JP3160176B2 - ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽水型原子炉用使用済
み燃料の再生処理時に、ジルカロイ製の燃料被覆管や、
使用済みの金属材等のジルコニウム合金を含む放射性金
属廃棄物を減容処理するジルコニウム合金を含む放射性
金属廃棄物の減容処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジルカロイは、ジルコニウムを主体とし
た合金であり、熱中性子の吸収断面積が小さいため、原
子炉材料として多用されており、特に原子炉の燃料被覆
管用として好んで使用されている。このようなジルカロ
イからなる燃料被覆管内に装填された例えば軽水型の原
子炉用の燃料を再処理するときは、まず、使用済みの燃
料棒が装填された燃料被覆管の集合体を分解して単一の
ものにする。その後それぞれの単一の燃料被覆管を数ｃ
ｍ単位に裁断し、得られた細片を溶解槽に投入し、溶解
槽内で核燃料物質と、被覆管剪断片（以下ジルカロイハ
ルという）や集合体部品（以下ハードウエアという）と
に分離する。

【０００３】分離された核燃料物質は再利用のための処
理工程に送られるが、ジルカロイハルやハードウエア等
の放射性金属廃棄物は、ハル缶と呼ばれるステンレス鋼
製の収納容器に発生状態のまま納められ貯蔵設備内に保
管される。しかしながら、ジルカロイハル等が収納され
たハル缶は、使用済み核燃料の再処理が行われる毎に増
加するため、貯蔵設備がすぐに満杯状態になってしまう
という問題点を有している。そこで、ジルカロイハル等
の放射性金属廃棄物に減容処理を施し、その結果貯蔵空
間を少ないものにすることが試みられている。

【０００４】ところで、上記放射性金属廃棄物を圧縮減
容するに際し、ジルコニウムの合金であるジルカロイ等
から多くのファイン（粉塵）が発生するが、このファイ
ンは非常に発火性が強いため、圧縮減容を施すに際し大
気を遮断することが有効な対策となる。

【０００５】そして、大気を遮断する方策として、不活
性ガスの雰囲気中や水中で圧縮減容する方法が種々提案
されている。前者の不活性ガス雰囲気中では、酸素が存
在しないため燃焼は起らないが、従来減容設備を収容し
た室内のすべてが不活性ガスで置換されるためには、非
常に多くの不活性ガスが必要になるという問題点を有し
ていた。

【０００６】また、後者の水中で圧縮する方法は、発火
防止に対しては有効であるが、圧塊片の中に水が封入さ
れた状態になり、この封入水を完全に取り去ることは至
難であり、従って水が残留した状態で圧塊片が保管され
ることになるが、保管が長期間に亘ると、水が放射線を
受けて放射能を有する水素ガスが発生するなどの不都合
が生じる。

【０００７】また、近年ジルカロイハルおよびハードウ
エアをステンレス鋼製の円筒容器に収納して真空脱気後
密封し、この円筒容器に収納されたジルカロイハル等を
容器ごと機械的に密封状態のシリンダ内でプレス（単軸
圧縮）してペレット状に圧縮成形し、複数のペレットを
キャニスターと呼ばれる容器に収納して保管する、いわ
ゆるカプセルプレス処理法が注目されるに到っている。
このようなカプセルプレス処理法を採用すれば、ジルカ
ロイハルやハードウエアが密封状態で減容されるため、
ファインの大気中への飛散が有効に防止され、密封容器
内が真空維持されている場合は、発火が有効に抑止され
るといわれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
プセルプレス処理においては、プレス処理時に円筒容器
が破損することがあり、その結果ジルカロイハルのファ
インが円筒容器からシリンダ内の大気中に漏洩するおそ
れが考えられる。

【０００９】ところで、ファインの発火性に影響を与え
る要因としては、ファインの粒径、ファインの表面積と
体積との比、ファインの表面積と重量との比、周囲環境
の水分含有率、ファインの温度、ファイン中のジルコニ
ウムの総重量、ファインを囲む雰囲気ガスの状況等が挙
げられ、粒径は小さくなれば発火しやすくなり、表面積
と体積との比、表面積と重量との比およびファイン中の
ジルコニウムの総重量は大きくなれば発火しやすくなる
といわれている。また、ファインの温度は低ければ低い
ほど発火はし難くなり、周囲環境の水分含有率は３〜２
５％でファインは最大の発火性を備えるようになるとい
われている。

【００１０】そして、近年上記要因のうち特に温度が注
目され、ファインを極低温にして減容処理する方法が提
案されている（技術雑誌ＦＡＰＩＧ第１０５号・１９８
３・１１、第５６〜６１頁「ハルの減容処理につい
て」）。この方法は、ハルの構成材であるジルカロイハ
ルが、極低温で脆くなる性質に着目して考えられたもの
であり、ハルを深冷して圧縮破砕し、減容を図るという
ものである。

【００１１】しかしながら、このファインを極低温にし
て破砕するという方法においては、剥き出しのジルカロ
イハルそのものを例えばダブルロールクラッシャー等の
破砕機を用いて破砕するようにしているため、圧縮操作
時にファインが飛散したり、飛散したファインを集める
作業が必要になるなど作業環境が劣悪になるという問題
点を有している。

【００１２】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、極低温にしたジルカロイフ
ァインを、飛散が起こらない状態でプレス処理すること
ができ、しかも、ジルカロイに起因した発火を確実に阻
止することができるジルコニウム合金を含む放射性金属
廃棄物の減容処理方法を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方
法は、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物をカプ
セル内に充填し、このカプセルを圧縮して減容処理する
ジルコニウム合金を含む放射性廃棄物の減容処理方法で
あって、上記ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物
の充填されたカプセルを極低温に冷却する前処理工程、
およびこの前処理工程で冷却後のカプセルを、カプセル
よりも若干大きい容量を有する金型内で圧縮して減容す
る本工程とからなることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の請求項２記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、請求項１記
載のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処
理方法において、上記前処理工程においてジルコニウム
合金を含む放射性金属廃棄物の充填されたカプセルを非
燃性の液化ガスに浸漬することを特徴とするものであ
る。

【００１５】本発明の請求項３記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、請求項１記
載のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処
理方法において、上記金型を低温脆性が生じない範囲内
で冷却することを特徴とするものである。

【００１６】本発明の請求項４記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、請求項１記
載のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処
理方法において、上記搬入工程においてカプセルの搬入
された金型内に非燃性の液化ガスを導入することを特徴
とするものである。

【００１７】本発明の請求項５記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、請求項１乃
至４のいずれかに記載のジルコニウム合金を含む放射性
金属廃棄物の減容処理方法において、上記前処理工程に
搬入されるまでのジルコニウム合金を含む放射性金属廃
棄物および同放射性金属廃棄物の充填されたカプセルの
内のいずれか一方または双方を、予め極低温に冷却して
取り扱いながら前処理工程に搬入するとともに、上記本
工程から搬出されるカプセルを極低温に冷却することを
特徴とするものである。

【００１８】本発明の請求項６記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、請求項１乃
至５のいずれかに記載のジルコニウム合金を含む放射性
金属廃棄物の減容処理方法において、上記極低温は−１
００℃以下の温度であることを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】上記請求項１記載のジルコニウム合金を含む放
射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、前処理工程に
おいてジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の充填
されたカプセルは予め極低温に冷却されるため、本工程
における上記カプセルの圧縮減容処理時に圧縮による発
熱でカプセルおよび内部の放射性金属廃棄物の温度が上
昇しても、ジルコニウム合金の発火温度以下に上記温度
上昇を抑制することが可能になる。

【００２０】上記請求項２記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、前処理工
程においてジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の
充填されたカプセルは非燃性の液化ガスに浸漬されるた
め、この浸漬によって上記カプセルは液化ガスの温度に
まで冷却される。

【００２１】上記請求項３記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、金型を構
成する金型は低温脆性が生じない範囲内で冷却されるた
め、圧縮操作時にカプセルが金型からの熱伝導によって
温度上昇することが回避される。

【００２２】上記請求項４記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入工程
においてカプセルの搬入された金型内に非燃性の液化ガ
スが導入されるため、この液化ガスによって金型内のカ
プセルの温度上昇が抑止される。

【００２３】上記請求項５記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、前処理工
程に搬入されるまでのジルコニウム合金を含む放射性金
属廃棄物そのもの、またはそれの充填されたカプセルを
予め極低温に冷却して前処理工程に搬入されるととも
に、上記本工程から搬出されるカプセルも極低温に冷却
されるため、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物
の、搬入や搬出時の各種のハンドリングにおける摩擦や
落下時の衝撃による発火が抑止される。

【００２４】上記請求項６記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、同廃棄物
は−１００℃以下の極温度で処理されるため、ファイン
の発火が確実に抑制されるとともに、特別の廃液処理を
施す必要がなく、設備化が容易であり、設備コストを低
減し得る。

【００２５】

【実施例】本発明に係る減容処理方法は、ジルコニウム
合金を含む放射性金属廃棄物の充填されたカプセルを極
低温に冷却する前処理工程と、この前処理工程で冷却後
のカプセルを圧縮して減容する本工程とから基本構成さ
れている。そして本実施例においては、まず上記前処理
工程で、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の充
填されたカプセルを非燃性の液化ガスに浸漬し、この浸
漬によって上記カプセルおよびカプセル内の放射性金属
廃棄物を極低温にまで冷却するようにしている。

【００２６】つぎの上記本工程においては、上記冷却さ
れたカプセルをそれよりも若干大きい容量を有する金型
に搬入し（搬入工程）、その後、金型の容量を減少させ
てカプセルを圧縮減容し（圧縮減容工程）、最後に減容
したカプセルを金型から搬出する（搬出工程）ようにし
ている。

【００２７】以下本発明を図面を基に詳細に説明する。
なお説明の便宜上、本工程に適用される減容処理装置を
最初に説明し、その後で前処理工程について説明する。

【００２８】図１は、本発明に係る減容処理方法に適用
される減容処理装置の一例を示す側面視の断面図であ
り、図２は、図１の平面図である。これらの図に示すよ
うに、減容処理装置１は、フロアＦ上に膨設されたベー
スＢ上に据え付けられ、かつ、最下部に基台２１を備え
た支持枠体２と、この支持枠体２に支持されて昇降する
金型３と、この金型３の内壁面に摺接して昇降するピス
トン部材４と、上記支持枠体２に支持され、かつ、上記
ピストン部材を昇降させるシリンダ４１と、上記金型３
が下降してその下縁部が基台２１の表面に当接した状態
で金型３内の液化ガスを吸引する排出手段５と、ジルカ
ロイハルやハードウエアの装填されたカプセルＣを基台
２１の金型３下に対して搬入出する台車６とから構成さ
れている。

【００２９】図３は、上記減容処理装置の処理対象とな
る、軽水型原子炉の使用済み燃料集合体の一例を示す側
面視の説明図である。この図に示すように、使用済みの
燃料集合体Ｎは、核燃料を充填したジルカロイ製の被覆
管Ｎ１と、この被覆管Ｎ１の上部に設けられた上部ノズ
ルＮ２と、同下部に設けられた下部ノズルＮ３と、上記
被覆管Ｎ１を集合状態で支持する支持格子Ｎ４等とから
構成されている。

【００３０】使用済み燃料の再処理を行うときは、上記
のような燃料集合体Ｎはまず数ｃｍ単位の細片に剪断さ
れる。そして、剪断された細片は所定の溶解液の充填さ
れた溶解槽に投入され、溶解槽内で核燃料物質と、被覆
管Ｎ１やノズルＮ２，Ｎ３の細片であるいわゆるジルカ
ロイハル等とに分離される。分離された核燃料物質は再
利用のため処理工程に送られ、残余のジルカロイハル等
は、カプセルＣに収納され、上記前処理工程において一
旦極低温にまで冷却され、その後、本工程の減容処理装
置１によって減容処理され保管される。

【００３１】図４は、上記ジルカロイハル等を収納する
ためのカプセルの一例を示す斜視図である。この図に示
すように、カプセルＣは、円筒状有底のカプセル本体Ｃ
１と、このカプセル本体Ｃ１の上部開口を閉止する蓋体
Ｃ２とから構成されている。そして、蓋体Ｃ２でカプセ
ル本体Ｃ１を閉止した状態で蓋体Ｃ２がカプセル本体Ｃ
１から脱離しないように図略の係止手段が設けられてい
るとともに、蓋体Ｃ２の上面部中央には把手Ｃ３が設け
られており、この把手Ｃ３をフックで引掛けることによ
りカプセルＣを吊持することができるようになってい
る。なお、カプセル本体Ｃ１の胴部に多くの通気孔を穿
孔することによって、カプセルＣを通気構造にしてもよ
い。そうすれば、前処理工程におけるカプセルＣの液化
ガスへの浸漬時に通気孔を通って液化ガスがカプセルＣ
の内部に侵入するため、内部のジルカロイハルは速やか
に極低温に冷却される。

【００３２】なお、本実施例においては、カプセルＣに
は、オーステナイトステンレス鋼、銅または銅合金、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金等、低温で優れた延
性を有するの材料が用いられている。

【００３３】上記支持枠体２は、ベースＢの上に固定さ
れた平面視が円形の上記基台２１と、この基台２１に周
方向に等間隔で立設された４本の支柱２２と、これら支
柱２２に上下方向の略中間部分で支持された平面視が円
形の中間台２３と、上記支柱２２の頂部に支持された平
面視が円形の頂部台２４とから構成されている。

【００３４】上記基台２１、中間台２３および頂部台２
４には周方向に等間隔にそれぞれ４つの貫通穴２１ａ，
２３ａ，２４ａが互いに対向した状態で穿設されてお
り、これらの貫通穴２１ａ，２３ａ，２４ａに上記支柱
２２が差し通された状態で基台２１、中間台２３および
頂部台２４が互いに結合されている。

【００３５】そして、本実施例においては、支柱２２は
下半分の下部支柱２２ａと、上半分の上部支柱２２ｂと
からなり、これらが中間台２３部分で接続されて支柱２
２が形成されている。下部支柱２２ａの上下両端部には
雄ネジの螺設された上螺装部２２１ａおよび下螺装部２
２２ａが形成されているとともに、上螺装部２２１ａの
根本部分に貫通穴２３ａの内径よりも大きい外径を有す
るフランジ部２２ｃが設けられ、上記上螺装部２２１ａ
が貫通穴２３ａに貫装された状態でその端部が中間台２
３から上方に突出するように寸法設定されている。

【００３６】また、上記上部支柱２２ｂの下端部には、
上記上螺装部２２１ａに螺着するナット部２２１ｂが設
けられているとともに、上部支柱２２ｂの上端部には雄
ネジの螺設された螺装部２２２ｂが設けられており、螺
装部２２２ｂが貫通穴２４ａに貫装された状態でその端
部が頂部台２４から上部に突出するように寸法設定され
ている。

【００３７】そして、下部支柱２２ａの下螺装部２２２
ａが基台２１の貫通穴２１ａに貫装された状態でナット
２０を螺着し締結するとともに、上螺装部２２１ａが中
間台２３の貫通穴２３ａに貫装された状態で上部支柱２
２ｂのナット部２２１ｂを螺着締結し、さらに螺装部２
２２ｂが頂部台２４の貫通穴２４ａに貫装された状態で
ナット２０で締結することによって、ベースＢ上に支持
枠体２が組み立てられた状態になる。

【００３８】このような支持枠体２の基台２１の中央部
には、真中にテーブル２１ｃの凸設された受け台２1ｂ
が設けられている。また、この受け台２１ｂに台車６を
案内する一対のレール６ａが敷設されており、この一対
のレール６ａに案内されてカプセルＣを搭載した台車６
が受け台２１ｂ上に入出するようになっている。上記一
対のレール６ａ間の距離は金型３の外径よりも大きく寸
法設定されており、金型３が基台２１上に下降しても互
いに干渉し合わないようになっている。

【００３９】上記中間台２３には金型３を昇降させるた
めの少なくとも一対の昇降シリンダ３２が設けられてい
る。この昇降シリンダ３２のシリンダロッド３３は、中
間台２３に上下方向に貫設されたロッド孔２３ｂを介し
て中間台２３の下部に突出され、金型３の上部に連結さ
れている。従って、昇降シリンダ３２を駆動させてシリ
ンダロッド３３を出没させることにより、金型３は昇降
するようになっている。上記シリンダロッド３３のスト
ロークは、上方の待機位置にある金型３の下端縁部が受
け台２１ｂに当止するまでの距離になるように寸法設定
されている。

【００４０】上記金型３の内部は、上下に貫通した垂直
穴によって形成されており、内周面は滑らかに仕上げら
れている。そして、台車６が受け台２１ｂ上に位置して
いない状態で金型３が下降されると、金型３の下部開口
部の内周面がテーブル２１ｃの外周面に摺接状態で外嵌
し、金型３下部の密閉性が有効に保持されるように寸法
設定されている。

【００４１】そして、さらに金型３下部の気密性を良好
なものにするために、金型３の下端縁部には環状のシー
ル部材３４が設けられており、金型３が基台２１のレベ
ルまで下降した状態でシール部材３４が受け台２１ｂの
上面に当止するようになっている。

【００４２】本実施例では、上記シール部材３４は金属
製のＯリングが採用されているが、金属製のＯリングに
限定されるものではなく、極低温で使用可能な他の材料
製のＯリング等を用いてもよい。またそれらを組み合わ
せて用いてもよい。

【００４３】上記排出手段５は、金型３内で生じた液化
ガスを排出するためのものであり、テーブル２１ｃの側
面に開口部５１ａを有する脱気通路５１と、この脱気通
路５１の途中に設けられたストップ弁５２とから構成さ
れている。

【００４４】なお、図面では図示の関係上、上記開口部
５１ａはテーブル２１ｃの表面に金型３の下部開口に対
向した状態で描いているが、このようにすると、カプセ
ルＣの底面で上記開口部５１ａが塞がれ、良好な排出が
行われなくなるおそれがあるため、実際はテーブル２１
ｃの外周面に開口部が設けられている。

【００４５】従って、金型３が基台２１上まで下降さ
れ、ストップ弁５２を閉止状態にすると、金型３内の液
化ガスは金型３および金型３とストップ弁５２との間の
放散管５１内に閉じ込められ、一方、ストップ弁５２を
開通状態にすると、上記液化ガスはストップ弁５２を経
由して受け容器５５に排出される。

【００４６】そして、本発明においては、減容処理装置
１の上流側の適所に、図５の（イ）に示すような冷却容
器７が設けられており、この冷却容器７内に冷却用の液
化ガスＧが充填されている。一方、冷却容器７の上方に
は図略のクレーン装置が設けられており、このクレーン
装置から吊持ロープ７１が垂下されている。この吊持ロ
ープ７１の下端部にはフック７２が設けられており、こ
のフック７２によってカプセルＣの蓋体Ｃ２に設けられ
た把手Ｃ３が係止されるようになっている。そして、ク
レーン装置の運転によって吊持ロープ７１に吊持された
カプセルＣは冷却容器７内の液化ガスＧに浸漬され、減
容処理装置１でプレス処理される前に極低温に冷却され
るようになっている。

【００４７】カプセルＣの冷却温度は、−１００℃以下
に設定される。このような温度に設定されるのは、減容
処理装置１におけるプレス処理時に局部的に温度が常温
以上に高くなることを防止し、ジルコニウムファインの
発火防止を確実にし、安全を期すためである。

【００４８】本実施例においては、液化ガスＧとして液
化窒素や液化アルゴンが用いられているが、液化ガスＧ
は液化窒素や液化アルゴンに限定されるものではなく、
非燃性のもので、かつ、不活性なものであれば、液化窒
素や液化アルゴン以外の液化ガスを用いてもよい。

【００４９】以上の減容処理装置を用いた本発明に係る
減容処理方法につき図５〜図９を基に説明する。図５
は、カプセルを予め極低温に冷却する前処理工程を示す
説明図であり、（イ）は冷却容器の中に充填された液化
ガス中にカプセルが浸漬された状態、（ロ）はカプセル
が吊持ロープによって吊持され移送されつつある状態、
（ハ）はカプセルが台車上に載置された状態をそれぞれ
示している。

【００５０】まず、軽水型原子炉で発生したジルコニウ
ム合金を含む放射性金属廃棄物である燃料集合体Ｎ（図
３）は、所定サイズ（数ｃｍ単位）の細片に剪断され、
得られた細片は所定の溶解液の充填された溶解槽に投入
され、溶解槽内で核燃料物質と、ジルカロイハル等とに
分離される。分離された核燃料物質は再利用のために系
外の処理工程に送られて所定の処理が施される。そし
て、残余のジルカロイハル等はカプセルＣに収納され、
蓋体Ｃ２で閉止されてから、図５の（イ）に示すよう
に、図略のクレーン装置の吊持ロープ７１に吊持されて
冷却容器７内の液化ガスＧ中に浸漬される。この浸漬に
よってカプセルＣおよび内部のジルカロイハル等は速や
かに極低温に冷却される。

【００５１】所定時間経過後、図５の（ロ）に示すよう
に、カプセルＣは冷却容器７内の液化ガスＧ中から引き
上げられ、同図の（ハ）に示すように、レール６ａ上に
待機している台車６上に載置され、減容処理装置１に向
けて搬送される。そして、減容処理装置１に運び込まれ
たカプセルＣは、ここで以下に詳述する減容処理が施さ
れる。

【００５２】図６は、カプセルを、金型に搬入する搬入
工程を示す説明図であり、（ニ）はカプセルが台車によ
って減容処理装置に搬入されつつある状態、（ホ）は台
車上のカプセルが金型内に装填されつつある状態をそれ
ぞれ示している。

【００５３】図７は、カプセルが搬入された後の状態を
示す説明図であり、（ヘ）は台車が後退してカプセルが
テーブル上に載置された状態、（ト）は金型内にカプセ
ルがセットされた状態をそれぞれ示している。

【００５４】図８は、金型内の容量を減少させてカプセ
ルを圧縮し減容する圧縮減容工程を示す説明図であり、
（チ）はピストン部材の下降によって圧縮減容されてい
る状態、（リ）は減容後のカプセルが金型に保持された
状態で金型が上昇した状態をそれぞれ示している。

【００５５】図９は、減容したカプセルを金型から搬出
する搬出工程を示す説明図であり、（ヌ）はテーブル上
に位置した台車上に減容カプセルを搭載しつつある状
態、（ル）は台車が減容処理装置から系外にカプセルを
搬出している状態をそれぞれ示している。

【００５６】まず、上記搬入工程においては、図６の
（ニ）に示すように、カプセルＣの搭載された台車６が
レール６ａ上を減容処理装置１の方向に走行させられ
る。そして、台車６上に搭載されたカプセルＣは基台２
１の中央部のテーブル２１ｃに対応した位置まで運び込
まれる（図１の状態）。この状態では、台車６上のカプ
セルＣは金型３の下部開口に対向した状態になってい
る。

【００５７】その後、昇降シリンダ３２および押圧シリ
ンダ４１を同期させた状態で駆動させ、シリンダロッド
３３およびピストン部材４を全ストローク量の略半分程
度下方に突出させると、シリンダロッド３３の先端部に
連結された金型３は下降し、図６の（ホ）に示すよう
に、カプセルＣの上半分程度が金型３の中に没入した状
態になる。

【００５８】つぎに、図７の（ヘ）に示すように、カプ
セルＣを載置した台車６をレール６ａ上を減容処理装置
１から離れる方向に移動させる。そうすると、カプセル
Ｃの上部は金型３に嵌入して水平方向の移動が規制され
た状態になっているため、台車６のみがカプセルＣを残
して移動する。そして台車６の支持がなくなるとカプセ
ルＣは自重で落下し、テーブル２１ｃ上に載置された状
態になる。

【００５９】ついで図８に示した圧縮減容工程が実行さ
れる。すなわち、まず図８の（チ）に示すように、押圧
シリンダ４１が駆動されてピストン部材４が下降し、こ
のピストン部材４の下部ヘッド４２によってカプセルＣ
はペレット状に押し潰され、カプセルＣの減容処理が完
了する。

【００６０】上記カプセルＣの圧縮処理時にはカプセル
Ｃ内のジルカロイハル等から多量のファインが発生し、
カプセルＣが破損する可能性があるが、カプセルＣと内
部のジルカロイハルは極低温に冷却されているため、フ
ァインの発火は有効に阻止される。

【００６１】その後、図８の（リ）に示すように、昇降
シリンダ３２および押圧シリンダ４１を同期させた状態
で駆動させ、シリンダロッド３３およびピストン部材４
を台車６の厚み分よりも若干多めに上昇させる。そうす
ると、押し潰された圧縮カプセルＣ′は、その外周面が
金型３の内周面に密着しているため、金型３の上昇に同
伴して上昇し、圧縮カプセルＣ′の底面と基台２１との
間に台車６の進入可能な空間が形成される。そしてこの
空間に台車６が進入される。

【００６２】つぎの搬出工程においては、上記図８の
（リ）の状態から、昇降シリンダ３２を駆動させない状
態で押圧シリンダ４１のみを駆動させ、ピストン部材４
を下降させる。そうすると、ピストン部材４の下部ヘッ
ド４２が金型３内に収納されている圧縮カプセルＣ′を
下方に押圧するため、圧縮カプセルＣ′は下方に押し出
されて、図９の（ヌ）に示すように、台車６上に搭載さ
れた状態になる。

【００６３】この状態で、昇降シリンダ３２および押圧
シリンダ４１を駆動させてシリンダロッド３３およびピ
ストン部材４を上昇させると、図９の（ル）に示すよう
に、台車６上の圧縮カプセルＣ′は搬出可能状態になる
ため、台車６を移動させて系外に搬出し、減容処理の１
サイクルが終了する。

【００６４】本発明のジルコニウム合金を含む放射性金
属廃棄物の減容処理方法は、以上詳述したように、前処
理工程においてカプセルＣは極低温に冷却されるため、
減容圧縮工程においてカプセルＣがピストン部材４によ
り押し潰され、そのときに圧縮によってカプセルＣや内
部のジルカロイハル等が発熱するとともに、発火性の著
しいジルカロイファインが多量に発生し、カプセルＣが
大変形により破損したとしても、それらは極低温に冷却
されているためファインの発火温度に到らず、発火が確
実に防止され、安全にカプセルＣの減容処理を行うこと
が可能になる。

【００６５】以上の実施例においては、ジルカロイハル
等が収容されたカプセルＣを、減容処理装置１とは別個
に設けられた冷却容器７内の液化ガスＧに浸漬し、それ
らを極低温に冷却する前処理工程を経てからカプセルＣ
を減容処理装置１に搬入するようにしているが、本発明
は、減容処理装置１と別個に冷却容器７を設けて、この
冷却容器７でカプセルＣを冷却することに限定されるも
のではなく、減容処理装置１そのものを前処理工程に適
用することが可能である。

【００６６】そして減容処理装置１に冷却装置を兼用さ
せる場合は、図７の（ト）に示す状態、すなわち、金型
３によってカプセルＣが完全に密閉された状態で、金型
３内に液化ガスを導入し、所定時間経過後に抜き出すよ
うにすればよい。そうすれば、金型３内への液化ガスの
導入によってカプセルＣおよびカプセルＣ内のジルカロ
イハル等が冷却されるとともに、金型３自体も冷却され
るため、発火防止効果はさらに確実なものになる。この
場合、金型３の機械的強度を維持するためには、金型３
に低温脆性が生じない温度範囲内で冷却することが必要
である。

【００６７】また、上記本工程から搬出される圧縮カプ
セルＣ′を極低温に冷却するようにしてもよい。こうす
ることによって、減容処理後の圧縮カプセルＣ′の以後
のハンドリング時にもそれの温度上昇を抑制することが
可能になり、ジルカロイハルの発火が確実に防止され
る。

【００６８】そして、ハンドリング途中のジルカロイハ
ルおよびカプセルＣ，Ｃ′を適宜冷却するために、系内
の各所に図５に示すような冷却容器７を配置しておけ
ば、いつでも手軽にジルカロイハルおよびカプセルＣを
冷却することが可能になり発火防止上好都合である。

【００６９】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のジルコニウム合
金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、前
処理工程においてジルコニウム合金を含む放射性金属廃
棄物の充填されたカプセルは予め極低温に冷却されるた
め、本工程における上記カプセルの圧縮減容処理時に圧
縮による発熱でカプセルおよび内部の放射性金属廃棄物
の温度が上昇しても、ジルコニウム合金の発火温度以下
に上記温度上昇を抑制することが可能になり、ジルコニ
ウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理を安全に行
う上で好都合である。

【００７０】本発明の請求項２記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、前処
理工程においてジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
物の充填されたカプセルは非燃性の液化ガスに浸漬され
るため、この浸漬によって上記カプセルは容易に液化ガ
スの温度にまで冷却され、冷却を迅速に行う上で有効で
ある。

【００７１】本発明の請求項３記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、金型
は低温脆性が生じない範囲内で冷却されるため、金型を
冷却しない場合に生じた金型からの熱伝導による圧縮操
作時のカプセルの温度上昇が回避され、その結果ジルコ
ニウム合金の発火が確実に抑止される。

【００７２】本発明の請求項４記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入
工程においてカプセルの搬入された金型内に非燃性の液
化ガスが導入されるため、この液化ガスによって金型内
のカプセルの温度上昇が抑止され、ジルコニウム合金を
含む放射性金属廃棄物の減容処理を安全に行う上で好都
合である。

【００７３】本発明の請求項５記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、前処
理工程に搬入されるまでのジルコニウム合金を含む放射
性金属廃棄物そのもの、または同廃棄物の充填されたカ
プセルを予め極低温に冷却して前処理工程に搬入される
とともに、上記本工程から搬出されるカプセルも極低温
に冷却されるため、ジルコニウム合金を含む放射性金属
廃棄物の、搬入や搬出時の各種のハンドリングにおける
擦過や落下時の衝撃による発火が抑止され好都合であ
る。

【００７４】そして、系内の適所に非燃性の液化ガスの
充填された容器を配置し、この容器内に適宜ジルカロイ
ハルおよびカプセルを浸漬することによって上記の冷却
操作を行うようにすれば、従来のジルカロイハルおよび
カプセルに水シャワーをかける方法や水に浸漬する方法
に比べて温度上昇の抑制効果が大きい。また廃液処理を
含めて設備が全体的に簡単になり、設備コストを低減さ
せる上で有効である。

【００７５】本発明の請求項７記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、極低
温は−１００℃以下の温度に設定されているため、ファ
インの発火が確実に抑制されるとともに、特別の廃液処
理が不必要になる。その結果、設備化が容易になり、設
備コストを廉価にする上で有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る減容処理方法に用いられる減容処
理装置の一例を示す縦断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】減容処理装置の処理対象となる、軽水型原子炉
の使用済み燃料集合体の一例を示す側面視の説明図であ
る。

【図４】ジルカロイハル等を収納するためのカプセルの
一例を示す斜視図である。

【図５】カプセルを予め極低温に冷却する前処理工程を
示す説明図であり、（イ）は冷却容器の中に充填された
液化ガス中にカプセルが浸漬された状態、（ロ）はカプ
セルが吊持ロープによって吊持され移送されつつある状
態、（ハ）はカプセルが台車上に載置された状態をそれ
ぞれ示している。

【図６】カプセルを金型に搬入する搬入工程を示す説明
図であり、（ニ）はカプセルが台車によって減容処理装
置に搬入されつつある状態、（ホ）は台車上のカプセル
が金型に装填されつつある状態をそれぞれ示している。

【図７】カプセルが搬入された後の状態を示す説明図で
あり、（ヘ）は台車が後退してカプセルがテーブル上に
載置された状態、（ト）は金型内にカプセルがセットさ
れた状態をそれぞれ示している。

【図８】カプセルを圧縮し減容する圧縮減容工程を示す
説明図であり、（チ）はピストン部材の下降によってカ
プセルが圧縮減容されている状態、（リ）は減容後のカ
プセルが金型に保持された状態で金型が上昇した状態を
それぞれ示している。

【図９】減容したカプセルを金型から搬出する搬出工程
を示す説明図であり、（ヌ）はテーブル上に位置した台
車上に減容カプセルを搭載し終った状態、（ル）は台車
によってカプセルが減容処理装置から系外に搬出されつ
つある状態をそれぞれ示している。

【符号の説明】

１ 減容処理装置 ２ 支持枠体 ２１ 基台 ２１ａ 貫通穴 ２１ｂ 受け台 ２１ｃ テーブル ２２ 支柱 ２２ａ 下部支柱 ２２１ａ 上螺装部 ２２２ａ 下螺装部 ２２ｂ 上部支柱 ２２１ｂ ナット部 ２２２ｂ 螺装部 ２２ｃ フランジ部 ２３ 中間台 ２３ａ 貫通孔 ２３ｂ ロッド孔 ２３ｃ 中心穴 ２４ 頂部台 ２４ａ 貫通孔 ２４ｂ ドーナツ穴 ３ 金型 ３２ 昇降シリンダ ３３ シリンダロッド ３４ シール部材 ４ ピストン部材 ４１ 押圧シリンダ ４２ 下部ヘッド ４３ 蛇腹管 ５ 排出手段 ５１ 放散管 ５２ ストップ弁 ５５ 受け容器 ６ 台車 ６ａ レール ７ 冷却容器 ７１ 吊持ロープ ７２ フック Ｃ カプセル Ｃ１ カプセル本体 Ｃ２ 蓋体 Ｃ３ 把手 Ｆ フロア Ｂ ベース Ｎ 燃料集合体 Ｎ１ 被覆管 Ｎ２ 上部ノズル Ｎ３ 下部ノズル Ｎ４ 支持格子

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
   物をカプセル内に充填し、このカプセルを圧縮して減容
   処理するジルコニウム合金を含む放射性廃棄物の減容処
   理方法であって、上記ジルコニウム合金を含む放射性金
   属廃棄物の充填されたカプセルを極低温に冷却する前処
   理工程、およびこの前処理工程で冷却後のカプセルを、
   カプセルよりも若干大きい容量を有する金型内で圧縮し
   て減容する本工程とからなることを特徴とするジルコニ
   ウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法。
2. 【請求項２】 上記前処理工程においてジルコニウム合
   金を含む放射性金属廃棄物の充填されたカプセルを非燃
   性の液化ガスに浸漬することを特徴とする請求項１記載
   のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理
   方法。
3. 【請求項３】 上記金型を低温脆性が生じない範囲内で
   冷却することを特徴とする請求項１記載のジルコニウム
   合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法。
4. 【請求項４】 上記搬入工程においてカプセルの搬入さ
   れた金型内に非燃性の液化ガスを導入することを特徴と
   する請求項１記載のジルコニウム合金を含む放射性金属
   廃棄物の減容処理方法。
5. 【請求項５】 上記前処理工程に搬入されるまでのジル
   コニウム合金を含む放射性金属廃棄物および同放射性金
   属廃棄物の充填されたカプセルの内のいずれか一方また
   は双方を、予め極低温に冷却して取り扱いながら前処理
   工程に搬入するとともに、上記本工程から搬出されるカ
   プセルを極低温に冷却することを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれかに記載のジルコニウム合金を含む放射性
   金属廃棄物の減容処理方法。
6. 【請求項６】 上記極低温は−１００℃以下の温度であ
   ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
   ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方
   法。