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公開番号2025018968
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2024111604
出願日2024-07-11
発明の名称燃料集合体の損傷判定方法および損傷判定装置
出願人原子燃料工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G21C 17/07 20060101AFI20250130BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】燃料集合体単位で検査を行うことができ、FPの検出が不可能な検査対象に対しても損傷の有無を判定できる燃料集合体の損傷判定技術を提供する。
【解決手段】複数本の燃料棒が収納された原子燃料の燃料集合体の損傷の有無を判定する燃料集合体の損傷判定方法であって、検査対象の燃料集合体を密閉容器内において、燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧より高い圧力のトレーサガスの雰囲気内に所定の時間置いた後、トレーサガスを取り除いた雰囲気内に所定時間放置し、放置後、雰囲気内のトレーサガスの有無を調査し、トレーサガスが検出されたときには損傷有りと判定し、検出されなかったときには損傷無しと判定する、あるいは、放置開始直後と放置終了後に雰囲気中のトレーサガスの濃度を測定し、放置後の濃度が、放置開始直後より高いときには損傷有りと判定し、放置開始直後以下の時には損傷無しと判定する燃料集合体の損傷判定方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数本の燃料棒が収納された原子燃料の燃料集合体の損傷の有無を判定する燃料集合体の損傷判定方法であって、
検査対象の燃料集合体を密閉容器内において、燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧より高い圧力のトレーサガスの雰囲気内に所定の時間置いた後、前記トレーサガスを取り除いた雰囲気内に所定時間放置し、
放置後、雰囲気内のトレーサガスの有無を調査し、トレーサガスが検出されたときには損傷有りと判定し、検出されなかったときには損傷無しと判定する、
あるいは、放置開始直後と放置終了後に雰囲気中のトレーサガスの濃度を測定し、放置後の濃度が、放置開始直後より高いときには損傷有りと判定し、放置開始直後以下の時には損傷無しと判定する燃料集合体の損傷判定方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧が、前記密閉容器内において前記燃料集合体がトレーサガスの雰囲気内に置かれる前の前記燃料集合体の周囲の圧力と同じ圧力であることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項３】
検査対象の燃料集合体を密閉可能な容器内に格納する燃料集合体格納工程と、
燃料集合体を格納後、容器内にトレーサガスを充填し、容器内を燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧より高い圧力のトレーサガス雰囲気とするトレーサガス充填工程と、
トレーサガス充填後、所定時間放置するトレーサガス雰囲気内放置工程と、
トレーサガス雰囲気内で放置後、容器内のトレーサガスを排気し、容器内の雰囲気をトレーサガスを含まない非トレーサガス雰囲気とするガス置換工程と、
非トレーサガス雰囲気に置換後、所定時間放置する非トレーサガス雰囲気内放置工程とを備え、
非トレーサガス雰囲気内放置後の非トレーサガス雰囲気中のトレーサガスの有無を調査する、
あるいは、非トレーサガス雰囲気内放置開始直後と非トレーサガス雰囲気内放置終了後に非トレーサガス雰囲気中のトレーサガス濃度を測定することを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項４】
前記燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧が、前記容器内にトレーサガスを充填する前における前記容器内の圧力と同じ圧力であることを特徴とする請求項３に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項５】
検査対象の燃料集合体を密閉可能な第一容器内に格納する燃料集合体格納工程と、
格納後、第一容器内にトレーサガスを充填し、第一容器内を燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧より高い圧力のトレーサガス雰囲気とするトレーサガス充填工程と、
トレーサガス充填後、所定時間放置するトレーサガス雰囲気内放置工程と、
トレーサガス雰囲気内で放置後、燃料集合体を第二容器に移設し、第二容器内の雰囲気をトレーサガスを含まない非トレーサガス雰囲気とする燃料集合体移設工程と、
移設後、所定時間放置する非トレーサガス雰囲気内放置工程とを備え、
非トレーサガス雰囲気内放置後の非トレーサガス雰囲気中のトレーサガスの有無を調査する、
あるいは、非トレーサガス雰囲気内放置開始直後と非トレーサガス雰囲気内放置終了後に非トレーサガス雰囲気中のトレーサガス濃度を測定することを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項６】
前記燃料棒が破損している場合に想定される燃料棒の内圧が、前記第一容器内にトレーサガスを充填する前における前記第一容器内の圧力と同じ圧力であることを特徴とする請求項５に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項７】
前記トレーサガス充填工程の前に、前記容器内または前記第一容器内を減圧することを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項８】
前記トレーサガスにＨｅガスを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項９】
前記非トレーサガスにＮ
２
ガスを用いることを特徴とする請求項８に記載の燃料集合体の損傷判定方法。
【請求項１０】
複数本の燃料棒を有する原子燃料の燃料集合体の損傷の有無を判定する燃料集合体の損傷判定装置であって、
密閉可能で、前記燃料集合体を格納する容器と、前記容器にそれぞれ通気管で連結されたトレースガス供給手段、非トレーサガス供給手段および排気手段と、前記容器と通水管で連結された排水手段と、それぞれの前記通気管を開閉する弁、および通水管を開閉する弁と、前記トレーサガス供給手段に敷設され、トレーサガスを加圧する加圧手段と、前記容器に連結されたトレーサガス検知器とを備えていることを特徴とする燃料集合体の損傷判定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所で発電に使用される原子燃料の燃料集合体の損傷の発生の有無
を判定する燃料集合体の損傷判定方法および損傷判定装置に関し、運転中の原子炉内の燃料集合体、原子力発電所の使用済燃料ピットに保管中の燃料集合体のみならず、再処理施設に輸送するために保管容器に複数体収納した状態で長期間冷却中の燃料集合体の損傷の発生の有無の判定にも適用可能である。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
原子力発電において、ウラン等の核分裂によって生成した核分裂生成物ＦＰ（ＦｉｓｓｉｏｎＰｒｏｄｕｃｔｓ）は、通常、密封境界である燃料棒内に保持されている。何らかの要因によって燃料棒が損傷し、密封機能を喪失した場合は、損傷箇所を通過して燃料棒内部からガス性のＦＰが放出されるとともに、水の侵入に伴って水溶性のＦＰが外部に放出され、所謂リークが発生する。
【０００３】
損傷が発生した燃料棒を含む燃料集合体は、運用上、健全な燃料集合体と異なる取り扱いが求められている。そこで、損傷燃料を特定するため、燃料集合体の損傷の有無を判定する検査技術が開発されている。
【０００４】
その一例として、超音波を用いた検査技術が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。この検査技術は、燃料棒内部に水が侵入している場合と、していない場合とで超音波の伝わり方が異なることに基づいて損傷の有無を判定する検査である。
【０００５】
また、他の例としてシッピング検査が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。シッピング検査は、燃料集合体を一体ずつ周囲から孤立させた環境に保持し、燃料棒の内部から放出されるＦＰ等を検出する検査である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特公平５－８４４７５号公報
特許第６２４４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波を用いた検査技術は、全ての燃料棒を１本ずつ検査することにより燃料集合体の損傷判定を行うため、検査を終えるまでに非常に長い時間がかかり、非効率的である。
【０００８】
一方、シッピング検査については、既存のシッピング検査の場合、ＦＰガスとしてキセノン及びクリプトン、水溶性ＦＰとしてヨウ素及びセシウム等の放射性同位体による放射線を検出対象としており、対象の核種が燃料棒内に存在しない場合は放射線を検出することができず、損傷が有る場合でも損傷を検出できない。
【０００９】
そして、燃料棒の損傷は、主として炉内での照射時（発電時）に生じるため、原子炉の運転者は、炉心全体のガスや水モニタリングでＦＰ核種の濃度等を監視し、リークの兆候があれば即時、もしくは、次回の定期検査時にシッピング検査を実施する。このタイミングの検査であれば上記の核種が燃料棒内に存在しない状態であることは考えづらく、損傷判定は上記のシッピング検査技術で事足りる。
【００１０】
一方で、燃料が長期に亘って保管されていたり、損傷が著しい場合等で、従来のシッピング検査で対象としていたＦＰ核種が放射性崩壊・ガス放出・水への溶出等によって検出限界以下となっている場合、既存のシッピング装置は適用できない。
（【００１１】以降は省略されています）

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