JPH0127400B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、破損燃料検出装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

沸騰水型原子炉には、その出力に応じて400〜
800体程度の燃料集合体１が、原子炉容器内に第
１図に示すように規則正しく装荷され、炉心部を
構成している。なお、第１図において、９は十字
型の制御棒で、燃料集合体１はそれぞれ何れかの
制御棒９に隣接するように装荷される。

沸騰水型原子炉の炉心部を構成する燃料集合体
１の詳細構造を、第２図に示す。

燃料集合体１は、上部タイプレート２、下部タ
イプレート３およびスペーサ４で保持された複数
の燃料棒５と、これらの燃料棒５を内蔵するチヤ
ンネルボツクス６と、チヤンネルボツクス６を上
部タイプレート２に固定するとともに、燃料集合
体１を炉心部に装荷したときに隣接する他の燃料
集合体との間の間隙を保持する作用をする弾性部
材よりなるチヤンネルフアスナ７とより構成され
ている。８は、燃料棒５と上部タイプレート２の
間に介在させた膨張スプリングである。３２は、
ハンドルである。

第３図は第１図の部を拡大して示したもの
で、４つの燃料集合体１と十字型の制御棒９で単
位セルを構成しており、この単位セルが原子炉容
器内に設けられている桝形の上部格子板１０の桝
内に収まるように装荷される。ところで、単位セ
ル内の燃料集合体１相互間の間隔Ｌは、４つの燃
料集合体１のチヤンネルフアスナ７によつて保持
されており、制御棒９の通路となつている。一
方、単位セル相互間の間隔Ｍは、上部格子板１０
によつて保持されている。

沸騰水型原子炉の運転停止後、燃料集合体１の
破損検出が実施される。運転停止後、原子炉容器
の上蓋が取外され、冷却水が原子炉建屋の最上部
床面付近まで充填される。破損燃料検出装置のシ
ツパキヤツプが、炉心部内に装荷されている燃料
集合体１の上部に取付けられる。

シツパキヤツプの構造を、第４図および第５図
に示す。第５図は、平面図である。シツパキヤツ
プ１１は、アウタキヤツプ１２、インナキヤツプ
１３および採水管１４からなつている。横断面が
正方形のアウタキヤツプ１２内に、４個のインナ
キヤツプ１３が配置される。採水管１４は、アウ
タキヤツプ１２の上部に設けられる採水管取付口
１５に取付けられる。採水管１４は４個設けら
れ、各々の採水管１４はそれぞれのインナキヤツ
プ１３内に挿入される。ストツパ１６が採水管１
４に設けられ、インナキヤツプ１３の落下を防止
している。空気供給口１７が、アウタキヤツプ１
２の上壁を貫通して設けられる。さらに、アウタ
キヤツプ１２の上面にハンドル１８が取付けられ
る。インナキヤツプ１３の側面および内部に、板
状ガイド１９および２０が取付けられる。

従来の破損燃料検出方法を、第６図に基づいて
説明する。原子炉建屋内に配置された燃料交換装
置の掴み部２１でシツパキヤツプ１１のハンドル
１８を把持し、シツパキヤツプ１１を検出を行な
うべき燃料集合体１の上部に移動し、アウタキヤ
ツプ１２の下端を上部格子板１０上に着座させ
る。４個のインナキヤツプ１３の下端は、４体の
燃料集合体１のそれぞれのチヤンネルボツクス６
の上端に接触する。空気供給口１７に接続される
空気供給ホース２２を通して、アウタキヤツプ１
２内に空気が供給される。アウタキヤツプ１２内
の水面がチヤンネルボツクス６の上端より低くな
つた時点で、空気の供給を停止する。その後、採
水管１４およびそれに接続される採水ホース２３
によつて、燃料集合体１内の冷却水を採取し、そ
の放射能レベルを測定する。この放射能レベルに
基づいて、燃料集合体１内の燃料棒５が破損して
いるか否かを判断する。

このような４体の燃料集合体１の破損検出を行
なう４体用のシツパキヤツプ１１によつて、前述
したように炉心部に装荷されている400〜800体の
燃料集合体１の破損を検出すると、検査期間が長
くなる。これは、原子炉の早期起動を阻害する一
因となつている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解
消し、新たな取扱設備を設けることなく簡単にか
つ短期間で燃料の破損検出を行えると共に各々の
インナキヤツプの各燃料集合体上への設置精度を
向上できる破損燃料検出装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、横断面が正方形であつてしか
も炉心部に装荷されている16体の燃料集合体の上
端部を被うアウタキヤツプ内に４行４列に配置さ
れた16個のインナキヤツプと、インナキヤツプ間
に配置されてアウタキヤツプに取付けられ、しか
もアウタキヤツプ内でのインナキヤツプの横方向
への移動を拘束する拘束部材と、アウタキヤツプ
の上面中央部に取付けられてガス供給管及び16本
の冷却材採取管を集束する集束部材と、集束部材
の上に設けられた把持部とを備えていることにあ
る。

原子炉容器内の炉心部の上部に配置される上部
格子板１０は、第７図のような構造になつてい
る。上部格子板１０の１つの孔部２４内に、第３
図のように４体の燃料集合体１が配置される。ア
ウタキヤツプの大きさは、一点鎖線２５のように
アウタキヤツプの下端全体が、必らず上部格子板
１０上に着座するようにしなければならない。こ
のためには、アウタキヤツプの大きさを、孔部２
４の整数倍の大きさにする必要がある。アウタキ
ヤツプを一点鎖線１４のような９体の燃料集合体
１の上部を被う大きさにすると、アウタキヤツプ
の下端の一部は上部格子板１０上に位置させるこ
とができる。しかし、孔部２４の中央を通るアウ
タキヤツプの下端は、チヤンネルフアスナ７に接
触し、それ以上降下しない。このため、アウタキ
ヤツプ内に空気を供給しても、隣接する燃料集合
体１の上部を隔離することができなく、燃料の破
損を検出することが不可能となる。

従来の燃料集合体の破損検出より検出期間を短
縮するためには、前述の条件を考慮してシツパキ
ヤツプの大きさを大きくすることである。まず、
シツパキヤツプを一点鎖線２５の大きさにし、12
体の燃料集合体１の破損検出を一度に行なうこと
が考えられる。一点鎖線１３の大きさは、シツパ
キヤツプが長方形となりバランスがとりづらくて
安定性が悪く、シツパキヤツプの移動および上部
格子板１０上への着座の操作がやりずらくなる。
これはシツパキヤツプが長方形であると共に、採
水管に接続される採水ホースおよび空気供給口に
接続される空気供給ホースが不適切に上方に伸び
ていることにも起因する。このようなことは、シ
ツパキヤツプの横断面形状を正方形にすることに
よつて防止できる。

正方形でもシツパキヤツプを大きくしすぎる
と、その取扱いが不便となる。例えば、シツパキ
ヤツプの大きさを３行３列の孔部２４内の36体の
燃料集合体１の上部被うものにすると、シツパキ
ヤツプの重量が増加し、既設の燃料交換装置によ
るシツパキヤツプの移動が困難となる。この場合
は、当然のことながらさらに大きな燃料交換装置
が必要となる。

上記のような検討の結果、正方形状のシツパキ
ヤツプの大きさは、一点鎖線２７で示すように、
２行２列の孔部２４内の16体の燃料集合体１の上
部を被うものが好しいことがわかつた。また、シ
ツパキヤツプの移動時におけるバランスをさらに
よくしてシツパキヤツプの安定性を増すために
は、採取管およびガス供給管を集束する部材をシ
ツパキヤツプの上面中央部に取付けることが望ま
しい。

〔発明の実施例〕

本発明の好適な一実施例である破損燃料検出装
置を、第８図および第９図に基づいて説明する。
本実施例の破損燃料検出装置２８は、シツパキヤ
ツプ３５、採取管１４、集束部材３６、空気供給
ホース４３および放射能検出器６３を有してい
る。シツパキヤツプ３５は、上部板２９および上
部板２９の下部に取付けられて横断面が正方形の
角筒である側壁３０にて構成される。16本の採取
管１４が、上部板２９に設けられる採水管取付口
１５に取付けられる。４個の空気供給口１７が、
上部板２９を貫通して設けられる。集束部材３６
は、上部板２９の上面でその中心部に取付けられ
る。集束部材３６は、補強板３７、十字形状のス
テム３８および管固定板３９からなつている。補
強板３７および管固定板３９は、ステム３８の下
端および上端にそれぞれ取付けられる。補強板３
７は、上部板２９の上面に固定される。ハンドル
１８は、管固定板３９の上面で中央部に取付けら
れる。４個の採水ホース用プラグ４１および１個
の空気供給ホース用プラグ４４が、管固定板３９
の四隅に上部板２９の中心点に対して点対称にそ
れぞれ設けられる。採水ホース４０が、採水管１
４にそれぞれ取付けられる。４本ずつ１組にまと
められたそれぞれの採水ホース４０の他端は、第
８図および第９図に示すように、採水ホース用プ
ラグ４１の下端にそれぞれ接続される。採水ホー
ス用プラグ４１の上端に採水ホース４２がそれぞ
れ接続され、16本の採水ホース４２は原子炉建屋
の最上部床面上に設けられた採水装置に接続され
ている。空気供給口１７に取付けられる空気供給
ホース４３の他端は、空気供給ホース用プラグ４
４の下端に接続される。最上部床面上に設置され
るブロア（図示せず）に接続される空気供給ホー
ス４５の下端は、空気供給ホース用プラグ４４の
上端に取付けられる。採水ホース４０および空気
供給ホース４３は、揺れないように螺線上の金属
線４６で補強されている。

ブロア６０は、空気供給ホース４５に接続され
ている。吸引ポンプ６１が、採水ホース４２に接
続されている。

燃料集合体の破損検出は、沸騰水型原子炉の運
転停止後に行なわれる。原子炉容器の上蓋が取外
され、冷却水６４が原子炉建屋の最上部の床面付
近まで充填される。燃料集合体１は、原子炉容器
内の炉心部に装荷され、燃料集合体１の下部は原
子炉容器内に取付けられる炉心支持板３１に固定
される。燃料集合体１の上端部は、前述したよう
に上部格子板１０の孔部２４内に挿入されて保持
される。冷却水６４の水面から炉心部に装荷され
た燃料集合体１上端までの距離は、約15ｍであ
る。シツパキヤツプ３５は、燃料交換装置の把持
部２１によつてハンドル１８を把持され、原子炉
建屋の最上部の床面から冷却水６４中に浸漬され
る。シツパキヤツプ３５は、さらに下降されなが
ら、検査すべき16体の燃料集合体１の上部に移動
され、上部格子板１０上に着座される。上方から
見ると、シツパキヤツプ３５は、第７図の一点鎖
線２７のように上部格子板１０上に着座される。
16本の採取管１４は、16体の燃料集合体１内にそ
れぞれ挿入されている。最上部床面に設置されて
いるブロア６０を駆動し、空気供給口１７に接続
連絡される空気供給ホース４３および４５を通し
て、シツパキヤツプ３５内に空気が供給される。
この空気によつて、シツパキヤツプ３５内に空気
層３３が形成される。シツパキヤツプ３０内に形
成される液面３４が、チヤンネルボツクス６の上
端からある程度下降した位置に達した時、シツパ
キヤツプ３５内への空気の供給が停止される。各
燃料集合体１の上端は、空気層３３によつて隔離
された状態になつている。所定時間、このままで
放置する。燃料集合体１内に破損した燃料棒５が
存在する場合は、燃料棒５内のウラン−２３５の
核分裂で発生した放射性の核分裂生成物質（例え
ば、Ｉ、XeおよびKr）が、燃料棒５外に放出さ
れる。核分裂生成物質は、燃料集合体１内の冷却
水中を拡散し、その上部に達する。所定時間経過
後、最上部床面に設置された吸引ポンプ６１を駆
動し、採水管１４によつて、燃料集合体１内の上
部の冷却水を採取する。この冷却水は、採水ホー
ス４０および４２内を上昇し、容器６２内に注入
される採取した容器６２内冷却水の放射能レベル
を放射能検出器６３によつて測定する。破損した
燃料棒５が存在する場合は、前述した核分裂性物
質が採取水中に含まれているので、採取水の放射
能レベルが高くなる。このように、採取水の放射
能レベルに基づいて、破損した燃料棒５が燃料集
合体１内に存在するか否かが判断される。

本実施例においては、シツパキヤツプ３５が正
方形でかつ16体の燃料集合体１の検査を同時に行
なうことができるので、シツパキヤツプ３５の安
定性が向上してシツパキヤツプ３５の移動操作が
容易となり、炉心部に配置された全燃料集合体１
の検査を要する期間を著しく短縮することができ
る。このため、原子炉の稼働率が著しく向上す
る。更に、本実施例では、16体の燃料集合体１を
被うシツパキヤツプ３５の上面でその中央部に設
配されてしかもハンドル１８が取付けられた集束
部材３６に、採水ホース４０及び４２及び空気供
給ホース４３及び４５が取付けられているので、
これらの多数のホースの重量を大型のシツパキヤ
ツプ３５の中心部、すなわちハンドル１８付近に
集中でき、16体の燃料集合体１を被う大型のシツ
パキヤツプ３５であつても移動時における安定性
が向上する。すなわち、移動時におけるシツパキ
ヤツプ３５の揺れが少なくなり、シツパキヤツプ
３５を格子板１０上に容易に着座させることがで
きる。更に、シツパキヤツプ３５のバランスが消
失してシツパキヤツプ３５がひつくり返ることを
防止できる。したがつて、シツパキヤツプ３５の
移動を早く行うことができ、燃料集合体１の破損
検出に要する時間短縮に更に貢献する。このた
め、原子炉の稼働率が著しく向上する。

本実施例では、シツパキヤツプが大型化されて
16体の燃料集合体を一度に被うことができるよう
になつたが、このシツパキヤツプ３５を新たな移
動装置ではなく燃料交換装置にて移動させること
ができる。

本発明の他の実施例を第１０図および第１１図
に示し、前述した各々の実施例と同一構成は同一
符号で示し、異なる部分のみを以下に説明する。
本実施例の破損燃料装置６５は、破損燃料検出装
置２８のシツパキヤツプ３５をシツパキヤツプ４
７に代えたものである。

シツパキヤツプ４７は、アウタキヤツプ４８、
インナキヤツプ５１、採取管１４および集束部材
３６等からなつている。アウタキヤツプ４８は、
正方形の上部板３９および横断面が正方形の筒で
ある側壁５０からなり、インナキヤツプ５１は上
部板５２と筒状の側壁５３からなる。上部板４９
および５２は、側壁５０および５３の上端部にそ
れぞれ取付けられる。集束部材３６の補強板３７
は、上部板４９の上面で中央部に取付けられる。
採水管取付口１５および空気供給口１７も、上部
板４９に設けられる。16個のインナキヤツプ５１
が、第１１図に示すように、アウタキヤツプ４８
内に設置される。各々のインナキヤツプ５１内に
採水管１４が挿入される。板状ガイド５４が、各
インナキヤツプ５１の側壁５３の外面に設けられ
る。板状ガイド５４は、インナキヤツプ５１相互
間に必らず配置される。さらに、板状ガイド５５
が、インナキヤツプ５１内に設けられる。

燃料の破損検出を行なう時、アウタキヤツプ４
８およびインナキヤツプ５１の下端は、上部格子
板１０およびチヤンネルボツクス６の上端に着座
される。炉心部の位置および燃焼度によつて、各
燃料集合体１の伸びは異なつた量を示すが、イン
ナキヤツプ４１が採水管１４に沿つてスライドで
きるので、インナキヤツプ５１の下端は常にチヤ
ンネルボツクス６の上端に接触し、隣接する燃料
集合体１間を確実に隔離できる。１６は、インナ
キヤツプ５１落下防止用のストツパである。アウ
タキヤツプ４８内に供給された空気は、採取管１
４と上部板５２との間に形成される間隙を通つて
インナキヤツプ５１内に流入する。板状ガイド５
４は、インナキヤツプ５１の位置決めを良好に行
ない、インナキヤツプ５１をチヤンネルボツクス
６上に確実に着座させるために設けられている。
板状ガイド５５は、燃料集合体１のハンドル３を
ガイドするものである。

本実施例の破損燃料検出操作は、前述した実施
例と同じである。本実施例は、第８図の実施例で
得られる効果も達成することができる。

本発明のさらに他の実施例を第１２図および第
１３図に示す。前述した各実施例と同一構成は同
一符号で示し、異なる部分のみ以下に説明する。

本実施例の破損燃料検出装置６６は、前述した
破損燃料検出装置６５のシツパキヤツプ４７をシ
ツパキヤツプ５６に代えたものである。シツパキ
ヤツプ５６は、第１０図に示すシツパキヤツプ４
７のアウタキヤツプ４８内に、十字形の仕切板５
７を設けたものである。仕切板５７によつて、ア
ウタキヤツプ４８内の空間が４つの小空間に分離
される。これらの小空間内に、４つのインナキヤ
ツプ５１がそれぞれ配置される。このようにする
ことにより、仕切板５７がインナキヤツプ５１の
アウタキヤツプ４８内での横方向への大幅な移動
を拘束するので、インナキヤツプ５１の位置決め
精度が第１０図の実施例よりも一層向上し、各々
のインナキヤツプ５１を対応する各燃料集合体１
のチヤンネルボツクス６の上端への載置が著しく
容易になる。

本実施例における破損燃料の検出操作も前述し
た実施例と同一であり、第１０図の実施例と同一
の効果も得られる。

前述した各実施例のように集束部材を設けるこ
とによつて、第７図の一点鎖線２５で示すような
横断面が長方形のシツパキヤツプの安定性を増加
させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一度に16体の燃料集合体の破
損検出を行うことができるので、燃料破損検査に
要する時間が著しく短縮される。16個のインナキ
ヤツプを内蔵するアウタキヤツプの取扱いは、新
たな設備を設ける必要がなく燃料交換装置にて行
うことができる。ガス供給管及び多数の冷却材採
取管を把持部が設置された集束部材に取付けて安
定性の向上を図つているので、大型化されたアウ
タキヤツプの移動時における揺れが少なく、アウ
タキヤツプの移動操作及びアウタキヤツプの上部
格子板上への着座操作が容易になる。更には、拘
束部材によつてインナキヤツプの横方向への移動
が制限されるので、アウタキヤツプにて被われた
16体の各燃料集合体上端部を各々のインナキヤツ
プにて確実に被うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は沸騰水型原子炉の炉心部の概略平面
図、第２図は第１図の炉心部に装荷される燃料集
合体の構造図、第３図は第１図の部の拡大部、
第４図は従来のシツパキヤツプの局部断面図、第
５図は第４図のシツパキヤツプの平面図、第６図
は第４図のシツパキヤツプを用いた従来の破損燃
料検出操作を示す説明図、第７図は上部格子板の
局部平面図、第８図は本発明の好適な一実施例で
ある破損燃料検出装置の側面図、第９図は第８図
のシツパキヤツプの平面図、第１０図は本発明の
他の実施例におけるシツパキヤツプの側面図、第
１１図は第１０図のシツパキヤツプの平面図、第
１２図は本発明の他の実施例におけるシツパキヤ
ツプの側面図、第１３図は第１２図に示すシツパ
キヤツプの平面図である。 １……燃料集合体、１０……上部格子板、１４
……採取管、１７……空気供給孔、１８……ハン
ドル、２８，３５，４７，５６……シツパキヤツ
プ、３８……集束部材、４０……採取ホース、４
３……空気供給ホース、４８……アウタキヤツ
プ、５１……インナキヤツプ、５７……仕切板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 横断面が正方形であつてしかも炉心部に装荷
   されている16体の燃料集合体の上端部を被うアウ
   タキヤツプと、前記アウタキヤツプ内に４行４列
   に配置された16個のインナキヤツプと、前記イン
   ナキヤツプ間に配置されて前記アウタキヤツプに
   取付けられ、しかも前記アウタキヤツプ内での前
   記インナキヤツプの横方向への移動を拘束する拘
   束部材と、前記アウタキヤツプに取付けられて
   各々の前記インナキヤツプ及び前記燃料集合体内
   に挿入される16本の冷却材採取管と、前記アウタ
   キヤツプに取付けられたガス供給管と、前記アウ
   タキヤツプの上面中央部に取付けられて前記冷却
   材採取管及び前記ガス供給管を集束する集束部材
   と、前記集束部材の上に設けられた把持部と、前
   記冷却材採取管にて採取された冷却材の放射能を
   測定する手段とからなる燃料破損検出装置。