JP5728373B2 - 原子炉格納容器内部の遠隔作業方法 - Google Patents

Description

本発明は、シビアアクシデントが発生した場合の原子炉格納容器内部の遠隔作業方法に関する。

炉心溶融等のシビアアクシデントが発生した原子炉においては、プラント状況を早急に把握する必要があり、原子炉格納容器（ＰＣＶ）の内部調査が求められる。しかし、炉心溶融物が原子炉圧力容器（ＲＰＶ）外に漏出した場合やＰＣＶ内に核生成物質が飛散している場合など、ＰＣＶ内へのアクセスが困難な状況が想定される。
また、ＰＣＶは核生成物質の放散防止機能（閉じ込め機能）を有していることから、調査にあたる場合も、この閉じ込め機能を維持する必要がある。

特開平８−１６６４８４号公報

平常時におけるＰＣＶ内部の定期検査は、作業員がこの内部にアクセスする作業が可能である。しかし、シビアアクシデント発生後は、すべての作業を遠隔で行う必要があるが、従来においてそのような状況は想定されていない。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、原子炉格納容器における放射性物質の放散防止機能を維持しつつその内部の遠隔作業を実施する方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る原子炉格納容器内部の遠隔作業方法は、制御棒駆動機構の収容空間に通じるパスの出入口となるよう原子炉格納容器に設けられたハッチの周囲に第１隔壁を気密に設ける工程と、前記第１隔壁の外側に第２隔壁を気密に設ける工程と、前記ハッチの蓋を取り外し前記パスに沿って前記第１隔壁の内側から前記収容空間まで作業機器を移動させる工程と、前記収容空間における作業の終了後に前記作業機器を前記第１隔壁の内側に戻して前記ハッチを蓋で閉止する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明により、原子炉格納容器における放射性物質の放散防止機能を維持しつつその内部の遠隔作業を実施する方法が提供される。

正常状態を示す原子炉の縦断面図。 （Ａ）〜（Ｃ）本発明の実施形態を示す原子炉格納容器内部の遠隔作業方法の工程図。 （Ｄ）〜（Ｆ）本発明の実施形態を示す原子炉格納容器内部の遠隔作業方法の工程図。 本発明の実施形態を示す原子炉格納容器内部の遠隔作業方法のフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示す様に、正常状態（シビアアクシデントの発生前）を示す原子炉１０は、核燃料が保持されている炉心１２と、この炉心１２及びその冷却水を密閉収容する圧力容器１１と、収容空間３８に設置された制御棒駆動機構（ＣＲＤ；Control Rod Drive）及び圧力容器１１等を密閉収容する格納容器１３と、この格納容器１３を密閉保持し各種作業空間２０等が設けられる建屋１９とから構成される。

この格納容器１３には、圧力容器１１及びＣＲＤ収容空間３８の外周を覆う放射能遮蔽壁１４と、この収容空間３８に通じるパス１８の出入口となるように設けられたハッチ１６と、が設けられている。

このハッチ１６に設けられる着脱自在の蓋１７は、定期点検時に制御棒駆動機構の収容空間３８にアクセスするために外される場合の他は、装着されている。
パス１８の一端はハッチ１６側に固定され、他端は放射能遮蔽壁１４の開口部１５を貫通してＣＲＤ収容空間３８に位置している。

本発明に係る原子炉格納容器内部の遠隔作業方法の実施形態は、図２（Ａ）に示す様に、作業空間２０におけるハッチ１６の周囲に第１隔壁２１を気密に設ける工程と、この第１隔壁２１の外側に第２隔壁２２を気密に設ける工程と、図２（Ｂ）に示す様にハッチ１６の蓋１７を取り外しパス１８に沿って第１隔壁２１の内側からＣＲＤ収容空間３８まで作業機器３０を移動させる工程と、図３（Ｅ）（Ｆ）に示す様にＣＲＤ収容空間３８における作業の終了後に作業機器３０を第１隔壁２１の内側に戻してハッチ１６を蓋１７で閉止する工程と、を含む。

図２（Ａ）に示す様に、第１隔壁２１は、その縁端を作業空間２０の側面とフロア面に密着させることで気密性と耐圧性を有し、開閉扉２１ａが作業機器３０等を搬入・搬出するために設けられている。
この第１隔壁２１の内側には、作業機器３０を無線操作するためのアンテナ２５と、作業機器３０に付着した放射性物質を除染するためのスプレー２４（例えば、洗浄水を噴出する）と、作業監視カメラ２６とが設けられている。

第１隔壁２１の内側は、ハッチの蓋１７が取り外されると、大気圧よりも高圧である格納容器１３の内部圧力と同じ圧力となる。そして、この格納容器１３の内部に放射性物質が存在していればこの放射性物質が第１隔壁２１の内側に侵入する。
この第１隔壁２１の内側に侵入した放射性物質は局所排風設備（図示略）により除去され、スプレー２４により除染された放射性物質を含む廃液は排水管（図示略）を経由して外部に排出される。
なお、ハッチの蓋１７の取り外し及び取り付け作業は、詳細な説明を省略するが、専用機器を用いて遠隔操作により自動的に行われる。

第２隔壁２２は、その縁端を作業空間２０の側面とフロア面に密着させることで第１隔壁２１と形成する空間の気密性と耐圧性を維持し、開閉扉２２ａが作業機器３０等を搬入・搬出するために設けられている。
この第２隔壁２２には、その内側圧力を第１隔壁２１の内側圧力よりも高く設定する圧力調整部２３が設けられている。
これにより、第１隔壁２１の内側に侵入した放射性物質を閉じ込めて、外部漏洩することを防止する。

作業機器３０は、固定レール３２及びパス１８上の敷設レール４１に沿って移動する移動体３１と、多関節アームから構成されるマニピュレータ３３と、このマニピュレータ３３の先端に設けられ作業目的に応じて交換可能なエンドエフェクタ３４と、無線操作するための電波を受信するアンテナ３５と、を搭載している。具体的にエンドエフェクタ３４は、炉心溶融物１２ａを採取したり、障害物を切断等したりするツールである。

これにより、作業機器３０は、図２（Ｂ）に示す様に、レール４１を敷設してパス１８を自走することができる。
なお、作業機器３０は、図示した実施形態に限定されるものではなく、ハッチの蓋１７を取り外した後に、パス１８に沿って第１隔壁２１の内側からＣＲＤ収容空間３８まで移動可能なものであればよい。

さらに作業機器３０は、バッテリー（図示略）を積載し、そのエネルギーによりパス１８を移動し、図３（Ｄ）に示す様に、第１隔壁２１の内側には、バッテリーの充電器４２が設けられている。

なお、マニピュレータ３３及びエンドエフェクタ３４の操作は、これらに設置された作業カメラ（図示略）又はこれらにより格納容器１３の内壁に設置された作業カメラ（図示略）の映像を監視しながら実施する。
作業機器３０の制御は、マスタロボットである操縦装置をオペレータが操作し、スレーブロボットである作業機器３０がその動きに倣って作業するマスタスレーブ制御を採用することができる。

図４のフローチャートに基づいて、原子炉格納容器内部の遠隔作業方法の作業手順を説明する（適宜、図１，図２，図３参照）。
原子炉建屋の作業空間２０におけるハッチ１６の周囲に第１隔壁２１を気密に設ける（Ｓ１１）。続いて、この第１隔壁２１の外側に第２隔壁２２を気密に設ける（Ｓ１２）。

開閉扉２１ａ，２１ｂを開放して作業機器３０等を搬入し設置する（Ｓ１３）。開閉扉２１ａ，２１ｂを閉鎖し（Ｓ１４）、第２隔壁２２の内側でかつ第１隔壁２１の外側の空間を昇圧し、第１隔壁２１の内側よりも高圧に設定する（Ｓ１５）。
ハッチの蓋１７を取り外して（Ｓ１６）、作業機器３０を格納容器１３に挿入し（Ｓ１７）、パス１８上にレール４１を敷設する（Ｓ１８）。

このレール敷設の過程で、パス１８上に障害物が存在する場合は（Ｓ１９；Ｙｅｓ）、作業機器３０を第１隔壁２１の内側に戻し、マニピュレータ３３に取り付けるエンドエフェクタ３４を障害物撤去用のものに交換し（Ｓ２０）、この障害物を撤去する(Ｓ２１)。そして、再び第１隔壁２１の内側に戻ってレール敷設用のエンドエフェクタ３４に交換してレール敷設を再開する。

パス１８に沿って作業機器３０をＣＲＤ収容空間３８に移動させ各種作業を実行させる（Ｓ２２）。なお、作業中に、作業機器３０のバッテリー残量が少なくなった場合は、第１隔壁２１の内側に戻して充電器４２で充電する。
そして、ＣＲＤ収容空間３８における作業が終了した後は、作業機器３０を第１隔壁２１の内側に撤収させて（Ｓ２３）、ハッチ１６を蓋１７で閉止する（Ｓ２４）。
そして、スプレー２４により作業機器３０を除染してから（Ｓ２５）、開閉扉２１ａ，２１ｂを開放して作業機器３０等を搬出する（Ｓ２６）。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の原子炉格納容器内部の遠隔作業方法によれば、ハッチの外側に気密性かつ耐圧性を有する二重の隔壁を設置することにより、ＰＣＶ内部の汚染物質を建屋内に拡散させることなく遠隔操作によりＰＣＶ内部の状況調査及び作業が可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…原子炉、１１…圧力容器、１２…炉心、１２ａ…炉心溶融物、１３…格納容器、１４…放射能遮蔽壁、１５…開口部、１６…ハッチ、１７…蓋、１８…パス、１９…建屋、２０…作業空間、２１…第１隔壁、２１ａ…開閉扉、２２…第２隔壁、２２ａ…開閉扉、２３…圧力調整部、２４…スプレー、２５…アンテナ、２６…作業監視カメラ、３０…作業機器、３１…移動体、３２…固定レール、３３…マニピュレータ、３４…エンドエフェクタ、３５…アンテナ、３８…ＣＲＤ収容空間、４１…レール、４２…充電器。

Claims (8)

1. 原子炉建屋の内部に保持されている原子炉格納容器の周囲に形成された作業空間と前記原子炉格納容器の内部との間を移動する作業機器を遠隔操作して行なう原子炉格納容器内部の遠隔作業方法であって、
   制御棒駆動機構の収容空間に通じるパスの出入口となるよう原子炉格納容器に設けられたハッチが位置する前記作業空間において前記ハッチの周囲に第１開閉扉を有する第１隔壁を気密に設ける工程と、
   前記第１隔壁の外側であって前記作業空間の内部に第２開閉扉を有する第２隔壁を気密に設ける工程と、
   前記ハッチが閉止された状態で前記第１開閉扉および前記第２開閉扉を開放して作業機器を前記第１隔壁の内側へ搬入する工程と、
   前記第１開閉扉および前記第２開閉扉を閉鎖し、前記ハッチの蓋を取り外し前記パスに沿って前記第１隔壁の内側から前記収容空間まで作業機器を移動させる工程と、
   前記収容空間における作業の終了後に前記作業機器を前記第１隔壁の内側に戻して前記ハッチを蓋で閉止する工程と、を含むことを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
2. 制御棒駆動機構の収容空間に通じるパスの出入口となるよう原子炉格納容器に設けられたハッチの周囲に第１隔壁を気密に設ける工程と、
   前記第１隔壁の外側に第２隔壁を気密に設ける工程と、
   前記ハッチの蓋を取り外し前記パスに沿って前記第１隔壁の内側から前記収容空間まで作業機器を移動させる工程と、
   前記収容空間における作業の終了後に前記作業機器を前記第１隔壁の内側に戻して前記ハッチを蓋で閉止する工程と、を含む原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   前記作業機器は、マニピュレータを搭載し、前記パスに自走するためのレールを敷設することを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
3. 請求項２に記載の原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   前記マニピュレータは、作業目的に応じてエンドエフェクタを交換することを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
4. 制御棒駆動機構の収容空間に通じるパスの出入口となるよう原子炉格納容器に設けられたハッチの周囲に第１隔壁を気密に設ける工程と、
   前記第１隔壁の外側に第２隔壁を気密に設ける工程と、
   前記ハッチの蓋を取り外し前記パスに沿って前記第１隔壁の内側から前記収容空間まで作業機器を移動させる工程と、
   前記収容空間における作業の終了後に前記作業機器を前記第１隔壁の内側に戻して前記ハッチを蓋で閉止する工程と、を含む原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   前記作業機器は、積載したバッテリーのエネルギーにより前記パスを移動し、
   前記第１隔壁の内側には、前記バッテリーの充電器が設けられていることを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
5. 制御棒駆動機構の収容空間に通じるパスの出入口となるよう原子炉格納容器に設けられたハッチの周囲に第１隔壁を気密に設ける工程と、
   前記第１隔壁の外側に第２隔壁を気密に設ける工程と、
   前記ハッチの蓋を取り外し前記パスに沿って前記第１隔壁の内側から前記収容空間まで作業機器を移動させる工程と、
   前記収容空間における作業の終了後に前記作業機器を前記第１隔壁の内側に戻して前記ハッチを蓋で閉止する工程と、を含む原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   前記第１隔壁の内側には、前記作業機器を無線操作するためのアンテナが設けられていることを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
6. 制御棒駆動機構の収容空間に通じるパスの出入口となるよう原子炉格納容器に設けられたハッチの周囲に第１隔壁を気密に設ける工程と、
   前記第１隔壁の外側に第２隔壁を気密に設ける工程と、
   前記ハッチの蓋を取り外し前記パスに沿って前記第１隔壁の内側から前記収容空間まで作業機器を移動させる工程と、
   前記収容空間における作業の終了後に前記作業機器を前記第１隔壁の内側に戻して前記ハッチを蓋で閉止する工程と、を含む原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   前記第１隔壁の内側には、前記作業機器に付着した放射性物質を除染するためのスプレーが設けられていることを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
7. 請求項１に記載の原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   早くとも、前記第１開閉扉および前記第２開閉扉を閉鎖した後に、
   前記第２隔壁に設置された圧力調整部によって前記第２隔壁と前記第１隔壁の間の空間を昇圧することで前記第２隔壁の内側の圧力を前記第１隔壁の内側の圧力よりも高く設定することを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。
8. 請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の原子炉格納容器内部の遠隔作業方法において、
   前記マニピュレータの操作をマスタスレーブ制御で行うことを特徴とする原子炉格納容器内部の遠隔作業方法。

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