JPH0634789A - 燃料棒破損検出用採水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アウタキャップとインナキャップの間の溢れ空
気の通路をスペーサまたは筒状空間部により確保し、燃
料棒破損検出用採水装置が正しく装着され、機能する場
合は、これを容易に確認できる燃料棒破損検出用採水装
置を提供する。 【構成】上部格子板９に当接して下端四隅に切欠き部12
を有し、内部に燃料集合体１のチャンネルボックス６の
上端に当接して上部を被冠するするインナキャップ11を
配設したアウタキャップ20と、アウタキャップ20に液密
に連通した給気管13およびアウタキャップ20を液密に貫
通しインナキャップ11と空隙15を保ちながら貫通して燃
料集合体１内に挿入される採水管14を備えた燃料棒破損
検出用採水装置において、アウタキャップ20の内側でイ
ンナキャップ11との間にスペーサ23を設けたことを特徴
とする。またアウタキャップ26の内側四隅に切込み部12
と連通する筒状空間部27を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の炉心に装荷さ
れた燃料集合体における燃料棒の破損を検出する際に用
いられる燃料棒破損検出用採水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉で用いられる燃料集合体は複数本
の燃料棒で構成され、この燃料棒は被覆管の中に多数の
核燃料ペレットを充填して構成されている。若しも前記
被覆管が破損して亀裂が生ずると、この亀裂から放射能
が漏洩するため、燃料集合体に対して適時、放射能の漏
洩を検出することにより燃料棒の破損検査を実施してい
る。

【０００３】図７の一部切欠き縦断面図と図８の要部拡
大縦断面図、および図９の図８におけるＣ−Ｃ矢視断面
図は、図示しない原子炉圧力容器内における燃料集合体
１と、この燃料集合体１の上部に装着した燃料棒破損検
出用採水装置２を示したものである。

【０００４】燃料集合体１は複数本の燃料棒３と、この
燃料棒３の上端と下端に夫々取付けた上部タイプレート
４および下部タイプレート５と、さらに周囲を覆うチャ
ンネルボックス６から構成されている。

【０００５】燃料棒３は、核燃料の二酸化ウランペレッ
トをジルコニウムライナ被覆管で覆ったものであり、図
示しない原子炉圧力容器で冷却材７の充填された炉心内
において、炉心支持板８の開口部に前記下部タイプレー
ト６を係合させながら、チャンネルボックス６を上部格
子板９の開口部に間隙を保持しながら挿通させ、チャン
ネルボックス６の上端を上部格子板９よりも上方に位置
させて多数体支持される。

【０００６】一方、燃料棒破損検出用採水装置２は、燃
料棒３の被覆管に亀裂が生じて、この亀裂から過大な放
射能が漏洩しているか否かの検出を、通常４体の燃料集
合体１を一組として同時に実施する装置で、原子炉を停
止した状態で使用される。

【０００７】この燃料棒破損検出用採水装置２は、角蓋
状のアウタキャップ10、およびアウタキャップ10の内部
に垂直、水平方向に若干の遊びをもって設置された、同
じく角蓋状の４個のインナキャップ11（11ａ〜11ｄ）で
なり、アウタキャップ10の下端部四隅には切欠き部12
（12ａ〜12ｂ）が設けられている。

【０００８】さらに上部には、給気管13が液密に接続さ
れると共に採水管14がアウタキャップ10を液密に貫通
し、さらにインナキャップ11と空隙15を保ちながら貫通
して下方に延設されている。またアウタキャップ10の上
端には上部格子板９に装着、取外しの際の把手16が設け
てある。なお、図面中の符号17は気泡を示す。

【０００９】この燃料棒破損検出用採水装置２で燃料棒
３の破損の検出を行う場合には、先ず燃料棒破損検出用
採水装置２を採水位置に装着し、インナキャップ11の個
数に合せて縦横２体ずつ計４体の燃料集合体１を一括
し、これらの燃料集合体１に被冠させながらアウタキャ
ップ10を上部格子板９の上面に当接させる。

【００１０】また各インナキャップ11ａ〜11ｄは、夫々
被冠した各燃料集合体１のチャンネルボック６の上端
に、上部タイプレート４を囲繞して密接される。この時
に採水管14の開口した先端はチャンネルボックス６の中
に挿入され、アウタキャップ10およびインナキャップ11
内には冷却材７が充満される。

【００１１】燃料棒破損検出用採水装置２が正しい採水
位置に装着されると、次に給気管13を通じてアウタキャ
ップ10内に圧縮空気を送り込み、これにより圧縮空気は
アウタキャップ10内の冷却材７を加圧、排除して、徐々
にアウタキャップ10内の冷却材７の水位を押し下げる。

【００１２】この結果、冷却材７の水位がインナキャッ
プ11の上端より下がれば、インナキャップ11に連なる燃
料集合体１の内と外で冷却材７は分離されることにな
る。その後に圧縮空気は、空隙15を介してインナキャッ
プ11（11ａ〜11ｄ）の中にも入り、同様に冷却材７を排
除するため、インナキャップ11の内と外での冷却材７の
水位は変わらない。

【００１３】さらに、冷却材７の水位低下を続けると、
冷却材７の水位はやがてアウタキャップ10の切欠き部12
（12ａ〜12ｄ）の上端より低くなる。これにより、イン
ナキャップ11（11ａ〜11ｄ）の外の冷却材を押し下げた
圧縮空気は、その一部が切欠き部12（12ａ〜12ｄ）から
アウタキャップ10の外に流出するが、その時に、この溢
れた圧縮空気は気泡17となって上昇する。

【００１４】従って、前記アウタキャップ10の下端部四
隅の切欠き部12ａ〜12ｄの夫々から気泡17が均等に流出
してくることが、図示しない原子炉圧力容器内における
冷却材７の液面において認められれば、燃料棒破損検出
用採水装置２が正しい位置に装着されて、冷却材７が燃
料集合体１の内と外とに分離されたことが分る。

【００１５】このようにして、燃料集合体１内における
冷却材７が燃料集合体１外と隔離されたことが確認され
たら、所定時間経過した後に、採水管14を通じてチャン
ネルボックス６内の冷却材７を試料水として採取する。

【００１６】これにより試料水は、燃料集合体１の外か
らの不純物が入り込むことがなく採取でき、この試料水
を別途分析することにより、若しも当該燃料集合体１内
の燃料棒３の被覆管等に亀裂が生じて、この亀裂を通し
て放射性物質がチャンネルボックス６内に漏洩している
場合には、その放射能濃度を正確に把握することができ
る。

【００１７】従って、この燃料棒破損検出用採水装置２
を用いれば、燃料棒３に生じた破損を早期に発見でき、
これの対処をすることにより燃料集合体１の健全性の維
持を図ることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】燃料棒破損検出用採水
装置２が正しく装着され、冷却材７が燃料集合体１の内
と外とで分離されていることの確認は、アウタキャップ
10の四隅の各切欠き部12ａ〜12ｄから均等に流出する気
泡17を観察することで行う。

【００１９】しかしながら、アウタキャップ10とインナ
キャップ11ａ〜11ｄは、夫々上部格子板９および燃料集
合体１との当接を良好にさせるために、相互間は垂直、
水平方向に若干の遊びをもって取付けられており、例え
ば図８および図９に示すように、アウタキャップ10とイ
ンナキャップ11ａ〜11ｄと間には互いに空気通路24等の
間隔があいている。

【００２０】従って、燃料棒破損検出用採水装置２を装
着した際に、４個のインナキャップ11ａ〜11ｄの内で、
例えば１個のインナキャップ11ａが対角方向にずれて、
インナキャップ11ａの外側面がアウタキャップ10の内側
面に当接した場合には、圧縮空気の流出経路である切欠
き部12ａがインナキャップ11ａにより閉塞されることに
なる。

【００２１】この状態では、たとえ冷却材７が各燃料集
合体１の内と外とで確実に分離されているにもかかわら
ず、各切欠き部12ａ〜12ｄからの気泡17が均等に流出し
ない。すなわち、切欠き部12ｂ〜12ｄからは気泡17が正
常に出るが、切欠き部12ａからは気泡17が流出しない
か、当接の状態により少量しか出ない。

【００２２】これにより作業員は燃料棒破損検出用採水
装置２が正しく装着されてなく、４本中の１本の燃料集
合体１では、その内外で冷却材７の分離が行われていな
いと判断して、試料水の採取を行わない。従って、この
ような現象を呈した場合には、再度、燃料棒破損検出用
採水装置２の装着作業を実施するため、作業員に負担が
加わると共に作業の能率と検出の信頼性が低下するとい
う不具合があった。

【００２３】本発明の目的とするところは、アウタキャ
ップとインナキャップとの間の溢れ空気の通路をスペー
サ、または筒状空間部により確保し、燃料棒破損検出用
採水装置が正しく装着されて、冷却材が燃料集合体の内
と外で分離されている場合は、これを容易に確認できる
燃料棒破損検出用採水装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る燃料棒破損検出用採水装置
は、原子炉格納容器の上部格子板に当接して燃料集合体
の上部を被冠する下端四隅に切欠き部を有するアウタキ
ャップおよびアウタキャップの内部に遊びをもって配設
されて前記燃料集合体のチャンネルボックスの上端に当
接して燃料集合体の上部を被冠するするインナキャップ
と前記アウタキャップに液密に連通する給気管およびア
ウタキャップを液密に貫通して前記インナキャップと空
隙を保ちながら貫通して燃料集合体内に挿入される採水
管を備えた燃料棒破損検出用採水装置において、前記ア
ウタキャップの内側あるいは前記インナキャップの外側
に前記切欠き部と連通する空気通路を形成するスペーサ
を設けたことを特徴とする。

【００２５】また、請求項２記載の発明に係る燃料棒破
損検出用採水装置は、原子炉圧力容器の上部格子板に当
接して燃料集合体の上部を被冠する下端四隅に切欠き部
を有するアウタキャップおよびこのアウタキャップの内
部に遊びをもって配設されて前記燃料集合体のチャンネ
ルボックスの上端に当接して上部を被冠するするインナ
キャップと前記アウタキャップに液密に連通する給気管
およびアウタキャップを液密に貫通して前記インナキャ
ップと空隙を保ちながら貫通して燃料集合体内に挿入さ
れる採水管を備えた燃料棒破損検出用採水装置におい
て、前記アウタキャップの内側四隅に前記切欠き部と連
通する筒状空間部を設けたことを特徴とする。

【００２６】

【作用】請求項１記載の発明は、燃料集合体が支持され
ている上部格子板上に燃料棒破損検出用採水装置が装着
され、アウタキャップが上部格子板に当接して燃料集合
体の上部を被冠し、かつインナキャップがチャンネルボ
ックスの上端に密接する際に、前記インナキャップが対
角方向にずれるような事象が発生した場合でも、インナ
キャップの外側面とアウタキャップの内側面は、スペー
サにより密着しない。

【００２７】すなわち、インナキャップの外側面とアウ
タキャップの内側面の間にはスペーサによる空気通路が
形成され、この空気通路はアウタキャップの切欠き部に
連通することから、溢れ空気の通路が確保されるために
切欠き部からの気泡流出が支障なく行われ、原子炉圧力
容器外からの作業員による燃料棒破損検出用採水装置の
装着確認が容易にできる。

【００２８】請求項２記載の発明では、インナキャップ
がチャンネルボックスの上端に密接する際にインナキャ
ップが対角方向にずれて、インナキャップの外側面とア
ウタキャップの内側面が密接するような事象が発生した
場合にも、アウタキャップの内側四隅に形成された筒状
空間部により切欠き部と連通する溢れ空気の通路が確保
される。これにより切欠き部からの圧縮空気の気泡流出
が支障なく行われるので、燃料棒破損検出用採水装置の
装着確認が容易にできる。

【００２９】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。なお上記した従来技術と同じ構成部分について
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。第１実施例
において、図１は一部切欠き縦断面図、図３は図１のＡ
−Ａ矢視断面図で、図４は燃料棒破損検出用採水装置の
原子炉圧力容器内における作業状態を示す正面図であ
る。

【００３０】燃料集合体１は、図示しない原子炉圧力容
器内で上部格子板９および炉心支持板８により支持され
る。この燃料集合体１はチャンネルボックス６の内部に
多数の燃料棒３が収納されて構成され、また燃料棒３は
二酸化ウランによる核燃料ペレットを多数、被覆管内に
装填したものである。

【００３１】燃料棒３の被覆管の破損を検出するショッ
ピング装置と呼ばれる燃料棒破損検出用装置は、燃料棒
破損検出用採水装置18と、制御装置19からなり、この燃
料棒破損検出用採水装置18はアウタキャップ20と、その
内部に垂直、水平方向に若干の遊びを持って２列に４個
設けられたインナキャップ11ａ〜11ｄと、給気管13およ
び採水管14から構成されている。

【００３２】前記アウタキャップ20は、原子炉圧力容器
内で隣接して配列された４体の燃料集合体１の、上部格
子板９上に突出する部分を内包する容積を有し、その下
端面は前記上部格子板９に当接可能としている。またア
ウタキャップ20の上部には把手16が取り付けられ、この
把手16は燃料交換装置21に把持される。

【００３３】さらに、４個のインナキャップ11ａ〜11ｄ
の夫々は、上部タイプレート４の上部で各燃料集合体１
の上部に取り付けられて、これを囲繞する容積を有し、
夫々の下端面はチャンネルボックス６の上端に密接可能
としている。

【００３４】一方、制御装置19は作業フロア22に設置さ
れていて、前記１本の給気管13および４本の採水管14が
接続されている。給気管13は延在されてアウタキャップ
20の上部に接続され、また４本の採水管14も同様に延在
されてアウタキャップ20および各インナキャップ11ａ〜
11ｄを順次貫通して、その先端部は４個のインナキャッ
プ11ａ〜11ｄの先で開口している。

【００３５】この採水管14は、アウタキャップ20との貫
通部は密封されているのに対して、インナキャップ11ａ
〜11ｄとの貫通部は空隙15により密封されず、インナキ
ャップ11ａ〜11ｄの下端面がチャンネルボックス６に当
接した際に、インナキャップ11ａ〜11ｄ内とアウタキャ
ップ20内とは空隙15により連通状態となっている。

【００３６】なお、アウタキャップ20の内側で、各イン
ナキャップ11ａ〜11ｄの外側面と対峙する面には、突起
したスペーサ23が配設されると共に、アウタキャップ20
の下端部四隅には切欠き部12ａ〜12ｄが設けられて構成
されている。

【００３７】次に、上記構成による作用について説明す
る。原子炉を停止した後に原子炉圧力容器を開けて、燃
料交換装置21により把手16を把持し、燃料棒破損検出用
採水装置18を原子炉圧力容器内の冷却材７中に沈降させ
る。この燃料棒破損検出用採水装置18は、アウタキャッ
プ20の内部に隣接する４体の燃料集合体１の上部を内包
させ、このアウタキャップ20の下端面が上部格子板９に
当接した状態で停止させる。

【００３８】この時に各インナキャップ11ａ〜11ｄの下
端面もチャンネルボックス６の上部に密接する。その後
に制御装置19からアウタキャップ20内に給気管13を介し
て圧縮空気を給送する。この圧縮空気の供給によりアウ
タキャップ20内およびインナキャップ11ａ〜11ｄ内の冷
却材７が押圧、排除されて圧縮空気と置換され、アウタ
キャップ20内およびインナキャップ11ａ〜11ｄ内におけ
る冷却材７の水位は徐々に降下する。

【００３９】冷却材７の水位がインナキャップ11ａ〜11
ｄの上端より下がれば、このインナキャップ11ａ〜11ｄ
に連なる燃料集合体１の内と外で冷却材７が分離される
ことになる。

【００４０】さらに、冷却材７の水位が低下すると、ア
ウタキャップ20内における冷却材７の水位はやがてアウ
タキャップ20の切欠き部12ａ〜12ｄの位置まで到達し、
圧縮空気の一部はアウタキャップ20の内側と各インナキ
ャップ11ａ〜11ｄとの間の空気通路24を経由して、切欠
き部12ａ〜12ｄから気泡17となってアウタキャップ20の
外に流出するようになる。

【００４１】この構成によれば、図１と図３に示すよう
に４個のインナキャップ11ａ〜11ｄの内、例えば１個の
インナキャップ11ａが、対角方向にずれるような事象が
生じても、アウタキャップ20の内側面にはインナキャッ
プ11ａ〜11ｄの外側面と対峙する突出したスペーサ23が
介在している。

【００４２】これにより、アウタキャップ20の内側面と
インナキャップ11ａの外側面の間には切欠き部12ａに通
じる圧縮空気の流出経路である空気通路24が確保され
て、各切欠き部12ａ〜12ｄから均等した気泡17を流出さ
せることができる。

【００４３】この状態は原子炉圧力容器の外にいる作業
員により冷却材７の液面で容易に認識できるので、燃料
棒破損検出用採水装置18の正常な装着と、燃料集合体１
内で冷却材７が燃料集合体１の内外に分離されているこ
との確認がされる。

【００４４】従って、所定時間経過した後に、採水管14
を通じて各燃料集合体１のチャンネルボックス６内の冷
却材７（試料水）を採取し、この試料水中の放射能濃度
を測定して、当該燃料集合体１における燃料棒３の破損
の有無の検出ができる。

【００４５】なお、上記実施例では、１個のインナキャ
ップ11ａがずれた場合について説明したが、他のインナ
キャップ11ｂ〜11ｄの夫々、および個数に関係なくずれ
た場合にも、同様の作用効果が得られる。

【００４６】またアウタキャップ20の下端部四隅の切欠
き部12ａ〜12ｄに通じる圧縮空気の流出通路である空気
通路24を確保するために、アウタキャップ20の内側面に
突出したスペーサ23を設けているが、他の実施例として
実施例とは逆に前記スペーサ23をインナキャップ11ａ〜
11ｄの外側面に配設しても良い。

【００４７】さらに、スペーサ23の形状については、空
気の流出を妨げず空気通路24を確保する範囲で種々変更
し、アウタキャップ20内に配設したインナキャップ11の
保持構成を変えても、上記第１実施例と同様の作用と効
果が得られるものである。

【００４８】第２実施例において、図２は一部切欠き縦
断面図、図５は図２のＢ−Ｂ矢視断面図で、図６は燃料
棒破損検出用採水装置の原子炉圧力容器内における作業
状態を示す正面図である。

【００４９】燃料棒破損検出用採水装置25の主要部分
は、上記第１の発明とほぼ同様にアウタキャップ26と、
その内部に垂直、水平方向に若干の遊びをもって２列に
４個設けられたインナキャップ11ａ〜11ｄと、給気管13
および採水管14から構成されているので、第２の発明と
して相違している部分について詳細に説明する。

【００５０】アウタキャップ26は、原子炉圧力容器内で
隣接して配列された４体の燃料集合体１の上部格子板９
上に突出する部分を内包すると共に、下端面は前記上部
格子板９に当接可能として、この下端四隅には切欠き部
12，12ａ〜12ｂが設けられいる。

【００５１】また内部に設置した４個のインナキャップ
11ａ〜11ｄの夫々は、上部タイプレート４の上部で各燃
料集合体１の上部を内包するように取り付けられて、夫
々の下端面はチャンネルボックス６の上端に密接可能と
している。

【００５２】さらに、アウタキャップ26の内側四隅に
は、前記切欠き部12，12ａ〜12ｂと連通する筒状空間部
27，27ａ〜27ｄが設けられていて、アウタキャップ26内
からの溢れ空気の通路を形成した構成としている。

【００５３】上記構成による作用としては、図５に示す
ように例えば、燃料棒破損検出用採水装置25の装着時に
インナキャップ11ａの位置がずれて、その外側面がアウ
タキャップ26の内側面に密接した場合には、他のインナ
キャップ11ｂ〜11ｄの外側と異なり空気通路24が確保で
きない。

【００５４】しかしながら、溢れ空気は筒状空間部27ａ
を経由して切欠き部12ａから容易に流出するので、４個
所の切欠き部12ａ〜12ｂからは均等に気泡17が流出させ
ることができる。

【００５５】この状態は原子炉圧力容器の外にいる作業
員により冷却材７の液面で容易に認識できるので、燃料
棒破損検出用採水装置25の正常な装着と、各燃料集合体
１において冷却材７が燃料集合体１の内外に分離されて
いることの確認ができ、試料水の採取と放射能濃度を測
定して、当該燃料集合体１における燃料棒３の破損の有
無の検出ができる。

【００５６】

【発明の効果】以上本発明によれば、従来の燃料棒破損
検出用採水装置の構成に軽微な設計変更を行うことで、
燃料棒破損検出用採水装置の正常な装着と、試料水採取
体勢の完了の確認が容易で確実に行えるので、作業員の
負担軽減と燃料棒破損検出作業の効率および信頼性が向
上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の燃料棒破損検出用採
水装置の一部切欠き縦断面図。

【図２】本発明に係る第２実施例の燃料棒破損検出用採
水装置の一部切欠き縦断面図。

【図３】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【図４】本発明に係る第１実施例の燃料棒破損検出用採
水装置の作業状態を示す正面図。

【図５】図２におけるＢ−Ｂ矢視断面図。

【図６】本発明に係る第２実施例の燃料棒破損検出用採
水装置の作業状態を示す正面図。

【図７】従来の燃料棒破損検出用採水装置の一部切欠き
縦断面図。

【図８】従来の燃料棒破損検出用採水装置の一部切欠き
要部拡大縦断面図。

【図９】図８におけるＣ−Ｃ矢視断面図。

【符号の説明】

１…燃料集合体、２，18，25…燃料棒破損検出用採水装
置、３…燃料棒、４…上部タイプレート、５…下部タイ
プレート、６…チャンネルボックス、７…冷却材、８…
炉心支持板、９…上部格子板、10，20，26…アウタキャ
ップ、11，11ａ〜11ｄ…インナキャップ、12，12ａ〜12
ｄ…切欠き部、13…給気管、14…採水管、15…空隙、16
…把手、17…気泡、19…制御装置、21…燃料交換装置、
22…作業フロア、23…スペーサ、24…空気通路、27，27
ａ〜27ｄ…筒状空間部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器の上部格子板に当接して
   燃料集合体の上部を被冠する下端四隅に切欠き部を有す
   るアウタキャップおよびこのアウタキャップの内部に遊
   びをもって配設されて前記燃料集合体のチャンネルボッ
   クスの上端に当接して上部を被冠するするインナキャッ
   プと前記アウタキャップに液密に連通する給気管および
   アウタキャップを液密に貫通して前記インナキャップと
   空隙を保ちながら貫通して燃料集合体内に挿入される採
   水管を備えた燃料棒破損検出用採水装置において、前記
   アウタキャップの内側と前記インナキャップの外側の間
   に前記切欠き部と連通する空気通路を形成するスペーサ
   を設けたことを特徴とする燃料棒破損検出用採水装置。
2. 【請求項２】 原子炉圧力容器の上部格子板に当接して
   燃料集合体の上部を被冠する下端四隅に切欠き部を有す
   るアウタキャップおよびこのアウタキャップの内部に遊
   びをもって配設されて前記燃料集合体のチャンネルボッ
   クスの上端に当接して上部を被冠するするインナキャッ
   プと前記アウタキャップに液密に連通する給気管および
   アウタキャップを液密に貫通して前記インナキャップと
   空隙を保ちながら貫通して燃料集合体内に挿入される採
   水管を備えた燃料棒破損検出用採水装置において、前記
   アウタキャップの内側四隅に前記切欠き部と連通する筒
   状空間部を設けたことを特徴とする燃料棒破損検出用採
   水装置。