JP2007240357A - Automatic inspection device for surface contamination density of fuel rod and inspection method - Google Patents

Automatic inspection device for surface contamination density of fuel rod and inspection method Download PDF

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隆司 大橋
Kazutoshi Tokai
和俊 渡海
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly inspect all fuel rods on whether their all surfaces are contaminated or not without requiring any hands when carrying out the fuel rods from a first-kind controlled area to a second-kind controlled area, while also dispensing with a stock yard. <P>SOLUTION: This automatic inspection device for surface contamination density of fuel rods comprises a carrier, a plurality of α-ray measuring parts, and a contamination density evaluation part. The carrier carries the fuel rods lengthwise thereof with the fuel rods mounted on a roller device whose rotation is controlled. The plurality of α-ray measuring parts are disposed on a plurality of places on the carrier to measure α rays emitted from the surfaces of the fuel rods, and a plurality of α-ray sensors are disposed so that their detection ends form a cylinder through whose inner hole the fuel rods are to pass. Necessary α-ray measurement is performed when the fuel rods pass therethrough and when they do not pass. The evaluation part evaluates the density of contamination caused by nuclear fissile material on fuel rod surfaces according to a prescribed procedure based on measurement values at the time of passage of the fuel rods and at the time of non-passage thereof from at least one of the measuring parts. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置と検査方法に関し、特に燃料棒の表面の核***性物質による汚染密度を、表面から放出されるα線を直接法により測定することにより自動的に検査する装置と、検査方法に関する。   The present invention relates to an automatic inspection device and inspection method for the surface contamination density of a fuel rod, and more particularly, the contamination density due to fissile material on the surface of a fuel rod is automatically measured by directly measuring α rays emitted from the surface. The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method.

原子炉用のウラン燃料をある特定の管理区域から別の種類の管理区域に搬出する際や、その他完成検査等においては、その表面の核***性物資による汚染密度が一定の基準値以下であることを検査することが義務付けられている。
以下、製造時を例に挙げて、このことを詳しく説明する。 When transporting uranium fuel for nuclear reactors from a specific control area to another type of control area, or in other final inspections, the contamination density of fissile material on the surface must be below a certain standard value. It is obliged to inspect.
Hereinafter, this will be described in detail with reference to the case of manufacturing.

原子炉用のウラン燃料においては、第１種管理区域において被覆管内へのウランペレットを積み重ねた装填がなされ、その他ヘリウムの充填、スプリングの装着等がなされた後、被覆管の端栓の完全な密封溶接が行われる。端栓の完全な密封溶接がなされた後の被覆管、即ち燃料棒は、その表面が放射性物質、例えばウラン等の核***性物質、による汚染を極力防止するため、出来るだけ速やかに第２種管理区域に搬出される。   In uranium fuel for nuclear reactors, the uranium pellets are stacked and loaded in the type 1 control area, and after helium is filled and springs are mounted, the end plugs of the cladding tube are completely closed. Seal welding is performed. After the end plug is completely sealed and welded, the surface of the fuel rod, that is, the fuel rod, is controlled as quickly as possible in order to prevent contamination of the surface with radioactive materials such as fissile materials such as uranium. It is carried out to the area.

ここに、第１種管理区域とは、密封されていないウランを取り扱う区域であり、このため物品の取り扱いを含め放射線環境の管理が要求される。第２種管理区域とは、密封されたウランを取り扱う区域であり、外部線量の管理だけが要求される。
また、第１種管理区域にあった物品を第２種管理区域へ搬出する際には、その表面の核***性物質による汚染密度が法に定める基準値以下、具体的には０．４Ｂｑ／ｃｍ２（１Ｂｑとは放射性壊変が１秒に１個）以下、であることを確認するため、表面から放出されるα線の検査がなされている。 Here, the first type management area is an area where unsealed uranium is handled. Therefore, management of the radiation environment including handling of articles is required. Type 2 control area is an area where sealed uranium is handled, and only external dose control is required.
In addition, when an article that was in the first type management area is carried out to the second type management area, the contamination density of the fissile material on the surface is below the standard value stipulated by law, specifically 0.4 Bq / cm. In order to confirm that it is 2 or less (1Bq is one radioactive decay per second) or less, α rays emitted from the surface are inspected.

しかし、前記基準値はあくまでも物品を第２種管理区域へ搬出する際の可否を決める値として定めたものであり、第２種管理区域へ搬出された燃料棒を原子炉で使用するためには、前記の基準値とは別に定められたさらに厳しい基準値以下、具体的には０．００４Ｂｑ／ｃｍ２以下、であることとされている。
なお、参考までに記すならば、第１種管理区域と第２種管理区域とは、より一層の安全性の確保、管理の都合等の面から管理区域を加工事業者がさらに細かく分類した概念であり、密封された部品を取扱う区域を第２種管理区域とし、それ以外の管理区域を第１管理区域と定めているものである。このため、第１種管理区域から管理区域外へ搬出する場合も、表面汚染密度に限定すれば同じ基準値となる。 However, the reference value is determined as a value that determines whether or not the article is carried out to the second type management area, and in order to use the fuel rod carried out to the second type management area in the nuclear reactor. It is supposed that it is below a stricter reference value determined separately from the reference value, specifically 0.004 Bq / cm 2 or less.
In addition, if it mentions for reference, the 1st type management area and the 2nd type management area are the concept that the processing company further classifies the management area from the aspect of ensuring further safety and convenience of management. The area where the sealed parts are handled is defined as the second type management area, and the other management area is defined as the first management area. For this reason, when carrying out from a 1st type management area outside a management area, if it limits to a surface contamination density, it will become the same reference value.

ただし、測定そのものに必要な時間、バックグラウンドから生じる制約等のため、前記の用途等における実用上技術的に直接法で測定可能な表面汚染密度の基準値の下限は０．１Ｂｑ／ｃｍ２台とされている。このため、現在は第１種管理区域にあった燃料棒を第２種管理区域へ搬出する際の検査は、燃料棒の表面の物質をスミヤ濾紙と言われる清浄な布や紙等で拭き取り、そのスミヤ濾紙から放出されるα線を固定式の低バックグラウンド放射能測定装置で測定して検査する間接的な方法（スミヤ法）が使用されている（非特許文献１）。
また、第２種管理区域に搬出された燃料棒は、さらに外観検査、燃料集合体への組込み、燃料集合体としての検査等がなされることとなる。
ＷＯ ２００４／０５９６５６ Ａ１ ＪＩＳ Ｚ ４５０４ However, due to the time required for the measurement itself and restrictions arising from the background, etc., the lower limit of the standard value of the surface contamination density that can be measured by the direct method in practical use in the above-mentioned applications is 0.1 Bq / cm 2 units It is said that. For this reason, the inspection when carrying out fuel rods that were currently in the Type 1 management area to the Type 2 management area is to wipe off the material on the surface of the fuel rods with a clean cloth or paper called smear filter paper, An indirect method (Sumia method) in which α rays emitted from the smear filter paper are measured and inspected with a fixed low background radioactivity measuring device is used (Non-Patent Document 1).
Further, the fuel rods transported to the second type management area are further subjected to appearance inspection, incorporation into the fuel assembly, inspection as a fuel assembly, and the like.
WO 2004/059656 A1 JIS Z 4504

しかしながら、スミヤ法は、燃料棒表面を拭いたスミヤ濾紙を試料として別途設置された低バックグラウンド放射能測定装置で検査する方法であるため、手間と時間がかかるだけでなく、検査結果が出るまで検査対象の燃料棒を保管しておく必要がある。そのため、封詰溶接速度、スミヤ法での測定に要する時間等にもよるが、第１種管理区域内に数十本から数百本の燃料棒を保管しておく場所（ストックヤード）が必要である。
また、スミヤ法は本来的には抜き取り検査に近く、特に作業員による拭取りの習熟度の相違、個人差等を考慮した場合にはなおさらその傾向が強くなる。
また、検査の完全性という面からは、多数の燃料棒の全数かつ全面を検査することが望ましい。 However, the smear method is a method of inspecting the smear filter paper with the fuel rod surface wiped off as a sample using a low background radioactivity measuring device, so it takes time and effort, and until the test results are obtained. It is necessary to keep the fuel rods to be inspected. Therefore, depending on the sealing welding speed, the time required for the measurement by the smear method, etc., a place (stock yard) where tens to hundreds of fuel rods are stored in the Type 1 control area is required. It is.
In addition, the smear method is essentially close to a sampling inspection, and this tendency becomes even more pronounced especially when differences in wiping skills by workers and individual differences are taken into account.
Further, from the aspect of inspection completeness, it is desirable to inspect the entire number and the entire surface of many fuel rods.

このため、燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域又は管理区域外に搬出する際に、人手がかからず、また速やかに表面汚染を検査することが可能であり、ひいては第１種管理区域内にストックヤードを設ける必要がなくなる技術の開発が望まれていた。
またこの際、多数の燃料棒の全数かつ全面を、容易かつ迅速に検査することが可能な技術の開発が望まれていた。
以上の他、どの様な目的であれ、原子炉用の多数のウラン燃料の表面の核***性物質による汚染密度が一定の基準値以下であることを検査する際に、全数かつ全面を、容易かつ迅速に検査することが可能な技術の開発が望まれていた。 For this reason, when the fuel rod is carried out from the first type management area to the second type management area or out of the management area, it is possible to inspect the surface contamination quickly and without manual intervention. Development of technology that eliminates the need for a stockyard in the seed management area has been desired.
At this time, it has been desired to develop a technique capable of easily and quickly inspecting the entire number and the entire surface of a large number of fuel rods.
In addition to the above, when inspecting that the contamination density of fissile materials on the surface of a large number of uranium fuels for nuclear reactors is below a certain reference value, all and the entire surface can be easily and Development of a technique capable of prompt inspection has been desired.

本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、燃料棒表面の核***性物質による汚染の密度を、燃料棒を搬送する装置にα線センサーの対（組）を複数設置し、燃料棒表面の汚染密度を測定していない時にはバックグラウンドのα線を測定することにより、直接法で多数の燃料棒の全数かつ全面を、容易かつ迅速に検査することを可能としたものである。
以下、各請求項の発明を説明する。 The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems. The density of contamination by fissile material on the surface of the fuel rod is determined, and a plurality of pairs (sets) of α-ray sensors are provided in a device for transporting the fuel rod. Installed and measured the background α-rays when the density of contamination on the fuel rod surface is not measured, making it possible to easily and quickly inspect the total number and the entire surface of many fuel rods by the direct method. Is.
The invention of each claim will be described below.

請求項１に記載の発明は、
搬送装置と、複数のα線測定部と、汚染密度評価部とを有している燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置であって、
前記搬送装置は、回転が制御されたローラ装置上に燃料棒を載せ、さらに燃料棒をその長さ方向に搬送するものであり、
前記複数のα線測定部は、燃料棒の表面から放出されるα線を測定するために前記搬送装置の搬送方向の複数箇所に配置され、かつ複数個のα線センサーがその検出端が内部の孔を燃料棒が通過することとなる円筒を形成するように配置されてなり、
前記汚染密度評価部は、前記複数のα線測定部の少なくとも１つにおける燃料棒が前記α線センサーの先端を通過していない時における測定値と、燃料棒が通過している時における測定値とを基に、燃料棒表面の核***性物質による汚染の密度を所定の手順で評価するものである、
ことを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置である。 The invention described in claim 1
An automatic inspection device for the surface contamination density of a fuel rod having a conveying device, a plurality of α-ray measurement units, and a contamination density evaluation unit,
The transport device is a device that places a fuel rod on a roller device whose rotation is controlled, and further transports the fuel rod in its length direction,
The plurality of α-ray measuring units are arranged at a plurality of locations in the transport direction of the transport device in order to measure α-rays emitted from the surface of the fuel rod, and a plurality of α-ray sensors have detection ends inside. Arranged so as to form a cylinder through which the fuel rod passes.
The contamination density evaluation unit includes a measured value when the fuel rod in at least one of the plurality of α-ray measuring units does not pass through the tip of the α-ray sensor, and a measured value when the fuel rod passes. Based on the above, the density of contamination by fissile material on the surface of the fuel rod is evaluated by a predetermined procedure.
This is an automatic inspection device for the surface contamination density of fuel rods.

本請求項の発明においては、燃料棒の表面の核***性物質による汚染密度の検査が、表面から放出されるα線とバックグラウンドのα線を、スミヤ法でなく直接法で測定する検査により行われる。
ここに、α線測定部は複数箇所に配置され、複数のセンサーが燃料棒の複数箇所からのα線を測定し、また燃料棒がセンサーの先端を通過していない時にはバックグラウンドのα線を測定し、後で具体的に説明する「所定の手順で評価する」ため、測定精度が向上する。即ち、バックグラウンドのα線があり、また燃料棒表面の単位面積から放出されるα線の個数が少なくても、燃料棒表面から放出されるα線の個数を正確に測定可能となる。 In the claimed invention, the contamination density of the surface of the fuel rod with the fissile material is inspected by an inspection in which the α ray emitted from the surface and the background α ray are measured not by the smear method but by the direct method. Is called.
Here, α-ray measuring units are arranged at a plurality of locations, a plurality of sensors measure α-rays from a plurality of locations of the fuel rods, and when the fuel rods do not pass through the sensor tips, Since measurement is performed and “evaluation is performed according to a predetermined procedure” which will be described in detail later, the measurement accuracy is improved. That is, even if there is a background α-ray and the number of α-rays emitted from the unit area of the fuel rod surface is small, the number of α-rays emitted from the fuel rod surface can be accurately measured.

その結果、検査の合否の基準値が低い値であっても、直接法を使用して燃料棒表面の核***性物質による汚染が基準値以下であるか否かの検査を容易に行うことが可能となる。
なお、バックグラウンドのα線の測定は、「少なくとも１つ」のα線測定部が測定するのではなく、目下燃料棒がα線センサーの先端を通過していないため燃料棒の表面汚染密度を測定していない状態のα線測定部「全て」がバックグラウンドのα線を測定している様になされていることが好ましい。
また、燃料棒は搬送装置で運ばれており、α線測定部は搬送装置の搬送方向に設置され、そのセンサーが形成する円筒の内部を通過するため、全数かつ全周の検査が可能であり、さらに順に搬送されて来る多数の燃料棒の全数を迅速かつ容易に測定可能となる。 As a result, even if the standard value for pass / fail inspection is low, the direct method can be used to easily check whether the fuel rod surface contamination by fissile material is below the standard value. It becomes.
Note that the background α-rays are not measured by the “at least one” α-ray measuring unit, but because the fuel rods are not passing through the tip of the α-ray sensor, the surface contamination density of the fuel rods is measured. It is preferable that the α ray measurement unit “all” in a state where measurement is not performed measures the background α ray.
In addition, the fuel rods are transported by the transport device, and the α-ray measuring unit is installed in the transport direction of the transport device and passes through the inside of the cylinder formed by the sensor, so the entire number and the entire circumference can be inspected. Further, it becomes possible to quickly and easily measure the total number of the many fuel rods that are sequentially conveyed.

ここに、「所定の手順で評価する」とは、例えば以下の様な手順である。
α線測定部は、α線センサーの先端を燃料棒が通過しているか否かに無関係に、常時α線を測定している。このため、燃料棒がα線センサーの先端を通過していないときにはバックグラウンドのα線を測定し、通過している時には燃料棒の表面から放出されるα線をも併せて測定している。α線の全計数量をＡ個とし、前者の計数量をＢ個とし、さらに燃料棒が通過する時間（ｔ）の全測定時間に対する比率をｒｔとすれば、全測定時間中におけるバックグラウンドのα線の計数量はＢ／（１−ｒｔ）個となる。このため、燃料棒表面から放出されるα線は、ｔ時間当たり｛Ａ−Ｂ／（１−ｒｔ）｝個となる。 Here, “evaluating by a predetermined procedure” is, for example, the following procedure.
The α ray measurement unit constantly measures α rays regardless of whether or not the fuel rod passes through the tip of the α ray sensor. For this reason, when the fuel rod does not pass the tip of the α-ray sensor, the background α-ray is measured, and when it passes, the α-ray emitted from the surface of the fuel rod is also measured. the total count rates of α rays and A-number, the former count rates were the B-number, if the ratio between r t for further total measurement time period in which the fuel rods pass through (t), the background in the total measurement time The amount of α rays counted is B / (1−r t ). Thus, alpha rays emitted from the fuel rod surfaces, t per hour {A-B / (1- r t)} becomes pieces.

以上の他、後で説明するセンサーの不感帯の存在があるため、必要な修正を行なって、燃料棒表面からの単位面積当たりのα線の放出量が求められることとなる。さらに、求められた放出量が予め定められている許容量以内であるか等の判断もなされたりすることとなる。
実際には、複数台、例えば４台のα線測定部を使用するため、計数量は４倍となり、測定限界は大きく向上することとなる。
この様に、バックグラウンドの測定は、燃料棒表面から放出されるα線測定部を使用して行うため、燃料棒と同じ場所、同じ時間で測定することとなり、精度が高くなる。 In addition to the above, since there is a dead zone of the sensor, which will be described later, necessary corrections are made, and the amount of α rays emitted from the fuel rod surface per unit area is obtained. In addition, it may be determined whether or not the calculated release amount is within a predetermined allowable amount.
Actually, since a plurality of, for example, four α-ray measuring units are used, the counting amount is quadrupled, and the measurement limit is greatly improved.
As described above, since the background is measured using the α ray measuring unit emitted from the surface of the fuel rod, the measurement is performed at the same place and at the same time as the fuel rod, and the accuracy is improved.

以上の構成により、専用のバックグラウンドα線測定部を装備しなくてすみ、設備費を低減することが可能となる。
ただし、専用のバックグラウンドα線測定部をも装備していてもよいのはもちろんである。
なお、「ローラ装置」とは、ローラを使用して燃料棒を長さ方向に搬送し、円筒形のα線測定部を通過させる装置を指す。 With the above configuration, it is not necessary to equip a dedicated background α-ray measuring unit, and the facility cost can be reduced.
Of course, a dedicated background α-ray measurement unit may also be provided.
The “roller device” refers to a device that transports fuel rods in the length direction using rollers and passes them through a cylindrical α-ray measuring unit.

請求項２に記載の発明は、前記の発明において、
前記複数のα線測定部は、検出端が円筒を形成する様に配置されている複数個のα線センサー相互の隣接箇所が、前記燃料棒に対して占める位相角が各α線測定部で相互に相違している様に配置されていることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置である。 The invention according to claim 2 is the above invention,
The plurality of α-ray measuring units have a phase angle occupied by the adjacent portions of the plurality of α-ray sensors arranged so that detection ends form a cylinder with respect to the fuel rod at each α-ray measuring unit. This is an automatic inspection device for the surface contamination density of fuel rods, which are arranged so as to be different from each other.

各α線測定部においては、各α線センサーの検出端が全体で円筒を形成する様に配置されているが、複数個のα線センサー相互の隣接箇所はα線センサーの取付け条件の都合で不感帯となる。このため、本請求項の発明においては、各α線測定部の不感帯が相互に補完し合う様に、あるいは燃料棒の周囲の測定箇所に死角が発生しない様に、各α線測定部における各α線センサーの隣接箇所が、α線センサーの検出端が形成する円筒の中心に位置する、そして長さ方向に搬送されてくる燃料棒に対して占める位相角が相互に相違する様に、具体的には例えば相互に直交する様にしている。その結果、全周の検査の信頼性も向上する。   In each α-ray measuring unit, the detection ends of each α-ray sensor are arranged so as to form a cylinder as a whole, but the adjacent positions between the plurality of α-ray sensors are due to the mounting conditions of the α-ray sensor. It becomes a dead zone. For this reason, in the invention of this claim, in order that the dead zone of each α-ray measuring unit complement each other, or in order not to generate a blind spot at the measurement location around the fuel rod, each α-ray measuring unit in each α-ray measuring unit Specifically, the adjacent location of the α-ray sensor is located at the center of the cylinder formed by the detection end of the α-ray sensor, and the phase angle occupied by the fuel rods conveyed in the length direction is different from each other. For example, they are orthogonal to each other. As a result, the reliability of the entire circumference inspection is also improved.

請求項３に記載の発明は、前記の発明において、
前記複数のα線測定部の各α線センサーの検出端は、前記搬送装置により搬送される燃料棒の表面からの距離が、０．２ｃｍ〜０．６ｃｍであり、
前記搬送装置が燃料棒を搬送する速度は、１ｃｍ／ｓ〜２０ｃｍ／ｓであることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置である。 The invention according to claim 3 is the above invention,
The detection end of each α-ray sensor of the plurality of α-ray measuring units has a distance from the surface of the fuel rod transported by the transport device of 0.2 cm to 0.6 cm,
The speed at which the transport device transports the fuel rod is 1 cm / s to 20 cm / s, and is an automatic inspection device for the surface contamination density of the fuel rod.

本請求項の発明においては、一般的な送りローラの精度、燃料棒の曲がりや設置の精度、α線の極めて短い飛程を考慮の上、薄く損傷し易いα線測定部の検出端は、燃料棒の表面との距離が０．２ｃｍ〜０．６ｃｍとなるようにしている。なお、第１種管理区域から第２種管理区域への搬出の可否の検査であるならば、下限は０．４ｃｍとすることが、送りローラの精度、燃料棒の曲がりや設置の精度の面から好ましい。
また、搬送装置が燃料棒を搬送する速度は、他の工程、検査の目的、燃料棒表面の汚染密度の基準値、バックグラウンドのα線の程度等にもよるが、１ｃｍ／ｓ（秒）〜２０ｃｍ／ｓ、好ましくは５ｃｍ／ｓ〜２０ｃｍ／ｓとしている。 In the invention of this claim, in consideration of the accuracy of the general feed roller, the bending and installation accuracy of the fuel rod, the extremely short range of the α-ray, the detection end of the α-ray measuring unit that is easily damaged thinly, The distance from the surface of the fuel rod is set to 0.2 cm to 0.6 cm. In addition, if it is an inspection of whether or not it is possible to carry out from the first type management area to the second type management area, the lower limit should be 0.4 cm in terms of feed roller accuracy, fuel rod bending and installation accuracy. To preferred.
The speed at which the transport device transports the fuel rod is 1 cm / s (seconds), although it depends on other processes, the purpose of inspection, the reference value of the contamination density on the surface of the fuel rod, the degree of background α-rays, etc. -20 cm / s, preferably 5 cm / s-20 cm / s.

請求項４に記載の発明は、前記の発明において、
前記α線測定部のα線センサーは、シンチレータであることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置である。 Invention of Claim 4 in the said invention,
The α-ray sensor of the α-ray measuring unit is a scintillator, and is an automatic inspection device for the surface contamination density of fuel rods.

シンチレータであるため、検出器の寸法が小さいにも関わらず、計数率が高く、効率が高く、容易にほぼ全周の検査が可能であり、条件によっては放射性粒子のエネルギー分布等も測定可能である。
シンチレータの種類としては、ＺｎＳ（Ａｇ）を挙げられる。 Because it is a scintillator, it has a high counting rate, high efficiency, and can easily inspect almost the entire circumference despite the small detector size. Depending on the conditions, it can also measure the energy distribution of radioactive particles. is there.
Examples of the scintillator include ZnS (Ag).

請求項５に記載の発明は、前記の発明において、
ウラン燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域又は管理区域外に搬出する際に、搬出可能とされる表面の汚染密度の基準値を保持している搬出基準値保持部と、
前記汚染密度評価部の評価結果と前記搬出基準値保持部の保持する基準値を基に、ウラン燃料棒の第２種管理区域又は管理区域外への搬出の可否を判断する判断部と
を、有していることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置である。 The invention according to claim 5 is the above invention,
An unloading reference value holding unit for holding a reference value of the contamination density of the surface that can be unloaded when the uranium fuel rod is unloaded from the first type management area to the second type management area or outside the management area;
Based on the evaluation result of the contamination density evaluation unit and the reference value held by the carry-out reference value holding unit, a judgment unit that determines whether or not uranium fuel rods can be carried out of the second type management area or outside the management area, It is an automatic inspection device for the surface contamination density of a fuel rod, characterized in that it has a fuel rod.

本請求項の発明においては、燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域又は管理区域外に搬出する際の表面の汚染密度の検査は基準値が高くなることに着目して、基準値が低い炉心へ装荷するための検査とは別に行う様にしている。このため、直接法を使用して全数かつ全面を、容易かつ迅速に検査することが可能となるため、第１種管理区域内へ燃料棒のストックヤードを設けたり、多数の作業員を配置したりする必要がなくなる。
なお、ウラン燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域に搬出する際の表面の汚染密度の検査における基準値は０．４Ｂｑ／ｃｍ２である。 In the invention of this claim, paying attention to the fact that the reference value becomes high in the inspection of the surface contamination density when the fuel rod is carried out from the first type management area to the second type management area or outside the management area, This is done separately from the inspection to load the core with a low value. For this reason, since it is possible to inspect all and the entire surface easily and quickly using the direct method, a fuel rod stock yard or a large number of workers are arranged in the Type 1 control area. There is no need to
In addition, the reference value in the inspection of the contamination density of the surface when carrying out the uranium fuel rod from the first type management area to the second type management area is 0.4 Bq / cm 2 .

ローラの送り速度は、前の燃料棒溶接工程における燃料棒１本当りの処理速度によって決定されるが、５ｃｍ／ｓ〜２０ｃｍ／ｓ程度とするのが好ましい。
測定装置の台数であるが、送り中における燃料棒の真直性維持の面からローラの設定ピッチは３０〜５０ｃｍであり、ローラの大きさを考慮するとローラピッチ間に設置可能な装置の大きさは１５〜３０ｃｍとなり、有効測定長は１０〜２５ｃｍとなり、この値と、燃料棒の送り速度、必要と判断される測定下限から必要な測定装置の台数が決まる。例えば、必要な測定下限を０．１Ｂｑ／ｃｍ２とすれば、４台設置することとなる。 The roller feed speed is determined by the processing speed per fuel rod in the previous fuel rod welding process, but is preferably about 5 cm / s to 20 cm / s.
In terms of the number of measuring devices, the set pitch of the rollers is 30 to 50 cm from the standpoint of maintaining the straightness of the fuel rod during feeding, and considering the size of the rollers, the size of the device that can be installed between the roller pitches is The effective measurement length is 10 to 25 cm, and the required number of measuring devices is determined from this value, the feed rate of the fuel rod, and the lower limit of measurement determined to be necessary. For example, if the required measurement lower limit is 0.1 Bq / cm 2 , four units will be installed.

請求項６に記載の発明は、
第１種管理区域にあるウラン燃料棒に対して、表面の核***性物質による汚染が第２種管理区域又は管理区域外への搬出を許可されるために必要な基準値を充たしているか否かを直接法によるα線の測定で検査する搬出用検査ステップと、
第２種管理区域又は管理区域外へ搬出されたウラン燃料棒に対して、原子炉での使用条件を充たすため定められている表面の汚染密度の基準値を充たしているか否かをスミヤ法によるα線の測定で検査するスミヤ検査ステップと
を、有していることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の検査方法である。 The invention described in claim 6
Whether or not the uranium fuel rods in the Type 1 Control Area meet the standard values necessary for the surface fissile material contamination to be permitted to be carried out of the Type 2 Control Area or outside the control area An inspection step for carrying out the inspection by measuring the α ray by the direct method,
Whether or not the uranium fuel rods transported out of the Type 2 controlled area or outside the controlled area meet the standard value of the surface contamination density determined to satisfy the conditions for use in the reactor and a smear inspection step for inspecting by measuring α-rays.

本請求項の発明は、従来はウラン燃料棒の製造工程において、端栓の完全な密封溶接が終了したウラン燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域又は管理区域外に搬出する際に、その表面の核***性物質による汚染密度が搬出を許可されるために必要な基準値を充たしていることを確認するための検査を、燃料棒が炉心へ装荷するための基準値を充たしていることを確認する検査と併せて行っていたのを、別に行う様にしたものである。このため、合格の基準値が低い前者の検査を直接法で迅速に行うことが可能となる。なお、基準値が高い後者の検査は、第２種管理区域内で完成検査時等にスミヤ法で行われることとなる。   In the invention of this claim, when the uranium fuel rod, which has been completely sealed and welded to the end plug, is transported from the first type management area to the second type management area or outside the management area in the conventional uranium fuel rod manufacturing process, In addition, an inspection to confirm that the contamination density of the fissile material on the surface meets the standard value necessary for being allowed to be carried out, and satisfying the standard value for loading the fuel rod into the core This was done separately from what was done in conjunction with the inspection to confirm that it was. For this reason, it becomes possible to perform the former test | inspection with a low reference value quickly by a direct method. In addition, the latter inspection with a high reference value is performed by the smear method at the time of a completion inspection in the second type management area.

請求項７に記載の発明は、前記の燃料棒の表面汚染密度の検査方法であって、
前記直接法によるα線の測定が、請求項１ないし請求項６の何れかの装置を使用するものであることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の検査方法である。 The invention according to claim 7 is an inspection method of the surface contamination density of the fuel rod,
7. The method for inspecting the surface contamination density of a fuel rod, wherein the measurement of α rays by the direct method uses the apparatus according to any one of claims 1 to 6.

本請求項の発明は、請求項６の発明における直接法の測定は、請求項１ないし請求項５の何れかの発明に関わる燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置を使用している。このため、多数の燃料棒であっても、全数かつ全面の検査が容易かつ迅速に行えることとなる。   In the invention of this claim, the measurement of the direct method in the invention of claim 6 uses an automatic inspection device for the surface contamination density of the fuel rod according to any one of claims 1 to 5. For this reason, even if there are a large number of fuel rods, it is possible to easily and quickly inspect the entire surface and the entire surface.

本発明においては、燃料棒表面の核***性物質による汚染の密度を、燃料棒を搬送する装置に時間当たりの測定下限が低下する様に複数のα線センサーを有するα線測定部を複数箇所設置し、同時にバックグラウンドのα線をも測定して評価に使用（利用）するため、多数の燃料棒であっても、全数かつ全面（全周）を、容易かつ迅速に検査することが可能となる。   In the present invention, a plurality of α-ray measuring units having a plurality of α-ray sensors are installed so that the density of contamination by fissile material on the surface of the fuel rods is reduced in the measurement device per hour. At the same time, the background α-rays are also measured and used for evaluation (use), so even a large number of fuel rods can be inspected easily and quickly on the entire surface and the entire surface (the entire circumference). Become.

さらに各α線測定部のα線センサーが燃料棒に対して占める位相角を相互に相違させて燃料棒の全周を確実に測定可能とし、併せて燃料棒を計測していない状態のα線測定部が測定したα線をバックグラウンドのα線の測定に使用するため、測定位置が共通するためバックグラウンドα線の測定も正確となる。これらのため、評価の基準値が低い汚染密度であっても、直接法で迅速に測定し、評価を下すことが容易となる。   Furthermore, the α-ray sensors of each α-ray measurement unit occupy different phase angles with respect to the fuel rods, making it possible to reliably measure the entire circumference of the fuel rods. Since the α ray measured by the measurement unit is used for the measurement of the background α ray, the measurement position is common, so the measurement of the background α ray is also accurate. For these reasons, even if the contamination density has a low evaluation standard value, it is easy to quickly measure and evaluate by the direct method.

また、センサーの検出端が搬送装置により搬送される燃料棒の表面から適切な距離となる様に設置され、さらに搬送装置が燃料棒を搬送する速度も適切であるため、直接法による測定の精度が向上し、検査の迅速性も担保される。
また、α線センサーにシンチレータを使用するため、全周の測定が容易となり、測定の精度が向上する。 In addition, since the detection end of the sensor is installed at an appropriate distance from the surface of the fuel rod transported by the transport device, and the speed at which the transport device transports the fuel rod is also appropriate, the accuracy of measurement by the direct method This improves the speed of inspection.
In addition, since the scintillator is used for the α-ray sensor, the entire circumference can be easily measured, and the measurement accuracy is improved.

特に、従来は燃料棒表面の核***性物質による汚染密度が原子炉用の燃料棒に要求される極めて低い基準値以下であることの確認の検査を兼ねて燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域に搬出する際の燃料棒表面の核***性物質による汚染密度の検査をスミヤ法で行っていたが、後者の搬出の可否の検査は基準値が高いことに着目して別に直接法で行う様にしたため、第１種管理区域内に燃料棒のストックヤードを設ける必要がなくなり、また第１種管理区域に配置する作業員の数も減らせる。
なお、前者の燃料棒表面の核***性物質による汚染密度が原子炉用の燃料棒に要求される極めて低い基準値以下であることの確認の検査は、別途燃料棒の外観検査時やその前後にスミヤ法で行う様にすることとなる。 In particular, in the past, the fuel rods were removed from the Type 1 control area in combination with inspections to confirm that the contamination density of the fuel rod surface with fissile material was below the extremely low standard value required for nuclear fuel rods. The smear method was used to check the density of contamination with fissile material on the surface of the fuel rods when transporting to the two control areas. Therefore, there is no need to provide a fuel rod stock yard in the first type management area, and the number of workers arranged in the first type management area can be reduced.
In addition, the former inspection to confirm that the density of contamination by fissile material on the surface of the fuel rod is below the extremely low standard value required for fuel rods for nuclear reactors is conducted at the time of the external inspection of the fuel rod or before and after that. It will be done by the Sumiya method.

また、搬送速度、燃料棒表面とα線センサー間の距離、α線測定部の個数等に工夫を凝らすことにより、燃料棒表面の核***性物質による汚染密度が原子炉用の燃料棒に要求される極めて低い基準値以下であることの確認の検査も、直接法で連続的かつ容易に行うことが可能となる。   In addition, by concentrating on the transfer speed, the distance between the fuel rod surface and the α-ray sensor, the number of α-ray measurement units, etc., the fuel rod surface is required to have a fouling substance contamination density on the fuel rod surface. Inspection for confirming that the value is below a very low reference value can be continuously and easily performed by the direct method.

以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described based on the best mode. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

図１に、本実施の形態の燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置の全体構成を概念的に示す。図１において、１０は、燃料棒である。２０は燃料棒の搬送装置であり、矢印は燃料棒１０の搬送方向である。２１はそのローラであり、２２はローラの回転制御系であり、２３は制御信号線である。３０は、α線測定部であり、３１はそれらの出力信号線である。４０は、燃料棒の検出センサーであり、４１はその出力信号線である。５０は、汚染密度評価部であり、５１は警報出力信号線である。なお、図が煩雑となるので、同じ機器等が複数ある場合には原則としてその内の一個にのみ符号を付してある。そしてこのことは、他の図でも同様である。   FIG. 1 conceptually shows the overall configuration of an automatic inspection apparatus for surface contamination density of fuel rods according to the present embodiment. In FIG. 1, 10 is a fuel rod. Reference numeral 20 denotes a fuel rod transport device, and an arrow indicates the fuel rod 10 transport direction. 21 is a roller, 22 is a rotation control system of the roller, and 23 is a control signal line. Reference numeral 30 denotes an α-ray measuring unit, and reference numeral 31 denotes an output signal line thereof. Reference numeral 40 is a fuel rod detection sensor, and 41 is its output signal line. 50 is a contamination density evaluation unit, and 51 is an alarm output signal line. In addition, since the figure becomes complicated, when there are a plurality of the same devices or the like, in principle, only one of them is given a reference numeral. This also applies to other drawings.

燃料棒１０は、直径１．０ｃｍ程度、肉厚０．０５ｃｍ程度、全長約４ｍのジルカロイ製被覆管内にウランペレットを積重ねて装填し、さらにヘリウムを充たす等の処理をした後、被覆管の端栓を完全に密封溶接したものである。
内部のウラン燃料から放出されるα線は被覆管壁により完全に遮断されるため、その表面に付着した核***性物質の汚染密度の検査は、表面から放出されるα線を測定することによりなされる。 The fuel rod 10 has a diameter of about 1.0 cm, a wall thickness of about 0.05 cm, and a total length of about 4 m. The uranium pellets are stacked and loaded into a cladding tube made of Zircaloy and filled with helium, and then the end of the cladding tube The stopper is completely sealed and welded.
Since the alpha rays emitted from the internal uranium fuel are completely blocked by the cladding tube wall, the contamination density of the fissile material adhering to the surface is examined by measuring the alpha rays emitted from the surface. The

燃料棒の搬送装置２０には、水平かつ等間隔で一直線上に多数のローラ２１が配置され、これらローラ２１がローラの回転制御系２２の制御の下で一定の角速度で回転し、その上に置かれた燃料棒１０がその長さ方向に一定速度で搬送されていく。なお、燃料棒は５〜１０ｇ／ｃｍと重く、前記のごとく直径は小さく、肉厚は薄いため、曲がり易い。このため、ローラ２１の間隔は、３０ｃｍ〜５０ｃｍとしている。
また、搬送途中の複数箇所には、ローラ２１で搬送される燃料棒１０の位置に合せて、α線測定部３０と燃料棒の検出センサー４０が設置されている。 A large number of rollers 21 are arranged in a straight line at equal intervals in the fuel rod conveying device 20, and these rollers 21 rotate at a constant angular velocity under the control of the roller rotation control system 22, and above that, The placed fuel rods 10 are conveyed at a constant speed in the length direction. The fuel rods are 5 to 10 g / cm heavy and have a small diameter and a small thickness as described above, so that they are easily bent. For this reason, the interval between the rollers 21 is set to 30 cm to 50 cm.
In addition, an α-ray measuring unit 30 and a fuel rod detection sensor 40 are installed at a plurality of locations in the middle of the conveyance in accordance with the position of the fuel rod 10 conveyed by the roller 21.

α線測定部３０は、２個１組のα線センサーからなり、全体の外形はほぼ直方体であり、中心に貫通孔が形成されている。そして、この貫通孔内を前記搬送装置２０により搬送される燃料棒１０が通過するように設置されている。
α線測定部３０の構造を図２に、外形を図３に概念的に示す。図２と図３において、３２はＺｎＳ（Ａｇ）製のシンチレータであり、３３は遮光板（アルミ蒸着マイラー膜）であり、３４は反射板であり、３５はライトガイドであり、３６は光電子倍増管であり、３７はケースであり、３８はフランジ部である。 The α-ray measuring unit 30 is composed of a set of two α-ray sensors, and the entire outer shape is substantially a rectangular parallelepiped, and a through hole is formed at the center. And it installs so that the fuel rod 10 conveyed by the said conveying apparatus 20 may pass through the inside of this through-hole.
FIG. 2 conceptually shows the structure of the α-ray measuring unit 30, and FIG. 2 and 3, 32 is a ZnS (Ag) scintillator, 33 is a light-shielding plate (aluminum-deposited mylar film), 34 is a reflector, 35 is a light guide, and 36 is a photomultiplier. A pipe, 37 is a case, and 38 is a flange portion.

また、図２の中心部の点線で示す円は、燃料棒が通過していくスペースである。その外側０．５ｃｍ離れた位置に、半円筒状の２個の遮光板３３が相対向して内径が２ｃｍの円筒状となる様に配置され、さらにそれらの外周にほぼ半円筒状のシンチレータ３２が配置されている。ここに、遮光板と燃料棒間のスペースを０．５ｃｍとしているのは、両方の接触の防止と、飛程が短いα線の減衰防止との折衷を図ったことによる。
シンチレータ３２は、有効長さが１２ｃｍである。
また、半円筒状の２個の遮光板３３を相対向して円筒状となる様に配置したのは、燃料棒の全周を検査可能とすることと、α線測定部の万が一のトラブル時に燃料棒を移動させることなく対処可能なことによる。 Further, a circle indicated by a dotted line in the center of FIG. 2 is a space through which the fuel rod passes. Two semi-cylindrical light-shielding plates 33 are arranged opposite to each other at a position 0.5 cm away from each other so as to form a cylindrical shape having an inner diameter of 2 cm. Is arranged. Here, the reason why the space between the light shielding plate and the fuel rod is 0.5 cm is that a compromise between prevention of both contact and prevention of attenuation of α rays having a short range is achieved.
The scintillator 32 has an effective length of 12 cm.
Also, the two semi-cylindrical light shielding plates 33 are arranged so as to face each other in a cylindrical shape, so that the entire circumference of the fuel rod can be inspected, and in the event of trouble in the α-ray measurement unit This is because it can be handled without moving the fuel rod.

遮光板３３は、燃料棒の長さ方向から入ってくる光が光電子倍増管３６に入射するのを防止するため設置されており、半円筒状の端面部がフランジ部３８の内側への凸出部に固定支持されている。このため、フランジ部３８の内側（燃料棒方向）への凸出部にはシンチレータが無く、測定の死角（不感部分）となっている。この範囲を、円弧状の両矢印３９で示す。
なお、α線用のシンチレータそのものは周知技術であるため、前記各部の詳細な説明は省略する。 The light shielding plate 33 is installed to prevent light entering from the length direction of the fuel rod from entering the photomultiplier tube 36, and the semi-cylindrical end surface portion protrudes to the inside of the flange portion 38. It is fixedly supported by the part. For this reason, there is no scintillator at the projecting portion inside the flange portion 38 (in the direction of the fuel rod), and it is a blind spot (insensitive portion) of measurement. This range is indicated by an arcuate double arrow 39.
Since the α-ray scintillator itself is a well-known technique, a detailed description of each part will be omitted.

図２の点線で示す位置を燃料棒が通過する際、汚染によりその表面に付着している核***性物質が崩壊すれば、発生したα線がシンチレータ３２に飛び込んで発光させ、さらに光電子倍増管３６が増光してα崩壊が検出されることとなる。この際、左右２個のシンチレータ３２は、フランジ部３８により生じた不感部分を除き、燃料棒１０が通過するスペースの周囲全体を覆う様に配置されているため、燃料棒が１箇所のα線測定部３０を通過するだけで、燃料棒のほぼ全周を検査することが可能である。   When the fuel rod passes through the position shown by the dotted line in FIG. 2, if the fissile material adhering to the surface of the fuel rod collapses due to the contamination, the generated α ray jumps into the scintillator 32 to emit light, and further the photomultiplier tube 36. , And α decay is detected. At this time, the two scintillators 32 on the left and right are arranged so as to cover the entire periphery of the space through which the fuel rod 10 passes except for the insensitive portion generated by the flange portion 38, so that the fuel rod has one alpha ray. It is possible to inspect almost the entire circumference of the fuel rod only by passing through the measurement unit 30.

複数個設置されたα線測定部３０は、各α線測定部３０の前記フランジ部３８が燃料棒１０に対して占める位相角が、相互に相違する様に設置されている。図４に、この様子を示す。図４において、左側のα線測定部３０はそのフランジ部３８が上下の２箇所に位置し、右側のα線測定部３０はそのフランジ部３８が垂直方向に位置しており、この結果これら２箇所のα線測定部３０の不感部分は相互に重ならず、相互に補完されることとなる。このため、燃料棒１０は、これら２箇所のα線測定部３０を通過することにより、全周の検査がなされることとなる。   A plurality of α-ray measuring units 30 are installed such that the phase angles of the flange portions 38 of the α-ray measuring units 30 with respect to the fuel rods 10 are different from each other. FIG. 4 shows this state. In FIG. 4, the left α-ray measuring unit 30 has its flange portions 38 positioned at two upper and lower portions, and the right α-ray measuring unit 30 has its flange portion 38 positioned in the vertical direction. The insensitive portions of the α-ray measuring unit 30 at the location do not overlap each other and are complemented to each other. For this reason, the fuel rod 10 is inspected on the entire circumference by passing through these two α-ray measuring units 30.

また、図１と図４では煩雑となるため２個しか示していないが、実際には多数のα線測定部３０を緻密に設置している。このため、１本の燃料棒の各部を多数のα線測定部３０が分担して検査していることとなる。その結果、単位時間に燃料棒表面から放出されるα線の個数が少なくてもその発生頻度を短い検査時間で精度よく求めることが可能であり、ひいては燃料棒表面の汚染密度の基準値が低くても、充分に検査可能となる。   Although only two are shown in FIGS. 1 and 4 because they are complicated, in practice, a large number of α-ray measuring units 30 are densely installed. For this reason, each part of one fuel rod is inspected by a large number of α-ray measuring units 30 sharing them. As a result, even if the number of α rays emitted from the fuel rod surface per unit time is small, it is possible to accurately determine the frequency of occurrence in a short inspection time, and consequently the reference value of the contamination density on the fuel rod surface is low. However, it can be fully inspected.

燃料棒の検出センサー４０は、光源から投射された細い光線束が燃料棒１０に遮られるか否かによりＬ／Ｅ変換機がオン、オフすることを利用するものである。
燃料棒の検出センサー４０は、図１に示す様に、２個のα線測定部３０の前後に２個１組で配置されている。これにより、あるα線測定部３０の前後に配置された２個１組の燃料棒の検出センサー４０の何れもが燃料棒を検出していないときには、それらの間にある各α線測定部３０は円筒状の遮光板３３にある作業環境雰囲気中の、即ちバックグラウンドのα線を測定していることとなる。 The fuel rod detection sensor 40 utilizes the fact that the L / E converter is turned on and off depending on whether or not the thin light beam projected from the light source is blocked by the fuel rod 10.
As shown in FIG. 1, two fuel rod detection sensors 40 are arranged in pairs before and after the two α-ray measuring units 30. As a result, when none of the detection sensors 40 of a set of two fuel rods arranged before and after a certain α-ray measuring unit 30 detects a fuel rod, each α-ray measuring unit 30 between them is detected. Is measuring the alpha ray in the working environment atmosphere on the cylindrical light shielding plate 33, that is, the background.

また、いずれの燃料棒の検出センサー４０も燃料棒を検出しているときには、図５に示す様に、円筒状の遮光板３３にある燃料棒１０表面の汚染物質からのα線と燃料棒１０と遮光板３３の間にあるスペース１９中の作業環境雰囲気中のα線を測定していることとなる。なお図５は、円筒状の遮光板３３内を燃料棒１０が通過している時に、燃料棒の長さ方向に直交する方向から見たそれらの位置関係を概念的に示す図である。   When any fuel rod detection sensor 40 detects a fuel rod, as shown in FIG. 5, the α-rays from the contaminants on the surface of the fuel rod 10 on the cylindrical light shielding plate 33 and the fuel rod 10. The α ray in the work environment atmosphere in the space 19 between the light shielding plate 33 and the light shielding plate 33 is measured. FIG. 5 is a diagram conceptually showing the positional relationship when viewed from a direction orthogonal to the length direction of the fuel rod when the fuel rod 10 passes through the cylindrical light shielding plate 33.

汚染密度評価部５０には、各α線測定部３０およびそれらの前後にある燃料棒の検出センサー４０から、各々α線の測定値と燃料棒の検出の有無が入力されている。汚染密度評価部５０は、内部に燃料棒が無い時のα線測定部３０の測定値と、ある時のα線測定部３０の測定値とから、バックグラウンドのα線密度と燃料棒表面の汚染密度を求めることとなる。なお、いずれか一方の燃料棒の検出センサー４０のみが燃料棒を検出しているときのα線測定部３０の測定値は、予めインプットされてある燃料棒の搬送速度と長さ及びその様になった時刻からの経過時間を基に、必要な修正がなされる。   The contamination density evaluation unit 50 receives the α-ray measurement values and the presence / absence of fuel rod detection from the α-ray measurement units 30 and the fuel rod detection sensors 40 located before and after them. The contamination density evaluation unit 50 calculates the background α-ray density and the surface of the fuel rod from the measurement value of the α-ray measurement unit 30 when there is no fuel rod inside and the measurement value of the α-ray measurement unit 30 when there is no fuel rod inside. The contamination density will be determined. It should be noted that the measured value of the α-ray measuring unit 30 when only one of the fuel rod detection sensors 40 detects the fuel rod is the previously inputted fuel rod conveyance speed and length, and so on. Necessary corrections are made based on the elapsed time from the current time.

燃料棒表面の汚染密度は、基本的には（燃料棒が通過中のα線測定部３０の測定値）−（燃料棒が無い状態のα線測定部３０の測定値）から求められる。
ただし、前記のごとく燃料棒が通過中のα線測定部３０は、燃料棒と遮光板間にある作業雰囲気中のα線も測定しているため、燃料棒が無い状態のα線測定部３０の測定値、各部の形状や寸法、汚染対象の核***性物質（ウラン等）から定まるα線の空気中及び遮光板中の飛程等を基に必要な修正を行う。
また、前記のごとくα線測定部３０には不感部分が存在するため、その修正も行う。
また、燃料棒表面は、測定される回数が同じとは限らないため、その修正も行われる。 The contamination density on the surface of the fuel rod is basically obtained from (measured value of the α-ray measuring unit 30 while the fuel rod is passing) − (measured value of the α-ray measuring unit 30 without the fuel rod).
However, as described above, the α-ray measuring unit 30 through which the fuel rod is passing measures the α-ray in the working atmosphere between the fuel rod and the light shielding plate, and therefore the α-ray measuring unit 30 in the state without the fuel rod. Necessary corrections are made based on the measured values, the shape and size of each part, the range of alpha rays determined from the fissile material (uranium, etc.) to be contaminated in the air and in the light shielding plate, and the like.
Further, as described above, since the insensitive portion exists in the α-ray measuring unit 30, the correction is also performed.
Further, since the fuel rod surface is not necessarily measured the same number of times, the correction is also performed.

また、以上の各種修正等を行うため、汚染密度評価部５０には、タイマー、メモリ、各種のプログラムを内蔵したＣＰＵ等が組込まれている。
ただし、これら各部の技術的構成や作用、計算や前記修正の手順、方法等のプログラムの論理構成等も容易であるため、それらの説明は省略する。
さらに、汚染密度評価部５０は、燃料棒表面の汚染密度が予め定められた値以上であったり、局部的といえども異常な値を検出したりすれば、ローラの回転制御系２２に停止指令を発し、また必要な警報を発することとなる。 Further, in order to perform the various corrections described above, the contamination density evaluation unit 50 incorporates a timer, a memory, a CPU incorporating various programs, and the like.
However, since the technical configuration and operation of each of these units, the logical configuration of the program such as calculation and correction procedure, method, and the like are easy, the description thereof is omitted.
Further, if the contamination density on the surface of the fuel rod is equal to or higher than a predetermined value or an abnormal value is detected even locally, the contamination density evaluation unit 50 instructs the roller rotation control system 22 to stop. And necessary alarms will be issued.

最後に、周知技術ではあるが、本発明の趣旨に直接の関係があるため、本実施の形態のα線測定装置の検出下限界について説明する。
検出下限界（Ｂｑ／ｃｍ２）は、以下の式により求められる。
（３／２）×［（３／Ｔｓ）＋｛（３／Ｔｓ）２＋４×Ｎｂ×（１／Ｔｓ＋１／Ｔｂ）｝１／２］／（Ｓ×ε／１００）
ここに、Ｔｓは実計測時間（ｓ、秒）であり、Ｔｂはバックグラウンド測定時間（ｓ）であり、
Ｎｂはバックグラウンド計数率（ｓ−１）であり、εは計数効率（％）であり、
Ｓは検出部内の燃料棒の表面積（ｃｍ２）である。
ただし、前記式は日本原子力研究所の研究成果のレポート（ＪＡＥＲＩ―ｍｅｍｏ２７０３）に記載されている式であるため、その導出は省略する。 Finally, although it is a well-known technique, the lower limit of detection of the α-ray measuring apparatus of the present embodiment will be described because it is directly related to the gist of the present invention.
The lower detection limit (Bq / cm 2 ) is obtained by the following equation.
(3/2) × [(3 / Ts) + {(3 / Ts) 2 + 4 × Nb × (1 / Ts + 1 / Tb)} 1/2 ] / (S × ε / 100)
Here, Ts is the actual measurement time (s, second), Tb is the background measurement time (s),
Nb is the background counting rate (s −1 ), ε is the counting efficiency (%),
S is the surface area (cm 2 ) of the fuel rod in the detector.
However, since the above formula is a formula described in the research result report (JAERI-memo2703) of the Japan Atomic Energy Research Institute, its derivation is omitted.

本実施の形態では、各α線測定部は燃料棒の表面からのα線を測定している時には同時にバックグラウンドのα線をも測定する様にしており、燃料棒の表面から放出されるα線を測定していない時にはバックグラウンドのα線を測定する様にしている。
また多数のα線測定部が測定を行う様にしている。
また、計数効率は、主に計測箇所の幾何学的形状により定まるが、α線は飛程が短いため、前記のごとく各α線測定部の２個のシンチレータを円筒形とすると共に、燃料棒の外径と曲がり及びローラの送り精度等を考慮の上、シンチレータと燃料棒表面との距離を可能な限り小さくしている。
これらの結果、前記式におけるＴｓ、Ｔｂ、Ｓ及びεとも充分に大きい値となり、必要な検出下限界を達成している。また、Ｎｂは、現実の問題として、本来的に小さい値である。 In the present embodiment, each α-ray measuring unit measures the α-rays in the background at the same time that the α-rays from the surface of the fuel rods are measured. When the line is not measured, the background alpha ray is measured.
In addition, many α-ray measuring units perform measurement.
The counting efficiency is mainly determined by the geometric shape of the measurement location, but since the range of α rays is short, as described above, the two scintillators of each α ray measurement section are cylindrical, and the fuel rod The distance between the scintillator and the fuel rod surface is made as small as possible in consideration of the outer diameter and bending of the roller, the feed accuracy of the roller and the like.
As a result, Ts, Tb, S, and ε in the above equation are sufficiently large, and the necessary detection limit is achieved. Further, Nb is inherently a small value as an actual problem.

このため、単に第１種管理区域から第２種管理区域へ搬出する際のウラン燃料棒の表面の核***性物質による汚染密度の検査のみならず、原子炉での使用条件を充たしているか否かを検査する場合、即ち検査対象の燃料棒の汚染密度の基準値が非常に少ない場合であっても、充分に適用することが可能となる。
なお、単に第１種管理区域から第２種管理区域へ搬出する際のウラン燃料棒の表面の核***性物質による汚染密度の検査の場合には、α線測定部は多数でなく、４個と少なく設置していてもよい。 For this reason, whether or not the conditions for use in the reactor are satisfied, as well as the inspection of the contamination density of the surface of the uranium fuel rods by fissile material when it is transported from the Type 1 controlled area to the Type 2 controlled area. In other words, even when the reference value of the contamination density of the fuel rod to be inspected is very small, it can be sufficiently applied.
In the case of inspection of contamination density with fissile material on the surface of uranium fuel rods when simply carrying out from Type 1 control area to Type 2 control area, there are not many α-ray measuring units, but 4 You may install few.

本発明の第１の実施の形態の燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置の全体構成の概念図である。It is a conceptual diagram of the whole structure of the automatic inspection apparatus of the surface contamination density of the fuel rod of the 1st Embodiment of this invention. α線測定部の構造を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the structure of an alpha ray measurement part. α線測定部の外形を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the external shape of an alpha ray measurement part. 複数個のα線測定部の燃料棒に対する位相角が相違している様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally a mode that the phase angle with respect to the fuel rod of a some alpha ray measurement part is different. 円筒状の遮光板内を燃料棒が通過している時に、燃料棒の長さ方向に直交する方向から見たそれらの位置関係を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally those positional relationships seen from the direction orthogonal to the length direction of a fuel rod, when the fuel rod has passed through the cylindrical light-shielding plate.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料棒
２０ 燃料棒の搬送装置
２１ ローラ
２２ ローラの回転制御系
２３ 制御信号線
３０ α線測定部
３１ 出力信号線
３２ シンチレータ
３３ 遮光板
３４ 反射板
３５ ライトガイド
３６ 光電子倍増管
３７ ケース
３８ フランジ部
３９ 不感部分
４０ 燃料棒の検出センサー
４１ 出力信号線
５０ 汚染密度評価部
５１ 警報出力信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel rod 20 Fuel rod conveying apparatus 21 Roller 22 Roller rotation control system 23 Control signal line 30 α-ray measuring unit 31 Output signal line 32 Scintillator 33 Light shielding plate 34 Reflecting plate 35 Light guide 36 Photomultiplier tube 37 Case 38 Flange unit 39 Insensitive part 40 Fuel rod detection sensor 41 Output signal line 50 Contamination density evaluation unit 51 Alarm output signal line

Claims (7)

搬送装置と、複数のα線測定部と、汚染密度評価部とを有している燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置であって、
前記搬送装置は、回転が制御されたローラ装置上に燃料棒を載せ、さらに燃料棒をその長さ方向に搬送するものであり、
前記複数のα線測定部は、燃料棒の表面から放出されるα線を測定するために前記搬送装置の搬送方向の複数箇所に配置され、かつ複数個のα線センサーがその検出端が内部の孔を燃料棒が通過することとなる円筒を形成するように配置されてなり、
前記汚染密度評価部は、前記複数のα線測定部の少なくとも１つにおける燃料棒が前記α線センサーの先端を通過していない時における測定値と、燃料棒が通過している時における測定値とを基に、燃料棒表面の核***性物質による汚染の密度を所定の手順で評価するものである、
ことを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置。 An automatic inspection device for the surface contamination density of a fuel rod having a conveying device, a plurality of α-ray measurement units, and a contamination density evaluation unit,
The transport device is a device that places a fuel rod on a roller device whose rotation is controlled, and further transports the fuel rod in its length direction,
The plurality of α-ray measuring units are arranged at a plurality of locations in the transport direction of the transport device in order to measure α-rays emitted from the surface of the fuel rod, and a plurality of α-ray sensors have detection ends inside. Arranged so as to form a cylinder through which the fuel rod passes.
The contamination density evaluation unit includes a measured value when the fuel rod in at least one of the plurality of α-ray measuring units does not pass through the tip of the α-ray sensor, and a measured value when the fuel rod passes. Based on the above, the density of contamination by fissile material on the surface of the fuel rod is evaluated by a predetermined procedure.
An automatic inspection device for the surface contamination density of fuel rods. 前記複数のα線測定部は、検出端が円筒を形成する様に配置されている複数個のα線センサー相互の隣接箇所が、前記燃料棒に対して占める位相角が各α線測定部で相互に相違している様に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置。   The plurality of α-ray measuring units have a phase angle occupied by the adjacent portions of the plurality of α-ray sensors arranged so that detection ends form a cylinder with respect to the fuel rod at each α-ray measuring unit. 2. The automatic inspection device for surface contamination density of fuel rods according to claim 1, wherein the devices are arranged so as to be different from each other. 前記複数のα線測定部の各α線センサーの検出端は、前記搬送装置により搬送される燃料棒の表面からの距離が、０．２ｃｍ〜０．６ｃｍであり、
前記搬送装置が燃料棒を搬送する速度は、１ｃｍ／ｓ〜２０ｃｍ／ｓであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置。 The detection end of each α-ray sensor of the plurality of α-ray measuring units has a distance from the surface of the fuel rod transported by the transport device of 0.2 cm to 0.6 cm,
3. The fuel rod surface contamination density automatic inspection device according to claim 1, wherein a speed at which the transport device transports the fuel rods is 1 cm / s to 20 cm / s. 4. 前記α線測定部のα線センサーは、シンチレータであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置。   4. The automatic inspection device for surface contamination density of fuel rods according to claim 1, wherein the α-ray sensor of the α-ray measuring unit is a scintillator. ウラン燃料棒を第１種管理区域から第２種管理区域又は管理区域外に搬出する際に、搬出可能とされる表面の汚染密度の基準値を保持している搬出基準値保持部と、
前記汚染密度評価部の評価結果と前記搬出基準値保持部の保持する基準値を基に、ウラン燃料棒の第２種管理区域又は管理区域外への搬出の可否を判断する判断部と
を、有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料棒の表面汚染密度の自動検査装置。 An unloading reference value holding unit for holding a reference value of the contamination density of the surface that can be unloaded when the uranium fuel rod is unloaded from the first type management area to the second type management area or outside the management area;
Based on the evaluation result of the contamination density evaluation unit and the reference value held by the carry-out reference value holding unit, a judgment unit that determines whether or not uranium fuel rods can be carried out of the second type management area or outside the management area, 5. The apparatus for automatically inspecting the surface contamination density of a fuel rod according to any one of claims 1 to 4, further comprising: 第１種管理区域にあるウラン燃料棒に対して、表面の核***性物質による汚染が第２種管理区域又は管理区域外への搬出を許可されるために必要な基準値を充たしているか否かを直接法によるα線の測定で検査する搬出用検査ステップと、
第２種管理区域又は管理区域外へ搬出されたウラン燃料棒に対して、原子炉での使用条件を充たすため定められている表面の汚染密度の基準値を充たしているか否かをスミヤ法によるα線の測定で検査するスミヤ検査ステップと
を、有していることを特徴とする燃料棒の表面汚染密度の検査方法。 Whether or not the uranium fuel rods in the Type 1 Control Area meet the standard values necessary for the surface fissile material contamination to be permitted to be carried out of the Type 2 Control Area or outside the control area An inspection step for carrying out the inspection by measuring the α ray by the direct method,
Whether or not the uranium fuel rods transported out of the Type 2 controlled area or outside the controlled area meet the standard value of the surface contamination density determined to satisfy the conditions for use in the reactor and a smear inspection step for inspecting by measuring α-rays. 前記直接法によるα線の測定が、請求項１ないし請求項６の何れかの装置を使用するものであることを特徴とする請求項６に記載の燃料棒の表面汚染密度の検査方法。

The method for inspecting the surface contamination density of a fuel rod according to claim 6, wherein the α ray measurement by the direct method uses the apparatus according to any one of claims 1 to 6.

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