JP7052077B2 - 加圧軽水炉型原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステムおよび方法 - Google Patents

加圧軽水炉型原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステムおよび方法 Download PDF

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Description

本開示は、原子力発電所の生体保護コンクリート(コンクリート製生体遮蔽体)の解体および除染のシステムおよび方法に関し、より詳しくは、加圧軽水炉型原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステムおよび方法に関する。
全世界的に化石エネルギーが枯渇するにつれ、主なエネルギー源として原子力発電を使用している。このような原子力発電において一般に使用される加圧軽水炉型（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ、ＰＷＲ）原子力発電所は、原子炉を循環する１次系統と、蒸気発生器を循環する２次系統と、復水器を循環する３次系統とから構成される。具体的には、１次系統では、原子炉中に入っている冷却材に圧力を加えて１５０気圧３００℃程度を維持し、２次系統では、この冷却材が蒸気発生器細管を通過しながら、蒸気発生器側の水を沸かして水蒸気にしてタービンを回す。そして、３次系統では、タービンを回した後の蒸気は復水器を通過しながら再度水になり、蒸気発生器に送られる。
このような加圧軽水炉型原子力発電所の原子炉は、外部の圧力容器と、圧力容器より小さい直径に形成されて圧力容器の中心に設けられる炉心バレルとから構成される原子炉容器を含む。炉心バレルの内部には核燃料棒が装入される炉心（Ｃｏｒｅ）が位置し、炉心バレルと圧力容器との間には直径の差による環状の空間である降水部が形成される。そして、圧力容器に連結されて冷却水の循環通路となる複数の低温管と、低温管を通して流入して降水部と炉心を通りながら加熱された冷却水が蒸気発生器側に流れるように、炉心バレルに連結される高温管（Ｈｏｔ Ｌｅｇ）とを含む。
このような加圧軽水炉型原子力発電所には、原子炉を支持し中性子を遮蔽して作業者の放射線被爆を防御するための鉄筋コンクリート構造物として、生体保護コンクリートが設置される。
生体保護コンクリートは、複数の層を積層して形成された大型の円筒形の鉄筋コンクリート構造物であって、中性子照射によって高度に放射化されていて、作業者が近接して作業する場合、放射性被爆の恐れがある。特に、生体保護コンクリートの内壁は放射性物質でもって最も激しく汚染されるので、寿命が満了して永久停止した加圧軽水炉型（ＰＷＲ）原子力発電所の解体に際して、生体保護コンクリートの内壁の除染工程が必要になる。
しかし、除染工程のために、作業者が除染装置を生体保護コンクリートの内部に投入するための別途の貫通口を形成する場合、放射性被爆および放射性粉塵の移動の恐れがある。
本実施例は、解体工程時間を短縮し、作業者の被爆を最小化できる原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステムおよび方法に関する。
一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステムは、生体保護コンクリートの下部に設置された炉内核計測器を解体して、前記生体保護コンクリートの下部貫通部を形成する解体装置と、生体保護コンクリートの内部(内側)に投入されて前記生体保護コンクリートの内壁(面)の放射性廃棄物を除染する除染装置と、前記生体保護コンクリートの下部貫通部を通じて移動可能な廃棄物収納装置と、前記生体保護コンクリートの上部開口部を遮断して放射性粉塵の外部流出を遮断する粉塵遮断装置とを含む。
前記粉塵遮断装置に連結され、前記放射性粉塵を捕集する粉塵捕集装置をさらに含むことができる。
前記廃棄物収納装置は、前記放射性廃棄物を収納する収納部と、前記収納部の大きさを調節する収納部大きさ調節部と、前記収納部を移動させる移動部とを含むことができる。
前記下部貫通部における前記収納部の大きさは、前記下部貫通部の直径より小さく、前記生体保護コンクリートの内部における前記収納部の大きさは、前記生体保護コンクリートの内径より小さい。
前記生体保護コンクリートの下部貫通部は、前記生体保護コンクリートの内部と連結される。
前記除染装置は、内壁ハンマリングまたはスキャブラを含むことができる。
前記粉塵遮断装置は、テントまたは遮蔽膜を含むことができる。
また、一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染方法は、解体装置を用いて前記生体保護コンクリートの下部に設置された炉内核計測器を解体して、前記生体保護コンクリートの下部貫通部を形成する段階と、前記生体保護コンクリートの内部に除染装置を投入して前記生体保護コンクリートの内壁の放射性廃棄物を除染する段階と、前記生体保護コンクリートの下部貫通部を通じて廃棄物収納装置を前記生体保護コンクリートの内部(内側)に投入する段階とを含む。
粉塵遮断装置を用いて前記生体保護コンクリートの上部開口部を遮断して放射性粉塵の外部流出を遮断する段階をさらに含むことができる。
前記粉塵遮断装置に連結される粉塵捕集装置を用いて前記放射性粉塵を捕集する段階をさらに含むことができる。
前記生体保護コンクリートの下部貫通部は、前記生体保護コンクリートの内部(内側)と連結される。
前記生体保護コンクリートの内壁(面)の放射性廃棄物を除染する段階の前に、前記生体保護コンクリートの内部(内側)に設けられた原子炉を解体する段階をさらに含むことができる。
一実施例によれば、原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の工程を進行させる際、放射性廃棄物を生体保護コンクリートの上部開口部に搬出するという必要なしに、解体された炉内核計測器が位置していた生体保護コンクリートの下部貫通部を用いて随時に投入および引き出しを行って解体工程時間を短縮可能であるため、生体保護コンクリートについての内壁の除染および解体の工程を効率的に進行させることができる。
また、生体保護コンクリートの下部貫通部を用いて生体保護コンクリートの内壁の除染工程を進行させるので、生体保護コンクリートの上部の密封を維持することで放射性粉塵からの作業者の被爆を低減することができる。
一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染システムの概略図である。 図１の廃棄物収納装置の収納部の大きさが生体保護コンクリートの内部で変動する状態を示す平面図である。 一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体方法のフローチャートである。 一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体前の段階を示す図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の様々な実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付す。
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図示のものに限定されない。
図面において、様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする時、これは他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。さらに、明細書全体において、「～上に」というのは、対象部分の上または下に位置することを意味するものであり、必ずしも重力方向を基準として上側に位置することを意味するものではない。
図１は、一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染システムの概略図である。
図１に示すように、一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステムは、生体保護コンクリート２００の下部に設置されていた炉内核計測器３００（Ｉｎ－Ｃｏｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、ＩＣＩ）を解体する解体装置５と、生体保護コンクリート２００の内壁(面)の放射性廃棄物１を除染する除染装置１０と、除染装置１０によって除染された放射性廃棄物１を収納する廃棄物収納装置２０と、放射性廃棄物１の除染時に発生する放射性粉塵３を遮断する粉塵遮断装置３０と、放射性粉塵３を捕集する粉塵捕集装置４０とを含む。
解体装置５は、生体保護コンクリート２００の下部から原子炉１００の内部にまでわたって設置された炉内核計測器３００を解体して生体保護コンクリート２００の下部に下部貫通部２１０を形成する。生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０は、生体保護コンクリート２００の炉内核計測器（Ｉｎ－Ｃｏｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、ＩＣＩ）３００が位置する空間であった。炉内核計測器３００は、原子炉１００の核分裂反応過程で発生する中性子を検出して、原子炉内部の核燃料の出力分布と燃焼度を測定し、原子炉１００の炉心の出口温度を測定するための装置である。
除染装置１０は、生体保護コンクリート２００の内部(内側)に投入される。除染装置１０は、内壁ハンマリング（ｈａｍｍｅｒｉｎｇ）またはスキャブラ（ｓｃａｂｂｌｅｒ；衝撃剥離機）を含むことができる。内壁ハンマリングは、生体保護コンクリート２００の内壁(面)を打撃して生体保護コンクリート２００の内壁(面)から放射性廃棄物１を除去する。そして、スキャブラは、生体保護コンクリート２００の内壁(面)を引っ掻いて、生体保護コンクリート２００の内壁から放射性廃棄物１を除去する。本実施例では、除染装置の例として内壁ハンマリングまたはスキャブラを説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、生体保護コンクリート２００の内壁(面)から放射性廃棄物１を除去するための装置であれば、多様な装置が可能である。
廃棄物収納装置２０は、放射性廃棄物１を収納する収納部２１と、収納部２１の大きさを調節する収納部大きさ調節部２２と、収納部２１を移動させる移動部２３とを含むことができる。
図２に示すように、収納部２１の大きさは調節可能である。下部貫通部２１０を通過する際、収納部２１が下部貫通部２１０を容易に通過できるように、収納部２１の大きさは、下部貫通部２１０の直径より小さいのでありうる。そして、生体保護コンクリート２００の内部(内側)に位置する際、収納部２１が放射性廃棄物１を大部分収納できるように、収納部２１の大きさは拡張され、生体保護コンクリート２００の内径より小さいのでありうる。
このような廃棄物収納装置２０は、生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０を介し通じて移動可能である。このような生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０は、除染装置１０が位置する生体保護コンクリート２００の内部と連結されうる。したがって、除染装置１０の下に廃棄物収納装置２０が位置できる。したがって、除染装置１０によって生体保護コンクリート２００の内壁から分離された放射性廃棄物１を廃棄物収納装置２０が容易に収納することができる。
このように、原子力発電所の生体保護コンクリート２００の除染工程を進行させる際、生体保護コンクリート２００の内壁(面)の放射性廃棄物１を、生体保護コンクリート２００の上部開口部２２０へと搬出するという必要なしに、生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０を用いて、廃棄物収納装置２０が随時容易に投入および搬出することができる。したがって、生体保護コンクリート２００の内壁の除染工程時間を短縮することができる。
粉塵遮断装置３０は、生体保護コンクリート２００の上部開口部２２０を遮断して放射性粉塵３の外部流出を遮断することができる。粉塵遮断装置３０は、テントまたは遮蔽膜を含むことができる。本実施例では、粉塵遮断装置３０の例としてテントまたは遮蔽膜について説明したが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、放射性粉塵を遮断するための多様な装置が可能である。また、このような粉塵遮断装置３０は、生体保護コンクリート２００の上部開口部２２０を遮断または開放するための遮断調節部をさらに含むことができる。
このように、生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０を用いて生体保護コンクリート２００の内壁の除染および解体工程を進行させる場合、生体保護コンクリート２００の上部開口部２２０は、粉塵遮断装置３０を用いて密封を維持するので、放射性粉塵３からの作業者の被爆を低減し、放射性粉塵の拡散を防止する。
粉塵捕集装置４０は、粉塵遮断装置３０に連結され、生体保護コンクリート２００の外部(外側)に位置する。排気ファンを活用した粉塵捕集装置４０により、作業部の内部における視野の確保が可能である。
一方、本発明の一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法について、以下、図面を参照して詳しく説明する。
図３は、本発明の一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法についてのフローチャートであり、図4は、本発明の一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの解体前の段階を示す図である。
図３および図４に示すように、本発明の一実施例による原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法は、解体装置５を用いて、生体保護コンクリート２００の下部に設置された炉内核計測器３００を解体して、生体保護コンクリート２００の下部に下部貫通部２１０を形成する（Ｓ１０）。炉内核計測器３００は、複数のケーブルなどを介して原子炉１００と連結されているため、原子炉１００からケーブルを分離して炉内核計測器３００を原子炉１００と物理的に分離させることができる。
この際、原子炉解体装置６を用いて、生体保護コンクリート２００の内部に位置する原子炉１００も解体する。
次に、図１および図３に示すように、生体保護コンクリート２００の内部に除染装置１０を投入して、生体保護コンクリート２００の内壁の放射性廃棄物１を除染する（Ｓ２０）。そして、生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０を通じて廃棄物収納装置２０を生体保護コンクリート２００の内部に投入する（Ｓ３０）。この際、生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０は、生体保護コンクリート２００の内部と連結される。したがって、除染装置１０の下に廃棄物収納装置２０が位置できる。したがって、除染装置１０によって発生した生体保護コンクリート２００の内壁の放射性廃棄物１を、廃棄物収納装置２０が容易に収納することができる。
そして、図１に示すように、粉塵遮断装置３０を用いて生体保護コンクリート２００の上部開口部２２０を遮断することで、放射性粉塵３の外部流出を遮断する。この際、粉塵遮断装置３０に連結される粉塵捕集装置４０を用いて、放射性粉塵３を捕集することができる。
このように、原子力発電所の生体保護コンクリート２００の除染工程を進行させる際、生体保護コンクリート２００の内壁の放射性廃棄物１を生体保護コンクリート２００の上部開口部２２０に搬出するという必要なしに、生体保護コンクリート２００の下部貫通部２１０を用いて廃棄物収納装置２０が随時容易に投入および搬出が可能であるため、生体保護コンクリート２００の内壁の除染および解体の工程時間を短縮することができる。
本開示を上述した通り望ましい実施例により説明したが、本発明はこれに限定されず、以下に記載の特許請求範囲の範囲を逸脱しない限り、多様な修正および変形が可能であることを本発明の属する技術分野に従事する者は容易に理解するであろう。

Claims (12)

  1. 生体保護コンクリートの下部に設置された炉内核計測器を解体して前記生体保護コンクリートの下部貫通部を形成する解体装置と、
    生体保護コンクリートの内部に投入されて前記生体保護コンクリートの内壁の放射性廃棄物を除染する除染装置と、
    前記生体保護コンクリートの下部貫通部を通じて移動可能な廃棄物収納装置と、
    前記生体保護コンクリートの上部開口部を遮断して放射性粉塵の外部流出を遮断する粉塵遮断装置と
    を含む原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  2. 前記粉塵遮断装置に連結され、前記放射性粉塵を捕集する粉塵捕集装置をさらに含む、請求項１に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  3. 前記廃棄物収納装置は、
    前記放射性廃棄物を収納する収納部と、
    前記収納部の大きさを調節する収納部大きさ調節部と、
    前記収納部を移動させる移動部と
    を含む、請求項２に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  4. 前記下部貫通部における前記収納部の大きさは、前記下部貫通部の直径より小さく、前記生体保護コンクリートの内部における前記収納部の大きさは、前記生体保護コンクリートの内径より小さい、請求項３に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  5. 前記生体保護コンクリートの下部貫通部は、前記生体保護コンクリートの内部と連結される、請求項２に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  6. 前記除染装置は、内壁ハンマリングまたはスキャブラを含む、請求項２に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  7. 前記粉塵遮断装置は、テントまたは遮蔽膜を含む、請求項２に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの解体および除染のシステム。
  8. 解体装置を用いて生体保護コンクリートの下部に設けられた炉内核計測器を解体して前記生体保護コンクリートの下部貫通部を形成する段階と、
    前記生体保護コンクリートの内部に除染装置を投入して前記生体保護コンクリートの内壁の放射性廃棄物を除染する段階と、
    前記生体保護コンクリートの下部貫通部を通じて廃棄物収納装置を前記生体保護コンクリートの内部に投入する段階と
    を含む原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法。
  9. 粉塵遮断装置を用いて前記生体保護コンクリートの上部開口部を遮断して放射性粉塵の外部流出を遮断する段階をさらに含む、請求項８に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法。
  10. 前記粉塵遮断装置に連結される粉塵捕集装置を用いて前記放射性粉塵を捕集する段階をさらに含む、請求項９に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法。
  11. 前記生体保護コンクリートの下部貫通部は、前記生体保護コンクリートの内部と連結される、請求項８に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法。
  12. 前記生体保護コンクリートの内壁の放射性廃棄物を除染する段階の前に、前記生体保護コンクリートの内部に設置された原子炉を解体する段階をさらに含む、請求項８に記載の原子力発電所の生体保護コンクリートの除染および解体の方法。
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