JP6301916B2 - 放射性要素をパッケージに装填するための最適方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射性要素をパッケージに装填する分野に関する。具体的には、プールに載置された放射性要素を、気体雰囲気、好ましくは大気中でパッケージに装填することに関係する。

本発明は、原子炉内の、「ＲＣＣガイド」としても知られる、摩損したロッドクラスタ制御ガイドなどの放射性要素を装填することに好ましくは適用可能であるが、照射済み燃料集合体など他の放射性要素にも適用されうる。

原子炉内のＲＣＣガイドは、摩損した時には交換する必要がある。これを達成するため、ガイドはまず原子炉から取り出されて、原子炉容器の近くに載置される。このとき、ガイドがプールから出されることはない。そしてこれらのＲＣＣガイドがプールで炉心上部（ＵＩ）から取り出され、それから大気中に載置された輸送および／一時保管用格納器へ、移送フードを通して直接的かつ個別的に移送される。

これを達成するため、二つの両端部で開口する移送フードは、ＲＣＣガイドの上方でプールの表面と同一面上に載置される。そしてＲＣＣガイドがプールから取り出され、ＲＣＣガイドに接続された操作システムを使用して移送フードへ挿入される。この作業の後に、放射線防護体を形成するこのフードによってＲＣＣガイドが包囲される。こうして得られる集合体が次に、ＲＣＣガイド保管バスケットを格納するパッケージを含む格納器の上方へ移動される。フードが格納器の上方の適所に保持されている間に、ＲＣＣガイドが下向きに動かされてバスケットハウジングの一つへ運ばれる。

格納器に載置される各ＲＣＣガイドについて１回、この作業手順が反復されるが、ガイドは通常１０個から２０個の間である。

そのため、すべてのＲＣＣガイドを格納器に完全に装填するのに実行される作業が多数であるがゆえに高速作業を可能にすることができないため、この解決法は必ずしも最適ではない。さらに、移送フードの機能が、プールと格納器との間を各ＲＣＣガイドが通過する際に作業者を放射線から防護することであるとしても、依然として重大な放射線被曝が見られる。

通常は大気である気体雰囲気の中で、装填されるべき放射性要素がプールから出されてパッケージへ挿入されると、この放射性要素の性質と関係なく同様の短所が観察される。

そのため本発明の目的は、先行技術による実施形態に関して上述した短所を少なくとも部分的に克服することである。

これを達成するため、本発明の目的は、以下の連続ステップを包含する、放射性要素をパッケージに装填する方法である。
（ａ）プールにおいて、放射線防護手段を備える保管バスケットに複数の放射性要素を載置するステップと、
（ｂ）放射性要素を格納するバスケットをプールから取り出すステップと、
（ｃ）放射性要素を格納するバスケットをパッケージに装填するステップ。

ゆえに本発明は、水中の放射性要素が一つずつ乾燥パッケージへ移送される標準的な慣行から外れている。これは、いくつかの放射性要素がまだ水中にある時にこの放射性要素を格納する放射線遮蔽バスケットを使用することにより可能となり、その後でこのバスケットはプールから出され、これらの放射性要素の一次保管および／または輸送の用意が整ったパッケージに載置される。

慣例的に、「バスケット」は、中に載置された放射性要素を封入するようには全く構成されていない開放構造を指す。対照的に、バスケットは、プールから取り出される際に水の流出を可能にするように構成されている。そのため、放射性要素がパッケージのみにより封入されるので、バスケットは好ましくは密閉システムを有していない。

バスケットは、プールとパッケージとの間で放射性要素を移送するのに使用されるので、先行技術のように移送フードの必要性はもはやない。ゆえにこれは、装填方法を実行するコストを削減する。これらのコストはまた、数個の放射性要素が同時にパッケージに装填されるために短縮される作業時間を最適化するばかりでなく、フードをパッケージにドッキングする必要ももはやない。この処理時間の短縮も、作業者の放射線被曝を軽減する。

好ましくは、各放射性要素が、その保管バスケット内で重力により適所に保持される。この設計は、プールからバスケットへ放射性要素を装填するステップを容易にする。

好ましくは、放射性要素の一つが各々の内側に載置される複数のハウジングを、各バスケットが有する。

好ましくは、数個のバスケットがこのパッケージに載置されるようにステップ（ａ）から（ｃ）が数回反復される。数個のバスケットが設けられるという事実は、バスケットのサイズを縮小し、特に、バスケットを収納するプール内の狭い有効容積に関する動作上の制約について、満足のいく解決法を与える。

パッケージに収容されるバスケットはこの時、これらが収容されるパッケージの空洞の側面に対してほぼ相補的である外側面を好ましくは画定する。こうして、バスケットが空洞に載置されると、バスケットの外側面と空洞の側面との相補的形状ゆえに、バスケットはこの空洞内で定位置に完全に保持される。バスケットの外側面はこの空洞の形状に合わせたものであるが、この形状に関係なく、単一のバスケットがパッケージの空洞に収容される時にこの固有の特徴が採用されうる。

好ましくは、放射線防護手段もパッケージに設けられる。そのため、これは、保管バスケットに設けられる防護手段に付加されるものである。当然のことであるが、バスケットおよびパッケージに装備される放射線防護手段は、放射性要素についての定期的な輸送および／または一次保管の基準を満たすように構成される。

好ましくは、放射性要素を格納するバスケットがパッケージ空洞に装填された後で、パッケージが蓋体で密閉される。そのため、このバスケットは、蓋体とともに格納器を形成するように、放射性要素の輸送および／または一次保管の間、持続的にパッケージ内に残ることが予定される。

好ましくは、各保管バスケットは５個から１０個の放射性要素を収容する。ゆえに、２個のバスケットが同じパッケージ空洞に収容されることが意図される時に、パッケージは、１０個から２０個の放射性要素を格納するように構成されるだろう。

好ましくは、放射性要素は摩損したＲＣＣガイドまたは使用済み燃料集合体である。本発明の範囲を外れることなく、他のタイプの放射性要素が検討されうる。

最後に、本発明の別の目的は、上に開示の装填方法を輸送および／または一次保管の前に実行することを含めた、放射性要素の輸送および／または一次保管の方法である。この公道での輸送および／または現場での一次保管は結果的に、放射性要素を格納してそのために設けられたパッケージに収容される遮蔽バスケットにより行われる。

本発明の他の特徴および利点は、以下に挙げられる非限定的で詳細な説明において明らかになるだろう。この説明は、添付図面を参照して行われる。

原子炉の一部断面図を示す。 プールにおいて２個の遮蔽保管バスケットにＲＣＣガイドを設置することが意図される本発明による方法の好適な実施形態の第１ステップを示す。 ＲＣＣガイドを格納している前図の保管バスケットの詳細な斜視図を示す。 保管バスケットをパッケージに装填するように構成された方法における後続のステップを示す。 保管バスケットをパッケージに装填するように構成された方法における後続のステップを示す。 保管バスケットをパッケージに装填するように構成された方法における後続のステップを示す。 図５の平面Ｐにおける断面図を示す。 パッケージとこれに格納される保管バスケットとにより形成される格納器の４半分の斜視図を示す。 寸法が追加された、図７の一部拡大図である。

最初に図１を参照すると、この図は、以下で簡単に説明される典型的な構成による加圧水型の原子炉１を示す。

原子炉は容器２を包含し、その底部に核燃料集合体４が載置されて炉心を形成する。上方炉心板６は集合体４を被覆して、燃料集合体４と各々が整列された一連のＲＣＣガイド８からこれらを分離する。通常はシースの形のガイド８は二部設計である、すなわち、フランジ４２により相互に接続された上方部分８ａおよび下方部分８ｂが設けられる。ＲＣＣガイドはこのフランジ４２によりＲＣＣガイド支持板１０に固定されて一組の炉心上部（ＵＩ）を形成する。最後に、制御ＲＣＣ１２は各ＲＣＣガイドと連動しており、容器の蓋体１６の上方の部分にある制御機構１４により制御される。

制御ＲＣＣ１２は、原子炉１を制御するのに使用される。これらは、中性子吸収金属で製造された数本の棒またはバーにより形成され、ＲＣＣガイド８の中を自由摺動するように収容されている。原子炉での連鎖反応は過剰な中性子を生成し、一方でＲＣＣは出力を調節する。事故が起きた場合、ＲＣＣは、ＲＣＣガイド８の中を摺動することにより、重力の作用で燃料棒集合体４に沿って落下することで核反応を非常に迅速に停止させることが可能である。

原子炉内で集合体４の上方に位置するがゆえに、ＲＣＣガイド８の下方部分は原子炉の運転中に高活性化される。結果的に、この部分は高レベルのガンマ照射を受ける。

以下の説明では、ＲＣＣガイド８をパッケージに装填することを目標とする本発明による方法の好適な実施形態を開示する。この方法は、ガイド８が摩損して新品ＲＣＣガイドと交換されなければならない時に用いられる。

最初に、ＵＩ全体が前もって原子炉から取り出されて、容器に隣接する作業用プールに載置されることに注目しなければならない。そして、ガイド８が支持板１０（図１に図示）から分離され、それから本発明に固有の１個または数個の保管バスケット３０に載置される。これらのバスケットは、最初は、原子炉内の摩損ガイドに置き換わる新品ＲＣＣガイドのための保管具として使用されうる。ゆえに、摩損ガイドがバスケット３０へ移送される際に、新品のガイドが摩損ガイド８と交換される。

各保管バスケットは、本質的にはガンマ照射に対する放射線防護手段を有する。この事例では、これらの手段は、鋼または類似の材料で製作された肉厚の側壁部３２の形であり、活性化したＲＣＣガイドの下方部分を被覆する。２個のバスケット３０によるこの解決法では、二つの壁部３２の各々が半円形の断面を有する。

図２に見られるように、各バスケット３０は複数のハウジング３４を画定し、その各々にＲＣＣガイド８が収容される。バスケットは、すべてのハウジング３４が開口する頭部板３６を有し、この板は、適所にハウジングを画定するとともに、実際にはバスケットの全高にわたって延在するシース３８の保持にも関与している。上述したように、バスケット３０の下方部分の遮蔽側壁部３２は、図３で２個の近接バスケットに見られるように、シース３８を包囲している。これらのバスケット３０でシース３８を保持する１枚または数枚の中間板４０と、肉厚壁部３２の上端部に組み付けられて要注意ゾーンを密閉する板４１とが設けられる。シース３８が貫通するこの板４１も、ガンマ照射に対する放射線防護を提供する。

そのため、摩損ＲＣＣガイド８は、まだ水中にある状態で、遮蔽バスケット３０に一つずつ載置される。従来の操作手段が使用されてこれを達成し、各ガイドをラック２０より取り出してからバスケットのハウジング３４の一つにこれを載置する。これに関して、開示される各バスケットは７個のハウジング３４を有しており、７個の摩損ＲＣＣガイド８を収納する。

各ガイド８がバスケットハウジング３４に載置されると、下方部分８ｂのみがバスケットに埋設され、非活性状態であるその上方部分８ａは頭部板３６よりも上方に突出したままとなるであろう。各ガイドの下方部分と上方部分との間の機械的接合部４２はこの頭部板３６に対するストップとして作用するため、ガイドが重力によりバスケットに保持されることに注目しなければならない。代替的に、ガイドの底端部は、図２および３の実施形態には示されていないバスケットの底板と当接する。この事例では、１個または数個の開口部が底部に形成されるため、格納器は排水されてから乾燥されうる。

遮蔽側壁部３２がＲＣＣガイドの下方部分８ａの全高にわたってではなく、最も活性のある下方部分にのみに延在することにも注目されなければならない。

バスケット３０の一つが７個のＲＣＣガイド８を収納すると、バスケットは、従来の操作手段を使用してプールから取り出されてから、パッケージ５０の空洞４４へ挿入される。これを達成するため、バスケット３０のシース３８は、プールからの取り出し中に水が排出されて、装填後にパッケージ空洞を乾燥する時に有害な水保持ゾーンを防止するように構成される。バスケットがプールから取り出される時に、ＲＣＣガイドを格納するこのバスケットはいかなる要素にも包囲されていない。具体的には、自身の放射線防護手段を装備しており、そのため、プールから取り出されるためにパッケージまたは類似の材料に載置される必要がない。

図４から７に示されたパッケージ５０は従来設計を有し、すなわち、底部５２と側面体５４と蓋体５６とを包含し、その両端部は場合により衝撃吸収カバー５８を備える。側面体５４は、関連の箇所での材料の厚さが大きいことによりガンマ照射に対する放射線防護も提供し、この材料は好ましくは鋼である。

そのため、パッケージ５０は空洞４４を画定し、その内側に２個の装填バスケット３０が収容されてから、その後の公道での輸送作業および／または現場での一次保管のために保持される。この時に空洞４４は、その中に格納された放射性要素を封入し、バスケットはこの機能の実施に関与しない。図４は、好ましくは側面体５４の上方開口部から垂直に行われる第１バスケット３０の装填を示す。図４′は、第１バスケット３０が空洞４４に装填されたパッケージを示し、一方で図５は、第２バスケット３０がやはり好ましくは垂直に装填された後の、同じパッケージを示す。これらのバスケット３０は、空洞４４に装填されてしまうと、重力によりパッケージの底部５２に保持される。

図６に概略的に示されているように、バスケット３０がパッケージ内の定位置にあると、２枚の壁部３２は、パッケージの空洞４４の側面６０に対してほぼ相補的な円形断面を持つ外側面を一緒に画定する。これは、単純に相補的形状によりこの同じ空洞内の定位置にバスケット３０が保持されることを可能にする。

それから、図７に示されているようにパッケージ蓋体５６により空洞４４が密閉され、こうしてこの空洞の内側に装填されたバスケット３０を包囲するため、パッケージ５０とバスケット３０とにより形成されるこの格納器を使用して、摩損ガイド８が輸送および／または保管されうる。

図８は、パッケージ５０とバスケット３０とに設けられる放射線防護手段を包含するこの格納器の下方部分を示す。

パッケージの底部５２から始まり高さｄ１に至るまで、バスケットの肉厚の側壁３２と側面体５４の中実下方部５４ａとは径方向に重複配置されて、ＲＣＣガイドの活性下方部を包囲する最大の放射線防護を提供する。この高さは、１１００ｍｍ程度のものであり、全体的遮蔽厚さは、壁３２から得られる８５ｍｍと側面体５４の中実下方部５４ａから得られる１３０ｍｍとから成る２１５ｍｍ程度である。そして、格納器は高さｄ２に至るまで延出し、ここではバスケットの側壁３２の厚さが維持されるが、二つの同心シェル５４ｂのみが側面体５４の遮蔽を形成する。例えば、これら二つのシェル５４ｂの各々は３０ｍｍ程度の厚さのものであり、シェルの間の環状スペースには場合によりフォーム５４ｃが充填される。二つの同心シェルを備えるこの構成は、パッケージの上端部の近くまで維持され、一方、壁３２は板４１のレベルで終了する。

非限定的な例としてのみ上に開示された本発明に対して当業者が様々な変更を加えうることは自明である。

１ 原子炉
２ 容器
４ 核燃料集合体
６ 上方炉心板
８ ＲＣＣガイド
８ａ ＲＣＣガイド上方部分
８ｂ ＲＣＣガイド下方部分
１０ ＲＣＣガイド支持板
１２ 制御ＲＣＣ
１４ 制御機構
１６ 蓋体
３０ 保管バスケット
３４ ハウジング

Claims (10)

1. 放射性要素（８）をパッケージ（５０）に装填する方法であって、以下の連続ステップ、
   （ａ）水を貯蔵するプールにおいて、放射線防護手段（３２）を備える保管バスケット（３０）に複数の放射性要素（８）を載置するステップと、
   （ｂ）前記放射性要素（８）を格納する前記バスケット（３０）を前記プールから取り出すステップと、
   ここで、前記バスケット（３０）は、前記バスケットが前記プールから取り出される際に前記バスケット内の前記水が排出されるように構成されており、
   （ｃ）前記放射性要素（８）を格納する前記バスケット（３０）を前記パッケージ（５０）に装填するステップと、
   を記載の順序で包含する方法。
2. 各放射性要素（８）が前記保管バスケット（３０）の中で重力により所定位置に保持される、請求項１に記載の方法。
3. 数個のバスケット（３０）が前記パッケージに装填されるようにステップ（ａ）から（ｃ）が数回反復される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記パッケージ（５０）に一緒に収容される前記数個のバスケット（３０）が、前記数個のバスケットが収容される前記パッケージの空洞（４４）の側面（６０）に対してほぼ相補的である外側面を画定する、請求項３に記載の方法。
5. 前記パッケージ（５０）に装備される放射線防護手段（５４ａ，５４ｂ）も設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記放射性要素（８）を格納する前記バスケット（３０）が前記パッケージ空洞（４４）に装填された後に前記パッケージ（５０）が蓋体（５６）により密閉される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 各バスケット（３０）が５個から１０個の放射性要素（８）を収容する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記放射性要素が、摩損したロッドクラスタ制御ガイド（８）または使用済み燃料集合体である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記バスケット（３０）の底部に少なくとも一つの開口が形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 輸送および／または一時保管の前に、請求項１から９のいずれか一項に記載の装填方法を実行することを含む、放射性要素（８）の輸送および／または一時保管方法。

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