JP2013050395A - Processing method and processing structure of nuclear reactor having control rod generating heat - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、何らかの原因によって制御棒が発熱している原子炉の処理方法と処理構造に関するものである。 The present invention relates to a processing method and a processing structure of a nuclear reactor in which a control rod generates heat for some reason.
原子炉の燃料棒は、たとえば235ウランなどの放射線同位体からできている。
このようなウランが反応をすることで放射線を発し、反応を起こしていくことで核分裂を起こさない安定な物質に変わる。
したがって、原子炉での反応を完全にとめるということは全ての放射性同位体が安定な物質になることと等価であると言うことができる。
しかし安定同位体になるためには何百年もの時間がかかるため、完全に止まるのを待つことはできず、反応を途中で打ち切って放射性廃棄物として捨てることになる。
反応を途中で打ち切るために制御棒を入れるのであるが、入れた瞬時に核分裂反応が止まるわけではなく、それなりの期間をかけてゆっくり反応が収束してゆく。
その際に、核燃料を冷却する必要がある。
制御棒を注入すると核分裂反応は起こっていない状態であるが、この状態でも崩壊熱は発生し続けるからである。
そのために冷却し続けないと燃料自体が融解して 炉心の融解という最悪の事態を招くことになる。
圧力容器の底が抜けると、格納容器の床に溶融物が落下し高温、高圧になって、原子炉格納容器が大規模に破損して爆発をともなうような破壊が生じる可能性もある。
Reactor fuel rods are made of radioactive isotopes, such as 235 uranium.
When such uranium reacts, it emits radiation, and when it reacts, it turns into a stable substance that does not cause fission.
Therefore, it can be said that completely stopping the reaction in the nuclear reactor is equivalent to making all the radioisotopes stable.
However, since it takes hundreds of years to become a stable isotope, it is impossible to wait for it to completely stop, and the reaction is aborted and discarded as radioactive waste.
A control rod is inserted to abort the reaction, but the fission reaction does not stop as soon as it is inserted, and the reaction converges slowly over a certain period of time.
At that time, it is necessary to cool the nuclear fuel.
This is because when the control rod is injected, no fission reaction occurs, but decay heat continues to be generated in this state.
Therefore, if the cooling is not continued, the fuel itself melts, causing the worst situation of melting the core.
When the bottom of the pressure vessel falls out, the melt falls on the containment floor and becomes high temperature and high pressure, and there is a possibility that the reactor containment vessel will be damaged on a large scale and may be destroyed with explosion.
このように熱が発生することは大きな危険につながるので冷却が必要であるが、現実には注水しても、簡単に冷却することができない。
その理由は、過熱で水が蒸気化して冷却できないこと、蒸気の内部圧力で注水ができないこと、あるいは注水するには内部圧力より高い水圧が必要である、といったことからである。
そのために外部からの放水が考えられるが、何らかの原因によって制御棒が発熱しているような原子炉では、作業者は被爆するので接近することができず、遠方から散水することになる。
これはちょうど、離れた所にバケツをおいてそのバケツにむけてホースで散水するようなものであり、何割の水が入るか疑問である。
Such generation of heat leads to a great danger, and thus cooling is necessary. However, in reality, even if water is poured, it cannot be easily cooled.
The reason is that water cannot be cooled due to overheating and cannot be cooled, water cannot be injected with the internal pressure of the steam, or water pressure higher than the internal pressure is required for water injection.
For this reason, water can be discharged from the outside, but in a nuclear reactor where the control rod generates heat for some reason, the operator is exposed to the explosion and cannot approach it, and water is sprayed from a distance.
This is just like putting a bucket in a distant place and sprinkling with a hose towards the bucket.
一方、原子炉をコンクリートで固めてしまう方法も想定できる。
しかし、制御棒が発熱しているような原子炉をコンクリートで固めた場合には、コンクリートでは熱を逃せないので、燃料棒が溶融してしまう危険がある。
もし燃料棒が溶融するとメルトダウンに繋がる危険もあるので、まずは冷やして燃料棒が溶融しないところまで持っていくことが重要である。
On the other hand, a method of solidifying the reactor with concrete can be assumed.
However, if the reactor where the control rods are generating heat is solidified with concrete, the heat cannot be released with the concrete, so there is a risk that the fuel rods will melt.
If the fuel rod melts, there is a danger of melting down, so it is important to cool it first and bring it to a point where it does not melt.
ではいつまで、冷却し続けなければいけないのか。
フルに運転して止まった状態で、その燃料が破損しない状態に至るまで冷却するには1年かかるといわれている。
例えばスリーマイル島は、事故の後、2年間冷却続けている状態である。
How long will it have to continue cooling?
It is said that it takes one year to cool the fuel to a state where it is not damaged after full operation.
For example, Three Mile Island has been cooling for two years after the accident.
従来の原子炉の処理に関する技術は、健全な状態の原子炉を解体する技術(特許文献1)、撤去する技術(特許文献2)、解体前の除染方法(特許文献3)などに限られ、制御棒が発熱している原子炉の処理方法についてはいままでに考慮されたことがなく、既存の技術は存在しない。 Conventional technologies related to nuclear reactor processing are limited to a technology for dismantling a reactor in a healthy state (Patent Document 1), a technology for removing (Patent Document 2), a decontamination method before dismantling (Patent Document 3), and the like. The treatment method of the reactor that generates heat from the control rod has not been considered so far, and there is no existing technology.
上記のような従来の装置の課題を解決した本発明の制御棒が発熱している原子炉の処理方法は、プレキャストコンクリート製の面状のブロックを対向して積み上げ、対向するブロック間にコンクリートを打設して擁壁を形成し、この擁壁で原子炉の周囲を取り囲み、擁壁で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉内の制御棒を冷却し、この冷却を燃料が破損しない状態に至るまで継続し、その後に擁壁で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設して行うことを特徴としたものである。
また本発明の制御棒が発熱している原子炉の処理構造は、原子炉の周囲を取り囲む擁壁であって、プレキャストコンクリート製の面状のブロックを対向して積み上げ、対向するブロック間にコンクリートを打設して形成した擁壁と、擁壁で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉内の制御棒を冷却する注水装置と、その後に擁壁で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設するコンクリート打設装置で構成したことを特徴としたものである。
The processing method of the nuclear reactor in which the control rod of the present invention that has solved the problems of the conventional apparatus as described above generates heat is formed by stacking the precast concrete planar blocks facing each other and putting the concrete between the opposing blocks. Casting to form a retaining wall, surrounding the reactor with this retaining wall, injecting water into the water injection area surrounded by the retaining wall to cool the control rod in the reactor, and this cooling does not damage the fuel This is characterized by placing concrete in the water injection area surrounded by the retaining wall.
The processing structure of the nuclear reactor in which the control rod of the present invention generates heat is a retaining wall that surrounds the periphery of the nuclear reactor. Retaining wall formed by casting and water injection device that cools the control rod in the reactor by pouring water into the water injection area surrounded by the retaining wall, and then placing concrete into the water injection area surrounded by the retaining wall It is characterized by comprising a concrete placing device.
本発明の制御棒が発熱している原子炉の処理方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
<イ> 原子炉の周囲を取り囲んだ擁壁が、そのまま注水域とコンクリート打設域とを形成する。
<ロ> そのために個別の構築物が不要であり、両工程を連続して行うことができてきわめて経済的である。
<ハ> 設置する部材はコンクリートブロックだけであるから、作業員が接近できない場合でも遠隔操作による構築、冷却、固定も可能であり、実用性の高いものである。
Since the method for treating a nuclear reactor in which the control rod of the present invention generates heat is as described above, the following effects can be obtained.
<I> Retaining walls that surround the reactor form a water injection zone and a concrete placement zone.
<B> Therefore, a separate structure is unnecessary, and both steps can be performed continuously, which is extremely economical.
<C> Since only the concrete block is installed, it can be constructed, cooled and fixed by remote operation even when the worker cannot access, and is highly practical.
以下図面を参照しながら本発明の原子炉の処理方法の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of a reactor processing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
<1>前提条件
前記したように、本発明は健全な原子炉の解体や補修ではなく、すでに制御棒が発熱している状態の原子炉の処理方法に関するものである。
<1> Preconditions As described above, the present invention relates to a nuclear reactor treatment method in which a control rod is already generating heat, not a sound reactor disassembly or repair.
<2>コンクリートブロック
本発明が上記のような前提の対象方法であるから、できるだけ人が近づくことなく、遠方から機械によって行い得る作業、部材を採用する。
そのために例えば断面がL字状、T字状のプレキャストコンクリート製の面状のブロック1を工場で生産し、原子炉の近くまで搬入する。
このブロック1は、壁面部12と、底面部11とを断面L字状、T字状に形成したものであり、底面部11の面積を広くとることによって、壁面部12を自立させることができる。
このブロック1の壁面部12、底面部11の表面に放射能を遮断する物質、たとえば鉛板などを張り付けたり、コンクリートの内部にそのような機能の粒子を混合することもできる。
ブロック1のコンクリートの内部にゼオライトや珪藻土のような細孔を有する材料を混入することもできる。
またブロック1の壁面部12の内側面を、外側、すなわち張り出した底面部11側に傾斜させて構成することもできる。
さらにブロック1の形状や種類を単純化しておけば工場で高い品質管理のもとで量産できるだけでなく、現地の組み立ての時間も最短に抑えることができる。
<2> Concrete block Since the present invention is the subject method based on the above, work and members that can be performed by a machine from a distance without employing as close as possible are adopted.
For this purpose, for example, a block 1 made of precast concrete having an L-shaped and T-shaped cross section is produced in a factory and carried to the vicinity of the nuclear reactor.
This block 1 has a wall surface portion 12 and a bottom surface portion 11 formed in a cross-sectional L shape and a T shape, and the wall surface portion 12 can be made independent by taking a large area of the bottom surface portion 11. .
A substance that blocks radioactivity, such as a lead plate, may be attached to the surface of the wall surface portion 12 and the bottom surface portion 11 of the block 1, or particles having such a function may be mixed in the concrete.
A material having pores such as zeolite or diatomaceous earth can be mixed in the concrete of the block 1.
Further, the inner side surface of the wall surface portion 12 of the block 1 may be inclined to the outside, that is, the protruding bottom surface portion 11 side.
Furthermore, if the shape and type of the block 1 are simplified, not only mass production can be performed under high quality control in the factory, but also local assembly time can be minimized.
<3>ブロック間の結合
ブロック1の端面には凹凸など、公知の組み合わせ形状よりなる結合部13を形成して、水平方向に隣接するブロック1間が強固に結合できるように構成する。
またブロック1の上下面にも凹凸など、公知の組み合わせ形状よりなる結合部を形成して、上下方向のブロック1間が強固に結合できるように構成する。
この結合部13はコンクリート自体で構成するだけでなく、鋼製の結合部13を埋めんだり、後付けして形成する。
さらにブロック1の端面にはゴムパッキングなどを取り付けて高い止水性を保持できるように構成する。
現場での結合の際に接着剤を塗布して行うことも可能である。
結合部13を凹凸嵌合によって構成するので、結合部13の屈曲の自由度が増して、直線、曲線配置にも適用できる。
<3> Coupling between blocks A
Further, a connecting portion made of a known combination shape such as irregularities is formed on the upper and lower surfaces of the block 1 so that the blocks 1 in the vertical direction can be firmly connected.
The connecting
Further, a rubber packing or the like is attached to the end face of the block 1 so as to maintain a high water-stopping property.
It is also possible to apply an adhesive during the on-site connection.
Since the
<4>ブロックの設置
上記したブロック1を対向して設置する。
すなわち、底面部11を外側に向けた状態で、2枚のブロック1の壁面部12を対向させて設置する。
そして対抗する壁面部12の両端面をせき板で仕切ることによって平面、断面が矩形の空間を形成できる。
この空間の内部に鉄筋籠14を設置してコンクリートを打設して1体のコンクリート塊2を形成する。
このコンクリート塊2を隣接させて連続して行うことによって、延長の長い擁壁3を形成することができる。
この擁壁3で1基または複数基の原子炉Aの周囲を取り囲んで、広い注水域を形成する。
擁壁3が、後述する注水による水圧に抗することができるよう、あらかじめ計算して所定の重量を与える。
さらに、ブロック1の底面部11の下面と設置する地表面との間、あるいは下段のコンクリート塊2の上面との間に接着剤を塗布してその接着力を利用することもできる。
このブロック1の設置は、例えばエアークッションとして知られる圧縮空気を噴射して床から浮あげて移動させる装置を利用して、汚染区域に人が接近しない状態での施工も可能である。
上記したように壁面部12の内側面を、張り出した底面部11側に傾斜させて構成したブロック1を対向させると、間には逆ハの字状の空間ができるから、この間隔にコンクリートを打設すると、より安定した形状を得ることができる。
<4> Installation of block The above-described block 1 is installed facing each other.
That is, the wall portions 12 of the two blocks 1 are placed facing each other with the bottom surface portion 11 facing outward.
And the space where a plane and a cross section are a rectangle can be formed by partitioning the both end surfaces of the wall surface part 12 which opposes with a slat.
Reinforcing
By carrying out this
The
The
Further, an adhesive can be applied between the lower surface of the bottom surface portion 11 of the block 1 and the ground surface to be installed, or between the upper surface of the
The installation of the block 1 can be performed in a state where a person does not approach the contaminated area by using, for example, a device known as an air cushion that injects compressed air and moves it up from the floor.
As described above, when the block 1 formed by inclining the inner side surface of the wall surface portion 12 toward the protruding bottom surface portion 11 side is opposed to each other, a reverse C-shaped space is formed between them. When placed, a more stable shape can be obtained.
<5>擁壁の積み上げ
上記の工程で1段目の擁壁3を形成したら、その上に上記と同様の工程で2枚のブロック1の壁面部12を対向させて設置する。
そして1段目の擁壁3の工程と同様に、鉄筋籠14を配置し、コンクリートを打設して2段目の擁壁3を形成する。
その場合に、上段になるほど内部の水圧が減少するから、2枚の壁面部12の間隔が狭い、すなわち薄い擁壁3を構築する。
このように上段に行くにしたがって断面の水平方向の長さの短い、薄い擁壁3を積み上げてゆく。
断面がL字形のブロックを使用する場合に、下段のブロックの壁面部12の上端外側間の距離と、その上段のブロックの底面部11の外側端の間の距離を同一にすれば安定した形状で積み上げることができる。
これらの作業は無人クレーンを遠隔操作するなどして行う。
以上の工程を繰り返すことによって、例えば高さ40〜50mの擁壁3によって1基、あるいは複数基の原子炉Aの周囲を包囲することができる。
<5> Stacking of retaining walls After the first-stage
Then, similarly to the step of the first-stage retaining
In that case, since the internal water pressure decreases as the upper level is reached, the interval between the two wall surfaces 12 is narrow, that is, the thin
In this way, the thin
When a block having an L-shaped cross section is used, a stable shape can be obtained if the distance between the upper end outside the wall surface portion 12 of the lower block and the outer end of the bottom surface portion 11 of the upper block are the same. Can be stacked.
These operations are performed by remotely operating an unmanned crane.
By repeating the above steps, one or a plurality of reactors A can be surrounded by the retaining
<6>注水
擁壁3で取り囲んだ区域内へ、外部に設置した注水装置から注入水4を充填する。
この注水工程は遠方からの放水ではなく、パイプなどを利用した擁壁3内への注水であるから、無駄のない注入水4の充填を行うことができる。
注水する区域の中心には単数、複数の原子炉Aが位置しているので、その扉や窓を開扉しておけば、原子炉Aの内部に注入水4が冷却水として充満することになる。
こうして、長期間にわたって原子炉A内の制御棒を冷却することができる。
しかしこの工程で注入した注入水4は、高濃度の放射能汚染水となってしまう。
<6> Water injection The area surrounded by the retaining
Since this water injection process is not water discharge from a distant place but water injection into the
Since one or more reactors A are located in the center of the water injection area, if the doors and windows are opened, the injected
In this way, the control rod in the reactor A can be cooled over a long period of time.
However, the injected
<7>コンクリートの打設
以上の工程の注水による冷却を、燃料が破損しない状態に至るまで継続する。
その状態が確認できたら、擁壁3で取り囲んだ注水区域へコンクリート打設装置から充填コンクリート5を打設する。
この充填コンクリート5は、特に高流動性の生コンクリートをトレミー管を使用して打設する。
高流動性コンクリートであれば、原子炉Aの細部にまで流入して固化して完全な充填状態を形成することができる。
あるいはハイドロクリートと称する水中コンクリートを打設する。
あるいは先行して骨材を投入しておき、その後にコンクリートのモルタル分を注入するプレパックドコンクリートを打設する。
充填コンクリート5の打設に前後して、擁壁3で囲んだ注水区域の上部に天井を形成して全体を被覆することも可能である。
コンクリートに代わる充填材料があれば、使用することも可能である。
<7> Placing concrete Cooling by water injection in the above steps is continued until the fuel is not damaged.
If the state can be confirmed, the filling
As this filling
If it is high fluidity concrete, it can flow into the details of the reactor A and solidify to form a complete filling state.
Alternatively, underwater concrete called hydrocleat is placed.
Alternatively, the aggregate is put in advance, and then pre-packed concrete for injecting the mortar content of the concrete is placed.
Before and after the filling
If there is a filling material instead of concrete, it can be used.
<8>汚染水の処理
充填コンクリート5の打設によって押し上げられる汚染水は、擁壁3の一部に開設した通路を通して処理装置6へ流入させる。
流入させた汚染水は、処理装置6において油分を取り除き、放射性物質を吸収するゼオライトを使って放射性セシウムを除去する。
さらに特殊な化学薬品で放射性物質を水底に沈殿させて分離し、汚染濃度を1/1万程度まで低減する。
冷却水に海水が混じっていれば塩分を取り除いて淡水化し、ふたたび原子炉Aに戻して冷却水として再利用する。
このような処理を行っても放射性物質がなくなるわけではないが、汚染水の容量が小さくすることで管理がしやすくなり、安全になる。
<8> Treatment of contaminated water The contaminated water pushed up by the filling
The contaminated water that has flowed in removes oil in the
Furthermore, radioactive substances are precipitated and separated on the bottom of the water with special chemicals to reduce the contamination concentration to about 1/10000.
If seawater is mixed in the cooling water, the salt content is removed and the water is desalinated, then returned to the reactor A and reused as cooling water.
Even if such a treatment is performed, radioactive materials are not lost, but the volume of contaminated water is reduced to facilitate management and safety.
1:ブロック
2:コンクリート塊
3:擁壁
4:注入水
5:充填コンクリート
6:処理装置
A:原子炉
1: Block
2: Concrete block
3: Retaining wall
4: Injection water
5: Filled concrete
6: Processing device
A: Reactor
Claims (4)
壁面部が対向するブロック間にコンクリートを打設して擁壁を形成し、
この擁壁で原子炉の周囲を取り囲み、
擁壁で取り囲んだ注水域へ注水して原子炉内の制御棒を冷却し、
この冷却作業を、燃料が破損しない状態に至るまで継続し、
その後に擁壁で取り囲んだ注水域へコンクリートを打設して行う、
制御棒が発熱している原子炉の処理方法。 Install a block made of precast concrete, consisting of a bottom and a wall, facing each other,
Concrete is placed between the blocks facing the wall to form a retaining wall,
This retaining wall surrounds the reactor,
Water is injected into the water injection area surrounded by the retaining wall to cool the control rod in the reactor,
Continue this cooling process until the fuel is not damaged,
After that, cast concrete into the water injection area surrounded by the retaining wall.
A method of treating a nuclear reactor where control rods are generating heat.
断面がL字状、T字状である、
請求項1記載の制御棒が発熱している原子炉の処理方法。 A block made of precast concrete, consisting of a bottom and a wall,
The cross section is L-shaped or T-shaped.
A method for treating a nuclear reactor in which the control rod according to claim 1 generates heat.
プレキャストコンクリート製の面状のブロックを対向して積み上げ、
対向するブロック間にコンクリートを打設して形成した擁壁と、
擁壁の内部に注水する冷却水と、
擁壁の内部に充填するコンクリートとで構成した、
制御棒が発熱している原子炉の処理構造。 A retaining wall that surrounds the reactor,
Stacked precast concrete surface blocks facing each other,
A retaining wall formed by placing concrete between opposing blocks;
Cooling water to be poured into the retaining wall;
Consists of concrete filled inside the retaining wall,
Reactor processing structure where control rods generate heat.
断面がL字状、T字状である、
請求項3記載の制御棒が発熱している原子炉の処理構造。 A block made of precast concrete, consisting of a bottom and a wall,
The cross section is L-shaped or T-shaped.
A reactor processing structure in which the control rod according to claim 3 generates heat.
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