JPH03257399A - Volume reduction and cutting device for radioactive waste body - Google Patents

Volume reduction and cutting device for radioactive waste body

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JPH03257399A
JPH03257399A JP5693190A JP5693190A JPH03257399A JP H03257399 A JPH03257399 A JP H03257399A JP 5693190 A JP5693190 A JP 5693190A JP 5693190 A JP5693190 A JP 5693190A JP H03257399 A JPH03257399 A JP H03257399A
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housing
cutting
waste
processing head
volume reduction
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Yutaka Mine
嶺 裕
Seiji Imamura
清治 今村
Katsumi Hirono
広野 克己
Takanori Toyokichi
豊吉 隆憲
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Japan Atomic Power Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve working efficiency of volume reduction treatment work and to decrease required cost by providing a waste body transfering mean by which the waste body brought into a housing is transfered to a specified cutting process position, a processing mean utilizing a submerged laser, a collection cask and the like. CONSTITUTION:A spent fuel assembly 3 is severed into a fuel body and a channel box 8 and thereafter the channel box 8 is lifted by a transfer machine 5 to be housed in a housing 4 and then is lifted down until its lower end reaches a specified cutting process position, in order to be held by a holding guide 4d. After that, a laser oscillator 10 and an assisting gas supplying source 11 are given by an operation order and a laser processing head 6 is made to swing and move along a surface of the channel box 8. Severed segments 8a fall into water within the housing 4 and are received by the collecting cask 7. The assisting gas is also collected by an exhaust gas collector device 14 via a gas piping 15, and suspended fine cruds generated in the water and the like are removed by a filter of water purification device 16.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば軽水型原子炉で発生する使用済燃料集
合体のチャンネルボックス、制御棒ブレードなどの長尺
な放射性廃棄物体を対象に、該廃棄物体を細かく切断し
て減容化する減容切断装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention targets long radioactive waste objects such as channel boxes and control rod blades of spent fuel assemblies generated in light water nuclear reactors. The present invention relates to a volume reduction cutting device that cuts the waste object into small pieces to reduce its volume.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在では、軽水炉などの炉内で照射された放射線量率の
高い使用済燃料集合体のチャンネルボックス及び制御棒
等は、炉心から取り出した後に原子炉建屋内の使用済燃
料プールに保管し、ここから別建屋のサイトバンカへ移
送した後にチャンネルボックスは適宜な方・法で減容処
理するようにしている。これは、チャンネルボックスの
ような大形の高放射性廃棄物体を使用済燃料貯蔵プール
内で減容処理するための適切な技術、対策が未だ確立さ
れてないことによる。
Currently, channel boxes, control rods, etc. of spent fuel assemblies that are irradiated with high radiation dose in reactors such as light water reactors are stored in the spent fuel pool inside the reactor building after being removed from the reactor core. After being transferred to the site bunker in a separate building, the volume of the channel box is reduced using an appropriate method. This is because appropriate technology and measures for reducing the volume of large highly radioactive waste objects such as channel boxes within spent fuel storage pools have not yet been established.

100万kWクラスの原子力発電所1基から年間に発生
するチャンネルボックスは約100本にもなる。しかも
チャンネルボックスは長さが4m以上にも及ぶ長尺物で
あり、従来では使用済のチャンネルボックスを使用済燃
料貯蔵プールから取り出して放射線防護用の重量キャス
クに収納し、さらにこれをトレーラに搭載して原子炉建
屋から別建屋のサイトバンカへ輸送するようにしている
Approximately 100 channel boxes are generated per year from one 1 million kW class nuclear power plant. Moreover, channel boxes are long objects, measuring more than 4 meters in length. Conventionally, spent channel boxes were taken out of the spent fuel storage pool, stored in a heavy cask for radiation protection, and then loaded onto a trailer. It is then transported from the reactor building to the site bunker in a separate building.

一方、前述のように原子炉建屋から別建屋のサイトバン
カに移した後に行う放射性廃棄物体の減容処理法として
、従来では溶極ウォータージェット切断法、プラズマ切
断法、ガス切断法などの既存の水中切断技術、ないしは
パンチング法、ワイヤ力ッテング法などの機械的切断技
術を用いて使用済み燃料集合体のチャンネルボックス、
制御棒ブレードなどを切断し、減容化するようにしてい
るのが現状である。
On the other hand, as mentioned above, conventional methods for reducing the volume of radioactive waste after it has been transferred from the reactor building to the site bunker in a separate building include existing methods such as the electrolyte water jet cutting method, plasma cutting method, and gas cutting method. Spent fuel assembly channel box using underwater cutting technology or mechanical cutting technology such as punching method or wire force cutting method.
Currently, control rod blades and other parts are cut to reduce the volume.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、前述のように原子炉から発生じた放射性廃棄
物体を使用済燃料貯蔵プールから別建屋のサイトバンカ
に移送して減容する従来の処理方式では次記のような問
題点がある。
By the way, as mentioned above, the conventional treatment method in which radioactive waste generated from a nuclear reactor is transferred from a spent fuel storage pool to a site bunker in a separate building to reduce its volume has the following problems.

すなわち、長尺物の廃棄物体を輸送するのに膨大な労力
と時間を要し、さらに運搬用重量キャスクや廃棄物の仮
保管・処理のための大容量サイドバンカ施設及び保管に
伴う経費等を要し、このために年間を通して輸送作業に
費やす経費は極めて高額なものとなっている。
In other words, it takes a huge amount of labor and time to transport long waste objects, and it also requires heavy casks for transportation, large-capacity side bunker facilities for temporary storage and processing of waste, and expenses associated with storage. However, this makes transportation costs extremely high throughout the year.

また、先記した従来の各種切断技術は作業能率が低くチ
ャンネルボックスなどを切断するのに長い時間が掛かる
他、特に溶極ウォータージェット切断法、プラズマ切断
法などでは、切断に伴う水の電気分解で発生する水素ガ
スなどの副次生成物が誘爆を引き起こすなどの可能性が
あるし、また高いレベルの放射性物質による水汚染が生
しる。
In addition, the various conventional cutting techniques mentioned above have low work efficiency and take a long time to cut channel boxes, etc., and in particular, with the electrode water jet cutting method and plasma cutting method, the electrolysis of water that accompanies cutting Hydrogen gas and other by-products produced by nuclear reactors can cause explosions, and high levels of radioactive materials can contaminate water.

さらに機械式切断法では切断機自身が放射性廃棄物体と
直接接触するため、保守時の被爆が大きくなる。また切
断機自身が大きくなるため、設置スペースと耐荷重強度
に制約がある既設使用済燃料プール内への設置には問題
がある。
Furthermore, in the mechanical cutting method, the cutting machine itself comes into direct contact with radioactive waste objects, which increases radiation exposure during maintenance. Furthermore, since the cutting machine itself is large, there are problems in installing it in an existing spent fuel pool, which has restrictions on installation space and load-bearing strength.

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、従来
の減容処理方式による問題点を解消し、減容処理作業の
能率向上、並びに処理コストの低減、省力化が図れるよ
うにした放射性廃棄物体の減容切断装置を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points, and is a radioactive waste that solves the problems caused by conventional volume reduction processing methods, improves the efficiency of volume reduction processing work, reduces processing costs, and saves labor. The object of the present invention is to provide a cutting device for reducing the volume of objects.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するために、本発明の減容切断装置は、
使用済燃料貯蔵プールの水中に構築したハウジングと、
プール内の貯蔵ラックより取り出して前記ハウジング内
に搬入した廃棄物体を切断加工の進行に合わせて所定の
切断加工位置へ逐次送り込む廃棄物体の移送手段と、廃
棄物体に対向して切断加工位置に設置してプール外に配
置のレーザ発振器との間を光ファイバで相互接続し、さ
らにアシストガス供給源と配管接続したレーザ加工ヘッ
ト、および該レーザ加工ヘッドを廃棄物体と相対的に切
断線に沿って移動する走査駆動部からなる水中レーザ加
工手段と、ハウジング内の底部に収容し、かつ廃棄物体
の切断片、および切断加工により生じた落下ドロスを切
断加工位置の下方で受容する回収キャスクと、前記ハウ
ジングに付設したアシストガスの排ガス回収手段、およ
び水浄化手段とで構成するものとする。
In order to solve the above problems, the volume reduction cutting device of the present invention has the following features:
A housing built underwater in a spent fuel storage pool,
a waste object transfer means for sequentially feeding the waste object taken out from a storage rack in the pool and carried into the housing to a predetermined cutting position as the cutting process progresses; and installed at the cutting position opposite to the waste object. A laser oscillator placed outside the pool is interconnected with an optical fiber, and a laser processing head is connected to an assist gas supply source and piping, and the laser processing head is connected relative to the waste object along the cutting line. an underwater laser processing means consisting of a moving scanning drive unit; a collection cask housed at the bottom of the housing and receiving cut pieces of the waste object and falling dross generated by the cutting process below the cutting process position; It shall consist of an assist gas exhaust gas recovery means and a water purification means attached to the housing.

〔作用〕[Effect]

上記の構成で、使用済燃料プール内で貯蔵ラックより取
り出した放射性廃棄物体は周囲より隔離してプールの水
中に構築したハウジング内に搬入し、さらに廃棄物体の
下端部がレーザ加工ヘッドと対向する所定の切断加工位
置に来るように吊り降ろし、位置決めされる。ここで、
レーザ加工ヘッドに対し光ファイバを通じてプールサイ
ドの床面上に設置のレーザ発振器から出射したレーザビ
ームを導光し、かつガス供給源よりアシストガス(例え
ば空気、不活性ガス)を加圧供給しつつ、レーザ加工ヘ
ッドを廃棄物体の切断線に沿って相対的に移動させる。
With the above configuration, the radioactive waste object taken out from the storage rack in the spent fuel pool is isolated from the surroundings and carried into a housing constructed under water in the pool, and the lower end of the waste object faces the laser processing head. It is lowered and positioned so that it comes to a predetermined cutting position. here,
A laser beam emitted from a laser oscillator installed on the poolside floor is guided to the laser processing head through an optical fiber, and an assist gas (e.g. air, inert gas) is supplied under pressure from a gas supply source. , the laser processing head is moved relatively along the cutting line of the waste object.

これにより、レーザ加エヘッドの先端ノズルより噴出す
るアシストガスがエアカーテンを形成して局部的に周囲
の水を排除し、この部分を通じてレーザ加工ヘッドから
出射したレーザビームが廃棄物体の表面に照射して廃棄
物体を切断線に沿い切断する。なお、アシストガスの介
在によりレーザビームは導光経路の途中で水に吸収され
ることなく、大気中でのレーザ照射と同じ条件で廃棄物
体に照射される。この方法により、水中において高い切
断速度でチャンネルボックス(ジルカロイ製)などの廃
棄物体の切断が可能となる。
As a result, the assist gas ejected from the tip nozzle of the laser processing head forms an air curtain to locally eliminate surrounding water, and the laser beam emitted from the laser processing head irradiates the surface of the waste object through this part. Cut the waste object along the cutting line. Note that due to the presence of assist gas, the laser beam is not absorbed by water during the light guide path, and the waste object is irradiated under the same conditions as laser irradiation in the atmosphere. This method makes it possible to cut waste objects, such as channel boxes (made of Zircaloy), at high cutting speeds underwater.

一方、廃棄物体より切断分離された切断片はハウジング
内の水中を落下してその下方位置に配置した回収キャス
ク内に受容される。また、切断に伴って発生じた切断粉
などの落下ドロスも切断片と同様にキャスクに回収され
る。なお、ハウジング内に吹出したアシストガスの排ガ
スは配管を通じて排ガス回収容器に回収され、ここから
排ガス処理系に送られて適宜処理される。また、切断加
工に伴って発生じた水中の微小な浮遊クラッドなどは、
ハウジングに付設した水浄化手段のフィルタで除去され
る。これにより使用済燃料貯蔵プール内での水汚染、お
よび排ガスによる環境汚染を防止できる。
On the other hand, the cut pieces separated from the waste object fall through the water in the housing and are received in the collection cask disposed below the housing. In addition, falling dross such as cutting powder generated during cutting is also collected in the cask in the same way as the cut pieces. Note that the exhaust gas of the assist gas blown into the housing is collected through piping into an exhaust gas recovery container, and sent from there to an exhaust gas treatment system where it is appropriately treated. In addition, minute floating crud in the water that is generated during the cutting process is
It is removed by the filter of the water purification means attached to the housing. This can prevent water pollution in the spent fuel storage pool and environmental pollution due to exhaust gas.

そして、レーザ加工ヘッドの横移動走査とハウジング内
に吊り下げた廃棄物体の垂直送り込みとを交互に繰り返
して切断加工を行うことにより、廃棄物体の全体が細か
く切断されてその切断片が全てキャスクに回収されるこ
とになる。回収キャスクが切断片で満杯になれば、キャ
スクをハウジングより引出した上で輸送用コンテナに収
容し、使用済燃料貯蔵プールより運び出して所定の廃棄
物の貯蔵所に搬出する。なお、切断加工は横移動走査と
垂直送り込みを同時に行うようにすることもできる。
Then, the cutting process is performed by alternately repeating the horizontal movement scanning of the laser processing head and the vertical feeding of the waste object suspended in the housing, so that the entire waste object is cut into small pieces and all the cut pieces are made into casks. It will be collected. Once the recovery cask is full of cut pieces, the cask is pulled out of the housing, placed in a shipping container, and removed from the spent fuel storage pool and transported to a designated waste storage location. Note that the cutting process can also be performed by performing horizontal movement scanning and vertical feeding at the same time.

しかも、前記の構成では、ハウジング内に装備したレー
ザ加工ヘッドとプールサイドに設置したレーザ発振器と
の間を可撓性のある光ファイバで接続するようにしたの
で、レーザビームの導光経路の距離、場所的な制約を受
けることが殆どなく、かつレーザビームを効率よくレー
ザ加工ヘッドに導くことができる。このため、廃棄物体
に接近が必要な切断装置は加工ヘッドのみとなり、設置
スペース、耐荷重強度に制約のある使用済燃料プール等
での適用が可能となる。また、廃棄物体と相対的にレー
ザ加工ヘッドを走査駆動するようにしたので、廃棄物体
自身の送りとレーザ加工ヘッドの移動走査とを組合わせ
ることにより廃棄物体を輪切り、ないし板片に細断でき
る。また、加工ヘッドは小型、軽量であるのでフレシキ
ブルに加工ヘッドの向きを変えることができ、さらに、
廃棄物体を原子炉建屋の使用済燃料貯蔵プール内にて切
断して減容処理するようにしたので、長尺な廃棄物体を
原形のまま重量キャスクに収納して別建屋のサイトバン
カまで輸送する必要がなく、この面での大幅な経費節減
化が図れる。
Moreover, in the above configuration, since the laser processing head installed inside the housing and the laser oscillator installed on the poolside are connected by a flexible optical fiber, the distance of the light guide path of the laser beam is , there are almost no restrictions on location, and the laser beam can be efficiently guided to the laser processing head. Therefore, the only cutting device that needs to get close to the waste object is the processing head, making it possible to apply it to spent fuel pools, etc., where installation space and load-bearing strength are limited. In addition, since the laser processing head is scanned and driven relative to the waste object, the waste object can be shredded into rings or plates by combining the feed of the waste object itself and the movement and scanning of the laser processing head. . In addition, the processing head is small and lightweight, so the direction of the processing head can be changed flexibly.
Since waste objects are cut and reduced in volume in the spent fuel storage pool of the reactor building, long waste objects are stored in heavy casks in their original form and transported to the site bunker in a separate building. There is no need for this, and significant cost savings can be achieved in this aspect.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は本発明による減容切断装置全体の構成概要図で
あり、図において、■は原子炉建屋内に設備された使用
済燃料貯蔵プール、2はプール内に据付けた使用済燃料
集合体3の保管ラックであり、この使用済燃料貯蔵プー
ル内の一角に本発明による減容切断装置が設置されてい
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of the overall configuration of the volume reduction cutting device according to the present invention. 3, and a volume reduction cutting device according to the present invention is installed in one corner of this spent fuel storage pool.

また、減容切断装置は大別して使用済燃料貯蔵プール1
の水中に構築したハウジング4と、前記保管ラック2よ
り取り出したチャンネルボックス8をハウジング4内に
搬入して所定の切断加工位置に送り込む移送機5と、ハ
ウジング4内に組み込んだレーザ加工ヘッド6を含む水
中レーザ加工系と、ハウジング4の底部に設置した切断
片の回収キャスク7とで構成されている。
In addition, the volume reduction cutting device can be roughly divided into spent fuel storage pool 1
A housing 4 constructed in water, a transfer machine 5 that transports the channel box 8 taken out from the storage rack 2 into the housing 4 and sends it to a predetermined cutting position, and a laser processing head 6 built into the housing 4. It consists of an underwater laser processing system including an underwater laser processing system, and a cut piece collection cask 7 installed at the bottom of the housing 4.

ここで、ハウジング4は切断対象物である放射性廃棄物
体としてのチャンネルボックス8を収納する上部の縦長
なチャンネル状容器4aと、レーザ加工ヘッド6を組み
込んだ中間容器4bと、回収キャスク7を収容した下部
容器4cからなり、かつチャンネル状容器4aにはチャ
ンネルボックス8の保持ガイド4dが、また下部容器4
cには中間容器4bとの間を閉塞するシャッタ4e、お
よび回収キャスク7の搬入、搬出用界4fを備えている
Here, the housing 4 houses an upper vertically elongated channel-shaped container 4a for storing a channel box 8 as a radioactive waste object to be cut, an intermediate container 4b incorporating a laser processing head 6, and a recovery cask 7. The channel-shaped container 4a has a holding guide 4d for the channel box 8, and the lower container 4 has a holding guide 4d for the channel box 8.
c is provided with a shutter 4e that closes the gap with the intermediate container 4b, and a field 4f for loading and unloading the recovery cask 7.

また、移送機5は移送機本体より下方に繰り出したサポ
ートワイヤ5aの先端にグリッパ5b、およびグリッパ
5bの回転駆動部5cを備えたもので、プール1の上方
に敷設したレール5dに沿って走行する。
The transfer machine 5 is equipped with a gripper 5b at the tip of a support wire 5a extending downward from the main body of the transfer machine, and a rotation drive section 5c of the gripper 5b, and runs along a rail 5d laid above the pool 1. do.

一方、レーザ加工ヘッド6はハウジング4内の周域に2
基ないし4基並べて例えば振子式の走査駆動部9に連結
されており、さらにプールサイドに設置したレーザ発振
器10.アシストガス供給源11との間でそれぞれ光フ
ァイバ12.ガス配管13を介して相互接続されている
。また、レーザ加工ヘッド6の詳細構造は第2図に示す
ごとくであり、プローブケース6aの内部にはコリメー
タレンズ6b集光レンズ6c、保護ガラス6dを内蔵し
、かつアシストガス配管13は保護ガラス6dの前方に
接続されており、さらにケース6aの先端には小径穴を
穿孔してここにノズルチップ6eを備えている。なお、
レーザビームとしては、光フアイバ内の光伝送効率の良
好なYAGレーザが好適である。
On the other hand, the laser processing head 6 has two
One to four units are connected to a pendulum-type scanning drive unit 9, for example, and a laser oscillator 10 installed at the poolside. An optical fiber 12. is connected to the assist gas supply source 11, respectively. They are interconnected via gas piping 13. Further, the detailed structure of the laser processing head 6 is as shown in FIG. 2. A collimator lens 6b, a condensing lens 6c, and a protective glass 6d are built into the inside of the probe case 6a, and the assist gas pipe 13 is connected to the protective glass 6d. Further, a small diameter hole is bored at the tip of the case 6a, and a nozzle tip 6e is provided therein. In addition,
As the laser beam, a YAG laser having good optical transmission efficiency within an optical fiber is suitable.

また、第1図に戻り、14はハウジング4の頂部とプー
ルサイドに設置したアシストガスの排ガス回収容器との
間がガス配管I5で接続されており、ハウジング4の下
部容器4cには循環ポンプ、フィルタで構成して水浄化
装置16が付設されている。
Returning to FIG. 1, the top of the housing 4 and an exhaust gas collection container for assist gas installed on the pool side are connected by a gas pipe I5, and the lower container 4c of the housing 4 is connected to a circulation pump, A water purification device 16 consisting of a filter is attached.

なお、■7は回収キャスク6をハウジング4に対して搬
出、搬入するための駆動シリンダ、18は運転制御部で
ある。
Note that 7 is a drive cylinder for carrying the collection cask 6 into and out of the housing 4, and 18 is an operation control section.

次に前記構成の動作について説明する。まず、第1図で
使用済燃料貯蔵プール1のランク2に保管されている使
用済燃料集合体3を、第3図で示すように燃料体とチャ
ンネルボックス8とに分離した上で、チャンネルボック
ス8を移送機5により吊り上げてハウジング4に搬入し
、さらにこの下端部が所定の切断加工位置に来るように
吊り降ろしで保持ガイド4dで保持する。次にプールサ
イドに設置のレーザ発振器10.アシストガス供給源1
1に動作指令を与え、レーザ発振器から出射したレーザ
ビーム、アシストガスを光ファイバ12.ガス配管13
を通じてレーザ加工ヘッド6に導くとともに、走査駆動
部9の動作でレーザ加工ヘッド6をチャンネルボックス
8の表面に沿って左右方向にスイング移動させる。
Next, the operation of the above configuration will be explained. First, the spent fuel assembly 3 stored in rank 2 of the spent fuel storage pool 1 in FIG. 1 is separated into a fuel assembly and a channel box 8 as shown in FIG. 8 is lifted up by the transfer device 5 and carried into the housing 4, and then lowered and held by the holding guide 4d so that the lower end thereof is at a predetermined cutting position. Next, a laser oscillator 10 installed on the pool side. Assist gas supply source 1
1, and the laser beam and assist gas emitted from the laser oscillator are transferred to the optical fiber 12. Gas piping 13
At the same time, the laser processing head 6 is guided to the laser processing head 6 through the channel box 8, and the laser processing head 6 is swing-moved in the left-right direction along the surface of the channel box 8 by the operation of the scanning drive section 9.

ここで、第2図のようにケース6a内に吹出したアシス
トガス (空気3ないし窒素ガスなどの不活性ガス)が
ノズルチップ6eより前方に噴出してここにエアカーテ
ンを形成し、この部分の水を排除する。一方、光ファイ
バ12を通して導光されたレーザビームはコリメータレ
ンズ6b、集光レーザ6cを透過した後に、アシストガ
スの雰囲気中を通って殆ど減衰することな(チャンネル
ボックス8の表面に照射される。この場合にノズルチン
プロeに開口した穴径は光ファイバ12のコア径より一
回り大きく、例えば光ファイバのコア径が0.61nm
であれば穴径を0.8〜1.3 mm程度に選定し、か
つアシストガスのガス圧は周囲の水を排除するために少
なくとも3〜4kg/crA以上が良い。さらにノズル
チップ6eとチャンネルボックス8の表面との間の距離
はできるだけ狭く、0.5〜1.5 an程度に設定す
るのが良い。なお、レーザ加工ヘッド6とチャンネルボ
ックス8との間の間隔を常に一定に保持するために、例
えばレーザ加工ヘッド側に接触式センサを備えておく。
Here, as shown in Fig. 2, the assist gas (air 3 or inert gas such as nitrogen gas) blown into the case 6a is blown out forward from the nozzle tip 6e and forms an air curtain here. Eliminate water. On the other hand, the laser beam guided through the optical fiber 12 passes through the collimator lens 6b and the condensing laser 6c, and then passes through the assist gas atmosphere and is irradiated onto the surface of the channel box 8 without attenuating much. In this case, the diameter of the hole opened in the nozzle tip e is one size larger than the core diameter of the optical fiber 12, for example, if the core diameter of the optical fiber is 0.61 nm.
In this case, the hole diameter should be selected to be about 0.8 to 1.3 mm, and the gas pressure of the assist gas should be at least 3 to 4 kg/crA to exclude surrounding water. Furthermore, the distance between the nozzle tip 6e and the surface of the channel box 8 is preferably set to be as narrow as possible, at about 0.5 to 1.5 an. Note that, in order to always maintain a constant distance between the laser processing head 6 and the channel box 8, a contact type sensor is provided on the laser processing head side, for example.

このようにレーザ加工ヘッド6からチャンネルボックス
8の表面にレーザビームを照射しつつ、同時にレーザ加
工ヘッド6をチャンネルボックス8と相対的に左右方向
へ移動走査することにより、チャンネルボックス8は第
3図に示した切断線Pに沿って輪切り切断される。そし
て切断された切断片8aはハウジング4内で水中を落下
し、その下方に待機位置している回収キャスク7に受容
される。同時に切断加工で生じた切断粉などの落下ドロ
スも回収キャスク7に回収されることになる。
In this way, by irradiating the laser beam from the laser processing head 6 onto the surface of the channel box 8 and simultaneously moving and scanning the laser processing head 6 in the left and right direction relative to the channel box 8, the channel box 8 is formed as shown in FIG. It is cut into rounds along the cutting line P shown in . Then, the cut pieces 8a fall through the water within the housing 4, and are received by the collection cask 7 that is waiting there below. At the same time, falling dross such as cutting powder generated during the cutting process is also collected in the collection cask 7.

なお、回収キャスクは廃棄物の細断片を収納する収納容
器と取り外しができる遮へい体から構成され、廃棄物を
貯蔵庫に搬入後、収納容器のみを取り出し、保管するこ
とにより、遮へい体は再利用でき、容器に係わる費用も
軽減される。一方、アシストガスの排ガスは第1図に示
したハウジング4の内部を上昇し、その頂部よりガス配
管15を通じて排ガス回収容器14にて回収される。ま
た、ハウジング内の水中に生じた微小な浮遊クラッドな
どは水浄化装置16のフィルタで除去される。これによ
り前記した排ガス、浮遊クラッドなどがハウジング4よ
り周囲に拡散することはない。
The collection cask consists of a storage container that stores small pieces of waste and a removable shield. After the waste is delivered to the storage facility, only the storage container can be taken out and stored, and the shield can be reused. , the costs associated with containers are also reduced. On the other hand, the exhaust gas of the assist gas rises inside the housing 4 shown in FIG. 1, and is collected from the top of the housing 4 through the gas pipe 15 in the exhaust gas recovery container 14. Further, minute floating crud generated in the water inside the housing is removed by a filter of the water purification device 16. This prevents the above-mentioned exhaust gas, floating crud, etc. from diffusing from the housing 4 to the surroundings.

そして、前記の切断加工によりチャンネルボックス8の
下端部が切断されると、続いて移送機5の操作によりチ
ャンネルボックス8を下降して下端部を再び切断加工位
置まで送り込み、ここで再度レーザ切断加工を行う。こ
のように移送機5によるチャンネルボックス8の送りと
レーザ切断を交互に繰り返し行うことで、チャンネルボ
ックス8が全長に亙って細かく細断され、その切断片8
aが全てキャスク7に回収される。なお、回収キャスク
7が切断片8aで満杯になれば、ハウジング4における
下部容器4cのシャッタ4eを閉じた後に側方の扉4f
を開いて回収キャスク7を外部に引出し、さらに図示さ
れてない輸送用コンテナに収容した上で所定の廃棄物保
管場所へ搬出される。
When the lower end of the channel box 8 is cut by the above-mentioned cutting process, the channel box 8 is lowered by operating the transfer device 5 and the lower end is sent to the cutting position again, where the laser cutting process is performed again. I do. In this way, by alternately repeating the feeding of the channel box 8 by the transfer device 5 and the laser cutting, the channel box 8 is finely chopped over its entire length, and the cut pieces 8
a is all collected into cask 7. Note that when the collection cask 7 is full of cut pieces 8a, after closing the shutter 4e of the lower container 4c in the housing 4, the side door 4f is closed.
The cask 7 is opened, the collection cask 7 is pulled out, and the cask 7 is placed in a shipping container (not shown) and then transported to a predetermined waste storage location.

次に第4図(a)〜(C)により、チャンネルボックス
8を細断する具体的な切断方法を説明する。まず、(a
)図は対角上に並ぶ2基のレーザ加工ヘッド6を用いて
チャンネルボックス8を輪切りする方法を示すもので、
図示の位置でレーザ加工ヘッド6を横方向に移動走査し
てチャンネルボックス8の2辺を切断した後に、第1図
に示したグリッパ回転駆動部5cの操作でチャンネルボ
ックス8を90度回転し、この位置で再度レーザ加工ヘ
ッド6を横方向に走査して残りの2辺を切断して輪切り
する。
Next, a specific cutting method for cutting the channel box 8 into pieces will be explained with reference to FIGS. 4(a) to 4(C). First, (a
) The figure shows a method of cutting the channel box 8 into rounds using two diagonally arranged laser processing heads 6.
After cutting the two sides of the channel box 8 by moving and scanning the laser processing head 6 in the horizontal direction at the illustrated position, the channel box 8 is rotated 90 degrees by operating the gripper rotation drive unit 5c shown in FIG. At this position, the laser processing head 6 is again scanned in the horizontal direction to cut the remaining two sides and cut into rings.

これに対してい)図はチャンネルボックス8の周囲に4
基のレーザ加工ヘッド6を配備したものであり、図示位
置で4基のレーザ加工ヘッド6を連動して横方向に移動
走査することにより、1回の走査で切断片8aが輪切り
される。この方式により(a)図の方式と比べて切断処
理時間が半分で済む。
On the other hand, the figure shows 4 channels around channel box 8.
By moving and scanning the four laser processing heads 6 in the horizontal direction in conjunction with each other at the positions shown, the cut piece 8a is sliced into rounds in one scan. With this method, the cutting processing time can be cut in half compared to the method shown in FIG.

方、(C)図は(b)図と同様に4基のレーザ加工ヘッ
ド6を装備し、かつ各レーザ加工ヘッド6の左右方向へ
の移動走査と、チャンネルボックス8の下降送りとを組
合わせて図示点線で示すジグザグな軌跡に沿ってチャン
ネルボックス8を連続的に切断するようにしたものであ
る。この切断方式によれば、切断片8aが4枚の板片と
して切断されることになり、前記した輪切り方式と比べ
て減容率を大幅に高めることが可能となる。
On the other hand, Figure (C) is equipped with four laser processing heads 6 as in Figure (B), and combines the movement scanning of each laser processing head 6 in the left and right direction with the downward feeding of the channel box 8. The channel box 8 is continuously cut along a zigzag trajectory shown by dotted lines in the figure. According to this cutting method, the cut piece 8a is cut into four plate pieces, making it possible to significantly increase the volume reduction rate compared to the above-described round cutting method.

また、燃料集合体のチャンネルボックス(長さ4200
mm、幅140mm、厚さ2〜3nII11のジルカロ
イ製)について、発明者らが前記方法により水中でレー
ザ切断した実験結果によれば、従来実施されていた溶極
ウォータージェット切断法、プラズマ切断法などと比べ
て、電気分解による誘爆ガスの発生もなく、かつ切断加
工の切満幅が極端に狭くなるので加工に伴うドロスの発
生量も少なく、しかも出力80WのYAGレーザを使用
した場合に毎分2.5m(板厚3肛)〜3.5m(板厚
2閣)もの高い切断速度で切断できることが確認されて
いる。
In addition, the channel box of the fuel assembly (length 4200 mm)
According to the experimental results of the inventors' underwater laser cutting of Zircaloy with a diameter of 140 mm, a width of 140 mm, and a thickness of 2 to 3 nII11, it was found that the conventional methods such as molten electrode water jet cutting, plasma cutting, etc. Compared to this, there is no generation of explosive gas due to electrolysis, and the cut width of the cutting process is extremely narrow, so the amount of dross generated during processing is small, and moreover, when using a YAG laser with an output of 80W, It has been confirmed that cutting can be performed at a high cutting speed of 2.5 m (3 mm thick) to 3.5 m (2 mm thick).

なお、図示例ではチャンネルボックスの減容切断につい
て述べたが、制御棒などの各種廃棄物体についても同し
装置を用いて細断できることは勿論である。
In the illustrated example, the volume reduction cutting of a channel box has been described, but it goes without saying that various waste objects such as control rods can also be shredded using the same apparatus.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明による放射性廃棄物体の減容切断装置は以上説明
したように構成されているので、次記の効果を奏する。
Since the volume reduction cutting device for radioactive waste objects according to the present invention is constructed as described above, it achieves the following effects.

(1)原子炉で発生じた使用済燃料集合体のチャンネル
ボックス、制御棒などの放射性廃棄物体を、原子炉建屋
内の使用済燃料貯蔵プール内で細断して減容処理するよ
うにしたので、従来方式のように原子炉建屋から別建屋
のサイトバンカへ移管してから減容処理する方式と比べ
て、廃棄物体を原形のまま輸送するに要する設備2手間
1時間を省略して経費の大幅な節減化、並びに省力化が
図れる。
(1) Radioactive waste objects such as channel boxes and control rods of spent fuel assemblies generated in nuclear reactors are reduced in volume by being shredded in the spent fuel storage pool inside the reactor building. Therefore, compared to the conventional method, which transfers the waste from the reactor building to the site bunker in a separate building and then processes it for volume reduction, this method saves money by eliminating two hours of equipment and labor required to transport the waste in its original form. It is possible to achieve a significant reduction in costs and labor savings.

(2)廃棄物体の切断法にアシストガスを供給して行う
水中でのレーザ切断方法を採用したことより、従来の各
種切断法と比べて切断速度が速くて作業能率が向上でき
る他、誘爆ガスの発生もなく、かつ切断加工に伴う切断
粉なとのドロス発生量も極端に減少するので、水汚染が
極めて小さくなり、切断加工に伴う副次的生成物を簡単
に処理でき、フィルタ等の交換など少なくできる。
(2) By adopting an underwater laser cutting method that supplies assist gas to waste objects, the cutting speed is faster and work efficiency is improved compared to various conventional cutting methods. Also, the amount of cutting powder and dross generated during the cutting process is extremely reduced, so water pollution is extremely small, by-products from the cutting process can be easily disposed of, and filters, etc. Replacement can be reduced.

(3)機械式切断法と異なり、刃先の損耗等がないため
、その交換に要する時間や被爆をなくすことができ、保
守に係わる時間も少なくできる。
(3) Unlike mechanical cutting methods, there is no wear and tear on the cutting edge, so the time required to replace it and exposure to radiation can be eliminated, and the time involved in maintenance can also be reduced.

(4)また、特にレーザ加工ヘッドとプールサイドの床
面上に設置したレーザ発振器との間を光ファイバを介し
て相互接続したことにより、レーザ発振器の設置場所、
距離、プールの水深などの制約を殆ど受けることなく、
レーザビームをレーザ加工ヘッドに導光でき、狭い場所
でも切断装置の設置が可能となる。
(4) In addition, by interconnecting the laser processing head and the laser oscillator installed on the poolside floor surface via optical fiber, the installation location of the laser oscillator
With almost no restrictions such as distance or pool depth,
The laser beam can be guided to the laser processing head, making it possible to install the cutting device even in narrow spaces.

(5)レーザ加工ヘッドを走査駆動部により廃棄物体と
相対的に移動させるようにしたので、廃棄物体自身の送
り込みと組合わせて廃棄物体を輪切り。
(5) Since the laser processing head is moved relative to the waste object by the scanning drive unit, the waste object can be cut into rounds by combining this with the feeding of the waste object itself.

ないし板片に細断して廃棄物体の減容率を大幅に高める
ことができる。
The volume reduction rate of the waste object can be greatly increased by cutting it into pieces.

(6)ハウジング内の底部に回収キャスクを配備してこ
こに上方より落下して来た廃棄物体の切断片を直接受容
するようにしたので、切断片の回収1般出が容易となる
(6) Since the collection cask is disposed at the bottom of the housing to directly receive the cut pieces of waste objects falling from above, it is easy to collect the cut pieces.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明実施例による減容切断装置全体の構成概
要図、第2図は第1図におけるレーザ加工ヘッドの詳細
構造を表した断面図、第3図は燃料集合体のチャンネル
ボックスを対象とした廃棄物体の切断加工の原理図、第
4図(a)、 (b)、 (C)はそれぞれ廃棄物体の
具体的な切断方法の動作説明図である。図において、
Fig. 1 is a schematic diagram of the overall configuration of the volume reduction cutting device according to the embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing the detailed structure of the laser processing head in Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram showing the channel box of the fuel assembly. 4(a), (b), and (C) are diagrams illustrating the principle of cutting the target waste object, and are explanatory diagrams of the specific cutting method of the waste object, respectively. In the figure,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)原子炉の放射性廃棄物体を細断して回収するための
減容切断装置であって、使用済み燃料貯蔵プールの水中
に構築したハウジングと、プール内の貯蔵ラックより取
り出して前記ハウジング内に搬入した廃棄物体を切断加
工の進行に合わせて所定の切断加工位置へ逐次送り込む
廃棄物体の移送手段と、廃棄物体に対向して切断加工位
置に設置してプール外に配置のレーザ発振器との間を光
ファイバで相互接続し、さらにアシストガス供給源と配
管接続したレーザ加工ヘッド、および該レーザ加工ヘッ
ドを廃棄物体と相対的に切断線に沿って移動する走査駆
動部からなる水中レーザ加工手段と、ハウジング内の底
部に収容し、かつ廃棄物体の切断片、および切断加工に
より生じた落下ドロスを切断加工位置の下方で受容する
回収キャスクと、前記ハウジングに付設したアシストガ
スの排ガス回収手段、および水浄化手段とで構成したこ
とを特徴とする放射性廃棄物体の減容切断装置。 2)請求項1記載の装置において、ハウジングは回収キ
ャスクを収容する下部容器を有し、該下部容器の上部に
はシャッタを備え、下部側面には搬出用扉を備えたこと
を特徴とする放射性廃棄物体の減容切断装置。
[Claims] 1) A volume reduction cutting device for shredding and recovering radioactive waste from a nuclear reactor, which comprises a housing built underwater in a spent fuel storage pool and a storage rack in the pool. a waste object transfer means for sequentially sending the waste object taken out and carried into the housing to a predetermined cutting position as the cutting process progresses; and a waste object transfer means installed at the cutting position facing the waste object and placed outside the pool. A laser processing head interconnected with a laser oscillator by an optical fiber and further connected by piping to an assist gas supply source, and a scanning drive unit that moves the laser processing head along a cutting line relative to the waste object. a collection cask that is housed at the bottom of the housing and receives cut pieces of waste objects and falling dross generated by the cutting process below the cutting position; and an assist gas attached to the housing. 1. A volume reduction cutting device for radioactive waste objects, comprising: an exhaust gas recovery means; and a water purification means. 2) The apparatus according to claim 1, wherein the housing has a lower container for accommodating the collection cask, and the lower container is equipped with a shutter at the upper part and an ejection door at the lower side surface. Volume reduction cutting device for waste objects.
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