JP2016045155A - 破砕体回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された燃料デブリの破砕体を安全に回収する破砕体回収方法を提供する。
【解決手段】燃料デブリの破砕体に向けてポンプ用ガイドパイプおよびデブリ回収用ガイドパイプを垂下させ、ポンプ用ガイドパイプに案内させて、破砕体を取り巻く水に流れを生じさせるポンプ３８を吊り下ろすとともに、破砕体のうちの水に混入して流れる粉体２９ｂを捕集するバスケット３９をデブリ回収用ガイドパイプに案内させて吊り下ろし、ポンプ３８を作動させることにより破砕体を取り巻く水に粉体２９ｂを巻き込んでバスケット３９に導く流れを生じさせることにより、粉体２９ｂをバスケット３９に捕集させ、バスケット３９をデブリ回収用ガイドパイプに案内させて引き上げる。
【選択図】図１６

Description

本発明は、原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された燃料デブリの破砕体を回収する破砕体回収方法に関する。

核燃料のメルトダウンにより原子炉格納容器内底部に堆積した燃料デブリを除去する技術の開発が大きな課題となっている。原子炉格納容器内においては、高線量（オペレーションフロアー線量：〜８８０ｍＳｕ／ｈ）のため、燃料デブリへのアクセスが極めて困難となっており、燃料デブリの性状に応じて多様な作業を遠隔実施することが必要となる。

このため、遠隔操作ロボットが検討されている。遠隔操作ロボットには、無線操縦のタイプと有線操縦のタイプがあるが、無線操縦の遠隔操作ロボットの場合、障害物の多い場所では電波が届かず操作が出来なくなるという問題がある。一方、有線操縦の遠隔操作ロボットは、障害物があるとケーブルの取扱いが問題となる。このため、燃料デブリを加工ないし除去するための装置をその燃料デブリ近傍まで如何にして搬入するかが課題となる。また、遠隔操作ロボットには高度な電子回路技術が組み込まれることが多い。しかしながら、そういった電子回路を高線量から防護して長期間使用し続けるには耐久性について大きな課題が残る。

また、燃料デブリを取り出すには、冠水工法と気中工法のうちの冠水工法で行なうのが作業被ばく低減の観点から最も確実であるとされている。冠水工法は、燃料デブリの切断や破砕と安全な容器への収納との双方を水中で行なう工法である。一方、気中工法は、それらのうちの一方あるいは双方を気中で行なう工法である。

冠水工法を実行するには、原子炉の圧力容器やその下にあるコンクリートペデスタル内を水で満たすことが好ましい。しかしながら水の洩出を完全に抑えるのが難しく、強引に注水し続けると放射能で汚染された水を大量に増やすことにもなりかねない。

ここではこのような新規な課題に取り組んでいるため、従来技術として適当なものはほとんど皆無と思われるが、ここでは、ＣＯ_２レーザによる水中岩石掘削技術を挙げておく（特許文献１）。この技術を応用すれば、水中にある燃料デブリを破砕することができると考えられる。

特開２００８−１８３７３７号公報

本発明は、上記事情に鑑み、原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された燃料デブリの破砕体を安全に回収する破砕体回収方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の破砕体回収方法のうちの第１の破砕体回収方法は、原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された燃料デブリの破砕体を回収する破砕体回収方法であって、
破砕体に向けて第１のパイプおよび第２のパイプを垂下させ、
第１のパイプに案内させて、破砕体を取り巻く流体に流れを生じさせる動力源を吊り下ろすとともに、破砕体のうちの流体に混入して流れる破砕粉を捕集するバスケットを第２のパイプに案内させて吊り下ろし、
上記動力源を作動させることにより破砕体を取り巻く流体に破砕粉を巻き込んで上記バスケットに導く流れを生じさせて、破砕粉を該バスケットに捕集させ、
バスケットを第２のパイプに案内させて引き上げることを特徴とする。

また、本発明の破砕体回収方法のうちの第２の破砕体回収方法は、原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された燃料デブリの破砕体を回収する破砕体回収方法であって、
破砕体に向けて垂下させる第１のパイプおよび第２のパイプの上部に、破砕体のうちの、第１のパイプおよび第２のパイプを垂下させた先に堆積している破砕体を取り巻く流体に混入して流れる破砕粉を捕集する捕集部を備えて第１のパイプから第２のパイプへと受け渡す流体流路を設置し、
第１のパイプおよび第２のパイプを破砕体に向けて垂下させ、
第１のパイプに案内させて、破砕体を取り巻く流体を第１のパイプ内に汲み上げる動力源を吊り下ろし、
動力源を作動させることにより、破砕体を取り巻く流体に破砕粉を巻き込み、その流体を第１のパイプ内に取り込んで上昇させ、その流体を捕集部を経由させることにより破砕粉を捕集部に捕集させ、流体を第２のパイプに導いて破砕体の堆積部に還流させることを特徴とする。

本発明の第１および第２の破砕体回収方法によれば、人間が容易に近づくことができない環境下であっても、パイプに案内させることで破砕粉を安全に回収することができる。

なお、本発明にいう流体は、水であってもよく空気であってもよい。

ここで、本発明の第１の破砕体回収方法において、
第１のパイプおよび第２のパイプの垂下に先立って、動力源を作動させることにより生じた流体の流れを、その流体に破砕粉を巻き込んでバスケットに導くように誘導するデブリ捕集装置を、
第１のパイプおよび第２のパイプの下端部に設置し、第１のパイプおよび第２のパイプの垂下にあたっては、第１のパイプおよび第２のパイプを、デブリ捕集装置とともに垂下させることが好ましい。

このようなデブリ捕集装置を設置してパイプと一緒に垂下させることで、より効率の良い破砕粉の回収が可能となる。

また、本発明の第１および第２の破砕体回収方法において、
第１のパイプおよび第２のパイプの垂下に先立って、第１のパイプおよび第２のパイプの途中において第１のパイプおよび第２のパイプそれぞれを開放自在に閉鎖し第１のパイプおよび第２のパイプそれぞれを通過する気体および水の流れを遮断する第１の気・水遮断バルブおよび第２の気・水遮断バルブを設置し、
第１のパイプおよび第２のパイプの垂下にあたっては、第１のパイプおよび第２のパイプを、第１の気・水遮断バルブおよび第２の気・水遮断バルブとともに垂下させることが好ましい。

このような気・水遮蔽バルブを設置してパイプと一緒に垂下させることで、必要に応じて気・水遮蔽バルブを作動させながら、破砕粉の一層安全な回収が可能となる。

さらに、本発明の第１および第２の破砕粉回収方法において、
上記破砕体のうちの、流体の流れへの巻込みを免れるサイズの小片を把持するマニピュレータを、第１のパイプおよび第２のパイプのうちのいずれかのパイプに送り込み、
マニピュレータに上記小片を把持させ、
小片をに把持した状態のマニピュレータを、マニピュレータを送り込んだパイプに案内させながら引き上げることが好ましい。

こうすることで、流体の流れに巻き込まれる破砕粉だけでなく、その破砕粉を越えるサイズの小片についても、安全に引き上げることができる。

また、本発明の第１および第２の破砕粉回収方法において、
原子炉上部に、底に第１のパイプおよび第２のパイプをそれぞれ通過させる第１の貫通孔および第２の貫通孔が形成されるとともに、底部に第１の貫通孔および第２の貫通孔それぞれに連通するように設置され、第１のパイプおよび第２のパイプそれぞれを通過させ第１のパイプおよび第２のパイプそれぞれを囲繞して第１のパイプおよび第２のパイプそれぞれの周りからの気体および水の洩れを防止する第１の気・水遮断装置および第２の気・水遮断装置を備えた水槽を設置し、
第１のパイプおよび前記第２のパイプの垂下にあたっては、第１の貫通孔および第２の貫通孔それぞれを通過させた第１のパイプおよび第２のパイプを垂下させることが好ましい。

原子炉上部に上記の水槽を設置すると、その水槽内の水で放射能が遮蔽され、また、その水槽内で、燃料デブリの破砕体を安全な容器に収納することなどの放射能遮蔽処理を行なうことができ、破砕体の一層安全な回収を行なうことができる。

さらに、本発明の第１および第２の破砕体回収方法において、
鉛直方向に延びる回転中心線の周りに回転自在であって、第１のパイプおよび第２のパイプをさらに下方へと通過させる通路を有し、さらに、その通路を通過した第１のパイプおよび第２のパイプのうちの少なくとも第２のパイプを半径方向に移動させる移動機構を備えた支持装置を設置し、
第１のパイプおよび第２のパイプの垂下にあたっては、上記通路を通過させた第１のパイプおよび第２のパイプを垂下させることが好ましい。

上記の支持装置を設置すると、パイプを広範囲に移動させることができ、広い領域内の破砕粉を回収することができる。

以上の本発明によれば、燃料デブリの破砕体を安全に回収することができる。

燃料デブリ回収システムの第１例の全体構成を示す模式図である。 燃料デブリ回収システムの主要部を懸架する懸架装置の模式図である。 原子炉の上部に搬送された状態の燃料デブリ回収システムを示した模式図である。 原子炉に設置された状態の燃料デブリ回収システムを示した図である。 原子炉の上に設置され、かつ水槽に水が溜められた状態の模式図である。 図１に示す矢印Ａ−Ａ’に沿う、上段の支持装置の模式横断面図である。 ２段の支持装置の模式縦断面図である。 可撓性ガイドパイプに挿入されてＣＯ_２レーザ光を伝送する伝送ラインの構造を示した模式図である。 破砕された燃料デブリの回収時の走査方法を示した模式図である。 ＣＯ_２レーザ光照射による燃料デブリ破砕のイメージ（Ａ）、および燃料デブリ破砕の、走査領域および回収領域のイメージ（Ｂ），（Ｃ）を示した図である。 水槽底部に設置される気・水遮蔽装置の第１例を示した模式図である。 気・水遮蔽装置の第２例を示した模式図である。 気・水遮蔽装置の第３例を示した模式図である。 パイプを接続する手順を示した模式図である。 破砕後の燃料デブリを運び上げるときの水槽内の様子を示した模式図である。 破砕した燃料デブリ回収時における圧力容器底部の様子を示した模式図である。 デブリ回収バスケットの設置方法および回収方法の説明図である。 破砕後の燃料デブリの小片を引き上げるときの水槽内の様子を示した模式図である。 破砕後の燃料デブリの小片を引き上げる際の圧力容器底部の様子を示した模式図である。 別例における、破砕された燃料デブリ回収時の水槽内の様子を示した模式図である。 別例における、破砕した燃料デブリ回収時における圧力容器底部の様子を示した模式図である。 別例における、破砕した燃料デブリの小片を回収する際の、水槽内の様子を示した模式図である。 別例における、破砕した燃料デブリの小片を回収する際の、圧力容器底部の様子を示した模式図である。 圧力容器の底部の開削時の、その底部を示した模式図である。 開削中の圧力容器の底を上方向から見て示した図である。 図２５における矢印Ｘ−Ｘに沿う拡大断面図である。 圧力容器底部開削の別例における、圧力容器底部を示した模式図である。 圧力容器底部を開削した後のコンクリートペデスタル底部に堆積した燃料デブリ回収時の様子を示した模式図である。 燃料デブリ回収システムの第２例を示した図である。 燃料デブリ回収システムの第３例を示した図である。 図３０に示す第３例の燃料デブリ回収システムにおける、圧力容器底部の様子を示した模式図である。 乾燥状態の圧力容器内の燃料デブリの回収方法の一例を示した図である。

以下では、本発明の一形態としての破砕体回収方法の実施を含む、燃料デブリ回収システムについて説明する。

東京電力福島第一発電所原子炉内において、圧力容器底部や、圧力容器を支持するコンクリートペデスタル内底部に、核燃料が溶融し流れて固まった燃料デブリがある。この燃料デブリを放置する事は、将来の安全の観点から好ましい事ではない。そのため燃料デブリを回収して安定化させる事が必要である。圧力容器を冠水状態にして燃料デブリの破砕、収納を行うのが作業被ばくの低減の観点から最も安全であるが、圧力容器の破損により漏水があり、これを補修する事ができない事が予想される。その場合、放射線量の高い雰囲気がアクセスを困難にするため、燃料デブリ取り出し作業が危険に晒されるおそれがあるという課題がある。このため放射能線量の低い作業環境を作り出し、安全度の高い状態で燃料デブリを取り出す事が急務である。燃料デブリは強い放射能を放っており、人間が近づける状態にない。このため、遠隔操作技術を駆使して燃料デブリを回収する手法が必要となる。

以下に、本発明の技術分野と直接に関連する技術分野とは異なるものの、本発明の一形態としての破砕体回収方法の実施を含むシステムを構築するのに好適な、いくつかの技術を紹介する。

人間の近付けない場所にある地下資源を掘削採取する場合、遠隔操作機器を利用して行われている。例えば、海洋石油掘削では、ＢＯＰと称する暴墳防止装置（気・水遮蔽装置）が使われている。この暴墳防止装置は、海底に設置され、洋上の掘削船上からの井戸の掘削中に、石油，ガス，水蒸気等が噴出してきた場合は、遠隔操作により海底に設置された暴墳防止装置のバブルを閉め、暴墳による事故を防止している。

また、地熱井掘削作業では、高温の水蒸気の発生が不可避である。地熱井の掘削作業は、ドリルパイプ（岩盤掘削用パイプ）を回転させながら降下させる必要がある。この時、高温の水蒸気が地下から吹き上げてくる。そこで作業の安全を確保するため、ロータリシール装置を使用している。この装置は、その内部にドリルパイプを貫通させた状態でシールする機能があり、ドリルパイプの降下・回転中でも高温の水蒸気の噴出を防ぐ事ができる装置である。

さらに、ＣＯ_２レーザによる水中岩石掘削技術がある（前掲の特許文献１参照）。

この技術は、レーザ照射により石英ガラスや二酸化珪素が溶融ドロスとなって析出しても穿孔が可能な方法を提供する。加工物のレーザ照射位置に、レーザ発振装置から波長２．０μｍ以上で液体への吸収率の大きいレーザ光、例えば、ＣＯ_２レーザ光を液体を通って照射し、液体中に発生する微細な泡の進行流の泡中に生ずる高圧力により、溶融ドロスを飛散させて岩石に穿孔等の加工を施す。このレーザ光による水中岩石穿孔技術は、反力の小さい技術であるため遠隔操作により人の近付けない箇所での加工に適しており、原子炉内圧力容器底部に存する燃料デブリ除去技術として利用される可能性がある。

以上の視点を踏まえ、本発明の一形態としての破砕体回収方法を適用した燃料デブリ回収システムについて説明する。

図１は、本発明の一形態として破砕体回収方法の実施を含む、燃料デブリ回収システムの第１例の全体構成を示す模式図である。

ここでは、燃料デブリ回収システム１が原子炉２に設置された状態が示されている。

原子炉２は、圧力容器２１と、その圧力容器２１を下から支えるコンクリートペデスタル２２を有する。それら圧力容器２１の底部およびコンクリートペデスタル２２の底部には、核燃料が溶融して固まった燃料デブリ２９が堆積している。

また、ここに示す例では、圧力容器２１の底部およびコンクリートペデスタル２２の底部には、それぞれ水Ｗが溜まっていて、燃料デブリ２９は、その溜まっている水Ｗに浸されている。

一方、ここに示す燃料デブリ回収システム１は、水槽１０を備えている。この水槽１０は、本発明にいう水槽の一例に相当する。この水槽１０内は水Ｗで満たされている。この水槽１０は、台座１１の上に、ボールベアリング１２を挟んで設置されている。台座１１は、圧力容器２１の上部に固定的に設置される。水槽１０は、その上部に円環形状のギア１３を備えている。このギア１３は、モータ３１の回転軸３１ａに固定されたギア３２と噛み合っている。すなわち、この水槽１０は、モータ３１の回転駆動力により、鉛直に延びるドライビングパイプ４１を回転中心線として矢印Ｘ−Ｘ方向に回転する。ただし、ドライビングパイプ４１は、水槽１０の回転には関与していない。このドライビングパイプ４１については後述する。なお、この水槽１０の回転は、ゆっくりとその角度を調整するための回転である。

この水槽１０を取り囲むように換気設備３５を備えた隔壁３６が設置されている。さらにこの隔壁３６の上部には、水槽１０の周りに隔壁３６とともに閉空間を形成する、開閉自在なスライディングドア３７が設置されている。

原子炉２からの上部への放射能洩れは、水槽１０に満たされた水Ｗでブロックされ、さらに、隔壁３６およびスライディングドア３７でブロックされて、その外側はかなり安全な環境に保たれている。

水槽１０の底には、本実施形態では４つの貫通孔が設けられていて、それらの貫通孔それぞれを、上述したドライビングパイプ４１、可撓性ガイドパイプ４２、ポンプ用ガイドパイプ４３、およびデブリ回収用ガイドパイプ４４が通過して圧力容器２１内に延びている。これらのパイプ４１〜４４のうち、可撓性ガイドパイプ４２は、可撓性のある、もともと十分な長さに形成されたパイプである。ドライビングパイプ４１、ポンプ用ガイドパイプ４３、およびデブリ回収用ガイドパイプ４４は、後述するようにして複数本繋ぎ合わされたパイプである。また、可撓性に関しては、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４も、図９を参照して説明する程度には可撓性を有するパイプである。ドライビングパイプ４１については、本実施形態では可撓性は特には不要であるが、可撓性を有するパイプであってもよい。また、水槽１０の底部には、各貫通孔それぞれに連通するように気・水遮蔽装置５１〜５４が備えられている。これらの気・水遮蔽装置５１〜５４は、各パイプ４１〜４４のそれぞれを通過させて各パイプ４１〜４４のそれぞれを囲繞し、各貫通孔の各パイプ４１〜４４の囲りからの空気および水の洩れを防止する装置である。これらの気・水遮蔽装置５１〜５４は、石油，天然ガス，地熱井掘削時に用いられている装置として実績のある原理が適用されている装置である。気・水遮蔽装置５１〜５４の詳細構造については後述する。

ここで、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４は、本発明にいう、それぞれ第１のパイプおよび第２のパイプの各一例である。また、これに対応して、水槽１０の底に設けられている貫通孔のうちの、ポンプ用ガイドパイプ４３が貫通している貫通孔は、本発明にいう第１の貫通孔の一例に相当し、デブリ回収用ガイドパイプ４４が貫通している貫通孔は、本発明にいう第２の貫通孔の一例に相当する。さらに、それらに対応して、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４のそれぞれを囲繞している気・水遮蔽装置４３，４４は、本発明にいう、それぞれ第１の気・水遮蔽装置および第２の気・水遮蔽装置の各一例に相当する。

ドライビングパイプ４１は、水槽よりも下方に設置されている支持装置６０の中央に固定されている。この燃料デブリ回収システム１では、支持装置６０は、上下２段に設置されている。

これら上下２段の支持装置６０のうちの上段側の支持装置６０は、本発明にいう支持装置の一例に相当する。

上下２段の支持装置６０は、その周縁部分に複数本のアーム６１１を備えている。それらのアーム６１１は、圧力容器２１の内壁（図２７に示すコンクリートペデスタル２２の内壁の場合もある）に油圧で押し当てられて、その支持装置６０をその高さ位置に固定する役割を担っている。また、この支持装置６０の周縁を除く部分は、回転自在な回転支持体６２として構成されている。ドライビングパイプ４１は、支持装置６０の回転支持体６２の中央に固定されている。ドライビングパイプ４１の上部は、スライディングドア３７の上に設置されたモータ３３の回転軸３３ａに連結された回転駆動装置３４に連結されている。この回転駆動装置３４は、モータ３３の回転駆動力を受けて、ドライビングパイプ４１を、そのドライビングパイプ４１が延びる鉛直軸の回り（図示の矢印Ｙ方向）に回転する。これにより、このドライビングパイプ４１が固定されている、支持装置６０の回転支持体６２が、そのドライビングパイプ４１を回転軸として回転する。この回転支持体６２の回転も水槽１０の回転と同様、ゆっくりした角度調整の回転である。

２段に設けられた支持装置６０の回転支持体６２は、可撓性ガイドパイプ４２、ポンプ用ガイドパイプ４３、およびデブリ回収用ガイドパイプ４４を更に下方へ通過させる通路を有し、それらのパイプ４２〜４４は支持装置６０よりも更に下方へと延びている。

可撓性ガイドパイプ４２は、ＣＯ_２レーザ光を伝送する伝送ライン７１を案内するガイドパイプである。この伝送ライン７１の後端はＣＯ_２レーザ発振器７０に接続されていて、ＣＯ_２レーザ発振器７０から出射したＣＯ_２レーザ光が伝送ライン７１に入射される。伝送ライン７１に入射したＣＯ_２レーザ光はその伝送ライン７１により伝送され、その伝送ライン７１の下端部に備えられた照射ノズル７２から水中の燃料デブリ２９に向けてＣＯ_２レーザ光Ｌが照射される。燃料デブリ２９は、ＣＯ_２レーザ光Ｌというエネルギーを受けて破砕される。

また、ポンプ用ガイドパイプ４３には、上方からポンプ３８が導入され、下方に吊り降ろされる。ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４の下端部には、破砕された燃料デブリを捕集する捕集装置８０が備えられている。この捕集装置８０は、本発明にいうデブリ捕集装置の一例に相当する。

ポンプ用ガイドパイプ４３内を下降してきたポンプ３８は、その捕集装置８０の一構成部品となる。このポンプ３８は、故障等による交換の必要性を生じるため、捕集装置８０に固定的に配置しておくのではなく、ポンプ用ガイドパイプ４３に案内させながら上に引き上げて交換できるようにしている。このポンプ３８は、本発明にいう動力源の一例に相当する。

また、デブリ回収用ガイドパイプ４４には、上方からデブリ回収バスケット３９が下方に降ろされて捕集装置８０内に配置される。そして、ＣＯ_２レーザ光Ｌにより燃料デブリ２９を破砕した後、その破砕された燃料デブリがポンプ３８による水流とともにデブリ回収バスケット３９に送り込まれる。このデブリ回収バスケット３９は、燃料デブリ２９の細かな粉体をその中に閉じ込めて水だけを流し出す構造のものである。したがって燃料デブリの粉体は、ポンプ３８による水流とともにデブリ回収バスケット３９内に運ばれて、そのデブリ回収バスケット３９内に収集される。この燃料デブリの粉体が収集されたデブリ回収バスケット３９は、デブリ回収用ガイドパイプ４４の中を上方に引き上げられる。このデブリ回収バスケット３９は、本発明にいうバスケットの一例に相当する。

また、この図１には、重量物を吊り下げて搬送する搬送装置８１、ポンプ３８を吊り下げるポンプケーブル８２、ポンプケーブルリール８３、ワイヤラインホイスト８４、および格納コンテナ８５が示されている。格納コンテナ８５は、水槽１０内にまで運び上げられてその水槽１０内で放射能遮蔽処理（容器等への封入）が行なわれた燃料デブリを一時的に水中に格納しておく設備である。

また、この図１や後述する各図において、油圧ラインについての図示および説明は省略されている。油圧ラインに関しては、他のパイプ４１〜４４と同様にして、水槽１０の底を通過するように油圧ライン用のパイプを設置し、そのパイプの中を通過するように油圧ラインを配設してもよい。あるいは、油圧ラインは、台座１１内を通過するように構成してもよい。

次に、この燃料デブリ回収システム１の初期の設置方法の一例を説明する。

図２は、燃料デブリ回収システムの主要部を懸架する懸架装置の模式図である。図２（Ａ）は、懸架装置１００のみを示しており、図２（Ｂ）は、燃料デブリ回収システム１の主要部を懸架した状態の懸架装置１００を示している。

この燃料デブリ回収システム１は、水槽１０や支持装置６０等の主要部が、安全な場所で組み立てられる。またここには、図示を省略したが、水槽１０を突き抜けるパイプ４１〜４５なども、少なくとも下部の一部が組み立てられている。

この懸架装置１００は、上下２段の把持部１０１，１０２を備えていて、これらの把持部１０１，１０２は、燃料デブリ回収システム１の主要部（以下、主要部のみの場合も、燃料デブリ回収システム１と称する）を懸架する前は、図２（Ａ）に示す矢印Ａの向きに移動させておく。そして、組み立てられた燃料デブリ格納システム１の上に降下させ、把持部１０１，１０２を図２（Ｂ）に示す矢印Ｂ方向に移動させて、燃料デブリ回収システム１を周囲から把持する。そしてその懸架装置１００を上昇させて燃料デブリ回収システム１を吊り上げ、今度はその燃料デブリ回収システム１を原子炉の上部に搬送する。

図３は、原子炉の上部に搬送された状態の燃料デブリ回収システムを示した模式図である。

また、図４は、原子炉に設置された状態の燃料デブリ回収システムを示した図である。

ここでは、隔壁３５とスライディングドア３７が上下２段に積み重ねられている。燃料デブリ回収システム１が懸架装置１００に把持されて原子炉２の上方にまで搬送されると。２段のスライディングドア３７のうちの上段のスライディングドア３７を開放し、下段のスライディングドア３７の直上にまで下降させる。下段のスライディングドア３７と上段のスライディングドア３７との間の間隔は、懸架装置１００とその懸架装置１００に把持された燃料デブリ回収システム１とを合わせた高さ寸法以上となっている。

懸架装置１００を図３に示す位置まで下降させると、上段のスライディングドア３７が閉じられて、次に下段のスライディングドア３７が開放される。そして懸架装置１００をさらに下降させて、燃料デブリ回収システム１を原子炉２に設置する。その後、懸架装置１００は、把持していた燃料デブリ回収システム１を開放し、図４に示すように、その燃料デブリ回収システム１を原子炉２に載せたまま、懸架装置１００のみ上下２段のスライディングドア３７の中間の位置まで持ち上げられる。その後、下段のスライディングドア３７が閉じられ、上段のスライディングドア３７が開かれて、懸架装置１００がさらに上に持ち上げられ、保管場所（不図示）に搬送される。

図５は、原子炉の上に設置され、かつ水槽に水が溜められた状態の模式図である。

この燃料デブリ回収システム１は、原子炉２の上に図４に示すように設置され、その後、図５に示すように水槽１０に水が溜められる。

なお、図３〜図５では、隔壁３５およびスライディングドア３７が上下２段に重ねられた構造であるが、燃料デブリ回収システム１を原子炉２の上に設置して水槽１０に水を溜めた後、不要の場合は、上段の側の隔壁３５とスライディングドア３７は取り外してもよい。

以下、本実施形態の燃料デブリ回収システム１の各構成要素について詳細に説明する。

図６は、図１に示す矢印Ａ−Ａ’に沿う、上段の支持装置の模式横断面図である。

また、図７は、２段の支持装置の模式縦断面図である。

この支持装置６０は、固定リング６１と回転支持体６２を備えている。固定リング６１は、油圧で伸縮する４本のアーム６１１を備えている。なお、油圧ラインについては図示を省略している。これらのアーム６１１は、４方に延びて圧力容器２１（あるいはコンクリートペデスタル２２）の内壁に突き当たり、突っ張ることによりこの支持装置６０をその高さ位置に固定する役割りを担っている。

また、この固定リング６１は、回転支持体６２を回転自在に支持している。

この回転支持体６２は、その中心にドライビングパイプ４１を貫通させる通路６３１、可撓性ガイドパイプ４２を通過させる通路６３２、および、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４の双方を通過させる通路６３３が設けられている。

ドライビングパイプ４１は、回転支持体６２の通路６３１の上部に設置されている着脱装置４１１により、回転支持体６２に着脱自在に固定されている。ドライビングパイプ４１は、図３を参照して説明した通り、上部に設置されているモータ３３により回転駆動される。ドライビングパイプ４１が回転支持体６２に固定されている状態にあるときにドライビングパイプ４１が回転駆動されると、それに伴って回転支持体６２も矢印Ｒ−Ｒ’方向に回転する。この回転支持体６２の回転は、前述の通り、回転支持体６２の角度調整用のゆっくりとした回転であり、一回転分の回転が行なわれれば十分である。

なお、以下では、指示装置６０の回転支持体６２の回転について、回転支持体６２の回転であることを明記せずに、指示装置６０の回転と称することがある。

可撓性ガイドパイプ４２は、ポジショナ６５１に支持されて通路６３２を通過している。また、これと同様に、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４は、それぞれポジショナ６５２，６５３に支持されて、双方のパイプ４３,４４が通路６３３を通過している。ポジショナ６５１〜６５３は、いずれもＸ−Ｘ’方向、すなわち回転中心であるドライビングパイプ４１に接離する半径方向に移動可能である。すなわち、これらのパイプ４２〜４４は、支持装置６０の、図６に示す矢印Ｒ−Ｒ’方向の回転と、ポジショナ６５１〜６５３の、矢印Ｘ−Ｘ’方向（半径方向）への移動により、圧力容器２１（またはコンクリートペデスタル２２）の底部の任意の位置に移動し、燃料デブリの破砕および回収を行なうことができる。

ここで、前述の通り、上下２段の支持装置６０のうちの上段の支持装置６０は、本発明にいう支持装置の一例に相当する。また、ポジショナ６５３は、本発明にいう移動機構の一例に相当する。

図７に示すように、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４の下部には、破砕された燃料デブリを捕集する捕集装置８０が備えられている。ポンプ用ガイドパイプ４３からはポンプ３８が吊り降ろされ、デブリ回収用ガイドパイプ４４からはデブリ回収バスケット３９が吊り降ろされる。

また、ポジショナ６５２，６５３の移動により、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４との間の間隔は可変となっている。このため、この捕集装置８０では、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４との間は伸縮自在なパイプあるいは少し長めに弛ませたゴムホース等で繋がれている。

本実施形態では上下２段の支持装置６０を備えており、図７に示すように、ポジショナ６５１〜６５３は、上段の支持装置６０に備えられている。ただし、下段の支持装置６０にもパイプ４２〜４４を通過させる通路６３２，６３３が形成されている。このため、上段の支持装置６０のポジショナ６５１〜６５３が矢印Ｘ−Ｘ’方向に移動すると、パイプ４２〜４４は、下段の支持装置６０に妨げられることなく、上段の支持装置６５１〜６５３のポジショナ６５１〜６５３に移動に応じて移動する。

一方、下段のポジショナ６０には、気・水遮断バルブ６５１，６５２が設置されている。これらの気・水遮断バルブ６５１，６５２は、それぞれ、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４による通路を開放自在に遮断するバルブである。これらの気・水遮断バルブ６５１，６５２は、本発明にいう、それぞれ、第１の気・水遮断バルブおよび第２の気・水遮断バルブの各一例に相当する。

ポンプ３８やデブリ回収バスケット３９を下に降ろす際は、水槽１０（図１参照）中でポンプ３８やデブリ回収バスケット３９をポンプ用ガイドパイプ４３やデブリ回収用ガイドパイプ４４内に差し入れ、それらのパイプ４３，４４の上端部が塞がれる。水槽１０内の水がパイプ４３，４４を通って流れ落ちてしまわないようにするためである。この場合、多少の水の洩れは問題ない。次に気・水遮断バルブ６５１，６５２が開かれる。すると、パイプ４３，４４の水は下に流れ落ちる。ポンプ３８やデブリ回収バスケット３９を下に降ろした後、気・水遮断バルブ６５１，６５２が閉じられる。デブリ回収バスケット３９内には後述するようにして破砕された燃料デブリが収集される。また、ポンプ３８も寿命があるため引き上げて新たなポンプに交換する必要が生じる。引き上げる際は、ポンプ３８は放射能に汚染されており、デブリ回収バスケット３９内には破砕された燃料デブリが収集されている。したがって、放射能に対する安全対策を万全にして引き上げる必要がある。そこで以下の手順が採用される。このときも、パイプ４３，４４の上部を閉じておいて気・水遮断バルブ６５１，６５２が開放される。すると、パイプ６５１,６５２内の水は下に流れ落ちる。ポンプ３８やデブリ回収バスケット３９を気・水遮断バルブ６５１，６５２の直上まで引き上げて気・水遮断バルブ６５１，６５２を閉じ、パイプ４３，４４に水を満たす。その後、ポンプ３８やデブリ回収バスケット３９が水槽１０の中にまで引き上げられる。こうすることにより、ポンプ３８やデブリ回収バスケット３９を安全に引き上げることができる。

図８は、可撓性ガイドパイプに挿入されてＣＯ_２レーザ光を伝送する伝送ラインの構造を示した模式図である。

この伝送ライン７１には、外筒７１１が備えられており、この外筒７１１には曲がり部７１１ａが設けられている。この曲がり部７１１ａは、この外筒７１１をどの向きにも曲げることができる構造となっている。

外筒７１１の中にはレーザ伝送管７１２が配置され、支持部材７１３に支持されている。ここには、レーザ伝送管７１２が２本示されており、それら２本のレーザ伝送管７１２は、曲がり部７１１ａで終端している。そしてこれら２本のレーザ伝送管７１２の端部どうしの間には、１本のレーザ伝送管７１２から出射されたレーザ光を反射してもう１本のレーザ伝送管に入射する、２つの反射ミラーからなる結合光学系７１４が備えられている。これにより、外筒７１１の曲がり部７１１ａおよび結合光学系７１４からなる可撓性ジョイントが構成され、図８（Ｂ），（Ｃ）ように自在に曲げることができ、かつ曲げた状態においても１本のレーザ伝送管７１２からもう１本のレーザ伝送管７１２へとＣＯ_２レーザ光Ｌを伝送することが可能となっている。

このように、この伝送ライン７１は、図８に示すような、外筒７１１に所定のピッチで曲がり部７１１ａが設けられ、レーザ伝送管７１２と結合光学系７１４が交互に配置された構造の伝送ラインである。

また、この伝送ライン７１の先端には、伝送ライン７１によって伝送されてきたＣＯ_２レーザ光Ｌを受け取ってそのＣＯ_２レーザを燃料デブリに照射するレーザ照射ノズル７２（図１および後述する図１０参照）が備えられている。

この伝送ライン７１を使ってＣＯ_２レーザ光を伝送させる際は、そのＣＯ_２レーザ光のエネルギーに起因する過度な温度上昇を抑えるために、外筒７１１の内側、あるいは、その伝送ライン７１が通過する可撓性ガイドパイプ４２に水が供給され、水で冷却させながら、ＣＯ_２レーザ光の伝送、すなわち燃料デブリの破砕が行われる。

ここでは、可撓性ガイドパイプ４２、上述の伝送ライン７１（その伝送ライン７１の先端のノズル７２を含む）、およびＣＯ_２レーザ発振器７０の組合せを、燃料デブリ２９を破砕する破砕装置と称する。

また、詳細説明は後に譲るが、ポンプ用ガイドパイプ４３、デブリ回収用ガイドパイプ４４を含む、破砕後の燃料デブリ２９を図１に示す水槽１０内に運び上げる装置を運上装置と称する。

さらに、それら破砕装置と運上装置を含む、燃料デブリ２９を破砕して回収する装置全体を、回収装置と称する。

図９は、破砕された燃料デブリの回収時の走査方法を示した模式図である。

図７を参照して説明した通り、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４は、各ポジショナ６５２，６５３に支持されていて、それらのポジショナ６５２，６５３は、半径方向（矢印Ｘ−Ｘ’方向）に移動する。この図９では、デブリ回収用ガイドパイプ４４について、実線と一点鎖線とで移動前後の状態が示されている。

水槽１０の底の貫通孔の位置や気・水遮蔽装置５３，５４の位置は不変なので、ポンプ用ガイドパイプ４３やデブリ回収用ガイドパイプ４４の半径方向（矢印Ｘ−Ｘ’方向）への移動は、パイプ４３，４４を撓ませることにより行なわれる。ここで、前述の通り、水槽１０は、図１に示すモータ３１により回転し、上下２段の支持装置６０は、モータ３３によりドライビングパイプ４１を介して水槽１０の回転中心線と同一の回転中心線（すなわちドライビングパイプ４１の、鉛直方向の中心軸）の回りに回転する。したがって、回転方向については、水槽１０と支持装置６０を同期して回転させることにより、パイプ４３，４４の姿勢に変化は生じない。これら水槽１０および支持装置６０の回転およびポジショナ６５３，６５４による半径方向（矢印Ｘ−Ｘ’方向）への移動により、捕集装置８０（この図９には不図示、図７参照）を圧力容器２１の底部やコンクリートペデスタル２２の底部を広範囲にわたって走査させることができる。なお、捕集装置８０には、前述の通り、伸縮自在なパイプあるいはゴムホース等が使われており、ポジショナ６５１，６５２の移動によりポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４との間の間隔が変化しても対応できる構造となっている。

また、ここでは、ポジショナ６５１，６５２により、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４との双方が半径方向（矢印Ｘ−Ｘ’方向）に移動可能であるとしたが、ポンプ用ガイドパイプ４３は半径方向には移動せずに固定とし、デブリ回収用ガイドパイプ４４のみ半径方向に移動するように構成してもよい。この場合であっても、圧力容器２１の底部やコンクリートペデスタル２２の底部を広範囲にわたって走査することができる。ただし、ポンプ用ガイドパイプ４３を固定した場合、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４との間が大きく広がる場面が生じるため、捕集装置８０については、その大きく広がることに対応した伸縮性を持たせる必要がある。

デブリ回収バスケット３９を引き上げる際は、デブリ回収用ガイドパイプ４４を図９に実線で示す鉛直に延びる状態にして、ワイヤラインキャッチャ１１１で引き上げられる。この図９に示すワイヤラインキャッチャ１１１の下端部は鉛容器に封じ込められた状態のデブリ回収バスケット３９を示している。鉛容器への封じ込めについては後述する。また、デブリ回収バスケット３９では回収不能な燃料デブリの小片は、後述するようにして、テレスコピックキャッチャ１１２を使って引き上げられる。このテレスコピックキャッチャ１１２は、デブリ回収ガイドパイプ４４に案内させることで、このデブリ回収用ガイドパイプ４４が図９に一点鎖線で示すように撓んだ状態にも追随して撓み、圧力容器２１等の底部の任意の位置にある小片を把持して持ち上げることができる。あるいは、テレスコピックキャッチャ１１２で小片を把持した後はデブリ回収用ガイドパイプ４４を実線で示すように鉛直な姿勢とし、その後、小片を持ち上げてもよい。

ポンプ３８を引き上げるときも同様であり、ポンプ用ガイドパイプ４３を鉛直に延びる姿勢にしておいてワイヤ等で引き上げられる。

図１０は、ＣＯ_２レーザ光照射による燃料デブリ破砕のイメージ（Ａ）、および燃料デブリ破砕の、走査領域および回収領域のイメージ（Ｂ），（Ｃ）を示した図である。

ここでは、燃料デブリ２９にＣＯ_２レーザ光によるエネルギーを照射して、燃料デブリ２９を長手方向１０ｃｍ以下の小片２９ａとなるように破砕する。この小片２９ａは、ポンプ３８による水流には乗らずに底にとどまるが、この破砕により、水流により巻き上げられる多数の、燃料デブリの粉体２９ｂも発生する。燃料デブリ２９の破砕にあたっては、可撓性ガイドパイプ４４をポジショナ６５１で半径方向に移動させ、かつ支持装置６０の回転により、圧力容器２１の底部（あるいはコンクリートペデスタル２２の底部）のうちの図１０（Ｂ）に破線で示す領域の燃料デブリを破砕する。次に図１０（Ｃ）に示すように、支持装置６０を約半周回転させる。そして、その破砕した燃料デブリが堆積している、破線で示す領域の燃料デブリが回収される。

このような燃料デブリ２９の破砕および回収を、圧力容器２１の底部（あるいはコンクリートペデスタル２２の底部）の各領域について順次に繰り返すことにより、底部全域の燃料デブリの破砕および回収が行なわれる。

図１１は、水槽底部に設置される気・水遮蔽装置の第１例を示した模式図である。この図１１に示す気・水遮蔽装置は、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４に適用される装置であり、図１に示す気・水遮蔽装置５３，５４に対応する。ここでは、気・水遮蔽装置５０Ａと表現する。

この図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａには、上から順に、パイプ締付装置５０１、上側のパイプ保持用ラム５０２、上下２段の圧潰用ラム５０３，５０４、上下２段のシール用ラム５０５，５０６、下側のパイプ保持用ラム５０７、およびパイプ用ロータリシール５０８が備えられている。ここで、上下２段の圧潰用ラム５０３，５０４は、気・水遮蔽装置５０Ａに組み込まれているが、燃料デブリを回収する回収装置を構成する要素である。ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４は、比較的短い寸法のパイプが複数本繋ぎ合わされる。図２〜図５を参照して説明した、この燃料デブリ回収システム１の設置の際は、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４は、比較的短い状態にある。そして、燃料デブリ回収システム１を原子炉２の上に設置した後に、パイプが継ぎ足される。

この図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａを構成しているパイプ締付装置５０１は、上から継ぎ足されたパイプをその下のパイプに締め付けて繋ぎ合わせる装置である。上下２つのパイプ保持用ラム５０２，５０７は、ポンプ用ガイドパイプ５３あるいはデブリ回収用ガイドパイプ５４を落下しないように保持しておく装置である。上下２段の圧潰用ラム５０３，５０４は、ここに設置される対象物を圧潰する装置である。具体的には、ここに放射能防護用の鉛の筒が配置され、下から引き上げられてきた、燃料デブリの粉体２９ｂ（図１０参照）が収集されれたデブリ回収バスケット３９（図７参照）、あるいは下から引き上げられてきた放射能で汚染されているポンプ３８がその鉛の筒の内側に配置され、上下２段の圧潰用ラム５０３，５０４でその鉛の筒の上下の開口が圧潰される。これによりデブリ回収バスケット３９あるいはポンプ３８が放射線防護用の鉛で覆われる。この鉛で覆われたデブリ回収バスケット３９あるいはポンプ３８は、水槽１０から取り出されて、図１に示す格納コンテナ８５内に一時保管される。

上下２段のシール用ラム５０５，５０６のうちの上段側のシール用ラム５０５は、その部分にパイプが存在しない状況下においてその通路を塞いで、気体や水の通過を阻止する装置である。また、それら上下２段のシール用ラム５０５，５０６のうちの下段のシール用ラム５０６は、ポンプ用ガイドパイプ５３あるいはデブリ回収用ガイドパイプ５４を全周にわたって着脱自在にしっかりと押え、パイプ４３，４４の周囲からの気体や水の通過を遮断する装置である。ただし、このシール用ラム５０６は、パイプ４３，４４を押えた状態においては、パイプ４３，４４を上下動あるいは回転することは不能である。

この図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａの最下部に配置されているパイプ用ロータリシール５０８は、パイプ４３，４４の回転および上下動の際にもそのパイプ４３，４４の周囲を全周にわたってしっかりとシールし、気体や水の通過を阻止する装置である。

ここで、シール用ラム５０５を備えているのは、水槽１０内の水がパイプ４３，４４を通って流れ落ちてしまわないように、あるいは放射能を含んだ水が不用意に上昇してこないように、必要なときにパイプ４３，４４の上端を塞ぐためである。また、このシール用ラム５０５は、パイプ用ロータリシール５０８に万が一にも破損等が発生した場合における、気体や水のシールを担っている。また、下段側のシール用ラム５０６は、パイプ用ロータリシール５０８に万が一にも破損等が発生した場合であって、そこにパイプ４３，４４が存在していた場合における、気体や水に対するパイプ周りのシールも担っている。

この図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａを構成している各要素としての装置は、いずれも原理的には、石油・天然ガス・地熱井掘削時に用いられている、多くの実績と高い信頼性を備えた装置であり、燃料デブリ回収システム１に適用した場合にも高い信頼性を持って気体や水を遮蔽し、放射能漏れを防止することができる。

図１２は、気・水遮蔽装置の第２例を示した模式図である。この図１２に示す気・水遮蔽装置５０Ｂは、ドライビングパイプ４１用の気・水遮蔽装置であって、図１に示す気・水遮蔽装置５１に対応する。

この図１２に示す第２例としての気・水遮蔽装置５０Ｂには、上から順に、パイプ締付装置５０１、上側のパイプ保持用ラム５０２、２段のシール用ラム５０５，５０６、下側のパイプ保持用ラム５０７、およびパイプ用ロータリシール５０８が備えられている。この図１２の気・水遮蔽装置５０Ｂを図１１の気・水遮蔽装置５０Ａと比べると、この図１２の気・水遮蔽装置５０Ｂには図１１の気・水遮蔽装置５０Ａに備えられている上下２段の圧潰用ラム５０３，５０４が備えられていない点のみ異なっている。その他の装置は図１１の気・水遮蔽装置５０Ａの説明において説明済であるため、重複説明は省略する。

この図１２に示す気・水遮蔽装置５０Ｂに圧潰用ラム５０３，５０４が備えられていない理由は、ドライビングパイプ４１自体がこの気・水遮蔽装置５０Ｂを上下に貫いており、何かを圧潰するという作業は不要であるためである。ただし、ドライビングパイプ４１も短いパイプを何本か繋ぎ合わされるため、パイプ締付装置５０１は必要となる。

図１３は、気・水遮蔽装置の第３例を示した模式図である。この図１３に示す気・水遮蔽装置５０Ｃは、ＣＯ_２レーザ光を導く伝送ライン７１（図８参照）を案内する可撓性ガイドパイプ５３用の気・水遮蔽装置であって、図１に示す気・水遮蔽装置５２に対応する。

なお、後述する燃料デブリ回収システムの別例では、燃料デブリの破砕部分を写し出す放射線から保護された耐放射線カメラ４９を案内する耐放射線カメラガイドパイプ４５が用いられる（図２７参照）。この図１３に示す第３例としての気・水遮蔽装置５０Ｃは、その耐放射線カメラガイドパイプ４５用の気・水遮蔽装置としても採用される。

この図１３に示す第３例としての気・水遮蔽装置５０Ｃには、上から順に、上側のパイプ保持用ラム５０２、２段のシール用ラム５０５，５０６、および下側のパイプ保持用ラム５０７、およびパイプ用ロータリシール５０８が備えられている。

この図１３の気・水遮蔽装置５０Ｃは、図１２の気・水遮蔽装置からパイプ締付装置５０１を取り外した構成となっている。本実施形態では、可撓性ガイドパイプ４２、および後述する実施形態における耐放射線カメラガイドパイプ４５については、リール（不図示）に巻回された長尺かつ可撓性のパイプが用いられる。したがって、図１２に示す、パイプどうしを繋ぎ合わせるためのパイプ締付装置５０１は不要であり、取り外されている。なお、この第３例の気・水遮蔽装置５０Ｃにも上下２つのパイプ保持用ラム５０２，５０７が備えられている。この第３例の気・水遮蔽装置５０Ｃについては、機能上は２つのパイプ保持用ラム５０２，５０６のうちの１つのみ備えられていればよいが、ここでは、図１２に示す第２例の気・水遮蔽装置５０Ｂからパイプ締付装置５０１のみ取り外して、その他の部分の構造の共通化を図っている。

なお、ここでは、可撓性ガイドパイプ４２および耐放射線カメラガイドパイプ４５については、途中で繋ぎ合わせる必要のない、十分に長尺なパイプである旨説明したが、それらのパイプ４２，４５についても、例えばドライビングパイプ４１等と同様に短いパイプを繋ぎ合わせるタイプのパイプであってもよい。その場合は、図１３に示す気・水遮蔽装置５０Ｃに代えて、図１２に示すパイプ締付装置５０１が備えられたタイプの気・水遮蔽装置５０Ｂが使用される。ただし、その場合であっても、何かを圧潰する機能は不要であり、図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａに備えられている圧潰用ラム５０３，５０４は不要である。

図１４は、パイプを接続する手順を示した模式図である。ここでは、図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａを用い、ポンプ用ガイドパイプ４３を接続する場合を例に挙げて説明する。デブリ回収用ガイドパイプ５４を接続する場合も同様である。また、図１２に示す気・水遮蔽装置５０Ｂを用いてドライビングパイプ４１を接する場合も同様である。

先ず、図１４（Ａ）に示すように、下側のパイプ４３ａの上部を、上側のパイプ保持用ラム５０２で、その下側のパイプ４３ａの上端がパイプ締付装置５０１内に位置するように保持する。

次に、パイプキャッチャ１１３で上側のパイプ４３ｂを吊り下げて、上側のパイプ４３ｂの下端部をパイプ締付装置５０１内に配置する。これら下側のパイプ４３ａの上端と上側のパイプ４３ｂの下端には、互いに螺合する、それぞれ雄ねじと雌ねじが形成されており、パイプ締付装置５０１の下部と上部が下側のパイプ４３ａと上側のパイプ４３ｂをそれぞれ把持して図１４（Ａ）に示す矢印のように互いに逆向きに回転する。これにより、下側のパイプ４３ａと上側のパイプ４３ｂが互いに繋ぎ合わされる。

その後、この図１４では省略しているが、パイプをさらに継ぎ足す場合は、パイプ締付装置５０１を開くとともにパイプ保持用ラム５０２を開き、繋ぎ合わされたパイプ４３ａ，４３ｂを、上側のパイプ４３ｂの上端がパイプ締付装置５０１内となるように下げ、上側のパイプ保持用ラム５０２にパイプを保持させて、パイプキャッチャー１１３は上に引き上げられる。その後、パイプキャッチャ１１３でさらに次のパイプの下端部がパイプ締付装置５０１内に配置され、同様に接続して繋ぎ合わさせる。これを必要回数繰り返した後、最上段のパイプ４３ｎについては、図１４（Ｂ）に示すように、その上端が下側のパイプ保持用ラム５０７の直ぐ上に位置するまでパイプキャッチャ１１３により吊り降ろされ、その最上段のパイプ４３ｎの上端部を下側のパイプ保持用ラム５０７に保持させる。その後、パイプキャッチャ１１３が引き上げられる。

図１５は、破砕後の燃料デブリを運び上げるときの水槽内の様子を示した模式図である。

ここでは、気・水遮蔽装置については、図１において付した符号に合わせている。

この図１５には、水槽１０内に設置されたドライビングパイプ４１用の気・水遮蔽装置５１、ポンプ用ガイドパイプ４３用の気・水遮蔽装置５３、およびデブリ回収用ガイドパイプ４４用の気・水遮蔽装置５４が示されている。ドライビングパイプ４１は、気・水遮蔽装置５１を上下に貫いて延びている。また、ポンプ用ガイドパイプ４３は、その上端部が、気・水遮蔽装置５３を構成する下側のパイプ保持用ラム５０７に保持されて下に延びている。また、デブリ回収用ガイドパイプ４４も同様であり、その上端部が、気・水遮蔽装置５４を構成する下側のパイプ保持用ラム５０７に保持されて下に延びている。

さらに、この図１５には、図９にも示すワイヤラインキャッチャ１１１およびテレスコピックキャッチャ１１２も示されている。ワイヤラインキャッチャ１１１には、押し潰された鉛容器に封じ込められたデブリ回収バスケット３９が示されている。ワイヤラインキャッチャ１１１は、ワイヤを下方に延ばしていき、対象物に引っ掛けて、その対象物を引き上げる装置である。また、テレスコピックキャッチャ１１２は、アームを長く伸ばしていき、対象物を把持して持ち上げる装置である。

図１６は、破砕した燃料デブリ回収時における圧力容器底部の様子を示した模式図である。

圧力容器２１の底部には水Ｗが溜まっており、その水中に捕集装置８０が配置される。

その捕集装置８０には、ポンプ用ガイドパイプ４３に案内されながらポンプ３８が吊り下げられている。またこの捕集装置８０には、デブリ回収用ガイドパイプ４４に案内されてデブリ回収バスケット３９が配置される。本実施形態では、このデブリ回収バスケット３９は、吊り降ろされると一旦この捕集装置８０内に置き放しにされる。

この捕集装置８０には、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４とを繋ぐように設置されて水流をガイドする水流ガイドパイプ８０１が設けられている。

前述したように、ポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４との間の間隔は必要に応じて調整されるため、この水流ガイドパイプ８０１は伸縮自在なパイプである。あるいは、弛みをもたせたゴムホース等で構成してもよい。

この捕集装置８０は、燃料デブリ２９（図１参照）のうちの、細かく破砕された燃料デブリの粉体２９ｂを捕集する装置である。この粉体２９ｂは、本発明にいう、燃料デブリの破砕体のうちの流体に混入して流れる破砕粉の一例である。

上述のようにして、ＣＯ_２レーザ光の照射により圧力容器２１の底に堆積した燃料デブリ２９（図１参照）を破砕した後、破砕した燃料デブリが溜まった領域の真上に捕集装置８０を配置する。この配置は、支持装置６０の回転（さらには、水槽１０（図１参照）の回転）と、ポジショナ６５２，６５３（この図１６には図示省略、図７参照）の半径方向への移動により実現される。また、このとき下段の支持装置６０に設けられている気・水遮断バルブ６１１，６１２は閉じられ、パイプ４３，４４内には水が満たされている。これは、今から始まる捕集動作により粉体２９ｂがパイプ４３，４４を通って上昇してこないようにするためである。ただし、パイプ４３，４４内に水を満たすことや気・水遮断バルブ６６１，６６２によるパイプ４３，４４の閉鎖は、不要な場合もあり、状況によって判断される。

破砕した燃料デブリが溜まった領域の直上に捕集装置８０を配置した後、ポンプ３８を作動させる。すると、そのポンプ３８の作動により、この図１６に矢印で示すように水が循環する。すなわち、ポンプ３８の作動により下向きの水流が発生し、斜面８０２や邪魔板８０３等によりその水流が圧力容器２１の底に斜めに向かい、燃料デブリの粉体２９ｂをその水流中に巻き上げてデブリ回収バスケット３９に入る。このデブリ回収バスケット３９は、粉体２９ｂをその中に捕集し水のみを流出させる細かな網状のバスケットである。捕集しようとしている粉体２９ｂの粒径に応じて網の細かさが異なる複数種類のデブリ回収バスケット３９を用意しておいてもよい。

デブリ回収バスケット３９から流出した水は、取水口８０１ａから新たに取り込まれた水とともに水流ガイドパイプ８０１を通ってポンプ３８側に戻る。この循環する水流により、燃料デブリの粉体２９ｂがデブリ回収バスケット３９に集められる。

図１７は、デブリ回収バスケットの設置方法および回収方法の説明図である。

図１７（Ａ）は、デブリ回収バスケット設置時の様子を示している。

デブリ回収バスケット３９は、ワイヤラインキャッチャ１１１に吊り下げられ、ワイヤラインホイスト８４の作動により、デブリ回収用ガイドパイプ４４に案内されながら吊り降ろされて、図１６に示すように捕集装置８０内に配置される。ワイヤラインキャッチャ１１１は、デブリ回収バスケット３９を捕集装置８０内に配置した後、一旦引き上げられる。その後、図１６を参照して説明したようにして燃料デブリの粉体２９ｂを捕集する。

燃料デブリの粉体２９ｂを捕集したデブリ回収バスケット３９の引き上げにあたっては、その引き上げの前に、図１７（Ｂ）に示すように、ワイヤラインキャッチャ１１１により、気・水遮蔽装置５４の２つの圧潰用ラム５０３，５０４の間に放射能防護用の鉛の筒３９１が配置される。この鉛の筒３９１は、本発明にいう放射能遮蔽容器の一例に相当する。その後、ワイヤラインキャッチャ１１１を捕集装置８０（図１６参照）まで降ろしていき、図１７（Ｃ）に示すようにデブリ回収バスケット３９を引き上げて、鉛の筒３９１の内側に配置する。

こうしておいて、次に図１７（Ｄ）に示すように上下の圧潰用ラム５０３，５０４を作動させ、鉛の筒３９１の上下の開口を塞ぐようにその鉛の筒を押し潰す。これにより、燃料デブリの粉体２９ｂを捕集したデブリ回収バスケット３９（図１６参照）が鉛の容器内に封じ込められる。

その後、図１７（Ｅ）に示すように鉛の容器に封じ込められたデブリ回収バスケット３９は、ワイヤラインキャッチャ１１１に持ち上げられ、水槽１０から取り出されて、図１に示す格納コンテナ８５内に一時保管される。ここで、デブリ回収バスケット３９を、ワイヤラインキャッチャ１１１に代わりテレスコピックキャッチャ１１２を使って引き上げてもよい。

次に、破砕されたものの図１６に示すような水流には巻き上げられない、燃料デブリの小片２９ａ（図１０（Ａ）参照）の回収方法について説明する。ここでは、一辺が１０ｃｍ以下の小片２９ａを回収対象としている。それ以上に大きな塊は、さらなる破砕の対象とされる。

図１８は、破砕後の燃料デブリの小片を引き上げるときの水槽内の様子を示した模式図である。

このときはテレスコピックキャッチャ１１２が、気・水遮蔽装置５４を通してデブリ回収用ガイドパイプ４４内に差し込まれる。また、ここには水槽１０内に引き上げられた燃料デブリの小片２９ａを収容するコンテナ９２が用意されている。このコンテナ９２は、放射線防護の役割を担っている。その他の点は図５の場合と同様である。

図１９は、破砕後の燃料デブリの小片を引き上げる際の圧力容器底部の様子を示した模式図である。

捕集装置８０は、その中にデブリ回収バスケット３９（図１６参照）が置かれていないことを除き、図１６と同じ状態にある。この捕集装置８０の、デブリ回収用ガイドパイプ４４に繋がる底部は、デブリ回収バスケット３９（図１６参照）を支持するとともに、テレスコピックキャッチャ１１２の先端部を通過させる穴が形成されている。テレスコピックキャッチャ１１２は、その穴から捕集装置８０の下に先端を突き出し、燃料デブリの小片２９ａを把持して引き上げる。引き上げられた小片２９ａは、水槽１０内の水中でコンテナ９２（図１８参照）に収容される。この小片２９ａは、本発明にいう、燃料デブリの破砕体のうちの、流体の流れへの巻込みを免れるサイズの小片の一例である。

また、このときのテレスコピックキャッチャ１１２は、本発明にいうマニピュレータの一例に相当する。

なお、ここでは、テレスコピックキャッチャ１１２をデブリ回収用ガイドパイプ４４内に差し込む旨、説明したが、捕集装置８０内に吊り下げられたポンプ３８を一旦引き上げ、テレスコピックキャッチャ１１２をポンプ用ガイドパイプ４３内に差し込んでもよい。

次に、破砕された燃料デブリの破砕体回収方法の別例について説明する。

図２０は、この別例における、破砕された燃料デブリ回収時の水槽内の様子を示した模式図である。

デブリ回収用ガイドパイプ４４用の気・水遮蔽装置５４の上にコンテナ９１が設置され、そのコンテナ９１内にデブリ収容バスケット９１１が配置されている。このデブリ収容バスケット９１１は、不図示の入口から水流とともに燃料デブリの粉体２９ｂを取り込み、水のみをデブリ回収用ガイドパイプ４４に向けて流出させるバスケットである。

ここで、気・水遮蔽装置５４は、この場面において必要とするパイプ保持用ラム５０７とパイプ用ロータリシール５０８のみ示している。この気・水遮蔽装置５４は、ポンプ用ガイドパイプ４３用の気・水遮蔽装置５３と同様、図１１に示す気・水遮蔽装置５０Ａの構造を備えたものであっても構わない。

ポンプ用ガイドパイプ４３用の気・水遮蔽装置５３とコンテナ９１との間が水流ガイドパイプ９４で接続されている。その水流ガイドパイプ９４の途中には、その水流ガイドパイプ９４を開閉するバルブ９５が配置されている。

また、ここには、もう１つのコンテナ９２も用意されている。気・水遮蔽装置５４の上に設置されたコンテナ９１の中に置かれたデブリ収容バスケット９１１には、以下に説明するようにして燃料デブリの粉体２９ｂ（図２１参照）が捕集される。この粉体２９ｂが捕集されたデブリ収容バスケット９１１は、テレスコピックキャッチャ１１２で取り出され、もう１つのコンテナ９２に収容される。このコンテナ９２は放射線防護用のコンテナである。デブリ収容バスケット９１１は、このコンテナ９２に収容された後、そのコンテナ９２ごと水槽１０から取り出されて、図１に示す格納コンテナ８５に一時保管される。

図２１は、ここで説明している別例における、破砕した燃料デブリ回収時における圧力容器底部の様子を示した模式図である。

ここでは、ポンプ用ガイドパイプ４３の下部に揚水ポンプ３８１が配置されている。この揚水ポンプ３７は、前述のポンプ３８と同様、ポンプ用ガイドパイプ４３内を吊り降ろされたものである。このポンプ用ガイドパイプ４３の下部には、開口４３１で代表的に示すような、破砕された燃料デブリの粉体２９ｂを巻き込んだ水が入り込み易いような工夫がなされている。この揚水ポンプ３８１を作動させると、圧力容器２１に溜まっている水がポンプ用ガイドパイプ４３内を上昇する。このとき、燃料デブリの粉体２９ｂを水流に乗せて一緒に上昇させる。上昇した水流は、図２０に示すコンテナ９１に導かれ、デブリ収容バスケット９１１に捕集される。粉体２９ｂが捕集された後の水は、デブリ回収用ガイドパイプ４４を経由して圧力容器２１内に戻される。このデブリ回収用ガイドパイプ４４から流出した水によっても、燃料デブリの粉体２９ｂが水中に巻き上げられる。

ここで、この別例においても、前述の実施形態に合わせて同一の名前を用いているが、この別例におけるポンプ用ガイドパイプ４３は、揚水用ガイドパイプと称してもよく、デブリ回収用ガイドパイプ４４は、戻り流用ガイドパイプと称してもよい役割を担っている。

図２２，図２３は、ここで説明している別例における、破砕した燃料デブリの小片を回収する際の、それぞれ水槽内の様子、圧力容器底部の様子を示した模式図である。

ここでは、図２２に示すように、気・水遮蔽装置５４の上に置かれたコンテナ９１の蓋９１ａが開かれ、テレスコピックキャッチャ１１２がそのコンテナ９１および気・水遮蔽装置５４を経由してデブリ回収用ガイドパイプ４４内に挿入されている。このテレスコピックキャッチャ１１２は、図２３に示すように圧力容器２１の底部にある破砕後の燃料デブリの小片２９ａを把持して、水槽１０内に運び上げる。そしてその運び上げられた小片２９ａは、テレスコピックキャッチャ１１２により、水槽１０内に別に用意した、放射線防護機能を備えたコンテナ９２に収容される。小片２９ａを収容したコンテナ９２は、そのコンテナ９２ごと水槽から取り出されて、図１に示す格納コンテナ８５に一時保管される。

図２０〜図２３を参照して説明した別例においても、前述の、図１５〜図１９を参照して説明した例の場合と同様、設備の変更なく、同一の設備で燃料デブリの粉体２９ｂと小片２９ａとの双方を回収することができる。

これまでは圧力容器２１の底部に堆積している燃料デブリ１９の回収方法を中心に説明してきたが、次に、コンクリートペデスタル２２の底部に堆積している燃料デブリ２９の回収方法の一例について説明する。

コンクリートペデスタル２２の底部に堆積している燃料デブリ２９を回収するにあたっては、ここでは、圧力容器２１の底部に堆積していた燃料デブリ２９を除去した後、圧力容器２１自体の底が開削される。

図２４は、圧力容器の底部の開削時の、その底部を示した模式図である。

また、図２５は、開削中の圧力容器の底を上方向から見て示した図、図２６は図２５における矢印Ｘ−Ｘに沿う拡大断面図である。

ここでは、圧力容器２１内の燃料デブリを除去した後、圧力容器２１自体の底にＣＯ_２レーザ光Ｌが照射され、圧力容器２１の底に開口が形成される。

圧力容器２１の底を開削するにあたっては、円環状の穴２１２（図２５参照）が開けられる。このとき、可撓性ガイドパイプ４１を円を描くように移動させる。

この円環状の穴２１２は、図２６に示すように最初は幅広に抉られ、徐々に狭幅に深く抉られて最終的に貫通する形状となっている。

このようにして円環状の穴２１２が貫通すると、圧力容器２１の切断された底部が下のコンクリートペデスタル２２内に落下し、その圧力容器２１の底に開口が形成される。

なお、圧力容器２１の底に一部でも穴が開くと、その穴から下に水が漏れることになる。ただし、前述の通り、ＣＯ_２レーザ光による開削の際は冷却のために水を流し続けているため、圧力容器２１の底に向かって照射されるＣＯ_２レーザ光の通路上に水を満たしておくことは可能である。あるいは底に開いた穴からの大きな水漏れを抑えるようにある程度のシールを施しながら開削作業を進めてもよいし、デブリ回収パイプ内にセメント注入パイプを挿入して水漏箇所まで導き、セメンチングにより塞いでもよい。また、他のパイプ、例えば、デブリ回収用ガイドパイプ等からも水を供給しながら開削作業を行ってもよい。

コンクリートペデスタル２２に落下した圧力容器２１の底部は、細かく切断あるいは破砕され、燃料デブリと同様な方法で除去される。

次に圧力容器２１の底部の開削方法の別例を説明する。

図２７は、別例における、圧力容器の底部の開削時の底部を示した模式図である。

ここでも、圧力容器２１内の燃料デブリを除去した後、圧力容器２１自体の底にＣＯ_２レーザ光Ｌが照射され、圧力容器２１の底に開口が形成される。ただし、この別例の場合、この開口を形成するにあたっては、先ずは底の中央に穴２１１が開けられ、その穴２１１に落下防止部材９９が挿入される。

ここで、ＣＯ_２レーザ光Ｌを伝送する伝送ライン７１（図８参照）の先端のレーザ照射ノズル７２は、ＣＯ_２レーザ光Ｌを照射する向きを変更することができる構成を有する。したがって、この図２７に示すように、圧力容器２１の底の中央（ドライビングパイプ４１の真下）にもＣＯ_２レーザ光Ｌを照射して、その部分を破砕することができる。

落下防止部材９９は、ワイヤ９８により上から吊り下げられ、ドライビングパイプ４１に案内させて吊り降ろされたものである。ドライビングパイプ４１の下端は、本実施形態では下段の指示装置６０で終端しているが、落下防止部材９９の案内のために必要であれば、圧力容器２１の底近くまで延びていてもよい。

次いで、その中央の穴２１１を取り巻くように円環状の穴２１２（図２５参照）が開けられる。このときは、可撓性ガイドパイプ４１を円を描くように移動させる。

中央の穴２１１および円環状の穴２１２は、図２４〜図２６を参照した例と同様に、最初は幅広に抉られ、徐々に狭幅に深く抉られて最終的に貫通する形状となっている。

このようにして円環状の穴２１２が貫通すると、ワイヤ９８により、圧力容器２１の切断された底部が引き上げられ、その圧力容器２１に、下のコンクリートペデスタル２２の内部に通じる開口が形成される。切断された底部を引き上げるにあたり、デブリ回収システム１が邪魔になるときは、そのデブリ回収システム１が図３〜図５を参照して説明したデブリ回収システム１の設置手順とは逆の手順で一旦引き上げられる。

なお、この別例においても、圧力容器２１の底に穴が開くと、その穴から下に水が漏れることになるが、その水漏れに対する対策は、図２４〜図２６を参照して説明した例と同一である。

なお、ここでは、圧力容器２１の底にＣＯ_２レーザ光を照射して開削する例を２例説明したが、圧力容器２１の底の開削にあたっては、ＣＯ_２レーザ光を用いるのではなく、例えば、可撓性ガイドパイプ４２を利用して、圧力容器２１の底に機械的なエネルギーを加える装置を差し込んで開削してもよい。

図２８は、圧力容器底部を開削した後のコンクリートペデスタル底部に堆積した燃料デブリ回収時の様子を示した模式図である。

ここでは、支持装置６０が再配置され、かつパイプ長が延長されたことを除き、圧力容器２１の底部に堆積した燃料デブリの除去の場合と同じ方法で、コンクリートペデスタル２２の底部に堆積した燃料デブリ２９が回収される。

なお、ここでは、圧力容器２１の底部に堆積した燃料デブリとコンクリートペデスタル２２の底部に堆積した燃料デブリとの双方を、本実施形態のデブリ回収システム１を共通に用いて回収する旨、説明したが、本実施形態の燃料デブリ回収システム１は、圧力容器２１内の燃料デブリのみを回収対象とするものであってもよい。そのときは、コンクリートペデスタル２２内の燃料デブリは、そのコンクリートペデスタル２２の横壁を斫って開口を形成し、そこから回収するなど、全く別異の方法で回収してもよい。

図２９は、燃料デブリ回収システムの第２例を示した図である。

ここでは、図１において付した符号と同一の符号を付して示し、ここでは前述した第１例の燃料デブリ回収システムとの相違点のみ説明する。

この図２９には、図１に示す燃料デブリ回収システムにさらに、耐放射線カメラガイドパイプ４５と、その耐放射線カメラガイドパイプ４５用の気・水遮蔽装置５５と、その耐放射線カメラガイドパイプ４５に案内されて圧力容器２１内に吊り下げられた耐放射線カメラ４９が示されている。この耐放射線カメラ４９は、圧力容器２１の底部の様子やそこに堆積した燃料デブリ２９の様子を写し出すカメラである。耐放射線カメラガイドパイプ４５は、前述したＣＯ_２レーザ光を伝送する伝送ライン７１（図８参照）を案内する可撓性ガイドパイプ４２と同様のパイプである。したがってその耐放射線カメラガイドパイプ４５用の気・水遮蔽装置５５も可撓性ガイドパイプ４２用の気・水遮蔽装置５２と同じく、図１３に示すタイプの気・水遮蔽装置５０Ｃが使用されている。

なお、ここでは図示を省略したが、上段の支持装置６０には、耐放射線カメラガイドパイプ４５を半径方向に移動させるポジショナが備えられている。また、この耐放射線カメラガイドパイプ４５には、耐放射線カメラ４９自体のみでなく、その耐放射線カメラ４９の姿勢や組みを制御するための設備も通過している。

ここでは、耐放射線カメラガイドパイプ４５について説明したが、他の目的の様々なパイプ、例えば圧力容器内の水位計測用のメジャーを挿し込むためのパイプや水Ｗや燃料デブリ２９の成分を分析するための分析器を案内するためのパイプなどを設置してもよい。

図３０は、燃料デブリ回収システムの第３例を示した図である。

この第３例においても、前述の第１例および第２例を説明する各図面において付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。

図３０に示す燃料デブリ回収システム１には、前述の第１例（図１参照）および第２例（図２９参照）に備えられていた支持装置６０は備えられていない。したがってそれに付随するドライビングパイプ４１、ドライビングパイプ４１用の気・水遮蔽装置５１、モータ３３、および回転駆動装置３４も備えられていない。この図３０には、それに代わり、１つには、可撓性ガイドパイプ４２の先端部に接続された２本のワイヤ９０１ａ，９０１ｂと、それらのワイヤ９０１ａ，９０１ｂの長さを制御するワイヤ制御装置９０３ａ，９０３ｂが備えられている。また、この図３０には、デブリ回収用ガイドパイプ４４の先端部に接続された２本のワイヤ９０２ａ，９０２ｂと、それらのワイヤ９０２ａ，９０２ｂの長さを制御するワイヤ制御装置９０４ａ，９０４ｂが備えられている。これら合計４本のワイヤ９０１ａ，９０１ｂ；９０２ａ，９０２ｂは、水槽１０の肉厚内に設けられた通路を通って水槽１０の上部に延び、それぞれワイヤ制御装置９０３ａ，９０３ｂ；９０４ａ，９０４ｂに接続されている。ワイヤ制御装置９０３ａ，９０３ｂにより、可撓性ガイドパイプ４２に接続された２本のワイヤ９０１ａ，９０１ｂの長さが制御されると、それらのワイヤ９０１ａ，９０１ｂの長さに応じて可撓性ガイドパイプ４２が撓んでその先端部が移動する。したがって、水槽１０の回転と、可撓性ガイドパイプ４２の撓みによるその先端部の移動とにより、ＣＯ_２レーザ光Ｌを広い領域に亘って照射することができる。

また、これと同様に、デブリ回収用ガイドパイプ４４も、ワイヤ９０２ａ，９０２ｂの長さに応じて撓んでその先端部が移動し、その移動と水槽１０の回転とにより、その先端を広い領域内の任意の位置に向けることができる。なお、ポンプ用ガイドパイプ４３についても同様な構造により撓ませてもよい。あるいはポンプ用ガイドパイプ４３とデブリ回収用ガイドパイプ４４と下部で相互に連結して一緒に撓ませてもよい。

このように、この図３０に示す第３例の場合、図１等に示す支持装置６０に代わる、パイプ先端の位置制御システムが備えられている。

図３１は、図３０に示す第３例の燃料デブリ回収システムにおける、圧力容器底部の様子を示した模式図である。この図３１は、第１例における図１６に対応する図である。

第１例の場合、図１６に示すように、気・水遮断バルブ６６１，６６２は、支持装置６０上に置かれている。これに対し、ここで説明している第３例の場合は、支持装置は備えられておらず、このため、ポンプ用ガイドパイプ４３およびデブリ回収用ガイドパイプ４４自体にバルブ支持部９０５，９０６が固定され、気・水遮断バルブ６６１，６６２は、それらのバルブ支持部９０５，９０６に支持されている。この図３１におけるその他の点は、図１６と同様であり、説明は省略する。

図３２は、乾燥状態の圧力容器内の燃料デブリの回収方法の一例を示した図である。この図３２は、圧力容器２１内に水が溜まっていることを前提とした図１６に対応する図である。

図１６では、ポンプ用ガイドパイプ４３から、水流を発生させるポンプ３８が吊り下げられているが、この図３２では、気流を発生させるファン３８２が吊り下ろされている。このファン３８２は、本発明にいう動力源の一例に相当する。ファン３８２が作動すると、図１６における水流と同様に、ここでは気流（風）が発生し、燃料デブリの粉体２９ｂは、その風に巻き上げられる。その風は、バスケット３９を経由して流れるように、補修装置８０で風向きが制御されている。ファン８２により生じた気流は、バスケット３９を通過する。図示の矢印に沿う循環路上を循環し燃料デブリの粉体２９ｂがバスケット３９に捕集される。

なお、ここでは、捕集装置８０の構成要素として図１６において付した符号と同一の符号を付しているが、圧力容器２１の底部に水が溜まっている場合と同一の捕集装置８０である必要はなく、気流による捕集に適した装置が採用されている。

ここでは、水槽１０の回転と支持装置６０あるいはワイヤ９０１ａ，９０１ｂ，９０２ａ，９０２ｂでパイプの位置を調整する例について説明したが、本発明は、パイプの位置調整方法の如何を問うものではない。あるいは、特別な位置調整機構を設けることなく、特定の狭い領域内の燃料デブリの破砕体を回収するシステムであってもよい。あるいは、多数本のパイプを垂下させ、それら多数本のパイプを、破砕体の回収領域によって使い分けてもよい。

また、ここでは、原子炉２の上に水槽１０が配置されているシステムについて説明したが、水槽１０は必ずしも必要ではなく、水槽１０以外の手段で放射線防護を行なってもよい。

さらに、ここでは破砕装置として燃料デブリ２９にＣＯ_２レーザ光を照射する装置について説明したが、本発明は、必ずしもＣＯ_２レーザ光を用いることに限定するものではない。ただし、水に浸った燃料デブリ２９をレーザ光を用いて破砕するときは、波長２．０μｍ以上のレーザ光を用いることが好適である。

あるいは、レーザ光を離れ、本発明で燃料デブリ２９に機械的なエネルギーを与えて破砕する破砕装置を採用してもよい。

１ 燃料デブリ回収システム
２ 原子炉
１０ 水槽
１１ 台座
１２ ボールベアリング
１３，３２ ギア
２１ 圧力容器
２２ コンクリートペデスタル
２９ 燃料デブリ
２９ａ 小片
２９ｂ 粉体
３１，３３ モータ
３５ 換気設備、隔壁
３６ 隔壁
３７ スライディングドア
３８ ポンプ
３９ デブリ回収バスケット
４１ ドライビングパイプ
４２ 可撓性ガイドパイプ
４３ ポンプ用ガイドパイプ
４４ デブリ回収用ガイドパイプ
４５ 耐放射線カメラガイドパイプ
４９ 耐放射線カメラ
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５１〜５５ 気・水遮蔽装置
６０ 支持装置
６１ 固定リング
６２ 回転支持体
７０ レーザ発振器
７１ 伝送ライン
７２ レーザ照射ノズル
８０ 捕集装置
８１ 搬送装置
８２ ポンプケーブル
８３ ポンプケーブルリール
８４ ワイヤラインホイスト
８５ 格納コンテナ
９１，９２ コンテナ
９４ 水流ガイドパイプ
９５ バルブ
９８ ワイヤ
９９ 落下防止部材
１００ 懸架装置
１０１，１０２ 把持部
１１１ ワイヤラインキャッチャ
１１２ テレスコピックキャッチャ
３８１ 揚水ポンプ
３８２ ファン
３９１ 鉛の筒
５０１ パイプ締付装置
５０２，５０７ パイプ保持用ラム
５０３，５０４ 圧潰用ラム
５０５，５０６ シール用ラム
５０８ パイプ用ロータリーシール
６１１ アーム
６１１，６６２ 気・水遮断バルブ
６３１，６３２，６３３ 通路
６５１〜６５３ ポジショナ
６５１，６５２ 気・水遮蔽バルブ
７１１ 外筒
７１１ａ 曲がり部
７１２ レーザ伝送管
７１３ 支持部材
７１４ 結合光学系
８０１ 水流ガイドパイプ
９０１ａ，９０１ｂ，９０２ａ，９０２ｂ ワイヤ
９０３ａ，９０３ｂ，９０４ａ，９０４ｂ ワイヤ制御装置
９０５，９０６ バルブ支持部
９１１ デブリ収容バスケット

Claims (7)

1. 原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された該燃料デブリの破砕体を回収する破砕体回収方法であって、
   前記破砕体に向けて第１のパイプおよび第２のパイプを垂下させ、
   前記第１のパイプに案内させて、前記破砕体を取り巻く流体に流れを生じさせる動力源を吊り下ろすとともに、前記破砕体のうちの前記流体に混入して流れる破砕粉を捕集するバスケットを前記第２のパイプに案内させて吊り下ろし、
   前記動力源を作動させることにより前記破砕体を取り巻く流体に前記破砕粉を巻き込んで前記バスケットに導く流れを生じさせて、該破砕粉を該バスケットに捕集させ、
   前記バスケットを前記第２のパイプに案内させて引き上げることを特徴とする破砕体回収方法。
2. 原子炉内に堆積した燃料デブリの破砕により生成された該燃料デブリの破砕体を回収する破砕体回収方法であって、
   前記破砕体に向けて垂下させる第１のパイプおよび第２のパイプの上部に、前記前記破砕体のうちの、該第１のパイプおよび該第２のパイプを垂下させた先に堆積している該破砕体を取り巻く流体に混入して流れる破砕粉を捕集する捕集部を備えて該第１のパイプから第２のパイプへと受け渡す流体流路を設置し、
   前記第１のパイプおよび前記第２のパイプを前記破砕体に向けて垂下させ、
   前記第１のパイプに案内させて、前記破砕体を取り巻く流体を該第１のパイプ内に汲み上げる動力源を吊り下ろし、
   前記動力源を作動させることにより、前記破砕体を取り巻く流体に前記破砕粉を巻き込み該流体を前記第１のパイプ内に取り込んで上昇させ、該流体を前記捕集部を経由させることにより該破砕粉を該捕集部に捕集させ、該流体を前記第２のパイプに導いて該破砕体の堆積部に還流させることを特徴とする破砕体回収方法。
3. 前記第１のパイプおよび前記第２のパイプの垂下に先立って、前記動力源を作動させることにより生じた前記流体の流れを、該流体に前記破砕粉を巻き込んで前記バスケットに導くように誘導するデブリ捕集装置を、前記第１のパイプおよび前記第２のパイプの下端部に設置し、
   前記第１のパイプおよび前記第２のパイプの垂下にあたっては、該第１のパイプおよび該第２のパイプを、前記デブリ捕集装置とともに垂下させることを特徴とする請求項１記載の破砕体回収方法。
4. 前記第１のパイプおよび前記第２のパイプの垂下に先立って、該第１のパイプおよび該第２のパイプの途中において該第１のパイプおよび該第２のパイプそれぞれを開放自在に閉鎖し該第１のパイプおよび該第２のパイプそれぞれを通過する気体および水の流れを遮断する第１の気・水遮断バルブおよび第２の気・水遮断バルブを設置し、
   前記第１のパイプおよび前記第２のパイプの垂下にあたっては、該第１のパイプおよび第２のパイプを、前記第１の気・水遮断バルブおよび前記第２の気・水遮断バルブとともに垂下させることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の破砕体回収方法。
5. 前記破砕体のうちの、前記流体の流れへの巻込みを免れるサイズの小片を把持するマニピュレータを、前記第１のパイプおよび前記第２のパイプのうちのいずれかのパイプに送り込み、
   前記マニピュレータに前記小片を把持させ、
   前記小片をに把持した状態の前記マニピュレータを、該マニピュレータを送り込んだパイプに案内させながら引き上げることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の破砕体回収方法。
6. 原子炉上部に、底に前記第１のパイプおよび前記第２のパイプをそれぞれ通過させる第１の貫通孔および第２の貫通孔が形成されるとともに、底部に該第１の貫通孔および該第２の貫通孔それぞれに連通するように設置され、該第１のパイプおよび該第２のパイプそれぞれを通過させ該第１のパイプおよび該第２のパイプそれぞれを囲繞して該第１のパイプおよび該第２のパイプそれぞれの周りからの気体および水の洩れを防止する第１の気・水遮断装置および第２の気・水遮断装置を備えた水槽を設置し、
   前記第１のパイプおよび前記第２のパイプの垂下にあたっては、前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔それぞれを通過させた該第１のパイプおよび該第２のパイプを垂下させることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の破砕体回収方法。
7. 鉛直方向に延びる回転中心線の周りに回転自在であって、前記第１のパイプおよび前記第２のパイプをさらに下方へと通過させる通路を有し、さらに、該通路を通過した該第１のパイプおよび該第２のパイプのうちの少なくとも該第２のパイプを半径方向に移動させる移動機構を備えた支持装置を設置し、
   前記第１のパイプおよび第２のパイプの垂下にあたっては、前記通路を通過させた該第１のパイプおよび該第２のパイプを垂下させることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項記載の破砕体回収方法。

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