JP2016114486A - 燃料デブリの回収方法及び回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冠水工法が採用できない場合であっても放射線や放射性物質の漏洩を防止しつつ燃料デブリを容易に回収することができる、燃料デブリの回収方法及び回収装置を提供する。【解決手段】原子炉ウェル１３上に開閉扉２１を有する遮蔽ポート２を設置する遮蔽ポート設置工程と、遮蔽ポート２を囲うように少なくとも一つの遮蔽扉３１を有する遮蔽室３を設置する遮蔽室設置工程と、を備え、開閉扉２１及び遮蔽扉３１のいずれか一方を閉鎖した状態で燃料デブリＸの回収を行うようにした。【選択図】図５

Description

本発明は、燃料デブリの回収方法及び回収装置に関し、特に、原子炉圧力容器及び原子炉格納容器内で固化した燃料デブリの回収に適した燃料デブリの回収方法及び回収装置に関する。

「燃料デブリ」とは、原子炉燃料が原子炉内でデブリ化した核燃料物質であり、冷却材の喪失により原子炉燃料が溶融して原子炉構造材や制御棒等とともに冷えて固化したものである。燃料デブリが発生した場合、燃料デブリは原子炉圧力容器（RPV：Reactor Pressure Vessel）や原子炉格納容器（PCV：Primary Containment Vessel）内に存在しているものと考えられる。

燃料デブリが発生している原子炉を廃炉にする際には、外部環境の放射能汚染を防止する観点から、燃料デブリを事前に回収することが重要である。燃料デブリの回収方法には、燃料デブリを冠水させた状態で取り出す方法（冠水工法）が知られている。この冠水工法によれば、水の遮断効果によって作業員の被曝や外部環境への放射能汚染を低減することができる。

しかしながら、ＲＰＶやＰＣＶに穴が空いていたりクラックが生じたりしている場合には、この穴やクラックを塞いでシールしなければならない。また、燃料デブリが存在している原子炉では、作業員が内部に入ることが困難であり、穴やクラックの位置を特定したり、穴やクラックを塞いだりする作業を行うことは難しい。したがって、冠水工法を採用せずに燃料デブリを回収することができる代替工法が望まれている。

例えば、特許文献１に記載された発明は、水に替えて放射線遮蔽材を封入した中空体を原子炉格納容器内に充填し、原子炉ウェルの上方にボーリング装置を配置して、前記中空体が充填された部分にボーリング装置により回転されるカッターを挿入して原子炉部品及び燃料デブリの切削を行い、これらの切削片を燃料貯蔵プールに配置された回収容器に吸引して封入するようにしている。

また、特許文献２に記載された発明は、原子炉建屋に開口部を形成し、該開口部から破砕等の処理を行うアクセス装置をＰＣＶの側面部における生体遮蔽体の外部に移動させ、該アクセス装置からＰＣＶの内部に破砕手段等を挿入し、燃料デブリを破砕した後、気中で回収するようにしている。かかる発明によれば、燃料デブリが存在している場所の近くにアクセス装置を配置することができ、作業時間を短縮することができる。

特開２０１４−１０９４４４号公報 特開２０１４−０７０９４６号公報

上述した特許文献１に記載された方法では、中空体を充填した部分にカッターを上下方向に挿入して燃料デブリの切削及び吸引を行っていることから、カッターを挿入し難い、中空体が破損してしまう、燃料デブリを全て回収するにはカッターの抜き差しを複数回繰り返さなければならない、燃料デブリはボーリング装置の位置から２０〜３０ｍ程度の深さの位置に存在しており切削片の吸引に膨大な吸引力と電力を要する等の問題を有している。また、特許文献２に記載された方法では、原子炉建屋は１〜２ｍ程度の厚さを有するコンクリート製の頑強な構造材により構成されており、開口部を形成する作業に労力を有する、原子炉建屋内部が汚染されていた場合には粉塵等の放射性物質が外部に漏洩する可能性がある等の問題を有している。

本発明は、かかる問題点に鑑み創案されたものであり、冠水工法が採用できない場合であっても放射線や放射性物質の漏洩を防止しつつ燃料デブリを容易に回収することができる、燃料デブリの回収方法及び回収装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、原子炉圧力容器又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリの回収方法において、原子炉ウェル上に開閉扉を有する遮蔽ポートを設置する遮蔽ポート設置工程と、前記遮蔽ポートを囲うように少なくとも一つの遮蔽扉を有する遮蔽室を設置する遮蔽室設置工程と、を備え、前記開閉扉及び前記遮蔽扉のいずれか一方を閉鎖した状態で前記燃料デブリの回収を行うようにした、ことを特徴とする燃料デブリの回収方法が提供される。

前記回収方法は、前記燃料デブリの回収作業を行う回収手段を昇降可能に支持する懸垂手段を前記遮蔽ポートの上方に配置する懸垂手段配置工程と、前記遮蔽扉を閉鎖し前記開閉扉を開放した状態で前記懸垂手段から前記回収手段を前記原子炉圧力容器内に下降させて前記燃料デブリの回収作業を行う回収工程と、を備えていてもよい。

さらに、前記回収方法は、前記原子炉ウェルの上方に荷役手段を配置する荷役手段配置工程を備え、前記荷役手段は、前記懸垂手段の配置に使用されてもよいし、前記回収手段により回収した燃料デブリの前記遮蔽室への移動に使用されてもよい。

また、前記回収方法は、前記遮蔽室と連通可能な補助遮蔽室を設置する補助遮蔽室設置工程を備えていてもよい。

前記遮蔽ポート設置工程は、前記原子炉ウェルを封止する遮蔽プラグ上に前記遮蔽ポートを設置する工程であり、前記遮蔽室設置工程後に前記遮蔽プラグに開口部を形成する開口部形成工程を備えていてもよい。

原子炉圧力容器又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリの回収装置において、原子炉ウェル上に設置され開閉扉を有する遮蔽ポートと、前記遮蔽ポートを囲うように配置され少なくとも一つの遮蔽扉を有する遮蔽室と、を備え、前記開閉扉及び前記遮蔽扉のいずれか一方を閉鎖した状態で前記燃料デブリを回収するようにした、ことを特徴とする燃料デブリの回収装置が提供される。

前記回収装置は、前記燃料デブリの回収作業を行う回収手段と、前記回収手段を昇降可能に支持する懸垂手段と、を備えていてもよい。

さらに、前記回収装置は、前記懸垂手段の配置又は前記回収手段により回収した燃料デブリの前記遮蔽室への移動に使用可能な荷役手段を備えていてもよい。

また、前記回収装置は、前記遮蔽室と連通可能な補助遮蔽室を備えていてもよい。

上述した本発明に係る燃料デブリの回収方法及び回収装置によれば、開閉扉を有する遮蔽ポート及び遮蔽扉を有する遮蔽室を設置することにより、開閉扉及び遮蔽扉のいずれか一方を閉鎖しておくことによりエアロック構造を形成することができる。したがって、遮蔽室内で開閉扉を開放して原子炉圧力容器内部へのアクセスルートを確保した場合であっても、遮蔽室の遮蔽扉を閉鎖しておくことにより、放射線や放射性物質の漏洩を防止することができる。また、遮蔽室の遮蔽扉を開放する場合には、遮蔽ポートの開閉扉を封鎖しておくことにより、原子炉ウェルからの放射線や放射性物質の漏洩を防止することができる。すなわち、本発明によれば、冠水工法が採用できない場合であっても放射線や放射性物質の漏洩を防止しつつ燃料デブリを回収することができる。

燃料デブリが発生した状態の原子炉を示す概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は遮蔽プラグ撤去工程、（ｂ）は遮蔽プラグ固定工程、（ｃ）は遮蔽ポート設置工程、である。 本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は遮蔽室設置工程、（ｂ）は荷役手段配置工程、（ｃ）は開口部形成工程、である。 本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は懸垂手段搬送工程、（ｂ）は懸垂手段配置工程、（ｃ）は遮蔽ポート開放工程、である。 原子炉圧力容器内の燃料デブリの回収工程である。 原子炉格納容器内の燃料デブリの回収工程である。 本発明の第二実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は補助遮蔽室設置工程、（ｂ）は搬送工程、（ｃ）は保守工程、である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図７（ｃ）を用いて説明する。ここで、図１は、燃料デブリが発生した状態の原子炉を示す概略構成図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は遮蔽プラグ撤去工程、（ｂ）は遮蔽プラグ固定工程、（ｃ）は遮蔽ポート設置工程、である。図３は、本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は遮蔽室設置工程、（ｂ）は荷役手段配置工程、（ｃ）は開口部形成工程、である。図４は、本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は懸垂手段搬送工程、（ｂ）は懸垂手段配置工程、（ｃ）は遮蔽ポート開放工程、である。図５は、原子炉圧力容器内の燃料デブリの回収工程である。図６は、原子炉格納容器内の燃料デブリの回収工程である。

本発明の第一実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法は、原子炉圧力容器１１又は原子炉格納容器１２内で固化した燃料デブリＸの回収方法であって、原子炉ウェル１３上に開閉扉２１を有する遮蔽ポート２を設置する遮蔽ポート設置工程と、遮蔽ポート２を囲うように少なくとも一つの遮蔽扉３１を有する遮蔽室３を設置する遮蔽室設置工程と、を備え、開閉扉２１及び遮蔽扉３１のいずれか一方を閉鎖した状態で燃料デブリＸの回収を行うようにしたものである。

また、本実施形態に係る回収方法は、燃料デブリＸの回収作業を行う回収手段８を昇降可能に支持する懸垂手段７を遮蔽ポート２の上方に配置する懸垂手段配置工程と、遮蔽扉３１を閉鎖し開閉扉２１を開放した状態で懸垂手段７から回収手段８を原子炉圧力容器１１内に下降させて燃料デブリＸの回収作業を行う回収工程と、を備えていてもよい。さらに、本実施形態に係る回収方法は、原子炉ウェル１３の上方に荷役手段６を配置する荷役手段配置工程を備え、荷役手段６を懸垂手段７の配置又は回収手段８により回収した燃料デブリＸの遮蔽室３への移動に使用するようにしてもよい。

図１に示した原子炉は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）の概略構成図である。原子炉圧力容器１１は、炉心を収容する容器であって、高温・高圧に耐え得る鋼鉄製の容器である。原子炉格納容器１２は、原子炉圧力容器１１等の主要設備を格納する容器であって、密閉性・耐圧性の高い鋼鉄製又はコンクリート製の容器である。原子炉圧力容器１１及び原子炉格納容器１２は、コンクリート製の原子炉建屋１内に格納されている。原子炉建屋１は原子炉の事故時に放射性物質の漏洩を防止する役割を有しており、燃料ペレット、燃料被覆管、原子炉圧力容器１１、原子炉格納容器１２及び原子炉建屋１により構成される五重の障壁の一つである。

原子炉建屋１内は、複数の区画された空間が形成されており、この区画空間には原子炉格納容器１２の下部に環状に配置された圧力抑制プール１５、使用済み燃料を貯蔵する燃料貯蔵プール１６、メンテナンス時等に機器を仮置きする機器仮置プール１７等が配置されている。なお、図１では、制御棒や冷却系の詳細については図を省略してある。また、原子炉建屋１は、図示した構成に限定されるものではない。

原子炉格納容器１２内の底部には、原子炉圧力容器１１を支持する円筒形状のペデスタル１８が形成されており、ペデスタル１８の内部には制御棒駆動機構（図示せず）が配置されている。ペデスタル１８の上部には、原子炉圧力容器１１を囲う円筒形状のγ線遮蔽体１９が配置されている。原子炉格納容器１２の頂部には、原子炉格納容器１２を密閉状態に封止するドライウェルヘッド１２ａが配置されている。また、原子炉圧力容器１１の頂部には、原子炉圧力容器１１を密閉状態に封止する上蓋１１ａが配置されている。

また、ドライウェルヘッド１２ａの上方に形成された縦穴は、原子炉ウェル１３と呼ばれており、遮蔽プラグ１４によって封止されている。遮蔽プラグ１４は、例えば、コンクリート製の三枚の円板によって構成されている。最上層の遮蔽プラグ１４ａは最も径が大きく、中間層の遮蔽プラグ１４ｂは最上層の遮蔽プラグ１４ａよりも径が小さく、最下層の遮蔽プラグ１４ｃは中間層の遮蔽プラグ１４ｂよりも径が小さくなるように形成されている。なお、これらの遮蔽プラグ１４は、重量物であることから、幅方向に複数に分割されている場合もある。

遮蔽プラグ１４、燃料貯蔵プール１６、機器仮置プール１７の上面には、作業用の床であるオペレーションフロア１ａが形成されている。また、原子炉建屋１の上部には、機器搬送用の天井クレーン１ｂが設置されている。

炉心溶融等の事故が生じた場合には、冷却材の喪失により原子炉燃料が溶融して原子炉構造材や制御棒等とともに冷えて固化し、燃料デブリＸと化すことがある。燃料デブリＸは、例えば、図示したように、原子炉圧力容器１１や原子炉格納容器１２内に存在しているものと考えられる。このように、燃料デブリＸが発生している原子炉を廃炉にする際には、外部環境の放射能汚染を防止する観点から、燃料デブリＸを事前に回収することが重要である。

遮蔽ポート設置工程は、例えば、原子炉ウェル１３を封止する遮蔽プラグ１４上に遮蔽ポート２を設置する工程であり、遮蔽室設置工程後に遮蔽プラグ１４に開口部４を形成する開口部形成工程を備えている。遮蔽プラグ１４の上に遮蔽ポート２を設置することにより、既存設備を用いて原子炉ウェル１３を容易に遮蔽することができ、二次廃棄物の発生を抑制することができる。かかる遮蔽ポート設置工程は、具体的には、例えば、遮蔽プラグ１４の一部を撤去する遮蔽プラグ撤去工程と、残存した遮蔽プラグ１４ｃの上に固定治具５を配置して遮蔽プラグ１４ｃを固定する遮蔽プラグ固定工程と、固定治具５の上に遮蔽ポート２を配置する遮蔽ポート配置工程と、を備えている。

遮蔽プラグ撤去工程は、図２（ａ）に示したように、最上層の遮蔽プラグ１４ａ及び中間層の遮蔽プラグ１４ｂを原子炉ウェル１３の上部から撤去する工程である。これらを撤去する際には、天井クレーン１ｂを使用し、撤去した遮蔽プラグ１４ａ，１４ｂは、例えば、機器仮置プール１７内に配置される。ここでは、少なくとも最下層の遮蔽プラグ１４ｃを残存させる場合について説明しているが、遮蔽プラグ１４の撤去数は遮蔽プラグ１４の遮蔽能力に応じて任意に設定することができる。

このように、遮蔽プラグ１４の一部を撤去することにより、オペレーションフロア１ａに凹部を形成することができ、遮蔽ポート２を配置する空間を容易に形成することができる。したがって、オペレーションフロア１ａに対する遮蔽ポート２の高さを低くすることができ、遮蔽ポート２の上方に回収作業に必要な空間を十分に確保することができる。

ところで、残存する遮蔽プラグ１４（ここでは、最下層の遮蔽プラグ１４ｃ）は、運搬上の観点から幅方向に複数に分割されていることがある。この場合、遮蔽プラグ１４ｃに開口部４を形成すると、遮蔽プラグ１４ｃの中央部分は二つに分裂してしまい、原子炉ウェル１３内に落下してしまうおそれがある。最下層の遮蔽プラグ１４ｃの一部が欠落すると部分的に遮蔽能力を喪失してしまうこととなるため、遮蔽プラグ１４ｃの落下を防止する必要がある。

遮蔽プラグ固定工程は、図２（ｂ）に示したように、開口部４を形成する前に、最下層の遮蔽プラグ１４ｃを固定治具５に固定する工程である。固定治具５は、例えば、鉄骨材により形成された環状の構造体である。なお、固定治具５は、図示した構成に限定されるものではない。中間層の遮蔽プラグ１４ｂを撤去して形成された凹部に挿入された固定治具５は、ボルト等の締結具５１によって遮蔽プラグ１４ｃに接続される。

遮蔽ポート配置工程は、図２（ｃ）に示したように、開口部４を形成する前に、固定治具５の上に遮蔽ポート２を配置する工程である。遮蔽ポート２は、例えば、略円筒形状の開口部２２ａを有する本体部２２と、本体部２２の表面に形成されたレールに沿って移動可能に配置された一対の開閉扉２１と、を備えている。開口部２２ａ及び開閉扉２１は、遮蔽材によって構成されている。また、本体部２２には、開閉扉２１を移動させる駆動機構（図示せず）が配置されており、開閉扉２１は遠隔操作可能に構成されている。

上述した遮蔽ポート２の設置方法は、単なる一例であり、図示した方法に限定されるものではない。例えば、遮蔽プラグ１４の一部（例えば、遮蔽プラグ１４ａ，１４ｂ）を撤去せずに遮蔽プラグ１４ａの上に遮蔽ポート２を配置してもよい。また、原子炉ウェル１３内に鉄球や鉄砂等の遮蔽材を充填した後、全ての遮蔽プラグ１４を撤去して遮蔽ポート２を配置するようにしてもよい。なお、遮蔽ポート２は、図示した構成に限定されるものではない。

遮蔽室設置工程は、図３（ａ）に示したように、遮蔽ポート２の外周を遮蔽室３によって覆う工程である。遮蔽室３は、遠隔操作によって開閉可能な遮蔽扉３１を有し、遮蔽扉３１の閉鎖時に遮蔽室３内は気密に保持される。遮蔽扉３１及び遮蔽室３は、遮蔽材により構成されたエンクロージャであり、外部に放射線や放射性物質が漏洩しないように構成されている。なお、図３（ａ）〜図４（ｃ）に示した各図は、オペレーションフロア１ａの上面の一部（一点鎖線で囲んだ範囲）を示す平面図であり、説明の便宜上、遮蔽室３については透過した内部の状態を図示している。

遮蔽ポート２が配置された原子炉ウェル１３の両側にはレールＲが存在しており、このレールＲ上に荷役手段６が走行可能に配置される。レールＲは、既設のレールであってもよいし、新設のレールであってもよい。

荷役手段６は、例えば、門型のガントリークレーンであり、一対の脚部６１と、脚部６１間に掛け渡されたビーム６２と、ビーム６２上に移動可能に配置された複数のトロリー６３と、を備え、トロリー６３にはマニピュレータアーム６３ａや回収容器６３ｂが接続されている。脚部６１の下端にはレールＲに沿って移動可能な車輪が配置されている。マニピュレータアーム６３ａの先端には、遮蔽室３内に配置された作業用ロボット等により、任意の加工ツール（カッター、ドリル等）が着脱可能に接続される。回収容器６３ｂは、例えば、ホイストを介してトロリー６３に接続されており、ホイストにより昇降可能に構成されている。なお、荷役手段６の駆動部分は全て遠隔操作可能に構成されている。

荷役手段配置工程は、図３（ｂ）に示したように、遮蔽室３の遮蔽扉３１を開放して荷役手段６を遮蔽ポート２上に移動させる工程である。なお、図３（ａ）〜図４（ｃ）の各図において、遮蔽扉３１を閉鎖した状態を実線、遮蔽扉３１を開放した状態を一点鎖線で図示している。この荷役手段配置工程において、具体的には、荷役手段６をレールＲに沿って走行させることにより所定の位置に移動させる。本実施形態では、天井クレーン１ｂの下方に遮蔽室３を形成していることから、重量物等の搬送に天井クレーン１ｂを使用することができない。そこで、遮蔽室３内に荷役手段６を配置することにより、燃料デブリＸの回収作業に必要な機材や回収した燃料デブリＸの移動等を容易に行うことができる。

開口部形成工程は、図３（ｃ）に示したように、遮蔽室３の遮蔽扉３１を閉鎖した状態で遮蔽ポート２の開閉扉２１を開放し、残存する遮蔽プラグ１４ｃに開口部４を形成する工程である。開口部４は、例えば、荷役手段６に配置されたマニピュレータアーム６３ａ及び回収容器６３ｂを用いて形成される。開口部４を形成することにより、原子炉ウェル１３が露出するが、原子炉ウェル１３は遮蔽室３によって気密に保持されていることから、外部環境への放射線や放射性物質の漏洩を防止することができる。なお、図３（ｃ）では、説明の便宜上、開口部４を破線で図示している。

また、開口部形成工程において、開口部４を形成した後、荷役手段６に配置されたマニピュレータアーム６３ａ及び回収容器６３ｂを用いて、ドライウェルヘッド１２ａ、ＲＰＶの上部配管・サポート・保温材（図示せず）、上蓋１１ａ等の燃料デブリＸへのアクセスルート確保のための障害物を除去するようにしてもよい。

また、開口部４を形成した後又は開口部４の形成と並行して、遮蔽扉３１の近くに懸垂手段７を配置するようにしてもよい。懸垂手段７は、例えば、遮蔽室３内に配置される上部プラットホーム７１と、上部プラットホーム７１に昇降可能に配置された下部プラットホーム７２と、下部プラットホーム７２に配置された回収手段８と、を備えている（図５参照）。なお、図３（ｃ）〜図４（ｃ）の各図において、説明の便宜上、上部プラットホーム７１を灰色に塗り潰して図示している。

上部プラットホーム７１は、例えば、中心に開口部を有する環状の鉄骨構造体であり、下部プラットホーム７２は、例えば、中心に開口部を有するリング状の鉄骨材である。上部プラットホーム７１の中心開口部には、下部プラットホーム７２が挿通されており、下部プラットホーム７２の内縁部には複数の回収手段８が配置されている。なお、懸垂手段７は、図示した構成に限定されるものではない。

懸垂手段搬送工程は、図４（ａ）に示したように、遮蔽ポート２の開閉扉２１を閉鎖し遮蔽室３の遮蔽扉３１を開放した状態で、荷役手段６により懸垂手段７を把持して遮蔽室３内に移動させる工程である。このとき、マニピュレータアーム６３ａの先端には、懸垂手段７を把持可能なハンドツールを接続するようにしてもよい。

懸垂手段配置工程は、図４（ｂ）に示したように、荷役手段６により遮蔽室３内に移動させた懸垂手段７を遮蔽ポート２の上方に配置する工程である。このとき、荷役手段６を遮蔽ポート２上まで移動させ、懸垂手段７の拘束を解除することにより、懸垂手段７の上部プラットホーム７１を遮蔽室３内のオペレーションフロア１ａ上に載置する。なお、図示しないが、上部プラットホーム７１は、遮蔽ポート２上に配置された開口部を有する支持架台上に載置するようにしてもよい。

懸垂手段７を遮蔽室３内に移動させた後、遮蔽扉３１を閉鎖する。かかる処理によって、遮蔽室３を気密に保持することができる。そして、図５に示した回収工程に移行する際には、図４（ｃ）に示したように、遮蔽扉３１を閉鎖した状態で遮蔽ポート２の開閉扉２１を開放する。上述したように、荷役手段６を用いて燃料デブリＸまでのアクセスルートを既に確保している場合には、遮蔽ポート２の開閉扉２１を開放することにより開口部４を介して燃料デブリＸを臨み見ることができる。なお、懸垂手段７に支持された回収手段８を用いて、燃料デブリＸまでのアクセスルートを確保するための障害物の全部又は一部を除去するようにしてもよい。

回収工程は、図５及び図６に示したように、回収手段８を原子炉圧力容器１１又は原子炉格納容器１２内に下降させて燃料デブリＸを回収する工程である。具体的には、上部プラットホーム７１から下部プラットホーム７２を下降させて、原子炉圧力容器１１内に下部プラットホーム７２を進入させ、燃料デブリＸを回収可能な位置まで移動させる。下部プラットホーム７２には、回収手段８や監視手段９が配置されており、下部プラットホーム７２を所定の位置まで下降させることにより、燃料デブリＸの回収作業を容易に行うことができる。

回収手段８は、例えば、下部プラットホーム７２に固定されたマニピュレータアームの先端に回収作業に適した加工ツールを接続したものである。加工ツールは、例えば、燃料デブリＸを切削、破砕、粉砕等によって切片に分離するカッターやドリルであってもよいし、燃料デブリＸを切削、破砕、粉砕等によって切片に分離しつつ切片を掬い取ることができるショベル形状のものであってもよい。また、複数のマニピュレータアームの先端に同一の加工ツールを接続してもよいし、用途に応じて異なる加工ツールを接続するようにしてもよい。

そして、回収手段８により掬い取られた燃料デブリＸの切片は、荷役手段６から原子炉圧力容器１１内に下降された回収容器６３ｂを用いて遮蔽室３内に移動される。このように、回収手段８と回収容器６３ｂとを別々に昇降できるようにすることにより、回収容器６３ｂが満杯になった場合に、回収容器６３ｂのみを遮蔽室３まで移動させて、燃料デブリＸの切片を遮蔽室３内の回収ボックス等に移載し、再び回収容器６３ｂを作業場所まで下降させることができる。したがって、回収した燃料デブリＸの切片の荷揚げ時においても、燃料デブリＸの切削、破砕、粉砕等の回収作業を継続することができ、効率の向上を図ることができる。

遮蔽室３に移動された燃料デブリＸの切片等は、キャニスタ等の容器に封入して遮蔽室３内に配置してもよいし、燃料貯蔵プール内に仮置きするようにしてもよいし、遮蔽室３の遮蔽扉３１から外部に搬出するようにしてもよい。なお、遮蔽扉３１を開放する場合には、遮蔽ポート２の開閉扉２１を閉鎖する必要があることから、事前に下部プラットホーム７２を上昇させて原子炉圧力容器１１及び原子炉ウェル１３から抜き出す必要がある。

原子炉圧力容器１１内の燃料デブリＸを回収した後、原子炉格納容器１２内（例えば、ペデスタル１８内）の燃料デブリＸを回収する場合には、図６に示したように、原子炉圧力容器１１の底部に穴を開けて回収手段８を下降させるようにすればよい。この穴明け作業には、回収手段８を用いることが好ましい。

また、図５及び図６に示したように、第一実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法に使用する回収装置は、例えば、原子炉ウェル１３上に設置され開閉扉２１を有する遮蔽ポート２と、遮蔽ポート２を囲うように配置され少なくとも一つの遮蔽扉３１を有する遮蔽室３と、燃料デブリＸの回収作業を行う回収手段８と、回収手段８を昇降可能に支持する懸垂手段７と、懸垂手段７の配置又は回収手段８により回収した燃料デブリＸの遮蔽室３への移動に使用可能な荷役手段６と、を備え、開閉扉２１及び遮蔽扉３１のいずれか一方を閉鎖した状態で燃料デブリＸを回収するようにしたものである。

ここで、エアロック構造に着目すれば、本実施形態に係る燃料デブリＸの回収装置は、少なくとも遮蔽ポート２及び遮蔽室３を有していればよい。また、燃料デブリＸの回収作業に着目すれば、遮蔽ポート２及び遮蔽室３に加えて、上述した懸垂手段７及び回収手段８を有していることが好ましい。さらに、懸垂手段７の配置や回収した燃料デブリＸの遮蔽室３への移動を考慮すれば、遮蔽ポート２、遮蔽室３、懸垂手段７及び回収手段８に加えて、上述した荷役手段６を有していることが好ましい。

上述した第一実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法及び回収装置によれば、開閉扉２１を有する遮蔽ポート２及び遮蔽扉３１を有する遮蔽室３を設置することにより、開閉扉２１及び遮蔽扉３１のいずれか一方を閉鎖しておくことによりエアロック構造を形成することができる。したがって、遮蔽室３内で開閉扉２１を開放して原子炉圧力容器１１内部へのアクセスルートを確保した場合であっても、遮蔽室３の遮蔽扉３１を閉鎖しておくことにより、放射線や放射性物質の漏洩を防止することができる。

また、遮蔽室３の遮蔽扉３１を開放する場合には、遮蔽ポート２の開閉扉２１を封鎖しておくことにより、原子炉ウェル１３からの放射線や放射性物質の漏洩を防止することができる。すなわち、本実施形態によれば、冠水工法が採用できない場合であっても放射線や放射性物質の漏洩を防止しつつ燃料デブリＸを回収することができる。

次に、本発明の第二実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法について、図７（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。ここで、図７は、本発明の第二実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は補助遮蔽室設置工程、（ｂ）は搬送工程、（ｃ）は保守工程、である。なお、上述した第一実施形態に係る回収方法及び回収装置と同じ構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図７（ａ）〜（ｃ）に示した第二実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法は、遮蔽室３と連通可能な補助遮蔽室３′を設置する補助遮蔽室設置工程を備えている。このように、遮蔽室３に隣接して補助遮蔽室３′を設置することにより、遮蔽室３を回収作業エンクロージャ、補助遮蔽室３′を保守作業エンクロージャとして使用することができる。回収作用に使用した懸垂手段７や回収手段８は放射能汚染物であることから、懸垂手段７や回収手段８の保守時に遮蔽室３の外部に搬出することは好ましくない。

したがって、補助遮蔽室３′を設置していない場合には、遮蔽室３内で懸垂手段７や回収手段８の保守を行う必要があるが、遮蔽室３内は高放射線量領域であるため、作業員が遮蔽室３内で保守を行うことが難しく、作業ロボット等の遠隔操作により保守を行うこととなる。それに対して、補助遮蔽室３′を設置することにより、遮蔽室３の遮蔽扉３１を閉鎖することにより、補助遮蔽室３′内を遮蔽室３よりも放射線量が低い領域とすることができ、防護服を着た作業員が補助遮蔽室３′内で懸垂手段７や回収手段８等の保守を行うこともできる。

例えば、図７（ａ）に示したように、遮蔽室３の遮蔽扉３１を閉鎖した状態で回収作業をしている途中で懸垂手段７や回収手段８の保守を行う場合には、図７（ｂ）に示したように、遮蔽ポート２の開閉扉２１を閉鎖した状態で遮蔽扉３１を開放し、荷役手段６により懸垂手段７及び回収手段８を補助遮蔽室３′内に移動させる。その後、図７（ｃ）に示したように、遮蔽扉３１を閉鎖し、補助遮蔽室３′内で懸垂手段７や回収手段８の保守を行う。補助遮蔽室３′内に作業員が入る場合には、補助遮蔽室３′内を事前に除染するようにしてもよい。

なお、図７（ｃ）において、補助遮蔽室３′内で懸垂手段７を荷役手段６により吊り下げた状態で保守を行ってもよいし、補助遮蔽室３′内のオペレーションフロア１ａに懸垂手段７を載置させて保守を行ってもよいし、補助遮蔽室３′内で懸垂手段７を降ろした荷役手段６を遮蔽室３に戻してから保守を行ってもよい。

また、補助遮蔽室３′に遮蔽扉３１′を形成することにより、遮蔽ポート２の開閉扉２１、遮蔽室３の遮蔽扉３１及び補助遮蔽室３′の遮蔽扉３１′の三枚の扉によって原子炉ウェル１３の上部空間を仕切ることができる。したがって、これらの扉の開閉を制御することにより、エアロック構造の性能向上を図ることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、型式の異なる沸騰水型原子炉や沸騰水型原子炉以外の原子炉にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 原子炉建屋
１ａ オペレーションフロア
１ｂ 天井クレーン
２ 遮蔽ポート
３ 遮蔽室
３′ 補助遮蔽室
４ 開口部
５ 固定治具
６ 荷役手段
７ 懸垂手段
８ 回収手段
９ 監視手段
１１ 原子炉圧力容器
１１ａ 上蓋
１２ 原子炉格納容器
１２ａ ドライウェルヘッド
１３ 原子炉ウェル
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 遮蔽プラグ
１５ 圧力抑制プール
１６ 燃料貯蔵プール
１７ 機器仮置プール
１８ ペデスタル
１９ γ線遮蔽体
２１ 開閉扉
２２ 本体部
２２ａ 開口部
３１ 遮蔽扉
５１ 締結具
６１ 脚部
６２ ビーム
６３ トロリー
６３ａ マニピュレータアーム
６３ｂ 回収容器
７１ 上部プラットホーム
７２ 下部プラットホーム

Claims (9)

1. 原子炉圧力容器又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリの回収方法において、
   原子炉ウェル上に開閉扉を有する遮蔽ポートを設置する遮蔽ポート設置工程と、
   前記遮蔽ポートを囲うように少なくとも一つの遮蔽扉を有する遮蔽室を設置する遮蔽室設置工程と、を備え、
   前記開閉扉及び前記遮蔽扉のいずれか一方を閉鎖した状態で前記燃料デブリの回収を行うようにした、
   ことを特徴とする燃料デブリの回収方法。
2. 前記燃料デブリの回収作業を行う回収手段を昇降可能に支持する懸垂手段を前記遮蔽ポートの上方に配置する懸垂手段配置工程と、前記遮蔽扉を閉鎖し前記開閉扉を開放した状態で前記懸垂手段から前記回収手段を前記原子炉圧力容器内に下降させて前記燃料デブリの回収作業を行う回収工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料デブリの回収方法。
3. 前記原子炉ウェルの上方に荷役手段を配置する荷役手段配置工程を備え、前記荷役手段は、前記懸垂手段の配置又は前記回収手段により回収した燃料デブリの前記遮蔽室への移動に使用される、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料デブリの回収方法。
4. 前記遮蔽室と連通可能な補助遮蔽室を設置する補助遮蔽室設置工程を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料デブリの回収方法。
5. 前記遮蔽ポート設置工程は、前記原子炉ウェルを封止する遮蔽プラグ上に前記遮蔽ポートを設置する工程であり、前記遮蔽室設置工程後に前記遮蔽プラグに開口部を形成する開口部形成工程を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料デブリの回収方法。
6. 原子炉圧力容器又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリの回収装置において、
   原子炉ウェル上に設置され開閉扉を有する遮蔽ポートと、前記遮蔽ポートを囲うように配置され少なくとも一つの遮蔽扉を有する遮蔽室と、を備え、
   前記開閉扉及び前記遮蔽扉のいずれか一方を閉鎖した状態で前記燃料デブリを回収するようにした、
   ことを特徴とする燃料デブリの回収装置。
7. 前記燃料デブリの回収作業を行う回収手段と、前記回収手段を昇降可能に支持する懸垂手段と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の燃料デブリの回収装置。
8. 前記懸垂手段の配置又は前記回収手段により回収した燃料デブリの前記遮蔽室への移動に使用可能な荷役手段を備える、ことを特徴とする請求項７に記載の燃料デブリの回収装置。
9. 前記遮蔽室と連通可能な補助遮蔽室を備える、ことを特徴とする請求項６に記載の燃料デブリの回収装置。