JPS6321597A

JPS6321597A - Ｆｂｒ使用済燃料洗浄法及び装置

Info

Publication number: JPS6321597A
Application number: JP61166076A
Authority: JP
Inventors: 今吉　祥
Original assignee: Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1988-01-29

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】（イ）発明の目的［産業上の利用分野］この発明は高速増殖炉（ＦＢＲ）の使用済燃料をプラン
トサイトから搬出する場合に、付着した冷却材（ナトリ
ウム）を洗浄する方法及びその方法を実施する場合に使
用する洗浄装置に関するものである。

［従来の技術］ＦＢＲの使用済燃料はプラントサイトから搬出する場合
には、付着した原子炉冷却材（例えばナトリウム）を洗
浄して除去する必要がある。このために、従来ＦＢＲの
使用済燃料は炉内または炉外で崩壊熱が４ＫＷ程度にな
るまで冷却し、その後、水蒸気及び水で表面に付着した
ナトリウムを洗浄していた。

［発明が解決しようとする問題点］この場合炉内または炉外に冷部機能を右する使用済燃料
貯蔵槽が必要で、前者の場合は原子炉構造が複雑化、大
型化し、後者の場合は炉外貯蔵槽及びその冷却膜＠等に
よる設備の複雑化、大型化及びコスト増が発生し、いず
れもプラントコストの増加要因となっていた。

これらのコスト増を削減するため、実用化プラントでは
、高発熱の使用済燃料を直接原子炉より取り出し、洗浄
、水プール保管が考えられている。

この場合、高発熱であることから、使用済燃料をガス中
に引き出すと、除熱が十分でなく、燃料被覆管の温度が
許容値を越える場合が想定される。

このことから、常にナトリウムを満たしたポットに入れ
た状態で取扱うことが必要とされている。

しかしながら、このナトリウムを満たしたポットをプー
ルの水中に沈めることはＮａ−水反応防１Ｆの必要性か
ら不可能で、どうしても使用済燃料を洗浄して付着して
いるナトウリムを切る必要があり、対策技術の開発が望
まれている。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、炉内外に冷却機能を有する使用済燃料貯蔵槽を設備
する必要がなく、使用済燃料をガス中に晒すことがなく
、従って、使用済燃料の除熱機能を損うことなく、ナト
ウリムを良好に洗浄、水切することができ、水プール貯
蔵を可能にするＦＢＲ使用済燃料洗浄法及び装置を提供
することを目的とするものである。

（ハ）発明の構成［問題を解決するための手段］この目的に対応して、この発明のＦＢＲ使用済燃料洗浄
法は、炉心から引抜いた使用済燃料を水プール内に保管
するに先立って、前記炉心から引抜いた使用済燃料を原
子炉冷却材雰囲気に保たれている分離槽内に移送し、し
かる後に溶融状態の金属を前記分離槽内に注入して前記
分離槽内の雰囲気を前記原子炉冷却材雰囲気よりも比重
が大ぎくかつ融点が前記分子ＢＷ４内の原子炉冷却材雰
囲気の温度よりも低くかつ前記原子炉冷却材雰囲気及び
前記水プール内の水に対して低反応性の前記金属からな
る金属雰囲気に切り換えて前記使用済燃料を洗浄し、次
に前記使用済燃料を前記水プール内に移送して前記保管
することを特徴としているまた、この発明の「ＢＲ使用
済燃料洗浄装置は、使用済燃料を洗浄する分離槽と、洗
浄後の使用済燃料を水中に保管する水プールと使用済燃
料を原子炉容器から前記分離槽へ移送する第１の燃料移
送装置と、使用済燃料を前記分１’！槽から前記水プー
ルに移送する第２の燃料移送装置と、原子炉冷却材を収
容する原子炉冷却材タンクと、前記原子炉冷却材タンク
から前記分離槽に原子炉冷却材を給排する原子炉冷却材
給排装置と、原子炉冷に１材よりも比重が大きくかつ融
点が前記分離槽内の原子炉冷却材温度よりも低くかつ前
記原子炉冷却材及び前記水プール内の水に対して低反応
性の金属を溶融状態で収容する溶融金属タンクと、前記
溶融金属タンクから前記分離槽に溶融状態の前記金属を
給排する溶融金属給排装置と、前記金属を精製して前記
溶融金属タンクに供給する金属製装置とを備えることを
特徴としている。

以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する°。

この発明のＦＢＲ使用済燃料洗浄法では、炉心から引扱
いた使用済燃料を分子ａ槽に移送する。分離槽内は初め
に原子炉冷却材と同じ液体が満たされている。炉心から
引扱かれて原子炉冷却材（ナトリウム）が付着している
使用済燃料は分離槽の液体中に浸漬される。次にこの分
離槽に溶融状態の洗浄用金属を供給する。洗浄用金属は
原子炉冷却材よりも沈子が大きく、かつ、融点が分離槽
内の原子炉冷却材雰囲気の温度よりも低く、かつ、原子
炉冷却材や後述する水プール内の水と反応しない、また
は低反応性の金属で構成される。この洗浄用金属として
は、融点が６０℃〜９０℃、止車が６〜９であることが
望ましく、このような金属としてはビスマス−すず−イ
ンジウム合金（融点８０℃、比重的８）等いわゆる低融
点合金を使用することができる。

洗浄用の金属を分離槽に注入することによって、比重差
によって分ｌ１ＩＷＪの雰囲気は原子炉冷却材から洗浄
用金属に置換され、使用済燃料の洗浄が行われる。この
とき、洗浄用金属やその中に浸漬されている使用汎燃料
に例えば超音波或いは機械的振動を印加して洗浄を促；
Ｖさせる。洗浄が終了した後、使用済燃料は水プール内
の水中に移送されて保管される。

次に、このような洗浄法を実施する場合に使用する洗浄
装置を図面について説明する。

第１図において、１は洗浄装置であり、２は原子炉であ
り、３は水プールである。

原子炉２は原子炉容器５を備え、原子炉容器５内に炉心
６がナトリ「クム５３に浸漬されている。

炉心６の上方には燃料交換器７が位置し、また炉心６の
側部には燃料中継ボート８が位置している。

原子炉２と洗浄装置１の分離槽１１との間には第１の燃
料移送装置１２が設けられている。第１の燃料移送装δ
１２は炉内シュート１３と燃料出入機１４と及び炉外シ
ュート１５とからなっている。炉内シュート１３は燃料
中継ボート８と燃料出入機１４との間を連結し、炉内シ
ュート１３と燃料出入機１４との間にはドアバルブ１６
が設けられている。炉外シュート１５は燃料出入１ｆｉ
１４と洗浄装置１の分１１槽１１内の燃料中継ボート１
８との間を連絡し、炉外シュート１５と燃料出入機１４
との間にはドアバルブ２１が設けられている。

水ブール３は水２２が張られており、内部に中継ラック
２３及び貯蔵ラック２４が配設されている。洗浄装置１
の分１［ｆｆ！１１と水プール３とは第２の燃料移送装
置２５によって連絡されている。

第２の燃料移送装＠２５はガイドレール２６と、そのガ
イドレール２６に沿って移仙可能な燃料移送機２７とを
備えている。

洗浄装置１は、第２図に示づように、原子炉冷却材タン
ク３１と、原子炉冷却材給排装置３２と、溶融金属タン
ク３３と、溶融金属給排装置３４と金属精製装置３５と
を備えている。

原子炉冷却材タンク３１は原子炉冷却材給排装置３２を
介して分１！１ｔ４ｆｆｌｌと連結している。原子炉冷
却材給排装置１３２は供給配管３６及び排出配管３７と
からなり、供給配管３６には弁３８が設けられていて、
かつ分離槽１１の底部に達している。供給配管３６には
電磁ポンプ４２が設けられている。排出配管３７は弁４
１が設けられ、かつ分離槽１１のオーバーフロー位置に
達している。

また、原子炉冷却材タンク３１は配管４３及び弁４４を
介して原子炉容器５と連結し、原子炉冷却材タンク３１
の気相部は配管４５及び弁４６を介してカバーガス系に
連結している。更に、原子炉冷却材タンク３１の底部は
配管４７、弁４８を介して金属精製装置３５と連結して
いる。配管４７にはポンプ５１が設けられている。

分ｌ！ｉｌｌ槽１１には超音波発振装置等の発振装置５
２が取付けられていて分離槽１１内のナトリウム５３ま
たは洗浄用金属５４に畠周波Ｆｉｘ　ｅを印加する。分
離槽１１の上部には第２の燃料移送装置２５のグリッパ
５５が出入りする。

溶融全屈タンク３３は溶融状態の洗浄用金属５４を収容
しており、溶融金属給排装置３４を介して分１１１槽１
１と連結している。溶融金属給排装置３４は配管５６と
弁５７とを備えている。また、溶融金属タンク３３は配
管６１、弁６２を介して金属ｖＪ製装置３５に連結し、
更に配管６３、弁６４を介してカバーガス系（図示せず
）に連結している。

金属精製装置３５は洗浄用金属収集パン６５や原子炉冷
ｆＪｌ材タンク３１からナトリウム簀を不純物として○
んでいる洗浄用金属を精製するためのものである。

［作用］このように構成された洗浄装置１の作用は次のとおりで
ある。

炉心６で発生した使用済燃料１０は燃料交換機を用いて
、燃料中継ポート８の位置に予め用息された燃料移送ポ
ット６６に仙人される。燃料出入機１４で燃料移送ポッ
ト６６を、炉内シュート１３を通して引上げ、炉外シュ
ート１５へ移し、洗浄装置１の分離槽１１内の中継ボー
ト１８へ移す。この操作中、燃料移送ポット６６は燃料
出入機１４を経由する時、ガス中に引上げられるが、燃
料移送ポット６６内には原子炉冷却材のナトリウムが満
たされているので、燃料移送ポット６６内の使用済燃料
の除熱が維持され不具合は生じない。

洗浄装置１ではまず弁を操作して弁３８を開とし、かつ
電磁ポンプ４２を作動させて分離槽１１の規定レベルま
でナトリウムを満たした状態で、原子炉側から使用済燃
料１０の入った燃料移送ポット６６を受入れる。この燃
料移送ポット６６の受入時に溢流するナトリウムは原子
炉冷却材タンク３１に回収される。燃料移送ポット６６
を搬入した搬送装置６７を第１図の燃料出入機１４内に
返し、ドアバルブ２１を締切った後、弁６４を開は溶融
金属タンク３３の中にガスを注入し溶融金属タンク３３
の液面上室を加圧し、弁５７を開けると溶融金属タンク
３３の低融点合金の洗浄用金属５４が分離槽１１に注入
され、ナトリウムは原子炉冷却材タンク３１へ押し出さ
れる。これはナトリウムに対し洗浄用金属の比重が十分
大きいことによる。規定レベルまで注入すると分！１ｆ
ｆ１１の中はナトリウムから洗浄用金属に置換される。

発振装置５２は使用済燃料１０及び燃料移送ポット６６
の表面に付着したナトリウムを、より確実に分離させる
為に、例えば超音波を発撮し、それを使用済燃料１０及
び燃料移送ポット６６に伝える。

ナトリウムの分離が終了すると、第１図に示す燃料移送
機２７からグリッパ５５を陣し、燃料移送ポット６６を
燃料移送機２７内に吊り込み、燃料移送機２７内で適温
に冷却し貯蔵用水プール３の中継ラック２３へ降す。

続いて燃料移送機２７を分離槽１１に戻すと同時に、別
の燃料移送機２７′を用い中継ラン９２３位置に設置さ
れた燃料移送ポット６６から使用済燃料１０を抜き出し
、水中を水平移送し貯蔵用ラック２４へ使用済燃料１０
を移す。また、燃料移送ポット６６は、燃料移送機２７
′または別の機械を用いて中に洗浄用金属を溜めたまま
水ブール３の外へ取り出し、洗浄用金属は第２図の収集
パン６５に戻し精製して再使用する。

第２図の分離槽１１から使用済燃料１０、燃料移送ポッ
ト６６を抜き出し操作が終わると溶融金属タンク３３内
を減圧し、弁５７を開いて洗浄用金属を溶融金属タンク
３３に戻し分１ｉｆｆｍ１１を空にし、新燃料を原子炉
へ装荷する通路とする。新燃料を通した後、再び原子炉
冷却材タンク３１のナトリウムを注入し、次の使用済燃
料の受入準備をする。

尚、原子炉冷Ｗ材タンク３１へは使用済燃料１０で原子
炉から汲出したナトリウムがたまるので、必要に応じて
、弁３８．４１を閉め、４４を開け、弁４６のラインよ
り加圧し原子炉冷部材タンク３１内のナトリウムを原子
炉へ戻す。更に原子炉冷却材タンク３１には分Ｉ１１槽
１１からオーバーフローした洗浄用金属が底部にたまる
ので弁４８を開け、ポンプ５１を駆動して金属精製装置
３５へ戻し、Ｖ１製してから溶融金属タンク３３へ移し
、再利用する。

洗浄用金属として使用する低融点合金には、融点６０℃
〜９０”Ｃ１比重６〜９の例えばビスマス−すず−イン
ジウム合金（融点８０℃、比重的８）等いわゆる低融点
合金が使える。また、水プールに漬けた時、合金が凝固
する可能性があるが、使用済燃料は１２ＫＷ稈度発熱し
ているので簡単な円筒状せき７１を設けることなどによ
り、−時的に雰囲気を制限すれば問題ないし、使用済燃
料を取出した後、ポット内で凍結した分には様能上不具
合は生じない。これは潟につける程度で再溶融さ゛せる
ことが出来るので、取扱い上も問題がない。

第３図は円筒状せき７１の断面を示す。（ａ）はせきを
閉じた状態、（ｂ）はＯｉｌけた状態を示す。

燃料移送ポット６６の中から使用済燃料１０を取出し使
用済燃料１０表面の洗浄用金属を滴下させるまでは円筒
状せき７１で囲って温水雰囲気とし、貯蔵ラック２４へ
の水平移仙時に、扉７２を開き使用済燃料１０を横方向
へ引出す。尚、円筒状せき７１内の昇温は使用済燃料の
崩壊熱と、使用済燃料表面に残留するナトリウムと水の
反応熱による。

（ハ）発明の効果この発明によれば炉内外に冷却機能を有する使用済燃料
表面梢を設備する必要がなく、高発熱の使用済燃料をガ
ス中に晒すことなく、水プールへ貯蔵するシステムを成
立させることができる。加えて、従来ナトリウムを水で
洗浄するために発生していた洗浄廃液がＯとなり廃液処
理ｇ２１ｇが不要となるとか、従来の洗浄槽と、炉外中
継ボートの共用化が図れる等、プラントの小型化、構造
の簡単化及び什設費の低減化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わる洗浄装置を用いた
ＦＢＲ燃料取扱システムを示す構成説明図、第２図はこ
の発明一実施例に係わる洗浄装置を示す構成説明図、及
び第３図は円筒状往きを示す横断面説明図である。１・・・洗浄装置　　２・・・原子炉　　３・・・水ブ
ール５・・・原子炉容器　　６・・・炉心　　７・・・
燃料交換機８・・・燃料中継ボート　　１０・・・使用
済燃料１１・・・分離槽　　１２・・・第１の燃料移送
装置１３・・・炉内シュート　　１４・・・燃料出入機
１５・・・炉外シュート　　１６・・・ドアバルブ１７
・・・ドアバルブ　　１８・・・燃料中継ボート２１・
・・ドアバルブ　　２２・・・水　　２３・・・中継ラ
ック　　２４・・・貯蔵ラック　　２５・・・第２の燃
料移送装置　　２６・・・ガイドレール　２７．２７’
・・・燃料移送礪　　３１・・・原子炉冷却材タンク３
２・・・原子炉冷却材給排装置　　３３・・・溶融金属
タンク　　３４・・・溶融全屈給排装置　　３５・・・
金属精製装置　　３６・・・供給配管　　３７・・・排
出配管　　３８・・・弁　　４１・・・弁　　４２・・
・？ｔｆ磁ポンプ　　４３・・・配管　　４４・・・弁
　　４５・・・配管４６・・・弁　　４７・・・配管　
　　４８・・・弁　　５１・・・ポンプ　　５２・・・
発振装置　　５３・・・ナトリウム　　５４・・・洗浄
用金属　　５５・・・グリッパ５６・・・配管　　５７
・・・弁　　６１・・・配管　　６２・・・弁　　６３
・・・配管　　６４・・・弁　　６５・・・収集パン　
　６６・・・燃料移送ポット　　６７・・・搬送装置　
　７１・・・円筒状せき　　７２・・・扉（（１）　　
　　　　　（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炉心から引抜いた使用済燃料を水プール内に保管
するに先立って、前記炉心から引抜いた使用済燃料を原
子炉冷却材雰囲気に保たれている分離槽内に移送し、し
かる後に溶融状態の金属を前記分離槽内に注入して前記
分離槽内の雰囲気を前記原子炉冷却材雰囲気よりも比重
が大きくかつ融点が前記分離槽内の原子炉冷却材雰囲気
の温度よりも低くかつ前記原子炉冷却材雰囲気及び前記
水プール内の水に対して低反応性の前記金属からなる金
属雰囲気に切り換えて前記使用済燃料を洗浄し、次に前
記使用済燃料を前記水プール内に移送して前記保管する
ことを特徴とするＦＢＲ使用済燃料洗浄法
（２）使用済燃料を洗浄する分離槽と、洗浄後の使用済
燃料を水中に保管する水プールと使用済燃料を原子炉容
器から前記分離槽へ移送する第１の燃料移送装置と、使
用済燃料を前記分離槽から前記水プールに移送する第２
の燃料移送装置と、原子炉冷却材を収容する原子炉冷却
材タンクと、前記原子炉冷却材タンクから前記分離槽に
原子炉冷却材を給排する原子炉冷却材給排装置と、原子
炉冷却材よりも比重が大きくかつ融点が前記分離槽内の
原子炉冷却材温度よりも低くかつ前記原子炉冷却材及び
前記水プール内の水に対して低反応性の金属を溶融状態
で収容する溶融金属タンクと、前記溶融金属タンクから
前記分離槽に溶融状態の前記金属を給排する溶融金属給
排装置と、前記金属を精製して前記溶融金属タンクに供
給する金属製装置とを備えることを特徴とするＦＢＲ使
用済燃料洗浄装置
（３）前記水プール内に、上下端及び側面に前記使用済
燃料が通過可能な開口部を有するほぼ筒状のせき本体と
前記せき本体の前記側面の前記開口部を開閉し得る扉部
材とからなるせき、を配設してなることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載のＦＢＲ使用済燃料洗浄装置