JP2016114546A - 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】生体遮蔽壁１３の側面に密着して配置される遮蔽室２１，２２と、これらの遮蔽室２１，２２内と生体遮蔽壁１３内とを連通する連通路１４１，１４２に挿通され原子炉格納容器１２の側面に密着して配置される気密筒３１，３２と、気密筒３１，３２内と原子炉格納容器１２内とを連通する開口部１５１，１５２からペデスタル開口１６ａにアクセス可能な案内レール４１及び搬送レール４２と、案内レール４１により案内され燃料デブリＸを切削する切削手段５と、搬送レール４２に沿って移動して燃料デブリＸの切片を搬送する搬送手段６と、を備えている。【選択図】図２

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、前記原子炉格納容器を囲う生体遮蔽壁の側面に遮蔽室を密着させて配置する遮蔽室配置工程と、前記遮蔽室内と前記生体遮蔽壁内とを連通する連通路を前記生体遮蔽壁に形成する連通路形成工程と、前記遮蔽室内から前記原子炉格納容器の側面に気密筒を密着させて配置する気密筒配置工程と、前記気密筒内と前記原子炉格納容器内とを連通する開口部を前記原子炉格納容器に形成する開口部形成工程と、を備え、前記遮蔽室及び前記気密筒を介してペデスタル開口にアクセスして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方法が提供される。

前記回収方法は、前記遮蔽室から前記ペデスタル開口まで前記燃料デブリの切削手段を往復移動可能に支持する案内レールを配置する案内レール配置工程と、前記ペデスタル開口から前記遮蔽室まで前記燃料デブリの切片を搬送する搬送手段を往復移動可能に支持する搬送レールを配置する搬送レール配置工程と、を備えていてもよい。

また、前記切削手段はモジュール化されて搬送台車に設置されており、該搬送台車を前記遮蔽室に連結した後、前記切削手段を前記案内レールに移載するようにしてもよい。

また、前記遮蔽室配置工程は、前記燃料デブリの切削手段を前記ペデスタル開口に案内するための第一遮蔽室と前記燃料デブリの切片を搬送する搬送手段を前記ペデスタル開口に案内するための第二遮蔽室とを配置する工程であってもよい。

さらに、前記第一遮蔽室から前記ペデスタル開口まで前記切削手段を往復移動可能に支持する案内レールを配置する案内レール配置工程と、前記ペデスタル開口から前記第二遮蔽室まで前記搬送手段を往復移動可能に支持する搬送レールを配置する搬送レール配置工程と、を備えていてもよい。

また、前記第一遮蔽室から前記生体遮蔽壁に形成される第一連通路及び前記第二遮蔽室から前記生体遮蔽壁に形成される第二連通路のうち、何れか一方は新設の連通路であってもよい。

また、前記案内レール及び前記搬送レールは、何れか一方が上側に配置されており、何れか他方が下側に配置されていてもよい。

また、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装置において、前記原子炉格納容器を囲う生体遮蔽壁の側面に密着して配置される遮蔽室と、前記遮蔽室内と前記生体遮蔽壁内とを連通する連通路に挿通され前記原子炉格納容器の側面に密着して配置される気密筒と、前記気密筒内と前記原子炉格納容器内とを連通する開口部からペデスタル開口にアクセス可能な単数又は複数のレールと、前記レールにより案内され前記燃料デブリを切削する切削手段と、前記レールにより搬送され前記燃料デブリの切片を搬送する搬送手段と、を備える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、前記切削手段をモジュール化して設置した搬送台車を備え、該搬送台車を前記遮蔽室に連結してから前記切削手段を前記案内レールに移載するようにしてもよい。

また、前記第一遮蔽室から前記生体遮蔽壁に形成される第一連通路及び前記第二遮蔽室から前記生体遮蔽壁に形成される第二連通路のうち、何れか一方は新設の連通路であってもよい。

また、前記遮蔽室と前記生体遮蔽壁との密着部、前記気密筒と前記原子炉格納容器との密着部及び前記遮蔽室と前記気密筒との接続部に配置された膨張式シール材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、遮蔽室によって生体遮蔽壁との間を封止し、気密筒により原子炉格納容器との間を封止したことにより、原子炉格納容器の遮蔽性及び気密性を保持しつつ遮蔽室を配置することができ、遮蔽室、連通路、開口部及びペデスタル開口を介して燃料デブリの切削手段や燃料デブリの切片の搬送手段を往復移動させることができる。したがって、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容易に回収することができる。

本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収装置を示す概略構成図である。 図１に示した回収装置の水平断面図である。 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）は遮蔽室配置工程、（ｂ）は連通路形成工程、（ｃ）は気密筒配置工程、（ｄ）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）は案内レール配置工程、（ｂ）は搬送台車連結工程、（ｃ）は切削回収工程、である。 本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収方法の一部を示す図であり、（ａ）は搬送レール配置工程、（ｂ）は切片回収工程、（ｃ）は切片搬出工程、である。 図２に示した回収装置の変形例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る燃料デブリの回収装置を示す断面図であり、（ａ）は装置設置状態、（ｂ）は切削回収作業状態、を示している。

以下、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について、図１〜図７（ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る燃料デブリの回収装置を示す概略構成図である。図２は、図１に示した回収装置の水平断面図である。

本発明の第一実施形態に係る燃料デブリＸの回収装置は、図１及び図２に示したように、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の回収装置であって、原子炉格納容器１２を囲う生体遮蔽壁１３の側面に密着して配置される複数の遮蔽室２（第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２）と、これらの遮蔽室２内と生体遮蔽壁１３内とをそれぞれ連通する連通路１４（第一連通路１４１及び第二連通路１４２）に挿通され原子炉格納容器１２の側面に密着して配置される気密筒３（第一気密筒３１及び第二気密筒３２）と、各気密筒３内と原子炉格納容器１２内とを連通する開口部１５（第一開口部１５１及び第二開口部１５２）からペデスタル開口１６ａにアクセス可能な複数のレール４（案内レール４１及び搬送レール４２）と、案内レール４１により案内され燃料デブリＸを切削する切削手段５と、搬送レール４２により搬送され燃料デブリＸの切片を搬送する搬送手段６と、を備えている。

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。なお、原子炉建屋１のうち、原子炉格納容器１２の外周を囲うコンクリート壁は生体遮蔽壁１３と呼ばれている。

原子炉建屋１内には、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１７、使用済み燃料を貯蔵する燃料貯蔵プール１８、メンテナンス時等に機器を仮置きする機器仮置プール１９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の内部には、作業用や機器搬入・設置用の複数の区画室が形成されており、圧力抑制プール１７の上段に区画室１０が形成されている。なお、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１６が形成されており、ペデスタル１６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１６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１６ｂが配置されている。また、ペデスタル１６の側面部には内部の制御棒駆動機構にアクセスするためのペデスタル開口１６ａが形成されている。また、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。

第一遮蔽室２１は、燃料デブリＸの切削手段５をペデスタル開口１６ａに案内するための遮蔽室２であり、第二遮蔽室２２は、燃料デブリＸの切片を搬送する搬送手段６をペデスタル開口１６ａに案内するための遮蔽室２である。これらの遮蔽室２は、遮蔽材によって構成されている。なお、ペデスタル開口１６ａは、既設の開口部であることが好ましいが、ペデスタル１６に新設した開口部であってもよく、「ペデスタル開口」とは既設及び新設の両方の開口部を含む趣旨である。

第一遮蔽室２１は、生体遮蔽壁１３に形成された第一連通路１４１と連通可能に構成されたエンクロージャであり、第一遮蔽室２１と生体遮蔽壁１３との密着部は、例えば、膨張式シール材２１ａによりシールされている。膨張式シール材２１ａは、チューブ状のゴム製シールに低圧の空気を注入して膨張させたものである。かかる膨張式シール材２１ａは、航空機や原子力機器等の分野でシール材として既に十分な実績を挙げており、第一遮蔽室２１と生体遮蔽壁１３との間を気密に封止することができる。なお、このシール材は、膨張式シール材２１ａに限定されるものではない。

ところで、生体遮蔽壁１３と原子炉格納容器１２との間には数十ｃｍ程度の隙間Δｇが存在している。したがって、第一遮蔽室２１と生体遮蔽壁１３との間をシールしたとしても、原子炉格納容器１２に第一開口部１５１を形成すると、原子炉格納容器１２の内部と隙間Δｇとが連通してしまい気密性を維持することができない。

そこで、本実施形態では、第一遮蔽室２１から第一連通路１４１に第一気密筒３１を挿通し、第一気密筒３１の端部を原子炉格納容器１２の側面に密着させ、第一気密筒３１の内側に第一開口部１５１を形成している。第一気密筒３１と原子炉格納容器１２との密着部は、例えば、膨張式シール材２１ａによりシールされている。また、第一気密筒３１と第一遮蔽室２１との接続も、例えば、膨張式シール材２１ａによりシールされている。かかるシールにより、原子炉格納容器１２内と第一遮蔽室２１内とを第一気密筒３１を用いて気密性を維持したまま連通させることができる。なお、第一気密筒３１は、生体遮蔽壁１３及び第一遮蔽室２１により遮蔽された領域に配置されるものであるため、遮蔽材により構成する必要はない。

また、第一遮蔽室２１は、生体遮蔽壁１３側に遮蔽扉２１ｂを有しており、遮蔽扉２１ｂを閉鎖することにより原子炉格納容器１２内の空間との連通を気密に遮断することができ、遮蔽扉２１ｂを開放することにより第一遮蔽室２１内と原子炉格納容器１２内とを連通させることができる。また、第一遮蔽室２１の遮蔽扉２１ｂと対峙する側には開閉扉２１ｃが配置されている。なお、本実施形態の説明において、説明の便宜上、扉やハッチを閉鎖した状態を実線で図示し、開放した状態を一点鎖線で図示している。

第一遮蔽室２１の開閉扉２１ｃには、例えば、切削手段５をモジュール化して設置した搬送台車７が連結される。また、案内レール４１は、第一遮蔽室２１からペデスタル開口１６ａに渡って配置されており、搬送台車７内で切削手段５を支持する支持レール７１と接続可能に構成されている。そして、支持レール７１に支持された切削手段５は、搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結してから案内レール４１に移載される。なお、搬送台車７の詳細な説明については後述する。

切削手段５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ツールであり、「切削手段」とはこれらのツールを総称する趣旨である。切削手段５は、例えば、案内レール４１に走行可能に配置されたトロリーと、トロリーに接続された伸縮又は屈曲可能に構成されたマニピュレータと、マニピュレータに接続された先端ツールと、により構成される。

第二遮蔽室２２は、生体遮蔽壁１３に形成された第二連通路１４２と連通可能に構成されたエンクロージャであり、第二遮蔽室２２と生体遮蔽壁１３との密着部は、例えば、膨張式シール材２２ａによりシールされている。また、第二遮蔽室２２から第二連通路１４２に第二気密筒３２を挿通し、第二気密筒３２の端部を原子炉格納容器１２の側面に密着させ、第二気密筒３２の内側に第二開口部１５２を形成している。

第二気密筒３２と原子炉格納容器１２との密着部は、例えば、膨張式シール材２１ａによりシールされている。また、第二気密筒３２と第二遮蔽室２２との接続も、例えば、膨張式シール材２２ａによりシールされている。かかるシールにより、原子炉格納容器１２内と第二遮蔽室２２内とを第二気密筒３２を用いて気密性を維持したまま連通させることができる。

また、第二遮蔽室２２は、生体遮蔽壁１３側に遮蔽扉２２ｂを有しており、遮蔽扉２２ｂを閉鎖することにより原子炉格納容器１２内の空間との連通を気密に遮断することができ、遮蔽扉２２ｂを開放することにより第二遮蔽室２２内と原子炉格納容器１２内とを連通させることができる。また、第二遮蔽室２２は、搬送手段６により第二遮蔽室２２内に回収した燃料デブリＸの切片を第二遮蔽室２２の外部に搬出する搬出台車８が連結可能に構成されている。なお、搬出台車８の詳細な説明については後述する。

搬送レール４２は、第二遮蔽室２２からペデスタル開口１６ａに渡って配置されており、この搬送レール４２上に遠隔操作によって往復移動可能に構成された搬送手段６が配置されている。搬送手段６は、例えば、燃料デブリＸの切片を収容可能なバケットを備えた台車である。

上述した本実施形態に係る燃料デブリＸの回収装置によれば、第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２によって生体遮蔽壁１３との間を封止し、第一気密筒３１及び第二気密筒３２により原子炉格納容器１２との間を封止したことにより、原子炉格納容器１２の遮蔽性を保持しつつ第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２を配置することができ、遮蔽室２（第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２）、連通路１４（第一連通路１４１及び第二連通路１４２）、開口部１５（第一開口部１５１及び第二開口部１５２）及びペデスタル開口１６ａを介して燃料デブリＸの切削手段５や燃料デブリＸの切片の搬送手段６を往復移動させることができる。したがって、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を容易に回収することができる。

次に、上述した燃料デブリＸの回収装置の設置方法を含む燃料デブリＸの回収方法について、図３（ａ）〜図５（ｃ）を参照しつつ説明する。ここで、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）は遮蔽室配置工程、（ｂ）は連通路形成工程、（ｃ）は気密筒配置工程、（ｄ）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）は案内レール配置工程、（ｂ）は搬送台車連結工程、（ｃ）は切削回収工程、である。図５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）は搬送レール配置工程、（ｂ）は切片回収工程、（ｃ）は切片搬出工程、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、原子炉格納容器１２を囲う生体遮蔽壁１３の側面に遮蔽室２（第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２）を密着させて配置する遮蔽室配置工程と、遮蔽室２内と生体遮蔽壁１３内とを連通する連通路１４（第一連通路１４１及び第二連通路１４２）を生体遮蔽壁１３に形成する連通路形成工程と、遮蔽室２内から原子炉格納容器１２の側面に気密筒３（第一気密筒３１及び第二気密筒３２）を密着させて配置する気密筒配置工程と、気密筒３内と原子炉格納容器１２内とを連通する開口部１５（第一開口部１５１及び第二開口部１５２）を原子炉格納容器１２に形成する開口部形成工程と、第一遮蔽室２１からペデスタル開口１６ａまで燃料デブリＸの切削手段５を往復移動可能に支持する案内レール４１を配置する案内レール配置工程と、ペデスタル開口１６ａから第二遮蔽室２２まで燃料デブリＸの切片を搬送する搬送手段６を往復移動可能に支持する搬送レール４２を配置する搬送レール配置工程と、を備え、遮蔽室２及び気密筒３を介してペデスタル開口１６ａにアクセスして燃料デブリＸを回収するようにしたものである。

本実施形態において、遮蔽室配置工程は、具体的には、燃料デブリＸの切削手段５をペデスタル開口１６ａに案内するための第一遮蔽室２１と燃料デブリＸの切片を搬送する搬送手段６をペデスタル開口１６ａに案内するための第二遮蔽室２２とを配置する工程である。第一遮蔽室２１と第二遮蔽室２２との配置方法は、基本的に同じであることから、ここでは第一遮蔽室２１を例に挙げて説明する。

遮蔽室配置工程は、図３（ａ）に示したように、生体遮蔽壁１３の側面に第一遮蔽室２１を密着させる工程である。第一遮蔽室２１は、例えば、工場で仮組された後、原子炉建屋１に形成された既存の搬入経路から区画室１０に搬入される。第一遮蔽室２１内には、第一気密筒３１が配置されており、遮蔽扉２１ｂ及び開閉扉２１ｃは閉鎖されている。かかる工程により、第一遮蔽室２１と生体遮蔽壁１３との密着部は、例えば、膨張式シール材２１ａによって気密にシールされる。

連通路形成工程は、図３（ｂ）に示したように、第一遮蔽室２１と連通する第一連通路１４１を生体遮蔽壁１３に形成する工程である。第一遮蔽室２１内には、ボーリング装置（図示せず）が搬入されており、遮蔽扉２１ｂを開放した後、ボーリング装置により生体遮蔽壁１３に第一連通路１４１を形成する。ところで、区画室１０には、例えば、ＣＲＤ（制御棒駆動装置）点検ハッチ等の既設の開口部も形成されているが、燃料デブリＸへの速やかなアクセスを実現するには、開口部から燃料デブリＸまでの間に干渉部材（各種機器や配管等）が少ない方が好ましい。そこで、本実施形態では、生体遮蔽壁１３の側面に干渉部材が少なくなる位置を選択して第一連通路１４１を新設するようにしている。

なお、第二遮蔽室２２についても第二連通路１４２を新設するようにしてもよいが、二つの連通路１４を形成するよりも第二連通路１４２については既存の開口部を利用した方が工期を短縮することができる場合もある。したがって、本実施形態では、第一遮蔽室２１から生体遮蔽壁１３に形成される第一連通路１４１及び第二遮蔽室２２から生体遮蔽壁１３に形成される第二連通路１４２のうち、何れか一方は新設の連通路１４であることが好ましい。

気密筒配置工程は、図３（ｃ）に示したように、第一連通路１４１に第一気密筒３１を挿通して原子炉格納容器１２の側面に密着させる工程である。第一気密筒３１の先端及び後端には膨張式シール材２１ａが配置されており、第一気密筒３１と原子炉格納容器１２との密着部及び第一遮蔽室２１と第一気密筒３１との接続部は、例えば、膨張式シール材２１ａによって気密にシールされる。

開口部形成工程は、図３（ｄ）に示したように、原子炉格納容器１２の第一気密筒３１を密着させた部分の内側に第一開口部１５１を形成する工程である。第一連通路１４１を新設した場合、その延長線上にある原子炉格納容器１２には開口部が形成されていないことが多いことから、カッターやレーザ切断機等のツール（図示せず）により第一開口部１５１を形成する。このツールは予め第一遮蔽室２１内に用意しておいてもよいし、気密筒配置工程後に第一遮蔽室２１内に搬入してもよい。事後的にツールを搬入する際には、遮蔽扉２１ｂを閉鎖した状態で開閉扉２１ｃを開放することにより、エアロック構造を形成することができる。

上述したように、第一気密筒３１を原子炉格納容器１２の側面に密着させて配置してから第一開口部１５１を形成することにより、生体遮蔽壁１３と原子炉格納容器１２との間に形成された隙間Δｇを有する場合であっても、原子炉格納容器１２内の空間と第一遮蔽室２１内の空間との遮蔽性を保持しつつ連通させることができる。

続いて、第一遮蔽室２１を設置した後、切削手段５を第一遮蔽室２１に搬入して燃料デブリＸの切削及び回収作業を行うまでの工程について、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

図４（ａ）に示した工程は、第一遮蔽室２１からペデスタル開口１６ａまで案内レール４１を敷設する案内レール配置工程である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）の各図において、案内レール４１の支持構造については、説明の便宜上、図を省略してある。図示したように、案内レール４１は、例えば、第一遮蔽室２１、第一気密筒３１及びペデスタル開口１６ａの天井部側に配置される。

図４（ｂ）に示した工程は、切削手段５をモジュール化した搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結する搬送台車連結工程である。搬送台車７は、例えば、切削手段５を支持する支持レール７１と、前面に配置された開閉扉７２と、切削手段５に電力を供給するケーブルを操作するケーブルマネジメントユニット７３と、を備えている。

支持レール７１は、案内レール４１と接続可能に構成されており、切削手段５を移動させることによって支持レール７１から案内レール４１に移載することができる。ケーブルマネジメントユニット７３は、ペデスタル開口１６ａまで移動する切削手段５に電力を供給するケーブルの送り出しや回収を操作する機器であり、例えば、搬送台車７の上部（内外を問わない）に配置される。なお、図示しないが、ケーブルマネジメントユニット７３は、区画室１０内の制御盤に接続されている。

搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結する前は、第一遮蔽室２１の開閉扉２１ｃ及び搬送台車７の開閉扉７２は閉鎖した状態である。そして、開閉扉２１ｃ及び開閉扉７２を対峙した状態で搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結し、開閉扉２１ｃ及び開閉扉７２を開放することにより、第一遮蔽室２１と搬送台車７とを連通させることができる。なお、図示しないが、搬送台車７と第一遮蔽室２１との連結部に膨張式シール材２１ａを配置するようにしてもよい。

このように、切削手段５をモジュール化して搬送台車７に搭載することにより、切削手段５のメンテナンス時に切削手段５を搬送台車７に回収し、開閉扉２１ｃ及び開閉扉７２を閉鎖した後、搬送台車７と第一遮蔽室２１との連結を解除することによって、切削手段５を所定のメンテナンス場所まで容易に搬送することができる。また、切削手段５のメンテナンス中に、同一の構成を有する別の搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結することにより、燃料デブリＸの切削及び回収作業を継続することもできる。

図４（ｃ）に示した工程は、搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結した後、切削手段５を案内レール４１に移載し、切削手段５をペデスタル開口１６ａまで移動させて燃料デブリＸの切削及び回収作業をする切削回収工程である。搬送台車７を第一遮蔽室２１に連結した後、開閉扉２１ｃ及び開閉扉７２を開放することにより、第一遮蔽室２１と搬送台車７とを連通させることができ、支持レール７１と案内レール４１とを接続することにより、切削手段５を搬送台車７から第一遮蔽室２１内に移載することができる。

切削手段５は、案内レール４１に沿って移動可能に構成されており、図示したように、ペデスタル開口１６ａからペデスタル１６内を臨む位置まで移動し、ペデスタル１６内の燃料デブリＸの切削及び回収作業を行う。なお、図１に示したように、原子炉圧力容器１１内の燃料デブリＸを回収する場合には、原子炉圧力容器１１の底部に穴を開けることにより燃料デブリＸにアクセスすることができる。

続いて、第二遮蔽室２２を設置した後、搬送手段６により燃料デブリＸの切片を第二遮蔽室２２に回収し、最終的に第二遮蔽室２２の外部に搬出するまでの工程について、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

図５（ａ）に示した工程は、第二遮蔽室２２からペデスタル開口１６ａまで搬送レール４２を敷設する搬送レール配置工程である。なお、図５（ａ）〜（ｃ）の各図において、搬送レール４２の支持構造については、説明の便宜上、図を省略してある。図示したように、搬送レール４２は、例えば、第二遮蔽室２２、第二気密筒３２及びペデスタル開口１６ａの床部側に配置される。

このように、搬送レール４２を下側に配置し、案内レール４１を上側に配置することにより、一つのペデスタル開口１６ａに対して、切削手段５と搬送手段６の両方を同時にアクセスさせることができる。また、図示しないが、案内レール４１を下側に配置し、搬送レール４２を上側に配置するようにしてもよい。すなわち、案内レール４１及び搬送レール４２は、何れか一方が上側に配置され、何れか他方が下側に配置されていればよい。

搬送手段６は、例えば、燃料デブリＸの切片を収容可能なバケットを備えた台車であり、第二遮蔽室２２の設置時に第二遮蔽室２２内に搬入しておくことが好ましい。また、第二遮蔽室２２は、図示したように、後部に搬出台車８を連結するための凹部２２ｃが形成されており、凹部２２ｃには燃料デブリＸを外部に搬出するためのハッチ２２ｄが配置されている。さらに、第二遮蔽室２２内には、回収した燃料デブリＸをハッチ２２ｄまで搬送する荷役手段２２ｅが配置されている。

図５（ｂ）に示した工程は、搬送手段６をペデスタル開口１６ａの位置まで移動させ、切削手段５により燃料デブリＸの切片を搬送手段６に回収する切片回収工程である。このとき、燃料デブリＸの搬出に備えて搬出台車８を第二遮蔽室２２に連結させておいてもよい。搬出台車８は、図示したように、上部にハッチ８１を備え、内部に回収した燃料デブリＸを収容可能な空間を有する台車である。搬出台車８は、ハッチ２２ｄとハッチ８１とが対峙するように、第二遮蔽室２２の凹部２２ｃに進入して停止する。なお、搬出台車８と第二遮蔽室２２との連結方法は、図示した構成に限定されるものではなく、前後に連結するようにしてもよい。

図５（ｃ）に示した工程は、搬送手段６により回収した燃料デブリＸを第二遮蔽室２２の外部に搬出する切片搬出工程である。この工程では、第二遮蔽室２２の遮蔽扉２２ｂを閉鎖した状態で、ハッチ２２ｄ及びハッチ８１を開放する。かかる処理により、第二遮蔽室２２によってエアロック構造を形成することができる。そして、ハッチ２２ｄ及びハッチ８１を開放した後、荷役手段２２ｅを用いて、搬送手段６から回収した燃料デブリＸを搬出台車８に移載する。このとき、回収した燃料デブリＸは、第二遮蔽室２２内でキャニスタ等の容器に予め封入しておき、この容器を荷役手段２２ｅにより搬出台車８に移載するようにしてもよい。

その後、ハッチ２２ｄ及びハッチ８１を閉鎖し、搬出台車８と第二遮蔽室２２との連結を解除し、搬出台車８を所定の場所まで移動させる。搬出台車８を空にした後、再び、搬出台車８を第二遮蔽室２２まで移動させるようにしてもよい。また、複数の搬出台車８を用いてローテーションさせて使用するようにしてもよい。

上述した本実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法によれば、遮蔽性を保持したまま、原子炉格納容器１２及び生体遮蔽壁１３の側面に第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２を設置することができ、第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２を用いて、燃料デブリＸの切削及び回収を容易に行うことができる。

次に、上述した第一実施形態に係る燃料デブリＸの回収装置の変形例について、図６を参照しつつ説明する。ここで、図６は、図２に示した回収装置の変形例を示す図である。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図６に示した第一実施形態の変形例は、第一遮蔽室２１の側面に作業用エンクロージャ２３を設置したものである。作業用エンクロージャ２３は、例えば、第一遮蔽室２１に対して溶接等により気密に接続されている。作業用エンクロージャ２３には、例えば、マスタースレーブマニピュレータ２３ａが接続されており、作業用エンクロージャ２３内で切削手段５の先端ツールの交換や軽微な保守を行うことができるように構成されている。

次に、本発明の第二実施形態に係る燃料デブリＸの回収装置について、図７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装置を示す断面図であり、（ａ）は装置設置状態、（ｂ）は切削回収作業状態、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図７（ａ）及び（ｂ）に示した第二実施形態に係る燃料デブリＸの回収装置は、第一実施形態における第一遮蔽室２１及び第二遮蔽室２２を一つの遮蔽室２に統合したものである。例えば、連通路１４を十分に広く確保できる場合には、遮蔽室２の天井部側に案内レール４１を配置し、床側に搬送レール４２を配置した場合であっても、図７（ａ）及び（ｂ）に示したように、切削手段５と搬送手段６とを干渉させることなく、遮蔽室２とペデスタル開口１６ａとの間で移動させることができる。

また、本実施形態に係る回収装置では、遮蔽室２の前面に遮蔽扉２ｂが配置されており、後面に開閉扉２ｃが配置されている。また、遮蔽室２内には、切削手段５及びケーブルマネジメントユニット５３が配置されている。すなわち、切削手段５は、第一実施形態のように、モジュール化されて搬送台車７に搭載されたものでなくてもよい。遮蔽室２内に機材を搬入する際は、遮蔽扉２ｂを閉鎖して状態で開閉扉２ｃを開放することにより、エアロック構造を形成することができる。

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
２ 遮蔽室
３ 気密筒
４ レール
５ 切削手段
６ 搬送手段
７ 搬送台車
８ 搬出台車
１０ 区画室
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 生体遮蔽壁
１４ 連通路
１５ 開口部
１６ ペデスタル
１６ａ ペデスタル開口
１６ｂ γ線遮蔽体
１７ 圧力抑制プール
１８ 燃料貯蔵プール
１９ 機器仮置プール
２１ 第一遮蔽室
２１ａ，２２ａ 膨張式シール材
２１ｂ，２２ｂ，２ｂ 遮蔽扉
２１ｃ，２ｃ 開閉扉
２２ 第二遮蔽室
２２ｃ 凹部
２２ｄ ハッチ
２２ｅ 荷役手段
２３ 作業用エンクロージャ
２３ａ マスタースレーブマニピュレータ
３１ 第一気密筒
３２ 第二気密筒
４１ 案内レール
４２ 搬送レール
７１ 支持レール
７２ 開閉扉
７３，５３ ケーブルマネジメントユニット
８１ ハッチ
１４１ 第一連通路
１４２ 第二連通路
１５１ 第一開口部
１５２ 第二開口部

Claims (11)

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、
   前記原子炉格納容器を囲う生体遮蔽壁の側面に遮蔽室を密着させて配置する遮蔽室配置工程と、
   前記遮蔽室内と前記生体遮蔽壁内とを連通する連通路を前記生体遮蔽壁に形成する連通路形成工程と、
   前記遮蔽室内から前記原子炉格納容器の側面に気密筒を密着させて配置する気密筒配置工程と、
   前記気密筒内と前記原子炉格納容器内とを連通する開口部を前記原子炉格納容器に形成する開口部形成工程と、を備え、
   前記遮蔽室及び前記気密筒を介してペデスタル開口にアクセスして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方法。
2. 前記遮蔽室から前記ペデスタル開口まで前記燃料デブリの切削手段を往復移動可能に支持する案内レールを配置する案内レール配置工程と、前記ペデスタル開口から前記遮蔽室まで前記燃料デブリの切片を搬送する搬送手段を往復移動可能に支持する搬送レールを配置する搬送レール配置工程と、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. 前記切削手段はモジュール化されて搬送台車に設置されており、該搬送台車を前記遮蔽室に連結した後、前記切削手段を前記案内レールに移載するようにした、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. 前記遮蔽室配置工程は、前記燃料デブリの切削手段を前記ペデスタル開口に案内するための第一遮蔽室と前記燃料デブリの切片を搬送する搬送手段を前記ペデスタル開口に案内するための第二遮蔽室とを配置する工程である、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. 前記第一遮蔽室から前記ペデスタル開口まで前記切削手段を往復移動可能に支持する案内レールを配置する案内レール配置工程と、前記ペデスタル開口から前記第二遮蔽室まで前記搬送手段を往復移動可能に支持する搬送レールを配置する搬送レール配置工程と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の燃料デブリの回収方法。
6. 前記第一遮蔽室から前記生体遮蔽壁に形成される第一連通路及び前記第二遮蔽室から前記生体遮蔽壁に形成される第二連通路のうち、何れか一方は新設の連通路である、ことを特徴とする請求項４に記載の燃料デブリの回収方法。
7. 前記案内レール及び前記搬送レールは、何れか一方が上側に配置されており、何れか他方が下側に配置されている、ことを特徴とする請求項２又は請求項５に記載の燃料デブリの回収方法。
8. 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、
   前記原子炉格納容器を囲う生体遮蔽壁の側面に密着して配置される遮蔽室と、
   前記遮蔽室内と前記生体遮蔽壁内とを連通する連通路に挿通され前記原子炉格納容器の側面に密着して配置される気密筒と、
   前記気密筒内と前記原子炉格納容器内とを連通する開口部からペデスタル開口にアクセス可能な単数又は複数のレールと、
   前記レールにより案内され前記燃料デブリを切削する切削手段と、
   前記レールに沿って移動して前記燃料デブリの切片を搬送する搬送手段と、
   を備えることを特徴とする燃料デブリの回収装置。
9. 前記切削手段をモジュール化して設置した搬送台車を備え、該搬送台車を前記遮蔽室に連結してから前記切削手段を前記案内レールに移載するようにした、ことを特徴とする請求項８に記載の燃料デブリの回収装置。
10. 前記案内レール及び前記搬送レールは、何れか一方が上側に配置されており、何れか他方が下側に配置されている、ことを特徴とする請求項８に記載の燃料デブリの回収装置。
11. 前記遮蔽室と前記生体遮蔽壁との密着部、前記気密筒と前記原子炉格納容器との密着部及び前記遮蔽室と前記気密筒との接続部に配置された膨張式シール材を備える、ことを特徴とする請求項８に記載の燃料デブリの回収装置。