JP2522576B2 - Volume-cutting device for radioactive waste - Google Patents
Volume-cutting device for radioactive wasteInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば軽水型原子炉で発生する使用済燃料
集合体のチャンネルボックス,制御棒ブレードなどの長
尺な放射性廃棄物体を対象に、該廃棄物体を細かく切断
して減容化する減容切断装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to a long radioactive waste object such as a channel box and a control rod blade of a spent fuel assembly generated in a light water reactor. The present invention relates to a volume reduction cutting device that finely cuts a waste object to reduce its volume.
現在では、軽水炉などの炉内で照射された放射線量率
の高い使用済燃料集合体のチャンネルボックス及び制御
棒等は、炉心から取り出した後に原子炉建屋内の使用済
燃料プールに保管し、ここから別建屋のサイトバンカへ
移送した後にチャンネルボックスは適宜な方法で減容処
理するようにしている。これは、チャンネルボックスの
ような大形の高放射性廃棄物体を使用済燃料貯蔵プール
内で減容処理するための適切な技術,対策が未だ確立さ
れてないことによる。At present, the channel boxes and control rods of spent fuel assemblies with high radiation dose irradiated in reactors such as light water reactors are stored in the spent fuel pool inside the reactor building after being taken out of the reactor core. After transfer from the site to the site bunker in another building, the volume of the channel box is reduced by an appropriate method. This is because appropriate technology and measures for volume reduction of large radioactive waste such as channel box in the spent fuel storage pool have not been established yet.
100万kWクラスの原子力発電所1基から年間に発生す
るチャンネルボックスは約100本にもなる。しかもチャ
ンネルボックスは長さが4m以上にも及ぶ長尺物であり、
従来では使用済のチャンネルボックスを使用済燃料貯蔵
プールから取り出して放射線防護用の重量キャスタに収
納し、さらにこれをトレーラに搭載して原子炉建屋から
別建屋のサイトバンカへ輸送するようにしている。About 100 channel boxes will be generated annually from a 1 million kW class nuclear power plant. Moreover, the channel box is a long item with a length of 4 m or more,
Conventionally, a used channel box is taken out from the spent fuel storage pool and stored in a heavy caster for radiation protection, which is then mounted on a trailer and transported from the reactor building to a site bunker in another building. .
一方、前述のように原子炉建屋から別建屋のサイトバ
ンカに移した後に行う放射性廃棄物体の減容処理法とし
て、従来では溶極ウォータージェット切断法(特開昭59
−162495号公報参照),プラズマ切断法,ガス切断法な
どの既存の水中切断技術、ないしはパンチング法,ワイ
ヤカッテング法などの機械的切断技術を用いて使用済み
燃料集合体のチャンネルボックス,制御棒ブレードなど
を切断し、減容化するようにしているのが現状である。On the other hand, as a method for reducing the volume of radioactive waste that is carried out after moving from the reactor building to the site bunker of another building as described above, conventionally, the hot water jet cutting method (JP-A-59)
-162495), plasma cutting method, gas cutting method, or other existing underwater cutting technology, or punching method, wire cutting method, or other mechanical cutting technology, used fuel assembly channel box, control rod blade The current situation is to cut the volume and reduce the volume.
ところで、前述のように原子炉から発生した放射性廃
棄物体を使用済燃料貯蔵プールから別建屋のサイトバン
カに移送して減容する従来の処理方式では次記のような
問題点がある。By the way, as described above, the conventional treatment method of transferring the radioactive waste generated from the nuclear reactor from the spent fuel storage pool to the site bunker of another building to reduce the volume has the following problems.
すなわち、長尺物の廃棄物体を輸送するのに膨大な労
力と時間を要し、さらに運搬用重量キャスクや廃棄物の
仮保管・処理のための大容量サイドバンカ施設及び保管
に伴う経費等を要し、このために年間を通じて輸送作業
に費やす経費は極めて高額なものとなっている。In other words, it takes a huge amount of labor and time to transport a long waste object, and also a heavy cask for transportation, a large-capacity side bunker facility for temporary storage and treatment of waste, and expenses associated with storage. However, for this reason, the expenses spent for transportation work throughout the year are extremely high.
また、先記した従来の各種切断技術は作業能率が低く
チャンネルボックスなどを切断するのに長い時間が掛か
る他、特に溶極ウォーターシェット切断法,プラズマ切
断法などでは、切断に伴う水の電気分解で発生する水素
ガスなどの副次生成物が誘爆を引き起こすなどの可能性
があるし、また切断に伴う溶断幅ないし溶断物質の量が
比較的大となるので、高いレベルの放射性物質による水
汚染が生じる。さらに機械式切断法では切断機自身が放
射性廃棄物体と直接接触するため、保守時の被爆が大き
くなる。また切断機自身が大きくなるため、設置スペー
スと耐荷重強度に制約がある既設使用済燃料プール内へ
の設置には問題がある。In addition, the above-mentioned conventional cutting techniques have low work efficiency and take a long time to cut the channel box, etc. In addition, especially in the electrode watershed cutting method and the plasma cutting method, electrolysis of water accompanying cutting is performed. By-products such as hydrogen gas generated in the process may cause an explosion, and the fusing width or the amount of fusing material associated with cutting will be relatively large, so water contamination by high levels of radioactive materials will occur. Occurs. Furthermore, in the mechanical cutting method, the cutting machine itself comes into direct contact with the radioactive waste material, which increases the exposure during maintenance. In addition, since the cutting machine itself becomes large, there is a problem in installing it in the existing spent fuel pool, where the installation space and load bearing strength are limited.
本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、従
来の減容処理方式による問題点を解消し、減容処理作業
の能率向上,並びに処理コストの低減,省力化が図れる
ようにした放射性廃棄物体の減容切断装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and eliminates the problems caused by the conventional volume reduction processing method, improves the efficiency of volume reduction processing, reduces the processing cost, and saves radioactive waste. An object is to provide a volume cutting device for an object.
上記課題を解決するために、本発明の減容切断装置
は、使用済燃料貯蔵プールの水中に構築したハウジング
と、プール内の貯蔵ラックより取り出して前記ハウジン
グ内に搬入した廃棄物体を切断加工の進行に合わせて所
定の切断加工位置へ逐次送り込む廃棄物体の移送手段
と、廃棄物体に対向して切断加工位置に設置してプール
外に配置のレーザ発振器との間を光ファイバで相互接続
し、さらにアシストガス供給源と配管接続したレーザ加
工ヘッド、および該レーザ加工ヘッドを廃棄物体と相対
的に切断線に沿って移動する走査駆動部からなる水中レ
ーザ加工手段と、ハウジング内の底部に収容し、かつ廃
棄物体の切断片,および切断加工により生じた落下ドロ
スを切断加工位置の下方で受容する回収キャスクと、前
記ハウジングに付設したアシストガスの排ガス回収手
段,および水浄化手段とで構成し、前記レーザ加工ヘッ
ドは、加工ヘッドケース内に光ファイバにより導入した
レーザ光を集光レンズによりビーム収束するようにして
なり、該レーザビームの出射と前記アシストガスの噴出
を共通の穴から行うために設けられたノズルを前記ケー
スの先端に有してなるものとする。In order to solve the above problems, the volume reduction cutting device of the present invention is a housing constructed in water of a spent fuel storage pool, and a waste object taken out from a storage rack in the pool and carried into the housing for cutting processing. An optical fiber interconnects between a means for transferring a waste object that is sequentially sent to a predetermined cutting processing position in accordance with the progress, and a laser oscillator that is installed at the cutting processing position facing the waste object and is placed outside the pool. Further, an underwater laser processing means including a laser processing head connected to an assist gas supply source by a pipe and a scanning drive unit that moves the laser processing head along a cutting line relative to the waste object is housed in the bottom of the housing. And a recovery cask for receiving the cut pieces of the waste object and the drop dross generated by the cutting process below the cutting process position, and attached to the housing. The laser processing head is configured so that the laser light introduced into the processing head case by an optical fiber is converged by a condenser lens. A nozzle provided for ejecting and ejecting the assist gas from a common hole is provided at the tip of the case.
上記の構成で、使用済燃料プール内で貯蔵ラックより
取り出した放射性廃棄物体は周囲より隔離してプールの
水中に構築したハウジング内に搬入し、さらに廃棄物体
の下端部がレーザ加工ヘッドと対向する所定の切断加工
位置に来るように吊り降ろし、位置決めされる。ここ
で、レーザ加工ヘッドに対し光ファイバを通じてプール
サイドの床面上に設置のレーザ発振器から出射したレー
ザビームを導光し、かつガス供給源よりアシストガス
(例えば空気,不活性ガス)を加圧供給しつつ、レーザ
加工ヘッドを廃棄物体の切断線に沿って相対的に移動さ
せる。これにより、レーザ加工ヘッドの先端ノズルより
噴出するアシストガスがエアカーテンを形成して局部的
に周囲の水を排除し、この部分を通じてレーザ加工ヘッ
ドから出射したレーザビームが廃棄物体の表面に照射し
て廃棄物体を切断線に沿い切断する。なお、アシストガ
スの介在によりレーザビームは導光経路の途中で水に吸
収されることなく、大気中でのレーザ照射と同じ条件で
廃棄物体に照射される。この方法により、水中において
高い切断速度でチャンネルボックス(ジルカロイ製)な
どの廃棄物体の切断が可能となる。With the above configuration, the radioactive waste object taken out from the storage rack in the spent fuel pool is isolated from the surrounding environment and carried into the housing constructed in the pool water, and the lower end of the waste object faces the laser processing head. It is hung down and positioned so as to come to a predetermined cutting processing position. Here, the laser beam emitted from the laser oscillator installed on the floor surface of the pool side is guided to the laser processing head through the optical fiber, and the assist gas (eg, air, inert gas) is pressurized from the gas supply source. While supplying, the laser processing head is moved relatively along the cutting line of the waste object. As a result, the assist gas ejected from the tip nozzle of the laser processing head forms an air curtain to locally remove surrounding water, and the laser beam emitted from the laser processing head irradiates the surface of the waste object through this portion. To cut the waste object along the cutting line. The laser beam is not absorbed by water in the middle of the light guide path due to the interposition of the assist gas, but is irradiated onto the waste object under the same conditions as the laser irradiation in the atmosphere. By this method, it is possible to cut a waste object such as a channel box (made of Zircaloy) at a high cutting speed in water.
一方、廃棄物体より切断分離された切断片はハウジン
グ内の水中を落下してその下方位置に配置した回収キャ
スク内に受容される。また、切断に伴って発生した切断
粉などの落下ドロスも切断片と同様にキャスクに回収さ
れる。なお、ハウジング内に吹出したアシストガスの排
ガスは配管を通じて排ガス回収容器に回収され、ここか
ら排ガス処理系に送られて適宜処理される。また、切断
加工に伴って発生した水中の微小な浮遊クラッドなど
は、ハウジングに付設した水浄化手段のフィルタで除去
される。これにより使用済燃料貯蔵プール内での水汚
染,および排ガスによる環境汚染を防止できる。On the other hand, the cut pieces that have been cut and separated from the waste object fall in the water in the housing and are received in the recovery cask arranged in the lower position. In addition, dropped dross such as cutting powder generated by cutting is also collected in the cask like the cut pieces. Note that the exhaust gas of the assist gas blown into the housing is recovered through a pipe into an exhaust gas recovery container, from which it is sent to an exhaust gas processing system for appropriate processing. Further, minute floating clads in water generated by the cutting process are removed by a filter of water purifying means attached to the housing. This can prevent water pollution in the spent fuel storage pool and environmental pollution due to exhaust gas.
そして、レーザ加工ヘッドの横移動走査とハウジング
内に吊り下げた廃棄物体の垂直送り込みとを交互に繰り
返して切断加工を行うことにより、廃棄物体の全体が細
かく切断されてその切断片が全てキャスクに回収される
ことになる。回収キャスクが切断片で満杯になれば、キ
ャスクをハウジングより引出した上で輸送用コンテナに
収容し、使用済燃料貯蔵プールより運び出して所定の廃
棄物の貯蔵所に搬出する。なお、切断加工は横移動走査
と垂直送り込みを同時に行うようにすることもできる。Then, by performing the cutting process by alternately repeating the lateral movement scanning of the laser processing head and the vertical feeding of the waste object suspended in the housing, the entire waste object is finely cut and all the cut pieces are turned into casks. Will be collected. When the collected cask is full of cut pieces, the cask is pulled out from the housing and then stored in a shipping container, carried out from the spent fuel storage pool and carried to a predetermined waste storage place. In addition, the cutting process can be performed by simultaneously performing the horizontal movement scanning and the vertical feeding.
しかも、前記の構成では、ハウジング内に装備したレ
ーザ加工ヘッドとプールサイドに設置したレーザ発振器
との間を可撓性のある光ファイバで接続するようにした
ので、レーザビームの導光経路の距離,場所的な制約を
受けることが殆どなく、かつレーザビームを効率よくレ
ーザ加工ヘッドに導くことができる。このため、廃棄物
体に接近が必要な切断装置は加工ヘッドのみとなり、設
置スペース,耐荷重強度に制約のある使用済燃料プール
等での適用が可能となる。また、廃棄物体と相対的にレ
ーザ加工ヘッドを走査駆動するようにしたので、廃棄物
体自身の送りとレーザ加工ヘッドの移動走査とを組合わ
せることにより廃棄物体を輪切り,ないし板片に細断で
きる。また、加工ヘッドは小型,軽量であるのでフレキ
シブルに加工ヘッドの向きを変えることができ、さら
に、廃棄物体を原子炉建屋の使用済燃料貯蔵プール内に
て切断して減容処理するようにしたので、長尺な廃棄物
体を原形のまま重量キャスクに収納して別建屋のサイト
バンカまで輸送する必要がなく、この面での大幅な経費
節減化が図れる。Moreover, in the above configuration, since the laser processing head mounted in the housing and the laser oscillator installed on the pool side are connected by the flexible optical fiber, the distance of the light guide path of the laser beam is increased. The laser beam can be efficiently guided to the laser processing head with almost no restriction on location. For this reason, only the processing head is required as a cutting device that needs to approach the waste object, and it is possible to apply the cutting device to a spent fuel pool or the like having a limited installation space and load bearing strength. Further, since the laser processing head is driven to scan relative to the waste object, the waste object can be sliced or shredded into pieces by combining the feeding of the waste object itself and the moving scanning of the laser processing head. . Also, since the processing head is small and lightweight, the direction of the processing head can be changed flexibly. Furthermore, the waste object is cut in the spent fuel storage pool of the reactor building for volume reduction processing. Therefore, it is not necessary to store a long waste object in its original shape in a heavy-weight cask and transport it to a site bunker in another building, which can significantly reduce the cost.
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は本発明による減容切断装置全体の構成概要図であ
り、図において、1は原子炉建屋内に設備された使用済
燃料貯蔵プール、2はプール内に据付けた使用済燃料集
合体3の保管ラックであり、この使用済燃料貯蔵プール
内の一角に本発明による減容切断装置が設置されてい
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
The figure is a schematic diagram of the entire structure of the volume cutting apparatus according to the present invention. In the figure, 1 is a spent fuel storage pool installed in the reactor building, and 2 is a spent fuel assembly 3 installed in the pool. It is a storage rack, and the volume reduction cutting device according to the present invention is installed in one corner of this spent fuel storage pool.
また、減容切断装置は大別して使用済燃料貯蔵プール
1の水中に構築したハウジング4と、前記保管ラック2
より取り出したチャンネルボックス8をハウジング4内
に搬入して所定の切断加工位置に送り込む移送機5と、
ハウジング4内に組み込んだレーザ加工ヘッド6を含む
水中レーザ加工系と、ハウジング4の底部に設置した切
断片の回収キャスク7とで構成されている。Further, the volume cutting device is roughly classified into a housing 4 constructed in the water of the spent fuel storage pool 1, and the storage rack 2
A transporter 5 that carries the channel box 8 taken out into the housing 4 and sends it to a predetermined cutting position,
It is composed of an underwater laser processing system including a laser processing head 6 incorporated in the housing 4 and a cutting piece collecting cask 7 installed at the bottom of the housing 4.
ここで、ハウジング4は切断対象物である放射性廃棄
物体としてのチャンネルボックス8を収納する上部の縦
長なチャンネル状容器4aと、レーザ加工ヘッド6を組み
込んだ中間容器4bと、回収キャスク7を収容した下部容
器4cからなり、かつチャンネル状容器4aにはチャンネル
ボックス8の保持ガイド4dが、また下部容器4cには中間
容器4bとの間を閉塞するシャッタ4e,および回収キャス
ク7の搬入,搬出用扉4fを備えている。Here, the housing 4 accommodates a vertically elongated channel-shaped container 4a for accommodating a channel box 8 as a radioactive waste object to be cut, an intermediate container 4b incorporating the laser processing head 6, and a recovery cask 7. The lower container 4c is composed of a lower container 4c, and the channel-shaped container 4a has a holding guide 4d for the channel box 8 and the lower container 4c has a shutter 4e for closing the space between the lower container 4c and the intermediate container 4b. It has 4f.
また、移送機5は移送機本体より下方に繰り出したサ
ポートワイヤ5aの先端にグリッパ5b,およびグリッパ5b
の回転駆動部5cを備えたもので、プール1の上方に敷設
したレール5dに沿って走行する。Further, the transfer device 5 has a gripper 5b and a gripper 5b at the tip of the support wire 5a which is extended downward from the transfer device main body.
It is equipped with a rotary drive unit 5c and runs along a rail 5d laid above the pool 1.
一方、レーザ加工ヘッド6はハウジング4内の周域に
2基ないし4基並べて例えば振子式の走査駆動部9に連
結されており、さらにプールサイドに設置したレーザ発
振器10,アシストガス供給源11との間でそれぞれ光ファ
イバ12,ガス配管13を介して相互接続されている。ま
た、レーザ加工ヘッド6の詳細構造は第2図に示すごと
くであり、プローブケース6aの内部にはコリメータレン
ズ6b,集光レンズ6c,保護ガラス6dを内蔵し、かつアシス
トガス配管13は保護ガラス6dの前方に接続されており、
さらにケース6aの先端には小径穴を穿孔してここにノズ
ルチップ6eを備えている。なお、レーザビームとして
は、光ファイバ内の光伝送効率の良好なYAGレーザが好
適である。On the other hand, two or four laser processing heads 6 are arranged side by side in the peripheral region of the housing 4 and are connected to, for example, a pendulum type scanning drive unit 9, and a laser oscillator 10 and an assist gas supply source 11 installed on the pool side. Are interconnected via an optical fiber 12 and a gas pipe 13, respectively. The detailed structure of the laser processing head 6 is as shown in FIG. 2. The probe case 6a has a collimator lens 6b, a condenser lens 6c and a protective glass 6d built therein, and the assist gas pipe 13 has a protective glass. Connected to the front of 6d,
Further, a small-diameter hole is formed at the tip of the case 6a, and a nozzle tip 6e is provided therein. As the laser beam, a YAG laser having good optical transmission efficiency in the optical fiber is suitable.
また、第1図に戻り、14はハウジング4の頂部とプー
ルサイドに設置したアシストガスの排ガス回収容器との
間がガス配管15で接続されており、ハウジング4の下部
容器4cには循環ポンプ,フィルタで構成して水浄化装置
16が付設されている。なお、17は回収キャスク6をハウ
ジング4に対して搬出,搬入するための駆動シリンダ、
18は運転制御部である。Returning to FIG. 1, a gas pipe 15 connects between the top of the housing 4 and an exhaust gas recovery container for assist gas installed on the pool side, and a circulation pump is installed in the lower container 4c of the housing 4. Water purification device consisting of a filter
16 are attached. In addition, 17 is a drive cylinder for carrying out and carrying in the recovery cask 6 to and from the housing 4,
Reference numeral 18 is an operation control unit.
次に前記構成の動作について説明する。まず、第1図
で使用済燃料貯蔵プール1のラック2に保管されている
使用済燃料集合体3を、第3図で示すように燃料体とチ
ャンネルボックス8とに分離した上で、チャンネルボッ
クス8を移送機5により吊り上げてハウジング4に搬入
し、さらにこの下端部が所定の切断加工位置に来るよう
に吊り降ろして保持ガイド4dで保持する。次にプールサ
イドに設置のレーザ発振器10,アシストガス供給源11に
動作指令を与え、レーザ発振器から出射したレーザビー
ム,アシストガスを光ファイバ12,ガス配管13を通じて
レーザ加工ヘッド6に導くとともに、走査駆動部9の動
作でレーザ加工ヘッド6をチャンネルボックス8の表面
に沿って左右方向にスイング移動させる。Next, the operation of the above configuration will be described. First, the spent fuel assembly 3 stored in the rack 2 of the spent fuel storage pool 1 in FIG. 1 is separated into the fuel body and the channel box 8 as shown in FIG. 8 is hoisted by the transfer device 5 and carried into the housing 4, and further hoisted so that its lower end portion comes to a predetermined cutting processing position and held by the holding guide 4d. Next, an operation command is given to the laser oscillator 10 and the assist gas supply source 11 installed on the pool side, the laser beam and the assist gas emitted from the laser oscillator are guided to the laser processing head 6 through the optical fiber 12 and the gas pipe 13, and scanning is performed. The laser processing head 6 is swung in the left-right direction along the surface of the channel box 8 by the operation of the drive unit 9.
ここで、第2図のようにケース6a内に吹出したアシス
トガス(空気,ないし窒素ガスなどの不活性ガス)がノ
ズルチップ6eより前方に噴出してここにエアカーテンを
形成し、この部分の水を排除する。一方、光ファイバ12
を通じて導光されたレーザビームはコリメータレンズ6
b,集光レーザ6cを透過した後に、アシストガスの雰囲気
中を通って殆ど減衰することなくチャンネルボックス8
の表面に照射される。この場合にノズルチップ6eに開口
した穴径は光ファイバ12のコア径より一回り大きく、例
えば光ファイバのコア径が0.6mmであれば穴径を0.8〜1.
3mm程度に選定し、かつアシストガスのガス圧は周囲の
水を排除するために少なくとも3〜4kg/cm2以上が良
い。さらにノズルチップ6eとチャンネルボックス8の表
面との間の距離はできるだけ狭く、0.5〜1.5mm程度に設
定するのが良い。なお、レーザ加工ヘッド6とチャンネ
ルボックス8との間の間隔を常に一定に保持するため
に、例えばレーザ加工ヘッド側に接触式センサを備えて
おく。Here, as shown in FIG. 2, the assist gas (air or an inert gas such as nitrogen gas) blown into the case 6a is jetted forward from the nozzle tip 6e to form an air curtain, and Eliminate water. Meanwhile, the optical fiber 12
The laser beam guided through the collimator lens 6
b, After passing through the condensing laser 6c, the channel box 8 passes through the assist gas atmosphere and is not attenuated.
Is irradiated on the surface of. In this case, the diameter of the hole opened in the nozzle tip 6e is slightly larger than the core diameter of the optical fiber 12, and for example, if the core diameter of the optical fiber is 0.6 mm, the hole diameter is 0.8 to 1.
It is preferable to select about 3 mm, and the gas pressure of the assist gas is at least 3 to 4 kg / cm 2 or more in order to remove surrounding water. Furthermore, the distance between the nozzle tip 6e and the surface of the channel box 8 is as narrow as possible, and it is preferable to set it to about 0.5 to 1.5 mm. In order to keep the distance between the laser processing head 6 and the channel box 8 constant at all times, for example, a contact sensor is provided on the laser processing head side.
このようにレーザ加工ヘッド6からチャンネルボック
ス8の表面にレーザビームを照射しつつ、同時にレーザ
加工ヘッド6をチャンネルボックス8と相対的に左右方
向へ移動走査することにより、チャンネルボックス8は
第3図に示した切断線Pに沿って輪切り切断される。そ
して切断された切断片8aはハウジング4内で水中を落下
し、その下方に待機位置している回収キャスク7に受容
される。同時に切断加工で生じた切断粉などの落下ドロ
スも回収キャスク7に回収されることになる。なお、回
収キャスクは廃棄物の細断片を収納する収納容器と取り
外しができる遮へい体から構成され、廃棄物を貯蔵庫に
搬入後、収納容器のみを取り出し,保管することによ
り、遮へい体は再利用でき、容器に係わる費用も軽減さ
れる。一方、アシストガスの排ガスは第1図に示したハ
ウジング4の内部を上昇し、その頂部よりガス配管15を
通じて排ガス回収容器14にて回収される。また、ハウジ
ング内の水中に生じた微小な浮遊クラッドなどは水浄化
装置16のフィルタで除去される。これにより前記した排
ガス,浮遊クラッドなどがハウジング4より周囲に拡散
することはない。In this way, while irradiating the laser beam from the laser processing head 6 onto the surface of the channel box 8, at the same time, the laser processing head 6 is moved and scanned in the left-right direction relative to the channel box 8, so that the channel box 8 is moved to the position shown in FIG. It is sliced along the cutting line P shown in FIG. Then, the cut pieces 8a that have been cut fall into the water in the housing 4 and are received by the recovery cask 7 that is in the standby position below the pieces. At the same time, the falling dross such as cutting powder generated by the cutting process is also collected in the collecting cask 7. The recovery cask consists of a storage container for storing fine fragments of waste and a removable shield, and the shield can be reused by taking out the storage container after storing the waste in the storage. Also, the cost for the container is reduced. On the other hand, the exhaust gas of the assist gas rises inside the housing 4 shown in FIG. 1, and is collected in the exhaust gas collection container 14 from the top through the gas pipe 15. Further, minute floating clads generated in the water in the housing are removed by the filter of the water purification device 16. As a result, the above-mentioned exhaust gas, floating clad, etc. will not diffuse from the housing 4 to the surroundings.
そして、前記の切断加工によりチャンネルボックス8
の下端部が切断されると、続いて移送機5の操作により
チャンネルボックス8を下降して下端部を再び切断加工
位置まで送り込み、ここで再度レーザ切断加工を行う。
このように移送機5によるチャンネルボックス8の送り
とレーザ切断を交互に繰り返し行うことで、チャンネル
ボックス8が全長に亙って細かく細断され、その切断片
8aが全てキャスク7に回収される。なお、回収キャスク
7が切断片8aで満杯になれば、ハウジング4における下
部容器4cのシャッタ4eを閉じた後に側方の扉4fを開いて
回収キャスク7を外部に引出し、さらに図示されてない
輸送用コンテナに収容した上で所定の廃棄物保管場所へ
搬出される。Then, the channel box 8 is formed by the above cutting process.
When the lower end of is cut, the channel box 8 is lowered by the operation of the transfer device 5 and the lower end is fed again to the cutting position, where laser cutting is performed again.
By alternately repeating the feeding of the channel box 8 by the transfer device 5 and the laser cutting in this manner, the channel box 8 is finely shredded over the entire length, and the cut pieces are cut.
All 8a are collected in the cask 7. When the recovery cask 7 is filled with the cutting pieces 8a, the side door 4f is opened after the shutter 4e of the lower container 4c in the housing 4 is closed, and the recovery cask 7 is pulled out to the outside. After being stored in a container, it is carried out to a designated waste storage location.
次に第4図(a)〜(c)により、チャンネルボック
ス8を細断する具体的な切断方法を説明する。まず、
(a)図は対角上に並ぶ2基のレーザ加工ヘッド6を用
いてチャンネルボックス8を輪切りする方法を示すもの
で、図示の位置でレーザ加工ヘッド6を横方向に移動走
査してチャンネルボックス8の2辺を切断した後に、第
1図に示したグリッパ回転駆動部5cの操作でチャンネル
ボックス8を90度回転し、この位置で再度レーザ加工ヘ
ッド6を横方向に走査して残りの2辺を切断して輪切り
する。これに対して(b)図はチャンネルボックス8の
周囲に4基のレーザ加工ヘッド6を配備したものであ
り、図示位置で4基のレーザ加工ヘッド6を連動して横
方向に移動走査することにより、1回の走査で切断片8a
が輪切りされる。この方式により(a)図の方式と比べ
て切断処理時間が半分で済む。一方、(c)図は(b)
図と同様に4基のレーザ加工ヘッド6を装備し、かつ各
レーザ加工ヘッド6の左右方向への移動走査と、チャン
ネルボックス8の下降送りとを組合わせて図示点線で示
すジグザグな軌跡に沿ってチャンネルボックス8を連続
的に切断するようにしたものである。この切断方式によ
れば、切断片8aが4枚の板片として切断されることにな
り、前記した輪切り方式と比べて減容率を大幅に高める
ことが可能となる。Next, a specific cutting method for shredding the channel box 8 will be described with reference to FIGS. First,
FIG. 3A shows a method of cutting the channel box 8 in a circular manner by using two laser processing heads 6 arranged diagonally. The laser processing head 6 is laterally moved and scanned at the illustrated position. After cutting the two sides of 8, the channel box 8 is rotated 90 degrees by the operation of the gripper rotation driving unit 5c shown in FIG. Cut the sides and cut into rings. On the other hand, in FIG. 6B, four laser processing heads 6 are arranged around the channel box 8, and the four laser processing heads 6 are interlocked and moved laterally at the illustrated position. Due to this, a piece of cutting 8a can be made in one scan.
Is sliced. With this method, the cutting processing time is half that of the method shown in FIG. On the other hand, (c) figure is (b)
As shown in the figure, four laser processing heads 6 are provided, and the left and right movement scanning of each laser processing head 6 and the downward feed of the channel box 8 are combined to follow a zigzag trajectory shown by the dotted line in the figure. The channel box 8 is continuously cut. According to this cutting method, the cutting pieces 8a are cut as four plate pieces, and the volume reduction rate can be significantly increased as compared with the above-described ring cutting method.
また、燃料集合体のチャンネルボックス(長さ4200m
m、幅140mm,厚さ2〜3mmのジルカロイ製)について、発
明者らが前記方法により水中でレーザ切断した実験結果
によれば、従来実施されていた溶極ウオータージエット
切断法,プラズマ切断法などと比べて、電気分解による
誘爆ガスの発生もなく、かつ切断加工の切溝幅が極端に
狭くなるので加工に伴うドロスの発生量も少なく、しか
も出力80WのYAGレーザを使用した場合に毎分2.5m(板厚
3mm)〜3.5m(板厚2mm)もの高い切断速度で切断できる
ことが確認されている。In addition, the channel box of the fuel assembly (length 4200m
m, width 140 mm, thickness 2-3 mm, made of zircaloy), the inventors conducted laser cutting in water according to the above-mentioned method. According to the experimental results, the conventional hot-water jet cutting method, plasma cutting method, etc. Compared to the above, there is no generation of explosive gas due to electrolysis, and the kerf width of the cutting process is extremely narrow, so the amount of dross generated during processing is small, and when using a YAG laser with an output of 80 W, 2.5m (plate thickness
It has been confirmed that it can cut at a high cutting speed of 3 mm) to 3.5 m (plate thickness 2 mm).
なお、図示例ではチャンネルボックスの減容切断につ
いて述べたが、制御棒などの各種廃棄物体についても同
じ装置を用いて細断できることは勿論である。Although the volume reduction cutting of the channel box is described in the illustrated example, it goes without saying that various waste objects such as control rods can be shredded using the same device.
本発明による放射性廃棄物体の減容切断装置は以上説
明したように構成されているので、次記の効果を奏す
る。Since the device for cutting the volume of a radioactive waste object according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1)原子炉で発生した使用済燃料集合体のチャンネル
ボックス,制御棒などの放射性廃棄物体を、原子炉建屋
内の使用済燃料貯蔵プール内で細断して減容処理するよ
うにしたので、従来方式のように原子炉建屋から別建屋
のサイトバンカへ移管してから減容処理する方式と比べ
て、廃棄物体を原形のまま輸送するに要する設備,手
間,時間を省略して経費の大幅な節減化,並びに省力化
が図れる。(1) Since radioactive waste materials such as channel boxes and control rods of spent fuel assemblies generated in the nuclear reactor were shredded in the spent fuel storage pool in the reactor building to reduce the volume. Compared with the conventional method that transfers the volume from the reactor building to the site bunker in another building and then reduces the volume, the equipment, labor, and time required to transport the waste object in its original form are omitted, and the cost is reduced. Significant savings and labor savings can be achieved.
(2)廃棄物体の切断法にアシストガスを供給して行う
水中でのレーザ切断方法を採用したことより、従来の各
種切断法と比べて切断速度が速くて作業能率が向上でき
る他、誘爆ガスの発生もなく、かつ切断加工に伴う切断
粉などのドロス発生量も極端に減少するので、水汚染が
極めて小さくなり、切断加工に伴う副次的生成物を簡単
に処理でき、フィルタ等の交換など少なくできる。(2) By adopting a laser cutting method in water, which is performed by supplying an assist gas to the method of cutting a waste object, the cutting speed is faster and the work efficiency can be improved as compared with various conventional cutting methods. Since the amount of dross such as cutting powder generated during cutting is extremely reduced, water contamination is extremely small, and by-products due to cutting can be easily treated, and filters etc. need to be replaced. And so on.
(3)機械式切断法と異なり、刃先の損耗等がないた
め、その交換に要する時間や被爆をなくすことができ、
保守に係わる時間も少なくできる。(3) Unlike the mechanical cutting method, since there is no wear of the cutting edge, it is possible to eliminate the time required for its replacement and the exposure to radiation.
The time required for maintenance can be reduced.
(4)また、特にレーザ加工ヘッドとプールサイドの床
面上に設置したレーザ発振器との間を光ファイバを介し
て相互接続したことにより、レーザ発振器の設置場所,
距離,プールの水深などの制約を殆ど受けることなく、
レーザビームをレーザ加工ヘッドに導光でき、狭い場所
でも切断装置の設置が可能となる。(4) Moreover, since the laser processing head and the laser oscillator installed on the poolside floor are interconnected via an optical fiber, the installation location of the laser oscillator can be improved.
Almost without restrictions such as distance and water depth of the pool,
The laser beam can be guided to the laser processing head, and the cutting device can be installed even in a narrow space.
(5)レーザ加工ヘッドを走査駆動部により廃棄物体と
相対的に移動させるようにしたので、廃棄物体自身の送
り込みと組合わせて廃棄物体を輪切り,ないし板片に細
断して廃棄物体の減容率を大幅に高めることができる。(5) Since the laser processing head is moved relative to the waste object by the scanning drive unit, the waste object is reduced by cutting it into pieces or cutting it into plate pieces in combination with the feeding of the waste object itself. It is possible to significantly increase the efficiency.
(6)レーザ加工ヘッドを、加工ヘッドケース内に光フ
ァイバにより導入したレーザ光を集光レンズによりビー
ム収束して出射するようにし、かつ、該レーザビームの
出射と前記アシストガスの噴出を共通の小径ノズルから
行うようにしたので、アシストガスが作るエアカーテン
内でレーザビームは水に吸収されることなく効率的に加
工することができる。またアシストガスによる水の排除
領域がスポット的であるため被加工面とレーザビーム軸
との直角度がずれても,また被加工面の平坦度が悪くと
も追随よく加工できる。さらに加工ヘッドは被加工物体
と非接触であるので、ヘッド部の磨耗や被加工物体との
加工中のひっかかりなどの問題が生じない。さらにま
た、アシストガスをレーザ加工面に噴出しているので、
レーザ加工によるスパッタのはねかえりによる集光レン
ズの損傷を防止することができるなど、総じて、加工効
率,加工の柔軟性,安定性および安全性などが良好とな
る。(6) In the laser processing head, the laser light introduced into the processing head case by the optical fiber is converged by the condenser lens to be emitted, and the emission of the laser beam and the ejection of the assist gas are common. Since the process is performed from the small diameter nozzle, the laser beam can be efficiently processed without being absorbed by water in the air curtain created by the assist gas. In addition, since the area where water is removed by the assist gas is spot-like, it is possible to perform processing well even if the squareness between the surface to be processed and the laser beam axis is deviated or even if the flatness of the surface to be processed is poor. Further, since the machining head is not in contact with the object to be machined, problems such as wear of the head portion and catching during machining with the object to be machined do not occur. Furthermore, since the assist gas is jetted onto the laser processing surface,
It is possible to prevent damage to the condenser lens due to bounce of spatter caused by laser processing. As a result, processing efficiency, processing flexibility, stability, and safety are generally improved.
(7)ハウジング内の底部に回収キャスクを配備してこ
こに上方より落下して来た廃棄物体の切断片を直接受容
するようにしたので、切断片の回収,搬出が容易とな
る。(7) Since the recovery cask is provided at the bottom of the housing to directly receive the cut pieces of the waste object that have dropped from above, it is easy to collect and carry out the cut pieces.
第1図は本発明実施例による減容切断装置全体の構成概
要図、第2図は第1図におけるレーザ加工ヘッドの詳細
構造を表した断面図、第3図は燃料集合体のチャンネル
ボックスを対象とした廃棄物体の切断加工の原理図、第
4図(a),(b),(c)はそれぞれ廃棄物体の具体
的な切断方法の動作説明図である。図において、 1:使用済燃料貯蔵プール、2:保管ラック、3:燃料集合
体、4:ハウジング、5:移送機、6:レーザ加工ヘッド、7
……回収キャスク、8:チャンネルボックス(放射性廃棄
物体)、9:レーザ加工ヘッドの走査駆動部、10:レーザ
発振器、11:アシストガス供給源、12:光ファイバ、13:
アシストガス配管、14:排ガス回収容器、16:水浄化装
置。FIG. 1 is a schematic view of the entire structure of a volume cutting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of a laser processing head in FIG. 1, and FIG. 3 is a channel box of a fuel assembly. FIG. 4A, FIG. 4B, and FIG. 4C are principle diagrams of the cutting process of the target waste object, respectively, and are operation explanatory diagrams of a specific method of cutting the waste object. In the figure, 1: spent fuel storage pool, 2: storage rack, 3: fuel assembly, 4: housing, 5: transfer machine, 6: laser processing head, 7
...... Recovery cask, 8: Channel box (radioactive waste object), 9: Scan drive part of laser processing head, 10: Laser oscillator, 11: Assist gas supply source, 12: Optical fiber, 13:
Assist gas pipe, 14: exhaust gas collection container, 16: water purification device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広野 克己 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 豊吉 隆憲 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−162495(JP,A) 特開 昭63−242483(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Katsumi Hirono 1-1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd. (72) Takanori Toyoyoshi 1-Tanabe, Shinagawa, Kawasaki-ku, Kanagawa Prefecture No. 1 within Fuji Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-59-162495 (JP, A) JP-A-63-242483 (JP, A)
Claims (2)
るための減容切断装置であって、使用済み燃料貯蔵プー
ルの水中に構築したハウジングと、プール内の貯蔵ラッ
クより取り出して前記ハウジング内に搬入した廃棄物体
を切断加工の進行に合わせて所定の切断加工位置へ逐次
送り込む廃棄物体の移送手段と、廃棄物体に対向して切
断加工位置に設置してプール外に配置のレーザ発振器と
の間を光ファイバで相互接続し、さらにアシストガス供
給源と配管接続したレーザ加工ヘッド、および該レーザ
加工ヘッドを廃棄物体と相対的に切断線に沿って移動す
る走査駆動部からなる水中レーザ加工手段と、ハウジン
グ内の底部に収容し、かつ廃棄物体の切断片,および切
断加工により生じた落下ドロスを切断加工位置の下方で
受容する回収キャスクと、前記ハウジングに付設したア
シストガスの排ガス回収手段,および水浄化手段とで構
成し、前記レーザ加工ヘッドは、加工ヘッドケース内に
光ファイバにより導入したレーザ光を集光レンズにより
ビーム収束するようにしてなり、該レーザビームの出射
と前記アシストガスの噴出を共通の小穴から行うために
設けられたノズルを前記ケースの先端に有してなること
を特徴とする放射性廃棄物体の減容切断装置。1. A volume reduction cutting device for shredding and recovering radioactive waste objects of a nuclear reactor, the housing being constructed in the water of a spent fuel storage pool, and taken out from a storage rack in the pool. A transfer means for the waste object that sequentially feeds the waste object carried into the housing to a predetermined cutting processing position according to the progress of the cutting processing, and a laser oscillator that is installed at the cutting processing position facing the waste object and arranged outside the pool Underwater laser including a laser processing head interconnected with an optical fiber by an optical fiber, and further connected to an assist gas supply source by piping, and a scanning drive unit that moves the laser processing head along a cutting line relative to a waste object. A processing means and a recovery carrier that is housed in the bottom of the housing and that receives cut pieces of waste objects and drop dross generated by cutting processing below the cutting processing position. And an exhaust gas collecting means for assist gas attached to the housing and a water purifying means. The laser processing head converges the laser light introduced by an optical fiber into the processing head case with a condenser lens. And a volume reduction cutting of a radioactive waste object, characterized in that it has a nozzle provided at the tip of the case for emitting the laser beam and ejecting the assist gas from a common small hole. apparatus.
は回収キャスクを収容する下部容器を有し、該下部容器
の上部にはシャッタを備え、下部側面には搬出用扉を備
えたことを特徴とする放射性廃棄物体の減容切断装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the housing has a lower container for accommodating the recovery cask, the upper part of the lower container is provided with a shutter, and the lower side surface is provided with a carry-out door. Volume reduction cutting equipment for radioactive waste.
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