JP2800931B2 - Method for detecting leak of fuel element for nuclear reactor and fuel element for nuclear reactor - Google Patents
Method for detecting leak of fuel element for nuclear reactor and fuel element for nuclear reactorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、原子炉用燃料要素の
リーク検出方法及び原子炉用燃料要素に関し、更に詳し
くは、原子炉運転時等に原子炉用燃料要素に生じうるピ
ンホール等のリーク箇所の有無を、容易にかつ簡便に、
しかも確実に検出することができる原子炉用燃料要素の
リーク検出方法及び原子炉用燃料要素に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting leakage of a fuel element for a nuclear reactor and a fuel element for a nuclear reactor, and more particularly, to a method for detecting a pinhole or the like which may occur in a fuel element for a nuclear reactor during operation of the nuclear reactor. Easily and easily check for leaks
Further, the present invention relates to a method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor and a fuel element for a nuclear reactor that can be reliably detected.
【0002】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】一般に、
原子炉用燃料要素はその使用により、フレッティング破
損、水素化破損等の種々の破損原因による損傷を受け
る。かかる損傷により、原子炉用燃料要素にリーク箇所
が発生すると、その内部に封入されていた放射性のガス
が冷却水中へ漏出し、そこに冷却水が侵入する。通常、
リーク箇所が発生するのは原子炉運転時であり、このと
きの原子炉用燃料要素の温度は高温であるので、原子炉
用燃料要素内に侵入した冷却水は直ちに気化し水蒸気と
なって拡散する。この水蒸気は原子炉用燃料要素内の燃
料ペレットに接触して、水素と酸素とに分解する。この
酸素は原子炉用燃料要素における燃料ペレットや燃料被
覆管内面の酸化反応に消費され、水素はその一部が燃料
被覆管に吸収され、残りが原子炉用燃料要素内に残存す
る。2. Description of the Related Art In general,
Reactor fuel elements are damaged by their use due to various causes such as fretting damage, hydrogenation damage and the like. When such damage causes a leak location in the reactor fuel element, the radioactive gas sealed therein leaks into the cooling water, into which the cooling water enters. Normal,
The leak location occurs during reactor operation, and the temperature of the reactor fuel element is high at this time, so the cooling water that has entered the reactor fuel element is immediately vaporized and diffused as steam. I do. This water vapor contacts fuel pellets in the reactor fuel element and is decomposed into hydrogen and oxygen. This oxygen is consumed in the oxidation reaction of the fuel pellets and the inner surface of the fuel cladding tube in the reactor fuel element, and part of the hydrogen is absorbed by the fuel cladding tube, and the remaining hydrogen remains in the reactor fuel element.
【0003】ところで、原子炉用燃料要素は、例えば、
これを正方格子状に縦横それぞれ17本ずつ配列・保持
してなる原子炉用燃料要素集合体として、一般に取り扱
われている。かかる原子炉用燃料集合体中に、リーク箇
所が生じた原子炉用燃料要素が含まれている場合、この
原子炉用燃料集合体を継続的に使用すると、そのリーク
箇所から放射性物質が漏出することによる放射能汚染等
を招くおそれがある。したがって、原子炉用燃料要素集
合体を再使用する場合には、その原子炉用燃料要素集合
体における各原子炉用燃料要素にリーク箇所が生じてい
ないかどうかを検出する作業が必須となる。[0003] By the way, the fuel element for a nuclear reactor is, for example,
This is generally treated as a fuel element assembly for a nuclear reactor in which 17 pieces each of which are arranged and held in a square lattice in each of vertical and horizontal directions. When the reactor fuel assembly includes a reactor fuel element having a leak location, the radioactive material leaks from the leak location when the reactor fuel assembly is continuously used. This may lead to radioactive contamination. Therefore, when the fuel element assembly for a nuclear reactor is reused, an operation of detecting whether or not a leak portion has occurred in each fuel element for a nuclear reactor in the fuel element assembly for a nuclear reactor becomes essential.
【0004】従来においては、かかる検出を、原子炉
用燃料要素の外観検査をする、原子炉用燃料要素にお
ける燃料被覆管の歪量を測定することにより原子炉用燃
料要素内の放射性ガス量を評価する、原子炉用燃料要
素に超音波を照射した際の反射波の有無により原子炉用
燃料要素内に侵入した水を検出する、等の手段により行
なっていた。Conventionally, such detection is carried out by measuring the amount of radioactive gas in the reactor fuel element by measuring the amount of strain of the fuel cladding in the reactor fuel element by inspecting the appearance of the reactor fuel element. It has been performed by such means as evaluating, detecting the water that has entered the reactor fuel element based on the presence or absence of a reflected wave when the reactor fuel element is irradiated with ultrasonic waves.
【0005】しかしながら、前記の外観検査では、原
子炉用燃料要素の全面を検査することは困難である。ま
た、原子炉用燃料要素集合体の内部に配列・保持された
原子炉用燃料要素について外観検査を行なうことは非常
に困難である。更に、リーク箇所がピンホール等の微細
な孔の場合には、その場所を特定することは困難を極め
る。前記の原子炉用燃料要素内の放射性ガス量の評価
では、歪量の変化量が小さいので、放射性ガス量を正し
く評価することができない。また、検査装置が大掛りに
なる。前記の原子炉用燃料要素内に侵入した水の検出
では、リーク箇所の全てに水が侵入しているとは限ら
ず、水が侵入していないリーク箇所については検出する
ことができない。したがって、従来におけるリーク箇所
の検出方法にはそれぞれ問題がある。[0005] However, it is difficult to inspect the entire surface of the fuel element for a nuclear reactor by the above-mentioned appearance inspection. Further, it is very difficult to perform an appearance inspection on the reactor fuel elements arranged and held inside the reactor fuel element assembly. Further, when the leak location is a fine hole such as a pinhole, it is extremely difficult to specify the location. In the evaluation of the amount of radioactive gas in the fuel element for a nuclear reactor, the amount of change in the amount of strain is small, so that the amount of radioactive gas cannot be correctly evaluated. Further, the inspection device becomes large-scale. The detection of water that has entered the fuel element for a nuclear reactor does not necessarily mean that water has entered all the leak locations, and cannot detect a leak location where water has not entered. Therefore, each of the conventional methods for detecting a leak location has a problem.
【0006】一方、複数の原子炉用燃料要素集合体につ
いてリーク箇所の検出を行なう場合、1つの原子炉用燃
料要素集合体には複数の原子炉用燃料要素が含まれてい
るので、検出対象の数は膨大である。実際の検出作業に
おいては、かかる膨大な数の原子炉用燃料要素につい
て、それらの内どの原子炉用燃料要素にリーク箇所が発
生したかを特定する必要がある。したがって、検査すべ
き原子炉用燃料要素の数の多少に関わらず、簡便かつ容
易に、しかも確実にリーク箇所の有無を検知することが
できる、原子炉用燃料要素のリーク検出方法及び原子炉
用燃料要素が望まれている。On the other hand, when detecting a leak location for a plurality of reactor fuel element assemblies, one reactor fuel element assembly includes a plurality of reactor fuel elements. The number is huge. In an actual detection operation, it is necessary to specify which of the enormous number of reactor fuel elements has a leak location in which of the reactor fuel elements. Therefore, regardless of the number of reactor fuel elements to be inspected, a method for detecting a leak of a reactor fuel element and a method for detecting a leak of a reactor fuel element which can easily and easily and surely detect the presence or absence of a leak portion are provided. Fuel elements are desired.
【0007】この発明は、前記問題を解消し、原子炉運
転時等に原子炉用燃料要素に生じうるピンホール等のリ
ーク箇所の有無を、容易にかつ簡便に、しかも確実に検
出することができる原子炉用燃料要素のリーク検出方法
及び原子炉用燃料要素を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and makes it possible to easily and simply and surely detect the presence or absence of a leak such as a pinhole which may occur in a fuel element for a reactor during operation of the reactor. It is an object of the present invention to provide a method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor and a fuel element for a nuclear reactor.
【0008】[0008]
【前記課題を解決するための手段】前記課題を解決する
ための前記請求項1に記載の発明は、リーク箇所から侵
入する水に由来する水蒸気又は水素と反応して体積変化
を生ずる物質のフォイルを有してなる原子炉用燃料要素
における前記フォイルに超音波を照射し、その反射波を
測定し、前記物質の体積変化の有無を検知することによ
り、前記原子炉用燃料要素におけるリーク箇所の有無を
検出することを特徴とする原子炉燃料要素のリーク検出
方法であり、前記請求項2に記載の発明は、原子炉用燃
料要素における燃料ペレットを装填していない空隙部
に、リーク箇所から侵入する水に由来する水蒸気又は水
素と反応して体積変化を生ずる物質のフォイルを設け、
前記フォイルが前記原子炉用燃料要素に金属結合してな
ることを特徴とする原子炉用燃料要素であり、前記請求
項3に記載の発明は、前記フォイルがウランメタル及び
その合金である前記請求項2に記載の原子炉用燃料要素
である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a foil of a substance which changes in volume by reacting with water vapor or hydrogen derived from water entering from a leak location. By irradiating the foil in the reactor fuel element having ultrasonic waves with ultrasonic waves, measuring the reflected wave thereof, and detecting the presence or absence of a change in the volume of the substance, the leakage point in the reactor fuel element is detected. a leak detection method for a nuclear reactor fuel elements, characterized in that detecting the presence, the invention is a reactor for fuel according to claim 2
In the fuel element where no fuel pellets are loaded
A foil of a substance which reacts with water vapor or hydrogen derived from water invading from a leak point to produce a volume change ,
The foil is a fuel element for a nuclear reactor, characterized in that formed by metallic bond to the fuel elements for the reactor, the billing
The invention according to claim 3, wherein the foil is a nuclear reactor fuel element according to claim 2 which is uranium metal and its alloys.
【0009】[0009]
【作用】この発明に係る原子炉用燃料要素のリーク検出
方法においては、原子炉用燃料要素における、リーク箇
所から侵入する水に由来する水蒸気又は水素と反応して
体積変化を生ずる物質のフォイルを含有する部位に超音
波を照射する。すると、前記超音波はリーク箇所が発生
していない場合は、前記フォイルにより反射され、リー
ク箇所が発生している場合は、体積変化を起こした前記
フォイルにより反射される。次に、この反射波を測定す
ることにより、前記フォイルの体積変化の有無が検知さ
れ、原子炉用燃料要素におけるリーク箇所の有無が検出
される。In the method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention, a foil of a substance which generates a volume change by reacting with water vapor or hydrogen derived from water intruding from a leak point in the fuel element for a nuclear reactor is provided. Ultrasound is irradiated to the containing site. Then, the ultrasonic wave is reflected by the foil when no leak portion is generated, and is reflected by the foil that has changed in volume when a leak portion is generated. Next, by measuring the reflected wave, the presence / absence of a change in the volume of the foil is detected, and the presence / absence of a leak location in the fuel element for a reactor is detected.
【0010】[0010]
【実施例】以下にこの発明に係る原子炉用燃料要素のリ
ーク検出方法の実施例につき、この発明に係る原子炉用
燃料要素の実施例と共に、図面を参照しながら説明す
る。なお、この発明は以下の実施例に何ら限定されるも
のではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention will be described below together with an embodiment of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
【0011】図1は、この発明に係る原子炉用燃料要素
のリーク検出方法の一実施例を示す一部断面概略説明図
である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention.
【0012】図1に示す通り、この発明に係る原子炉用
燃料要素のリーク検出方法においては、原子炉用燃料要
素1と超音波センサー7とを用いる。As shown in FIG. 1, in the method for detecting a leak of a fuel element for a reactor according to the present invention, a fuel element 1 for a reactor and an ultrasonic sensor 7 are used.
【0013】前記原子炉用燃料要素1は、通常の原子炉
用燃料要素として使用されるものであり、その下部に存
在する、燃料ペレットを装填していない空隙部であるプ
レナム部5に、リーク箇所から侵入する水に由来する水
蒸気又は水素と反応して体積変化を生ずる物質たるウラ
ンメタルのウランメタルフォイル4を有してなる。The fuel element 1 for a nuclear reactor is used as a normal fuel element for a nuclear reactor, and leaks into a plenum portion 5 which is a gap below the fuel element and is not filled with fuel pellets. It has a uranium metal foil 4 made of uranium metal, which is a substance that reacts with water vapor or hydrogen derived from water invading from a location to produce a volume change.
【0014】前記ウランメタルフォイル4は、ウランメ
タルを前記原子炉用燃料要素1におけるジルカロイ−4
外筒管2の内周面に密着させ、共圧延した後、不必要な
部分のウランメタルを酸処理により除去することによ
り、前記ジルカロイ−4外筒管2の内周壁に接合・形成
されている。なお、前記ウランメタルフォイル4と前記
ジルカロイ−4外筒管2との界面にはジルカロイ−ウラ
ン合金部3が存在し、前記ウランメタルフォイル4と前
記ジルカロイ−ウラン合金部3とは、及び、前記ジルカ
ロイ−ウラン合金部と前記ジルカロイ−4外筒管2と
は、それぞれ金属結合により一体化されている。The uranium metal foil 4 is used to convert uranium metal into Zircaloy-4 in the fuel element 1 for a nuclear reactor.
After being brought into close contact with the inner peripheral surface of the outer tube 2 and co-rolled, unnecessary portions of uranium metal are removed by an acid treatment, so that the Zircaloy-4 is joined and formed on the inner wall of the outer tube 2. I have. At the interface between the uranium metal foil 4 and the zircaloy-4 outer tube 2, there is a zircaloy-uranium alloy part 3, and the uranium metal foil 4 and the zircaloy-uranium alloy part 3 The Zircaloy-uranium alloy part and the Zircaloy-4 outer tube 2 are integrated by metal bonding.
【0015】前記超音波センサー7は、前記ウランメタ
ルフォイル4とほぼ同じ高さの位置の原子炉用燃料要素
1におけるジルカロイ−4外筒管の外周側面に配置され
る。前記超音波センサー7は、前記ウランメタルフォイ
ル4に超音波を、前記原子炉用燃料要素1の中心軸と直
交するように照射すると共にその照射波のピークを測定
することができ、前記ウランメタルフォイル4からの反
射波のピークを測定することができる機能を有する。ま
た、体積変化を起こす前の前記ウランメタルフォイル4
からの反射波のピークと、体積変化を起こした後の前記
ウランメタルフォイル4の反射波にピークとを比較し、
両ピークの差異を検知し、警報を発する機能を有する。
この実施例においては、それ自体公知の超音波センサー
を用いる。The ultrasonic sensor 7 is disposed on the outer peripheral side surface of the outer tube of the Zircaloy-4 cylinder in the reactor fuel element 1 at a position substantially at the same height as the uranium metal foil 4. The ultrasonic sensor 7 irradiates the uranium metal foil 4 with ultrasonic waves so as to be orthogonal to the central axis of the nuclear reactor fuel element 1 and can measure the peak of the irradiation wave. It has a function of measuring the peak of the reflected wave from the foil 4. Further, the uranium metal foil 4 before the volume change occurs.
And the peak of the reflected wave of the uranium metal foil 4 after the volume change has occurred,
It has the function of detecting the difference between the two peaks and issuing an alarm.
In this embodiment, a known ultrasonic sensor is used.
【0016】次に、この発明に係る原子炉用燃料要素の
リーク検出方法における測定原理について説明する。Next, the measurement principle in the method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention will be described.
【0017】前記超音波センサー7から前記ウランメタ
ルフォイル4に超音波を照射すると、その照射から一定
時間後に前記ウランメタルフォイル4からの反射波が前
記超音波センサー7に到達する。超音波センサー7が超
音波を照射したときの照射波のピークと、その照射から
一定時間後に前記超音波センサー7に到達する反射波の
ピークとを、前記超音波センサー7が測定する。このと
きの測定結果は図2におけるリーク発生前に示す通りで
あり、前記ウランメタルフォイル4を有する場合におけ
る前記反射波のピーク(以下、「固有ピーク」と称する
ことがある。)は、予め測定しておいた前記ウランメタ
ルフォイル4を有しない場合における反射波のピーク
(以下、「基準ピーク」と称することがある。)に比べ
て一定時間aだけ遅れて現われる。When the ultrasonic sensor 7 irradiates the uranium metal foil 4 with an ultrasonic wave, a reflected wave from the uranium metal foil 4 reaches the ultrasonic sensor 7 after a predetermined time from the irradiation. The ultrasonic sensor 7 measures a peak of an irradiation wave when the ultrasonic sensor 7 irradiates an ultrasonic wave and a peak of a reflected wave that reaches the ultrasonic sensor 7 after a predetermined time from the irradiation. The measurement result at this time is as shown before the occurrence of a leak in FIG. 2, and the peak of the reflected wave when the uranium metal foil 4 is provided (hereinafter, may be referred to as “inherent peak”) is measured in advance. It appears later by a fixed time a than the peak of the reflected wave when the uranium metal foil 4 is not provided (hereinafter sometimes referred to as a “reference peak”).
【0018】前記原子炉用燃料要素1にリーク箇所が発
生していない場合には、図2に示すような基準ピークか
ら一定時間aだけ遅れて現われる固有ピークが常に測定
される。When no leak point occurs in the fuel element 1 for a nuclear reactor, a unique peak appearing delayed from the reference peak by a predetermined time a as shown in FIG. 2 is always measured.
【0019】ところで、例えば原子炉使用時に前記原子
炉用燃料要素1にリーク箇所が発生すると、そのリーク
箇所から内部に封入していた放射性ガスが漏出すると共
に冷却水が内部に侵入する。このとき前記原子炉用燃料
要素1は高温であるので、前記冷却水は直ちに気化し、
水蒸気となって前記原子炉用燃料要素1内を拡散する。
また、前記水蒸気の一部は原子炉用燃料要素1内の燃料
ペレットに接触し、酸素と水素とに分解した状態で前記
原子炉用燃料要素1内を拡散する。前記水蒸気及び水素
の内、前記プレナム部5の位置にまで拡散し下降移動し
てきたものは、続いて前記ウランメタルフォイル4と接
触し反応する。すると、前記ウランメタルフォイル4
は、前記水蒸気との間で下記反応式(1)で示される反
応により、体積変化を起こし、微粉末状の物質であるU
3 O8 に容易に変化する。また、前記水素との間で下記
反応式(2)で示される反応により、体積変化を起こ
し、微粉末状の物質であるUH3 に容易に変化する。If, for example, a leak occurs in the fuel element 1 for a nuclear reactor during use of the nuclear reactor, the radioactive gas sealed inside leaks from the leak and the cooling water enters the inside. At this time, since the reactor fuel element 1 is at a high temperature, the cooling water is immediately vaporized,
It becomes steam and diffuses in the reactor fuel element 1.
In addition, a part of the water vapor contacts the fuel pellets in the reactor fuel element 1 and diffuses in the reactor fuel element 1 while being decomposed into oxygen and hydrogen. Among the water vapor and hydrogen, those that have diffused to the position of the plenum portion 5 and have moved downwardly come into contact with and react with the uranium metal foil 4. Then, the uranium metal foil 4
Undergoes a volume change by the reaction represented by the following reaction formula (1) with the water vapor, and U, which is a fine powdery substance,
Easily changes to 3 O 8 . In addition, the reaction with the hydrogen causes a change in volume due to the reaction represented by the following reaction formula (2), and easily changes to UH 3 which is a fine powdery substance.
【0020】 3U+8H2 O → U3 O8 +8H2 ・・・(1) 2U+3H2 → 2UH3 ・・・(2) かかる反応により、ウランメタル4が体積変化を起こし
微粉末状化したときの前記固有ピークの測定結果は図2
に示す通りであり、基準ピークから前記一定時間aより
も短い一定時間b後に小さな固有ピークが測定される。[0020] 3U + 8H 2 O → U 3 O 8 + 8H 2 ··· (1) by 2U + 3H 2 → 2UH 3 ··· (2) such a reaction, the when uranium metal 4 was finely powdered Joka undergoes volume change Figure 2 shows the measurement results of the characteristic peaks.
And a small unique peak is measured after a fixed time b shorter than the fixed time a from the reference peak.
【0021】したがって、基準ピークから一定時間b後
に現われる小さな固有ピークを測定することにより、前
記原子炉用燃料要素1にリーク箇所が発生したことを示
す前記ウランメタルフォイル4の体積変化を検知し、原
子炉用燃料要素1にリーク箇所が発生したことを検出す
ることができる。Therefore, by measuring a small peculiar peak appearing a fixed time b after the reference peak, a volume change of the uranium metal foil 4 indicating that a leak point has occurred in the reactor fuel element 1 is detected, It is possible to detect that a leak has occurred in the fuel element 1 for a nuclear reactor.
【0022】この発明に係る原子炉用燃料要素のリーク
検出方法によると、リーク箇所が発生していない状態を
示す、基準ピークから一定時間a後に現われる大きな固
有ピークと異なる、基準ピークから一定時間b後に現わ
れる小さな固有ピークを測定するだけで、容易にかつ簡
便に、しかも確実に原子炉用燃料要素におけるピンホー
ル等のリーク箇所の発生の有無を検出することができ
る。According to the method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention, it is different from a large intrinsic peak which appears after a predetermined time a from the reference peak, which indicates a state where no leak point has occurred, and a certain time b from the reference peak. Only by measuring a small peculiar peak appearing later, it is possible to easily and simply and surely detect the occurrence of a leak portion such as a pinhole in the fuel element for a nuclear reactor.
【0023】なお、この発明においては、前記ウランメ
タルフォイル4の代わりに、ウランメタルの合金等のフ
ォイルを用いることができる。前記ウランとしては、劣
化ウラン、天然ウラン等を用いるのが好ましい。In the present invention, a foil made of a uranium metal alloy or the like can be used in place of the uranium metal foil 4. As the uranium, it is preferable to use depleted uranium, natural uranium and the like.
【0024】前記ウランメタルフォイル4の形状として
は、特に制限はなく、筒形状、筒片等適宜選択すること
ができる。前記ウランメタルフォイル4の前記原子炉用
燃料要素1に設ける場所としては、原子炉用燃料要素に
おける燃料ペレットを装填していない空隙部であれば、
特に制限はなく、例えば、前記プレナム部5を挙げるこ
とができる。 The shape of the uranium metal foil 4 is not particularly limited, and can be appropriately selected, such as a cylindrical shape and a cylindrical piece. The location provided on the reactor fuel element 1 of the uranium metal foil 4, a reactor fuel element
In the gap where no fuel pellets are loaded
Is not particularly limited, for example, Ru can Rukoto like the plenum portion 5.
【0025】前記超音波センサー7の配置は、前記ウラ
ンメタルフォイル4の位置に応じて適宜選択することが
できる。The arrangement of the ultrasonic sensor 7 can be appropriately selected according to the position of the uranium metal foil 4.
【0026】この発明に係る原子炉用燃料要素のリーク
検出方法は、例えば、縦横に14本ずつ正方格子状に配
列された加圧水型原子炉用の原子炉用燃料要素につき同
時に実施することもできる。かかる場合、各原子炉用燃
料要素毎に配置された超音波センサーによる検出操作及
び検出結果をコンピュータ等の手段を用いて集中制御・
管理し、リークの発生した原子炉用燃料要素の位置、番
号等を画像表示し、更に警報を発するように構成しても
よい。このように構成すると、測定すべき原子炉用燃料
要素の数が多いときに極めて便利である。The method for detecting a leak of a fuel element for a nuclear reactor according to the present invention can be carried out, for example, simultaneously for the fuel elements for a nuclear reactor for a pressurized water reactor, which are arranged in a square lattice in 14 rows and 14 rows. . In such a case, the detection operation and the detection result by the ultrasonic sensor arranged for each fuel element for each nuclear reactor are centrally controlled by means of a computer or the like.
It may be configured to manage and display the position, number, etc. of the reactor fuel element in which the leak has occurred, and to issue an alarm. This configuration is very convenient when the number of reactor fuel elements to be measured is large.
【0027】(実験例)図3にしめすように、PWR−
B型の原子炉用燃料要素1の下部にある長さ約30mm
のプレナム部5におけるジルカロイ−4外筒管2の内周
壁に、熱拡散法によって加熱温度が500℃、反応時間
が20時間である条件下で、一部に切欠部6を有するウ
ランメタルフォイル4を形成した。このPWR−B型の
原子炉用燃料要素1のプレナム部5におけるジルカロイ
−4外筒管2の断面を分析すると、ウランメタルフォイ
ル4とジルカロイ−4外筒管2との界面にジルカロイ−
ウラン合金部3が形成されており、その厚みが約10μ
mであった。また、ウランメタルフォイル4の厚みは約
0.2mmであり、ジルカロイ−4外筒管2の厚みは約
0.7mmであった。このPWR−B型の原子炉用燃料
要素を試験対象体とした。(Experimental example) As shown in FIG.
Approximately 30 mm length below the B-type reactor fuel element 1
The uranium metal foil 4 having a notch 6 in a part thereof under the condition that the heating temperature is 500 ° C. and the reaction time is 20 hours on the inner peripheral wall of the zircaloy-4 Was formed. When the cross section of the Zircaloy-4 outer tube 2 in the plenum portion 5 of the PWR-B type reactor fuel element 1 is analyzed, the Zircaloy-4 is formed at the interface between the uranium metal foil 4 and the Zircaloy-4 outer tube 2.
The uranium alloy part 3 is formed, and its thickness is about 10 μm.
m. The thickness of the uranium metal foil 4 was about 0.2 mm, and the thickness of the Zircaloy-4 outer tube 2 was about 0.7 mm. This PWR-B type reactor fuel element was used as a test object.
【0028】次に、この試験対象体におけるウランメタ
ルフォイル4を有しない部分に超音波を照射すると共に
その反射波を測定した。また、試験対象体におけるウラ
ンメタルフォイル4を有する部分に超音波を照射すると
共にその反射波を測定した。その結果は図2に示す通り
であり、ウランメタルフォイル4を有する部分における
反射波のピーク(固有ピーク)は、ウランメタルフォイ
ル4を有しない部分における反射波のピーク(基準ピー
ク)に一定時間aだけ遅れて現われることを確認した。Next, the portion of the test object not having the uranium metal foil 4 was irradiated with ultrasonic waves and its reflected wave was measured. In addition, a portion of the test object having the uranium metal foil 4 was irradiated with ultrasonic waves, and its reflected wave was measured. The result is as shown in FIG. 2. The peak (intrinsic peak) of the reflected wave in the portion having the uranium metal foil 4 is equal to the peak (reference peak) of the reflected wave in the portion not having the uranium metal foil 4 for a fixed time a Confirmed that only appears late.
【0029】続いてこの試験対象体を、温度が350
℃、圧力が30atmである条件下で20時間に渡り水
蒸気処理を行なった。すると、ウランメタルフォイル4
を有しないジルカロイ−4外筒管における内周壁の表面
は、光沢のある黒色の外観であったのに対し、ウランメ
タルフォイル4の表面は、黒色粉末が付着したような外
観であった。そして、試験対象体におけるウランメタル
フォイル4を有しない部分に超音波を前記同様に照射す
ると共にその反射波を測定した。また、試験対象体にお
けるウランメタルフォイル4を有する部分に超音波を照
射すると共にその反射波を測定した。その結果は図2に
示す通りであり、ウランメタルフォイル4を有する場合
における反射波のピーク(固有ピーク)は、ウランメタ
ルフォイル4を有しない場合における反射波のピーク
(基準ピーク)が現われてから一定時間bだけ遅れて現
われた。なお、このときの固有ピークは小さなピークで
あり、前記一定時間bは前記一定時間aよりも短かっ
た。Subsequently, the test object was heated at a temperature of 350
Steam treatment was performed for 20 hours under the conditions of 30 ° C. and a pressure of 30 atm. Then, uranium metal foil 4
The surface of the inner peripheral wall in the outer tube of Zircaloy-4 having no, had a glossy black appearance, while the surface of the uranium metal foil 4 had an appearance as if black powder had adhered thereto. Then, a portion of the test object not having the uranium metal foil 4 was irradiated with ultrasonic waves in the same manner as described above, and the reflected waves were measured. In addition, a portion of the test object having the uranium metal foil 4 was irradiated with ultrasonic waves, and its reflected wave was measured. The result is as shown in FIG. 2. The peak (intrinsic peak) of the reflected wave in the case where the uranium metal foil 4 is provided is equal to the peak of the reflected wave in the case where the uranium metal foil 4 is not provided (reference peak). Appeared delayed by a fixed time b. Note that the specific peak at this time was a small peak, and the fixed time b was shorter than the fixed time a.
【0030】この基準ピークから一定時間b後に現われ
る小さな固有ピークを測定することにこり、原子炉用燃
料要素におけるリークの発生を検出することができるこ
とを確認した。By measuring a small characteristic peak appearing a fixed time b after the reference peak, it was confirmed that the occurrence of a leak in the fuel element for a nuclear reactor could be detected.
【0031】[0031]
【効果】この発明によると、原子炉運転時等に原子炉用
燃料要素に生じうるピンホール等のリーク箇所の有無
を、容易にかつ簡便に、しかも確実に検出することがで
きる原子炉用燃料要素のリーク検出方法及び原子炉用燃
料要素を提供することができる。According to the present invention, it is possible to easily and simply and surely detect the presence or absence of a leak such as a pinhole which may occur in a fuel element for a reactor during operation of the reactor. An element leak detection method and a reactor fuel element can be provided.
【図1】図1は、原子炉用燃料要素におけるウランメタ
ルフォイルに超音波を照射してリーク箇所を検出を行な
っている状態の一実施例を示す一部断面概略説明図であ
る。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing one embodiment of a state in which a uranium metal foil in a nuclear reactor fuel element is irradiated with ultrasonic waves to detect a leak point.
【図2】図2は、リーク発生前後における、原子炉用燃
料要素に照射した超音波のピーク及び原子炉用燃料要素
からの反射波のピークの一例を示す概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an example of a peak of an ultrasonic wave applied to a reactor fuel element and a peak of a reflected wave from the reactor fuel element before and after a leak occurs.
【図3】図3は、その一部が切欠したウランメタルフォ
イルを有してなる原子炉用燃料要素の試験対象体を示す
一部断面概略説明図である。FIG. 3 is a schematic partial sectional view showing a test object of a fuel element for a reactor having a uranium metal foil partially cut away.
1 原子炉用燃料要素 2 ジルカロイ−4外筒管 3 ジルカロイ−ウラン合金部 4 ウランメタルフォイル 5 プレナム部 6 切欠部 7 超音波センサー REFERENCE SIGNS LIST 1 Nuclear reactor fuel element 2 Zircaloy-4 outer tube 3 Zircaloy-uranium alloy part 4 Uranium foil 5 Plenum part 6 Notch part 7 Ultrasonic sensor
Claims (3)
蒸気又は水素と反応して体積変化を生ずる物質のフォイ
ルを有してなる原子炉用燃料要素における前記フォイル
に超音波を照射し、その反射波を測定し、前記物質の体
積変化の有無を検知することにより、前記原子炉用燃料
要素におけるリーク箇所の有無を検出することを特徴と
する原子炉燃料要素のリーク検出方法。An ultrasonic wave is applied to the foil of a nuclear reactor fuel element having a foil of a substance which reacts with water vapor or hydrogen derived from water invading from a leak location to produce a volume change and reflects the ultrasonic wave. A method for detecting a leak of a reactor fuel element, comprising detecting a leak location in the reactor fuel element by measuring a wave and detecting a change in the volume of the substance.
を装填していない空隙部に、リーク箇所から侵入する水
に由来する水蒸気又は水素と反応して体積変化を生ずる
物質のフォイルを設け、前記フォイルが前記原子炉用燃
料要素に金属結合してなることを特徴とする原子炉用燃
料要素。2. A fuel pellet in a fuel element for a nuclear reactor.
In a void portion not loaded with a gas, a foil of a substance that reacts with water vapor or hydrogen derived from water invading from a leak location to generate a volume change is provided, and the foil is used for the reactor fuel.
A fuel element for a nuclear reactor characterized by being metal-bonded to a fuel element.
金である前記請求項2に記載の原子炉用燃料要素。3. The nuclear reactor fuel element according to claim 2, wherein said foil is uranium metal and its alloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5060607A JP2800931B2 (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Method for detecting leak of fuel element for nuclear reactor and fuel element for nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5060607A JP2800931B2 (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Method for detecting leak of fuel element for nuclear reactor and fuel element for nuclear reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273575A JPH06273575A (en) | 1994-09-30 |
| JP2800931B2 true JP2800931B2 (en) | 1998-09-21 |
Family
ID=13147115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5060607A Expired - Lifetime JP2800931B2 (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Method for detecting leak of fuel element for nuclear reactor and fuel element for nuclear reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4885003B2 (en) * | 2007-02-19 | 2012-02-29 | 株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン | Ultrasonic fuel rod damage identification method and inspection probe |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5061596A (en) * | 1973-10-03 | 1975-05-27 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP5060607A patent/JP2800931B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06273575A (en) | 1994-09-30 |
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