JP2000258591A

JP2000258591A - 粒子捕捉装置

Info

Publication number: JP2000258591A
Application number: JP11059731A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fujimoto; 清志藤本; Tadashi Fujii; 正藤井; Shinya Omori; 信哉大森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、炉内構造物を切断時に発生す
る粒子を空気汚染拡大防止囲いの中に閉じ込め、粒子の
捕捉効率を向上するとともに囲い外への空気汚染拡大を
防止し、作業者の内部被曝を低減する。【解決手段】空気汚染拡大防止囲い４を囲むように２次
囲い５を設け、前記２次囲い５の中にフィルタ６及び排
気流路１０を設けることにより、２重の囲いの中で粒子
を捕捉することができるため、囲い外への空気汚染の拡
大を防止できるとともに、建屋内で作業する作業者への
内部被曝も低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子炉構造物の切断
時に発生する粒子の捕捉技術に係り、特に熱的切断工法
のうち気中で構造物を切断する気中プラズマ切断に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術には、日本原子力研究所で実施
したＪＰＤＲ解体実地試験について記載された「ＪＰＤ
Ｒ解体実地試験の概要と成果」（宮坂靖彦他１４名：原
子力学会誌，Vol.３８，No.７，Ｐ５５３〜５７６（１
９９６)）がある。切断対象物としては、鋼構造物とコ
ンクリートがあり、切断対象物の放射能レベルに応じ
て、機械的切断，熱的切断（水中及び気中），衝撃的切
断又は粉砕等の各種の切断工法が採用された。また、切
断時に発生する粒子による作業者の内部被曝低減及び空
気汚染拡大を防止するため、局所排気装置付き空気汚染
拡大防止囲いを設けて、その中で切断作業を実施した。

【０００３】従来技術の粒子捕捉装置（気中プラズマ切
断）の詳細について図１０，図１１を用いて説明する。
図１０に粒子捕捉装置を、図１１に空気汚染拡大防止囲
い内の気体の流れの推定を示す。図１０より、空気汚染
拡大防止囲い４は、作業エリアを確保し、そのエリアに
やぐらを組みシートを被せたもので簡易的な囲いであ
る。構造材切断時に発生する粒子は、ブロア８の排気に
より、排気流路１０を流れてフィルタ６で捕集され、清
浄な気体のみが排気塔９より排気される。粒子の捕捉及
び処理等は、空気汚染拡大防止囲い４とフィルタ６まで
の排気流路１０内において実施される。また、粒子によ
りフィルタの目詰まりが発生した場合は、作業者が交換
することになっている。なお、空気汚染拡大防止囲い４
は全面シートで覆われており、作業が終了した時点でシ
ートごと処理する過程になっている。

【０００４】次に、図１１を用いて空気汚染拡大防止囲
い４内の気体の流れの推定について説明する。前記囲い
４内の気体に流れを誘起するものとしては、（１）ブロ
ア排気による流れ、（２）切断時に発生する熱に伴う浮
力による流れ、（３）作動ガス（例えば、アルゴンガ
ス）の噴出による流れ等が考えられる。空気汚染拡大防
止囲い４に吸気口は無く、ブロア８での排気のみのた
め、前記囲い４内は負圧となり囲い４外へ粒子は飛散し
ない構造になっている。

【０００５】また、構造材切断時には熱が発生し、その
熱により浮力が生じ切断位置周辺の気体は上昇流となり
空気汚染拡大防止囲い４の上部に向かって流れ、前記囲
い４の壁面を下降すると考えられる。粒子の飛散挙動に
ついては、粒子の大きさと気体の流速との関係により、
気体の流れに追従するもの、気体の流れに追従せず落下
するもの等多様な挙動を示すと予想される。

【０００６】また、プラズマガス切断の場合、作動ガス
の噴出により、被切断物３の後方に殆どの粒子は吹き付
けられ、空気汚染拡大防止囲い４のシートの内面に付着
する粒子、シート面から跳ね返って周辺に飛散する粒子
等があり粒子の挙動は様々であると予想される。

【０００７】空気汚染拡大防止囲い４の目的は、（１）
空気汚染拡大防止囲い外に放射性物質を出さない。
（２）放射性物質を確実に捕捉する。（３）作業者の内
部被曝低減である。一方、熱的切断工法である気中プラ
ズマ切断は他の切断工法に比較して粒子の発生量が多い
ことから上記目的に関して十分注意する必要がある。

【０００８】構造材切断時に発生する粒子の飛散抑制と
効率の良く粒子を捕集する従来技術では、特開平10−25
3112号公報に示すように、空気汚染拡大防止囲いをエア
ーナイフで形成し、そのエアーナイフを利用して前記囲
い外部に飛散した粒子を吸入することで粒子を捕捉する
技術がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１０の従来技術で
は、粒子を捕捉するためのフィルタが空気汚染拡大防止
囲いの外側にあるため、構造材切断時に発生した粒子は
空気汚染拡大防止囲いと前記囲いからフィルタまでの排
気流路に飛散し、排気流路内を汚染する可能性が高い。
また、万が一、排気流路が破損した場合、その破損箇所
より大量の粒子が流出し、その粒子により建屋内で作業
する作業者の内部被曝と空気汚染を拡大する原因になる
ことが予想される。

【００１０】また、特開平10−253112号公報の従来技術
では、エアーナイフを用いて空気汚染拡大防止囲いを形
成しているが、前記囲い外へ流出した粒子が全て囲いの
中に戻ってくるとは限らず、大きな粒子は重力の影響で
落下し、細かな粒子は建屋の雰囲気に浮遊する。そのた
め、上記と同様に、建屋内で作業する作業者の内部被曝
を引き起こす原因になる可能性がある。

【００１１】本発明の目的は、構造物切断時に発生する
粒子を空気汚染拡大防止囲いの中に閉じ込め、粒子の捕
捉効率を向上し、建屋内で作業する作業者の内部被曝を
低減するとともに空気汚染の拡大を防止する粒子捕捉装
置を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
切断機と切断機により切断される被切断物と、前記切断
機と被切断物を囲った空気汚染拡大防止囲いと、前記被
切断物の切断時に発生する粒子を捕捉する複数のフィル
タと、フィルタに接続されたブロアと、ブロアから建屋
外に放出するための排気塔等で構成された粒子捕捉装置
において、前記空気汚染拡大防止囲いを含む２次囲いを
設け、前記２次囲いの中に前記フィルタ及び排気流路を
設けたことにより達成される。

【００１３】また、空気汚染拡大防止囲いの中あるいは
前記囲い外に接して並ぶように２次囲いを設け、前記２
次囲いの中に前記フィルタ及び排気流路を設けたことに
おいても達成される。

【００１４】また、２次囲いの吸気口を被切断物の切断
位置より上方に設けたことを特徴とする。

【００１５】また、フィルタの上流側に粒子と清浄な気
体を分離できる粒子分離装置を設けたことを特徴とす
る。

【００１６】また、粒子分離装置は粒子を含む気体に旋
回力を与える構造と粒子を捕捉する捕捉ポケットを設け
ることで実現される。

【００１７】また、粒子分離装置はジグザグの流路を形
成し流路内に粒子を捕捉するポケットを設けることで実
現される。

【００１８】また、粒子分離装置は網状に繊維フィルタ
を設けることで実現される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
を用いて説明する。

【００２０】本発明の第１の実施の形態に適用する粒子
捕捉装置は、空気汚染拡大防止囲い４，プラズマ切断機
１，トーチノズル２，被切断物３，複数のフィルタ６，
ブロア８，排気塔９等で構成されている。本実施例の特
徴となる構成要素は、空気汚染拡大防止囲い４を囲むよ
うに設置した２次囲い５と、２次囲い５の中に設けたフ
ィルタ６である。なお、フィルタ６は２次囲い５の吸気
口１１及び排気口１２に直接接続される。

【００２１】空気汚染拡大防止囲い４を囲むように２次
囲い５を設置し、２次囲い５内にフィルタ６を設置する
ことで、２重の囲いの中で粒子の捕捉，処理を行うこと
ができる。そのため、従来技術と比較すると空気汚染拡
大防止囲い４外の排気流路１０での汚染が無くなるた
め、建屋内で作業する作業者への内部被曝を低減でき、
空気汚染拡大防止囲い４外の空気汚染の拡大も防止でき
る。また、排気流路１０の破損が発生した場合でも、２
次囲い５内に設けたフィルタ６を通過した後の気体のた
め、清浄な気体であり作業者への内部被曝低減と空気汚
染拡大を防止できる。また、２次囲い５の吸気口１１及
び排気口１２に直接フィルタ６を接続するので、余分な
配管が削除できる。

【００２２】また、図１１の空気汚染拡大防止囲い４内
の気体の流れの推定で説明したように、切断時に発生す
る熱に伴う高温気体は切断位置周辺から上昇し空気汚染
拡大防止囲い４の上部に滞留し、側壁から下降すること
が予想される。粒子の一部（密度の小さいもの）は、高
温気体の流れに乗り、囲い内を浮遊すると考えられる。
そこで、空気汚染拡大防止囲い４の上方に２次囲い５の
吸気口１１を設けることで、空気汚染拡大防止囲い４上
方の高温気体を排気でき効率の良い換気が期待できる。
従って、切断位置の変更や作業エリア変更時の囲い内の
作業者の立入りが容易に実施できるため、作業能率が向
上する。また、高温気体の流れに乗った粒子を捕捉でき
るため、粒子の捕捉効率も向上する。

【００２３】一方、フィルタ６の目詰まり時に作業者が
フィルタ６の交換を実施するが、２次囲い５を設けるこ
とで、フィルタ６交換の際に被切断物３の切断時に発生
する粒子が直接フィルタ６周辺に飛散しないため、作業
者への内部被曝を低減できるとともにフィルタ６交換も
容易に実施できる。

【００２４】本発明の第２の実施の形態の粒子捕捉装置
を図２に示す。本実施例を適用する粒子捕捉装置は、図
１を用いて説明した第１の実施の形態と同様の構成で、
本実施例の特徴となる構成要素は、被切断物３の高さ位
置より上方に設けた２次囲い５の吸気口１１である。

【００２５】図１に示す実施例と同様に被切断物３の切
断時に発生する熱による高温気体は空気汚染拡大防止囲
い４の上部に上昇し、前記囲い４の上部に滞留し、前記
囲い４の側壁から下降することが予想される。また、空
気汚染拡大防止囲い４の下方では、前記囲い４外からの
清浄な常温の気体が流入し、高温気体と混合するため、
空気汚染拡大防止囲い４の上方より温度は低下している
と考えられる。

【００２６】そこで、空気汚染拡大防止囲い４内に設置
した２次囲い５の吸気口１１を被切断物３の高さ位置よ
り上方にすることで、図１の実施例と同じく、前記囲い
４内の熱を効率よく換気でき、作業能率が向上するとと
もに粒子の捕捉効率も向上する。また、２次囲い５の吸
気口１１は排気流路１０の一部であるため、２次囲い５
の吸気口１１を簡単に被切断物３の高さ位置より上方に
設けることができる。本発明の第３の実施の形態の粒子
捕捉装置を図３に示す。本実施例を適用する粒子捕捉装
置は、図１を用いて説明した第１の実施の形態と同様の
構成で、本実施例の特徴となる構成要素は、空気汚染拡
大防止囲い４外に接して並ぶように設けた２次囲い５で
ある。

【００２７】２次囲い５を空気汚染拡大防止囲い４外に
接して並ぶように設けることで、図１及び図２の実施例
と同様に作業者の内部被曝低減と空気汚染の拡大防止が
実現できる。また、空気汚染拡大防止囲い４とは独立に
２次囲い５を設けるため、２次囲い５が容易に製作で
き、２次囲い５の配置の自由度が向上する。また、２次
囲い５が空気汚染拡大防止囲い４の外部にあるため、フ
ィルタ６などの交換作業も容易に実施できる。

【００２８】本発明の第４の実施の形態の粒子捕捉装置
を図４に示す。本実施例を適用する粒子捕捉装置は、図
１を用いて説明した第１の実施の形態と同様の構成で、
本実施例の特徴となる構成要素は、複数のフィルタ６の
上流側に設けた粒子分離装置７である。

【００２９】フィルタ６の上流側に粒子径に応じて選択
的に粒子と清浄な空気を分離できる粒子分離装置７を設
けることで、粒子の捕捉効率が向上するとともにフィル
タ６への粒子の付着が減少し、フィルタ６寿命を長くで
きる。また、フィルタ６の寿命延長によりフィルタ６の
交換回数及び予備フィルタの数を減らすことができ、物
量低減による経済性向上が期待できる。

【００３０】次に、図４の実施例の粒子分離装置の詳細
について図５〜図９を用いて説明する。

【００３１】図５（ａ),（ｂ）に本発明の第１の実施の
形態の粒子分離装置を示す。本実施例に示す粒子分離装
置の構造の特徴は、空気汚染拡大防止囲い４から排気さ
れた粒子を含む気体に旋回力を与えて、密度の大きい粒
子は排気流路１０の壁面に、密度の小さい清浄な気体は
排気流路１０の中央に流れるように粒子と気体を分離で
きることである。図５に具体的な実施例を示す。排気流
路１０の上流側に設けた旋回羽根１３により密度の大き
い粒子は排気流路１０の壁面に押し付けられるため、容
易に粒子と清浄な気体に分離し、捕捉ポケット１４で粒
子を捕捉することができる。従って、前記粒子分離装置
７により、粒子の捕捉効率を向上できる。

【００３２】また、図５（ａ),（ｂ）では横向きに構造
を記載しているが、旋回羽根１３を上向きに設置するこ
とで旋回力の効果に加えて重力の効果も期待できるた
め、捕捉効率がさらに向上する。また、粒子分離装置７
の下流に設置してあるフィルタ６の目詰まり等の負担を
軽減し、フィルタ６の交換回数及び予備フィルタ６の数
を減らすことができるため、物量の低減とともにコスト
低減も図れる。

【００３３】図６〜図７に本発明の第２の実施の形態の
粒子分離装置を示す。本実施例に示す粒子分離装置の構
造の特徴は、粒子を含む気体に一定方向の流れになるよ
うなジグザグ流路１５を製作し、その排気流路１０内に
粒子を捕捉できる捕捉ポケット１４を設けることによ
り、容易に粒子と清浄な気体に分離できることである。
図６に具体的な実施例を示す。粒子を含む気体は流路形
状に沿って流れ、粒子は排気流路１０内に設けた捕捉ポ
ケット１４により捕捉され、容易に粒子と清浄な気体に
分離することができ、粒子の捕捉効率を向上できる。

【００３４】また、図５の実施例と同様に粒子分離装置
７の下流に設置してあるフィルタ６の目詰まり等の負担
を軽減し、フィルタ６の交換回数及び予備フィルタ６の
数を減らすことができるため、物量の低減とともにコス
ト低減も図れる。

【００３５】図６の実施例ではジグザグ流路１５を製作
したが、図７では排気流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１
０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇと板１６の組み合わせに
より流路形状が成り立っているため、容易にジグザグな
流路が実現できる。上記と同様に、簡単に流路構造を製
作できるとともに粒子の捕捉効率を向上できる。

【００３６】図８，図９に本発明の第３の実施の形態の
粒子分離装置を示す。本実施例に示す粒子分離装置の構
造の特徴は、排気流路１０内に設けた網状フィルタ１７
により、粒子を捕捉し、容易に粒子と清浄な気体を分離
できることである。図８，図９に具体的な実施例を示
す。図８（ａ),（ｂ),（ｃ）に示すように排気流路１０
内に網状フィルタ１７を数段設置する。排気流路１０内
には図９に示すような流線があると予想される。粒子１
８の一部分は流線に沿って運動し、網状フィルタ１７近
傍にある粒子１８は、排気流路１０内をさえぎる網状フ
ィルタ１７に接触し捕捉される。また、密度の大きい粒
子１８は隙間１９を通過する流線があってもそれまでの
流れが持続し前記フィルタ１７に衝突するため、粒子１
８を捕捉できる。

【００３７】また、逆に密度の小さい粒子１８は、流れ
に乗るもの、あるいは流れに乗らず浮遊しながら移動す
るものがある。流れに乗らない粒子１８は、排気流路１
０内を拡散しながら網状フィルタ１７に捕捉される可能
性が高い。従って、上記の効果で捕捉効率は向上すると
考えられる。

【００３８】また、網状フィルタ１７に粒子１８が捕捉
されても、排気流路１０は隙間１９部分が確保されてお
り目詰まりで排気流路１０が塞がれることはない。ま
た、前記フィルタ１７は排気流路１０内の溝２０に挿入
のため、排気流路１０を分解せずに交換が可能である。
従って、粒子の捕捉効率向上とフィルタ６への負荷を軽
減するととも容易にフィルタ６の交換作業が実施でき
る。さらに、図５〜図９の実施例をそれぞれ組み合わせ
ても問題は無く、粒子捕捉効率は向上させることがで
き、フィルタ６への負担を軽減できる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、空気汚
染拡大防止囲いを囲むように２次囲いを設け、前記２次
囲いの中に前記フィルタ及び排気流路を設けることによ
り、切断部からの粒子の２重の囲いの中に閉じ込めるこ
とができ、空気汚染拡大を防止できるとともに粒子の捕
捉効率を向上できる。また、建屋内で作業する作業者へ
の内部被曝を低減させることもできる。さらに、フィル
タの目詰まりの際、フィルタを交換するが、２次囲いを
設けることで切断時に発生する粒子の飛散を作業者が直
接受けることなく交換作業を実施できる。

【００４０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の効果に加えて、空気汚染拡大防止囲いの中ある
いは前記囲い外に接して並ぶように２次囲いを設け、前
記２次囲いの中に前記フィルタ及び排気流路を設けたこ
とにより、空気汚染拡大防止囲いから囲い外部を経由せ
ず２次囲いに気体を吸気及び排気ができるため、囲い外
部へ粒子を漏洩しないため、空気汚染拡大防止と作業者
への内部被曝を軽減できる。また、囲い外に２次囲いを
設置する場合、独立して２次囲いを製作できるため、配
置の自由度が向上する。

【００４１】請求項３に記載の発明によれば、請求項
１，請求項２あるいは請求項３に記載の効果に加えて、
前記２次囲いの吸気口を被切断物の切断位置より上方に
設けたことにより、切断時に発生する熱を効率よく換気
できるため、切断位置の変更や作業エリアの変更時の作
業者の囲い内への立入りが素早く実施でき、作業能率が
向上する。

【００４２】請求項４に記載の発明によれば、請求項
１，請求項２あるいは請求項３に記載の効果に加えて、
フィルタの上流側に粒子径に応じて選択的に粒子と清浄
な気体に分離できる粒子分離装置を設けることで、粒子
の捕捉効率を向上できる。さらに、フィルタの上流側に
粒子分離装置を設けることで、粒子の付着によるフィル
タの目詰まりを軽減するとともにフィルタの交換回数を
少なくできる。従って、物量を軽減による経済性の向上
が期待できる。

【００４３】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の効果に加えて、粒子分離装置は粒子を含む気体
に旋回力を与えて排気流路内に旋回流を発生させること
で、簡単に粒子と清浄な気体を分離できるため、捕捉効
率を向上できる。

【００４４】請求項６に記載の発明によれば、請求項４
に記載の効果に加えて、前記粒子分離装置はジグザグ流
路を形成し流路内に粒子を捕捉するポケットを設け、ポ
ケットにより粒子と清浄な気体に分離できるため、簡単
な構造で捕捉効率を向上させることができる。

【００４５】請求項７に記載の発明によれば、請求項４
に記載の効果に加えて、網状の繊維フィルタに設けた隙
間により粒子の付着による流路の閉塞を防止でき、粒子
の捕捉効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施形態における粒子捕捉
装置である構成図。

【図２】本発明による第２の実施形態の変形例における
粒子捕捉装置である構成図。

【図３】本発明による第３の実施形態の別の変形例にお
ける粒子捕捉装置構成図である。

【図４】本発明による第４の実施形態における粒子捕捉
装置構成図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明による第１の実施形
態における粒子分離装置である平面図及び同図(ａ)のＡ
−Ａ′線断面図。

【図６】本発明による第２の実施形態における粒子分離
装置である構成図。

【図７】本発明による第２の実施形態の変形例における
粒子分離装置構成図である。

【図８】（ａ）と（ｂ）及び（ｃ）は本発明による第３
の実施形態における粒子分離装置平面図と同図(ａ)のＢ
−Ｂ′断面図及び同図（ｂ）のＣ−Ｃ′断面図である。

【図９】本発明による第３の実施形態における粒子の飛
散挙動の推定図である。

【図１０】従来技術による粒子捕捉装置である構成図。

【図１１】従来技術による空気汚染拡大防止囲い内の気
体の流れの推定図である。

【符号の説明】

１…プラズマ切断機、２…トーチノズル、３…被切断
物、４…空気汚染拡大防止囲い、５…２次囲い、６…フ
ィルタ、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…粒子分離装置、８…
ブロア、９…排気塔、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ…排気流路、１１…吸気
口、１２…排気口、１３…旋回羽根、１４…捕捉ポケッ
ト、１５…ジグザグ流路、１６…板、１７…網状フィル
タ、１８…粒子、１９…隙間、２０…溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切断機と切断機により切断される被切断物
と、前記切断機と被切断物を囲った空気汚染拡大防止囲
いと、前記被切断物の切断時に発生する粒子を捕捉する
複数のフィルタと、フィルタに接続されたブロアと、ブ
ロアから建屋外に放出するための排気塔等で構成された
粒子捕捉装置において、前記空気汚染拡大防止囲いを含
む２次囲いを設け、前記２次囲いの中に前記フィルタ及
び排気流路を設けたことを特徴とする粒子捕捉装置。
【請求項２】切断機と切断機により切断される被切断物
と、前記切断機と被切断物を囲った空気汚染拡大防止囲
いと、前記被切断物の切断時に発生する粒子を捕捉する
複数のフィルタと、フィルタに接続されたブロアと、ブ
ロアから建屋外に放出するための排気塔等で構成された
粒子捕捉装置において、前記空気汚染拡大防止囲いの中
あるいは前記囲い外に接して並ぶように２次囲いを設
け、前記２次囲いの中に前記フィルタ及び排気流路を設
けたことを特徴とする粒子捕捉装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の粒子捕捉装
置において、前記２次囲いの吸気口を被切断物の切断位
置より上方に設けたことを特徴とする粒子捕捉装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１項に記
載の粒子捕捉装置において、前記フィルタの上流側に粒
子と清浄な気体を分離できる粒子分離装置を設けたこと
を特徴とする粒子捕捉装置。
【請求項５】請求項４に記載の粒子捕捉装置において、
前記粒子分離装置は粒子を含む気体に旋回力を与えて粒
子と清浄な気体に分離する構造であることを特徴とする
粒子捕捉装置。
【請求項６】請求項４に記載の粒子捕捉装置において、
前記粒子分離装置はジグザグの流路を形成し流路内に粒
子を捕捉するポケットを設け、ポケットにより粒子と清
浄な気体に分離する構造であることを特徴とする粒子捕
捉装置。
【請求項７】請求項４に記載の粒子捕捉装置において、
前記粒子分離装置は網状の繊維フィルタを設けることに
より粒子と清浄な気体に分離する構造であることを特徴
とする粒子捕捉装置。