JP6383703B2 - 炉内構造物切削装置 - Google Patents

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本発明は原子力プラント内部の構造物の切削装置に関する。
本発明の背景技術として特許文献１がある。この特許文献１では、切削部及び推進部を備えたシールド切削装置を用いて原子力プラントの圧力容器内に存在する炉内構造物を切削している。シールド切削装置に備えられた回転部の前面には複数のカッターが取り付けられ、推進部には筒状胴部及び複数の推進ジャッキが備え付けられている。モータの駆動により回転部を回転することで、前面に設けられた複数のカッターを回転させて炉内構造物を切削するとともに、推進ジャッキの駆動により回転部を圧力容器の鉛直下方に移動させる。これによりシールド切削装置が圧力容器内部を移動するとともに、炉内構造物を切削している。
特開２０１３−１９８７５号公報
上記の特許文献１では、カッター部分についてさらに改良の余地が残されている。例えば、炉内構造物が硬い場合には、その切削効率が落ちる可能性がある。特に原子力プラントの圧力容器内部には、鋼材でできた構造物や円柱型に焼き固めてペレットと呼ばれる丈夫なセラミックスとした燃料など、比較的柔らかい材料から硬い材料まで様々な材料が含まれている。当然に切削装置のカッターは硬い材料まで切削することが望まれる。また、炉心溶融し、一部が非常に硬くなった複数種類から成る金属化合物については、通常の切断装置では切断できない場合も考えられる。
そこで本発明は、高温、高圧下での炉心溶融で形成された非常に硬い部分を有する炉内構造物の溶融物に対して効率よく炉内構造物を切断、破砕していく切削装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる課題を解決するために、遮蔽機能を有する装置上部部材と、前記装置上部部材の下端部に設けられ、回転手段を有する装置下部部材と、前記装置下部部材の下端であって、前記回転手段の回転により旋回運動する回転部と、前記回転部の下端部に設けられるカッター及び加熱手段と、前記回転部の下端部にはレールが設けられ、前記レールを走行する走行装置が冷却手段及び前記加熱手段を保持していることを特徴とする。
本発明によれば、高温、高圧下での炉心溶融で形成された非常に硬い部分を有する炉内構造物の溶融物に対して効率よく炉内構造物を切断、破砕することができる。
原子力プラントにおける炉内構造物切削装置の設置状態を示す説明図である。 炉内構造物切削装置の概要を説明する図である。 他の炉内構造物切削装置の概要を説明する図である。 他の炉内構造物切削装置の概要を説明する図である。
以下、実施例を、図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。
炉内構造物切削装置を図１及び図２を用いて説明する。図１は沸騰水型原子力プラントに炉内構造物切削装置を設置した状態を説明する図であり、図２は炉内構造物切削装置の概要を説明する図である。
図１に示すように原子力プラントのオペレーションフロア１に隔離ハウス２を設けて、隔離ハウス２の中心部に隔離壁３を取り付けることにより、隔離ハウス２内には二つの空間Ａ４及び空間Ｂ５が形成される。原子炉ウェル６の真上に形成される空間Ａ４には、天井クレーンＡ７及びガイドレールＡ８が配置され、ドライヤセパレータプール９の真上に形成される空間Ｂ５には、天井クレーンＢ１０及びガイドレールＢ１１が配置される。隔離ハウス２内のワイヤーＡ１２には掴み具Ａ１３が取り付けられる。空間Ａ１３の底面を形成する板状の床部材１６が隔離ハウスの下端部に取り付けられる。床部材１６には、原子炉ウェル６の内径と同じ大きさの開口部が形成されている。
隔離ハウス２内の空間Ａ４には隔離容器２０が設けられている。隔離容器２０が、原子炉ウェル６から上部の空間に亘って配置される（図１参照）。隔離容器２０の構成は上部円筒部材２１、中間円筒部材２２及び下部円筒部材２３を有し、上部円筒部材２１の上端が円板であるカバー部材２４で封鎖されている。下部円筒部材２３が原子炉ウェル６内において支持梁部材２５上に設置される。中間円筒部材２２が、下部円筒部材２３の上端に置かれ、下部円筒部材２３に結合される。カバー部材２４で封鎖された上部円筒部材２１が、中間円筒部材２２の上端に置かれ、中間円筒部材２２に結合される。すなわち、隔離容器２０は３段構造の容器となっている。
原子炉圧力容器３０の上蓋、保温材、蒸気乾燥器、気水分離器が取り外され、原子炉圧力容器の炉心部にある上部格子板３１が残った状態において、炉内構造物切削装置４０を設置する。設置には隔離容器２０内に設けられたクレーン４１により炉内構造物切削装置４０を吊下げることで設置する。設置した状態が図１の状態となる。炉内構造物切削装置４０により炉内構造物及び場合によっては燃料デブリを切断、破砕しながら、クレーン４１を操作して炉心下部の下鏡３２上部まで炉内構造物切削装置４０を下降させていく。
図２は炉内構造物切削装置４０の概要を説明する。（ａ）は炉内構造物切削装置４０の側面図であり、（ｂ）は炉内構造物切削装置４０を下方から見た図である。図２に示すように炉内構造物切削装置４０は、内部に水を注水して遮蔽機能を備えた水槽構造を有する装置上部部材４２、炉内構造物切削装置の下端部に設けられる回転部を回転するための回転機構を備えた装置下部部材４３、先端部にカッター４４等を備えた回転部４５から構成される。また圧力容器３０（ＲＰＶ）と炉内構造物切削装置４０との隙間部を封止するためにＲＰＶ壁面シール５０を備えており、これにより圧力容器３０内部を密閉し、ダストが飛散しないようにしている。
装置上部部材４２は内部に水を注水することで炉心部内部からの放射線の遮蔽を行う。なお装置を設置する際には、内部の水は存在しない状態で設置することも可能である。これにより、設置の際は炉内構造物切削装置４０の重量を軽減させる効果があり、より炉内構造物切削装置４０の取り扱い易さを向上している。装置上部部材４２の下端には装置下部部材４３が接続され、装置下部部材４３は回転部の回転動作を実現するために内部に図示しない駆動モータを備えている。装置下部部材４３の下部には回転部４５が設けられており、装置下部部材４３の駆動モータの回転により回転部４５が旋回運動可能なように構成されている。
回転部４５の一方の面には、カッター４４、加熱手段４６、冷却手段４７、及び加熱手段、冷却手段を移動させるレール４８を備えた走行機構４９が設けられている。カッター４４は複数に分割され取り付けられている。これは、カッター４４の刃の一部が壊れた場合でもその部分のみ交換すればよく、また、交換の際にも一つのカッター４４の大きさが小さいため取り扱いを容易にする効果がある。本実施例ではカッター４４は十時形状に配置されているが、得にこれに限定されるわけではなく、中心角４５度の間隔で配置するようにしても構わない。加熱手段４６には加熱レーザ光、バーナ、電熱線など必要に応じて様々な種類のものを利用できる。レーザ光等の加熱ビームを用いて、対象物を軟化させることにより、炉心溶融して複数の部材より形成された非常に硬い溶融炉内構造物や、燃料デブリ等の切断対象物を効率よく切断・破砕することができる。また、冷却手段４７では水を噴射するノズル等を利用する。これは切削屑を吹き飛ばすことや、加熱手段４６を冷却するためである。また、加熱手段４６及び冷却手段４７は走行装置４９により移動することが可能となっている。走行装置４９はレール４８上を移動する。カッター４４の対応する部分全てに加熱手段４６及び冷却手段４７を設けることも考えられるが、この場合には加熱手段４６及び冷却手段４７が増えるため、これら加熱手段４６や冷却手段４７にエネルギーや水を供給するための配線やホースを複数用意する必要があり、装置の取り扱いが不便となるため、このような構成として、装置の簡略化を図っている。
本実施例によれば、レーザ光等の加熱手段を用いて、対象物を軟化させることにより、高温、高圧下での炉心溶融で形成された非常に硬い部分を有する炉内構造物の溶融物に対して効率よく炉内構造物を切断、破砕することができる。
他の実施例について図３を用いて説明する。図３（ａ）は炉内構造物切削装置４０の側面図であり、（ｂ）は炉内構造物切削装置４０を下方から見た図である。実施例１と同一構成の部位に関しては、説明を省略する。本実施例では実施例１で採用した冷却手段４７を削除した点が実施例１と異なる。場合によっては冷却手段４７が不要な場合が想定される。このような場合に用いることができる。
本実施例では、実施例１の効果に加えて、装置がより簡便に構成できるため故障しにくい炉内構造物切削装置となる。
他の実施例について図４を用いて説明する。図４（ａ）は炉内構造物切削装置４０の側面図であり、（ｂ）は炉内構造物切削装置を下方から見た図である。実施例１と同一構成の部位に関しては、説明を省略する。本実施例では実施例１で採用した走行装置を削除して加熱手段４６及び冷却手段４７をカッター４４の数だけ準備した点が実施例１と異なる。これにより機械的な構成部品を減らせるためより故障しにくい装置とできる。
本実施例では、実施例１の効果に加えて、装置より機械的構成部品を削除できるため更に故障しにくい炉内構造物切削装置となる。
なお、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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。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：オペレーションフロア
２：隔離ハウス
３：隔離壁
４：空間Ａ
５：空間Ｂ
６：原子炉ウェル
７：天井クレーンＡ
８：ガイドレールＡ
９：ドライヤセパレータプール
１０：天井クレーンＢ
１１：ガイドレールＢ
１２：ワイヤーＡ
１３：掴み具Ａ
１４：ワイヤーＢ
１５：掴み具Ｂ
１６：床部材
２０：隔離容器
２１：上部円筒部材
２２：中間円筒部材
２３：下部円筒部材
２４：カバー部材
２５：支持梁部材
３０：圧力容器
３１：上部格子板
３２：下鏡
４０：炉内構造物切削装置
４１：クレーン
４２：装置上部部材
４３：装置下部部材
４４：カッター
４５：回転部
４６：加熱手段
４７：冷却手段
４８：レール
４９：走行機構
５０：ＲＰＶ壁面シール

Claims (2)

  1. 遮蔽機能を有する装置上部部材と、
    前記装置上部部材の下端部に設けられ、回転手段を有する装置下部部材と、
    前記装置下部部材の下端であって、前記回転手段の回転により旋回運動する回転部と、
    前記回転部の下端部に設けられるカッター及び加熱手段と、
    前記回転部の下端部にはレールが設けられ、前記レールを走行する走行装置が冷却手段及び前記加熱手段を保持している炉内構造物切削装置。
  2. 請求項１の炉内構造物切削装置において、
    前記カッターは複数の小片に分割されている炉内構造物切削装置。
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