JP6344742B2 - 原子炉圧力容器の解体工法 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉圧力容器の解体工法に関する。

原子力発電所などの原子炉施設では、耐久年数の経過等による運転使命の終了後には、廃止措置がとられる。廃止措置は、系統除染、安全貯蔵、解体撤去といった順に成される。解体撤去では、放射性物質を外部に飛散させない事や、解体撤去に従事する作業者の被曝を防止するということが最も大きな課題とされている。

このような課題に対し、特許文献１には、原子炉圧力容器、および原子炉ウェル内を水で満たし、水中で原子炉圧力容器を切断し、別の容器に入れて搬出するという工法が開示されている。

確かに、このような工法を採ることによれば、原子炉圧力容器を切断する際に生じるスラッジ等の飛散による放射性物質の飛散を抑制することができると考えられる。しかし、実際問題として、原子炉圧力容器と原子炉ウェル内を水で満たしての作業は解体が進むにつれて、機器を設置する作業者の負担が大きくなるという実情がある。

これに対し、特許文献２に開示されている工法は、原子炉ウェルのバルクヘッドプレートと原子炉圧力容器を気密に溶接し、この溶接部の上部のみに水を張り、水中で切断作業を行うというものである。そして、切断作業が終了した後には、一旦、水を排除し、溶接を外すと共に原子炉圧力容器をジャッキで押し上げ、再び原子炉圧力容器をバルクヘッドプレートに溶接し、切断するという作業を繰り返す。

特開平８−２４０６９３号公報 特許第４４３２１１２号公報

特許文献２に開示されているような工法であれば、特許文献１に開示されている工法に比べ、作業を行う際の水深は浅く、作業者への負担は少ないと考えられる。しかし、気密な溶接とジャッキアップを繰り返し、切断工程毎に注水と排水を繰り返すこの工法は、作業効率が悪い。

そこで本発明では、外部への放射性物質の飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能な原子炉圧力容器の解体工法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る原子炉圧力容器の解体工法は、原子炉ウェルを閉塞した状態で、原子炉圧力容器を下端部側から切断して行くことを特徴とする。

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記原子炉圧力容器の下端部をジャッキで支持する工程と、前記原子炉圧力容器の中間部を前記原子炉ウェルにおけるペデスタルアンカー部により支持する工程と、前記原子炉圧力容器の中間部をジャッキで支持する工程と、前記原子炉圧力容器の下端部を前記原子炉ウェルの床面で支持する工程と、を含むようにすると良い。

このような特徴を有することにより、原子炉圧力容器の重量（荷重）を色々な手段で支持することが可能となる。よって、原子炉圧力容器を解体するにあたり、原子炉ウェルの蓋を開放して全体を吊下するという必要性が無くなり、原子炉ウェルを密閉した状態で解体作業を実施することが可能となる。

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ペデスタルアンカー部を支持点とした梁を設け、当該梁に対して前記原子炉圧力容器のヘッドを吊下させる工程を含むようにすると良い。

原子炉ウェルの中間部に位置するペデスタルアンカー部に梁を設け、この梁を介して原子炉圧力容器のヘッドを吊下することで、ジャッキによる支持が困難な状態であっても、原子炉ウェルを密閉した状態で、解体部位を支持することが可能となる。

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記原子炉圧力容器の切断部位を細断し、下部ドライウェルに設けられた搬出入口から搬出する工程を含むようにすると良い。

下部ドライウェルに設けられた搬出入口には、開閉ハッチが設けられている。このため、搬出時のみハッチを開放するようにすることで、下部ドライウェルの外部への放射性物質の飛散を避けることができる。

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ジャッキを配置する床面の高さレベルを前記搬出入口に合わせるための架台を配置することが望ましい。

このような特徴を有することで、切断、細断した原子炉圧力容器の搬出作業や、解体作業を行うために必要とされる機器の搬出入作業が容易となる。

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が下端部である場合には、前記ジャッキによる支持部よりも上側を切断し、前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が中間部である場合には、前記ジャッキによる支持部よりも下側を切断するようにすると良い。

原子炉圧力容器の下端部を支持している場合には、原子炉圧力容器全体の重量は、ペデスタルアンカー部にかかることとなり、中間部を支持している場合には、原子炉圧力容器全体の重量は、ジャッキにかかることとなる。このため、上記のような特徴を有することによれば、切断後における原子炉圧力容器を安定支持することが可能となる。

さらに、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ジャッキにより前記原子炉圧力容器の中間部を支持して切断する際に、切断後における前記原子炉圧力容器の下端部と前記ジャッキによる支持部との間隔が、前記ジャッキを最短に短縮させた際の長さよりも長くなるようにすることが望ましい。

このような特徴を有することによれば、ジャッキを短縮させた際に原子炉ウェルの床面で原子炉圧力容器の重量を支持することが可能となる。よって、他の部位で原子炉圧力容器を支持することなく、ジャッキによる支持部の位置変更を行うことが可能となる。

上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法によれば、外部への放射性物質の飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能となる。

実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の下端部を支持した状態を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の下端部の切断、および切断部位の搬出について説明するための図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の切断下端部を支持している状態を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器を降下させた状態を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキの伸長による荷重支持部の移動の様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の中間部を切断した様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキの短縮による高さ調整と切断の様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキをさらに短縮させて切断を行う様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の上部に受けを新設し、ジャッキを伸長させた後に下端部を切断する様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキを短縮させながら原子炉圧力容器の下端部を切断する様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキをさらに短縮させて原子炉圧力容器の下端部を切断すると共に、ジャッキアップシステムによりＲＰＶヘッドを吊下した様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器を切断した隙間から、ジャッキを取外し、原子炉ウェルから搬出する様子を説明するための図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ペデスタルアンカー部を基点としてＲＰＶヘッドを吊下した状態で、側壁下端部を切断する様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ＲＰＶヘッドを吊下した状態でＲＰＶヘッドに残存する側壁部との連結を解除した状態を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ＲＰＶヘッドを切断する様子を示す図である。 実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法の手順を示すフローである。

以下、本発明の原子炉圧力容器の解体工法に係る実施の形態について、図１から図１６を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法は、制御棒等の内容物の除去、および原子炉圧力容器１０に接続されていた配管類を撤去し、容器内壁に設けられたクラッド層を除去した後に行われる。このような状態の原子炉圧力容器１０は、原子炉ウェル２０のペデスタルアンカー部２２により支持された状態となっており、原子炉ウェル２０の床面との間には、空間が設けられることとなる。なお、原子炉圧力容器１０の解体にあたり、原子炉ウェル２０の蓋（以下、ＰＣＶヘッド２４と称す）は、解体作業時には閉塞状態を維持することとする。解体作業時に生じる粉塵等の飛散による放射性物質の拡散を防止するためである。

以下、図１６に示すフローと共に、本実施形態に係る圧力原子炉の解体方法の具体的形態の１つについて説明する。本実施形態ではまず、原子炉圧力容器１０の下部に位置する床面に、下部ドライウェルに設けられた機器搬出入口（以下、単に搬出入口２６と称す）の高さに作業床面を合わせるための架台２８を設置する。そして、この架台２８上に、搬出入口２６から搬入したジャッキ３０を配置する。ジャッキ３０は、原子炉圧力容器１０の重量及びジャッキ３０自身の重量を支持可能な能力を持つものであれば良く、例えば複数のジャッキ３０を配置して、個体に掛かる荷重を分散化するようにしても良い。図１に示す形態では、４台のジャッキ３０を２段に配置し、合計８台のジャッキ３０を使用する構成としている。搬出入口２６から搬入可能な大きさとするためである。

次に、ジャッキを伸長させて、原子炉圧力容器１０の下部、すなわち鏡の部分を支持する。ここで、ジャッキ３０の上部には、支持状態の安定化を図るために、天板３２を配置すると共に、下側に凸状を成す原子炉圧力容器１０の下端部の傾きを防止するためのサポート３４を設置することとしている。なお、ジャッキ３０の伸縮制御は、制御手段を介した遠隔操作とすることで、作業者の被曝を抑制することができる（ステップ１０：原子炉圧力容器の下端部支持）。

ジャッキ３０により原子炉圧力容器１０の下端部を支持した後、下端部と原子炉ウェル２０のペデスタルアンカー部２２との間に位置する部位で、原子炉圧力容器１０を切断する。切断は、プラズマアークやアークソー、レーザー、機械式カッター等、種々の方法を採ることができ、原子炉圧力容器１０の外周に沿って輪切り状に切断が成されるように自動制御するものであると良い。作業者等の被曝を抑制するためである。図２に示す例では、原子炉圧力容器１０の内側に切断機器４０を設置して切断作業を行うようにしている。

原子炉圧力容器１０の下端部を切断した後、ジャッキ３０を短縮させ、切断部位１０ａを降下させる。降下させた切断部位１０ａは、細かく切断（細断）された後、搬出入口２６から搬出される。なお、搬出入口２６には、図示しない開閉ハッチが設けられており、機器の搬入や切断部位１０ａの搬出時のみに当該ハッチを開放する構成とすることで、放射性物質の外部への飛散を防止することが可能となる。（ステップ２０：切断、および切断部位の搬出）。

切断部位１０ａを搬出した後、再びジャッキ３０を伸長させて、原子炉圧力容器１０における切断部を支持する。ここで、切断部の内側には、支持のための受け４２を設置（溶接）し、この受け４２を介して、原子炉圧力容器１０の重量を支えるようにする。

ジャッキ３０による支持が成された後、図３に示すように、原子炉ウェル２０のペデスタルアンカー部２２に対する原子炉圧力容器１０の支持を成すスカート１２を切断する。これにより、原子炉圧力容器１０の全体を昇降させることが可能となる（ステップ３０：原子炉圧力容器の切断下端部支持）。

スカート１２を切断した後、ジャッキ３０を短縮させることで、原子炉圧力容器１０全体を降下させる。原子炉圧力容器１０を降下させた後、図４に示すように、ペデスタルアンカー部２２に対して原子炉圧力容器１０を固定するためのサポート４４を設置（溶接）する。（ステップ４０：原子炉圧力容器降下）

サポート４４を設置した後、図５に示すように、切断部に設けた受け４２を上部側に移動させて、ジャッキ３０を伸長させる。これにより、原子炉圧力容器１０の重量をジャッキ３０で受けることとなる（ステップ５０：ジャッキの伸長による荷重移動）。

原子炉圧力容器１０の荷重をジャッキ３０側に移行させた後、サポート４４を排除する。サポート４４を排除した後、ジャッキ３０を短縮させて原子炉圧力容器１０全体を降下させる。原子炉圧力容器１０の降下は、切断部が原子炉ウェル２０の床面（図６に示す形態では、架台２８の上面）に達するまで成される。これにより、原子炉ウェル２０の床面（架台２８の上面）で、原子炉圧力容器１０の荷重を支えることが可能となるからである。

原子炉圧力容器１０の荷重を床面で支えた状態で、受け４２の位置を上部へ移動させて、ジャッキ３０を伸長させる。ジャッキ３０を伸長させた状態で、原子炉圧力容器１０の下部側を切断する。ここで、切断範囲（切断幅）は、受け４２から切断面までの距離が、ジャッキ３０を最短に短縮させた際の長さよりも長い範囲であれば、特に限定するものでは無い。切断範囲をこのようなものとすることで、切断後に再び原子炉圧力容器１０の荷重を床面（原子炉ウェル２０の床に設けた架台２８）に移行させることができるからである。つまり、他の部位により原子炉圧力容器１０を支持する事なくジャッキ３０による支持部の位置変更（受け４２の位置変更）を行うことが可能となるのである。なお、原子炉圧力容器１０を切断した後には、切断部位１０ａを細断し、搬出入口２６から搬出する（ステップ６０：原子炉圧力容器の中間部切断）。

原子炉圧力容器１０の中間部を切断した後、再びジャッキ３０を短縮して切断部を床面に接触させる。原子炉圧力容器１０の荷重を床面で支えた状態となった後、図７に示すように、ジャッキ３０の縮み代に余裕がある場合は、図８に示すように、再び原子炉圧力容器を切断し、切断部位１０ａを細断して搬出入口２６から搬出する（ステップ７０：ジャッキ短縮による繰り返し切断）。

原子炉圧力容器１０の切断と、ジャッキ３０の伸長、短縮を繰り返すことで、図８に示すようにジャッキの縮み代が無くなった場合、ジャッキ３０の伸び代の範囲内であって、原子炉圧力容器１０の上部側に受け４２を配置する。新たな受け４２を配置した後、図９に示すように、元の受け４２を排除してジャッキ３０を伸長させ、伸長させた後に原子炉圧力容器１０の下端側を所定幅で切断する（ステップ８０：受けの新設とジャッキの伸長による荷重移行）。

図９に示すように、受け４２の設置個所が原子炉圧力容器１０のヘッド（以下、ＲＰＶヘッドと称す）近傍となった後は、図１０、図１１に示すように、原子炉圧力容器１０の下端側の切断と細断、搬出、及びジャッキ３０の短縮を繰り返し行うことで、原子炉圧力容器１０を解体降下させて行く（ステップ９０：繰り返し切断）

原子炉圧力容器の切断とジャッキの短縮を繰り返した後、ジャッキを短縮した際に、図１１に示すように、切断部である原子炉圧力容器１０の側壁が、原子炉ウェル２０の床面に到達しなくなる場合、原子炉ウェル２０のペデスタルアンカー部２２に、梁４６を掛け渡し、この梁４６を支点としたジャッキアップシステム４８により、ＲＰＶヘッド１０ｂを支持（吊下）する。ここで、梁４６とジャッキアップシステム４８は、切断作業が停止されている状態の時に、ＰＣＶヘッド２４をあけ、クレーン等により内部に配置すれば良い（ステップ１００：圧力容器のヘッド吊下）。

ＲＰＶヘッド１０ｂをジャッキアップシステム４８により吊下した後、図１２に示すように、ジャッキ３０の高さ分にあたる原子炉圧力容器１０の側壁部分を切断、細断し、搬出する。側壁部分の切断、細断、および搬出を終えた後、ジャッキ３０を原子炉ウェル２０の外部に搬出する。ジャッキ３０による支持の必要性が無くなったからである（ステップ１１０：ジャッキ搬出）。

ジャッキ３０を搬出した後、ＲＰＶヘッド１０ｂの降下を行うと共に、図１３、図１４に示すように、ＲＰＶヘッド１０ｂに連結されている原子炉圧力容器１０の側壁部分を切断、または連結を解除した後、細断し、搬出する（ステップ１２０：側壁部の解体完了）。

原子炉圧力容器１０の側壁部分の解体が完了した後、ＲＰＶヘッド１０ｂをジャッキアップシステム４８により支持しながら、原子炉ウェル２０の床面（課題２８の上面）に載置し、切断、細断、搬出を繰り返し行うことで、ＲＰＶヘッド１０ｂを解体し、原子炉圧力容器１０全体の解体作業が完了する（ステップ１３０：ＲＰＶヘッドの解体）。

上記のような原子炉圧力容器１０の解体作業によれば、原子炉ウェル２０を密閉した状態で切断作業が成されるため、外部に放射性物質を飛散させる虞が無い。また、気中での作業となるため、作業者への負担が少なく、注水、排水等の作業も不要なため、作業効率が高い。

１０………原子炉圧力容器、１０ａ………切断部位、１０ｂ………ＲＰＶヘッド、１２………スカート、２０………原子炉ウェル、２２………ペデスタルアンカー部、２４………ＰＣＶヘッド、２６………搬出入口、２８………架台、３０………ジャッキ、３２………天板、３４………サポート、４０………切断機器、４２………受け、４４………サポート、４６………梁、４８………ジャッキアップシステム。

Claims (6)

1. 原子炉ウェルを閉塞した状態で、原子炉圧力容器を下端部側から切断して行く原子炉圧力容器の解体工法において、
   前記原子炉圧力容器の下端部をジャッキで支持する工程と、
   前記原子炉圧力容器の中間部を前記原子炉ウェルにおけるペデスタルアンカー部により支持する工程と、
   前記原子炉圧力容器の中間部をジャッキで支持する工程と、
   前記原子炉圧力容器の下端部を前記原子炉ウェルの床面で支持する工程と、
   を含むことを特徴とする原子炉圧力容器の解体工法。
2. 前記ペデスタルアンカー部を支持点とした梁を設け、
   当該梁に対して前記原子炉圧力容器のヘッドを吊下させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器の解体工法。
3. 前記原子炉圧力容器の切断部位を細断し、下部ドライウェルに設けられた搬出入口から搬出する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉圧力容器の解体工法。
4. 前記ジャッキを配置する床面の高さレベルを前記搬出入口に合わせるための架台を配置したことを特徴とする請求項３に記載の原子炉圧力容器の解体工法。
5. 前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が下端部である場合には、前記ジャッキによる支持部よりも上側を切断し、
   前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が中間部である場合には、前記ジャッキによる支持部よりも下側を切断することを特徴とする請求項２または請求項２を含む請求項３乃至４のいずれか１項に記載の原子炉圧力容器の解体工法。
6. 前記ジャッキにより前記原子炉圧力容器の中間部を支持して切断する際に、切断後における前記原子炉圧力容器の下端部と前記ジャッキによる支持部との間隔が、前記ジャッキを最短に短縮させた際の長さよりも長くなるようにすることを特徴とする請求項２または請求項２を含む請求項３乃至５のいずれか１項に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

Images