核燃料要素のクリーニングのための装置および方法
本発明は液体が充填されたスペース（２）内の核燃料要素（８）をクリーニングするための装置（９）および方法に関する。燃料要素（８）は開口部（８ｂ）を有する内部スペース（８ａ）を備える。装置（９）は、連結要素（１１）を備え、連結要素は、開口部（８ｂ）およびフロー手段（１６、３２）を備える燃料要素（８）の一部に連結されるように構成されており、フロー手段は、少なくとも燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、開口部（８ｂ）を介して、燃料要素（８ａ）の内部空間を介した液体の流れを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が充填されたスペース内の核燃料要素（ｎｕｃｌｅａｒ ｆｕｅｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）をクリーニングするための装置および方法に関し、ここで、燃料要素は開口部を有する内部スペースを備え、装置は、連結要素を備え、連結要素は、開口部およびフロー手段を備える燃料要素の一部に連結されるように構成されており、フロー手段は、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間において、開口部を介して、燃料要素の内部空間を介した液体の流れを生成する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＷＲ（沸騰水型原子炉）のための核燃料要素は、管状の形状を有し、かつ、スペーサ、燃料棒等を備える内部スペースを有する。原子炉タンクに接続されるシステムにおけるメンテナンスおよび修理作業に関連して、金属粒子、金属片、金属繊維が形成され、その後の操作の間に、原子炉の水により原子炉のタンクへ運ばれるリスクが存在する。また、原子炉タンクが開いている時間には、粒子が原子炉タンクに落ちるリスクが存在する。後の動作の間に、そうした粒子は原子炉の水と共に原子炉タンク内を循環する。そうした粒子を捕らえるために、原子炉の水が通過する適切な場所において、異なる種類のフィルタを配置することが公知である。しかしながら、特に、細かい粒子は燃料要素内に閉じ込められてしまい、燃料棒などの傷つきやすい部分に対して磨り減らせて損傷を生じさせ得る。燃料要素内に閉じ込められた粒子は原子炉の水と共に循環せず、それゆえ従来のフィルタによって捕らえることもできない。
【０００３】
原子炉の水は、腐食物質から主に出る不純物（クラッド、かす）を含む。動作中の原子炉の水が燃料棒に接触して加熱される場合に、原子炉の水中のそうした不純物は燃料棒の外側表面上に沈着物を形成することとなる。こうした沈着物はとりわけ、原子炉の水が、燃料要素内で圧力低下を益々被り、燃料棒と共に熱交換が低くなってしまう結果となる。
【０００４】
特許文献１は、原子炉タンク内の複数の燃料要素の上端に取り付けられたカバーを備えるクリーニングデバイスを示す。このカバーは連結部を備え、これを介して液体が燃料要素に供給可能である。この液体は、上端から下側端へと燃料要素を介して押し下げられる。燃料要素を介して流れる液体は、燃料要素内に閉じ込められている粒子をそれにより分離する。分離された粒子は、燃料要素の下側端において、分離構造部内において捕らえられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ国特許第１９９ １４ ２１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、シンプルかつ効果的な方法において、液体が充填されたスペース内における核燃料要素のクリーニングを可能にする装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述で示した目的は、以下でまず規定された装置を用いて達成され、該装置は、連結要素に連結した開口部を有する流路を備え、上記フロー手段は、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間、燃料要素の内部スペースから装置の流路への液体の流れを生成するように構成され、該装置は、流路内にフィルタ要素を備え、上記流路は、燃料要素の内部スペースからの液体の流れで運ばれた粒子および沈着物を捕捉するように構成される、ことを特徴とする。燃料要素内のスペーサ、燃料棒、および他の構成要素は、原子炉の水を循環させるために、相対的に狭い通路を形成する。それゆえ、原子炉の水によって運ばれた粒子が燃料要素内部に付着するリスクが常に存在する。燃料要素の内側に付着した粒子を分離させるために、装置は、従って、燃料要素に連結される。装置の液体手段が稼動した場合、液体の流れは燃料要素を介して生成される。動作中の燃料要素を介した液体の流れよりも、より大きくてよいまたはより小さくてよい液体の流れを生成することによって、そのようなコンポーネント（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）は、開口部を介して、燃料要素からの液体の流れを用いて、分離および運ばれることができる。有利にも、その流れは交互に起きて、その結果、燃料要素内に付着していた粒子はねじり取られて、ゆるんで放たれる。そのような液体の流れを用いて、燃料要素内の、特に燃料棒上の沈着物は、燃料要素からの液体の流れによって分離および運ばれることができる。
【０００８】
本発明によれば、装置は流路を備え、この流路は、連結要素に連結する開口部を有し、ここで上記フロー手段は、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間に、燃料要素の内部スペースから装置の流路への液体の流れを生成するように構成される。それにより、燃料要素の内部スペースからの液体は装置へと吸い込まれることができる。この装置は流路内にフィルタ要素を備え、流路（ｆｌｏｗ ｃｈａｎｎｅｌ）は、燃料要素の内部スペースからの液体の流れによって運ばれる粒子および沈着物を捕捉するように構成される。流れ経路（ｆｌｏｗ ｐａｓｓａｇｅ）に細かい網の目のフィルタ要素を配置することによって、フィルタ要素はまた、燃料要素の内部スペースから分離された相対的に細かな粒子を捕捉することができる。フィルタ要素は、有利にも、取替えができるように、装置に除去可能に取付けられる。それゆえ、除去して、粒子をなくすことができるか、または使用後に新しいものと取り替えることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、このフロー手段は、燃料要素の内部空間を介して液体の流れを生成するように構成され、液体の流れは、燃料要素のクリーニング処理の間、所定のプログラムに従って可変である。効果的な方法において粒子および沈着物を分離させるために、燃料要素を介した流れを可変とすることが適切である。これは、第１のあらかじめ決定されたプログラムによってなされることができる。特定のプログラムが、異なる種類の燃料要素をクリーニングするために用いられることができる。このようなフロー手段は、有利にも、燃料要素のクリーニング処理の間の内部空間を介した断続的な液体の流れを生成するように構成される。クリーニング処理の間の燃料要素を介した流れを周期的に妨げることによって、燃料要素を介した断続的な液体の流れが生成され、その結果、非常に効果的な方法において、燃料要素の内部空間から粒子および沈着物を分離させる。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、上記フロー手段は、流路内に配置されたポンプを備える。１つのこのような適切なポンプは、燃料要素を介した比較的大きな液体の流れを吸い込むことができる。上記フロー手段は、流路内の意図された流れの方向に対して、ポンプの上流の位置において、流路内に配置されたフローバルブを備えることができ、ここで、フローバルブが、ポンプが液体を燃料要素の内部空間から吸い込まないようにする第１の位置に、および、フローバルブが、ポンプが液体を燃料要素の内部空間から吸い込むことができるようにする第２の位置に、フローバルブは調節可能である。このようなフローバルブを用いて、燃料要素を介した断続的な液体の流れがシンプルな方法において、かつポンプをオフまたはオンにする必要なく、生成できる。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、フローバルブは、第１の位置において、開口部を有するポンプを周囲の液体につなげる（ｃｏｎｎｅｃｔ）構成を有する。フローバルブはこのように、ポンプに代替のソースを供給し、燃料要素との連結が妨げられた場合に、この代替のソースから、ポンプは液体を吸い込むことができる。ここで、フローバルブが第１の位置に設定されている場合、ポンプはオフにされる必要がない。有利にも、フローバルブは、第１の位置において、開口部を有する燃料要素の内部空間を周囲の液体につなげる構成を有する。フローバルブがポンプと燃料要素との連結を妨げる時、燃料要素において液体の流れが存在する。フローバルブはこの場合、この液体の流れのために代替のルートを生成する。フローバルブが第１の位置へと変えられた時に、燃料要素内の液体の流れは、そこにおいて、突然に緩慢にされない。それにより、燃料要素上の連結位置から装置を取り除くことができる力を、この液体の流れが生成しないようにする。また、燃料要素が稼動を止められた場合、入ってくるコンポーネントは、残留の温度上昇を有し得て、これはまた、燃料要素を介した上方への液体の流れを生じさせる。このような液体の流れを許容することは、燃料要素を冷却するために必要である。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、装置は、第１の位置および第２の位置において、フローバルブを設定するように構成された力要素を備える。有利にも、この力要素は、第１の構成部品を備え、これは、第１の位置にフローバルブを設定するために継続的な力を用いて動作し、ならびに、この力要素は、第２の構成部品を備え、これは、稼働中の状態において、第１の位置にフローバルブを設定するために、第１の構成部品よりもさらなる力を用いて、反対の方向において、動作する。第１の構成部品はバネ要素であってよく、第２の構成部品は空気圧シリンダーであってよい。もちろん、他のタイプの構成部品が、第１の位置と第２の位置との間においてフローバルブを設定するために用いられることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、装置は、異なる形状を用いた連結要素の除去可能な連結を可能にする連結部分を備える。効果的な方法において、装置が燃料要素から液体を吸い込むことができるために、連結要素と燃料要素との連結の間に固い連結が確立される必要がある。装置が異なるタイプの燃料要素をクリーニングするために用いられる場合、装置は、燃料要素の特定のタイプに適合される形状を有する異なるタイプの連結要素が備わっていることが可能であることが必要とされる。連結要素は、燃料要素の端部上に設定されるか、または端部の上に滑り落ちる（ｓｌｉｐ ｏｖｅｒ）ように構成されるカップ形状の部分を備えることができる。このようなカップ形状部分により、装置と燃料要素との間に固い連結を確立することができる。装置は、燃料要素上の連結位置に装置を持ち上げるために、かつ、クリーニング処理の後に、燃料要素上の連結位置から、装置を持ち上げるために、巻上げデバイスによって把持されるように構成された把持部分を備えることができる。原子炉施設内の既存のチャージングマシンは、原子炉タンク内の個々の燃料要素のクリーニング処理の間に、装置を適用および移動させるために、用いられることができる。
【００１４】
上述で示された目的はまた、液体が充填されたスペースにおける核燃料要素（８）をクリーニングするための方法を用いて達成され、ここで、燃料要素は、開口部を有する内部空間を備える。上記方法は、装置を燃料要素の一部に連結するステップであって、燃料要素は開口部を備え、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間において、装置を利用して、内部空間を介した液体の流れを生成する、ステップを含む方法であって、上記ステップは、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間において、連結要素に連結した開口部を有する装置の流路への、燃料要素の内部空間からの液体の流れを生成し、かつ、装置の流路において、燃料要素の内部空間からフィルタ要素への液体の流れによって運ばれた粒子および沈着物を捕捉することを特徴とする。このような液体の流れを用いて、粒子および沈着物は、燃料要素の内部スペースから分離可能であり、フィルタ要素において捕捉可能である。
【００１５】
有利にも、燃料要素の内部スペースを介した断続的な液体の流れは、取付けられた装置を利用して生成される。それにより、燃料要素の内部スペースの非常に効果的なクリーニング処理が提供される。上記方法はまた、原子炉のタンク内に配置された燃料要素に装置を連結するステップを含むことができる。そこで、燃料要素は、それがクリーニングされる時に、原子炉タンクから持ち上げられる必要はない。しかしながら、原子炉タンクから持ち上げられて出され、例えば、原子炉プール内に配置されている燃料要素に、装置を連結することは可能である。以下において、一例として、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、原子炉タンク内の、本発明に係る装置を示す。
【図２】図２は、装置が燃料要素に連結されたときの位置にある装置を示す。
【図３】図３は、装置が第１の位置にあるときの、装置のフィルタ要素およびフローバルブの断面を示す。
【図４】図４は、フローバルブが第２の位置に移動したときの、対応する装置の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、沸騰水型原子炉ＢＷＲのための原子炉タンク１を示す。原子炉タンク１はここでは開いた位置にある。原子炉タンク１は原子炉プール２の底表面に配置される。原子炉タンク１および原子炉プール２は水で充填されている。サービスブリッジ３は原子炉プール２を横切って架かっている。サービスブリッジ３は可動式で配置されたチャージングマシン４が備わっている。チャージングマシン４は伸縮自在のブーム５を有し、これを用いて、構成部品を原子炉タンク１内に上げ下げすることができる。原子炉タンク１はここでは部分的に内部の構成部品が取り除かれて空である。原子炉タンク１から取り出される内部の構成部品は、原子炉プール２内の異なる位置に配置可能である。減速材タンク６内に配置された炉心は、この場合、原子炉タンク１内に残される。フレーム７は、多数の燃料要素８の位置を規定する減速材タンク６の上側部分におけるグリッドを形成する。
【００１８】
とりわけ、原子炉タンク１に連結されるシステムのメンテナンスおよび修理の作業中には、金属粒子、金属片、金属繊維、その他が形成され、その後の操作の間に、原子炉の水により原子炉タンク１へ運ばれるリスクが存在する。原子炉タンク１が開かれている時間の間にもまた、そうした粒子が原子炉タンク１内に落下するリスクがある。その後の操作の間に、そうした粒子は、原子炉の水と共に原子炉タンク１内を循環する。粒子を取り除いて原子炉の水を浄化するためには、原子炉タンク１内の適切な位置にフィルタを配置することが公知である。特に、しかしながら、細かい粒子は燃料要素８内に閉じ込められてしまい、燃料棒などの傷つきやすい部分に対して磨り減らせて損傷を生じさせ得る。これらの粒子は原子炉の水によって循環しないので、従来のフィルタによって捕らえることもできない。原子炉の水は、循環する原子炉の水と接触する物質の腐食から主に生じる、いわゆるクラッドと呼ばれる、回避できない不純物を含む。操作の間、原子炉の水の中のそのような不純物は、燃料棒の外側表面上に沈着物を形成する。
【００１９】
図１は、内部粒子および沈着物を取り除き、燃料要素８をクリーニングするように構成された装置９を示す。装置９は、原子炉タンク１内の燃料要素８の上端部分に、チャージングマシン４を利用して、適用される。燃料要素８はこの場合、原子炉タンク１内に残される。しかしながら、原子炉プール２内または連結燃料プール内における任意の位置において、燃料要素８を持ち上げ、かつ燃料要素８に装置９を適用することができる。図２は、装置９および燃料要素８の上部を詳細に示す。燃料要素８は、内部空間８ａを有する細長の管状要素を備え、この内部空間は、とりわけ、燃料棒８ｃおよびスペーサを備えて、内部空間８ａ内での所望の相互の位置において燃料棒を保持する。上部プレート８ｄは、所望の位置において、燃料棒８ｃの上部を保持する。操作中、燃料棒８ｃは、内部空間８ａを循環する原子炉の水を加熱する。結果として生じる蒸気および加熱された水は内部空間８ａを上昇して、燃料要素８の上端にある出口開口部８ｂを介して出る。新しい原子炉の水が入口開口部を介して内部空間８ａに導入され、この入口開口部は燃料要素８の下端に位置する。
【００２０】
装置９は相対的に細長の構造を有する。装置９は、第１の端部において、把持部１０を備え、これは、チャージングマシン４が燃料要素８に装置９を適用した場合に、チャージングマシン４によって把持されるように構成されている。装置９は、第２の反対側の端部において、吸入カバー１１の形をした連結要素を備える。吸入カバー１１は、燃料要素８の上端部分の外側形状および大きさに実質的に対応する内部形状および大きさを有するカップ形状の部分を有する。吸入カバー１１は、それにより、チャージングマシン４を利用して、下げられ、かつ燃料要素８の上端部分の上に配置されることができるか、またはそれに添えられる（ａｆｆｉｘ）ことができる。吸入カバー１１は、燃料要素８上の吸入カバー１１の配置を容易にするための適切な形状をした制御表面が備わっていてよい。装置９は、細長の流路１２を備え、これは吸入カバー１１内の入口開口部１３から出口部分１５内の出口開口部１４へと延びている。把持部分１０は、この場合、出口部分１５に取付可能である。出口部分１５は湾曲した形状を有しているので、出口開口部１４は把持部分１０と並んで配置される。装置は、概略的に示されたポンプ１６を備え、これは流路１２内の原子炉の水を運ぶように構成される。ポンプ１６と吸入カバー１１との間において、装置９は、フローバルブを取り囲むフィルタおよび管状部分１８を取り囲む管状部分１７を備える。フローバルブは力要素１９によって制御される。
【００２１】
図３および図４は、装置９の上述の管状部分１７および１８の断面図を示す。管状部分１７は、ここではフィルタバスケットからなるフィルタ要素２１を受け取るための空間を形成している１つの内部壁要素２０を備える。管状部分１７は、例えばネジ２２等の除去可能の取付け要素によって取り付けられる。ここで管状部分１７は、フィルタ要素２１がクリーニングまたは取替えが必要とされる場合に、装置から取外し可能である。管状部分１８は、シフト可能に配置されたバルブ体２３の形態をしたフローバルブを備える。バルブ体２３は円筒形の壁要素を備える。バルブ体２３は内部壁部分２４を備え、これはバルブ体２３の内部空間を、第１のチャンバ２５と第２のチャンバ２６とに分ける。第１のチャンバ２５には周囲開口部２５ａが備わっている。第２のチャンバ２６は、第１の周囲開口部２６ａおよび他のより小さ周囲開口部２６ｂが備わっており、これらは、第１の周囲開口部２６ａとは異なる高さにおいて配置されている。半径方向に突出した制御要素２７は、バルブ体２３に固定して取り付けられている。力要素１９は、空気圧シリンダー１９ａおよびバネ要素１９ｂを構成する。空気圧シリンダー１９ａは、取付け要素２８によって、装置９に固定して取り付けられている。空気圧シリンダー１９ａは、制御要素２７に取り付けられている可動式部分を有する。バネ要素１９ｂは、一端において、取付け要素２９によって装置９に固定して取り付けられ、反対側の端において、制御要素２７に連結されている。バネ要素１９ｂは、図３に示されている第１の位置まで、制御要素２７およびバルブ体２３をシフトしようとする力を発揮する。空気圧シリンダー１９が稼動されると、制御要素２７はバネ要素１９ｂの影響に対抗して上方へと、図４において示されている第２の位置へとシフトする。
【００２２】
管状部分１８はバルブ体２３を取り囲み、第１の開口部３０、第２の開口部３１、および第３の開口部３２を有する。フロー要素３３は、第１の開口部３０および第３の開口部３２の高さのところで、管状部分１８周囲に配置される。管状部分１８は、下端において、吸入カバー１１を適用するための、連結部分３４を備える。連結部分３４は、吸入カバー１１を除去可能に適用することができる、ネジ３５または他の取付け要素を備えることができる。それにより、異なるタイプの燃料要素８に連結される場合に、適切な形状を有する異なる吸入カバー１１が装置９に取り付けられることができる。
【００２３】
原子炉タンク１内の燃料要素８がクリーニングされる場合、装置９は、チャージングマシンの伸縮自在のブーム５のグリッパーの把持ハンドル１０を利用して、取り付けられる。チャージングマシン４は、装置９の適切な位置に配置され、調整情報を利用して、あるいはカメラまたは類似の検出要素からの情報を用いてクリーニングされる燃料要素８の、実質的に垂直方向における上方の位置に、装置９を移動させる。装置９は、次いで、下げられて、燃料要素８に浸されて、吸入カバー１１は、燃料要素８の上端部分および燃料要素８ａの内部空間のための開口部８ｂを取り囲む。装置９が所望の方法において燃料要素８に連結されると、ポンプ１６が稼動される。これは、適切な制御デバイスによってオペレータによりなされることができる。オペレータは、操作ブリッジ３または原子炉プール２の側の適切な位置に立つことができる。制御デバイスは、制御信号および電力をポンプ１６に送るケーブルが備わっていてよい。
【００２４】
ポンプ１６が稼動している場合、バルブ体２３は、好ましくは、図３に示される第１の位置にある。この位置において、バルブ体２５ａの第１のチャンバ２５への開口部は、管状部分３０の第１の開口部として、対応する位置に位置づけられる。それにより、ポンプ１６は、この場合、開口部３０、２５ａを介して、第１のチャンバ２５へ、周囲の原子炉の水を吸い込む。第１のチャンバ２５から、原子炉の水は、装置１２の流路へとさらに吸い込まれ、管状部分１７まで上がり、そして、フィルタ要素２１を有するコンパートメントへと下がる。原子炉の水は、次いで、フィルタ要素２１を介して吸い込まれ、図３の矢印に従って、ポンプ１６の方向に、さらに、流路１２内を上方へ上がる。ポンプ１６から、原子炉の水は、流路１２内において上方に押され、出口部分１５内の出口開口部１４から外に出る。バルブ体２６の第２のチャンバは、吸入カバー１１および燃料要素８ａの内部空間と常に接触した状態にある。また、原子炉がオフの時、燃料棒には、残留の温度上昇（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が生じ得て、これは、燃料要素８ａの内部空間を介した原子炉の水の上方への流れを生成する。このような液体の流れは、燃料要素８ａの内部空間からバルブ体２６の第２のチャンバへと送られる。この場合、バルブ体２６の第２のチャンバ２６ｂの他のより小さい開口部は、管状部分３２の第３の開口部の位置に対応する位置に配置される。それにより、原子炉の水のそうした生じ得る上昇する流れは、開口部３２を介して、第２のチャンバ２６から、周囲の原子炉の水へと送られることができる。バルブ体２３が第１の位置にある時、装置９内のポンプ１６は、燃料要素８ａの内部空間を介して原子炉の水の流れを生成しない。
【００２５】
バルブ体２３が、特定の期間（１〜３秒の範囲内であってよい）にオンとなった後、空気圧シリンダー１９ａは稼動される。空気圧シリンダー１９ａは、制御要素２７に力を提供して、バルブ体２３は、図４に示される第２の位置に設定される。バルブ体２３が第２の位置にある時、バルブ体２６の第２のチャンバは、開口部２６ａを介して、管状部分３１の第２の開口部に連結する。管状部分３１の第２の開口部は、ポンプ１６に連結されているチャネル部分３６に連結される。同時に、第２のチャンバ２６と、周囲の原子炉の水との間のつながりが妨げられる。その理由は、第２のチャンバ２６ｂの開口部が、管状部分３２の第３の開口部からシフトされるからである。同時に、第１のチャンバ２５と、周囲の原子炉の水との間のつながりが妨げられる。その理由は、チャンバ２５ａの第１の開口部が、管状部分３０の第１の開口部からシフトされるからである。それにより、ポンプ１６は、管状部分３０の第１の開口部を介して原子炉の水中において、もはや吸い込まない。
【００２６】
バルブ体の第２の位置において、ポンプ１６は、従って、燃料要素８ａの内部空間から、原子炉の水中において吸い込む。原子炉の水は、吸入カバー１１を利用して、装置９に吸い込まれ、吸入カバー１１は、従って、燃料要素８の上端部分に連結される。原子炉の水は、入口開口部１３を介して、吸入カバー１１から、装置１２の流路へと送られる。その後、原子炉の水は第２のチャンバ２６に達する。原子炉の水は、さらに、他の位置にある開口部２６ａ、３１に相次いで、第２のチャンバ２６および管状部分１８を介して、チャネル部分３６へと吸い込まれる。その後、原子炉の水は、フィルタ要素２１まで吸い込まれる。燃料要素８からの任意の粒子または沈着物は、フィルタ要素２１において捕捉される。原子炉の水はさらにくみ上げられ、出口部分１５の出口開口部１４を介して出る。特定の期間（１０〜１５秒の範囲内であってよい）の後、空気圧シリンダー１９ａは稼動を停止されて、バルブ体２３は、バネ要素１９ｂによって、第１の位置へと戻される。燃料要素８のクリーニング処理の間、バルブ体２３は、第１の位置と第２の位置との間で、所定の回数（５〜１５回の範囲内であってよい）、移動される。
【００２７】
本装置９の燃料要素のクリーニング処理は、従って、比較的強いポンプ１６を用いて、燃料要素８ａの内部空間を介して原子炉の水を吸い込むことを含む。それにより、燃料要素８を介した液体の流れが生成され、燃料要素８内に付いた任意の粒子、および燃料棒の表面上に形成された沈着物を分離させることができる。この効果をさらに向上させるために、装置９のバルブ体２３は、従って、上述の位置の間で、数回、移動される。これにより、燃料要素８ａの内部空間を介した断続的な流れが提供される。燃料要素８ａの内部空間を介した原子炉の水の断続的な流れは、燃料要素８の内側に付いた粒子を分離し、燃料棒表面８ｃから沈着物を分離する、本装置の能力を著しく向上させる。このようにして分離された粒子および沈着物は、原子炉の水によって装置９へと運ばれ、ここでそうした粒子および沈着物はフィルタ要素２１に付着する。燃料要素のクリーニング処理が終了した時、チャージングマシン４が稼動して、原子炉の炉心のまだクリーニングが施されていない燃料要素８に装置９を移動させる。
【００２８】
本発明は、図面に示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内において自由に修正可能なものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が充填されたスペース内の核燃料要素（ｎｕｃｌｅａｒ ｆｕｅｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）をクリーニングするための装置および方法に関し、ここで、燃料要素は開口部を有する内部スペースを備え、装置は、連結要素を備え、連結要素は、開口部およびフロー手段を備える燃料要素の一部に連結されるように構成されており、フロー手段は、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間において、開口部を介して、燃料要素の内部空間を介した液体の流れを生成する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＷＲ（沸騰水型原子炉）のための核燃料要素は、管状の形状を有し、かつ、スペーサ、燃料棒等を備える内部スペースを有する。原子炉タンクに接続されるシステムにおけるメンテナンスおよび修理作業に関連して、金属粒子、金属片、金属繊維が形成され、その後の操作の間に、原子炉の水により原子炉のタンクへ運ばれるリスクが存在する。また、原子炉タンクが開いている時間には、粒子が原子炉タンクに落ちるリスクが存在する。後の動作の間に、そうした粒子は原子炉の水と共に原子炉タンク内を循環する。そうした粒子を捕らえるために、原子炉の水が通過する適切な場所において、異なる種類のフィルタを配置することが公知である。しかしながら、特に、細かい粒子は燃料要素内に閉じ込められてしまい、燃料棒などの傷つきやすい部分に対して磨り減らせて損傷を生じさせ得る。燃料要素内に閉じ込められた粒子は原子炉の水と共に循環せず、それゆえ従来のフィルタによって捕らえることもできない。
【０００３】
原子炉の水は、腐食物質から主に出る不純物（クラッド、かす）を含む。動作中の原子炉の水が燃料棒に接触して加熱される場合に、原子炉の水中のそうした不純物は燃料棒の外側表面上に沈着物を形成することとなる。こうした沈着物はとりわけ、原子炉の水が、燃料要素内で圧力低下を益々被り、燃料棒と共に熱交換が低くなってしまう結果となる。
【０００４】
特許文献１は、原子炉タンク内の複数の燃料要素の上端に取り付けられたカバーを備えるクリーニングデバイスを示す。このカバーは連結部を備え、これを介して液体が燃料要素に供給可能である。この液体は、上端から下側端へと燃料要素を介して押し下げられる。燃料要素を介して流れる液体は、燃料要素内に閉じ込められている粒子をそれにより分離する。分離された粒子は、燃料要素の下側端において、分離構造部内において捕らえられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ国特許第１９９ １４ ２１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、シンプルかつ効果的な方法において、液体が充填されたスペース内における核燃料要素のクリーニングを可能にする装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述で示した目的は、以下でまず規定された装置を用いて達成され、該装置は、連結要素に連結した開口部を有する流路を備え、上記フロー手段は、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間、燃料要素の内部スペースから装置の流路への液体の流れを生成するように構成され、該装置は、流路内にフィルタ要素を備え、上記流路は、燃料要素の内部スペースからの液体の流れで運ばれた粒子および沈着物を捕捉するように構成される、ことを特徴とする。燃料要素内のスペーサ、燃料棒、および他の構成要素は、原子炉の水を循環させるために、相対的に狭い通路を形成する。それゆえ、原子炉の水によって運ばれた粒子が燃料要素内部に付着するリスクが常に存在する。燃料要素の内側に付着した粒子を分離させるために、装置は、従って、燃料要素に連結される。装置の液体手段が稼動した場合、液体の流れは燃料要素を介して生成される。動作中の燃料要素を介した液体の流れよりも、より大きくてよいまたはより小さくてよい液体の流れを生成することによって、そのようなコンポーネント（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）は、開口部を介して、燃料要素からの液体の流れを用いて、分離および運ばれることができる。有利にも、その流れは交互に起きて、その結果、燃料要素内に付着していた粒子はねじり取られて、ゆるんで放たれる。そのような液体の流れを用いて、燃料要素内の、特に燃料棒上の沈着物は、燃料要素からの液体の流れによって分離および運ばれることができる。
【０００８】
本発明によれば、装置は流路を備え、この流路は、連結要素に連結する開口部を有し、ここで上記フロー手段は、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間に、燃料要素の内部スペースから装置の流路への液体の流れを生成するように構成される。それにより、燃料要素の内部スペースからの液体は装置へと吸い込まれることができる。この装置は流路内にフィルタ要素を備え、流路（ｆｌｏｗ ｃｈａｎｎｅｌ）は、燃料要素の内部スペースからの液体の流れによって運ばれる粒子および沈着物を捕捉するように構成される。流れ経路（ｆｌｏｗ ｐａｓｓａｇｅ）に細かい網の目のフィルタ要素を配置することによって、フィルタ要素はまた、燃料要素の内部スペースから分離された相対的に細かな粒子を捕捉することができる。フィルタ要素は、有利にも、取替えができるように、装置に除去可能に取付けられる。それゆえ、除去して、粒子をなくすことができるか、または使用後に新しいものと取り替えることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、このフロー手段は、燃料要素の内部空間を介して液体の流れを生成するように構成され、液体の流れは、燃料要素のクリーニング処理の間、所定のプログラムに従って可変である。効果的な方法において粒子および沈着物を分離させるために、燃料要素を介した流れを可変とすることが適切である。これは、第１のあらかじめ決定されたプログラムによってなされることができる。特定のプログラムが、異なる種類の燃料要素をクリーニングするために用いられることができる。このようなフロー手段は、有利にも、燃料要素のクリーニング処理の間の内部空間を介した断続的な液体の流れを生成するように構成される。クリーニング処理の間の燃料要素を介した流れを周期的に妨げることによって、燃料要素を介した断続的な液体の流れが生成され、その結果、非常に効果的な方法において、燃料要素の内部空間から粒子および沈着物を分離させる。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、上記フロー手段は、流路内に配置されたポンプを備える。１つのこのような適切なポンプは、燃料要素を介した比較的大きな液体の流れを吸い込むことができる。上記フロー手段は、流路内の意図された流れの方向に対して、ポンプの上流の位置において、流路内に配置されたフローバルブを備えることができ、ここで、フローバルブが、ポンプが液体を燃料要素の内部空間から吸い込まないようにする第１の位置に、および、フローバルブが、ポンプが液体を燃料要素の内部空間から吸い込むことができるようにする第２の位置に、フローバルブは調節可能である。このようなフローバルブを用いて、燃料要素を介した断続的な液体の流れがシンプルな方法において、かつポンプをオフまたはオンにする必要なく、生成できる。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、フローバルブは、第１の位置において、開口部を有するポンプを周囲の液体につなげる（ｃｏｎｎｅｃｔ）構成を有する。フローバルブはこのように、ポンプに代替のソースを供給し、燃料要素との連結が妨げられた場合に、この代替のソースから、ポンプは液体を吸い込むことができる。ここで、フローバルブが第１の位置に設定されている場合、ポンプはオフにされる必要がない。有利にも、フローバルブは、第１の位置において、開口部を有する燃料要素の内部空間を周囲の液体につなげる構成を有する。フローバルブがポンプと燃料要素との連結を妨げる時、燃料要素において液体の流れが存在する。フローバルブはこの場合、この液体の流れのために代替のルートを生成する。フローバルブが第１の位置へと変えられた時に、燃料要素内の液体の流れは、そこにおいて、突然に緩慢にされない。それにより、燃料要素上の連結位置から装置を取り除くことができる力を、この液体の流れが生成しないようにする。また、燃料要素が稼動を止められた場合、入ってくるコンポーネントは、残留の温度上昇を有し得て、これはまた、燃料要素を介した上方への液体の流れを生じさせる。このような液体の流れを許容することは、燃料要素を冷却するために必要である。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、装置は、第１の位置および第２の位置において、フローバルブを設定するように構成された力要素を備える。有利にも、この力要素は、第１の構成部品を備え、これは、第１の位置にフローバルブを設定するために継続的な力を用いて動作し、ならびに、この力要素は、第２の構成部品を備え、これは、稼働中の状態において、第１の位置にフローバルブを設定するために、第１の構成部品よりもさらなる力を用いて、反対の方向において、動作する。第１の構成部品はバネ要素であってよく、第２の構成部品は空気圧シリンダーであってよい。もちろん、他のタイプの構成部品が、第１の位置と第２の位置との間においてフローバルブを設定するために用いられることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、装置は、異なる形状を用いた連結要素の除去可能な連結を可能にする連結部分を備える。効果的な方法において、装置が燃料要素から液体を吸い込むことができるために、連結要素と燃料要素との連結の間に固い連結が確立される必要がある。装置が異なるタイプの燃料要素をクリーニングするために用いられる場合、装置は、燃料要素の特定のタイプに適合される形状を有する異なるタイプの連結要素が備わっていることが可能であることが必要とされる。連結要素は、燃料要素の端部上に設定されるか、または端部の上に滑り落ちる（ｓｌｉｐ ｏｖｅｒ）ように構成されるカップ形状の部分を備えることができる。このようなカップ形状部分により、装置と燃料要素との間に固い連結を確立することができる。装置は、燃料要素上の連結位置に装置を持ち上げるために、かつ、クリーニング処理の後に、燃料要素上の連結位置から、装置を持ち上げるために、巻上げデバイスによって把持されるように構成された把持部分を備えることができる。原子炉施設内の既存のチャージングマシンは、原子炉タンク内の個々の燃料要素のクリーニング処理の間に、装置を適用および移動させるために、用いられることができる。
【００１４】
上述で示された目的はまた、液体が充填されたスペースにおける核燃料要素（８）をクリーニングするための方法を用いて達成され、ここで、燃料要素は、開口部を有する内部空間を備える。上記方法は、装置を燃料要素の一部に連結するステップであって、燃料要素は開口部を備え、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間において、装置を利用して、内部空間を介した液体の流れを生成する、ステップを含む方法であって、上記ステップは、少なくとも燃料要素のクリーニング処理の一部の間において、連結要素に連結した開口部を有する装置の流路への、燃料要素の内部空間からの液体の流れを生成し、かつ、装置の流路において、燃料要素の内部空間からフィルタ要素への液体の流れによって運ばれた粒子および沈着物を捕捉することを特徴とする。このような液体の流れを用いて、粒子および沈着物は、燃料要素の内部スペースから分離可能であり、フィルタ要素において捕捉可能である。
【００１５】
有利にも、燃料要素の内部スペースを介した断続的な液体の流れは、取付けられた装置を利用して生成される。それにより、燃料要素の内部スペースの非常に効果的なクリーニング処理が提供される。上記方法はまた、原子炉のタンク内に配置された燃料要素に装置を連結するステップを含むことができる。そこで、燃料要素は、それがクリーニングされる時に、原子炉タンクから持ち上げられる必要はない。しかしながら、原子炉タンクから持ち上げられて出され、例えば、原子炉プール内に配置されている燃料要素に、装置を連結することは可能である。以下において、一例として、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、原子炉タンク内の、本発明に係る装置を示す。
【図２】図２は、装置が燃料要素に連結されたときの位置にある装置を示す。
【図３】図３は、装置が第１の位置にあるときの、装置のフィルタ要素およびフローバルブの断面を示す。
【図４】図４は、フローバルブが第２の位置に移動したときの、対応する装置の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、沸騰水型原子炉ＢＷＲのための原子炉タンク１を示す。原子炉タンク１はここでは開いた位置にある。原子炉タンク１は原子炉プール２の底表面に配置される。原子炉タンク１および原子炉プール２は水で充填されている。サービスブリッジ３は原子炉プール２を横切って架かっている。サービスブリッジ３は可動式で配置されたチャージングマシン４が備わっている。チャージングマシン４は伸縮自在のブーム５を有し、これを用いて、構成部品を原子炉タンク１内に上げ下げすることができる。原子炉タンク１はここでは部分的に内部の構成部品が取り除かれて空である。原子炉タンク１から取り出される内部の構成部品は、原子炉プール２内の異なる位置に配置可能である。減速材タンク６内に配置された炉心は、この場合、原子炉タンク１内に残される。フレーム７は、多数の燃料要素８の位置を規定する減速材タンク６の上側部分におけるグリッドを形成する。
【００１８】
とりわけ、原子炉タンク１に連結されるシステムのメンテナンスおよび修理の作業中には、金属粒子、金属片、金属繊維、その他が形成され、その後の操作の間に、原子炉の水により原子炉タンク１へ運ばれるリスクが存在する。原子炉タンク１が開かれている時間の間にもまた、そうした粒子が原子炉タンク１内に落下するリスクがある。その後の操作の間に、そうした粒子は、原子炉の水と共に原子炉タンク１内を循環する。粒子を取り除いて原子炉の水を浄化するためには、原子炉タンク１内の適切な位置にフィルタを配置することが公知である。特に、しかしながら、細かい粒子は燃料要素８内に閉じ込められてしまい、燃料棒などの傷つきやすい部分に対して磨り減らせて損傷を生じさせ得る。これらの粒子は原子炉の水によって循環しないので、従来のフィルタによって捕らえることもできない。原子炉の水は、循環する原子炉の水と接触する物質の腐食から主に生じる、いわゆるクラッドと呼ばれる、回避できない不純物を含む。操作の間、原子炉の水の中のそのような不純物は、燃料棒の外側表面上に沈着物を形成する。
【００１９】
図１は、内部粒子および沈着物を取り除き、燃料要素８をクリーニングするように構成された装置９を示す。装置９は、原子炉タンク１内の燃料要素８の上端部分に、チャージングマシン４を利用して、適用される。燃料要素８はこの場合、原子炉タンク１内に残される。しかしながら、原子炉プール２内または連結燃料プール内における任意の位置において、燃料要素８を持ち上げ、かつ燃料要素８に装置９を適用することができる。図２は、装置９および燃料要素８の上部を詳細に示す。燃料要素８は、内部空間８ａを有する細長の管状要素を備え、この内部空間は、とりわけ、燃料棒８ｃおよびスペーサを備えて、内部空間８ａ内での所望の相互の位置において燃料棒を保持する。上部プレート８ｄは、所望の位置において、燃料棒８ｃの上部を保持する。操作中、燃料棒８ｃは、内部空間８ａを循環する原子炉の水を加熱する。結果として生じる蒸気および加熱された水は内部空間８ａを上昇して、燃料要素８の上端にある出口開口部８ｂを介して出る。新しい原子炉の水が入口開口部を介して内部空間８ａに導入され、この入口開口部は燃料要素８の下端に位置する。
【００２０】
装置９は相対的に細長の構造を有する。装置９は、第１の端部において、把持部１０を備え、これは、チャージングマシン４が燃料要素８に装置９を適用した場合に、チャージングマシン４によって把持されるように構成されている。装置９は、第２の反対側の端部において、吸入カバー１１の形をした連結要素を備える。吸入カバー１１は、燃料要素８の上端部分の外側形状および大きさに実質的に対応する内部形状および大きさを有するカップ形状の部分を有する。吸入カバー１１は、それにより、チャージングマシン４を利用して、下げられ、かつ燃料要素８の上端部分の上に配置されることができるか、またはそれに添えられる（ａｆｆｉｘ）ことができる。吸入カバー１１は、燃料要素８上の吸入カバー１１の配置を容易にするための適切な形状をした制御表面が備わっていてよい。装置９は、細長の流路１２を備え、これは吸入カバー１１内の入口開口部１３から出口部分１５内の出口開口部１４へと延びている。把持部分１０は、この場合、出口部分１５に取付可能である。出口部分１５は湾曲した形状を有しているので、出口開口部１４は把持部分１０と並んで配置される。装置は、概略的に示されたポンプ１６を備え、これは流路１２内の原子炉の水を運ぶように構成される。ポンプ１６と吸入カバー１１との間において、装置９は、フローバルブを取り囲むフィルタおよび管状部分１８を取り囲む管状部分１７を備える。フローバルブは力要素１９によって制御される。
【００２１】
図３および図４は、装置９の上述の管状部分１７および１８の断面図を示す。管状部分１７は、ここではフィルタバスケットからなるフィルタ要素２１を受け取るための空間を形成している１つの内部壁要素２０を備える。管状部分１７は、例えばネジ２２等の除去可能の取付け要素によって取り付けられる。ここで管状部分１７は、フィルタ要素２１がクリーニングまたは取替えが必要とされる場合に、装置から取外し可能である。管状部分１８は、シフト可能に配置されたバルブ体２３の形態をしたフローバルブを備える。バルブ体２３は円筒形の壁要素を備える。バルブ体２３は内部壁部分２４を備え、これはバルブ体２３の内部空間を、第１のチャンバ２５と第２のチャンバ２６とに分ける。第１のチャンバ２５には周囲開口部２５ａが備わっている。第２のチャンバ２６は、第１の周囲開口部２６ａおよび他のより小さ周囲開口部２６ｂが備わっており、これらは、第１の周囲開口部２６ａとは異なる高さにおいて配置されている。半径方向に突出した制御要素２７は、バルブ体２３に固定して取り付けられている。力要素１９は、空気圧シリンダー１９ａおよびバネ要素１９ｂを構成する。空気圧シリンダー１９ａは、取付け要素２８によって、装置９に固定して取り付けられている。空気圧シリンダー１９ａは、制御要素２７に取り付けられている可動式部分を有する。バネ要素１９ｂは、一端において、取付け要素２９によって装置９に固定して取り付けられ、反対側の端において、制御要素２７に連結されている。バネ要素１９ｂは、図３に示されている第１の位置まで、制御要素２７およびバルブ体２３をシフトしようとする力を発揮する。空気圧シリンダー１９が稼動されると、制御要素２７はバネ要素１９ｂの影響に対抗して上方へと、図４において示されている第２の位置へとシフトする。
【００２２】
管状部分１８はバルブ体２３を取り囲み、第１の開口部３０、第２の開口部３１、および第３の開口部３２を有する。フロー要素３３は、第１の開口部３０および第３の開口部３２の高さのところで、管状部分１８周囲に配置される。管状部分１８は、下端において、吸入カバー１１を適用するための、連結部分３４を備える。連結部分３４は、吸入カバー１１を除去可能に適用することができる、ネジ３５または他の取付け要素を備えることができる。それにより、異なるタイプの燃料要素８に連結される場合に、適切な形状を有する異なる吸入カバー１１が装置９に取り付けられることができる。
【００２３】
原子炉タンク１内の燃料要素８がクリーニングされる場合、装置９は、チャージングマシンの伸縮自在のブーム５のグリッパーの把持ハンドル１０を利用して、取り付けられる。チャージングマシン４は、装置９の適切な位置に配置され、調整情報を利用して、あるいはカメラまたは類似の検出要素からの情報を用いてクリーニングされる燃料要素８の、実質的に垂直方向における上方の位置に、装置９を移動させる。装置９は、次いで、下げられて、燃料要素８に浸されて、吸入カバー１１は、燃料要素８の上端部分および燃料要素８ａの内部空間のための開口部８ｂを取り囲む。装置９が所望の方法において燃料要素８に連結されると、ポンプ１６が稼動される。これは、適切な制御デバイスによってオペレータによりなされることができる。オペレータは、操作ブリッジ３または原子炉プール２の側の適切な位置に立つことができる。制御デバイスは、制御信号および電力をポンプ１６に送るケーブルが備わっていてよい。
【００２４】
ポンプ１６が稼動している場合、バルブ体２３は、好ましくは、図３に示される第１の位置にある。この位置において、バルブ体２５ａの第１のチャンバ２５への開口部は、管状部分３０の第１の開口部として、対応する位置に位置づけられる。それにより、ポンプ１６は、この場合、開口部３０、２５ａを介して、第１のチャンバ２５へ、周囲の原子炉の水を吸い込む。第１のチャンバ２５から、原子炉の水は、装置１２の流路へとさらに吸い込まれ、管状部分１７まで上がり、そして、フィルタ要素２１を有するコンパートメントへと下がる。原子炉の水は、次いで、フィルタ要素２１を介して吸い込まれ、図３の矢印に従って、ポンプ１６の方向に、さらに、流路１２内を上方へ上がる。ポンプ１６から、原子炉の水は、流路１２内において上方に押され、出口部分１５内の出口開口部１４から外に出る。バルブ体２６の第２のチャンバは、吸入カバー１１および燃料要素８ａの内部空間と常に接触した状態にある。また、原子炉がオフの時、燃料棒には、残留の温度上昇（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が生じ得て、これは、燃料要素８ａの内部空間を介した原子炉の水の上方への流れを生成する。このような液体の流れは、燃料要素８ａの内部空間からバルブ体２６の第２のチャンバへと送られる。この場合、バルブ体２６の第２のチャンバ２６ｂの他のより小さい開口部は、管状部分３２の第３の開口部の位置に対応する位置に配置される。それにより、原子炉の水のそうした生じ得る上昇する流れは、開口部３２を介して、第２のチャンバ２６から、周囲の原子炉の水へと送られることができる。バルブ体２３が第１の位置にある時、装置９内のポンプ１６は、燃料要素８ａの内部空間を介して原子炉の水の流れを生成しない。
【００２５】
バルブ体２３が、特定の期間（１〜３秒の範囲内であってよい）にオンとなった後、空気圧シリンダー１９ａは稼動される。空気圧シリンダー１９ａは、制御要素２７に力を提供して、バルブ体２３は、図４に示される第２の位置に設定される。バルブ体２３が第２の位置にある時、バルブ体２６の第２のチャンバは、開口部２６ａを介して、管状部分３１の第２の開口部に連結する。管状部分３１の第２の開口部は、ポンプ１６に連結されているチャネル部分３６に連結される。同時に、第２のチャンバ２６と、周囲の原子炉の水との間のつながりが妨げられる。その理由は、第２のチャンバ２６ｂの開口部が、管状部分３２の第３の開口部からシフトされるからである。同時に、第１のチャンバ２５と、周囲の原子炉の水との間のつながりが妨げられる。その理由は、チャンバ２５ａの第１の開口部が、管状部分３０の第１の開口部からシフトされるからである。それにより、ポンプ１６は、管状部分３０の第１の開口部を介して原子炉の水中において、もはや吸い込まない。
【００２６】
バルブ体の第２の位置において、ポンプ１６は、従って、燃料要素８ａの内部空間から、原子炉の水中において吸い込む。原子炉の水は、吸入カバー１１を利用して、装置９に吸い込まれ、吸入カバー１１は、従って、燃料要素８の上端部分に連結される。原子炉の水は、入口開口部１３を介して、吸入カバー１１から、装置１２の流路へと送られる。その後、原子炉の水は第２のチャンバ２６に達する。原子炉の水は、さらに、他の位置にある開口部２６ａ、３１に相次いで、第２のチャンバ２６および管状部分１８を介して、チャネル部分３６へと吸い込まれる。その後、原子炉の水は、フィルタ要素２１まで吸い込まれる。燃料要素８からの任意の粒子または沈着物は、フィルタ要素２１において捕捉される。原子炉の水はさらにくみ上げられ、出口部分１５の出口開口部１４を介して出る。特定の期間（１０〜１５秒の範囲内であってよい）の後、空気圧シリンダー１９ａは稼動を停止されて、バルブ体２３は、バネ要素１９ｂによって、第１の位置へと戻される。燃料要素８のクリーニング処理の間、バルブ体２３は、第１の位置と第２の位置との間で、所定の回数（５〜１５回の範囲内であってよい）、移動される。
【００２７】
本装置９の燃料要素のクリーニング処理は、従って、比較的強いポンプ１６を用いて、燃料要素８ａの内部空間を介して原子炉の水を吸い込むことを含む。それにより、燃料要素８を介した液体の流れが生成され、燃料要素８内に付いた任意の粒子、および燃料棒の表面上に形成された沈着物を分離させることができる。この効果をさらに向上させるために、装置９のバルブ体２３は、従って、上述の位置の間で、数回、移動される。これにより、燃料要素８ａの内部空間を介した断続的な流れが提供される。燃料要素８ａの内部空間を介した原子炉の水の断続的な流れは、燃料要素８の内側に付いた粒子を分離し、燃料棒表面８ｃから沈着物を分離する、本装置の能力を著しく向上させる。このようにして分離された粒子および沈着物は、原子炉の水によって装置９へと運ばれ、ここでそうした粒子および沈着物はフィルタ要素２１に付着する。燃料要素のクリーニング処理が終了した時、チャージングマシン４が稼動して、原子炉の炉心のまだクリーニングが施されていない燃料要素８に装置９を移動させる。
【００２８】
本発明は、図面に示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内において自由に修正可能なものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が充填されたスペース（２）における核燃料要素（８）をクリーニングするための装置（９）であって、前記燃料要素（８）は、開口部（８ｂ）を有する内部空間（８ａ）を備え、前記装置（９）は連結要素（１１）を備え、前記連結要素は、前記開口部（８ｂ）およびフロー手段（１６、３２）を備える前記燃料要素（８）の一部に連結されるように構成されており、前記フロー手段は、少なくとも燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、前記開口部（８ｂ）を介して、前記燃料要素（８ａ）の内部空間を介した液体の流れを生成する、装置（９）であり、
前記装置（９）は、前記連結要素（１１）に連結した開口部（１３）を有する流路（１２）を備え、前記フロー手段（１６、３２）は、少なくとも前記燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間、前記燃料要素（８ａ）の内部空間から前記装置（１２）の流路への液体の流れを生成するように構成され、前記装置（９）は、前記流路（１２）において、フィルタ要素（２１）を備え、前記フィルタ要素（２１）は、前記燃料要素（８ａ）の内部空間からの液体の流れによって運ばれた粒子および沈着物を捕捉するように構成されることを特徴とする、装置（９）。
【請求項２】
前記フィルタ要素（２１）は、取替えができるように、前記装置（９）に除去可能に取付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フロー手段（１６、３２）は、前記燃料要素（８ａ）の内部空間を介して液体の流れを生成するように構成され、前記液体の流れは、前記燃料要素（８）のクリーニング処理の間、所定のプログラムに従って可変であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フロー手段（１６、３２）は、燃料要素（８）のクリーニング処理の間、前記内部空間（８ａ）を介して断続的な液体の流れを生成するように構成されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記フロー手段は、前記流路（１２）内に配置されるポンプ（１６）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記フロー手段は、前記流路（１２）内の意図された流れの方向に対して、前記ポンプ（１６）の上流の位置において、前記流路（１２）内に配置されたフローバルブ（２３）を備え、
前記フローバルブ（３２）が、前記ポンプ（１６）が液体を前記燃料要素（８ａ）の内部空間から吸い込まないようにする第１の位置に、および、前記フローバルブ（３２）が、前記ポンプ（１６）が液体を前記燃料要素（８ａ）の内部空間から吸い込むことができるようにする第２の位置に、前記フローバルブ（３２）は調節可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フローバルブ（２３）は、前記第１の位置において、開口部（３０）を有する前記ポンプ（１６）を周囲の液体につなげる構成を有することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フローバルブ（２３）は、前記第１の位置において、開口部（３２）を有する前記燃料要素（８ａ）の内部空間を周囲の液体につなげる構成を有することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置（９）は、前記第１の位置および前記第２の位置において、前記フローバルブ（２３）を設定するように構成された力要素（１９）を備えることを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置（９）は、異なる構成を用いた前記連結要素（１１）の除去可能な連結を可能にする連結部分（３４）を備える、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記連結要素（１１）は、前記燃料要素（８）の端部上に設定されるか、または端部の上に滑り落ちるように構成されるカップ形状の部分を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、燃料要素（８）に前記装置（９）を適用するために、かつ、前記燃料要素のクリーニング処理の後に、前記燃料要素（８）から前記装置（９）を持ち上げるために、巻上げデバイス（４）によって把持されるように構成された把持部分（１０）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
液体が充填されたスペースにおける核燃料要素（８）をクリーニングするための方法であって、前記燃料要素（８）は、開口部（８ｂ）を有する内部空間（８ａ）を備え、前記方法は、装置（９）を前記燃料要素（８）の一部に連結するステップであって、前記燃料要素（８）は前記開口部（８ｂ）を備え、少なくとも前記燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、前記装置（９）を利用して、前記内部空間（８ａ）を介した液体の流れを生成する、ステップを含む方法であって、
前記ステップは、少なくとも前記燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、前記連結要素（１１）に連結した開口部（１３）を有する前記装置（９）の流路（１２）への、前記燃料要素（８ａ）の内部空間からの液体の流れを生成し、かつ、前記装置（９）の流路（１２）において、前記燃料要素（８）の内部空間（８ａ）からフィルタ要素（２１）への液体の流れによって運ばれた粒子および沈着物を捕捉することを特徴とする、方法。
【請求項１４】
前記ステップは、取付けられた前記装置（９）を利用して、前記燃料要素（８ａ）の内部スペースを介して断続的な液体の流れを生成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップは、原子炉タンク（１）内に配置された燃料要素（８）に前記装置を連結することを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
液体が充填されたスペース（２）における核燃料要素（８）をクリーニングするための装置（９）であって、前記燃料要素（８）は、開口部（８ｂ）を有する内部空間（８ａ）を備え、前記装置（９）は連結要素（１１）を備え、前記連結要素は、前記開口部（８ｂ）およびフロー手段（１６、３２）を備える前記燃料要素（８）の一部に連結されるように構成されており、前記フロー手段は、少なくとも燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、前記開口部（８ｂ）を介して、前記燃料要素（８ａ）の内部空間を介した液体の流れを生成する、装置（９）であり、
前記装置（９）は、前記連結要素（１１）に連結した開口部（１３）を有する流路（１２）を備え、前記フロー手段（１６、３２）は、少なくとも前記燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間、前記燃料要素（８ａ）の内部空間から前記装置（１２）の流路への液体の流れを生成するように構成され、前記装置（９）は、前記流路（１２）において、フィルタ要素（２１）を備え、前記フィルタ要素（２１）は、前記燃料要素（８ａ）の内部空間からの液体の流れによって運ばれた粒子および沈着物を捕捉するように構成されることを特徴とする、装置（９）。
【請求項２】
前記フィルタ要素（２１）は、取替えができるように、前記装置（９）に除去可能に取付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フロー手段（１６、３２）は、前記燃料要素（８ａ）の内部空間を介して液体の流れを生成するように構成され、前記液体の流れは、前記燃料要素（８）のクリーニング処理の間、所定のプログラムに従って可変であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フロー手段（１６、３２）は、燃料要素（８）のクリーニング処理の間、前記内部空間（８ａ）を介して断続的な液体の流れを生成するように構成されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記フロー手段は、前記流路（１２）内に配置されるポンプ（１６）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記フロー手段は、前記流路（１２）内の意図された流れの方向に対して、前記ポンプ（１６）の上流の位置において、前記流路（１２）内に配置されたフローバルブ（２３）を備え、
前記フローバルブ（３２）が、前記ポンプ（１６）が液体を前記燃料要素（８ａ）の内部空間から吸い込まないようにする第１の位置に、および、前記フローバルブ（３２）が、前記ポンプ（１６）が液体を前記燃料要素（８ａ）の内部空間から吸い込むことができるようにする第２の位置に、前記フローバルブ（３２）は調節可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フローバルブ（２３）は、前記第１の位置において、開口部（３０）を有する前記ポンプ（１６）を周囲の液体につなげる構成を有することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フローバルブ（２３）は、前記第１の位置において、開口部（３２）を有する前記燃料要素（８ａ）の内部空間を周囲の液体につなげる構成を有することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置（９）は、前記第１の位置および前記第２の位置において、前記フローバルブ（２３）を設定するように構成された力要素（１９）を備えることを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置（９）は、異なる構成を用いた前記連結要素（１１）の除去可能な連結を可能にする連結部分（３４）を備える、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記連結要素（１１）は、前記燃料要素（８）の端部上に設定されるか、または端部の上に滑り落ちるように構成されるカップ形状の部分を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、燃料要素（８）に前記装置（９）を適用するために、かつ、前記燃料要素のクリーニング処理の後に、前記燃料要素（８）から前記装置（９）を持ち上げるために、巻上げデバイス（４）によって把持されるように構成された把持部分（１０）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
液体が充填されたスペースにおける核燃料要素（８）をクリーニングするための方法であって、前記燃料要素（８）は、開口部（８ｂ）を有する内部空間（８ａ）を備え、前記方法は、装置（９）を前記燃料要素（８）の一部に連結するステップであって、前記燃料要素（８）は前記開口部（８ｂ）を備え、少なくとも前記燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、前記装置（９）を利用して、前記内部空間（８ａ）を介した液体の流れを生成する、ステップを含む方法であって、
前記ステップは、少なくとも前記燃料要素（８）のクリーニング処理の一部の間において、前記連結要素（１１）に連結した開口部（１３）を有する前記装置（９）の流路（１２）への、前記燃料要素（８ａ）の内部空間からの液体の流れを生成し、かつ、前記装置（９）の流路（１２）において、前記燃料要素（８）の内部空間（８ａ）からフィルタ要素（２１）への液体の流れによって運ばれた粒子および沈着物を捕捉することを特徴とする、方法。
【請求項１４】
前記ステップは、取付けられた前記装置（９）を利用して、前記燃料要素（８ａ）の内部スペースを介して断続的な液体の流れを生成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップは、原子炉タンク（１）内に配置された燃料要素（８）に前記装置を連結することを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５０６８３２（Ｐ２０１３−５０６８３２Ａ）
【公表日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３２０４８（Ｐ２０１２−５３２０４８）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５１０４７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４０８７３
【国際公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５０４４４６５４８）ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー (26)
【公表日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５１０４７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４０８７３
【国際公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５０４４４６５４８）ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー (26)
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