JP5665671B2 - 原子炉内検査工法 - Google Patents

Description

本発明は、事故発生時に沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内を検査する原子炉内検査工法に関する。

炉心溶融等の過酷事故が発生した原子炉では、原子炉内の状況を早急に把握する必要があるが、原子炉炉内に放射性物質が飛散している場合など、シールドプラグ、原子炉格納容器の上蓋、及び原子炉圧力容器の上蓋を容易に取外せない状況が想定される。

非特許文献１では、炉心溶融が発生した米国スリーマイルアイランド（ＴＭＩ）原子力発電所における事故後の原子炉の調査として、上部制御棒駆動機構の貫通孔から原子炉内に検査装置を投入したことが報告されている。

ＴＭＩ−２ ＤＥＦＵＥＬＩＮＧ ＴＯＯＬＳ ＥＮＧＩＮＥＲＩＮＧ ＲＥＰＯＲＴ、Ｂｅｃｈｔｅｌ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＧＥＮＤ−ＩＮＦ−０７３、１９８６年２月

上述のように、原子炉上部の貫通孔から原子炉内にアクセスして、原子炉を開放せずに原子炉内を検査する工法は、ＴＭＩ原子力発電所のように、原子炉上部から原子炉内まで伸びた貫通孔を有する加圧水型原子炉（ＰＷＲ）では有効である。しかしながら、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、原子炉上部から原子炉圧力容器内に直接アクセス可能な貫通孔が存在しないため、上述の工法を採用することができない。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、沸騰水型原子炉における炉心溶融等の過酷事故発生時に、原子炉ウェルを閉止するシールドプラグ、原子炉格納容器の上蓋、及び原子炉圧力容器の上蓋を取り外すことなく、原子炉圧力容器内を検査できる原子炉内検査工法を提供することにある。

本発明の実施形態に係る原子炉内検査工法は、原子炉圧力容器内を検査する原子炉内検査工法において、前記原子炉圧力容器から延び格納容器を貫通する配管に第１の弁が設置され、この第１の弁よりも前記格納容器に対して外側に第２の弁が設置されており、前記配管における前記第２の弁の前記格納容器に対して外側に、開閉可能なアクセス口を設置し、前記アクセス口から前記配管内に検査装置を投入した後に、前記アクセス口を閉鎖し、次に、前記検査装置を前記第１の弁と前記第２の弁との間に移動した後に、前記第２の弁を閉止し前記第１の弁を開放し、その後、前記検査装置を前記原子炉圧力容器内へ移動し、この検査装置により前記原子炉圧力容器内を検査することを特徴とするものである。

また、本発明の実施形態に係る原子炉内検査工法は、原子炉圧力容器内を検査する原子炉内検査工法において、前記原子炉圧力容器から延び炉格納容器を貫通する配管に第１の弁が設置され、この第１の弁よりも前記格納容器に対して外側に第２の弁が設置されており、前記配管における前記第１の弁と前記第２の弁との間に、開閉可能なアクセス口を設置し、前記アクセス口から前記配管内に検査装置を投入した後に、前記アクセス口を閉鎖し前記第１の弁を開放し、次に、前記検査装置を前記原子炉圧力容器内へ移動し、この検査装置により前記原子炉圧力容器内を検査することを特徴とするものである。

本発明によれば、原子炉圧力容器から原子炉格納容器を貫通して延びる配管内に検査装置を投入し、この検査装置を原子炉圧力容器まで移動させて、この原子炉圧力容器内を検査することから、沸騰水型原子炉における炉心溶融等の過酷事故発生時に、原子炉ウェルを閉止するシールドプラグ、原子炉格納容器の上蓋、及び原子炉圧力容器の上蓋を取り外すことなく、原子炉圧力容器内を検査できる。

本発明に係る原子炉内検査工法の第１実施形態を実施する沸騰水型原子炉を示す断面図。 図１における格納容器バウンダリを示す断面図。 図１の沸騰水型原子炉に実施する原子炉内検査工法の第１実施形態を示す概念図。 本発明に係る原子炉内検査工法の第２実施形態を示す概念図。 本発明に係る原子炉内検査工法の第３実施形態を示す概念図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係る原子炉内検査工法の第１実施形態を実施する沸騰水型原子炉を示す断面図である。図２は、図１における格納容器バウンダリを示す断面図である。

これらの図１及び図２に示すように、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１０では、原子炉建屋１は、オペレーティングフロア２、原子炉ウェル３、格納容器としての原子炉格納容器４、及び各種の機器を配置した多数の部屋から構成されている。原子炉ウェル３はシールドプラグ５で閉止される。また、原子炉格納容器４内には原子炉圧力容器６が設置されている。この原子炉圧力容器６内に、炉心７、蒸気乾燥器８、シュラウドヘッド９、及び各種の炉内構造物が設置されている。

沸騰水型原子炉１０では、通常、オペレーティングフロア２上でシールドプラグ５、原子炉格納容器４の上蓋４Ａ、原子炉圧力容器６の上蓋６Ａ、蒸気乾燥器８、シュラウドヘッド９を順番に取り外して炉心７へアクセスする。

また、格納容器バウンダリ１１(図２)は主に原子炉格納容器４で構成され、原子炉圧力容器６から延びる配管１２が原子炉格納容器４を貫通する部位には、第１の弁としての隔離弁１３が設置される。この隔離弁１３は、原子炉格納容器４と共に格納容器バウンダリ１１を構成している。配管１２には、隔離弁１３の原子炉格納容器４に対して外側(つまり原子炉圧力容器６から離反する側)に、各系統の目的に応じた第２の弁(以下、外側弁)１４が設置されている。

上述のような沸騰水型原子炉１０において、本実施形態の原子炉内検査工法の第１実施形態が原子炉圧力容器６内を検査する上で必要な設備について、図３を用いて説明する。この設備は、アクセス口１５と検査装置１６と前記外側弁１４とを備えたものである。

アクセス口１５は、配管１２における外側弁１４の外側、つまり原子炉圧力容器６から離反する側に設置されたものであり、開閉可能に構成される。このアクセス口１５は、検査装置１６の投入及び回収用に設けられたものであり、検査装置１６の投入後には閉鎖される。この閉鎖中に、アクセス口１５は、配管１２と同等以上の気密及び液密機能を果たす。アクセス口１５は、例えば配管１２の中途に穴を開けて設置するものとしてもよいが、配管系の強度等の観点から、例えば、プラントや配管系によっては計装系ラインが不要になって閉止された閉止フランジや分岐部が存在するので、それらを開放・流用して設置する、あるいは配管系を構成する一部の既設配管を、あらかじめ作成したアクセス口設置済みの新規配管と交換する、といった手法が望ましい。

検査装置１６は、原子炉圧力容器６内を検査するものであり、アクセス口１５、隔離弁１３及び外側弁１４を通過可能な大きさに形成されると共に、遠隔で操作可能に構成されている。また、外側弁１４は、隔離弁１３を開放したときに、この隔離弁１３の代わりに格納容器バウンダリ１１を構成する。ここで、隔離弁１３や外側弁１４閉鎖時の水密性の観点から、検査装置１６は無線式であることが望ましい。

次に、本実施形態の原子炉内検査工法を、図３を用いて説明する。
まず、検査装置１６をアクセス口１５から配管１２内に投入し、その後、アクセス口１５を閉鎖する。次に、検査装置１６を隔離弁１３と外側弁１４の間に移動した後に、外側弁１４を閉止し、隔離弁１３を開放する。これ以降、隔離弁１３を開放している間、格納容器バウンダリ１１は隔離弁１３から外側弁１４に移る。即ち、外側弁１４が新たな格納容器バウンダリ１１を構成する。その後、検査装置１６を原子炉圧力容器６内に移動させ、この検査装置１６により原子炉圧力容器６内、特に炉心７を検査する。

検査装置１６による原子炉圧力容器６内の検査終了後、検査装置１６を配管１２内において、隔離弁１３と外側弁１４との間に移動する。次に、隔離弁１３を閉止して格納容器バウンダリ１１を復旧した後、外側弁１４を開放する。その後、アクセス口１５を開放して、このアクセス口１５から検査装置１６を回収した後、アクセス口１５を閉鎖する。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。

（１）原子炉圧力容器６から原子炉格納容器４を貫通して延びる配管１２内に検査装置１６を投入し、この検査装置１６を原子炉圧力容器６まで移動させて、この原子炉圧力容器６内を検査することから、沸騰水型原子炉１０における炉心溶融などの過酷事故発生時に、原子炉ウェル３を閉止するシールドプラグ５、原子炉格納容器４の上蓋４Ａ、及び原子炉圧力容器６の上蓋６Ａを取り外すことなく、原子炉圧力容器６内の特に炉心７を検査できる。

従って、オペレーティングフロア２上で放射線量が増加している場合にも、作業員の被爆を大幅に低減できる。また、オペレーティングフロア２での機器類及び作業環境が整っていない場合にも、他の場所から配管１２を利用して原子炉圧力容器６内の検査を実施できる。また、シールドプラグ５、原子炉格納容器４の上蓋４Ａ、及び原子炉圧力容器６の上蓋６Ａを開放しないため、原子炉圧力容器６内の放射性物質の飛散を防止することが可能である。

（２）検査装置１６を配管１２と原子炉圧力容器６との間で移動させ、この検査装置１６により原子炉圧力容器６内を検査させているときには、外側弁１４により水密が確保されている。このため、検査装置１６のアクセスルートにおいて原子炉圧力容器６内外が完全に連通されることなく、原子炉圧力容器６内を安全に検査できる。

［Ｂ］第２実施形態（図４）
図４は、本発明に係る原子炉内検査工法の第２実施形態を示す概念図である。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態の原子炉内検査工法が前記第１実施形態と異なる点は、アクセス口２０の設置位置とその構造であり、これにより、格納容器バウンダリ１１を隔離弁１３から外側弁１４及び第２扉２２（後述）に変更する点である。

つまり、アクセス口２０は、配管１２における隔離弁１３と外側弁１４との間に設置される。そして、このアクセス口２０は、外側に第１扉２１を、内側に第２扉２２を備えた二重扉を有する構造に構成される。これらの第１扉２１及び第２扉２２は、配管１２と同等以上の気密及び液密機能を果たす。

次に、本実施形態の原子炉内検査工法を説明する。
アクセス口２０から配管１２内に検査装置１６を投入した後にアクセス口２０を閉鎖する。即ち、第１扉２１を開放して検査装置１６を投入した後、この第１扉２１を閉鎖する。次に、第２扉２２を開放して検査装置１６を配管１２内に投入した後、この第２扉２２を閉鎖する。これらの第１扉２１及び第２扉２２の閉鎖によってアクセス口２０を閉鎖する。

このアクセス口２０の閉鎖後、隔離弁１３を開放して、アクセス口２０の第２扉２２及び外側弁１４を新たな格納容器バウンダリ１１とする。次に、検査装置１６を原子炉圧力容器６内へ移動させ、この検査装置１６により原子炉圧力容器６内、特に炉心７を検査する。

この検査終了後、検査装置１６を配管１２内において隔離弁１３と外側弁１４との間に移動し、隔離弁１３を閉止して格納容器バウンダリ１１を復旧する。その後、アクセス口２０の第２扉２２を開放して、検査装置１６を第１扉２１と第２扉２２間に移動させ、第２扉２２を閉鎖する。次に、第１扉２１を開放して検査装置１６を回収し、この第１扉２１を閉鎖する。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

（３）アクセス口２０が、配管１２において隔離弁１３と外側弁１４との間に設置されたので、検査装置１６の原子炉圧力容器６への移動距離を短縮できると共に、外側弁１４の開閉操作が必要ないので、検査工法を簡素化できる。更に、検査装置１６を配管１２に投入してから回収するまでの間、外側弁１４が常時閉止されているので、配管１２における外側弁１４の下流側が汚染水により汚染されることを確実に防止できる。

［Ｃ］第３実施形態（図５）
図５は、本発明に係る原子炉内検査工法の第３実施形態を示す概念図である。この第３実施形態において、前記第１及び第２実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本実施形態の原子炉内検査工法が前記第２実施形態と異なる点は、隔離弁１３が故障により作動しない場合に、検査装置１６をアクセス口２０から配管１２内に投入する前に、加工装置３０をアクセス口２０から配管１２内に投入し、このアクセス口２０を閉鎖した後、投入した加工装置３０により隔離弁１３を加工（例えば、加工装置３０をドリルとして隔離弁１３を貫通する）して、この隔離弁１３を開放する点である。

つまり、第１扉２１を開放して加工装置３０をアクセス口２０内に投入し、第１扉２１を閉鎖する。次に、第２扉２２を開放して加工装置３０を配管１２内に移動させ、第２扉２２を第１扉２１と同様に閉鎖する。その後、加工装置３０を用いて隔離弁１３を加工し、開放する。これ以降、格納容器バウンダリ１１は、隔離弁１３から外側弁１４及び第２扉２２に変更される。

隔離弁１３の加工後、第２扉２２を開放して、加工装置３０を第１扉２１と第２扉２２との間に移動させる。次に、第２扉２２を閉鎖し、その後第１扉２１を開放して加工装置３０を回収する。

次に、検査装置１６をアクセス口２０内に投入して第１扉２１を閉鎖する。次に、第２扉２２を開放して検査装置１６を配管１２内に移動させ、第２扉２２を第１扉２１と同様に閉鎖して、この第２扉２２と外側弁１４により格納容器バウンダリ１１を構成する。

その後、検査装置１６を、開放された隔離弁１３を通過させて原子炉圧力容器６内まで移動させ、この検査装置１６により原子炉圧力容器６内の特に炉心７を検査する。検査終了後、第２扉２２を開放して、検査装置１６を第１扉２１と第２扉２２との間に移動させる。次に、第２扉２２を閉鎖した後第１扉２１を開放して検査装置１６を回収し、第１扉２１を閉鎖する。

以上のように構成されたことから、本実施形態においても、前記第１及び第２実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）検査装置１６をアクセス口２０から配管１２内に投入する前に、加工装置３０をアクセス口２０に投入し、この加工装置３０によって隔離弁１３を加工して開放することから、故障などにより隔離弁１３が開閉動作しない場合にも対処でき、検査装置１６により原子炉圧力容器６内を検査できる。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形してもよく、また、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、前記各実施形態では、配管１２に配置された既設の外側弁１４を用いるものとして説明したが、この既設の外側弁１４に代えて、配管１２において隔離弁１３の外側（つまり原子炉圧力容器６から離反する側）に図示しない仮設の弁を設置し、この仮設の弁を用いるものとしてもよい。また、上述したように配管の一部を置換しアクセス口を設置する場合、アクセス口と仮設弁を有する新規配管を既設配管と交換するものとしてもよい。

また、各実施形態では原子炉格納容器４の隔離弁１３とそのすぐ外側の弁１４を用いるものとして説明したが、使用する弁はこれに限られず、配管系で直列的に配置された２つの弁であればよい。実際のプラントでは、配管系の設計、既設弁の健全性、放射線量による作業員のアクセス制限等、状況による制約が考えられるが、本発明は直列的に配置された２つの弁があれば適用でき、実施に好適な箇所を広範囲から選定することが可能である。また、第３実施形態で説明したように隔離弁１３を開放して閉鎖不能となる場合、その外側に配置された２つの弁の間もしくは外側から検査装置１６等を投入することとすれば、隔離弁１３の１つ外側の弁を隔離弁の代替として運用することが可能である。

さらに、上述した仮設弁２つとアクセス口を有する新設配管と既設配管を置換して、この２つの仮設弁を用いてもよい。この場合、仮設弁をケーブルが貫通していても水密性を維持できる構造の弁とすれば、有線式の検査装置を投入することも可能となる。

なお、各実施形態では格納容器バウンダリ１１が健全であることを前提に、隔離弁１３や外側弁１４等の開閉と格納容器バウンダリ１１を関連付けて説明したが、これは原子炉圧力容器６内部とアクセス口１５、２０の連通性の遮断に関する説明を簡便にするためである。実際の原子炉事故時には、原子炉格納容４器の損傷等によって根本的に格納容器バウンダリ１１が維持されていないことが想定され得るため、必ずしも各実施形態で説明した通りに格納容器バウンダリ１１の構成が変更されるものではない。本発明は、上述の通り原子炉ウェル３を閉止するシールドプラグ５等を取り外すことなく、原子炉圧力容器６内を検査可能とすることにあり、格納容器バウンダリ１１の有無に関わらずその効果を奏するものである。

３ 原子炉ウェル
４ 原子炉格納容器(格納容器)
４Ａ 上蓋
５ シールドプラグ
６ 原子炉圧力容器
６Ａ 上蓋
１０ 沸騰水型原子炉
１２ 配管
１３ 隔離弁(第１の弁)
１４ 外側弁(第２の弁)
１５ アクセス口
１６ 検査装置
２０ アクセス口
２１ 第１扉
２２ 第２扉
３０ 加工装置

Claims (6)

1. 原子炉圧力容器内を検査する原子炉内検査工法において、
   前記原子炉圧力容器から延び格納容器を貫通する配管に第１の弁が設置され、この第１の弁よりも前記格納容器に対して外側に第２の弁が設置されており、
   前記配管における前記第２の弁の前記格納容器に対して外側に、開閉可能なアクセス口を設置し、
   前記アクセス口から前記配管内に検査装置を投入した後に、前記アクセス口を閉鎖し、
   次に、前記検査装置を前記第１の弁と前記第２の弁との間に移動した後に、前記第２の弁を閉止し前記第１の弁を開放し、
   その後、前記検査装置を前記原子炉圧力容器内へ移動し、この検査装置により前記原子炉圧力容器内を検査することを特徴とする原子炉内検査工法。
2. 原子炉圧力容器内を検査する原子炉内検査工法において、
   前記原子炉圧力容器から延び格納容器を貫通する配管に第１の弁が設置され、この第１の弁よりも前記格納容器に対して外側に第２の弁が設置されており、
   前記配管における前記第１の弁と前記第２の弁との間に、開閉可能なアクセス口を設置し、
   前記アクセス口から前記配管内に検査装置を投入した後に、前記アクセス口を閉鎖し前記第１の弁を開放し、
   次に、前記検査装置を前記原子炉圧力容器内へ移動し、この検査装置により前記原子炉圧力容器内を検査することを特徴とする原子炉内検査工法。
3. 前記アクセス口は、外側の第１扉と内側の第２扉とを備えた二重扉を有し、
   前記第１扉を開放して検査装置を投入した後、この第１扉を閉鎖し、
   次に、前記第２扉を開放して前記検査装置を配管内に投入した後、この第２扉を閉鎖し、
   これらの第１扉及び第２扉の閉鎖により前記アクセス口を閉鎖することを特徴とする請求項２に記載の原子炉内検査工法。
4. 前記検査装置をアクセス口から配管内に投入する前に、前記アクセス口から加工装置を前記配管内に投入し、
   次にアクセス口を閉鎖し、
   その後、前記加工装置により前記第１の弁を加工して開放することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の原子炉内検査工法。
5. 前記検査装置による原子炉圧力容器内の検査後、前記検査装置を配管内において第１の弁の外側まで移動し、
   次に、前記第１の弁を閉止し、
   その後、アクセス口から前記検査装置を回収することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原子炉内検査工法。
6. 前記配管に仮設の弁を、前記第２の弁に代えて、前記第１の弁の前記格納容器に対して外側に設置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の原子炉内検査工法。

Images