JP2017161290A - 放射線遮蔽構造及びそれを用いた点検方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設構造体の放射線を遮蔽する放射線遮蔽材の設置又は除去を容易にし、既設構造体の点検作業を迅速に行うことができる放射線遮蔽構造を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の放射線遮蔽構造１０は、既設構造体１２が貫通する貫通孔２１を有し、前記既設構造体１２を囲った内部に粒状の放射線遮蔽材４０を充填して前記既設構造体１２を覆うケーシング２０を備え、前記ケーシング２０に前記放射線遮蔽材４０の排出管３０を取り付けて、前記放射線遮蔽材４０を自然落下により外部へ排出可能なことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力プラントにおける線量の高い配管などの既設構造体からの放射線を遮蔽する放射線遮蔽構造及びそれを用いた点検方法に関する。

原子力プラントにおける線量の高い配管や、これを支持する構造物等の既設構造体は、通常、鉛などの放射線遮蔽物によって放射線を遮蔽して、作業者に作用する放射線量を低減している。
従来の既設構造体の放射線遮蔽物としては、鉛ブロック、鉄板、鉛入りマットなどを用いていた。

既設構造体は安全性の確保や、経年劣化による亀裂、ボルトの緩みなどの不具合をなくすために定期的な検査を行う必要がある。この点検作業は既設構造体を目視、あるいは測定器によって検査するため、既設構造体から放射線遮蔽材を取り外さなければならない。
しかし、鉛ブロックを用いた放射線遮蔽構造は鉛溶接によって堅固に接続されており取り外すと変形してしまい再利用ができず、点検後の復旧作業において、新たに製作し直さなければならなかった。元々、放射線遮蔽構造は既設構造体の周囲を覆うように取り付ける構成のため高度な精度を要し、特に切断面の仕上げには隙間をなくすため高精度が必要となっていた。更に、溶接による取付けのため危険作業となり特別な作業者が必要となっていた。

一方、鉄板を用いた放射線遮蔽物は、遮蔽効果を得るために板厚を厚くしなければならず、特に狭あい部への取付けが困難であった。
また、鉛入りマットを用いた放射線遮蔽物は取り付ける既設構造体との間に隙間が生じ易く、かつ、固定方法が困難であった。また、遮蔽効果を得るために幾層重ねとなりコスト高となっていた。

そこで特許文献１に記載の放射線遮蔽方法は、容器内に流体と共に粒状をなす遮蔽材を供給するだけで、被遮蔽体を遮蔽可能な放射線遮蔽領域を容易に設置している。また容器内に流体を供給し粒状をなす遮蔽材を回収することができ、後処理工程が容易となり、遮蔽材の再利用を可能としている。

特開２０１３−３０１６号公報

しかしながら特許文献１の開示の方法は、流体の供給にポンプと、流体の供給又は排出流路となる配管が必要となり、装置構成が複雑かつ大掛かりとなり、また、流体の漏れを生じる隙間が一切ない密閉性が求められコスト高となっていた。
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、既設構造体の放射線を遮蔽する放射線遮蔽物の設置又は除去を容易にし、既設構造体の点検作業を迅速に行うことができる放射線遮蔽構造及びそれを用いた点検方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための第１の手段として、本発明は、既設構造体が貫通する貫通孔を有し、前記既設構造体を囲った内部に粒状の放射線遮蔽材を充填して前記既設構造体を覆うケーシングを備え、前記ケーシングに前記放射線遮蔽材の排出管を取り付けて、前記放射線遮蔽材を自然落下により外部へ排出可能なことを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第１の手段によれば、ケーシングの内部に充填された放射線遮蔽材を排出管からケーシング外部へ自然落下により容易に排出することができる。これにより放射線遮蔽材で覆われていた既設構造体の点検作業を短時間かつ効率的に行うことができる。また放射線遮蔽材を再利用することができ設備コストの低廉化が図れる。

上記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、前記第１の手段において、前記放射線遮蔽材を前記ケーシングに充填して前記ケーシングから水平方向に延出した前記排出管の管内に堆積したときの安息角をθとしたとき、前記排出管の管径をｓｉｎθとし、前記排出管の管長はｃｏｓθよりも短く設定していることを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第２の手段によれば、ケーシング内部に充填された放射線遮蔽材が排出管内で詰まることなく、自然落下によって外部へ排出することができる。

上記課題を解決するための第３の手段として、本発明は、前記第２の手段において、前記安息角θは１０°〜２０°の範囲に設定していることを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第３の手段によれば、ケーシング内部に充填された放射線遮蔽材が排出管内で詰まることなく、自然落下によって外部へ排出することができる。

上記課題を解決するための第４の手段として、本発明は、前記第１ないし第３のいずれか１の手段において、前記排出管は先端側を折り曲げ、前記ケーシングの接続面と直交する軸回りを回転可能なことを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第４の手段によれば、排出管を軸回りに回転させることにより、排出管の開閉動作を容易に行うことができ、かつ、放射線遮蔽材の排出と閉塞状態を容易に行うことができる。

上記課題を解決するための第５の手段において、本発明は、前記第１ないし第４のいずれか１の手段において、前記ケーシングは、内部に充填した前記放射線遮蔽材の上面と接する内蓋を設けたことを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第５の手段によれば、地震などの揺れに対して、ケーシング内部の放射線遮蔽材が波打ちして外部へ流出することを防止できる。

上記課題を解決するための第６の手段において、本発明は、前記第１ないし第５のいずれか１の手段において、前記排出管は、先端側の外側面にリング状の段差を設けたことを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第６の手段によれば、排出管の先端側に容易にホースを固定できる。また接続したホースが放射線遮蔽材の排出時に外れることを防止できる。

上記課題を解決するための第７の手段において、本発明は、前記第１ないし第６のいずれか１の手段において、前記ケーシングは、前記既設構造体の底面と対向する底板と、前記底板から立設する柱及び前記柱の梁に接続して前記既設構造体の側面と対向する側板を有し、前記側板の一部は、前記ケーシングから着脱可能なことを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第７の手段によれば、既設構造体の点検時にケーシングの側板を容易に取り外すことができ、点検作業を容易かつ効率的に行うことができる。

上記課題を解決するための第８の手段において、本発明は、前記第１ないし第７のいずれか１に記載の手段において、前記放射線遮蔽材は、直径が２ｍｍ〜５ｍｍの鉛粒であることを特徴とする放射線遮蔽構造を提供することにある。
上記第８の手段によれば、充填され集合状態にある鉛粒の流動性が維持できケーシング内部から自然落下により容易に排出することができる。また、ケーシングと既設構造体との間の隙間（約１ｍｍで最大でも３ｍｍ程度）から外部へ漏出することを防止でき、かつ、ケーシング内で実用上十分な均一性で充填することができ確実に放射線を遮蔽することができる。

上記課題を解決するための第９の手段において、本発明は、前記放射線遮蔽構造の排出管を解放して、内部の放射線遮蔽材を外部へ自然落下させる工程と、ケーシングの内部に現れた既設構造体又は前記ケーシングの内部を点検する工程と、点検後、前記排出管を閉塞して、前記ケーシングの内部に前記放射線遮蔽材を充填する工程と、を有することを特徴とする既設構造体の点検方法を提供することにある
上記第９の手段によれば、ケーシング内部へ粒状の放射線遮蔽材を充填又はケーシング内部から自然落下により排出することにより、既設構造体から放射線遮蔽材を容易に着脱することができる。このため既設構造体の点検作業を容易かつ効率的に行うことができる。

上記構成による本発明によれば、既設構造体の放射線を遮蔽する放射線遮蔽材を容易に取付け又は取り外す作業を行うことができ、既設構造体の点検作業を短時間かつ効率的に行うことができる。

本発明の放射線遮蔽構造の構成概略を示す斜視図である。 排出管の説明図である。 放射線遮蔽構造を用いた既設構造体の点検方法の説明図である。

本発明の放射線遮蔽構造及びそれを用いた点検方法の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。なお本実施形態の既設構造体とは、原子力プラントにおける線量の高い配管や、これを支持する架台などの構造物である。

［放射線遮蔽構造１０］
図１は本発明の放射線遮蔽構造の構成概略を示す斜視図である。図示のように、本発明の放射線遮蔽構造１０は、ケーシング２０と、放射線遮蔽材４０を主な基本構成としている。

［ケーシング２０］
ケーシング２０は、上面に開口を有し、この開口から後述する放射線遮蔽材４０を充填する箱状の容器である。ケーシング２０は、建屋の壁面などから水平方向に延出する支持架台上に取り付けている。ケーシング２０は、底板２２と、底板２２から垂直方向に延出する柱２３と、柱２３に接続する梁２４と、側板２５を備えている。なお一部の側板２５ａは、柱２３及び梁２５と締結ボルトにより着脱可能な構成を採用している。図１に示す既設構造体１２となる配管は建屋の壁面から水平方向に伸びるＬ鋼のサポート部材１４上にＵボルト１６を用いて固定されている。ケーシング２０は既設構造体１２を覆う鉛ブロックと、サポート部材１４が貫通する貫通孔２１を側面に設けている。貫通孔２１と、鉛ブロック及びサポート部材１４との隙間は最大でも約３ｍｍ以内となるように製作される。

このようなケーシング２０は、貫通孔２１に既設構造体１２が挿通しており、既設構造体１２の底面及び側面を覆う構成となる。そしてケーシング２０の上面開口には上蓋２６を設けて、内部には中蓋２７を設けている。
上蓋２６は側板２５ａと同様に、梁２５と締結ボルトにより着脱可能な構成を採用し、既設構造体１２の点検時や、放射線遮蔽材４０を充填する際に取り外すことができる。

内蓋２７は、ケーシング２０の内部に充填した放射線遮蔽材４０の上面を覆う蓋となる。これにより地震などの揺れに対して、ケーシング２０内部の放射線遮蔽材４０が波打ちして外部へ流出することを防止できる。
側板２５には排出管３０が接続している。図２は排出管の説明図である。排出管３０は、ケーシング２０の内部に充填された放射線遮蔽材４０を外部へ自然落下により排出するものであり、側板２５の下方に取り付けている。

排出管３０は、側板２５から水平方向に延出し、所定角度で先端側を折り曲げている。排出管３０は側板２５に対して軸心の軸回りを回転自在となるように取り付けている。本実施形態の排出管３０は、軸心と直交方向に延出する回転レバー３２を取り付けている。また側板２５には回転レバー３２が１８０度軸回りを回転可能な一対のストッパー３４を取り付けている。このような構成の排出管３０は、回転レバー３２が一方のストッパー３４に接触した状態のとき、先端開口が下向きとなる。一方、回転レバー３２を１８０度回転させて他方のストッパー３４に接触した状態のとき、先端開口が上向きとなる。

また排出管３０は、先端側の外側面にリング状の段差３６を設けている。このような構成の排出管３０は、先端側に容易にホースを固定できる。また接続したホースが放射線遮蔽材４０の排出時に外れることを防止できる。

本実施形態の排出管３０の管径及び管長は以下のように設定している。
放射線遮蔽材４０となる鉛粒を平面に積み上げた時に自発的に崩れることなく安定を保つ安息角をθとする。本実施形態の鉛粒の安息角θは、ケーシング２０に放射線遮蔽材４０を充填してケーシング２０の側板２５から水平方向に延出する排出管３０の管内にも堆積して形成され、θ＝１０°〜２０°となるように設定している。このときの排出管３０の管径（直径）をｓｉｎθとしている。そして排出管３０の管長（ケーシング２０の側板２５から排出管３０を水平方向に延出させて先端側を折り曲げるまでの直線の長さ）はｃｏｓθよりも短く設定している。排出管３０の管長がｃｏｓθよりも長くなると、管内の鉛粒が安息角θで安定した状態となり排出されない。一方、排出管３０の管長がｃｏｓθよりも短くなると、管内に堆積した鉛粒の安息角θが形成されず安定せずに先端開口が下向きのとき外部へ自然落下により排出することができる。
なおケーシング２０は材質に充填した放射線遮蔽材４０の重量に耐えうる所定強度を備え、加工容易な鋼材などの金属性材料を用いることができる。

［放射線遮蔽材４０］
放射線遮蔽材４０は、既設構造体１２から照射される高線量の放射線を遮蔽可能とするものであり、一例として本実施形態では鉛粒を用いている。鉛粒は粒径を２ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは３ｍｍに設定している。放射線遮蔽材４０は、既設構造体１２の放射線を遮蔽できるものであれば良く、ガンマ線、エックス線では鉄などを用いることができる。

このような放射線遮蔽材４０は、ケーシングと既設構造体との間の隙間（最大でも約３ｍｍ）から外部へ漏出することを防止でき、かつ、ケーシング内で実用上十分な均一性で充填することができ放射線を遮蔽することができる。
鉛粒は小さい程流動性が増すが、ケーシングの隙間から漏れ出す虞があり、最大隙間寸法の３ｍｍ程度が好ましい。

［放射線遮蔽構造を用いた点検方法］
上記構成による放射線遮蔽構造を用いた既設構造体の点検方法について以下、説明する。

図３は放射線遮蔽構造を用いた既設構造体の点検方法の説明図である。
同図（１）に示すように、既設構造体１２に取り付けた放射線遮蔽構造１０のケーシング２０から上蓋２６及び中蓋２７を取り外す。
同図（２）に示すように、排出管３０の先端にホース５０を取り付けて、排出管３０の先端が上向きから下向きとなるように回転レバーを回転させると開放状態となり、放射線遮蔽材４０がホース５０を介して自然落下しながら容器５２に排出される。

同図（３）に示すように、ケーシング２０内部の放射線遮蔽材を除去した後、一部の側板２５ａを取り外すとケーシング２０から既設構造体１２が露出し、既設構造体１２の点検作業を行う。
同図（４）に示すように、点検作業の終了後、側板２５ａを取り付けて、排出管３０の先端を下向きから上向きとなるように軸回りを回転させると閉塞状態となる。そして内部に充填されていた放射線遮蔽材４０を再度ケーシング２０の上面開口から充填する。この際、ケーシング２０全体に振動を与えるなどして、放射線遮蔽材４０が隙間なく充填されるようにすると良い。

同図（５）に示すように、放射線遮蔽材４０の充填後、中蓋２７で放射線遮蔽材４０の上面を覆い、さらに上蓋２６でケーシング２０の上面開口を閉じることにより、既設構造体１２の放射線が遮蔽されて点検作業が終了する。
このような本発明の放射線遮蔽構造を用いた既設構造体の点検方法によれば、既設構造体の放射線を遮蔽する放射線遮蔽材を容易に取付け又は取り外す作業を行うことができ、既設構造体の点検作業を短時間かつ効率的に行うことができる。また点検後の放射線遮蔽材は再度ケーシングに充填して再利用することができる。また、既設構造体の放射線を遮蔽する放射線遮蔽材の重量をケーシングで受けることにより、既設構造体に係る放射線遮蔽材の重量負担を軽減できる。

本発明の放射線遮蔽構造及びそれを用いた点検方法は、特に原子力プラントなど高線量の既設構造体の点検作業時において特に産業上利用できる。

１０………放射線遮蔽構造、１２………既設構造体、１４………サポート部材、１６………Ｕボルト、２０………ケーシング、２１………貫通孔、２２………底板、２３………柱、２４………梁、２５………側板、２６………上蓋、２７………中蓋、３０………排出管、３２………回転レバー、３４………ストッパー、４０………放射線遮蔽材、５０………ホース、５２………容器。

Claims (9)

1. 既設構造体が貫通する貫通孔を有し、前記既設構造体を囲った内部に粒状の放射線遮蔽材を充填して前記既設構造体を覆うケーシングを備え、
   前記ケーシングに前記放射線遮蔽材の排出管を取り付けて、前記放射線遮蔽材を自然落下により外部へ排出可能なことを特徴とする放射線遮蔽構造。
2. 前記放射線遮蔽材を前記ケーシングに充填して前記ケーシングから水平方向に延出した前記排出管の管内に堆積したときの安息角をθとしたとき、前記排出管の管径をｓｉｎθとし、前記排出管の管長はｃｏｓθよりも短く設定していることを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽構造。
3. 前記安息角θは１０°〜２０°の範囲に設定していることを特徴とする請求項２に記載の放射線遮蔽構造。
4. 前記排出管は先端側を折り曲げ、前記ケーシングの接続面と直交する軸回りを回転可能なことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射線遮蔽構造。
5. 前記ケーシングは、内部に充填した前記放射線遮蔽材の上面と接する内蓋を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射線遮蔽構造。
6. 前記排出管は、先端側の外側面にリング状の段差を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射線遮蔽構造。
7. 前記ケーシングは、前記既設構造体の底面と対向する底板と、前記底板から立設する柱及び前記柱の梁に接続して前記既設構造体の側面と対向する側板を有し、前記側板の一部は、前記ケーシングから着脱可能なことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放射線遮蔽構造。
8. 前記放射線遮蔽材は、直径が２ｍｍ〜５ｍｍの鉛粒であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の放射線遮蔽構造。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の放射線遮蔽構造の排出管を解放して、内部の放射線遮蔽材を外部へ自然落下させる工程と、
   ケーシングの内部に現れた既設構造体又は前記ケーシングの内部を点検する工程と、
   点検後、前記排出管を閉塞して、前記ケーシングの内部に前記放射線遮蔽材を充填する工程と、
   を有することを特徴とする放射線遮蔽構造を用いた点検方法。

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