JPH0850199A

JPH0850199A - ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法および装置

Info

Publication number: JPH0850199A
Application number: JP6185680A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Komatsu; 征彦小松; Ryutaro Wada; 隆太郎和田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1996-02-20
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: EP0752707B1; EP0752707A1; WO1996005599A1; EP0752707A4; JP2846247B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ジルカロイファインに起因した発火を有効に
阻止することができるようにする。【構成】ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物を
カプセルＣ内に封入し、このカプセルＣを圧縮して減容
処理するジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減
容処理方法であって、上記カプセルＣを、カプセルＣよ
りも若干大きい容量を有する密閉室３１に搬入する搬入
工程、カプセルＣの搬入された密閉状態の密閉室３１内
の空気を吸引して密閉室３１内を略真空にする脱気工
程、略真空状態の密閉室３１の容量を減少させてカプセ
ルＣを圧縮し減容する圧縮減容工程、および減容したカ
プセルＣを密閉室３１から搬出する搬出工程から構成さ
れた方法およびこの方法を実施するための装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽水型原子炉用使用済
み燃料の再生処理時に、ジルカロイ製の燃料被覆管や、
使用済みの金属材等のジルコニウム合金を含む放射性金
属廃棄物を減容処理するジルコニウム合金を含む放射性
金属廃棄物の減容処理方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ジルカロイは、ジルコニウムを主体とし
た合金であり、熱中性子の吸収断面積が小さいため、原
子炉材料として多用されており、特に原子炉の燃料被覆
管用として好んで使用されている。このようなジルカロ
イからなる燃料被覆管内に装填された例えば軽水型の原
子炉用の燃料を再処理するときは、まず、使用済みの燃
料棒が装填された燃料被覆管の集合体を分解して単一の
ものにする。その後それぞれの単一の燃料被覆管を数ｃ
ｍ単位に裁断し、得られた細片を溶解槽に投入し、溶解
槽内で核燃料物質と、被覆管剪断片（以下ジルカロイハ
ルという）や集合体部品（以下ハードウエアという）と
に分離する。

【０００３】分離された核燃料物質は再利用のための処
理工程に送られるが、ジルカロイハルやハードウエア等
の放射性金属廃棄物は、ハル缶と呼ばれるステンレス鋼
製の収納容器に発生状態のまま納められ貯蔵設備内に保
管される。しかしながら、ジルカロイハル等が収納され
たハル缶は、使用済み核燃料の再処理が行われる毎に増
加するため、貯蔵設備がすぐに満杯状態になってしまう
という問題点を有している。そこで、ジルカロイハル等
の放射性金属廃棄物に減容処理を施し、その結果貯蔵空
間を少ないものにすることが試みられている。

【０００４】ところで、上記放射性金属廃棄物を圧縮減
容するに際し、ジルコニウムの合金であるジルカロイ等
から多くのファイン（粉塵）が発生するが、このファイ
ンは非常に発火性が強いため、圧縮減容を施すに際し大
気を遮断することが有効な対策となる。

【０００５】そして、大気を遮断する方策として、不活
性ガスの雰囲気中や水中で圧縮減容する方法が種々提案
されている。前者の不活性ガス雰囲気中では、酸素が存
在しないため燃焼は起らないが、従来減容設備を収容し
た室内のすべてが不活性ガスで置換されるためには、非
常に多くの不活性ガスが必要になるという問題点を有し
ていた。

【０００６】また、後者の水中で圧縮する方法は、発火
防止に対しては有効であるが、圧塊片の中に水が封入さ
れた状態になり、この封入水を完全に取り去ることは至
難であり、従って水が残留した状態で圧塊片が保管され
ることになるが、保管が長期間に亘ると、水が放射線を
受けて放射能を有する水素ガスが発生するなどの不都合
が生じる。

【０００７】また、近年ジルカロイハルおよびハードウ
エアをステンレス鋼製の円筒容器に収納して真空脱気後
密封し、この円筒容器に収納されたジルカロイハル等を
容器ごと機械的に密封状態のシリンダ内でプレス（単軸
圧縮）してペレット状に圧縮成形し、複数のペレットを
キャニスターと呼ばれる容器に収納して保管する、いわ
ゆるカプセルプレス処理法が注目されるに到っている。
このようなカプセルプレス処理法を採用すれば、ジルカ
ロイハルやハードウエアが密封状態で減容されるため、
ファインの大気中への飛散が有効に防止され、密封容器
内が真空維持されている場合は、発火が有効に抑止され
るといわれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
プセルプレス処理においては、プレス処理時に円筒容器
が破損することがあり、その結果ジルカロイハルのファ
インが円筒容器からシリンダ内の大気中に漏洩するおそ
れが考えられる。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、カプセルプレス処理を施す
ことを前提とし、カプセルが密封されているか否かに拘
らずジルカロイファインに起因した発火を有効に阻止す
ることができるジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
物の減容処理方法および装置を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方
法は、ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物をカプ
セル内に封入し、このカプセルを圧縮して減容処理する
ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方
法であって、上記カプセルを、カプセルよりも若干大き
い容量を有する密閉室に搬入する搬入工程、カプセルの
搬入された密閉状態の密閉室内の空気を吸引して密閉室
内を略真空にする脱気工程、略真空状態の密閉室の容量
を減少させてカプセルを圧縮し減容する圧縮減容工程、
および減容したカプセルを密閉室から搬出する搬出工程
からなることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の請求項２記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、ジルコニウ
ム合金を含む放射性金属廃棄物をカプセル内に封入し、
このカプセルを圧縮して減容処理するジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法であって、上記
カプセルを、カプセルよりも若干大きい容量を有する密
閉室に搬入する搬入工程、カプセルの搬入された密閉状
態の密閉室内の空気を吸引して密閉室内を略真空にする
脱気工程、略真空状態の密閉室内に不活性ガスを供給す
る不活性ガス供給工程、不活性ガスの供給された密閉室
の容量を減少させてカプセルを圧縮し減容する圧縮減容
工程、および減容したカプセルを密閉室から搬出する搬
出工程からなることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の請求項３記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法は、ジルコニウ
ム合金を含む放射性金属廃棄物をカプセル内に封入し、
このカプセルを圧縮して減容処理するジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法であって、上記
カプセルを、カプセルよりも若干大きい容量を有する密
閉室に搬入する搬入工程、カプセルの搬入された密閉状
態の密閉室内の空気を吸引しながら略真空状態の密閉室
内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程、不活性
ガスの供給された密閉室の容量を減少させてカプセルを
圧縮し減容する圧縮減容工程、および減容したカプセル
を密閉室から搬出する搬出工程からなることを特徴とす
るものである。

【００１３】本発明の請求項４記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理装置は、ジルコニウ
ム合金を含む放射性金属廃棄物をカプセル内に封入し、
このカプセルを圧縮して減容処理するジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理装置であって、上記
カプセルを載置する基台と、この基台に立設された支持
枠体と、この支持枠体に支持されて昇降する内部に上下
方向に延びる密閉室の形成された筒状体と、上記密閉室
の内壁面に摺接して昇降するピストン部材と、上記枠体
に支持されかつ上記ピストン部材を昇降させる昇降手段
と、上記筒状体が下降してその下縁部が基台の表面に当
接した状態で密閉室内の空気を吸引する脱気手段と、カ
プセルを基台の筒状体に対向した部分に対して搬入出す
る搬入出手段とから構成され、上記密閉室の最大内容積
はカプセルよりも若干大きめに容量設定されていること
を特徴とするものである。

【００１４】本発明の請求項５記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理装置は、請求項４記
載のジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処
理装置において、上記筒状体が下降してその下縁部が基
台の表面に当接した状態で密閉室内に不活性ガスを供給
する不活性ガス供給手段が設けられていることを特徴と
するものである。

【００１５】

【作用】上記請求項１記載のジルコニウム合金を含む放
射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入工程でジ
ルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入されてい
るカプセルの搬入された密閉室は、つぎの脱気工程にお
いて脱気されて略真空状態にされるため、その後の圧縮
減容工程でカプセルが圧縮減容され、そのとき押し潰さ
れたジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火
性を有する粉塵が発生したとしても発火に必要な空気が
存在せず上記粉塵の発火が防止される。

【００１６】上記請求項２記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入工程
でジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入され
ているカプセルの搬入された密閉室は、つぎの脱気工程
において脱気されて略真空状態にされ、さらにその後の
不活性ガス供給工程において略真空状態の密閉室に不活
性ガスが供給されるため、その後の圧縮減容工程で圧縮
され、そのとき押し潰されたジルコニウム合金を含む放
射性金属廃棄物から発火性を有する粉塵が発生したとし
ても、発火に必要な空気の代わりに密閉室内は不活性ガ
スで充満しており、その結果上記粉塵の発火は有効に防
止される。

【００１７】上記請求項３記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入工程
でジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入され
ているカプセルの搬入された密閉室は、つぎの不活性ガ
ス供給工程において脱気されて略真空状態にされなが
ら、密閉室に不活性ガスが供給されるため、その後の圧
縮減容工程で圧縮され、そのとき押し潰されたジルコニ
ウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を有する粉
塵が発生したとしても、発火に必要な空気の代わりに密
閉室内は不活性ガスで充満しており、その結果上記粉塵
の発火は有効に防止される。

【００１８】上記請求項４記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理装置によれば、ジルコニ
ウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入されたカプセル
を基台上に載置し、支持枠体に支持された筒状体を下降
させることによって、筒状体の内部に形成された、ピス
トン部材の底面と筒状体の内周面と、基台の表面とに囲
繞された密閉室に上記カプセルが密閉状態で収納され
る。そして、密閉室にカプセルが収納された状態で脱気
手段を稼働させることによって密閉室内は脱気されて略
真空状態になる。

【００１９】従って、上記密閉室内が真空状態で昇降手
段を駆動させ、ピストン部材を下降させることによって
カプセルは圧縮減容される。そのとき押し潰されたジル
コニウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を有す
る粉塵が発生したとしても、発火に必要な空気が存在せ
ず上記粉塵の発火は有効に防止される。

【００２０】上記請求項５記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理装置によれば、筒状体が
下降してその下縁部が基台の表面に当接した状態で密閉
室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段が設け
られているため、脱気されて略真空状態になった密閉室
に不活性ガス供給手段からの不活性ガスを供給すれば、
その後カプセルが圧縮減容され、そのとき押し潰された
ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を
有する粉塵が発生したとしても、発火に必要な空気の代
わりに密閉室内は不活性ガスで充満しており、その結果
上記粉塵の発火は有効に防止される。

【００２１】

【実施例】本発明の放射性廃棄物の減容処理装置は、ジ
ルコニウム合金からなるジルカロイハルやハードウエア
を金属製の筒状容器に装填してプレス装置で容器（カプ
セル）ごと圧縮して減容する、いわゆるカプセルプレス
処理を前提にするものである。

【００２２】図１は、本発明に係る減容処理装置の一例
を示す縦断面図であり、図２は、図１の平面図である。
これらの図に示すように、減容処理装置１は、フロアＦ
上に膨設されたベースＢ上に据え付けられ、かつ、最下
部に基台２１を備えた支持枠体２と、この支持枠体２に
支持されて昇降する内部に上下方向に延びる密閉室３１
の形成されたコンテナ（筒状体）３と、上記密閉室３１
の内壁面に摺接して昇降するピストン部材４と、上記支
持枠体２に支持され、かつ、上記ピストン部材を昇降さ
せるシリンダ（昇降手段）４１と、上記コンテナ３が下
降してその下縁部が基台２１の表面に当接した状態で密
閉室３１内の空気を吸引する脱気手段５と、ジルカロイ
ハルやハードウエアの装填されたカプセルＣを基台２１
のコンテナ３下に対して搬入出する台車（搬入出手段）
６とから構成されている。

【００２３】そして本実施例においては、上記コンテナ
３が下降してその下縁部が基台２１の表面に当接した状
態で密閉室３１内に不活性ガスを供給する不活性ガス供
給手段７が設けられている。

【００２４】図３は、上記減容処理装置の処理対象とな
る、軽水型原子炉の使用済み燃料集合体の一例を示す側
面視の説明図である。この図に示すように、使用済みの
燃料集合体Ｎは、核燃料を封入したジルカロイ製の被覆
管Ｎ１と、この被覆管Ｎ１の上部に設けられた上部ノズ
ルＮ２と、同下部に設けられた下部ノズルＮ３と、上記
被覆管Ｎ１を集合状態で支持する支持格子Ｎ４等とから
構成されている。

【００２５】使用済み燃料の再処理を行うときは、上記
のような燃料集合体Ｎはまず数ｃｍ単位の細片に剪断さ
れる。そして、剪断された細片は所定の溶解液の充填さ
れた溶解槽に投入され、溶解槽内で核燃料物質と、被覆
管Ｎ１やノズルＮ２，Ｎ３の細片であるいわゆるジルカ
ロイハル等とに分離される。分離された核燃料物質は再
利用のため処理工程に送られ、残余のジルカロイハル等
は本発明の減容処理装置１によって減容処理され保管さ
れる。

【００２６】図４は、上記ジルカロイハル等を収納する
ためのカプセルの一例を示す斜視図である。この図に示
すように、カプセルＣは、円筒状有底のカプセル本体Ｃ
１と、このカプセル本体Ｃ１の上部開口を閉止する蓋体
Ｃ２とから構成されている。カプセル本体Ｃ１の胴部に
は、一例として多数の通気孔Ｃ３が穿設されており、カ
プセルＣの内部はこの通気孔Ｃ３を介して外部と流通状
態になっている。このようなカプセル本体Ｃ１内に上記
ジルカロイハルが装填され、蓋体Ｃ２によって閉止され
た状態で本発明に係る減容処理装置１によって減容処理
が施される。

【００２７】本実施例においては、カプセルＣは、同本
体Ｃ１に通気孔Ｃ３が設けられ通気構造になっている
が、カプセルＣが通気構造を有することに限定されるも
のではなく密閉構造であってもよい。但し、密閉構造の
場合は、減容処理装置１によって減容処理する前にカプ
セル内を予め真空状態にしておくことが好ましい。

【００２８】上記支持枠体２は、ベースＢの上に固定さ
れた平面視が円形の上記基台２１と、この基台２１に周
方向に等間隔で立設された４本の支柱２２と、これら支
柱２２に上下方向の略中間部分で支持された平面視が円
形の中間台２３と、上記支柱２２の頂部に支持された平
面視が円形の頂部台２４とから構成されている。

【００２９】上記基台２１、中間台２３および頂部台２
４には周方向に等間隔にそれぞれ４つの貫通穴２１ａ，
２３ａ，２４ａが互いに対向した状態で穿設されてお
り、これらの貫通穴２１ａ，２３ａ，２４ａに上記支柱
２２が差し通された状態で基台２１、中間台２３および
頂部台２４が互いに結合されている。

【００３０】そして、本実施例においては、支柱２２は
下半分の下部支柱２２ａと、上半分の上部支柱２２ｂと
からなり、これらが中間台２３部分で接続されて支柱２
２が形成されている。下部支柱２２ａの上下両端部には
雄ネジの螺設された上螺装部２２１ａおよび下螺装部２
２２ａが形成されているとともに、上螺装部２２１ａの
根本部分に貫通穴２３ａの内径よりも大きい外径を有す
るフランジ部２２ｃが設けられ、上記上螺装部２２１ａ
が貫通穴２３ａに貫装された状態でその端部が中間台２
３から上方に突出するように寸法設定されている。

【００３１】また、上記上部支柱２２ｂの下端部には、
上記上螺装部２２１ａに螺着するナット部２２１ｂが設
けられているとともに、上部支柱２２ｂの上端部には雄
ネジの螺設された螺装部２２２ｂが設けられており、螺
装部２２２ｂが貫通穴２４ａに貫装された状態でその端
部が頂部台２４から上部に突出するように寸法設定され
ている。

【００３２】そして、下部支柱２２ａの下螺装部２２２
ａが基台２１の貫通穴２１ａに貫装された状態でナット
２０を螺着し締結するとともに、上螺装部２２１ａが中
間台２３の貫通穴２３ａに貫装された状態で上部支柱２
２ｂのナット部２２１ｂを螺着締結し、さらに螺装部２
２２ｂが頂部台２４の貫通穴２４ａに貫装された状態で
ナット２０で締結することによって、ベースＢ上に支持
枠体２が組み立てられた状態になる。

【００３３】このような支持枠体２の基台２１の中央部
には、真中にテーブル２１ｃの凸設された受け台２1ｂ
が設けられている。また、この受け台２１ｂに台車６を
案内する一対のレール６ａが敷設されており、この一対
のレール６ａに案内されてカプセルＣを搭載した台車６
が受け台２１ｂ上に入出するようになっている。上記一
対のレール６ａ間の距離はコンテナ３の外径よりも大き
く寸法設定されており、コンテナ３が基台２１上に下降
しても互いに干渉し合わないようになっている。

【００３４】上記中間台２３にはコンテナ３を昇降させ
るための少なくとも一対の昇降シリンダ３２が設けられ
ている。この昇降シリンダ３２のシリンダロッド３３
は、中間台２３に上下方向に貫設されたロッド孔２３ｂ
を介して中間台２３の下部に突出され、コンテナ３の上
部に連結されている。従って、昇降シリンダ３２を駆動
させてシリンダロッド３３を出没させることにより、コ
ンテナ３は昇降するようになっている。

【００３５】上記シリンダロッド３３のストロークは、
上方の待機位置にあるコンテナ３の下端縁部が受け台２
１ｂに当止するまでの距離になるように寸法設定されて
いる。また、シリンダロッド３３の中間台２３から下部
に突出している部分には可撓管３３ａが装着され、シリ
ンダロッド３３の上下動に追随して上記可撓管３３ａは
伸縮するようになっており、シリンダロッド３３の表面
が外気に曝されるのを防止している。

【００３６】上記コンテナ３の密閉室３１は、上下に貫
通した垂直穴によって形成されており、内周面は滑らか
に仕上げられている。このピストン部材４の下部ヘッド
４２が垂直穴に摺接状態で嵌入され、その下面部とコン
テナ３の内周面とによって囲繞された空間で実質的な密
閉室３１が形成されている。そして、台車６が受け台２
１ｂ上に位置していない状態でコンテナ３が下降される
と、密閉室３１の下部開口部の内周面がテーブル２１ｃ
の外周面に摺接状態で外嵌し、密閉室３１の気密性が有
効に保持されるように寸法設定されている。

【００３７】そして、さらに密閉室３１の気密性を良好
なものにするために、コンテナ３の下端縁部には環状の
シール部材３４が設けられており、コンテナ３が基台２
１のレベルまで下降した状態でシール部材３４が受け台
２１ｂの上面に当止するようになっている。

【００３８】また、コンテナ３の上部にはピストン部材
４に外嵌されたリング体３５が設けられ、さらにこのリ
ング体３５の上部に可撓管３５ａがピストン部材４を取
り囲むように設けられている。この可撓管３５ａの上部
内周面はピストン部材４の外周面に摺接されている。

【００３９】そして、リング体３５の下端面とコンテナ
３の上端面との間にも環状のシール部材３５ｂが介在さ
れ、密閉室３１の上部の気密性が確保されるようになっ
ている。本実施例では、上記シール部材３４，３５ｂは
いずれもゴム製のＯリングが採用されているが、ゴム製
のＯリングに限定されるものではなく、金属製のＯリン
グ等を用いてもよい。またそれらを組み合わせて用いて
もよい。

【００４０】つぎに、リング体３５とピストン部材４と
の相だのシール構造について説明する。上記ピストン部
材４は、頂部台２４の上面に固定された押圧シリンダ４
１から、頂部台２４のドーナツ穴２４ｂおよび中間台２
３の中心穴２３ｃを介して下方に垂下され、その下部ヘ
ッド４２が密閉室３１内に嵌入されている。従って、押
圧シリンダ４１を駆動させてピストン部材４を介して下
部ヘッド４２を昇降させることにより、実質的に密閉室
３１の容量が変更されるようになっている。

【００４１】上記押圧シリンダ４１の下部にはピストン
部材４を包囲するように蛇腹管４３が設けられている。
この蛇腹管４３は、密閉室３１の昇降に応じて伸縮する
ようになっており、押圧シリンダ４１内の気密性の維持
および粉塵侵入防止に貢献している。また、ジャバラ間
４３の代わりに、リング体内周面とピストンとの間をピ
ストンリング等でシールしてもよい。さらには、ピスト
ンリングを上下方向に複数個取り付け、これらのピスト
ンリング間を真空ポンプで吸引する、いわゆるダイナミ
ックシール法を採用してもよい。

【００４２】上記密閉室３１の最大内容積はカプセルＣ
若干大きめに容量設定されている。従って、テーブル２
１ｃ上の定位置に運ばれたカプセルＣに向かいコンテナ
３が下降されると、カプセルＣは密閉室３１内に完全に
収容され、かつ、コンテナ３の密閉室３１の開口部分の
内周面がテーブル２１ｃの外周面に当接し、さらにコン
テナ３の下端縁部が受け台２１ｂの表面に当接した状態
になる。

【００４３】上記脱気手段５は、テーブル２１ｃの側面
に開口部５１ａを有する脱気通路５１と、この脱気通路
５１の途中に設けられたストップ弁５２およびエアフィ
ルタ５３と、ストップ弁５２の上流側（開口部５１ａと
ストップ弁５２との間）に脱気通路５１から分岐された
ストップ弁５１１を有する放散管５１０と、エアフィル
タ５３の下流側の脱気通路５１に接続された真空ポンプ
５４とから構成されている。

【００４４】なお、図面では図示の関係上、上記開口部
５１ａはテーブル２１ｃの表面に密閉室３１の下部開口
に対向した状態で描いているが、このようにすると、カ
プセルＣの底面で上記開口部５１ａが塞がれ、良好な吸
引が行われなくなるおそれがあるため、実際はテーブル
２１ｃの外周面に開口部が設けられている。

【００４５】従って、コンテナ３が基台２１上まで下降
され、かつ、ストップ弁５１１は閉止状態、ストップ弁
５２は開通状態で真空ポンプ５４を駆動させると、コン
テナ３の密閉室３１内の空気は開口部５１ａから脱気通
路５１を介して吸引され、エアフィルタ５３で清浄化さ
れた後、真空ポンプ５４を通って外部に排出され、その
結果密閉室３１内は真空状態になる。

【００４６】上記不活性ガス供給手段７は、テーブル２
１ｃの側面に開口部７１ａを有するガス供給通路７１
と、このガス供給通路７１の途中に設けられたストップ
弁７２と、このストップ弁７２の上流側のガス供給通路
７１上に設けられた減圧弁７３と、さらにこの減圧弁７
３の上流側に設けられた不活性ガスタンク７４とから構
成されている。上記減圧弁７３は不活性ガスタンク７４
から供給される不活性ガスの圧力を所望の値に調節する
ためのものである。

【００４７】なお、図面では図示の関係上、上記開口部
７１ａはテーブル２１ｃの表面に密閉室３１の下部開口
に対向した状態で描いているが、このようにすると、カ
プセルＣの底面で上記開口部７１ａが塞がれ、良好なガ
ス供給が疎外されるおそれがあるため、実際はテーブル
２１ｃの外周面に開口部が設けられている。

【００４８】従って、コンテナ３が基台２１上まで下降
され、真空ポンプ５４の駆動により密閉室３１内が真空
にされた状態でストップ弁５２を閉止し、ストップ弁７
２を開通させると、不活性ガスタンク７４内の不活性ガ
スは減圧弁７３によって所定の正圧力に調節された後ガ
ス供給通路７１を通って開口部７１ａから密閉室３１内
に供給され、ストップ弁５１１を開にすれば密閉室３１
内に残存している希少酸素がストップ弁５１１から排出
され、密閉室３１内は不活性ガスで充満される。なお、
ストップ弁５１１が閉で、かつ、真空ポンプ５４の作動
中であるときは、密閉室３１内が高真空状態ではない場
合でも、ストップ弁７２を開通することにより、密閉室
３１内の空気は不活性ガスに置換される。

【００４９】以上詳述した減容処理装置を用いる本発明
に係る減容処理方法につき図５〜図８を基に説明する。
なお、この実施例の減容処理方法は、不活性ガスを用い
ない方法であるため、図５〜図８においては不活性ガス
供給手段の図示を省略している。

【００５０】図５は、カプセルを、カプセルよりも若干
大きい容量を有する密閉室に搬入する搬入工程を示す説
明図であり、（イ）はカプセルが台車によって減容処理
装置に搬入されつつある状態、（ロ）は台車上のカプセ
ルがコンテナの密閉室に装填されつつある状態をそれぞ
れ示している。

【００５１】図６は、カプセルの搬入された密閉状態の
密閉室内の空気を吸引して密閉室内を略真空にする脱気
工程を示す説明図であり、（ハ）は台車が後退してカプ
セルがテーブル上に載置された状態、（ニ）は密閉室内
にカプセルが密閉された状態で密閉室内が脱気処理され
ている状態をそれぞれ示している。

【００５２】図７は、略真空状態の密閉室の容量を減少
させてカプセルを圧縮し減容する圧縮減容工程を示す説
明図であり、（ホ）はピストン部材の下降によって圧縮
減容されている状態、（ヘ）は減容後のコンテナが密閉
室に保持された状態でコンテナが上昇した状態をそれぞ
れ示している。

【００５３】図８は、減容したカプセルを密閉室から搬
出する搬出工程を示す説明図であり、（ト）はテーブル
上に位置した台車上に減容カプセルを搭載しつつある状
態、（チ）は台車が減容処理装置から系外にカプセルを
搬出している状態をそれぞれ示している。

【００５４】まず、上記搬入工程においては、図５の
（イ）に示すように、カプセルＣの搭載された台車６が
レール６ａ上を減容処理装置１の方向に走行させられ
る。そして、台車６上に搭載されたカプセルＣは基台２
１の中央部のテーブル２１ｃに対応した位置まで運び込
まれる（図１の状態）。この状態では、台車６上のカプ
セルＣはコンテナ３の密閉室３１の下部開口に対向した
状態になっている。

【００５５】その後、昇降シリンダ３２および押圧シリ
ンダ４１を同期させた状態で駆動させ、シリンダロッド
３３およびピストン部材４４を全ストローク量の略半分
程度下方に突出させると、シリンダロッド３３の先端部
に連結されたコンテナ３は下降し、図５の（ロ）に示す
ように、カプセルＣの上半分程度が密閉室３１の中に没
入した状態になる。

【００５６】つぎに、上記脱気工程においては、まず図
６の（ハ）に示すように、カプセルＣを載置した台車６
をレール６ａ上を減容処理装置１から離れる方向に移動
させる。そうすると、カプセルＣの上部は密閉室３１に
嵌入して水平方向の移動が規制された状態になっている
ため、台車６のみがカプセルＣを残して移動する。そし
て台車６の支持がなくなるとカプセルＣは自重で落下
し、テーブル２１ｃ上に載置された状態になる。

【００５７】この状態で昇降シリンダ３２を駆動させて
シリンダロッド３３を全ストローク分下降させるととも
に、押圧シリンダ４１を駆動させてピストン部材４の下
部ヘッド４２の下面部がカプセルＣの蓋体Ｃ２に当接す
るまで下降させると、密閉室３１はカプセルＣを内部に
装填した状態で、図６の（ニ）に示すように、下部ヘッ
ド４２の下面部と、密閉室３１の内周面と、テーブル２
１ｃの上面部とに囲繞され、外部と遮断された密閉状態
になる。

【００５８】そして、密閉室３１の密閉状態で脱気手段
５の真空ポンプ５４を稼働させると、密閉室３１内の空
気は脱気通路５１を介して吸引され、密閉室３１内は真
空状態になる。そして、通気孔付きのカプセルの場合
は、カプセル本体Ｃ１には多数の通気孔Ｃ３が穿設され
ているため、この通気孔Ｃ３を介してカプセルＣ内の空
気も吸引されるため、カプセルＣ内のジルカロイハルや
ハードウエアが装填されている空間も真空状態になる。

【００５９】そして、上記真空ポンプ５４による脱気操
作の後、密閉室３１内およびカプセルＣ内が所定の真空
度の脱気状態になってから、図７に示した圧縮減容工程
が実行される。すなわち、まず図７の（ホ）に示すよう
に、押圧シリンダ４１が駆動されてピストン部材４が下
降し、このピストン部材４の下部ヘッド４２によってカ
プセルＣはペレット状に押し潰され、カプセルＣの減容
処理が完了する。そして、カプセルＣの減容処理が完了
すれば、真空ポンプ５４の駆動を停止する。

【００６０】上記カプセルＣの圧縮処理時にはカプセル
Ｃ内のジルカロイハル等から多量のファインが発生する
が、密閉室３１内は真空状態であるため、上記ファイン
の発火は有効に阻止される。

【００６１】その後、図７の（ヘ）に示すように、昇降
シリンダ３２および押圧シリンダ４１を同期させた状態
で駆動させ、シリンダロッド３３およびピストン部材４
を台車６の厚み分よりも若干多めに上昇させる。そうす
ると、押し潰された圧縮カプセルＣ′は、その外周面が
密閉室３１の内周面に密着しているため、コンテナ３の
上昇に同伴して上昇し、圧縮カプセルＣ′の底面と基台
２１との間に台車６の進入可能な空間が形成される。そ
してこの空間に台車６が進入される。

【００６２】つぎの搬出工程においては、上記図７の
（ヘ）の状態から、昇降シリンダ３２を駆動させない状
態で押圧シリンダ４１のみを駆動させ、ピストン部材４
を下降させる。そうすると、ピストン部材４の下部ヘッ
ド４２が密閉室３１内に収納されている圧縮カプセル
Ｃ′を下方に押圧するため、圧縮カプセルＣ′は下方に
押し出されて、図８の（ト）に示すように、台車６上に
搭載された状態になる。

【００６３】この状態で、昇降シリンダ３２および押圧
シリンダ４１を駆動させてシリンダロッド３３およびピ
ストン部材４を上昇させると、図８の（チ）に示すよう
に、台車６上の圧縮カプセルＣ′は搬出可能状態になる
ため、台車６を移動させて系外に搬出し、減容処理の１
サイクルが終了する。

【００６４】本発明のジルコニウム合金を含む放射性金
属廃棄物の減容処理方法は、以上詳述したように、脱気
工程において、カプセルＣが装填された密閉室３１内の
空気を脱気し、真空状態にするものであるため、減容圧
縮工程においてカプセルＣがピストン部材４により押し
潰され、そのときに発火性の著しいジルカロイファイン
が多量に発生したとしても、酸素の供給がないため発火
が防止され、安全にカプセルＣの減容処理を行うことが
可能になる。

【００６５】しかも、コンテナ３の密閉室３１の容量
は、カプセルＣの体積よりも若干大きめに寸法設定され
ているため、小容量の脱気処理で対応することが可能で
あり、従来の水中で圧縮するものや、減容処理装置１が
設けられる装置室全体を真空または不活性ガス雰囲気状
態にするものに比べて、装置の小型化および簡素化を図
ることができ、設備投資の面で極めて有利である。

【００６６】つぎに、図１に示す不活性ガス供給手段７
を利用した、他の実施例の減容処理方法について説明す
る。この例の場合は、図６の（ニ）の脱気工程におい
て、略真空状態の密閉室３１内に不活性ガスを供給する
不活性ガス供給工程が付加される。具体的には、密閉室
３１内が略真空状態になったときに、ストップ弁５２が
閉止され、その後に真空ポンプ５４の運転が停止され
る。この状態でストップ弁７２が開放される。そうする
と、不活性ガスタンク７４内の不活性ガスがガス供給通
路７１を介して密閉室３１内に供給され、密閉室３１内
は不活性ガスで充満されるようになる。

【００６７】そして、密閉室３１内が不活性ガスの充満
によって正圧（大気圧以上）になった状態でストップ弁
５１１を開放するとともに、不活性ガスタンク７４から
の不活性ガスの供給を継続すると、密閉室３１内に残留
していた空気がほとんど不活性ガスに置換された状態に
なる。この状態で押圧シリンダ４１を駆動させてカプセ
ルＣの圧縮減容処理を行えば、ジルカロイファインの発
生があっても不活性ガス雰囲気中であり、上記ファイン
の発火は有効に抑止される。

【００６８】そして、この実施例においては、密閉室３
１内の真空脱気後に密閉室３１内に不活性ガスを送り続
けることによって、密閉室３１内の真空度をそれ程大き
なものにすることなく、残留した空気を有効に不活性ガ
スに置換することが可能であり、あえて高性能の真空ポ
ンプ５４を用いる必要はなく、設備コストを低減させる
上で好都合である。

【００６９】また、真空ポンプ５４の駆動により、密閉
室３１内の真空脱気継続中に、ストップ弁７２を開通し
て不活性ガスを送り続けることによって、密閉室３１内
の真空度をそれ程大きなものにすることなく、残留した
空気を有効に不活性ガスに置換することが可能であり、
こうすることによって、上記同様に高性能の真空ポンプ
５４を用いる必要がなく、設備コストを低減させる利点
がある。

【００７０】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のジルコニウム合
金を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬
入工程でジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封
入されているカプセルの搬入された密閉室は、つぎの脱
気工程において脱気されて略真空状態にされるため、カ
プセルがその後の圧縮減容工程で圧縮され、そのとき押
し潰されたジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物か
ら発火性を有する粉塵が発生したとしても発火に必要な
空気が存在せず、従って、上記粉塵の発火は有効に阻止
される。

【００７１】また、密閉室の容量は、カプセルの体積よ
りも若干大きめに寸法設定されているため、小容量の脱
気処理で対応することが可能であり、従来の水中で圧縮
するものや、減容処理装置が設けられる装置室全体を真
空または不活性ガス雰囲気状態にするものに比べて、装
置の小型化および簡素化を図ることができ、設備コスト
の低減を図る上で極めて好都合である。

【００７２】本発明の請求項２記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入
工程でジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入
されているカプセルの搬入された密閉室は、つぎの脱気
工程において脱気されて略真空状態にされ、さらにその
後の不活性ガス供給工程において略真空状態の密閉室に
不活性ガスが供給されるため、カプセルがその後の圧縮
減容工程で圧縮され、そのとき押し潰されたジルコニウ
ム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を有する粉塵
が発生したとしても、発火に必要な空気の代わりに密閉
室内は不活性ガスで充満しており、その結果上記粉塵の
発火は有効に阻止される。

【００７３】本発明の請求項３記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理方法によれば、搬入
工程でジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入
されているカプセルの搬入された密閉室は、つぎの不活
性ガス供給工程において脱気されて略真空状態にされな
がら、密閉室に不活性ガスが供給されるため、その後の
圧縮減容工程で圧縮され、そのとき押し潰されたジルコ
ニウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を有する
粉塵が発生したとしても、発火に必要な空気の代わりに
密閉室内は不活性ガスで充満しており、その結果上記粉
塵の発火は有効に防止される。

【００７４】そして、上記真空脱気中または脱気後に密
閉室内に不活性ガスを送り続けることによって、密閉室
内の真空度をそれ程大きなものにすることなく、残留し
た空気を有効に不活性ガスに置換することが可能であ
り、あえて高性能の真空ポンプを用いる必要はなく、設
備コストを低減させる上で好都合である。

【００７５】本発明の請求項４記載のジルコニウム合金
を含む放射性金属廃棄物の減容処理装置によれば、ジル
コニウム合金を含む放射性金属廃棄物の封入されたカプ
セルを基台上に載置し、支持枠体に支持された筒状体を
下降させることによって、筒状体の内部に形成された、
ピストン部材の底面と筒状体の内周面と、基台の表面と
に囲繞された密閉室に上記カプセルが密閉状態で収納さ
れる。そして、密閉室にカプセルが収納された状態で脱
気手段を稼働させることによって密閉室内は脱気されて
略真空状態になる。

【００７６】従って、上記密閉室内が真空状態で昇降手
段を駆動させ、ピストン部材を下降させることによって
カプセルは圧縮減容される。そのとき押し潰されたジル
コニウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を有す
る粉塵が発生したとしても、発火に必要な空気が存在せ
ず上記粉塵は有効に阻止される。

【００７７】また、密閉室の容量は、カプセルの体積よ
りも若干大きめに寸法設定されているため、小容量の脱
気処理で対応することが可能であり、従来の水中で圧縮
するものや、減容処理装置が設けられる装置室全体を真
空または不活性ガス雰囲気状態にするものに比べて、装
置の小型化および簡素化を図ることができ、設備コスト
の低減を図る上で極めて好都合である。

【００７８】上記請求項５記載のジルコニウム合金を含
む放射性金属廃棄物の減容処理装置によれば、筒状体が
下降してその下縁部が基台の表面に当接した状態で密閉
室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段が設け
られているため、脱気されて略真空状態になった密閉室
に不活性ガス供給手段からの不活性ガスを供給すれば、
その後カプセルが圧縮減容され、そのとき押し潰された
ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物から発火性を
有する粉塵が発生したとしても、発火に必要な空気の代
わりに密閉室内は不活性ガスで充満しており、その結果
上記粉塵の発火は有効に阻止される。

【００７９】また、密閉室内に不活性ガスを送り続ける
ことによって、密閉室内の真空度をそれ程大きなものに
することなく、残留した空気を有効に不活性ガスに置換
することが可能であり、あえて高性能の真空ポンプを用
いる必要はなく、設備コストを低減させる上で好都合で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る減容処理装置の一例を示す縦断面
図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】減容処理装置の処理対象となる、軽水型原子炉
の使用済み燃料集合体の一例を示す側面視の説明図であ
る。

【図４】ジルカロイハル等を収納するためのカプセルの
一例を示す斜視図である。

【図５】カプセルを密閉室に搬入する搬入工程を示す説
明図であり、（イ）はカプセルが台車によって減容処理
装置に搬入されつつある状態、（ロ）は台車上のカプセ
ルがコンテナの密閉室に装填されつつある状態をそれぞ
れ示している。

【図６】カプセルの搬入された密閉状態の密閉室内の空
気を吸引して密閉室内を略真空にする脱気工程を示す説
明図であり、（ハ）は台車が後退してカプセルがテーブ
ル上に載置された状態、（ニ）はカプセルが装填され密
閉室内が脱気処理されている状態をそれぞれ示してい
る。

【図７】略真空状態の密閉室の容量を減少させてカプセ
ルを圧縮し減容する圧縮減容工程を示す説明図であり、
（ホ）はピストン部材の下降によってコンテナが圧縮減
容されている状態、（ヘ）は減容後のコンテナが密閉室
に保持された状態でコンテナが上昇した状態をそれぞれ
示している。

【図８】減容したカプセルを密閉室から搬出する搬出工
程を示す説明図であり、（ト）はテーブル上に位置した
台車上に減容カプセルを搭載し終った状態、（チ）は台
車によってカプセルが減容処理装置から系外に搬出され
つつある状態をそれぞれ示している。

【符号の説明】

１減容処理装置２支持枠体２１基台２１ａ貫通穴２１ｂ受け台２１ｃテーブル２２支柱２２ａ下部支柱２２１ａ上螺装部２２２ａ下螺装部２２ｂ上部支柱２２１ｂナット部２２２ｂ螺装部２２ｃフランジ部２３中間台２３ａ貫通孔２３ｂロッド孔２３ｃ中心穴２４頂部台２４ａ貫通孔２４ｂドーナツ穴３コンテナ３１密閉室３２昇降シリンダ３３シリンダロッド３３ａ可撓管３４シール部材３５リング体３５ａ可撓管３５ｂシール部材４ピストン部材４１押圧シリンダ４２下部ヘッド４３蛇腹管５脱気手段５１脱気通路５１０放散管５１１ストップ弁５２ストップ弁５３エアフィルタ５４真空ポンプ６台車６ａレール７不活性ガス供給手段７１ガス供給通路７２ストップ弁７３減圧弁７４不活性ガスタンクＣカプセルＣ１カプセル本体Ｃ２蓋体Ｃ３通気孔ＦフロアＢベースＮ燃料集合体Ｎ１被覆管Ｎ２上部ノズルＮ３下部ノズルＮ４支持格子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
物をカプセル内に封入し、このカプセルを圧縮して減容
処理するジルコニウム合金を含む放射性廃棄物の減容処
理方法であって、上記カプセルを、カプセルよりも若干
大きい容量を有する密閉室に搬入する搬入工程、カプセ
ルの搬入された密閉状態の密閉室内の空気を吸引して密
閉室内を略真空にする脱気工程、略真空状態の密閉室の
容量を減少させてカプセルを圧縮し減容する圧縮減容工
程、および減容したカプセルを密閉室から搬出する搬出
工程からなることを特徴とするジルコニウム合金を含む
放射性金属廃棄物の減容処理方法。
【請求項２】ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
物をカプセル内に封入し、このカプセルを圧縮して減容
処理するジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減
容処理方法であって、上記カプセルを、カプセルよりも
若干大きい容量を有する密閉室に搬入する搬入工程、カ
プセルの搬入された密閉状態の密閉室内の空気を吸引し
て密閉室内を略真空にする脱気工程、略真空状態の密閉
室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程、不活
性ガスの供給された密閉室の容量を減少させてカプセル
を圧縮し減容する圧縮減容工程、および減容したカプセ
ルを密閉室から搬出する搬出工程からなることを特徴と
するジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減容処
理方法。
【請求項３】ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
物をカプセル内に封入し、このカプセルを圧縮して減容
処理するジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減
容処理方法であって、上記カプセルを、カプセルよりも
若干大きい容量を有する密閉室に搬入する搬入工程、カ
プセルの搬入された密閉状態の密閉室内の空気を吸引し
ながら略真空状態の密閉室内に不活性ガスを供給する不
活性ガス供給工程、不活性ガスの供給された密閉室の容
量を減少させてカプセルを圧縮し減容する圧縮減容工
程、および減容したカプセルを密閉室から搬出する搬出
工程からなることを特徴とするジルコニウム合金を含む
放射性金属廃棄物の減容処理方法。
【請求項４】ジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄
物をカプセル内に封入し、このカプセルを圧縮して減容
処理するジルコニウム合金を含む放射性金属廃棄物の減
容処理装置であって、上記カプセルを載置する基台と、
この基台に立設された支持枠体と、この支持枠体に支持
されて昇降する内部に上下方向に延びる密閉室の形成さ
れた筒状体と、上記密閉室の内壁面に摺接して昇降する
ピストン部材と、上記枠体に支持されかつ上記ピストン
部材を昇降させる昇降手段と、上記筒状体が下降してそ
の下縁部が基台の表面に当接した状態で密閉室内の空気
を吸引する脱気手段と、カプセルを基台の筒状体に対向
した部分に対して搬入出する搬入出手段とから構成さ
れ、上記密閉室の最大内容積はカプセルよりも若干大き
めに容量設定されていることを特徴とするジルコニウム
合金を含む放射性金属廃棄物の減容処理装置。
【請求項５】上記筒状体が下降してその下縁部が基台
の表面に当接した状態で密閉室内に不活性ガスを供給す
る不活性ガス供給手段が設けられていることを特徴とす
る請求項４記載のジルコニウム合金を含む放射性金属廃
棄物の減容処理装置。