JP2006177861A - ラックの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済燃料プール内の液中のラックを洗浄する洗浄装置であって、操作性が良く、且つラックの深部まで確実に洗浄することのできる洗浄装置を提供する。
【解決手段】本発明の洗浄装置１０は、原子力発電所の使用済燃料プール１２内の液中のラック３０を洗浄する。この洗浄装置１０は、ポンプ４０（液体供給装置）と、ポンプ４０に接続されたホース４２と、ホース４２の先端に取り付けられ、管をリング状に湾曲して形成したリング部４４Ｂを有するとともに、ホース４２を持って吊り下げ支持した際に前記リング部４４Ｂが略水平に配置されるヘッド４４と、リング部４４Ａに一定の間隔で設けられ、リング部４４Ａの外側に向けて液体を噴射するノズル４４Ｃ、４４Ｃ…と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明はラックの洗浄装置に係り、特に原子力発電所設備において使用済燃料プール内の使用済燃料棒用のラックを洗浄する洗浄装置に関する。

沸騰水型（ＢＷＲ）の原子力発電所では、原子炉容器内の使用済燃料の一部が定期的に取り出され、使用済燃料プールに移動される。使用済燃料プールの内部には、使用済燃料からの放射線の遮蔽と冷却のために水が貯留されている。また、使用済燃料プール内の液中には縦置きの細長いラックが設けられ、このラックに使用済燃料が貯蔵される（例えば特許文献１及び２参照）。

このような使用済燃料プールでは、ラックのサイズ変更等によってラックを入れ替えることがある。その場合、使用済みのラックを洗浄することによって、ラックに付着したクラッド（すなわち放射化された金属酸化物）を払い落とすことが必要となる。ラックの洗浄は、従来、ラックの壁面をブラシにより、手動或いは自動で擦ることによって行っていた。
特開平７−３５８９３号公報 特開平１０−２２７８９０号公報

しかしながら、ラックが縦長であること、さらにラックがプールの深部に配置されていることから、ブラシによる洗浄は作業効率が悪いという問題があった。また従来の洗浄方法は、ラックの底部を十分に洗浄することができず、クラッドが残るという問題があった。さらに従来の洗浄方法は、ラックをブラシで擦るために、ブラシにクラッドが付着し、ブラシの洗浄が必要になるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、使用済燃料プール内の液中のラックを洗浄する洗浄装置であって、操作性が良く、且つラックの深部まで確実に洗浄することのできる洗浄装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、原子力発電所の使用済燃料プール内の液中のラックを洗浄する洗浄装置において、液体供給装置と、該液体供給装置に接続されたホースと、該ホースの先端に取り付けられ、管をリング状に湾曲して形成されるとともに前記ホースを持って懸吊した際に略水平に配置されるリング部を有するヘッドと、該ヘッドのリング部に一定の間隔で設けられ、前記ヘッドに送液された液体を前記リング部の外側に向けて噴射するノズルと、を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、液体供給装置を駆動することによって、ホースを介してヘッドに液体が供給され、ヘッドのリング部のノズルから液体が噴射される。また、請求項１の発明によれば、ホースを持ってヘッドを懸吊した際にリング部が略水平に配置される。よって、水平に配置されたリング部の外側にノズルから液体が噴射されるので、噴射した液体によってラックの側面を洗浄することができる。したがって、ホースを操作し、リング部をラック内で上下に移動させることによって、ラック内全体を容易に洗浄することができる。すなわち、請求項１の発明によれば、ホースを持ってヘッドを懸吊し、ヘッドをラック内で上下に移動させるだけでラック内全体を洗浄することができる。よって、洗浄作業の操作性が良く、プールの深部に設置された縦長のラックを容易に洗浄することができる。

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記ノズルは、液体の噴射方向を調節可能に構成したことを特徴とする。したがって、請求項２の発明によれば、液体の噴射方向を変えることができ、ラックの側面だけでなくラックの底部も洗浄することができる。

請求項３に記載の発明は前記目的を達成するために、原子力発電所の使用済燃料プール内の液中のラックを洗浄する洗浄装置において、液体供給装置と、該液体供給装置に接続されたホースと、該ホースの先端に取り付けられ、前記ホースを持って懸吊された状態で下向きに液体を噴射する下向きノズルと、側方に液体を噴射する横向きノズルを有するヘッドと、を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、下向きノズルと横向きノズルを備えているので、ヘッドの下方と側方に液体を噴射することができ、ラックの側面と底部を洗浄することができる。また、横向きノズルから噴射した液体によってラックの側面を洗浄し、その際に剥離したクラッドを、下向きノズルから噴射した液体が成す水流によって下方に流すこともできる。よって、クラッドの再付着を防止することができ、効果的な洗浄を行うことができる。さらに、請求項３の発明によれば、ホースを持って操作し、ヘッドをラック内で上下に移動するだけでラック全体を確実に洗浄することができる。

請求項４に記載の発明は請求項３の発明において、前記下向きノズルから噴射する液体の流量と、前記横向きノズルから噴射する液体の流量とを調節する流量調節手段を備えたことを特徴とする。したがって、請求項４の発明によれば、横向きに噴射する液体の流量と、下向きに噴射する液体の流量を調節することができる。例えば、ラックの上部洗浄時には横向きに噴射する液体の流量を増加させ、ラックの下部洗浄時には下向きに噴射する液体の流量を増加させる。これにより、ラックの側面と底部の両方を効果的に洗浄することができ、ラック全体において効率の良い洗浄を行うことができる。

請求項５に記載の発明は請求項３又は４の発明において、前記横向きノズルは前記ヘッドの周りを回転することを特徴とする。したがって、請求項５の発明によれば、横向きノズルをヘッドの周囲に回転させながら液体を噴射することができ、洗浄効果を向上させることができる。

本発明に係るラックの洗浄装置によれば、液体供給装置を駆動してヘッドのノズルから液体を噴射しながら、ホースを持ってヘッドを懸吊し、そのヘッドをラック内で昇降させることによって、ラック内を洗浄することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るラックの洗浄装置の好ましい実施形態について説明する。まず、本発明の洗浄装置で洗浄する使用済燃料プールのラックについて図１及び図２に基づいて説明する。図１は原子力発電所設備の使用済燃料プールの構成を示す断面図であり、図２はラックの構成を示す斜視図である。

図１に示すように、使用済燃料プール１２は、コンクリート製の槽１４から成り、この槽１４の内部に水１６が貯留されている。槽１４には、循環ライン１８が接続され、循環ライン１８には、ポンプ２０、ろ過装置２２、熱交換機２４が配設される。そして、ポンプ２０を駆動することによって槽１４内の水が循環ライン１８を介して循環し、その循環水がろ過装置２２によってろ過され、クラッド等の不純物が除かれ、さらに熱交換器２４によって温度調節され、槽１４内の水が一定の温度に維持される。

使用済燃料プール１２の底部には、使用済燃料棒２６を縦置きするためのラック３０が設置される。図２に示すように、ラック３０は上面が開口されている。また、ラック３０は縦板３２、３２…が格子状に組まれており、ラック３０の内部には、縦に細長い多数の部屋が形成されている。使用済燃料棒２６は、不図示の走行クレーン等によって縦に吊り下げられた状態で、ラック３０の上方から各部屋に挿入され、格納される。

ラック３０の下部には横板３４が水平に設けられ、各部屋がこの横板３４によって仕切られている。横板３４には円形の開口３４Ａが形成されており、その内径Ｄは、燃料棒２６の外径よりも小さく形成されている。したがって、ラック３０の各部屋に燃料棒２６を格納すると、燃料棒２６は横板２６の上に搭載される。なお、縦板３２は横板３４よりも下側が開口されており、ラック３０の内外が連通されている。

次に本発明に係る洗浄装置の第１実施形態について説明する。

図２に示すように、第１の実施形態の洗浄装置１０は主として、ポンプ４０、ホース４２、及びヘッド４４で構成される。ホース４２は、樹脂製の軽量ホースが用いられており、その一部分が巻取機４６に巻き取られ、必要な長さが引き出せるようになっている。ホース４２の先端はヘッド４４に接続され、ホース４２の基端はポンプ４０の吐出口に接続されており、さらにこのポンプ４０の吸込口は別のホース４７を介して液体貯留部（不図示）に接続される。したがって、ポンプ４０を駆動することによって液体貯留部内の液体をホース４２を介してヘッド４４に供給することができる。なお、ポンプ４０で送液する液体としては、水道水、工業用水、或いは使用済燃料プール１２のリサイクル水等が用いられる。

ヘッド４４は、ステンレス等の金属管を湾曲させることによって形成される。図３（Ａ）に斜視図を示すように、ヘッド４４は、略直線状のガイド部４４Ａと、このガイド部４４Ａに連続してリング状に形成されたリング部４４Ｂによって構成される。ガイド部４４Ａの端部には上述のホース４２が接続される。ヘッド４４は、ホース４２を持って懸吊した際にリング部４４Ｂが水平になるように形成される。すなわち、図３（Ｂ）に側面図を示すように、ヘッド４４は、ガイド部４４Ａがリング部４４Ｂに対して略直交する方向に形成され、具体的にはガイド部４４Ａがリング部４４Ｂの中心軸側に若干傾斜して形成されている。

リング部４４Ｂはその外径ｂがラック３０の各部屋の一辺ｘ（図２参照）よりも小さくなるように形成されている。したがって、リング部４４Ｂを水平状態のままラック３０の部屋内を昇降させることができる。一方、ガイド部４４Ａは、その長さａが部屋の一辺ｘよりも十分に大きく形成されており、好ましくは長さａがｘの二倍以上になるように形成されている。したがって、ヘッド４４が傾動すると、ガイド部４４Ａがラック３０の側壁に当接してガイドされるので、リング部４４Ｂを水平に保つことができる。なお、リング部４４Ｂの先端は閉塞されている。

リング部４４Ｂの外周側には多数の噴射口（ノズルに相当）４４Ｃ、４４Ｃ…が一定の間隔で形成されている。したがって、リング部４４Ｂ内に液体が供給されると、その液体が噴射口４４Ｃから外側に向けて噴射される。各噴射口４４Ｃは、噴射方向がリング部４４Ｂの径方向になるように、且つ、水平方向に対して所定の角度で下向きになるように形成されている。ここで、水平方向に対する所定の角度とは、液中に浮遊するクラッドを下方に押し込むのに適した角度であり、且つ、噴射した液体の反力によってヘッド４４が浮上しない程度の角度が好ましく、例えば５°〜４５°の範囲に設定される。

次に上記の如く構成された洗浄装置１０の作用について説明する。

ラック３０の洗浄作業は、まず、作業者が槽１４の上方でホース４２を持ち、ヘッド４４を懸吊する。次いで、ホース４２を巻取機４６から引き出してヘッド４４を徐々に降下させ、ラック３０の上方に配置する。そして、ポンプ４０を駆動し、ヘッド４４のノズル４４Ｃ、４４Ｃ…から液体を噴射する。

次に、ヘッド４４をさらに降下させ、図４（Ａ）に示すように、ヘッド４４をラック３０の部屋の内部を降下させる。このとき、リング部４４Ｂは水平に保たれており、さらにリング部４４Ｂのノズル４４Ｃから外向きで且つ若干下向きに液体が噴射されるので、噴射した液体によって、ラック３０の内側面（縦板３２）に付着していたクラッドが内側面から剥離される。剥離されたクラッドは、ノズル４４Ｃからの液体が若干下向きに噴射されているために下方に向けて送られる。

このようにしてラック３０の側壁を洗浄しながらヘッド４４を徐々に降下させる。そして、図４（Ｂ）に示すように、ヘッド４４がラック３０の底部まで到達すると、ノズル４４Ｃから若干下方に向けて噴射した液体の水流によって、ラック３０の横板３４の隅部に堆積したクラッドが横板３４の開口３４Ａに流れ、下方空間に排除される。したがって、ラック３０の底部も確実に洗浄することができる。これにより、ラック３０の部屋全体の洗浄が完了する。

部屋の洗浄が終了した後は、ヘッド４４を移動させて他の部屋の洗浄を行う。すなわち、ヘッド４４を上昇させて洗浄終了後の部屋から取り出し、さらに水平に移動させて未洗浄の部屋の上方に配置した後、ヘッド４４を再度下降させる。これにより、その部屋を洗浄することができる。

このように本実施の形態の洗浄装置１０によれば、ヘッド４４のノズル４４Ｃから液体を噴射しながら、ヘッド４４をラック３０内に徐々に降下させることによって、ラック３０の内部全体を洗浄することができる。

また、本実施の形態によれば、ホース４２に持ってヘッド４４を昇降させるだけで洗浄作業を行うことができ、非常に容易にラック３０を洗浄することができる。さらに、本実施の形態では、ヘッド４４を一本の金属管によって形成したので、装置が低コストであるとともに、ヘッド４４が非常に軽量になり、操作性が良い。

なお、噴射口４４Ｃからの液体の噴射方向は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、径方向に対して若干傾いた方向に噴射するようにしてもよい。このように径方向に対して若干傾いた方向に液体を噴射すると、噴射した際の反力によってヘッド４４が自動的に回転する。よって、ヘッド４４を回転させながら液体を噴射することができ、噴射した液体による洗浄効果を高めることができる。

また、上述した実施形態は、ホース４２によるヘッド４４の移動を手動で行うようにしたが、天井走行クレーン等を用いることによって、ヘッド４４の移動を自動で行うようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態は、リング部４４Ｂを成す金属管に孔を開けることによって噴射口４４Ｃを形成したが、ノズルの構成はこれに限定するものではなく、例えば図５に示すように筒状部材４８を用いてノズルを構成してもよい。図５に示す筒状部材４８は細孔が形成されており、この細孔を介してリング部４４Ｂの内部に連通されている。また、筒状部材４８は、自在継手４９によってリング部４４Ｂに取り付けられ、筒状部材４８の向きを所望の方向に調節できるようになっている。したがって、図５に示すヘッド４４は、筒状部材４８の細孔から液体を噴射することができるとともに、その噴射方向を自在に調節することができる。噴射方向の調節は、洗浄作業前に、ラック３０のサイズ等に合わせて行うとよい。なお、筒状部材４８の向きの調節は自動で行うようにしてもよい。

図６は第２の実施形態の洗浄装置の概略構成を示す図であり、図７はヘッドの縦断面図である。図７に示すように第２の実施形態のヘッド５０は、内筒５２Ａと外筒５２Ｂから成る二重筒状のヘッド本体５２を備える。ヘッド本体５２の下面には、下向きノズル５４が鉛直下向きに取り付けられており、内筒５２Ａ内に供給された液体を下向きに噴射するようになっている。また、ヘッド本体５２の側面（外周面）には、複数の横向きノズル５６、５６…が等しい間隔で設けられている。横向きノズル５６、５６…は、外筒５２Ｂの内部に連通されており、外筒５２内に供給された液体を、外筒５２Ｂの径方向に、且つ若干下向きに噴射するようになっている。

ヘッド本体５２の下部には、外周面から横方向に突出した円板状のストッパ５８が取り付けられている。ストッパ５８は、ラック３０（図２参照）の横板３４の開口３４Ａよりも大きく形成されており、横板３４の開口３４Ａをストッパ５８が通過しないように構成される。

ヘッド本体５２の上部には、内筒５２Ａの内部に連通する接続管６０が突設され、さらに、外筒５２Ｂの内部に連通する接続管６２が突設される。図６に示すように、接続管６０にはホース６４が接続され、接続管６２にはホース６６が接続される。これらのホース６４、６６はそれぞれポンプ６８、７０に接続されており、各ホース６８、７０にそれぞれ液体を供給できるようになっている。また、各ホース６４、６６の途中には流量調整弁７２、７４が設けられており、ホース６４、６６を流れる液体の流量を別々に調節できる。なお、ホース６４、６６は絡まないように束ねておくとよい。

次に上記の如く構成された第２の実施形態の洗浄装置の作用について説明する。

洗浄作業は、第１の実施形態と同様に、ホース６４、６６を操作することによって、ヘッド５０をラック３０の部屋内を下降させるとともに、ポンプ６８、７０によってヘッド５０に液体を供給し、下向きノズル５４と横向きノズル５６から液体を噴射させる。横向きノズル５６から噴射した液体によってラック３０の内側面に付着したクラッドが剥離される。また下向きノズルから噴射した液体によって下向きの水流が形成されるので、剥離したクラッドが下方に送られる。このように下向きノズル５４と横向きノズル５６から液体を噴射しながらヘッド５０を下降させることによって、ラック３０の側面を洗浄することができる。なお、ラック３０の側面を洗浄する際は、横向きノズル５６から噴射する液体の流量が、下向きノズル５４から噴射する液体の流量よりも大きくなるように調節するとよい。また、下向きノズル５４から噴射する液体の流量は零であってもよい。

ヘッド５０がラック３０の下部まで下降すると、液中に浮遊するクラッド、及び横板３４上に蓄積したクラッドは、横向きノズル５６から噴射した液体が成す水流によって横板３４の開口３４Ａから下方空間に送られる。そして、ヘッド５０が横板３４まで下降すると、下向きノズル５４が横板３４の開口３４Ａに挿入され、さらにストッパ５８が横板３４に当接する。

次に、流量調整弁７２、７４を制御することによって、横向きノズル５６から噴射する液体の流量を減少、或いは噴射を停止し、さらに下向きノズル５８から噴射する液体の流量を増加させる。この状態では、横板３４の開口３４Ａがストッパ５８によって閉塞されているため、下向きノズル５４から液体を噴射すると、液体及びクラッドは縦板３２の側面開口からラック３０の外に排出される。したがって、横板３４の下方空間においてもクラッドを除去することができる。

このように本実施の形態によれば、ヘッド５０が下向きノズル５４と横向きノズル５６を備え、ヘッド５０の横方向と下方向に液体を噴射することができるので、ラック３０の側面と底部を確実に洗浄することができる。

また、本実施の形態によれば、流量調整弁７２、７４を設けたので、横向きノズル５６から噴射する液体の流量と、下向きノズル５４から噴射する液体の流量を個別に調節することができ、ラック５０の部分に応じた洗浄を行うことができる。よって、ラック３０全体を効率良く洗浄することができる。

なお、上述した第２の実施形態において、ストッパ５８の下面に接触センサ（不図示）を設け、この接触センサがラック３０の横板３４に接触したことを検出した際に、下向きノズル５４から噴射する流量と横向きノズル５６から噴射する流量を自動的に調節するようにしてもよい。

また、上述した第２の実施形態は、横向きノズル５６が外筒５２Ｂの径方向に液体を噴射するようにしたが、径方向に対して若干傾けて噴射するようにしてもよい。このように径方向に対して若干傾けると、液体を噴射した際の反力によってヘッド５０が回転するので、ヘッド５０を回転させながら液体を噴射することができ、洗浄効果を向上させることができる。なお、この場合には、図８に示すように、短い筒状の支持筒７８を設け、この支持筒７８に横向きノズル５６、５６…を取り付けるとともに、支持筒７８を外筒５２Ｂに回動自在に取り付けるとよい。これにより、支持筒７８のみが回転し、ヘッド本体５２は回転しなくなるので、ホース６４、６６が絡まることを防止できる。

また、上述した実施形態では、ヘッド本体５２の外周面に横向きノズル５６を設けたが、横向きノズル５６の位置はこれに限定するものではなく、例えば図９に示すように、ストッパ８０の外周面８０Ａに横向きノズル（噴射口）８２、８２…を形成するようにしてもよい。このようにストッパ８０の外周面８０Ａにノズル８２、８２…を設けると、ラック３０の側面に対して至近距離から液体を噴射するので洗浄効果を向上させることができる。なお、図９のストッパ８０の外周面８０Ａは、下向きに傾斜して形成されており、この傾斜面８０Ａに横向きノズル８２を形成することによって、斜め下方に液体を噴射できるようになっている。また、図９のストッパ８０はヘッド本体５２に対して回動自在に支持されており、横向きノズル８２から液体を噴射した際の反力によって回動するようになっている。

本発明に係る洗浄装置で洗浄されるラックが設置された使用済燃料プールを示す断面図 ラックの内部構成及び洗浄装置の概略構成を示す斜視図 第１の実施形態の洗浄装置のヘッド構成を示す図 洗浄装置の作用を説明する説明図 ノズル形状の異なるヘッドを示す斜視図 第２の実施形態の洗浄装置の構成を示す図 第２の実施形態のヘッドを示す断面図 図７と異なる構成のヘッドを示す断面図 図７と異なる構成のヘッドを示す断面図

符号の説明

１０…洗浄装置、１２…使用済燃料プール、３０…ラック、３２…縦板、３４…横板、４０…ポンプ、４２…ホース、４４…ヘッド、５０…ヘッド、５２…ヘッド本体、５４…下向きノズル、５６…横向きノズル

Claims (5)

1. 原子力発電所の使用済燃料プール内の液中のラックを洗浄する洗浄装置において、
   液体供給装置と、
   該液体供給装置に接続されたホースと、
   該ホースの先端に取り付けられ、管をリング状に湾曲して形成されるとともに前記ホースを持って懸吊した際に略水平に配置されるリング部を有するヘッドと、
   該ヘッドのリング部に一定の間隔で設けられ、前記ヘッドに送液された液体を前記リング部の外側に向けて噴射するノズルと、を備えたことを特徴とするラックの洗浄装置。
2. 前記ノズルは、液体の噴射方向を調節可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載のラックの洗浄装置。
3. 原子力発電所の使用済燃料プール内の液中のラックを洗浄する洗浄装置において、
   液体供給装置と、
   該液体供給装置に接続されたホースと、
   該ホースの先端に取り付けられ、前記ホースを持って懸吊された状態で下向きに液体を噴射する下向きノズルと、側方に液体を噴射する横向きノズルを有するヘッドと、
   を備えたことを特徴とするラックの洗浄装置。
4. 前記下向きノズルから噴射する液体の流量と、前記横向きノズルから噴射する液体の流量とを調節する流量調節手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のラックの洗浄装置。
5. 前記横向きノズルは前記ヘッドの周りを回転することを特徴とする請求項３又は４に記載のラックの洗浄装置。
   

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