JP4764498B2 - 蒸気発生器の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器を解体処理する蒸気発生器の処理方法に関するものである。

加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器には、Ｕ字形に曲げられ、端部が管板に固定されている多数の伝熱管で構成された伝熱管群と、その周囲を覆うとともに伝熱管群の周囲に水を供給する下部胴部と、伝熱管群の上方で蒸気を取り出し下流側の、たとえば、蒸気タービンに供給する上部胴部とが備えられている。
原子炉から加圧された高温の冷却材が伝熱管内部を流れ、伝熱管を加熱する。別途下部胴の内部に供給された水は伝熱管の外側表面と接触して、加熱され、蒸発しながら伝熱管に沿って上方に流れ、蒸気発生器の上部において蒸気の形になって現われる。

蒸気発生器は、必要に応じて新しいものと交換される。古い蒸気発生器は、水室および伝熱管の内部を原子炉からの冷却材が通過するので、水室および伝熱管は放射能を含んでいる。このような蒸気発生器は放射性廃棄物として、原子力発電所構内の保管庫にそのままの形で保管されている（たとえば、特許文献１参照）のが、現状である。

蒸気発生器は、たとえば、外径４．５ｍ、長さ（高さ）２１ｍ、重量３００ｔと大型であるので、原子力発電所構内の保管庫にそのままの形で保管するものでは大型の保管庫が必要となる。また、今後保管する蒸気発生器の個数が増えることが想定されるので、一層大型の保管庫を用意することが必要となるが、その場所を確保することが困難となる。

このため、蒸気発生器を解体し、放射性廃棄物の容積を低減させ、処分することが検討されている。この場合、放射能を含む伝熱管および水室の処分が重要となる。
たとえば、特許文献２に示されるように、伝熱管を押し潰し、所定長さに切断して放射性廃棄物としての保管スペースを減少させるものが提案されている。
これは、伝熱管群が胴部の内部に位置させられた状態で、伝熱管が管板に近接した部分で切断される。上部胴の先端部分を開口し、開口部に圧延ロール装置およびプレス装置を設置する。引抜き装置によって伝熱管を一本引き抜き、圧延ロール装置によって予備圧縮し、次いで、プレス装置によって押し潰す。押し潰された伝熱管は切断装置によって所定長さに切断され、保管箱に保管される。

また、蒸気発生器を横置きした状態で解体し、露出した伝熱管を切断抵抗の少ない砥石によって切断し、所定長さのパイプ状として保管容量を減少させることも考えられている。この場合、作業員が接近できるように伝熱管の内部は必要に応じ除染（あるいは、所定年数保管）され、放射能が許容範囲に入るようにされている。

特開平８−４３５７７号公報（段落［０００４］） 特表平１１−５１４５８８号公報

ところで、伝熱管は１基の蒸気発生器に数千本備えられ、かつ、高強度の材料で形成されている。
特許文献２に示されるものは、伝熱管を押し潰すための圧延ロール装置およびプレス装置が大型のものが必要になり、高価でかつ広いスペースが必要となる。また、変形し難い伝熱管を押し潰すので、その作業時間が多くなり、作業コストが高価となる。
さらに、伝熱管群が胴部の内部に位置させられた状態で作業が行われるので、伝熱管を管板から切り離す切断作業および引抜き装置による引き抜き作業が難しい。これらについて具体的な手段が示されていないので、実施は困難と考えられる。
砥石切断の場合には、切断に伴う砥石の磨耗が不可避であり、本数の多さおよび高強度の材料であることから多数の砥石を必要とする。この砥石の交換時間が多くなるので、作業コストが高価となる。また、切断された伝熱管の確実で、かつ、処理し易い回収が求められる。

本発明は、このような事情に鑑み、作業時間を短縮でき、かつ、切断された伝熱管を確実に、かつ、処理し易いように回収できる伝熱管切断工程を有する蒸気発生器の処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様は、長手方向に間隔をあけて配置された複数の管支持板によって支持された多数の伝熱管を有する加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器を横置きした状態で解体処理する蒸気発生器の処理方法であって、隣り合う前記管支持板間に位置する前記各伝熱管が、露出された状態で少なくとも両側の前記管支持板の近傍位置でレーザ切断される伝熱管切断工程を備え、該伝熱管切断工程は上下方向に並ぶ前記伝熱管に対して最も下方に位置する前記伝熱管が切断される蒸気発生器の処理方法である。

本態様によると、隣り合う管支持板間に位置する各伝熱管は、露出された状態でレーザ光によって両側の管支持板の近傍位置でレーザ切断される。切断された各伝熱管は自重で下方に落下する。このように消耗品の交換頻度の少ないレーザ切断を用いているので、切断作業中の消耗品の交換時間が減少し、切断作業時間を短縮できる。
伝熱管切断工程では上下方向に並ぶ伝熱管に対して最も下方に位置する伝熱管が切断されるので、切断される伝熱管の下方には落下を邪魔する伝熱管が存在しないことになる。このように、下方に落下を邪魔する伝熱管が存在しないので、切断された伝熱管を下方へ確実に落下させることができる。

上記態様では、前記伝熱管切断工程における前記管支持板の近傍位置でのレーザ切断は、レーザヘッドの前記管支持板側端部よりも前記管支持板側で切断されることが好ましい。

管支持板側に切り残される伝熱管（以下、切株という。）の先端位置とレーザヘッドとの干渉を避けるために、レーザヘッドが中心部側の伝熱管を切断するごとに管支持板から離れる方向に移動させると、蒸気発生器の伝熱管のようにレーザヘッド進行方向に多数存在する伝熱管を切断する場合、両側のレーザヘッドが接触し、切断できなくなる恐れがある。また、切株が長くなると、当該伝熱管の上方に位置する伝熱管が切断された場合、切断された伝熱管が切株に邪魔されて落下を阻止される、あるいは、予定範囲外に落下し、回収作業が必要になる等の恐れがある。
本態様では、管支持板の近傍位置でのレーザ切断は、レーザヘッドの管支持板側端部よりも管支持板側で切断されるので、管支持板側に切り残される伝熱管の先端位置は、レーザヘッドの進行を妨げることがない。
これにより、上述の不具合を解消でき、確実に伝熱管を所定長さに切断でき、下方へ落下させることができる。
なお、管支持板の近傍位置でのレーザ切断位置をレーザヘッドの管支持板側端部よりも管支持板側とするには、たとえば、レーザヘッドをレーザ光照射側が管支持板側に位置するように傾斜させてもよいし、レーザ光学系を工夫してレーザ光の光軸を管支持板側に向くように変位させるようにしてもよい。

上記態様では、前記伝熱管切断工程は、並行して複数箇所で行われることが好ましい。

このように、伝熱管切断工程は、並行して複数箇所で行われるので、切断作業時間を短縮できる。言い換えると、切断作業を効率的に行うことができる。
この場合、下側の伝熱管から切断することおよび切断した伝熱管を下方へ落下させることを勘案すると、両側部の２箇所から伝熱管切断工程を行うことが好ましい。

上記態様では、前記伝熱管切断工程では、切断される前記伝熱管の下方に配置された収納容器に切断された前記伝熱管を収納する構成とすることが好ましい。

伝熱管切断工程で切断された伝熱管は確実に下方へ落下するので、切断される伝熱管の下方に配置された収納容器に収納することができる。収納容器を保管用に用いると、保管容器への収納作業を省くことができるので、作業時間を一層短縮できる。

上記構成では、前記収納容器を振動させて収納された前記伝熱管を整列させる構成とすることが好ましい。

このようにすると、収納容器への収納効率を向上させることができるので、収納容積を減少でき、減容率を向上させることができる。

上記構成では、前記収納容器に所定量の切断された前記伝熱管が収容されたことを表示することが好ましい。

収納容器に所定量の伝熱管が収容されるとそれが表示されるようにすれば、作業員は切断作業を中断して収納容器を新しいものに交換する。なお、所定量は、収納された伝熱管の本数であってもよいし、全体の重量であってもよい。
このように、収納容器の交換時期が容易に判断できるので、収納容器に所定量の伝熱管を収納することができる。
なお、表示は、音声表示であってもよいし、視覚表示であってもよいし、触覚表示であってもよい。

上記態様における前記伝熱管切断工程では、前記伝熱管は前記管支持板の近傍位置でレーザ切断される前に前記管支持板間の中間位置で少なくとも１箇所レーザ切断されることが好ましい。

このように、伝熱管は、管支持板間の中間位置でレーザ切断された後で、両側の管支持板の近傍位置でレーザ切断されるので、切断された伝熱管の長さは、管支持板の近傍位置でのみ切断されるものに比べて短くすることができる。これにより、切断された伝熱管の収納容器への収納効率を向上させることができ、伝熱管の収納容積を減少できるので、減容率を向上させることができる。
たとえば、管支持板間の中間位置で１箇所レーザ切断された後で、両側の管支持板の近傍位置でレーザ切断されると、隣り合う管支持板間の伝熱管は２個に分割して切断されることになる。
また、管支持板間の中間位置で２箇所レーザ切断された後で、両側の管支持板の近傍位置でレーザ切断されると、隣り合う管支持板間の伝熱管は３個に分割して切断されることになる。この場合、最初に切断される中間位置の伝熱管の長さは、下方に位置する両切株間の間隔よりも小さいので、切株に影響されることなく確実に下方に落下させることができる。次に切断される両側の伝熱管は、長さが小さくなるので、確実に下方に落下させることができる。

上記態様では、前記伝熱管切断工程において、両側が切断される前記伝熱管は軸線に沿う長さが上側から下側に向けて順次長くなるように傾斜切断される構成とすることが好ましい。

このようにすると、落下し易くなるので、切断された伝熱管を確実に下方に落下させることができる。
なお、傾斜切断の傾斜は直線状に形成されてもよいし、曲線状に形成されてもよい。

上記構成では、前記傾斜切断は、下側に向かうほど切断幅が大きくなるように行われることが好ましい。

このようにすると、一層落下し易くなるので、切断された伝熱管を確実に下方に落下させることができる。

上記態様では、前記伝熱管の切断部の切断幅は、前記レーザヘッド側が広く、前記レーザヘッドと反対側が狭くされていることが好ましい。

このようにすると、伝熱管のレーザヘッド側を切断するときに発生するドロス、スパッタを伝熱管の内面に付着させることができる。伝熱管のレーザヘッドと反対側の切断幅が狭いので、発生するドロス、スパッタは少なくできる。これらにより、切断時に発生するドロス、スパッタが飛散することの影響を抑制することができる。たとえば、隣り合う伝熱管と接合され、切断した伝熱管が落下しない等の恐れを抑制できる。

本発明によれば、消耗品の交換頻度の少ないレーザ切断を用いているので、切断作業中の消耗品の交換時間が減少し、切断作業時間を短縮できる。
伝熱管切断工程では上下方向に並ぶ伝熱管に対して最も下方に位置する伝熱管が切断されるので、切断された伝熱管を下方へ確実に落下させることができる。

本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法で処理される加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器の概略構成を示す縦断面図である。 図１の蒸気発生器の伝熱管群の部分横断面である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の一工程を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の一工程を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の一工程を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の一工程を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器のレーザヘッドによる切断手順を示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法に用いる収納容器の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法に用いる収納容器の平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の一工程を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法に用いるレーザヘッドのビーム形成状況を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管の切断形態を示す正面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管の切断形態を示す正面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管の切断形態を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 図１９および図２０で切断された伝熱管の形態を示す正面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法の伝熱管切断工程の切断状況を示す平面図である。 図２２および図２３で切断された伝熱管の形態を示す正面図である。

以下に、本発明にかかる蒸気発生器の処理方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態にかかる蒸気発生器の処理方法で処理される加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器１の概略構成が示されている。図２は、蒸気発生器１の伝熱管群の部分横断面である。

蒸気発生器１には、略円筒形状の下部胴３と、略円筒形状の上部胴５と、下部胴３および上部胴５とを接続する略円錐台形状の円錐胴７と、下部胴３の下部に取り付けられた水室９と、上部胴５の上部開口部を覆う上部鏡１１とが備えられている。
下部胴３、上部胴５、円錐胴７および上部鏡１１は、厚さがたとえば１００ｍｍ程度の強度の高い鋼材で形成されており、放射能を遮蔽する機能を有している。
水室９の内部は、原子炉からの１次冷却材が導入されるホット側水室１９と、熱交換され冷やされた１次冷却材を原子炉へ向けて送り出すコールド側水室２１とに二分されている。

下部胴３の内部には、水室９の上部開口部を覆うように取り付けられている管板１３と、Ｕ字形に曲げられた管である多数の伝熱管１５と、全ての伝熱管１５を覆うように取り付けられている管群外筒１７とが備えられている。管群外筒１７は、厚さがたとえば１０ｍｍ程度の強度の高い鋼材で形成されている。
各伝熱管１５の両端部は管板１３にそれを貫通するように固定されている。伝熱管１５は、管板１３から上方に向けて延在し、自由端である曲部２３は、円錐胴７に位置している。
伝熱管１５の両端部の管板１１への取付位置は、一方がホット側水室１９に連通し、他方がコールド側水室２１に連通する位置とされている。

伝熱管１５は、図２に示されるように相互に平行な面に沿って配列されている。各面内では、伝熱管１５は曲部２３の曲率半径が内側から外側に向かって順次大きくなるように配列されている。
多数、たとえば、３３８８本の伝熱管１５は、全体として伝熱管群２５を形成している。伝熱管群２５は、略円筒形状の直管部分の上部に略半球形状を曲部２３が存在する形状をしている。

伝熱管１５の直管部分は、上下方向に間隔を空けて複数設けられた管支持板２７によって支持されている。
略半球形状に形成された曲部２３の集合体には、伝熱管１５の振動を防止する振止金具２９が取り付けられている。
振止金具２９は、伝熱管１５で構成された平面間に挿入され、隣り合う平面を構成する伝熱管１５に接触するように取り付けられている。

上部胴５の内部には、給水リング３１と、気水分離器３３と、湿分分離器３５と、蒸気室３７と、が備えられている。
給水リング３１は、上部胴５の下部に、リング状に設けられた配管であり、給水入口ノズルを通って送られる２次冷却系の水を管群外筒１７の外側に供給する機能を有する。
気水分離器３３は、下部胴３から送られる水混じりの蒸気を蒸気と水に粗分離するものである。気水分離器３３で分離された水は、給水ラインに戻される。
気水分離器３３で粗分離された蒸気は湿分分離器３５に導入され、蒸気中に含まれる湿分を分離される。
湿分を分離された蒸気は、蒸気室３７から蒸気出口ノズル４１を通って２次系のタービンに送られる。

図３〜図６および図１２は、本実施形態における蒸気発生器の処理方法の工程の一部を示すとともにこの処理方法を実施する処理設備４３の概略構成を示している。

処理設備４３には、横置きされた蒸気発生器１の全体を覆う外側グリーンハウス４５と、伝熱管１５の切断を行う切断装置４７と、切断装置４７の外側を走行する門型クレーン４９と、外側グリーンハウス４５の内側に移動可能に設置される蒸気発生器１の一部を覆うレーザ防護ハウス５１と、が備えられている。

外側グリーンハウス４５の天井部には、開閉可能な開口部が設けられている。この開口部を通って天井クレーンの荷役フック５３が外側グリーンハウス４５の内部に入り込むようにされている。
外側グリーンハウス４５およびレーザ防護ハウス５１には、図示を省略しているが切断作業時に発生するヒューム、ダスト等を吸引して回収する回収ダクトが備えられている。
支持架台５５によって床に横置きされた蒸気発生器１を覆うよう、外側グリーンハウス４５は設置される。

切断装置４７には、蒸気発生器１の両側に、その軸線方向Lに延在するように設置されたレール５７に沿って走行するフレーム部５９と、レーザ光を照射して切断を行うレーザヘッド６１とが備えられている。
フレーム部５９は、型鋼によって門型に形成されており、その両側の下部に車輪が取り付けられている。

レーザヘッド６１は、フレーム部５９の両側の内側に軸線方向に間隔をあけてそれぞれ２台設置されている。各レーザヘッド６１は、軸線方向L、上下方向Hおよび幅方向Ｂに移動できるように取り付けられている。
レーザヘッド６１は、水平面内で揺動可能とされている。

フレーム部５９には、図示を省略しているが、管支持板２７までの距離を計測する計測器が設置されている。この計測器で管支持板２７までの距離を円周複数ヶ所で計測し、フレーム部５９を管支持板２７に平行となるように位置決めする。
また、フレーム部５９には、図示を省略しているが、レーザヘッド６１から伝熱管１５までの距離を計測する計測器が設置されている。この計測器で伝熱管１５までの距離を計測し、レーザヘッド６１と伝熱管１５との位置決めを行う。
これらの計測器は、接触式、非接触式を問わず、公知の構造のものが用いられる。

本実施形態における蒸気発生器の処理方法では、まず、図３に示されるように蒸気発生器１が、支持架台５５によって横置きされた状態とされる。このとき、蒸気発生器１は、ホット側水室１９とコールド側水室２１とが幅方向Bに隣り合うようにされている。
次いで、外側グリーンハウス４５を設置する。レーザ防護ハウス５１が水室９を覆う位置に移動される。
この状態で、ホット側水室１９およびコールド側水室２１の除染作業、たとえば、ブラスト除染を実施する。その後、伝熱管１５の内部の除染作業、たとえば、ブラスト除染を実施する。

次いで、上部胴５を内部部材とともに円錐胴７から切り離し、天井クレーンの荷役フック５３を用いて外側グリーンハウス４５から外部に搬出する。
所定の場所に搬送された上部胴５部は、上部鏡１１および上部胴５が所定の大きさにガス切断されつつ取り外される。さらに給水リング３１、気水分離器３３および湿分分離器３５等が取り外され、別途用意された解体場所に搬送され、解体される。
こうして、解体されたものは、必要に応じて除染され、クリアランス装置で検査した後、指定場所に搬出される。

蒸気発生器１では、円錐胴７がリング状にガス切断され、荷役フック５３を用いて天井クレーンによって取り外される。取り外された円錐胴７は別途用意された場所で細かく裁断され、保管容器に入れられ仮置きされる。

次いで、下部胴３および管群外筒１７がそれぞれ所定の大きさにガス切断され、荷役フック５３を用いて天井クレーンによって取り外される。
これにより、伝熱管群２５が露出されることになる。このとき、図４に示されるように支持架台５５によって支持される必要がある範囲の下部胴３および管群外筒１７は、切断されず残されている。

次いで、伝熱管１５の切断工程に入る。切断準備作業として切断装置４７用のレールを敷設する。レーザ防護ハウス５１を切断される部分を覆う位置に移動させる。切断された伝熱管１５が落下する範囲をカバーするように収納容器６３が設置される。
次いで、切断装置４７を伝熱管１５の曲部２３に対応する位置に移動させる。このとき、図示しない計測器によって管支持板２７までの距離を円周複数ヶ所で計測し、フレーム部５９を管支持板２７に平行となるように位置決めする。
管支持板２７から離れる側のレーザヘッド６１は、切断方向が曲部２３の中心を向くように設定される。

この状態で、後述する直管部分と同様に、たとえば、上下方向Ｈに並ぶ伝熱管１５の外側の列から順次内側の列に向かい、各列では下側の伝熱管１５から順次上側の伝熱管１５に向かいレーザヘッド６１から照射されるレーザ光によってレーザ切断する。

切断された各伝熱管１５の曲部２３は自重で下方に落下する。このように消耗品の交換頻度の少ないレーザ切断を用いているので、切断作業中の消耗品の交換時間が減少し、切断作業時間を短縮できる。
また、上下方向Ｈに並ぶ伝熱管１５に対して常に最も下方に位置する伝熱管１５が切断されるので、切断された伝熱管１５の下方には落下を邪魔する伝熱管１５が存在しないことになる。このように、下方に落下を邪魔する伝熱管１５が存在しないので、切断された伝熱管１５を下方へ確実に落下させることができる。

曲部２３の切断作業が終了すると、直管部分の伝熱管１５の切断作業に入る。切断された伝熱管１５が落下する範囲をカバーするように収納容器６３が設置される。
収納容器６３は、図１０および図１１に示されるように、上方が開放された略直方体形状をし、上方の開放部分には蓋６４で覆われている。蓋６４は、幅方向Ｂ中心位置に軸方向に延在する開口部６６が設けられ、開口部６６が幅方向Ｂ両端部よりも下方に位置するように傾斜されている。開口部６６は、切断される伝熱管１５の長さおよび幅よりも十分大きくされている。
収納容器６３は、たとえば、パーツフィーダ等の振動体６８の上に設置されている。なお、振動体６８を用いないようにしてもよい。

また、収納容器６３には、収納された伝熱管１５の重量を測定する測定器が備えられている。収納された伝熱管１５の重量が所定量に達すると、アラームを鳴らすようにされている。なお、収納される伝熱管１５の本数をカウントする測定器を備え、本数が所定本数に達するとアラームを鳴らすようにしてもよい。
また、アラームは作業員に収納容器６３の交換時期を知らせるものであるので、アラームのような音声表示に限定されるものではない。たとえば、光を発生させたり、ディスプレイに表示させたりするような視覚的表示であってもよいし、触覚を利用した表示であってもよい。

次いで、図５に示されるように切断装置４７を先端側の一対の管支持板２７の間に移動させる。このとき、図示しない計測器によって管支持板２７までの距離を円周複数ヶ所で計測し、フレーム部５９を管支持板２７に平行となるように位置決めする。
門型クレーン４９を移動させ、図５に示されるように先端側の管支持板２７を荷役フックによって吊り上げて、支持する。

図７は、切断状況を示す平面図である。図８は、レーザヘッド６１による切断手順を示す側面図である。
レーザヘッド６１は、図７および図８に示されるように水平面内で揺動され、レーザ光照射側が管支持板２７側に位置するように傾斜させられている。これにより、レーザビーム６５が集光される切断点Ｓは、レーザヘッド６１の管支持板２７側端部よりも管支持板２７側に位置させられている。
レーザヘッド６１は、蒸気発生器１の両側にそれぞれ２台設置されているので、切断作業は図８に示されるように、伝熱管群２５の両側から行われる。
両側のレーザヘッド６１による切断動作は同じであるので、ここでは片側における切断動作について説明する。

切断作業は、上下方向Ｈに並ぶ伝熱管１５の外側の列から順次内側の列に向かい行われる。各列における切断作業は下側の伝熱管１５から順次上側の伝熱管１５に向かい行われる。
レーザヘッド６１は、最も外側の伝熱管１５の上下方向Ｈに並ぶ列の最下端の伝熱管１５を切断する位置ａに位置される。このとき、図示しない計測器によってレーザヘッド６１から対象となる伝熱管１５までの距離を計測し、レーザヘッド６１の位置決めを行う。
レーザヘッド６１から照射されるレーザ光によってレーザ切断する。このとき、スタンドオフ距離（レーザヘッド６１の先端と非切断位置との距離）が一定になるように倣い制御するようにしてもよい。

最下端の伝熱管１５が切断されると、レーザヘッド６１を上に移動させて下から２番目の伝熱管１５を同様に切断し、これを繰り返して最上端の伝熱管１５まで切断する（位置ｂ）。両側が切断された伝熱管１５は自重で下方に落下し、蓋６４に当たり、蓋６４の傾斜によって開口部６６に案内される。開口部６６から収納容器６３内に落下し、収納される。
次いで、レーザヘッド６１を下方に移動するとともに幅方向Ｂ内側に移動させ、ひとつ内側の列の最下端の伝熱管１５を切断できる位置ｃに位置させる。
この列の最下端の伝熱管１５が切断されると、レーザヘッド６１を上に移動させて下から２番目の伝熱管１５を同様に切断し、これを繰り返して最上端の伝熱管１５まで切断する（位置ｄ）。

これを中心部まで繰り返して行うことで、当該場所での切断作業が終了する。
このように、切断作業が両側から並行して行われるので、切断作業時間を短縮できる。言い換えると、切断作業を効率的に行うことができる。

なお、本実施形態の伝熱管１５の切断工程では、伝熱管群２５の両側から上下方向に並ぶ伝熱管１５の列毎に切断作業を行い、これを中心部まで繰り返しているが、これに限定されるものではない。
たとえば、伝熱管群２５の最下方に位置する水平方向に並ぶ伝熱管１５の列を両側から中心部まで、あるいは片側から反対側端部まで、レーザ切断を行い、これを上方へ向かい繰り返して行うようにしてもよい。言い換えれば、水平方向に並ぶ複数の伝熱管１５をレーザ切断し、それを上方に向けて繰り返すようにしてもよい。この場合も、切断される伝熱管１５は、上下方向に並ぶ伝熱管１５に対して最も下方に位置する伝熱管１５となっている。
また、列状に配置された伝熱管１５を列単位で切断するのではなく、上方あるいは水平方向に列の一部を形成する１または複数の伝熱管１５を切断し、それを繰り返すようにしてもよい。この場合も、切断される伝熱管１５は、上下方向に並ぶ伝熱管１５に対して最も下方に位置する伝熱管１５となるようにする。

全ての伝熱管１５が切断されると、先端側の管支持板２７は図６に示されるように門型クレーン４９に保持された状態となる。
この管支持板２７は、別の場所に搬送されて、複数個に分割するように切断される。また、切断装置４７のレーザヘッド６１を用いて複数個に分割するように切断される。

次いで、次の区間の伝熱管１５の切断工程に入り、前記工程が繰り返される。伝熱管１５の長さが減少するのに伴い、支持架台５５で支持される範囲が少なくてよくなるので、順次取り外される。それに伴い、下部胴３および管群外筒１７も順次切断され、取り外される。図１２に示されるように最後の伝熱管１５の切断が行われる際には水室９が支持架台５５によって支持されている状態となる。最後の伝熱管１５の切断が完了すると、放射性廃棄物である水室９は、伝熱管１５切断部にカバーが溶接され、保管庫に移送され、保管される。

このとき、切断される伝熱管１５の本数が多いので、途中で収納容器６３に収納できる限界の重量に達する。本実施形態では、収納容器６３に収納された伝熱管１５の重量が所定量になると、アラームが鳴らされる。アラームが鳴ると、作業員は切断作業を中断して収納容器６３を新しいものに交換する。
このように、収納容器６３の交換時期が容易に判断できるので、収納容器６３に所定量の伝熱管１５を収納することができる。
また、所定のタイミングで振動体６８を作動されると、収納容器６３が揺さぶられるので、収納された伝熱管１５を整列させることができる。
このようにすると、伝熱管１５の収納容器６３への収納効率を向上させることができるので、収納容積を減少でき、減容率を向上させることができる。

隣り合う管支持板２７間に位置する各伝熱管１５は、露出された状態でレーザ光によって両側の管支持板２７の近傍位置でレーザ切断される。切断された各伝熱管１５は自重で下方に落下する。
このように消耗品の交換頻度の少ないレーザ切断を用いているので、切断作業中の消耗品の交換時間が減少し、切断作業時間を短縮できる。
上下方向に並ぶ伝熱管１５に対して常に最も下方に位置する伝熱管１５が切断されるので、切断される伝熱管１５の下方には落下を邪魔する伝熱管１５が存在しない。
このように、下方に落下を邪魔する伝熱管１５が存在しないので、切断された伝熱管１５を下方へ確実に落下させることができる。

レーザヘッド６１の管支持板２７側端部位置が切断点Ｓよりも管支持板２７側に位置していると、管支持板２７側に切り残される伝熱管１５（以下、切株６９という）の先端位置とレーザヘッド６１との干渉を避けるために、レーザヘッド６１が管支持板から離れる方向に移動させる必要がある。蒸気発生器１の伝熱管１５のようにレーザヘッド６１進行方向に多数存在する伝熱管１５を切断する場合、両側のレーザヘッド６１が接触し、切断できなくなる恐れがある。また、切株６９が長くなると、当該伝熱管１５の上方に位置する伝熱管１５が切断された場合、切断された伝熱管１５が切株６９に邪魔されて落下を阻止される、あるいは、予定範囲外に落下し、回収作業が必要になる等の恐れがある。

本実施形態では、レーザビーム６５が集光される切断点Ｓは、レーザヘッド６１の管支持板２７側端部よりも管支持板２７側に位置させられているので、切株６９の先端位置はレーザヘッド６１の進行を妨げることがない。
図９に示されるように切断作業が内側に進んだ場合でも、切株６９の先端位置を結ぶ切断位置６７を一定位置に維持することができるので、上述の不具合を解消でき、確実に伝熱管１５を所定長さに切断でき、下方へ落下させることができる。

本実施形態においては、レーザヘッド６１をレーザ光照射側が管支持板２７側に位置するように水平面内で傾斜させて管支持板２７の近傍位置でのレーザ切断位置６７をレーザヘッド６１の管支持板２７側端部よりも管支持板２７側としているが、これに限定されない。
たとえば、図１３〜図１５に示されるように、レーザ光学系７１を工夫してレーザビーム６５の光軸が管支持板２７側に向くようにしてもよい。
このようにしても、上述と同様な作用・効果を奏する。なお、レーザヘッド６１を水平面内で揺動させることが不要となるので、レーザヘッド６１の機械的構造を簡素化できる。

本実施形態では、伝熱管１５は上下方向の切断位置が軸方向に関して略一定になるように切断されているが、図１６に示されるように両側が切断される伝熱管１５は軸線に沿う長さが上側から下側に向けて順次長くなるように傾斜切断されるようにしてもよい。
このようにすると、切断された伝熱管１５が落下し易くなるので、切断された伝熱管１５を確実に下方に落下させることができる。
なお、傾斜切断の傾斜面７３は図１６に示されるように上下方向に直線状に形成されてもよいし、あるいは、曲線状に形成されてもよい。

このとき、図１７に示されるように、傾斜切断は、下側に向かうほど切断幅が大きくなるようにされてもよい。
このようにすると、一層落下し易くなるので、切断された伝熱管１５を確実に下方に落下させることができる。

本実施形態では、伝熱管１５の切断部の切断幅は略均一になるようにされているが、たとえば、図１８に示されるように切断部７５の切断幅はレーザヘッド６１側が広く、レーザヘッド６１と反対側が狭くされていてもよい。
このようにすると、伝熱管１５のレーザヘッド６１側を切断するときに発生するドロス、スパッタ７７は伝熱管１５の内面に付着して付着層７９が形成され伝熱管１５から外側に飛び出す量を減少させられる。
また、伝熱管１５のレーザヘッド６１と反対側の切断幅が狭いので、こちら側で発生するドロス、スパッタ７７は少なくできる。
これらにより、切断時に発生するドロス、スパッタ７７が飛散することの影響を抑制することができる。たとえば、狭い間隔で配置されている隣り合う伝熱管１５がドロス、スパッタ７７によって接合され、切断された伝熱管１５が落下しない等の恐れを抑制できる。

本実施形態では、伝熱管１５は、両側の管支持板２７の近傍位置で切断され、当該範囲で切断された伝熱管１５は１本とされているが、これに限定されるものではない。
たとえば、図１９〜図２１に示されるように伝熱管１５は両側の管支持板２７の近傍位置でレーザ切断される前に管支持板２７間の中間位置で２箇所レーザ切断されるようにしてもよい。
管支持板２７間の伝熱管１５は、まず、図１９に示されるように中間位置で２箇所レーザ切断されるので、伝熱管１５ａが切断分離され下方に落下する。次いで、図２０に示されるように両側の管支持板２７の近傍位置で切断されるので、伝熱管１５ｂ，１５ｃが切断分離され下方に落下する。

このようにして切断された伝熱管１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、隣り合う管支持板２７間の伝熱管１５が３本に分割して切断されるので、切断された伝熱管１５ａ，１５ｂ，１５ｃの長さは、１本に切断されるものに比べて短くなる。このように、収納される伝熱管１５ａ，１５ｂ，１５ｃの長さが短くなると、収納容器６３への収納効率を向上させることができる。これにより、伝熱管１５ａ，１５ｂ，１５ｃの収納容積を減少できるので、減容率を向上させることができる。

最初に切断される伝熱管１５ａの長さは、下方に位置する両側の切株６９間の間隔よりも小さいので、切株６９に影響されることなく確実に下方に落下させることができる。次に切断される両側の伝熱管１５ｂ，１５ｃは、長さが小さくなるので、確実に下方に落下させることができる。
伝熱管１５ａの切断にあたり、図１６あるいは図１７に示される切断を行うと、より一層落下させ易くなるので、効果的である。

この場合、中間位置におけるレーザ切断を行うために専用のレーザヘッドを別途設置してもよいし、レーザヘッド６１を用いるようにしてもよい。

また、図２２〜図２４に示されるように、伝熱管１５は両側の管支持板２７の近傍位置でレーザ切断される前に管支持板２７間の中間位置で１箇所レーザ切断されるようにしてもよい。
管支持板２７間の伝熱管１５は、まず、図２２に示されるように中間位置で１箇所レーザ切断される。このとき、切断位置の両側の伝熱管１５はそれぞれ管支持板２７に支持されているので、その位置に留まる。次いで、図２３に示されるように両側の管支持板２７の近傍位置で切断されるので、伝熱管１５ｄ，１５ｅが切断分離され下方に落下する。

このようにして切断された伝熱管１５ｄ，１５ｅは、隣り合う管支持板２７間の伝熱管１５が２本に分割して切断されるので、切断された伝熱管１５ｄ，１５ｅの長さは、１本に切断されるものに比べて短くなる。このように、収納される伝熱管１５ｄ，１５ｅの長さが短くなると、収納容器６３への収納効率を向上させることができる。これにより、伝熱管１５ｄ，１５ｅの収納容積を減少できるので、減容率を向上させることができる。
また、伝熱管１５ｄ，１５ｅの長さは下方に位置する両側の切株６９間の間隔よりも小さいので、切株６９に影響されることなく確実に下方に落下させることができる。

この場合、中間位置におけるレーザ切断を行うために専用のレーザヘッドを別途設置してもよいし、レーザヘッド６１を用いるようにしてもよい。

なお、本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行ってもよい。

１ 蒸気発生器
１５ 伝熱管
２７ 管支持板
６３ 収納容器
６９ 切株

Claims (10)

1. 長手方向に間隔をあけて配置された複数の管支持板によって支持された多数の伝熱管を有する加圧水型原子力発電プラントの蒸気発生器を横置きした状態で解体処理する蒸気発生器の処理方法であって、
   隣り合う前記管支持板間に位置する前記各伝熱管が、露出された状態で少なくとも両側の前記管支持板の近傍位置でレーザ切断される伝熱管切断工程を備え、
   該伝熱管切断工程は上下方向に並ぶ前記伝熱管に対して最も下方に位置する前記伝熱管が切断されることを特徴とする蒸気発生器の処理方法。
2. 前記伝熱管切断工程における前記管支持板の近傍位置でのレーザ切断は、レーザヘッドの前記管支持板側端部よりも前記管支持板側で切断されることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器の処理方法。
3. 前記伝熱管切断工程は、並行して複数箇所で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気発生器の処理方法。
4. 前記伝熱管切断工程では、切断される前記伝熱管の下方に配置された収納容器に切断された前記伝熱管を収納することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸気発生器の処理方法。
5. 前記収納容器を振動させて収納された前記伝熱管を整列させることを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生器の処理方法。
6. 前記収納容器に所定量の切断された前記伝熱管が収容されたことを表示することを特徴とする請求項４または５に記載の蒸気発生器の処理方法。
7. 前記伝熱管切断工程では、前記伝熱管は前記管支持板の近傍位置でレーザ切断される前に前記管支持板間の中間位置で少なくとも１箇所レーザ切断されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の蒸気発生器の処理方法。
8. 前記伝熱管切断工程において、両側が切断される前記伝熱管は軸線に沿う長さが上側から下側に向けて順次長くなるように傾斜切断されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の蒸気発生器の処理方法。
9. 前記傾斜切断は、下側に向かうほど切断幅が大きくなるように行われることを特徴とする請求項８に記載の蒸気発生器の処理方法。
10. 前記伝熱管の切断部の切断幅は、前記レーザヘッド側が広く、前記レーザヘッドと反対側が狭くされていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の蒸気発生器の処理方法。
    

Images