JP5075593B2 - 放射性廃棄物切断装置、及び、放射性廃棄物切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射性廃棄物の減容（容積減少）のために、放射性廃棄物を切断する装置、及び、放射性廃棄物を切断する方法に関する。

従来から、原子力発電所等で発生する、使用済み制御棒（実施形態中の図３参照）や使用済み燃料チャンネルボックス（同じく図４参照）などの放射性廃棄物は、極めて放射能レベルが高いことから、通常、水中（プール内）で保管される。ところが、使用済み制御棒は、長尺で、且つ、断面が十字形状であり、また、使用済みチャンネルボックスは、長尺の箱形形状（四角筒状）であるため、このような形状のままで保管したのでは保管効率が悪い。そこで、保管効率を高めるために、使用済み制御棒や使用済み燃料チャンネルボックスを切断して減容することが一般的に行われている。

例えば、図３の使用済み制御棒に関しては、横方向（長さ方向と直交する方向）に切断して下端部の速度リミッタ部３ｂを分離した後、残った上部の十字形状の本体部３ａをその十字状の中心部において縦方向（長さ方向）に切断することによって、２つの断面Ｌ字形状のＬ字形片に分離する。また、図４の使用済みチャンネルボックスに関しては、四角筒の対角位置にある２つの角部において縦方向に切断することによって、２つの断面Ｌ字形状のＬ字形片に分離する。このように、使用済み制御棒や使用済み燃料チャンネルボックスをＬ字形片に分離すれば、それらのＬ字形片を重ねることによって、少ないスペースに多くの廃棄物を保管することが可能となる。

この放射性廃棄物の切断に関しては、従来から種々の装置又は方法が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。特許文献１には、吊具に吊り下げられた放射性廃棄物を、プラズマアーク等の切断トーチによって、縦方向と横方向にそれぞれ切断可能な装置が開示されている。この切断装置は、吊具で吊り下げられた放射性廃棄物を切断トーチに対して上下方向に移動させることにより、放射性廃棄物を縦方向に切断する。また、放射性廃棄物を軸周りに回転させつつ切断トーチに対して水平移動させることにより、放射性廃棄物を横方向に切断する。

特許文献２には、切断物保持装置に保持された放射性廃棄物に対して、研磨材が混合された水をノズルから高圧で噴射しつつ（ウォータージェット）、このノズルを放射性廃棄物に対して上下方向に移動させることで、放射性廃棄物を縦方向に切断する装置が開示されている。

特許文献３には、放射性廃棄物に対して、切断ノズルからアシストガスを噴射しつつレーザー光を照射しながら、運搬装置により放射性廃棄物を上下方向に移動させることで、放射性廃棄物を縦方向に切断する装置が開示されている。

特許文献４には、箱形形状（四角筒状）の使用済み燃料チャンネルボックスの内部に配置された、チャンネルボックスの縦方向に延びる切断刃を、内側からシリンダで押し付けることにより、使用済み燃料チャンネルボックスを、対角位置にある２つの角部においてそれぞれ縦方向に切断して、２つのＬ字形片に分離する装置が開示されている。

特許文献５には、箱形形状の使用済み燃料チャンネルボックスの４つの角部から、複数の孔を打ち抜くことにより、使用済み燃料チャンネルボックスを４つの角部においてそれぞれ縦方向に切断して、４つの長尺板状片に分離する装置が開示されている。

特許文献６には、放射性廃棄物を縦方向に切断するための縦切断ノズルと、放射性廃棄物を横方向（長さ方向と直交する方向）に切断するための横切断ノズルとを有する切断装置が開示されている。この切断装置は、まず、横切断ノズルから、放射性廃棄物に対して、研磨材が混合された水を高圧で噴射しつつ、放射性廃棄物を軸周りに回転させることで、放射性廃棄物を横方向に切断する。次に、縦切断ノズルから、放射性廃棄物に対して、同じく研磨材が混合された水を高圧で噴射しつつ、放射性廃棄物を上下方向に移動させることで、放射性廃棄物を縦方向に切断する。

特開昭６３−８８５００号公報 特開平８−２８５９９６号公報 特開２００３−２８９９０号公報 特開昭６２−２５７０９３号公報 特開昭５３−２７７９５号公報 特開２００１−４７８５号公報

特許文献１の装置は、プラズマアーク等の電気式切断で放射性廃棄物を切断することから、切断時にガスを使用する。そのため、ガスの影響が周囲に及ぶのを防ぐために水中で装置全体を囲む隔壁が必要となるとともに、オフガス処理設備が必要になる。また、切断時に発生するガスをクリーンな状態にするオフガスフィルタが消耗品として必要となる。その結果、オフガスフィルタを交換する作業が必須となり、また、交換の際にオペレータが放射線被ばくするという問題点もあった。

特許文献２の装置は、研磨材が混合された水をノズルから噴射して放射性廃棄物を切断するため、研磨材を含むヘドロ状の二次廃棄物が発生し、その除去等の作業に手間がかかるという問題がある。

特許文献３の装置は、切断ノズルからアシストガスを噴射しつつレーザーで放射性廃棄物を切断するため、ガスの使用によりオフガスフィルタの交換が必要であるなど、前述した特許文献１の装置と同様の問題が生じる。

特許文献４の装置は、箱形形状の使用済み燃料チャンネルボックスの角部を切断する場合には適しているものの、箱形形状以外の形状を有する放射性廃棄物、例えば、断面十字形状の使用済み制御棒をその十字状中心部で縦方向に切断する場合に適用することはできない。

特許文献５の装置は、複数の孔を打ち抜くことにより放射性廃棄物を切断するため、小さな寸法の打ち抜き片が大量に発生し、その処理に手間がかかる。また、打ち抜き刃の摩耗が大きいために、肉厚の大きい放射性廃棄物を切断することは難しい。特に、断面十字形状の使用済み制御棒を、肉厚の大きい十字中心部において縦方向に切断する場合には不向きである。

特許文献６の装置は、放射性廃棄物を縦方向に切断する縦切断ノズルと、横方向に切断する横切断ノズルの、２つのノズルが必要であるため、装置構成が複雑になり、また、メンテナンスに手間がかかる。特に、プールの底部に位置する装置下部に固定的に設けられた、横切断ノズルのメンテナンスは非常に困難なものとなる。さらに、ノズルから研磨材が混合された水を高圧で噴射することにより放射性廃棄物を切断するため、特許文献２の装置と同様に、研磨材を含むヘドロ状の二次廃棄物が発生するという問題も生じる。

本発明の目的は、様々な形状や肉厚を有する放射性廃棄物を縦方向と横方向にそれぞれ切断可能であり、さらに、切断時の二次廃棄物の発生が少ない、放射性廃棄物切断装置及び切断方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の放射性廃棄物切断装置は、一方向に長尺の放射性廃棄物を水中で切断する放射性廃棄物切断装置であって、
バンドソーを含む切断手段と、前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を、他方に対して前記放射性廃棄物の長さ方向である縦方向に相対移動させる縦方向駆動手段と、前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を、他方に対して前記放射性廃棄物の前記縦方向と直交する横方向に相対移動させる横方向駆動手段と、前記バンドソーの切断方向を、前記縦方向と前記横方向との間で切り換える切断方向切換手段と、を備え、
前記切断方向切換手段は、それぞれＵ字溝を有し、且つ、切断対象である前記放射性廃棄物に関して互いに対称な位置において前記Ｕ字溝で前記バンドソーをそれぞれ挟むように配置されて、前記バンドソーをガイドする、２つのガイド部材と、前記２つのガイド部材を回動させて、前記バンドソーの向きを変更する回動駆動手段と、９０°の円弧形状に形成され、各ガイド部材の前記Ｕ字溝の開口端と反対側の端部をその円弧軌道に沿って案内する案内レール部材とを有し、前記回動駆動手段は、前記ガイド部材の前記開口端と反対側の端部を、前記案内レール部材の９０°の円弧軌道に沿って移動させることによって、前記ガイド部材を、前記開口端が前記縦方向に向いた姿勢と前記横方向に向いた姿勢の間で回動させることを特徴とするものである。

本発明の構成によれば、切断方向切換手段により、バンドソーの切断方向（放射性廃棄物を直接切断する部分の向き）を縦方向又は横方向に切り換えてから、縦方向駆動手段又は横方向駆動手段により、バンドソーと放射性廃棄物をバンドソーの切断方向（縦方向又は横方向）に沿って相対移動させることで、放射性廃棄物を縦方向と横方向にそれぞれ切断することができる。つまり、１つのバンドソーで縦方向切断と横方向切断の両方が可能であるため、装置構成が簡素化され、さらに、バンドソーの交換などのメンテナンス作業も簡単になる。

また、バンドソーは種々の形状や肉厚を有する放射性廃棄物（例えば、肉厚の大きい、使用済み制御棒の十字中心部など）を容易に切断することができる。その上、他の種類の切断方法と比べて、バンドソーによる切断では、切断幅が小さく、また、１刃当たりの切り込み量が小さいため、切断反力が小さい。そのために、小さなクランプ力で放射性廃棄物を確実に固定でき、放射性廃棄物を固定するためのクランプ装置を小型化できるというメリットもある。

さらに、バンドソーを用いた機械式の切断においては、プラズマアーク切断（特許文献１）やレーザー切断（特許文献３）におけるガス発生がなく、隔壁が不要で、オフガスフィルタの交換等の作業も生じない。また、研磨材が混合された高圧水（ウォータージェット）による切断（特許文献２，６）におけるヘドロ状の二次廃棄物の発生もない。そのため、従来のものと比べて、切断装置がコンパクトなものとなるために据付け作業が容易になり、また、メンテナンス作業の簡素化によるランニングコストの低減といった効果も得られる。

また、回動駆動手段により、バンドソーをガイドするガイド部材を回動させるだけで、放射性廃棄物に対向する部分のバンドソーの向きを縦方向と横方向との間で簡単に変更する（切り換える）ことができる。

また、バンドソーの、放射性廃棄物を直接切断する部分が、２つのガイド部材により両側からガイドされるため、バンドソーにより放射性廃棄物を安定して切断することができる。

第２の発明の放射性廃棄物切断装置は、前記第１の発明の放射性廃棄物切断装置を用いて、一方向に長尺の放射性廃棄物を水中で切断する放射性廃棄物切断方法であって、
前記回動駆動手段により、前記２つのガイド部材の前記Ｕ字溝の開口端と反対側の端部を、それぞれ前記案内レール部材の円弧軌道に沿って移動させて前記２つのガイド部材を回動させることによって、バンドソーの切断方向を、前記放射性廃棄物の長さ方向である縦方向に向けてから、前記縦方向駆動手段により前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を他方に対して前記縦方向に相対移動させて、前記放射性廃棄物を前記縦方向に切断する縦切断工程と、同じく前記回動駆動手段により前記２つのガイド部材を回動させることによって、前記バンドソーの切断方向を、前記縦方向と直交する横方向に向けてから、前記横方向駆動手段により前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を他方に対して前記横方向に相対移動させて、前記放射性廃棄物を前記横方向に切断する横切断工程と、を備えていることを特徴とするものである。

第３の発明の放射性廃棄物切断方法は、前記第２の発明において、前記放射性廃棄物が、前記横方向に平行な断面が十字状の本体部とこの本体部の長さ方向一端部に設けられた速度リミッタ部とを有する、使用済み制御棒であり、
前記縦切断工程において、前記使用済み制御棒の本体部の十字状中心部をその長さ方向に沿って切断して、前記本体部を２つのＬ字形片に分離し、
前記横切断工程において、前記使用済み制御棒の前記本体部と前記速度リミッタ部とを切断して両者を分離することを特徴とするものである。

第４の発明の放射性廃棄物切断方法は、前記第２の発明において、前記放射性廃棄物が、四角筒状の使用済み燃料チャンネルボックスであり、
前記縦切断工程において、前記使用済み燃料チャンネルボックスの角部をその長さ方向に沿って切断して、前記使用済み燃料チャンネルボックスを、２つのＬ字形片、又は、４つの長尺板状片に分離することを特徴とするものである。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る、放射性廃棄物切断装置１（以下、単に切断装置１という）の斜視図、図２は、切断装置１の側面図である。尚、図１における上下前後左右の方向を、それぞれ上下前後左右と定義する。

図１、図２に示す切断装置１は、水が満たされたプール内に設置される。そして、原子力発電所において発生する高放射性廃棄物である、長尺の放射性廃棄物（具体的には、使用済み制御棒３（図３）や使用済み燃料チャンネルボックス４（図４））を、このプール内（水中）で切断する。

切断装置１について説明する前に、先に、この切断装置１により切断される放射性廃棄物である、使用済み制御棒３、及び、使用済み燃料チャンネルボックス４について説明する。図３に示すように、使用済み制御棒３は、長さ方向と直交する断面が十字状の本体部３ａと、この本体部３ａの長さ方向一端部（下端部）に設けられた速度リミッタ部３ｂとを有する。そして、この使用済み制御棒３を減容する際には、切断装置１は、まず、図３のＡ−Ａ線の位置において、使用済み制御棒３を、その長さ方向（縦方向）と直交する方向（横方向）に切断し、上部の本体部３ａと下端部の速度リミッタ部３ｂとを分離する。さらに、十字状中心部３ｃの位置（Ｂ−Ｂ線の位置）において、本体部３ａを長さ方向（縦方向）に切断し、２つの断面Ｌ字状のＬ字形片５（図５、図６参照）に切り分ける。

図４に示すように、使用済み燃料チャンネルボックス４は、四角筒形状の外形を有し、その上端部には、２つのクリップ４ａと２つのスペーサ４ｂが設けられている。そして、この使用済み燃料チャンネルボックス４を減容する際には、使用済み燃料チャンネルボックス４の、対角位置にある２つの角部を縦方向に切断し（図４のＣ−Ｃ線の位置）、２つの断面Ｌ字状のＬ字形片５（図５、図６参照）に切り分ける。あるいは、４つ全ての角部を縦方向にそれぞれ切断して、４枚の長尺板状片に切り分けてもよい。

使用済み制御棒３あるいは使用済み燃料チャンネルボックス４を切断することによって得られたＬ字形片５は、図５、図６に示すように、複数枚重ねた状態で、貯蔵箱２内にコンパクトに収容することができる。また、使用済み燃料チャンネルボックス４が４枚の長尺板状片に切断された場合でも、複数の長尺板状片を重ねて貯蔵箱２内に収容することができる。尚、使用済み制御棒３の、本体部３ａから切り離された速度リミッタ部３ｂは、Ｌ字形片５とは別の貯蔵箱内に重ねて収容される。

次に、切断装置１について詳細に説明する。
図１、図２に示すように、切断装置１は、本体フレーム１０と、この本体フレーム１０内に鉛直姿勢で設置された放射性廃棄物を切断する切断ユニット１１（切断手段）と、切断ユニット１１を上下方向（放射性廃棄物の長さ方向：縦方向）に移動させる縦方向移動機構１２（縦方向駆動手段）と、切断ユニット１１を水平方向（縦方向に直交する横方向）に移動させる横方向移動機構１３（横方向駆動手段）と、切断対象である放射性廃棄物を固定するためのクランプ装置（主クランプ装置５２及び補助クランプ装置５３）等を備えている。尚、図１においては、放射性廃棄物として、断面十字状の使用済み制御棒３が設置された状態が示されている。

本体フレーム１０は、主フレーム１５と、主フレーム１５の上端部に固定された上部フレーム１６と、主フレーム１５の下端部に固定された下部フレーム１７等を有する。また、主フレーム１５の一側面（図１では前面）には、放射性廃棄物の搬入及び搬出のための扉１８が開閉可能に取り付けられている。但し、放射性廃棄物を主フレーム１５の側面から搬入及び搬出する必要は必ずしもなく、主フレーム１５の上方から搬入及び搬出してもよい。この場合には扉１８は不要である。

主フレーム１５の背部には、切断装置１をプールの側壁に固定するための据付フック２０が設けられている。また、上部フレーム１６と下部フレーム１７には、上下方向に延びる４本のガイド軸１９の上下端部がそれぞれ固定されている。これら４本のガイド軸１９には、水平な昇降基台２１が上下方向（縦方向）に移動可能に取り付けられている。また、この昇降基台２１の上面に切断ユニット１１が設けられている。

昇降基台２１は、縦方向駆動機構１２によって上下方向（縦方向）に駆動される。具体的には、この縦方向駆動機構１２は、昇降基台２１に連結された昇降ロッド２２と、この昇降ロッド２２に連結され、モータ等の適宜の駆動手段を含む駆動部２３とを有し、駆動部２３で昇降ロッド２２を昇降駆動することにより、昇降ロッド２２の下端部に連結された昇降基台２１（切断ユニット１１）を上下方向（縦方向）に移動させる。尚、縦方向駆動機構１２は、上述したような、昇降ロッド２２の昇降により昇降基台２１を上下に駆動するものには限られず、ネジ機構やチェーン機構など、他の公知の機構を用いて昇降基台２１を上下方向に駆動するものであってもよい。

図７（ａ）は、切断ユニット１１の上面図、図７（ｂ）は（ａ）のVIIa-VIIa線断面図である。図１、図２、図７に示すように、切断ユニット１１は、昇降基台２１の上面に配置されたバンドソー取付台３１と、このバンドソー取付台３１に取り付けられたバンドソー３０を備えている。図２に示すように、バンドソー取付台３１は、昇降基台２１の上面に、２つのローラ３２を介して、昇降基台２１に対して前後方向に移動可能に配置されている。なお、切断時にバンドソー取付台３１が昇降基台２１に対して浮き上がらないように、図示しない浮き上がり防止ストッパーが昇降基台２１に設けられている。また、図２に示すように、バンドソー取付台３１は、横方向駆動機構１３（横方向駆動手段）によって前後方向（横方向）に駆動される。具体的には、横方向駆動機構１３は、バンドソー取付台３１に連結された流体圧シリンダ３３（例えば、エアシリンダ）を有し、この流体圧シリンダ３３のロッドが前後方向に進退することによって、バンドソー取付台３１（即ち、切断ユニット１１）を昇降基台２１に対して横方向（前後方向）に移動させる。

バンドソー取付台３１の上面には、互いに等しい径を有する２つの主プーリ３４と、１つの補助プーリ３５が、それぞれ回転自在に設けられている。そして、２つの主プーリ３４と１つの補助プーリ３５とにわたって、無端状のバンドソー３０（帯鋸）が架け渡されている。図７（ｂ）に示すように、このバンドソー３０の幅方向一方側の端面には刃部３０ａが形成されている。また、一方の主プーリ３４にはバンドソー駆動モータ３６が連結され、バンドソー駆動モータ３６によって主プーリ３４が回転駆動されることにより、３つのプーリ３４，３５に架け渡されたバンドソー３０が走行する。

先にも説明したが、図２に実線及び鎖線で示されているように、バンドソー３０を含む切断ユニット１１が設けられた昇降基台２１は、縦方向駆動機構１２により本体フレーム１０に対して上下方向に駆動される。また、バンドソー３０が取り付けられたバンドソー取付台３１は、昇降基台２１に対して前後方向に駆動される。従って、バンドソー３０は、縦方向駆動機構１２により、放射性廃棄物に対して縦方向（上下方向）に駆動されるとともに、横方向駆動機構１３により、放射性廃棄物に対して横方向（前後方向）に駆動されることになる。

さらに、本実施形態の切断装置１は、バンドソー３０の切断方向を縦方向（上下方向）と横方向（水平方向）との間で切り換える、２つの切断方向切換機構４０（切断方向切換手段）を備えている。図７〜図９に示すように、２つの切断方向切換機構４０は、それぞれ、バンドソー３０をガイドするガイド部材４１と、ガイド部材４１を回動駆動する流体圧シリンダ４２（回動駆動手段）を有する。

図７、図８に示すように、２つのガイド部材４１は、２つの主プーリ３４の間において、左右方向に間隔を空けて配置されている。より具体的には、主フレーム１５内に鉛直姿勢で設置される、切断対象の放射性廃棄物（図７（ａ）、図８（ａ）においては使用済み制御棒３を例示）に関して互いに対称な位置に、２つのガイド部材４１がそれぞれ配置されている。図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、２つのガイド部材４１はそれぞれ略Ｕ字状の鉛直断面形状を有し、バンドソー３０の、２つの主プーリ３４の間に位置する部分をそれぞれ挟むように設置されている。

さらに、図９に示すように、切断方向切換機構４０は、略９０°の円弧形状に形成された案内レール部材４３と、案内レール部材４３を支持する支持部材４４と、支持部材４４に相対回動自在に取り付けられた流体圧シリンダ４２とを有する。ガイド部材４１のＵ字溝開口端と反対側の端部４１ａは、案内レール部材４３に案内されて、図９（ａ）の上端位置と図９（ｂ）の下端位置の間で、９０°の円弧軌道に沿って移動可能に構成されている。支持部材４４は、バンドソー取付台３１（図７、図８参照）に着脱自在に取り付けられて、案内レール部材４３及びガイド部材４１を支持する。また、ガイド部材４１の端部４１ａは流体圧シリンダ４２のロッドの先端部に連結されている。

そして、切断方向切換機構４０は、流体圧シリンダ４２のロッドが進退したときに、ガイド部材４１の端部４１ａを案内レール部材４３に沿って９０°の円弧軌道上を移動させることで、ガイド部材４１を、バンドソー３０の中心Ｃ０を軸にして９０°回動させるように構成されている。これにより、ガイド部材４１にガイドされるバンドソー３０の向き（切断方向）を、バンドソー３０の中心Ｃ０の位置をずらすことなく、縦方向（上下方向）と横方向（水平方向）の間で切り換えることが可能となる。

図７に示すように、放射性廃棄物の切断時には、この放射性廃棄物（使用済み制御棒３）は、２つのガイド部材４１の間に配置される。そして、図７（ａ），（ｂ）に示すように、バンドソー３０の、２つの主プーリ３４の間に位置する部分が、２つのガイド部材４１によって縦方向に向けられ、バンドソー３０の刃部３０ａが下を向いている状態では、縦方向駆動機構１２によって昇降基台２１とともにバンドソー３０を下方へ移動させることにより、放射性廃棄物を縦方向に切断できる。

一方、図７の状態から、流体圧シリンダ４２によって２つのガイド部材４１が、Ｕ字溝が前方へ向くようにそれぞれ９０°回動駆動されると、図８に示すように、バンドソー３０の、２つの主プーリ３４の間に位置する部分が、２つのガイド部材４１によって横方向に向けられ、バンドソー３０の刃部３０ａが前方を向くようになる。この状態で、横方向駆動機構１３によって、バンドソー取付台３１とともにバンドソー３０を前方へ水平に移動させることにより、放射性廃棄物を横方向に切断できる。

次に、主フレーム１５内に搬入された放射性廃棄物を固定するための構成について説明する。

図１、図２に示すように、主フレーム１５の内側には、その内側空間の中央において上下方向に延びる第１取付フレーム５０と、第１取付フレーム５０の周囲において上下方向に延びる２本の第２取付フレーム５１とが設けられている。第１取付フレーム５０には、複数の主クランプ装置５２が上下方向に間隔を空けて取り付けられている。また、第２取付フレーム５１には、複数の主クランプ装置５２と協働して、長尺の放射性廃棄物を鉛直姿勢で固定する、複数の補助クランプ装置５３が、上下方向に間隔を空けて取り付けられている。

また、図１に示すように、主フレーム１５の上端部には、固定部材５９が揺動自在に設けられている。この固定部材５９は、流体圧シリンダやモータ等の適宜の駆動手段によって揺動駆動されることで、第１取付フレーム５０の上端を押圧して固定するためのものである。これにより、長尺の放射性廃棄物が主フレーム１５内に搬入されてから、主クランプ装置５２及び補助クランプ装置５３によって放射性廃棄物が固定された状態における、放射性廃棄物の姿勢（鉛直姿勢）がより安定する。

また、本実施形態の切断装置１では、放射性廃棄物を切断する切断手段として、バンドソー３０を採用している。このバンドソー３０は、切断幅が小さく、また、１刃当たりの切り込み量が小さいため、切断反力が小さい。そのために、放射性廃棄物を小さなクランプ力でも確実に固定でき、クランプ装置５２，５３を小型化できる。

ところで、本実施形態の切断装置１は、使用済み制御棒３（図３参照）と使用済み燃料チャンネルボックス４（図４参照）という、形状の異なる２種類の放射性廃棄物をそれぞれ切断する。そして、これら２種類の放射性廃棄物を切断する際には、両者にそれぞれ適したクランプ装置５２，５３が使用される。

図１０は、使用済み制御棒３を切断する場合の、クランプ装置周辺部分の水平断面図である。この図１０に示すように、断面十字形状の本体部３ａを含む使用済み制御棒３を切断する場合には、主クランプ装置５２ａが取り付けられた第１取付フレーム５０ａと、補助クランプ装置５３ａがそれぞれ取り付けられた２本の第２取付フレーム５１ａが使用される。主クランプ装置５２ａは、第１取付フレーム５０ａに対して回動可能な固定アーム５４を有し、モータ等の適宜の駆動手段により、図１０の実線で示す固定位置と図１０の二点鎖線で示す開放位置との間で固定アーム５４を回動させるように構成されている。また、補助クランプ装置５３ａは、ロッドの先端に１対の把持部５５がそれぞれ回動自在に取り付けられた流体圧シリンダである。

この構成により、主フレーム１５内に搬入された使用済み制御棒３を以下のようにして固定する。即ち、第１取付フレーム５０ａに取り付けられた主クランプ装置５２ａのそれぞれにおいて、固定アーム５４を開放位置から固定位置に回動させて、十字形状の使用済み制御棒３（本体部３ａ）の２つの板片をそれぞれ把持させる。さらに、２本の第２取付フレーム５１ａに取り付けられた補助クランプ装置５３ａのそれぞれにおいて、ロッドを進出させ、さらに、ロッドの先端部に設けられた把持部５５により、残り２つの板片の先端を把持させる。

尚、図１、図２に示すように、主フレーム１５内の下部空間には、使用済み制御棒３の下端部の速度リミッタ部３ｂを横方向に切断して分離する際に、この速度リミッタ部３ｂを固定するための流体圧シリンダ６０が設けられている。また、その横切断の際に切断位置（切断高さ）を調整するための、シリンダ等の駆動手段を含む昇降機構６１も設けられている。

図１１は、使用済み燃料チャンネルボックス４を切断する場合の、クランプ装置周辺部分の水平断面図である。この図１１に示すように、四角筒状の使用済み燃料チャンネルボックス４を切断する場合には、使用済み制御棒３を切断する場合とは別の、主クランプ装置５２ｂが取り付けられた第１取付フレーム５０ｂと、補助クランプ装置５３ｂが取り付けられた２本の第２取付フレーム５１ｂが使用される。主クランプ装置５２ｂは、直角的に切り込まれたＶ字溝５７を有するとともに第１取付フレーム５０ｂに固定される受け部材５６を備えている。また、補助クランプ装置５３ｂは、ロッドの先端に平坦な押圧部５８が取り付けられた流体圧シリンダである。

この構成により、主フレーム１５に搬入された使用済み燃料チャンネルボックス４を以下のようにして固定する。即ち、主クランプ装置５２ｂの受け部材５６に形成されたＶ字溝５７の、互いに直交する２つの内面に四角筒状の使用済み燃料チャンネルボックス４の２面を当接させる。この状態で、２本の第２取付フレーム５１ｂに取り付けられた補助クランプ装置５３ｂのそれぞれにおいてロッドを進出させ、ロッドの先端部に設けられた押圧部５８により、使用済み燃料チャンネルボックス４の残りの２面を押圧する。

このように、使用済み制御棒３と使用済み燃料チャンネルボックス４の何れを切断するのかによって、その切断対象に対応するクランプ装置が取り付けられた取付フレーム５０，５１を選択することで、形状の異なる放射性廃棄物をそれぞれ確実に固定することができる。尚、上記説明においては、クランプ装置５２，５３を取付フレーム５０，５１ごと交換するようにしているが、取付フレーム５０，５１は共通とし、この取付フレーム５０，５１に取り付けられるクランプ装置５２，５３のみを切断対象に応じて交換するようにしてもよい。

また、図１１に示すように、使用済み燃料チャンネルボックス４を切断する場合には、上述した主クランプ装置５２ｂ及び補助クランプ装置５３ｂに加えて、使用済み燃料チャンネルボックス４を内側から突っ張る中子式のクランプ装置６２が併用される。

図１２は、この中子式のクランプ装置６２の側面図、図１３は図１２のXIII-XIII線水平断面図である。図１２、図１３に示すように、クランプ装置６２は、使用済み燃料チャンネルボックス４よりも一回り小さい四角筒の外形形状を有するクランプ本体６３と、このクランプ本体６３に内蔵されたクランプシリンダ６４と、クランプシリンダ６４のピストン６７に連結されたクランプヘッド６５とを有する。

クランプシリンダ６４は、クランプ本体６３内において上下に２つ設けられている。各クランプシリンダ６４は、クランプ本体６３内に形成されたシリンダ穴６６と、このシリンダ穴６６の内部に摺動可能に配設された２つのピストン６７とを有する。そして、シリンダ穴６６の内部空間が２つのピストン６７で仕切られることによって、３つのシリンダ室６８ａ，６８ｂ，６８ｃが形成されている。これら３つのシリンダ室６８ａ，６８ｂ，６８ｃには、クランプ本体６３に形成された、流体供給路としてのドリルホール（図示省略）がそれぞれ連通しており、さらに、それぞれのドリルホールの端部には、高圧流体を供給するための外部の高圧ホース（図示省略）が接続される。

また、２つのピストン６７には２つのクランプヘッド６５がそれぞれネジ６９で連結されている。そして、各々のクランプシリンダ６４に、クランプ本体６３に形成されたドリルホールを介して高圧水や高圧空気等の流体が供給されることによって、２つのピストン６７に連結された２つのクランプヘッド６５がそれぞれ進退駆動される。このとき、２つのクランプヘッド６５は、使用済み燃料チャンネルボックス４の対角位置にある２つの角部を、それぞれ内側から突っ張るように押圧する。

また、クランプ本体６３の上端部にはロッド接続部６６が設けられ、このロッド接続部には、クランプ装置６２を昇降させるためのロッド６７が接続される。そして、クランプ装置６２は、バンドソー３０による使用済み燃料チャンネルボックス４の縦方向切断動作に応じて、図示しない適宜の駆動手段によってロッド６７を介して下方に向けて間欠的に駆動される。

次に、以上説明した切断装置１を用いた、放射性廃棄物の切断方法について説明する。図１４は、使用済み制御棒３の切断工程を示す図、図１５は、使用済み燃料チャンネルボックス４の切断工程を示す図である。図１４、図１５に示すように、切断装置１は、プール１００内に設置されている。そして、このプール１００内（水中）で、切断装置１への放射性廃棄物の搬入及び搬出がなされるようになっている。尚、図１４、図１５においては、切断装置１はプール１００の底面に設置されているが、プール１００の水深によっては、プール１００内に図示しない架橋が配設された上で、この架橋に切断装置１が設置されてもよい。

（使用済み制御棒の切断工程）
図３に示す長尺の使用済み制御棒３を切断装置１で切断する場合には、まず、図１４（ａ）に示すように、昇降ロッド２２及び駆動部２３（図２参照）を含む縦方向駆動機構１２により、昇降基台２１を下端位置まで下降させるとともに、流体圧シリンダ３３を含む横方向駆動機構１３により、バンドソー３０が取り付けられたバンドソー取付台３１を後退位置（図１４における左方への移動限界位置）まで後退させる。その状態で、ワイヤ等で吊り下げられた使用済み制御棒３を、矢印で示すように、切断装置１の主フレーム１５内に搬入する。

また、このとき、バンドソー３０を上下方向に駆動する縦方向駆動機構１２と、使用済み制御棒３を上下方向に駆動する昇降機構６１によって、バンドソー３０と使用済み制御棒３の一方又は両方の、上下方向位置を調整して、バンドソー３０と、使用済み制御棒３の本体部３ａと速度リミッタ部３ｂの境界部分の、上下方向位置を一致させる。そして、第１取付フレーム５０ａに取り付けられた主クランプ装置５２ａの固定アーム５４（詳細は図１０参照）を固定位置にするとともに、第２取付フレーム５１ａに取り付けられた補助クランプ装置５３ａのロッドを進出させ、さらに、ロッド先端の把持部５５に把持させる。さらに、第１取付フレーム５０ａの上端部を固定部材５９（図１参照）で押圧して第１取付フレーム５０ａを固定する。これにより、使用済み制御棒３を、その長さ方向が上下方向となる鉛直姿勢で確実に固定する。また、使用済み制御棒３の速度リミッタ部３ｂを流体圧シリンダ６０により固定する。

さらに、バンドソー３０を挟むように配置された断面略Ｕ字形の２つのガイド部材４１を、流体圧シリンダ４２により同方向にそれぞれ９０°回動させることにより、図８のように、２つのガイド部材４１の間においてバンドソー３０の刃部３０ａを前方に向け、切断方向を縦方向から横方向に切り換える。

この状態で、図１４（ｂ）に示すように、バンドソー駆動モータ３６によりバンドソー３０を走行駆動しつつ、横方向駆動機構１３によりバンドソー３０を前方へ水平に進出させ、横方向に向いたバンドソー３０の刃部３０ａにより、使用済み制御棒３を本体部３ａと速度リミッタ部３ｂの間の境界部分において切断し、速度リミッタ部３ｂを本体部３ａから分離させる（横切断工程）。尚、このようにして、使用済み制御棒３が横方向に切断された後においては、上部の本体部３ａは主クランプ装置５２ａと補助クランプ装置５３ａとによって固定され、下端部の速度リミッタ部３ｂは流体圧シリンダ６０によって固定された状態となる。

次に、第２取付フレーム５１ａに取り付けられた補助クランプ装置５３ａのロッドを一旦後退させてから、図１４（ｃ）に示すように、縦方向駆動機構１２により、昇降基台２１を上端位置まで上昇させる。その後、横方向駆動機構１３により、バンドソー３０を後退させて、バンドソー３０の横方向位置を、使用済み制御棒３の本体部３ａの十字状中心部３ｃの位置（一点鎖線で示すＣ１の位置）に一致するように調整する。そして、補助クランプ装置５３ａのロッドを再び進出させて、ロッド先端の把持部５５に把持させ、本体部３ａを再度固定する。

さらに、バンドソー３０を挟むように配置された断面略Ｕ字形の２つのガイド部材４１を、流体圧シリンダ４２により同方向にそれぞれ９０°回動させることにより、図７に示すように、バンドソー３０の刃部３０ａを下方に向け、切断方向を横方向から縦方向に切り換える。

この状態で、図１４（ｄ）に示すように、走行状態のバンドソー３０を、縦方向駆動機構１２により所定の速度で下降させ、縦方向に向いたバンドソー３０の刃部３０ａにより、本体部３ａの十字状中心部３ｃを長さ方向に沿って切断し、２つのＬ字形片５ａ，５ｂに分離する（縦切断工程）。

このように、本体部３ａを２つのＬ字形片５ａ，５ｂに分離した後は、Ｌ字形片５ａ、Ｌ字形片５ｂ、速度リミッタ部３ｂの順に、分離された放射性廃棄物を主フレーム１５内から取り出す。そして、２つのＬ字形片５ａ，５ｂは図５、図６に示す貯蔵箱２に重ねて収容し、速度リミッタ部３ｂは、別の貯蔵箱（図示省略）に上下に重ねて収容する。

（使用済み燃料チャンネルボックスの切断工程）
図４に示す、長尺の四角筒状の使用済み燃料チャンネルボックス４を切断装置１で切断する場合には、まず、図１５（ａ）に示すように、流体圧シリンダ３３を含む横方向駆動機構１３により、バンドソー３０が取り付けられたバンドソー取付台３１を後退位置まで後退させる。その状態で、図示しない方法で上部のクリップ４ａとスペーサ４ｂを予め除去した使用済み燃料チャンネルボックス４をワイヤ等で吊り下げ、切断装置１の主フレーム１５内に搬入する。

そして、第２取付フレーム５１に取り付けられた補助クランプ装置５３ｂのロッドを進出させることにより、第１取付フレーム５０ｂに取り付けられた主クランプ装置５２ｂの受け部材５６（詳細は図１０参照）に、使用済み燃料チャンネルボックス４を押し付けて、長さ方向が上下方向となる鉛直姿勢で確実に固定する。

また、バンドソー３０を挟むように配置された断面略Ｕ字形の２つのガイド部材４１を、流体圧シリンダ４２によりそれぞれ回動させることにより、図７のように、バンドソー３０の刃部３０ａを下方に向け、切断方向を縦方向に切り換えておく。

次に、図１５（ｂ）に示すように、横方向駆動機構１３によりバンドソー３０を前方へ進出させて、バンドソー３０の横方向位置が、使用済み燃料チャンネルボックス４の２つの角部を結ぶ対角線の位置（一点鎖線で示すＣ２の位置）に一致するように調整する。

この状態で、図１５（ｃ）に示すように、バンドソー駆動モータ３６によりバンドソー３０を走行駆動しつつ、縦方向駆動機構１２によりバンドソー３０を下降させ、縦方向（下方）に向いたバンドソー３０の刃部３０ａにより、使用済み燃料チャンネルボックス４の、対角位置にある２つの角部を長さ方向に沿って切断し、２つのＬ字形片５ａ，５ｂに分離する（縦切断工程）。

尚、この縦切断工程においては、中子式のクランプ装置６２を、使用済み燃料チャンネルボックス４の内部に上方から挿入しつ、このクランプ装置６２のクランプヘッド６５がチャンネルボックス４を内側から突っ張っている状態で、バンドソー３０による縦切断を行う。より具体的には、バンドソー３０がチャンネルボックス４を所定の長さだけ切断したときに、バンドソー３０の下降（切断）を一旦停止し、中子式のクランプ装置６２を、バンドソー３０のすぐ上の、バンドソー３０とは干渉しない位置まで下降させる。そして、この位置において中子式のクランプ装置６２がチャンネルボックス４を内側から突っ張っている状態で、バンドソー３０による縦切断を再開する。その後、バンドソー３０による所定長さの切断と、バンドソー３０の下降に追従した中子式のクランプ装置６２の下降（高さ位置変更）を間欠的に行いつつ、使用済み燃料チャンネルボックス４を全長にわたって縦方向に切断する。

このように、バンドソー３０が所定長さの切断を行う度に、そのバンドソー３０の下降に応じて中子式のクランプ装置６２も間欠的に下降させて、内側から突っ張る位置を変更することで、バンドソー３０による縦切断をより安定して行うことができるようになる。

以上のようにして、使用済み燃料チャンネルボックス４を２つのＬ字形片５ａ，５ｂに分離した後は、中子式のクランプ装置６２を上方に退避させた後、２つのＬ字形片５ａ，５ｂを順番に主フレーム１５内から取り出す。そして、これら２つのＬ字形片５ａ，５ｂを図５、図６に示す貯蔵箱２に重ねて収容する。

以上説明した、本実施形態の放射性廃棄物切断装置１、及び、放射性廃棄物の切断方法によれば、次のような効果が得られる。

切断方向切換機構４０により、バンドソー３０の切断方向（放射性廃棄物を切断する部分における刃部３０ａの向き）を縦方向又は横方向に切り換えてから、縦方向駆動機構１２又は横方向駆動機構１３により、バンドソー３０をその切断方向（縦方向又は横方向）に移動させることで、放射性廃棄物を縦方向と横方向にそれぞれ切断することができる。このように、１つのバンドソー３０で縦方向切断と横方向切断の両方が可能であるため、装置構成を簡素化されるとともに、バンドソー３０を交換するなどのメンテナンス作業が簡単になる。また、切断ユニット１１のメンテナンス時には、縦方向駆動機構１２により切断ユニット１１を上端位置まで移動させることができるため、バンドソー３０の交換などのメンテナンス作業が非常に容易になる。

また、他の切断手段に比べて、バンドソー３０は種々の形状や肉厚の放射性廃棄物（例えば、肉厚の大きい、使用済み制御棒３の十字状中心部３ｃなど）を容易に切断することができる。その上、切断幅が小さく、また、１刃当たりの切り込み量が小さいため、切断反力が小さい。そのために、放射性廃棄物を小さなクランプ力で確実に固定できる。さらに、バンドソー３０を用いた機械式の切断においては、プラズマアーク切断やレーザー切断におけるガス発生がなく、隔壁が不要で、オフガスフィルタの交換等の作業も生じない。また、研磨材が混合された高圧水（ウォータージェット）による切断におけるヘドロ状の二次廃棄物の発生もない。切断装置１がコンパクトなものとなるために据付け作業が容易になり、また、メンテナンス作業の簡素化によるランニングコストの低減といった効果も得られる。

また、切換方向切換機構４０は、バンドソー３０をガイドするガイド部材４１を流体圧シリンダ４２で回動させるという簡単な動作で、バンドソー３０の切断方向を縦方向と横方向との間で簡単に変更する（切り換える）ことができる。さらに、２つのガイド部材４１が、放射性廃棄物に関して対称な位置に配置されていることから、バンドソー３０の、放射性廃棄物を直接切断する部分が、２つのガイド部材４１により両側からガイドされることになり、放射性廃棄物を安定して切断することができる。

以上、本発明の実施形態について一例を挙げて説明したが、本発明を適用可能な形態は前述した実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態においては、使用済み制御棒３の本体部３ａと速度リミッタ部３ｂとを分離する場合にのみ横切断を行っていたが、長尺の使用済み制御棒３の本体部３ａや使用済み燃料チャンネルボックス４の長さを短くするために、横切断を行ってもよい。

また、前記実施形態においては、放射性廃棄物（使用済み制御棒３）を横方向に切断してから縦方向に切断しているが、縦方向に切断した後に横方向に切断してもよい。

また、前記実施形態においては、縦方向駆動機構１２及び横方向駆動機構１３により、バンドソー３０を放射性廃棄物に対して縦方向及び横方向に移動させているが、逆に、放射性廃棄物の方をバンドソー３０に対して縦方向及び横方向に移動させることにより、放射性廃棄物をバンドソー３０で切断することもできる。

さらに、バンドソー３０を放射性廃棄物に対して、縦方向駆動機構１２と横方向駆動機構１３により縦方向と横方向にそれぞれ移動させることができ、さらに、切断方向切換機構４０によりバンドソー３０の切断方向を縦方向と横方向の間で切り換えることができるため、断面十字形状の使用済み制御棒３や、四角筒状の使用済み燃料チャンネルボックス４以外の、多種多様な形状を有する放射性廃棄物を様々な位置で切断して減容することが可能である。

本発明の実施形態に係る放射性廃棄物切断装置の斜視図である。 図１の切断装置の側面図である。 使用済み制御棒の斜視図である。 使用済み燃料チャンネルボックスの斜視図である。 Ｌ字形片が収容された貯蔵箱の斜視図である。 図５の貯蔵箱を上方から見た図である。 （ａ）は切断ユニット（切断方向縦方向）の上面図、（ｂ）は（ａ）のVIIa-VIIa線断面図である。 （ａ）は切断ユニット（切断方向横方向）の上面図、（ｂ）は（ａ）のVIIIa-VIIIa線断面図である。 切断方向切換機構を示す図であり、（ａ）はバンドソーの切断方向が縦方向である状態、（ｂ）はバンドソーの切断方向が横方向である状態をそれぞれ示す。 使用済み制御棒を切断する場合の、クランプ装置周辺部分の水平断面図である。 使用済み燃料チャンネルボックスを切断する場合の、クランプ装置周辺部分の水平断面図である。 中子式のクランプ装置の側面図である。 図１２のクランプ装置のXIII-XIII線水平図である。 使用済み制御棒の切断工程を示す図である。 使用済み燃料チャンネルボックスの切断工程を示す図である。

符号の説明

１ 放射性廃棄物切断装置
３ 使用済み制御棒
３ａ 本体部
３ｂ 速度リミッタ部
４ 燃料チャンネルボックス
１１ 切断ユニット
１２ 縦方向駆動機構
１３ 横方向駆動機構
３０ バンドソー
４０ 切断方向切換機構
４１ ガイド部材
４２ 流体圧シリンダ

Claims (4)

1. 一方向に長尺の放射性廃棄物を水中で切断する放射性廃棄物切断装置であって、
   バンドソーを含む切断手段と、
   前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を、他方に対して前記放射性廃棄物の長さ方向である縦方向に相対移動させる縦方向駆動手段と、
   前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を、他方に対して前記放射性廃棄物の前記縦方向と直交する横方向に相対移動させる横方向駆動手段と、
   前記バンドソーの切断方向を、前記縦方向と前記横方向との間で切り換える切断方向切換手段と、を備え、
   前記切断方向切換手段は、
   それぞれＵ字溝を有し、且つ、切断対象である前記放射性廃棄物に関して互いに対称な位置において前記Ｕ字溝で前記バンドソーをそれぞれ挟むように配置されて、前記バンドソーをガイドする、２つのガイド部材と、
   前記２つのガイド部材を回動させて、前記バンドソーの向きを変更する回動駆動手段と、
   ９０°の円弧形状に形成され、各ガイド部材の前記Ｕ字溝の開口端と反対側の端部をその円弧軌道に沿って案内する案内レール部材とを有し、
   前記回動駆動手段は、前記ガイド部材の前記開口端と反対側の端部を、前記案内レール部材の９０°の円弧軌道に沿って移動させることによって、前記ガイド部材を、前記開口端が前記縦方向に向いた姿勢と前記横方向に向いた姿勢の間で回動させることを特徴とする放射性廃棄物切断装置。
2. 請求項１に記載の放射性廃棄物切断装置を用いて、一方向に長尺の放射性廃棄物を水中で切断する放射性廃棄物切断方法であって、
   前記回動駆動手段により、前記２つのガイド部材の前記Ｕ字溝の開口端と反対側の端部を、それぞれ前記案内レール部材の円弧軌道に沿って移動させて前記２つのガイド部材を回動させることによって、バンドソーの切断方向を、前記放射性廃棄物の長さ方向である縦方向に向けてから、前記縦方向駆動手段により前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を他方に対して前記縦方向に相対移動させて、前記放射性廃棄物を前記縦方向に切断する縦切断工程と、
   同じく前記回動駆動手段により前記２つのガイド部材を回動させることによって、前記バンドソーの切断方向を、前記縦方向と直交する横方向に向けてから、前記横方向駆動手段により前記バンドソーと前記放射性廃棄物の一方を他方に対して前記横方向に相対移動させて、前記放射性廃棄物を前記横方向に切断する横切断工程と、
   を備えていることを特徴とする放射性廃棄物切断方法。
3. 前記放射性廃棄物が、前記横方向に平行な断面が十字状の本体部とこの本体部の長さ方向一端部に設けられた速度リミッタ部とを有する、使用済み制御棒であり、
   前記縦切断工程において、前記使用済み制御棒の本体部の十字状中心部をその長さ方向に沿って切断して、前記本体部を２つのＬ字形片に分離し、
   前記横切断工程において、前記使用済み制御棒の前記本体部と前記速度リミッタ部とを切断して両者を分離することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃棄物切断方法。
4. 前記放射性廃棄物が、四角筒状の使用済み燃料チャンネルボックスであり、
   前記縦切断工程において、前記使用済み燃料チャンネルボックスの角部をその長さ方向に沿って切断して、前記使用済み燃料チャンネルボックスを、２つのＬ字形片、又は、４つの長尺板状片に分離することを特徴とする請求項２に記載の放射性廃棄物切断方法。
   

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