JPS63204199A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉の炉心を構成覆る燃料集合体の燃料棒
の外面に付着したクラッドあるいはスケール等を超音波
により剥離させて除去する超音波洗浄装置に関する。

（従来の技術） 原子炉のうち例えば沸騰水型原子炉（以下ＢＷＲという
）は一般に以−ドのような構成をなしている。すなわち
原子炉圧力容器内には炉心及び冷却水が収容されでおり
、炉心は複数の燃料集合体及び制御棒等から構成されて
いる。上記冷加水は炉心を−Ｆ方に向って流通し、その
際炉心の核反応熱により昇温する。昇温した冷ｉｌｌ水
は水と蒸気との二相流状態となり、炉心の上方に設置さ
れた気水分離器内に導入されて気水分離される。分離さ
れた蒸気はさらに上方に設置された蒸気乾燥器内に導入
されて乾燥され乾燥蒸気となる。この乾燥蒸気は」二記
原子炉圧力容器に接続された主蒸気配管を介してタービ
ン系に移送されて発電に供される。タービンで仕事をな
した蒸気は復水器内に導入されて凝縮・液化されて復水
となる。この復水は復水浄化系を介して浄化された後、
給水系を介して原子炉圧力容器内に戻される。一方前記
気水分離器にて分離された水はダウンカマ部を流下し、
上記タービン系から戻された給水と混合して炉心下方に
移送される。以下同様のザイクルを繰返す。

ところで原子力発電所で放射線被曝の主要な原因となっ
ている放射性腐蝕生成物は、各種配管及び機器等の腐蝕
により発生した腐蝕生成物が燃料集合体に（＝ｌ看して
放射化されたものである。そしてその付着したものの一
部が剥離して炉水内に懸濁したり、あるいは溶解する等
して原子炉系統内に拡散し、これが放射線被曝の原因と
なっているしたがって燃料集合体に付着したクラッドあ
るいはスケール等を除去づ−ること（よ原子ｊ〕発電所
内の放射線被暉線量を低減させる士で極めて効果的なこ
とである。また使用済１の核燃料処理工場への搬入・１
Ｉｆｆ出に際してその取扱上の放射能汚染拡散防止の点
からも上記クラッド除去は重要なことである。

そこで従来の洗浄装置ついて説明（−る。例えば特公昭
５８−１７４４０号公報に示されている水噴射式のもの
がある。これを第１５図及び第１６図を参照して説明す
る。第１５図は装置の全体構成を示す図で、図中符号１
は洗浄塔である。この洗浄塔１は燃料集合体２及びスプ
レィノズルヘッダ３を取囲むように細長い筒状をなして
いる。上記スプレィノズルへツタ３は、第１６図に示す
ように燃料集合体２の形状に合せて略四角形状をなづ一
貫通：ｒｔ　／Ｉを備えており、この貫通孔４内に上記
燃料集合体２が挿通される。上記貫通孔４の内周部には
複数個のスプレィノズル５が取付けられており、これら
複数個のスプレィノズル５を介してヂャンネルボックス
を具備しない燃料集合体２に圧力水を噴射する。上記ス
プレィノズルヘッダ３は洗浄筒１に沿って昇降可能に取
付けられており、以下その昇降をなす駆動部の構成を説
明する。まず燃料ブール６の上方にある床７上には電動
機８が設置されており、この電動Ｉａ８の回転軸には歯
車機構９が連結されている。この歯車機構９には自在継
手１０を介して送りねじ棒１１に連結されており、この
送りねじ棒１１に上記スプレィノズルヘッダ３に取付け
られたブツｈ　１２が螺合している。

また符号１３はガイド棒である。したがって七記電１ｉ
ｊｌｌ１１８を起動することによりその回転が歯車機Ｉ
ｔ９によって減速されるとともに伝達力向が変更され、
ざらに自在継手１０を介して送りねじ棒１１に伝達され
る。この送りねじ棒１１の回転により上記ナツト１２を
介してスプレィノズルヘッダ３がガイド棒１３にガイド
されて昇降する。

またスプレィノズルへラダ３には給水部が接続され、こ
の給水部から圧力水が供給される。すなわち上記床７」
二には給水ポンプ１３が設置され、この給水ポンプ１３
は吸込配管１４を介して燃料ブール６内のプール水１５
を吸引する。吸引されたプール水１５は吐出ホース１６
を介してスプレィノズルヘッダ３の各ノズル５に供給さ
れ、そこから燃料集合体２に向って噴射される。

また燃料ブール６の底部６ａには排液移送部１７が設置
されている。図中符号１８は遠心分離型分離部であり、
遠心分離型分離部１８と前記洗浄塔１の底部とは配管１
９を介して連結されている。この配管１９には水中ポン
プ２０が介挿されている。また上記遠心分離型分離部１
８の下方には出口ノズル２１、遠隔着脱式継手２２を介
してクラッド受槽２３が接続されている。尚図中符号２
４は開口部であるとともに、符号２５は燃料集合体２を
下方から支持する支持部である。よって燃料集合体２の
下方から流出づ゛るクラッドを含有−づ−るプール水１
５は上記遠心分離型分離部１８内に導入され、清浄なプ
ール水と固形分（剥離クラッド）とに分離される。プー
ル水は開口部２４を介して燃料プール６内に放出され、
一方固形分についてはクラッド受槽２３内に収容される
。

上記構成によると以下のような問題がある。

■すなわち上〕ホした方法の場合には燃料集合体２から
チャンネルボックスを取外した状態で又はもともとチャ
ンネルボックスのない燃料集合体を洗浄塔１内に装着し
、洗浄塔１内にて圧力水を噴射して洗浄するので、燃料
集合体の内側に位置している燃料棒のクラッドを除去す
るのが困難である。

■又洗浄に際してチャンネルボックスを着脱する必要が
あり、作業が煩雑で被曝が増大するとともに、チャンネ
ルボックスを外した状態で取扱うことにより燃料棒を＠
傷する恐れもある。

■さらに燃料集合体２及びスプレィノズルヘッダ３等を
収容する洗浄塔１を必要とし、かつこの洗浄塔１は比較
的大型のものであるので、スペースの確保及び装置自体
の汚染という問題がある。

次に従来例として超音波を使用した他の例を説明する。

超音波を採用したものとしでは、例えば時間昭５５−１
０４７９９号公報、時間昭５９−５８３９９号公報、実
開昭６０−１１３５９９号公報、実開昭６０−１１３６
００号公報、及び”　Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　　ｏｆ
　　ｌＪｓｉｎｇＮ　ｏｎｃｈｅｔｎｉｃａｌ　　Ｍ　
ｅｔｈｏｄｓ　　ｔｏ　　Ｄ　ｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔ
ｅＦｕｅｌ　　　Ｒｏｄｓ　　　”　　：　　Ｅ　ＰＲ
Ｉ　　　Ｎ　Ｐ−４１２２゜Ｊｕｌｙ　　１９８５等が
ある。そこで第１７図及び第１８図を参照して上記”Ｅ
ＰＲＩ　　ＮＰ−４１２２”について説明する。図中符
号３１が洗浄塔であり、この洗浄塔３１内には燃料集合
体３２及び超音波振動子３３が設置されている。上記超
音波振動子３３にはケーブル３７を介して超音波発信器
３４が接続されている。また上記超音波振動子３３は昇
降機構３５により一対のガイド３６に治って昇降する。

つまり超音波振動子３３を昇降させながら燃料集合体３
２に対して超音波を発信し、それによって付着している
クラッドを除去するものである。また」二記洗浄塔３１
の下端部には排水配管３８を介してフィルタ３９が設置
され、このフィルタ３９には配管４０を介してポンプ４
１が接続されている。このポンプ４１の吐出配管４２は
洗浄塔３１の上端部に接続されている。

上記構成によると、超音波振動子３３を昇降ざせながら
燃料集合体３２に超音波を照射し、それによって付着し
ているクラッドを除去する。除去されたクラッドはプー
ル水と共に流下して、排水配管３８を介してフィルタ３
９内に導入される。

このフィルタ３９にてプール水中のクラッドが除去され
、浄化されたプール水はポンプ４１、吐出配管４２を介
して洗浄塔３１内に上方から戻される。

上記構成の超音波洗浄装置によると以下のような問題が
ある。づ−なわちこの場合にも燃料集合体３２からチャ
ンネルボックスを外すか、あるいはチャンネルボックス
のない燃料集合体を洗浄づるものであり、前述した最初
の従来例の場合同様に煩雑な作業を余儀なくされるとと
もに、燃料棒を損傷する恐れもある。

（発明が解決しようとする問題点） このようにまず水噴射式の場合には、内側に位置する燃
料棒のクラッドが効果的に除去されず、また洗浄に長時
間を要するとともに、装置の大型化が懸念され、さらに
チャンネルボックスの着脱が必要とされる燃料集合体の
場合、それによる燃料棒の損傷が懸念されるという問題
があり、また超音波式の場合にもチャンネルボックスの
着脱が必要とされるという問題があり、本発明はこのよ
うな点に基づいてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、チャンネルボックスの着脱を必要とすることなく
効果的な洗浄を施すことが可能な超音波洗浄方法及び装
置を提供することにある。またチャンネルボックスがも
ともとない燃料集合体に関してはより効率の良い超音波
洗浄方法及びその装置を提供することにある。

［発明の構成１ （問題点を解決する為の手段） すなわち第１の発明による超音波洗浄方法は、水中にて
チャンネルボックスを装着した状態の燃料集合体に外側
から超音波を照射し、超音波をブヤンネルボックスを透
過させてチャンネボックス内の複数の燃料棒に照射する
ことにより燃料棒に付着した固形分を除去し、除去した
固形分を含むチャンネルボックス内の水をチャンネルボ
ックスから排出するようにしたことを特徴とするもので
ある。

第２の発明による超音波洗浄方法は、水中にて燃料集合
体に外側から超音波を照射して複数の燃料棒に照射する
ことにより燃料棒に＋１着した固形分を除去する超音波
洗浄方法において、燃料集合体の一側面及びこの一側面
に直交する他の一つの側面側から超音波を照射するよう
にしたことを特徴とするものである。

第３の発明による超音波洗浄装置は、燃料集合体を直立
状態で支持する燃料集合体支持Ｉ！構と、この燃料集合
体支持機構に取付けられ上記燃料集合体の一側面に超音
波を照射する第１の超音波振動子及びこの第１の超音波
振動子とその超音波発信方向を略９０°異ならせ燃料集
合体の他の一つの側面に超音波を照射する第２の超音波
振動子とを備えた超音波振動子機構とを具備したことを
特徴とするものである。

第４の発明による超音波洗浄装置は、チャンネルボック
スを有する燃た［集合体を直立状態で支持する燃料集合
体支持機構と、この燃料集合体支持機構に昇降可能に取
付けられ上記燃料集合体の一側面に超音波を照射する第
１の超音波振動子及びこの第１の超音波振動子とその超
音波発信方向を略９０°異ならせ燃料集合体の他の一つ
の側面に超音波を照射する第２の超音波振動子とを備え
た超音波振動子機構と、この超音波振動子機構を昇降さ
せる昇降機構と、上記燃料集合体支持機構の下端部に設
置された燃料集合体受座を介して燃料集合体の下部タイ
ブレートと連通する排出ポンプを備え上記超音波振動子
機構による超音波照射により燃料集合体の燃料棒から剥
離した固形分を含有する水を排出するとともにこれをフ
ィルタを介して濾過する排出機構とを具備したことを特
徴とするものである。

（作用） つまり第１の発明による超音波洗浄方法は、チャンネル
ボックスを装着した状態の燃料集合体に超音波を照射し
、超音波をチャンネルボックスを透過させて内部に収容
されている燃料棒に照射し、燃料棒に付着した固形分を
除去するものであり、かつ除去した固形分を含有する水
をチャンネルボックスから排出するものである。

第２の発明による超音波洗浄方法は、燃料集合体に超音
波を照射して燃料棒に付着した固形分を除去する超音波
洗浄方法において、燃料集合体の一側面及びこの一側面
に直交する他の一側面側から超音波を照射するようにし
たものであり、それによって固形分除去効率の向上を図
るものである。

尚この場合燃料集合体とはチャンネルボックスを装着し
たもの及び取外したものの両方を意味する。

第３の発明による超音波洗浄装置は、燃料集合体を燃料
集合体支持機構により直立状態で支持し、これに相互に
超音波発信方向を略９０°異ならゼた第１及び第２の超
音波振動子より超音波を照射するものである。尚この場
合にも燃料集合体とはチャンネルボックスを装着したも
の及び取外したものの両方を意味する。又多数個の超音
波振動子を用いれば超音波振動子は固定方式となる。さ
らに超音波振動子を固定して燃料集合体を移動させても
よい。

さらに第４の発明による超音波洗浄装置は、チャンネル
ボックスを有する燃料集合体を直立状態で支持する燃料
集合体支持機構を設け、この燃料集合体支持機構に冒険
可能に取付けられ上記燃料集合体の一側面に超音波を照
射する第１の超音波振動子及びこの第１の超音波振動子
とその超音波発信方向を略９０°異ならせ燃料集合体の
他の一つの側面に超音波を照射する第２の超音波振動子
とを備えた超音波振動子機構を設置し、この超音波振動
子Ｉａ構を昇降機構により昇降させ、上記燃料集合体支
持機構の下端部に設置された燃料集合体受座を介して燃
料集合体の下部タイプレートと連通する排出ポンプを備
え上記組音波振動子機構による超音波照射により燃料集
合体の燃料棒から剥離した固形分を含有する水を排出す
るとともにこれをフィルタを介して濾過する排出機構を
設置したものである。

（実施例） 以下第１図乃至第１０図を参照して本発明の第１の実施
例を説明する。第１図は本実施例による超音波洗浄装置
の構成を示す図で、図中符号１０１は燃料プールである
。この燃料プール１０１内には燃料プール水１０２が収
容されている。また燃料プール１０１の上方にはオペレ
ーションフロア１０３がある。上記燃料プール１０１内
には燃料集合体支持機構１０４が設置されており、この
燃料集合体支持機構１０４には燃料集合体１０５がチャ
ンネルボックス１０６を装着した状態で支持されている
。上記燃料集合体支持機構１０４は上部支持部１０７、
下部支持部１０８及びこれら上部支持部１０７及び下部
支持部１０８を支持する支柱１０９から構成されている
。また支柱１０９は基台１０９ａ上に立設されている。

上記支柱１０９には超音波振動子機構１１０が昇降可能
に取伺けられている。この超音波振動子機構１１０には
ケーブル１１２を介して前記オペレーションフロア１０
３上に設置された超音波発信器１１３が接続されている
。また上記超音波振動子機構１１０を昇降させるのが昇
降機構１１４である。上記昇降機構１１４によって超音
波振動子機構１１０を４降させながら燃料集合体１０５
に超音波を照射してチャンネルボックス１０６内に収容
されている燃料棒１１５にイづ看したクラッドあるいは
スケールを除去する。除去しＩｃクラッド或いはスケー
ルはチャンネルボックス１０６内をプール水１０２と共
に流下し、前記下部支持部１０８に接続された排出ノズ
ル１１６及び排出配管１１７を介して排出ポンプ１１８
に吸引される。

さらに吐出配管１１９を介してフィルタ１２０に移送さ
れ、そこでブール水１０２中の固形分が除去される。固
形分が除去されて浄化されたプール水１０２は配管１２
１を介して燃料プール１０１内に排出される。尚上記フ
ィルタ１２０は架台１２２に支持されている。以上が本
実施例による超音波洗浄装置の概略構成である。

以下詳細に説明していく。まず超音波振動子機＠１１０
であるが第２図に示すような構成となっている。図中符
号１２３は架台であり、この架台１２３には超音波振動
子１２４（第１の超音波振動子）及び１２５（第２の超
音波振動子）が取付けられている。上記超音波振動子１
２４は燃料集合体１０５のチャンネルボックス１０６の
一側面に超音波を照射するものであり、また超音波振動
子１２５はその超音波発信方向を上記超音波振動子１２
４と略９０６異ならせるものであってチャンネルボック
スの−Ｆ記一側面に直交しかつ隣接する他の一つの側面
に向って超音波を照射するものである。これら２の超音
波振動子１２４及び１２５が前記ケーブル１１２を介し
て超音波発信器１１３に接続されている。また上記架台
１２３には複数のローラ１２６が取付りられ、これらロ
ーラ１２６により支柱としての１−１型鋼１０９の一方
のプレート部を両側から挟持している。また上記架台１
２３の上面側には昇降用のワイヤ１２７が接続されてい
る。このワイヤ１２７を介して前記昇降機１１１４によ
り超音波振動子１＠１１０の昇降をなす。尚超音波振動
子１２４．１２５はこの位置に複数個の超音波振動子を
集合して設置してもよい。

そこで−に記冒険機ｐｆ４１１４の構成について説明す
る。昇降機構１１４は上記ワイヤ１２７と前記オペレー
ションフロア１０３１に設置された巻上げ機１２８とか
ら構成され、この巻上げ機１２８によりワイヤ１２７を
介して超音波振動子機構１１０の昇降をなす。尚上記巻
上げ機１２８としては水密構造のものの採用も考えられ
る。また超音波振動子機構１１０に直接動力源（例えば
水中モータ）と駆動機構を設置してもよい。

ここで上記超音波振動子１２４及び１２５によるクラッ
ド除去の原理を第３図を参照して説明する。超音波振動
子１２４（又は１２５）から照射された超音波ａｊの一
部はチャンネルボックス１０６を通過しく超音波ａ２）
、残りは反射する（超音波ａ４）。チャンネルボックス
１０６内を通過した超音波ａ２はチャンネルボックス１
０６内の水中に伝播され（超音波ａ３）、燃料棒１１５
の表面に照射される。そして超音波エネルギーによるキ
ャビテーションにより燃料棒１１５の表面に付着してい
るクラッド１２９が剥離して、チャンネルボックス１０
６内のプール水１０２とともに流下する。このように超
音波はチャンネルボックス１０６の存在にも拘らず、そ
の内部にまで十分に伝播されることが実験により確認さ
れている。比較的内側に位置する燃料棒１１５に付着し
ているクラッド１２９も効果的に除去される。

次に第４図を参照して燃料集合体支持機構１０４の上部
支持部１０７の構成について説明づる。上部支持部１０
７は前記支柱１０９に固定され、先端部にチャンネルボ
ックス１０６より若干大きめの四角形状の燃料集合体拘
束部１３０を備えており、この燃料集合体拘束部１３０
により燃料集合体１０５を支持するものである。

次に第５図を参照して燃料集合体支持機構１０４の下部
支持部１０８の構成について説明する。図中符号１３１
は基台１０９ａ土に固定された燃料集合体受座であり、
この燃料集合体受座１３１内にはエルボ状の貫通穴１３
２が形成されている。上記貫通穴１３２の燃料集合体１
０５側の開口にはろうと状デーパ部１３３が形成され、
このろうと状デーパ部１３３上に燃料集合体１０５の下
部タイブレート１３４のデーパ部１３５が嵌合する。こ
れによってシール＠迄を形成し、クラッドを含有したプ
ール水１０２の外部への流出を防止する。尚クラッドを
含有したプール水１０２は図中矢印Ｃで示すように流下
し、さらに矢印ｄで示すように流れていく。また上記下
部タイブレー１−１３４は複数本の燃料棒１１５の下端
を支持するものである。又上記貫通穴１３２の反対側開
口部には前述した排出ノズル１１６が接続されている。

次に超音波振動子１２４及び１２５の超音波照射方向を
相互に直交するように配置した背景について説明する。

第６図に示すように燃料集合体１０５に対して一面から
のみ超音波を照射した場合（〜面照射）、対向する２面
から照射した場合（対向二面照射）、及び直交覆る２面
から照射した場合（直角二面照射）について比較した図
である。第６図（ａ）は超音波振動子の配置及びクラッ
ド除去効率の測定対象となっている燃料棒の位置（１乃
至８）を示している。尚ここでクラッド除去効率（η）
について述べると、ηは次の式％式％ Ａ：洗浄前のクラッド吊（ｑ又はＣ１）Ｂ：洗浄後のク
ラッドｆｆ１（ｑ又はＣｉ）である。また第６図（ｂ）
は横軸に上記制御棒を番号順にとり、縦軸にクラッド除
去効率をとって各燃料棒別に前述した３つの場合のクラ
ッド除去効率を比較して承り−Ｈである。この第６図か
ら明らかなように、直交する２面に超音波振動子を配置
した場合には、他の２つの場合に比べて燃料棒の位置に
拘らず平均して高いクラッド除去効率が得られているこ
とがわかるとともに、距離に対する減衰が少ないことが
わかる。

次に第７図を参照して燃料プール１０１内の水深との関
係で説明覆る。第７図は横軸に燃料プール１０１内の水
深をとり縦軸にクラッド除去効率をとり、１面照射の場
合、及び直交する２面に配置した場合のクラッド除去効
率変化を比較して示す図である。この第７図から明らか
なように、直交する２面に超音波振動子を配置した場合
には、水深の変化に拘らず高いクラッド除去効率を示し
ている。これは特に燃料集合体１０５が通常４ｍ程度で
あり、その長さ分程度の遮蔽距離をとった位置に燃料集
合体１０５を配置することを考えると、水深４ｍから８
ｍの間で高いクラッド除去効率を得たいわけであり、よ
って上記第７図に示されている結果は本実施例が極めて
効果的であることを示している。

次に超音波振動子と燃料集合体のヂャンネルボックスと
の距離についてであるが、本実施例ぐは上記距離を５〜
３０　Ｃｍとしている。その背甲について説明する。第
８図を参照して説明する。第８図は横軸に超音波振動子
とチャンネルボックス表面どの間の「１離をとり縦軸に
クラッド除去効率をとって、距離変化に伴うクラッド除
去効率変化を示した図であり、それを１面照射の場合と
直交する２面照射（本実施例）の場合とで比較して示し
でいる。尚その際使用された超音波振動子は（１９Ｃ，
ｍ×２９０！ｎ）の発信面をもち、発信出力６００　Ｗ
／台のものである。また水深は８ｍであって、照射時間
は１３５秒である。この第８図の結果から明らかなよう
に、１面照射の場合には距離が離れるにしたがってクラ
ッド除去効率が低下している。これは距離が離れること
によりクラッドを剥離させるのに必要な音圧が得られな
くなることによる。これに対して直角２面照射の場合に
は距離が離れても高いクラッド除去効率を得ることがで
き、実験によればば３０　ｃｍまでは約９０％のクラッ
ド除去効率を得られることがわかった。これは１台の超
音波振動子の音圧低下を直交づ−る方向に設置されてい
る他の１台が効果的に補充することによる。以上より本
実施例では超音波振動子とチャンネルボックス表面との
間の距離の最大値を３０　Ｃｔｎとした。

次に下限値の５　Ｃｍについて説明する。一般に洗浄の
対象となっている燃料集合体１０５は原子炉中で照射・
燃焼により、燃料のウラニラｌ＼と生成したプル１−ニ
ウム及び核分裂生成物から放射線が発生し、この放射線
は水の遮蔽効果の為距離を置くことにより減衰する。ま
た超音波振動子【よ放射線により劣化されることが予想
され、特に超音波振動子の中で使用されている接着材、
ケーブル被覆材の劣化が懸念される。また例えばケーブ
ル被覆材の耐放射線量は一般的には５Ｘ１０７Ｒ程度で
ある（開田ら、″原子カブラン１〜用ケーブル材料の耐
放射線性″、昭和電線レビュー、ＶＯＩ、２８、Ｎｏ、
２、Ｐｌｌ、１９７８）。したがって超音波振動子と燃
料集合体との距離は大きくする必要がある。

また超音波振動子が受ける放射線線量は次の式（ＩＩ）
により算出される。

Ｄ　＝　Ｎ　Ｘ　Ｔ　Ｘ　ｆ　・＝−（ＩＩ　）但し Ｄ：放射線集積線量 Ｎ：洗浄対象燃料集合体数 １−：燃料集合体１体当りの洗浄時間（ｈ「）ｆ：放射
線線量率（Ｒ／ｈｒ） 又第９図は横軸に燃お１集合体表面からの水中にｄ５け
る距離をとり、縦軸に照射燃料の敢Ｑ＝１線線量イζを
とってその変化を示した図である。この第９図から明ら
かなように、５　Ｃｍ　１及び’ｌ（ＪＣｍの距離にお
ける放射線線量率は、夫々４　ｘ１０６．３　ｘ１０５
Ｒ／ｈｒである。また燃料集合体３００体を１体当り２
０分で洗浄すると、５　Ｃｍの距離では（２０分／６０
分）Ｈｒ／休×体００体ｘ４　ｘ１０’　Ｒ／Ｈｒ　＝
４　ｘ１０７Ｒの放射線を受け、又１ｏｃｍの距離では
（２０分／６０分）　Ｈｒ　／体ｘ　３００体ｘ３　ｘ
１０５　Ｒ／Ｈｒ　＝３　ｘ１０７Ｒの放射線を受ける
。一方Ｃｏ　−６０を使用した放射線照射試験の結果、
電歪型超音波振動子（超音波工業株式会社製）の場合に
は５ｘ１０７Ｒまで異常のないことが確認できた。これ
を上記５　ＣＪｎの場合と比べるとそれ以下であるから
、５ｍの場合には超音波振動子のげ全作は維持されるこ
ととなる（尚上記以外の超音波振動子であっても材質的
には大幅な相違はないので背金性は維持される）。そこ
で本実施例では超音波振動子とチャンネルボックスの表
面との距離の下限値を５　Ｃｆｎとしたものである。

次に照射時間について説明する。本実施例の場合には超
音波照射時間が３０〜１３５秒となるように超音波振動
子機構１１０の昇降速度が設定されている。これを第１
０図を参照して説明する。第１０図は横軸に照射時間を
とり縦軸にクラッド除去効率をとり、照射時間変化に伴
うクラッド除去効率変化を示した図である。この第１０
図から明らかなように３０秒で約９０％のクラッド除去
効率を得ることができ、１３５秒では略飽和しているこ
とがわかる。そこで上述した範囲の照射時間としたもの
である。ところでこの範囲の照射時間を具体的に達成さ
せる為には、例えば超音波振動子にまり音圧とクラッド
除去効率との関係を測定し、その測定から求めた＠１２
０ｍｍｘ縦２００ｍｍの有効照射面積から、片道照射の
場合は４００　”□　８７ｒｎｍ　／　ｒｎ　ｉ　ｎの
昇降速度となり（上が又は下降）、往復照射の場合には
２００〜４４ｍｍ／ｒａｉｎの昇降速度となる。したが
って燃料集合体を４ｍとすれば洗浄に要する時間は１０
〜４６分となる。尚これは超音波振動子機構１１０を軸
方向に１個設置した場合のことであり、複数個設置すれ
ばそれだり時間を短縮させることが可能である。又固定
方式とすることもでさるものである。

次にポンプ１１８による燃料集合体内の流量について説
明する。本実施例の場合には剥離クラッドを含有するプ
ール水の流速が３〜１４ｃｍ／ｓｅｃとなるようにポン
プ１１８の流量を制御する。以下その冒頭について説明
覆る。超音波を照射した燃料集合体は何もしないと剥離
クラッドが拡散若しくは沈降により燃料集合体の外に流
出してしまう。

又燃料集合体は燃料自身の崩壊熱により燃料集合体内部
にて上昇流が発生する。この上昇流の速度は原子炉での
照射時間が約２年で取出した後１〜２週間程度の燃料集
合体の場合には約１〜３ｃｍ／ｓｅｃである。これは前
記剥離クラッドが拡散あるいは沈降する速度よりも大き
い。したがって燃料集合体内の線速度が３ｃｍ／ｓｅｃ
以上となるように排出ポンプ１１８の流量を制御する必
要がある。

本実施例の場合その流量が１８ｆｉ／ｌ１ｌｉｎ以上で
ある。

又ボン１１１８により吸引された剥離クラッドを含有す
るプール水を濾過するのにカートリッジツィルタを使用
する場合に、フィルタでの捕獲効率、及び捕獲容量はフ
ィルタの線速度若しくは流量に依存し、線速度若しくは
流量が小さい程それらは高くなる。それと同時にフィル
タでの捕獲効率及び捕獲容量はある線速度以下ではさほ
どの変化はなく、具体的には８５，９／ｎ＋ｉｎ以下で
ある。したがって燃料集合体内の流速を１４ｃｍ／ｓｅ
ｃ以下とするのが、廃棄物となるフィルタの発生量を低
減させる上で有効となる。以上の背景から流速を３〜１
４ｃｍ／ｓｅｃとなるようにポンプ１１８の流出を制御
する。

以上の構成によると、まず燃料集合体１０５にチャンネ
ルボックス１０６を装着した状態で燃料集合体支持［１
１０４に装着する。そしてポンプ１１８を所定の流量で
運転する。その状態で超音波振動子機構１１０を昇降機
構１１４により昇降させながら燃料集合体１０５の全長
にわたって所定の照射時間で超音波を照射する。かかる
超音波の照射によりチャンネルボックス１０６内に装荷
されている複数本の燃料棒１１５の表面に付着している
クラッドが剥離される。剥離したクラッドはチャンネル
ボックス１０６内のプール水に含有された状態でチャン
ネルボックス１０６内を所定の流速で流下し、排出ノズ
ル１１６及び排出配管１１７を介して排出ポンプ１１８
に吸引され、ざらに吐出配管１１９を介してフィルタ１
２０に移送される。このフィルタ１２０にてプール水中
のクラッドが除去され、浄化されたプール水は燃料プー
ル１０１内に放出される。

以上本実施例よると以下のような効果を奏することがで
きる。

■まず本実施例によればチャンネルボックス１０６を装
着したままの状態でも燃料集合体１０５の洗浄を行なう
ことができる。すなわち本実施例の場合には超音波振動
子１２４及び１２５を備えた超音波振動！１＠１１０に
より洗浄するものであって、その際上記超音波振動子１
２４及び１２５は直交して配置されている。これは前述
したように極めて高いクラッド除去効率を提供すること
ができ、したがってチャンネルボックス１０６を外すこ
となく効果的に洗浄することができるものである。尚こ
れを第１１図を参照して説明する。これは温度が２１℃
、燃料集合体と超音波振動子との距離１０ｃｍｚ水深４
ｍ、照射時間１３０秒、超音波発信出力６００Ｗｘ２台
の条件で、燃料集合体としては代表的な（８行×８列）
のものを採用して行なった実験結果を示すものである。

第１１図（ａ）は測定対象となった燃料棒の位置（１〜
８）を示しており、第１１図（ｂ）はそれら各燃料棒の
クラッド除去効率を示している。この第１１図から明ら
かなようにいずれの燃料棒に対しても高い（９０％以上
）のクラッド除去効率を提供することができた。

■又洗浄に際してチャンネルボックス１０６の着脱作業
が不要であるので、洗浄作業が大幅に容易になるととも
に、チャンネルボックス１０６を外した状態で燃料集合
体１０５を取扱うことがないので、燃料棒１１５を損傷
させる危険もない。

■そして本実施例の場合には従来必要とされていた洗浄
塔が不要である。つまりチャンネルポックス１０６がそ
の機能をなすものである。よって装置全体が簡略化され
るとともにコンバク１−になり、スペースの確保及びコ
ス１−の低減の観点から極めて効果的なことである。

■又本実施例の場合には、超音波振動子１２４及び１２
５とチャンネルボックス１０６の表面までの距離、照射
時間、及びクラッドを含有したプール水の流速を最適な
ものに設定しているので、効果的なりラッド除去が可能
である。

次に第１２図を参照して第２の実施例を説明づ−る。こ
れは燃料集合体支持機構１０４の上部支持部１０７の構
成に関するものであり、拘束部１３０に４つのガイドロ
ーラ１４１を設置したものである。このようにガイドロ
ーラ１４１を設置した構成とすることにより燃料集合体
１０５の着脱を円滑に行なうことができる。

次に第１３図を参照して第３の実施例を説明する。この
実施例も燃料集合体支持機＠１０４の上部支持部１０７
に関するものであって、拘束部１３０の対角位置に一対
のシリンダ機構１４２を設置したものである。燃料集合
体１０５を着脱する場合にはシリンダ機構１４２による
拘束を解除し、洗浄する場合にはこれを拘束して強固に
支持するものである。

次に第１４図を参照して第４の実施例を説明する。これ
は燃料集合体支持機構１０４の下部支持部１０８に関す
るもので、燃料集合体受座１３１の貫通穴１３２の燃料
集合体１０５側の開口部に形成されたろうと状テーパ部
１３３に合成樹脂製のパツキン（弾性部材）１４３を設
置したものである。かかるパツキン１４３の設置により
高いシール性が確保され、クラッドを含有したプール水
の外部への流出を確実に防止りることができるとともに
、燃料集合体１０５の下部タイプレート１３４のテーパ
部１３３との接触部の損傷等を効果的に防止することが
できるものである。

尚本発明はこれら第１乃至第４の実施例に限定されるも
のではなく、例えば超音波振動子は軸方向の同一高さに
１個だ（プである必要はなく複数個設置してもよい。そ
れによって前述したように洗浄に要する時間が大幅に短
縮される。また昇降機構を不要とする密度で・設置して
もよい。ざらにヂ１７ンネルボツクスがない燃料集合体
に対しては流路（洗浄槽でもよい）を設け、その中に燃
料集合体を挿入することにより上記実施例と同一の作用
・効果が得られる。

さらに昇降機構であるが、これもワイヤ方式以外に、例
えばビス１ヘン駆動式、あるいはスクリューねじ弐等が
考えられる。

［発明の効果１ 以上詳述したように本発明による超音波洗浄方法及び装
置によると、従来より簡単な構成で高いクラッド除去効
率を得ることができる等その効果は人である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図は本発明の第１の実施例を示す図で
、第１図は超音波洗浄装置の全体構成を示す図、第２図
は超音波振動子懇構の平面図、第３図は超音波洗浄の原
理を説明する図、第４図は上部支持部の平面図、第５図
は下部支持部の断面図、第６図は１面照射２対向２面照
射、及び直角２面照射のクラッド除去効率を比較して示
す図、第７図は水深とクラッド除去効率との関係を示す
図、第８図は超音波振動子とヂ１７ンネルボツクス表面
どの間の距離とクラッド除去効率との関係を示す図、第
９図は燃料集合体からの放射線線量率を示づ図、第１０
図は超音波照ｑ４時間とクラッド除去効率との関係を示
す図、第１１図は効果を説明り−るための図、第１２図
は第２の実施例による下部支持部の平面図、第１３図は
第３の実施例による」二部支持部の平面図、第１４図は
第４の実施例による下部支持部の断面図、第１５図乃至
第１８図は従来例の説明に使用した図で、第１５図は水
噴射式洗浄装置の全体構成を示す図、？１５１６図は第
１５図の一部を詳細に示り平面図、第１７図は超音波洗
浄装置の全体構成を示寸図、第１８図は超音波振動子及
び昇降機構の正面図である。 １０１・・・燃料プール、１０２・・・プール水、１０
４・・・燃料集合体支持機構、１０５・・・燃料集合体
、　　１０６・・・チャンネルレボ・ンクス、１０７・
・・」二　３６一 部支持部、１０８・・・下部支持部、１０９・・・支柱
、１１０・・・超音波振動子［＠、１１４・・・が降機
栴、１１８・・・排出ポンプ、１２０・・・フィルタ、
１２４．１２５・・・超音波振動子。 出願人代理人　弁理士　鈴汀武彦 第１図 第２図 第４図 第３図 Ａ＜　　　憚　　　（ｍ） 第７図 私音二妹動了とう・ヤ詩ノしボ゛ツ７１＾ｎつどヒ龍（
ｃｍ）第８図 炉判楽合体表面からの水中にあケる距幽体（ｃｍ）第１
１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 ら Δ 第１８図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）水中にてチャンネルボックスを装着した状態の燃
   料集合体に外側から超音波を照射し、超音波をチャンネ
   ルボックスを透過させてチャンネボックス内の複数の燃
   料棒に照射することにより燃料棒に付着した固形分を除
   去し、除去した固形分を含むチャンネルボックス内のプ
   ール水をチャンネルボックスから排出するようにしたこ
   とを特徴とする超音波洗浄方法。
2. （２）水中にて燃料集合体に外側から超音波を照射して
   複数の燃料棒に照射することにより燃料棒に付着した固
   形分を除去する超音波洗浄方法において、燃料集合体の
   一側面及びこの一側面に直交する他の一つの側面側から
   超音波を照射するようにしたことを特徴とする超音波洗
   浄方法。
3. （３）燃料集合体を直立状態で支持する燃料集合体支持
   機構と、この燃料集合体支持機構に取付けられ上記燃料
   集合体の一側面に超音波を照射する第１の超音波振動子
   及びこの第１の超音波振動子とその超音波発信方向を略
   ９０°異ならせ燃料集合体の他の一つの側面に超音波を
   照射する第２の超音波振動子とを備えた超音波振動子機
   構とを具備したことを特徴とする超音波洗浄装置。
4. （４）チャンネルボックスを有する燃料集合体を直立状
   態で支持する燃料集合体支持機構と、この燃料集合体支
   持機構に昇降可能に取付けられ上記燃料集合体の一側面
   に超音波を照射する第１の超音波振動子及びこの第１の
   超音波振動子とその超音波発信方向を略９０°異ならせ
   燃料集合体の他の一つの側面に超音波を照射する第２の
   超音波振動子とを備えた超音波振動子機構と、この超音
   波振動子機構を昇降させる昇降機構と、上記燃料集合体
   支持機構の下端部に設置された燃料集合体受座を介して
   燃料集合体の下部タイプレートと連通する排出ポンプを
   備え上記超音波振動子機構による超音波照射により燃料
   集合体の燃料棒から剥離した固形分を含有する水を排出
   するとともにこれをフィルタを介して濾過する排出機構
   とを具備したことを特徴とする超音波洗浄装置。
5. （５）上記超音波振動子機構の各超音波振動子と燃料集
   合体のチャンネルボックス表面との距離を５〜３０ｃｍ
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の超
   音波洗浄装置。
6. （６）燃料集合体の垂直方向各位置での超音波照射時間
   が３０〜１３５秒となるように昇降機構による超音波振
   動子機構の昇降速度が制御されるものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の超音波洗浄装置。
7. （７）前記排出機構は燃料集合体の内部における剥離ク
   ラッドを含有する水の流速が３〜１４ｃｍ／ｓｅｃとな
   るように排出ポンプの流量を制御するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の超音波洗浄装置
   。
8. （８）前記燃料集合体支持機構の下端部に設置された燃
   料集合体受座はろうと状テーパ部を備え、このろうと状
   テーパ部に燃料集合体の下部タイプレートの下端部を嵌
   合させシールするものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の超音波洗浄装置。
9. （９）上記ろうと状テーパ部には弾性部材が取付けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の超
   音波洗浄装置。