第1のライン12に連結され、装置100のさらなるラインセクション114は、分析装置10の第2のライン23に連結される。液体サンプルおよび気体サンプルが、分析装置10に供給される。分析装置10および装置100の全体が、分析システムを形成する。
【００６９】
フード要素111の下方で気体を排出した後、フード要素111は再び開くことができ、燃料アセンブリ200を取り外すことができる。
【００７０】
上述の分析装置10との関連でボックスシッピング装置として設計された装置100の利点は、特に以下のとおりである。
-  固有安全性を損なうことがある、真空気密ハウジングを必要としない。例示的に説明した分析システムは、とりわけ、シッピングプロセスの間の、燃料棒または燃料アセンブリの適切な冷却に関する、受動的な欠陥の防護を特徴とする。
-  装置100は、二重壁の構造要素103、104、105を備え、それらの外面および内面壁は、特に平滑なスチールシートから形成される。この配置を用いて、ダクト形状の中間空間106を画定する装置100の内側、ならびに装置100の外側の両方で、容易な除染が可能になる。これは、生じ得る汚染の軽減により、放射線照射を促進させる。吹き込まれた気体クッションGを通して、効果的な断熱が実現され、それは漏洩が生じたときに常に維持され、制御可能に保つことができる。気体クッションGは、燃料アセンブリの貯水槽内の水回りのための断熱を提供し、同時に、燃料棒が水に浸されたレベルを制御することによって、オーバーヒートが除外される。このように得られた空間距離、および間近の周囲環境において取り扱われる燃料アセンブリ200からの減速材がないことで、未臨界がもたらされる。
-  燃料アセンブリ200の自然の自己加熱と共に、ダクト形状の中間空間106の下部領域における加熱デバイス101の配置は、シッピングプロセスにおいて上向きの熱フローをもたらし、それによって核分裂生成物の濃度、特に溶融した核分裂生成物の濃度が、ダクト形状の中間空間106の上部領域において分析されることになる。したがって気体の核分裂生成物は、フード要素111の下方で気体クッションGにおいて蓄積する。分析されることになる気体サンプルおよび液体サンプルの抜き出しは、この領域で実行される。
-  別個の加熱装置101は、長期の放射性崩壊時間または貯蔵時間の後、燃料アセンブリ200または燃料棒から、核分裂生成物も十分な濃度で排除され得るのを可能にする。
-  分析装置10は、液体サンプルならびに気体サンプルの両方の分析を可能にする。加えて、所望であれば、液体サンプルに含有された気体を試験することができる。さらに、放射化学研究所において、液体サンプルおよび/または気体サンプルの追加の評価が可能である。したがって分析結果は、高い信頼によって特徴づけられる。簡易な取り扱いおよび使用する技術により、シッピングプロセスの迅速な実施が可能である。少ない動的機器のために補修の労力は小さく、それは生じ得る放射能照射の軽減も促進させる。
【符号の説明】
【００７１】
10  分析装置
11  第1の入口
12  第1のライン
13  ポンプ
14  バルブ
15  出口
16  放射線シールド
17  第1の検出器
18  分離装置
19  供給ライン
20  チェックバルブ
21  連結ライン
22  第2の入口
23  第2のライン
24  スロットルバルブ
25  レベル調整器
26  調整器バルブ
27  出口
28  乾燥装置
29  第2の検出器
30  レベル調整器
31  調整器バルブ
32  放射線シールド
33  気体ポンプ
34  出口
100  装置
101  加熱装置
102  作業支持部
103  構造要素
104  構造要素
105  構造要素
106  中間空間
107  分離ゾーン
108  分離ゾーン
109  グリッド要素
110  誘導部
110  フード要素
112  駆動ユニット
113  ラインセクション
114  ラインセクション
200  燃料アセンブリ
G  気体クッション
【図１】
2020525799.tif 000003
【図２】
2020525799.tif 000004
【図３】
2020525799.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月26日(2020.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射能の計測により核分裂生成物を検出するための分析装置(10)であって、
-液体サンプルを運ぶ第1のライン(12)と、
-前記第1のライン(12)に接続され、前記液体サンプルに含有された核分裂生成物の放射能を計測するために設計された、第1の検出器(17)と、
-気体サンプルを運ぶ第2のライン(23)と、
-前記第2のライン(23)に接続され、前記気体サンプルに含有された核分裂生成物の放射能を計測するために設計された、第2の検出器(29)と
を備え、
前記第1のライン(12)および前記第2のライン(23)は、それらの入口側において、少なくとも1つの欠陥のある燃料棒から核分裂生成物を放出するため、かつ核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを前記少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から抜き出すために設計された装置、すなわちシッピング装置、に連結するよう構築され、
前記シッピング装置とは別個であり、前記液体サンプルを運ぶ前記第1のライン(12)から気体を分離するための、分離装置(18)であって、抜き出された気体が、その中に含有された核分裂生成物の放射能を計測するために、気体サンプルとして前記第2の検出器(29)に供給され得るように、前記第1のライン(12)は、前記抜き出された気体を前記第2のライン(23)に通すための出口開口部を有する、分離装置(18)を特徴とする、分析装置(10)。
【請求項２】
水サンプルのためのサンプリングポイントを形成する、閉鎖可能な出口(15)が、前記第1のライン(12)から枝分かれすることを特徴とする、請求項1に記載の分析装置(10)。
【請求項３】
前記分離装置(18)は、前記第1の検出器(17)の下流に配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載の分析装置(10)。
【請求項４】
前記第1の検出器(17)は、ガンマ放射線を計測するために設計されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項５】
前記第2の検出器(29)は、ベータ放射線を計測するために設計されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項６】
前記第1および/または第2の検出器(17、29)には、周囲の放射線を遮蔽するために放射線吸収放射線シールド(16、32)が設けられることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項７】
前記第2のライン(23)において運ばれる前記気体サンプルに含有された水分は、乾燥装置(28)もしくは膜接触器によって、および/または乾燥手段によって分離することができることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項８】
相界面を増加させるために、充填材が、前記分離装置(18)内に配置されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の分析装置(10)。
【請求項９】
核分裂生成物を少なくとも1本の欠陥のある燃料棒から放出するため、および核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを、前記少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から抜き出すために設計された装置(100)を備える、分析システムであって、
核分裂生成物を含有する前記液体サンプルおよび/または気体サンプルを供給するための前記装置(100)は、請求項1から8のいずれか一項に記載の分析装置(10)に流体連結されていることを特徴とする、分析システム。
【請求項１０】
前記装置(100)は、内部のダクト状中間空間(106)を有する下降可能な構造を形成し、その中に、前記少なくとも1本の燃料棒、または少なくとも1本の燃料棒を備える燃料アセンブリ(200)を導入することができ、前記中間空間(106)の上端部は、前記中間空間(106)の上かつフード要素(111)の下に、気体を吹き込むことによって気体クッションを形成することができるように、前記フード要素(111)によって覆うことができることを特徴とする、請求項9に記載の分析システム。
【請求項１１】
ダクト形状の中間空間(106)は、下降可能な作業支持部(102)上で互いの上に積み重ねられた複数の構造要素(103、104、105)によって形成され、それらは互いに固定することができることを特徴とする、請求項9または10に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記フード要素(111)および/または前記構造要素(103、104、105)は二重壁で設計され、前記フード要素(111)および/または前記構造要素(103、104、105)それぞれの外壁と内壁との間に、断熱材が断熱のために導入されることを特徴とする、請求項9から11のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記フード要素(111)は、駆動ユニット(112)によって、前記装置(100)の垂直軸に対して遠隔制御可能に調節できることを特徴とする、請求項9から12のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１４】
加熱装置(101)が、前記ダクト形状の中間空間(106)の、前記フード要素(111)の反対側の下端部に配置されることを特徴とする、請求項9から13のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１５】
前記ダクト状の中間空間(106)内に含有された槽の水、および/または前記ダクト状の中間空間(106)内に含有された気体クッション(G)の温度を計測するために、温度センサが、前記ダクト状の中間空間(106)内に配置されることを特徴とする、請求項9から14のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項１６】
前記第1の検出器(17)は、ガンマスペクトロメータとして設計されることを特徴とする、請求項4に記載の分析装置。
【請求項１７】
前記第2の検出器(29)は、シンチレーション計数管として設計されることを特徴とする、請求項5に記載の分析装置。
【請求項１８】
少なくとも1本の欠陥のある燃料棒から核分裂生成物を放出するため、かつ核分裂生成物を含有する液体サンプルおよび/または気体サンプルを、前記少なくとも1本の燃料棒の周囲環境から抜き出すために設計された前記装置(100)は、燃料アセンブリ貯水槽、移動コンテナ槽、または原子炉槽内に下降可能な構造を形成することを特徴とする、請求項10に記載の分析システム。
【請求項１９】
前記フード要素(111)は、前記垂直軸に対して平行に高さ調節可能であること、および/または前記垂直軸の周りを回転できることを特徴とする、請求項13に記載の分析システム。
【国際調査報告】
2020525799.tif 000006
2020525799.tif 000007
2020525799.tif 000008
2020525799.tif 000009