TW436808B - A device for removing a radioactive deposition - Google Patents

Description

Λ7 B7 436808 五、發明説明（1 發明背景及先前技藝 本發明係關於-種自一核能咸燃料總成移除一放射性沈 澱物之裝置’包含-容器’用於容置燃料總成；第一裝 置，用於進給—流體通過容器，該流體係利㈣磨而自_ 料總成釋除沈澱物，且將放射性沈澱物質輸出容器外；及 第二裝置於承接由流體輸出容器外之放射性物質。 在核能廠中需要此裝置之其中_項理由爲放射性沈㈣ 積置於核能廠中之燃料總成表面上，鈷6〇即會自諸沈殿 物放出大量之放射線，此外，鈷60具有5 3年之半衰期， 意即在短時間内其不足以純能廠停“將放射線耗盡。 核能廠反應墟冰回&中以及進給水回路中泛水會使少量 物質因與不同組件接觸而沈澱，此大量之组件係由鐵、鎳 及少量鈷組成之不銹鋼，而生成離子及顆粒沈澱。在老舊 之核能廠中，反應壚與進给水回路中之某些組件，例如 閥，其包含高鈷含量之材料，而增加沈澱鈷量。沈澱於反 應爐水與進給水中之金屬係沈積於回路中之表面上呈氧化 物狀，例如俗稱之殘渣，殘渣沈澱物以不同型式之金屬氧 化物存在，當其例如位於核燃料之鍍層管上時，即會承受 強烈之中子照射。藉此，殘渣沈澱物中之金屬原子將轉變 成其他同位素，其中有部份爲放射性，顆粒掉落而離子即 自放射性殘渣沈澱物沈澱且因而轉移至水。因此，顆粒與 離子隨著反應爐水轉移至該反應爐爐芯外側之組件，因而 將輻射線活化分佈至諸組件。放射性顆粒與離子隨後沈積 至爐芯外側之_表面上，成爲二次沈積之殘渣沈澱物，據 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Λ4規格（210x 297公釐） 讀 乂I 閱 讀 背 面 倉 事 項 再- n 本 頁 訂 經濟部中央標準局負工消f合作社印製 436808 Λ7 B7 五、發明説明（2 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 此，-殘澄沈澱物亦形&於爐芯相，而纟維修與修復工 作期間使人員遭受所有之伽瑪放射線（卜射線）。 據此，有必要避免献大量之殘渣存在於燃料總成，因爲 總成含有多數鍍層管於核能廠中，例如此可藉由將殘澄層 反3多離錢管免面而K殘渣層係形成於燃料總成之 表面’即鍍層管者，應注意諸層。惟，由於在移除此殘潰 層期間先前技藝有損傷鍍層管色^專，例如利用化學― 機械式處理’而色除即象者。此外，殘渣層之移 應可較迅速地完成，以避免對核能廠之效率有負面效應 移除所有殘渣並不必要，依試驗者移除最接近鍍層管表叫 之固Mi查’則最可能在諸表面上造成損傷效果，反之吾 人主要應去除固定殘渣層外側之藤動殘丨查。 依JP 5:2-12 2793號日本專利所示，此問題可利用一裝 解決I，裝置包含一容器以容裝一燃料總成及接至一 η 路由此命—含有液體與固體粒子如水與冰混合物之介質 進=通過容器。因此，介質將沿著燃料總成中所包含之 層管移動，且利用研磨作用而釋除諸鍍層管上之鬆動殘 層。介質攜有自燃料總成移除之殘渣物，隨後介質即集π 不回路中所包含之過濾裝置。固體粒子之類型爲當其通過 熱燃料總成時即溶化且形成一流體相態，因此，可免除在 ' ° ^裝置中額外注意此固體粒子。爲了沿燃料總成長度取 得均勾分佈之研磨，回路系統係設計爲可互換地在 —方向中進給介質至容器，基於此目的，開孔可 谷咨I相對立端壁中，惟，此裝置並未發現有使用於商 或 除 面 置 回 鍍 渣 收 第 設於 業 --------—— (諳先聞讀背面之注*-事項再填寫本頁) 訂 表紐尺度用中 -5- (匚阳）/\4規格（210乂297公尨）

I A7 436808 五、發明説明（3 ) 上，或許是因爲輻射度過高之緣故。 發明概述 本發明之一目的在提供一種用於自一核能廠燃料總成移 除一放射性沈澱物之裝置，該裝置具有此一結構而可令放 射線盡！少外漏’燃料總成在處理後可再使用。 此目的可利用先前定義之裝置取得，該裝置之特徵在於 至少第二裝置係設於r _射線阻尼介質内。 藉此，特別是來自放射性物質而由第二裝置吸收之r _射 線即可避免外漏至周遭環境，且使人員無法或避免出現於 該^境中。 依本發明裝置之一較佳實例所示，第二裝置包含―過濾 器，用於將放射性物質分離於流體，藉此，装置可容許放 射性物質集收在由r _射線阻尼介質包圍處，而同時對於 已使用過之流體則可進一步輸送，且再一次由第一裝置進 給至容器，以利持續移除放射性沈澱物。 依本發明裝置之另一較佳實施例所示，^ _射線阻尼裝 置包含水，因此在相較於其他者而言，可取得使用一易取 卫易處理介質之優點，且相較於其他者而言，第二裝置較 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 無處理上之問題，因而可容許其設於厂—射線阻尼介質 内。 依本發明裝置之另一較佳實例所示，容器係設於"射線 ^尼介質内，因此r _射線可有效地防止漏出容器至周遭 環境。由於卜射線阻尼介質包含一液體如水，其具有之 優點爲可令大部份時間極熱之燃科總成周側之容器冷卻。 ( CNS ) Α4#^ (Τί〇>〇9^^Τ 4 3 68 0 8 λ? _ B7 五、發明説明（4 ) 依本發明裝置之另一較佳實例所示，第二裝置與容器係 設於一填入r -射線阻尼介質之盆體，因此可取得令放射 性物質移離燃料總成及輸送至第二裝置而由r -射線阻尼 介質包圍之優點，因此，放射性物質在其輸送至過濾器期 間可大爲減少放射，其在過濾器處即分離於流體及集收。 此外，此一方式以空間觀點而言亦有其優點。 依本發明裝置之另一較佳實例所示，流體包含液體與固 體粒子之混合物，較佳爲水與冰之混合物，因此放射性物 質即沈澱物自燃料總成之釋離最好係利用研磨而發生，而 固體粒子與液體係沿著燃料棒長度移動。尤其當流體包含 水與冰之混合物時，冰將於沿著燃料棒通過時溶化，且最 後以液態裝置於容器中，因此，諸固體粒子可避免稍後由 過濾器捕獲而承接放射性物質。初期至少呈固體狀之粒子 當然亦可包含任意其他比冰更適合且易溶之物質，例如一 聚合物，但是基本上冰具有含水分子之優點，使其可形成 一與液體同質之混合物，而液體含有水° 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 'v-^衣-- (請先閱讀背面之注愈事項#-填寫本頁〕 依本發明裝置之另一較佳實例所示，流體包含一氣體及 /或蒸氣，最好爲水蒸氣，因此，流體進給通過含有燃料 棒之容器時即產生紊流，造成固體粒子在其溶化前可沿燃 料總成移動更遠一些距離，因而沿著燃料總成長度可得到 一較均勻分佈之研磨效果。易言之，只要以少量之固體粒 子即可取得一相當於無氣體時所得之成果。先前技藝係利 用交換地以不同方向進給流體通過容器，以尋求.相似之效 果。藉由結合使用氣體/蒸氣與此一先前技藝方法，即可 本紙張尺度適用中國國家標準（〇卜13)六4規格（210/ 297公楚） 436808

五、發明説明（5 取得進一步之改良效果。 請 先 閱 背 面 之 注 奮 事 項 再- 填 寫 本 % ::=::::較:::，_含空氣。 成之裝置’亞聲波可造成放射===向= 沈澱物自燃料總成釋離。 張力促使琢 依另一實例所示，裝置& ,L, π# ^ ° 構件’用於轉動燃料總 二：二 均勾流動於燃料總成之橫截面上，且 避免^現大致不同流動狀態之區域线，由於造成一增大 之研磨效果。 依另-較佳實例所示’裝置包含用於加熱至少一部份進 m入谷益t /荒體（裝置’諸裝置較佳爲周期性地加熱於流 ^以利取得沿燃料總成通過之流體中溫度變化，流體之 /姐度.欠化可造成放射性沈澱物之溫度阻滯，造成沈澱物中 增加碎片生成及該沈澱物釋離。 本發明之其他優點與特性將説明於以下之詳細説明中及 申請範園中。 ’ 圖式簡單説明 經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 本發明將利用例舉而詳述於後，且請參考非侷限目的之 相關圖式，其中： 圖1係本發明裝置設於—盆體内之第一實例；及 圖2係本發明裝置設於一盆體内之第二實例。 較佳實例詳細説明 圖1、2揭示本發明裝置之二個實例，其相互間之差異 在於圖1所示之裝置定義一開放回路以輸送一清潔流體， -8 本纸張尺度適用中國國家標毕（CNS ) A4规格（21〇X«7公釐） ΑΊ Β7 五 4 3 68 0 8 、發明説明（6 而圖2所示之裝置定義一封閉回路以供該輸送。 該裝置係用於自一核能廠内之燃料總成1移除放射性沈 澱物，基於此目的，裝置包含—容器2以容裝燃料總成 1 ’此外，其包含第一裝置3、4、5以進給—流體出入於 表器2，流體係提供用以利用研磨而自燃料總成1釋除沈 澱物，且輸送放射性沈澱物質離開容器2。 裝置亦包含第二裝置6、7，用於承接由流體輸送出容 咢2之放射性物質，諸第二裝置6、7因而包含一過遽裝置 6，藉此以一過濾器將釋離之放射性物質分離於流體。此 外，其包含一管路7，係自容器2延伸至過濾器6，且做爲 泥體與釋除放射性物質之輸送。 第—裝置3、4、5包含一用於固體粒子之進給漏斗3， 此處之粒子爲冰粒；一第一泵浦4，供固體粒子於其内部 混合於一液體，在此爲水；及一第二泵，可將液體泵送至 第一泵浦4，第一泵浦4因而設計爲可吸入自進給漏斗3進 给之固體粒子。 裝置係成於一盆體8中，盆體充滿一厂射線阻尼介質， 在此爲水。特別的是容器燃料總成i之容器2以及第二裝 置6、7皆設於一相當深度’以避免大量之放射性經由液 體表面9而自盆體外漏，此處之放射線爲伽瑪射線（厂射 線）。 依圖1所不，提供液體至第—泵浦4與容器2之第二泵浦 5係連接至一外部液體源，藉此，第二裝置6、7亦經由一 導官1 1以接至一组合或類似物（圖中未示），用於接收已 - - . «^^1 ^^1. I -- - - . /*^I - I 1· τν 、v-p (請先閱讀背面之注奢事項#.填ϊξ本K ) 經濟部中央標率局買工消费合作社印裝 "9 - 4368 0 8 Λ7 B7 五、發明説明（7 通過過遽器6且因而分離於放射性物之液體流體，因而呈 現一開放回路。 惟’在圖2之實例中，第二泵浦5係經由一導管1 2而接 於過濾器6，泵浦5則泵送已通過濾器6之液體回到第一泵 浦4與谷益 2。據此’圖2說明一封閉系統，惟應提及的 是’圖2之封閉回路至少在使用一段時間後需排放一些含 有固體粒子之液體，然後熔化及形成一液體，造成圖2所 示回路中之液體量持續增加。 經濟部中央標準局員工消费合作社印Τ (锖先閱讀背面之注秦事項再填寫本頁) 第一泵浦4亦用於吸入一氣體，在此爲空氣，然後一起 混合於水與固體物之混合物，再泵送通過容器2。第一泵 浦4最好用於吸入氣體與固體粒子，因此，含有一液體且 此處爲水、一氣體且此處爲空氣，及固體粒子且此處爲冰 之流體即泵送通過圍繞於燃料總成1之容器2，容器本身 顯然應包含多數之鍍層管，以用於核燃料。由於氣體之效 應（在諸物之中）而產生紊流，因此發生較快速之流動通過 容器2，且對鍍層管外侧上之殘渣沈澱物做研磨動作。综 上’鬆動之殘：；查沈殿物即可移除，且基於操作技術及經濟 因素，此處理應盡可能地進行一較短時間，以令燃料總成 1盡快回復操作。藉此，盆體8係不同於操作期間設有燃 料總成於其内之盆體，且處理時間大約1 5分鐘或更少。 裝置亦包含傳送亞聲波至燃料總成1之裝置14，諸裝置 14適合包含一般型式之亞聲波源，且其僅示意於圖1、 2，此外，燃料總成1係可旋轉地排列於容器2内，且製置 包含一構件1 5，在此簡示爲一馬達，其用於轉動總成玉， 10 - ‘紙張尺度適用中國國家標率（CNS〉Α4規格（210X297公犮） 43 68 0 8 Λ7 _________Β7 五、發明説明（8 ) 燃料總成1之旋轉軸線因而重合於其縱軸線。 裝置亦包含圖1、2所示之裝置,用於加熱進給至容 器2之至少一部份流體，裝置1 6最好可周期性地加熱欲輸 送至容器2之水。當熱水進入容器2之流動產生時，即可 無冰粒進入流體。 爲了盡量保持一較短之處理時間，—適當之液體、固體 粒子及氣體之混合物帶導入容器2内。在一彿水反應爐總 成之處理期間，液體流量應大約爲1 〇_5〇公斤/秒，較佳爲 1S-35公斤/秒’最佳爲20-25公斤/秒，對—壓力水反應爐 總成而言，相對應之量則爲50-200公斤/秒，75_15〇公斤/ 秒、及100-125公斤/秒。大約1公斤空氣添加於每2 〇公升 之液體内，此處爲水。冰之流量大約爲液體流量之3 70%，添加之冰量在此階段内應盡量低—些，且可能的話 應再降低一些。固體粒子即冰粒子之尺寸爲5 χ 5 χ 5真 米。 當然，仍有多種變化與實例在不脱離本發明範缚下口 習於此技者達成’因此，本發明應僅由其φ社 印範園、圖式 及祥細說明所定義。 ---*-------- - V、 -* * (錆先閱讀背面之注I事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標率局員工消费合作社印製 -11 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公t )

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 436808 益 cs -------_ _D,8 六、申請專利範圍 ~ —----- 1. 一種自一核能廠燃料總成（1)移除一放射性沈澱物之裝 置^包含 -一容器（2) ’用於容置燃料總成， 第裝置、4、5)，用於進給—流體通過容器 (2 )，邊流體係利用研磨而自燃料總成（丨）釋除沈澱物， 且將放射性沈澱物質輸出容器（2)外，及 -第一裝置（6、7)，用於承接由流體輸出容器（2)外之 放射性物質，其特徵在於至少第二裝置（6、7)係設於— r-射線阻尼介質内。 2.如申請專利範園第1項之裝置，其中第二裝置（6 ' 7 )包 含一過濾器（6)，用於將釋除之放射性物質分離於流 體。 如申凊專利範固第1或2項,之裝置，其中r _射線阻.尼介 質包含水。 4，如申請專利範圍第i或2項之裝置，其中容器（2 )設於了_ 射線阻尼介質内。 5. 如申請專利範園第1或2項之裝置，其中第二裝置（6、7 ) 與容器（2)皆設於一填充r -射線阻尼介質之盆體 中〇 6. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中流體包含—水 與固體粒子之混合物。 7. 如申請專利範固第1或2項之裝置，其中流體包含一水 與冰之混合物。 8. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中流體包含一氣 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) a4規格（21 〇 X 297公釐） • . - . - - , * :ι裝 訂------^----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1〕 * 經濟部中央標率局員工消费合作社印製 AS 4 3 68 0 8 g8 六、申請專利範圍 體。 9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中氣體包含空氣。 10. 如申請專利範園第1或2項之裝置’其中包含用於傳送 亞聲波趨向燃料總成（1)之裝置（14)。 11. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中包含一用於轉 動總成（1 )之構件（15 )。 12. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中包含一裝置（16 ) 以利加熱進給至容器（2 )内之流體之至少一部份。 13. 如申請專利範園第1或2項之裝置，其中燃料總成（1 )包 含多數之燃料鍍層管（13)。 14. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中沈澱物包含鬆 釋之殘;'查。 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4规格（2I0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)