燃料棒検査方法および燃料棒検査装置
【課題】中性子線を使わずに原子炉用燃料棒中ペレットのウラン濃縮度を、能率良く、高精度に非破壊検査する。
【解決手段】燃料棒検査方法は、搬送部１５によって燃料棒１をその軸線Ｌ方向に移動させながら、燃料棒１内の複数のペレットの各々の位置を、燃料棒１の移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０と各ペレットの境界を検出する渦電流センサ部（非破壊センサ）１４とによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて燃料棒１をその軸線方向に間欠的に移動させ、γ線センサ部（γ線計測器）１２のγ線感知部（γ線測定部）の位置で停止されたペレットのγ線計測を行って、該ペレットのウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行う構成とされている。
【解決手段】燃料棒検査方法は、搬送部１５によって燃料棒１をその軸線Ｌ方向に移動させながら、燃料棒１内の複数のペレットの各々の位置を、燃料棒１の移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０と各ペレットの境界を検出する渦電流センサ部（非破壊センサ）１４とによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて燃料棒１をその軸線方向に間欠的に移動させ、γ線センサ部（γ線計測器）１２のγ線感知部（γ線測定部）の位置で停止されたペレットのγ線計測を行って、該ペレットのウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行う構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉用燃料棒内のペレットのウラン濃縮度を非破壊検査により検査する燃料棒検査方法および燃料棒検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料棒検査方法および燃料棒検査装置においては、Ｇｄ（酸化ガドリニウム）無しペレットの原子炉用燃料棒（以下、「燃料棒」と称す）は、燃料棒を軸方向に連続して送り、中性子照射を受けて発生する遅発γ線を測定することにより検査されている（アクティブγスキャナ）。また、Ｇｄ入りペレットの燃料棒は、燃料棒を軸方向に低速で連続して送り、ウラン２３５の自然崩壊中性子を測定することにより検査されている（パッシブγスキャナ）。
前記アクティブγスキャナの一例に、原子炉用燃料棒をＧｄ入りペレットの燃料棒とＧｄ無しペレットの燃料棒とを選別し、Ｇｄ入りペレットの燃料棒は磁力計を定速で通してＧｄ濃度のデータを採取した後に、Ｇｄ無しペレットの燃料棒は前記磁力計をバイパスした後に、γ線源と中性子線源を有する装置において、各燃料棒を、それらの軸方向に連続定速度で送りながら、順次、バックグラウンド検出器で自然放射から生じるγ線の放射データを採取し、デンシトメータでγ線を透過してペレット密度データを採取し、照射器キャスクで中性子源側を定速で通してγ線強度データ（ウラン濃縮度）を採取すると共に、これらの採取データをコンピュータに送ると、該コンピュータが燃料棒の軸方向に沿う多数のデータ点毎のウラン濃縮度、Ｇｄ濃度、ペレット密度と重量等を設計仕様と対照して分析し、燃料棒の合否を判定するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、γ線検出部、γ線スペクトル検出部、遅発γ線バックグラウンド検出部と、中性子照射部と、遅発γ線検出部とを順に直列に配置して、原子炉用燃料棒を軸方向に連続定速度で移動させながら、外部γ線源により原子炉用燃料棒にγ線を照射して燃料ペレットのスタック長、ペレット間ギャップを求めると共に、γ線エネルギースペクトル分析による核種の量を求めた後に、前記遅発γ線バックグラウンド検出部によって中性子照射前のγ線強度の燃料棒軸方向の分布を測定した後に、中性子照射部で原子炉用燃料棒に中性子を照射し、中性子照射後の遅発γ線強度の燃料棒軸方向分布を測定すると共に、中性子照射前γ線軸方向分布データを、中性子照射後γ線軸方向分布データから減算して、正味の遅発γ線軸方向分布データを求め、このデータにもとづいて原子炉用燃料棒の軸方向における実効核物質量の分布変化を検出し、燃料棒に誤って混入された異常ペレットを検出するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−８３４９７号公報
【特許文献２】特開平４−２６９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の燃料棒検査方法および燃料棒検査装置のアクティブγスキャナにおいては、中性子を放射する放射線源が必要であるが、それら線源の定期的補充や保管、管理および線源の入手が、近年のリスク管理強化に伴い年々難しくなってきている。また、燃料棒のウランが中性子との反応を起こして遅発γ線が出て、燃料棒の線量が高くなっているので、これらがクールダウンする時間とエリアが必要となる。また、このエリア付近での被爆量の増加の危険性がある。したがって、中性子や透過用γ線等の高放射線源を使わないで検査できれば、これら種々のリスクがなくなり、願ってもない検査ラインになる。
また、パッシブγスキャナにおいては、検査の再現性を確保するために必要な放射線計測カウントを稼ぐ必要がある（これは、検査単位（ペレット１個）のウラン２３５が自然崩壊して放射するγ線のゆらぐ数を積算して測定する放射線測定の特異性による）。燃料棒の連続定速送りによる放射線計測カウントは、隣のペレットの影響を受けない範囲での送り速度と遮蔽窓幅により決まる積算時間と遮蔽窓からのγ線入射率に比例し、定速送りによる放射線計測カウントは限界点がある。逆に、求められる再現性あるいはバラツキを確保すると連続定速送りの速度には限界がでる。商用原子炉用燃料棒での検査では、このパッシブγスキャナはアクティブγスキャナの数桁遅い速度になっている。原子炉用燃料棒の一部にしか使われないＧｄ入りペレットの燃料棒は、本数が少ないためにこの連続送りのパッシブγスキャナで検査ができる。
このように少ない燃料棒の場合には、このパッシブγスキャナの検査方式で前記アクティブγスキャナでの検査に代えることはできるが、連続送り速度が遅いため、数十台の検査ラインを作らなければ、アクティブγスキャナでの検査速度を満たすことができないものとなってしまい、燃料棒の量産工場における検査ラインとして現実的でないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、中性子線源等の放射線源を使わずに原子炉用燃料棒内のペレットのウラン濃縮度を、能率良く、高精度に非破壊検査することができる燃料棒検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る燃料棒検査方法は、燃料棒をその軸線方向に移動させながら、前記燃料棒内の複数のペレットの各々の位置を各ペレットの境界を検出する非破壊センサによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて前記燃料棒をその軸線方向に間欠的に移動させ、γ線計測器によりそのγ線測定部の位置に停止されたペレットのγ線計測を行って、該ペレットのウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明に係る燃料棒検査装置は、燃料棒を軸線方向へ案内移動させる駆動手段および前記燃料棒の軸線方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサを設けた搬送部と、該搬送部によって移動される燃料棒内の複数のペレットの境界を検出する非破壊センサと、前記搬送部によって間欠的に移動されて停止された燃料棒内の各ペレットのγ線計測を行うγ線計測器と、前記燃料棒位置センサと前記非破壊センサとによって認識された各ペレットの位置にもとづいて、前記駆動手段を前記燃料棒内の各ペレットが前記γ線計測器のγ線測定部の位置に移動、停止するように制御し、停止中に前記γ線計測器によりγ線計測を行い、そのγ線計測結果にもとづいて各ペレットのウラン濃縮度を求める解析制御装置とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る燃料棒検査装置においては、搬送部の駆動手段によって燃料棒がその軸線方向に案内、移動されながら、前記燃料棒内の複数のペレットの各々の位置が、前記燃料棒位置センサによる燃料棒の移動位置の検出と非破壊センサによる各ペレットの境界の検出とによって認識された後に、この認識された位置にもとづいて前記燃料棒がその軸線方向に間欠的に移動され、γ線計測器のγ線測定部の位置で停止されたペレットのγ線計測が行われる。このペレットのγ線計測結果にもとづいて解析制御装置がペレットのウラン濃縮度を求め、この解析制御装置によりウラン濃縮度を求める検査が燃料棒内の全ペレットに対して繰り返して行われる。
この燃料棒検査装置によれば、燃料棒内の各ペレットが、燃料棒位置センサと非破壊センサとにより認識された位置にもとづいて、γ線計測器のγ線測定部の位置に正確に停止された状態において、隣接のペレットのγ線の影響を受けることなく、前記γ線計測器によって正確にγ線計測されるので、燃料棒内の全てのペレットのウラン濃縮度の検査が高精度に行われる。
また、γ線を積算してカウントしている計測時はペレットが静止状態にあるので、隣のペレットの影響を受けないようにするγ線計測窓幅が連続走査測定方式のものに比べて大きく取れ、放射γ線を積算する時間がこの停止時間の全てを使え、時間当たりの計測カウントが大きく取れる。また、この燃料棒の間欠移動時間を短くすることで、計測（カウント積算）時間が相対的に増す。
【０００８】
前記燃料棒検査装置において、前記γ線計測器が前記燃料棒の軸線方向に沿って複数配置され、これらのうちの１つのγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に固定され、他のγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に移動調節可能とされており、前記位置を固定されたγ線測定部に燃料棒内の１つのペレットが停止されたときに、前記位置を移動調節可能とされたγ線測定部が、位置調整手段によって他のペレットの位置に合うように移動調節されて停止され、前記複数のγ線計測器により同時に燃料棒内の複数の異なるペレットのγ線計測が行われて、それらのウラン濃縮度が求められる構成とすることができる。
このようにすると、複数のγ線計測器によって、前記燃料棒の軸線方向に配列されている長さにばらつきがある複数のペレットを、同時にかつ同一のペレットに対する測定が重複することなく、γ線計測することができるので、燃料棒内のペレットのウラン濃縮度を能率良く検査することができる。
【０００９】
また、前記燃料棒検査装置において、前記非破壊センサが渦電流コイルを有する渦電流センサであると、１つの渦電流センサによって燃料棒内の各ペレットの位置を認識するためのセンサと、燃料棒内の各ペレットのＧｄ濃度を計測するセンサとを兼ねることができるので、非破壊センサの個数を減らすことができると共に、透過用放射線源を設けてその放射線を計測することが必要な計測センサを使用しなくて済む。
【００１０】
また、前記燃料棒検査装置において、前記解析制御装置を、前記渦電流センサから得られた渦電流データにもとづいてペレット中のＧｄ濃度を求め、該Ｇｄ濃度によって前記γ線計測器によるγ線計測結果を補正して、各ペレットのウラン濃縮度を求める構成とすることができる。
このようにすると、Ｇｄ入り燃料棒であっても、渦電流センサによる渦電流データから容易にＧｄ濃度を検出することができ、このＧｄ濃度にもとづく補正によって、各ペレットのウラン濃縮度を正確に検査することができる。また、検査ラインをＧｄ入り燃料棒用とＧｄ無し燃料棒用とに分ける必要がないので、装置の構成が簡単となり、その設置空間を可及的に小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料棒検査方法および燃料棒検査装置によれば、燃料棒内の各ペレットが、非破壊センサにより認識された位置にもとづいて、γ線計測器のγ線測定部の位置に正確に停止された状態において、隣接のペレットのγ線の影響を受けることなく、前記γ線計測器によって正確に効率よくγ線計測されるので、燃料棒中の全てのペレットのウラン濃縮度の検査を高精度に高速で行うことができる。
また、燃料棒を中性子線等の放射線源に通してγ線計測を行う必要がないので、従来のように、放射線源の定期的な補充や保管、管理を行う必要が無く、装置の取扱や保守を容易、安全に行うことができ、被爆の危険の少ないコンパクトな自動検査ラインを確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る燃料棒検査装置について、添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係る燃料棒検査装置において、検査の対象となる原子炉用燃料棒（燃料棒）１は、軽水炉用の燃料棒であって、図１に示すように、ジルカロイ合金製の被覆管２の内部に円柱状の燃料ペレット（ペレット）３が、その軸方向を管軸方向（燃料棒１の軸線Ｌ方向）に向けて数百個整列して装填され、図示しないスプリングで抑えられ、図示しない端栓で密封して形成されている。前記ペレット３は、通常、濃縮度２〜６％のウランを二酸化ウラン粉末に転換し、押し固めて焼結した焼結体であって、例えば、長さが１ｃｍ強、円柱体端部に面取り部４が設けられ、軸方向の両端面にデッシュ５が形成されている。このペレット３は焼結体であるため、長さの許容公差は比較的大きく、一例ではばらつきが１割弱見込まれている。また、前記ペレット３としては、前記濃縮ウランを二酸化ウランに転換したものに酸化ガドリニウムを混ぜて焼結してなり、中性子可燃性毒物（燃性中性子吸収材）であるＧｄ（ガドリニウム）を数％添加されたペレット（「Ｇｄ入りペレット」と称する）も使われる。
【００１３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０について、図２〜図６を参照して説明する。
前記燃料棒検査装置１０は、中空のγ線センサ１１を設けたγ線センサ部（γ線計測器）１２と、中空の渦電流センサ１３を有し、前記γ線センサ部１２の図２で右側（他側）に隣接して配置された渦電流センサ部（非破壊センサ）１４と、前記γ線センサ部１２と渦電流センサ部１４の両側に隣接して配置され、前記燃料棒１を前記γ線センサ１１の中空部１１ａと前記渦電流センサ１３の中空部１３ａを通して前記軸線Ｌの方向に往復移動させる搬送部１５とを備えている。前記γ線センサ部１２と渦電流センサ部１４と搬送部１５は、１つの共通の架台１６上に固定設置されている。
【００１４】
前記搬送部１５は、前記γ線センサ部１２の一側（図２で左側）と前記渦電流センサ部１４の他側（図２で右側）にあって互いに図２で左右対称に配置された一対（第１、第２）の搬送機構１７Ａ，１７Ｂと、前記γ線センサ部１２と前記渦電流センサ部１４との間に配置されたガイド機構１７Ｃとを備えている。
前記第１、第２の搬送機構１７Ａ，１７Ｂは前記架台６上に立設された基台１７ａを備え、該基台１７ａの上部には、前記γ線センサ部１２と前記渦電流センサ部１４に近い側に配置されて前記燃料棒１を強制求芯させながらその軸線Ｌ方向に駆動する駆動ローラ部１８と、前記γ線センサ部１２、前記渦電流センサ部１４から遠い側に配置されて前記燃料棒１を下側から支える支持ローラ部１９と、該支持ローラ部１９と前記駆動ローラ部１８との間に位置して基台１７ａに固定され、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０と、前記基台１７ａの外端側の位置に取り付けられ、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向の端部位置を検出する棒センサ２１とがそれぞれ設けられている。
【００１５】
前記駆動ローラ部１８は、Ｖ字状溝を有する一対の駆動ローラ（図２では１つのみ図示）１８ａが燃料棒１を強制求芯させながら搬送させるように水平面内で回転自在に基台１７ａに支持され、駆動ローラ１８ａが前記基台１７ａに固定された駆動モータ２２によって、歯車等の伝動機構２２ａを介して回転されることにより、前記燃料棒１を水平面内で両側（図２の紙面に垂直な方向における手前側と向かい側）からアクチュエータ２２ｃにより強制求芯させるように挟みながら移動させる構成とされている。前記駆動ローラ１８ａ、駆動モータ２２、伝動機構２２ａ等により、前記燃料棒１を軸線Ｌ方向へ強制求芯させながら案内移動させ、燃料棒１をγ線センサ１１の中空部１１ａと前記渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心を安定して通過および停止維持させる駆動手段が構成されている。
【００１６】
前記支持ローラ部１９は、一対（図２では１つのみ図示）の支持ローラ１９ａを前記基台１７ａに傾斜して固定された支軸に回転自在に支持され、Ｖ字状に交差したローラ外周面が前記燃料棒１の外周下面に接触して該燃料棒１を支持するように構成されている。
前記燃料棒位置センサ２０は、燃料棒１の表面にレーザを当てそのスペクトル変動で燃料棒１の移動を検出して位置を非接触で測定する非接触式センサや、燃料棒１に接触するローラの回転量をエンコーダで検出する接触型センサ等を使用することができる。そして、前記燃料棒位置センサ２０は、燃料棒１の測定位置の不感帯がでないように、前記のようにγ線センサ部１２と渦電流センサ部１４を挟んで複数位置に設けるのが好ましい。
なお、前記駆動ローラ部１８による燃料棒１の搬送が十分に安定し、スリップもなく計測に必要なだけの信頼性が駆動ローラ部１８によるドライブ指示量で確保できれば、燃料棒位置センサ２０からのデータを駆動ローラ部１８によるドライブ指示量（あるいは駆動系のエンコーダ）のモニタで代替することもできる。
【００１７】
前記ガイド機構１７Ｃは、前記駆動ローラ１８ａと同形状のＶ字状溝を有する一対（図２では１つのみ図示）のガイドローラ１８ｂが、前記架台１６に立設された基台１７ｂに水平面内で回転自在に支持され、前記燃料棒１を水平面内で両側から燃料棒１が求芯されるように挟みながら、燃料棒１を軸線Ｌ方向へ強制求芯案内移動させるように構成されている。
前記一対の駆動ローラ１８ａ、一対のガイドローラ１８ｂおよび一対の支持ローラ１９ａによって前記燃料棒１を支持する支持中心は、前記γ線センサ１１の中空部１１ａの中心と前記渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心と共に１つの共通軸線Ｘ上に整列されている。
【００１８】
前記γ線センサ部１２は、図３、図４に示すように、上部に収納凹所２３ａを有すると共に、該収納凹所２３ａに連通して前記共通軸線Ｘ方向に向けられた貫通穴２３ｂ，２３ｂを有して前記架台６に立設された基台２３と、該基台２３の前記収納凹所２３ａに、前記燃料棒１より僅かに大きい直径の中空部１１ａの中心を前記貫通穴２３ｂに一致させて収納された環状の前記γ線センサ１１と、該γ線センサ１１に接触させて前記基台２３に設けられた電気信号変換器２４とを備えている。
前記γ線センサ１１は、環状に形成され前記燃料棒１からのγ線を受けて発光するシンチレータ等のγ線感知部（γ線測定部）２５と、該γ線感知部２５の両端面に被覆された鉛等で作られた所定厚さの遮蔽材２６とで構成されている。
前記電気信号変換器２４は、フォトマルチプライア、単数、複数の光電子増倍管や半導体素子等からなり、前記基台２３の上部の開口部２３ｃに螺着されて前記凹所２３ａ内に挿入され、受光部を前記γ線センサ１１におけるγ線感知部２５の外周部の所定箇所（図３、図４で上部の一箇所）に接触され、γ線感知部２５が発光した光を電気信号に変換してケーブル２４ａから出力するように構成されている。
【００１９】
前記γ線感知部２５は、前記中空部１１ａと同径とされた中空部２５ａの両側に外広がりとなるテーパ２５ｂ，２５ｂが設けられており、中空部２５ａの共通軸線Ｘ方向における長さが、前記燃料棒１のペレット３の長さより僅かに短く設定されており、前記中空部２５ａの全周にわたる環状領域が、前記燃料棒１からのγ線の入射窓として開口されるほかは、前記遮蔽材２６によって燃料棒１の外周面に露出しないようになっている。遮蔽材２６の内穴は前記燃料棒１の通過に支障を来さないように前記中空部１１ａと同径とされている。
なお、前記基台２３には、内外周に外端側が径大となるテーパを設けたリング部２７ａを有する環状のカバー２７が、該リング部２７ａを前記貫通穴２３ｂ，２３ｂに挿入され、フランジ部２７ｂを介してボルト等により固定されている。そして、前記リング部２７ａの内穴は、前記燃料棒１の外径より僅かに大きくされ、燃料棒１がγ線センサ１１内にその軸方向の両側から共通軸線Ｘに沿って支障無く挿入し得るようになっている。
【００２０】
また、前記渦流センサ部１４は、前記燃料棒１の外径より僅かに大きい内径の軸穴２８ａを有する中空型ボビン２８にコイル２９を巻いて形成された中空の渦電流コイルからなる前記渦電流センサ１３が、前記架台１６に立設された基台３０の上部に設けられ前記共通軸線Ｘに沿う装着穴３０ａ内の軸方向中央部に挿入され、その両端部を、前記装着穴３０ａの両端部側に嵌合された一対の押さえリング３１，３１によって支持されて基台３０に設けられている。前記押さえリング３１は、前記装着穴３０ａに嵌合する円筒部３１ａの端部にフランジ３１ｂを設けてなり、外端側に外広がりのテーパ穴を有し、前記中空型ボビン２８の軸穴２８ａと同径の軸穴３１ｃが設けられており、前記燃料棒１が渦電流センサ１３内にその軸方向の両側から共通軸線Ｘに沿って支障無く挿入し得るようになっている。
【００２１】
なお、図３、図４に示すγ線センサ部１２においては、前記γ線センサ部１２は、前記γ線感知部２５の外周に１つだけ電気信号変換器２４が設けられているが、これに限らず、図５、図６に示すように、前記γ線感知部２５の周囲に周方向に間隔（例えば等間隔）をあけて複数個（図示の例では３個）の電気信号変換器２４を設けたγ線センサ部１２Ａとすることもできる。このとき、前記γ線感知部２５は、γ線によりγ線感知部２５が発光した光が複数の電気信号変換器２４で検知されて重複してカウントされないように、隣接するリング状のγ線感知部２５の間に感知部仕切板２５ｃを入れる。
このように、前記電気信号変換器２４を複数個配置してそれらによるγ線の計測値を合計すると、前記γ線感知部２５の検知信号の電気信号変換器２４への入射効率が上がり、１つの電気信号変換器２４の場合に比べて燃料棒１からのγ線の検出効率を、電気信号変換器２４の設置個数倍近くに向上させることができる。
【００２２】
また、前記基台２３を、γ線センサ１１を装着した可動台部２３ｄと、前記架台１６に固定された案内台部２３ｅとに分割し、案内台部２３ｅの上面に設けたガイド部２３ｆに沿って可動台部２３ｄの下面に設けたスライド部２３ｇが支持、案内され、駆動モータＭによって適宜伝動機構Ｄを介して送りネジ機構等Ｔが作動されて、前記可動台部２３ｄが案内台部２３ｅに対して前記共通軸線Ｘに沿った方向に移動調節される構成とすることができる。前記可動台部２３ｄ、案内台部２３ｅ、駆動モータＭ、伝動機構Ｄ、送りネジ機構等Ｔにより、γ線センサ１１のγ線感知部２５を燃料棒１の軸線Ｌ方向に移動調節する位置調節手段が構成されている。
【００２３】
次に、前記燃料棒検査装置１の各部を動作させる解析制御装置３５について図７を参照して説明する。この解析制御装置３５は、γ線データ採取部３６と、渦電流データ採取解析部３７と、燃料棒位置データ採取部３８と、データ通信部３９と、装置制御部４０と、前記各部３６，３７，３８，３９，４０に接続された総括部４１と、該総括部４１に接続された記憶部４２および出力部４３とを備えている。
前記γ線データ採取部３６は、前記γ線センサ部１２の電気信号変換器２４に接続された放射線計測部４４に接続されており、γ線センサ部１２におけるγ線センサ１１のγ線感知部２５の遮蔽材２６のない部分を通して検出された前記燃料棒１からのγ線が、前記電気信号変換器２４によって電気信号に変換され、この各電気信号を前記放射線計測部４４がエネルギー波高分析した結果にもとづいて前記γ線データ採取部３６がウラン２３５等の特性γ線等の計測データを採取するようになっている。また、図９〜図１１に示す後述の装置においては前記放射線計測部４４が複数になり、計測データが並列に前記γ線データ採取部３６で採取される。
【００２４】
前記渦電流データ採取部３７は、前記渦電流センサ部１４における渦電流センサ１３の渦電流コイル２９に接続された渦電流検査器４５に接続されており、渦電流コイル２９内を燃料棒１が通過することによって得られた渦電流信号が前記渦電流検査器４５により検出され、この検出信号を前記渦電流データ採取部３７が入力して燃料棒１中のペレット３の列の特性信号を採取するようになっている。
前記前記燃料棒位置データ採取部３８は、前記燃料棒位置センサ２０に接続されており、燃料棒位置センサ２０が出力する位置データを、前記γ線データ採取部３６と前記渦電流データ採取部３７とでそれぞれ得られる計測データと特性信号とを時間的に対応させて採取するようになっている。
【００２５】
前記データ通信部３９は、前記燃料棒検査装置１０に対する燃料棒１の出し入れを行うハンドリング装置や仕分け装置等（いずれも図示せず）や、前記解析制御装置３５を本装置外の装置との通信を行うネットワーク４６に接続され、燃料棒検査装置１０が組み込まれている工程を制御するシステムに連絡されており、燃料棒１の識別や検査データ管理が有機的に組み合わせられて行われるようになっている。また、燃料棒検査装置１０において必要な校正、機器の確認、機能試験や自動検査が前記データ通信部３９を介して行えるようになっている。
前記装置制御部４０は、前記搬送部１５における搬送機構１７Ａ，１７Ｂの棒センサ２１や前記ハンドリング装置や仕分け装置等に設けられている各種センサからのセンサ信号を受けて前記総括部４１に出力し、該総括部４１がセンサ信号にもとづいて判断して出力する指令に従って、駆動ドライバ４７を介して前記搬送機構１７Ａ，１７Ｂの駆動モータ２２や前記γ線センサ部１２Ａの各駆動モータＭ等を作動させるようになっている。
【００２６】
また、前記総括部４１は、予め前記記憶部４２に記憶されているプログラムを実行して、記憶部４２に予め記憶されているデータを読み出すと共に、前記γ線データ採取部３６、渦電流データ採取部３７、燃料棒位置データ採取部３８、データ通信部３９からのデータや前記装置制御部４０からの信号を入力し、それらのデータや信号を解釈、判断して得られた結果を前記記憶部４２に記憶させると共に、前記出力部４３を介してモニタ４８に表示させるようになっている。なお、前記記憶部４２に記憶されたプログラムやデータは、必要に応じて、前記ネットワーク４６を通じてデータ通信部３９と総括部４１を介して書き換えられるようになっている。
【００２７】
次に、前記構成の燃料棒検査装置１０の作用と共に、本発明に係る燃料棒検査方法について図８を参照しながら説明する。
先ず、検査する燃料棒１と同仕様の標準棒等で燃料棒検査装置１の機器を校正し、燃料棒１の検査条件や校正データ等を前記解析制御装置３５の記憶部４２に記憶させ、検査の準備をする。そして、検査する燃料棒１をハンドリング装置（図示せず）によって前記搬送部１５における一端側（図２で左側）の搬送機構１７Ａの駆動ローラ部１８まで送り、検査開始のセッティングを行う（ステップＳ１）。
【００２８】
前記搬送機構１７Ａの前記棒センサ２１が燃料棒１を検知して前記解析制御装置３５の装置制御部４０を動作させるので、アクチュエータ２２ｃで前記燃料棒１を前記駆動ローラ１８ａ，１８ａで挟んで強制求芯しながら前記装置制御部４０が駆動ドライバ４７を介して駆動モータ２２を回転させる。これにより、駆動モータ２２に伝動機構２２ａを介して連結されている駆動ローラ部１８の駆動ローラ１８ａ，１８ａが強制求芯回転して、前記燃料棒１が軸線Ｌ方向（前記共通軸線Ｘ方向）に沿って他側（図２で右側）へ送られる。前記燃料棒１は、前記駆動ローラ１８ａと前記ガイド機構１７Ｃのガイドローラ１８ｂに案内され、前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５の中空部２５ａと渦電流センサ部１４における渦電流コイル２９の中空部（渦電流センサ１３の中空部１３ａ）の中心を通り、さらに、他端側（図２で右端側）の搬送機構１７Ｂの駆動ローラ部１８と支持ローラ部１９に案内されて共通軸線Ｘに沿って終端が搬送機構１７Ｂの駆動ローラ１８ａの位置に達するまで高速で一定速度を保って移動される。
そして、渦電流センサ部１４の渦電流コイル２９の中空部を燃料棒１が通過するときに渦電流検査器４５から出力される渦電流信号が、前記渦電流データ採取部３７を介して前記総括部４１に渦電流データとして取り込まれ、同時に前記燃料棒１の移動位置が、燃料棒位置センサ２２で検知されて前記燃料棒位置データ採取部３８を介して前記総括部４１に、前記渦電流データと対応されて燃料棒位置データとして取り込まれる（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、前記総括部４１は、前記燃料棒位置データと渦電流データとの対のデータにもとづいて、燃料棒１のペレット３の境界を割り出して各ペレット３の位置を認識し、燃料棒１の一端側から他端側に至る各ペレット３の位置を確定して、その位置データを前記記憶部４２に記憶させる。さらに、総括部４１は、前記燃料棒１のペレット３の位置データから、燃料棒１のγ線センサ部１２で測定する各ペレット３の軸方向中心が、γ線感知部２５の軸方向中心（遮蔽材２６で覆われていない部分の中心）となり、隣接のペレット３からのγ線を取り込まず、当該ペレット３だけが測定される位置で燃料棒３が停止されるように、装置制御部４０が駆動ドライバ４７を介して前記駆動モータ２２を回転させるための各ペレット対応の駆動量データを計算して記憶部４２に記憶させる（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、装置制御部４０によって駆動ドライバ４７を介して各搬送機構１７Ａ，１７Ｂの駆動モータ２２が前記と反対に回転されて、前記駆動ローラ部１８の駆動ローラ１８ａ，１８ａが逆回転することによって、前記燃料棒１がその一端側（左端側）を先行させて前記共通軸線Ｘ方向に沿って他端側（図２で右端側）から一端側へ、前記支持ローラ部１９、一対のガイドローラ１８ｂに案内されながら送られる。
その場合、前記記憶部４２に記憶された前記駆動量データに従って前記装置制御部４０が動作して、前記駆動ドライバ４７を介して前記駆動モータ２２を制御し、燃料棒１内のペレット３の位置が、γ線センサ部１２におけるγ線感知部２５による測定位置に到達する毎に燃料棒１を一旦所定時間だけ停止させる。この燃料棒１の停止位置は、燃料棒位置センサ２０によって検出されて、正常な位置であるか否かが確認される（ステップＳ４）。
【００３１】
前記燃料棒１が前記γ線感知部２５による測定位置に停止している時の、γ線感知部２５が捕らえた前記燃料棒１の当該ペレット３からのγ線が電気信号変換器２４で電気信号に変換されて放射線計測部４４に入力され、該放射線計測部４４によってエネルギー波高分析積算でウラン２３５等のγ線のカウントが行われるので、この波高分析積算のγ線計測データを前記γ線データ採取部３６が採取し、この計測データを前記記憶部４２に記憶させる（ステップＳ５）。
前記総括部４１は、ウランの濃縮度が既知の標準体で試験して得た検量線データ等を予め記憶部４２に記憶させておいた濃縮度計算関数と条件パラメータにもとづいて、前記で得られた各ペレット３毎の計測データから、各ペレット３のウラン濃縮度を計算して求める。そして、このペレット３の濃縮度データから、燃料棒１内に入っているべき製品仕様内のペレット３の濃縮度であるか否か、また、他の仕様のペレット３が混入したものでないことを確認する（ステップＳ６）。
【００３２】
前記燃料棒１を間欠的に一端側へ移動させながら各ペレット３のγ線感知部２５によるγ線の測定を行い、各測定毎に該測定が完了したか否かが総括部４１で判断され（ステップ７）、測定が未完の場合、燃料棒１が更に次のペレット３がγ線感知部２５の位置に送られて測定が繰り返され（ステップＳ８）、燃料棒１内の全てのペレット３のγ線の測定が完了して、それらのウラン濃縮度が確認されたときは、一本の燃料棒１に関するγ線の測定作業が終了し、測定が終了した燃料棒１は搬送部１５の搬送機構１７Ａから送り出される。
そして、測定が終了した燃料棒１については、前記総括部４１が、前記記憶部４２に記憶されたペレット毎のウランの濃縮度データから、燃料棒１に入っている全てのペレット３の濃縮度が製品仕様内であるか否か、また、他の仕様のペレット３が混入している痕跡が無いか否かを確認して、燃料棒１の合否を判定し、この合否判定結果と、各ペレット３毎の検査内容の記録を、燃料棒１の固有番号と共に前記記憶部４２に記憶させる。
また、各燃料棒１に固有の検査データをデータ通信部３９からネットワーク４６に送信して利用する。さらに、前記ネットワーク４６からの通信により、前記燃料棒１の合否判定結果が前記ハンドリング装置（図示せず）の制御器に送られ、該ハンドリング装置によって検査結果が合格と判断された燃料棒１と不合格と判断された燃料棒１とが仕分けられて適宜保管庫に保管される（ステップＳ９）。
【００３３】
以上説明したように、本発明の一実施の形態に係る燃料棒検査方法は、搬送部１５の駆動ローラ部１８により燃料棒１をその軸線Ｌ方向（共通軸線Ｘ方向）に移動させながら、前記燃料棒１内の複数のペレット３の各々の位置を、前記燃料棒１の移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０と各ペレット３の境界を検出する渦電流センサ部１４とによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて前記燃料棒１をその軸線Ｌ方向に間欠的に移動させ、γ線センサ部１２によりそのγ線感知部２５の位置で停止されたペレット３のγ線計測を行って、解析制御装置３５の制御動作で該ペレット３のウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行う構成とされている。
【００３４】
また、本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０は、駆動モータ２２により伝動機構２２ａを介して駆動され、燃料棒を軸線Ｌ方向へ案内移動させる駆動ローラ部１８および前記燃料棒１の軸線Ｌ方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０を設けた搬送部１５と、該搬送部１５の駆動ローラ部１８によって移動される燃料棒１内の複数のペレット３の境界を渦電流センサ１３で検出する渦流センサ部１４と、前記駆動ローラ部１８によって間欠的に移動されて停止された燃料棒１内の各ペレット３のγ線計測をγ線感知部２５で行うγ線センサ部１２と、前記燃料棒位置センサ２０と前記渦電流センサ部１４とよって認識された各ペレット３の位置にもとづいて、前記駆動ローラ部１８を前記燃料棒１内の各ペレット３が前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５の位置に移動、停止するように制御する共に、停止中に前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５によりγ線計測を行い、そのγ線計測結果にもとづいて各ペレット３のウラン濃縮度を求める解析制御装置３５とを備えた構成とされている。
【００３５】
したがって、本発明の一実施の形態に係る燃料棒検査方法および第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０によれば、燃料棒１内の各ペレット３が、燃料棒位置センサ２０と渦電流センサ部１４とにより認識された位置にもとづいて、前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５の位置に正確に停止された状態において、隣接のペレット３のγ線の影響を受けることなく、前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５によって正確に効率よくγ線計測されるので、燃料棒３内の全てのペレット３のウラン濃縮度の検査を高精度に高速で行うことができる。
また、燃料棒１を中性子線等の放射線源に通してγ線計測を行う必要がないので、中性子線源を使ってＧｄ入り燃料棒１の検査を行うときに中性子がＧｄに吸収されてウラン濃縮度の測定精度が悪化するといった問題が生じることもない。また、燃料棒１の中性子照射による遅発γ線などの放射線増加は生じなく、中性子線等の放射線源を使わないので、放射線源の定期的な補充や保管、管理を行う必要が無く、大きな遮蔽も必要なく、装置の取扱や保守が容易、安全に行うことができ、被爆の危険の少ないコンパクトで経済的な自動検査ラインを確保できる。
【００３６】
また、前記１つの渦電流センサ部１４によって前記燃料棒１内の各ペレット３の位置を認識するための非破壊センサと、燃料棒１内の各ペレット３のＧｄ濃度を検査する非破壊センサとを兼ねることができるので、非破壊センサの個数を減らすことができると共に、放射線源を設けて、その透過放射線を計測することが必要な計測センサを使用しなくて済む。
また、前記解析制御装置３５が、前記渦電流センサ部１４の渦電流センサ１３から得られた渦電流データにもとづいてペレット３内のＧｄ濃度を求め、該Ｇｄ濃度によって前記γ線センサ部１２によるγ線計測結果を補正して、各ペレット３のウラン濃縮度を求める構成としたので、Ｇｄ入りの燃料棒１であっても、渦電流センサ部１４による渦電流データから容易にＧｄ濃度を検出することができ、このＧｄ濃度にもとづく補正によって、各Ｇｄ入りペレット３のウラン濃縮度をも正確に検査することができる。また、検査ラインをＧｄ入り燃料棒用とＧｄ無し燃料棒用とに分ける必要がないので、１台の装置で検査でき、装置の構成が簡単となり、その設置空間を可及的に小さくすることができる。
【００３７】
次に、図９は本発明の第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ａを示す。
この燃料棒検査装置１０Ａは、前記γ線センサ部１２Ａ（図５、図６参照）において、前記案内台部２３ｅに対して可動台部２３ｄを動かないように固定して使用する第１のγ線センサ部１２Ａ１と、前記案内台部２３ｅに対して可動台部２３ｄを移動調節可能として使用する第２のγ線センサ部１２Ａ２とを前記共通軸線Ｘ方向（図９で左右）に隣接して配置すると共に、第２のγ線センサ部１２Ａ２から共通軸線Ｘ方向の他方（図９で右側）へ離間して、図２、図４に示した前記渦電流センサ部１４を配置し、さらに、前記第１のγ線センサ部１２Ａ１の一方（図９で左方）に隣接する位置と、前記渦電流センサ部１４の他方に隣接する位置と、前記第２のγ線センサ部１２Ａ２と渦電流センサ部１４の間とに、それぞれ搬送部１５としての搬送機構１７Ｄを配置して構成されている。
【００３８】
前記搬送機構１７Ｄは、前記第１の搬送機構１７Ａ（図２参照）における基台１７ａの上部に、一端側（図２で左端側）の支持ローラ１９と棒センサ２１に対向させて、それらと同一のものをもう１組設けて構成されている。
その他の構成は前記燃料棒検査装置１０と同様であるので、同一の構成部分には同一の符号を付してそれらについての説明は省略する。
前記燃料棒検査装置１０Ａにおいては、前記燃料棒検査装置１０と同様に搬送部１５における各搬送機構１７Ｄの駆動モータ２２により、駆動ローラ部１８が駆動されることによって、燃料棒１が共通軸線Ｘ方向の他方へ移動されて燃料棒１内のペレット３の位置が計測された後、前記燃料棒１が共通軸線Ｘの一方へ間欠的に移動されながら、第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２とによるγ線計測が同時に、かつ同一のペレット３に対する測定が重複して行われることなく進行され、各ペレット３のウラン濃縮度が検査される。
【００３９】
その場合、前記第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２との共通軸線Ｘ方向における設置位置の相互間距離は、前記燃料棒１のペレット３の設計ノミナル充填ピッチ（軸方向の長さ）の整数倍に設定されており、第１のγ線センサ部１２Ａ１のγ線感知部２５が１つのペレット３をその軸方向の中央位置（隣のペレット３のγ線が入らないところ）で測定しているときに、第２のγ線センサ部１２Ａ２のγ線感知部２５も他のペレット３をその中央位置で測定を行えるようにされている。しかし、実際には、前記燃料棒１のペレット３の長さはばらつきがあり、第２のγ線センサ部１２Ａ２による測定が他のペレット３の中央位置において行えるとは限らない。
【００４０】
そこで、前記燃料棒１を搬送部１５の駆動ローラ部１８によって共通軸線Ｘ方向の他方へ連続定速で移動させた際に得られた前記燃料棒位置センサ２０による燃料棒位置データと、前記渦電流センサ部１４からの信号を解析制御装置３５の渦電流データ採取部３７で処理して得られた渦電流データとから、前記解析制御装置３５が燃料棒１の各ペレット位置を割り出し、この割り出した各ペレット位置にもとづいて、前記第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２とによるγ線測定の分担スケジュール（燃料棒１の軸線Ｌ方向の位置における第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２に対する測定領域の割り付け）と燃料棒移動量およびγ線センサ部１４の可動台部２３ｄの移動調節量（第１のγ線センサ部１２Ａ１による各ペレット３のγ線計測時に、第２のγ線センサ部１２Ａ２により測定されるペレット３のγ線感知部２５からの相対位置ずれ）を割り出す。
【００４１】
そして、前記解析制御装置３５の装置制御部４０によって搬送部１５の駆動モータ２２が作動されて、前記燃料棒１が共通軸線Ｘ方向の一方へ戻されるときに、前記γ線センサ部１２Ａ１におけるγ線感知部２５の軸方向の中央に、測定対象のペレット３の軸方向の中央が一致して該測定対象のペレット３のγ線のみがγ線感知部２５に入射される位置で、一旦、停止して保持され、同時に、前記第２のγ線センサ部１２Ａ２の前記可動台部２３ｄが、前記解析制御装置３５が割り出した前記移動調節量にもとづいて前記装置制御部４０によって駆動ドライバ４７を介して前記駆動モータＭが作動されることにより、共通軸Ｘ方向に微動され、第２のγ線センサ部１２Ａ２におけるγ線感知部２５の軸方向の中央に、該γ線感知部２５の測定対象のペレット３の軸方向の中央が一致されて、該測定対象のペレット３のγ線のみが第２のγ線センサ部１２Ａ２のγ線感知部２５に入射される位置で停止される（図８のステップＳ４参照）。その停止中に、各測定対象のペレット３，３から放射されるγ線がそれぞれ積算されて計測されて解析制御装置３５に送られて、ペレットの濃縮度が計算されて求められる。
【００４２】
このように、前記第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ａによれば、第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０によると同様な作用効果が奏されると共に、第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２の２台のγ線センサ部によるγ線計測結果にもとづいて、前記燃料棒１のペレット３のウラン濃縮度を求めることができるので、燃料棒１の検査速度の高速化を図ることができる。しかも、第２のγ線センサ部１２Ａ２は、その可動台部２３ｄが固定台部２３ｅに対して共通軸線Ｘ方向に移動調節可能に支持されているので、燃料棒１内のペレット３の長さにばらつきがあっても、第１のγ線センサ部１２Ａ１によるγ線計測時に、第のγ線センサ部１２Ａ２のγ線感知部２５に対する測定対象のペレット３の位置ずれを自動的に修正することができる。したがって、常に、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向に配列されている複数のペレット３を、同時にかつ同一のペレットに対する測定が重複することなく、γ線計測することができるので、前記燃料棒１内のペレット３のウラン濃縮度をより早く正確に求める（検査する）ことができる。
【００４３】
また、図１０は本発明の第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂを示す。
この燃料棒検査装置１０Ｂは、図１０（ａ）に示すように、前記γ線センサ部１２Ａ（図５、図６）の３台以上の複数台を、それらのγ線センサ１１の中空部１１ａの中心（前記γ線感知部２５の中空部２５ａの中心）が前記共通軸線Ｘ上に一致するようにして、該共通軸線Ｘ方向に広く間隔をあけて配置すると共に、各γ線センサ部１２Ａの一側に前記駆動ローラ部１８（図２参照）を、他側に前記搬送機構１７Ｂ（図２参照）を配置してなる搬送部１５を設けてγ線検査ラインＧ１とし、一方、図１０（ｂ）に示すように、前記γ線検査ラインＧ１の前工程に、前記渦流センサ部１４（図２参照）の両側に、前記検査ラインＧ１の搬送部１５から独立させた搬送部１５Ａとして前記搬送機構１７Ｄ（図９参照）を設けてなる渦電流検査ラインＧ２を配置して構成されている。
【００４４】
前記渦電流検査ラインＧ２における渦電流センサ部１４の渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心と前記γ線検査ラインＧ１のγ線センサ部１２のγ線センサ１１の中空部１１ａの中心は、前記共通軸線Ｘ上に位置されていても、独立でもよい。なお、前記γ線検査ラインＧ１のγ線センサ部１２の１つは、可動台部２３ｄが案内台部２３ｅに対して移動しないように固定したγ線センサ部１２Ａ１（図９参照）とすることができる。
その他の構成は、前記実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａと同様であるので、同様な構成部分には同一の符号を付してそれらの構成についての説明は省略する。
前記第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂによれば、第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ａによると同様な作用効果が奏されると共に、第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２の３台以上の複数のγ線センサ部１２Ａにより、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向におけるペレット３のγ線測定領域を重複することなく分担してγ線計測を行って、各ペレット３のウラン濃縮度を求めることができるので、前記γ線検査ラインＧ１の長さが長くなるが、前記燃料棒１の検査速度を一層高速化することができる。
【００４５】
さらに、図１１は本発明の第４の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｃを示す。
この燃料棒検査装置１０Ｃは、燃料棒求芯型リング部２７ａのある前記γ線センサ部１２Ａ（１２Ａ２）を、複数台、それらのγ線センサ１１の中空部１１ａが前記共通軸線Ｘ上に整列するように近接させて架台１６に立設させると共に、それらのγ線センサ部１２Ａの集合群の両端側に搬送部１５としての前記搬送機構１７Ｄ，１７Ｄを配置してγ線検査ラインＧ１が構成されたものである。前記γ線センサ部１２Ａの１つは、可動台部２３ｄが案内台部２３ｅに対して移動しないようにしたγ線センサ部１２Ａ１（図９参照）とすることができる。
その他の構成は、前記実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂと同様であるので、同様な構成部分には同一の符号を付してそれらの構成についての説明は省略する。
前記第４の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｃによれば、第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂによると同様な作用効果が奏されると共に、γ線検査ラインＧ１の複数台のγ線センサ部１２Ａと搬送機構１７Ｄが近接して配置されているので、装置の設置空間を可及的に小さくすることができる。
【００４６】
なお、前記各実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいては、前記搬送部１５において燃料棒１をセンサ軸芯に強制求芯し、軸線Ｌ方向に案内、移動させる駆動手段として、燃料棒１の外周部を駆動ローラ１８ａで強制求芯させるように挟み付け、駆動モータ２２によって伝動機構２２ａを介して回転させることにより、燃料棒１を軸線Ｌ方向に推進させる構成としたが、前記駆動手段の具体的な構成は、上記に限らず、種々の構造のものを採用することができ、要するに、前記燃料棒１を軸線Ｌ方向（共通軸線Ｘの方向）に、前記γ線センサ１１の中空部１１ａおよび前記渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心に正確に沿って維持しながら、一定速度および高速間欠で円滑に移動させるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００４７】
また、前記各実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいては、燃料棒内の各ペレットの位置の認識とＧｄ濃度の計測を行うために、１つの渦電流センサ部１４を非破壊センサとして兼用したが、これに限らず、個別に使用したり、他の非破壊センサを使用してもよい。
また、前記各実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、ペレット１がウランだけでなく、ＭＯＸ燃料などのウラン以外のプルトニウムやトリウムなどの自然崩壊して定量的に特有のガンマ線を放出するものの単体および混合物のものでも検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】原子炉用燃料棒を一部断面で示した正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【図３】図２のイ−イ矢視図である。
【図４】図３のロ−ロ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置におけるγ線センサ部の他の例を示す側面図である。
【図６】図５のハ−ハ断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置の制御装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置の作用を説明するフロー図である。
【図９】本発明第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 原子炉用燃料棒（燃料棒）
３ ペレット
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 燃料棒検査装置
１１ γ線センサ
１２，１２Ａ，１２Ａ１，１２Ａ２ γ線センサ部（γ線計測器）
１３ 渦電流センサ
１４ 渦電流センサ部（非破壊センサ）
１５ 搬送部
１７ａ、２３，３０ 基台
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ 搬送機構
１８ 駆動プーリ部
１８ａ 駆動プーリ
１８ｂ ガイドプーリ
１９ 支持ローラ部
２０ 燃料棒位置センサ
２１ 棒センサ
２２，Ｍ 駆動モータ
２３ｄ 可動台部
２３ｅ 案内台部
Ｇ１ γ線検査ライン
Ｇ２ 渦電流検査ライン
Ｌ 燃料棒の軸線
Ｓ 共通軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉用燃料棒内のペレットのウラン濃縮度を非破壊検査により検査する燃料棒検査方法および燃料棒検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料棒検査方法および燃料棒検査装置においては、Ｇｄ（酸化ガドリニウム）無しペレットの原子炉用燃料棒（以下、「燃料棒」と称す）は、燃料棒を軸方向に連続して送り、中性子照射を受けて発生する遅発γ線を測定することにより検査されている（アクティブγスキャナ）。また、Ｇｄ入りペレットの燃料棒は、燃料棒を軸方向に低速で連続して送り、ウラン２３５の自然崩壊中性子を測定することにより検査されている（パッシブγスキャナ）。
前記アクティブγスキャナの一例に、原子炉用燃料棒をＧｄ入りペレットの燃料棒とＧｄ無しペレットの燃料棒とを選別し、Ｇｄ入りペレットの燃料棒は磁力計を定速で通してＧｄ濃度のデータを採取した後に、Ｇｄ無しペレットの燃料棒は前記磁力計をバイパスした後に、γ線源と中性子線源を有する装置において、各燃料棒を、それらの軸方向に連続定速度で送りながら、順次、バックグラウンド検出器で自然放射から生じるγ線の放射データを採取し、デンシトメータでγ線を透過してペレット密度データを採取し、照射器キャスクで中性子源側を定速で通してγ線強度データ（ウラン濃縮度）を採取すると共に、これらの採取データをコンピュータに送ると、該コンピュータが燃料棒の軸方向に沿う多数のデータ点毎のウラン濃縮度、Ｇｄ濃度、ペレット密度と重量等を設計仕様と対照して分析し、燃料棒の合否を判定するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、γ線検出部、γ線スペクトル検出部、遅発γ線バックグラウンド検出部と、中性子照射部と、遅発γ線検出部とを順に直列に配置して、原子炉用燃料棒を軸方向に連続定速度で移動させながら、外部γ線源により原子炉用燃料棒にγ線を照射して燃料ペレットのスタック長、ペレット間ギャップを求めると共に、γ線エネルギースペクトル分析による核種の量を求めた後に、前記遅発γ線バックグラウンド検出部によって中性子照射前のγ線強度の燃料棒軸方向の分布を測定した後に、中性子照射部で原子炉用燃料棒に中性子を照射し、中性子照射後の遅発γ線強度の燃料棒軸方向分布を測定すると共に、中性子照射前γ線軸方向分布データを、中性子照射後γ線軸方向分布データから減算して、正味の遅発γ線軸方向分布データを求め、このデータにもとづいて原子炉用燃料棒の軸方向における実効核物質量の分布変化を検出し、燃料棒に誤って混入された異常ペレットを検出するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−８３４９７号公報
【特許文献２】特開平４−２６９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の燃料棒検査方法および燃料棒検査装置のアクティブγスキャナにおいては、中性子を放射する放射線源が必要であるが、それら線源の定期的補充や保管、管理および線源の入手が、近年のリスク管理強化に伴い年々難しくなってきている。また、燃料棒のウランが中性子との反応を起こして遅発γ線が出て、燃料棒の線量が高くなっているので、これらがクールダウンする時間とエリアが必要となる。また、このエリア付近での被爆量の増加の危険性がある。したがって、中性子や透過用γ線等の高放射線源を使わないで検査できれば、これら種々のリスクがなくなり、願ってもない検査ラインになる。
また、パッシブγスキャナにおいては、検査の再現性を確保するために必要な放射線計測カウントを稼ぐ必要がある（これは、検査単位（ペレット１個）のウラン２３５が自然崩壊して放射するγ線のゆらぐ数を積算して測定する放射線測定の特異性による）。燃料棒の連続定速送りによる放射線計測カウントは、隣のペレットの影響を受けない範囲での送り速度と遮蔽窓幅により決まる積算時間と遮蔽窓からのγ線入射率に比例し、定速送りによる放射線計測カウントは限界点がある。逆に、求められる再現性あるいはバラツキを確保すると連続定速送りの速度には限界がでる。商用原子炉用燃料棒での検査では、このパッシブγスキャナはアクティブγスキャナの数桁遅い速度になっている。原子炉用燃料棒の一部にしか使われないＧｄ入りペレットの燃料棒は、本数が少ないためにこの連続送りのパッシブγスキャナで検査ができる。
このように少ない燃料棒の場合には、このパッシブγスキャナの検査方式で前記アクティブγスキャナでの検査に代えることはできるが、連続送り速度が遅いため、数十台の検査ラインを作らなければ、アクティブγスキャナでの検査速度を満たすことができないものとなってしまい、燃料棒の量産工場における検査ラインとして現実的でないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、中性子線源等の放射線源を使わずに原子炉用燃料棒内のペレットのウラン濃縮度を、能率良く、高精度に非破壊検査することができる燃料棒検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る燃料棒検査方法は、燃料棒をその軸線方向に移動させながら、前記燃料棒内の複数のペレットの各々の位置を各ペレットの境界を検出する非破壊センサによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて前記燃料棒をその軸線方向に間欠的に移動させ、γ線計測器によりそのγ線測定部の位置に停止されたペレットのγ線計測を行って、該ペレットのウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明に係る燃料棒検査装置は、燃料棒を軸線方向へ案内移動させる駆動手段および前記燃料棒の軸線方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサを設けた搬送部と、該搬送部によって移動される燃料棒内の複数のペレットの境界を検出する非破壊センサと、前記搬送部によって間欠的に移動されて停止された燃料棒内の各ペレットのγ線計測を行うγ線計測器と、前記燃料棒位置センサと前記非破壊センサとによって認識された各ペレットの位置にもとづいて、前記駆動手段を前記燃料棒内の各ペレットが前記γ線計測器のγ線測定部の位置に移動、停止するように制御し、停止中に前記γ線計測器によりγ線計測を行い、そのγ線計測結果にもとづいて各ペレットのウラン濃縮度を求める解析制御装置とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る燃料棒検査装置においては、搬送部の駆動手段によって燃料棒がその軸線方向に案内、移動されながら、前記燃料棒内の複数のペレットの各々の位置が、前記燃料棒位置センサによる燃料棒の移動位置の検出と非破壊センサによる各ペレットの境界の検出とによって認識された後に、この認識された位置にもとづいて前記燃料棒がその軸線方向に間欠的に移動され、γ線計測器のγ線測定部の位置で停止されたペレットのγ線計測が行われる。このペレットのγ線計測結果にもとづいて解析制御装置がペレットのウラン濃縮度を求め、この解析制御装置によりウラン濃縮度を求める検査が燃料棒内の全ペレットに対して繰り返して行われる。
この燃料棒検査装置によれば、燃料棒内の各ペレットが、燃料棒位置センサと非破壊センサとにより認識された位置にもとづいて、γ線計測器のγ線測定部の位置に正確に停止された状態において、隣接のペレットのγ線の影響を受けることなく、前記γ線計測器によって正確にγ線計測されるので、燃料棒内の全てのペレットのウラン濃縮度の検査が高精度に行われる。
また、γ線を積算してカウントしている計測時はペレットが静止状態にあるので、隣のペレットの影響を受けないようにするγ線計測窓幅が連続走査測定方式のものに比べて大きく取れ、放射γ線を積算する時間がこの停止時間の全てを使え、時間当たりの計測カウントが大きく取れる。また、この燃料棒の間欠移動時間を短くすることで、計測（カウント積算）時間が相対的に増す。
【０００８】
前記燃料棒検査装置において、前記γ線計測器が前記燃料棒の軸線方向に沿って複数配置され、これらのうちの１つのγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に固定され、他のγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に移動調節可能とされており、前記位置を固定されたγ線測定部に燃料棒内の１つのペレットが停止されたときに、前記位置を移動調節可能とされたγ線測定部が、位置調整手段によって他のペレットの位置に合うように移動調節されて停止され、前記複数のγ線計測器により同時に燃料棒内の複数の異なるペレットのγ線計測が行われて、それらのウラン濃縮度が求められる構成とすることができる。
このようにすると、複数のγ線計測器によって、前記燃料棒の軸線方向に配列されている長さにばらつきがある複数のペレットを、同時にかつ同一のペレットに対する測定が重複することなく、γ線計測することができるので、燃料棒内のペレットのウラン濃縮度を能率良く検査することができる。
【０００９】
また、前記燃料棒検査装置において、前記非破壊センサが渦電流コイルを有する渦電流センサであると、１つの渦電流センサによって燃料棒内の各ペレットの位置を認識するためのセンサと、燃料棒内の各ペレットのＧｄ濃度を計測するセンサとを兼ねることができるので、非破壊センサの個数を減らすことができると共に、透過用放射線源を設けてその放射線を計測することが必要な計測センサを使用しなくて済む。
【００１０】
また、前記燃料棒検査装置において、前記解析制御装置を、前記渦電流センサから得られた渦電流データにもとづいてペレット中のＧｄ濃度を求め、該Ｇｄ濃度によって前記γ線計測器によるγ線計測結果を補正して、各ペレットのウラン濃縮度を求める構成とすることができる。
このようにすると、Ｇｄ入り燃料棒であっても、渦電流センサによる渦電流データから容易にＧｄ濃度を検出することができ、このＧｄ濃度にもとづく補正によって、各ペレットのウラン濃縮度を正確に検査することができる。また、検査ラインをＧｄ入り燃料棒用とＧｄ無し燃料棒用とに分ける必要がないので、装置の構成が簡単となり、その設置空間を可及的に小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料棒検査方法および燃料棒検査装置によれば、燃料棒内の各ペレットが、非破壊センサにより認識された位置にもとづいて、γ線計測器のγ線測定部の位置に正確に停止された状態において、隣接のペレットのγ線の影響を受けることなく、前記γ線計測器によって正確に効率よくγ線計測されるので、燃料棒中の全てのペレットのウラン濃縮度の検査を高精度に高速で行うことができる。
また、燃料棒を中性子線等の放射線源に通してγ線計測を行う必要がないので、従来のように、放射線源の定期的な補充や保管、管理を行う必要が無く、装置の取扱や保守を容易、安全に行うことができ、被爆の危険の少ないコンパクトな自動検査ラインを確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る燃料棒検査装置について、添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係る燃料棒検査装置において、検査の対象となる原子炉用燃料棒（燃料棒）１は、軽水炉用の燃料棒であって、図１に示すように、ジルカロイ合金製の被覆管２の内部に円柱状の燃料ペレット（ペレット）３が、その軸方向を管軸方向（燃料棒１の軸線Ｌ方向）に向けて数百個整列して装填され、図示しないスプリングで抑えられ、図示しない端栓で密封して形成されている。前記ペレット３は、通常、濃縮度２〜６％のウランを二酸化ウラン粉末に転換し、押し固めて焼結した焼結体であって、例えば、長さが１ｃｍ強、円柱体端部に面取り部４が設けられ、軸方向の両端面にデッシュ５が形成されている。このペレット３は焼結体であるため、長さの許容公差は比較的大きく、一例ではばらつきが１割弱見込まれている。また、前記ペレット３としては、前記濃縮ウランを二酸化ウランに転換したものに酸化ガドリニウムを混ぜて焼結してなり、中性子可燃性毒物（燃性中性子吸収材）であるＧｄ（ガドリニウム）を数％添加されたペレット（「Ｇｄ入りペレット」と称する）も使われる。
【００１３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０について、図２〜図６を参照して説明する。
前記燃料棒検査装置１０は、中空のγ線センサ１１を設けたγ線センサ部（γ線計測器）１２と、中空の渦電流センサ１３を有し、前記γ線センサ部１２の図２で右側（他側）に隣接して配置された渦電流センサ部（非破壊センサ）１４と、前記γ線センサ部１２と渦電流センサ部１４の両側に隣接して配置され、前記燃料棒１を前記γ線センサ１１の中空部１１ａと前記渦電流センサ１３の中空部１３ａを通して前記軸線Ｌの方向に往復移動させる搬送部１５とを備えている。前記γ線センサ部１２と渦電流センサ部１４と搬送部１５は、１つの共通の架台１６上に固定設置されている。
【００１４】
前記搬送部１５は、前記γ線センサ部１２の一側（図２で左側）と前記渦電流センサ部１４の他側（図２で右側）にあって互いに図２で左右対称に配置された一対（第１、第２）の搬送機構１７Ａ，１７Ｂと、前記γ線センサ部１２と前記渦電流センサ部１４との間に配置されたガイド機構１７Ｃとを備えている。
前記第１、第２の搬送機構１７Ａ，１７Ｂは前記架台６上に立設された基台１７ａを備え、該基台１７ａの上部には、前記γ線センサ部１２と前記渦電流センサ部１４に近い側に配置されて前記燃料棒１を強制求芯させながらその軸線Ｌ方向に駆動する駆動ローラ部１８と、前記γ線センサ部１２、前記渦電流センサ部１４から遠い側に配置されて前記燃料棒１を下側から支える支持ローラ部１９と、該支持ローラ部１９と前記駆動ローラ部１８との間に位置して基台１７ａに固定され、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０と、前記基台１７ａの外端側の位置に取り付けられ、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向の端部位置を検出する棒センサ２１とがそれぞれ設けられている。
【００１５】
前記駆動ローラ部１８は、Ｖ字状溝を有する一対の駆動ローラ（図２では１つのみ図示）１８ａが燃料棒１を強制求芯させながら搬送させるように水平面内で回転自在に基台１７ａに支持され、駆動ローラ１８ａが前記基台１７ａに固定された駆動モータ２２によって、歯車等の伝動機構２２ａを介して回転されることにより、前記燃料棒１を水平面内で両側（図２の紙面に垂直な方向における手前側と向かい側）からアクチュエータ２２ｃにより強制求芯させるように挟みながら移動させる構成とされている。前記駆動ローラ１８ａ、駆動モータ２２、伝動機構２２ａ等により、前記燃料棒１を軸線Ｌ方向へ強制求芯させながら案内移動させ、燃料棒１をγ線センサ１１の中空部１１ａと前記渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心を安定して通過および停止維持させる駆動手段が構成されている。
【００１６】
前記支持ローラ部１９は、一対（図２では１つのみ図示）の支持ローラ１９ａを前記基台１７ａに傾斜して固定された支軸に回転自在に支持され、Ｖ字状に交差したローラ外周面が前記燃料棒１の外周下面に接触して該燃料棒１を支持するように構成されている。
前記燃料棒位置センサ２０は、燃料棒１の表面にレーザを当てそのスペクトル変動で燃料棒１の移動を検出して位置を非接触で測定する非接触式センサや、燃料棒１に接触するローラの回転量をエンコーダで検出する接触型センサ等を使用することができる。そして、前記燃料棒位置センサ２０は、燃料棒１の測定位置の不感帯がでないように、前記のようにγ線センサ部１２と渦電流センサ部１４を挟んで複数位置に設けるのが好ましい。
なお、前記駆動ローラ部１８による燃料棒１の搬送が十分に安定し、スリップもなく計測に必要なだけの信頼性が駆動ローラ部１８によるドライブ指示量で確保できれば、燃料棒位置センサ２０からのデータを駆動ローラ部１８によるドライブ指示量（あるいは駆動系のエンコーダ）のモニタで代替することもできる。
【００１７】
前記ガイド機構１７Ｃは、前記駆動ローラ１８ａと同形状のＶ字状溝を有する一対（図２では１つのみ図示）のガイドローラ１８ｂが、前記架台１６に立設された基台１７ｂに水平面内で回転自在に支持され、前記燃料棒１を水平面内で両側から燃料棒１が求芯されるように挟みながら、燃料棒１を軸線Ｌ方向へ強制求芯案内移動させるように構成されている。
前記一対の駆動ローラ１８ａ、一対のガイドローラ１８ｂおよび一対の支持ローラ１９ａによって前記燃料棒１を支持する支持中心は、前記γ線センサ１１の中空部１１ａの中心と前記渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心と共に１つの共通軸線Ｘ上に整列されている。
【００１８】
前記γ線センサ部１２は、図３、図４に示すように、上部に収納凹所２３ａを有すると共に、該収納凹所２３ａに連通して前記共通軸線Ｘ方向に向けられた貫通穴２３ｂ，２３ｂを有して前記架台６に立設された基台２３と、該基台２３の前記収納凹所２３ａに、前記燃料棒１より僅かに大きい直径の中空部１１ａの中心を前記貫通穴２３ｂに一致させて収納された環状の前記γ線センサ１１と、該γ線センサ１１に接触させて前記基台２３に設けられた電気信号変換器２４とを備えている。
前記γ線センサ１１は、環状に形成され前記燃料棒１からのγ線を受けて発光するシンチレータ等のγ線感知部（γ線測定部）２５と、該γ線感知部２５の両端面に被覆された鉛等で作られた所定厚さの遮蔽材２６とで構成されている。
前記電気信号変換器２４は、フォトマルチプライア、単数、複数の光電子増倍管や半導体素子等からなり、前記基台２３の上部の開口部２３ｃに螺着されて前記凹所２３ａ内に挿入され、受光部を前記γ線センサ１１におけるγ線感知部２５の外周部の所定箇所（図３、図４で上部の一箇所）に接触され、γ線感知部２５が発光した光を電気信号に変換してケーブル２４ａから出力するように構成されている。
【００１９】
前記γ線感知部２５は、前記中空部１１ａと同径とされた中空部２５ａの両側に外広がりとなるテーパ２５ｂ，２５ｂが設けられており、中空部２５ａの共通軸線Ｘ方向における長さが、前記燃料棒１のペレット３の長さより僅かに短く設定されており、前記中空部２５ａの全周にわたる環状領域が、前記燃料棒１からのγ線の入射窓として開口されるほかは、前記遮蔽材２６によって燃料棒１の外周面に露出しないようになっている。遮蔽材２６の内穴は前記燃料棒１の通過に支障を来さないように前記中空部１１ａと同径とされている。
なお、前記基台２３には、内外周に外端側が径大となるテーパを設けたリング部２７ａを有する環状のカバー２７が、該リング部２７ａを前記貫通穴２３ｂ，２３ｂに挿入され、フランジ部２７ｂを介してボルト等により固定されている。そして、前記リング部２７ａの内穴は、前記燃料棒１の外径より僅かに大きくされ、燃料棒１がγ線センサ１１内にその軸方向の両側から共通軸線Ｘに沿って支障無く挿入し得るようになっている。
【００２０】
また、前記渦流センサ部１４は、前記燃料棒１の外径より僅かに大きい内径の軸穴２８ａを有する中空型ボビン２８にコイル２９を巻いて形成された中空の渦電流コイルからなる前記渦電流センサ１３が、前記架台１６に立設された基台３０の上部に設けられ前記共通軸線Ｘに沿う装着穴３０ａ内の軸方向中央部に挿入され、その両端部を、前記装着穴３０ａの両端部側に嵌合された一対の押さえリング３１，３１によって支持されて基台３０に設けられている。前記押さえリング３１は、前記装着穴３０ａに嵌合する円筒部３１ａの端部にフランジ３１ｂを設けてなり、外端側に外広がりのテーパ穴を有し、前記中空型ボビン２８の軸穴２８ａと同径の軸穴３１ｃが設けられており、前記燃料棒１が渦電流センサ１３内にその軸方向の両側から共通軸線Ｘに沿って支障無く挿入し得るようになっている。
【００２１】
なお、図３、図４に示すγ線センサ部１２においては、前記γ線センサ部１２は、前記γ線感知部２５の外周に１つだけ電気信号変換器２４が設けられているが、これに限らず、図５、図６に示すように、前記γ線感知部２５の周囲に周方向に間隔（例えば等間隔）をあけて複数個（図示の例では３個）の電気信号変換器２４を設けたγ線センサ部１２Ａとすることもできる。このとき、前記γ線感知部２５は、γ線によりγ線感知部２５が発光した光が複数の電気信号変換器２４で検知されて重複してカウントされないように、隣接するリング状のγ線感知部２５の間に感知部仕切板２５ｃを入れる。
このように、前記電気信号変換器２４を複数個配置してそれらによるγ線の計測値を合計すると、前記γ線感知部２５の検知信号の電気信号変換器２４への入射効率が上がり、１つの電気信号変換器２４の場合に比べて燃料棒１からのγ線の検出効率を、電気信号変換器２４の設置個数倍近くに向上させることができる。
【００２２】
また、前記基台２３を、γ線センサ１１を装着した可動台部２３ｄと、前記架台１６に固定された案内台部２３ｅとに分割し、案内台部２３ｅの上面に設けたガイド部２３ｆに沿って可動台部２３ｄの下面に設けたスライド部２３ｇが支持、案内され、駆動モータＭによって適宜伝動機構Ｄを介して送りネジ機構等Ｔが作動されて、前記可動台部２３ｄが案内台部２３ｅに対して前記共通軸線Ｘに沿った方向に移動調節される構成とすることができる。前記可動台部２３ｄ、案内台部２３ｅ、駆動モータＭ、伝動機構Ｄ、送りネジ機構等Ｔにより、γ線センサ１１のγ線感知部２５を燃料棒１の軸線Ｌ方向に移動調節する位置調節手段が構成されている。
【００２３】
次に、前記燃料棒検査装置１の各部を動作させる解析制御装置３５について図７を参照して説明する。この解析制御装置３５は、γ線データ採取部３６と、渦電流データ採取解析部３７と、燃料棒位置データ採取部３８と、データ通信部３９と、装置制御部４０と、前記各部３６，３７，３８，３９，４０に接続された総括部４１と、該総括部４１に接続された記憶部４２および出力部４３とを備えている。
前記γ線データ採取部３６は、前記γ線センサ部１２の電気信号変換器２４に接続された放射線計測部４４に接続されており、γ線センサ部１２におけるγ線センサ１１のγ線感知部２５の遮蔽材２６のない部分を通して検出された前記燃料棒１からのγ線が、前記電気信号変換器２４によって電気信号に変換され、この各電気信号を前記放射線計測部４４がエネルギー波高分析した結果にもとづいて前記γ線データ採取部３６がウラン２３５等の特性γ線等の計測データを採取するようになっている。また、図９〜図１１に示す後述の装置においては前記放射線計測部４４が複数になり、計測データが並列に前記γ線データ採取部３６で採取される。
【００２４】
前記渦電流データ採取部３７は、前記渦電流センサ部１４における渦電流センサ１３の渦電流コイル２９に接続された渦電流検査器４５に接続されており、渦電流コイル２９内を燃料棒１が通過することによって得られた渦電流信号が前記渦電流検査器４５により検出され、この検出信号を前記渦電流データ採取部３７が入力して燃料棒１中のペレット３の列の特性信号を採取するようになっている。
前記前記燃料棒位置データ採取部３８は、前記燃料棒位置センサ２０に接続されており、燃料棒位置センサ２０が出力する位置データを、前記γ線データ採取部３６と前記渦電流データ採取部３７とでそれぞれ得られる計測データと特性信号とを時間的に対応させて採取するようになっている。
【００２５】
前記データ通信部３９は、前記燃料棒検査装置１０に対する燃料棒１の出し入れを行うハンドリング装置や仕分け装置等（いずれも図示せず）や、前記解析制御装置３５を本装置外の装置との通信を行うネットワーク４６に接続され、燃料棒検査装置１０が組み込まれている工程を制御するシステムに連絡されており、燃料棒１の識別や検査データ管理が有機的に組み合わせられて行われるようになっている。また、燃料棒検査装置１０において必要な校正、機器の確認、機能試験や自動検査が前記データ通信部３９を介して行えるようになっている。
前記装置制御部４０は、前記搬送部１５における搬送機構１７Ａ，１７Ｂの棒センサ２１や前記ハンドリング装置や仕分け装置等に設けられている各種センサからのセンサ信号を受けて前記総括部４１に出力し、該総括部４１がセンサ信号にもとづいて判断して出力する指令に従って、駆動ドライバ４７を介して前記搬送機構１７Ａ，１７Ｂの駆動モータ２２や前記γ線センサ部１２Ａの各駆動モータＭ等を作動させるようになっている。
【００２６】
また、前記総括部４１は、予め前記記憶部４２に記憶されているプログラムを実行して、記憶部４２に予め記憶されているデータを読み出すと共に、前記γ線データ採取部３６、渦電流データ採取部３７、燃料棒位置データ採取部３８、データ通信部３９からのデータや前記装置制御部４０からの信号を入力し、それらのデータや信号を解釈、判断して得られた結果を前記記憶部４２に記憶させると共に、前記出力部４３を介してモニタ４８に表示させるようになっている。なお、前記記憶部４２に記憶されたプログラムやデータは、必要に応じて、前記ネットワーク４６を通じてデータ通信部３９と総括部４１を介して書き換えられるようになっている。
【００２７】
次に、前記構成の燃料棒検査装置１０の作用と共に、本発明に係る燃料棒検査方法について図８を参照しながら説明する。
先ず、検査する燃料棒１と同仕様の標準棒等で燃料棒検査装置１の機器を校正し、燃料棒１の検査条件や校正データ等を前記解析制御装置３５の記憶部４２に記憶させ、検査の準備をする。そして、検査する燃料棒１をハンドリング装置（図示せず）によって前記搬送部１５における一端側（図２で左側）の搬送機構１７Ａの駆動ローラ部１８まで送り、検査開始のセッティングを行う（ステップＳ１）。
【００２８】
前記搬送機構１７Ａの前記棒センサ２１が燃料棒１を検知して前記解析制御装置３５の装置制御部４０を動作させるので、アクチュエータ２２ｃで前記燃料棒１を前記駆動ローラ１８ａ，１８ａで挟んで強制求芯しながら前記装置制御部４０が駆動ドライバ４７を介して駆動モータ２２を回転させる。これにより、駆動モータ２２に伝動機構２２ａを介して連結されている駆動ローラ部１８の駆動ローラ１８ａ，１８ａが強制求芯回転して、前記燃料棒１が軸線Ｌ方向（前記共通軸線Ｘ方向）に沿って他側（図２で右側）へ送られる。前記燃料棒１は、前記駆動ローラ１８ａと前記ガイド機構１７Ｃのガイドローラ１８ｂに案内され、前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５の中空部２５ａと渦電流センサ部１４における渦電流コイル２９の中空部（渦電流センサ１３の中空部１３ａ）の中心を通り、さらに、他端側（図２で右端側）の搬送機構１７Ｂの駆動ローラ部１８と支持ローラ部１９に案内されて共通軸線Ｘに沿って終端が搬送機構１７Ｂの駆動ローラ１８ａの位置に達するまで高速で一定速度を保って移動される。
そして、渦電流センサ部１４の渦電流コイル２９の中空部を燃料棒１が通過するときに渦電流検査器４５から出力される渦電流信号が、前記渦電流データ採取部３７を介して前記総括部４１に渦電流データとして取り込まれ、同時に前記燃料棒１の移動位置が、燃料棒位置センサ２２で検知されて前記燃料棒位置データ採取部３８を介して前記総括部４１に、前記渦電流データと対応されて燃料棒位置データとして取り込まれる（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、前記総括部４１は、前記燃料棒位置データと渦電流データとの対のデータにもとづいて、燃料棒１のペレット３の境界を割り出して各ペレット３の位置を認識し、燃料棒１の一端側から他端側に至る各ペレット３の位置を確定して、その位置データを前記記憶部４２に記憶させる。さらに、総括部４１は、前記燃料棒１のペレット３の位置データから、燃料棒１のγ線センサ部１２で測定する各ペレット３の軸方向中心が、γ線感知部２５の軸方向中心（遮蔽材２６で覆われていない部分の中心）となり、隣接のペレット３からのγ線を取り込まず、当該ペレット３だけが測定される位置で燃料棒３が停止されるように、装置制御部４０が駆動ドライバ４７を介して前記駆動モータ２２を回転させるための各ペレット対応の駆動量データを計算して記憶部４２に記憶させる（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、装置制御部４０によって駆動ドライバ４７を介して各搬送機構１７Ａ，１７Ｂの駆動モータ２２が前記と反対に回転されて、前記駆動ローラ部１８の駆動ローラ１８ａ，１８ａが逆回転することによって、前記燃料棒１がその一端側（左端側）を先行させて前記共通軸線Ｘ方向に沿って他端側（図２で右端側）から一端側へ、前記支持ローラ部１９、一対のガイドローラ１８ｂに案内されながら送られる。
その場合、前記記憶部４２に記憶された前記駆動量データに従って前記装置制御部４０が動作して、前記駆動ドライバ４７を介して前記駆動モータ２２を制御し、燃料棒１内のペレット３の位置が、γ線センサ部１２におけるγ線感知部２５による測定位置に到達する毎に燃料棒１を一旦所定時間だけ停止させる。この燃料棒１の停止位置は、燃料棒位置センサ２０によって検出されて、正常な位置であるか否かが確認される（ステップＳ４）。
【００３１】
前記燃料棒１が前記γ線感知部２５による測定位置に停止している時の、γ線感知部２５が捕らえた前記燃料棒１の当該ペレット３からのγ線が電気信号変換器２４で電気信号に変換されて放射線計測部４４に入力され、該放射線計測部４４によってエネルギー波高分析積算でウラン２３５等のγ線のカウントが行われるので、この波高分析積算のγ線計測データを前記γ線データ採取部３６が採取し、この計測データを前記記憶部４２に記憶させる（ステップＳ５）。
前記総括部４１は、ウランの濃縮度が既知の標準体で試験して得た検量線データ等を予め記憶部４２に記憶させておいた濃縮度計算関数と条件パラメータにもとづいて、前記で得られた各ペレット３毎の計測データから、各ペレット３のウラン濃縮度を計算して求める。そして、このペレット３の濃縮度データから、燃料棒１内に入っているべき製品仕様内のペレット３の濃縮度であるか否か、また、他の仕様のペレット３が混入したものでないことを確認する（ステップＳ６）。
【００３２】
前記燃料棒１を間欠的に一端側へ移動させながら各ペレット３のγ線感知部２５によるγ線の測定を行い、各測定毎に該測定が完了したか否かが総括部４１で判断され（ステップ７）、測定が未完の場合、燃料棒１が更に次のペレット３がγ線感知部２５の位置に送られて測定が繰り返され（ステップＳ８）、燃料棒１内の全てのペレット３のγ線の測定が完了して、それらのウラン濃縮度が確認されたときは、一本の燃料棒１に関するγ線の測定作業が終了し、測定が終了した燃料棒１は搬送部１５の搬送機構１７Ａから送り出される。
そして、測定が終了した燃料棒１については、前記総括部４１が、前記記憶部４２に記憶されたペレット毎のウランの濃縮度データから、燃料棒１に入っている全てのペレット３の濃縮度が製品仕様内であるか否か、また、他の仕様のペレット３が混入している痕跡が無いか否かを確認して、燃料棒１の合否を判定し、この合否判定結果と、各ペレット３毎の検査内容の記録を、燃料棒１の固有番号と共に前記記憶部４２に記憶させる。
また、各燃料棒１に固有の検査データをデータ通信部３９からネットワーク４６に送信して利用する。さらに、前記ネットワーク４６からの通信により、前記燃料棒１の合否判定結果が前記ハンドリング装置（図示せず）の制御器に送られ、該ハンドリング装置によって検査結果が合格と判断された燃料棒１と不合格と判断された燃料棒１とが仕分けられて適宜保管庫に保管される（ステップＳ９）。
【００３３】
以上説明したように、本発明の一実施の形態に係る燃料棒検査方法は、搬送部１５の駆動ローラ部１８により燃料棒１をその軸線Ｌ方向（共通軸線Ｘ方向）に移動させながら、前記燃料棒１内の複数のペレット３の各々の位置を、前記燃料棒１の移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０と各ペレット３の境界を検出する渦電流センサ部１４とによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて前記燃料棒１をその軸線Ｌ方向に間欠的に移動させ、γ線センサ部１２によりそのγ線感知部２５の位置で停止されたペレット３のγ線計測を行って、解析制御装置３５の制御動作で該ペレット３のウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行う構成とされている。
【００３４】
また、本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０は、駆動モータ２２により伝動機構２２ａを介して駆動され、燃料棒を軸線Ｌ方向へ案内移動させる駆動ローラ部１８および前記燃料棒１の軸線Ｌ方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサ２０を設けた搬送部１５と、該搬送部１５の駆動ローラ部１８によって移動される燃料棒１内の複数のペレット３の境界を渦電流センサ１３で検出する渦流センサ部１４と、前記駆動ローラ部１８によって間欠的に移動されて停止された燃料棒１内の各ペレット３のγ線計測をγ線感知部２５で行うγ線センサ部１２と、前記燃料棒位置センサ２０と前記渦電流センサ部１４とよって認識された各ペレット３の位置にもとづいて、前記駆動ローラ部１８を前記燃料棒１内の各ペレット３が前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５の位置に移動、停止するように制御する共に、停止中に前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５によりγ線計測を行い、そのγ線計測結果にもとづいて各ペレット３のウラン濃縮度を求める解析制御装置３５とを備えた構成とされている。
【００３５】
したがって、本発明の一実施の形態に係る燃料棒検査方法および第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０によれば、燃料棒１内の各ペレット３が、燃料棒位置センサ２０と渦電流センサ部１４とにより認識された位置にもとづいて、前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５の位置に正確に停止された状態において、隣接のペレット３のγ線の影響を受けることなく、前記γ線センサ部１２のγ線感知部２５によって正確に効率よくγ線計測されるので、燃料棒３内の全てのペレット３のウラン濃縮度の検査を高精度に高速で行うことができる。
また、燃料棒１を中性子線等の放射線源に通してγ線計測を行う必要がないので、中性子線源を使ってＧｄ入り燃料棒１の検査を行うときに中性子がＧｄに吸収されてウラン濃縮度の測定精度が悪化するといった問題が生じることもない。また、燃料棒１の中性子照射による遅発γ線などの放射線増加は生じなく、中性子線等の放射線源を使わないので、放射線源の定期的な補充や保管、管理を行う必要が無く、大きな遮蔽も必要なく、装置の取扱や保守が容易、安全に行うことができ、被爆の危険の少ないコンパクトで経済的な自動検査ラインを確保できる。
【００３６】
また、前記１つの渦電流センサ部１４によって前記燃料棒１内の各ペレット３の位置を認識するための非破壊センサと、燃料棒１内の各ペレット３のＧｄ濃度を検査する非破壊センサとを兼ねることができるので、非破壊センサの個数を減らすことができると共に、放射線源を設けて、その透過放射線を計測することが必要な計測センサを使用しなくて済む。
また、前記解析制御装置３５が、前記渦電流センサ部１４の渦電流センサ１３から得られた渦電流データにもとづいてペレット３内のＧｄ濃度を求め、該Ｇｄ濃度によって前記γ線センサ部１２によるγ線計測結果を補正して、各ペレット３のウラン濃縮度を求める構成としたので、Ｇｄ入りの燃料棒１であっても、渦電流センサ部１４による渦電流データから容易にＧｄ濃度を検出することができ、このＧｄ濃度にもとづく補正によって、各Ｇｄ入りペレット３のウラン濃縮度をも正確に検査することができる。また、検査ラインをＧｄ入り燃料棒用とＧｄ無し燃料棒用とに分ける必要がないので、１台の装置で検査でき、装置の構成が簡単となり、その設置空間を可及的に小さくすることができる。
【００３７】
次に、図９は本発明の第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ａを示す。
この燃料棒検査装置１０Ａは、前記γ線センサ部１２Ａ（図５、図６参照）において、前記案内台部２３ｅに対して可動台部２３ｄを動かないように固定して使用する第１のγ線センサ部１２Ａ１と、前記案内台部２３ｅに対して可動台部２３ｄを移動調節可能として使用する第２のγ線センサ部１２Ａ２とを前記共通軸線Ｘ方向（図９で左右）に隣接して配置すると共に、第２のγ線センサ部１２Ａ２から共通軸線Ｘ方向の他方（図９で右側）へ離間して、図２、図４に示した前記渦電流センサ部１４を配置し、さらに、前記第１のγ線センサ部１２Ａ１の一方（図９で左方）に隣接する位置と、前記渦電流センサ部１４の他方に隣接する位置と、前記第２のγ線センサ部１２Ａ２と渦電流センサ部１４の間とに、それぞれ搬送部１５としての搬送機構１７Ｄを配置して構成されている。
【００３８】
前記搬送機構１７Ｄは、前記第１の搬送機構１７Ａ（図２参照）における基台１７ａの上部に、一端側（図２で左端側）の支持ローラ１９と棒センサ２１に対向させて、それらと同一のものをもう１組設けて構成されている。
その他の構成は前記燃料棒検査装置１０と同様であるので、同一の構成部分には同一の符号を付してそれらについての説明は省略する。
前記燃料棒検査装置１０Ａにおいては、前記燃料棒検査装置１０と同様に搬送部１５における各搬送機構１７Ｄの駆動モータ２２により、駆動ローラ部１８が駆動されることによって、燃料棒１が共通軸線Ｘ方向の他方へ移動されて燃料棒１内のペレット３の位置が計測された後、前記燃料棒１が共通軸線Ｘの一方へ間欠的に移動されながら、第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２とによるγ線計測が同時に、かつ同一のペレット３に対する測定が重複して行われることなく進行され、各ペレット３のウラン濃縮度が検査される。
【００３９】
その場合、前記第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２との共通軸線Ｘ方向における設置位置の相互間距離は、前記燃料棒１のペレット３の設計ノミナル充填ピッチ（軸方向の長さ）の整数倍に設定されており、第１のγ線センサ部１２Ａ１のγ線感知部２５が１つのペレット３をその軸方向の中央位置（隣のペレット３のγ線が入らないところ）で測定しているときに、第２のγ線センサ部１２Ａ２のγ線感知部２５も他のペレット３をその中央位置で測定を行えるようにされている。しかし、実際には、前記燃料棒１のペレット３の長さはばらつきがあり、第２のγ線センサ部１２Ａ２による測定が他のペレット３の中央位置において行えるとは限らない。
【００４０】
そこで、前記燃料棒１を搬送部１５の駆動ローラ部１８によって共通軸線Ｘ方向の他方へ連続定速で移動させた際に得られた前記燃料棒位置センサ２０による燃料棒位置データと、前記渦電流センサ部１４からの信号を解析制御装置３５の渦電流データ採取部３７で処理して得られた渦電流データとから、前記解析制御装置３５が燃料棒１の各ペレット位置を割り出し、この割り出した各ペレット位置にもとづいて、前記第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２とによるγ線測定の分担スケジュール（燃料棒１の軸線Ｌ方向の位置における第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２に対する測定領域の割り付け）と燃料棒移動量およびγ線センサ部１４の可動台部２３ｄの移動調節量（第１のγ線センサ部１２Ａ１による各ペレット３のγ線計測時に、第２のγ線センサ部１２Ａ２により測定されるペレット３のγ線感知部２５からの相対位置ずれ）を割り出す。
【００４１】
そして、前記解析制御装置３５の装置制御部４０によって搬送部１５の駆動モータ２２が作動されて、前記燃料棒１が共通軸線Ｘ方向の一方へ戻されるときに、前記γ線センサ部１２Ａ１におけるγ線感知部２５の軸方向の中央に、測定対象のペレット３の軸方向の中央が一致して該測定対象のペレット３のγ線のみがγ線感知部２５に入射される位置で、一旦、停止して保持され、同時に、前記第２のγ線センサ部１２Ａ２の前記可動台部２３ｄが、前記解析制御装置３５が割り出した前記移動調節量にもとづいて前記装置制御部４０によって駆動ドライバ４７を介して前記駆動モータＭが作動されることにより、共通軸Ｘ方向に微動され、第２のγ線センサ部１２Ａ２におけるγ線感知部２５の軸方向の中央に、該γ線感知部２５の測定対象のペレット３の軸方向の中央が一致されて、該測定対象のペレット３のγ線のみが第２のγ線センサ部１２Ａ２のγ線感知部２５に入射される位置で停止される（図８のステップＳ４参照）。その停止中に、各測定対象のペレット３，３から放射されるγ線がそれぞれ積算されて計測されて解析制御装置３５に送られて、ペレットの濃縮度が計算されて求められる。
【００４２】
このように、前記第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ａによれば、第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０によると同様な作用効果が奏されると共に、第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２の２台のγ線センサ部によるγ線計測結果にもとづいて、前記燃料棒１のペレット３のウラン濃縮度を求めることができるので、燃料棒１の検査速度の高速化を図ることができる。しかも、第２のγ線センサ部１２Ａ２は、その可動台部２３ｄが固定台部２３ｅに対して共通軸線Ｘ方向に移動調節可能に支持されているので、燃料棒１内のペレット３の長さにばらつきがあっても、第１のγ線センサ部１２Ａ１によるγ線計測時に、第のγ線センサ部１２Ａ２のγ線感知部２５に対する測定対象のペレット３の位置ずれを自動的に修正することができる。したがって、常に、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向に配列されている複数のペレット３を、同時にかつ同一のペレットに対する測定が重複することなく、γ線計測することができるので、前記燃料棒１内のペレット３のウラン濃縮度をより早く正確に求める（検査する）ことができる。
【００４３】
また、図１０は本発明の第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂを示す。
この燃料棒検査装置１０Ｂは、図１０（ａ）に示すように、前記γ線センサ部１２Ａ（図５、図６）の３台以上の複数台を、それらのγ線センサ１１の中空部１１ａの中心（前記γ線感知部２５の中空部２５ａの中心）が前記共通軸線Ｘ上に一致するようにして、該共通軸線Ｘ方向に広く間隔をあけて配置すると共に、各γ線センサ部１２Ａの一側に前記駆動ローラ部１８（図２参照）を、他側に前記搬送機構１７Ｂ（図２参照）を配置してなる搬送部１５を設けてγ線検査ラインＧ１とし、一方、図１０（ｂ）に示すように、前記γ線検査ラインＧ１の前工程に、前記渦流センサ部１４（図２参照）の両側に、前記検査ラインＧ１の搬送部１５から独立させた搬送部１５Ａとして前記搬送機構１７Ｄ（図９参照）を設けてなる渦電流検査ラインＧ２を配置して構成されている。
【００４４】
前記渦電流検査ラインＧ２における渦電流センサ部１４の渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心と前記γ線検査ラインＧ１のγ線センサ部１２のγ線センサ１１の中空部１１ａの中心は、前記共通軸線Ｘ上に位置されていても、独立でもよい。なお、前記γ線検査ラインＧ１のγ線センサ部１２の１つは、可動台部２３ｄが案内台部２３ｅに対して移動しないように固定したγ線センサ部１２Ａ１（図９参照）とすることができる。
その他の構成は、前記実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａと同様であるので、同様な構成部分には同一の符号を付してそれらの構成についての説明は省略する。
前記第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂによれば、第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ａによると同様な作用効果が奏されると共に、第１のγ線センサ部１２Ａ１と第２のγ線センサ部１２Ａ２の３台以上の複数のγ線センサ部１２Ａにより、前記燃料棒１の軸線Ｌ方向におけるペレット３のγ線測定領域を重複することなく分担してγ線計測を行って、各ペレット３のウラン濃縮度を求めることができるので、前記γ線検査ラインＧ１の長さが長くなるが、前記燃料棒１の検査速度を一層高速化することができる。
【００４５】
さらに、図１１は本発明の第４の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｃを示す。
この燃料棒検査装置１０Ｃは、燃料棒求芯型リング部２７ａのある前記γ線センサ部１２Ａ（１２Ａ２）を、複数台、それらのγ線センサ１１の中空部１１ａが前記共通軸線Ｘ上に整列するように近接させて架台１６に立設させると共に、それらのγ線センサ部１２Ａの集合群の両端側に搬送部１５としての前記搬送機構１７Ｄ，１７Ｄを配置してγ線検査ラインＧ１が構成されたものである。前記γ線センサ部１２Ａの１つは、可動台部２３ｄが案内台部２３ｅに対して移動しないようにしたγ線センサ部１２Ａ１（図９参照）とすることができる。
その他の構成は、前記実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂと同様であるので、同様な構成部分には同一の符号を付してそれらの構成についての説明は省略する。
前記第４の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｃによれば、第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置１０Ｂによると同様な作用効果が奏されると共に、γ線検査ラインＧ１の複数台のγ線センサ部１２Ａと搬送機構１７Ｄが近接して配置されているので、装置の設置空間を可及的に小さくすることができる。
【００４６】
なお、前記各実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいては、前記搬送部１５において燃料棒１をセンサ軸芯に強制求芯し、軸線Ｌ方向に案内、移動させる駆動手段として、燃料棒１の外周部を駆動ローラ１８ａで強制求芯させるように挟み付け、駆動モータ２２によって伝動機構２２ａを介して回転させることにより、燃料棒１を軸線Ｌ方向に推進させる構成としたが、前記駆動手段の具体的な構成は、上記に限らず、種々の構造のものを採用することができ、要するに、前記燃料棒１を軸線Ｌ方向（共通軸線Ｘの方向）に、前記γ線センサ１１の中空部１１ａおよび前記渦電流センサ１３の中空部１３ａの中心に正確に沿って維持しながら、一定速度および高速間欠で円滑に移動させるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００４７】
また、前記各実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいては、燃料棒内の各ペレットの位置の認識とＧｄ濃度の計測を行うために、１つの渦電流センサ部１４を非破壊センサとして兼用したが、これに限らず、個別に使用したり、他の非破壊センサを使用してもよい。
また、前記各実施の形態に係る燃料棒検査装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、ペレット１がウランだけでなく、ＭＯＸ燃料などのウラン以外のプルトニウムやトリウムなどの自然崩壊して定量的に特有のガンマ線を放出するものの単体および混合物のものでも検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】原子炉用燃料棒を一部断面で示した正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【図３】図２のイ−イ矢視図である。
【図４】図３のロ−ロ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置におけるγ線センサ部の他の例を示す側面図である。
【図６】図５のハ−ハ断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置の制御装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る燃料棒検査装置の作用を説明するフロー図である。
【図９】本発明第２の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る燃料棒検査装置を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 原子炉用燃料棒（燃料棒）
３ ペレット
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 燃料棒検査装置
１１ γ線センサ
１２，１２Ａ，１２Ａ１，１２Ａ２ γ線センサ部（γ線計測器）
１３ 渦電流センサ
１４ 渦電流センサ部（非破壊センサ）
１５ 搬送部
１７ａ、２３，３０ 基台
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ 搬送機構
１８ 駆動プーリ部
１８ａ 駆動プーリ
１８ｂ ガイドプーリ
１９ 支持ローラ部
２０ 燃料棒位置センサ
２１ 棒センサ
２２，Ｍ 駆動モータ
２３ｄ 可動台部
２３ｅ 案内台部
Ｇ１ γ線検査ライン
Ｇ２ 渦電流検査ライン
Ｌ 燃料棒の軸線
Ｓ 共通軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料棒をその軸線方向に移動させながら、前記燃料棒内の複数のペレットの各々の位置を各ペレットの境界を検出する非破壊センサによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて前記燃料棒をその軸線方向に間欠的に移動させ、γ線計測器によりそのγ線測定部の位置で停止されたペレットのγ線計測を行って、該ペレットのウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行うことを特徴とする燃料棒検査方法。
【請求項２】
燃料棒を軸線方向へ案内移動させる駆動手段および前記燃料棒の軸線方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサを設けた搬送部と、該搬送部によって移動される燃料棒内の複数のペレットの境界を検出する非破壊センサと、前記搬送部によって間欠的に移動されて停止された燃料棒内の各ペレットのγ線計測を行うγ線計測器と、前記燃料棒位置センサと前記非破壊センサとによって認識された各ペレットの位置にもとづいて、前記駆動手段を前記燃料棒内の各ペレットが前記γ線計測器のγ線測定部の位置に移動、停止するように制御し、停止中に前記γ線計測器によりγ線計測を行い、そのγ線計測結果にもとづいて各ペレットのウラン濃縮度を求める解析制御装置とを備えていることを特徴とする燃料棒検査装置。
【請求項３】
前記γ線計測器が前記燃料棒の軸線方向に沿って複数配置され、これらのうちの１つのγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に固定され、他のγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に移動調節可能とされており、前記位置を固定されたγ線測定部に燃料棒内の１つのペレットが停止されたときに、前記位置を移動調節可能とされたγ線測定部が、位置調整手段によって他のペレットの位置に合うように移動調節されて停止され、前記複数のγ線計測器により同時に燃料棒内の複数の異なるペレットのγ線計測が行われて、それらのウラン濃縮度が求められることを特徴とする請求項２に記載の燃料棒検査装置。
【請求項４】
前記非破壊センサは渦電流コイルを有する渦電流センサであることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料棒検査装置。
【請求項５】
前記解析制御装置は、前記渦電流センサから得られた渦電流データにもとづいてペレット内のＧｄ濃度を求め、該Ｇｄ濃度によって前記γ線計測器によるγ線計測結果を補正して、各ペレットのウラン濃縮度を求めることを特徴とする請求項４に記載の燃料棒検査装置。
【請求項１】
燃料棒をその軸線方向に移動させながら、前記燃料棒内の複数のペレットの各々の位置を各ペレットの境界を検出する非破壊センサによって認識した後に、この認識した位置にもとづいて前記燃料棒をその軸線方向に間欠的に移動させ、γ線計測器によりそのγ線測定部の位置で停止されたペレットのγ線計測を行って、該ペレットのウラン濃縮度を求める検査を繰り返して行うことを特徴とする燃料棒検査方法。
【請求項２】
燃料棒を軸線方向へ案内移動させる駆動手段および前記燃料棒の軸線方向への移動位置を検出する燃料棒位置センサを設けた搬送部と、該搬送部によって移動される燃料棒内の複数のペレットの境界を検出する非破壊センサと、前記搬送部によって間欠的に移動されて停止された燃料棒内の各ペレットのγ線計測を行うγ線計測器と、前記燃料棒位置センサと前記非破壊センサとによって認識された各ペレットの位置にもとづいて、前記駆動手段を前記燃料棒内の各ペレットが前記γ線計測器のγ線測定部の位置に移動、停止するように制御し、停止中に前記γ線計測器によりγ線計測を行い、そのγ線計測結果にもとづいて各ペレットのウラン濃縮度を求める解析制御装置とを備えていることを特徴とする燃料棒検査装置。
【請求項３】
前記γ線計測器が前記燃料棒の軸線方向に沿って複数配置され、これらのうちの１つのγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に固定され、他のγ線計測器はγ線測定部の位置が燃料棒の軸線方向に移動調節可能とされており、前記位置を固定されたγ線測定部に燃料棒内の１つのペレットが停止されたときに、前記位置を移動調節可能とされたγ線測定部が、位置調整手段によって他のペレットの位置に合うように移動調節されて停止され、前記複数のγ線計測器により同時に燃料棒内の複数の異なるペレットのγ線計測が行われて、それらのウラン濃縮度が求められることを特徴とする請求項２に記載の燃料棒検査装置。
【請求項４】
前記非破壊センサは渦電流コイルを有する渦電流センサであることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料棒検査装置。
【請求項５】
前記解析制御装置は、前記渦電流センサから得られた渦電流データにもとづいてペレット内のＧｄ濃度を求め、該Ｇｄ濃度によって前記γ線計測器によるγ線計測結果を補正して、各ペレットのウラン濃縮度を求めることを特徴とする請求項４に記載の燃料棒検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２６０７１（Ｐ２００８−２６０７１Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９７１０１（Ｐ２００６−１９７１０１）
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００１７６７９６）三菱原子燃料株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００１７６７９６）三菱原子燃料株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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