JPS62174696A

JPS62174696A - 放射性固体廃棄物切断装置

Info

Publication number: JPS62174696A
Application number: JP61015707A
Authority: JP
Inventors: ▲吉▼田　富治; 間瀬　矩章; 順一田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1987-07-31
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0711593B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕。

本発明は沸騰水型原子力発電所から発生する高放射性固
体廃棄物である使用済燃料チャンネルボックス（以下Ｐ
ＣＢという）等の切断減容処理に係り、特に各種電気的
および機械的特性をもつＰＣＢ等の効率的な水中切断を
行う装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５９−１８７２９８号公報に記載
のように被切断物と切断トーチ間に電位差をもたせ、こ
の間にアーク又はプラズマを発生させて、その熱エネル
ギーで被切断物を溶融切断するものであった。しかし、
本方式では被切断物が導伝体である事が切断条件の基本
であり１例えばセラミックスの様な非電導体の切断は不
可能である。ところが、本装置の切断対象となるＰＣＢ
は、その使用期間が長ければ長いほど、すなわち、燃焼
度が高ければ、高いほどＰＣＢ表面にセラミックス状の
非電導体が付着し、このため、被切断物と切断トーチ間
にアーク又はプラズマが発生しずらく。

安定した切断が出来ないという問題があった。この対策
としては、ＰＣＢ表面の付着物を事前に除去した後、切
断を行う手順で対応することが考えられるが、これでは
作業手順が複雑になり、作業効率が悪い。また、従来の
装置は切断トーチを固定とし、被切断物を移動して切断
を行う構造としているが、これは、該極式ウォータジェ
ット切断方式等を採用していたために、その機構上切断
トーチを固定する必要のある事からそのような構造にな
っていたものである。

本構造は、被切断物を水中で移動させて切断することか
ら、少なくとも水深は被切断物の２倍と、遮蔽のための
水深の両方の和以上が必要であった。

この結果、装置全体の長さは非常に大きなものとなり、
本装置を設置するプール水深は深いものが必要であった
。

また従来の切断技術は切断トーチと被切断物の間に電位
差をもたせ、この間にプラズマあるいはアークを発生さ
せて切断する方式であるため、切断のためのプラズマあ
るいはアーク安定保持のために切断トーチと被切断物と
の距離（スタンドオフ）を一定に保つことが必要である
。さらにプラズマまたはアークが一担消弧した場合、切
断開始のためには精度の高い初期位置設定（スタンドオ
フの設定）が必要となり、作業性はかなり面倒なものと
なる。

さらに、溶極式ウォータジェット切断では、切断中に発
生する溶融切断層及び水中浮遊物等の副次生成物が多く
なり、このため、フィルターの寿命が短く二次的廃棄物
としてのフィルターの量も多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来装置は比較的高焼焼度ＰＣＢ
の如く表面にセラミックス状の非導伝体が付着した被切
断物の水中切断には適用できず。

また切断トーチを固定として、高放射性固体廃棄物であ
る被切断物を移動して切断する構造を採用したことから
装置全体が大きくなり、装置を据付けるためのプール水
深も深くなるなどの問題があった。

本発明は、かかる高燃焼度ＰＣＢの如く、電気的あるい
は機械的特性に全く影響を受けず、水中で安定した切断
性能を有し、しかもプール水深も浅くできる高放射性固
体廃棄物切断装置を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、沸騰水型原子力発電
所から発生する使用済燃料チャンネルボックスや制御棒
等の高放射性固体廃棄物を切断する切断装置において、
被切断物の切断線に沿って移動する非移行型水中プラズ
マ方式の切断用トーチと、この切断用トーチを移動させ
る駆動機構と、前記被切断物を保持する固定されたサポ
ートと、前記被切断物及びトーチを収納する隔壁と、こ
れら全体を支持するフレーム本体と、前記駆動機構を制
御する制御盤とを備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

切断トーチは、電極棒とノズルキャップ間に電位差を設
け、この電極棒とノズルキャップで構成される空間にア
ルゴンガス等の希ガスを流し、これをプラズマ化した状
態でノズルキャップの先端から噴出させ、このプラズマ
熱で被切断物を切断する。このため、切断中におけるス
タンドオフの変化にかかわらず、プラズマは常に安定し
た状態で得られる。

また、本発明では、切断トーチがフレキシブルなホース
及びケーブルで接続されているため、切断トーチを装置
の隔壁の側面にガイドレールなどを設けることにより、
このガイドレールに沿って上下移動させ、被切断物であ
るＰＣＢの切断線に沿って移動させることが可能である
。

〔実施例〕

本発明は切断方式として非移行式水中プラズマアークを
採用することとした。一般にプラズマアーク切断（移行
式）は、切断トーチと被切断物の間に電位差を設け、こ
の間にアルゴンガス等で代表される希ガスを通すことで
プラズマ流を発生させて、このプラズマの熱エネルギー
で被切断物を溶融させて切断するものであり、例えば通
常のガス切断では切断のできないステンレス鋼等に好適
なものとして知られている。さらに、この方式はその熱
エネルギーが大きいことから厚板の切断に適したものと
して最近特に、原子炉解体技術の基本技術として水中切
断の主流となっているもので、現在各種研究開発が進め
られている。しかし、本切断技術は第１図に示すように
、切断トーチと被切断物の間に電位差を設けているため
、高燃焼度ＰＣＢの如く表面に非電導体の付着物を有す
る金属の切断には不適であった。また、切断中に於ても
、被切断物と切断トーチの距離（以下スタンドオフとい
う）を一定に保つことが切断能力を確保するための条件
となっていた。これに対して、非移行式プラズマアーク
切断は、第２図に示すように、切断トーチと被切断物の
間には電位差を設けず、電位差は切断トーチ内の電極棒
とノズルキャップとの間に設け、この間に希ガスを通過
させることによりプラズマ流を発生させ、これをガス流
でノズルから噴出させて被切断物を溶融切断するもので
ある。この切断方式は前認の移行式に比べ、切断能力が
劣ることから一般にはあまり用いられておらず、特に水
中切断に用いることについては全く考えられていない１
本発明では、非電導体の切断が可能である切断性能を重
視し、非移行方式プラズマアーク切断トーチを水中で使
用することを考え、実験した。その結果、前記非移行式
切断トーチを水中で使用しても非電導体の付着物を有す
る高燃焼度ＰＣＢを安定した性能で切断できることがわ
かった。プラズマ流を発生する電位差は切断トーチ内の
電極棒とノズルキャップとの間に設けたことにより安定
したプラズマ流の発生が得られる。また、切断トーチは
その電源及びガス供給装置等との間をフレキシブルチュ
ーブ又はケーブルで接続できることから、従来の移行式
トーチのように固定構造とする必要がなくなり、被切断
物を固定し、切断トーチをその切断線に沿って移動させ
る構造をとることも可能になる。

以下、本発明の一実施例を第３図〜第８図を用いて説明
する。

切断装置の構造を第３図〜第５図に、またプラズマシス
テム構成を第６図に、さらに装置の系統を第７図に示す
、また、第８図は本装置によるＰＣＢ切断作業の手順を
示す。

切断装置は架台１を床３４に固定した状態でプール壁３
３に沿ってプール３１中に据付けられる。

装置は架台１、およびこの架台１から下部に伸びるフレ
ーム２、被切断物としてのＰＣＢ４１を収納する隔壁５
．ＰＣＢ４１を収納固定するためのガイド３及びサポー
ト４、切断トーチ１６ａ。

１６ｂをＰＣＢ４１の切断線に沿って移動させるための
ガイドレール１１、スプロケット１２、トーチ支持台１
５及び駆動モータ９．減速機１ｏ、スプロケット７ａ、
７ｂ、チェーン６、切断時に発生するドロス回収箱１３
．ガス回収箱２１等で構成される。

床３４及びプール壁３３に固定された装置架台１及びフ
レーム２に設けられた隔壁５の扉１７をＩｊｆｌ　Ｌｆ
る。この状態で被切断物としてのＰＣＢ４１をプール３
１内を水中移動して、装置に固定する。

この時ＦＣＢ４１の切断線を切断トーチ１６ａ。

１６ｂに対して一定の位置に設定をするためＰＣＢ４１
は上部をガイド３に、また下部をサポート４で固定設置
される。この状態で、ｌ５１７を締め、ブロワ４２．ポ
ンプ４３を起動させる。切断トーチ１６ａ、１６ｂはＰ
ＣＢ４１に対して下端あるいは上端に設定するが、この
設定は駆動モータ９の動作が行う。すなわち、駆動モー
タ９の動作は減速機１０、シャフト２ｏ、スプロケット
７　ａ　＋７ｂ、チェーン６を介して切断トーチ１６ａ
。

１６ｂを設置したトーチ支持台１５に伝達される。

トーチ支持台１５はガイドレール１１に沿って移動し、
ガイドレール１１はＰＣＢ４１の切断線に対して予め位
置設定されている。従って、ＰＣＢ４１の上端あるいは
下端にセットした切断トーチ１６ａ、１６ｂをプラズマ
着火し、その状態でトーチの上下動作を行うことにより
、ＰＣＢ４１は貯蔵減容するのに効率的な形状であるＬ
形片に切断できる。なお、プラズマトーチ１６は通常状
態で常にシールドガスをガス供給袋Ｗ１５４からフレキ
シブルホース２２を介して供給しておく、また、プラズ
マトーチ１６本体を防水構造にすることが大切である。

この配慮に欠けるとプラズマトーチ王６内の絶縁不良か
らプラズマ発生が得られなくなる。プラズマトーチ１６
からのプラズマ発生は上記シールドガスを流した状態で
、操作盤５３を操作することにより行うが、その手順は
、まずシールドガスをアルゴンガス等の希ガスと置換し
。

次に電極棒６１とノズルキャップ６２にアーク電源袋［
５２を用いて電位差を設けることにより行う。

尚、冷却水循環装置５１（第６図）はプラズマトーチ１
６の過熱防止の為に設けるものであるが。

特にＰＣＢ切断の場合のように、約２００Ａ程度であれ
ばプラズマトーチ１６の水中冷却効果も期待できるため
省略してもよい。

ＦＣ：Ｂ４１の切断中に発生するガス及びプラズマトー
チ１６ａ、１６ｂに供給するガスの回収はガス回収箱２
１（第７図）で集め、さらにこれをブロワ４２で希釈し
て排気する。また、切断中に　、発生する落下ドロスは
ドロス回収箱１３で回収し。

浮遊クラッドはポンプ４３で吸引してフィルタユニット
４４で浄化し、プール内に排水する。差圧計４５はフィ
ルタユニット４４の寿命を確認するために設けたもので
ある。

ＰＣＢ４１の切断が終了後、短時間で隔壁５内の浄化運
転後、ポンプ４３の運転を停止し、扉１７を開いてＰＣ
Ｂ４１のＬ形切断片を隔壁内から取出し、プール３１内
の貯蔵エリアに保管貯蔵する。

以上は高放射性反体水素物として使用済燃料チャンネル
ボックスを例に説明を行ったが、使用済制御棒等の切断
も本手順とほぼ同じ要領で切断作業が可能となる。

本発明によれば、非移行型の水中プラズマ切断方式を採
用したことにより、大幅に作業効率を向上できるばかり
でなく、切断に伴う副次生成物の発生量も低減でき、二
次廃棄物としてのフィルターの量を少なくできる。さら
に、切断装置の小型ｊ化、簡素化、合理化が計れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、非電導体の付着物（酸化物）を有する
ＰＣＢの安定した切断が可能になるとともに、切断トー
チを移動可能な構造にしているから、長尺物である被切
断物を上下に移動させる必要がなく、この結果切断装置
を従来の約半分に軽減することが可能となり、さらに切
断装置を設置するプールの水深も大巾に浅くすることが
可能となる。また、切断トーチが非移行型であることか
ら、未切断部分があった場合にトーチを未切断部分まで
戻して再切断するときのトーチの位置決めも容易（移行
型トーチの場合、未切断部分の端部にトーチを正確に位
置決め（スタンドオフの設定）をしないと、アークが発
生しなかったり、未切断部分が残ることになる）という
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は移行式プラズマ切断装置の原理図、第２図は非
移行式プラズマ切断装置の原理図、第３図は本発明装置
の一実施例を示す正面図、第４図は第３図の側面図、第
５図は第３図の■−Ｖ線断面図、第６図はプラズマアー
クシステムを説明する構成図、第７図は本発明装置の一
実施例としての系統図、第８図（ａ）〜（ｆ）はＰＣＢ
切断作業の手順を示す図である。１・・・架台、２・・・フレーム、３・・・ガイド、４
・・・サポート、５・・・隔壁、６・・・チェーン、７
ａ、７ｂ・・・スプロケット、８・・・上蓋、９・・・
駆動モータ、１０・・・減速機、１１・・・ガイドレー
ル、１２・・・スプロケット、１３・・・ドロス回収箱
、１４・・・移動台、１５・・・トーチ支持台、１６ａ
、１６ｂ・・・切断トーチ、１７・・・扉、１８・・・
基礎台、１９・・・手摺、２０・・・シヤフト、２１・
・・ガス回収箱、２２・・・フレキシブルホース・ケー
ブル、３１・・・プール、３２・・・水面。３３−・・プールｆｆ１．３４−・・床、４１−Ｆ　Ｃ
Ｂ、４２・・・ブロワ、４３・・・ポンプ、４４・・・
フィルタユニット、４５・・・差圧計、５１・・・冷却
水循環装置、５２・・・アーク電源装置、５３・・・操
作盤、５４・・・ガス供第１図第２図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１、沸騰水型原子力発電所から発生する使用済燃料チャ
ンネルボックスや制御棒等の高放射性固体廃棄物を切断
する切断装置において、被切断物の切断線に沿つて移動
する非移行型水中プラズマ方式の切断用トーチと、この
切断用トーチを移動させる駆動機構と、前記被切断物を
保持する固定されたサポートと、前記被切断物及びトー
チを収納する隔壁と、これら全体を支持するフレーム本
体と、前記駆動機構を制御する制御盤とを備えたことを
特徴とする高放射性固体廃棄物切断装置。２、特許請求の範囲第１項において、非移行式水中プラ
ズマ切断方式の切断トーチは、切断ガスと非切断中の防
水ガスを供給するガス供給装置及び切断トーチ供給電源
装置を有するプラズマシステムを備えていることを特徴
とする高放射性固体廃棄物切断装置。３、特許請求の範囲第１項において、切断中に発生する
ガス、溶融切断層、及び水中浮遊物の周囲拡散によるプ
ール水汚染と作業員被曝を防止するため、装置全体を覆
つた隔壁内における発生ガスを捕集して大気により希釈
する手段と、溶融切断層を回収する回収箱と、浮遊物を
浄化する手段を備えていることを特徴とする高放射性固
体廃棄物切断装置。