JP7071003B2 - 原子炉建屋冠水装置および原子炉建屋冠水方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、原子炉建屋冠水装置および原子炉建屋冠水方法に関する。

原子力発電所で過酷事故が生じると原子炉圧力容器および原子炉格納容器に損傷が生じる。そこで、損傷を修復する技術が知られている。

特開２０１３－５７６４２号公報

原子炉圧力容器および原子炉格納容器を修復し、その内部を冠水させることができれば、水で放射線を遮蔽できるため、廃炉作業が行い易くなる。しかしながら、過酷事故の現場は、高線量の放射性物質で汚染されているため、修復作業が困難を極める。

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、過酷事故に見舞われた原子炉の廃炉を行うことができる原子炉建屋冠水技術を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る原子炉建屋冠水装置は、原子炉建屋の全体が収容され、内部に水を溜めることで前記原子炉建屋の少なくとも一部を水没可能な水槽を備え、前記水槽の少なくとも一部に鋼殻構造が用いられており、前記水槽は、前記原子炉建屋の周囲を囲み、前記原子炉建屋の少なくとも一部を水没可能な上下寸法を有する壁部と、前記原子炉建屋が建てられた場所の地中に構築された底部と、を備え、前記底部は、シールドトンネルにより構築され、前記シールドトンネルの内部で複数の鋼板が溶接されることで、前記水槽に溜められた前記水の漏洩を防止する底部ライナーが構築されている。

本発明の実施形態により、過酷事故に見舞われた原子炉の廃炉を行うことができる原子炉建屋冠水技術が提供される。

第１実施形態の原子炉建屋冠水装置を示す横断平面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１のＡ－Ａ縦断側面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１のＢ－Ｂ縦断側面図。 周囲に堀を形成した原子炉建屋を示す縦断側面図。 地中にシールドトンネルを構築中の原子炉建屋を示す縦断側面図。 冠水壁部を構築した原子炉建屋を示す縦断側面図。 構築時のシールドトンネルを示す縦断側面図。 底部ライナーを構築したシールドトンネルを示す縦断側面図。 第１実施形態の原子炉建屋冠水方法を示すフローチャート。 変形例１のシールドトンネルを示す斜視図。 変形例１のシールドトンネルの側部が解体された状態を示す斜視図。 変形例１の解体箇所にライニング鋼板が設けられた状態を示す斜視図。 変形例１の解体箇所に柱部が設けられた状態を示す斜視図。 変形例１のシールドトンネルを示す横断平面図。 第２実施形態の原子炉建屋冠水装置を示す斜視図。 原子炉建屋冠水装置を示す平面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１５のＣ－Ｃ横断平面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１５のＤ－Ｄ横断平面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１８のＥ－Ｅ縦断側面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１８のＦ－Ｆ縦断側面図。 原子炉建屋冠水装置を示す図１８のＧ－Ｇ縦断側面図。 縦フレームおよび横フレームを示す説明図。 加圧部を示す概念図。 第２実施形態の原子炉建屋冠水方法を示すフローチャート。 第３実施形態の原子炉建屋冠水装置を示す縦断側面図。 シールドマシンを示す正面図。 互いに隣接するシールドトンネルを示す断面図。 内部に躯体が構築された状態のシールドトンネルを示す断面図。 鋼殻ブロック同士を溶接するときのシールドトンネルを示す斜視図。 内部に躯体が構築されたシールドトンネルを示す斜視図。 シールドトンネルを示す図２９のＭ－Ｍ断面図。 シールドトンネルを示す図２９のＮ－Ｎ断面図。 シールドトンネルを示す図３０のＱ－Ｑ断面図。 躯体構築工程を示すフローチャート。 変形例２の互いに隣接するシールドトンネルを示す斜視図。 変形例２のメインレール上で躯体が構築されたシールドトンネルを示す斜視図。 変形例２のトンネル接続部が構築されたシールドトンネルを示す斜視図。 変形例２のサブレール上で躯体が構築されたシールドトンネルを示す斜視図。 変形例２の充填材が充填されたシールドトンネルを示す斜視図。 変形例２の躯体構築工程を示すフローチャート。 変形例３の内部に躯体が構築された状態のシールドトンネルを示す断面図。 変形例３のフラットジャッキにより躯体が固定された状態のシールドトンネルを示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の原子炉建屋冠水装置および原子炉建屋冠水方法について図１から図９を用いて説明する。

図１の符号１は、第１実施形態の原子炉建屋冠水装置である。この原子炉建屋冠水装置１は、原子力発電所に設けられた原子炉建屋２を冠水させるものである。なお、過酷事故に見舞われた原子力発電所の廃炉作業を行う態様を例示する。

図１から図３に示すように、原子炉建屋２は、鉄筋コンクリート製の建築物である。その内部には、原子炉を収容する原子炉圧力容器３と、この原子炉圧力容器３を収容する原子炉格納容器４とが設けられている。また、圧力抑制室５などのその他の設備も設けられている。本実施形態では、原子炉格納容器４とトーラス室の圧力抑制室５とが別体として設けられた沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を例示している。

過酷事故に見舞われると原子炉の燃料集合体が核燃料の過熱により融解し、所謂メルトダウンが生じる。溶融した核燃料は、原子炉圧力容器３から漏出する。また、原子炉格納容器４は、内部の圧力が高まることで損傷してしまう。溶融した核燃料を含む燃料デブリは高線量であるため、気中工法で燃料デブリの取り出し作業を進めようとすると、遠隔操作のロボットですら放射線の影響で故障してしまうおそれがある。

原子炉格納容器４の内部を水で満たすことができれば、その水で放射線を遮蔽することができる。しかし、原子炉格納容器４の損傷箇所の修復ですら困難である。そこで、本実施形態では、原子炉建屋冠水装置１を用いて、原子炉格納容器４を収容する原子炉建屋２の全体を冠水させる。

原子炉建屋冠水装置１は、原子炉建屋２の全体が収容され、内部に水６を溜めることで少なくとも原子炉格納容器４を水没可能な巨大な水槽７を備える。

この水槽７は、原子炉建屋２の周囲を囲む冠水壁部８と、冠水壁部８の周囲を囲む補助壁部９と、原子炉建屋２が建てられた場所の地中に構築された底部１０と、原子炉建屋２の上方を覆う天井部１１とを備える。この天井部１１は、ドーム型を成している。なお、平板状の天井部１１でも良い。

また、原子炉建屋冠水装置１の内部には、クレーン１２などの廃炉用の作業機材が設けられる。なお、クレーン１２は、冠水壁部８に支持させても良いし、冠水壁部８よりも内側に別途に専用の支持部を建設し、この支持部にクレーン１２を支持させても良い。

冠水壁部８は、地面１３からの高さ、つまり上下寸法Ｌが少なくとも原子炉格納容器４を水没可能な寸法となっている。本実施形態では、冠水壁部８の上端が原子炉建屋２よりも高くなっている。この冠水壁部８の上端は、少なくとも原子炉格納容器４よりも高ければ良い。

なお、原子炉建屋２の上層部、所謂オペレーションフロアよりも上方の部分は予め撤去される。このようにすれば、原子炉建屋２の全体を冠水させるプールを形成することができる。例えば、水槽７に溜められる水６の水位は、オペレーションフロアの位置に設定される。なお、オペレーションフロアの床面は、水没しなくても良い。つまり、オペレーションフロアよりも若干低い位置に水６の水位を設定しても良い。また、オペレーションフロアよりも高い位置に水６の水位を設定しても良い。

また、冠水壁部８および補助壁部９は、原子炉建屋２が建てられた地面１３の岩盤に構築される。原子炉建屋２の周囲には、平面視で円形状を成す堀１４が形成される。この堀１４に沿って冠水壁部８および補助壁部９が構築される。なお、原子炉建屋２は、平面視で四角形状を成している。そして、冠水壁部８の直径は、原子炉建屋２の平面視の対角線とほぼ同じ長さとなっている。

冠水壁部８および補助壁部９は、上部よりも下部が厚くなるように形成される。第１実施形態では、冠水壁部８および補助壁部９の下部が地中に構築され、上部が地上に構築されている。そして、地上部分の厚みが、地下部分の厚みよりも薄くなっている。

なお、補助壁部９および堀１４が設けられることで、万が一、水槽７に溜められた水６が冠水壁部８から漏洩しても、さらに外部に水６が広がってしまうことを、補助壁部９および堀１４により防止することができる。

また、補助壁部９の高さは、冠水壁部８よりも低くなっている。そして、冠水壁部８および補助壁部９を互いに連結する連結部１５が設けられている。このようにすれば、冠水壁部８を補助壁部９により補強することができる。

また、冠水壁部８および補助壁部９は、プレストレストコンクリートにより構築される。このようにすれば、冠水壁部８および補助壁部９のひび割れを防止することができる。

プレストレストコンクリートとは、あらかじめ応力を加えたコンクリート材である。鋼材を使って、荷重が作用する前にコンクリート材に圧縮力がかかった状態とする。そして、荷重を受けたときにコンクリートに引張応力が発生しないようにする。または、コンクリートに生じる引張応力を制御するものである。

なお、第１実施形態では、プレストレストコンクリートにより冠水壁部８および補助壁部９が構築されているが、その他の態様であっても良い。例えば、冠水壁部８および補助壁部９を鋼鉄製としても良い。さらに、鉄筋コンクリートにより冠水壁部８および補助壁部９を構築しても良い。

図１に示すように、冠水壁部８は平面視で円形状を成す。このようにすれば、内部の水６の圧力に耐えられるようになる。また、補助壁部９も平面視で円形状を成し、冠水壁部８と同心円状に設けられている。また、冠水壁部８の内周面には、鋼鉄製の壁部ライナー１６が構築される。このようにすれば、水槽７に溜められた水６の漏洩を防止することができる。なお、壁部ライナー１６は、多数の鋼板を溶接することで形成される。

図２および図３に示すように、底部１０は、シールドトンネル１７により構築される。なお、シールドトンネル１７とは、シールド工法により構築されたトンネルである。例えば、筒状（または箱状）のシールドマシン１８（図５参照）で切羽後方のトンネル壁面を一時的に支え、切羽を掘削しながらシールドマシン１８を前進させる。そして、シールドマシン１８の後方側のトンネル壁面に、複数のセグメントが組み合わされた壁を構築することでトンネル壁面を補強する。なお、セグメントは、工場で大量生産できる。

このようにすれば、巨大な水槽７の底部１０（底版部）となる部分を地下に容易に構築することができる。本実施形態では、水平方向に並べて建設された複数本のシールドトンネル１７により底部１０が構築される。このようにすれば、シールドトンネル１７により平面的に広がる底部１０を構築することができる。このような工法は、ＭＭＳＴ（マルチ・マイクロ・シールドトンネル）工法と称される。

また、シールドトンネル１７の内部には、鋼鉄製の底部ライナー１９が構築される。このようにすれば、水槽７に溜められた水６が底部１０から外部に漏洩してしまうことを防止することができる。なお、底部ライナー１９は、多数の鋼板を溶接することで形成される。

壁部ライナー１６の下端と底部ライナー１９の周縁とが互いに接合されており、円筒形状を成す巨大な水槽７を形成することができる。壁部ライナー１６と底部ライナー１９とにより、水槽７に溜められた水６が外部に漏れ出すことがない。

本実施形態のシールドトンネル１７は、矩形型のシールドマシン１８（図５参照）を用いて構築される。そのため、シールドトンネル１７は、断面視で四角形状を成す（図７参照）。四角形状のシールドトンネル１７を水平方向に並べることで、平面的に一体化した底部１０を構築することができる。

次に、第１実施形態の原子炉建屋冠水方法について図９のフローチャートを用いて説明する。なお、図１から図８を適宜参照する。

図９に示すように、まず、ステップＳ１１において、原子炉建屋２の周辺の構造物を撤去する。例えば、原子炉建屋２の周辺には、タービン建屋および煙突などの様々な構造物が設けられている。これらの構造物を撤去して原子炉建屋２のみを残すようにする。

次のステップＳ１２において、原子炉建屋２の周囲に堀１４を形成する。さらに、堀１４に沿って支保工２０を設けるようにする（図４参照）。このとき、堀１４を設ける地盤を凍結して凍土としても良い。

次のステップＳ１３において、堀１４の底にシールドマシン１８を降ろして掘削の準備を行う。シールドマシン１８の設置が完了したら掘削を開始する。

次のステップＳ１４において、シールドマシン１８によりシールドトンネル１７を構築する（図５および図６参照）。ここで、１台のシールドマシン１８を往復させることで、複数本のシールドトンネル１７を構築しても良いし、複数のシールドマシン１８を並べて同時に進行させることで、複数本のシールドトンネル１７を構築しても良い。

なお、シールドマシン１８を進行させるときには、周囲の土を凍結して凍土としても良い。このようにすれば、周囲の岩盤が崩れることを抑制することができる。

図７に示すように、シールドトンネル１７を建設するときには、周囲に余堀部２１を設けるようにする。そして、シールドトンネル１７同士の余堀部２１を重複させる。例えば、余堀部２１の領域うち、一部の領域Ｄを重複させる。このようにすれば、シールドトンネル１７同士を密に配置させることができる。

なお、本実施形態のシールドトンネル１７を構成するセグメントは、コンクリート製でも良いし、鋼鉄製でも良い。また、シールドトンネル１７の内部には、上下方向に延びる複数の柱部２２が設けられる。これらの柱部２２は、シールドマシン１８で掘削中に設けても良いし、シールドトンネル１７の構築後に追加しても良い。これらの柱部２２によりシールドトンネル１７を補強することができる。なお、柱部２２同士が互いに接合され、壁状を成しても良い。

次のステップＳ１５において、シールドトンネル１７の内部に底部ライナー１９を構築する。

図８に示すように、シールドトンネル１７を構成する側部のセグメントの一部を取り外し、開口部２３を形成する。そして、これらの開口部２３を介して隣接するシールドトンネル１７同士を連通させる。また、シールドトンネル１７の内部には、中間床２４を設けるようにする。これらの中間床２４の上面に多数の鋼板を敷き詰めて、互いに溶接することで、底部ライナー１９を構築する。なお、シールドトンネル１７が四角形状を成すことで、その内部で作業が行い易くなっている。また、柱部２２と底部ライナー１９とを互いに溶接しても良い。

次のステップＳ１６において、原子炉建屋２の周辺の堀１４に沿って冠水壁部８および補助壁部９を構築する（図６参照）。

次のステップＳ１７において、冠水壁部８の内周面の全体に亘って壁部ライナー１６を構築する（図１参照）。なお、壁部ライナー１６の下端と底部ライナー１９の周縁とが互いに溶接される。

次のステップＳ１８において、堀１４に設けられていた支保工２０を撤去する（図４および図６参照）。なお、支保工２０を撤去せずに、冠水壁部８および補助壁部９の補強材として使用しても良い。

次のステップＳ１９において、原子炉建屋冠水装置１の内部にクレーン１２などの廃炉用の作業機材を設置する（図３参照）。

次のステップＳ２０において、冠水壁部８の上部に天井部１１を構築する（図３参照）。

次のステップＳ２１において、冠水壁部８と底部１０とにより形成された水槽７の内部に水６を溜める。そして、原子炉建屋２を水没させた状態で廃炉作業を開始する。

なお、少なくとも原子炉格納容器４を水没させた状態とすれば良い。このようにすれば、原子炉格納容器４および原子炉圧力容器３の蓋を開放した場合に、水６で放射線を遮蔽することができるため、燃料デブリの取り出し作業が行い易くなる。つまり、冠水工法で燃料デブリの取り出し作業を行うことができる。さらに、冠水工法で原子炉格納容器４および原子炉圧力容器３の解体作業を行っても良い。

なお、第１実施形態では、冠水壁部８および補助壁部９が平面視で円形状を成しているが、その他の態様であっても良い。例えば、冠水壁部８および補助壁部９が、平面視で楕円形状でも良いし、平面視で円弧状と直線状とを組み合わせた形状でも良い。また、冠水壁部８および補助壁部９は、原子炉建屋２の平面形状に合わせた四角形状でも良い。例えば、原子炉建屋２の外壁に、冠水壁部８の内面が接触または近接するように構築し、平面視で四角形状を成す冠水壁部８としても良い。このようにすれば、水槽７に溜める水６の量を最小とすることができる。

次に、シールド工法を用いた水槽７の底部１０の構築方法の変形例１について図１０から図１４を用いて説明する。

図１０に示すように、まず、水平方向に並ぶ複数本のシールドトンネル１７が地中に構築される。変形例１では、シールドトンネル１７の内面における天井面と底面とのそれぞれにライニング鋼板２５が貼り付けられる。

図１１に示すように、シールドトンネル１７を構成する側部１７ａのセグメントの一部を取り外し、開口部２３を形成する。つまり、シールドトンネル１７の側部１７ａが解体され、隣接するシールドトンネル１７同士が開口部２３により連通される。

図１２に示すように、開口部２３の縁を覆うように、連結用鋼板２６が貼り付けられる。なお、連結用鋼板２６は、開口部２３における天井側と底面側とのそれぞれに設けられる。これらの連結用鋼板２６は、隣接するシールドトンネル１７のライニング鋼板２５同士を互いに連結させる。

このように、ライニング鋼板２５が設けられ、さらに連結用鋼板２６によりライニング鋼板２５同士が互いに連結されるため、水槽７に溜められた水６が底部１０から外部に漏洩されることを防止することができる。

図１３および図１４示すように、天井側と底面側のそれぞれの連結用鋼板２６の間には、シールドトンネル１７の長手方向に沿って並ぶ複数本の柱部２２が設けられる。これらの柱部２２によりシールドトンネル１７に上方から加わる荷重が支えられる。

なお、シールドトンネル１７の側部１７ａの解体作業は、シールドトンネル１７の崩壊を防ぐために、その長手方向の一部分ごとに行う。そして、解体された部分に柱部２２が設けられ、その部分の荷重が柱部２２により支えられた後、他の部分の解体作業を行う。そして、この作業を繰り返し、シールドトンネル１７の長手方向の全体に亘って、ライニング鋼板２５と連結用鋼板２６と柱部２２とを設けるようにする。このようにすれば、シールドトンネル１７に対して施される防水工事が行い易くなる。

変形例１では、シールドトンネル１７の内面に設けられるライニング鋼板２５によって、底部ライナー１９が構築される。この変形例１では、シールドトンネル１７の天井面と底面とにライニング鋼板２５が設けられるため、二重の底部ライナー１９を構築することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の原子炉建屋冠水装置１Ａおよび原子炉建屋冠水方法について図１５から図２４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１５の斜視図では、原子炉建屋冠水装置１Ａ、原子炉建屋２、地面１３の一部を切り欠いた断面図として図示している。

原子炉建屋冠水装置１Ａは、原子炉建屋２の全体が収容され、内部に水６を溜めることで原子炉建屋２の少なくとも一部を水没可能な巨大な水槽３０を備える。なお、原子炉建屋２の全体を水没させなくても良く、少なくとも原子炉格納容器４が水没できれば良い。

第２実施形態では、水槽３０に鋼殻構造としての船体構造が用いられている。なお、船体構造（鋼殻構造）とは、船舶の船殻の構造を模した構造（鋼構造体）である。特に、船体構造とは、水がある空間と空気がある空間とを少なくとも１枚の鋼板で仕切り、この鋼板が水圧に耐え得るようにフレームを接続して補強した構造のことである。第２実施形態では、二重船殻構造を製造するときの技術を用いて水槽３０を構築する。つまり、船体構造が、水槽３０の内部の空間と外部の空間とを少なくとも２枚の鋼板で仕切り、この鋼板が水圧に耐え得るようにフレームを接続して補強した構造となっている。

この水槽３０は、原子炉建屋２の周囲を囲む壁部３１と、原子炉建屋２が建てられた場所の地中に構築された底部３２と、原子炉建屋２の上方を覆うドーム型の天井部３３とを備える。

図１８に示すように、壁部３１は、平面視で四角形状を成す。このようにすれば、水槽３０の内部の容積が小さくなるため、その内部に溜めなければならない水６の量が少なくて済む。また、壁部３１が建築される面積が少なくて済むため、壁部３１を建設する前に撤去しなければならない原子炉建屋２の周辺の構造物の量が少なくて済む。

図１９および図２０に示すように、壁部３１は、船体構造（鋼殻構造）を基本とする鋼構造壁となっている。この壁部３１は、その全ての部分が鋼鉄製となっている。壁部３１の下部は、地中に構築され、その上部が地上に構築されている。なお、壁部３１は、原子炉建屋２の周辺の堀１４に沿って構築される。また、地中には、壁部３１を支える基礎部分３１ａが構築される。堀１４は、壁部３１の構築後に埋め戻される。

図１７および図１９に示すように、壁部３１は、板状を成す板状鋼部材３４と、この板状鋼部材を支持するフレーム用鋼部材３５とを接合した船体構造を成す。このようにすれば、既存の技術を用いて壁部３１を構築することができる。

壁部３１は、その厚み方向に４層の板状鋼部材３４から成る。例えば、壁部３１における原子炉建屋冠水装置１Ａの外面（水槽３０の外面）を構成する１枚の板状鋼部材３４と、壁部３１における原子炉建屋冠水装置１Ａの内面（水槽３０の内面）を構成する１枚の板状鋼部材３４と、壁部３１の厚み方向の中央に配置された２枚の板状鋼部材３４とから成る（図１７参照）。これにより、二重船殻構造をさらに２層にした壁部３１が構築されている。

図２２は、板状鋼部材３４の面に対して平行な方向に、壁部３１または底部３２を切断したときの断面図である。この図２２に示すように、フレーム用鋼部材３５は、板状鋼部材３４の面に対して垂直な方向に延びる縦フレームおよび横フレームである。このようにすれば、強固な船体構造とすることができる。なお、フレーム用鋼部材３５は、板状であっても良い。つまり、板状鋼部材３４とフレーム用鋼部材３５とで箱体を形成し、複数の箱体を並べて壁部３１にしても良い。また、これらの箱体の内部空間は、それぞれ単独で密閉された密閉空間となる。

図１９および図２０に示すように、底部３２は、シールドトンネル１７を利用して構築される。第２実施形態では、シールドトンネル１７の一部を解体して船体構造（鋼殻構造）を構築する。この底部３２についても、壁部３１と同様に、板状を成す板状鋼部材３４と、この板状鋼部材を支持するフレーム用鋼部材３５とを接合して船体構造が形成される。つまり、底部３２は、その一部がシールドトンネル１７であり、このシールドトンネル１７を用いて船体構造が形成されている。

底部３２は、その厚み方向に２層の板状鋼部材３４から成る。例えば、シールドトンネル１７の上下方向の中央位置に設けられる１枚の板状鋼部材３４と、それよりも上方位置に設けられる１枚の板状鋼部材３４とから成る。これにより、二重船殻構造にした底部３２が構築されている。

なお、以下の説明では、壁部３１および底部３２の船体構造の部分を、船殻３１，３２と称する場合がある。つまり、船殻３１，３２の内部とは、壁部３１の内部または底部３２の内部を含む。

壁部としての船殻３１と底部としての船殻３２とは、互いに接合されている。そして、船殻３１，３２の内部には、密閉された密閉空間が形成されている。このようにすれば、水槽３０に溜められた水６の漏洩を防止することができる。

図２３は、船殻３１，３２の概念図である。船殻３１，３２には、内部が仕切られて複数の区画３６が形成されている。１つの区画３６は、板状鋼部材３４とフレーム用鋼部材３５とで囲まれた部分である。それぞれの区画３６は、単独で密閉された密閉空間となっている。このようにすれば、万が一、船殻３１，３２における原子炉建屋冠水装置１Ａの内面側に亀裂３７が生じても、亀裂３７から漏洩した水６が１つの区画３６に閉じ込められるため、漏洩した水６が他の区画３６または船殻３１の外部に広がらないようにできる。

第２実施形態では、それぞれの区画３６の密閉空間に封じ込められた流体を加圧する加圧部３８を備える。例えば、加圧部３８からそれぞれの区画３６（密閉空間）に対して流体を供給するための供給パイプ３９が設けられている。この供給パイプ３９は、加圧部３８からそれぞれの区画３６に接続されている。なお、加圧部３８は、コンプレッサーまたはポンプを含む。

流体は、空気でも良いし、水でも良い。ここで、加圧部３８により加圧される流体の圧力は、水槽３０に溜められている水６の水圧よりも大きいものとする。このようにすれば、万が一、船殻３１，３２における原子炉建屋冠水装置１Ａの内面側（水槽３０の内周面側または底部上面側）に亀裂３７が生じても、水槽３０に溜められた水６が船殻３１，３２における原子炉建屋冠水装置１Ａの外部側（水槽３０の外周面側または底部下面側）に漏洩しないようにできる。

なお、区画３６に封じ込められる流体は、気体であることが好ましい。このようにすれば、万が一、船殻３１，３２における原子炉建屋冠水装置１Ａの内面側に亀裂３７が生じても、亀裂３７から流出した気体により水槽３０の内部に気泡４０が生じ、その気泡４０が水面に上がってくるため、亀裂３７が生じたことを即座に把握することができる。その後のメンテナンスもし易くなる。また、水槽３０の内部に気泡４０が生じていないことにより、船殻３１，３２の健全性が保たれていることを確認できる。

なお、それぞれの区画３６の内部の流体の圧力を検出する圧力計を設けても良い。また、加圧部３８から供給している流体の圧力を検出する圧力計を設けても良い。万が一、船殻３１，３２における原子炉建屋冠水装置１Ａの内面側に亀裂３７が生じた場合には、圧力計の検出値が変化するようになる。そこで、この検出値の変化の有無を判定することで、船殻３１，３２の健全性が保たれていることを確認しても良い。また、圧力計の替わりに、加圧部３８から供給している流体の流量を検出する流量計を用いても良い。この検出値の変化の有無を判定することで、船殻３１，３２の健全性が保たれていることを確認しても良い。

図２１に示すように、原子炉建屋冠水装置１Ａの壁部３１の内部には、支持部４１が構築される。第２実施形態は、原子炉建屋２を挟んでその両側部に２体の支持部４１が構築される。これらの支持部４１は、地面１３から原子炉建屋２よりも高く延びる塔である。なお、支持部４１の基礎部分４１ａは、水槽３０の内部の地中に構築されている。

２本の支持部４１の間に、作業用ブリッジ４２が架け渡されている。この作業用ブリッジ４２に、燃料デブリの取出作業に用いる小型のクレーンまたはロボットなどの廃炉用の作業機材が設けられる。原子炉格納容器４から取り出された燃料デブリは、水中で輸送容器（キャスク）に収容される。なお、輸送容器の密閉作業は、水中で完了させる。放射性廃棄物である燃料デブリを水中で輸送容器に密閉させることで、作業者が被ばくしないで済むようになる。

図１５および図１６に示すように、第２実施形態のドーム型の天井部３３は、その一部が凹部４３として形成され、この凹部４３に、輸送容器を取り出すための取出口４４が設けられている。なお、取出口４４は、作業用ブリッジ４２に対応する位置に設けられている。また、取出口４４に開閉可能な天井扉を設けても良い。

例えば、輸送容器を水中から作業用ブリッジ４２の上面まで引き上げる。そして、輸送容器を作業用ブリッジ４２に沿って水平に移動させて取出口４４の直下に配置する。ここで、原子炉建屋冠水装置１Ａの外部に設けられた大型のクレーンなどの重機を用いて、取出口４４から輸送容器を引き上げて、地面１３に下すようにする。

このようにすれば、輸送容器を昇降させるための大型のクレーンなどの重機を、原子炉建屋冠水装置１Ａの内部に配置する必要がなくなる。そのため、重機が故障した場合でも作業者は、原子炉建屋冠水装置１Ａの外部でメンテナンス作業が行えるため、作業者の被ばくを抑えることができる。なお、作業用ブリッジ４２で行われる作業は、原則、遠隔操作により行われる。つまり、作業用ブリッジ４２が無人の状態で行われる。そのため、原子炉建屋冠水装置１Ａの内部に作業者を配置する必要がなく、作業者の被ばくを抑えることができる。

次に、第２実施形態の原子炉建屋冠水方法について図２４のフローチャートを用いて説明する。なお、第２実施形態の原子炉建屋冠水方法は、ステップＳ１５ＡからステップＳ１９Ａのステップのみが、第１実施形態の原子炉建屋冠水方法（図９参照）と異なり、他のステップは、第１実施形態の原子炉建屋冠水方法と同様のステップである。

図２４に示すように、第２実施形態では、ステップＳ１５Ａにおいて、シールドトンネル１７の一部を解体して船体構造の底部３２を構築する（図１９参照）。

次のステップＳ１６Ａにおいて、原子炉建屋２を挟んでその両側部に２体の支持部４１を構築する。さらに、２本の支持部４１の間に、作業用ブリッジ４２を架け渡す（図１９参照）。

次のステップＳ１７Ａにおいて、燃料デブリの取出作業に用いる小型のクレーンまたはロボットなどの廃炉用の作業機材を作業用ブリッジ４２に設置する。

次のステップＳ１８Ａにおいて、原子炉建屋２の周辺の堀１４に沿って船体構造の壁部３１を構築する（図１９参照）。なお、壁部３１の完成後、堀１４に設けられていた支保工を撤去する。

次のステップＳ１９Ａにおいて、壁部３１および底部３２のそれぞれの区画３６の密閉空間に封じ込められた流体を加圧する加圧部３８を設置する（図２３参照）。

そして、天井部３３を構築する。また、加圧部３８による加圧を開始する。さらに、水槽３０の内部に水６を溜めて、原子炉建屋２を水没させた状態で廃炉作業を開始する。

なお、第２実施形態では、水槽３０の壁部３１と底部３２との両方が船体構造を用いて構築されているが、水槽３０の壁部３１と底部３２のうち、少なくとも一部が船体構造であれば良い。例えば、壁部３１のみを船体構造により構築しても良い。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の原子炉建屋冠水装置１Ｂおよび原子炉建屋冠水方法について図２５から図４０を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図２５に示すように、原子炉建屋冠水装置１Ｂは、原子炉建屋２の全体が収容され、内部に水６を溜めることで原子炉建屋２の少なくとも一部を水没可能な巨大な水槽４５を備える。

この水槽４５は、原子炉建屋２の周囲を囲む壁部４６と、原子炉建屋２が建てられた場所の地中に構築された底部４７と、原子炉建屋２の上方を覆う平板状の天井部４８とを備える。なお、第３実施形態では、壁部４６と底部４７と天井部４８の全てが、船体構造（鋼殻構造）を基本とする鋼構造壁となっている。天井部４８は、１層の二重船殻構造で構築されている。壁部４６および底部４７は、二重船殻構造をさらに２層にして構築されている。

第３実施形態の地下構造物としての底部４７の構築方法について詳述する。底部４７は、シールドマシン５０により構築されるシールドトンネル５１を利用して形成される。さらに、互いに隣接するシールドトンネル５１同士をトンネル接続部５４で接続するとともに、シールドトンネル５１の内部に躯体５５を構築する。躯体５５は、複数の鋼殻ブロック５６（図２８）を互いに接合して構築される。この躯体５５は、シールドトンネル５１およびトンネル接続部５４に沿って一体的に広がるように形成される。つまり、躯体５５が面状に広がる部分を有する。

次に、シールドマシン５０およびシールドトンネル５１について図２６から図３３を用いて詳述する。さらに、地下構造物の躯体５５の構築方法についても詳述する。

図２６に示すように、トンネル構築工程では、シールドマシン５０により地盤５２を掘削しつつ複数のセグメント５３（図２７）を結合してシールドトンネル５１が構築される。シールドトンネル５１の進行方向の後方側でブロック状を成す複数のセグメント５３を互いに連結させつつ、シールドマシン５０による掘削が進行する。シールドトンネル５１を構成するセグメント５３は、鋼鉄製となっている。なお、コンクリート製のセグメント５３を用いても良い。

本実施形態では、正面視で矩形状（四角形状）を成す本体５７を備えるシールドマシン５０を用いる。この矩形型のシールドマシン５０を用いて、断面視で四角形状のシールドトンネル５１（図２７）が構築される。ここで、複数のシールドトンネル５１が互いに平行を成すように構築される。構築されたシールドトンネル５１同士は、水平方向に等間隔に並んだ状態となる。

シールドトンネル５１を構築する際には、縦方向に長いシールドマシン５０を用いる。そのため、内部寸法が上下方向に広いシールドトンネル５１（図２７）を構築することができる。このようにすれば、シールドトンネル５１の内部で作業者が様々な作業を実施し易くなる。また、水平方向に多くの側壁が並ぶようになるため、上方からの土圧に耐えられるようになる。仮に、一部の側壁を除去しても隣接する側壁で上方からの土圧を受けることができる。

シールドマシン５０の本体５７の正面中心には、センターカッター５８（図２６）が設けられている。センターカッター５８を中心として放射状（径方向）に複数本（例えば４本）のメインカッター５９が延びている。また、それぞれのメインカッター５９に重畳して伸縮カッター６０が設けられている。

メインカッター５９が本体５７の正面中心を軸として回転または揺動されることで、地盤５２が掘削される。なお、伸縮カッター６０は、メインカッター５９とともに回転または揺動される。これらの伸縮カッター６０は、本体５７の対角線に近づくに連れて伸長される。伸縮カッター６０は、本体５７の対角線上にあるときに最も伸長される。そして、本体の対角線から離れるに連れて短縮される。このようにすれば、断面視で四角形状のシールドトンネル５１（図２７）を形成することができる。なお、センターカッター５８についても、本体５７の正面中心を軸として回転または揺動され、地盤５２の掘削に用いらえる。

シールドマシン５０の本体５７の四隅（角部）には、サイドカッター６１（図２６）が設けられている。これらのサイドカッター６１は円盤状を成し、それぞれが回転または揺動される。なお、メインカッター５９および伸縮カッター６０の回転面よりも後方にずれた位置に、サイドカッター６１の回転面が設けられている。そのため、サイドカッター６１が、メインカッター５９および伸縮カッター６０が干渉されることがない。

サイドカッター６１により地盤５２を掘削することで、シールドトンネル５１の断面視における四隅に拡張テールボイド６２（図２７）が形成される。なお、これらの拡張テールボイド６２には、固化材、モルタルまたはセメント改良体などで構成される特殊充填材が充填される。また、シールドトンネル５１が構築されるときには、その周囲に余堀部６３（図２７）が設けられる。この余堀部６３にも特殊充填材が充填されても良い。

図２７に示すように、一方のシールドトンネル５１の拡張テールボイド６２の少なくとも一部と、他方のシールドトンネル５１の拡張テールボイド６２の少なくとも一部とが重なって形成される。このようにすれば、トンネル接続部５４（図２８）に対応する部分に断面欠損を生じさせることなく、アーチ型耐荷構造が形成される。そのため、地盤５２が安定した状態でトンネル接続部５４を構築することができる。さらに、シールドトンネル５１の周囲の地盤５２を凍らせる凍土工法を用いて、地盤５２を安定させても良い。また、シールドトンネル５１の周囲の地盤５２に止水補助薬を注入しても良い。

なお、シールドマシン５０の掘削対象となる地盤５２が充分に硬い岩盤のようなものであれば、拡張テールボイド６２を形成しなくても良い。つまり、シールドマシン５０のサイドカッター６１を省略しても良い。

図２８に示すように、躯体構築工程では、まず、トンネル接続部５４によりシールドトンネル５１同士を連通させた状態で接続する。トンネル接続部５４を構築する際に、作業者は、互いに隣接する複数のシールドトンネル５１の対向する部分、つまり、側壁の部分のセグメント５３を除去する。そして、作業者は、トンネル接続部５４を構成する天面鋼板６４と底面鋼板６５を、セグメント５３が除去された部分の上下に差し込む。これら天面鋼板６４と底面鋼板６５でシールドトンネル５１同士を結合させる。さらに、天面鋼板６４と底面鋼板６５の間の土砂を排出する。

トンネル接続部５４が形成されると、一方のシールドトンネル５１から他方のシールドトンネル５１まで連通された連通空間６６が形成される。この連通空間６６は、シールドトンネル５１が並ぶ方向（水平方向）に向けて一体的（連続的）に広がるようになっている。このようにすれば、複数の鋼殻ブロック５６を連通空間６６に沿って互いに溶接して一体化させることができる。

図２９および図３１に示すように、躯体５５は、複数の鋼殻ブロック５６を組み合わせることで構築される。つまり、躯体５５は、鋼殻構造となっている。鋼殻構造とは、水がある空間と空気がある空間とを少なくとも１枚の鋼板で仕切り、この鋼板が水圧に耐え得るようにフレームなどを接続して補強した構造のことである。

鋼殻ブロック５６は、直方体状に形成される。なお、鋼殻ブロック５６は、工場で大量生産できる。単体の鋼殻ブロック５６は、例えば、水平方向に広がる３枚の鋼板と、これらの鋼板を互いに接続する垂直方向に広がる鋼板とを備える。つまり、水がある空間と空気がある空間とを仕切る鋼板が少なくとも２枚以上ある二重鋼殻構造が構築される。そのため、連通空間６６が少なくとも２枚の止水板部６７で仕切られる。このようにすれば、万が一、一方の止水板部６７の水密性（液密性）が維持できなくなっても、他方の止水板部６７で水密性を維持することができる。

図２８に示すように、鋼殻ブロック５６が互いに溶接されることで構築される躯体５５の内部には、鋼板で仕切られた箱状の内部空間が多数形成される。これらの箱状の内部空間は、それぞれ単独で密閉された密閉空間となる。

なお、鋼殻ブロック５６の少なくとも一部が本実施形態の止水板部６７となっている。例えば、底部４７の鋼殻ブロック５６の場合には、上面側の鋼板が水槽４５の水６の漏洩を防止する止水板部６７となっているとともに、下面側の鋼板が地下水の浸透を防止する止水板部６７となっている。つまり、鋼殻ブロック５６におけるセグメント５３に対向する部分（対向面）に設けられた鋼板が止水板部６７となっている。

複数の鋼殻ブロック５６が互いに溶接されて連通空間６６に沿って一体的に広がるように止水板部６７が形成される。少なくとも一部が止水板部６７となっている直方体状の鋼殻ブロック５６を用いることで、水密性と強度を兼ね備える地下構造物を構築することができる。

図２９および図３１に示すように、それぞれのシールドトンネル５１の底面には、メインレール６８が設けられる。メインレール６８は、シールドトンネル５１の長手方向に沿って延び、鋼殻ブロック５６を水平方向に移動可能な状態で支持する。このようにすれば、鋼殻ブロック５６をシールドトンネル５１の長手方向の任意の位置まで移動させることができる。なお、特に図示はしないが、鋼殻ブロック５６は、台車を介してメインレール６８に載置されている。そのため、メインレール６８に沿って鋼殻ブロック５６を自在に移動させることができる。

また、トンネル接続部５４の底面には、サイドレール６９が設けられる。サイドレール６９は、シールドトンネル５１の長手方向に垂直な方向に延び、鋼殻ブロック５６をシールドトンネル５１の並設方向に移動可能な状態で支持する。なお、サイドレール６９は、一方のシールドトンネル５１のメインレール６８と他方のシールドトンネル５１のメインレール６８との間に掛け渡される。このようにすれば、一方のシールドトンネル５１のメインレール６８に沿って移動された鋼殻ブロック５６を、サイドレール６９でトンネル接続部５４まで移動させることができる（図３２）。

そして、サイドレール６９で移動された鋼殻ブロック５６を、他方のメインレール６８に支持された鋼殻ブロック５６に接触させることができる。つまり、一方のシールドトンネル５１のメインレール６８に沿って移動された鋼殻ブロック５６を、他方のメインレール６８に支持されている鋼殻ブロック５６に接触させることができる。

メインレール６８は下部ジャッキ７０を介してシールドトンネル５１の底面に固定されている。また、サイドレール６９も下部ジャッキ７０を介してトンネル接続部５４の底面（底面鋼板６５）に固定されている。下部ジャッキ７０によりメインレール６８またはサイドレール６９の高さ調整が可能となっている。このようにすれば、鋼殻ブロック５６をメインレール６８またはサイドレール６９で移動可能に支持させつつ、鋼殻ブロック５６同士を溶接するための高さ調整を下部ジャッキ７０により行うことができる。

なお、本実施形態では、下部ジャッキ７０が、メインレール６８またはサイドレール６９の下部に設けられているが、その他の態様でも良い。例えば、鋼殻ブロック５６の下面に下部ジャッキ７０を接触させて鋼殻ブロック５６の高さ調整を行っても良い。つまり、鋼殻ブロック５６をメインレール６８またはサイドレール６９で適切な位置まで移動させた後、下部ジャッキ７０による鋼殻ブロック５６の支持に切り換えても良い。さらに、切換後にメインレール６８またはサイドレール６９を除去しても良い。

鋼殻ブロック５６が設定された定位置まで移動された後、鋼殻ブロック５６の上面側に上部ジャッキ７１が設けられる。上部ジャッキ７１は、伸張されてシールドトンネル５１またはトンネル接続部５４の天面（天面鋼板６４）に接触される。なお、下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１には、油圧で動作する油圧ジャッキを用いている。

シールドトンネル５１に配置された鋼殻ブロック５６は、下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１によりシールドトンネル５１のセグメント５３に固定される。また、トンネル接続部５４に配置された鋼殻ブロック５６は、下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１によりトンネル接続部５４の天面鋼板６４および底面鋼板６５に固定される。つまり、下部ジャッキ７０または上部ジャッキ７１が、本実施形態の固定部材（支持部材）となっている。このようにすれば、セグメント５３で囲まれた連通空間６６の任意の位置に止水板部６７を設けることができる。なお、固定部材による固定の態様は、垂直方向に並ぶ部材を互いに固定する態様と、水平方向に並ぶ部材を互いに固定する態様とを含む。

また、上部ジャッキ７１は、鋼殻ブロック５６の上面に対して、溶接などで固着せずに、単に、接触させた状態とする。また、メインレール６８およびサイドレール６９についても、鋼殻ブロック５６の下面に対して、溶接などで固着せずに、単に接触させた状態とする。このようにすれば、地震などによりシールドトンネル５１が変形されてセグメント５３の位置がずれても鋼殻ブロック５６に影響がないようにできる。

鋼殻ブロック５６は、シールドトンネル５１の内部の上下方向の中央位置に配置される。つまり、鋼殻ブロック５６の止水板部６７の一方と他方の両面がそれぞれセグメント５３から離れた位置に設けられる。つまり、単体のシールドトンネル５１の内面における互いに対抗する一方面（底面）と他方面（天面）から離れた位置（中間位置）に止水板部６７が設けられる。このようにすれば、複数の鋼殻ブロック５６同士を溶接するときに、鋼殻ブロック５６の上下の両面に作業者がアクセスすることができる。そのため、溶接または検査を行うための作業空間（作業場所）を確保することができる。

また、鋼殻ブロック５６同士を溶接した後に、その溶接部の非破壊検査を行っても良い。例えば、作業者は、シールドトンネル５１の内部でＸ線または超音波を用いた非破壊検査を行い、正常に溶接が完了したか否かを検査することができる。そのため、水密性（気密性）が高い地下構造物の構築が可能になっている。本実施形態の地下構造物の構築方法は、非破壊検査工程を含んでも良い。

図３０および図３３に示すように、セグメント５３と止水板部６７の間には、充填材７２が充填される。つまり、連通空間６６の躯体５５以外の部分であって、躯体５５の周囲の空間に充填材７２が充填される。このようにすれば、シールドトンネル５１の外側（上方側）からセグメント５３に加わる土圧を充填材７２で分散させつつ止水板部６７で受け止めることができる。そのため、土圧による止水板部６７の変形を抑制することができる。

なお、充填材７２は、モルタル、コンクリート、土砂のうちの少なくともいずれか１つを含む。また、これらのうちの少なくとも２つを混合した混合物（例えば、セメント系流動化処理土）を充填材７２として用いても良い。また、充填材７２として高流動コンクリートを用いても良い。このようにすれば、充填材７２によりシールドトンネル５１の内部の剛性と稠密性を高めることができる。

なお、充填材７２により躯体５５が支持されるようになった後に、下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１の油圧を抜くようにしても良い。このようにすれば、セグメント５３が多少変形したとしても、その変形の影響が躯体５５に伝わり難くなる。

次に、躯体構築工程の一連の流れについて図３４のフローチャートを用いて説明する。なお、図２７から図３３を適宜参照する。

図３４に示すように、まず、ステップＳ３１において、作業者は、互いに隣接するシールドトンネル５１の底面に、メインレール６８および下部ジャッキ７０を設ける（図２８）。そして、作業者は、一方のシールドトンネル５１を介して鋼殻ブロック５６を搬入する。ここで、作業者は、鋼殻ブロック５６を一方のシールドトンネル５１の長手方向に沿って延びるメインレール６８で移動させる。

次のステップＳ３２において、作業者は、一方のシールドトンネル５１で鋼殻ブロック５６同士を溶接する。つまり、メインレール６８に沿って並ぶ複数の鋼殻ブロック５６を互いに溶接する。このようにすれば、複数の鋼殻ブロック５６をシールドトンネル５１の長手方向の任意の位置まで移動させて互いに溶接して組み合わせることができる。

次のステップＳ３３において、作業者は、一方のシールドトンネル５１の鋼殻ブロック５６の上面に上部ジャッキ７１を設ける（図２８）。そして、上部ジャッキ７１を伸張させてシールドトンネル５１の天井面に接触させる。つまり、一方のシールドトンネル５１の天井面を鋼殻ブロック５６により支持させる。

次のステップＳ３４において、作業者は、互いに隣接するシールドトンネル５１の長手方向における一部のセグメント５３を除去する（図３１および図３２）。

次のステップＳ３５において、作業者は、セグメント５３が除去された部分に、シールドトンネル５１同士を連通させた状態で接続するトンネル接続部５４の一部を構築する（図３１および図３２）。なお、作業者は、構築されたトンネル接続部５４の底面に、サイドレール６９および下部ジャッキ７０を設ける（図２８）。

次のステップＳ３６において、作業者は、他方のシールドトンネル５１を介して鋼殻ブロック５６を搬入する（図３１および図３２）。ここで、作業者は、鋼殻ブロック５６を他方のシールドトンネル５１の長手方向に沿って延びるメインレール６８で移動させる。

次のステップＳ３７において、作業者は、他方のシールドトンネル５１から一方のシールドトンネル５１に向けて鋼殻ブロック５６を横移動させる。作業者は、他方のシールドトンネル５１を介して移動させた鋼殻ブロック５６を他方のシールドトンネル５１の長手方向に垂直な方向に移動させてトンネル接続部５４に配置する（図３１および図３２）。ここで、作業者は、鋼殻ブロック５６をシールドトンネル５１の長手方向に垂直な方向に延びるサイドレール６９により移動させる。このようにすれば、鋼殻ブロックを他方のメインレール６８に沿って移動させて、一方のメインレール６８に支持された鋼殻ブロック５６に溶接して一体化させることができる。

次のステップＳ３８において、作業者は、一方のシールドトンネル５１の鋼殻ブロック５６とトンネル接続部５４の鋼殻ブロック５６とを溶接する（図３１および図３２）。つまり、作業者は、サイドレール６９に支持された鋼殻ブロック５６を一方のシールドトンネル５１のメインレール６８に支持された鋼殻ブロック５６に溶接する。そして、連通空間６６に沿って一体的に広がる止水板部６７を形成する（図２８）。

次のステップＳ３９において、作業者は、トンネル接続部５４に設けられた鋼殻ブロック５６の上面に上部ジャッキ７１を設ける（図２８）。そして、上部ジャッキ７１を伸張させてトンネル接続部５４の天井面に接触させる。つまり、トンネル接続部５４の天井面を鋼殻ブロック５６により支持させる。

次のステップＳ４０において、作業者は、天井面を支持する鋼殻ブロック５６に隣接し、トンネル接続部５４に対応して縦方向に並ぶセグメント５３を除去する（図２７および図３２）。このようにすれば、鋼殻ブロック５６によりトンネル接続部５４の天井面を支持しつつ、トンネル接続部５４に対応して縦方向に並ぶセグメント５３の除去作業を順次行うことができる。

そして、全てのシールドトンネル５１で躯体５５が完成するまで、この躯体構築工程を繰り返す。このようにすれば、シールドトンネル５１の長手方向および並設方向に広がる躯体５５を構築することができる。

このように、一方のシールドトンネル５１から他方のシールドトンネル５１まで連通された連通空間６６を作業場所として、この連通空間６６に沿って一体的に設けられる躯体５５の組立作業を行うようにしている。このようにすれば、単体のシールドトンネル５１の内径よりも大きな躯体５５を地中で組み立てることができる。

図３０および図３３に示すように、作業者は、躯体５５が完成した後に、シールドトンネル５１の内部に充填材７２を充填する。

次に、変形例２について図３５から図４０を用いて説明する。図３７に示すように、変形例２のトンネル接続部５４の底面には、サブレール７３が設けられる。サブレール７３は、シールドトンネル５１の長手方向に沿って延び、鋼殻ブロック５６を移動可能な状態で支持する。このようにすれば、鋼殻ブロック５６をトンネル接続部５４の任意の位置まで移動させることができる。

次に、変形例２の躯体構築工程の一連の流れについて図４０のフローチャートを用いて説明する。なお、図３５から図４０を適宜参照する。

図４０に示すように、まず、ステップＳ４１において、作業者は、互いに隣接するシールドトンネル５１の底面に、メインレール６８および下部ジャッキ７０を設ける（図３５）。そして、作業者は、双方のシールドトンネル５１を介して鋼殻ブロック５６を搬入する。ここで、作業者は、鋼殻ブロック５６をシールドトンネル５１の長手方向に沿って延びるメインレール６８で移動させる。

次のステップＳ４２において、作業者は、双方のシールドトンネル５１で鋼殻ブロック５６同士を溶接する。つまり、メインレール６８に沿って並ぶ複数の鋼殻ブロック５６を互いに溶接する（図３６）。

次のステップＳ４３において、作業者は、双方のシールドトンネル５１の鋼殻ブロック５６の上面に上部ジャッキ７１を設ける（図３６）。そして、上部ジャッキ７１を伸張させてシールドトンネル５１の天井面に接触させる。つまり、双方のシールドトンネル５１の天井面を鋼殻ブロック５６により支持させる。

次のステップＳ４４において、作業者は、鋼殻ブロック５６により天井面が支持された互いに隣接するシールドトンネル５１の対向する部分、つまり、トンネル接続部５４に対応して縦方向に並ぶセグメント５３を除去する（図２７および図３７）。このようにすれば、鋼殻ブロック５６によりシールドトンネル５１の天井面を支持しつつ、セグメント５３の除去作業を行うことができる。さらに、シールドトンネル５１の長手方向に沿って配置され、トンネル接続部５４に対応して縦方向に並ぶセグメント５３の除去作業を一度に行うことができる。

次のステップＳ４５において、作業者は、トンネル接続部５４を構成する天面鋼板６４と底面鋼板６５を、セグメント５３が除去された部分の上下に差し込む。これら天面鋼板６４と底面鋼板６５でシールドトンネル５１同士を結合させる。さらに、天面鋼板６４と底面鋼板６５の間の土砂を排出する。このようにして、シールドトンネル５１同士を連通させた状態で接続するトンネル接続部５４を構築する（図３７）。なお、作業者は、構築されたトンネル接続部５４の底面に、サブレール７３および下部ジャッキ７０を設ける。

次のステップＳ４６において、作業者は、トンネル接続部５４を介して鋼殻ブロック５６を搬入する（図３８）。ここで、作業者は、鋼殻ブロック５６をメインレール６８と平行に並ぶサブレール７３により移動させる。トンネル接続部５４に沿って並ぶ鋼殻ブロック５６をサブレール７３で直線的に搬送できるため、搬送効率が向上する。

次のステップＳ４７において、作業者は、シールドトンネル５１の鋼殻ブロック５６とトンネル接続部５４の鋼殻ブロック５６とを溶接する（図３８）。つまり、作業者は、サブレール７３に支持された鋼殻ブロック５６をメインレール６８に支持された鋼殻ブロック５６に溶接する。さらに、トンネル接続部５４で鋼殻ブロック５６同士を溶接する。つまり、サブレール７３に沿って並ぶ複数の鋼殻ブロック５６を互いに溶接する。

次のステップＳ４８において、作業者は、トンネル接続部５４に設けられた鋼殻ブロック５６の上面に上部ジャッキ７１を設ける（図３８）。そして、上部ジャッキ７１を伸張させてトンネル接続部５４の天井面に接触させる。つまり、トンネル接続部５４の天井面を鋼殻ブロック５６により支持させる。

そして、全てのシールドトンネル５１で躯体５５が完成するまで、この躯体構築工程を繰り返す。このようにすれば、シールドトンネル５１の長手方向および並設方向に広がる躯体５５を構築することができる。

図３９に示すように、作業者は、躯体５５が完成した後に、シールドトンネル５１の内部に充填材７２を充填する。

なお、シールドトンネル５１による掘削作業とメインレール６８を用いた鋼殻ブロック５６の搬送作業とを同時並行で行っても良い。

次に、変形例３について図４１から図４２を用いて説明する。図４１に示すように、変形例３では、鋼殻ブロック５６が互いに溶接されて躯体５５が構築された後に、作業者は、躯体５５の上方位置と下方位置に複数の台座ブロック７４を配置する。例えば、台座ブロック７４を、躯体５５の上面と、シールドトンネル５１の底面と、トンネル接続部５４の底面に配置する。台座ブロック７４は、コンクリート製または鋼鉄製の部材である。

図４２に示すように、作業者は、台座ブロック７４の上面側にフラットジャッキ７５を設ける。例えば、台座ブロック７４とセグメント５３との間、および台座ブロック７４と躯体５５の間にフラットジャッキ７５を設ける。

ここで、フラットジャッキ７５とは、薄い円盤状を成す装置であり、上下に設けた凹みを有する２枚の薄い軟鋼板の外縁部を溶接により接合したものである。フラットジャッキ７５の上下両面には、メッシュで補強されたモルタル製の支圧板が設けられている。さらに、フラットジャッキ７５の外縁部には、外部から流体が注入される注入口と、内部の流体を排出するための排出口が設けられている。注入口より流体を導入して内圧を生じさせる。すると、フラットジャッキ７５の上下の両面が互いに引き離されるように鋼板が塑性変形する。つまり、フラットジャッキ７５の内圧により載置されたものを引き上げる揚力を発生させることができる。このフラットジャッキ７５は、作業空間の極めて狭い場所にも設置することができる。また、フラットジャッキ７５は、油圧ジャッキである下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１よりも製造コストが低くなっている。

台座ブロック７４の上面側にフラットジャッキ７５を設けた後、フラットジャッキ７５を作動させる。すると、フラットジャッキ７５により躯体５５がシールドトンネル５１に固定されるようなる。この変形例３では、フラットジャッキ７５が固定部材となっている。

その後、作業者は、下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１を除去するとともに、メインレール６８およびサイドレール６９を除去する。このようにすれば、コストが嵩む下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１を回収することができる。そして、作業者は、フラットジャッキ７５による受け替えを行った後に、セグメント５３と止水板部６７の間に充填材７２（図３０）を充填する。なお、下部ジャッキ７０および上部ジャッキ７１を用いずに、最初からフラットジャッキ７５のみを用いて躯体５５を固定しても良い。

なお、底部４７の構築工法と同様の工法で、地中で天井部および側壁部を構築し、箱状（筒状）を成す大型の地下構造物を構築しても良い。このような地下構造物は、止水板部６７（図２８）を備えているため、水密性を有する施設として利用することができる。例えば、低レベル放射性廃棄物の処分場または貯蔵施設として用いることができる。

また、地下構造物が止水板部６７（気密板部）により気体の通過を阻止して気密性を有するものでも良い。つまり、第３実施形態の水密性（気密性）とは、地下構造物の外部から内部へ液体（気体）が進入しない態様を含むばかりか、地下構造物の内部から外部へ液体が流出しない態様を含む。例えば、地下構造物の内部に流体を溜めた場合に、その流体が長期間に亘って外部へ流出しない態様を含む。

本実施形態に係る原子炉建屋冠水装置および原子炉建屋冠水方法を第１実施形態から第３実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態（または変形例）において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。

例えば、水槽の一部分に第１実施形態のプレストレストコンクリートを用いて、他の部分に第２実施形態の船体構造（鋼殻構造）を用いても良い。

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。

なお、本実施形態では、原子炉格納容器４と圧力抑制室５とが別体に設けられた沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の廃炉に適用した形態を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、原子炉格納容器と圧力抑制室とが一体的に設けられた改良型沸騰水型軽水炉（ＡＢＷＲ）の廃炉に適用しても良いし、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の廃炉に適用しても良いし、黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉の廃炉に適用しても良い。

なお、本実施形態では、過酷事故が生じた後に、原子炉建屋冠水装置１，１Ａ，１Ｂの底部１０，３２，４７を構築する形態を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、原子力発電所を新たに建設するときに、予め地中に底部１０，３２，４７を構築しておいても良い。

なお、本実施形態では、過酷事故が生じた原子力発電所の廃炉作業に原子炉建屋冠水装置１，１Ａ，１Ｂを用いているが、その他の態様であっても良い。例えば、過酷事故が生じていない原子力発電所の廃炉作業に原子炉建屋冠水装置１，１Ａ，１Ｂを用いても良い。

なお、本実施形態では、矩形型のシールドマシン１８，５０を用いて、断面視が四角形状のシールドトンネル１７，５１を構築しているが、その他の態様であっても良い。例えば、円形シールドマシンを用いて、断面視が円形状のシールドトンネルを構築しても良い。

なお、本実施形態では、互いに隣接するシールドトンネル５１同士が離間されており、その間を天面鋼板６４と底面鋼板６５で接続することでトンネル接続部５４が構成されているが、その他の態様であっても良い。例えば、互いに隣接するシールドトンネル５１同士が接触していても良い。その場合には、シールドトンネル５１同士を接合する接合部材によりトンネル接続部が構成される。

以上説明した実施形態によれば、原子炉建屋の全体が収容され、内部に水を溜めることで原子炉建屋の少なくとも一部を水没可能な水槽を備えることにより、過酷事故に見舞われた原子炉の廃炉を行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１（１Ａ，１Ｂ）…原子炉建屋冠水装置、２…原子炉建屋、３…原子炉圧力容器、４…原子炉格納容器、５…圧力抑制室、６…水、７…水槽、８…冠水壁部、９…補助壁部、１０…底部、１１…天井部、１２…クレーン、１３…地面、１４…堀、１５…連結部、１６…壁部ライナー、１７…シールドトンネル、１７ａ…側部、１８…シールドマシン、１９…底部ライナー、２０…支保工、２１…余堀部、２２…柱部、２３…開口部、２４…中間床、３０…水槽、３１…壁部（船殻）、３１ａ…基礎部分、３２…底部（船殻）、３３…天井部、３４…板状鋼部材、３５…フレーム用鋼部材、３６…区画、３７…亀裂、３８…加圧部、３９…供給パイプ、４０…気泡、４１…支持部、４１ａ…基礎部分、４２…作業用ブリッジ、４３…凹部、４４…取出口、４５…水槽、４６…壁部、４７…底部、４８…天井部、５０…シールドマシン、５１…シールドトンネル、５２…地盤、５３…セグメント、５４…トンネル接続部、５５…躯体、５６…鋼殻ブロック、５７…本体、５８…センターカッター、５９…メインカッター、６０…伸縮カッター、６１…サイドカッター、６２…拡張テールボイド、６３…余堀部、６４…天面鋼板、６５…底面鋼板、６６…連通空間、６７…止水板部、６８…メインレール、６９…サイドレール、７０…下部ジャッキ、７１…上部ジャッキ、７２…充填材、７３…サブレール、７４…台座ブロック、７５…フラットジャッキ。

Claims (13)

1. 原子炉建屋の全体が収容され、内部に水を溜めることで前記原子炉建屋の少なくとも一部を水没可能な水槽を備え、
   前記水槽の少なくとも一部に鋼殻構造が用いられており、
   前記水槽は、
   前記原子炉建屋の周囲を囲み、前記原子炉建屋の少なくとも一部を水没可能な上下寸法を有する壁部と、
   前記原子炉建屋が建てられた場所の地中に構築された底部と、
   を備え、
   前記底部は、シールドトンネルにより構築され、
   前記シールドトンネルの内部で複数の鋼板が溶接されることで、前記水槽に溜められた前記水の漏洩を防止する底部ライナーが構築されている、
   原子炉建屋冠水装置。
2. 前記シールドトンネルは、断面視で四角形状を成す、
   請求項１に記載の原子炉建屋冠水装置。
3. 前記底部は、水平方向に並べて建設された複数本の前記シールドトンネルにより構築される、
   請求項１または請求項２に記載の原子炉建屋冠水装置。
4. 前記底部は、
   前記シールドトンネルの側部が解体され、隣接する前記シールドトンネル同士を連通させる開口部と、
   前記シールドトンネルに加わる荷重を支える柱部と、
   を備える、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原子炉建屋冠水装置。
5. 前記シールドトンネルの内面には、ライニング鋼板が設けられる、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の原子炉建屋冠水装置。
6. 前記鋼殻構造は、板状を成す板状鋼部材と前記板状鋼部材を支持するフレーム用鋼部材とを接合したものである、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の原子炉建屋冠水装置。
7. 前記フレーム用鋼部材は、前記板状鋼部材の面に対して垂直な方向に延びる縦フレームおよび横フレームである、
   請求項６に記載の原子炉建屋冠水装置。
8. 前記鋼殻構造の内部が仕切られて形成された複数の区画を備える、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の原子炉建屋冠水装置。
9. 前記鋼殻構造の内部が密閉されて形成された密閉空間を備える、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の原子炉建屋冠水装置。
10. 前記密閉空間に封じ込められた流体を加圧する加圧部を備える、
    請求項９に記載の原子炉建屋冠水装置。
11. 前記流体は、気体である、
    請求項１０に記載の原子炉建屋冠水装置。
12. 前記水槽の上部を覆う天井部と、
    前記天井部に設けられ、放射性廃棄物を収容した輸送容器を取り出す取出口と、
    を備える、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の原子炉建屋冠水装置。
13. 原子炉建屋の全体が収容される水槽の内部に水を溜めることで前記原子炉建屋の少なくとも一部を水没させるステップを含み、
    前記水槽の少なくとも一部に鋼殻構造が用いられており、
    前記水槽は、
    前記原子炉建屋の周囲を囲み、前記原子炉建屋の少なくとも一部を水没可能な上下寸法を有する壁部と、
    前記原子炉建屋が建てられた場所の地中に構築された底部と、
    を備え、
    前記底部は、シールドトンネルにより構築され、
    前記シールドトンネルの内部で複数の鋼板が溶接されることで、前記水槽に溜められた前記水の漏洩を防止する底部ライナーが構築されている、
    原子炉建屋冠水方法。

Images