JP2004361113A

JP2004361113A - 新型転換炉の圧力管解体方法

Info

Publication number: JP2004361113A
Application number: JP2003156707A
Authority: JP
Inventors: Goji Tajiri; 剛司田尻; Hiroshi Takahashi; 浩高橋
Original assignee: Japan Nuclear Cycle Development Institute; Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP3770886B2

Abstract

【課題】新型転換炉の廃止措置に伴う圧力管解体作業を合理的に進め、工期の短縮、解体廃棄物の低減、遮へい処置の簡易化等を図る。
【解決手段】新型転換炉の原子炉本体から取り外した圧力管集合体２を既存の燃料取扱設備を利用して使用済燃料貯蔵プール１９まで搬送し、圧力管細断装置４１によりプール内で細断する。既存の燃料取扱設備を用いることにより、圧力管集合体２の細断作業をプール水中で行い、水による遮へい効果を利用できるとともに、格納容器内で細断する場合のように他の作業を妨げることがない。また、燃料取扱設備撤去後に圧力管集合体２の切断・移送装置を設置する場合に比べて解体廃棄物の低減を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃止措置に入った新型転換炉（ＡＴＲ）を解体する方法に関し、特に原子炉本体から取り外した圧力管集合体を細断処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新型転換炉は減速材に重水を用い、冷却材に軽水を用いる圧力管型原子炉であり、日本ではＡＴＲ原型炉「ふげん」が建設され、その原子炉設備については、例えば非特許文献１に示されている。このふげん発電所は近々運転を終了することがすでに決定され、運転終了後は所定の廃止措置準備期間を経て解体されることになっている。原子炉は燃料を取り出しても内部が放射化しており、その廃止措置には種々の技術開発や準備が必要となるが、この発明は特に圧力管集合体の解体のために検討されたものである。
【０００３】
図７は、新型転換炉の原子炉本体部分を示す概念図である。図７において、円筒状の減速材容器（カランドリアタンク）１の上下の管板間に、圧力管集合体２を通すための管（カランドリア管）３が多数、格子状に配列され、カランドリアタンク１には減速材としての重水が満たされるようになっている。カランドリアタンク１の上下面及び側面は、鉄水遮へい体４により覆われている。圧力管集合体２は圧力管（本体）５と、その上下に接合された圧力管延長管６及び７とからなり、圧力管５はカランドリア管３内に収容され、上下延長管６，７は鉄水遮へい体４を貫通している。
【０００４】
圧力管５には燃料集合体が納められ、上下延長管６，７には一次冷却材配管８，９が接続されている。図示しないが、上下延長管６，７には一次冷却材は通すが放射線のストリーミングは防止する遮へいプラグが装着され、下部延長管７の下端部は一次冷却水を密封するシールプラグで閉じられている。なお、下部遮へいプラグとシールプラグとは、図示しない燃料交換装置による着脱が可能なように、ボールラッチ機構により下部延長管７と結合され、また下部遮へいプラグと燃料集合体とはコレット機構により結合されている。下部冷却配管９から圧力管集合体２に流入した冷却水（軽水）は圧力管５で熱せられて蒸気となり、上部冷却配管８からタービンに供給される。この原子炉本体部分は、図示しない原子炉格納容器に格納されている。
【０００５】
図８は、圧力管集合体２の管体のみを３分して示した縦断面図である。すでに述べたように、圧力管集合体２は圧力管５とその上下端にロールジョイント法により接合された上部延長管６及び下部延長管７とからなり、下部延長管７の側面には冷却水の入口管ノズル１０とシールリーク系ノズル１１が突出している。各部の長さは、圧力管５が約５ｍ、上部延長管６が約２ｍ、下部延長管７が約３ｍで、全長は約１０ｍである。また、圧力管５の外径は約１３０ｍｍであり、最大径は下部延長管７の最下端部で約１９０ｍｍである。
【０００６】
【非特許文献１】
日本機械学会編機械工学便覧Ｃ．エンジニアリング編初版４刷１９９７年日本機械学会ｐ．Ｃ７−７８〜８３
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、圧力管集合体２は長期の運転により放射化されているため、細断処理を行なうには遠隔操作や遮へいなどの処置が必要である。その場合、圧力管集合体２の細断作業を格納容器内、例えば原子炉本体の直下で実施することが考えられる。図７は、そのような例を示したものである。すなわち、図７において、原子炉本体の下方に、入口管ノズル部を切断するノズル部切断機１２及び圧力管集合体２を細断する圧力管切断機１３が設置されている。圧力管集合体２は入口管ノズル部で一次冷却材配管９から切り離された後、圧力管吊下し機１４により保護筒１５を通して圧力管細断機１３に吊り下ろされ、適宜の長さに細断される。細断された圧力管集合体２は廃材収納装置１６に回収され、次工程に搬送される。
【０００８】
ところが、格納容器内での細断処理には、次のような問題点がある。
（１）細断作業を格納容器の中で行うと周辺雰囲気の放射能レベルが上昇し、他の作業を平行して行えない。ちなみに、圧力管集合体は多数本（２２４本）あり、その細断作業や細断後の搬送作業には長時間を要し、結果として原子炉解体工事のクリティカル工期が長くなる。
（２）圧力管細断機は新規に製作される装置であるため、原子炉解体後はその装置自体が廃棄物となり、二次廃棄物が増加する。
（３）細断作業を大気中で行うので、装置の遮へいに要する物量が嵩む。
【０００９】
この発明の課題は、新型転換炉の廃止措置に伴う圧力管解体作業を合理的に進め、工期の短縮、解体廃棄物の低減、遮へい処置の簡易化等を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、廃止措置に入った新型転換炉の原子炉本体から取り外した圧力管集合体を既存の燃料取扱設備を利用して使用済燃料貯蔵プールまで搬送し、この圧力管集合体を前記プール内で細断するものとする（請求項１）。
【００１１】
圧力管集合体は円筒形状で、かつ多数本あることを考慮すると、その取扱い作業は単純繰返し作業となり得る。そこで、この搬送作業を本来燃料を水中で取り扱う燃料取扱設備を利用して行えば、自動化、省力化の効果が大きい。また、圧力管集合体の細断作業をプール水中で行うことができるので、水による遮へい効果を利用できるとともに、格納容器内の他の作業を妨げることがない。更に、燃料取扱設備撤去後に圧力管集合体の切断・移送装置を設置する場合に比べて解体廃棄物の低減を図ることができる。
【００１２】
圧力管集合体は前述した通り約１０ｍの長尺であり、また冷却水の入口管ノズルなどが側方に突出している。従って、圧力管集合体は搬送前に取り扱い容易な適宜の長さに切断し、入口管ノズルなどは切除する必要がある。そこで、燃料交換装置の頭部に前記圧力管集合体の切断装置を設置し、この切断装置により前記圧力管集合体を取扱いが容易な形状・寸法に切断してから搬送するようにするのがよい（請求項２）。
【００１３】
ところで、本来、燃料集合体を収容するように作られた圧力管集合体は燃料集合体よりも大径であり、燃料取扱設備の移送経路には通過最大径の点でネックが存在する。まず、燃料交換装置のマガジンチューブには、圧力管集合体は収容できない。そこで、燃料交換装置については、マガジンユニットを廃し、前記圧力管集合体の最大径が収容可能な案内管を新たに設置するのがよい。これにより、燃料交換装置の通過最大径の拡大を図ることができる（請求項３）。
【００１４】
また、トランスファシュートのトランスファ容器も、圧力管集合体の大部分の直径を収容できない。そこで、トランスファシュートはトランスファ容器を前記圧力管集合体の最大径が収容可能な新たな容器に交換して、通過最大径の拡大を図るのがよい（請求項４）。
【００１５】
一方、使用済燃料貯蔵プールまで搬送した前記圧力管集合体は、前記プール内の仮置ラックにいったん仮置きした後、細断するようにするのがよい（請求項５）。これにより、原子炉本体からの圧力管集合体の取外し・移送作業を細断作業と独立して進めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図３は、燃料取扱設備の全体構成図である。図３において、燃料取扱設備は、燃料集合体の圧力管集合体に対する装荷及び取出しを行う燃料交換装置１７、並びに格納容器１８と燃料貯蔵プール１９との間で燃料集合体を移送する燃料移送装置２０とからなっている。燃料交換装置１７は、カランドリアタンク１内に構成された原子炉本体の下方に移動自在に配置され、燃料交換時には原子炉下部から圧力管集合体内の燃料集合体を取り出し、燃料交換プール２１の下方に移動する。燃料交換装置１７内の燃料集合体は、トランスファポート２２を介して燃料出入機２３により引き上げられ、次いで上部スイング装置２４、トランスファシュート２５を通して格納容器外の燃料貯蔵プール１９に排出される。この燃料集合体は、下部スイング装置２６を介して燃料移送機２７に吊り上げられ、使用済燃料ラックまで搬送される。新燃料は上記と逆の順序で格納容器１８に搬入され、燃料交換装置１７により圧力管集合体に装荷される。
【００１７】
図１及び図２は、原子炉設備の廃止措置時において、既存の燃料取扱設備を利用して行う圧力管集合体の解体処理フローを示し、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。燃料取扱設備は本来、圧力管集合体に収納される燃料集合体を取り扱うもので、圧力管集合体は当然に燃料集合体よりも寸法が大きい。そのため、燃料取扱設備には通過最大径の関係から、そのままでは圧力管集合体を取り扱えない部分があり、この部分には改造を加える必要がある。以下、この改造を含めて、図１及び図２に示す処理フローを▲１▼〜▲８▼の手順に従って説明する。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。
【００１８】
▲１▼ まず、燃料交換装置１７を炉下部で位置決めし、圧力管集合体２を受け取る。その際、入口管ノズル１０及びシールリーク径ノズル１２（図８参照）は、側方に突出して取扱いのじゃまになるため切除する。また、圧力管集合体２はそのままでは長すぎるため、適当な長さ、例えば１／３〜１／４に切断する。これらの切断は前段作業として、燃料交換装置１７の頭部に設置した圧力管切断装置２８により行う。
【００１９】
図４に、圧力管切断装置２８の一例を示す。図４において、水封式の昇降・旋回駆動部２９上に前後移動駆動部３０を介して、前後一対のメタルソー方式の切断機構部３１，３２が支持され、図４の右側のメタルソー３３は垂直に、左側のメタルソー３３は水平に取り付けられている。図示圧力管切断装置２８は、燃料交換時に圧力管１３と燃料交換装置１７とを水密に結合するために設けられていたスナウトが取り除かれた跡に取り付けられている。圧力管集合体２を切断するには、天井クレーンと同構造の圧力管吊下し機１４（図１）で圧力管集合体２を吊り下げ支持したまま、切断機構部３１によりノズル部を切除し、次いで切断機構部３２により管体部分を切断する。圧力管切断装置２８としては、プラズマ切断方式やアブレシブ切断方式など他の方式も採用可能である。
【００２０】
一方、燃料交換装置１７の圧力容器内にはマガジンユニットが設けられ、マガジンユニットには燃料集合体をそれぞれ収容する４本のマガジンチューブが、スナウトの中心に順次回転移動するようにマガジン支持胴に支持されている。しかし、内径が現状のままのマガジンチューブには、圧力管集合体は収容できない。従って、マガジンチューブを内径の大きいものに交換するか、マガジンユニットを除去して新たな案内管を設置し、圧力管集合体を収容できるように改造する。このように改造した燃料交換装置１７に、上記したように切断機構部３２で切断した圧力管集合体２を自重で降下させて収容する。燃料交換装置１７の中は水で満たされていて、圧力管集合体２はこの水で遮蔽される。
【００２１】
▲２▼ 燃料交換装置１７に圧力管集合体２を収容したら、燃料交換装置１７を横行走行台車により移動させ、トランスファポート２２に対して位置付ける。
【００２２】
▲３▼ 燃料出入機２３により圧力管集合体２を把持して燃料交換プール２１に吊り出す。ここで、燃料出入機２３の本来のグリッパ３４は燃料集合体を外側から把持する構造になっているが、このグリッパ３４は圧力管集合体２には使えない。そこで、グリッパ３４を改造し、輪切りにより内周面が露出した圧力管集合体２を内側から把持するようにする。
【００２３】
図５及び図６に、圧力管集合体２を把持するグリッパの構成例を示す。各図の（Ａ）はグリッパを圧力管集合体内に吊り下ろした状態、（Ｂ）は圧力管集合体を把持した状態である。図５はカム軸３５の昇降動作を爪３６の出入り動作に変える構造のもので、圧力管集合体２に挿入後、爪３６を外周側に張り出して、圧力管集合体２の内周面を摩擦で把持する。図６は環状の風船（エアピッカー）３７を空気圧で膨張させて、同様に把持する構造のものである。
【００２４】
▲４▼ 燃料出入機２３を移動し、圧力管集合体２を上部スイング装置２４にセットする。
【００２５】
▲５▼ 圧力管集合体２をトランスファシュート２５により、燃料受渡プール３８に移送する。このとき、圧力管集合体単独では取扱いが難しいので、トランスファ容器のような収納筒に収容する必要があるが、本来のトランスファ容器は燃料集合体に対してがたつきの生じない内径に作られているので、内径を拡大した新たなトランスファ容器に交換する。
【００２６】
▲６▼ 燃料移送機２７により、下部スイング装置２６から圧力管集合体２を吊り上げる。燃料移送機２７においても、燃料出入機２３と同様のグリッパを用いる。
【００２７】
▲７▼ 圧力管集合体２を使用済燃料貯蔵プール１９に移送し、圧力管仮置ラック３９に圧力管集合体２を仮置きする。なお、圧力管仮置ラック３９は、使用済燃料ラックを撤去した跡に設置する。
【００２８】
▲８▼ 燃料移送機２７により圧力管仮置ラック３９から圧力管集合体２を使用済燃料搬出室４０に移送し、そこに設置した圧力管細断装置４１により圧力管集合体２を細断する。細断後の廃材は別スペースに移送して廃棄物容器に収容する。
【００２９】
上記した燃料取扱設備を用いた圧力管集合体の移送・細断は、以下の利点が想定される。
（１）ほとんどの取扱作業が、水中かつ遠隔で行える。従って、解体作業に伴う被ばくを最小限に抑えられる。
（２）処理装置の水中設置により、目視での作業監視が可能である。また、切断時に発生する切粉やドロスなどの飛散が抑えられ、二次廃棄物の回収方策が容易である。
（３）圧力管集合体を格納容器外に搬出した後に細断作業が行えるので、格納容器内での高線量作業を減らせる。
（４）使用済燃料貯蔵プール内に圧力管集合体を仮置きすることにより、原子炉本体からの圧力管集合体の取外し・移送とその後の細断・廃棄物容器への収容を独立して計画することが可能で、細断処理を待たずに圧力管集合体を取り外して移送することができ、格納容器内作業の工程裕度が増加する。また、その結果として、格納容器内の他の作業工程に対する影響が小さくなる。
（５）既存のトランスファシュートを利用して圧力管集合体を移送できるため、格納容器を貫通するための新たな通路が不要になる。
（６）既存設備の有効活用となり、廃止措置作業専用設備などの新たな廃棄物の発生が減じられる。結果として、解体処理コストの低減が図れる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、原子炉本体から取り外した圧力管集合体を既存の燃料取扱設備で使用済燃料貯蔵プールまで搬送し、圧力管集合体をプール内で細断するものとすることにより、既存の設備の一部に改造を施すだけで、プール水の遮へい効果を利用した解体細断時の被ばくの低減や既存設備の有効利用による解体廃棄物の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す圧力管集合体の搬送フロー図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】燃料取扱設備の全体構成を説明する図である。
【図４】圧力管切断装置の概略構成を示す側面図である。
【図５】燃料出入機のグリッパの構成を示し、（Ａ）は開放状態、（Ｂ）は把持状態である。
【図６】燃料出入機のグリッパの異なる構成を示し、（Ａ）は開放状態、（Ｂ）は把持状態である。
【図７】原子炉格納容器内で圧力管集合体を解体細断処理する方法を示す図である。
【図８】圧力管集合体を３分して示した縦断面図である。
【符号の説明】
１カランドリアタンク
２圧力管集合体
１７燃料交換装置
１９燃料貯蔵プール
２０燃料移送装置
２１燃料交換プール
２２トランスファポート
２３燃料出入機
２４上部スイング装置
２５トランスファシュート
２６下部スイング装置
２７燃料移送機
２８圧力管切断装置
３８燃料受渡プール
３９圧力管仮置ラック
４０使用済燃料搬出室
４１圧力管細断装置

Claims

廃止措置に入った新型転換炉の原子炉本体から取り外した圧力管集合体を既存の燃料取扱設備を利用して使用済燃料貯蔵プールまで搬送し、この圧力管集合体を前記プール内で細断することを特徴とする新型転換炉の圧力管解体方法。
燃料交換装置の頭部に前記圧力管集合体の切断装置を設置し、この切断装置により前記圧力管集合体を取扱いが容易な形状・寸法に切断してから搬送することを特徴とする請求項１記載の新型転換炉の圧力管解体方法。
前記燃料交換装置のマガジンユニットに換えて前記圧力管集合体の最大径が収容可能な案内管を新たに設置し、前記燃料交換装置の通過最大径を拡大することを特徴とする請求項１記載の新型転換炉の圧力管解体方法。
トランスファシュートのトランスファ容器を前記圧力管集合体の最大径が収容可能な新たな容器に交換し、前記トランスファシュートの通過最大径を拡大することを特徴とする請求項１記載の新型転換炉の圧力管解体方法。
使用済燃料貯蔵プールまで搬送した前記圧力管集合体を前記プール内の仮置ラックにいったん仮置きした後、細断することを特徴とする請求項１記載の新型転換炉の圧力管解体方法。