JP5951335B2 - 使用済燃料のせん断方法、取扱い方法および燃料収納容器 - Google Patents

Description

本発明は、使用済燃料のせん断方法、使用済燃料の取扱い方法および燃料収納容器に関するものである。

従来、燃料集合体をせん断するせん断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このせん断装置では、燃料マガジン内に燃料集合体を収納し、プッシャにより燃料マガジン内に収納された燃料集合体を送り出して、送り出された燃料集合体をせん断部により所定の長さの小片にせん断している。

特開平６−４３２８８号公報

しかしながら、燃料集合体に破損等の異常が生じている場合、燃料集合体は変形し易くなるため、燃料集合体の形状を維持した状態で燃料マガジン内に収納することは困難と考えられる。

そこで、本発明は、使用済燃料に異常が発生しても、好適に使用済燃料を取り扱ってせん断することができる使用済燃料のせん断方法、使用済燃料の取扱い方法および燃料収納容器を提供することを課題とする。

本発明の使用済燃料のせん断方法は、使用済燃料を内部に収納するせん断用収納容器とせん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器とを有する燃料収納容器の密封収納容器から、せん断用収納容器を取り出すせん断用収納容器取り出し工程と、取り出したせん断用収納容器を、内部に収納された使用済燃料と共にせん断するせん断工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、使用済燃料を内部に収容したせん断用収納容器を燃料収納容器から取り出し、内部に使用済燃料を収納した状態で、せん断用収納容器をせん断することができる。このため、破損等の異常が発生した変形し易い使用済燃料であっても、せん断用収納容器に収納することで、使用済燃料をまとめた状態でせん断できることから、使用済燃料が散らばることなく、好適に取り扱ってせん断することができる。

この場合、使用済燃料は、沸騰水型原子炉で用いられる周囲にチャンネルボックスが設けられたＢＷＲ用燃料集合体であり、せん断工程前に、チャンネルボックスを取り外すチャンネルボックス取り外し工程を実行することが好ましい。

この構成によれば、せん断の妨げとなるチャンネルボックスを取り外してせん断することができるため、チャンネルボックスのせん断負荷を低減できる分、せん断用収納容器を容易にせん断することができる。

本発明の使用済燃料の取扱い方法は、使用済燃料を内部に収納するせん断用収納容器とせん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器とを有する燃料収納容器のせん断用収納容器に使用済燃料を収納する使用済燃料収納工程と、使用済燃料が収納されたせん断用収納容器を、密封収納容器の内部に密封するせん断用収納容器収納工程と、せん断用収納容器が収納された密封収納容器である燃料収納容器を、放射性物質格納容器の内部に収納する燃料収納容器収納工程と、燃料収納容器が収納された放射性物質格納容器を再処理施設へ移送する移送工程と、再処理施設へ移送された放射性物質格納容器から燃料収納容器を取り出す燃料収納容器取り出し工程と、取り出した燃料収納容器の密封収納容器からせん断用収納容器を取り出すせん断用収納容器取り出し工程と、取り出したせん断用収納容器を、内部に収納された使用済燃料と共にせん断するせん断工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、破損等の異常が発生した変形し易い使用済燃料であっても、せん断用収納容器に収納することで、使用済燃料をまとめた状態で取り扱うことができることから、使用済燃料が散らばることなく、好適に取り扱ってせん断することができる。

本発明の燃料収納容器は、使用済燃料を内部に収納した状態でせん断されるせん断用収納容器と、せん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、破損等の異常が発生した変形し易い使用済燃料であっても、せん断用収納容器に収納することで、使用済燃料をまとめた状態で取り扱うことができる。このとき、せん断用収納容器は、せん断が容易な厚さとなっているため、安全性を確保した密封収納容器にせん断用収納容器を収納することで、より安全に使用済燃料を取り扱うことが可能となる。

この場合、使用済燃料は、燃料棒または燃料集合体であることが、好ましい。

この構成によれば、せん断用収納容器に、使用済燃料として、燃料棒または燃料集合体を収納することができる。なお、燃料棒は、全長に亘る燃料棒に限らず、破損した部分長の燃料棒であってもよい。

本発明の使用済燃料のせん断方法、使用済燃料の取扱い方法および燃料収納容器によれば、使用済燃料に異常が発生しても、好適に使用済燃料を取り扱ってせん断することができる。

図１は、本実施例の燃料収納容器を格納するキャスクの一部を切り欠いた斜視図である。 図２は、キャスクの軸方向に直交する面で切った断面図である。 図３は、本実施例の燃料収納容器の密封収納容器を表した側面図である。 図４は、本実施例の燃料収納容器のせん断用収納容器を表した斜視図である。 図５は、使用済燃料の取扱い方法に関する一連の動作を表したフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る使用済燃料のせん断方法、使用済燃料の取扱い方法および燃料収納容器について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

本実施例に係る使用済燃料のせん断方法は、使用済燃料が収納されたせん断用収納容器を、使用済燃料と共にせん断するものである。このせん断方法は、使用済燃料を取り扱う取扱い方法における各工程の一部を構成する。つまり、使用済燃料の取扱い方法では、せん断用収納容器をせん断するせん断方法を実行する前に、せん断用収納容器の内部に使用済燃料を収納するための工程を含んで構成されている。先ず、図１から図４を参照し、使用済燃料の取扱い方法に用いられる各種容器について説明する。

使用済燃料を取り扱うにあたって使用される容器としては、使用済燃料の輸送または貯蔵等に用いられるキャスク（放射性物質格納容器）１０と、キャスク１０内に収納される燃料収納容器１とがある。先ず、図１および図２を参照して、燃料収納容器１が収納されるキャスク１０について説明する。

図１は、本実施例の燃料収納容器を格納するキャスクの一部を切り欠いた斜視図である。図２は、キャスクの軸方向に直交する面で切った断面図である。このキャスク１０は、内部に燃料収納容器１を収納して輸送される輸送用のキャスクである。なお、本実施例では、キャスク１０として、輸送用キャスクに適用して説明するが、これに限定されず、貯蔵用キャスクに適用してもよい。

キャスク１０は、胴本体１１と、下部緩衝体１２と、上部緩衝体１３と、キャスク底部１４と、キャスク蓋部１５と、バスケット１６とを含んで構成される。胴本体１１は、筒状に形成される。キャスク底部１４は、胴本体１１の一方の端部に隙間なく設けられる。キャスク蓋部１５は、胴本体１１の他方の端部に隙間なく設けられる。

バスケット１６は、胴本体１１と、キャスク底部１４と、キャスク蓋部１５とで囲まれる空間に設けられる。バスケット１６は、図１および図２に示すように複数のセル１７が設けられる。図２に示すように、セル１７は、例えば、角パイプによって形成される。バスケット１６は、複数の角パイプが胴本体１１の胴中心線ＣＬ方向に向かって胴本体１１に挿入されることで、複数のセル１７が構成される。バスケット１６の各セル１７には、健全であるとされた使用済の燃料集合体が収納されたり、破損等の異常が生じた使用済燃料が収納された燃料収納容器１が収納されたりする。

次に、図３および図４を参照して、燃料収納容器１について説明する。図３は、本実施例の燃料収納容器の密封収納容器を表した側面図である。図４は、本実施例の燃料収納容器のせん断用収納容器を表した側面図である。燃料収納容器１は、破損等の異常が生じた使用済燃料を収納する。なお、使用済燃料としては、燃料集合体または燃料棒であり、燃料収納容器１には、燃料集合体ごと収納されたり、または燃料集合体から取り出された燃料棒が収納されたりする。なお、燃料集合体としては、沸騰水型原子炉で使用されるＢＷＲ用燃料集合体、加圧水型原子炉で使用されるＰＷＲ用燃料集合体等のいずれの燃料集合体であってもよい。また、燃料棒としては、全長に亘る燃料棒に限らず、破損した部分長の燃料棒であってもよい。

燃料収納容器１は、２重容器として構成され、使用済燃料が内部に収納されるせん断用収納容器２と、せん断用収納容器２が内部に収納される密封収納容器３とを有している。

図３に示すように、密封収納容器３は、内外を連通する開口部を有する有底の容器本体４と、容器本体４の開口部に装着される容器蓋部５と、容器本体４の底部に接続されたドレン管６とを有している。容器本体４は、断面方形状となる角筒形状となっており、内部に使用済燃料を収納する長方体状の収納空間７が形成されている。容器蓋部５は、容器本体４に対し隙間なく装着されることで、収納空間７を密封状態とすることができる。また、容器蓋部５には、ガス注入弁５ａが設けられており、ガス注入弁５ａは、ガス供給ラインが接続されることで開弁する一方で、ガス供給ラインの接続が解除されると閉弁する。なお、注入されるガスは、例えば、伝熱性の高いヘリウムガスであり、密封収納容器３の内部に収納される使用済燃料から発生する熱の密封収納容器３への伝熱性を高めている。

ドレン管６は、容器本体４の収容空間７に溜まった水を排出するためのものである。ドレン管６は、その一方が容器本体４の底部に接続され、その他方が容器本体４の上部にまで延びている。ドレン管６の他方には、ドレン弁６ａが設けられており、ドレン弁６ａは、ドレン排出ラインが接続されることで開弁する一方で、ドレン排出ラインの接続が解除されると閉弁する。

図４に示すように、せん断用収納容器２は、密封収納容器３の長方体状の収納空間７に収納される。せん断用収納容器２は、薄板となるステンレス鋼で構成されており、後述するせん断工程においてせん断可能に構成すべく、せん断用収納容器２の厚さは、上記の密封収納容器３の厚さに比して薄くなっている。せん断用収納容器２は、長手方向に沿って設けられる４つの壁面２１と、長手方向における壁面２１の両端に設けられる一対の端面２２とで長方体の箱状に形成されている。壁面２１は、長手方向に圧潰可能な圧潰部２５が設けられており、圧潰部２５は、長手方向に沿って山部２５ａと谷部２５ｂとが交互に形成される波型形状となっている。端面２２は、平板状に構成されており、一方の端面２２がせん断時に押圧される押圧面となっている。なお、せん断用収納容器２は、使用済燃料として例えば燃料棒Ｌを内部に収納する。せん断用収納容器２は、燃料棒Ｌを内部に収納するとき、一方の端面２２を設けずに、開口した状態で燃料棒Ｌを収納する。

次に、図５を参照して、使用済燃料を取り扱う使用済燃料の取扱い方法に関する一連の動作フローについて説明する。図５は、使用済燃料の取扱い方法に関する一連の動作を表したフローチャートである。この使用済燃料の取扱い方法は、使用済燃料を貯蔵する使用済燃料プールから再処理施設へ向けて使用済燃料を移送する際に用いられている。使用済燃料の取扱い方法は、使用済燃料収納工程Ｓ１と、せん断用収納容器収納工程Ｓ２と、燃料収納容器収納工程Ｓ３と、移送工程Ｓ４と、燃料収納容器取り出し工程Ｓ５と、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６と、せん断工程Ｓ７を備えている。ここで、使用済燃料収納工程Ｓ１、せん断用収納容器収納工程Ｓ２および燃料収納容器収納工程Ｓ３は、使用済燃料プールで行われ、移送工程Ｓ４において、使用済燃料プールから再処理施設へ移送され、燃料収納容器取り出し工程Ｓ５、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６およびせん断工程Ｓ７は、再処理施設で行われる。なお、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６およびせん断工程Ｓ７が使用済燃料のせん断方法となっている。

使用済燃料収納工程Ｓ１では、燃料収納容器１のせん断用収納容器２に使用済燃料を収納する。具体的に、使用済燃料収納工程Ｓ１において、燃料収納容器１は、使用済燃料プールに水没して配設され、その長手方向が鉛直方向となるように垂直状態となっている。このとき、燃料収納容器１は、密封収納容器３の内部に、長手方向の一方側が開口されたせん断用収納容器２を収納した状態となっており、密封収納容器３の容器蓋部５は、取り外された状態となっている。そして、使用済燃料収納工程Ｓ１では、異常が生じたとされる使用済燃料を、図示しない燃料取扱い装置によって、せん断用収納容器２に収納する。

せん断用収納容器収納工程Ｓ２では、使用済燃料が収納されたせん断用収納容器２を、密封収納容器３の内部に密封する。具体的に、せん断用収納容器収納工程Ｓ２では、長手方向の一方側が開口されたせん断用収納容器２を、一方の端面２２となる平板により閉塞する。この後、密封収納容器３の容器本体４に容器蓋部５を装着することで、密封収納容器３の内部を密封する。

燃料収納容器収納工程Ｓ３では、せん断用収納容器２が収納された密封収納容器３を、キャスク１０の内部に収納する。具体的に、燃料収納容器収納工程Ｓ３において、キャスク１０は、使用済燃料収納工程Ｓ１と同様に、使用済燃料プールに水没して配設され、その軸方向が鉛直方向となるように垂直状態となっている。燃料収納容器収納工程Ｓ３では、使用済燃料が収納された燃料収納容器１を、上記したキャスク１０のセル１７に装荷して収納する。このとき、燃料収納容器１は、キャスク蓋部１５の装着前に、収納空間７に溜まった使用済燃料プールの水を排出している。つまり、燃料収納容器１の内部に溜まった水を排出する場合は、容器蓋部５に設けられたガス注入弁５ａにガス注入ラインを接続し、ドレン管６に設けられたドレン弁６ａにドレン排出ラインを接続する。そして、ガス注入ラインからヘリウムガスを注入することで、収納空間７に溜まった水を排出すると共に、燃料収納容器１の内部を乾燥させる。この後、キャスク１０の胴本体１１にキャスク蓋部１５が装着され、キャスク１０は、使用済燃料プールから引き上げられる。使用済燃料プールから引き上げられたキャスク１０からは、内部に溜まった水が排出される。

移送工程Ｓ４では、使用済燃料が収納されたキャスク１０を、運搬車両に搭載し、使用済燃料プールを有する施設から再処理施設へ向けて移送する。運搬車両が再処理施設に到着すると、運搬車両に搭載されたキャスク１０は再処理施設内へ運搬される。

燃料収納容器取り出し工程Ｓ５では、再処理施設へ移送されたキャスク１０から燃料収納容器１を取り出す。具体的に、燃料収納容器取り出し工程Ｓ５では、キャスク１０のキャスク蓋部１５を取り外し、図示しない燃料取扱い装置によりキャスク１０の内部から燃料収納容器１を取り出す。

せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６では、取り出した燃料収納容器１の密封収納容器３からせん断用収納容器２を取り出す。具体的に、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６では、密封収納容器３の容器蓋部５を取り外し、図示しない燃料取扱い装置により密封収納容器３の内部からせん断用収納容器２を取り出す。

せん断工程Ｓ７では、取り出したせん断用収納容器２を、内部に収納された使用済燃料と共にせん断する。ここで、せん断用収納容器２は、せん断装置によってせん断される。ここで、せん断装置について簡単に説明する。せん断装置は、せん断刃を有するせん断部と、せん断用収納容器２をせん断部へ向けて送り出す燃料送出部と、燃料送出部によって送り出されるせん断用収納容器２をせん断部へ向けて案内する燃料マガジンとを有している。そして、せん断装置において、燃料送出部は、燃料マガジンの内部に装荷されたせん断用収納容器２を送り出し、送り出されたせん断用収納容器２は、燃料マガジンに案内されながらせん断部へ移動し、せん断部は、送り出されたせん断用収納容器２を、所定の長さごとにせん断する。

以上のように、本実施例の構成によれば、使用済燃料を内部に収容したせん断用収納容器２を燃料収納容器１から取り出し、内部に使用済燃料を収納した状態で、せん断用収納容器２をせん断することができる。このため、破損等の異常が発生した変形し易い使用済燃料であっても、せん断用収納容器２に収納することで、使用済燃料をまとめた状態でせん断できることから、使用済燃料が散らばることなく、好適に取り扱ってせん断することができる。

なお、本実施例において、せん断用収納容器２には使用済燃料が収納されたが、使用済燃料が沸騰水型原子炉で使用されるＢＷＲ用燃料集合体である場合、チャンネルボックス取り外し工程を実行してもよい。ここで、ＢＷＲ用燃料集合体は、複数の燃料棒の周囲に設けられたチャンネルボックスを有している。チャンネルボックスは、せん断工程Ｓ７において、せん断負荷となるため、せん断工程Ｓ７前に取り外すことが好ましい。このため、チャンネルボックス取り外し工程は、使用済燃料収納工程Ｓ１とせん断用収納容器収納工程Ｓ２との間に行うことが好ましい。具体的に、チャンネルボックス取り外し工程では、せん断用収納容器２の内部に収納された使用済燃料としてのＢＷＲ用燃料集合体に対し、せん断用収納容器２内においてチャンネルボックスを外して、せん断用収納容器２から取り出す。

以上の構成によれば、使用済燃料がＢＷＲ用燃料集合体である場合、せん断工程Ｓ７前にせん断の妨げとなるチャンネルボックスを取り外してせん断することができるため、チャンネルボックスのせん断負荷を低減できる分、せん断用収納容器２を容易にせん断することができる。

また、本実施例では、キャスク１０内に溜まった水を排出して移送する乾式の移送としたが、キャスク１０内の水を排出せずに溜めた状態で移送する湿式の移送としてもよい。

また、本実施例では、せん断用収納容器２に圧潰部２５を設けたが、せん断用収納容器２の形状については、特に限定されず、圧潰部２５を省いた構成であってもよい。

１ 燃料収納容器
２ せん断用収納容器
３ 密封収納容器
４ 容器本体
５ 容器蓋部
５ａ ガス注入弁
６ ドレン管
６ａ ドレン弁
７ 収納空間
１０ キャスク
１１ 胴本体
１２ 下部緩衝体
１３ 上部緩衝体
１４ キャスク底部
１５ キャスク蓋部
１６ バスケット
１７ セル
２１ 壁面
２２ 端面
２５ 圧潰部

Claims (4)

1. 燃料棒または燃料集合体である使用済燃料を内部に収納するせん断用収納容器と前記せん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器とを有する燃料収納容器の前記密封収納容器から、前記せん断用収納容器を取り出すせん断用収納容器取り出し工程と、
   取り出した前記せん断用収納容器を、内部に収納された前記使用済燃料と共にせん断するせん断工程と、を備えることを特徴とする使用済燃料のせん断方法。
2. 前記使用済燃料は、沸騰水型原子炉で用いられる周囲にチャンネルボックスが設けられたＢＷＲ用燃料集合体であり、
   前記せん断工程前に、前記チャンネルボックスを取り外すチャンネルボックス取り外し工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料のせん断方法。
3. 使用済燃料を内部に収納するせん断用収納容器と前記せん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器とを有する燃料収納容器の前記せん断用収納容器に前記使用済燃料を収納する使用済燃料収納工程と、
   前記使用済燃料が収納された前記せん断用収納容器を、前記密封収納容器の内部に密封するせん断用収納容器収納工程と、
   前記せん断用収納容器が収納された前記密封収納容器である前記燃料収納容器を、放射性物質格納容器の内部に収納する燃料収納容器収納工程と、
   前記燃料収納容器が収納された前記放射性物質格納容器を再処理施設へ移送する移送工程と、
   前記再処理施設へ移送された前記放射性物質格納容器から前記燃料収納容器を取り出す燃料収納容器取り出し工程と、
   取り出した前記燃料収納容器の前記密封収納容器から前記せん断用収納容器を取り出すせん断用収納容器取り出し工程と、
   取り出した前記せん断用収納容器を、内部に収納された前記使用済燃料と共にせん断するせん断工程と、を備えることを特徴とする使用済燃料の取扱い方法。
4. 使用済燃料を内部に収納した状態でせん断されるせん断用収納容器と、
   前記せん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器と、を備え、
   前記使用済燃料は、燃料棒または燃料集合体であることを特徴とする燃料収納容器。

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