JP7684875B2

JP7684875B2 - 原子炉の廃炉方法

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Publication number: JP7684875B2
Application number: JP2021153888A
Authority: JP
Inventors: 利喜造岡野; 光男渋谷
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2025-05-28
Anticipated expiration: 2041-09-22
Also published as: JP2023045464A

Description

本発明は、原子炉の廃炉方法に関する。

原子力発電所において、原子炉を停止させて危険がない程度に整理しその状態で放棄する原子炉の廃炉方法が開示されている（特許文献１参照）。
この廃炉方法は、原子炉格納容器を収容する原子炉建屋の全体を収容する水槽を構築し、水槽内に原子炉格納容器を水没させ、原子炉格納容器からの放射線を水で遮蔽した状態に維持するものである。
すなわち廃炉構造として水槽を用い、水槽は、原子炉建屋の直下の地盤および周囲の地盤の下方に構築された底部と、底部の周囲から起立し原子炉建屋およびその周囲を囲む冠水壁部と、原子炉建屋の上方で冠水壁部の上端を接続する天井部とを設けることで構成されている。
そして、水槽の内部に水を貯留し、原子炉建屋を水没させるようにしている。

特開２０２０－１７６９３９号公報

上記従来技術では、水槽のうち地上から露出した冠水壁部および天井部が長期間にわたって風雨、直射日光、温度変化といった過酷な環境の変化に曝露されることから経年劣化が促進され、ひびわれや破損が生じ、その結果、水槽内に溜められた水が漏れるおそれがある。
また、水槽内で原子炉建屋を支える地盤は、例えば、１００年、２００年以上といった極めて長い廃炉期間に水に浸漬されるため、水槽内で地盤が緩み、原子炉建屋が傾いて倒れ、冠水壁部を破壊するなどの不具合も考えられる。
廃炉に際して原子炉建屋および原子炉格納容器から使用済燃料などを完全に撤去したとしても、低レベルの放射性物質が原子炉建屋に残存していることから、極めて長い廃炉期間において、廃炉構造は、原子炉建屋からの放射線を遮蔽する機能を維持しなければならず、上記のような冠水壁部の破壊が生じると放射線を遮蔽する機能が損なわれるおそれがある。
そのため、長期間にわたって水槽の劣化度合いを監視し、必要に応じてその都度、ひびわれや破損した箇所の修繕を行なうことが必要となり、極めて長い廃炉期間にわたる監視作業およびメンテナンス作業の負担が過大なものとなることから、何らかの改善が求められている。
この発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、過酷な環境の変化の影響を回避しつつ長期間にわたって放射線を確実に遮蔽でき、監視作業およびメンテナンス作業の負担の軽減化を図る上で有利な原子炉の廃炉方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明の一実施の形態は、原子炉建屋を収容し前記原子炉建屋と一体化されたケーソン躯体を設け、前記ケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことにより前記原子炉建屋を前記ケーソン躯体と共に地中に沈下させいき、沈下後、前記掘削したケーソン躯体の下方の空間と前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填して前記原子炉建屋を前記ケーソン躯体と共に地中に埋設するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ケーソン躯体は、原子炉建屋の周囲の地盤上を延在し前記原子炉建屋と一体化されその下面周囲から刃口が突設された底壁と、前記底壁から立設され前記原子炉建屋の周囲を囲む側壁と、前記原子炉建屋の上方で前記側壁の上端を接続する天井壁とを有していることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ケーソン躯体の内部へのコンクリートの充填は、前記ケーソン躯体を沈下させる前に行なうことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ケーソン躯体は、原子炉建屋の周囲の地盤上を延在し前記原子炉建屋と一体化されその下面周囲から刃口が突設された底壁と、前記底壁から立設され前記原子炉建屋の周囲を囲む側壁とを有し、前記沈下後、前記掘削したケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填し、前記原子炉建屋の上方で前記側壁の上端を接続する天井壁を設け、前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填することを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、原子炉建屋の周囲の地盤に原子炉建屋を囲む凹部を掘削し、前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削する掘削機を前記凹部に配置した後、前記底壁を前記凹部上に設けることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記底壁の下面にレールが取り付けられ、前記掘削機は、前記レールに移動可能に配置されたケーソンショベルであることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記沈下は、前記天井壁の上面が少なくとも地表面と同一面上に位置するまでなされることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時、前記ケーソン躯体の下方の空間に、地下水圧に見合った圧縮空気が送給されることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁と前記天井壁とを貫通しマテリアルブロックを備えるマテリアルシャフトが設けられ、前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時、掘削された土砂は、前記マテリアルシャフト内を昇降するバケットにより搬出されることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁と前記天井壁とを貫通しマンブロックを備えるマンシャフトが設けられていることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁を貫通しマテリアルブロックを備えるマテリアルシャフトが設けられ、前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時、掘削された土砂は、前記マテリアルシャフト内を昇降するバケットにより搬出されることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁を貫通しマンブロックを備えるマンシャフトが設けられていることを特徴とする。

本発明の一実施の形態によれば、原子炉建屋を収容し原子炉建屋と一体化されたケーソン躯体を設け、ケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことにより原子炉建屋と一体化されたケーソン躯体をその重量により地中に沈下させていき、掘削したケーソン躯体の下方の空間とケーソン躯体の内部にコンクリートを充填して原子炉建屋をケーソン躯体と共に地中に埋設する。
そのため、従来技術と異なって、地中に埋設されたケーソン躯体は、風雨、直射日光、温度変化といった過酷な環境の変化に曝露されることはない。
したがって、例えば、１００年、２０年以上といった極めて長い廃炉期間にわたり、ケーソン躯体の下方の空間とケーソン躯体の内部とに充填されたコンクリートによって、原子炉建屋および原子炉格納容器に残存する放射性物質からの放射線を遮蔽した状態を維持し続けることが可能となる。
また、極めて長い廃炉期間にわたり、原子炉建屋および原子炉格納容器に残存する放射性物質からの放射線を遮蔽した状態を維持し続けることが可能となるため、極めて長い廃炉期間における監視作業およびメンテナンス作業の負担の大幅な軽減を図る上で有利となる。
また、ケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことにより原子炉建屋と一体化されたケーソン躯体をその重量により地中に沈下させていくので、ケーソン躯体の沈下を確実に行なえ、廃炉作業を安全に確実に行なう上で有利となる。
また、ケーソン躯体の底壁を設ける前に、原子炉建屋の周囲の地盤に原子炉建屋を囲む凹部を掘削し、掘削機をこの凹部に搬入しておくと、ケーソン躯体の下方の地盤を掘削を効率良く行なう上で有利となる。
また、底壁の下面にレールを取り付け、このレールに移動可能にケーソンショベルを配置しておくと、ケーソン躯体の下方の地盤を掘削を効率良く行なう上で有利となる。
また、ケーソン躯体の地中への沈下を、天井壁の上面が少なくとも地表面と同一面上に位置するまで行なうと、原子炉建屋および原子炉格納容器に残存する放射性物質からの放射線を遮蔽した状態を維持し続ける上で有利となる。
また、ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時に地下水が湧き出るような場合、ケーソン躯体の下方の空間に、地下水圧に見合った圧縮空気を送給すると、掘削機による地盤の掘削を円滑に行なう上で有利となる。
また、ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時に地下水が湧き出るような場合、その上端にマテリアルブロックが結合されたマテリアルシャフトを、ケーソン躯体の下方の空間に貫通させておくと、掘削された土砂の搬出を効率良く行なう上で有利となる。
また、ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時に地下水が湧き出るような場合、その上端にマンブロックが結合されたマンシャフトを、ケーソン躯体の下方の空間に貫通させておくと、ケーソン躯体の下方の空間への作業員の出入りを円滑に行なう上で有利となる。

第１の実施の形態の説明図で、（Ａ）は原子炉建屋の周囲に枠状凹部を掘削した状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。（Ａ）は原子炉建屋の周囲に底壁が形成された状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。（Ａ）は底壁からマテリアルシャフト、マンシャフト、圧縮空気送給管が立設された状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。（Ａ）はケーソン躯体を構築し、マテリアルシャフトにマテリアルブロックを設け、マンシャフトにマンブロックを設けた状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。原子炉建屋の下方の地盤をケーソンショベルで掘削した状態の断面正面図である。ケーソンショベルでケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことによりケーソン躯体を沈下させていく状態の断面正面図である。ケーソンショベルでケーソン躯体の下方の地盤を掘削し、天井壁の上面と地表面とが同一の高さとなるまでケーソン躯体を地中に沈下させた状態の断面正面図である。ケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填した状態の同断面正面図である。（Ａ）はケーソン躯体の内部にコンクリートを充填し、天井壁から突出する各種のシャフト、パイプを取り除き天井壁を閉塞した状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。第２の実施の形態の説明図で、（Ａ）は原子炉建屋と一体化したケーソン躯体を構築したのち、ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填した状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。第３の実施の形態の説明図で、（Ａ）は原子炉建屋と一体化したケーソン躯体を構築し、底壁からマテリアルシャフト、マンシャフト、圧縮空気送給管を立設すると共にマテリアルシャフトにマテリアルブロックを設け、マンシャフトにマンブロックを設けた状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。原子炉建屋の下方の地盤をケーソンショベルで掘削した状態の断面正面図である。ケーソンショベルでケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことによりケーソン躯体を地中へ沈下させていく状態の断面正面図である。ケーソンショベルでケーソン躯体の下方の地盤を掘削し、側壁の上端が天井壁の厚さ分、地表面から下方に位置する高さまでケーソン躯体を沈下させた状態の断面正面図である。ケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填した状態の断面正面図である。（Ａ）は側壁に天井壁を設けた状態の平面図、（Ｂ）は同断面正面図である。

（第１の実施の形態）
まず、図１から図９を参照して第１の実施の形態から説明する。
図４に示すように、ケーソン躯体１０は鉄筋コンクリート製で直方体状を呈している。
ケーソン躯体１０は、原子炉建屋２２の周囲の地盤上を延在し原子炉建屋２２と一体化された平面視が正方形の枠状の底壁１２と、底壁１２の４辺から起立し原子炉建屋２２の周囲を囲む側壁１４と、側壁１４の上端を接続する正方形の天井壁１６とを備え、原子炉建屋２２を収容している。
底壁１２の下面の４辺から、下端が刃先１２０４Ａとなった刃口１２０４が矩形枠状に突設され、原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０は、刃先１２０４Ａの内側の地盤を掘削していくことにより、原子炉建屋２２の重量とケーソン躯体１０の重量により地中に沈下していく。
本実施の形態では、例えば、ケーソン躯体１０の底壁１２は一辺が約５０ｍの正方形であり、ケーソン躯体１０の高さは約５０ｍであり、原子炉建屋２２の底壁２４は一辺が約４０ｍの正方形であり、原子炉建屋２２の高さは約４０ｍである。
なお、原子炉建屋２２が円筒状の場合には、ケーソン躯体１０は直方体状としてもよく、あるいは円筒体状としてもよく、あるいは、直方体や円筒体状以外の形状としてもよく、ケーソン躯体１０の形状には従来公知の様々な構造が採用可能である。

詳細に説明すると、図１に示すように、ケーソン躯体１０を構築する前に、バックホーなどの掘削機により、原子炉建屋２２の周囲に沿って延在する正方形の枠状に延在する枠状凹部２８Ａを掘削する。
この枠状凹部２８Ａは、ケーソン躯体１０の下方の地盤の掘削作業を円滑に行なうためのスペースである。
枠状凹部２８Ａが掘削されたならば、ケーソン躯体１０の下方の地盤を掘削する掘削機や、後述する照明器具、カメラなどを枠状凹部２８Ａに搬入する。
その後、ケーソン躯体１０の周囲で枠状凹部２８Ａ上に型枠を組み、図２に示すように、型枠内にコンクリートを打設して底壁１２および、刃先１２０４Ａを有する刃口１２０４を構築する。
その際に、原子炉建屋２２の底壁２４とケーソン躯体１０の底壁１２とを複数のアンカボルト２４Ａにより一体化する。

また、底壁１２の対向する一対の隅部に、マテリアルシャフト挿通孔１２１０を設け、残りの対向する一対の隅部に、マンシャフト挿通孔１２１２を設け、さらにそれらの内側に圧縮空気送給管挿通孔１２１４や、照明器具に電源を供給する電源ケーブルや信号ケーブルを挿通させる不図示のケーブル挿通孔を設ける。
刃先１２０４Ａ、刃口１２０４を備える底壁１２を構築したならば、型枠を解体し、刃口１２０４の内側に位置する型枠は、マテリアルシャフト挿通孔１２１０やマンシャフト挿通孔１２１２からケーソン躯体１０の外部に搬出する。
また、刃口１２０４の外側に位置する型枠は、枠状凹部２８Ａ外に搬出し、刃口１２０４の外側に、掘削した土砂を埋め戻す。

本実施の形態では、ケーソン躯体１０の下方の地盤を掘削する掘削機はケーソンショベル２０であるため、底壁１２および刃口１２０４を構築したならば、図３に示すように、底壁１２の下面の周囲に複数のレール３２を取り付け、ケーソンショベル２０をそれらレール３２に走行可能に設ける。
ケーソンショベル２０は、レール３２に沿って走行する走行部と、走行部に旋回可能に設けられ先端にバケットを備える屈曲可能なアームを含んで構成されている。
また、底壁１２の下面に不図示の複数の照明器具が取り付け、不図示のカメラを水平旋回可能かつ上下に揺動可能に取り付ける。
また、図３に示すように、底壁１２および刃口１２０４を構築したならば、一対のマテリアルシャフト挿通孔１２１０にそれぞれ貫通させてマテリアルシャフト３４Ａを立設し、一対のマンシャフト挿通孔１２１２にそれぞれ貫通させてマンシャフト３６Ａを立設し、各圧縮空気送給管挿通孔１２１４に貫通させて圧縮空気送給管３８を立設する。

なお、ケーソンショベル２０やカメラなどの遠隔操作を行なうために不図示の地上遠隔操作室が原子炉建屋２２から離れた地上に設けられている。
地上遠隔操作室には、ケーソンショベル２０を遠隔操作するための不図示のショベル操作装置、不図示のカメラから供給される画像データに基づいてケーソンショベル２０の周辺の画像を表示する不図示の表示装置などが設置されている。
ショベル操作装置は、操作信号を供給するための信号ケーブルを介してケーソンショベル２０に接続されている。
表示装置は、画像データを伝送するための信号ケーブルを介してカメラに接続されている。以下では、これらの信号ケーブルをまとめて信号ケーブルという。

このように原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０の底壁１２が構築されたならば、底壁１２の周囲と上方に、側壁１４と天井壁１６を構築するための型枠を設け、この型枠内にコンクリートを打設し、図４に示すように側壁１４と天井壁１６を構築する。
側壁１４は、底壁１２の４辺から起立し原子炉建屋２２の周囲を囲んでおり、天井壁１６は、原子炉建屋２２の上方で側壁１４の上端を接続している。
これにより底壁１２、側壁１４、天井壁１６が一体化され原子炉建屋２２が収容されたケーソン躯体１０が構築される。
天井壁１６を構築する場合、マテリアルシャフト３４Ａ、マンシャフト３６Ａ、圧縮空気送給管３８を天井壁１６から上方に突出させ、天井壁１６の構築後、マテリアルシャフト３４Ａの上端にマテリアルロック３４Ｂを設け、マンシャフト３６Ａの上端にマンロック３６Ｂを設ける。

このようにして原子炉建屋２２を収容し原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０が構築されたならば、照明器具で枠状凹部２８Ａの内部を照明し、掘削箇所をカメラで撮影しつつ、地上遠隔操作室において、表示装置に表示されたケーソンショベル２０の周辺の画像を監視しつつ、ショベル操作装置によりケーソンショベル２０を遠隔操作することにより、まず、図４に示すように、原子炉建屋２２を支える原子炉建屋２２の直下の地盤４２を掘削する。
マテリアルロック３４Ｂ、マテリアルシャフト３４Ａから枠状凹部２８Ａ内に不図示のバケットがワイヤで吊り下げられ、掘削した土砂は、遠隔操作によりケーソンショベル２０でバケット内に投入され、バケットに投入された土砂はバケットと共にマテリアルシャフト３４内を上昇しマテリアルロック３４Ｂからケーソン躯体１０の外部に効率良く搬出される。

図４、図５に示すように、原子炉建屋２２の直下の地盤４２を掘削することで、ケーソン躯体１０の下方に、原子炉建屋２２の下方の空間と枠状凹部２８Ａとが連通した空間２８が設けられる。
以後、図５、図６に示すように、ケーソン躯体１０の下方で刃先１２０４Ａの内側の地盤をケーソンショベル２０で掘削していくことにより、原子炉建屋２２の重量とケーソン躯体１０の重量により、原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０を地中に沈下させていく。
なお、ケーソンショベル２０に代えバックホーなどの掘削機によりケーソン躯体１０のか下方の地盤を掘削してもよく、あるいは、ケーソンショベル２０とバックホーなどの掘削機を併用するなど任意である。
この場合、ケーソンショベル２０やバックホーによる地盤の掘削は、遠隔操作に限定されず、作業員が空間２８内で操作するなど任意である。
なお、ケーソンショベル２０の下方の地盤の掘削は、ケーソン躯体１０が水平状態を保って地中に沈下していくように、ケーソン躯体１０の傾きを監視しつつ行なわれる。

ケーソン躯体１０の地中への沈下時、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に地下水が湧き出るような場合には、本実施の形態では、圧縮空気送給管３８を設けているので、圧縮空気送給管３８からケーソン躯体１０の下方の空間２８に、地下水圧に見合った圧縮空気を送給する。
すなわち、本実施の形態は、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に圧縮空気を送給し地下水の流入を防止しつつ掘削を行ない、ケーソン躯体１０を沈下させるニューマチックケーソン工法を採用しているが、地下水の少ない地盤の場合には、オープンケーソン方法を採用してもよいことは無論のことである。
これにより地下水の空間２８内への侵出を防止でき、ケーソン躯体１０の下方の地盤の掘削を円滑に行なう上で有利となる。
本実施の形態では、マテリアルロック３４Ｂ、マテリアルシャフト３４Ａを設けているので、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に地下水圧に見合った圧縮空気を送給している場合であっても、掘削土砂のケーソン躯体１０の外部への搬出が支障なく行なう上で有利となる。
また、マンシャフト３６Ａ、マンロック３６Ｂを設けているので、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に地下水圧に見合った圧縮空気を送給している場合であっても、空間２８への作業員の出入りを円滑に行なう上で有利となる。
なお、マテリアルロック３４Ｂやマンロック３６Ｂには従来公知の様々な構造が採用可能である。
また、ケーソン躯体１０の側壁１４に開閉可能な作業員用の出入口を設けてもよく、この場合、ケーソン躯体１０と原子炉建屋２２の地中への沈下時、ケーソン躯体１０の側壁１４に地下水が湧き出るような場合には、ケーソン躯体１０の天井壁１６を貫通する不図示のパイプを設けておき、地下水圧に見合った圧縮空気を不図示のパイプからケーソン躯体１０の内部に送給し、ケーソン躯体１０の内部の圧力を高め、地下水のケーソン躯体１０の内部への侵入を防止すればよい。

図７に示すように、ケーソン躯体１０の天井壁１６の上面が地表面Ｇとほぼ同一の高さまで、ケーソン躯体１０を地中に沈下させたならば、図８に示すように、ケーソンショベル２０が位置するケーソン躯体１０の下方の空間２８にマテリアルロック３４Ｂ、マテリアルシャフト３４Ａから流動性のよいコンクリートＣを打設して充填し、ケーソン躯体１０を安定させる。
次に、マテリアルロック３４Ｂをマテリアルシャフト３４Ａから取り外すと共に、天井壁１６から突出するマテリアルシャフト３４Ａの部分を取り外す。
また、マンロック３６Ｂをマンシャフト３６Ａから取り外すと共に、天井壁１６から突出するマンシャフト３６Ａの部分を取り外し、天井壁１６から突出する圧縮空気送給管３８の部分を取り外す。
そして、例えば、天井壁１６部分に位置するマテリアルシャフト３４の部分を欠除し、この欠除した箇所から、図９（Ｂ）に示すように、ケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填し、あるいは、天井壁１６に予めコンクリート打設用孔を設けておき、このコンクリート打設用孔からケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填する。無論、マテリアルシャフト３４Ａ、マンシャフト３６Ａ、圧縮空気送給管３８の内部にもコンクリートＣを充填する。
ケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填したならば、図９（Ａ）に示すように、マテリアルシャフト３４Ａ、マンシャフト３６Ａ、圧縮空気送給管３８が挿通されていた天井壁孔１６の孔をコンクリートＣで閉塞する。
このようにして原子炉建屋２２をケーソン躯体１０と共に地中に埋設して廃炉作業を終了する。
なお、地表面Ｇと天井壁１６の上面に所定の厚さでコンクリートを打設するなど任意である。
ケーソン躯体１０を、天井壁１６の上面が地表面Ｇとほぼ同一の高さまで地中に沈下させると、原子炉建屋２２および原子炉格納容器に残存する放射性物質からの放射線を遮蔽した状態を維持し続ける上で有利となるが、ケーソン躯体１０の地中への沈下は、天井壁１６の上面が地表面Ｇより低位置になるまで地中に沈下させてもよく、また、地表面Ｇと天井壁１６の上面に所定の厚さでコンクリートを打設する場合などには、天井壁１６の上面が地表面Ｇよりも高い箇所でケーソン躯体１０の地中への沈下を停止させてもよい。

本実施の形態によれば、原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０を設け、ケーソン躯体１０の下方の地盤を掘削していくことにより原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体をその重量により地中に沈下させていき、地中への沈下後、掘削したケーソン躯体１０の下方の空間２８と、ケーソン躯体１０の内部とにコンクリートＣを充填してケーソン躯体１０の底壁１２や側壁１４を原子炉建屋２２と共に地中に埋設するようにした。
そのため、ケーソン躯体１０の底壁１２や側壁１４、掘削したケーソン躯体１０の下方の空間２８とケーソン躯体１０の内部に充填されたコンクリートＣは、風雨、直射日光、温度変化といった過酷な環境の変化に曝露されることはなく、例えば、１００年、２００年以上といった極めて長い廃炉期間にわたり、ケーソン躯体１０の下方の空間２８とケーソン躯体１０の内部とに充填されたコンクリートＣによって、原子炉建屋２２および原子炉格納容器に残存する放射性物質からの放射線を遮蔽した状態を維持し続けることが可能となる。
また、極めて長い廃炉期間にわたり、原子炉建屋２２および原子炉格納容器に残存する放射性物質からの放射線を遮蔽した状態を維持し続けることが可能となるため、極めて長い廃炉期間における監視作業およびメンテナンス作業の負担の大幅な軽減を図る上で有利となる。
また、ケーソン躯体１０の下方の地盤を掘削していくことにより原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体をその重量により地中に沈下させていくので、ケーソン躯体１０と原子炉建屋２２の沈下を確実に行なえ、廃炉作業を安全に確実に行なう上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に、図１０を参照して第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付してその説明を省略し、異なった箇所を重点的に説明する。
第２の実施の形態では、図１０（Ａ）に示すように、天井壁１６に、コンクリート充填用孔１６２０が設けられている。
そして、図１０（Ｂ）に示すように、ケーソン躯体１０と原子炉建屋２２とが一体に結合されたケーソン躯体１０が構築されたならば、第１の実施の形態と異なって、コンクリート充填用孔１６２０からケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填し、また、コンクリートＣによりコンクリート充填用孔１６２０を閉塞する。

ケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填した以降は、第１の実施の形態と同様に、図４～図７に示すように掘削箇所を照明器具で照明し、掘削箇所をカメラで撮影しつつ、原子炉建屋２２の下方の地盤をケーソンショベル２０により掘削し、掘削した土砂を、マテリアルシャフト３４内を昇降するバケットによりケーソン躯体１０の外部に搬出してケーソン躯体１０を地中に沈下させていく作業がなされる。
ケーソン躯体１０の地中への沈下後は、図８、図９に示すように、マテリアルシャフト３４からケーソン躯体１０の下方の空間２８にコンクリートＣを充填し、また、マテリアルシャフト３４Ａ、マンシャフト３６Ａ、圧縮空気送給管３８が挿通されていた天井壁孔１６の孔をコンクリートＣで閉塞し、廃炉作業を終了する。

第２の実施の形態は、ケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填する作業が、ケーソン躯体１０を沈下させる前に行なう点が第１の実施の形態と異なっている。
第２の実施の形態によれば、ケーソン躯体１０が地中に沈下していく際に、ケーソン躯体１０の重量に、ケーソン躯体１０の内部に充填されたコンクリートＣの重量が加わるため、ケーソン躯体１０の地中への沈下をより確実に行なえ、廃炉作業をより安全に確実に行なう上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に、図１１～図１６を参照して第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、ケーソン躯体１０が天井壁１６を有しておらず、ケーソン躯体１０の沈下後に天井壁１６を設ける点が、第１、第２の実施の形態と異なっている。
図１１に示すように、ケーソン躯体１０は、正方形の底壁１２と、底壁１２の４辺から立設された側壁１４とを備え、天井壁１６を有していないため、側壁１４の内側において底壁１２の上方と原子炉建屋２２の上方は共に開放されている。
詳細に説明すると、図１、図２に示すように、第１の実施の形態と同様に、ケーソン躯体１０を構築する前に、原子炉建屋２２の周囲に沿って延在する正方形の枠状に延在する枠状凹部２８Ａを掘削し、掘削機や照明器具、カメラなどを枠状凹部２８Ａに搬入し、それらの搬入後、枠状凹部２８Ａ上に型枠を組み、図２に示すように、コンクリートを打設して底壁１２および刃口１２０４、刃先１２０４Ａを構築し、原子炉建屋２２の底壁２４とケーソン躯体１０の底壁１２とを複数のアンカボルト２４Ａにより一体化する。
原子炉建屋２２の底壁２４と一体化されたケーソン躯体１０が構築されたならば、底壁１２の下面に、レール３２、ケーソンショベル２０、不図示の複数の照明器具、カメラを取り付ける。

また、図２（Ａ）、図１１に示すように、底壁１２のマテリアルシャフト挿通孔１２１０、マンシャフト挿通孔１２１２、圧縮空気送給管挿通孔１２１４からマテリアルシャフト３４Ａ、マンシャフト３６Ａ、圧縮空気送給管３８を上方に突出させ、マテリアルシャフト３４Ａ、マンシャフト３６Ａの上端にマテリアルロック３４Ｂ、マンロック３６Ｂを設け、不図示のケーブル挿通孔にケーブルを挿通させる。
そして、底壁１２の周囲に型枠を設け、この型枠内にコンクリートを打設し、底壁１２の４辺から起立し原子炉建屋２２の周囲を囲む側壁１４を構築し、原子炉建屋２２が収容され原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０を構築する。

原子炉建屋２２と一体化されたケーソン躯体１０が構築されたならば、図１１、図１２に示すように、掘削箇所を照明器具で照明すると共に掘削箇所をカメラで撮影し、地上遠隔操作室において、表示装置に表示されたケーソンショベル２０の周辺の画像を監視しつつ、ショベル操作装置によりケーソンショベル２０を遠隔操作することにより原子炉建屋２２を支える原子炉建屋２２の下方の地盤４２を掘削する。
マテリアルロック３４Ｂ、マテリアルシャフト３４Ａから枠状凹部２８Ａ内に不図示のバケットがワイヤで吊り下げられ、掘削した土砂は、遠隔操作によりケーソンショベル２０でバケット内に投入され、バケットに投入された土砂はバケットと共にマテリアルシャフト３４内を上昇しマテリアルロック３４Ｂからケーソン躯体１０の外部に効率良く搬出される。

図１２に示すように、原子炉建屋２２の直下の地盤４２を掘削することで、ケーソン躯体１０の下方に、原子炉建屋２２の下方の空間と枠状凹部２８とが連通した空間２８が設けられる。
以後、図１２、図１３に示すように、ケーソン躯体１０の下方で刃先１２０４Ａの内側の地盤をケーソンショベル２０で掘削していくことにより、原子炉建屋２２の重量とケーソン躯体１０の重量により地中に沈下させていく。
第１の実施の形態と同様に、ケーソン躯体１０の地中への沈下時、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に地下水が湧き出るような場合には、圧縮空気送給管３８を設けておくと、圧縮空気送給管３８からケーソン躯体１０の下方の空間２８に、地下水圧に見合った圧縮空気を送給し、ケーソン躯体１０の下方の地盤の掘削を円滑に行なう上で有利となる。
また、第１の実施の形態と同様に、マテリアルロック３４Ｂ、マテリアルシャフト３４Ａを設けておくと、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に圧縮空気を送給している場合であっても、掘削土砂のケーソン躯体１０の外部への搬出が支障なく行なう上で有利となる。
また、第１の実施の形態と同様に、マンシャフト３６Ａ、マンロック３６Ｂを設けておくと、ケーソン躯体１０の下方の空間２８に圧縮空気を送給している場合であっても、空間２８への作業員の出入りを円滑に行なう上で有利となる。

図１４に示すように、側壁１４の上端を地表面Ｇより天井壁１６の厚さ分、地中に沈下させたならば、図１５に示すように、ケーソン躯体１０の下方の空間２８にマテリアルロック３４Ｂ、マテリアルシャフト３４ＡからコンクリートＣを打設して充填し、ケーソン躯体１０を安定させる。
次に、図１６に示すように、原子炉建屋２２の上方に型枠を組み、この型枠にコンクリートを打設し、側壁１４の上端を接続する天井壁１６を設ける。
次に、第１の実施の形態と同様に、図９に示すように、マテリアルロック３４Ｂ、天井壁１６から突出するマテリアルシャフト３４Ａの部分、マンロック３６Ｂ、天井壁１６から突出するマンシャフト３６Ａの部分などを取り外し、天井壁１６から突出する圧縮空気送給管３８の部分を取り外し、ケーソン躯体１０の内部にコンクリートＣを充填し、マテリアルシャフト挿通孔１２１０、マンシャフト挿通孔１２１２、圧縮空気送給管挿通孔１２１４をコンクリートＣで閉塞し、廃炉作業を終了する。

第３の実施の形態によれば、ケーソン構造体２６の沈下時、常時、側壁１４の内側の空間が上方に開放されていることから、作業員がケーソン躯体１０の内部に出入りでき、各種の作業を行なう上で有利となる。

なお、本実施の形態では、原子炉内の燃料が原子炉建屋から適切に撤去された場合の原子炉の廃炉方法について説明したが、本発明は、過酷事故を生じ原子炉内の燃料がそのまま残された状態の原子炉の廃炉方法にも無論適用可能である。

１０ケーソン躯体
１２底壁
１２０４刃口
１２０４Ａ刃先
１２１０マテリアルシャフト挿通孔
１２１２マンシャフト挿通孔
１２１４圧縮空気送給管挿通孔
１４側壁
１６天井壁
１６２０コンクリート充填用孔
２０ケーソンショベル
２２原子炉建屋
２４底壁
２４Ａアンカボルト
２８Ａ枠状凹部
３２レール
３４Ａマテリアルシャフト
３４Ｂマテリアルロック
３６Ａマンシャフト
３６Ｂマンロック
３８圧縮空気送給管
４２原子炉建屋の直下の地盤
Ｇ地表面
Ｃコンクリート

Claims

原子炉建屋を収容し前記原子炉建屋と一体化されたケーソン躯体を設け、
前記ケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことにより前記原子炉建屋を前記ケーソン躯体と共に地中に沈下させていき、
前記掘削したケーソン躯体の下方の空間と前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填して前記原子炉建屋を前記ケーソン躯体と共に地中に埋設するに際し、
前記ケーソン躯体は、原子炉建屋の周囲の地盤上を延在し前記原子炉建屋と一体化されその下面周囲から刃口が突設された底壁と、前記底壁から立設され前記原子炉建屋の周囲を囲む側壁と、前記原子炉建屋の上方で前記側壁の上端を接続する天井壁とを有し、
前記ケーソン躯体の内部へのコンクリートの充填は、前記天井壁に設けたコンクリート充填用孔から行なう、
ことを特徴とする原子炉の廃炉方法。
原子炉建屋を収容し前記原子炉建屋と一体化されたケーソン躯体を設け、
前記ケーソン躯体の下方の地盤を掘削していくことにより前記原子炉建屋を前記ケーソン躯体と共に地中に沈下させていき、
沈下後、前記掘削したケーソン躯体の下方の空間と前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填して前記原子炉建屋を前記ケーソン躯体と共に地中に埋設するに際し、
前記ケーソン躯体は、原子炉建屋の周囲の地盤上を延在し前記原子炉建屋と一体化されその下面周囲から刃口が突設された底壁と、前記底壁から立設され前記原子炉建屋の周囲を囲む側壁と、前記原子炉建屋の上方で前記側壁の上端を接続する天井壁とを有し、
上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁と前記天井壁とを貫通しマテリアルロックを備えるマテリアルシャフトが設けられ、
前記ケーソン躯体の内部へのコンクリートの充填は、前記天井壁部分に位置する前記マテリアルシャフトの部分を欠除し、この欠除した箇所から行なう、
ことを特徴とする原子炉の廃炉方法。
前記ケーソン躯体の内部へのコンクリートの充填は、前記ケーソン躯体を沈下させる前に行ない、
前記掘削したケーソン躯体の下方の空間へのコンクリートの充填は、前記ケーソン躯体を沈下させた後に行なう、
ことを特徴とする請求項１記載の原子炉の廃炉方法。
前記ケーソン躯体の内部へのコンクリートの充填は、前記ケーソン躯体を沈下させた後で前記掘削したケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填した後に行なう、
ことを特徴とする請求項１または２記載の原子炉の廃炉方法。
前記沈下後、前記天井壁を設け、
前記天井壁を設けた後で前記掘削したケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填した後に、前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の原子炉の廃炉方法。
上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁と前記天井壁とを貫通しマテリアルロックを備えるマテリアルシャフトが設けられ、
前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時、掘削された土砂は、前記マテリアルシャフト内を昇降するバケットにより搬出され、
前記沈下後、前記掘削したケーソン躯体の下方の空間に前記マテリアルシャフトからコンクリートを充填する、
ことを特徴とする請求項１、または３、または請求項１を引用する請求項４記載の原子炉の廃炉方法。
上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁と前記天井壁とを貫通しマンロックを備えるマンシャフトが設けられ、
前記掘削したケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填後、前記天井壁から突出する前記マテリアルシャフトの部分と、前記天井壁から突出する前記マンシャフトの部分を取り外す、
ことを特徴とする請求項６記載の原子炉の廃炉方法。
前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時、掘削された土砂は、前記マテリアルシャフト内を昇降するバケットにより搬出され、
前記沈下後で前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填する前に、前記掘削したケーソン躯体の下方の空間に前記マテリアルシャフトからコンクリートを充填する、
ことを特徴とする請求項２記載の原子炉の廃炉方法。
上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁と前記天井壁とを貫通しマンロックを備えるマンシャフトが設けられ、
前記沈下後で前記掘削したケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填後、前記天井壁から突出する前記マテリアルシャフトの部分と、前記天井壁から突出する前記マンシャフトの部分を取り外す、
ことを特徴とする請求項８記載の原子炉の廃炉方法。
上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁を貫通しマテリアルロックを備えるマテリアルシャフトが設けられ、
前記ケーソン躯体の下方の地盤の掘削時、掘削された土砂は、前記マテリアルシャフト内を昇降するバケットにより搬出され、
前記沈下後で前記ケーソン躯体の内部にコンクリートを充填する前に、前記掘削したケーソン躯体の下方の空間に前記マテリアルシャフトからコンクリートを充填する、
ことを特徴とする請求項１を引用する請求項５記載の原子炉の廃炉方法。
上下方向に延在し前記ケーソン躯体の前記底壁を貫通しマンロックを備えるマンシャフトが設けられ、
前記沈下後で前記掘削したケーソン躯体の下方の空間にコンクリートを充填後、前記天井壁から突出する前記マテリアルシャフトの部分と、前記天井壁から突出する前記マンシャフトの部分を取り外す、
ことを特徴とする請求項１０記載の原子炉の廃炉方法。