JPH07109440B2 - 原子炉圧力容器等を切断解体する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉施設において、原子炉圧力容器等の構
造物を切断解体する装置に関するものである。

（従来技術） 原子力発電プラントにおいて原子炉圧力容器等の機器
は、長期使用の後寿命を迎え、原子炉圧力容器も他の機
器とともに解体撤去する必要が生じる。その際、原子炉
圧力容器は、高度に放射化あるいは、放射能汚染してい
るため、水中で切断解体する必要があり、それについて
は、いくつかの手法が開発されている。原子炉圧力容器
等を解体する際には、原子炉圧力容器の放射能の線量率
が高いことから、作業員の被曝低減のため作業場所と切
断位置までの距離をとらなければならないため、解体に
使用する機器等を遠隔で操作し解体撤去作業を進める必
要がある。

既にアークソーヘッド部のシャフトのジュール熱の発生
に起因する各種障害により切断能力が低下したりあるい
は連続運転が不可能になるといった事態をなくし、厚肉
の鋼材についても高速で切断できる技術を開発し出願し
ている。

（発明が解決しようとする課題） このアークソー切断技術を用いて原子炉圧力容器を内側
から切断解体する場合、切断装置はもとより切断片を掴
んで搬出しコンテナに収納する装置、切断中に発生する
ドロス及び水分解により発生する水素ガスの処理装置並
びに摩耗したブレードを取り出し新しいブレードと交換
する装置など原子炉圧力容器を完全にかつ確実に解体撤
去する装置が必要となってくる。これらの構成機器を原
子炉圧力容器内外に効率よく設置し、各機器使用時の機
器相互の干渉が生じない運用の方法などが難しい問題と
なってくる。

例えば、切断した切断片の落下を防止するため、切断片
を把持して切り離す場合の問題については、切断片を最
初に水平に切り離し時に垂直切断した場合は切断するソ
ーブレードと切断片把持装置が互いに干渉する。また、
切断片をクランプだけで把持した場合は、原子炉圧力容
器のノズル部等の切断片についてはクランプとノズルが
干渉し複数のクランプで切断片を夾むことが出来ず切断
片に搬出用のスタットジベルを取り付ける必要がある。
スタットジベルの取り付けについてもアークソー切断技
術を用いて原子炉圧力容器の切断を行った後の溶接不良
を防止するためその表面を研削する必要があるなどであ
る。さらに発生したドロスを回収する場合、制限寸法か
ら小型の回収装置を原子炉圧力容器内に設置した場合、
その捕集容量が発生するドロスの量に比較して少なくな
るため、フィルター及びストレーナの変換が頻繁にな
り、切断作業に支障が生じるなどである。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、このような問題を解決してアークソー
切断技術を用いて、放射化した原子炉圧力容器を遠隔操
作により解体撤去し、切断時に発生するドロス並びに発
生ガスを処理する装置を提供するものである。

本発明のアークソー切断技術による原子炉圧力容器解体
システムは、原子炉圧力容器内にマストを介して昇降す
るアークソーヘッドを水平垂直の姿勢変換、上下旋回伸
縮させる模様を備えた支持駆動機構とマストにより吊下
げたアークソーヘッド、支持駆動機構及びマスト固定装
置を垂直方向に移動させる昇降機構と、アークソーヘッ
ド、支持駆動機構及びマスト固定装置を旋回移動させる
旋回駆動機構と、マストの下方に設けられて半径方向に
伸縮する支持脚を備えたマスト固定装置と、ソーブレー
ドを支持して回転させると共に回転するソーブレードに
切断電流を伝達するアークソーヘッドで構成される切断
駆動装置と、切断片を掴んで搬出し、コンテナに収納す
る切断片取り出し装置と、切断時に発生する発生ガスを
回収する発生ガス回収装置、ドロスを回収するドロス回
収装置、並びにソーブレードを交換するソーブレード交
換装置から成ることを特徴とするものである。

すなわち、本発明は、高速回転する円盤状のソーブレー
ド（34）の先端からアークを発生させて原子炉圧力容器
（５）等を切断解体する装置において、その装置が、 （ａ）原子炉圧力容器内（キャビティ）（１）にマスト
（12）を介して昇降自在なアークソーヘッド（13）を、
水平、垂直の姿勢に支持及び変換させる機構並びに上
下、旋回、伸縮させる機構（30、31、32、33）を備えた
アークソーヘッド（13）の支持駆動機構（14）、 （ｂ）マスト（12）、アークソーヘッド（13）、支持駆
動装置（14）及びマスト固定装置（15）を垂直方向に移
動させる昇降駆動装置（11）、 （ｃ）アークソーヘッド（13）、支持駆動装置（14）及
びマスト固定装置（15）をマスト（12）を介して旋回さ
せる旋回駆動装置（８）、 （ｄ）ソーブレード（34）を支持して回転させるととも
に、回転するソーブレード（34）に切断電流を伝達させ
るアークソーヘッド（13）で構成される切断装置、 （ｅ）切断片（６）が切り離された際に落下しないよう
にするために、切断片（６）の上面を研磨した後、スタ
ットジベル（52）を取り付けるスタットジベル取り付け
装置（40）、 （ｆ）取り付けられたスタットジベル（52）及び切断片
（６）を把持してコンテナに移送する切断片取り出し装
置（17）、 （ｇ）切断時に発生するドロス等を回収するドロス回収
装置（23）、 （ｈ）切断時に発生する発生ガスを回収する発生ガス装
置（18、19、20、21）、及び （ｉ）ソーブレード（34）を交換するソーブレード交換
装置（24）より構成されることを特徴とする装置であ
る。

（発明の効果） 本発明は、以上のようにアークソーヘッド、支持駆動機
構及びマスト固定装置を昇降、旋回移動及び固定し、さ
らにアークソーヘッド部が、垂直方向・旋回方向・半径
方向に動くことにより、ソーブレードを原子炉圧力容器
内の任意の位置に設定、原子炉圧力容器を切断、切断し
た後の切断片を切断片取り出し装置を用いて取り出して
搬送し、切断片保管用のコンテナ収納する装置を有し、
原子炉圧力容器を切断解体するために必要な条件を具備
している。しかも、切断、切断片取り出し、摩耗したソ
ーブレードの交換、作業などを遠隔操作で行って、作業
の効率化及び作業員の放射能被曝低減を図るとともに、
切断時に発生するドロス及びガス等を回収する装置を具
備しており、安全かつ効率的に原子炉圧力容器の解体を
遂行することが可能となる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明のアークソー切断技術による原子炉圧
力容器解体システムを示す図である。１はキャビティ、
２は作業床、３は生体遮蔽体、４は天井クレーン、５は
原子炉圧力容器、６は切断編、７はコンテナ、8,9,10,1
1,12,13,14,15,16は切断駆動装置を構成する各部分、17
は切断片取り出し装置、18,19,20,21は発生ガス回収装
置を構成する各部分、22は既設排気系統、23はドロス回
収装置で、24はソーブレード交換装置である。

キャビティ１の上部作業床２には旋回駆動装置８が設置
されている。この旋回駆動装置８は車輪９を有し、走行
レール10上を360度回転することが出来る。また旋回駆
動装置８の中央には昇降駆動装置11があってマスト12を
介してアークソーヘッド13、支持駆動機構14及びマスト
固定装置15をキャビティ１内に吊下げている。マスト12
は旋回駆動装置８から上部に突き出す長さが天井クレー
ン４により制約された場合でも必要な長さだけ継ぎ足す
ことが出来る。マスト12の下端に取り付けられているマ
スト固定装置15は、３方向に各々上下２本の合計６本の
支持脚16を有している。この支持脚16は伸縮式で支持脚
16の先端を生体遮蔽体３に押し付けることでマスト12を
固定し、切断時のアークソーヘッド13及び支持駆動機構
14の振動の発生を抑制している。

第２図は、支持駆動機構14を示す図であって本機構は、
アークソーヘッド13を支持し、垂直方向駆動機構30、旋
回方向駆動機構31及び半径方向駆動機構32により昇降、
旋回、半径方向に自在に駆動できる。また、角度変換機
構33によりアークソーヘッド13の姿勢を水平及び垂直に
変換することができる。これらは、油圧によるピストン
または、揺動により駆動する。アークソーヘッド13に
は、ソーブレード34が取り付けられている。このソーブ
レード34には、図示しない電源装置から直流低電圧高電
流（電圧約50V,電流約4000Aか20000A）が通電されてい
てこの電気エネルギーにより被切断物を溶融し切断す
る。

第３図は、切断片取り出し装置17を示す図であって、切
断片取り出し装置17は、スタットジベル取り付け装置40
と切断片把持搬送装置41で構成される。スタットジベル
取り付け装置40には、吊ビーム42に切断片把持搬送装置
の油圧シリンダーピストン58と同様の油圧ピストンシリ
ンダーで作動する爪44で切断片を掴む２本のクランプ45
と、２本のレール46を介して２本の油圧ピストン・シリ
ンダー47で切断片６にモータ48で回転する砥石49を押し
付け切断片６表面を研磨する装置と、エアーピストンシ
リンダー50によりスタットジベル掴み具51で掴んだスタ
ットジベル52を押し付け、図示しない溶接電源で切断片
６に溶接する装置とが取り付けられている。スタットジ
ベル52の取り付け位置への砥石49の設定とスタットジベ
ル52の設定とは、両者が取り付けられているフレーム53
をエアーシリンダーピストン54の伸縮により前後にスラ
イドさせ行う。切断片把持搬送装置41の吊ビーム55に
は、エアーピストンシリンダー56によって作動するスタ
ットジベルを掴むクランプ57と油圧ピストンシリンダー
58で作動する爪59とで切断片６を直接夾をクランプ60が
取り付けられている。

原子炉圧力容器５の切断及び切断片６の搬出は、第１図
の原子炉圧力容器５の周方向に分割する数だけ垂直に切
断、天井クレーン４で第３図のスタットジベル取り付け
装置40を切断片６の上部に設定し、切断片６の上面を研
磨、スタットジベル52を取り付けた後スタットジベル取
り付け装置40を引き上げ、天井クレーン４で切断片搬出
装置41を設定し、スタットジベル52及び切断片６を掴み
切断片６が切り離された際に落下しないようにした後、
水平に切断し、天井クレーン４で切断片搬出装置41を引
き上げ第１図の遮蔽用コンテナ７に切断片６を収納す
る。

第１図の発生ガス回収装置は、切断路に発生した水素ガ
ス及び気中浮遊固形物は、ブロアー18によって周囲の空
気で燃焼しない濃度に希釈しながら吸い込みダクト19に
導きプレフィルター及び高性能フィルターの２種類のフ
ィルター20で放射性の気中浮遊固形物等の粒子を回収し
た後排気ダクト21から既設の排気系統22に導く装置であ
る。

第４図は、ドロス回収装置23を示す図であって、70はド
ロス受け皿、71,72,73,74,75は配管、76,77,78はポン
プ、79,80,81,82,83は１つ以上の循環水槽の各構成部
分、84,85は１つ以上の放射線遮蔽用コンテナ、86は１
つ以上のフィルターである。循環水槽80,81,82,83はコ
ンテナ84に収納して設置されており79と80はフランジ81
によって２分割でき、79と71,72,73,74はフランジ等の
取り外し可能な方法で取り付けられ切り離すことが出来
る。コンテナ85は79,81,82を、コンテナ85はフィルター
86を収納各々の蓋で密封できる大きさとなっている。配
管75とフィルター86は切り離しが可能となっている。

切断によって発生したドロスは、原子炉圧力容器５の底
部に設置したドロス受け皿70及びキャビティ１の底部に
落下沈澱する。沈澱したドロスは、その底部に設けた配
管71,72を通じてその水頭圧またはポンプなどによって
循環水槽79に導かれ粒子系の大きなものは、循環水槽80
の底部に沈澱貯留される。粒子系の小さなものは、浄化
ポンプ76で汲み上げられフィルター86で回収される。フ
ィルター86を通過した水は、炉水位調節用のタンク88を
介して原子炉圧力容器５、またはキャビティ１内に戻さ
れる。タンク88に導かれた水の一部は、循環ポンプ77に
よって原子炉圧力容器５の底部に戻されドロス受け皿70
に沈澱したドロスを矢印89のように攪拌しドロスを流れ
易くしている。ドロスが循環水槽80に一定量貯ると弁等
によって循環水槽79への流入を停止するとともに系統か
ら切り離し循環水槽の水位をフランジ81以下に下げる。

循環水槽は２つの部屋に分かれ、その間にはフイルター
82が設けてあって一方の部屋に導かれたドロスと水の
内、水だけがフィルター82を通過してもう一方の、水を
汲み上げるための管83を有する部屋に流入する。管には
循環水槽を貫通したところに隔離のための弁87及びポン
プ78を取り付けるための取り付け口等があり、流入した
水はこの管を利用してポンプ78で排出する。

水を排出した後ポンプと弁を取り外し管に閉止栓を取り
付けた後79と80及び79と周囲配管73,74,75と切り離し、
循環水槽79を取り外した後、遮蔽用コンテナ84の図示し
ない蓋で密閉し別に準備した新たな80及びコンテナを設
置循環水槽を組み立てる。フィルター86に粒子径の小さ
なドロスが一定量捕集されると弁等によってフィルター
への流入を停止し、フィルターを系統から切り離して遮
蔽用コンテナ85の図示しない蓋で密閉し別に準備したフ
ィルター86及び遮蔽用コンテナ85を設置する。

第１図（ｂ）は、ソーブレード交換装置24をアークソー
ヘッド13部に設置時の図でソーブレード交換装置24は、
天井クレーン４で吊下げアークソーヘッド13に導き、第
５図のソーブレード交換装置のアークソーヘッド部のロ
ッド90にブレード交換装置24のスリーブ91を沿わせて設
定する。

第５図はソーブレード交換装置24を示す図で、92,93,9
4,95,96,97は芯だし機構、98,99,100は押し出し機構、1
01,102はソーブレード把持機構、104,105,106はボルト
回転機構、107,108はソーブレードの一部、109はアーク
ソーヘッド13の一部である。

芯出し機構は、ロータリーアクチュエーター92で芯だし
機構全体を回転し、先端部のボス93の埋め込みキー94を
アークソーヘッドのギヤー109の溝に合わせ３個のエア
ーピストンシリンダー95によって挿入及び引き抜く。ギ
ヤー109の溝は、入口が広く奥は狭い３分割３角形のス
プラインになっていてギヤー109の溝とキー94が容易に
噛み合い、キー94をギヤー109の溝の奥まで挿入すれば
把持機構のクリッパー101とソーブレード34の穴107及び
ボルト回転機構のソケットレンチ104とソーブレード34
のボルト108の頭が一致するようになっている。

ボルト回転機構はソーブレードをアークソーヘッドに固
定されているボルトの数だけあって、３個のエアーシリ
ンダー105でソケットレンチ104をボルト108の頭に押し
付け、ナットライナー106でソケットレンチ104を正転あ
るいは逆転させ、ボルト108の取り付け取り外しを行
う。ボルト108の頭とソケットレンチ104は、ナットラン
ナー106でソケットレンチ104を回転し噛み合わせ、噛み
合わせの可否はエアーシリンダー105の図示しないリミ
ットスイッチによって検知する。

ソーブレード34の取り外し、取り付けは、ソーブレード
交換装置24を天井クレーン４で吊下げ、アークソーヘッ
ド13に設置して、ソーブレード交換装置24とアークソー
ヘッド13を芯出し系合し、押し出し機構でアークソーヘ
ッド13に固定のブレード面まで把持装置及びボルト回転
機構を押し出し、把持機構でソーブレード34を把持、ボ
ルト回転機構でアークソーヘッドとソーブレードを固定
しているボルト108を取り外した後、押し出し機構でソ
ーブレード34を引き寄せアークソーヘッド13から取り外
して、天井クレーン４でブレード交換装置24とともに作
業床２に引き上げソーブレード34をソーブレード交換装
置24から取り外し新しいソーブレード34をソーブレード
交換装置24に取り付け、ソーブレード34取り外し時の逆
手順によってアークソーヘッド13に新しいソーブレード
34を取り付ける。

以上実施例によるアークソー切断技術による原子炉圧力
容器解体システムは、例えば原子炉圧力容器の放射化物
を切断解体する場合において、切断については、切断装
置は、旋回駆動装置、昇降駆動装置、支持駆動装置を備
えているので切断位置の設定が自在に出来ノズル部等の
形状の異なる切断片の切り出しも可能であり、切断片の
取り出しについては、切断片把持装置は、二重の把持機
構を有しノズル部を有した切断片の把持も可能で、しか
も、切断片切り離し前に切断片に設定、切断しながら把
持出来るなど切断片の落下防止対策を講じており、切断
時に発生するドロスの回収についても解体作業を効率よ
く行うようキャビティの外側に設置、捕集する容器ある
いはフィルターを事前に容器に収納して捕集時の空間線
量率の低減を図っており、発生した水素ガス及び気中浮
遊固形物回収については、水素ガスを周囲の空気で希釈
しその燃焼を防止するとともに、気中浮遊固形物をフィ
ルターで回収し既設系統の放射能汚染拡大を防止してお
り、摩耗したブレードの交換については、アークソーヘ
ッド部を昇降側から取り外し作業床にあげることなく短
時間で交換でき、作業員の被曝低減については、以上の
作業について遠隔操作で行えるなど、効率よく安全を考
慮した原子炉圧力容器の解体を行うことが出来るシステ
ムと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、原子炉圧力容器解体システ
ム全体を示す図及びその一部を示す図である。 第２図は、前記システムにおける支持駆動機構を示す図
である。 第３図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）は、
前記システムにおける切断片取出し装置を構成するスタ
ットジベル取付装置を示す図及びその側面図、並びに切
断片把持搬送装置を示す図及びその部分詳細図である。 第４図は、前記システムにおけるドロス回収装置を示す
図である。 第５図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、前記システムにお
けるソーブレード支持装置を示す図、その一部拡大図及
びその外観図である。 １……キャビティ、２……作業床、 ３……生体遮蔽体、４……クレーン、 ５……原子炉圧力容器、６……切断片、 ７……コンテナ、11……昇降駆動装置、 13……アークソーヘッド、 17……切断片取出し装置、 20……フィルター、23……ドロス回収装置、 24……ソーブレード交換装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高速回転する円盤状のソーブレード（34）
   の先端からアークを発生させて原子炉圧力容器（５）等
   を切断解体する装置において、その装置が、 （ａ）原子炉圧力容器内（キャビティ）（１）にマスト
   （12）を介して昇降自在なアークソーヘッド（13）を、
   水平、垂直の姿勢に支持及び変換させる機構並びに上
   下、旋回、伸縮させる機構（30、31、32、33）を備えた
   アークソーヘッド（13）の支持駆動機構（14）、 （ｂ）マスト（12）、アークソーヘッド（13）、支持駆
   動装置（14）及びマスト固定装置（15）を垂直方向に移
   動させる昇降駆動装置（11）、 （ｃ）アークソーヘッド（13）、支持駆動装置（14）及
   びマスト固定装置（15）をマスト（12）を介して旋回さ
   せる旋回駆動装置（８）、 （ｄ）ソーブレード（34）を支持して回転させるととも
   に、回転するソーブレード（34）に切断電流を伝達させ
   るアークソーヘッド（13）で構成される切断装置、 （ｅ）切断片（６）が切り離された際に落下しないよう
   にするために、切断片（６）の上面を研磨した後、スタ
   ットジベル（52）を取り付けるスタットジベル取り付け
   装置（40）、 （ｆ）取り付けられたスタットジベル（52）及び切断片
   （６）を把持してコンテナに移送する切断片取り出し装
   置（17）、 （ｇ）切断時に発生するドロス等を回収するドロス回収
   装置（23）、 （ｈ）切断時に発生する発生ガスを回収する発生ガス装
   置（18、19、20、21）、及び （ｉ）ソーブレード（34）を交換するソーブレード交換
   装置（24）より構成されることを特徴とする装置。