JPS6367600A - 使用済燃料集合体の洗浄方法 - 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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、１次冷却材としてナトリウム等の液体金属
を使用する高速増殖炉の使用済燃料集合体を対象とした
使用済燃料集合体の洗浄装置に関する。

【従来技術とその問題点】

周知のように頭記した原子炉から取出した使用済燃料集
合体は、燃料貯蔵プール内に保管する前段階の工程で燃
料集合体に付着しているナトリウム等の液体金属を洗浄
することが一般に行われている。 この場合の使用済燃料集合体の洗浄法として、従来では
使用済燃料集合体を洗浄槽内に収容した状態で使用済燃
料集合体に薫気を含む湿潤ガスを吹付け、さらに水で洗
浄した後に、燃料集合体を温風等で乾燥させる莫気−水
洗浄法が一般に採用されている。しかしてかかる薄気−
水洗浄法は１本の使用済燃料集合体の洗浄に１．５時間
にも及ぶ長時間を要する他、さらに洗浄に伴うて使用済
燃料集合体１本当たりで約１．５トンにも及ぶ放射性ク
ラッド、放射性腐食生成物等を含む多量の放射性洗浄廃
液が発生するために、廃液処理系設備の大形化、および
放射能汚染の増加などの廃棄物処理上での厄介な問題が
派生する。 一方、前記した従来の蒸気−水洗浄方式に代わるものと
して、放射性廃液の発生を伴わずに使用済燃料集合体に
付着している液体金属を排除する乾式減圧洗浄方式が提
唱されている。この乾式減圧洗浄方式は、使用済燃料集
合体をナトリウム等の液体金属の溶融温度以上の温度ま
で昇温して予熱し、この予熱済みの使用済燃料集合体を
洗浄槽内に収容した状態で洗浄槽内の雰囲気を前記の予
熱温度に対する液体金属の飽和蒸気圧以下に減圧させる
ことにより、燃料集合体に付着している液体金属を葎発
促進させて使用済燃料集合体より排除して洗浄するよう
にした方式である。かがる乾式減圧洗浄方式によれば、
洗浄過程で蒸気、水等を使用しないので洗浄に伴う放射
性廃液の発生が無く、少ない量の排ガスを気体廃棄物処
理系で処理するだけで使用済燃料集合体を効果的に洗浄
することが可能となる。 一方、前記した乾式減圧洗浄方式における使用済燃料集
合体の予熱方法として、発明者は使用済燃料集合体自ら
発生する崩壊熱で予熱温度まで昇温させる方法、使用済
燃料集合体を収容した洗浄槽に対して外部より高温加熱
した不活性ガスを使用済燃料集合体ヘプローする高温ガ
ス予熱方法、および洗浄槽の外周域に加熱ヒータを配備
し、洗浄槽内に封入した不活性ガスを熱媒として間接的
に使用済燃料集合体を加熱するヒータ予熱方法等の各種
予熱方法を試みた。しかして燃料集合体は周知のように
崩壊熱を発熱する燃料ピンと、これを取り巻く上下のブ
ラケット部、および頂部にハンドリング部を備えたラッ
パ管等の非発熱部とからなる構造体であり、前記した各
予熱方法のうち自己崩壊熱による予熱方法では、崩壊熱
による発熱量が少なく加熱速度が発熱部である燃料ビン
近傍でも数℃／分程度で低く、しかも燃料ピンは燃料集
合体全長の４分の１程度であるために燃料ピンから離れ
た非発熱部分の昇温が不充分となる。 また高温ガス予熱方法は大規模なガス循環ループが必要
である他に熱媒であるガスの熱容量が小さいので予熱に
比較的長い時間がかかる。さらにヒータ予熱方法は加熱
効率が低く予熱に長時間を要する等の問題があり、短時
間の内に効率よく使用済燃料集合体の全域を均一に予熱
することに難点のあることが判明した。しかも使用済燃
料集合体の予熱に長時間がかかると、次段の減圧操作工
程を含めてそれだけ洗浄の所要時間が長引くことから、
使用済燃料取扱設備に設置して使用する場合には原子炉
の燃料交換作業の進行に対応し切れなくなる問題が派生
する。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、完
配の乾式減圧洗浄装置を対象に使用済燃料集合体を短時
間で所定の予熱温度まで均一、かつ効率よく加熱昇温し
て予熱できるようにした使用済燃料集合体の洗浄装置を
提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明は使用済燃料集合
体の予熱手段として、洗浄槽の内部に使用済燃料集合体
を包囲し誘導加熱コイルを配備し、該誘導加熱コイルへ
の通電により使用済燃料集合体を予熱温度まで昇温加熱
し、しかる後に減圧操作により使用済燃料集合体に付着
した液体金属を蒸発させて洗浄することにより、洗浄過
程における予熱工程で使用済燃料集合体を短時間で効率
よく、かつ全長域を均一に所定の予熱温度に加熱昇温さ
せることができるようにしたものである。

【発明の実施例】 図はこの発明の実施例の洗浄装置を示すものであり、図
において１は洗浄槽、２はその頂部に装備したドアパル
プ、３が洗浄槽１内に収容した使用済燃料集合体である
。ここで洗浄槽ｌに対し、一方ではバルブ４．真空タン
ク５．ペーパートラップ６、真空ポンプ７等を介して気
体廃棄物処理系８に通じる減圧排気ライン９が接続配管
されている、また洗浄槽１の内部には使用済燃料集合体
３を包囲するように所定の位置に誘導加熱コイル１０が
固定設置されている。ここで前記の誘導加熱コイル１０
は洗浄槽内への収容した使用済燃料集合体３の長手方向
に沿って複数の分割コイル１０ａ〜１０ｅに分割区分さ
れている。また前記各分割コイルは１０ａ〜１０ｅはそ
れぞれ上方より使用済燃料集合体のハンドリング部３ａ
＋上部ブラケット部３ｂ。 燃料ビン３ｃ、下部ブラケット部３ｄ、およびエントラ
ンスノズル部３ｅに対向している。さらに誘導加熱コイ
ル１０は各分割コイルごとに個々に電力を供給するよう
に給電回路に介装した周波数変換装置１１に接続されて
いる。なお１２は洗浄工程に伴って洗浄槽１．真空タン
ク５に付着した液体金属ナトリウムを回収するドレンタ
ンク、１４は洗浄槽１内をガス置換する不活性ガス源で
ある。 次に上記構成による使用済燃料集合体の洗浄操作の手順
に付いて説明する。まず原子炉より取り出した使用済燃
料集合体３は図示されてない燃料移送機により搬送され
、ドアバルブ２を通じて洗浄槽Ｉの内部に搬入され、そ
の先端のエントランスノズル部３ｅを洗浄槽内の底部に
設けた支持台１ａに担持して直立姿勢に保持する。ＩＩ
Ｉｔいて誘導加熱コイル１０の各分割コイル１０ａ〜１
０ｅに電力を供給して使用済燃料集合体３を誘導加熱す
る。この場合に各分割コイルへの給電周波数、電力は使
用済燃料集合体３の各部３ａ〜３ｅの形状１発熱状況に
応じて制御され、これによってナトリウムの付着してい
る使用済燃料集合体３０発熱部、非発熱部を含む全長域
でラッパ管の表面およびラッパ管内部の各部分を誘導加
熱法による直接加熱で均一に加熱昇温させることができ
る。一方、この予熱工程に並行して減圧排気ライン９側
のバルブ４を閉じた状態で真空ポンプ７を始動して真空
タンク５を充分に減圧して置く。 ここで前記の誘導加熱操作により使用済燃料集合体３の
各部表面温度がナトリウムの熔融、蒸発温度以上になる
所定の予熱温度（好ましくは４５０〜５５０℃程度）ま
で昇温するとここで真空タンク５に通じるバルブ４を開
放して洗浄槽１の内部を急激に減圧させるとともに、さ
らに真空ポンプ７により引続き洗浄槽１内を真空引きし
、洗浄槽１の内圧が前記の予熱温度に対するナトリウム
飽和蒸気圧以下１例えば４〜１０Ｔｏｒｒ程度となるよ
うに減圧排気させる。これにより使用済燃料集合体３の
表面、内部に付着したいたナトリウムは蒸発促進され、
ナトリウム蒸気、ミストの形で使用済燃料集合体３より
洗浄除去されるようになる。なおこの過程で生じたナト
リウム蒸気、ミストの大半は洗浄槽１おおよび真空タン
ク５の内部に移行して付着し、残りの浮遊蒸気、ミスト
は排ガスに同伴して減圧排気ライン９に介挿したペーパ
ートラップ６に吸着除去されるようになり、洗浄槽１の
内容積に見合う量の排ガスのみが気体廃棄物処理系８に
送出されて浄化処理される。 また前記の洗浄に伴って洗浄槽１．真空タンク５に付着
したナトリウムは、洗浄槽、真空タンクに装備した図示
されてない加熱ヒータにより加熱してナトリウムを溶融
させた上で、ナトリウムをドレンタンク１３へ排出して
貯留し、ここからナトリウム系へ送出される。 このようにして使用済燃料集合体３を誘導加熱法により
直接加熱昇温して予熱することにより、熱損失も少なく
僅か数分ないし十数骨で使用済燃料集合体３の全域を均
一に所定の予熱温度まで加熱昇温することができ、先述
した自己崩壊熱のみテ予熱する方法、高温ガスのブロー
による予熱方法１間接的なヒータ加熱るよる予熱方法等
に比べて予熱の所要時間を大幅に短縮することができる
ようになる。しかも誘導加熱コイル１０を使用済燃料集
合体３の発熱部、非発熱部に対応して複数区分の分割コ
イルに分けて構成し、かつ各分割コイル毎に給電周波数
、電力を制御することにより、燃料ピンのように自身で
崩壊熱を発生している発熱部分が許容温度（約６５０℃
）以上に過熱されるを抑制しつつ、非発熱部を含めた使
用済燃料集合体の全域を同じ予熱時間内で均一な温度に
昇温させることが可能である。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、使用済燃料集合体
の予熱手段として洗浄槽の内部に使用済燃料集合体を包
囲し誘導加熱コイルを配備し、該誘導加熱コイルへの通
電により使用済燃料集合体を予熱温度まで昇温加熱し、
しかる後に減圧操作によって使用済燃料集合体を洗浄す
るようにしたことにより、使用済燃料集合体を短時間の
内に所定の予熱温度まで均一に加熱昇温することができ
、従来の崩壊熱による予熱法、高温ガスプロー予熱法１
間接加熱によるヒータ予熱法等に比べて洗浄時間の大幅
な短縮化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例による洗浄装置の系統図である０
図において、 ｌ：洗浄槽、３：使用済燃料集合体、５：真空タンク、
７：真空ポンプ、９：減圧排気ライン、１０：誘導加熱
コイル、１０ａ〜１０ｅ：分割コイル、１１：周波数変
換装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ナトリウム等の液体金属を１次冷却材とする原子炉
   の使用済燃料集合体の洗浄装置であり、洗浄槽内に収容
   した使用済燃料集合体を予熱手段により所定温度に加熱
   昇温して予熱し、しかる後に洗浄槽内の雰囲気を減圧操
   作することにより、使用済燃料集合体に付着している液
   体金属を蒸発、除去して洗浄するようにしたものにおい
   て、前記の予熱手段として洗浄槽の内部に使用済燃料集
   合体を包囲し誘導加熱コイルを配備し、該誘導加熱コイ
   ルへの通電により使用済燃料集合体を予熱温度まで昇温
   加熱するようにしたことを特徴とする使用済燃料集合体
   の洗浄装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の洗浄装置において、誘
   導加熱コイルが使用済燃料集合体の発熱部、非発熱部に
   対応して複数区分に分割されており、かつ各分割コイル
   毎に使用済燃料集合体の発熱状況に合わせて給電周波数
   、出力を制御すにようにしたことを特徴とする使用済燃
   料集合体の洗浄装置。