JP2016191600A - 燃料デブリ回収時換気システム及び燃料デブリ回収時換気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料デブリ回収作業時に行う換気において、より効率よく放射性物質を除去することのできる燃料デブリ回収時換気システム及び燃料デブリ回収時換気方法を提供する。【解決手段】原子炉格納容器１２内と連通する上部遮蔽室３２には、荷役用マニピュレータユニットの回収容器の通過を許容しつつ原子炉格納容器１２側と区画する気密シート３５を設け、原子炉格納容器１２内と連通する側部遮蔽室６１には、上下独立して開閉可能な第一分割扉７３を設け、排風機８５によってガス供給装置８０、給気装置８１、窒素供給装置８２により供給される気体の総流量よりも多い流量で排気を行い、放射性物質除去ユニット８４により当該排気中の放射性物質の除去処理を行う。【選択図】図６

Description

本発明は、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時における換気システム及び換気方法に関する。

「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。

例えば、特許文献１に記載の核燃料物質の搬出方法では、原子炉建屋の運転床上に作業ハウスを設置し、さらに作業ハウス上に準備ハウスを設置して、作業ハウスに切削装置を有するボーリング装置を設置している。運転床と各ハウスの床面及び天井とには大きな開口部を形成し、これらの開口部を通して各種装置や回収した燃料デブリを移送している。

また、特許文献２に記載の核燃料物質取り出し方法では、原子炉建屋内にて原子炉格納容器を取り囲む生体遮蔽体に側部からアクセス通路を形成し、当該アクセス通路と連通する放射線遮蔽室に多関節アクセス装置を配置して、当該多関節アクセス装置により燃料デブリの回収作業を行っている。

特開2013-19875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、切削装置によって炉心内の核燃料物質を切削するため、細断された燃料デブリが飛散又は落下するとともに燃料デブリ冷却のための冷却水や内部の気体を汚染する可能性がある。そして、作業ハウス及び準備ハウスは開口部を介して原子炉圧力容器と連通していることから、各ハウス内も原子炉圧力容器内と同じレベルで汚染されることとなる。

また、特許文献２に記載された方法では、放射線遮蔽室には一対のドアが設けられており、一方を開放したときには他方を閉止することで気密性を維持しているが、例えば切削装置に電力供給用のケーブルや油圧供給用の配管、切削装置の移動に用いるレール等がある場合には、各ドアを常に開放しなければならない。そうなれば、放射線遮蔽室は原子炉格納容器内と同じレベルで汚染されることとなる。

燃料デブリの切削や回収等の作業を行う際においても、建屋内の換気を行う必要があるが、放射性物質を外部に放出しないよう、建屋内からの排気に対してフィルタを設けたり、放射性物質を除去する装置を多段的に設けたりしている。これらフィルタや放射性物質の除去装置により、効率的に放射性物質を除去するためには排気量を抑えることが望まれる。

しかしながら、上記特許文献１、２のように作業ハウス及び準備ハウスや、放射線遮蔽室が燃料デブリの切削及び回収時に連通し、これらの各室内も原子炉圧力容器や原子炉格納容器内とほぼ同レベルに汚染されていると、汚染領域が広がることが問題である。

本発明は、かかる問題点に鑑み創案されたものであり、燃料デブリ回収作業時に行う換気において、より効率よく放射性物質を除去することのできる燃料デブリ回収時換気システム及び燃料デブリ回収時換気方法を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、第１の発明は、原子炉圧力容器内又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリを回収する際の燃料デブリ回収時換気システムであって、前記原子炉格納容器内と連通した遮蔽室と、前記遮蔽室から前記燃料デブリに接近し、前記燃料デブリの回収作業を行う回収手段と、前記回収手段の通過を部分的に許容しつつ、前記遮蔽室と前記原子炉格納容器との間を区画する区画手段と、前記遮蔽室内に外部から気体を供給する気体供給手段と、前記気体供給手段により供給される気体の流量よりも多い流量で、前記原子炉格納容器から排気を行う排気量調整手段と、前記排気の放射性物質に対して除去処理を行う放射性物質除去手段と、を備える。

第２の発明に係る燃料デブリ回収時換気システムは、第１の発明において、前記遮蔽室は、前記原子炉圧力容器の上方に設置される上部遮蔽室であり、前記回収手段は、前記燃料デブリに対して回収作業を行う作業部と、前記燃料デブリを前記上部遮蔽室内に移送する荷役部とを有しており、前記区画手段は前記上部遮蔽室内において原子炉格納容器側にある前記作業部を覆い、荷役部側と区画する気密シートであり、当該気密シートには前記荷役部の通過を許容するよう一時的に開放される導入部を有する。

第３の発明に係る燃料デブリ回収時換気システムは、第１又は第２の発明において、前記遮蔽室と前記原子炉圧力容器の上方に形成された原子炉ウェルとの間を連通する開口部周辺に設けられ、前記原子炉ウェル内に冷媒を噴射する冷媒噴射手段を有する。

第４の発明に係る燃料デブリ回収時換気システムは、第１の発明において、前記原子炉格納容器は、生体遮蔽壁により囲まれており、当該原子炉格納容器の側面及び当該生体遮蔽壁の側面にはそれぞれ対応する位置に貫通孔が形成され、前記遮蔽室は、前記生体遮蔽壁の側面と密着して前記貫通孔を覆う側部遮蔽室であり、前記回収手段は、前記側部遮蔽室から前記貫通孔を通って前記燃料デブリの回収を行うマニピュレータであり、前記区画手段は、複数に分割された各部分が独立して開閉可能な分割扉であり、当該分割扉は前記マニピュレータの本体部分が通過する領域を開閉する第１の扉と、前記マニピュレータに接続された接続部材が通過する領域を開閉する第２の扉とを有する。

第５の発明に係る燃料デブリ回収時換気システムは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、さらに、前記遮蔽室と連通部を介して連通された補助遮蔽室と、当該連通部の開閉を行う開閉手段と、を備える。

第６の発明は、原子炉圧力容器内又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリを回収する際の燃料デブリ回収時換気方法であって、前記原子炉格納容器内と連通した遮蔽室を設ける工程と、前記遮蔽室から前記燃料デブリに接近し、前記燃料デブリの回収作業を行う回収工程と、前記回収工程にて前記回収作業に伴う部材の通過を部分的に許容しつつ、前記遮蔽室と前記原子炉格納容器との間を区画する区画手段を設ける工程と、前記遮蔽室内に外部から気体を供給する気体供給工程と、前記気体供給工程にて供給される気体の流量よりも多い流量で、前記原子炉格納容器から排気を行う排気量調整工程と、前記排気の放射性物質に対して除去処理を行う放射性物質除去工程と、を含む。

上記手段を用いる本発明によれば、燃料デブリ回収作業時に行う換気において、回収作業を許容しつつ遮蔽室を原子炉格納容器と区画することで、汚染レベルの高い領域を限定することで、排気量を抑制することができるため、より効率よく放射性物質の除去を行うことができる。

燃料デブリを回収する前の原子炉建屋内の概略構成図である。 燃料デブリ回収時の原子炉建屋内の概略構成図である。 トップアクセス回収装置の拡大図である。 作業用マニピュレータユニット及び気密シートを示す斜視図である。 （ａ）サイドアクセス回収装置の拡大図、（ｂ）分割扉全開時の正面図、及び（ｃ）分割扉の下扉閉止時の正面図である。 原子炉建屋内の換気構造を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示す原子炉は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）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いる。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により五重の障壁を形成している。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内は、区画された空間が複数形成されており、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１４、メンテナンス時等に機器を仮置きする機器仮置プール１５、使用済み燃料を貯蔵する燃料貯蔵プール１６、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１７が形成されており、ペデスタル１７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１７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１８が配置されている。また、ペデスタル１７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１７ａが形成されている。

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１９と呼ばれており、遮蔽プラグ２０によって封止されている。遮蔽プラグ２０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２０ａは最も径が大きく、中間層の遮蔽プラグ２０ｂは最上層の遮蔽プラグ２０ａよりも径が小さく、最下層の遮蔽プラグ２０ｃは中間層の遮蔽プラグ２０ｂ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２０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２０、機器仮置プール１５、燃料貯蔵プール１６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核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、燃料デブリと化すことがある。例えば、図２では、原子炉圧力容器１１の底部に燃料デブリＸ１が存在し、原子炉格納容器１２の底部に燃料デブリＸ２が存在している場合を示している。このように、燃料デブリＸ１、Ｘ２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Ｘ１、Ｘ２を事前に回収することが重要である。

本実施形態では、図２に示すように、これらの燃料デブリＸ１、Ｘ２を回収する装置（回収手段）として、原子炉圧力容器１１の上方から原子炉圧力容器１１底部の燃料デブリＸ１を回収等するトップアクセス回収装置３０と、生体遮蔽壁１３を介して原子炉格納容器１２の側方から原子炉格納容器１２底部の燃料デブリＸ２を回収するサイドアクセス回収装置６０とが示されている。なお、燃料デブリＸ１、Ｘ２の「回収」とは、燃料デブリＸ１、Ｘ２に対する回収作業のほか、切削、破砕、粉砕等の燃料デブリに対する作業全般を含む場合もある。

まず、トップアクセス回収装置３０について説明する。

図２、３に示すように、トップアクセス回収装置３０は、主として遮蔽ポート３１、上部遮蔽室３２、上部補助遮蔽室３３、作業用マニピュレータユニット３４（作業部）、気密シート３５（区画手段）、荷役用マニピュレータユニット３６（荷役部）を有している。

詳しくは、トップアクセス回収装置３０をオペレーションフロア１ａ上に設置するのに際して、遮蔽プラグ２０を貫通する円形の上方開口部４０が形成され、当該上方開口部４０の周縁に遮蔽ポート３１が設けられている。当該遮蔽ポート３１には、上方開口部４０の開閉を行う開閉扉４１が設けられている。なお、ドライウェルヘッド１２ａ、上蓋１１ａ等は、燃料デブリＸ１へのアクセスルート確保のために除去されている。

上部遮蔽室３２は、遮蔽ポート３１の上方を覆うようにして設置されている。また、上部遮蔽室３２に隣接し、且つ機器仮置プール１５上方に位置して上部補助遮蔽室３３が設置されている。これら上部遮蔽室３２及び上部補助遮蔽室３３は、互いに当接している壁に両室内を連通する連通開口部４２（連通部）が形成され、当該連通開口部４２には当該連通開口部４２を開閉する遮蔽扉４３（開閉手段）が設けられているので、上部補助遮蔽室３３への汚染拡散は防止される。開閉扉４１、遮蔽扉４３、上部遮蔽室３２及び上部補助遮蔽室３３の壁及び天井は、それぞれ遮蔽材により構成されており、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。

上部遮蔽室３２内に、作業用マニピュレータユニット３４、気密シート３５、荷役用マニピュレータユニット３６が配設されている。

作業用マニピュレータユニット３４は、図４にも示すように、上部プラットホーム４４、下部プラットホーム４５、マニピュレータアーム４６を有している。

上部プラットホーム４４は、上部環状体４４ａ及び下部環状体４４ｂの上下２つの略環状鉄骨体が同軸上に位置して、複数のリブ４４ｃを介して連結されている。上部環状体４４ａは下部環状体４４ｂよりも小径な環状をなしており、当該上部環状体４４ａの下面には、ワイヤ４７ａまたはチェーンを昇降駆動する昇降機構４７が複数（図４では３つ）設けられている。

下部プラットホーム４５は、上記下部環状体４４ｂの内周円内及び上方開口部４０を流通可能な略環状鉄骨体である。当該下部プラットホーム４５は、前記昇降機構４７から延びるワイヤ４７ａまたはチェーンの下端に吊り下げられ、上部遮蔽室３２内と原子炉圧力容器１１内との間を昇降可能である。

マニピュレータアーム４６は、多関節アームであり、図４では下部プラットホーム４５の内周面に２箇所設けられている。各マニピュレータアーム４６は、遠隔操作により燃料デブリＸ１の切削等の回収作業を行うものである。マニピュレータアーム４６の先端には、任意の加工ツール４６ａ（レーザ切断機、カッター、ドリル、シャベル等）が接続されている。加工ツール４６ａは、遮蔽室３内に配置されたロボット等（図示せず）により、切り替え可能である。

そして、作業用マニピュレータユニット３４は、気密シート３５により覆われている。詳しくは、気密シート３５は作業用マニピュレータユニット３４の上部プラットホーム４４の外形に沿ったハット形状をなし、上部遮蔽室３２内において原子炉圧力容器１１側と荷役用マニピュレータユニット３６側との間を区画している。当該気密シート３５の上面中央部には、後述する回収容器５４が通過可能な回収容器導入部４８が形成されている。当該回収容器導入部４８は円形内において中心から放射状に、いわゆる菊割れ状の切り込みが施されている。当該切込みにより形成される複数の舌片４８ａは、先端側が上下に揺動可能な略三角形状をなしている。この回収容器導入部４８に回収容器５４が押し込まれると、各舌片４８ａが柔軟性を有していることで、回収容器５４の通過を許容し、回収容器５４の通過後には元の形状に戻りワイヤやチェーンが通過する領域を残しつつ閉止状態となる。気密シート３５の素材としては、柔軟性を有しつつ放射性物質を透過しない耐放射線性のものであればよく、例えばエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、又はナイロン等が好ましい。

さらに、荷役用マニピュレータユニット３６は、例えば作業用マニピュレータユニット３４上を囲むように設けられている。当該荷役用マニピュレータユニット３６は、例えば、門型のガントリークレーンであり、一対の脚部５０と、脚部５０間に掛け渡されたビーム５１と、ビーム５１上に移動可能に配置された複数のトロリー５２と、を備えている。トロリー５２にはマニピュレータアーム５３や回収容器５４が接続されている。当該マニピュレータアーム５３も上記作業用マニピュレータユニット３４のマニピュレータアームと同様に任意の加工ツールが着脱可能である。回収容器５４は切削された燃料デブリＸ１の切片を収納可能な容器であり、例えば、ホイストを介してトロリー５２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。

このように構成されたトップアクセス回収装置３０は、燃料デブリＸ１の回収時には、作業用マニピュレータユニット３４の下部プラットホーム４５に設けられたマニピュレータアーム４６により、燃料デブリＸ１の切削、破砕、粉砕等を行う。一方、荷役用マニピュレータユニット３６は、気密シート３５の回収容器導入部４８を通して回収容器５４を原子炉圧力容器１１の底部まで下降させる。そして、マニピュレータアーム４６により燃料デブリＸ１の切片が回収容器５４に収納される。燃料デブリＸ１が溜まった回収容器５４は、上昇して再び気密シート３５の回収容器導入部４８を通って上部遮蔽室３２内に戻される。上部遮蔽室３２に移動された燃料デブリＸ１の切片は、キャニスタ等の容器に封入され、荷役用マニピュレータユニット３６のマニピュレータアーム５３やその他の図示しないロボット等により、上部補助遮蔽室３３等へ移送される。

気密シート３５は、回収容器導入部４８以外の大部分が、上部遮蔽室３２内において原子炉格納容器１２側と区画しており、回収容器導入部４８も回収容器が通過する際に一時的に開放されるだけであるため、原子炉格納容器１２から上部遮蔽室３２への放射性物質の流入は大幅に制限されることとなる。また、上部遮蔽室３２と上部補助遮蔽室３３との間には遮蔽扉４３により必要時以外閉止されていることから、上部遮蔽室３２から上部補助遮蔽室３３への放射性物質の流入はさらに制限されることとなる。

なお、荷役用マニピュレータは単なるジブクレーンでもよく、回収容器５４の昇降などの取扱いが可能であればよい。

また、上部遮蔽室３２と原子炉ウェル１９との間を連通する上方開口部４０の周縁下方には複数の水スプレ５５（冷媒噴射手段）が設けられている。当該水スプレ５５は、いわゆるドライミストノズルであり、原子炉ウェル１９内にて下方に向けて冷媒としての水を噴射するものである。このように上方開口部４０の周辺に設けた水スプレ５５により噴射された水が、温められて上昇してきた汚染空気を冷却することで、下降流（図３の白抜き矢印）を形成し、上部遮蔽室３２への汚染拡大をさらに防ぐことができる。

次にサイドアクセス回収装置６０について説明する。

図５（ａ）に示すように、サイドアクセス回収装置６０は、主に側部遮蔽室６１、気密筒６２、側部補助遮蔽室６３、マニピュレータユニット６４を有している。

詳しくは、サイドアクセス回収装置６０は、生体遮蔽壁１３を介して原子炉格納容器１２の側方に配置するに際して、生体遮蔽壁１３を貫通する貫通路７０（貫通孔）と原子炉格納容器１２を貫通する側方開口部７１（貫通孔）が形成され、当該貫通路７０の開口部分を覆うように側部遮蔽室６１が配置されている。

側部遮蔽室６１は、例えば膨張式シール材６１ａを介して生体遮蔽壁１３と密着している。膨張式シール材６１ａ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６１ａ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、側部遮蔽室６１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６１ａに限定されるものではない。

一方、生体遮蔽壁１３と原子炉格納容器１２との間には数ｃｍ程度の隙間Δｇが存在している。したがって、側部遮蔽室６１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に側方開口部７１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、側部遮蔽室６１から貫通路７０に気密筒６２を挿通し、気密筒６２の端部を原子炉格納容器１２の側面であって側方開口部７１の周縁部に密着させている。なお、気密筒６２と原子炉格納容器１２との密着部分においても、膨張式シール材６２ａ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内と側部遮蔽室６１内とを気密筒６２を用いて気密性を維持したまま連通させている。または、隙間Δｇに直接膨張式シールを入れることにより気密を維持することも可能である。

また、側部遮蔽室６１は、気密筒６２と対峙する壁が側部補助遮蔽室６３と当接している。そして、当該側部遮蔽室６１及び側部補助遮蔽室６３には、互いに当接している壁に両室内を連通する連通開口部７２（連通部）が形成されている。

マニピュレータユニット６４は、マニピュレータアーム６４ａを支持するレール６４ｂが側部補助遮蔽室６３から、側部遮蔽室６１、気密筒６２を通って、ペデスタル開口１７ａまで配設されている。マニピュレータアーム６４ａは、当該レール６４ｂに沿って移動可能であり、燃料デブリＸ２の回収時には図５（ａ）に示すようにレール６４ｂ先端にまで移動する。なお、当該マニピュレータアーム６４ａも上記作業用マニピュレータユニット３４及び荷役用マニピュレータユニット３６のマニピュレータアーム４６、５３と同様に任意の加工ツールが着脱可能である。当該マニピュレータアーム６４ａには、給電のためのケーブルや、油圧供給のための配管、レーザ切断機使用のためのプロセスガス配管等の配線・配管類６４ｃが側部補助遮蔽室６３から延びている。

側部補助遮蔽室６３は、搬送台車に形成されており移動可能である。当該搬送台車にマニピュレータユニット６４をモジュール化して搭載することにより、マニピュレータユニット６４の交換等を容易に行うことが可能である。

また、側部遮蔽室６１には、生体遮蔽壁１３側の壁に第一分割扉７３が設けられ、連通開口部７２には第二分割扉７４が設けられている。

第一分割扉７３及び第二分割扉７４は、図５（ｂ）（ｃ）の正面図に示すように、いずれも上段と下段にそれぞれ独立して開閉可能な上扉７３ａ、７４ａ（第一の扉）と下扉７３ｂ、７４ｂ（第二の扉）とからなる。詳しくは、上扉７３ａ、７４ａは配線・配管類６４ｃ（接続部材）が通過可能な程度の上下幅を有しており、下扉７３ｂ、７４ｂはレール６４ｂ及び折り畳んだマニピュレータアーム６４ａ（マニピュレータ本体）が通過可能な程度の上下幅を有している。

このように構成された第一分割扉７３の上扉７３ａ及び下扉７３ｂの両方を閉鎖（全閉）することにより気密筒６２は閉止され、側部遮蔽室６１と原子炉格納容器１２との間は気密に保持される。また、第二分割扉７４の上扉７４ａ及び下扉７４ｂの両方を閉鎖（全閉）することにより連通開口部７２は閉止され、側部遮蔽室６１と側部補助遮蔽室６３との間は気密に保持される。

一方、マニピュレータアーム６４ａが気密筒６２を通過する時には第一分割扉７３及び第二分割扉７４の上扉７３ａ及び下扉７３ｂの両方を開放（全開）する。また、マニピュレータアーム６４ａが連通開口部７２を通過する時には、第二分割扉７４の上扉７４ａ及び下扉７４ｂの両方を開放（全開）する。そして、マニピュレータアーム６４ａがペデスタル１７側へ通過後には、上扉７３ａ、７４ａを開放し、下扉７３ｂ、７４ｂを閉止する。なお、本実施形態におけるレール６４ｂは、第一分割扉７３部分及び第二分割扉７４部分が、マニピュレータアーム６４ａが走行可能な程度に切り欠かれており、各下扉７３ｂ、７４ｂの開閉に干渉しないものとする。

第一分割扉７３、第二分割扉７４、気密筒６２、側部遮蔽室６１及び側部補助遮蔽室６３の壁及び天井は、それぞれ遮蔽材により構成されており、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。

このように構成されたサイドアクセス回収装置６０は、燃料デブリＸ２の回収作業時には、マニピュレータユニット６４のマニピュレータアーム６４ａにより、燃料デブリＸ２の切削、破砕、粉砕等を行う。また、マニピュレータアーム６４ａにより図示しない回収容器を燃料デブリＸ２付近まで移送して、当該マニピュレータアーム６４ａにより燃料デブリＸ２の切片を回収容器に収納する。燃料デブリＸ２が溜まった回収容器は、マニピュレータアーム６４ａにより側部遮蔽室６１内に戻される。そして、側部遮蔽室６１に連通する廃棄物移送台車（図示せず）にて搬出する。なお、ペデスタル開口１７ａより別経路を通して搬出台車で搬出することも可能である。

第一分割扉７３及び第二分割扉７４は、マニピュレータアーム６４ａが通過する際にのみ全開となり、マニピュレータアーム６４ａが通過した後は下扉７３ｂ、７４ｂが閉止されて流通面積が制限される。これにより、原子炉格納容器１２から側部遮蔽室６１への放射性物質の流入は制限され、側部遮蔽室６１から側部補助遮蔽室６３への放射性物質の流入はさらに制限されることとなる。

詳しくは、一般に高線量率の区域に使用するマニピュレータやロボットは、制御回路をマニピュレータやロボットに搭載させずに、低線量率区域に設置するため給電ケーブル等の配線・配管類は多大なものとなる。従って、例えば扉に開口を設けることでそれらの配線・配管類を貫通させるとすると、開口の面積が大きくなり、十分な遮蔽、気密機能を維持することができない。そこで、本実施形態の各分割扉７３、７４のように上扉７３ａ、７４ａ、下扉７３ｂ、７４ｂを設けることにより完全な遮蔽、気密を必要とする場合にも対応可能となる。

また、マニピュレータユニット６４を側部補助遮蔽室６３に戻す際には、まず第一分割扉７３を全開とし、側部遮蔽室６１にマニピュレータユニット６４を一度収納した後に第一分割扉７３を全閉とする。続いて第二分割扉７４を全開にしてマニピュレータユニット６４を側部補助遮蔽室６３に収納する。このように、いわゆるエアロック方式を採用するが、側部遮蔽室６１内にマニピュレータユニット６４を戻すために第一分割扉７３を全開とするときには、第二分割扉７４の下扉７４ｂを閉じ、上扉７４ａのみを開放していることから、原子炉格納容器１２からの放射線の大半を遮蔽できる。また汚染領域の拡大を防ぐことができるとともに、側部補助遮蔽室６３の遮蔽厚さを薄くすることも可能となり、軽量化を図れるという効果も奏する。

次に図６に基づき、原子炉建屋１の換気構造について説明する。

図６に示すように、上部遮蔽室３２、側部遮蔽室６１には、それぞれ対応するマニピュレータユニット３４、３６、６４にてレーザ切断機に用いるのに必要なプロセスガスを供給するためのガス供給装置８０（気体供給手段）が設けられている。また外部から空気を取り入れる給気装置８１が各補助遮蔽室３３、６３にそれぞれに設けられている。なお、ガス供給装置８０により供給するガスは、例えばプロセスガス以外のガスでもよく、空気等の気体全般を含む。

また、原子炉格納容器１２には、原子炉建屋１内の水素（Ｈ_２）滞留等のよる爆発を防止するために、窒素（Ｎ_２）を供給する窒素供給装置８２（気体供給手段）が接続されている。

さらに、原子炉格納容器１２には排気通路８３が設けられ、当該排気通路８３には放射性物質除去ユニット８４（放射性物質除去手段）及び排風機８５（排気量調整手段）が設けられている。これら放射性物質除去ユニット８４及び排風機８５は原子炉建屋１外に設けられており、例えば図示しないタービン建屋内に設けられている。

放射性物質除去ユニット８４は放射性物質を処理する装置を多段的に備えており、大きくは湿式除去装置８４ａ及び乾式除去装置８４ｂが設けられている。より具体的には、湿式除去装置８４ａとしては、例えば吸収塔、電気集塵機や凝縮器、デミスタ等を備えており、乾式除去装置８４ｂとしては、加熱器、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air Filter）、ヨウ素フィルタ等を備えている。

排風機８５は、上記ガス供給装置８０によるプロセスガスの供給流量、給気装置８１による給気量、及び窒素供給装置８２による窒素の供給流量の総流量よりも多い流量で排気を行い、原子炉圧力容器１１及び原子炉格納容器１２内を負圧状態に維持するものである。

原子炉建屋１内における各室の汚染レベルを比較すると、燃料デブリＸ１、Ｘ２の回収作業が行われる原子炉圧力容器１１及び原子炉格納容器１２内は、最も高い汚染レベル（高レベル汚染）となる。

原子炉格納容器１２と連通している上部遮蔽室３２は、原子炉格納容器１２内と気密シート３５を介して区画されており、回収容器５４の通過が回収容器導入部４８により部分的に許容されているだけである。このため、トップアクセス回収装置３０による燃料デブリＸ１の回収作業時においても両空間の気密性は高く維持され、上部遮蔽室３２内は原子炉格納容器１２内よりも低い汚染レベル（中レベル汚染）となる。

また、側部遮蔽室６１においても、原子炉格納容器１２と連通している気密筒６２が第一分割扉７３により区画されており、マニピュレータアーム６４ａが燃料デブリＸ２の回収作業を行うべくレール６４ｂ先端に位置しているときでも、第一分割扉７３の下扉７３ｂを閉じ、配線・配管類６４ｃが通る領域だけが開口することとなる。このためサイドアクセス回収装置６０による燃料デブリＸ２の回収作業時においても、両空間の気密性は高く維持され、側部遮蔽室６１内は原子炉格納容器１２よりも低い汚染レベル（中レベル汚染）となる。

上部遮蔽室３２と連通している上部補助遮蔽室３３は、遮蔽扉４３により必要時以外には気密性が維持されているので、上部遮蔽室３２よりもさらに低い汚染レベル（低レベル汚染）となる。また、側部遮蔽室６１と連通している側部補助遮蔽室６３は、第一分割扉７３と同様の第二分割扉７４により区画されていることで、側部遮蔽室６１よりもさらに低い汚染レベル（低レベル汚染）となる。

以上のように、上部遮蔽室３２は気密シート３５により、側部遮蔽室６１は第一分割扉７３により、上部遮蔽室３２、側部遮蔽室６１から原子炉格納容器１２及び原子炉圧力容器１１への開口が限定されることから、排風機８５による排気量を抑制することができる。排気量を抑制できることで、湿式除去装置８４ａや乾式除去装置８４ｂへの負荷は低くなり、確実な放射性物質の除去処理を行うことができる。これにより、本実施形態に係る燃料デブリ回収時の換気は、より効率よく放射性物質の除去を行うことができる。

以上で本発明に係る燃料デブリ回収時換気システム及び燃料デブリ回収時換気方法の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

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。

例えば上記実施形態では、気密シート３５がハット形状をなしているが、気密シートの形状はこれに限られるものではなく、例えば矩形のシートを作業用マニピュレータユニットの上部プラットホームの外形形状に沿って養生してもよい。

また、上記実施形態では、気密シート３５の回収容器導入部４８がいわゆる菊割れ状をなしているが、回収容器導入部の形状はこれに限られるものではない。例えば、回収容器導入部を、開閉可能な円形状の蓋材としてもよい。当該蓋材の開閉は例えばアクチュエータ等により、回収容器通過時に自動的に開閉させるものとする。

上記実施形態では、サイドアクセス回収装置６０では貫通路７０及び側方開口部７１を介して燃料デブリＸ２にアクセスしているが、アクセス可能な経路を複数形成してもよい。例えば貫通路及び側方開口部を２箇所に形成し、燃料デブリを切削するための経路と燃料デブリの切片を回収するための経路の二系統の経路を備えてもよい。その場合も各遮蔽室を分割扉で区画することで上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

１ 原子炉建屋
１１ 原子炉圧力容器
１２ 原子炉格納容器
１３ 生体遮蔽壁
１７ ペデスタル
１７ａ ペデスタル開口
３０ トップアクセス回収装置（回収手段）
３２ 上部遮蔽室
３３ 上部補助遮蔽室
３４ 作業用マニピュレータユニット（作業部）
３５ 気密シート（区画手段）
３６ 荷役用マニピュレータユニット（荷役部）
４２ 連通開口部（連通部）
４３ 遮蔽扉（開閉手段）
４８ 回収容器導入部
４８ａ 舌片
５４ 回収容器
５５ 水スプレ（冷媒噴射手段）
６０ サイドアクセス回収装置（回収手段）
６１ 側部遮蔽室
６２ 気密筒
６３ 側部補助遮蔽室
６４ マニピュレータユニット
６４ａ マニピュレータアーム（マニピュレータ本体）
６４ｂ レール
６４ｃ 配線・配管類（接続部材）
７０ 貫通路（貫通孔）
７１ 側方開口部（貫通孔）
７２ 連通開口部（連通部）
７３ 第一分割扉
７３ａ 上扉（第一の扉）
７３ｂ 下扉（第二の扉）
７４ 第二分割扉
７４ａ 上扉
７４ｂ 下扉
８０ ガス供給装置（気体供給手段）
８１ 給気装置
８２ 窒素供給装置（気体供給手段）
８３ 排気通路（排気量調整手段）
８４ 放射性物質除去ユニット（放射性物質除去手段）
８４ａ 湿式除去装置
８４ｂ 乾式除去装置
８５ 排風機

Claims (6)

1. 原子炉圧力容器内又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリを回収する際の燃料デブリ回収時換気システムであって、
   前記原子炉格納容器内と連通した遮蔽室と、
   前記遮蔽室から前記燃料デブリに接近し、前記燃料デブリの回収作業を行う回収手段と、
   前記回収手段の通過を部分的に許容しつつ、前記遮蔽室と前記原子炉格納容器との間を区画する区画手段と、
   前記遮蔽室内に外部から気体を供給する気体供給手段と、
   前記気体供給手段により供給される気体の流量よりも多い流量で、前記原子炉格納容器から排気を行う排気量調整手段と、
   前記排気の放射性物質に対して除去処理を行う放射性物質除去手段と、
   を備える燃料デブリ回収時換気システム。
2. 前記遮蔽室は、前記原子炉圧力容器の上方に設置される上部遮蔽室であり、
   前記回収手段は、前記燃料デブリに対して回収作業を行う作業部と、前記燃料デブリを前記上部遮蔽室内に移送する荷役部とを有しており、
   前記区画手段は前記上部遮蔽室内において原子炉格納容器側にある前記作業部を覆い、荷役部側と区画する気密シートであり、当該気密シートには前記荷役部の通過を許容するよう一時的に開放される導入部を有する
   請求項１記載の燃料デブリ回収時換気システム。
3. 前記遮蔽室と前記原子炉圧力容器の上方に形成された原子炉ウェルとの間を連通する開口部周辺に設けられ、前記原子炉ウェル内に冷媒を噴射する冷媒噴射手段を有する
   請求項１又は２記載の燃料デブリ回収時換気システム。
4. 前記原子炉格納容器は、生体遮蔽壁により囲まれており、当該原子炉格納容器の側面及び当該生体遮蔽壁の側面にはそれぞれ対応する位置に貫通孔が形成され、
   前記遮蔽室は、前記生体遮蔽壁の側面と密着して前記貫通孔を覆う側部遮蔽室であり、
   前記回収手段は、前記側部遮蔽室から前記貫通孔を通って前記燃料デブリの回収を行うマニピュレータであり、
   前記区画手段は、複数に分割された各部分が独立して開閉可能な分割扉であり、当該分割扉は前記マニピュレータの本体部分が通過する領域を開閉する第１の扉と、前記マニピュレータに接続された接続部材が通過する領域を開閉する第２の扉とを有する
   請求項１記載の燃料デブリ回収時換気システム。
5. さらに、前記遮蔽室と連通部を介して連通された補助遮蔽室と、
   当該連通部の開閉を行う開閉手段と、を備える
   請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料デブリ回収時換気システム。
6. 原子炉圧力容器内又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリを回収する際の燃料デブリ回収時換気方法であって、
   前記原子炉格納容器内と連通した遮蔽室を設ける工程と、
   前記遮蔽室から前記燃料デブリに接近し、前記燃料デブリの回収作業を行う回収工程と、
   前記回収工程にて前記回収作業に伴う部材の通過を部分的に許容しつつ、前記遮蔽室と前記原子炉格納容器との間を区画する区画手段を設ける工程と、
   前記遮蔽室内に外部から気体を供給する気体供給工程と、
   前記気体供給工程にて供給される気体の流量よりも多い流量で、前記原子炉格納容器から排気を行う排気量調整工程と、
   前記排気の放射性物質に対して除去処理を行う放射性物質除去工程と、
   を含む燃料デブリ回収時換気方法。

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