JP4500224B2 - 使用済制御棒の減容システム、及びその方法 - Google Patents
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Description
従来における使用済の制御棒20の減容方法は、1つの熱切断手段を用いて次のようにして行われていた。
また、ベロシティリミット部25の切断も熱切断方式を採用していたので、プール内に微粒子が大量に発生し、これを回収するフィルタに負荷が多くかかり、フィルタの交換頻度が高くなる問題があった。
また、前記第1切断部が刃物で構成されることにより、制御棒の横切断時にともなう微粒子の発生量を低減することができる。さらに、第2切断部が隔壁により囲まれているので発生した微粒子が外部に拡散することを抑制できる。
制御棒20(以下、CR:Control Rodと記載する場合がある)は、図3に示すように、ハンドル部21、タイロッド部22(以下、TR(Tie Rod)と記載する場合がある。)、ブレード部23、コネクト部24、ベロシティリミット部25(以下、VL(Velocity limit)と記載する場合がある。)から構成されている。なお図3は、制御棒20の中央部分を省略して長手方向の両端部分のみを示すとともに、通常は露出していない断面構造が明示されている。なお、以降において制御棒20は、減容システムSの各工程において切断された状態を区別するために、ベロシティリミット部25が切断された状態をVL切断棒(端部切断棒)20b、さらにタイロッド部22が切断された状態をTR切断片(縦切断片)20c、どこも切断されていない状態を制御棒20aのように区別して示すが、特にこれらを区別せずに総称したい場合は、単に、制御棒20と記載することにする。
タイロッド(TL)部22は、図4にその断面が示されているように、4枚の後記するブレード部23が形成する断面十字形状の中心になるように、ブレード部23の一端部を固定するものである。
ブレード部23は、核燃料が入っているチャンネルボックス(図示せず)の複数が配置されている間隙に出し入れされて、核燃料の核***を制御するものである。ブレード部23の内部には、核***に伴い発生する中性子を吸収する多数の中性子吸収棒26,26…が、制御棒20の長手方向に沿って配置されている。
ベロシティリミット(VL)部25も、制御棒20の長手方向の末端部に設けられている。ベロシティリミット(VL)部25は、制御棒20を移送している最中に万が一落下しても、このベロシティリミット(VL)部25が水の抵抗を受けて、制御棒20の落下速度を抑制する機能を発揮するものである。このようにして、ベロシティリミット部25は、制御棒20が落下しても、プールLの底面や原子炉の内部を破損しないようにする役割を果たす。
CR搬送部(搬送部)30は、移動機構部31と、伸縮部32と、把持部33と、回転機構部34とから構成されている。そして、CR搬送部30は、図1のa〜dの各工程に示すように、制御棒20を、VL切断ユニット40、TR切断ユニット50、ラック60及び収納容器70の相互間で搬送するものであり、制御棒20の位置を垂直方向に変位可能に把持することができるものである。またCR搬送部30は、目視または水中カメラ等で、把持部33と制御棒20の位置関係を確認しつつ、システム制御装置(図示せず)により遠隔操作されるものである。
伸縮部32は、自身が伸縮することにより、その先端に設けられた把持部33を垂直方向に移動させるものである。これにより、制御棒20を、プールL内に設けられているそれぞれの機器(ラック60、VL切断ユニット40、TR切断ユニット50、収納容器70)に出し入れさせるものである。
回転機構部34は、把持部33を、タイロッド部22(図4)が中心軸となるように制御棒20を回転させて角度を任意に変更するものである。
VL切断ユニット(第1切断部)40は、第1固定部41と、第1切断手段42と、VL収納容器43とから構成されている。そして、VL切断ユニット40は、ベロシティリミット部25がブレード部23と結合している4箇所の結合部(図3中、P1〜P4)を切断し、ベロシティリミット部25及びコネクト部24を含む末端部を制御棒20aの本体から切り離すものである。
第1切断手段42は、図5に示されるように、固定刃42aと移動刃(刃物)42bとから構成され、水圧シリンダ等により両者を前進させてベロシティリミット部25とブレード部23の結合部(P1〜P4)をせん断するものである。そして、図5(a)(b)に示すように、これら結合部(P1〜P4)のうち一箇所を切断すると、図5(c)(d)に示すように、固定刃42aと移動刃42bとが後退するとともに、回転機構部34(図1参照)により制御棒20aが90°回転し、隣の結合部(図ではP2)が刃の間に位置する。これらの動作を繰り返すことにより、図5(e)(f)に示すように、結合部(P1〜P4)はせん断されて、ベロシティリミット部25は、制御棒20aの本体から切り離されることになる。
このようなせん断方式により、ベロシティリミット部25を制御棒20aの本体から切り離す方法によれば、熱切断方法に対比して、切断時に発生する切り粉やドロスなどの生成量を低減できる特徴がある。よって、VL切断ユニット40には、そのような切り粉やドロスなどを回収するフィルタ等や、プールL中に拡散することを防止するための隔壁を設置する必要は特にない。
TR切断ユニット(第2切断部)50は、第2固定部51、熱切断手段52、隔壁53、浄化手段54、ガス回収ポート55から構成されている。そして、TR切断ユニット50は、図1の二点鎖線内に示すように、ベロシティリミット部25を切り離したVL切断棒20bを、長手方向に沿って切断し、2枚のブレード部23,23がL型断面となるような2組のTR切断片20cにするものである。
なお、このTR切断ユニット50における作業工程は、VL切断ユニット40の作業工程と対比して時間がかかるものである。そこで、図1では1つした配置されていないTR切断ユニット50をプールL内に複数配置して、複数のVL切断棒20bの縦切断処理を、同時に並行して行えるようにしてもよい。
隔壁53には開閉扉58が設けられており、この開閉扉58が閉じた状態では、図6(b)に示すようにTR切断ユニット50の内部は密閉状態となり、切断時に発生したドロス等は、プールL内に散乱しない。
一方、この開閉扉58を開いた状態にして、図6(a)に示すようにCR搬送部30により移送されてきたVL切断棒20bを載置台56に直立した状態で挿入したり、図6(c)に示すように切断したTR切断片20cを搬出したりする。なお、載置台56にVL切断棒20bが載置されると、切断が終了してTR切断片20cの搬出が開始されるまで、CR搬送部30は、TR切断ユニット50から退避している。このように、CR搬送部30が退避している間は、図6(b)に示すように開閉扉58が閉じられてTR切断ユニット50は密閉性が保たれた状態になっている。
なお、ポンプPの流量は、TR切断ユニット50の内部容積などを考慮して、ポンプ作動時間を適切に設定することにより行われる。そして、この作動状況が、シーケンサまたはソフトウェアなどでモニタされて、作業者に認識される。また、この浄化手段54により、TR切断ユニット50の内部の浄化作業が終了するまでは、微粒子のプールL内への拡散防止のため、開閉扉58は開かないこととする。
ガス回収手段55は、熱切断手段52がプラズマ切断方式などであれば、これに使用するガス(Arガス等)又は発生するガスを回収し、ファンf等で安全な場所へ排気するか又は処理を行うものである。
ラック60は、図2に示されるように、制御棒20が収納される複数の収納区画61,61…を有し、制御棒20の減容作業における一連の工程において、制御棒20a及びVL切断棒20bが載置される場所である。そして、CR搬送部30(図1参照)の動作によりこれら制御棒20(20a,20b)がラック60から出し入れされてVL切断ユニット40やTR切断ユニット50に搬送されることになる。
そして、ラック60の収納区画61,61…には固有のアドレスが割り当てられ、搬入されてくる制御棒20(20a,20b)の対応付けがなされて、後記するシステム制御装置内の記憶装置で管理されている。このため、ラック60のどの収納区画61に制御棒20(20a,20b)がそれぞれ何本ずつ留置されているかといった情報を適時確認できるようになっている。
そして、これら各機器が有するリミットスイッチ又はエンコーダ等のセンサが出力する位置情報や、ポンプP等の動作する時間情報等に基づいて、システム制御装置が集中的に管理することによりシステム全体の運行管理を行うものである。
次に、図7を参照して(適宜、他の図面も参照)、使用済制御棒の減容システムSの動作を説明するとともに、本発明に係る使用済制御棒の減容方法についても説明する。
まず、図2のA工程に示されるように、CR搬送部30によりラック60からVL切断ユニット40に制御棒20aを搬送する(ステップS11、以下「ステップ」の記載略)。そして、このVL切断ユニット40においてベロシティリミット部25の切断を実行する(S12)。
CR搬送部30がVL切断棒20bをラック60に収納した後に、TR切断ユニット50における作業が終了しているか否かが判断され、まだTR切断の実行中であれば(S19:No)、ステップS16に戻ってさらにA工程・B工程を繰り返し、ラック60から他の制御棒20aを搬送してVL切断を実行する。
また、D工程で示されるように、VL切断棒20bをラック60からTR切断ユニット(第2切断部)50に搬送し、長手方向に沿って切断してTR切断片(縦切断片)20cにする段階も含んでいる。
そして、TR切断ユニット50での縦切断(TR切断)作業が終了すれば、E工程に進み、TR切断片20cをTR切断ユニット(第2切断部)50から収納容器70に搬送して収納する段階を経れば一連の使用済制御棒の減容作業が達成されることになる。
なお、この一連の作業工程のなかで、TR切断ユニット50における工程が長時間を有するが、このTR切断ユニット50を複数設置して処理能力を高めれば、全体の期間をさらに短縮することも可能である。
さらに、ベロシティリミット部25の切断(VL切断)を行うVL切断ユニット40(第1切断部)に、移動刃(刃物)42による機構が用いられることにより、切断に伴い発生する微粒子の量を低減させることができる。
そして、タイロッド部22の縦切断(TR切断)を行うTR切断ユニット50(第2切断部)が、隔壁53により密閉されていることにより、切断時に発生した微粒子のプール内への拡散が防止される。
20b(20) VL切断棒(端部切断棒)
20c(20) TR切断片(縦切断片)
22 タイロッド部(末端部)
23 ブレード部
25 ベロシティリミット部
30 CR搬送部(搬送部)
40 VL切断ユニット(第1切断部)
42a 固定刃
42b 移動刃(刃物)
50 TR切断ユニット(第2切断部)
52 熱切断手段
53 隔壁
54 浄化手段
58 開閉扉
60 ラック
70 収納容器
F フィルタ
L プール
S 使用済制御棒の減容システム
Claims (5)
- 原子力発電所の原子炉から取り出された使用済の制御棒を水が満たされたプールで減容するシステムにおいて、
前記制御棒の長手方向の末端部を切断して端部切断棒にする第1切断部と、
前記第1切断部とは異なる位置に配置され前記端部切断棒を長手方向に沿って切断して縦切断片にする第2切断部と、
前記制御棒及び/又は前記端部切断棒を載置するラックと、
前記縦切断片を収納する収納容器と、
前記制御棒、前記端部切断棒又は前記縦切断片を、前記第1切断部、前記第2切断部、前記ラック及び前記収納容器に対し、相互に搬送することが可能な搬送部と、を備え、
前記第1切断部は刃物を移動するせん断により前記切断を実行し、前記第2切断部は前記プールの内部において隔離された空間内で前記切断を実行するようになっており、
前記第2切断部における前記切断が終了するまでの期間、
前記搬送部は、前記第1切断部に前記制御棒を搬送し、前記第1切断部における前記切断の実行後に、切断された前記端部切断棒を前記ラックに搬送することを特徴とする使用済制御棒の減容システム。 - 前記第2切断部は、熱切断手段が移動して前記切断が実行されることを特徴とする請求項1に記載の使用済制御棒の減容システム。
- 前記第2切断部は、さらに、
搬送された前記端部切断棒及び前記熱切断手段を外部から隔てる隔壁と、
前記熱切断手段の使用時に発生した微粒子を回収して第2切断部の内部を浄化する浄化手段と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の使用済制御棒の減容システム。 - 前記搬送部は、前記制御棒、端部切断棒又は縦切断片のうち、いずれか1つを把持してその把持する位置を垂直方向で可変できることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の使用済制御棒の減容システム。
- 原子力発電所の原子炉から取り出された使用済の制御棒を水が満たされたプールで減容する方法において、
前記制御棒をラックから第1切断部に搬送し、刃物の移動によるせん断により末端部を切断して端部切断棒にする段階と、
前記端部切断棒を第1切断部から前記ラックに戻す段階と、
前記端部切断棒を前記ラックから、前記第1切断部とは異なる位置であって前記プールの内部において隔離された空間内に配置される第2切断部に搬送し、長手方向に沿って切断して縦切断片にする段階と、
前記縦切断片を前記第2切断部から収納容器に搬送して収納する段階と、を含み、
前記第2切断部における前記切断が終了するまでの期間、
前記第1切断部に前記制御棒を搬送し、前記第1切断部における前記切断の実行後に、切断された前記端部切断棒を前記ラックに搬送する段階を含むことを特徴とする使用済制御棒の減容方法。
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