JP3708300B2 - 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および減容処理装置 - Google Patents
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および減容処理装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽水型原子炉用使用済み燃料の再処理後に、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および装置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数ｃｍ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。この燃料被覆管の裁断の際に、切り口から多量のジルコニウム合金のファイン（粉塵）が発生し、その内の相当量がジルカロイハルに随伴して、後工程まで持ち込まれることが予想される。
【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、上述の燃料被覆管の裁断時に発生したジルコニウムの合金のファイ ンの他に、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ファインが発生するが、これら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、圧塊片の中に水が装入された状態になり、この装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（カプセル）に収納し、このカプセルに収納されたジルカロイハル等をカプセルごと機械的に金型内でプレス（単軸圧縮）して圧縮成形し、複数の被圧縮物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閉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、容器内が真空維持されている場合は、さらに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、プレス処理時にカプセル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カプセルから大気中に漏洩するおそれがある。
【０００９】
そこで、ジルカロイハル等の収納されたカプセルを収容するキャビティを備えた金型を用い、この金型のキャビティ内にカプセルを装填した後、金型をピストンロッドの下部にまで移動させ、ピストンロッドをキャビティ内に挿入してプレスマシンで押圧し、これによってキャビティ内のカプセルを圧縮減容することが考えられる。しかしながら、この方法では、キャビティ内に空気が残存している状態でカプセルが減容処理されるため、プレス処理時に発火の可能性がある。また、キャビティ内にピストンロッドを挿入するには、極めて精度の高い金型の定位置制御を行わなければならず、金型の位置決めのために多大の時間を消費し、減容処理の迅速性に欠けるという問題点を有している。
【００１０】
このような不都合を解消するものとして、金型キャビティの中心軸と、ピストンロッドの中心軸とが一致するように金型をプレスマシン内に設置し、カプセルをキャビティ内に装入後、ピストンロッドを下降させてキャビティ内に侵入させ、この状態でキャビティ内の密閉空間を真空または不活性ガスに置換した雰囲気とした後、さらに、ピストンロッドを下降させることによって密閉空間内のカプセルをピストンで圧縮減容することが考えられる。
【００１１】
このような減容処理装置を採用することによって、上記精度の高い金型の定位置制御を行う必要がなくなるが、圧縮装置の大型化や、金型や真空維持用のパッキン、さらにはピストンロッドのメンテナンス性に問題がある。
【００１２】
上記のような減容処理装置は、セルと呼ばれる放射線の漏洩を遮蔽した室内に設けられ、運転管理はセル外からの遠隔操作で行われるため、遠隔操作性が良好であることが望まれる他、装置の補修等が行い易いようにメンテナンス性が良好であることが望まれる。
【００１３】
また、減容処理後に金型から減容カプセルを取り出すに際しては、ピストンロッドを下降させた状態で金型を上昇させるが、このとき減容カプセルにはそれが 大気に曝された状態でキャビティからカプセルを押し出す際の摩擦熱や、キャビティから基盤にカプセルが落下する際の衝撃による熱エネルギーが生じるため、この状態でジルカロイファインが発火するおそれがある。
【００１４】
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、カプセルプレス処理を施すことを前提とし、カプセルが装填された金型の高精度な位置決め制御を行わなくてもよく、遠隔操作性、保守性に優れ、圧縮、カプセル搬出容器へのカプセルの移し替え工程において、ジルカロイファインの発火を確実に防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および減容処理装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【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装入し、このカプセルを金型のキャビティ内に装填して圧縮し、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において、上記金型およびこの金型のキャビティ内に摺接状態で挿入される押し棒をその挿入状態のまま可動台車または可動架台に搭載し、上記キャビティ内に下方からカプセルを装填してから圧縮装置において上記押し棒を押圧することによりキャビティ内のカプセルを圧縮減容するものであり、上記可動台車または可動架台のキャビティにより形成されたカプセル減容空間にカプセルを積み込むカプセル積込み工程、上記圧縮装置に装着された可動台車または可動架台のカプセル減容空間内を密閉状態にした後、カプセル減容空間内の空気を脱気または不活性ガスに置換してから上記カプセル減容空間の容量を上記押し棒を下降させることによって減少させてカプセルを減容カプセルにする圧縮減容工程、上記可動台車または可動架台上で金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を基台上の金型直下に装着する搬出容器装着工程、上記可動台車または可動架台上で金型を下降させてカプセル搬出容器内を密封状態にした後、カプセル搬出容器内の空気を脱気または 不活性ガスに置換してから押し棒を下降させることにより減容カプセルをカプセル搬出容器に移し替えるカプセル移し替え工程、およびカプセル搬出容器から減容カプセルを荷降しするカプセル荷降し工程からなることをことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、可動台車または可動架台にはカプセルを装填するためのキャビティを有する金型が装置されているとともに、この金型のキャビティにはカプセルを圧縮減容する押し棒が嵌装されているため、キャビティにカプセルを装填した状態で圧縮装置によって押し棒を押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮減容される。
【００１７】
そして、押し棒は、金型のキャビティ内に予め挿入されており、カプセルをキャビティに装填する都度、押し棒をキャビティに挿入する必要はないため、可動 台車または可動架台の圧縮装置に対する精度の高い位置決め操作を施す必要はなく、可動台車または可動架台の高精度の位置決め操作のためにカプセル減容処理が手間取るという不都合が生じない。
【００１８】
また、金型や押し棒等の保守の対象になり易い部分が、移動可能な可動台車または可動架台に設けられているため、メンテナンス作業時に圧縮装置から引き出して作業がし易い位置に運ぶことができ、保守が容易になる。
【００１９】
そして、カプセル積込み工程において、カプセル発生場所で発生したカプセルが可動台車または可動架台のカプセル減容空間に積み込まれ、圧縮減容工程において、可動台車または可動架台のカプセル減容空間内の空気が脱気または不活性ガスに置換された状態でカプセル減容空間の容量が減少されることによるカプセルの圧縮減容処理が行われ、搬出容器装着工程においてカプセル搬出容器が基台上の金型直下に装着され、カプセル移し替え工程においてカプセル搬 出容器内が脱気または不活性ガスに置換された状態で押し棒の下降で減容カプセルがカプセル搬出容器に移し替えられる。そして、最後のカプセル荷降し工程において、カプセル搬出容器から減容カプセルが荷降しされる。
【００２０】
このように、ジルカロイファインの積み込みから減容カプセルの荷降しまでの一連のカプセル減容処理のための工程の内で、摩擦熱などによる発熱がある圧縮減容工程とカプセル移し替え工程とにおいて、ジルカロイハルが収納されたカプセルおよび圧縮減容処理後の減容カプセルは外気とは直接接触することがなく、発火エネルギーが存在する状態での外気との接触に起因するジルカロイファインの発火が確実に防止される。
【００２１】
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装置は、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装入し、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装置であって、移動可能な可動台車または可動架台と、可動台車または可動架台に積み込まれたカプセルを圧縮減容して減容カプセルにする圧縮装置と、圧縮 装置において可動台車または可動架台上で減容カプセルが移し替えられるカプセル搬出容器とが備えられ、上記可動台車または可動架台は、基台と、上下方向に貫通し、かつ、カプセル減容空間を形成するキャビティを備えた昇降可能な金型と、上記キャビティに上方から摺接状態で嵌入される押し棒とを有し、上記圧縮装置は、上記押し棒を上方から押圧して上記カプセル減容空間内のカプセルを圧縮減容する圧縮機構を有し、上記カプセル搬出容器は、上昇した金型の底面と基台の表面との間に密着状態で挟持され得るとともに、上記キャビティに対応した上下方向に延びるカプセル収容孔を有していることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、可動台車または可動架台の金型を金型昇降手段によって上昇させることにより、金型の底面と基台の表面との間に隙間が形成された状態になるため、この隙間にジルカロイハルを収納したカプセルを押し込み、キャビティに下部に位置させた状態で金型を下降させることにより、カプセルは金型のキャビティ内に装填された状態になる。
【００２３】
ついで、圧縮機構によって押し棒を下方に向けて押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮され、減容される。ついで、金型を上昇させることにより、圧縮されたカプセルの拡径によって減容カプセルはキャビティに同伴して上昇する。この状態でカプセル搬出容器をそのカプセル収容孔が減容カプセルに上下で対向するように金型と基台との隙間に挿入した後、金型を下降させることによってカプセル搬出容器は金型と基台との間に押圧挟持された状態になる。この状態で押し棒を下降させることにより、キャビティ内の減容カプセルは押し棒によって押し出され、カプセル搬出容器のカプセル収容孔に収容された状態になる。
【００２４】
その後、可動台車または可動架台上で金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を金型下から搬出することにより、減容カプセルはカプセル収容孔から取り出し得る状態になる。
【００２５】
このように、本発明は、可動台車または可動架台上に金型、押し棒、カプセル搬出容器を搭載するようにしているため、圧縮装置を簡単な構造にすることができ、保守が容易になるとともに、保守頻度の高い金型や押し棒を圧縮装置外の監視し易く、かつ作業性のよい位置で保守・点検することが可能であり、これによって良好な遠隔操作性が得られる。また、金型のキャビティに予め押し棒が挿入されているため、可動台車または可動架台の圧縮装置への位置決めに高精度を必要とせず、操作性が優れている。
【００２６】
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装置は、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装置において、上記カプセル搬出容器は、底を備えた有底カプセル搬出容器および底のない無底カプセル搬出容器の内のいずれかが用いられ、上記有底カプセル搬出容器が用いられる場合は、上記キャビティの内周面と上記押し棒の外周面との間、上記金型の底面と上記基台の表面との間、および金型の底面とカプセル搬出容器の上面との間に環状のシール部材が介設され、上記無底カプセル搬出容器が用いられる場合は、上記シール部材の介設位置に加えてカプセル搬出容器と上記基台との間にシール部材が介設されていることを特徴とするものである。
【００２７】
この発明によれば、シール部材のシール効果によってキャビティのカプセル減容空間内およびカプセル搬出容器内の空間は密封状態が確実に維持される。
【００２８】
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装置は、請求項２または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装置において、上記カプセル減容空間内、および上記カプセル搬出容器内の空気を脱気する脱気手段および上記空気を不活性ガスに置換する不活性ガス供給手段の内のいずれか一方または双方が設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
この発明によれば、キャビティのカプセル減容空間内は、脱気手段によって真空状態が維持されたり、不活性ガス供給手段によって空気が不活性ガスに置換されるため、カプセルが圧縮処理によりカプセル減容空間内で破損し、ジルカロイファインがカプセル減容空間内に飛散しても、カプセル減容空間内でのジルカロイファインの発火が確実に阻止されるとともに、減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え時に、ジルカロイファインの発火が確実に阻止される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、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、燃料棒を封入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（ハードウエア）Ｎ４等とを備えて形成されている。
【００３１】
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の切断片や、ハードウエアＮ４の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本発明の減容処理装置によって減容処理され保管される。
【００３２】
図２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Ｃ１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。このようなカプセル本体Ｃ１内に上記ジルカロイハルが装填され、蓋体Ｃ２によって閉止された状態で本発明に係る減容処理装置によって減容処理される。
【００３３】
図３および図４は、本発明に係る減容処理装置の一実施形態を示す説明図であり、図３は、カプセルＣが圧縮装置３に搬入された可動台車２のカプセル減容空間Ｓ内に装填された状態、図４は、可動台車２にカプセル搬出容器４が装着され、減容カプセルＣａが押し棒２３によりカプセル搬出容器４に押し出された状態をそれぞれ示している。
【００３４】
なお、本実施形態においては、可動台車および可動架台の内の可動台車２について説明することとし、可動架台については説明を省略する。因に、可動架台は、車輪が設けられていない点が可動台車２と異なっており、従って、可動架台を移動させるときには、他の移動手段に載置する等の操作が必要であるが、その他については可動台車と略同一に形成されている。
【００３５】
図３および図４に示すように、減容処理装置１は、可動台車２と、圧縮装置３と、カプセル搬出容器４（図４）と、脱気手段５と、不活性ガス供給手段６とを備えた基本構成を有している。
【００３６】
上記可動台車２は、後述する金型２２、押し棒２３、シリンダ装置２４等を圧縮装置３外に運び出して、圧縮装置３外で保守・点検する用に供するものであり、上記圧縮装置３は可動台車２に収容されているカプセルＣを減容処理するためのものである。この圧縮装置３は、基礎Ｂ上の基板７上に立設された所定本数の支柱３１と、これら支柱３１に支持された架台３２を有し、この架台３２上に圧縮機構３３が据え付けられ、この圧縮機構３３のピストン３４が架台３２を貫通して下方に垂下している。このピストン３４は、圧縮機構３３の駆動で昇降し、降下したときに可動台車２に収容されているカプセルＣを圧縮減容するものである。
【００３７】
上記カプセル搬出容器（有底カプセル搬出容器）４は、圧縮装置３内の可動台車２上で減容された減容カプセルＣａを収容して圧縮装置３内から搬出するため のものであり、可動台車２および圧縮装置３に対して別体として形成され、減容カプセルＣａを運び出すときのみ可動台車２に装着してもよいし、可動台車２上に常時搭載してもよい。図４においては、カプセル搬出容器４が可動台車２に装着された状態を示している。
【００３８】
また、上記脱気手段５は、圧縮装置３内に搬入された可動台車２のカプセル減容空間内の空気を吸引して真空状態を現出するためのものであり、上記不活性ガス供給手段６は、上記カプセル減容空間内に不活性ガスを導入するためのものである。
【００３９】
以下、このような減容処理装置１について、図５および図６を基に、また必要に応じて図３および図４を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図５および図６は、可動台車２の一実施形態を示す一部切欠き斜視図であり、図５は、金型２２内のカプセル減容空間Ｓ内にカプセルＣが装填された状態、図６は、減容カプセルＣａがカプセル搬出容器４を介して可動台車２から取り出された状態をそれぞれ示している。
【００４１】
図５に示すように、可動台車２は、平板状の基台２１と、この基台２１の中央部に配設された円筒状の金型２２と、この金型２２に上方から嵌入された下方抜け止めを有する円柱状の押し棒２３と、基台２１上に立設された複数のシリンダ装置２４と、基台２１の底部に設けられた複数の車輪２５とを備えている。なお、本実施形態においては、シリンダ装置２４は、可溶減容台車２上に設けられているが、こうする代りに基板７または基礎Ｂ上に設けてもよい。カプセル搬出容器４を可動台車２に搭載したままのケースでは、カプセル搬出容器４を可動台車２上の金型２２から離れた位置に図示しない手段により移動した後、減容カプセルＣａのみをカプセル搬出容器４から取り出すようにすればよい。基礎Ｂ上にシリンダ装置２４を設けた場合は、金型２２の昇降は、圧縮装置３外で行うことになる。上記基台２１は、中央部の押し棒２３に対応した部分が中実に形成され、 この部分にカプセルＣが載置される。そして、基台２１は、押し棒２３によるカプセルＣの圧縮に耐え得るようにしている。
【００４２】
上記シリンダ装置２４は、基台２１の四隅部に立設された４台のシリンダ２４ａと、各シリンダ２４ａから上方に向けて突出したピストンロッド２４ｂとから構成されている一方、上記金型２２は、金型本体２２ａとその上部外周に固定された平面視で矩形状のフランジ２２ｂとを備えて形成されている。そして、上記フランジ２２ｂは上記各シリンダ２４ａの頂部に支持され、シリンダ装置２４の駆動によるピストンロッド２４ｂの昇降により金型２２が昇降するようになっている。なお、図５は金型２２が下降した状態、図６は金型２２が上昇した状態をそれぞれ示している。本実施形態においては、金型２２の昇降にシリンダを用いる方式を採用しているが、シリンダ方式に代えてボールネジ等を利用した他の昇降方式を用いてもよい。
【００４３】
また、金型２２の中心部分には、上下方向に貫通した平面視で円形のキャビティ２２ｃを有しており、このキャビティ２２ｃに上記押し棒２３が摺接状態で嵌入されている。押し棒２３の頂部には押し棒２３より大径の頭部２３ａが形成され、この頭部２３ａによって金型２２の上昇時に押し棒２３が同伴して上昇するようになっているとともに、この頭部２３ａは押し棒２３の下方への抜け止めの役割を果たしている。そして、押し棒２３の下端面とキャビティ２２ｃの内周面と、基台２１の表面とによって囲繞された空間に上記カプセル減容空間Ｓが形成されている。
【００４４】
従って、可動台車２を圧縮装置３内に搬入し（図３）、上記カプセル減容空間ＳにカプセルＣを収容した状態で、圧縮機構３３の駆動によってピストン３４を下降させることにより、押し棒２３がピストン３４に押圧されて下降し、カプセルＣが圧縮減容されることになる。
【００４５】
また、上記キャビティ２２ｃの上部の内周面には、合成樹脂や合成ゴム等から なる環状のシール部材２２ｄが装着されているとともに、金型本体２２ａの下面部にも同様のシール部材２２ｅが装着され、これによって金型２２が下降し、その下面が基台２１の表面に当接することにより、カプセル減容空間Ｓ内は密閉状態になるようにしている。従って、圧縮減容によってカプセルＣが破損しても、ジルカロイファインがカプセル減容空間Ｓから外部に漏洩することはない。
【００４６】
上記車輪２５（図５）は、基台２１内に設けられた図略の車輪出没機構により基台２１の底面から出没自在になっている。そして、可動台車２を保守・点検のために圧縮装置３から引き出すときは、車輪２５が基台２１の底面から外部に突出され、この状態で図略の自走式プッシャーマシンに押されて移動し、可動台車２が圧縮装置３内に搬入された状態では、車輪２５は基台２１内に収納され、これによって基台２１の底面が直接圧縮装置３の基板７に接触するようにしている。一方、可動架台の場合は、ラック、ピニオン等の図略の移送手段によって移動し得るようになっている。
【００４７】
上記カプセル搬出容器４は、本実施形態においては、図６に示すように、有底のものが用いられている。具体的には、カプセル搬出容器４は、圧縮された減容カプセルＣａを収容し得る高さ寸法を備えた円形体によって形成されている。このカプセル搬出容器４の中心部分には、減容カプセルＣａの径寸法より若干大きい径寸法を有する有底のカプセル収容孔４１が設けられている。このようなカプセル搬出容器４は、図６に二点鎖線で示すように、シリンダ装置２４の駆動による金型２２の上昇時に金型２２の下部に挿入され、キャビティ２２ｃの内周面に付着した減容カプセルＣａを受け入れて外部に取り出すためのものである。そして、キャビティ２２ｃの内周面に付着した減容カプセルＣａは、圧縮機構３３の駆動によるピストン３４を介した押し棒２３の下降によって下方に押し出され、カプセル収容孔４１に収納される。
【００４８】
本実施例においては、カプセル搬出容器４として、カプセル収容孔４１が有底のものを用いたが、本発明は、カプセル収容孔４１が有底であることに限定され るものではなく、貫通孔を設けたもの（無底カプセル搬出容器）でもよい。ただし貫通孔を設ける場合は、カプセル搬出容器４の底面に環状のシール部材を付設し、カプセル搬出容器４が金型２２の下部に装着された状態で貫通孔内を密閉空間にする必要がある。また、貫通孔を設けた場合は、孔からの減容カプセルＣａの取り出し操作が容易になる。
【００４９】
上記脱気手段５は、図３に示すように、圧縮装置３内に搬入された可動台車２のカプセル減容空間Ｓに連通する脱気管路５１と、この脱気管路５１の下流端に設けられた真空ポンプ５２とを備えて形成されている。脱気管路５１の直ぐ上流側には、ストップ弁５３が設けられているとともに、このストップ弁５３の上流側の脱気管路５１から放散管５４が分岐され、この放散管５４には放散弁５５が取り付けられている。
【００５０】
上記不活性ガス供給手段６は、図３に示すように、不活性ガス源６１、およびこの不活性ガス源６１とカプセル減容空間Ｓとの間で連通したガス管路６２とを備えて形成されている。不活性ガス源６１の直ぐ下流側には減圧弁６３が設けられているとともに、この減圧弁６３の下流側にストップ弁６４が設けられ、ストップ弁６４の開通操作で不活性ガス源６１内の不活性ガスがカプセル減容空間Ｓ内に導入されるようになっている。
【００５１】
そして、真空ポンプ５２の駆動状態でストップ弁５３を開通することにより、図３に示すカプセル減容空間Ｓ内の空気が吸引され、カプセル減容空間Ｓ内が減圧状態になるとともに、カプセル減容空間Ｓ内が所定の真空度になってからストップ弁５３を閉止し、ついで不活性ガス供給手段６側のストップ弁６４を開通することにより、カプセル減容空間Ｓ内に不活性ガスが導入されるようになっている。
【００５２】
以下、図７は、本発明の作用を説明するための断面視の説明図であり、可動台車２の場合について示している。そして、図７の（イ）は、ジルカロイハルの収 納されたカプセルＣが可動台車２のキャビティ２２ｃに装填される直前の状態（カプセル積込み工程の前半）、（ロ）は、上記カプセルＣがキャビティ２２ｃに装填された状態（カプセル積込み工程の後半）、（ハ）は、圧縮装置３においてキャビティ２２ｃ内のカプセルＣが圧縮されて減容カプセルＣａが形成された状態（圧縮減容工程）、（ニ）は、金型２２の真下にカプセル搬出容器４が装着された状態（カプセル移し替え工程の前半）、（ホ）は、キャビティ２２ｃ内の減容カプセルＣａがカプセル搬出容器４に移された状態（カプセル移し替え工程の後半）、（ヘ）は、減容カプセルＣａがカプセル搬出容器４から取り外された状態（荷降し工程）をそれぞれ示している。
【００５３】
まず、図７の（イ）に示すように、可動台車２は、ピストン３４が上昇された圧縮装置３内に予め収容されている。この状態では可動台車２の車輪２５（図５）は基台２１内に収納されている。そして、この可動台車２のシリンダ装置２４の駆動でピストンロッド２４ｂが上方に突出され、この状態でカプセルＣがロボットアーム等の遠隔操作により基台２１の中央部に載置され、キャビティ２２ｃの真下に位置した状態にされる。本実施形態では、可動台車２が、圧縮装置３内に位置した状態でカプセルＣをキャビティ２２Ｃの真下にセットしているが、可動台車２を圧縮装置３外の監視性の良好な位置に移動し、カプセルＣをキャビティ２２Ｃの真下にセットするようにしてもよい。
【００５４】
ついで、シリンダ装置２４の逆駆動でピストンロッド２４ｂがシリンダ２４ａ内に没入することにより金型２２が下降し、これによってカプセルＣは、図７の（ロ）に示すように、キャビティ２２ｃに装填された状態になる。この状態では、押し棒２３は、その下端面がカプセルＣに当止して下降が阻止されるため、金型２２に対して相対的に上方に突出している。そして、この状態で押し棒２３の底面、キャビティ２２ｃの内周面、および基台２１の表面に囲繞されたカプセル減容空間Ｓが形成され、カプセルＣはこのカプセル減容空間Ｓ内に装填された状態になっている。
【００５５】
しかも、キャビティ２２ｃの内周面と押し棒２３の外周面との間にはシール部材２２ｄが介設されているとともに、金型２２の底面と基台２１の表面との間にもシール部材２２ｅが介設されているため、カプセル減容空間Ｓは密閉空間になっている。また、図略の接続手段によってカプセル減容空間Ｓ内と脱気管路５１およびガス管路６２とが連通状態にされている。
【００５６】
ついで、真空ポンプ５２（図４）が稼働され、脱気手段５側のストップ弁５３が開通され、カプセル減容空間Ｓ内の空気が吸引される。その後、上記ストップ弁５３が閉止され、カプセル減容空間Ｓの真空雰囲気が維持された状態で不活性ガス供給手段６側のストップ弁６４が開通され、これによって不活性ガス源６１からの不活性ガスがカプセル減容空間Ｓ内に導入される。
【００５７】
ついで、圧縮機構３３の駆動によってピストン３４が下降され、これによる押し棒２３の下降で、図７の（ハ）に示すように、カプセル減容空間Ｓ内のカプセルＣは圧縮されて減容カプセルＣａになる。この圧縮時に、カプセルＣの破損で内部のジルカロイファインがカプセル減容空間Ｓ内に漏洩しても、カプセル減容空間Ｓ内は不活性ガスが充満しているため、ジルカロイファインが発火することはない。そして、減容カプセルＣａは、圧縮減容による拡径で外周面がキャビティ２２ｃの内周面に密着した状態になっている。
【００５８】
ついで、ピストン３４を上昇させた後、シリンダ装置２４の駆動によるピストンロッド２４ｂの突出で金型２２を上昇させる。そうすると、減容カプセルＣａは、カプセル減容空間Ｓ内に保持されたまま金型２２に同伴上昇し、金型２２の底面と基台２１の表面との間に隙間が形成される。この隙間にプッシャーマシン等によってカプセル搬出容器４を押し込み、図７の（ニ）に示すように、カプセル搬出容器４のカプセル収容孔４１が減容カプセルＣａの直下に対向するように位置決めされる。
【００５９】
その後、カプセル搬出容器４内の空間部を真空引き後、不活性ガス置換する。そして、再度、圧縮機構３３の駆動によってピストン３４を降下させ、押し棒２３を下方に押圧する。これによって、図７の（ホ）に示すように、カプセル減容空間Ｓ内の減容カプセルＣａは下方に押し出され、カプセル搬出容器４のカプセル収容孔４１内に収容される。減容カプセルＣａをキャビティ２２ｃから下方に押出してカプセル搬出容器４に移すとき、キャビティ２２ｃと減容カプセルＣａとの摩擦によって発熱することがあるが、移し替え操作中は、キャビティ２２ｃとカプセル収容孔４１とは不活性ガス雰囲気になっているため、ジルカロイファインによる発火が確実に抑制される。ついで圧縮機構３３の駆動によりピストン３４を上昇させる。
【００６０】
そして、図７の（ヘ）に示すように、シリンダ装置２４の駆動で金型２２を上昇させ、図略のプッシャーマシン等によってカプセル搬出容器４を金型２２外に移し、ついでロボットアーム等の遠隔操作でカプセル収容孔４１内の減容カプセルＣａを所定の保管場所に移す。
【００６１】
上記一連の操作において、押し棒２３は、普段は可動台車２の金型２２のキャビティ２２ｃ内に装填されているため、圧縮装置３における圧縮操作のための高い位置決め精度が要求されず、圧縮操作を効率的を図る行う上で極めて有効である。
【００６２】
また、圧縮装置３における圧縮操作時に、カプセルＣの装填されたキャビティ２２ｃ内のカプセル減容空間Ｓに不活性ガスを導入するようにしているため、圧縮減容によるカプセルＣの破壊でカプセルＣからジルカロイファインが漏洩しても、それの発火は確実に阻止される。
【００６３】
加えて、圧縮操作の結果得られた減容カプセルＣａは、不活性ガスが充満した状態のカプセル搬出容器４のカプセル収容孔４１内に移されるため、減容カプセ ルＣａの圧縮装置３からの取り出し操作時の発火も確実に阻止される。
【００６４】
以上のように、本発明は、ジルカロイハルの一連の減容処理において、遠隔操作による圧縮操作を極めて効率よく行うことができ、また、ジルカロイファインによる発火を確実に防止するものであるため、ジルカロイハルの減容処理を安全に行う上での効果は大きい。
【００６５】
上記の実施形態においては、カプセルＣのキャビティ２２Ｃ内への装填操作は、金型２２の下部から行うようにしているが、こうする代わりに、可動台車または可動架台上に搭載した金型のキャビティ内に上方からカプセルを装填し、キャビティ内に押し棒を装入してから圧縮装置において上記押し棒を押圧してキャビティ内のカプセルを圧縮減容するように構成してもよい。こうすることによって、カプセルを金型に装填する前に押し棒を金型から抜き出し、カプセルを金型に装填した後に押し棒を金型のキャビティ内に装入することでカプセルのキャビティ内への装填が行われるため、目視観察が容易な金型の上方からカプセルをキャビティ内に装填することができるようになり、カプセル装填時の監視性および安全性をさらに向上させることができる。
【００６６】
【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、可動台車または可動架台にはカプセルを装填するためのキャビティを有する金型が装置されているとともに、この金型のキャビティにはカプセルを圧縮減容する押し棒が嵌装されているため、キャビティにカプセルを装填した状態で可動台車または可動架台を圧縮装置に搬入し、圧縮装置によって押し棒を押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮減容される。
【００６７】
そして、押し棒は、金型のキャビティ内に予め挿入されており、カプセルをキャビティに装填する都度、押し棒をキャビティに挿入する必要はないため、台車 に対して精度の高い位置決め操作を施す必要はなく、カプセル減容処理を安全に効率よく行うことができる。
【００６８】
また、金型や押し棒等の保守の対象になり易い部分が、移動可能な可動台車または可動架台に設けられ、可動台車または可動架台は圧縮操作時以外は圧縮装置外に出すことができるため、メンテナンス性が良好になり、装置の保守管理を容易に行うことができ、保守時の保守要員の放射線被曝が大きく低減し、安全性の向上を図ることが可能になる。
【００６９】
そして、カプセル積込み工程において、カプセルが可動台車または可動架台のカプセル減容空間に積み込まれ、圧縮減容工程において、可動台車または可動架台のカプセル減容空間内の空気が脱気または不活性ガスに置換された状態でカプセル減容空間の容量が減少されることによるカプセルの圧縮減容処理が行われ、カプセル移し替え工程において、可動台車または可動架台上で減容カプセルを内容積部分が脱気または不活性ガス置換されたカプセル搬出容器に移し替え、最後のカプセル荷降し工程において、カプセル搬出容器から減容カプセルが荷降しされるため、カプセルの積込から減容カプセルの荷降しまでの一連のカプセル減容処理のための工程において、ジルカロイハルが収納されたカプセルおよび圧縮減容処理後の減容カプセルは外気とは直接接触する機会が少なくなっており、発火エネルギーが存在する状態での外気との接触に起因するジルカロイファインの発火が確実に防止される。
【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装置によれば、可動台車または可動架台の金型を金型昇降手段によって上昇させることにより、金型の底面と基台の表面との間に隙間が形成された状態になるため、この隙間にジルカロイハルを収納したカプセルを押し込み、キャビティに下部に位置させた状態で金型を下降させることにより、カプセルは金型のキャビティ内に装填された状態になる。
【００７１】
ついで、圧縮機構によって押し棒を下方に向けて押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮され、減容される。
【００７２】
ついで、金型を上昇させることにより、圧縮されたカプセルの拡径によって減容カプセルはキャビティに同伴して上昇する。この状態でカプセル搬出容器をそのカプセル収容孔が減容カプセルに上下で対向するように金型と基台との隙間に挿入した後、金型を下降させることによってカプセル搬出容器は金型と基台との間に押圧挟持された状態になる。この状態で押し棒を下降させることにより、キャビティ内の減容カプセルは押し棒によって押し出され、カプセル搬出容器のカプセル収容孔に収容された状態になる。
【００７３】
その後、可動台車または可動架台上で、金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を金型下から取り出すことにより、減容カプセルはカプセル収容孔から取り出し得る状態になる。
【００７４】
このように、請求項２記載の発明は、可動台車または可動架台上に、金型、押し棒、カプセル搬出容器を搭載しているため、圧縮装置本体の構造を簡素化することが可能になり、保守が容易になるとともに、保守頻度の多い金型および押し棒を圧縮装置外の監視性および作業性の良好な位置まで運び出して容易に、かつ 、確実に保守・点検することができ、保守・点検のための遠隔操作性が優れ、保守時の保守要員の放射線被曝を大きく低減することができ、安全性が向上する。さらに、金型キャビティに、下方への抜け止めを有する押し棒が挿入されているため、可動台車または可動架台の圧縮装置への位置決めに高精度得を必要とせず、位置決めのための操作性が優れている。
【００７５】
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装置によれば、カプセル搬出容器として底を備えた有底カプセル搬出容器および底のない無底カプセル搬出容器の内のいずれかを用いるようにし、有底カプセル搬出容器を用いる場合は、キャビティの内周面と押し棒の外周面との間、金型の底面と基台の表面との間、および金型の底面とカプセル搬出容器の上面との間に環状のシール部材を介設し、無底カプセル搬出容器を用いる場合は、上記シール部材の介設位置に加えてカプセル搬出容器と基台との間にシール部材を介設するようにしているため、シール部材のシール効果によってキャビティのカプセル減容空間内、および減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え空間内の密封状態を確実に維持することができる。
【００７６】
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装置によれば、カプセル減容空間内、および減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え空間内の空気を脱気する脱気手段および空気を不活性ガスに置換する不活性ガス供給手段の内のいずれか一方または双方が設けられているため、キャビティのカプセル減容空間内は、脱気手段によって真空状態が維持されたり、不活性ガス供給手段によって空気が不活性ガスに置換されるため、カプセルが圧縮処理によりカプセル減容空間内で破損し、ジルカロイファインがカプセル減容空間内に飛散しても、カプセル減容空間内でのジルカロイファインの発火を確実に阻止することが可能になるとともに、減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え時のジルカロイファインの発火を確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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２】 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３】 本発明に係る減容処理装置の一実施形態を示す説明図であり、カプセルが圧縮装置に搬入された可動台車または可動架台のカプセル減容空間内に装填された状態を示している。
【図４】 本発明に係る減容処理装置の一実施形態を示す説明図であり、可動台車または可動架台の金型下にカプセル搬出容器が装着された状態を示している。
【図５】 可動台車または可動架台の一実施形態を示す一部切欠き斜視図であり、金型内のカプセル減容空間内にカプセルが装填された状態を示している。
【図６】 図５に示す可動台車または可動架台において、減容カプセルａがカプセル搬出容器を介して可動台車または可動架台の金型下から取り出された状態を示している。
【図７】 （イ）〜（ヘ）は、本発明の作用を説明するための断面視の説明図である。
【符号の説明】
Ｂ 基礎 １ 減容処理装置
２ 可動台車または可動架台
２１ 基台 ２２ 金型
２２ａ 金型本体 ２２ｂ フランジ
２２ｃ キャビティ ２２ｄ，２２ｅ シール部材
２３ 押し棒 ２３ａ 頭部
２４ シリンダ装置 ２４ａ シリンダ
２４ｂ ピストンロッド ２５ 車輪
３ 圧縮装置 ３１ 支柱
３２ 架台 ３３ 圧縮機構
３４ ピストン ４ カプセル搬出容器
４１ カプセル収容孔 ５ 脱気手段
５１ 脱気管路 ５２ 真空ポンプ
５３ ストップ弁 ５４ 放散管
５５ 放散弁 ６ 不活性ガス供給手段
６１ 不活性ガス源 ６２ ガス管路
６３ 減圧弁 ６４ ストップ弁
７ 基板 Ｓ カプセル減容空間
Ｃ カプセル Ｃ１ カプセル本体
Ｃ２ 蓋体 Ｎ 燃料集合体
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽水型原子炉用使用済み燃料の再処理後に、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および装置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数ｃｍ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。この燃料被覆管の裁断の際に、切り口から多量のジルコニウム合金のファイン（粉塵）が発生し、その内の相当量がジルカロイハルに随伴して、後工程まで持ち込まれることが予想される。
【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、上述の燃料被覆管の裁断時に発生したジルコニウムの合金のファイ ンの他に、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ファインが発生するが、これら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、圧塊片の中に水が装入された状態になり、この装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（カプセル）に収納し、このカプセルに収納されたジルカロイハル等をカプセルごと機械的に金型内でプレス（単軸圧縮）して圧縮成形し、複数の被圧縮物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閉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、容器内が真空維持されている場合は、さらに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、プレス処理時にカプセル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カプセルから大気中に漏洩するおそれがある。
【０００９】
そこで、ジルカロイハル等の収納されたカプセルを収容するキャビティを備えた金型を用い、この金型のキャビティ内にカプセルを装填した後、金型をピストンロッドの下部にまで移動させ、ピストンロッドをキャビティ内に挿入してプレスマシンで押圧し、これによってキャビティ内のカプセルを圧縮減容することが考えられる。しかしながら、この方法では、キャビティ内に空気が残存している状態でカプセルが減容処理されるため、プレス処理時に発火の可能性がある。また、キャビティ内にピストンロッドを挿入するには、極めて精度の高い金型の定位置制御を行わなければならず、金型の位置決めのために多大の時間を消費し、減容処理の迅速性に欠けるという問題点を有している。
【００１０】
このような不都合を解消するものとして、金型キャビティの中心軸と、ピストンロッドの中心軸とが一致するように金型をプレスマシン内に設置し、カプセルをキャビティ内に装入後、ピストンロッドを下降させてキャビティ内に侵入させ、この状態でキャビティ内の密閉空間を真空または不活性ガスに置換した雰囲気とした後、さらに、ピストンロッドを下降させることによって密閉空間内のカプセルをピストンで圧縮減容することが考えられる。
【００１１】
このような減容処理装置を採用することによって、上記精度の高い金型の定位置制御を行う必要がなくなるが、圧縮装置の大型化や、金型や真空維持用のパッキン、さらにはピストンロッドのメンテナンス性に問題がある。
【００１２】
上記のような減容処理装置は、セルと呼ばれる放射線の漏洩を遮蔽した室内に設けられ、運転管理はセル外からの遠隔操作で行われるため、遠隔操作性が良好であることが望まれる他、装置の補修等が行い易いようにメンテナンス性が良好であることが望まれる。
【００１３】
また、減容処理後に金型から減容カプセルを取り出すに際しては、ピストンロッドを下降させた状態で金型を上昇させるが、このとき減容カプセルにはそれが 大気に曝された状態でキャビティからカプセルを押し出す際の摩擦熱や、キャビティから基盤にカプセルが落下する際の衝撃による熱エネルギーが生じるため、この状態でジルカロイファインが発火するおそれがある。
【００１４】
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、カプセルプレス処理を施すことを前提とし、カプセルが装填された金型の高精度な位置決め制御を行わなくてもよく、遠隔操作性、保守性に優れ、圧縮、カプセル搬出容器へのカプセルの移し替え工程において、ジルカロイファインの発火を確実に防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および減容処理装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【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装入し、このカプセルを金型のキャビティ内に装填して圧縮し、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において、上記金型およびこの金型のキャビティ内に摺接状態で挿入される押し棒をその挿入状態のまま可動台車または可動架台に搭載し、上記キャビティ内に下方からカプセルを装填してから圧縮装置において上記押し棒を押圧することによりキャビティ内のカプセルを圧縮減容するものであり、上記可動台車または可動架台のキャビティにより形成されたカプセル減容空間にカプセルを積み込むカプセル積込み工程、上記圧縮装置に装着された可動台車または可動架台のカプセル減容空間内を密閉状態にした後、カプセル減容空間内の空気を脱気または不活性ガスに置換してから上記カプセル減容空間の容量を上記押し棒を下降させることによって減少させてカプセルを減容カプセルにする圧縮減容工程、上記可動台車または可動架台上で金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を基台上の金型直下に装着する搬出容器装着工程、上記可動台車または可動架台上で金型を下降させてカプセル搬出容器内を密封状態にした後、カプセル搬出容器内の空気を脱気または 不活性ガスに置換してから押し棒を下降させることにより減容カプセルをカプセル搬出容器に移し替えるカプセル移し替え工程、およびカプセル搬出容器から減容カプセルを荷降しするカプセル荷降し工程からなることをことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、可動台車または可動架台にはカプセルを装填するためのキャビティを有する金型が装置されているとともに、この金型のキャビティにはカプセルを圧縮減容する押し棒が嵌装されているため、キャビティにカプセルを装填した状態で圧縮装置によって押し棒を押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮減容される。
【００１７】
そして、押し棒は、金型のキャビティ内に予め挿入されており、カプセルをキャビティに装填する都度、押し棒をキャビティに挿入する必要はないため、可動 台車または可動架台の圧縮装置に対する精度の高い位置決め操作を施す必要はなく、可動台車または可動架台の高精度の位置決め操作のためにカプセル減容処理が手間取るという不都合が生じない。
【００１８】
また、金型や押し棒等の保守の対象になり易い部分が、移動可能な可動台車または可動架台に設けられているため、メンテナンス作業時に圧縮装置から引き出して作業がし易い位置に運ぶことができ、保守が容易になる。
【００１９】
そして、カプセル積込み工程において、カプセル発生場所で発生したカプセルが可動台車または可動架台のカプセル減容空間に積み込まれ、圧縮減容工程において、可動台車または可動架台のカプセル減容空間内の空気が脱気または不活性ガスに置換された状態でカプセル減容空間の容量が減少されることによるカプセルの圧縮減容処理が行われ、搬出容器装着工程においてカプセル搬出容器が基台上の金型直下に装着され、カプセル移し替え工程においてカプセル搬 出容器内が脱気または不活性ガスに置換された状態で押し棒の下降で減容カプセルがカプセル搬出容器に移し替えられる。そして、最後のカプセル荷降し工程において、カプセル搬出容器から減容カプセルが荷降しされる。
【００２０】
このように、ジルカロイファインの積み込みから減容カプセルの荷降しまでの一連のカプセル減容処理のための工程の内で、摩擦熱などによる発熱がある圧縮減容工程とカプセル移し替え工程とにおいて、ジルカロイハルが収納されたカプセルおよび圧縮減容処理後の減容カプセルは外気とは直接接触することがなく、発火エネルギーが存在する状態での外気との接触に起因するジルカロイファインの発火が確実に防止される。
【００２１】
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装置は、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装入し、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装置であって、移動可能な可動台車または可動架台と、可動台車または可動架台に積み込まれたカプセルを圧縮減容して減容カプセルにする圧縮装置と、圧縮 装置において可動台車または可動架台上で減容カプセルが移し替えられるカプセル搬出容器とが備えられ、上記可動台車または可動架台は、基台と、上下方向に貫通し、かつ、カプセル減容空間を形成するキャビティを備えた昇降可能な金型と、上記キャビティに上方から摺接状態で嵌入される押し棒とを有し、上記圧縮装置は、上記押し棒を上方から押圧して上記カプセル減容空間内のカプセルを圧縮減容する圧縮機構を有し、上記カプセル搬出容器は、上昇した金型の底面と基台の表面との間に密着状態で挟持され得るとともに、上記キャビティに対応した上下方向に延びるカプセル収容孔を有していることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、可動台車または可動架台の金型を金型昇降手段によって上昇させることにより、金型の底面と基台の表面との間に隙間が形成された状態になるため、この隙間にジルカロイハルを収納したカプセルを押し込み、キャビティに下部に位置させた状態で金型を下降させることにより、カプセルは金型のキャビティ内に装填された状態になる。
【００２３】
ついで、圧縮機構によって押し棒を下方に向けて押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮され、減容される。ついで、金型を上昇させることにより、圧縮されたカプセルの拡径によって減容カプセルはキャビティに同伴して上昇する。この状態でカプセル搬出容器をそのカプセル収容孔が減容カプセルに上下で対向するように金型と基台との隙間に挿入した後、金型を下降させることによってカプセル搬出容器は金型と基台との間に押圧挟持された状態になる。この状態で押し棒を下降させることにより、キャビティ内の減容カプセルは押し棒によって押し出され、カプセル搬出容器のカプセル収容孔に収容された状態になる。
【００２４】
その後、可動台車または可動架台上で金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を金型下から搬出することにより、減容カプセルはカプセル収容孔から取り出し得る状態になる。
【００２５】
このように、本発明は、可動台車または可動架台上に金型、押し棒、カプセル搬出容器を搭載するようにしているため、圧縮装置を簡単な構造にすることができ、保守が容易になるとともに、保守頻度の高い金型や押し棒を圧縮装置外の監視し易く、かつ作業性のよい位置で保守・点検することが可能であり、これによって良好な遠隔操作性が得られる。また、金型のキャビティに予め押し棒が挿入されているため、可動台車または可動架台の圧縮装置への位置決めに高精度を必要とせず、操作性が優れている。
【００２６】
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装置は、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装置において、上記カプセル搬出容器は、底を備えた有底カプセル搬出容器および底のない無底カプセル搬出容器の内のいずれかが用いられ、上記有底カプセル搬出容器が用いられる場合は、上記キャビティの内周面と上記押し棒の外周面との間、上記金型の底面と上記基台の表面との間、および金型の底面とカプセル搬出容器の上面との間に環状のシール部材が介設され、上記無底カプセル搬出容器が用いられる場合は、上記シール部材の介設位置に加えてカプセル搬出容器と上記基台との間にシール部材が介設されていることを特徴とするものである。
【００２７】
この発明によれば、シール部材のシール効果によってキャビティのカプセル減容空間内およびカプセル搬出容器内の空間は密封状態が確実に維持される。
【００２８】
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装置は、請求項２または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装置において、上記カプセル減容空間内、および上記カプセル搬出容器内の空気を脱気する脱気手段および上記空気を不活性ガスに置換する不活性ガス供給手段の内のいずれか一方または双方が設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
この発明によれば、キャビティのカプセル減容空間内は、脱気手段によって真空状態が維持されたり、不活性ガス供給手段によって空気が不活性ガスに置換されるため、カプセルが圧縮処理によりカプセル減容空間内で破損し、ジルカロイファインがカプセル減容空間内に飛散しても、カプセル減容空間内でのジルカロイファインの発火が確実に阻止されるとともに、減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え時に、ジルカロイファインの発火が確実に阻止される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、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、燃料棒を封入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（ハードウエア）Ｎ４等とを備えて形成されている。
【００３１】
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の切断片や、ハードウエアＮ４の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本発明の減容処理装置によって減容処理され保管される。
【００３２】
図２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Ｃ１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。このようなカプセル本体Ｃ１内に上記ジルカロイハルが装填され、蓋体Ｃ２によって閉止された状態で本発明に係る減容処理装置によって減容処理される。
【００３３】
図３および図４は、本発明に係る減容処理装置の一実施形態を示す説明図であり、図３は、カプセルＣが圧縮装置３に搬入された可動台車２のカプセル減容空間Ｓ内に装填された状態、図４は、可動台車２にカプセル搬出容器４が装着され、減容カプセルＣａが押し棒２３によりカプセル搬出容器４に押し出された状態をそれぞれ示している。
【００３４】
なお、本実施形態においては、可動台車および可動架台の内の可動台車２について説明することとし、可動架台については説明を省略する。因に、可動架台は、車輪が設けられていない点が可動台車２と異なっており、従って、可動架台を移動させるときには、他の移動手段に載置する等の操作が必要であるが、その他については可動台車と略同一に形成されている。
【００３５】
図３および図４に示すように、減容処理装置１は、可動台車２と、圧縮装置３と、カプセル搬出容器４（図４）と、脱気手段５と、不活性ガス供給手段６とを備えた基本構成を有している。
【００３６】
上記可動台車２は、後述する金型２２、押し棒２３、シリンダ装置２４等を圧縮装置３外に運び出して、圧縮装置３外で保守・点検する用に供するものであり、上記圧縮装置３は可動台車２に収容されているカプセルＣを減容処理するためのものである。この圧縮装置３は、基礎Ｂ上の基板７上に立設された所定本数の支柱３１と、これら支柱３１に支持された架台３２を有し、この架台３２上に圧縮機構３３が据え付けられ、この圧縮機構３３のピストン３４が架台３２を貫通して下方に垂下している。このピストン３４は、圧縮機構３３の駆動で昇降し、降下したときに可動台車２に収容されているカプセルＣを圧縮減容するものである。
【００３７】
上記カプセル搬出容器（有底カプセル搬出容器）４は、圧縮装置３内の可動台車２上で減容された減容カプセルＣａを収容して圧縮装置３内から搬出するため のものであり、可動台車２および圧縮装置３に対して別体として形成され、減容カプセルＣａを運び出すときのみ可動台車２に装着してもよいし、可動台車２上に常時搭載してもよい。図４においては、カプセル搬出容器４が可動台車２に装着された状態を示している。
【００３８】
また、上記脱気手段５は、圧縮装置３内に搬入された可動台車２のカプセル減容空間内の空気を吸引して真空状態を現出するためのものであり、上記不活性ガス供給手段６は、上記カプセル減容空間内に不活性ガスを導入するためのものである。
【００３９】
以下、このような減容処理装置１について、図５および図６を基に、また必要に応じて図３および図４を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図５および図６は、可動台車２の一実施形態を示す一部切欠き斜視図であり、図５は、金型２２内のカプセル減容空間Ｓ内にカプセルＣが装填された状態、図６は、減容カプセルＣａがカプセル搬出容器４を介して可動台車２から取り出された状態をそれぞれ示している。
【００４１】
図５に示すように、可動台車２は、平板状の基台２１と、この基台２１の中央部に配設された円筒状の金型２２と、この金型２２に上方から嵌入された下方抜け止めを有する円柱状の押し棒２３と、基台２１上に立設された複数のシリンダ装置２４と、基台２１の底部に設けられた複数の車輪２５とを備えている。なお、本実施形態においては、シリンダ装置２４は、可溶減容台車２上に設けられているが、こうする代りに基板７または基礎Ｂ上に設けてもよい。カプセル搬出容器４を可動台車２に搭載したままのケースでは、カプセル搬出容器４を可動台車２上の金型２２から離れた位置に図示しない手段により移動した後、減容カプセルＣａのみをカプセル搬出容器４から取り出すようにすればよい。基礎Ｂ上にシリンダ装置２４を設けた場合は、金型２２の昇降は、圧縮装置３外で行うことになる。上記基台２１は、中央部の押し棒２３に対応した部分が中実に形成され、 この部分にカプセルＣが載置される。そして、基台２１は、押し棒２３によるカプセルＣの圧縮に耐え得るようにしている。
【００４２】
上記シリンダ装置２４は、基台２１の四隅部に立設された４台のシリンダ２４ａと、各シリンダ２４ａから上方に向けて突出したピストンロッド２４ｂとから構成されている一方、上記金型２２は、金型本体２２ａとその上部外周に固定された平面視で矩形状のフランジ２２ｂとを備えて形成されている。そして、上記フランジ２２ｂは上記各シリンダ２４ａの頂部に支持され、シリンダ装置２４の駆動によるピストンロッド２４ｂの昇降により金型２２が昇降するようになっている。なお、図５は金型２２が下降した状態、図６は金型２２が上昇した状態をそれぞれ示している。本実施形態においては、金型２２の昇降にシリンダを用いる方式を採用しているが、シリンダ方式に代えてボールネジ等を利用した他の昇降方式を用いてもよい。
【００４３】
また、金型２２の中心部分には、上下方向に貫通した平面視で円形のキャビティ２２ｃを有しており、このキャビティ２２ｃに上記押し棒２３が摺接状態で嵌入されている。押し棒２３の頂部には押し棒２３より大径の頭部２３ａが形成され、この頭部２３ａによって金型２２の上昇時に押し棒２３が同伴して上昇するようになっているとともに、この頭部２３ａは押し棒２３の下方への抜け止めの役割を果たしている。そして、押し棒２３の下端面とキャビティ２２ｃの内周面と、基台２１の表面とによって囲繞された空間に上記カプセル減容空間Ｓが形成されている。
【００４４】
従って、可動台車２を圧縮装置３内に搬入し（図３）、上記カプセル減容空間ＳにカプセルＣを収容した状態で、圧縮機構３３の駆動によってピストン３４を下降させることにより、押し棒２３がピストン３４に押圧されて下降し、カプセルＣが圧縮減容されることになる。
【００４５】
また、上記キャビティ２２ｃの上部の内周面には、合成樹脂や合成ゴム等から なる環状のシール部材２２ｄが装着されているとともに、金型本体２２ａの下面部にも同様のシール部材２２ｅが装着され、これによって金型２２が下降し、その下面が基台２１の表面に当接することにより、カプセル減容空間Ｓ内は密閉状態になるようにしている。従って、圧縮減容によってカプセルＣが破損しても、ジルカロイファインがカプセル減容空間Ｓから外部に漏洩することはない。
【００４６】
上記車輪２５（図５）は、基台２１内に設けられた図略の車輪出没機構により基台２１の底面から出没自在になっている。そして、可動台車２を保守・点検のために圧縮装置３から引き出すときは、車輪２５が基台２１の底面から外部に突出され、この状態で図略の自走式プッシャーマシンに押されて移動し、可動台車２が圧縮装置３内に搬入された状態では、車輪２５は基台２１内に収納され、これによって基台２１の底面が直接圧縮装置３の基板７に接触するようにしている。一方、可動架台の場合は、ラック、ピニオン等の図略の移送手段によって移動し得るようになっている。
【００４７】
上記カプセル搬出容器４は、本実施形態においては、図６に示すように、有底のものが用いられている。具体的には、カプセル搬出容器４は、圧縮された減容カプセルＣａを収容し得る高さ寸法を備えた円形体によって形成されている。このカプセル搬出容器４の中心部分には、減容カプセルＣａの径寸法より若干大きい径寸法を有する有底のカプセル収容孔４１が設けられている。このようなカプセル搬出容器４は、図６に二点鎖線で示すように、シリンダ装置２４の駆動による金型２２の上昇時に金型２２の下部に挿入され、キャビティ２２ｃの内周面に付着した減容カプセルＣａを受け入れて外部に取り出すためのものである。そして、キャビティ２２ｃの内周面に付着した減容カプセルＣａは、圧縮機構３３の駆動によるピストン３４を介した押し棒２３の下降によって下方に押し出され、カプセル収容孔４１に収納される。
【００４８】
本実施例においては、カプセル搬出容器４として、カプセル収容孔４１が有底のものを用いたが、本発明は、カプセル収容孔４１が有底であることに限定され るものではなく、貫通孔を設けたもの（無底カプセル搬出容器）でもよい。ただし貫通孔を設ける場合は、カプセル搬出容器４の底面に環状のシール部材を付設し、カプセル搬出容器４が金型２２の下部に装着された状態で貫通孔内を密閉空間にする必要がある。また、貫通孔を設けた場合は、孔からの減容カプセルＣａの取り出し操作が容易になる。
【００４９】
上記脱気手段５は、図３に示すように、圧縮装置３内に搬入された可動台車２のカプセル減容空間Ｓに連通する脱気管路５１と、この脱気管路５１の下流端に設けられた真空ポンプ５２とを備えて形成されている。脱気管路５１の直ぐ上流側には、ストップ弁５３が設けられているとともに、このストップ弁５３の上流側の脱気管路５１から放散管５４が分岐され、この放散管５４には放散弁５５が取り付けられている。
【００５０】
上記不活性ガス供給手段６は、図３に示すように、不活性ガス源６１、およびこの不活性ガス源６１とカプセル減容空間Ｓとの間で連通したガス管路６２とを備えて形成されている。不活性ガス源６１の直ぐ下流側には減圧弁６３が設けられているとともに、この減圧弁６３の下流側にストップ弁６４が設けられ、ストップ弁６４の開通操作で不活性ガス源６１内の不活性ガスがカプセル減容空間Ｓ内に導入されるようになっている。
【００５１】
そして、真空ポンプ５２の駆動状態でストップ弁５３を開通することにより、図３に示すカプセル減容空間Ｓ内の空気が吸引され、カプセル減容空間Ｓ内が減圧状態になるとともに、カプセル減容空間Ｓ内が所定の真空度になってからストップ弁５３を閉止し、ついで不活性ガス供給手段６側のストップ弁６４を開通することにより、カプセル減容空間Ｓ内に不活性ガスが導入されるようになっている。
【００５２】
以下、図７は、本発明の作用を説明するための断面視の説明図であり、可動台車２の場合について示している。そして、図７の（イ）は、ジルカロイハルの収 納されたカプセルＣが可動台車２のキャビティ２２ｃに装填される直前の状態（カプセル積込み工程の前半）、（ロ）は、上記カプセルＣがキャビティ２２ｃに装填された状態（カプセル積込み工程の後半）、（ハ）は、圧縮装置３においてキャビティ２２ｃ内のカプセルＣが圧縮されて減容カプセルＣａが形成された状態（圧縮減容工程）、（ニ）は、金型２２の真下にカプセル搬出容器４が装着された状態（カプセル移し替え工程の前半）、（ホ）は、キャビティ２２ｃ内の減容カプセルＣａがカプセル搬出容器４に移された状態（カプセル移し替え工程の後半）、（ヘ）は、減容カプセルＣａがカプセル搬出容器４から取り外された状態（荷降し工程）をそれぞれ示している。
【００５３】
まず、図７の（イ）に示すように、可動台車２は、ピストン３４が上昇された圧縮装置３内に予め収容されている。この状態では可動台車２の車輪２５（図５）は基台２１内に収納されている。そして、この可動台車２のシリンダ装置２４の駆動でピストンロッド２４ｂが上方に突出され、この状態でカプセルＣがロボットアーム等の遠隔操作により基台２１の中央部に載置され、キャビティ２２ｃの真下に位置した状態にされる。本実施形態では、可動台車２が、圧縮装置３内に位置した状態でカプセルＣをキャビティ２２Ｃの真下にセットしているが、可動台車２を圧縮装置３外の監視性の良好な位置に移動し、カプセルＣをキャビティ２２Ｃの真下にセットするようにしてもよい。
【００５４】
ついで、シリンダ装置２４の逆駆動でピストンロッド２４ｂがシリンダ２４ａ内に没入することにより金型２２が下降し、これによってカプセルＣは、図７の（ロ）に示すように、キャビティ２２ｃに装填された状態になる。この状態では、押し棒２３は、その下端面がカプセルＣに当止して下降が阻止されるため、金型２２に対して相対的に上方に突出している。そして、この状態で押し棒２３の底面、キャビティ２２ｃの内周面、および基台２１の表面に囲繞されたカプセル減容空間Ｓが形成され、カプセルＣはこのカプセル減容空間Ｓ内に装填された状態になっている。
【００５５】
しかも、キャビティ２２ｃの内周面と押し棒２３の外周面との間にはシール部材２２ｄが介設されているとともに、金型２２の底面と基台２１の表面との間にもシール部材２２ｅが介設されているため、カプセル減容空間Ｓは密閉空間になっている。また、図略の接続手段によってカプセル減容空間Ｓ内と脱気管路５１およびガス管路６２とが連通状態にされている。
【００５６】
ついで、真空ポンプ５２（図４）が稼働され、脱気手段５側のストップ弁５３が開通され、カプセル減容空間Ｓ内の空気が吸引される。その後、上記ストップ弁５３が閉止され、カプセル減容空間Ｓの真空雰囲気が維持された状態で不活性ガス供給手段６側のストップ弁６４が開通され、これによって不活性ガス源６１からの不活性ガスがカプセル減容空間Ｓ内に導入される。
【００５７】
ついで、圧縮機構３３の駆動によってピストン３４が下降され、これによる押し棒２３の下降で、図７の（ハ）に示すように、カプセル減容空間Ｓ内のカプセルＣは圧縮されて減容カプセルＣａになる。この圧縮時に、カプセルＣの破損で内部のジルカロイファインがカプセル減容空間Ｓ内に漏洩しても、カプセル減容空間Ｓ内は不活性ガスが充満しているため、ジルカロイファインが発火することはない。そして、減容カプセルＣａは、圧縮減容による拡径で外周面がキャビティ２２ｃの内周面に密着した状態になっている。
【００５８】
ついで、ピストン３４を上昇させた後、シリンダ装置２４の駆動によるピストンロッド２４ｂの突出で金型２２を上昇させる。そうすると、減容カプセルＣａは、カプセル減容空間Ｓ内に保持されたまま金型２２に同伴上昇し、金型２２の底面と基台２１の表面との間に隙間が形成される。この隙間にプッシャーマシン等によってカプセル搬出容器４を押し込み、図７の（ニ）に示すように、カプセル搬出容器４のカプセル収容孔４１が減容カプセルＣａの直下に対向するように位置決めされる。
【００５９】
その後、カプセル搬出容器４内の空間部を真空引き後、不活性ガス置換する。そして、再度、圧縮機構３３の駆動によってピストン３４を降下させ、押し棒２３を下方に押圧する。これによって、図７の（ホ）に示すように、カプセル減容空間Ｓ内の減容カプセルＣａは下方に押し出され、カプセル搬出容器４のカプセル収容孔４１内に収容される。減容カプセルＣａをキャビティ２２ｃから下方に押出してカプセル搬出容器４に移すとき、キャビティ２２ｃと減容カプセルＣａとの摩擦によって発熱することがあるが、移し替え操作中は、キャビティ２２ｃとカプセル収容孔４１とは不活性ガス雰囲気になっているため、ジルカロイファインによる発火が確実に抑制される。ついで圧縮機構３３の駆動によりピストン３４を上昇させる。
【００６０】
そして、図７の（ヘ）に示すように、シリンダ装置２４の駆動で金型２２を上昇させ、図略のプッシャーマシン等によってカプセル搬出容器４を金型２２外に移し、ついでロボットアーム等の遠隔操作でカプセル収容孔４１内の減容カプセルＣａを所定の保管場所に移す。
【００６１】
上記一連の操作において、押し棒２３は、普段は可動台車２の金型２２のキャビティ２２ｃ内に装填されているため、圧縮装置３における圧縮操作のための高い位置決め精度が要求されず、圧縮操作を効率的を図る行う上で極めて有効である。
【００６２】
また、圧縮装置３における圧縮操作時に、カプセルＣの装填されたキャビティ２２ｃ内のカプセル減容空間Ｓに不活性ガスを導入するようにしているため、圧縮減容によるカプセルＣの破壊でカプセルＣからジルカロイファインが漏洩しても、それの発火は確実に阻止される。
【００６３】
加えて、圧縮操作の結果得られた減容カプセルＣａは、不活性ガスが充満した状態のカプセル搬出容器４のカプセル収容孔４１内に移されるため、減容カプセ ルＣａの圧縮装置３からの取り出し操作時の発火も確実に阻止される。
【００６４】
以上のように、本発明は、ジルカロイハルの一連の減容処理において、遠隔操作による圧縮操作を極めて効率よく行うことができ、また、ジルカロイファインによる発火を確実に防止するものであるため、ジルカロイハルの減容処理を安全に行う上での効果は大きい。
【００６５】
上記の実施形態においては、カプセルＣのキャビティ２２Ｃ内への装填操作は、金型２２の下部から行うようにしているが、こうする代わりに、可動台車または可動架台上に搭載した金型のキャビティ内に上方からカプセルを装填し、キャビティ内に押し棒を装入してから圧縮装置において上記押し棒を押圧してキャビティ内のカプセルを圧縮減容するように構成してもよい。こうすることによって、カプセルを金型に装填する前に押し棒を金型から抜き出し、カプセルを金型に装填した後に押し棒を金型のキャビティ内に装入することでカプセルのキャビティ内への装填が行われるため、目視観察が容易な金型の上方からカプセルをキャビティ内に装填することができるようになり、カプセル装填時の監視性および安全性をさらに向上させることができる。
【００６６】
【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、可動台車または可動架台にはカプセルを装填するためのキャビティを有する金型が装置されているとともに、この金型のキャビティにはカプセルを圧縮減容する押し棒が嵌装されているため、キャビティにカプセルを装填した状態で可動台車または可動架台を圧縮装置に搬入し、圧縮装置によって押し棒を押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮減容される。
【００６７】
そして、押し棒は、金型のキャビティ内に予め挿入されており、カプセルをキャビティに装填する都度、押し棒をキャビティに挿入する必要はないため、台車 に対して精度の高い位置決め操作を施す必要はなく、カプセル減容処理を安全に効率よく行うことができる。
【００６８】
また、金型や押し棒等の保守の対象になり易い部分が、移動可能な可動台車または可動架台に設けられ、可動台車または可動架台は圧縮操作時以外は圧縮装置外に出すことができるため、メンテナンス性が良好になり、装置の保守管理を容易に行うことができ、保守時の保守要員の放射線被曝が大きく低減し、安全性の向上を図ることが可能になる。
【００６９】
そして、カプセル積込み工程において、カプセルが可動台車または可動架台のカプセル減容空間に積み込まれ、圧縮減容工程において、可動台車または可動架台のカプセル減容空間内の空気が脱気または不活性ガスに置換された状態でカプセル減容空間の容量が減少されることによるカプセルの圧縮減容処理が行われ、カプセル移し替え工程において、可動台車または可動架台上で減容カプセルを内容積部分が脱気または不活性ガス置換されたカプセル搬出容器に移し替え、最後のカプセル荷降し工程において、カプセル搬出容器から減容カプセルが荷降しされるため、カプセルの積込から減容カプセルの荷降しまでの一連のカプセル減容処理のための工程において、ジルカロイハルが収納されたカプセルおよび圧縮減容処理後の減容カプセルは外気とは直接接触する機会が少なくなっており、発火エネルギーが存在する状態での外気との接触に起因するジルカロイファインの発火が確実に防止される。
【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装置によれば、可動台車または可動架台の金型を金型昇降手段によって上昇させることにより、金型の底面と基台の表面との間に隙間が形成された状態になるため、この隙間にジルカロイハルを収納したカプセルを押し込み、キャビティに下部に位置させた状態で金型を下降させることにより、カプセルは金型のキャビティ内に装填された状態になる。
【００７１】
ついで、圧縮機構によって押し棒を下方に向けて押圧することにより、キャビティ内のカプセルは押し棒によって圧縮され、減容される。
【００７２】
ついで、金型を上昇させることにより、圧縮されたカプセルの拡径によって減容カプセルはキャビティに同伴して上昇する。この状態でカプセル搬出容器をそのカプセル収容孔が減容カプセルに上下で対向するように金型と基台との隙間に挿入した後、金型を下降させることによってカプセル搬出容器は金型と基台との間に押圧挟持された状態になる。この状態で押し棒を下降させることにより、キャビティ内の減容カプセルは押し棒によって押し出され、カプセル搬出容器のカプセル収容孔に収容された状態になる。
【００７３】
その後、可動台車または可動架台上で、金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を金型下から取り出すことにより、減容カプセルはカプセル収容孔から取り出し得る状態になる。
【００７４】
このように、請求項２記載の発明は、可動台車または可動架台上に、金型、押し棒、カプセル搬出容器を搭載しているため、圧縮装置本体の構造を簡素化することが可能になり、保守が容易になるとともに、保守頻度の多い金型および押し棒を圧縮装置外の監視性および作業性の良好な位置まで運び出して容易に、かつ 、確実に保守・点検することができ、保守・点検のための遠隔操作性が優れ、保守時の保守要員の放射線被曝を大きく低減することができ、安全性が向上する。さらに、金型キャビティに、下方への抜け止めを有する押し棒が挿入されているため、可動台車または可動架台の圧縮装置への位置決めに高精度得を必要とせず、位置決めのための操作性が優れている。
【００７５】
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装置によれば、カプセル搬出容器として底を備えた有底カプセル搬出容器および底のない無底カプセル搬出容器の内のいずれかを用いるようにし、有底カプセル搬出容器を用いる場合は、キャビティの内周面と押し棒の外周面との間、金型の底面と基台の表面との間、および金型の底面とカプセル搬出容器の上面との間に環状のシール部材を介設し、無底カプセル搬出容器を用いる場合は、上記シール部材の介設位置に加えてカプセル搬出容器と基台との間にシール部材を介設するようにしているため、シール部材のシール効果によってキャビティのカプセル減容空間内、および減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え空間内の密封状態を確実に維持することができる。
【００７６】
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装置によれば、カプセル減容空間内、および減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え空間内の空気を脱気する脱気手段および空気を不活性ガスに置換する不活性ガス供給手段の内のいずれか一方または双方が設けられているため、キャビティのカプセル減容空間内は、脱気手段によって真空状態が維持されたり、不活性ガス供給手段によって空気が不活性ガスに置換されるため、カプセルが圧縮処理によりカプセル減容空間内で破損し、ジルカロイファインがカプセル減容空間内に飛散しても、カプセル減容空間内でのジルカロイファインの発火を確実に阻止することが可能になるとともに、減容カプセルのカプセル搬出容器への移し替え時のジルカロイファインの発火を確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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２】 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３】 本発明に係る減容処理装置の一実施形態を示す説明図であり、カプセルが圧縮装置に搬入された可動台車または可動架台のカプセル減容空間内に装填された状態を示している。
【図４】 本発明に係る減容処理装置の一実施形態を示す説明図であり、可動台車または可動架台の金型下にカプセル搬出容器が装着された状態を示している。
【図５】 可動台車または可動架台の一実施形態を示す一部切欠き斜視図であり、金型内のカプセル減容空間内にカプセルが装填された状態を示している。
【図６】 図５に示す可動台車または可動架台において、減容カプセルａがカプセル搬出容器を介して可動台車または可動架台の金型下から取り出された状態を示している。
【図７】 （イ）〜（ヘ）は、本発明の作用を説明するための断面視の説明図である。
【符号の説明】
Ｂ 基礎 １ 減容処理装置
２ 可動台車または可動架台
２１ 基台 ２２ 金型
２２ａ 金型本体 ２２ｂ フランジ
２２ｃ キャビティ ２２ｄ，２２ｅ シール部材
２３ 押し棒 ２３ａ 頭部
２４ シリンダ装置 ２４ａ シリンダ
２４ｂ ピストンロッド ２５ 車輪
３ 圧縮装置 ３１ 支柱
３２ 架台 ３３ 圧縮機構
３４ ピストン ４ カプセル搬出容器
４１ カプセル収容孔 ５ 脱気手段
５１ 脱気管路 ５２ 真空ポンプ
５３ ストップ弁 ５４ 放散管
５５ 放散弁 ６ 不活性ガス供給手段
６１ 不活性ガス源 ６２ ガス管路
６３ 減圧弁 ６４ ストップ弁
７ 基板 Ｓ カプセル減容空間
Ｃ カプセル Ｃ１ カプセル本体
Ｃ２ 蓋体 Ｎ 燃料集合体
Claims (4)
- 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装入し、このカプセルを金型のキャビティ内に装填して圧縮し、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において、上記金型およびこの金型のキャビティ内に摺接状態で挿入される押し棒をその挿入状態のまま可動台車または可動架台に搭載し、上記キャビティ内に下方からカプセルを装填してから圧縮装置において上記押し棒を押圧することによりキャビティ内のカプセルを圧縮減容するものであり、上記可動台車または可動架台のキャビティにより形成されたカプセル減容空間にカプセルを積み込むカプセル積込み工程、上記圧縮装置に装着された可動台車または可動架台のカプセル減容空間内を密閉状態にした後、カプセル減容空間内の空気を脱気または不活性ガスに置換してから上記カプセル減容空間の容量を上記押し棒を下降させることによって減少させてカプセルを減容カプセルにする圧縮減容工程、上記可動台車または可動架台上で金型を上昇させた後、カプセル搬出容器を基台上の金型直下に装着する搬出容器装着工程、上記可動台車または可動架台上で金型を下降させてカプセル搬出容器内を密封状態にした後、カプセル搬出容器内の空気を脱気または不活性ガスに置換してから押し棒を下降させることにより減容カプセルをカプセル搬出容器に移し換えるカプセル移し替え工程、およびカプセル搬出容器から減容カプセルを荷降しするカプセル荷降し工程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。
- 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装入し、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装置であって、移動可能な可動台車または可動架台と、可動台車または可動架台に積み込まれたカプセルを圧縮減容して減容カプセルにする圧縮装置と、圧縮装置において可動台車または可動架台上で減容カプセルが移し替えられるカプセル搬出容器とが備えられ、上記可動台車または可動架台は、基台と、上下方向に貫通し、かつ、カプセル減容空間を形成するキャビティを備えた昇降可能な金型と、上記キャビティに上方から摺接状態で嵌入される押し棒とを有し、上記圧縮装置は、上記押し棒を上方から押圧して上記カプセル減容空間内のカプセルを圧縮減容する圧縮機構を有し、上記カプセル搬出容器は、上昇した金型の底面と基台の表面との間に密着状態で挟持され得るとともに、上記キャビティに対応した上下方向に延びるカプセル収容孔を有してい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装置。
- 上記カプセル搬出容器は、底を備えた有底カプセル搬出容器および底のない無底カプセル搬出容器の内のいずれかが用いられ、上記有底カプセル搬出容器が用いられる場合は、上記キャビティの内周面と上記押し棒の外周面との間、上記金型の底面と上記基台の表面との間、および金型の底面とカプセル搬出容器の上面との間に環状のシール部材が介設され、上記無底カプセル搬出容器が用いられる場合は、上記シール部材の介設位置に加えてカプセル搬出容器と上記基台との間にシール部材が介設されていることを特徴とする請求項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装置。
- 上記カプセル減容空間内、および上記カプセル搬出容器内の空気を脱気する脱気手段および上記空気を不活性ガスに置換する不活性ガス供給手段の内のいずれか一方または双方が設けられていることを特徴とする請求項２または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装置。
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