JP6230964B2 - 燃料デブリ取出し装置と燃料デブリ取出し方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子力プラントに適用するのに好適な燃料デブリ取出し装置と燃料デブリ取出し方法に関する。

原子力プラントではシビアアクシデントと呼ばれる原子炉圧力容器の炉心に装荷した燃料集合体が破損又は溶融する事態が非常に少ない確率ではあることが考えられる。通常ではこのような事態は考えられないが、万が一、このような事態が生じた場合には、原子炉圧力容器の炉心に装荷された燃料集合体はその場で破損又は溶融し、燃料デブリとなって存在することが想定される。ここで燃料デブリとは原子炉圧力容器の炉心を冷やす冷却材の喪失により原子炉の核燃料が溶融し、原子炉構造材や制御棒と共に冷えて固まった物質のことである。このような事態が生じた場合には、定期点検時に燃料集合体を取出し及び装荷する際に用いられる原子炉建屋内の運転床に移動可能に設置された燃料交換機では、燃料集合体を取出せないことが考えられる。

引用文献１（特開２０１３−１９８７５号公報）には、このような場合における原子力プラントにおける核燃料物質の搬出方法が記載されている。具体的には、切削装置を有するボーリング装置を原子炉圧力容器内で炉心の上方に配置する。この切削装置は、下端部に内刃を取り付けた回転軸を外筒内に回転可能に取り付けて構成され、回転軸の周囲には螺旋状のスクリューが取り付けられ、外筒の下端にも外刃が設けられて構成されている。原子炉の炉心内に存在する溶融した核燃料物質を取り出すときには、切削装置の回転軸及び外筒はそれぞれ回転しながら下降し、旋回する内刃及び外刃によって炉心内の核燃料物質が切削される。この核燃料物質の切削屑は、外筒内に入って回転するスクリューによって外筒内を移送され、核燃料物質の切削屑は、さらに、回収物吐出口及び移送ダクトを通り、燃料キャスクに収納し、この燃料キャスクを搬出容器に収納して外部に搬出することが記載されている。

引用文献２（特開２０１３−２１７７０５号公報）には、原子力プラントにおける破損燃料取出し方法が記載されている。具体的には、原子炉圧力容器の底部に固化デブリが堆積した場合に、固化デブリに強酸を供給して、強酸により固化デブリ内の原子炉燃料を溶解させて液体化し、この液体化した反応生成物を取出し配管を通して原子炉圧力容器の外部に取出すことが記載されている。

特開２０１３−１９８７５号公報 特開２０１３−２１７７０５号公報

燃料デブリは、高放射化された燃料と炉内構造物等が溶融固化したものであり、切断作業を行い、切断片を容器に搬入し、その容器を効率良く搬出することが現地作業工程短縮上極めて重要である。

引用文献１では、燃料を取出す際に切削装置により核燃料物質を切削する必要がある。切削された核燃料物質は外筒内を移送されるため、核燃料物質は外筒内を通過可能なように、ある程度の小さな破片サイズとする必要がある。ただし、溶融した核燃料物質は、被覆管成分のジルコニウム以外に、原子炉内に設けられた構造材のステンレス鋼、コンクリート、制御棒材料、さらには冷却のために注水された液体等と反応し、その反応の際の雰囲気条件に応じて様々な化学形態を持つと予想され、特に、急冷凝固により固化した核燃料物質はセラミック化しているものと想定される。セラミクス化した燃料デブリは相当程度の硬さを有しており、目標とする破片サイズへと燃料デブリを切削出来ないことも想定される。このような場合には核燃料物質を外部へ搬出することは出来ない。

また、引用文献２における破損燃料取出し方法では、固化した燃料デブリに対して強酸を用いて溶解させて取り出すが、上述のごとく原子炉内部の構造物等が混入している燃料デブリは化学形態が不明であり、このような燃料デブリに対して効果があるか不明な点もあり、確実に破損燃料を外部へ搬出できるとは限らない。

本発明は、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、原子炉圧力容器のフランジ部に設けられるフランジ固定部材と、前記フランジ固定部材に接続された内部にサポート部材を介して搬送容器を案内する案内機構が設けられた少なくとも２つ以上の連続して接続された延長継手と前記延長継手の前記フランジが設けられる端部と反対方向の端部に設けられる共用装置と、前記連続して設けられている延長継手に設けられた複数の案内機構を移動する搬送容器昇降機構と、前記搬送容器昇降機構に接続される搬送容器と、前記搬送容器内部に設けられる燃料デブリを収納する回収容器を有することを特徴とする。

本発明によれば、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことができる。

沸騰水型原子力プラントの概略図 実施例１における燃料デブリ取出し装置の全体概要図 実施例１における燃料デブリを回収容器に収納する際の作業の概要図 実施例１における燃料デブリを回収容器内に収納した概要図 実施例１における洗浄ケース内に水を注入する際の概要図 実施例１における回収容器内部を水で満たした状態の概要図 実施例１における回収容器に蓋をする概要図 実施例１における回収容器を吊上げて搬送容器内部に収納する概要図 実施例１における回収容器が搬送容器内に収納された時の概要図 実施例１における搬送容器をＲＰＶ外部へと取出す作業の概要図 実施例１におけるＲＰＶの外部へ搬出した搬送容器を更に建屋の外部へと搬出する概要図 実施例１における炉内用装置昇降機構を用いて炉内用装置を装置搬送容器内に収納する概要図 実施例１における炉内用装置の汚れや放射性ダストを取り払う概要図 実施例１における炉内用装置を装置搬送容器内部に回収する概要図 実施例１における炉内装置用ハッチを閉じた概要図 実施例１における旋回テーブル機構による隔離の概要図 実施例１における装置搬送容器を外部へと搬出する概要図 実施例１における搬送容器の詳細な構造図 実施例１における旋回テーブル機構の図２中でのＡ−Ａ断面図 実施例１における延長継手を追加する場合の概要図 実施例１における延長継手の図２０のＸの拡大図 実施例１における延長継手の下降を示す説明図 実施例２における燃料デブリ取出し装置の全体概要図 実施例３における他の燃料デブリ取出し方法の概要図 実施例３における他の燃料デブリ取出し方法の概要図 実施例３における他の燃料デブリ取出し方法の概要図

以下図面を用いて本発明を説明する。

本発明ではガイドレール又はガイドパイプを用いて燃料デブリを取出す。ガイドレール又はガイドパイプに搬送容器昇降機構を設けて、この搬送容器昇降機構と搬送容器を接続することで、ガイドレール又はガイドパイプに沿わせて搬送容器を移動させることができる。なお、この搬送容器内部には燃料デブリ又は解体片を回収するための回収容器を収納している。原子炉ウェルにある揚重機器によりこの搬送容器を昇降させる際に、昇降時のずれの防止や耐震性を持たせ、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことが可能となる。更に、搬送容器昇降機構には非常時の落下対策として搬送容器昇降機構用ブレーキを備えている。

本発明の適用先の一例として実施例１を図１から図２２を用いて説明する。本実施例の燃料デブリの取出しが行われる沸騰水型原子力プラントの概略図を、図１に示す。

沸騰水型原子力プラント１は、原子炉２及び原子炉格納容器３を備えている。原子炉格納容器３（ＰＣＶ）は、原子炉建屋４内に設置されて、上端部に上蓋であるヘッド５が取り付けられて密封されている。原子炉格納容器３は、内部に形成されたドライウェル６、及び冷却水が充填された圧力抑制プール７が内部に形成された圧力抑制室８を有する。ドライウェルに連絡されるベント通路９の一端が、圧力抑制室内８の圧力抑制プール７の冷却水中に浸漬されている。

ヘッド５の真上には複数に分割された放射線遮へい体であるシールドプラグ１０が配置され、これらのシールドプラグ１０が、原子炉ウェル１１内に配置され、原子炉建屋４の運転床１２に設置されている。機器仮置きプール１３（ドライヤセパレータプール）及び燃料貯蔵プール１４が、原子炉ウェルに隣接して配置され、運転床１２に取り囲まれている。機器仮置きプール１３と原子炉ウェル１１の間、及び燃料貯蔵プール１４と原子炉ウェル１１の間は、それぞれ、取り外し可能なゲート部材（図示せず）により仕切られている。

原子炉は、上蓋１５が取り付けられて構成される原子炉圧力容器１６（ＲＰＶ）、核燃料物質を含む複数の燃料集合体が装荷された炉心１７、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９等を備えている。炉心１７、気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９は原子炉圧力容器１６内に配置される。原子炉圧力容器内１６に設置された炉心シュラウド２０が、炉心を取り囲んでいる。炉心内に装荷された各燃料集合体２１は、下端部が炉心支持板によって支持され、上端部が上部格子板によって保持される。気水分離器１８は炉心の上端部に位置する上部格子板よりも上方に配置され、蒸気乾燥器１９が気水分離器の上方に配置される。

複数の制御棒案内管２２が、原子炉圧力容器内１６で炉心支持板の下方に配置される。炉心内の燃料集合体間に出し入れされて原子炉出力を制御する制御棒（図示せず）が、各制御棒案内管内に配置されている。複数の制御棒駆動機構ハウジングが、原子炉圧力容器の下鏡部に取り付けられている。制御棒駆動機構（図示せず）が、それぞれの制御棒駆動機構ハウジング内に設置され、制御棒案内管内の制御棒と連結されている。

原子炉圧力容器１６内に設置された炉心シュラウド２０、炉心支持板、上部格子板、気水分離器１８、蒸気乾燥器１９及び制御棒案内管は、炉内構造物である。

原子炉圧力容器１６は、原子炉格納容器内の底部に設けられたコンクリートマット２３上に設けられた円筒状のペデスタル２４上に据え付けられている。筒状のγ線遮蔽体１５０が、ペデスタルの上端に設置され、原子炉圧力容器１６を取り囲んでいる。

このような沸騰水型原子力プラントにおいて、原子炉がスクラムされて原子炉出力が低下した状態において、一時的に、沸騰水型原子力プラントの電流を供給する全部の電源が消失して非常用炉心冷却系が作動しなかった状態が生じたことを想定する。全部の電源が消失して非常用炉心冷却系のポンプ等が作動しなくなり、炉心内の各燃料集合体に含まれる各燃料棒の冷却が損なわれた場合には、これらの燃料棒に含まれる核燃料物質が溶融し、核燃料物質の溶融によって燃料集合体の構造部材、例えば、燃料棒の被覆管、燃料集合体のチャンネルボックス及び上部タイプレート及び下部タイプレートも溶融する。核燃料物質、及び燃料集合体の構造部材等の溶融物である燃料デブリ２５は、原子炉圧力容器の底部である下鏡の内面上に落下する可能性がある。燃料デブリには、炉心支持板等の炉内構造物の溶融物が含まれる場合もある。溶融した燃料デブリは、冷却されて固まる。

万が一、このような燃料デブリの原子炉圧力容器の底部への落下が生じた場合には、固まった燃料デブリの原子炉圧力容器外への搬出が実施され、さらに燃料デブリの落下が生じている沸騰水型原子力プラントについては、廃炉処理が実施される。

図２に本実施例における燃料デブリ取出し装置３０の全体概要図をしめす。なお、本実施例における核燃デブリ取出しが行われるにあたり、予めシールドプラグ１０、ＰＣＶのヘッド５、ＲＰＶの上蓋１５、蒸気乾燥器１９、気水分離器１８等は取り外されているものとする。

核燃デブリ取出し装置３０の詳細構造について説明する。ＲＰＶのフランジ部にリング状のフランジ固定部材３１が設けられ核燃デブリ取出し装置を支持している。リング状のフランジ固定部材と各種装置が設けられた共用装置３２との間には円筒形状をした伸縮シール部材３３が設けられておりＲＰＶ内部の雰囲気とＲＰＶ外部の雰囲気とを遮断している。伸縮シール部材３３としては、例えばアラミド繊維をポリウレタンシートで挟んでアラミド繊維及びポリウレタンシートを一体化して構成されたもの、若しくは金属材料を成形加工した金属ベローズがあげられる。リング状のフランジ固定部材３１から下方向に複数の延長継手３４を介して前述の共用装置３２が支持されている。各延長継手３４の内部にはサポート部材３５を介して搬送容器昇降機構３６が移動可能なようにガイドレール３７が取り付けられている。このガイドレール３７により搬送容器３８を昇降させる際のずれの防止や耐震性を持たせ、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことが可能となる。また、サポート部材３５とガイドレール３７の間にはバネ若しくは液圧シリンダ等を利用したダンパによる制振機能を有する。各延長継手３４は複数のボルトによって下部フランジと上部フランジとを接続することで締結される（詳細は図２０及び図２１にて述べる）。また、リング状のフランジ固定部材３１には、複数の延長継手昇降機構９６、１０１が設けられている（詳細は図２２にて述べる）。

次に、各種装置が設けられた共用装置３２の詳細構造について説明する。共用装置は遮蔽機能を有するように例えば内部に水を溜めることが可能なボックス４０を備えている。また、このボックスの底部には円形の貫通穴が設けられており、この円形の貫通穴には旋回テーブル機構４１が設けられている。この旋回テーブル機構４１は図２の紙面上においてＲＰＶの上部空間と下部空間を遮断するために設けられており、ＲＰＶの上部から下部へのアクセスが必要な際には解放できるようにポートが形成されるように構成されている。旋回テーブル機構４１は上部テーブル板４２及び下部テーブル板４３を有しており、各テーブル板には必要な箇所に貫通穴が複数設けられている。下部テーブル板の下方にはさらに遮蔽ケース４４が突出して設けられており、その内部には洗浄ケース４５が設けられている。洗浄ケース４５の内部には搬送容器３８が収納され、搬送容器３８の内部には更に回収容器４６が収納可能な構造となっている。上部テーブル板及び下部テーブル板の中心部には貫通穴が設けられており回収容器を下部テーブル板に設けられている遮蔽ケース４４内部にまで挿入可能に構成されている。下部テーブル板は旋回可能なように旋回機構４７及び外部との雰囲気を遮断する旋回機構用シール４８が設けられている。下部テーブル板には把持装置や切断装置である炉内用装置を通過させるように第１ポート４９が設けられている。またこの穴（第１ポート４９）と対応する上部テーブル板にも第２ポート５０が設けられている。この第１ポート４９と第２ポート５０の穴の位置が一致する場合には貫通穴が構成され、一致しないようにした場合には、旋回テーブル機構４１の上下空間において隔離状態となっている。このように上部テーブル板４２及び下部テーブル板４３に設けられた第１ポート４９及び第２ポート５０の位置関係を適宜制御することで、上部空間と下部空間との隔離状態及び貫通状態を選択できるようになっている。なお、下部テーブル板の第１ポートの周辺部にはポート閉止機構用シール５１が設けられており、シール性を確保している。また、上部テーブル板４２には第２ポートの位置を移動させるためのポート閉止機構５２が設けられている。

上部テーブル板４２の上部にはさらに、第２ポート内部に筒の一部が挿入されたポート旋回部５３が設けられている。ポート旋回部５３は第２ポート５０に接続された各種装置を旋回させる目的で設けられている。ポート旋回部５３はポート旋回機構５４及びシール性を担保するためのポート旋回機構用シール５５がさらに設けられている。

上部テーブル板４２及び下部テーブル板４３の中心部に設けられた貫通穴には洗浄ケース４５が貫通して設けられており、この洗浄ケースは上部テーブル板に設けられた洗浄ケース旋回機構５６によって旋回可能に設けられている。またシール性を確保するため洗浄ケース旋回機構用シール５７が設けられている。上部で説明した下部テーブル板、上部テーブル板、ポート旋回部、洗浄ケース旋回機構は図示しない旋回駆動部（モータ制御等）によって旋回動作が可能に構成されている。

第２ポート５０には装置搬送容器６０が接続されて、第１ポート４９及び第２ポート５０を通じて各種炉内用装置６１を挿入して作業を行う。装置搬送容器６０には炉内用装置昇降機構６２及び装置搬送容器６０の開口部を開閉する炉内装置用ハッチ６３が設けられている。また各種炉内用装置を装置搬送容器６０内部に再度格納する際に、汚れや放射性ダストを落とすための洗浄機構６４が設けられている。

搬送容器３８は複数の部材から構成されている。搬送容器は上部の蓋を兼ねた回収容器取扱機構７０と搬送容器下蓋７１と円筒形状をした胴体部７２から構成されている。上蓋の機能を兼ねた回収容器取扱機構７０、搬送容器下蓋７１、円筒形状をした胴体部７２は必要な放射線の遮蔽効果を有するように十分な厚さの板厚を有している。

共用装置３２の下部側面及び上部側面には共用装置をＲＰＶ内部で固定するための共用装置固定パット７３を複数設けている。共用装置固定パット７３はピストン及びシリンダから構成されモータ駆動又は油圧駆動（図示せず）にて共用装置固定パットをＲＰＶの内壁面に押し付けることで固定している。

搬送容器３８は搬送容器昇降機構３６を介してガイドレール３７に沿って上下方向の移動可能となっている。搬送容器昇降機構３６には複数の車輪も有しておりこの車輪によりガイドレール３７を挟み込むことで搬送容器昇降機構３６は接続されている。搬送容器３８は原子炉ウェルにある揚重機器７４により昇降される。この移動の際にはガイドレールがガイドの役割をはたすため、回収容器３８を安定して、効率的にＲＰＶの外部にまで搬出可能である。また、搬送容器昇降機構３６にはガイドレール３７を挟み込めるようにブレーキパットを有する搬送容器昇降機構用ブレーキ７５が設けられており、非常時の落下の際にはこのブレーキを用いることで落下を防止し、よりデブリ燃料取出し時の安全性を高めている。また、揚重機器７４の吊りロープ若しくはチェーンは多重化するとともに、当該吊りロープ若しくはチェーンの巻取り動作部のブレーキも多重化して万一の破断及び動作異常に対する安全性の向上を図っている。

図１８から図２２には各機構部の詳細な構造図を示す。

図１８には搬送容器３８の詳細な構造図を示す。搬送容器の胴体部７２は円筒形状の貫通構造を有して、胴体部の上部の開口を塞ぐように上蓋を兼ねて回収容器取扱機構７０と胴体部の下部の開口を塞ぐように搬送容器下蓋７１が設けられている。また、これら各部材は必要な遮蔽機能を有する板厚を備えている。回収容器取扱機構の上部には原子炉ウェルにある揚重機器と接続されるフック８０を備えている。さらに、回収容器取扱機構の下方には回収容器３８の上蓋８１を把持するための回収容器上蓋把持爪８２と回収容器４６を遮蔽ケース４４の内部に設けられている洗浄ケース４５から出し入れするための回収容器把持爪８３を備えている。また、燃料デブリを回収した回収容器４６を搬送容器３８に移動する際に洗浄を行う、洗浄ノズル８４を備えている。回収容器上蓋把持爪８２と回収容器把持爪８３はピストンにより駆動可能に構成されている。駆動原としてはモータや油圧を適宜用いる。

図１９には旋回テーブル機構の図２中でのＡ−Ａ断面図を示す。上部テーブル板４２及び下部テーブル板４３には複数の開口（第１ポート４９及び第２ポート５０）が設けられており、上部テーブル板の開口（第２ポート）と下部テーブル板の開口（第１ポート）の位置を一致させる又はずらすことで各ポートの開閉機能を有するようになっている。これにより図２上において旋回テーブル機構４１の上部空間と下部空間の隔離状態及び連通状態を選択可能になる。

図２０から図２２を用いて延長継手３４の詳細構造を示す。図２０は延長継手３４を追加する場合の概要図を示した。図２１には延長継手３４の図２０のＸの拡大図を示した。延長継手３４は複数の短い円筒形状部材を繋ぎ合せることで、図２のような長い円筒を構成している。延長する場合には第１の延長継手９０の上に第２の延長継手９１を載せる。そして第１の延長継手９０の上部フランジ９２の上面が第２の延長継手の下部フランジ９３の下面に接触したとき、第２の延長継手９１の下部フランジ９３に取り付けられている複数のボルト９４を用いて、第１の延長継手の上部フランジ９２を第２の延長継手の下部フランジ９３に取り付ける。この結果、それらの延長継手が連結される（図２２の右側の「連結時の状態」を参照）。

次に連結された延長継手を原子炉内部へ送り出す際の概要図を図２２に示す。第１の延長継手のリング部材９５を保持している第１グループの４個の延長継手昇降機構９６のそれぞれのシリンダ９７内のピストン９８より下方の領域の油圧を減少させながらシリンダ内のピストンより上方の領域に油圧を加える。各延長継手昇降機構のそれぞれのピストンが下降し、ピストンにピストンロッド９９で連結された各保持部材１００が下降する（図２２の左側の「下降結時の状態」を参照）。それらのピストンが最も低い位置まで下降したとき、第１グループの各延長継手昇降機構のシリンダへの油圧の供給を停止する。このとき、第２グループの４個の各延長継手昇降機構の各シリンダ内のピストンよりも下方の領域に油圧を供給してピストンを、第２グループの４個の各延長継手昇降機構１０１の各保持部材１０２の上面が第２の延長継手のリンク部材１０３の下面に接触するまで、上昇させる。各保持部材１０２がリンク部材１０３の下面に接触したとき、第２グループの４個の延長継手昇降機構１０１のシリンダへの油圧の供給を停止する。

その後、第１グループの４個の延長継手昇降機構９６に対応して設けられた延長継手昇降機構旋回部のモータを駆動する。モータの回転速度は、減速装置で減速された後、歯車によりシリンダに伝えられ、シリンダが９０°だけ回転する。この結果、第１グループの４個の延長継手昇降機構９６の、延長継手の中心を向いている各保持部材１００が、９０°回転し、これらの保持部材が第１の延長継手のリング部材９５を保持しなくなる。上方に位置する延長継手のリング部材１０３が第２グループの４個の延長継手昇降機構１０１の各保持部材１０２で保持されることにより、共用装置３２及び複数の延長継手は、第２グループの４個の延長継手昇降機構１０１によって保持される。

共用装置３２が原子炉圧力容器内の所定の位置に下降するまで、上記の操作が繰り返され、延長継手が順次連結される。共用装置３２が原子炉圧力容器内の所定の位置まで下降したとき、共用装置に設けられた、炉内用装置を用いて、原子炉圧力容器内の上部格子板及び炉心シュラウド等の炉内構造物、及び燃料デブリが切断され、これらの切断片が収納容器内に収納される。

次に図２〜図１７を用いて燃料デブリの取出しステップの詳細を説明する。

図２に示すように予めシールドプラグ１０、ＰＣＶのヘッド５、ＲＰＶの上蓋１５、蒸気乾燥器１９、気水分離器１８等は取り外される。その後、燃料デブリ取出し装置３０をＲＰＶのフランジ部を利用して設置する。延長継手３４を複数順次接続することで、共用装置をＲＰＶ内の目的とする位置にまで設置する。目的とする位置まで共用装置が移動できたら、共用装置固定ハッチ７３により装置を固定する。次に、回収容器を格納した搬送容器を搬送容器昇降機構を介してガイドレールに沿わせて共用装置内の所定の位置まで設置する。次にボックス４０内部を水で満たして遮蔽機能を確保する。

図３に燃料デブリ２５を回収容器に収納する際の作業の概要図を示す。装置搬送容器６０の下部に設けられている炉内装置用ハッチ６３を解放する。そして炉内用装置昇降機構６２を稼働させて炉内用装置６１を燃料デブリにまでアクセスさせる。炉内用装置昇降機構は図示しないピストン及びシリンダにより水圧駆動またはモータにより制御される。その後、炉内用装置を用いて各種作業を行う。本実施例では燃料デブリを把持するために把持装置を利用した実施例を記載したが、燃料デブリを切断するための切断装置や除染のための除染装置を適宜用いるように作業に合わせて装置を交換する。把持装置１１０により燃料デブリを把持したら、洗浄ケース旋回機構５６を用いての洗浄ケース４５の側面に設けられている開口部と遮蔽ケース４４の側面に設けられている開口部とが一致するように動作させる。この貫通した開口部を利用して把持装置１１０を用いて燃料デブリを回収容器内部に格納する。燃料デブリを回収容器内に格納した概要図を図４に示した。

図５に洗浄ケース４５内に水を注入する概要図を示す。洗浄ケース４５の側面に設けられている開口部を塞ぐために、洗浄ケース旋回機構５６を用いて洗浄ケース自体を回転させる。洗浄ケースを旋回させることで遮蔽ケース４４と洗浄ケース４５の側面に設けられた開口部の位置がずれることで外部空間との隔離が可能となる。この閉じられた空間内に水を注入することで回収容器内部も水を満たした状態に出来る（図６）。ここで回収容器内部を水で満たす理由は、回収容器を外部へ搬出する際に、回収容器内部が空気である場合には、この回収容器の空気で満たされた部分は水遮蔽の効果が得られないため十分な遮蔽効果が得られない場合が考えられるためである。ボックス内部の遮蔽用の水が十分存在する場合には必ずしも回収容器内部を水で満たす必要はない。また、同時に搬送容器には十分な遮蔽効果を有する厚みの部材を用いているが、より遮蔽の効果を確保するために水を注入するとった効果もある。

図７に回収容器に上蓋８１を閉止する概要図を示した。回収容器取扱機構７０に設けられた回収容器上蓋把持爪８２に把持されている回収容器の上蓋８１を回収容器に取り付ける。さらに回収容器把持爪８３を用いて回収容器を把持する。その後、図８に示すように原子炉ウェルにある揚重機器７４により回収容器を吊上げて搬送容器３８内部に格納する。図９は回収容器４６が搬送容器内に格納された時の概要図を示した。

図１０には回収容器を格納した搬送容器をガイドレール３７及び原子炉ウェルにある揚重機器７４を用いてＲＰＶ外部へと取出す作業の概要図を示した。ガイドレールに沿わせて搬送容器を移動させることで昇降時のずれの防止や耐震性を持たせ、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことが可能となる。更に、搬送容器昇降機構３６には非常時の落下対策として搬送容器昇降機構用ブレーキ７５を備えているので非常時の落下防止対策も兼ねることができる。

図１１にはＲＰＶの外部へ搬出した搬送容器を建屋の外部へと搬出する概要図を示した。原子炉建屋の外部へと搬出する場合には、一度使用済み燃料貯蔵プールに搬送容器を移動させて、回収容器をキャスクへと格納して外部へ取出する方法や、原子炉ウェルにて容器を入れ替えて外部へと取出す方法等が考えられる。

図１２から図１７に装置搬送容器６０の取出し作業の詳細を示す。

装置搬送容器６０の内容に設けられている炉内用装置昇降機構６２を用いて炉内用装置６１を装置搬送容器内に収納する。収納する際には図１３に示すように洗浄機構６４を用いて汚れや放射性ダストを取り払いながら回収する。炉内用装置を容器内部に回収し終えたら（図１４）装置搬送容器の下部に設けられている炉内用装置ハッチ６３を閉じる。図１５に示すように炉内装置用ハッチを閉じる。

図１６に示すように旋回テーブル機構４１の上部テーブル板４２及び下部テーブル板４３を旋回動作させて、旋回テーブル機構の上部空間と下部空間を隔離する。図１７に示すように、装置搬送容器を外部へと搬出する。そして必要に応じて炉内装置を切断装置や除染装置へと取り換えて図１２から図１７の逆の手順を行うことで、異なる炉内用装置を共用装置３２へ設けることが可能となり、各種作業ステップに応じて装置を入れ替えることで効率的な作業が実現できる。

以上、説明した実施例によれば、搬送容器の昇降時のずれの防止や耐震性を持たせ、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことが可能となる。更に、非常時の落下防止対策も図れる。また燃料デブリからの放射線の影響を水遮蔽により減少させながら作業が可能となる。また各種作業装置を取替えれば異なる種類の作業にも対応できる。また放射性ダストの飛散を防止ししながら燃料デブリの取出しが可能となる。

本発明の適用先の一例として実施例２を図２３に示す。なお、実施例１と同一の部分に関しては、同一の符合を用いて説明は省略して異なる部分についてのみ説明する。

本実施例ではガイドレールに代えてガイドパイプ１２０を用いた点が異なる。ガイドパイプでは両端方向からガイドパイプ１２０をサポートするためのダンパ等の制振機能を有するサポート部材１２１が設けられているため、両端から固定により耐震性能を更に向上することが可能である。その他については実施例１と同じ構成であり、同様の効果を奏する。

実施例３における他の燃料デブリ取出し方法の概要図を図２４から図２６に示す。

実施例１や２の方法で燃料デブリを取出した後に、さらにペデスタル内やペデスタル外に落下した燃料デブリを回収する方法に関するものである。

ＲＰＶ内の燃料デブリを搬出し終えたら、図２４（１）に示すようにＲＰＶの下鏡を撤去する。撤去後にペデスタル内に残っている燃料デブリを搬出し（図２４（２））、その後、ＲＰＶ及びγシールド（γ線遮蔽体１５０）を撤去する（図２４（３））。又は、ＲＰＶ及びγシールド（γ線遮蔽体１５０）を撤去（図２５（４））して、ペデスタル内に残っている燃料デブリを搬出す（図２５（５））。その後、上部からアクセスすることでペデスタル外の燃料デブリを搬出する（図２６（６））又は、下部であるＰＣＶの側面に設けられているペネトレーションからアクセスすることでペデスタル外の燃料デブリを搬出（図２６（７））する。

以上の方法によりＲＰＶ内部のみでなくペデスタル内部や外部に落下した燃料デブリに対しても回収が可能となり、効率よく更に安全に燃料デブリの取出しを行うことが可能となる。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：沸騰水型原子力プラント
２：原子炉
３：原子炉格納容器
２５：燃料デブリ
３０：燃料デブリ取出し装置
３１：フランジ固定部材
３２：共用装置
３３：伸縮シール部材
３４：延長継手
３６：搬送容器昇降機構
３７：ガイドレール
３８：搬送容器
４１：旋回テーブル機構
４２：上部テーブル板
４３：下部テーブル板
４４：遮蔽ケース
４５：洗浄ケース
４９：第１ポート
５０：第２ポート
６０：装置搬送容器
６２：炉内用装置昇降機構
６３：炉内装置用ハッチ
６４：洗浄機構
７０：回収容器取扱機構
７１：搬送容器下蓋
７２：胴体部
７３：共用装置固定パット
７５：搬送容器昇降機構用ブレーキ
８２：回収容器上蓋把持爪
８３：回収容器把持爪
９０：第１の延長継手
９１：第２の延長継手
９２：上部フランジ
９３：下部フランジ
９４：ボルト
９５：第１の延長継手のリング部材
９６、１０１：延長継手昇降機構
１００：保持部材
１０３：第２の延長継手のリンク部材
１１０：把持装置
１２０：ガイドパイプ
１２１：サポート部材
１５０：γ線遮蔽体

Claims (9)

1. 原子炉圧力容器のフランジ部に設けられるフランジ固定部材と、
   前記フランジ固定部材に接続された内部にサポート部材を介して搬送容器を案内する案内機構が設けられた少なくとも２つ以上の連続して接続された延長継手と
   前記延長継手の前記フランジが設けられる端部と反対方向の端部に設けられる共用装置と、
   前記連続して設けられている延長継手に設けられた複数の案内機構を移動する搬送容器昇降機構と、
   前記搬送容器昇降機構に接続される搬送容器と、
   前記搬送容器内部に設けられる燃料デブリを収納する回収容器を有することを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
2. 請求項１における燃料デブリ取出し装置において、
   前記搬送容器は、筒状の形状をした胴体部と、
   前記胴体部の上面開口部に設けられる回収容器取扱機構と、
   前記胴体部の下面開口部に設けられる回収容器下蓋を有することを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
3. 請求項２における燃料デブリ取出し装置において、
   前記回収容器取扱機構の下部には、搬送容器に収納される回収容器の蓋を把持する回収容器上蓋把持爪と前記搬送容器に収納される回収容器を把持する回収容器把持爪が設けられ、
   前記回収容器取扱機構の上部には吊上げる際のクレーンを接続するフックを有することを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかにおける燃料デブリ取出し装置において、
   前記案内機構は前記延長継手にサポート部材を介して設けられたガイドレール又はガイドパイプであることを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかにおける燃料デブリ取出し装置において、
   前記共用装置は、旋回テーブル機構を有し、
   前記旋回テーブル機構は第１のポート設けられている下部テーブル板と第２のポートが設けられている上部テーブル板とを有し、
   前記上部テーブル板と下部テーブル板の中心部に設けられた貫通穴を通じて洗浄ケースが貫通していることを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
6. 請求項５における燃料デブリ取出し装置において、
   前記第２のポートの上部には、炉内用装置、炉内用装置を昇降させる炉内用装置昇降機構及び開口部を閉止する炉内装置用ハッチが設けられている装置搬送容器が接続されることを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかにおける燃料デブリ取出し装置において、
   前記フランジ固定部材には、延長継手を原子炉内部へと送り込むための複数の延長継手昇降機構で構成される第１の延長継手昇降機構グループと複数の延長継手昇降機構で構成される第２の延長継手昇降機構グループとが設けられていることを特徴とする燃料デブリ取出し装置。
8. 原子炉圧力容器内に搬送容器を案内する案内機構を有した複数の延長継手を設定するステップと、
   前記接続された複数の案内機構を用いて燃料デブリ回収容器を内部に収納した搬送容器を前記複数の延長継手の末端部に設けられた共用装置にまで移動させるステップと、
   前記回収容器内部に燃料デブリを格納するステップと、
   燃料デブリが格納された前記収納容器に蓋を閉める蓋閉めステップと、
   前記蓋が閉められた回収容器を搬送容器に収納するステップと、
   前記搬送容器を前記複数の案内機構を用いて原子炉圧力容器の外部へと搬出することを特徴とする燃料デブリ取出し方法。
9. 請求項８における燃料デブリ取出し方法において
   前記複数の延長継手を設定するステップは、延長継手を原子炉内部へと送り込むための複数の延長継手昇降機構で構成される第１の延長継手昇降機構グループと複数の延長継手昇降機構で構成される第２の延長継手昇降機構グループとを用いて、前記第１の延長継手昇降機構グループの保持部材が下方へ移動した際には第２の延長継手昇降機構グループの把持部材は上方へと移動して、前記動作を繰り返すことで延長継手を原子炉内部へと送り込むことを特徴とする燃料デブリ取出し方法。