JP2583263B2 - 高放射性固体廃棄物切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水中プラズマ切断技術に係り、特に高放射
性固体廃棄物の切断に好適な切断装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の高放射性固体廃棄物切断装置に用いられている
切断技術としては、例えば、特願昭58−60814号に記載
されているように、「消耗電極式アーク切断法」（特許
第1154604号）を応用したものが公知である。

上記公知の切断技術は、ソリツドワイヤ等を電極とす
る消耗電極式アーク切断法の改良として、ワイヤ電極の
コンタクトチツプの外側に水噴射用ノズルを設け、該ノ
ズルから高圧水を噴射して、アーク熱により溶融した被
切断材料（以下、母材と言う）を吹き飛ばす切断法であ
る。

しかし、上記公知の切断法は、母材と、電極であるワ
イヤとの間に電位差をもたせ、この間でアークを発生さ
せるため、母材が導電体であることが条件となる。

ところが、この切断装置の切断対象となる高放射性固
体廃棄物には、原子炉施設内での使用に伴つて母材表面
にセラミツクス状の非導電性酸化膜が形成されるものが
あり、アークが安定しないという問題がある。また、高
放射性固体廃棄物を貯蔵するプールの水は、純水に近い
品質が要求されるが、本切断法の場合、電極であるワイ
ヤが母材とともに溶融されるため、ドロス（溶融金属
粒）が多量に発生してプール水を汚染する虞れが有るた
め、大掛りな水浄化装置が必要となるという問題もあ
る。

これに対し、プラズマ切断法は、同じくアークを発生
させる技術であるが、母材との間に電位差をもたせない
でもアークを発生する非移行式プラズマ（プラズマジエ
ツトとも言う）や、厚肉の母材にも適用できる移行式プ
ラズマ等があり、これらの非移行式プラズマ切断法や移
行式プラズマ切断法は比較的，水中切断に適用し易い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、プラズマアークの発生形態は、電極間
に生じたアークに対してアルゴンガス等の動作ガスを供
給し、これをプラズマガス流として噴出し、母材を溶
融、さらに吹き飛ばすものである。

このため、水中で切断を必要とする高放射性固体廃棄
物にプラズマ切断を用いた場合、前記プラズマガス流
が、水圧により噴出エネルギを抑制され、溶融した母材
の排除能力が低下し、ドロスが付着したり、切断部後方
で再び融合するなどの現象を生じるという欠点がある。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、切断に
よつて発生するドロスが被溶断物に付着する虞れが無
く、良質の切断が可能な高放射性固体廃棄物切断装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、発生するドロスを強制的に除去し、又
は、溶融した母材の排除能力を促進することにより達成
される。

本発明では、後者の排除能力を促進する方法を採用
し、プラズマアークにより母材の溶断部に水を噴射可能
なノズルを配設した。

尚、プラズマ切断機にノズルを配設する技術として
は、実開昭62−109862に記載のプラズマ切断装置で提案
されている。

しかし、上記技術は気中におけるプラズマ切断におい
て、付着ドロスを減少せしめること、及び発生するヒユ
ーム内の微粒子の捕集を容易とすることを目的として、
配設したノズルから気体、または、容易に気化する液体
を噴出するものであるのに比し、本発明は液体の水を噴
出するものであつて、その技術的思想を全く異にする。

また、上記の公知技術（実開昭62−109862）を水中切
断に適用した場合は、ノズルから噴射された気体が水圧
の影響を受けながら気泡となつて浮上するため、溶融母
材の排除性向上は期待できないという問題も考えられ
る。

即ち、本願発明においては、水槽の中に設置された高
放射性固体廃棄物からなる被切断物に沿いプラズマトー
チを移動させ、プラズマアークにより被切断物を切断す
る高放射性固体廃棄物切断装置であって、水槽の中で被
切断物の溶断部に沿い移動しながらプラズマアークを発
生させるプラズマトーチと、プラズマトーチに対し該プ
ラズマトーチの移動方向と反対方向の位置に取付けら
れ、被切断物の切断時、先端部が高圧水を被切断物の溶
断部に向けて噴射すると共に、被切断物の溶断部に向か
って進退移動可能にかつプラズマトーチの移動方向に沿
って回動可能に支持されたノズルと、該ノズルに高圧水
を供給する手段とを有し、該高圧水を供給する手段は、
ノズルに供給すべき高圧水の圧力及び流量を調整する弁
を備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

切断作業時、プラズマトーチからのプラズマアークに
より被切断物が溶融するが、その際、水圧によりプラズ
マガス流の噴出エネルギが抑制され、溶融したドロスが
被切断物に付着したりするおそれがある。

しかし本発明では、プラズマトーチの後方からノズル
によりジェット水を噴射すると、ノズルからのジェット
水が被切断物の溶断部に向けて噴射するので、プラズマ
アークの噴射エネルギを著しく損失することなく、溶融
直後のドロスが被切断物に付着しようとするのを確実に
飛散させることができ、従って溶融直後のドロスの効率
的な除去が可能となり、良質な切断を得ることができ
る。

しかも、被切断物の厚さや切断速度等の条件が変わっ
ても、被切断物に対しノズル先端部の位置を調節すると
共に、ノズルに供給すべき高圧水の圧力及び流量を調節
することにより、自在に対処することが可能となり、種
々様々な形状の高放射性固体廃棄物を良品に切断するこ
とが可能となる。また、切断水深の増加に伴う外圧増大
に対しても、上述の如く噴射水圧を高めたりすることに
より、効率的なドロス及び溶融母材の排除性効果を得る
ことができる。

〔実施例〕

第１図は第１の実施例を示す説明図である。

高放射性固体廃棄物等の被切断材２（以下、母材２と
云う）を水槽（または、貯蔵プール）４の水面下で切断
する水中プラズマトーチ（以下トーチ１と云う）で切断
する状態を示している。トーチ１と母材２との間で生じ
たアークは動作ガスとして供給されるアルゴンガス等の
不活性ガスの噴出によりプラズマアーク３となつて噴出
する。これにより、母材２はプラズマアーク３の熱エネ
ルギによつて溶融し、溶融した母材はドロス５となつて
母材２より脱離する。ここで、水を噴射可能なノズル６
（以下、ジエツト水ノズル６という）をトーチ１の近傍
に取付ける。即ち、ジェット水ノズル６は、トーチ１の
近傍位置に該トーチ１の切断作業の進行方向Ａと反対方
向の位置に取付けられており、ジェット水７を母材２の
溶断部に噴射し得るよう先端部が傾斜している。そし
て、切断時、トーチ１の後方でジエツト水７をノズル６
から母材２の溶断部に噴射することによりドロス５の脱
離（または、排除）を促進することになり、良質な切断
形状が得られる。

第２図は第２の実施例を示す断面図である。この第２
の実施例は、第１の実施例の応用例として、ジエツト水
ノズル６をトーチ１に一体形に組込んだ構成である。ジ
エツト水ノズル6aはトーチ１′の外周部に組込まれ、ジ
エツト水供給装置20から供給されたジエツト水７を母材
２へ噴射するものである。

尚、本発明者らの実験によれば、ジエツト水７の噴射
方向については、切断作業の進行方向Ａに関して、トー
チ１の後方から噴射すると、プラズマアーク３の乱れ等
を生じさせず、また、溶融直後のドロス５が母材２に付
着しようとするのを確実に飛散させることができ、従っ
て溶融直後のドロス５の効率的な除去が可能となること
を確認している。さらに、ジエツト水７の母材２への噴
射位置，距離及びジエツト水圧力，流量についても、切
断する母材２の厚さ、発生するプラズマアーク３の能力
及び切断速度等により、適正に設定する必要があること
も確認している。本発明方法を実施する際、これら諸元
は実験的に容易に適正値を求め得る。

第３図は第３の実施例を示す説明図である。本実施例
は、ジエツト水７の噴射位置をジエツト水ノズルの首振
り及び伸縮によつて調節可能ならしめると共に、ジエツ
ト水７の圧力，流量を調整可能ならしめたものである。

トーチ１″に保持具８を介して配設されたジエツト水
ノズル６′の先端は、往復矢印Ｃの方向に伸縮可能な伸
縮ノズル6bを備えており、該伸縮ノズル6bは、ロータリ
ージヨイント９により往復円弧矢印Ｂの方向に首振り可
能となつている。また、ジエツト水７はジエツト水供給
装置20から供給され、圧力調整弁21及び流量調整弁22に
よつて適正な値に調整される。

本実施例（第３図）によれば、切断する母材の厚さ
や、切断速度等の条件が変つても、一つの装置システム
で自在に調整対応することが可能となり、種々様々な形
状の高放射性固体廃棄物を良品に切断することが可能と
なる。このようなことは、切断水深の増加に伴う外圧増
大に対しても、噴射水圧を高めたりすることにより、容
易に対処することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、切断時、プラズマトーチの後方から
ノズルからのジェット水を被切断物の溶断部に向けて噴
射し、プラズマアークの噴射エネルギを著しく損失する
ことがなく、溶融直後のドロスが被切断物に付着しよう
とするのを確実に飛散させることができるように構成し
たので、溶融直後のドロスの効率的な除去が可能とな
り、良質な切断を得ることができ、しかも、切断する被
溶接物の厚さや切断速度等の条件が変わっても、被切断
物に対しノズル先端部の位置を調節すると共に、ノズル
に供給すべき高圧水の圧力及び流量を調節するように構
成したので、容易に対処し、種々様々な形状の高放射性
固体廃棄物を良品に切断することが可能となり、切断性
能の向上が図れるという効果がある。

尚、本発明者らの実験においては、ある同一切断条件
における本発明の使用と非使用時の性能比較として、例
えば、切断速度の比較で見れば、非使用時に比し使用時
には２〜３倍の切断速度でも、同等以上の切断品質を得
られることが確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示すもので、トーチ
近傍にジエツト水ノズルを配設した基本構成を示す説明
図である。 第２図は、本発明の第２の実施例を示すもので、ジエツ
ト水ノズルをトーチ１に対して一体形に組込んだ構成を
示す断面図である。 第３図は、本発明の第３の実施例を示すもので、ジエツ
ト水の噴射位置及び圧力，流量の調整を可能とする構成
を示す断面図である。 １……トーチ、２……母材、５……ドロス、６……ジエ
ツト水ノズル、6b……伸縮ノズル、７……ジエツト水、
20……ジエツト水供給装置、９……ロータリジョイン
ト、21……圧力調整弁、22……流量調整弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水槽の中に設置された高放射性固体廃棄物
   からなる被切断物に沿いプラズマトーチを移動させ、プ
   ラズマアークにより被切断物を切断する高放射性固体廃
   棄物切断装置であって、水槽の中で被切断物の溶断部に
   沿い移動しながらプラズマアークを発生させるプラズマ
   トーチと、プラズマトーチに対し該プラズマトーチの移
   動方向と反対方向の位置に取付けられ、被切断物の切断
   時、先端部が高圧水を被切断物の溶断部に向けて噴射す
   ると共に、被切断物の溶断部に向かって進退可能にかつ
   プラズマトーチの移動方向に沿って回動可能に支持され
   たノズルと、該ノズルに高圧水を供給する手段とを有
   し、該高圧水を供給する手段は、ノズルに供給すべき高
   圧水の圧力及び流量を調整する弁を備えたことを特徴と
   する高放射性固体廃棄物切断装置。