JP2004028943A

JP2004028943A - キャスク及びキャニスタの切断方法

Info

Publication number: JP2004028943A
Application number: JP2002189170A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Asada; 浅田　和雄; Takashi Shige; 重　隆司; Kenichi Matsunaga; 松永　健一; Kazuo Murakami; 村上　和夫
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】キャスク及びキャニスタの切断方法において、キャニスタからの高放射能物質の取り出し作業を容易に行うことで作業性の向上を図る。
【解決手段】胴部１２の下端部に底部１３を複数の締結ボルト１６により着脱可能に固定し、上部開口１７を一次蓋１４及び二次蓋１５により閉止可能に構成し、胴部１２の外側に吊り上げ用のトラニオン１８，１９を固定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼を終えた使用済燃料集合体などの放射性廃棄物がキャニスタに収容され、このキャニスタを収納するキャスク、並びにキャニスタの切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核燃料サイクルの終期にあって、燃焼を終えて使用できなくなった核燃料集合体を使用済燃料集合体と称するが、この使用済燃料集合体はＦＰなどの高放射能物質を含んでおり、熱的に冷却する必要があることから、キャニスタに収容された状態で輸送／貯蔵用キャスクで輸送され、中間貯蔵施設の冷却ピットで約４０〜６０年間冷却状態で貯蔵される。その後、この使用済燃料集合体は、貯蔵用キャスクから輸送用キャスクに移され、トレーラ等で再処理施設に搬送貯蔵される。
【０００３】
この場合、キャスク内には、高放射能物質を収容することとなるため、キャニスタ及びキャスクの密封には高い信頼性が要求される。一般に、このキャニスタは、使用済燃料集合体を収容するキャビティが形成された底付の胴本体と、この胴本体の上部開口を閉止する一次蓋及び二次蓋とから構成されており、キャニスタ内に高放射能物質を収容した後は、この一次蓋及び二次蓋が溶接によって胴本体に固定されている。従って、高放射能物質をキャスクで所定期間貯蔵した後、使用済燃料集合体を再処理する場合、輸送／貯蔵用キャスクの蓋を取り外した後、キャニスタの胴本体から一次蓋及び二次蓋を取り外し、内部の高放射能物質を燃料ピットに移している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した輸送／貯蔵用キャスクのキャニスタに収容された高放射能物質を再処理施設の燃料ピットに移しかえる場合、従来は、輸送／貯蔵用キャスクの蓋を取り外して上部を開放した状態で、キャニスタの一次蓋及び二次蓋を取り外し、内部の高放射能物質を取り出している。ところが、キャニスタは高い密封性を確保することから、胴本体に一次蓋及び二次蓋が溶接によって固定されており、キャスクの上方開口部からこの溶接部を除去して各蓋を取り外さなければならない。従って、狭い領域での作業となり、この開封作業が困難なものとなってしまうと共に、２つの蓋の各溶接部を除去しなければならず長い作業時間を要してしまい、作業性がよくないという問題がある。また、キャニスタを輸送／貯蔵用キャスクから取り出し、水中でキャニスタの開封作業を行うことも考えられるが、収容された高放射能物質の熱量増加の問題から望ましいものではない。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するものであり、キャニスタからの高放射能物質の取り出し作業を容易に行うことで作業性の向上を図ったキャスク及びキャニスタの切断方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のキャスクは、放射性廃棄物を収容するキャスクにおいて、筒状の胴部と、該胴部の下端部に着脱自在に装着された底部と、前記胴部の上部開口を閉止するように固定される蓋部とを具えたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明のキャスクでは、前記底部は前記胴部の下端部にボルト締結されたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明のキャスクでは、前記胴部の下部内壁面に作業空間部が形成されたことを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明のキャスクでは、前記作業空間部は前記下部内壁面の全周にわたって形成されたことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明のキャスクでは、前記胴部に上下を反転させるトラニオンが設けられたことを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明のキャスクでは、内部にキャニスタが収納され、該キャニスタ内に上部ノズル及び下部ノズルに支持された複数の使用済燃料棒がバケットを介して収容されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項７の発明のキャスクでは、前記上部ノズル及び下部ノズルに吊り具が設けられたことを特徴としている。
【００１３】
請求項８の発明の発明のキャニスタの切断方法は、放射性廃棄物を収容した状態でキャスクに収納されるキャニスタにおいて、前記キャスクの上下を反転させて底部を上方に位置させ、胴部から底部を取り外して開放した状態で、該キャスク内に切断工具を挿入して前記キャニスタの側部を全周にわたって切断することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に本発明の一実施形態に係るキャスクの概略、図２にキャニスタの切断作業を表す概略、図３に使用済燃料集合体の取出作業を表す概略、図４に燃料集合体吊り工具の概略、図５に図４のＶ−Ｖ断面を示す。
【００１６】
本実施形態において、図１に示すように、貯蔵（あるいは輸送）用キャスク１１は、胴部１２と、底部１３と、キャスクの一次蓋１４及びキャスクの二次蓋１５とから構成されている。即ち、胴部１２は円筒形状をなし、この胴部１２の下端部に円盤形状をなす底部１３が複数の締結ボルト１６により固定され、着脱可能となっている。また、胴部１２の上部開口１７には一次蓋１４及び二次蓋１５が図示しない締結ボルトにより固定され、着脱可能となっている。更に、胴部１２の外側にはキャスク１１を吊り上げるための上部トラニオン１８及び下部トラニオン１９が固定されている。
【００１７】
このキャスク１１は、内部にキャニスタ２１を収納するキャビティ２０が形成されている。このキャニスタ２１は、底部を有する胴本体２２と、この胴本体２２の上部開口２３を閉止するように溶接により固定されるキャニスタの一次蓋２４及び二次蓋２５とから構成されている。そして、キャニスタ２１の内部に形成されたキャビティ２６に、使用済燃料集合体Ｆを収容可能となっている。
【００１８】
この場合、キャビティ２６には使用済燃料集合体Ｆを所定の位置に収容するためのバスケット２７が設けられており、このバスケット２７は細長い四角筒形状をなす多数のセル２８により構成されている。一方、この使用済燃料集合体Ｆは上部ノズル２９と下部ノズル３０との間に多数の燃料棒ｆが支持されて構成され、バスケット２７のセル２８内に収納されている。そして、上部ノズル２９には、図示しないが、使用済燃料集合体Ｆをキャニスタ２１のセル２８内に収納するときに吊り上げるための吊り具が形成されている。また、下部ノズル３０には、図４及び図５に示すように、使用済燃料集合体Ｆをキャニスタ２１のセル２８から取り出すときに吊り上げるための吊り具３１及びガイド孔３２が形成されている。
【００１９】
そして、キャスク１１にて、胴部１２の下部内壁面には全周にわたってリング形状をなす空間部３３が形成されている。この空間部３３は、キャスク１１の上下を反転させて底部１３を上方に位置させ、胴部１２から底部１３を取り外して開放した状態で、上方からキャニスタ切断用の切断工具Ｔ（図２参照）を挿入し、キャニスタ２１の胴本体２２の上側部を切断する作業空間部として利用するものである。そのため、空間部３３は、キャスク１１のキャビティ２０にキャニスタ２１を収納した状態で、このキャニスタ２１の底部の下方位置まで連続している。なお、図示しないが、キャスク１１にて、胴部１２の上部内壁面には全周にわたってリング形状をなす点検用の作業空間部が形成されている。
【００２０】
従って、キャスク１１内に使用済燃料集合体Ｆを貯蔵する場合、まず、水中にキャニスタ２１を沈めて胴本体２２に使用済燃料集合体Ｆを収容し、次に、上部開口２３に一次蓋２４を嵌合して地上に吊り上げ、一次蓋２４を溶接により胴本体２２に固定した後、図示しないドレンパイプ等を用いて内部の水を排除すると共に、ヘリウムガスを充填して正圧状態とする。そして、キャニスタ２１の胴本体２２にて、一次蓋２４の上に二次蓋２５を嵌合して溶接により固定し、一次蓋２４と二次蓋２５との間にヘリウムガスを充填して圧力障壁を形成する。そして、内部に使用済燃料集合体Ｆが密封されたキャニスタ２１をキャスク１１に収納し、上部開口１７に一次蓋１４をボルトにより固定すると共に、二次蓋１５をボルトにより固定する。
【００２１】
このようなキャスク１１への使用済燃料集合体Ｆの貯蔵作業時に、キャニスタ２１に使用済燃料集合体Ｆを収容し、胴本体２２の上部開口２３に一次蓋２４及び二次蓋２５を溶接により固定した後、この胴本体２２と各蓋２４，２５との溶接が良好に行われて適正な密封状態が確保されているかどうか、例えば、非破壊試験により検査する。そして、胴本体２２と各蓋２４，２５との溶接が不良であった場合、胴本体２２と一次蓋２４及び二次蓋２５との溶接部を除去してこの蓋２４，２５を取り外し、使用済燃料集合体Ｆを別のキャニスタ２１に入れ換え、再度、一次蓋２４及び二次蓋２５による密封作業を行う。
【００２２】
また、使用済燃料集合体Ｆは高放射能物質を含んで熱的に冷却する必要があることから、キャニスタ２１に収容された状態で貯蔵用キャスク１１（またはコンクリートキャスク）に収納され、中間貯蔵施設で約４０〜６０年間冷却状態で貯蔵される。その後、この使用済燃料集合体Ｆは、貯蔵用キャスク１１から他のキャスクに移され、トレーラ等で再処理施設に搬送される。再処理施設では、貯蔵用キャスク１１の一次蓋１４及び二次蓋１５をを取り外した後、前述と同様に、キャニスタ２１の胴本体２２から一次蓋２４及び二次蓋２４を取り外し、内部の使用済燃料集合体Ｆを燃料ピットに移す。
【００２３】
この貯蔵用キャスク１１に収容されたキャニスタ２１内から使用済燃料集合体Ｆを取り出す場合、キャスク１１の上下を反転させて胴部１２から底部１３を取り外し、キャニスタ２１の底部を切断して開放した状態で、使用済燃料集合体Ｆを上方に吊り上げて取り出すようにしている。このときに用いる燃料集合体吊り工具において、図４及び図５に示すように、水平基板４１の下面には四方に位置して取付ブラケット４２が固定され、各取付ブラケット４２にクランプ４３が回動自在に装着されている。また、水平基板４１の中央部はエアシリンダ４４が装着され、下方に延出する駆動ロッド４５の先端部には円盤状の開閉用カム４６が固定されている。また、水平基板４１の下面には２つの対向するクランプ４３の外側に位置してガイドロッド４７が垂下して固定されている。
【００２４】
従って、図示しないクレーン装置により水平基板４１を下降し、ガイドロッド４７の下端部を下部ノズル３０のガイド孔３２に挿入することで位置決めし、エアシリンダ４４により駆動ロッド４５を下降して開閉用カム４６により各クランプ４３を外側に回動することで、この各クランプ４３により下部ノズル３０の各吊り具３１を係止することができ、この状態で、水平基板４１を上昇することで、下部ノズル３０を介して使用済燃料集合体Ｆの燃料棒ｆを上昇してキャニスタ２１のバスケット２６から取り出すことができる。
【００２５】
ここで、キャニスタ２１の胴本体２２から使用済燃料集合体Ｆを取り出すために、キャスク１１及びキャニスタ２１を開放する作業について説明する。
【００２６】
図１に示すように、キャニスタ２１に使用済燃料集合体Ｆが収容されて一次蓋２４及び二次蓋２５が固定され、このキャニスタ２１がキャスク１１に収納されて一次蓋１４及び二次蓋１５が固定された状態で、まず、図示しないクレーン装置の吊りワイヤを各トラニオン１８，１８に掛止して吊り上げ、このキャスク１１の上下を反転させて底部１３を上方に位置させる。次に、締結ボルト１６を弛緩し、胴部１２から底部１３を取り外して開放する。
【００２７】
すると、図２に示すように、キャスク１１の胴部１２の内壁面とキャニスタ２１の外壁面との間に形成されたリング形状の空間部３３が視認でき、この空間部３３はキャニスタ２１の底部の下方位置まで連続している。従って、キャスク１１を貯溜水槽内に沈めてから、切断工具Ｔを下降してこの空間部３３に挿入し、先端部をキャニスタ２１における底部の下方位置で停止する。そして、切断工具Ｔを作動して空間部３３内をキャニスタ２１の周方向に沿って移動することで、切断工具Ｔによりキャニスタ２１の胴本体２２の下部を全周にわたって切断し、開放することができる。
【００２８】
そして、キャニスタ２１の切断作業が、貯蔵用キャスク１１への使用済燃料集合体Ｆの貯蔵作業時に、キャニスタ２１における一次蓋２４及び二次蓋２５の密封不良による切断作業であった場合には、切断したキャニスタ２１の胴本体２２から使用済燃料集合体Ｆを取り出して別のキャニスタ２１に入れ換え、再度、一次蓋２４及び二次蓋２５による密封作業を行う。また、このキャニスタ２１の切断作業が、貯蔵用キャスク１１に収容した使用済燃料集合体Ｆを中間貯蔵施設で約４０〜６０年間冷却貯蔵した後、この使用済燃料集合体Ｆを再処理するための切断作業であった場合には、切断したキャニスタ２１の胴本体２２から使用済燃料集合体Ｆを取り出して再処理施設のプールで貯蔵する。
【００２９】
即ち、図３及び図４に示すように、キャスク１１内のキャニスタ２１の底部が開放された状態で、図示しないクレーン装置により燃料集合体吊り工具を下降し、ガイドロッド４７を下部ノズル３０のガイド孔３２に挿入し、エアシリンダ４４により開閉用カム４６を下降して各クランプ４３により下部ノズル３０の各吊り具３１を係止する。そして、この状態で水平基板４１を上昇することで、下部ノズル３０を介して使用済燃料集合体Ｆを上昇し、キャニスタ２１のバスケット２６から取り出すことができる。
【００３０】
なお、上述したキャニスタ切断用の切断工具Ｔは、例えば、放電加工機、レーザ切断機、プラズマ切断機、切削刃などを用いた機械加工機などを適用すればよいものであり、切断工具Ｔは何ら限定されるものではない。
【００３１】
このように本実施形態のキャスク１１にあっては、胴部１２の下端部に底部１３を複数の締結ボルト１６により着脱可能に固定し、上部開口１７を一次蓋１４及び二次蓋１５により閉止可能に構成し、胴部１２の外側に吊り上げ用のトラニオン１８，１９を固定している。
【００３２】
従って、貯蔵用キャスク１１に収容されたキャニスタ２１内から使用済燃料集合体Ｆを取り出すには、キャスク１１の上下を反転させ、締結ボルト１６を弛緩して胴部１２から底部１３を取り外し、キャニスタ２１の底部を切断して開放することで、収容した使用済燃料集合体Ｆを取り出すことができ、一次蓋２４及び二次蓋２５の溶接部を除去する必要はなく、キャニスタ２１の切断作業が容易となり、且つ、作業時間も短縮されることとなり、キャニスタ２１からの使用済燃料集合体Ｆの取り出し作業の作業性を向上することができる。
【００３３】
また、キャスク１１の胴部１２の下部内壁面にキャニスタ２１の底部の下方位置まで連続する空間部３３を全周にわたって形成し、上方からこの空間部３３にキャニスタ２１の側部を切断する切断工具Ｔを挿入可能としている。従って、この空間部３３を用いて切断工具Ｔをキャニスタ２１の側方まで挿入し、胴本体２２の下部を切断することとなり、キャニスタ２１をキャスク１１から出すことなく切断を行うことができ、切断作業を容易とすることができると共に、作業時間を短縮することができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、キャスク１１の下部に空間部３３を形成し、切断工具Ｔをこの空間部３３に挿入してキャニスタ２１の下部を切断したが、キャニスタ２１の切断方法はこの方法に限定されるものではない。例えば、キャスク１１の上下を反転させて底部１３を取り外した後、クレーンでキャニスタ４１を吊り上げて底部を切断したり、キャスク１１内でキャニスタ２１を回転しながらキャニスタ２１の底部を切断したり、キャスク１１の空間部にレーザ反射ミラーが取付け、レーザ切断装置の切断用レーザ光をこのレーザ反射ミラーで反射してキャニスタ４１に照射することで底部を切断したりしてもよい。
【００３５】
また、円筒形状の胴部１２の下端部に円盤形状の底部１３を固定して貯蔵用キャスク１１を構成したが、円盤部材の外周に円筒形状のフランジ部を形成して底部１３を構成し、円筒形状の胴部１２の下端部に固定してもよい。この形状とすることで、キャスク１１の上下を反転させ、胴部１２から底部を取り外すと、キャニスタ２１の下部側面が露出することとなり、キャスク１１に空間部３３を形成することなく、キャニスタ２１の底部を容易に切断することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明のキャスクによれば、筒状の胴部の下端部に底部を着脱自在に装着する一方、胴部の上部開口を閉止する蓋部を固定したので、キャスクに収容されたキャニスタから使用済燃料集合体を取り出す場合、キャスクの上下を反転させて底部を取り外し、キャニスタの底部を切断してこの使用済燃料集合体を取り出すことができ、蓋の溶接部を除去する必要はなく、キャニスタの切断作業が容易となり、且つ、作業時間も短縮されることとなり、キャニスタからの使用済燃料集合体Ｆの取り出し作業の作業性を向上することができる。
【００３７】
請求項２の発明のキャスクによれば、底部を胴部の下端部にボルト締結したので、簡単な構成で胴部と底部との着脱作業を容易に行うことができる。
【００３８】
請求項３の発明のキャスクによれば、胴部の下部内壁面に作業空間部を形成したので、この作業空間部に切断工具を挿入してキャニスタの側部の切断作業を容易に行うことができる。
【００３９】
請求項４の発明のキャスクによれば、作業空間部を下部内壁面の全周にわたって形成したので、キャスクとキャニスタの間に周方向に沿った空間部が形成されることとなり、キャニスタの側部を容易に切断することができる。
【００４０】
請求項５の発明のキャスクによれば、胴部に上下を反転させるトラニオンが設けたので、キャスクの上下反転作業を容易に行うことができる。
【００４１】
請求項６の発明のキャスクによれば、内部にキャニスタを収納し、このキャニスタ内に上部ノズル及び下部ノズルに支持された複数の使用済燃料棒をバケットを介して収容したので、キャニスタに対する使用済燃料棒の収容作業及び取出作業をこの上部ノズル及び下部ノズルを用いることで容易に行うことができる。
【００４２】
請求項７の発明のキャスクによれば、上部ノズル及び下部ノズルに吊り具を設けたので、別途吊り具を用いることなく、上部ノズル及び下部ノズルを介して容易に使用済燃料棒を吊り上げることができる。
【００４３】
また、請求項８の発明の発明のキャニスタの切断方法によれば、キャスクの上下を反転させて底部を上方に位置させ、胴部から底部を取り外して開放した状態で、キャスク内に切断工具を挿入してキャニスタの側部を全周にわたって切断するようにしたので、蓋の溶接部を除去する必要はなく、キャニスタの切断作業が容易となり、且つ、作業時間も短縮されることとなり、キャニスタからの使用済燃料集合体Ｆの取り出し作業の作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るキャスクの概略図である。
【図２】キャニスタの切断作業を表す概略図である。
【図３】使用済燃料集合体の取出作業を表す概略図である。
【図４】燃料集合体吊り工具の概略図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【符号の説明】
１１　貯蔵（輸送）用キャスク
１２　胴本体
１３　底部
１４　一次蓋（キャスク）
１５　二次蓋（キャスク）
１６　締結ボルト
１８，１９　トラニオン
２０　キャビティ
２１　キャニスタ
２２　胴本体
２４　一次蓋（キャニスタ）
２５　二次蓋（キャニスタ）
２６　キャビティ
２７　バスケット
２９　上部ノズル
３０　下部ノズル
３１　吊り具
３３　空間部（作業空間部）
Ｆ　使用済燃料集合体（放射性廃棄物）
Ｔ　切断工具

Claims

放射性廃棄物を収容するキャスクにおいて、筒状の胴部と、該胴部の下端部に着脱自在に装着された底部と、前記胴部の上部開口を閉止するように固定される蓋部とを具えたことを特徴とするキャスク。
請求項１において、前記底部は前記胴部の下端部にボルト締結されたことを特徴とするキャスク。
請求項１において、前記胴部の下部内壁面に作業空間部が形成されたことを特徴とするキャスク。
請求項１において、前記作業空間部は前記下部内壁面の全周にわたって形成されたことを特徴とするキャスク。
請求項１において、前記胴部に上下を反転させるトラニオンが設けられたことを特徴とするキャスク。
請求項１において、内部にキャニスタが収納され、該キャニスタ内に上部ノズル及び下部ノズルに支持された複数の使用済燃料棒がバケットを介して収容されたことを特徴とするキャスク。
請求項６において、前記上部ノズル及び下部ノズルに吊り具が設けられたことを特徴とするキャスク。
放射性廃棄物を収容した状態でキャスクに収納されるキャニスタにおいて、前記キャスクの上下を反転させて底部を上方に位置させ、胴部から底部を取り外して開放した状態で、該キャスク内に切断工具を挿入して前記キャニスタの側部を全周にわたって切断することを特徴とするキャニスタの切断方法。