JP4373869B2

JP4373869B2 - 原子炉給水加熱器等薄肉管の廃棄処理方法

Info

Publication number: JP4373869B2
Application number: JP2004215219A
Authority: JP
Inventors: 通夫加藤; 康博鈴木; 守孝加藤; 裕將伊藤
Original assignee: 株式会社中部プラントサービス
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP2006038502A

Description

この発明は、原子力発電施設で発生する主として給水加熱器用伝熱管の廃棄処理方法に関する。詳しくは、沸騰水型等の原子力発電施設で発生する給水加熱器伝熱管、計装配管、復水器伝熱管等の肉厚１．６ミリメートル以下の薄肉管等の低レベル放射能量の廃棄物の処理において、放射性物質を除去（以下除染処理）した後、管の軸長方向に縦切りし、次いで平板材に加圧成形する工程からなる放射性廃棄物の処理方法に関する。

現在、原子力発電所施設で発生する使用済みの廃棄物や原子力発電所の解体に伴って発生する解体廃棄物のうち、放射性物質に汚染された廃棄物（以下放射性廃棄物）は、発電事業者が発電所敷地内の管理区域で一時保管し、発電所外の廃棄物埋設施設（低レベル放射性廃棄物埋設センター）に引き渡して処分することが法規で義務付けられている。

発電所敷地内で保管する場合には、法規で定められた仕様を満足する管理区域を設け、その中で法規に基づいて保管しなければならない。一方、廃棄物埋設施設へ処分する場合には、放射性廃棄物を容器に密封封入し、最終処分地まで法規に基づく輸送を行い、廃棄物埋設施設へ処分を委託しなければならない。

原子力発電施設や放射性物質を取り扱う施設で部品の交換作業で発生した金属廃棄物の中には、廃棄物処理装置やタービン機器、給水加熱器等の構成部材のように放射性物質が付着している金属廃棄物と、放射性物質を有さない金属廃棄物とがある。放射性物質が付着している金属廃棄物は、放射性物質を取り除く除染処理作業を実施した後、再利用可能な物として発電所構内で保管される。

ところで、原子力発電施設で使用される給水加熱器配管材の長さは、一基あたり、総延長約４６キロメートルにも及ぶ膨大な量になる。そして、これらは放射性物質により汚染されているのでその廃棄処理方法および保管場所が問題である。通常、使用済みの給水加熱器伝熱管は、管内面の除染とその除染確認検査が困難であるため、短尺に切断、プレス等の減容加工を施した後、放射性物質として処理し、保管されていた。

一方、放射能量の管理について、原子力発電施設の解体作業から廃棄物の処分施設に搬入までの各作業工程で、その解体した廃棄物毎に分別し、廃棄物を収納するに先立ち放射能量を特定するという管理手段が、先に提案されている（特許文献１）。

特開２００１−１４１８８７号公報

しかしながら、従来の廃棄物処理には、次のような問題点があった。

即ち、従来の問題点の第一は、放射性物質に汚染された給水加熱器等の小径で薄肉な管は、管内面の除染とその除染確認検査が困難であった。このため、管理区域外での保管ができなかった。問題点の第二は、放射性物質に汚染された給水加熱器等の配管材部品を切断、ブラスト処理等の加工をする際に、各加工機械装置が順次放射能に二次汚染される。また、使用済研掃材等も放射性物質に二次汚染されるので、それらの保管、場所の問題が新たに起こる。即ち、除染処理されていない給水加熱器等の配管材を加工処理する際に、機械装置、使用済研掃材等が二次的に放射性物質に汚染され、これらの二次廃棄物の処理が新たな問題として発生した。

第三に、発電所管理区域内で放射性廃棄物を保管する場合や廃棄物埋設施設へ処分を依頼する場合でも、その施設は、遮蔽機能、密閉機能および耐震機能等の法規を遵守するために高い基準が要求される。このため、これら施設の建設費用は高く、廃棄物の量が増大するからといって安易に施設を拡大することはできない。また、放射性廃棄物の処理費用は廃棄物の区分によって大きく異なり、放射能による汚染のレベルが高いほど増大する。このように、原子力発電事業者等は、廃棄物の処理のために発生する莫大な費用を負担する必要がある。管理区域内で保管された放射性廃棄物は、スペース的に大きな場所を必要とする一方、金属廃棄物は嵩張った状態で蓄積されるために、保管場所として広い場所を必要とし、処理する際にも大きな費用と労力がかかる。

そこで、本発明の原子炉給水加熱器等薄肉管の廃棄処理方法は、従来の持つ問題点を解決するためになされたもので、除染処理を事前に済ませた後の工程に、薄肉管の縦切り手段を構築することにより、放射能量を確認可能とし、しかも、新たに二次汚染物質を発生させること無く、極めて、安価かつ容易に放射性廃棄物処理の効果を著しく促進させるようにする原子炉給水加熱器等薄肉管の廃棄処理方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、低レベル放射能量の薄肉管の廃棄物処理であって、前記薄肉管の外周面及び内周面を除染処理した後、処理された前記薄肉管の放射能量を測定し、この測定結果に基づいて放射能量のレベル毎に分別し、次いで、一定の放射能量のレベル以上の管を前記除染処理する工程へ戻し、或いは、一定の放射能量のレベル以下の前記薄肉管を次の工程へ流して円周方向一位置で縦切りするとともに、この縦切りされた前記薄肉管を拡開して平板材に加圧成形した後、この平板材の放射能量を測定し、この測定結果に基づいて放射能量のレベル毎に分別し、次いで、一定の放射能量のレベル以上の管を前記除染処理する工程へ戻し、或いは、一定の放射能量のレベル以下の前記平板材を収納することを特徴とすることを特徴とする。

ここで、本明細書でいう「除染処理」とは、沸騰水型等の原子力発電施設を構成し、放射性物質が付着する給水加熱伝熱管、計装配管、復水器伝熱管等薄肉管の金属部材の表面から、放射能量のレベルを低減することを目的として機械的処理により放射性物質を除去することを意味する。

本発明の原子炉給水加熱器等薄肉管の廃棄処理方法および装置は、除染処理を済ませた薄肉管の縦切り手段を構築することにより、確実に放射能量を確認でき、しかも、新たな二次汚染物質を発生させることが無いので、放射性廃棄物処理費用の増大を抑制することができる。また、従来からの保管により蓄積された放射性物質は、スペース的に大きな場所を必要とする一方、金属廃棄物は嵩張った状態で蓄積されたが、本縦切り手段およびプレス手段により薄肉管は平板状にコンパクトに成形されるので、保管場所として広い場所を必要とせず、処理する際にも大きな費用と労力を削減することができる。

本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

本発明の実施例について、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は、管の外周研掃装置である。図２は、本発明の実施例に係わる薄肉管の縦切り装置の全体構造を示す斜視図である。図３は、同上、縦切り部位を拡大した斜視図である。図４は、同上、縦切り部位を拡大した正面図である。図５は、同上、縦切り部位の断面図である。図６は、同上、縦切り部位断面の模式図である。図７は、同上、プレス装置を拡大した斜視図である。

本実施例で使用する薄肉管の対象は、低レベル放射能量の廃棄物であって、沸騰水型原子力発電施設で発生する給水加熱器伝熱管、計装配管、復水器伝熱管等で、肉厚１．６ミリメートル以下のものである。代表的な薄肉管としては、給水加熱器伝熱管の材質および寸法はＳＵＳ３０４で、外径１５．９ミリメートルで肉厚は１．０ミリメートルである。先ず、Ｕ字状に曲がった部分を除き、ほぼ直管の長さがまちまちの薄肉管をバンドソーにより軸長４メートル以下に切断して長さを揃える。

次に、短尺化された管１の外周表面に付着した放射性物質を取り除く除染処理をする。除染処理は管１の外周表面を濡れたウエスにより拭き取るか、ブラストにより研掃する方法がある。濡れたウエスにより拭き取る際は、紙タオルを使い、再使用せずに廃棄焼却する。ここでは、本実施例で採用した吸引式ブラストによる方法について以下に説明する。

管１の外周研掃装置を図１に示す。供給管２２の先端部から空気Ｙを吸引すると、管１側に凹状の断面を有するカバーガイド２３が、吸引力により管１の外周部分に密着状態に吸着保持され、これによってカバーガイド２３と管１の外周面との間に矩形の通路が形成される。そこで、研掃タンク２１から研掃材Ｘを供給すると、研掃材Ｘと空気の混合物が供給管２２を通り、カバーガイド２３の一方の吸い込口から他方の吐出口にかけての矩形の通路を高速度で流動しながら通過する。すると、この研掃材Ｘが、カバーガイド２３により囲まれた管１の外周面を擦り付けながら流動し、これにより、管１の外周面に付着した放射性物質を研掃除去する。研掃除去された混合物は、吸引管２４を通って回収機２５へ流入する。回収機２５のサイクロンセパレータ２６では、流入した研掃材Ｘと空気Ｙを分離すると共に、分離された研掃材Ｘを回収タンク２７に回収し、また、排気中に含まれる放射性物質、塵埃等をバグフィルタ２８で除去したうえで、排気管２９からＨＥＰＡフィルター６０によりさらに放射性物質を除去したうえで大気へ放出される。

なお、上記研掃材としては、酸化アルミ、グリッド、カットワイヤ等のハードメディヤと氷、ドライアイス、プラスチック等のソフトメディヤを使用する。

次に、管１の内周表面に付着した放射性物質を除染処理する。除染処理は管１の内周表面を吸引式ブラストにより研掃する。基本的には、上記した管の外周表面に付着した放射性物質を研掃する方法と同様であり、吸引装置をブラスト対象とする管１と研掃材の供給管で接続し管１の端部から研掃材を投入し、管１の内周面を擦り付けながら流動し、これにより、管１の内周面に付着した放射性物質を研掃除去する。研掃材としては、酸化アルミ、グリッド、カットワイヤ等を使用する。

次に、管１の外周表面の放射性物質による汚染物質がブラスト処理により、一定の放射能量のレベル以下に除去されたかどうかをチェックする。サーベメータを使用し、β線とγ線を測定し、除染処理の結果を確認をする。ブラスト処理された管１をローラコンベアを使い、次工程へ搬送する過程で、サーベメータのプローブ端子を管１の外周表面に近づけて直接サーベイ法によりβ線とγ線のレベルを測定する。一定の放射能量のレベル以上ならばサーベメータによりアラーム音を発生させ、ローラコンベアを停止し、管１を前工程へ戻す。バックグランドレベル以下の管１は次の縦切り工程へ流す。

図２には、管１の縦切り装置の全体構造を示す。図の左側から工程順に管１を縦送りする送り装置３０、管１の周方向一位置を縦切りする縦切り装置４０、そして、縦切りされた管１を拡開、平板化するプレス装置５０を連設する。送り装置３０は、水平な架台３１を具備し、この上に複数本の管１が並び、そして、その上に、適当な間隔をおいて管１と直角方向に送りローラ３２が複数本配設される。また、管１を整列するガイド３３を管１と平行に設ける。縦切り装置４０は、本発明の縦切り手段の要部であって、切断機４１、管１を切断機４１へ送り込むための送りローラ４２、そして、縦切りされた管１を次工程へ案内するガイド４３からなる。次工程のプレス装置５０は、縦切りされた管１を拡げる拡開ロール５１およびそれを平板化する多段の加圧ロール５４からなる。

図３〜６に、縦切り装置４０の詳細を示す。図３、４に示すように、送りローラ４２によって外周面を二方向で挟まれるようにして、管１は、ゲート４４方向へ送り込まれる。ゲート４４の内幅および内高の寸法は、管１の外径寸法より僅かばかり大きく管１のガイドの機能を有する。管１の縦切断部では、二本の固定刃３が管１を外周底部４を円周方向二箇所で支持し、一方、動刃２は管の開口端部６から管１の内周側を覘くように配置される。ここで、二本の固定刃３の間隔は動刃２の幅Ｔの寸法より僅かばかり大きい。

管１の縦切り装置４０は以上のように構成され、次にその作用について説明する。

図５に、動刃２による切断機構の断面図を、図６に縦切り部位断面の模式図を示す。管１は、大矢印のように右から左へ送られる。管１において、動刃２を基準にして左部は、管１の底部４の円周方向一箇所が既に縦切断され、一方、右部は管１がこれから縦切りされる部位である。回転軸Ｃを中心にカムローラ３４が回転し、このカムローラ３４が動刃２の尾部に備える突起３５を突き上げることにより、動刃２の頭部に備える内刃Ａは、揺動軸Ｂを中心として小矢印Ｄのように上下に揺動するので、底部４の円周方向一箇所が内刃Ａによって管１の肉厚Ｅ部をせん断加工する。なお、回転軸Ｃの駆動源は電動またはエアーモータによる。管１は、右から左へ送られるので底部４の円周方向一箇所が動刃２の幅Ｔの分切り落とされ、開口５がスリット状に管１の軸方向に延びる。

せん断作用により、管１を軸方向へ長く縦切断する作用について、詳細を説明する。図６に示すように、動刃２の幅Ｔが管１の内周部に食い込む部位を動刃エッジＦ、Ｆとし、固定刃３が管１の外周部に食い込む部位を固定刃Ｇ、Ｇとする。固定刃エッジＧ、Ｇの間隔は、動刃２の幅Ｔより僅か大きいので、動刃２が上下に揺動するに従い、管１における動刃エッジＦと固定刃エッジＧが結ぶ線にせん断応力が作用し、管１の底部４に於いて、管１は動刃２の幅Ｔの分だけ軸方向スリット状に切り落とされる。なお、切り屑は、連続してコイル状に巻きあがる。なお、管１の縦切断速度は、毎分６〜１０メートルで実施した。縦切りされた管１は、径のサイズが一回り小さいガイド４３を管１の内径側に包みこむように案内され次工程のプレス装置５０へ送られる。

なお、一部曲がり管については、縦切り装置へ手動で装入等して対応可能である。

図７に示すように、管１は、開口５を下にして拡開ロール５１へ送られる。拡開ロール５１は、下部ロールが表面逆Ｖ字状に尖った算盤玉状のＶロール５２と、上部は平板状のロール５３とで構成される。これらの上下ロールにより挟まれ、加圧されながら、管１の開口５が下部ロール５２の逆Ｖ字鋭角状の楔へ食い込み、連続して開口５が押し拡げられる。このようにして、管１は、連続して開口５の両側へ拡開される。この時、管１は拡開ロール５１の回転により引き込まれ次工程へ送られる。拡開された管１は、加圧ロール５４、５４へ送り込まれ、上下ロールにより加圧されながら徐々に平板状へ押し潰し成形される。同様に、管１は、加圧ロール５４、５４の回転により引き込まれ送られる。平板状へ押し潰され成形された管１は、次工程へ送り込まれる。

次に、平板状へ押し潰され成形された管１の外周表面の放射性汚染物質が一定のレベル以下の放射能量までに除去されたかどうかをチェックする。上記した管１の外周表面の場合と同様、サーベメータを使用し、β線とγ線を測定し除染処理の結果を確認をする。同様に、一定の放射能量のレベル以上ならばサーベメータによりアラーム音を発生させ、ローラコンベアを停止し、管１をブラスト工程へ戻す。バックグランドレベル以下の管１は次の工程へ流す。なお、従来は、給水加熱器伝熱管、計装配管、復水器伝熱管等の径が小さく長尺なのでサーベメータの測定端子を奥まで挿入して内周面の正確な測定をすることが不可能であったが、このように、平板状へ押し潰され成形された管を測定するので、容易に、しかも確実に放射能量を確認することができる。

このようにして、放射能に汚染された管１が、除染処理によってクリアランスレベル以下に達したものは、再利用可能な物として容器に収納され、原子力発電所構内の保管倉庫で管理される。

なお、本発明の使途は、原子力発電施設から発生する放射性物質により汚染された物に限るものではなく、放射性物質を取り扱う施設に於いて発生する配管の廃棄処理に適用させても勿論よい。また、直管だけに限らず、曲がり管および円筒断面の変形した管にも対応できる。

本発明の実施例に係わる薄肉管の外周研磨装置である。同上、薄肉管の縦切り装置の全体構造を示す斜視図である。同上、縦切り部位を拡大した斜視図である。同上、縦切り部位を拡大した正面図である。同上、縦切り部位の断面図である。同上、縦切り部位断面の模式図である。同上、縦切り後工程を拡大した斜視図である。

符号の説明

Ａ内刃
Ｂ揺動軸
Ｃ回転軸
Ｄ往復揺動
Ｅ肉厚部
Ｆ動刃エッジ
Ｇ固定刃エッジ
Ｔ幅
Ｘ研掃材
Ｙ空気
１管
２動刃
３固定刃
４底部
５開口
６開口端部
２０研掃装置
２１研掃タンク
２２供給ホース
２３カバーガイド
２４吸引ホース
２５回収機
２６サイクロンセパレータ
２７回収タンク
２８バグフィルタ
２９排気管
３０送り装置
３１架台
３２送りローラ
３３ガイド
３４カムローラ
３５突起
３６バネ
４０切断装置
４１切断機
４２送りローラ
４３ガイド
４４ゲート
５０プレス装置
５１拡開ロール
５２Ｖロール
５３ロール
５４加圧ロール
６０ＨＥＰＡフィルター

Claims

低レベル放射能量の薄肉管の廃棄物処理であって、
前記薄肉管の外周面及び内周面を除染処理した後、
処理された前記薄肉管の放射能量を測定し、
この測定結果に基づいて放射能量のレベル毎に分別し、
次いで、一定の放射能量のレベル以上の管を前記除染処理する工程へ戻し、
或いは、一定の放射能量のレベル以下の前記薄肉管を次の工程へ流して円周方向一位置で縦切りするとともに、
この縦切りされた前記薄肉管を拡開して平板材に加圧成形した後、
この平板材の放射能量を測定し、
この測定結果に基づいて放射能量のレベル毎に分別し、
次いで、一定の放射能量のレベル以上の管を前記除染処理する工程へ戻し、
或いは、一定の放射能量のレベル以下の前記平板材を収納することを特徴とする薄肉管の放射性廃棄物処理方法。