JPS61250589A - 使用済核燃料要素の破壊方法 - Google Patents
使用済核燃料要素の破壊方法Info
- Publication number
- JPS61250589A JPS61250589A JP60092823A JP9282385A JPS61250589A JP S61250589 A JPS61250589 A JP S61250589A JP 60092823 A JP60092823 A JP 60092823A JP 9282385 A JP9282385 A JP 9282385A JP S61250589 A JPS61250589 A JP S61250589A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- fuel element
- nuclear fuel
- cladding tube
- spent nuclear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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
的な再処理プラントの工程では、貯麓後に燃料要素を構
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ッ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
せん断機で数備の小片に切断し、そして溶解槽のバスケ
ット中で溶かし込み、次の溶解工程で酸化物燃料だけを
溶解し、バスケット中に残った被覆管を固体廃棄物とし
て除去する。新開チョップリーチ法が採用されている（
原子カバンドブツク、浅田忠−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。
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
的な再処理プラントの工程では、貯麓後に燃料要素を構
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ッ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
せん断機で数備の小片に切断し、そして溶解槽のバスケ
ット中で溶かし込み、次の溶解工程で酸化物燃料だけを
溶解し、バスケット中に残った被覆管を固体廃棄物とし
て除去する。新開チョップリーチ法が採用されている（
原子カバンドブツク、浅田忠−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
蔵に関する従来の方法には次のような問照点がある。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
、高い強度を持ったせん断機の設計・開発が必要である
。被切断物がセラミッ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。ぜ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。
蔵に関する従来の方法には次のような問照点がある。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
、高い強度を持ったせん断機の設計・開発が必要である
。被切断物がセラミッ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。ぜ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５６−１
５１３９５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４００Ｃ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シ、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
ルギーが必要であった。
５１３９５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４００Ｃ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シ、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
ルギーが必要であった。
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
。
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
。
すなわち本発明は、被覆管内に燃料ベレットが密封され
た使用済核燃料要素を貯藏池で一定期間貯蔵し、貯蔵後
の核燃料要素の被覆管を破壊する使用済核燃料要素の破
壊方法において、核燃料要素を被覆管の構成材の結晶粒
内が脆化する雰囲気中に曝露しつつ、同時に荷重を加え
るととｆ：特徴とするものであり、これによって燃料被
覆管の構成材料の結晶粒内が脆化し、容易に破壊するよ
うになる。
た使用済核燃料要素を貯藏池で一定期間貯蔵し、貯蔵後
の核燃料要素の被覆管を破壊する使用済核燃料要素の破
壊方法において、核燃料要素を被覆管の構成材の結晶粒
内が脆化する雰囲気中に曝露しつつ、同時に荷重を加え
るととｆ：特徴とするものであり、これによって燃料被
覆管の構成材料の結晶粒内が脆化し、容易に破壊するよ
うになる。
発明者等はどのようにすれば高い放射能をもつ燃料要素
を簡便に破壊し、燃料棒の被覆管内から燃料物質を容易
に除去できるかを検討した。被覆管の主要な金属元素で
あるジルコニウムは例えば水銀等の液体金属中で引張荷
重を受けるど脆性的に破壊を生じることは公知である。
を簡便に破壊し、燃料棒の被覆管内から燃料物質を容易
に除去できるかを検討した。被覆管の主要な金属元素で
あるジルコニウムは例えば水銀等の液体金属中で引張荷
重を受けるど脆性的に破壊を生じることは公知である。
しかし、発明者等は、この技術を使用済燃料要素の処理
に適用すると、燃料物質の除去がひじように好適にでき
ることを見出した。すなわち、ジルコニウム合金からな
る被覆管とその内部に充填された燃料物質（ペレット状
Ｘ）とを有する使用済の核燃料要素を、水銀中に浸漬し
てかつそれに荷重を加えると容易に被覆管が割れて燃料
物質と被覆管とに分離できること、さらに水銀の比重が
約１３．５、被覆管の比重が約６．５、二酸化ジルコニ
ウムの比重が約４．５およびウランを主成分とする燃料
ベレットの比重が約１１．０であるので、燃料要素を構
成する全ての部材が水銀液面上に浮ぶことから破片の回
収が容易であること、また水銀は室温で液体であるので
取扱いが容易であること、水銀蒸気の回収は技術的に容
易であること、さらに水銀は強い放射線を受けても安定
であるので使用済燃料要素の脆化雰囲気に適しているこ
となどの種々の利点があり、水銀によるジルコニウムの
液体金属ぜい化現象を使用済燃料要素の破壊に応用する
ことは特別に工学上の有意性があることを新規に見い出
した。
に適用すると、燃料物質の除去がひじように好適にでき
ることを見出した。すなわち、ジルコニウム合金からな
る被覆管とその内部に充填された燃料物質（ペレット状
Ｘ）とを有する使用済の核燃料要素を、水銀中に浸漬し
てかつそれに荷重を加えると容易に被覆管が割れて燃料
物質と被覆管とに分離できること、さらに水銀の比重が
約１３．５、被覆管の比重が約６．５、二酸化ジルコニ
ウムの比重が約４．５およびウランを主成分とする燃料
ベレットの比重が約１１．０であるので、燃料要素を構
成する全ての部材が水銀液面上に浮ぶことから破片の回
収が容易であること、また水銀は室温で液体であるので
取扱いが容易であること、水銀蒸気の回収は技術的に容
易であること、さらに水銀は強い放射線を受けても安定
であるので使用済燃料要素の脆化雰囲気に適しているこ
となどの種々の利点があり、水銀によるジルコニウムの
液体金属ぜい化現象を使用済燃料要素の破壊に応用する
ことは特別に工学上の有意性があることを新規に見い出
した。
そこで本発明は、使用済の燃料要素を水銀を満した容器
中に浸漬し、水銀中で圧縮・破砕するようにした。この
ようにすることによシ被覆管と燃料物質とを容易に分離
できる使用済燃料要素の破壊方法を得ることを可能とし
なものでおる。
中に浸漬し、水銀中で圧縮・破砕するようにした。この
ようにすることによシ被覆管と燃料物質とを容易に分離
できる使用済燃料要素の破壊方法を得ることを可能とし
なものでおる。
以下、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。
いる。
まず、第１図において、使用済燃料要素１を貯蔵工程２
の貯蔵池（例えば、燃料貯蔵プール）で一定の期間冷却
してから前処理工程３で燃料要素１を破壊する。この時
、本実施例では燃料要素１を構成する被覆管１ａの結晶
粒内が脆性割れを生じる液体金属（例えば水銀）雰囲気
下で荷重を加える。この操作によって燃料要素ｌは被覆
管１ａの構成材料が大きな破壊エネルギーを必要とせず
容易に破壊される。被覆管１ａと被覆管Ｉａ内に充填さ
れていた燃料物質（例えば燃料ベレット）２０とを分離
することができる。破壊した被覆管１ａ及び燃料物質２
０は、液体金属の液面に浮ぶ。
の貯蔵池（例えば、燃料貯蔵プール）で一定の期間冷却
してから前処理工程３で燃料要素１を破壊する。この時
、本実施例では燃料要素１を構成する被覆管１ａの結晶
粒内が脆性割れを生じる液体金属（例えば水銀）雰囲気
下で荷重を加える。この操作によって燃料要素ｌは被覆
管１ａの構成材料が大きな破壊エネルギーを必要とせず
容易に破壊される。被覆管１ａと被覆管Ｉａ内に充填さ
れていた燃料物質（例えば燃料ベレット）２０とを分離
することができる。破壊した被覆管１ａ及び燃料物質２
０は、液体金属の液面に浮ぶ。
すなわち使用済みの軽水炉燃料である燃料要素ｌを運搬
容器から取シ出し、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１ｔ−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５２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の燃料要素１の破壊を
以下に述べる本発明の化学的な処理によって破壊した。
容器から取シ出し、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１ｔ−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５２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の燃料要素１の破壊を
以下に述べる本発明の化学的な処理によって破壊した。
すなわち、貯蔵池から燃料要素１を燃料集合体２１ごと
に取シ出し、第２図に示す前処理用のセル３芥偏入する
。セル３内で、燃料要素１は、水銀２２を満したステン
レス鋼製の容器２４内に室温状態で浸漬され、同時に機
械的にプレス２３を用いて圧縮される。燃料要素１を構
成する被覆管１ａは、通常は十分の強度・延性を持つが
、水銀２２中で変形されると被覆管１ａを構成する金属
であるジルコニウムの結晶粒内が、水銀蒸気の影響を受
けて容易に低荷重で破壊する。破壊された被覆管１ａの
破砕片および燃料物質２０は、水銀よシ軽いので、第２
図に示すように水銀２２の液面上に浮ぶ。この浮んだ燃
料物質２０と被覆管１ａの破砕片とを回収する。
に取シ出し、第２図に示す前処理用のセル３芥偏入する
。セル３内で、燃料要素１は、水銀２２を満したステン
レス鋼製の容器２４内に室温状態で浸漬され、同時に機
械的にプレス２３を用いて圧縮される。燃料要素１を構
成する被覆管１ａは、通常は十分の強度・延性を持つが
、水銀２２中で変形されると被覆管１ａを構成する金属
であるジルコニウムの結晶粒内が、水銀蒸気の影響を受
けて容易に低荷重で破壊する。破壊された被覆管１ａの
破砕片および燃料物質２０は、水銀よシ軽いので、第２
図に示すように水銀２２の液面上に浮ぶ。この浮んだ燃
料物質２０と被覆管１ａの破砕片とを回収する。
このようにして得られた燃料物質２０および被覆管１ａ
の破砕片を次の溶解セルに送シ、酸化物である燃料物質
２０を溶解（溶解工程５）し、残った被覆管１ａの破砕
片を固体廃棄物として処理する（廃棄物処理工程４ン。
の破砕片を次の溶解セルに送シ、酸化物である燃料物質
２０を溶解（溶解工程５）し、残った被覆管１ａの破砕
片を固体廃棄物として処理する（廃棄物処理工程４ン。
以下の処理（分離６゜精製７の工程）は、所謂ビニレッ
クス法の工程に従って使用済燃料の再処理を進める。
クス法の工程に従っ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、水銀を使用し、室温でか
つ大気中で脆化処理が可能なので、水素雰囲気下での脆
化処理のように高度な安全対策技術を全く必要としない
。また、ジルコニウムの合金の結晶粒内を脆化させて破
壊ようにしたので、水素をジルコニウム中に添加して、
結晶の特定の面内に水素化物を析出させて脆化させるこ
とは異なシ大きなエネルギーを必要とせず、かつ破壊の
し易さの方向性も発生しない。従って、十分低い荷重で
被護管１ａを破壊することができる。さらに破壊された
被覆管１ａおよび燃料物質２０よシ比重の大きい水銀を
用いているので破壊された被覆管１ａおよび燃料物質２
０は水銀液面に浮び、それらの回収が容易である。また
、被覆管１ａには放射性のトリチウム（三重水素）が含
まれておシ、従来技術の水素添加手法では加熱するので
、これらが被護管１ａから放出される。このトリチウム
の回収に新たな技術を開発する必要があるが、本実施例
では室温で破壊処理をするのでこのような問題を生じな
い。
つ大気中で脆化処理が可能なので、水素雰囲気下での脆
化処理のように高度な安全対策技術を全く必要としない
。また、ジルコニウムの合金の結晶粒内を脆化させて破
壊ようにしたので、水素をジルコニウム中に添加して、
結晶の特定の面内に水素化物を析出させて脆化させるこ
とは異なシ大きなエネルギーを必要とせず、かつ破壊の
し易さの方向性も発生しない。従って、十分低い荷重で
被護管１ａを破壊することができる。さらに破壊された
被覆管１ａおよび燃料物質２０よシ比重の大きい水銀を
用いているので破壊された被覆管１ａおよび燃料物質２
０は水銀液面に浮び、それらの回収が容易である。また
、被覆管１ａには放射性のトリチウム（三重水素）が含
まれておシ、従来技術の水素添加手法では加熱するので
、これらが被護管１ａから放出される。このトリチウム
の回収に新たな技術を開発する必要があるが、本実施例
では室温で破壊処理をするのでこのような問題を生じな
い。
なお、本実施例ではジルコニウム合金からなる被覆管を
脆化させる方法として水銀を用いたが、これを限るもの
でなく例えばセシウム、カドミウムおよびナトリウム等
の他の液体金属も使用することができる。
脆化させる方法として水銀を用いたが、これを限るもの
でなく例えばセシウム、カドミウムおよびナトリウム等
の他の液体金属も使用することができる。
上述のように本発明は、使用済核燃料要素を容易に破壊
できるようになって、被覆管と燃料物質とを容易に分離
できることを可能にした使用済核燃料要素の破壊方法を
得るととができる。
できるようになって、被覆管と燃料物質とを容易に分離
できることを可能にした使用済核燃料要素の破壊方法を
得るととができる。
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フロー図、第２図は同じく一実施
例の破壊の方法を示す説明図である。 １・・・使用済核燃料要素、１ａ・・・被覆管、３・・
・前処理のセル、２Ｇ・・・燃料物質、２１・・・燃料
集合体、２２・・・液体状水銀、２３・・・圧縮機、２
４・・・容器。
例による再処理工程のフロー図、第２図は同じく一実施
例の破壊の方法を示す説明図である。 １・・・使用済核燃料要素、１ａ・・・被覆管、３・・
・前処理のセル、２Ｇ・・・燃料物質、２１・・・燃料
集合体、２２・・・液体状水銀、２３・・・圧縮機、２
４・・・容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被覆管内に燃料ペレットが密封された使用済核燃料
要素を貯蔵池で一定期間貯蔵し、貯蔵後の前記核燃料要
素の前記被覆管を破壊する使用済核燃料要素の破壊方法
において、前記核燃料要素を液体金属中に浸漬させ、そ
の状態で前記核燃料要素に荷重を加えることによつて破
壊するようにしたことを特徴とする使用済核燃料要素の
破壊方法。 ２、前記被覆管材の脆化雰囲気が水銀である特許請求の
範囲第１項記載の使用済核燃料要素の破壊方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60092823A JPS61250589A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 使用済核燃料要素の破壊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60092823A JPS61250589A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 使用済核燃料要素の破壊方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61250589A true JPS61250589A (ja) | 1986-11-07 |
Family
ID=14065153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60092823A Pending JPS61250589A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 使用済核燃料要素の破壊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61250589A (ja) |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP60092823A patent/JPS61250589A/ja active Pending
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