JPH055319B2 - - Google Patents
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- JPH055319B2 JPH055319B2 JP60035736A JP3573685A JPH055319B2 JP H055319 B2 JPH055319 B2 JP H055319B2 JP 60035736 A JP60035736 A JP 60035736A JP 3573685 A JP3573685 A JP 3573685A JP H055319 B2 JPH055319 B2 JP H055319B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は使用済核燃料要素の破壊方法に関する
ものである。
ものである。
原子力発電所から運搬されてきた使用済の核燃
料要素（以下、燃料要素と称す）は貯蔵池内で数
ケ月間貯蔵され、燃料要素中の放射能が減衰して
から処理される。代表的な再所処理プラントの工
程では、貯蔵後に燃料要素を構成する被覆管を燃
料から除去する必要がある。この工程の従来例と
してマグノツクス被覆の天然ウラン燃料では、水
中で機械的に除去される。また、ステンレス鋼や
ジルカロイ被覆の軽水炉用酸化物燃料の場合は、
被覆を除去しないで燃料要素あるいは燃料集合体
のまま機械的なせん断機で数cmの小片に切断し、
溶解槽のバスケツト中に溶かし込み、次の溶解工
程で酸化物燃料だけを溶解し、バスケツト中に残
つた被覆管を固体廃棄物として除去する、所謂チ
ヨツプリーチ法が採用されている（原子力ハンド
ブツク、浅田忠一他著、20章）。この工程による
被覆管は固体廃棄物として得られるので、貯蔵処
理を行なう必要がある。貯蔵の際には被覆管の容
積を減少させることが重要になるが、それには機
械的なプレス法が考えられている。
料要素（以下、燃料要素と称す）は貯蔵池内で数
ケ月間貯蔵され、燃料要素中の放射能が減衰して
から処理される。代表的な再所処理プラントの工
程では、貯蔵後に燃料要素を構成する被覆管を燃
料から除去する必要がある。この工程の従来例と
してマグノツクス被覆の天然ウラン燃料では、水
中で機械的に除去される。また、ステンレス鋼や
ジルカロイ被覆の軽水炉用酸化物燃料の場合は、
被覆を除去しないで燃料要素あるいは燃料集合体
のまま機械的なせん断機で数cmの小片に切断し、
溶解槽のバスケツト中に溶かし込み、次の溶解工
程で酸化物燃料だけを溶解し、バスケツト中に残
つた被覆管を固体廃棄物として除去する、所謂チ
ヨツプリーチ法が採用されている（原子力ハンド
ブツク、浅田忠一他著、20章）。この工程による
被覆管は固体廃棄物として得られるので、貯蔵処
理を行なう必要がある。貯蔵の際には被覆管の容
積を減少させることが重要になるが、それには機
械的なプレス法が考えられている。
これら燃料の再処理工程のうち、被覆管の除去
および貯蔵に関する従来と方法には次のような問
題点がある。燃料要素あるいは燃料集合体のまま
機械的に切断するので、高い強度を持つたせん断
機の設計・開発が必要である。被切断物がセラミ
ツクスおよび一部に二酸化ジルコニウムを含むも
のから構成されているので、せん断機の刃および
その付属物の消耗が速い。せん断機には可動部が
多いので保守点検作業が必要であり、切断セル内
でのせん断装置の保守点検作業に多くの費用と時
間とが要求される。燃料から除去された被覆管材
を貯蔵する場合の容積が大きい。
および貯蔵に関する従来と方法には次のような問
題点がある。燃料要素あるいは燃料集合体のまま
機械的に切断するので、高い強度を持つたせん断
機の設計・開発が必要である。被切断物がセラミ
ツクスおよび一部に二酸化ジルコニウムを含むも
のから構成されているので、せん断機の刃および
その付属物の消耗が速い。せん断機には可動部が
多いので保守点検作業が必要であり、切断セル内
でのせん断装置の保守点検作業に多くの費用と時
間とが要求される。燃料から除去された被覆管材
を貯蔵する場合の容積が大きい。
これらの問題点に対処するものとして、特開昭
56−151395号公報に示されているように使用済燃
料棒を水素雰囲気中で脆化させるものがある。こ
れは燃料棒を300から400℃にして水素を添加す
る。水素を添加した燃料棒をスタンプミルまたは
衝撃機内に入れる。このようにして燃料棒を脆
化・破砕するので従来の方法の問題点は大部分解
決されたが、高温で水素を添加するので高度な安
全対策が必要であり、また水素を添加した材料は
結晶粒内を破壊させるので、脆くなるが大きなエ
ネルギーが必要であつた。
56−151395号公報に示されているように使用済燃
料棒を水素雰囲気中で脆化させるものがある。こ
れは燃料棒を300から400℃にして水素を添加す
る。水素を添加した燃料棒をスタンプミルまたは
衝撃機内に入れる。このようにして燃料棒を脆
化・破砕するので従来の方法の問題点は大部分解
決されたが、高温で水素を添加するので高度な安
全対策が必要であり、また水素を添加した材料は
結晶粒内を破壊させるので、脆くなるが大きなエ
ネルギーが必要であつた。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
被覆管を燃料から容易に除去することを可能とし
た使用済核燃料要素の破壊方法を提供することを
目的とするものである 〔発明の概要〕 すなわち本発明はジルコニウム合金よりなる被
覆管内に燃料ペレツトが密封された使用済核燃料
要素を前記被覆管の構成材の結晶粒界が脆化する
雰囲気中に曝露して破壊する使用済核燃料要素の
破壊方法において、前記被覆管の構成材の脆化雰
囲気がヨウ素をアルコールに溶かした混合溶液で
あることを特徴とするものであり、これによつて
燃料要素は被覆管の構成材の結晶粒界が脆化する
雰囲気中に曝露して破壊されるようになる。
被覆管を燃料から容易に除去することを可能とし
た使用済核燃料要素の破壊方法を提供することを
目的とするものである 〔発明の概要〕 すなわち本発明はジルコニウム合金よりなる被
覆管内に燃料ペレツトが密封された使用済核燃料
要素を前記被覆管の構成材の結晶粒界が脆化する
雰囲気中に曝露して破壊する使用済核燃料要素の
破壊方法において、前記被覆管の構成材の脆化雰
囲気がヨウ素をアルコールに溶かした混合溶液で
あることを特徴とするものであり、これによつて
燃料要素は被覆管の構成材の結晶粒界が脆化する
雰囲気中に曝露して破壊されるようになる。
発明者等はどのようにすれば被覆管を燃料から
容易に除去できるかを検討した。ジルコニウム合
金よりなる被覆管を有する使用済燃料要素をある
特定の溶液例えばヨウ素を溶かしたアルコール液
中に浸漬して検討したところ、室温で浸漬するだ
けで小さな力（手の力程度）で容易に割れを生じ
るのが確かめられた。これは被覆管の構成材の結
晶粒界が脆化するためであることが判つた。そこ
で本発明では核燃料要素を被覆管の構成材の結晶
粒界が脆化する雰囲気中に曝露して破壊するよう
にした。このようにすることにより被覆管を燃料
から容易に除去することを可能とした使用済核燃
料要素の破壊方法を得ることの可能としたもので
ある。
容易に除去できるかを検討した。ジルコニウム合
金よりなる被覆管を有する使用済燃料要素をある
特定の溶液例えばヨウ素を溶かしたアルコール液
中に浸漬して検討したところ、室温で浸漬するだ
けで小さな力（手の力程度）で容易に割れを生じ
るのが確かめられた。これは被覆管の構成材の結
晶粒界が脆化するためであることが判つた。そこ
で本発明では核燃料要素を被覆管の構成材の結晶
粒界が脆化する雰囲気中に曝露して破壊するよう
にした。このようにすることにより被覆管を燃料
から容易に除去することを可能とした使用済核燃
料要素の破壊方法を得ることの可能としたもので
ある。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明
する。第１図および第２図には本発明の一実施例
が示されている。使用済核燃料要素１を貯蔵工程
２の貯蔵池で一定時間貯蔵（冷却）してから前処
理工程３で使用済の燃料要素１を破壊するが、本
実施例では燃料要素１を被覆管１ａの構成材の結
晶粒界が脆化する雰囲気中に曝露するようにし
た。このようにすることにより燃料要素１は被覆
管１ａの構成材に結晶粒界が脆化する雰囲気中に
曝露して破壊されるようになつて、被覆管１ａの
破壊が容易となり、被覆管１ａを燃料から容易に
除去することを可能とした使用済核燃料要素の破
壊方法を得ることができる。
する。第１図および第２図には本発明の一実施例
が示されている。使用済核燃料要素１を貯蔵工程
２の貯蔵池で一定時間貯蔵（冷却）してから前処
理工程３で使用済の燃料要素１を破壊するが、本
実施例では燃料要素１を被覆管１ａの構成材の結
晶粒界が脆化する雰囲気中に曝露するようにし
た。このようにすることにより燃料要素１は被覆
管１ａの構成材に結晶粒界が脆化する雰囲気中に
曝露して破壊されるようになつて、被覆管１ａの
破壊が容易となり、被覆管１ａを燃料から容易に
除去することを可能とした使用済核燃料要素の破
壊方法を得ることができる。
すなわち使用済みの軽水炉燃料である燃料要素
１を運搬容器から取り出し、約半年間貯蔵池中で
貯蔵冷却（貯蔵工程２）し、燃料要素１中の放射
能の減衰を待つ。貯蔵工程２の後に燃料要素１を
前処理工程３で破壊し、破壊後は破壊した被覆管
の処理、使用済燃料の再処理のために廃棄物処理
４、溶解５、分離６、精製７等の各工程を行なう
が、、上述の前処理工程３の燃料集合体２０の破
壊を以下に述べる化学的な処理によつて破壊し
た。
１を運搬容器から取り出し、約半年間貯蔵池中で
貯蔵冷却（貯蔵工程２）し、燃料要素１中の放射
能の減衰を待つ。貯蔵工程２の後に燃料要素１を
前処理工程３で破壊し、破壊後は破壊した被覆管
の処理、使用済燃料の再処理のために廃棄物処理
４、溶解５、分離６、精製７等の各工程を行なう
が、、上述の前処理工程３の燃料集合体２０の破
壊を以下に述べる化学的な処理によつて破壊し
た。
すなわち貯蔵池から燃料要素１を取り出し、前
処理用のセル８内に搬入する。セル８内で燃料要
素は１はヨウ素１％（重量比）を溶かしたメチル
アルコール溶液９を満たしたステンレス鋼製の容
器１０中に室温で浸漬される。約150時間の浸漬
（室温中）を終えると、被覆管１ａの構成材であ
るジルコニウム合金の結晶粒界がヨウ素を溶かし
たアルコール溶液９によつて脆化する。この浸漬
の終えた燃料集合体２０を加振機１１の付いた格
子状板１２上に置き、加振機１１で振動力を加え
ると脆化した燃料要素１は自重によつて被覆管１
ａが破壊し、粉末状ジルコニウム合金１ｂとなつ
て燃料ペレツト１３と共に格子状板１２の下部の
容器１４内に落下し、堆積する。この場合にジル
コニウム合金以外の金属から構成された被覆管以
外の部材１５は脆化しないので、破壊することな
く格子状板１２上に残る。
処理用のセル８内に搬入する。セル８内で燃料要
素は１はヨウ素１％（重量比）を溶かしたメチル
アルコール溶液９を満たしたステンレス鋼製の容
器１０中に室温で浸漬される。約150時間の浸漬
（室温中）を終えると、被覆管１ａの構成材であ
るジルコニウム合金の結晶粒界がヨウ素を溶かし
たアルコール溶液９によつて脆化する。この浸漬
の終えた燃料集合体２０を加振機１１の付いた格
子状板１２上に置き、加振機１１で振動力を加え
ると脆化した燃料要素１は自重によつて被覆管１
ａが破壊し、粉末状ジルコニウム合金１ｂとなつ
て燃料ペレツト１３と共に格子状板１２の下部の
容器１４内に落下し、堆積する。この場合にジル
コニウム合金以外の金属から構成された被覆管以
外の部材１５は脆化しないので、破壊することな
く格子状板１２上に残る。
このようにして被覆管１ａの構成材であるジル
コニウム合金は粉末状ジルコニウム合金１ｂにな
り、燃料ペレツト１３との混合状態として得られ
る。このようにして得られた燃料ペレツト１３お
よび粉末状ジルコニウム合金１ｂを次の溶解セル
に送り、酸化物燃料ペレツト１３を溶解し（溶解
工程５）、残つた粉末状ジルコニウム合金１ｂを
固定物廃棄物として処理する（廃棄物処理工程
４）以下の処理（分離６、精製７の工程）は、所
謂ピユレツクス法の工程に従つて使用済燃料の再
処理を進める。
コニウム合金は粉末状ジルコニウム合金１ｂにな
り、燃料ペレツト１３との混合状態として得られ
る。このようにして得られた燃料ペレツト１３お
よび粉末状ジルコニウム合金１ｂを次の溶解セル
に送り、酸化物燃料ペレツト１３を溶解し（溶解
工程５）、残つた粉末状ジルコニウム合金１ｂを
固定物廃棄物として処理する（廃棄物処理工程
４）以下の処理（分離６、精製７の工程）は、所
謂ピユレツクス法の工程に従つて使用済燃料の再
処理を進める。
このように本実施例によればヨウ素・アルコー
ル溶液を使用し室温で、かつ大気圧中で脆化処理
が可能なので、水素雰囲気中での脆化処理のよう
に高度な安全対策技術を必要としない。またジル
コニウム合金の結晶粒界を脆化して破壊するよう
にしたので、水素を添加してジルコニウム合金の
結晶粒内を破壊させるのと異なつて大きなエネル
ギーを必要とせず、十分低い荷重で破砕すること
ができる。従つて被覆管の破壊が容易となつて、
その除去が容易となる。また被覆管を構成するジ
ルコニウム合金だけが選択的に破砕され、燃料中
に他の金属が混入しないので、以後の処理工程が
容易になるのみならず、被覆管が粉末状に破砕さ
れるので、固体廃棄物容積を約2/3程度に減少さ
せることができるようになる。
ル溶液を使用し室温で、かつ大気圧中で脆化処理
が可能なので、水素雰囲気中での脆化処理のよう
に高度な安全対策技術を必要としない。またジル
コニウム合金の結晶粒界を脆化して破壊するよう
にしたので、水素を添加してジルコニウム合金の
結晶粒内を破壊させるのと異なつて大きなエネル
ギーを必要とせず、十分低い荷重で破砕すること
ができる。従つて被覆管の破壊が容易となつて、
その除去が容易となる。また被覆管を構成するジ
ルコニウム合金だけが選択的に破砕され、燃料中
に他の金属が混入しないので、以後の処理工程が
容易になるのみならず、被覆管が粉末状に破砕さ
れるので、固体廃棄物容積を約2/3程度に減少さ
せることができるようになる。
なお本実施例では粒界脆化液としてメチルアル
コール・ヨウ素溶液を使用したが、これのみに限
るものではなく水もしくはエチルアルコールなど
の液体または蒸気およびハロゲン等の粒界腐食剤
も使用することができる。
コール・ヨウ素溶液を使用したが、これのみに限
るものではなく水もしくはエチルアルコールなど
の液体または蒸気およびハロゲン等の粒界腐食剤
も使用することができる。
第３図は、水分の含有量を変化させたメチルア
ルコールにヨウ素を１％（重量比）溶かした混合
溶液に、ジルカロイ−２被覆管を浸漬し、室温で
100時間保持した後、リング引張り試験を行い、
ジルカロイ−２被覆管における脆化処理後の強度
を求めたものである。
ルコールにヨウ素を１％（重量比）溶かした混合
溶液に、ジルカロイ−２被覆管を浸漬し、室温で
100時間保持した後、リング引張り試験を行い、
ジルカロイ−２被覆管における脆化処理後の強度
を求めたものである。
第３図に示すように、水分含有量が30％（体積
比）以下では、脆化処理後のジルカロイ−２被覆
管は、著しく低下する結果が得られている。
比）以下では、脆化処理後のジルカロイ−２被覆
管は、著しく低下する結果が得られている。
第４図は、ジルカロイ−２被覆管を、ヨウ素を
水分を含まないメチルアルコールに溶かした混合
溶液に浸漬し、室温で100時間保持した後、リン
グ引張り試験を行い、ジルカロイ−２被覆管の脆
化処理後の強度を求めたものである。
水分を含まないメチルアルコールに溶かした混合
溶液に浸漬し、室温で100時間保持した後、リン
グ引張り試験を行い、ジルカロイ−２被覆管の脆
化処理後の強度を求めたものである。
第４図に示すように、ヨウ素濃度が0.5％（重
量比）以上の場合に、脆化処理後のジルカロイ−
２被覆管の強度は、著しく低下する結果が得られ
ている。
量比）以上の場合に、脆化処理後のジルカロイ−
２被覆管の強度は、著しく低下する結果が得られ
ている。
本発明によれば、ヨウ素をアルコールに溶かし
た混合溶液を用いることにより、ジルコニウム合
金よりなる被覆管を燃料から容易に除去すること
を可能とした使用済核燃料要素の破壊方法を得る
ことができる。
た混合溶液を用いることにより、ジルコニウム合
金よりなる被覆管を燃料から容易に除去すること
を可能とした使用済核燃料要素の破壊方法を得る
ことができる。
第１図は本発明の使用済核燃料要素の破壊方法
の一実施例による再処理工程の流れ図、第２図は
同じく一実施例の破壊の状態を示す説明図、第３
図は脆化処理後の強度とヨウ素・アルコール中の
水分含有量との関係線図、第４図は脆化処理後の
強度とヨウ素・アルコール中のヨウ素濃度との関
係線図である。 １……使用済核燃料要素、１ａ……被覆管、１
ｂ……粉末状ジルコニウム合金、８……前処理用
のセル、９……ヨウ素・メチルアルコール溶液、
１０……ステンレス鋼製の容器、１１……加振
機、１２……格子状板、１３……燃料ペレツト、
１４……容器、１５……被覆管以外の部材。
の一実施例による再処理工程の流れ図、第２図は
同じく一実施例の破壊の状態を示す説明図、第３
図は脆化処理後の強度とヨウ素・アルコール中の
水分含有量との関係線図、第４図は脆化処理後の
強度とヨウ素・アルコール中のヨウ素濃度との関
係線図である。 １……使用済核燃料要素、１ａ……被覆管、１
ｂ……粉末状ジルコニウム合金、８……前処理用
のセル、９……ヨウ素・メチルアルコール溶液、
１０……ステンレス鋼製の容器、１１……加振
機、１２……格子状板、１３……燃料ペレツト、
１４……容器、１５……被覆管以外の部材。
Claims (1)
- １ ジルコニウム合金よりなる被覆管内に燃料ペ
レツトが密封された使用済核燃料要素を前記被覆
管の構成材の結晶粒界が脆化する雰囲気中に曝露
して破壊する使用済核燃料要素の破壊方法におい
て、前記被覆管の構成材の脆化雰囲気がヨウ素を
アルコールに溶かした混合溶液であることを特徴
とする使用済核燃料要素の破壊方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60035736A JPS61194395A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 使用済核燃料要素の破壊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60035736A JPS61194395A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 使用済核燃料要素の破壊方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61194395A JPS61194395A (ja) | 1986-08-28 |
| JPH055319B2 true JPH055319B2 (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=12450108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60035736A Granted JPS61194395A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 使用済核燃料要素の破壊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61194395A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139097A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-05 | Atomic Energy Authority Uk | Method of recovering nuclear fuel substance |
| JPS56104294A (en) * | 1980-01-09 | 1981-08-19 | Atomic Energy Authority Uk | Method of recovering |
| JPS5885200A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-21 | 株式会社東芝 | 金属材料廃棄物の分解処理方法 |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60035736A patent/JPS61194395A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53139097A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-05 | Atomic Energy Authority Uk | Method of recovering nuclear fuel substance |
| JPS56104294A (en) * | 1980-01-09 | 1981-08-19 | Atomic Energy Authority Uk | Method of recovering |
| JPS5885200A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-21 | 株式会社東芝 | 金属材料廃棄物の分解処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61194395A (ja) | 1986-08-28 |
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