JP3748286B2 - 放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽水型原子炉等の使用済み核燃料の再生処理時に、ジルカロイ製の燃料被覆管や金属部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放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置に関する。
【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、原子炉用材料、特に核燃料被覆管として多用されている。
また、ジルコニウム製の被覆管に装填した使用済みの核燃料を再処理するときには、まず、核燃料棒が装填されている被覆管の集合体を分解した後、単一に分解された各被覆管を数cm単位に裁断し、その細片を溶解槽に投入して核燃料物質と、被覆管裁断片（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。そして、分離された核燃料物質は再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収められて貯蔵設備内に保管される。
しかし、ジルカロイハル等を収容したハル缶は、使用済み核燃料の再処理を行う都度に増加するため、貯蔵設備がすぐ満杯状態になってしまうことより、再処理時に発生する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て、その貯蔵空間を減少させることが試みられている。
【０００３】
ところで、ジルカロイハルは、極めて高放射能であり、また機械的衝撃が加わるとファインと呼ばれる極めて発火性が強いる微粒子が発生するため、その圧縮減容に際し、周囲を放射線遮蔽すると共に、ファインの発火を防ぐために大気を遮断することが必要となる。そこで、大気を遮断する方策として、不活性ガス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。
しかし、前者の不活性ガス雰囲気中では、酸素量を低く抑えて燃焼を防止できるが、減容装置を収容した室内のすべてを不活性ガスで置換するには、非常に多くの不活性ガスが必要になるという問題点がある。また、後者の水中で圧縮する方法では、発火防止には有効であるが、圧縮された塊片中に水が封入された状態となり、かつその封入水の除去は至難であるため、水が残留した状態で圧縮体が保管されることになるが、その状態で長期に保管されると封入された水が放射線を受けて放射能を有する水素ガスを発生するなどの不都合が生じる。
【０００４】
そこで、近年では、例えば「HULLS,END PIECES AND COMPONENT WASTE COMPACTION （ICONE3 Kyoto April 1995 ）」に報告されているように、ジルカロイハルやハードウエア等を円筒状のカプセル内に収容し、これを金型内でプレス（単軸圧縮）してペレット状に圧縮成形する、いわゆるカプセルプレス処理法が注目されている。このようなカプセルプレス処理法を採用すれば、ジルカロイハル等がカプセル内で圧縮減容されるため、ファインの大気中への飛散が抑えられ、また、カプセル内が真空維持されている場合には、発火が有効に抑止される。
【０００５】
そして、カプセルプレス処理法を適用する減容処理装置は、全周壁が放射線遮蔽材で構成され、一般にホットセルと呼ばれる圧縮セルと、この圧縮セル内でカプセルを圧縮する加圧プレスとを備え、放射線遮蔽された圧縮セル内でジルカロイハル等を収納したカプセルを圧縮して減容処理する構成とされている。
また、これら減容処理装置では、カプセルを脱気密封していない場合は勿論、脱気密封している場合でも、圧縮時にカプセルが破損すると、該カプセルからファインが漏れ出て放射能汚染が圧縮セル内に拡散するので、加圧プレスのメンテナンスを要する部位の圧縮セル内への配置は最小限に留める必要がある。
また、カプセルの圧縮は高圧になるため油圧が用いられるが、加圧プレスの作動油等が圧縮セル内へ漏洩すると、カプセルから漏れ出たファインが発火した際にその油が発火・爆発を増幅させる可能性があり、また、その油で圧縮セル内が汚染されると、油汚染廃棄物の処理も必要となるので、一般に、加圧プレスは、作動油等による圧縮セル内の汚染を防ぐためと、メンテナンス頻度の高い主要作動部の放射能汚染を回避するために、加圧シリンダ側を圧縮セルの周壁で隔離された別室に位置させ、加圧部側のみを圧縮セル内に位置づけて配置されている。
〔図４〕および〔図５〕に従来の代表的な減容処理装置の概要構成を示す。
【０００６】
〔図４〕に示す減容処理装置では、プランジャ方式の加圧プレス(42)が、その固定側のメインピストン(43)を圧縮セル(41)の上部壁に隔離された上方の別室に位置させると共に、圧下用のメインシリンダ(44)を圧縮セル(41)の上部壁を摺動可能に貫通させて、ポンチ(45)を取り付けた下端部を圧縮セル(41)内に位置づけて配置されている。一方、圧縮セル(41)は、処理物搬入出用の開閉扉(41b) および全周壁(41a) が放射線遮蔽材で構成されると共に、加圧プレス(42)のメインシリンダ(44)の直下に位置する下底部に筒状の金型(46)を配置し、また、こでは図示を省略した遠隔ハンドリング機構を内部に配している。
この減容処理装置では、ジルカロイハル等を収納したカプセル(C) を金型(46)内に装入した後、メインシリンダ(44)の圧下により、ポンチ(45)を金型(46)内に圧入することで、前記カプセル(C) を金型(46)内で圧縮して減容する。また、メインピストン(43)側を圧縮セル(41)の上部壁に隔離された上方の別室に位置させることで、主要作動部への放射能汚染と、作動油の圧縮セル(41)内への漏れ込みとを防止している。
【０００７】
〔図５〕に示す減容処理装置は、「PRESSCONPACTION OF HULL AND STRUCTUAL MATERIAL（Workshop on Cemented and Bituminized;Reprocessing Wast in View of their Disposal;KfK,November 26-27,1990）」に報告されたものである。
この減容処理装置は、開閉扉を含む全周壁(51a) が放射線遮蔽材からなる圧縮セル(51)と、ポンチ(55)を下面に取り付けた固定側の上部フレーム(54)の下方に、該上部フレーム(54)に向けて上昇する加圧ピストン(53a) を有する加圧シリンダ(53)を配した押上加圧式の加圧プレス(52)とを備えている。
また、加圧プレス(52)は、加圧シリンダ(53)の本体部を圧縮セル(51)の下部壁に隔離された下方の別室に位置させると共に、その加圧シリンダ(53)の上部を圧縮セル(51)の下部壁を気密に貫通させて、固定側の上部フレーム(54)を圧縮セル(51)内に位置づけて配置されている。また、その上部フレーム(54)は、複数の補助シリンダ(54a) を介して筒状の金型(56)を昇降可能に吊下支持している。
この減容処理装置では、金型(56)の下開口部を、加圧シリンダ(53)の加圧ピストン(53a) の先端で閉塞し、この金型(56)内にジルカロイハル等を収納したカプセル(C) を装入した後、加圧ピストン(53a) を金型(56)と共に上昇させて、固定側のポンチ(55)を相対的に金型(56)内に圧入させることで、該金型(56)内のカプセル(C) を圧縮して減容する。また、加圧シリンダ(53)側を圧縮セル(51)の下部壁に隔離された下方の別室に位置させることで、主要作動部への放射能汚染と、作動油の圧縮セル(51)内への漏れ込みとを防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ジルカロイハル等の放射性金属廃棄物の、カプセルプレス処理法による圧縮減容においては、圧縮手段として備える加圧プレスの主要作動部への放射能汚染を防ぐと共に、プレス自体の作動油等による圧縮セル内の油汚染を確実に防止する必要がある。また、圧縮時のファインの発火を防止すると共に、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリングにおける機械的衝撃による発火防止を図る必要がある。
【０００９】
しかしながら、上記従来の前者の減容処理装置では、加圧プレスの主油圧作動部が圧縮セルの上方に配され、かつ圧下用のメインシリンダが圧縮セルの上部壁を貫通しているので、メインシリンダから大量の作動油が漏れ出た場合、その油が該メインシリンダを伝わるなどして下方の加圧部のある圧縮セル内に漏れ込むという恐れがある。
また、上記従来の後者の減容処理装置では、加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダが圧縮セルの下方に配されているので、その加圧シリンダから漏れ出た作動油が圧縮セル内に漏れ込むという恐れは少ないが、この加圧シリンダのロッドシールに機能低下や破損等が生じると、該加圧シリンダ内の作動油が、加圧ピストンに付着して漏れ出たり、シール部から噴出して圧縮セル内を汚染する危険性がある。また、加圧シリンダの上端部は、圧縮セル内に連通し、かつ金型の直下に位置しているので、その部位に上方の金型内で圧縮されたカプセルから漏れ出たファインが滞留し易いため、圧縮時にファインの発火が生じた場合、発火・爆発が下方に伝播・増幅して加圧シリンダにも及び、該加圧シリンダのロッドシールを焼損して作動油の圧縮セル内への噴出に繋がる恐れがある。
【００１０】
すなわち、これら従来の減容処理装置では、カプセルの圧縮手段である加圧プレスの主油圧作動部を圧縮セル外に位置させることで、圧縮セル内への油汚染の防止を図っているが、その主油圧作動部に直接連なるメインシリンダや加圧ピストン等の押圧部を圧縮セル内で進退させてカプセルを圧縮する構成とされているため、その主油圧作動部のオイルシール等にトラブルが生じた場合、漏れ出た作動油の圧縮セル内への漏れ込みを十分には防止できないという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたもので、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を、放射線遮蔽された圧縮セル内でカプセルプレス処理法により減容処理するについて、カプセルの圧縮手段である加圧プレスの主油圧作動部を圧縮セルとは完全に分離させても所期の圧縮減容を達成でき、よって加圧プレスの主油圧作動部への放射能汚染を防ぐと共に、オイルシール等にトラブルが生じた場合でも、主油圧作動部から漏れ出た作動油等が圧縮セル内へ漏れ込むことを確実に防止できる放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置を提供すること、更には、圧縮時および金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を経済的に防止できる放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本発明に係る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収納し、そのカプセルを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セル内の加圧部で圧縮して減容処理する放射性金属廃棄物の減容処理方法において、前記圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に、その放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介して前記加圧部に連結された加圧シリンダを配置し、この加圧シリンダの前記コラムを介するプルダウンにより、該加圧シリンダとは完全に分離された圧縮セル内の加圧部で前記カプセルを圧縮して減容処理することを特徴とする。
【００１３】
また、前記圧縮セル内の加圧部を気密室で画成し、この気密室内を減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として減容処理して良い。
また、前記圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として減容処理しても良い。
【００１４】
本発明に係る放射性金属廃棄物の減容処理装置は、開閉扉を含む全周が、放射能汚染を防止する放射線遮蔽材からなる圧縮セルと、この圧縮セル内に加圧部を位置づけて配置された加圧プレスとを備え、放射線遮蔽された圧縮セル内の加圧部で、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を収納したカプセルを圧縮して減容処理する放射性金属廃棄物の減容処理装置において、前記加圧プレスが、圧下用の上部フレームと固定ベッドとからなる加圧部を上部に配し、その下方に加圧シリンダを配すると共に、加圧部の上部フレームと加圧シリンダに取り付けた下部フレームとをコラムを介して連結してなるプルダウン式プレスとされ、かつ、そのコラムを前記圧縮セルの下部壁を気密に貫通させ、下部の加圧シリンダを該圧縮セルの下部壁で隔離された別室に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記加圧プレスの圧縮セル内に配された加圧部を、前記カプセルの装脱用の開閉扉を有する気密室で画成すると共に、この気密室を真空脱気装置および不活性ガス供給源に接続させたものとされて良い。
また、前記圧縮セルを、気密保持可能に形成すると共に、脱気装置および不活性ガス供給源に接続させたものとされても良い。
【００１６】
上記本発明の減容処理方法では、加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダを、圧縮セルの下方の放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で隔離された別室に配し、かつ圧縮セル内の加圧部でのカプセル圧縮は、該圧縮セルの放射線遮蔽壁を気密に貫通したコラムを介するプルダウンによる間接方式によって行うので、放射線遮蔽された圧縮セル内の加圧部で所期の圧縮減容を行えると共に、メンテナンス頻度の高い加圧シリンダへの放射能汚染を防ぐことができ、また、加圧シリンダにオイルシール等のトラブルによる作動油等の漏洩が生じても、漏れ出た作動油等が上方の圧縮セル内に漏れ込むことがなく、圧縮セル内への油汚染は確実に防止できる。
また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、安全性が極めて高い。
【００１７】
また、上記圧縮セル内の加圧部を気密室で画成し、この気密室内を減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、カプセル圧縮時における機械的衝撃と発熱によるファインの発火を有効に防止することができる。
また、上記圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができる。
【００１８】
上記本発明の減容処理装置では、カプセルの圧縮手段である加圧プレスを、圧下用の上部フレームと固定ベッドとからなる加圧部の下方に加圧シリンダを配すると共に、その加圧シリンダに取り付けた下部フレームと上部フレームとをコラムを介して連結したプルダウン式プレスとし、かつ、そのコラムを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽材からなる圧縮セルの下部壁を気密に貫通させて、下部の加圧シリンダを該下部壁で隔離された別室に配置しているので、メンテナンス頻度の高い加圧シリンダへの放射能汚染を防ぐことができると共に、圧縮セル内の加圧部でのカプセル圧縮は、コラムを介するプルダウンによる間接方式で行うことができる。
また、圧縮セル内の加圧部と下方の加圧シリンダとは直接連ならず、放射線遮蔽壁を介して上下方向で完全に分離されているので、加圧シリンダにオイルシール等のトラブルによる作動油等の漏洩が生じても、漏れ出た作動油等が上方の圧縮セル内に漏れ込むことがなく、圧縮セル内への油汚染は確実に防止できる。
また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、極めて高い安全性のもとでカプセルの減容処理を行うことができる。
また、カプセルの加圧手段としてプルダウン式プレスを採用しているので、圧縮セル内に位置づける加圧部の構成を簡易かつコンパクトなものとすることができ、これにより放射能汚染される圧縮セル内でのメンテナンスが容易になると共に、圧縮セルの内容積の縮小も可能となる。
【００１９】
また、上記加圧プレスの圧縮セル内に配された加圧部を、前記カプセルの装脱用の開閉扉を有する気密室で画成すると共に、この気密室を真空脱気装置および不活性ガス供給源に接続し、この構成のもとで該気密室を真空脱気することで減圧真空化させ、ないしは真空脱気後に不活性ガスで置換することで不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、カプセル圧縮時における機械的衝撃と発熱によるファインの発火を有効に防止することができる。
また、上記圧縮セルを、気密保持可能に形成すると共に、脱気装置および不活性ガス供給源に接続し、この構成のもとで該圧縮セル内を脱気して不活性ガスで置換することで不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができ、しかも圧縮セル内の加圧部は簡易かつコンパクトなものとし、これにより圧縮セルも内容積の小さくできるため、その内部を比較的少量の不活性ガスで置換できるので、前記従来装置に比べてより経済的にファインの発火を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
〔図１〕は、本発明の減容処理装置の１実施例の概要構成を示す正断面図である。
【００２１】
〔図１〕に示す本実施例の減容処理装置は、処理物搬入搬出用のシール(1c)付の開閉扉(1b)および全周壁(1a)が厚肉のコンクリートや鋼製の放射線遮蔽材で構成され、一般にホットセルと呼ばれる圧縮セル(1) と、この圧縮セル(1) 内に加圧部(3) を位置づけて配置された加圧プレス(2) とを主要部として備えてなる。
【００２２】
また、加圧プレス(2) は、圧下用の上部フレーム(11)と固定ベッド(10)とからなる加圧部(3) を上部に配し、その下部に加圧シリンダ(4) を下向きに配すると共に、上部フレーム(11)と加圧シリンダ(4) のシリンダロッド(4a)下端に取着した下部フレーム(13)とを４本のコラム(12)を介して連結したプルダウン式プレスで、そのコラム(12)を、加圧シリンダ(4) の上部四隅に設けたコラムガイド(4b)を介して圧縮セル(1) の下部周壁を気密かつ摺動可能に貫通させることで、上部の加圧部(3) を圧縮セル(1) 内に位置づけると共に、下部の加圧シリンダ(4) を圧縮セル(1) の下部周壁で隔離された別室(5) 内に位置づけて設置されている。
【００２３】
また、この加圧プレス(2) の上部フレーム(11)の中央部下面にはポンチ(6) が取り付けてある。一方、圧縮セル(1) 内には、筒状の金型(7) を載置して加圧プレス(2) の加圧部(3) 側方からコラム(12)間を経て固定ベッド(10)上に向けて横行し、載置した金型(7) を加圧部(3) 側方からポンチ(6) 直下に搬入搬出させる台車(8) が配設されており、更にまた、ここでは図示を省略した金型(7) および処理物の遠隔ハンドリング機構が配設されている。
【００２４】
上記構成の本実施例の減容処理装置では、ジルカロイハル等のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を収納したカプセル(C) を、以下の手順により、放射線遮蔽された圧縮セル(1) 内の加圧部(3) で圧縮して減容処理する。
【００２５】
まず、カプセル(C) は、開閉扉(1b)を経て圧縮セル(1) 内に搬入されると共に、図示省略の遠隔ハンドリング機構によって、台車(8) により加圧部(3) 側方に搬出された金型(7) 内に装入される。次いで、台車(8) が移動し、カプセル(C) を装入した金型(7) は、加圧部(3) のポンチ(6) 直下に位置する固定ベッド(10)上に搬入される。
続いて、加圧プレス(2) の加圧シリンダ(4) を作動させ、シリンダロッド(4a)と下部フレーム(13)の下降により、各コラム(12)をコラムガイド(4b)にて気密にガイデイングさせながら引き下げ、これにより、このコラム(12)に連結された圧縮セル(1) 内の上部フレーム(11)をプルダウンし、その下面のポンチ(6) を金型(7) 内に圧入させて、該金型(7) 内のカプセル(C) を圧縮する。
【００２６】
なお、〔図１〕には、圧縮後の圧縮体（カプセル）の取出機構について図示を省略しているが、本例では、圧縮後に図示省略の金型持ち上げ装置によって金型(7) を上昇させ、この金型(7) と固定ベッド(10)との間に、該金型(7) よりも内径の大きな図示省略のスペーサリングを挿入すると共に、ポンチ(6) を下降させることで、圧縮後の圧縮体を金型(7) からスペーサリング内に押し抜き、このスペーサリングと圧縮体を、台車(8) にて加圧部(3) 側方に搬出した後、図示省略の遠隔ハンドリング機構によってスペーサリング内から圧縮体を取り出す。
【００２７】
以上に述べたように、圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダを配置し、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セル内の加圧部でのカプセル圧縮を、その下方の放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介したプルダウンによる間接方式によって行う本実施例の減容処理装置では、メンテナンス頻度の高い加圧シリンダへの放射能汚染を防ぐことができると共に、該加圧シリンダにオイルシール等のトラブルによる作動油等の漏洩が生じても、漏れ出た作動油等が上方の圧縮セル内に漏れ込むことがなく、圧縮セル内への油汚染は確実に防止できる。また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、極めて高い安全性のもとでカプセルの減容処理を行うことができる。
更に、圧縮セル内に位置づける加圧部の構成を簡易かつコンパクトなものとすることができ、これにより放射能汚染される圧縮セル内でのメンテナンスが容易になると共に、圧縮セルの内容積の縮小も可能となる。
【００２８】
〔図２〕は、本発明の減容処理装置の別の実施例の概要構成を示す正断面図である。なお、本実施例の減容処理装置は、圧縮セル内の加圧部を気密室で画成した点を除いて、〔図１〕に示した前記実施例のものと同じであるので、ここでは〔図１〕と等価な各部に同符号を付してその説明を省略し、差異点のみを要約して説明するものとする。
【００２９】
〔図２〕に示す本実施例の減容処理装置では、圧縮セル(1) 内の、圧下用の上部フレーム(11)と固定ベッド(10)とからなる加圧部(3) を、カプセル(C) の装脱用の開閉扉(9a)を有する気密室(9) で画成して密閉し、かつ、この気密室(9) を、開閉弁(14a) とフイルタ(14b) を介装した排気管路(14)を介して外部の真空ポンプ(15)に接続させると共に、開閉弁(16a) と圧力調整弁(16b) を介装した供給管路(16)を介して外部の不活性ガス供給タンク(17)に接続させている。
【００３０】
上記構成の本実施例の減容処理装置では、カプセル(C) を装入した金型(7) を開閉扉(9a)を経て気密室(9) 内の加圧部(3) に搬入した後、この気密室(9) 内を、真空脱気ポンプ(15)によって減圧真空化し、ないしは減圧後に不活性ガス供給タンク(17)から送給した窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスで置換することで、酸欠状態にした上で、金型(6) 内のカプセル(C) を圧縮する。
【００３１】
このように、減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気とした気密室内の加圧部で、ジルカロイハル等を封入したカプセルを圧縮して減容処理する本実施例の減容処理装置では、圧縮時の機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができる。また、前述のように、圧縮セル内の加圧部は簡易かつコンパクトであり、この加圧部を密閉する気密室も内容積の小さなものとなることから、比較的少ない時間で減圧真空化でき、また比較的少量の不活性ガスで置換できるので、前述の従来装置に比べてより経済的にファインの発火を防止できる。
【００３２】
〔図３〕は、本発明の減容処理装置のまた別の実施例の概要構成を示す正断面図である。なお、本実施例の減容処理装置は、圧縮セルの一部構成が異なる点を除いて〔図１〕に示した前記実施例のものと同じであるので、ここでは〔図１〕と等価な各部に同符号を付してその説明を省略し、差異点のみを要約して説明するものとする。
【００３３】
〔図３〕に示す本実施例の減容処理装置では、圧縮セル(1) が、開閉扉(1b)側の前部に、処理物搬入搬出用のシール(20c) 付の開閉扉(20b) を有すると共に周壁(20a) が本体部と同様の放射線遮蔽材からなる搬入出室(20)を備えている。
また、この圧縮セル(1) は、その本体部を、開閉弁(21a) とフイルタ(21b) を介装した排気管路(21)を介して外部の真空ポンプ(22)に接続させると共に、開閉弁(23a) および圧力調整弁(23b) を介装した供給管路(23)を介して外部の不活性ガス供給タンク(24)に接続させており、また同様に、前部の搬入出室(20)を、開閉弁(25a) とフイルタ(25b) を介装した排気管路(25)を介して外部の真空ポンプ(26)に接続させると共に、開閉弁(27a) と圧力調整弁(27b) を介装した供給管路(27)を介して外部の不活性ガス供給タンク(28)に接続させている。
【００３４】
上記構成の本実施例の減容処理装置では、圧縮セル(1)の本体部内および前部の搬入出室(20)内を、真空ポンプ(22),(26)によって減圧すると共に、不活性ガス供給タンク(24),(28)から送給した窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスで置換し、かつ、前部の搬入出室(20)ではカプセル(C)の搬入出の都度に大気と不活性ガスとの置換を行わせることで、圧縮セル(1)の本体部内を常に不活性ガス雰囲気に維持し、この圧縮セル(1)内の加圧部(3)でカプセル(C)を圧縮する。なお、外部から搬入出室(20)内へのカプセル(C)搬入および圧縮後の圧縮体の該搬入出室(20)から外部への搬出は、それぞれ複数個のロット単位とし、また、それらの搬入と搬出とを同時に行って、該搬入出室(20)での大気と不活性ガスとの置換頻度を少なくする。
【００３５】
このように、不活性ガス雰囲気とした圧縮セル内の加圧部で、ジルカロイハル等を封入したカプセルを圧縮して減容処理する本実施例の減容処理装置では、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができる。また、上記のように、圧縮前のカプセル(C) と圧縮後の圧縮体の搬入出を、前部の搬入出室を経て行うことで、比較的少量の不活性ガス置換で、圧縮セル内を不活性ガス雰囲気に維持できるため、前述の従来装置に比べてより経済的にファインの発火を防止できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明に係る放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置によれば、ジルカロイハルやハードウエア等のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を、放射線遮蔽された圧縮セル内でカプセルプレス処理法によって減容処理するについて、カプセルの圧縮手段として備える加圧プレスの加圧シリンダを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に配置し、その放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介したプルダウンによる間接方式で行うことで、加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダを圧縮セルとは完全に分離させても所期の圧縮減容を達成でき、よって加圧プレスの主油圧作動部への放射能汚染を防ぐと共に、オイルシール等にトラブルが生じた場合でも、主油圧作動部から漏れ出た作動油等が圧縮セル内へ漏れ込むことを確実に防止できる。
また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、極めて高い安全性のもとでカプセルの減容処理を行うことができる。
更に、圧縮セル内に位置づける加圧部の構成を簡易かつコンパクトにできて、圧縮セルの内容積も縮小できることより、その加圧部を気密室で画成密封して減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として、圧縮時の機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止すること、または、圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として、圧縮時および金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することが、従来装置に比べてより経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減容処理装置の１実施例の概要構成を示す正断面図である。
【図２】本発明の減容処理装置の別の実施例の概要構成を示す正断面図である。
【図３】本発明の減容処理装置のまた別の実施例の概要構成を示す正断面図である。
【図４】従来の代表的な減容処理装置の概要構成を示す正断面図である。
【図５】従来の代表的な別の減容処理装置の概要構成を示す正断面図である。
【符号の説明】
(1) --圧縮セル、(1a)--周壁、(1b)--開閉扉、(1c)--シール、(2) --加圧プレス、(3) --加圧部、(4) --加圧シリンダ、(4a)--シリンダロッド、(4b)--コラムガイド、(5) --別室、(6) --ポンチ、(7) --金型、(8) --台車、(9) --気密室、(9a)--開閉扉、(10)--固定ベッド、(11)--上部フレーム、(12)--コラム、(13)--下部フレーム、(14)--排気管路、(14a) --開閉弁、(14b) --フイルタ、(15)--真空ポンプ、(16)--供給管路、(16a) --開閉弁、(16b) --圧力調整弁、(17)--不活性ガス供給タンク、(20)--搬入出室、(20a) --周壁、(20b)-- 開閉扉、(20c) --シール、(21)--排気管路、(21a) --開閉弁、(21b) --フイルタ、(22)--真空ポンプ、(23)--供給管路、(23a) --開閉弁、(23b) --圧力調整弁、(24)--不活性ガス供給タンク、(25)--排気管路、(25a) --開閉弁、(25b) --フイルタ、(26)--真空ポンプ、(27)--供給管路、(27a) --開閉弁、(27b) --圧力調整弁、(28)--不活性ガス供給タンク、(C) --カプセル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽水型原子炉等の使用済み核燃料の再生処理時に、ジルカロイ製の燃料被覆管や金属部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放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置に関する。
【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、原子炉用材料、特に核燃料被覆管として多用されている。
また、ジルコニウム製の被覆管に装填した使用済みの核燃料を再処理するときには、まず、核燃料棒が装填されている被覆管の集合体を分解した後、単一に分解された各被覆管を数cm単位に裁断し、その細片を溶解槽に投入して核燃料物質と、被覆管裁断片（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。そして、分離された核燃料物質は再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収められて貯蔵設備内に保管される。
しかし、ジルカロイハル等を収容したハル缶は、使用済み核燃料の再処理を行う都度に増加するため、貯蔵設備がすぐ満杯状態になってしまうことより、再処理時に発生する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て、その貯蔵空間を減少させることが試みられている。
【０００３】
ところで、ジルカロイハルは、極めて高放射能であり、また機械的衝撃が加わるとファインと呼ばれる極めて発火性が強いる微粒子が発生するため、その圧縮減容に際し、周囲を放射線遮蔽すると共に、ファインの発火を防ぐために大気を遮断することが必要となる。そこで、大気を遮断する方策として、不活性ガス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。
しかし、前者の不活性ガス雰囲気中では、酸素量を低く抑えて燃焼を防止できるが、減容装置を収容した室内のすべてを不活性ガスで置換するには、非常に多くの不活性ガスが必要になるという問題点がある。また、後者の水中で圧縮する方法では、発火防止には有効であるが、圧縮された塊片中に水が封入された状態となり、かつその封入水の除去は至難であるため、水が残留した状態で圧縮体が保管されることになるが、その状態で長期に保管されると封入された水が放射線を受けて放射能を有する水素ガスを発生するなどの不都合が生じる。
【０００４】
そこで、近年では、例えば「HULLS,END PIECES AND COMPONENT WASTE COMPACTION （ICONE3 Kyoto April 1995 ）」に報告されているように、ジルカロイハルやハードウエア等を円筒状のカプセル内に収容し、これを金型内でプレス（単軸圧縮）してペレット状に圧縮成形する、いわゆるカプセルプレス処理法が注目されている。このようなカプセルプレス処理法を採用すれば、ジルカロイハル等がカプセル内で圧縮減容されるため、ファインの大気中への飛散が抑えられ、また、カプセル内が真空維持されている場合には、発火が有効に抑止される。
【０００５】
そして、カプセルプレス処理法を適用する減容処理装置は、全周壁が放射線遮蔽材で構成され、一般にホットセルと呼ばれる圧縮セルと、この圧縮セル内でカプセルを圧縮する加圧プレスとを備え、放射線遮蔽された圧縮セル内でジルカロイハル等を収納したカプセルを圧縮して減容処理する構成とされている。
また、これら減容処理装置では、カプセルを脱気密封していない場合は勿論、脱気密封している場合でも、圧縮時にカプセルが破損すると、該カプセルからファインが漏れ出て放射能汚染が圧縮セル内に拡散するので、加圧プレスのメンテナンスを要する部位の圧縮セル内への配置は最小限に留める必要がある。
また、カプセルの圧縮は高圧になるため油圧が用いられるが、加圧プレスの作動油等が圧縮セル内へ漏洩すると、カプセルから漏れ出たファインが発火した際にその油が発火・爆発を増幅させる可能性があり、また、その油で圧縮セル内が汚染されると、油汚染廃棄物の処理も必要となるので、一般に、加圧プレスは、作動油等による圧縮セル内の汚染を防ぐためと、メンテナンス頻度の高い主要作動部の放射能汚染を回避するために、加圧シリンダ側を圧縮セルの周壁で隔離された別室に位置させ、加圧部側のみを圧縮セル内に位置づけて配置されている。
〔図４〕および〔図５〕に従来の代表的な減容処理装置の概要構成を示す。
【０００６】
〔図４〕に示す減容処理装置では、プランジャ方式の加圧プレス(42)が、その固定側のメインピストン(43)を圧縮セル(41)の上部壁に隔離された上方の別室に位置させると共に、圧下用のメインシリンダ(44)を圧縮セル(41)の上部壁を摺動可能に貫通させて、ポンチ(45)を取り付けた下端部を圧縮セル(41)内に位置づけて配置されている。一方、圧縮セル(41)は、処理物搬入出用の開閉扉(41b) および全周壁(41a) が放射線遮蔽材で構成されると共に、加圧プレス(42)のメインシリンダ(44)の直下に位置する下底部に筒状の金型(46)を配置し、また、こでは図示を省略した遠隔ハンドリング機構を内部に配している。
この減容処理装置では、ジルカロイハル等を収納したカプセル(C) を金型(46)内に装入した後、メインシリンダ(44)の圧下により、ポンチ(45)を金型(46)内に圧入することで、前記カプセル(C) を金型(46)内で圧縮して減容する。また、メインピストン(43)側を圧縮セル(41)の上部壁に隔離された上方の別室に位置させることで、主要作動部への放射能汚染と、作動油の圧縮セル(41)内への漏れ込みとを防止している。
【０００７】
〔図５〕に示す減容処理装置は、「PRESSCONPACTION OF HULL AND STRUCTUAL MATERIAL（Workshop on Cemented and Bituminized;Reprocessing Wast in View of their Disposal;KfK,November 26-27,1990）」に報告されたものである。
この減容処理装置は、開閉扉を含む全周壁(51a) が放射線遮蔽材からなる圧縮セル(51)と、ポンチ(55)を下面に取り付けた固定側の上部フレーム(54)の下方に、該上部フレーム(54)に向けて上昇する加圧ピストン(53a) を有する加圧シリンダ(53)を配した押上加圧式の加圧プレス(52)とを備えている。
また、加圧プレス(52)は、加圧シリンダ(53)の本体部を圧縮セル(51)の下部壁に隔離された下方の別室に位置させると共に、その加圧シリンダ(53)の上部を圧縮セル(51)の下部壁を気密に貫通させて、固定側の上部フレーム(54)を圧縮セル(51)内に位置づけて配置されている。また、その上部フレーム(54)は、複数の補助シリンダ(54a) を介して筒状の金型(56)を昇降可能に吊下支持している。
この減容処理装置では、金型(56)の下開口部を、加圧シリンダ(53)の加圧ピストン(53a) の先端で閉塞し、この金型(56)内にジルカロイハル等を収納したカプセル(C) を装入した後、加圧ピストン(53a) を金型(56)と共に上昇させて、固定側のポンチ(55)を相対的に金型(56)内に圧入させることで、該金型(56)内のカプセル(C) を圧縮して減容する。また、加圧シリンダ(53)側を圧縮セル(51)の下部壁に隔離された下方の別室に位置させることで、主要作動部への放射能汚染と、作動油の圧縮セル(51)内への漏れ込みとを防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ジルカロイハル等の放射性金属廃棄物の、カプセルプレス処理法による圧縮減容においては、圧縮手段として備える加圧プレスの主要作動部への放射能汚染を防ぐと共に、プレス自体の作動油等による圧縮セル内の油汚染を確実に防止する必要がある。また、圧縮時のファインの発火を防止すると共に、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリングにおける機械的衝撃による発火防止を図る必要がある。
【０００９】
しかしながら、上記従来の前者の減容処理装置では、加圧プレスの主油圧作動部が圧縮セルの上方に配され、かつ圧下用のメインシリンダが圧縮セルの上部壁を貫通しているので、メインシリンダから大量の作動油が漏れ出た場合、その油が該メインシリンダを伝わるなどして下方の加圧部のある圧縮セル内に漏れ込むという恐れがある。
また、上記従来の後者の減容処理装置では、加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダが圧縮セルの下方に配されているので、その加圧シリンダから漏れ出た作動油が圧縮セル内に漏れ込むという恐れは少ないが、この加圧シリンダのロッドシールに機能低下や破損等が生じると、該加圧シリンダ内の作動油が、加圧ピストンに付着して漏れ出たり、シール部から噴出して圧縮セル内を汚染する危険性がある。また、加圧シリンダの上端部は、圧縮セル内に連通し、かつ金型の直下に位置しているので、その部位に上方の金型内で圧縮されたカプセルから漏れ出たファインが滞留し易いため、圧縮時にファインの発火が生じた場合、発火・爆発が下方に伝播・増幅して加圧シリンダにも及び、該加圧シリンダのロッドシールを焼損して作動油の圧縮セル内への噴出に繋がる恐れがある。
【００１０】
すなわち、これら従来の減容処理装置では、カプセルの圧縮手段である加圧プレスの主油圧作動部を圧縮セル外に位置させることで、圧縮セル内への油汚染の防止を図っているが、その主油圧作動部に直接連なるメインシリンダや加圧ピストン等の押圧部を圧縮セル内で進退させてカプセルを圧縮する構成とされているため、その主油圧作動部のオイルシール等にトラブルが生じた場合、漏れ出た作動油の圧縮セル内への漏れ込みを十分には防止できないという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたもので、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を、放射線遮蔽された圧縮セル内でカプセルプレス処理法により減容処理するについて、カプセルの圧縮手段である加圧プレスの主油圧作動部を圧縮セルとは完全に分離させても所期の圧縮減容を達成でき、よって加圧プレスの主油圧作動部への放射能汚染を防ぐと共に、オイルシール等にトラブルが生じた場合でも、主油圧作動部から漏れ出た作動油等が圧縮セル内へ漏れ込むことを確実に防止できる放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置を提供すること、更には、圧縮時および金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を経済的に防止できる放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成とされている。すなわち、本発明に係る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収納し、そのカプセルを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セル内の加圧部で圧縮して減容処理する放射性金属廃棄物の減容処理方法において、前記圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に、その放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介して前記加圧部に連結された加圧シリンダを配置し、この加圧シリンダの前記コラムを介するプルダウンにより、該加圧シリンダとは完全に分離された圧縮セル内の加圧部で前記カプセルを圧縮して減容処理することを特徴とする。
【００１３】
また、前記圧縮セル内の加圧部を気密室で画成し、この気密室内を減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として減容処理して良い。
また、前記圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として減容処理しても良い。
【００１４】
本発明に係る放射性金属廃棄物の減容処理装置は、開閉扉を含む全周が、放射能汚染を防止する放射線遮蔽材からなる圧縮セルと、この圧縮セル内に加圧部を位置づけて配置された加圧プレスとを備え、放射線遮蔽された圧縮セル内の加圧部で、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を収納したカプセルを圧縮して減容処理する放射性金属廃棄物の減容処理装置において、前記加圧プレスが、圧下用の上部フレームと固定ベッドとからなる加圧部を上部に配し、その下方に加圧シリンダを配すると共に、加圧部の上部フレームと加圧シリンダに取り付けた下部フレームとをコラムを介して連結してなるプルダウン式プレスとされ、かつ、そのコラムを前記圧縮セルの下部壁を気密に貫通させ、下部の加圧シリンダを該圧縮セルの下部壁で隔離された別室に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記加圧プレスの圧縮セル内に配された加圧部を、前記カプセルの装脱用の開閉扉を有する気密室で画成すると共に、この気密室を真空脱気装置および不活性ガス供給源に接続させたものとされて良い。
また、前記圧縮セルを、気密保持可能に形成すると共に、脱気装置および不活性ガス供給源に接続させたものとされても良い。
【００１６】
上記本発明の減容処理方法では、加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダを、圧縮セルの下方の放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で隔離された別室に配し、かつ圧縮セル内の加圧部でのカプセル圧縮は、該圧縮セルの放射線遮蔽壁を気密に貫通したコラムを介するプルダウンによる間接方式によって行うので、放射線遮蔽された圧縮セル内の加圧部で所期の圧縮減容を行えると共に、メンテナンス頻度の高い加圧シリンダへの放射能汚染を防ぐことができ、また、加圧シリンダにオイルシール等のトラブルによる作動油等の漏洩が生じても、漏れ出た作動油等が上方の圧縮セル内に漏れ込むことがなく、圧縮セル内への油汚染は確実に防止できる。
また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、安全性が極めて高い。
【００１７】
また、上記圧縮セル内の加圧部を気密室で画成し、この気密室内を減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、カプセル圧縮時における機械的衝撃と発熱によるファインの発火を有効に防止することができる。
また、上記圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができる。
【００１８】
上記本発明の減容処理装置では、カプセルの圧縮手段である加圧プレスを、圧下用の上部フレームと固定ベッドとからなる加圧部の下方に加圧シリンダを配すると共に、その加圧シリンダに取り付けた下部フレームと上部フレームとをコラムを介して連結したプルダウン式プレスとし、かつ、そのコラムを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽材からなる圧縮セルの下部壁を気密に貫通させて、下部の加圧シリンダを該下部壁で隔離された別室に配置しているので、メンテナンス頻度の高い加圧シリンダへの放射能汚染を防ぐことができると共に、圧縮セル内の加圧部でのカプセル圧縮は、コラムを介するプルダウンによる間接方式で行うことができる。
また、圧縮セル内の加圧部と下方の加圧シリンダとは直接連ならず、放射線遮蔽壁を介して上下方向で完全に分離されているので、加圧シリンダにオイルシール等のトラブルによる作動油等の漏洩が生じても、漏れ出た作動油等が上方の圧縮セル内に漏れ込むことがなく、圧縮セル内への油汚染は確実に防止できる。
また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、極めて高い安全性のもとでカプセルの減容処理を行うことができる。
また、カプセルの加圧手段としてプルダウン式プレスを採用しているので、圧縮セル内に位置づける加圧部の構成を簡易かつコンパクトなものとすることができ、これにより放射能汚染される圧縮セル内でのメンテナンスが容易になると共に、圧縮セルの内容積の縮小も可能となる。
【００１９】
また、上記加圧プレスの圧縮セル内に配された加圧部を、前記カプセルの装脱用の開閉扉を有する気密室で画成すると共に、この気密室を真空脱気装置および不活性ガス供給源に接続し、この構成のもとで該気密室を真空脱気することで減圧真空化させ、ないしは真空脱気後に不活性ガスで置換することで不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、カプセル圧縮時における機械的衝撃と発熱によるファインの発火を有効に防止することができる。
また、上記圧縮セルを、気密保持可能に形成すると共に、脱気装置および不活性ガス供給源に接続し、この構成のもとで該圧縮セル内を脱気して不活性ガスで置換することで不活性ガス雰囲気として減容処理することにより、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができ、しかも圧縮セル内の加圧部は簡易かつコンパクトなものとし、これにより圧縮セルも内容積の小さくできるため、その内部を比較的少量の不活性ガスで置換できるので、前記従来装置に比べてより経済的にファインの発火を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
〔図１〕は、本発明の減容処理装置の１実施例の概要構成を示す正断面図である。
【００２１】
〔図１〕に示す本実施例の減容処理装置は、処理物搬入搬出用のシール(1c)付の開閉扉(1b)および全周壁(1a)が厚肉のコンクリートや鋼製の放射線遮蔽材で構成され、一般にホットセルと呼ばれる圧縮セル(1) と、この圧縮セル(1) 内に加圧部(3) を位置づけて配置された加圧プレス(2) とを主要部として備えてなる。
【００２２】
また、加圧プレス(2) は、圧下用の上部フレーム(11)と固定ベッド(10)とからなる加圧部(3) を上部に配し、その下部に加圧シリンダ(4) を下向きに配すると共に、上部フレーム(11)と加圧シリンダ(4) のシリンダロッド(4a)下端に取着した下部フレーム(13)とを４本のコラム(12)を介して連結したプルダウン式プレスで、そのコラム(12)を、加圧シリンダ(4) の上部四隅に設けたコラムガイド(4b)を介して圧縮セル(1) の下部周壁を気密かつ摺動可能に貫通させることで、上部の加圧部(3) を圧縮セル(1) 内に位置づけると共に、下部の加圧シリンダ(4) を圧縮セル(1) の下部周壁で隔離された別室(5) 内に位置づけて設置されている。
【００２３】
また、この加圧プレス(2) の上部フレーム(11)の中央部下面にはポンチ(6) が取り付けてある。一方、圧縮セル(1) 内には、筒状の金型(7) を載置して加圧プレス(2) の加圧部(3) 側方からコラム(12)間を経て固定ベッド(10)上に向けて横行し、載置した金型(7) を加圧部(3) 側方からポンチ(6) 直下に搬入搬出させる台車(8) が配設されており、更にまた、ここでは図示を省略した金型(7) および処理物の遠隔ハンドリング機構が配設されている。
【００２４】
上記構成の本実施例の減容処理装置では、ジルカロイハル等のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を収納したカプセル(C) を、以下の手順により、放射線遮蔽された圧縮セル(1) 内の加圧部(3) で圧縮して減容処理する。
【００２５】
まず、カプセル(C) は、開閉扉(1b)を経て圧縮セル(1) 内に搬入されると共に、図示省略の遠隔ハンドリング機構によって、台車(8) により加圧部(3) 側方に搬出された金型(7) 内に装入される。次いで、台車(8) が移動し、カプセル(C) を装入した金型(7) は、加圧部(3) のポンチ(6) 直下に位置する固定ベッド(10)上に搬入される。
続いて、加圧プレス(2) の加圧シリンダ(4) を作動させ、シリンダロッド(4a)と下部フレーム(13)の下降により、各コラム(12)をコラムガイド(4b)にて気密にガイデイングさせながら引き下げ、これにより、このコラム(12)に連結された圧縮セル(1) 内の上部フレーム(11)をプルダウンし、その下面のポンチ(6) を金型(7) 内に圧入させて、該金型(7) 内のカプセル(C) を圧縮する。
【００２６】
なお、〔図１〕には、圧縮後の圧縮体（カプセル）の取出機構について図示を省略しているが、本例では、圧縮後に図示省略の金型持ち上げ装置によって金型(7) を上昇させ、この金型(7) と固定ベッド(10)との間に、該金型(7) よりも内径の大きな図示省略のスペーサリングを挿入すると共に、ポンチ(6) を下降させることで、圧縮後の圧縮体を金型(7) からスペーサリング内に押し抜き、このスペーサリングと圧縮体を、台車(8) にて加圧部(3) 側方に搬出した後、図示省略の遠隔ハンドリング機構によってスペーサリング内から圧縮体を取り出す。
【００２７】
以上に述べたように、圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダを配置し、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セル内の加圧部でのカプセル圧縮を、その下方の放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介したプルダウンによる間接方式によって行う本実施例の減容処理装置では、メンテナンス頻度の高い加圧シリンダへの放射能汚染を防ぐことができると共に、該加圧シリンダにオイルシール等のトラブルによる作動油等の漏洩が生じても、漏れ出た作動油等が上方の圧縮セル内に漏れ込むことがなく、圧縮セル内への油汚染は確実に防止できる。また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、極めて高い安全性のもとでカプセルの減容処理を行うことができる。
更に、圧縮セル内に位置づける加圧部の構成を簡易かつコンパクトなものとすることができ、これにより放射能汚染される圧縮セル内でのメンテナンスが容易になると共に、圧縮セルの内容積の縮小も可能となる。
【００２８】
〔図２〕は、本発明の減容処理装置の別の実施例の概要構成を示す正断面図である。なお、本実施例の減容処理装置は、圧縮セル内の加圧部を気密室で画成した点を除いて、〔図１〕に示した前記実施例のものと同じであるので、ここでは〔図１〕と等価な各部に同符号を付してその説明を省略し、差異点のみを要約して説明するものとする。
【００２９】
〔図２〕に示す本実施例の減容処理装置では、圧縮セル(1) 内の、圧下用の上部フレーム(11)と固定ベッド(10)とからなる加圧部(3) を、カプセル(C) の装脱用の開閉扉(9a)を有する気密室(9) で画成して密閉し、かつ、この気密室(9) を、開閉弁(14a) とフイルタ(14b) を介装した排気管路(14)を介して外部の真空ポンプ(15)に接続させると共に、開閉弁(16a) と圧力調整弁(16b) を介装した供給管路(16)を介して外部の不活性ガス供給タンク(17)に接続させている。
【００３０】
上記構成の本実施例の減容処理装置では、カプセル(C) を装入した金型(7) を開閉扉(9a)を経て気密室(9) 内の加圧部(3) に搬入した後、この気密室(9) 内を、真空脱気ポンプ(15)によって減圧真空化し、ないしは減圧後に不活性ガス供給タンク(17)から送給した窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスで置換することで、酸欠状態にした上で、金型(6) 内のカプセル(C) を圧縮する。
【００３１】
このように、減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気とした気密室内の加圧部で、ジルカロイハル等を封入したカプセルを圧縮して減容処理する本実施例の減容処理装置では、圧縮時の機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができる。また、前述のように、圧縮セル内の加圧部は簡易かつコンパクトであり、この加圧部を密閉する気密室も内容積の小さなものとなることから、比較的少ない時間で減圧真空化でき、また比較的少量の不活性ガスで置換できるので、前述の従来装置に比べてより経済的にファインの発火を防止できる。
【００３２】
〔図３〕は、本発明の減容処理装置のまた別の実施例の概要構成を示す正断面図である。なお、本実施例の減容処理装置は、圧縮セルの一部構成が異なる点を除いて〔図１〕に示した前記実施例のものと同じであるので、ここでは〔図１〕と等価な各部に同符号を付してその説明を省略し、差異点のみを要約して説明するものとする。
【００３３】
〔図３〕に示す本実施例の減容処理装置では、圧縮セル(1) が、開閉扉(1b)側の前部に、処理物搬入搬出用のシール(20c) 付の開閉扉(20b) を有すると共に周壁(20a) が本体部と同様の放射線遮蔽材からなる搬入出室(20)を備えている。
また、この圧縮セル(1) は、その本体部を、開閉弁(21a) とフイルタ(21b) を介装した排気管路(21)を介して外部の真空ポンプ(22)に接続させると共に、開閉弁(23a) および圧力調整弁(23b) を介装した供給管路(23)を介して外部の不活性ガス供給タンク(24)に接続させており、また同様に、前部の搬入出室(20)を、開閉弁(25a) とフイルタ(25b) を介装した排気管路(25)を介して外部の真空ポンプ(26)に接続させると共に、開閉弁(27a) と圧力調整弁(27b) を介装した供給管路(27)を介して外部の不活性ガス供給タンク(28)に接続させている。
【００３４】
上記構成の本実施例の減容処理装置では、圧縮セル(1)の本体部内および前部の搬入出室(20)内を、真空ポンプ(22),(26)によって減圧すると共に、不活性ガス供給タンク(24),(28)から送給した窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスで置換し、かつ、前部の搬入出室(20)ではカプセル(C)の搬入出の都度に大気と不活性ガスとの置換を行わせることで、圧縮セル(1)の本体部内を常に不活性ガス雰囲気に維持し、この圧縮セル(1)内の加圧部(3)でカプセル(C)を圧縮する。なお、外部から搬入出室(20)内へのカプセル(C)搬入および圧縮後の圧縮体の該搬入出室(20)から外部への搬出は、それぞれ複数個のロット単位とし、また、それらの搬入と搬出とを同時に行って、該搬入出室(20)での大気と不活性ガスとの置換頻度を少なくする。
【００３５】
このように、不活性ガス雰囲気とした圧縮セル内の加圧部で、ジルカロイハル等を封入したカプセルを圧縮して減容処理する本実施例の減容処理装置では、金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することができる。また、上記のように、圧縮前のカプセル(C) と圧縮後の圧縮体の搬入出を、前部の搬入出室を経て行うことで、比較的少量の不活性ガス置換で、圧縮セル内を不活性ガス雰囲気に維持できるため、前述の従来装置に比べてより経済的にファインの発火を防止できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明に係る放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置によれば、ジルカロイハルやハードウエア等のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を、放射線遮蔽された圧縮セル内でカプセルプレス処理法によって減容処理するについて、カプセルの圧縮手段として備える加圧プレスの加圧シリンダを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に配置し、その放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介したプルダウンによる間接方式で行うことで、加圧プレスの主油圧作動部である加圧シリンダを圧縮セルとは完全に分離させても所期の圧縮減容を達成でき、よって加圧プレスの主油圧作動部への放射能汚染を防ぐと共に、オイルシール等にトラブルが生じた場合でも、主油圧作動部から漏れ出た作動油等が圧縮セル内へ漏れ込むことを確実に防止できる。
また、加圧部でのカプセル圧縮による機械的衝撃と発熱によりファインが発火しても、その発火・爆発は放射線遮蔽壁に遮られて下方の加圧シリンダには達しないため、発火・爆発の伝搬・増幅がなく、極めて高い安全性のもとでカプセルの減容処理を行うことができる。
更に、圧縮セル内に位置づける加圧部の構成を簡易かつコンパクトにできて、圧縮セルの内容積も縮小できることより、その加圧部を気密室で画成密封して減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として、圧縮時の機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止すること、または、圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として、圧縮時および金型からの圧縮体の抜き取りや圧縮前後のハンドリング時における機械的衝撃によるファインの発火を有効に防止することが、従来装置に比べてより経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減容処理装置の１実施例の概要構成を示す正断面図である。
【図２】本発明の減容処理装置の別の実施例の概要構成を示す正断面図である。
【図３】本発明の減容処理装置のまた別の実施例の概要構成を示す正断面図である。
【図４】従来の代表的な減容処理装置の概要構成を示す正断面図である。
【図５】従来の代表的な別の減容処理装置の概要構成を示す正断面図である。
【符号の説明】
(1) --圧縮セル、(1a)--周壁、(1b)--開閉扉、(1c)--シール、(2) --加圧プレス、(3) --加圧部、(4) --加圧シリンダ、(4a)--シリンダロッド、(4b)--コラムガイド、(5) --別室、(6) --ポンチ、(7) --金型、(8) --台車、(9) --気密室、(9a)--開閉扉、(10)--固定ベッド、(11)--上部フレーム、(12)--コラム、(13)--下部フレーム、(14)--排気管路、(14a) --開閉弁、(14b) --フイルタ、(15)--真空ポンプ、(16)--供給管路、(16a) --開閉弁、(16b) --圧力調整弁、(17)--不活性ガス供給タンク、(20)--搬入出室、(20a) --周壁、(20b)-- 開閉扉、(20c) --シール、(21)--排気管路、(21a) --開閉弁、(21b) --フイルタ、(22)--真空ポンプ、(23)--供給管路、(23a) --開閉弁、(23b) --圧力調整弁、(24)--不活性ガス供給タンク、(25)--排気管路、(25a) --開閉弁、(25b) --フイルタ、(26)--真空ポンプ、(27)--供給管路、(27a) --開閉弁、(27b) --圧力調整弁、(28)--不活性ガス供給タンク、(C) --カプセル。
Claims (6)
- 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収納し、そのカプセルを、全周が放射能汚染を防止する放射線遮蔽壁で画成した圧縮セル内の加圧部で圧縮して減容処理する放射性金属廃棄物の減容処理方法において、前記圧縮セルの加圧部下方の放射線遮蔽壁で隔離された別室に、その放射線遮蔽壁を気密に貫通するコラムを介して前記加圧部に連結された加圧シリンダを配置し、この加圧シリンダの前記コラムを介するプルダウンにより、該加圧シリンダとは完全に分離された圧縮セル内の加圧部で前記カプセルを圧縮して減容処理することを特徴とする放射性金属廃棄物の減容処理方法。
- 前記圧縮セル内の加圧部を気密室で画成し、この気密室内を減圧真空化ないしは不活性ガス雰囲気として減容処理する請求項１記載の放射性金属廃棄物の減容処理方法。
- 前記圧縮セル内を不活性ガス雰囲気として減容処理する請求項１記載の放射性金属廃棄物の減容処理方法。
- 開閉扉を含む全周が、放射能汚染を防止する放射線遮蔽材からなる圧縮セルと、この圧縮セル内に加圧部を位置づけて配置された加圧プレスとを備え、放射線遮蔽された圧縮セル内の加圧部で、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を収納したカプセルを圧縮して減容処理する放射性金属廃棄物の減容処理装置において、前記加圧プレスが、圧下用の上部フレームと固定ベッドとからなる加圧部を上部に配し、その下方に加圧シリンダを配すると共に、加圧部の上部フレームと加圧シリンダに取り付けた下部フレームとをコラムを介して連結してなるプルダウン式プレスとされ、かつ、そのコラムを前記圧縮セルの下部壁を気密に貫通させ、下部の加圧シリンダを該圧縮セルの下部壁で隔離された別室に配置されていることを特徴とする放射性金属廃棄物の減容処理装置。
- 前記加圧プレスの圧縮セル内に配された加圧部を、前記カプセルの装脱用の開閉扉を有する気密室で画成すると共に、この気密室を真空脱気装置および不活性ガス供給源に接続させている請求項４記載の放射性金属廃棄物の減容処理装置。
- 前記圧縮セルを、気密保持可能に形成すると共に、脱気装置および不活性ガス供給源に接続させている請求項４記載の放射性金属廃棄物の減容処理装置。
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- 1996-02-09 JP JP02400996A patent/JP3748286B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH09218296A (ja) | 1997-08-19 |
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