JP3522842B2 - 計測装置 - Google Patents
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Description
ような高放射線環境下にて使用済み燃料集合体の放射
線,燃焼度や残留濃縮度等を計測する場合に利用される
計測装置に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、再処理施設には、使用済み燃料
を受け入れ・貯蔵施設が設けられており、原子力発電所
等から当該再処理施設の例えば水槽等に運び込まれる使
用済み燃料集合体から放射される放射線レベルより当該
使用済み燃料集合体の燃焼度、残留濃縮度等を導き出
し、これら燃焼度、残留濃縮度等に基づいて燃料受け入
れの可否、燃料集合体貯蔵時の臨界管理、燃料集合体の
せん断〜溶解工程時の燃焼度等の確認を行うことが非常
に重要になってくる。 【0003】そこで、再処理施設には放射線,燃焼度等
の計測装置が必要になってくるが、特に燃焼度、残留濃
縮度等の計測装置は未だ実用化されていない。しかし、
放射線計測を含む燃焼度等の計測装置は、構成面から考
えたとき、少くとも使用済み燃料集合体および放射線検
出器等を装荷する装荷機構部と、この装荷機構部に装荷
される放射線検出器からの検出信号から放射線レベルを
得る測定部と、前記装荷機構部内に設置される駆動機構
等に制御信号を送出する制御部と、測定部の測定結果か
ら必要なデータ処理を行うデータ処理部とによって構成
されるものと考えられる。 【0004】さらに、この計測装置では、使用済み燃料
集合体の放射線計測方法と、この放射線計測方法によっ
て計測された放射線レベルから燃焼度,残留濃縮度等を
導出する方法を用いることが考えられている。 【0005】そのうち、前者の放射線計測方法は、グロ
スガンマ線測定、放出中性子測定、ガンマ線スペクトル
測定が用いられる。このグロスガンマ線測定は、使用済
み燃料集合体の軸方向の相対的燃焼度分布から導出し、
放出中性子測定およびガンマ線スペクトル測定は、使用
済み燃料集合体の軸方向中央付近の燃焼度絶対値から導
出する。 【0006】一方、後者の燃焼度等の計測方法および解
析手法は、放射線レベルから燃焼度,残留濃縮度等を導
出するものであるが、未だ具体的な製品化の形では存在
しない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかし、放射線計測を
含む燃焼度,残留濃縮度等の計測装置は、現状では製品
化されていないが、少くとも次のような機能ないしは条
件を備えることが必要であると考えられる。 (1) 使用済み燃料集合体を装荷する装荷機構部およ
びこの機構部に装荷される燃料集合体からの放射線を検
出する放射線検出器は、高放射線の環境条件下にさらさ
れることから、耐放射線性(約107 〜108 rad/年)
を有する材料で構成する必要があること。 (2) 使用済み燃料集合体は水中に貯蔵することか
ら、水中の中で放射線を測定しなければならない。その
ためには、前記装荷機構部を含む各構成体は、耐水性,
耐圧性および耐食性が必要であること。 (3) 使用済み燃料集合体は、大別するとPWR用燃
料、BWR用燃料があり、また燃料には形状,寸法の異
なる数種類の燃料がある。これら何れの燃料でも、同一
の測定条件で正確に放射線を測定する必要があること。 (4) グロスガンマ線測定は、使用済み燃料集合体の
軸方向の相対的燃焼度分布を測定することから、放射線
検出器相互の感度校正が必要であること。 【0008】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、形状・寸法等を異にする多種類の使用済み燃料集合
体を同一の測定条件下で正確に測定可能とし、かつ、保
守性に優れた計測装置を提供することを目的とする。 【0009】また、本発明の他の目的は、多数の一線式
放射線検出器を用いてケーブル本数の削減化およびメン
テナンス性の向上を図る計測装置を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、一線式の放射線検出器
を用いた時のリーク電流の影響を無くし、測定精度の向
上を図る計測装置を提供することにある。さらに、本発
明の他の目的は、一般的な放射線計測の装置でも同様に
リーク電流の影響を無くし、測定精度の向上を図る計測
装置を提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に対応する発明は、使用済みの燃料集合体
の放射線レベルを水中で計測する計測装置において、上
部に燃料集合体を挿入する挿入部を有する機構フレーム
と、燃料集合体の軸方向に沿って機構フレーム内に設け
られた複数のガンマ線検出器と、機構フレームの底部に
設けられ、燃料集合体を昇降駆動することによって各ガ
ンマ線検出器の感度校正を可能とする昇降駆動手段と、
機構フレーム内の燃料集合体を中心とした対向位置に設
けられた複数の集合体押さえ手段と、各集合体押さえ手
段を駆動することによって、機構フレーム内に挿入され
た燃料集合体を各ガンマ線検出器が等距離となる計測位
置であるセンタ位置に合わせるセンタリング機構と、各
集合体押さえ手段に接続され、この各集合体押さえ手段
が燃料集合体に近づいた場合に、各集合体押さえ手段の
燃料集合体への押し付け方向の力を低減するように調整
する押付け力調整手段と、機構フレームに挿入された燃
料集合体との距離を調整可能に設けられ、燃料集合体か
ら放出される中性子を測定する中性子検出器とを備えた
ことを特徴とする計測装置である。 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【0021】 【作用】従って、請求項1に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、水中の機構フレーム内に使
用済み燃料集合体を挿入するが、このとき当該使用済み
燃料集合体の形状,寸法等に応じて固定配置される水密
容器の放射線検出器に対し、使用済み燃料集合体を昇降
制御することにより、各放射線検出器相互でほぼ均一の
検出感度となるようにし、さらに放射線検出器は水密容
器に収納し、かつ、構成要素の材料を選定することによ
り、耐水性,耐圧性,耐食性等を高めることができる。 【0022】 【0023】 【0024】 【0025】 【0026】 【0027】 【0028】 【0029】 【0030】 【0031】 【0032】 【0033】 【0034】 【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明装置の第1の実施例である放
射線を含む燃焼度等の計測装置を示す構成図である。同
図において1は装置本体となる機構フレームであって、
この機構フレーム1の底板部側には燃料集合体着座体2
をもった昇降駆動機構3が設置されている。この昇降駆
動機構3の燃料集合体着座体2には使用済み燃料集合体
4が縦方向に伸びるように立設した状態で着座されてい
る。なお、機構フレーム1は再処理施設の1つである例
えば大型水槽などに浸漬されている。 【0035】この昇降駆動機構3の駆動系は、図2に示
すごとく気中側に設置される電動モータ21aを有する
駆動源21と、この電動モータ21aの回転動力を伝達
する回転軸22a、この回転軸先端に固着される傘歯車
22b、この傘歯車22bに噛み合う傘歯車22c等か
らなる気中側動力伝達機構22と、適宜な歯車比の歯車
を有し、前記気中側動力伝達機構22側から伝達される
動力を前記昇降駆動機構3の一部を構成するジャッキ機
構3aに伝達する水中側動力伝達機構5とによって構成
されている。 【0036】22dは駆動位置検出器であって、これは
回転軸22aの回転量から昇降位置を判断するものであ
る。具体的には、回転軸22aに例えばマーキング22
eを被嵌し、図2の図示左側の駆動位置検出器22dで
マーキング22eを検出したとき、昇降駆動機構3の初
期位置と判断し、図示右側の駆動位置検出器22dでマ
ーキング22eを検出したとき、例えば上昇時の規定位
置と判断し、これら検出器22dの検出信号で燃料集合
体4を位置決め制御するものである。なお、検出器22
dは2個以上設けてもよく、また他の位置検出手段でも
よい。 【0037】さらに、機構フレーム1または当該フレー
ム1に代わる固定フレームに放射線検出器の1種である
例えばグロスガンマ検出器を内蔵する多数のグロスガン
マ検出器水密容器6,…が使用済み燃料集合体4と一定
の離隔距離を保持するように固定されている。 【0038】また、使用済み燃料集合体4のほぼ中央部
分を挟むように、放射線検出器の1種である例えば放出
中性子検出器を内蔵する放出中性子検出器水密容器7,
7が使用済み燃料集合体4と一定の離隔距離を保持する
ように配置されている。 【0039】この放出中性子検出器水密容器7は、気中
側に設置される駆動源23と水中の機構フレーム1側な
どに設置される放出中性子検出器水密容器駆動機構8と
により、前述のごとく使用済み燃料集合体4と一定の離
隔距離を保つように駆動制御されるものである。 【0040】そのうち、駆動機構8は、図3に示すよう
に燃料集合体4両側の水密容器7を支持する支持体8a
と、これら支持体8a−8a間に跨がって架設されたガ
イドシャフト8bと、水圧シリンダー8cと、この水圧
シリンダー8cに所要の水圧力となる水を導入する導圧
配管8dとによって構成され、水密容器7を含む構成体
8a〜8dの全部または必要な構成体は耐食性等の観点
から例えばステンレス製のものが使用される。 【0041】一方、駆動源23は、具体的には図示され
ていないが、水中ポンプおよびこの水中ポンプから得ら
れる水を前記導圧配管8dに送り込んで水圧シリンダー
8cを制御する水圧制御部によって構成される。これら
水中ポンプおよび水圧制御部は気中側に設置される。 【0042】さらに、使用済み燃料集合体4の例えば比
較的上部位置には、前記グロスガンマ検出器6,…と使
用済み燃料集合体4とが一定の離隔距離を保つように当
該使用済み燃料集合体4を駆動するための駆動源24お
よびセンタリング駆動機構9が配置されている。 【0043】このセンタリング駆動機構9は、図4に示
すようにセンタリングアーム9a、水圧シリンダー9b
と、この水圧シリンダー9bに所要の水圧となる水を導
く導圧配管9cとからなり、これらの全部または一部の
構成体は耐食性等の観点からステンレス製のものが使用
される。 【0044】また、駆動源24は、具体的には図示され
ていないが、水中ポンプおよびこの水中ポンプから得ら
れる水を前記導圧配管8dに送り込んで水圧シリンダー
8cを制御する水圧制御部によって構成される。これら
水中ポンプおよび水圧制御部は気中に設置される。 【0045】10は機構フレーム上部から使用済み燃料
集合体4を挿入するための燃料集合体挿入部である。因
みに、図5は計測装置の模式的な一構成例を示す図であ
る。 【0046】次に、計測装置の動作について説明する。
先ず、燃料貯蔵エリアからクレーンにて使用済み燃料集
合体4を吊り上げて水中の計装装置本体である機構フレ
ーム1の燃料集合体挿入部10から挿入する。しかる
後、使用済み燃料集合体4が着座体2に着座する前に、
センタリング駆動機構9にてセンタリング操作を実行す
る。 【0047】つまり、駆動源24から送られてくる水に
よる水圧を受けて水圧シリンダー9aが動作し、センタ
リングアーム9aが使用済み燃料集合体4の両側を挟む
ように保持し、当該使用済み燃料集合体4を左右に動か
しながら機構フレーム1のセンタに位置するように駆動
し、センタリングを行う。この使用済み燃料集合体4の
センタリング中、駆動源24から水圧シリンダー9bに
常時水が送られ、一定の圧力で使用済み燃料集合体4を
押さえ、そのままの状態で着座体2に着座させる。 【0048】次に、グロスガンマ測定のグロスガンマ検
出器6,…相互の感度校正を行うために、昇降駆動機構
3を用いて使用済み燃料集合体4を機構フレーム1の上
下方向に昇降操作し、上下に伸びる多数のグロスガンマ
検出器6,…に対して適切な位置に設定する。従って、
この昇降駆動機構3は、グロスガンマ検出器6,…の位
置関係を考慮しながら使用済み燃料集合体4を昇降制御
する機能の他、使用済み燃料集合体4の軸方向寸法が異
なる場合には燃料集合体4の放射線基準位置を合わせる
べく着座体2の位置を昇降制御する機能をもっている。 【0049】この昇降駆動機構2の具体的な動作は、駆
動源21の一部を構成する電動モータ21aからの駆動
力を動力伝達機構22,5を介してジャッキ機構3aに
伝達し、このジャッキ機構3aの上側に載置される着座
体2を上下方向に昇降する。なお、昇降駆動距離は、駆
動位置検出器22dで検出し、検出信号を図示しない電
動モータ21aを制御する制御部に送り、駆動位置制御
を行うものである。 【0050】以上のようにして使用済み燃料集合体4の
センタリングおよびグロスガンマ検出器6,…相互の感
度校正のための燃料集合体4の昇降操作が完了したなら
ば、燃料集合体4の放射線測定基準位置にて、使用済み
燃料集合体4からの放射線を、グロスガンマ測定、放出
中性子測定およびガンマ線スペクトル測定を行う。な
お、ガンマ線スペクトル測定を行う場合には、機器フレ
ーム1に取り付けられず、使用済み燃料集合体4から放
射する放射線を例えば水槽の壁などにコリメータを取り
付け、このコリメータを通ってくる放射線を他の場所に
設置する測定部で測定することになる。 【0051】グロスガンマ測定は、機構フレーム1に固
定されるグロスガンマ検出器水密容器6内のグロスガン
マ検出器により測定される。一方、放出中性子測定は、
検出効率を高める観点から、使用済み燃料集合体4の寸
法が異なる場合を問わず、燃料集合体4と放出中性子検
出器水密容器7内の放出中性子検出器との離隔距離を一
定にするため、駆動機構8にて前記水密容器7を使用済
み燃料集合体4の方向に駆動させる。 【0052】このとき、放出中性子測定の駆動系は、駆
動源23から送られてくる水による水圧を受けて水圧シ
リンダー8cが動作し、ガイドシャフト8bにそって放
出中性子検出器水密容器7が使用済み燃料集合体4の両
側から当接し、位置決めがなされる。このとき、図示し
ていないが、水圧制御部にて最適な水圧にコントロール
し、水密容器7が速かに移動する構成となっている。水
密容器7が使用済み燃料集合体4に当たっている間は、
常に水圧シリンダー8cに水が送られ、一定の圧力にて
使用済み燃料集合体4を押し続けることになる。 【0053】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、本計測装置では例えばプラスチックや油等以外の材
料を用いて構成したので、耐放射線性を上げることがで
きる。また、各種の放射線検出器を水密容器6,7等に
収納し、かつ、必要な構成体にはステンレス製のものを
用いたので、耐水性,耐圧性および耐食性を高めること
ができる。 【0054】また、使用済み燃料集合体4の形状,寸法
の違いにも拘らず、放出中性子検出器水密容器7を使用
済み燃料集合体4に接近または接触させて測定するの
で、使用済み燃料集合体4の放射線測定を常に同一の測
定条件で正確に測定できる。 【0055】さらに、使用済み燃料集合体4からの放射
線測定時、電源喪失等によって駆動機構の動力が喪失す
ることが考えられるが、図6に示すように駆動機構8に
水圧駆動力とは逆の駆動力を与える例えばフェールセー
フ用弾性部材8eなどを内蔵しておけば、使用済み燃料
集合体4から水密容器7を自動的に離れるフェールセー
フ機能を確保することができる。 【0056】次に、本発明装置の第2の実施例について
図7を参照して説明する。一般に、この種の計測装置の
グロスガンマ線測定は、使用済み燃料集合体4が高放射
線量であることから、グロスガンマ検出器水密容器6に
内蔵される放射線検出器であるグロスガンマ検出器には
イオンチェンバが用いられている。また、使用済み燃料
集合体軸方向の相対的燃焼分布を求めることから、使用
済み燃料集合体軸方向の両側に多数のグロスガンマ検出
器を配列し、使用済み燃料集合体4からの放射線レベル
を測定する。その結果、使用済み燃料集合体4の形状や
長さによって異なるが、例えば片側20個、合計40個
のグロスガンマ検出器が設置される。 【0057】このようにグロスガンマ線測定は、検出チ
ャンネル数が多いこと、使用環境条件(水中10m下,
高放射線下)が厳しいことおよび迅速にメンテナンスを
行う必要等から、グロスガンマ検出器と信号処理部との
間の接続ケーブルは極力少ない本数が望ましい。 【0058】そこで、本装置においては、グロスガンマ
検出器として、一線式のイオンチェンバを用いて水中の
使用済み燃料集合体4から放射するグロスガンマ線を測
定する一線式グロスガンマ検出器からなる測定系につい
て図7を参照して説明する。 【0059】すなわち、この測定系は、使用済み燃料集
合体4から放射される高レベルの放射線量を検出し電離
作用によって放射線レベルに比例する放射線信号電流I
S を出力するグロスガンマ検出器水密容器6に内蔵され
る一線式グロスガンマ検出器31と、この検出器31か
ら出力される放射線信号電流IS を導出するケーブル3
2と、一線式グロスガンマ検出器31にて電離作用を発
生させるために供給する高圧電源33と、ケーブル32
を通して伝送されてくる信号を増幅する直流増幅器34
と、この直流増幅器34に入力される電流信号を電圧信
号に変換し当該増幅器34から出力する帰還回路35と
よって構成されている。 【0060】従って、以上のような一線式グロスガンマ
検出器31を用いた測定系の構成によれば、ケーブル3
2を用いて各一線式グロスガンマ検出器31に高電圧を
印加する一方、一線式グロスガンマ検出器31,…で検
出した放射線レベルを取り出すようにしたので、2線式
ケーブルと比較してケーブル本数を大幅に削減でき、特
にチャンネル数が多い場合に有効である。また、水中の
各グロスガンマ検出器31から長い距離のケーブル32
を水中にはわすことから、作業性の問題があるが、一線
式ケーブル32の場合には断線その他の事故を迅速に把
握でき、作業性,ひいてはメンテナンス性にも優れてい
る。また、製品コストの大幅な削減にも貢献する。 【0061】さらに、本発明装置の第3の実施例につい
て図8ないし図13を参照して説明する。この実施例
は、一線式グロスガンマ検出器31を用いた測定系の場
合、高電圧を検出器31に印加することによりリーク電
流が発生するが、このリーク電流の影響を無くすための
構成を実現することにある。 【0062】先ず最初にリーク電流の影響について検討
してみる。一線式グロスガンマ検出器31を用いた測定
系では、検出器電極およびケーブル32に高電圧を印加
することから、検出器31およびケーブル32の絶縁抵
抗によりリーク電流IL が発生する。その結果、直流増
幅器34には検出器31からの放射線信号電流IS と、
検出器31,ケーブル32の絶縁抵抗に起因するリーク
電流IL とが入力され、検出器31からの放射線レベル
に比例する信号に誤差が生ずることになる。 【0063】そこで、誤差の程度を検討してみる。今、
検出器31への供給電圧VS は、検出器31の形状,寸
法,封入ガス,ガス圧等によって異なるが、約200〜
500Vである。そこで、一例として200Vの場合に
ついて検討する。 【0064】検出器31およびケーブル32の絶縁抵抗
RL は約1×1011Ωである。また、リーク電流IL
は、 IL =VS /RL =200/1×1011=2×10-9A …(1) で表される。一方、放射線信号電流IS は、検出器31
の検出感度から求められ、おおよそ1×10-11 A/R
/hrである。また、使用済み燃料集合体4からの放射線
量Eは10〜104 程度であり、一例として103 R/
hrの場合について求める。従って、放射線信号電流IS
は、 IS =S×E=1×10-11 ×103 =10-8A …(2) で表される。 【0065】従って、(1)式によって求めたリーク電
流IL と放射線信号電流IS とを比べると、リーク電流
IL は放射線信号電流IS の20%にもなっている。上
記の例は、使用済み燃料集合体4からの放射線量Eを1
03 とした例であるが、102 R/hrとした場合にはリ
ーク電流IL は放射線信号電流IS の2倍となり、大き
な誤差となる。ゆえに、10〜102 R/hrの放射線量
の場合には測定不可能となる。 【0066】そこで、検出器31およびケーブル32の
絶縁抵抗に起因して生ずるリーク電流の影響を無くし、
使用済み燃料集合体4からの放射線信号電流IS を正確
に測定する観点から、以下のような実施例の構成を有す
る計測装置を実現するに至った。 【0067】図8は使用済み燃料集合体4を水中に設置
した状態で使用済み燃料集合体4から放射される放射線
レベルを測定する場合の模式的な構成図である。すなわ
ち、測定系を含んだ全体構成は、水中の使用済み燃料集
合体4の軸方向にそって当該燃料集合体4を挟むような
状態で配列された放射線検出器であるグロスガンマ検出
器31,…と、これら各検出器31で測定される放射線
信号電流IS を取り出す一線式の例えばMIケーブル
(無機絶縁ケーブル)32aと、連結用コネクタを内蔵
する中継盤36とが機構フレーム1内部に装荷され、さ
らに中継盤36にはソフトケーブル32bを介して陸上
設置の現場盤37が接続され、この現場盤37で処理さ
れた信号が測定器盤38に送られるようになっている。 【0068】なお、各グロスガンマ検出器31は、第1
の実施例と同様にグロスガンマ検出器水密容器6に内蔵
されている。MIケーブル32aの外シースには例えば
ステンレスが用いられている。また、陸上設置の現場盤
37には、図7に示す高圧電源33,直流増幅器34,
帰還回路35の他、信号処理部40(図9参照)が内蔵
されている。また、ソフトケーブル32bは、例えばス
テンレス製のフレキシブルチューブに収納され、水中の
中継盤36と陸上設置の現場盤37とを接続している。
この水中の中継盤36と陸上設置の現場盤37とを接続
するケーブルをソフトケーブル32bとした理由は、機
構フレーム1を水中から引き上げてメンテナンスするこ
とを可能にするためである。前記測定器盤38には、現
場盤37からの信号を受け取って種々の信号処理を行う
ための測定機類が収納されている。 【0069】従って、Nチャンネルのグロスガンマ検出
器31,…をもつ測定系は図9に示すような構成となっ
ている。 (1) リーク電流除去のための第1の実施構成例につ
いて。 【0070】図10はかかる実施構成例を示す図であっ
て、図7と同様にグロスガンマ検出器31、ケーブル3
2(32a,32b)、高圧電源33、直流増幅器34
および帰還回路35が設けられ、さらに新たに信号処理
部40が追加されている。 【0071】この信号処理部40は、図11に示すよう
に直流増幅器34からの信号をA/D変換するA/D変
換部41、このA/D変換後のデータを格納するメモリ
回路部42、プログラムに基づいて所定の演算処理を実
行する演算処理部43およびI/O回路部44等によっ
て構成されている。 【0072】次に、以上のような実施構成例の動作につ
いて説明する。一線式グロスガンマ検出器31は、使用
済み燃料集合体4から放射される放射線を検出し、高圧
電源33の高電圧印加による電離作用によって放射線レ
ベルに比例する放射線信号電流IS を出力する。この放
射線信号電流IS は一線式ケーブル32を通って直流増
幅器34に送られ、ここで直流の微少信号電流IS を増
幅し、直流増幅器34および帰還回路35によって電圧
変換した後、信号処理部40に送出する。この信号処理
部40では、直流増幅器34からの信号を取り込み、プ
ログラムに基づいて所定の演算処理を実行し、リーク電
流の含まない放射線信号電流IS を取り出して測定器盤
38に送出する。 【0073】ところで、使用済み燃料集合体4の放射線
レベルを測定するとき、次のようなイ〜ニの手順に従っ
て行われている(図12参照)。 手順イ…運転員が燃料貯蔵プールの水中に保管されてい
る複数の使用済み燃料集合体4,…の中から測定しよう
とする使用済み燃料集合体4の貯蔵エリアを選択する。 【0074】手順ロ…運転員がクレーンを操作し、前記
選択された貯蔵エリアの使用済み燃料集合体4を吊り上
げて機構フレーム1の場所まで運び込み、第1の実施例
で述べたように機構フレーム1の所定位置に設置する。 【0075】手順ハ…機構フレーム1に使用済み燃料集
合体4を設置後、燃料集合体4の両側に配列されるグロ
スガンマ検出器31,…を用いて使用済み燃料集合体4
から放射される放射線量を測定する。 【0076】手順ニ…この放射線量測定終了後、クレー
ンによって機構フレーム1から使用済み燃料集合体4を
取り出し、前記選択された貯蔵エリアに運び込んで再度
貯蔵する。 【0077】そこで、信号処理部40では、以上のよう
な手順イ〜ニの段階の中で機構フレーム1内に使用済み
燃料集合体4を設置した後の測定電流I1 と機構フレー
ム1内に未だ使用済み燃料集合体4を設置する前の測定
電流I2 とを取り込み、リーク電流の含まない放射線信
号電流IS を得るものである。 【0078】つまり、信号処理部40は、手順イ.ロの
段階では未だ使用済み燃料集合体4が機構フレーム1に
設置されていないが、このとき図12に示すようにグロ
スガンマ検出器31からの信号電流I2 を直流増幅器3
4および帰還回路35で電圧変換した信号として送られ
てくるので、A/D変換部41でデジタル信号に変換
し、メモリ回路部42に保存する。このときの信号電流
I2 は、使用済み燃料集合体4が設置されていないこと
から、前記(1)式で表すグロスガンマ検出器31,ケ
ーブル32の絶縁抵抗に起因するリーク電流IL と考え
ることができる。 【0079】一方、手順ハの段階では、機構フレーム1
に使用済み燃料集合体4が設置されており、このときの
グロスガンマ検出器31からの信号電流I1 は同様に直
流増幅器34および帰還回路35を経てA/D変換部4
1でデジタル信号に変換した後、メモリ回路部42に保
存される。このときの信号電流I1 は、前記(2)式で
表すグロスガンマ検出器31およびケーブル32の絶縁
抵抗に起因するリーク電流IL と使用済み燃料集合体4
からの放射線信号電流IS とを含んだ信号電流と考える
ことができる。 【0080】以上のようにして得られた手順1,2の測
定電流I2 と手順3の測定電流I1とについて、グロス
ガンマ検出器31およびケーブル32のリーク電流IL
と使用済み燃料集合体4からの放射線信号電流IS とに
当てはめて考えると、下記する(3)式のようになる。 【0081】 I2 =IL I1 =IL +IS …(3) そこで、信号処理部40では、演算処理部43がメモリ
回路部42からそれぞれの信号電流I2 ,I1 を読み出
し、下記する(4)式の演算処理を実行すれば、使用済
み燃料集合体4からの放射線信号電流IS を求めること
ができる。 【0082】 IS =I1 −I2 =(IL +IS )−IL …(4) そして、この信号処理部40によって求めた放射線信号
電流IS はI/O回路部44を介して外部に送出され
る。 【0083】従って、以上のような一連の処理を行うこ
とにより、グロスガンマ検出器31およびケーブル32
の絶縁抵抗に起因するリーク電流IL の影響を除去で
き、使用済み燃料集合体4の真の放射線レベルを測定で
きる。 【0084】(2) リーク電流除去のための第2の実
施構成例について。図13はかかる実施構成例を示す図
である。この測定系は、グロスガンマ検出器31、ケー
ブル32、高圧電源33、直流増幅器34、帰還回路3
5の他、図11と同様な構成を有し、所定の演算処理お
よびその演算結果に基づいて制御信号51を出力する信
号処理部40aと、リーク電流に応じた制御信号51に
基づいて所定の電圧VR を出力する電圧発生回路52
と、直流増幅器34の入力ラインとなるケーブル32に
バイアス電流IB を与える抵抗等のバイアス素子53と
が設けられている。 【0085】次に、以上のような実施構成例の動作につ
いて説明する。使用済み燃料集合体4の放射線量の測定
する手順は第1の実施構成例と同じである。つまり、信
号処理部40aは、機構フレーム1に未だ使用済み燃料
集合体4が設置されていない手順イ.ロの段階でグロス
ガンマ検出器31からの信号電流I2 を取り込んで、A
/D変換部41でデジタル信号に変換し、メモリ回路部
42に保存する。この信号電流I2 は前記(1)式で表
すグロスガンマ検出器31,ケーブル32の絶縁抵抗に
起因するリーク電流IL である。 【0086】そこで、信号処理部40aは、かかるリー
ク電流IL を測定し、次の2通りの手段によって除去す
る。その1つは、信号処理部40aにおいて直流増幅器
34の出力を取り込み、この出力電圧が零となるような
制御信号51を電圧発生回路52に送出し、この電圧発
生回路52から発生する電圧VR を可変する。その結
果、バイアス素子53には電圧VR に応じたバイアス電
流IB が流れ、グロスガンマ検出器31から伝送されて
くる信号電流I2 を相殺するように作用し、直流増幅器
34の出力電圧が減少する。従って、信号処理部40a
は直流増幅器34の出力電圧が零となるまで可変制御を
実施し、零となったときの電圧発生回路52の発生電圧
VR に固定する。 【0087】もう1つは、リーク電流IL を測定しメモ
リ回路部42に保存している場合、リーク電流IL に応
じた制御信号51を電圧発生回路52に送出する。この
電圧発生回路52は、信号処理部40aからの制御信号
51を受け、バイアス素子53に対してリーク電流IL
と同じ値のバイアス電流IB が流れるような電圧VRを
発生し、リーク電流を相殺し除去することができる。 【0088】前記2つのリーク電流除去手段は、何れも
次式で表すことができる。 IL −IB =0 (IL =IB ) …(5) しかる後、運転員がクレーンを操作し、測定しようとす
る貯蔵エリアの使用済み燃料集合体4を吊り上げて機構
フレーム1の場所まで運び込み、機構フレーム1の所定
位置に設置し、燃料集合体4の両側に配列されるグロス
ガンマ検出器31,…を用いて使用済み燃料集合体4か
ら放射される放射線量を測定する。このとき、リーク電
流IL と放射線信号電流IS とバイアス電流IB とが直
流増幅器34の入力端に流れるが、IL とIB とが等し
く制御されているので、帰還回路35にはIS のみが入
力され電圧変換を行うので、放射線信号電流IS に比例
する電圧信号が信号処理部40aに送出することができ
る。 【0089】ゆえに、以上のような一連の処理を行うこ
とにより、グロスガンマ検出器31およびケーブル32
の絶縁抵抗に起因するリーク電流IL の影響を除去で
き、使用済み燃料集合体4の真の放射線レベルを測定で
きる。 【0090】従って、この第3の実施例の構成によれ
ば、2線式を一線式の測定系とするので接続ケーブル3
2の本数を1/2に減少でき、メンテナンスの向上、小
型化、コストの低減化を図ることができ、さらにリーク
電流の影響を無くすことにより、測定精度の向上,ひい
ては信頼性を高めることができる。 【0091】なお、この第3の実施例は、一線式測定系
を用いて使用済み燃料集合体4の放射線レベルを測定す
るときに生ずるリーク電流の除去例について述べたが、
使用済み燃料集合体4の放射線量の測定以外の一般的な
測定系にもリーク電流が生ずる場合には同様に適用でき
るものである。 【0092】次に、本発明装置の第4の実施例について
図面を参照して説明する。この実施例は、センタリング
駆動機構9の改良であって、具体的には図14ないし図
16に示す通りである。 【0093】図14はセンタリング駆動機構9および当
該駆動機構9の駆動系を含む全体構成を模式的に表した
図である。つまり、この図14は、機構フレーム1内に
設置される使用済み燃料集合体4を両側から押圧保持し
てセンタ位置に設置し、各グロスガンマ検出器31,…
が使用済み燃料集合体4から等距離となるようにするセ
ンタリング駆動機構9と、陸上設置の制御部61と、こ
の制御部61からの制御の下に水圧または空気圧を送り
込む陸上設置の駆動部62と、この駆動部62からの圧
力を前記センタリング駆動機構9に導入する導圧配管6
3とからなっている。 【0094】前記センタリング駆動機構9は図15およ
び図16に示すような構成を有している。すなわち、こ
のセンタリング駆動機構9は、機構フレーム1内の使用
済み燃料集合体4の設置中心点を中心位置として水平に
回転するリング状歯車71と、前記使用済み燃料集合体
4の両側に配置され、それぞれ外部から圧力を受けて前
記リング状歯車71の相対する側に噛合する歯車72a
を回転される2組の回転伝達機構72と、前記使用済み
燃料集合体4の両側にそれぞれ配置される集合体押え体
73と、前記回転伝達機構72を構成する歯車72aの
回転に連動して回転して直線運動に変換して各集合体押
え体73を進退移動させる押え体駆動機構74とが設け
られている。 【0095】前記リング状歯車71は、機構フレーム1
の天井部分の4個所から例えば等間隔、かつ、等しい長
さで吊下されているすべり軸受71aに保持され、水平
回転可能に設置されている。このリング状歯車71は、
使用済み燃料集合体4が歯車内側の空間部分に位置する
ように配置されているが、所要とする位置関係を保持す
れば、機構フレーム1の天井部分に回転可能に設置して
もよい。 【0096】2組の回転伝達機構72は、それぞれ例え
ば駆動部62からの圧力(例えば水圧)で動作する水圧
シリンダ72b、この水圧シリンダ72bに連結されて
いるラック72cによって回転するピニオン72dが設
けられ、このピニオン72dの回転が連結軸72e、傘
歯車72f、駆動軸72gを介して歯車72aに伝達す
る構成となっている。従って、各回転伝達機構72は駆
動部62から水圧を受けて各歯車72a,72aを介し
てリング状歯車71を回転させるが、このときリング状
歯車71は大きな水圧を受ける側の回転伝達機構72の
回転力に依存して回転し、ひいては各歯車72a,72
aを等しい回転量で回転させることになる。72hはす
べり軸受である。 【0097】前記押え体駆動機構74は、駆動軸72g
に所定の間隔で例えば2つのピニオン74aが固着さ
れ、これらにそれぞれ噛合するようにラック74bが設
置されている。従って、駆動軸72gの回転量はピニオ
ン74aを介してラック74bに伝達することにより、
ラック74bを直線運動に変換する。このとき、ラック
74bの先端に集合体押え体73が取り付けられている
ので、ラック74bの前進によって使用済み燃料集合体
4を押圧しながらセンタリングが可能となる。74cは
すべり軸受である。 【0098】なお、各機構部品は例えばステンレス鋼製
のものを用いる。従って、以上のようなセンタリング駆
動機構の構成によれば、ポンプ等の圧力を動力源として
電磁弁等を用いて導圧63により水圧シリンダ72bを
加圧し、回転伝達機構72を構成する駆動軸72gの回
転を押え体駆動機構74のラック74bで直線運動に変
換し集合体押え体73に伝達するので、相対する2つの
集合体押え体73を等しい距離だけ前進させることがで
き、ひいてはラック74bの前進によって使用済み燃料
集合体4を押圧しながら確実にセンタリングできる。 【0099】例え使用済み燃料集合体4の寸法が異なっ
ても、集合体押え体73の移動範囲が大きいので、精密
なセンタリングができる。しかも、使用済み燃料集合体
4が傾いた状態または中心からずれた位置に装荷された
場合でも、一方の集合体押え体73によりセンタ位置に
押した後、両方の集合体押え体73で保持して確実にセ
ンタリングできる。 【0100】また、水中の高放射線下となることから、
主要材料はステンレス鋼製とし、可動部はすべり軸受材
としてグリース等の潤滑剤を不要とし、耐久性を向上さ
せている。 【0101】また、集合体押え体73の保持側形状は、
図15に示すようにV字状となっているので、例えば使
用済み燃料集合体4の寸法が異なっても確実に保持で
き、各種の使用済み燃料集合体4に適用可能となる。 【0102】なお、上記実施例では、放射線検出器とし
て、グロスガンマ検出器や放出中性子検出器を用いた
が、他の種類の放射線検出器でもよく、同様に水密容器
6,7に収納するものである。また、昇降駆動機構3
は、電動モータ21aの駆動力を動力源としたが、他の
機構8,9と同様に水圧を動力としてもよい。 【0103】次に、上述した第4の実施例として説明し
たセンタリング駆動機構の他の変形例を図17及び図1
8を参照して説明する。なお、図15,16に示す第4
の実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付して
いる。 【0104】この変形例に係るセンタリング駆動機構
は、集合体押え体73に対して摩擦力に対応した調整力
を働かせる押し付け力調整機構が備えられている。この
押し付け力調整機構は、集合体押え体73の背面(押し
当て面と対向する面)にワイヤーロープ81の一端を接
続し、そのワイヤーロープ81の中間部を集合体押え体
73とほぼ同じ高さの位置に設けたプーリ83に掛けて
いる。そして、プーリ83にて垂直に吊り下げられたワ
イヤーロープ81の他端に円盤状の重り82a,82
b,82cを付けている。ワイヤーロープ81の最先端
に付けられた重り82aはワイヤーロープ81の先端部
に連結又は係止され、その他の重り82b,82cは中
央部に形成した貫通孔にワイヤーロープ81が挿通して
いる。3つの円盤状の重り82a〜82cは、先端の重
り82aの外径が最も小さく順に外径を大きくしてい
る。また、押し付け力調整機構は、重りが吊り下げられ
る近傍に重りの受け部84を備えている。この受け部8
4は、最も大きい重り82cの直径よりは小さいが2番
目に大きい重り82bの直径よりは大きな直径の円柱状
の穴85が形成され、さらに穴85の中央部に2番目に
大きい重り82bの直径よりは小さいが先端部の重り8
2cの直径よりは大きな直径の円柱状の穴86が同心状
に形成されている。 【0105】ここで、集合体押え体73の進退時の力
は、加圧された水圧シリンダ72bの力から、水圧シリ
ンダ72bから集合体押え体73までの動力伝達系にお
ける摩擦力を引いた値となる。 【0106】一方、その摩擦力は集合体押え体73の移
動開始時の摩擦力(静止摩擦力)が最も大きく、集合体
押え体73の移動速度が速くなるのに応じてその摩擦力
(動摩擦力)は小さくなる。 【0107】従って、水圧シリンダ72bを一定の加圧
力で駆動すると、移動開始時にはゆっくり移動していた
集合体押え体73が使用済み燃料集合体4を保持すると
ころまで来ると相当の速度に達し、大きな衝撃で衝突す
ることになる。激しい衝突は使用済み燃料集合体4を破
損する可能性があり好ましくない。また、測定系に対し
てもノイズが発生し悪影響がある。 【0108】本実施では、ワイヤロープ81の長さ及び
受け部84における穴85,86の深さを次のように設
定している。すなわち、集合体押え体73が使用済み燃
料集合体4から最も離れた状態の時に、中間の重り82
bが穴86の段差部86aに載り重り82aのみがワイ
ヤロープ81に吊り下がるようにしている。また、集合
体押え体73が最も離れた状態から所定距離だけ使用済
み燃料集合体4へ近付いた状態の時に、中間の重り82
bが段差部86aから引き上げられるが最大の重り82
cは依然として段差部85aに載ったままであるように
している(図18に示す状態)。さらに、集合体押え体
73が使用済み燃料集合体4に接近した時に、最大の重
り82cが段差部85aから引き上げられるようにして
いる。 【0109】なお、それぞれの重り82a〜82cの重
量は、各重りが作用する際の摩擦力の大きさとの関係で
決められる。センタリング開始時は、集合体押え体73
に働く力F1が下式のようにして決定される。 F1=(水圧シリンダ72bによる押し付け方向の力)
−(静止摩擦力)−(調整力=重り82a) 集合体押え体73が移動を開始すると、静止摩擦力が動
摩擦力に変わり摩擦力は徐々に減少する。摩擦力がある
程度まで減少したところで調整力に中間の重り82bが
抗力として加わり、摩擦力が減少した分を重り82bで
補充する。さらに、最大の重り82cが抗力として加え
られ、集合体押え体73は移動開始から使用済み燃料集
合体4に接するまでほぼ一定速度で移動することにな
る。 【0110】一方、センタリング開放時には、重り82
a〜82cによる調整力が戻し力として機能する。すな
わち、集合体押え体73が移動を開始すると摩擦力が減
少し、それに伴い重り82c,82bが順に段差部85
a,86aに保持され戻し力が小さくなっていく。その
結果、センタリング開放時にも集合体押え体73の移動
速度が一定値に保たれる。 【0111】また、集合体押え体73が使用済み燃料集
合体4を保持しているセンタリング時に電源が断した場
合、集合体押え体73に対する押し付け力が0になるが
水圧シリンダ72bによる引き離し力も加えることがで
きない。 【0112】本実施例では、このような場合には3つの
重り82a〜82cの荷重が戻し力として働くため自動
的にセンタリングを開放できる。例えば、回転伝達機構
72の重量を10kgとし、その4割増の14kgを重
りの重さとする(重り82a=4kg,重り82b=5
kg,重り82c=5kg)。 【0113】センタリング動作開始時の押し付け力を得
るには(重り82b,82cが作用しない場合)、静止
摩擦係数を0.3とすると、少なくとも(10kg+3
kg+4kg=17kg)以上の力が必要となる。 【0114】また、集合体押え体73が移動していると
きの動摩擦係数を0.2とすると、センタリング動作中
には,少なくとも(10kg+2kg+4kg=16k
g)以上の力が必要となる。 【0115】重り82b,82cが加わった場合は、動
作中の押し付け力は、少なくとも26kg(=10kg
+2kg+4kg+5kg+5kg)の力が水圧シリン
ダ72bに要求される。 【0116】回転伝達機構72を動作させるためには、
少なくとも26kgの力が必要であるから、水圧シリン
ダ72bによる押し付け力を27kgにすれば、センタ
リング開始時の力は17kgであることから、10kg
の余裕ができ確実に動作を開始することができる。 【0117】センタリング開放に必要な戻し力は、(回
転伝達機構72の重量10kg)+(静摩擦力3kg)
−(重り総重量14kg)=−1kgとなるため、電源
断時のセルフ解除が可能である。 【0118】通常のセンタリング開放動作は、水圧シリ
ンダ72aによる開放力が9kgであるとすれば、セル
フ解除力と合わせて10kgとなる。センタリング開放
動作中に順次重り82c,82bが無くなるが、それで
も計8kgの開放力が働く。 【0119】このように本変形例によれば、押し付け力
調整機構を設けたので、センタリング動作時における使
用済み燃料集合体4への衝撃を大幅に緩和することがで
き、また衝撃が緩和されることから検出器の寿命劣化,
ノイズ等による測定誤差を小さくできる。 【0120】本変形例によれば、事故等により電源が断
した場合であっても、自動的なセンタリングを解除でき
ることから、使用済み燃料集合体4の撤去を容易に行う
ことができる。 【0121】なお、上記した変形例のセンタリング駆動
機構では、集合体押え体73に直接ワイヤロープ81を
介して重り82a〜82cの力を及ぼしていたが、集合
体押え体73に重り82a〜82cの荷重が同様に働く
場所であれば動力伝達系における他の場所であってもよ
い。例えば、図19に示すよう水圧シリンダ72bに連
結されているラック72cに、作用部材90を介して又
は直接に重り82a〜82cの付けられた吊り部材8
1′又はワイヤを接続しても同様の作用効果を得ること
ができる。本発明は、上記した実施例及び変形例に限定
されるものではなく、種々変形実施可能である。 【0122】 【発明の効果】以上発明したように、本発明によれば、
次のような種々の効果を奏する。すなわち、形状、寸法
等を異にする多種類の使用済み燃料集合体を同一の測定
条件下で正確に測定でき、しかも水密容器内に放射線検
出器を収納することにより耐水性の向上が図れ、保守性
にも優れている計測装置を提供することができる。 【0123】また、多数の一線式放射線検出器を用いて
ケーブル本数の削減化およびメンテナンス性の向上を図
ることができる。一線式の放射線検出器を用いた時のリ
ーク電流の影響も容易に除去でき、精度の高い放射線レ
ベルの測定を行うことができる。 【0124】さらに、一般的な放射線計測の装置でも同
様にリーク電流の影響を除去し、精度の高い測定ができ
る。さらにまた、センタリング動作時における使用済み
燃料集合体への衝撃を大幅に緩和することができ、検出
器の寿命劣化、ノイズ等による測定誤差を防止すること
ができる。
構成図。 【図2】図1に示す昇降駆動機構の具体例を示す構成
図。 【図3】図1に示す駆動機構の具体例を示す構成図。 【図4】図1に示すセンタリング駆動機構の具体例を示
す構成図。 【図5】本計測装置を完成に近い形で表した模式的な構
成図。 【図6】本発明装置の変形例を示す構成図。 【図7】本発明に係わる計測装置の第2の実施例を示す
もので、特に一線式放射線検出器を用いた場合の測定系
を示す図。 【図8】本発明に係わる計測装置の第3の実施例の全体
構成を示す図。 【図9】図8の内部構成を具体的に示す図。 【図10】図9の内部構成のうち、1チャンネルの一線
式放射線検出器を用いた場合のリーク除去機能をもった
測定系を示す図。 【図11】図10に示す信号処理部の内部構成図。 【図12】使用済み燃料集合体の設置手順およびリーク
電流を除去する例を示す図。 【図13】1チャンネルの一線式放射線検出器を用いた
場合のリーク除去機能をもった測定系を示す図。 【図14】本発明に係わる計測装置の第4の実施例の全
体構成を示す図。 【図15】センタリング駆動機構の他の例を示す概略機
構図。 【図16】図15に示すセンタリング駆動機構の具体的
機構を示す図。 【図17】センタリング駆動機構の変形例の上面図。 【図18】図17に示すセンタリング駆動機構の側面
図。 【図19】センタリング駆動機構の他の変形例の要部を
示す図。 【符号の説明】 1…機構フレーム、3…昇降駆動機構、4…使用済み燃
料集合体、6…グロスガンマ検出器水密容器、7…放出
中性子検出器水密容器、8…放出中性子検出器水密容器
駆動機構、9…センタリング駆動機構、31…一線式グ
ロスガンマ検出器、32…ケーブル、33…高圧電源、
34…直流増幅器、35…帰還回路、37…現場盤、3
8…測定器盤、40,40a…信号処理部、52…電圧
発生回路、53…バイアス素子、63…導圧配管、71
…リング状歯車、72…回転伝達機構、73…集合体押
え体、74…押え体駆動機構、81…ワイヤロープ、8
2a〜82c…重り、83…プーリ、84…受け部。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 使用済みの燃料集合体の放射線レベルを
水中で計測する計測装置において、 上部に前記燃料集合体を挿入する挿入部を有する機構フ
レームと、 前記燃料集合体の軸方向に沿って前記機構フレーム内に
設けられた複数のガンマ線検出器と、 前記機構フレームの底部に設けられ、前記燃料集合体を
昇降駆動することによって前記各ガンマ線検出器の感度
校正を可能とする昇降駆動手段と、 前記機構フレーム内の前記燃料集合体を中心とした対向
位置に設けられた複数の集合体押さえ手段と、 前記各集合体押さえ手段を駆動することによって、前記
機構フレーム内に挿入された燃料集合体を各ガンマ線検
出器が等距離となる計測位置であるセンタ位置に合わせ
るセンタリング機構と、 前記各集合体押さえ手段に接続され、この各集合体押さ
え手段が燃料集合体に近づいた場合に、前記各集合体押
さえ手段の燃料集合体への押し付け方向の力を低減する
ように調整する押付け力調整手段と、 前記機構フレームに挿入された燃料集合体との距離を調
整可能に設けられ、燃料集合体から放出される中性子を
測定する中性子検出器とを備えたことを特徴とする計測
装置。
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