JP6975384B2 - 原子炉ウェルの遮蔽方法及び燃料デブリの回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉ウェルの遮蔽方法及び燃料デブリの回収方法に関し、特に、原子炉の廃炉作業に適した原子炉ウェルの遮蔽方法及び燃料デブリの回収方法に関する。

「燃料デブリ」とは、炉心溶融物又は炉心溶融物が付着した構造材等であり、冷却材の喪失により炉心が溶融して原子炉構造材や制御棒等とともに冷えて固化したものである。燃料デブリが発生した場合、燃料デブリは原子炉圧力容器（RPV：Reactor Pressure Vessel）や原子炉格納容器（PCV：Primary Containment Vessel）内に存在しているものと考えられる。

燃料デブリが発生している原子炉を廃炉にする際には、外部環境の放射能汚染を防止する観点から、燃料デブリを事前に回収することが重要である。燃料デブリの回収方法には、燃料デブリを冠水させた状態で取り出す方法（冠水工法）が知られている。この冠水工法によれば、水の遮断効果によって作業員の被曝や外部環境への放射能汚染を低減することができる。

しかしながら、ＲＰＶやＰＣＶに穴が空いていたりクラックが生じたりしている場合には、事前にこの穴又はクラックを塞いでシールしなければならない。また、燃料デブリが存在している原子炉では、作業員が内部に入ることが困難であり、穴又はクラックの位置を特定したり、穴又はクラックを塞いだりする作業を行うことは難しい。したがって、冠水工法を採用せずに燃料デブリを回収することができる代替工法が望まれている。

例えば、特許文献１に記載された発明は、水に替えて放射線遮蔽材を封入した中空体を原子炉格納容器内に充填し、原子炉ウェルの上方にボーリング装置を配置して、前記中空体が充填された部分にボーリング装置により回転されるカッターを挿入して原子炉部品及び燃料デブリの切削を行い、これらの切削片を燃料貯蔵プールに配置された回収容器に吸引して封入するようにしている。

また、特許文献２に記載された発明は、原子炉ウェル上に設置されている遮蔽プラグの一部を撤去した後、残存する遮蔽プラグ上に開閉扉を有する遮蔽ポートを設置し、遮蔽ポートを遮蔽室で覆った状態で開閉扉を開閉させて燃料デブリを回収するようにしている。

特開２０１４−１０９４４４号公報 特開２０１６−１１４４８６号公報

上述した特許文献１に記載された方法では、中空体を充填した部分にカッターを上下方向に挿入して燃料デブリの切削及び吸引を行っていることから、カッターを挿入し難い、中空体が破損してしまう、燃料デブリを全て回収するにはカッターの抜き差しを複数回繰り返さなければならない、燃料デブリはボーリング装置の位置から２０〜３０ｍ程度の深さの位置に存在しており切削片の吸引に膨大な吸引力と電力を要する等の問題を有している。

一方、特許文献２に記載された方法では、上記の問題を回避することは可能であるが、例えば、残存する遮蔽プラグが損壊しているような場合には、遮蔽ポートを設置することが困難となるおそれがある。

本発明は、かかる問題点に鑑み創案されたものであり、放射線の漏洩及び放射性物質の飛散を抑制しつつ原子炉ウェルを遮蔽し、原子炉圧力容器の上方から燃料デブリを回収することができる、原子炉ウェルの遮蔽方法及び燃料デブリの回収方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、上層部の遮蔽プラグを撤去する遮蔽プラグ撤去工程と、原子炉ウェルの上方に最下層の遮蔽プラグを覆うように仮設セルを設置する仮設セル設置工程と、前記最下層の遮蔽プラグの開口部から前記原子炉ウェル内に遮蔽材を投入する遮蔽材投入工程と、前記仮設セルを撤去する仮設セル撤去工程と、前記最下層の遮蔽プラグを撤去する最終遮蔽プラグ撤去工程と、前記原子炉ウェルの上部に開口部を有する遮蔽板を設置する遮蔽板設置工程と、前記遮蔽板の上部に遮蔽ポートを設置する遮蔽ポート設置工程と、前記遮蔽ポートから前記遮蔽材を除去する遮蔽材除去工程と、を含むことを特徴とする原子炉ウェルの遮蔽方法が提供される。

前記原子炉ウェルの遮蔽方法は、前記遮蔽ポートを覆う遮蔽室を設置する遮蔽室設置工程を含んでいてもよい。

また、前記原子炉ウェルの遮蔽方法は、前記遮蔽プラグ撤去工程後、前記最下層の遮蔽プラグが健全であるか否か確認する健全性確認工程を含み、前記最下層の遮蔽プラグが健全である場合に前記仮設セル設置工程に移行し、前記最下層の遮蔽プラグが健全でない場合に前記最下層の遮蔽プラグを遮蔽する処理を行う遮蔽プラグ遮蔽工程に移行するようにしてもよい。

さらに、前記原子炉ウェルの遮蔽方法は、前記健全性確認工程から前記仮設セル設置工程に移行した後、前記遮蔽材投入工程前に、前記最下層の遮蔽プラグに開口部を形成する削孔工程を含んでいてもよい。

また、前記遮蔽材は、鉛球であってもよいし、鉄砂であってもよいし、水により膨張可能な水遮蔽バッグであってもよい。

また、前記遮蔽材投入工程は、水により膨張可能な水遮蔽バッグを前記原子炉ウェル内に投入した後で前記水遮蔽バッグに水を供給する工程であり、前記遮蔽材除去工程は、前記水遮蔽バッグから水を抜いた後で前記水遮蔽バッグを前記原子炉ウェルから引き抜く工程であってもよい。

また、本発明によれば、上述した前記原子炉ウェルの遮蔽方法により前記原子炉ウェルを遮蔽した後、前記遮蔽ポートから燃料デブリ回収手段を前記原子炉ウェル内に投入し、原子炉圧力容器又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリを回収する、ことを特徴とする燃料デブリの回収方法が提供される。

上述した本発明に係る原子炉ウェルの遮蔽方法によれば、全ての遮蔽プラグを撤去して遮蔽板及び遮蔽ポートを設置するようにしたことから、遮蔽プラグが損壊している場合であっても、放射線の漏洩及び放射性物質の飛散を抑制しつつ原子炉ウェルを遮蔽することができる。また、上述した本発明に係る燃料デブリの回収方法によれば、原子炉ウェルの上部に遮蔽板及び遮蔽ポートを設置したことにより、原子炉圧力容器の上方から燃料デブリを回収することができる。

原子炉の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る原子炉ウェルの遮蔽方法を示すフロー図である。 図２に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は第一遮蔽プラグ撤去工程、（ｂ）は第二遮蔽プラグ撤去工程、（ｃ）は仮設セル設置工程、を示している。 図２に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は削孔工程、（ｂ）は遮蔽材投入工程、（ｃ）は仮設セル撤去工程、を示している。 図２に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は第三遮蔽プラグ撤去工程、（ｂ）は遮蔽板設置工程、（ｃ）は遮蔽ポート設置工程、を示している。 図２に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は遮蔽材除去工程、（ｂ）は遮蔽室設置工程、を示している。 遮蔽材投入工程の変形例を示す説明図であり、（ａ）は水遮蔽バッグ投入工程、（ｂ）は給水工程、を示している。 本発明の一実施形態に係る燃料デブリの回収方法を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図８を用いて説明する。最初に、本実施形態に係る原子炉ウェルの遮蔽方法及び燃料デブリの回収方法を適用する原子炉の構成について説明する。ここで、図１は、原子炉の概略断面図である。

図１に示した原子炉は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）の概略構成図である。原子炉圧力容器１１は、炉心を収容する容器であって、高温・高圧に耐え得る鋼鉄製の容器である。原子炉格納容器１２は、原子炉圧力容器１１等の主要設備を格納する容器であって、密閉性・耐圧性の高い鋼鉄製又はコンクリート製の容器である。原子炉圧力容器１１及び原子炉格納容器１２は、コンクリート製の原子炉建屋１内に格納されている。

原子炉建屋１は、原子炉の事故時に放射性物質の漏洩を防止する役割を有しており、燃料ペレット、燃料被覆管、原子炉圧力容器１１、原子炉格納容器１２及び原子炉建屋１により構成される五重の障壁の一つである。

原子炉建屋１内には、複数の区画された空間が形成されており、この区画空間には原子炉格納容器１２の下部に環状に配置された圧力抑制プール１３、使用済み燃料を貯蔵する燃料貯蔵プール１４、メンテナンス時等に機器を仮置きする機器仮置プール１５等が配置されている。なお、図１では、制御棒や冷却系の詳細については図を省略してある。また、原子炉建屋１は、図示した構成に限定されるものではない。

原子炉格納容器１２内の底部には、原子炉圧力容器１１を支持する円筒形状のペデスタル１６が形成されており、ペデスタル１６の内部には制御棒駆動機構（図示せず）が配置されている。ペデスタル１６の上部には、原子炉圧力容器１１を囲う円筒形状のγ線遮蔽体１７が配置されている。

また、原子炉格納容器１２の頂部には、原子炉格納容器１２を密閉状態に封止するドライウェルヘッド１２ａが配置されている。また、原子炉圧力容器１１の頂部には、原子炉圧力容器１１を密閉状態に封止する上蓋１１ａが配置されている。

また、ドライウェルヘッド１２ａの上方に形成された縦穴は、原子炉ウェル１８と呼ばれており、遮蔽プラグ１９によって封止されている。遮蔽プラグ１９は、例えば、コンクリート製の三枚の円板によって構成されている。最上層の第一遮蔽プラグ１９ａは最も径が大きく、中間層の第二遮蔽プラグ１９ｂは第一遮蔽プラグ１９ａよりも径が小さく、最下層の第三遮蔽プラグ１９ｃは第二遮蔽プラグ１９ｂよりも径が小さくなるように形成されている。なお、これらの遮蔽プラグ１９は、重量物であることから、幅方向に複数に分割されている場合もある。

遮蔽プラグ１９、燃料貯蔵プール１４、機器仮置プール１５の上面には、作業用の床であるオペレーションフロア１ａが形成されている。また、原子炉建屋１の上部には、機器搬送用の天井クレーン１ｂが設置されている。

炉心溶融等の事故が生じた場合には、冷却材の喪失により炉心が溶融して原子炉構造材や制御棒等とともに冷えて固化し、燃料デブリＸと化すことがある。燃料デブリＸは、例えば、原子炉圧力容器１１又は原子炉格納容器１２内に存在しているものと考えられる。図１では、説明の便宜上、原子炉圧力容器１１内に燃料デブリＸが存在している場合を図示してある。

かかる燃料デブリＸが発生している原子炉を廃炉にする際には、外部環境の放射能汚染を防止する観点から、燃料デブリＸを事前に回収することが重要である。燃料デブリＸの回収方法には、原子炉ウェル１８から燃料デブリＸにアクセスする上工法及び圧力抑制プール１３の上部の区画空間から燃料デブリＸにアクセスする横工法が提案されている。本実施形態に係る原子炉ウェル１８の遮蔽方法は、上工法に関するものである。

ここで、図２は、本発明の一実施形態に係る原子炉ウェルの遮蔽方法を示すフロー図である。図３は、図１に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は第一遮蔽プラグ撤去工程、（ｂ）は第二遮蔽プラグ撤去工程、（ｃ）は仮設セル設置工程、を示している。図４は、図１に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は削孔工程、（ｂ）は遮蔽材投入工程、（ｃ）は仮設セル撤去工程、を示している。図５は、図１に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は第三遮蔽プラグ撤去工程、（ｂ）は遮蔽板設置工程、（ｃ）は遮蔽ポート設置工程、を示している。図６は、図１に示した原子炉ウェルの遮蔽方法の説明図であり、（ａ）は遮蔽材除去工程、（ｂ）は遮蔽室設置工程、を示している。

本実施形態に係る原子炉ウェル１８の遮蔽方法は、上層部の遮蔽プラグ（第一遮蔽プラグ１９ａ及び第二遮蔽プラグ１９ｂ）を撤去する遮蔽プラグ撤去工程Ｓｔｅｐ１と、最下層の遮蔽プラグ（第三遮蔽プラグ１９ｃ）が健全であるか否か確認する健全性確認工程Ｓｔｅｐ２と、原子炉ウェル１８の上方に第三遮蔽プラグ１９ｃを覆うように仮設セル２を設置する仮設セル設置工程Ｓｔｅｐ３と、第三遮蔽プラグ１９ｃに開口部３を形成する削孔工程Ｓｔｅｐ４と、第三遮蔽プラグ１９ｃの開口部３から原子炉ウェル１８内に遮蔽材４を投入する遮蔽材投入工程Ｓｔｅｐ５と、仮設セル２を撤去する仮設セル撤去工程Ｓｔｅｐ６と、第三遮蔽プラグ１９ｃを撤去する最終遮蔽プラグ撤去工程Ｓｔｅｐ７と、原子炉ウェル１８の上部に開口部５１を有する遮蔽板５を設置する遮蔽板設置工程Ｓｔｅｐ８と、遮蔽板５の上部に遮蔽ポート６を設置する遮蔽ポート設置工程Ｓｔｅｐ９と、遮蔽ポート６から遮蔽材４を除去する遮蔽材除去工程Ｓｔｅｐ１０と、遮蔽ポート６を覆う遮蔽室７を設置する遮蔽室設置工程Ｓｔｅｐ１１と、を備えている。

遮蔽プラグ撤去工程Ｓｔｅｐ１は、最下層の遮蔽プラグである第三遮蔽プラグ１９ｃの上に配置されている上層部の遮蔽プラグ、すなわち、本実施形態では第一遮蔽プラグ１９ａ及び第二遮蔽プラグ１９ｂを撤去する工程である。具体的には、図３（ａ）に示したように、第一遮蔽プラグ１９ａを撤去した後、図３（ｂ）に示したように、第二遮蔽プラグ１９ｂを撤去する。第一遮蔽プラグ１９ａ及び第二遮蔽プラグ１９ｂを撤去する際には、第一遮蔽プラグ１９ａ及び第二遮蔽プラグ１９ｂに内蔵された吊りピースにスリング等の吊り紐を係止して天井クレーン１ｂで吊り上げ、機器仮置プール１５等に移動させる。

また、第一遮蔽プラグ１９ａの撤去に先立ち、予め第一遮蔽プラグ１９ａの表面を清掃し、必要に応じて表面に飛散防止塗料を塗布し、放射性物質の飛散を防止する処置を施すようにしてもよい。第一遮蔽プラグ１９ａ及び第二遮蔽プラグ１９ｂの玉掛け作業は、作業員が行ってもよいし、マニュピレータを備えたロボットを用いて遠隔操作で行ってもよい。なお、天井クレーン１ｂが使用できない場合には、外部からクレーンを導入して行うようにしてもよい。

健全性確認工程Ｓｔｅｐ２は、以後の作業内容を判断するために、第三遮蔽プラグ１９ｃの健全性、すなわち、損壊しているか否かを確認する工程である。第三遮蔽プラグ１９ｃが健全である場合（損壊していない場合）は、仮設セル設置工程Ｓｔｅｐ３に移行する。第三遮蔽プラグ１９ｃが健全でない場合（損壊している場合）には、第三遮蔽プラグ１９ｃを遮蔽する処理を行う遮蔽プラグ遮蔽工程Ｓｔｅｐ１２に移行する。

遮蔽プラグ遮蔽工程Ｓｔｅｐ１２は、第三遮蔽プラグ１９ｃの上に鉛毛マットを配置したり、飛散防止塗料を塗布したりして、放射線の漏洩又は放射性物質の飛散を抑制する工程である。その後、原子炉ウェル１８の上方に第三遮蔽プラグ１９ｃを覆うように仮設セル２を設置する（仮設セル設置工程Ｓｔｅｐ１３）。その後、遮蔽材投入工程Ｓｔｅｐ５に移行する。

第三遮蔽プラグ１９ｃが健全でない場合（損壊している場合）は、第三遮蔽プラグ１９ｃが損壊している箇所に開口部（隙間）が形成されているものと考えられるため、仮設セル２の設置後、鉛毛マット等を取り除いて、損壊している箇所から遮蔽材４を投入することができる。なお、損壊している箇所の開口部（隙間）が遮蔽材４の投入に必要な大きさを有していない場合には、必要に応じて開口部を削孔するようにしてもよい。

仮設セル設置工程Ｓｔｅｐ３は、第三遮蔽プラグ１９ｃの撤去時に原子炉ウェル１８を封止して放射線の漏洩又は放射性物質の飛散を抑制する工程である。具体的には、図３（ｃ）に示したように、第三遮蔽プラグ１９ｃを覆うように、オペレーションフロア１ａに炭素鋼（カーボンスチール）等の放射線の漏洩を抑制可能な素材により構成された仮設セル２を載置する。仮設セル２は、機器搬入等に使用する開閉扉を備えていてもよい。

なお、削孔工程Ｓｔｅｐ４に先立ち、第三遮蔽プラグ１９ｃの上部に削孔装置を配置してから、仮設セル２を設置するようにしてもよい。また、仮設セル２を設置してから削孔装置を仮設セル２内に搬送するようにしてもよい。また、仮設セル２に削孔装置を取り付けた状態で仮設セル２を設置するようにしてもよい。

削孔工程Ｓｔｅｐ４は、図４（ａ）に示したように、第三遮蔽プラグ１９ｃに遮蔽材４を投入するための開口部３を削孔する工程である。この開口部は、遮蔽材４を投入することができる程度の大きさであればよく、例えば、直径３００〜６００ｍｍ程度の大きさで十分である。開口部３を形成した後、削孔装置は仮設セル２の外部に搬送してもよいし、遮蔽材４の投入時に邪魔にならない仮設セル２内の別の場所に移動させてもよい。

遮蔽材投入工程Ｓｔｅｐ５は、開口部３から原子炉ウェル１８内に遮蔽材４を投入する工程である。遮蔽材４は、図４（ｂ）に示したように、ドライウェルヘッド１２ａと第三遮蔽プラグ１９ｃとにより囲まれた空間に充填される。遮蔽材４は、放射線の漏洩を抑制することができる素材により構成された粒体（例えば、鉛球、鉄砂等）である。

遮蔽材４を投入する際は、開口部３に配管を接続し、遮蔽材４を貯蔵したタンクからポンプ等を利用して供給するようにしてもよいし、搬送ロボット等を用いて遮蔽材４を繰り返し供給するようにしてもよい。遮蔽材４として粒体を用いることにより効率よく遮蔽材４を原子炉ウェル１８内に充填することができる。

また、遮蔽材４は、水により膨張可能な水遮蔽バッグ４１であってもよい。ここで、図７は、遮蔽材投入工程の変形例を示す説明図であり、（ａ）は水遮蔽バッグ投入工程、（ｂ）は給水工程、を示している。水遮蔽バッグ４１は、例えば、芳香族ポリアミド系樹脂等の高強度な樹脂により構成される。

水遮蔽バッグ４１を用いた遮蔽材投入工程Ｓｔｅｐ５は、図７（ａ）に示したように、給水前の水遮蔽バッグ４１を開口部３から原子炉ウェル１８内に投入した後で水遮蔽バッグ４１に給水する工程である。このとき、図７（ｂ）に示したように、水遮蔽バッグ４１が原子炉ウェル１８の内面に密着するまで水遮蔽バッグ４１を膨張させる。

仮設セル撤去工程Ｓｔｅｐ６は、図４（ｃ）に示したように、遮蔽材４で原子炉ウェル１８を遮蔽した後、仮設セル２を撤去する工程である。第三遮蔽プラグ１９ｃには開口部３が形成されているが、原子炉ウェル１８内には遮蔽材４が充填されていることから、仮設セル２を撤去しても放射線の漏洩等を抑制することができる。

最終遮蔽プラグ撤去工程Ｓｔｅｐ７は、図５（ａ）に示したように、第三遮蔽プラグ１９ｃを原子炉ウェル１８の上部から撤去する工程である。上述したように、原子炉ウェル１８内には遮蔽材４が充填されていることから、第三遮蔽プラグ１９ｃを撤去しても放射線の漏洩等を抑制することができる。このように、第三遮蔽プラグ１９ｃを撤去することにより、例えば、第三遮蔽プラグ１９ｃが損壊して落下するおそれがあるような状態であっても、燃料デブリＸの回収前に遮蔽状態を保持したまま第三遮蔽プラグ１９ｃを撤去することができ、燃料デブリＸの回収を安全に行うことができる。

遮蔽板設置工程Ｓｔｅｐ８は、図５（ｂ）に示したように、第三遮蔽プラグ１９ｃが配置されていた場所に遮蔽板５を設置する工程である。遮蔽板５は、放射線の漏洩を抑制することができる素材（例えば、鉄鋼、鉛等）により構成された円環状の板材である。遮蔽板５は、例えば、遮蔽ポート６の開閉扉から燃料デブリＸの回収作業を行う際に干渉しない大きさの開口部５１を有している。また、遮蔽板５は、作業性を考慮して、図示したように二分割されていてもよい。このとき、分割体の結合部は、遮蔽性を向上させるために段差部を形成するようにしてもよい。

開口部５１は、例えば、直径２〜４ｍ程度の大きさが必要であるところ、第三遮蔽プラグ１９ｃは、一般に幅方向に三分割されており、開口部５１と同じ大きさの開口部を形成した場合には、第三遮蔽プラグ１９ｃが落下するおそれがある。したがって、第三遮蔽プラグ１９ｃを残した場合には、第三遮蔽プラグ１９ｃの落下対策を講じる必要がある。この第三遮蔽プラグ１９ｃの落下対策及び削孔作業は複雑かつ困難な作業になることが予測され、本実施形態のように、第三遮蔽プラグ１９ｃを撤去し、遮蔽板５に置き換えることは作業性の観点からも有意義である。

遮蔽ポート設置工程Ｓｔｅｐ９は、図５（ｃ）に示したように、遮蔽板５の上に開閉扉６１を有する遮蔽ポート６を設置する工程である。遮蔽ポート６は、第一遮蔽プラグ１９ａ及び第二遮蔽プラグ１９ｂを撤去した後の空間に配置される。また、遮蔽ポート６は、例えば、開口部を有する本体部６２と、本体部６２に配置されたレールに沿って移動可能な一対の開閉扉６１と、を備えている。なお、図示しないが、本体部６２には、開閉扉６１を移動させる駆動機構が配置されており、開閉扉６１は遠隔操作可能に構成されていてもよい。

また、開閉扉６１は、放射線の漏洩を抑制することができる素材（例えば、鉄鋼、鉛等）により構成されている。一方、本体部６２は、下に遮蔽板５が設置されていることから、必ずしも放射線の漏洩を抑制することができる素材により構成する必要はない。なお、遮蔽ポート６は、図示した構成に限定されるものではない。また、開閉扉６１と遮蔽板５との摺動部の隙間には、鉛毛を有するシール材等を配置するようにしてもよい。

遮蔽材除去工程Ｓｔｅｐ１０は、燃料デブリＸの回収作業に先立ち、図６（ａ）に示したように、原子炉ウェル１８内から遮蔽材４を除去する工程である。具体的には、遮蔽ポート６の開閉扉６１を開放し、遮蔽材４をポンプ等で吸引する。このとき、原子炉ウェル１８内の遮蔽材４の全てを除去する必要はない。燃料デブリＸの回収時には、ドライウェルヘッド１２ａの頂部に開口部を形成することになるため、この開口部を形成することができる程度に遮蔽材４を除去すればよい。なお、遮蔽材除去工程Ｓｔｅｐ１０は、遮蔽室設置工程Ｓｔｅｐ１１の後に行ってもよい。

また、図７（ｂ）に示したように、遮蔽材４として水遮蔽バッグ４１を用いた場合には、遮蔽材除去工程Ｓｔｅｐ１０は、水遮蔽バッグ４１から水を抜いた後で水遮蔽バッグ４１を原子炉ウェル１８から引き抜く工程である。

遮蔽室設置工程Ｓｔｅｐ１１は、図６（ｂ）に示したように、遮蔽ポート６の外周を遮蔽室７によって覆う工程である。遮蔽室７は、遠隔操作によって開閉可能な遮蔽扉を有し、遮蔽扉の閉鎖時に遮蔽室７内は気密に保持される。遮蔽扉及び遮蔽室７は、遮蔽材により構成されたエンクロージャであり、外部に放射線や放射性物質が漏洩しないように構成されている。かかる遮蔽室７を設置することにより、遮蔽ポート６の開閉扉６１又は遮蔽室７の遮蔽扉のいずれか一方を必ず閉鎖した状態で燃料デブリＸの回収を行うことができる。

なお、図示しないが、放射線の漏洩等を確実に回避する点に着目すれば、遮蔽室７の遮蔽扉に隣接した遮蔽室を更に追加し、燃料デブリＸの回収作業時に、少なくも何れか一方の遮蔽室の遮蔽扉を必ず閉鎖するようにしてもよい。

上述した本実施形態に係る原子炉ウェル１８の遮蔽方法によれば、全ての遮蔽プラグ１９（第一遮蔽プラグ１９ａ〜第三遮蔽プラグ１９ｃ）を撤去して遮蔽板５及び遮蔽ポート６を設置するようにしたことから、遮蔽プラグ１９が損壊している場合であっても、放射線の漏洩及び放射性物質の飛散を抑制しつつ原子炉ウェル１８を遮蔽することができる。

次に、上述した方法により原子炉ウェル１８を遮蔽した後に行う燃料デブリＸの回収方法について説明する。ここで、図８は、本発明の一実施形態に係る燃料デブリの回収方法を示す説明図である。なお、図８は、説明の便宜上、図１に示した断面に対して直交する方向の断面図を図示してある。

本実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法は、上述した原子炉ウェル１８の遮蔽方法により原子炉ウェル１８を遮蔽した後、遮蔽ポート６から燃料デブリ回収手段８を原子炉ウェル１８内に投入し、原子炉圧力容器１１内で固化した燃料デブリＸを回収する方法である。

燃料デブリ回収手段８は、例えば、昇降可能に構成されたプラットホーム８１に配置された加工ツール、監視カメラ等によって構成される。加工ツールは、例えば、燃料デブリＸを切削、破砕、粉砕等によって切片に分離するカッターやドリルであってもよいし、燃料デブリＸを切削、破砕、粉砕等によって切片に分離しつつ切片を掬い取ることができるショベル形状のものであってもよい。燃料デブリ回収手段８は、遮蔽室７内に配置された懸垂手段８２によって吊り下げられ、上下に昇降される。

また、燃料デブリ回収手段８により掬い取られた燃料デブリＸの切片は、遮蔽室７内に配置された荷役手段９から原子炉圧力容器１１内に下降された回収容器９１を用いて遮蔽室７内に移動される。遮蔽室７に移動された燃料デブリＸの切片等は、キャニスタ等の容器に封入して遮蔽室７内に配置してもよいし、燃料貯蔵プール１４内に仮置きするようにしてもよいし、遮蔽室７から外部に搬出するようにしてもよい。

このように、燃料デブリ回収手段８と回収容器９１とを別々に昇降できるようにすることにより、回収容器９１が満杯になった場合に、回収容器９１のみを遮蔽室７まで移動させて、燃料デブリＸの切片を遮蔽室７内の回収ボックス等に移載し、再び回収容器９１を作業場所まで下降させることができる。したがって、回収した燃料デブリＸの切片の荷揚げ時においても、燃料デブリＸの切削、破砕、粉砕等の回収作業を継続することができ、作業効率の向上を図ることができる。

なお、図示しないが、燃料デブリＸが、原子炉圧力容器１１の下方のペデスタル１６の内部に存在する場合には、燃料デブリ回収手段８により原子炉圧力容器１１の底部を削孔し、燃料デブリ回収手段８をペデスタル１６内まで下降させるようにすればよい。また、燃料デブリ回収手段８及び荷役手段９は、図示した構成に限定されるものではない。

上述した本実施形態に係る燃料デブリＸの回収方法によれば、原子炉ウェル１８の上部に遮蔽板５及び遮蔽ポート６を設置したことにより、原子炉圧力容器１１の上方から燃料デブリＸを回収することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、型式の異なる沸騰水型原子炉や沸騰水型原子炉以外の原子炉にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 原子炉建屋
１ａ オペレーションフロア
１ｂ 天井クレーン
２ 仮設セル
３ 開口部
４ 遮蔽材
５ 遮蔽板
６ 遮蔽ポート
７ 遮蔽室
８ 燃料デブリ回収手段
９ 荷役手段
１１ 原子炉圧力容器
１１ａ 上蓋
１２ 原子炉格納容器
１２ａ ドライウェルヘッド
１３ 圧力抑制プール
１４ 燃料貯蔵プール
１５ 機器仮置プール
１６ ペデスタル
１７ γ線遮蔽体
１８ 原子炉ウェル
１９ 遮蔽プラグ
１９ａ 第一遮蔽プラグ
１９ｂ 第二遮蔽プラグ
１９ｃ 第三遮蔽プラグ
４１ 水遮蔽バッグ
５１ 開口部
６１ 開閉扉
６２ 本体部
８１ プラットホーム
８２ 懸垂手段
９１ 回収容器
Ｓｔｅｐ１ 遮蔽プラグ撤去工程
Ｓｔｅｐ２ 健全性確認工程
Ｓｔｅｐ３ 仮設セル設置工程
Ｓｔｅｐ４ 削孔工程
Ｓｔｅｐ５ 遮蔽材投入工程
Ｓｔｅｐ６ 仮設セル撤去工程
Ｓｔｅｐ７ 最終遮蔽プラグ撤去工程
Ｓｔｅｐ８ 遮蔽板設置工程
Ｓｔｅｐ９ 遮蔽ポート設置工程
Ｓｔｅｐ１０ 遮蔽材除去工程
Ｓｔｅｐ１１ 遮蔽室設置工程
Ｓｔｅｐ１２ 遮蔽プラグ遮蔽工程
Ｓｔｅｐ１３ 仮設セル設置工程
Ｘ 燃料デブリ

Claims (7)

1. 上層部の遮蔽プラグを撤去する遮蔽プラグ撤去工程と、
   原子炉ウェルの上方に最下層の遮蔽プラグを覆うように仮設セルを設置する仮設セル設置工程と、
   前記最下層の遮蔽プラグの開口部から前記原子炉ウェル内に遮蔽材を投入する遮蔽材投入工程と、
   前記仮設セルを撤去する仮設セル撤去工程と、
   前記最下層の遮蔽プラグを撤去する最終遮蔽プラグ撤去工程と、
   前記原子炉ウェルの上部に開口部を有する遮蔽板を設置する遮蔽板設置工程と、
   前記遮蔽板の上部に遮蔽ポートを設置する遮蔽ポート設置工程と、
   前記遮蔽ポートから前記遮蔽材を除去する遮蔽材除去工程と、
   を含むことを特徴とする原子炉ウェルの遮蔽方法。
2. 前記遮蔽ポートを覆う遮蔽室を設置する遮蔽室設置工程を含む、請求項１に記載の原子炉ウェルの遮蔽方法。
3. 前記遮蔽プラグ撤去工程後、前記最下層の遮蔽プラグが健全であるか否か確認する健全性確認工程を含み、前記最下層の遮蔽プラグが健全である場合に前記仮設セル設置工程に移行し、前記最下層の遮蔽プラグが健全でない場合に前記最下層の遮蔽プラグを遮蔽する処理を行う遮蔽プラグ遮蔽工程に移行する、請求項１に記載の原子炉ウェルの遮蔽方法。
4. 前記健全性確認工程から前記仮設セル設置工程に移行した後、前記遮蔽材投入工程前に、前記最下層の遮蔽プラグに開口部を形成する削孔工程を含む、請求項３に記載の原子炉ウェルの遮蔽方法。
5. 前記遮蔽材は、鉛球、鉄砂又は水により膨張可能な水遮蔽バッグである、請求項１に記載の原子炉ウェルの遮蔽方法。
6. 前記遮蔽材投入工程は、水により膨張可能な水遮蔽バッグを前記原子炉ウェル内に投入した後で前記水遮蔽バッグに給水する工程であり、前記遮蔽材除去工程は、前記水遮蔽バッグから水を抜いた後で前記水遮蔽バッグを前記原子炉ウェルから引き抜く工程である、請求項１に記載の原子炉ウェルの遮蔽方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の原子炉ウェルの遮蔽方法により前記原子炉ウェルを遮蔽した後、前記遮蔽ポートから燃料デブリ回収手段を前記原子炉ウェル内に投入し、原子炉圧力容器又は原子炉格納容器内で固化した燃料デブリを回収する、ことを特徴とする燃料デブリの回収方法。
   
   

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