特許 6887235 燃料デブリの破砕方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6887235

(24)【登録日】2021年5月20日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】燃料デブリの破砕方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20210603BHJP

   B02C 1/00 20060101ALI20210603BHJP

   B02C 23/00 20060101ALI20210603BHJP

   B25D 17/02 20060101ALN20210603BHJP

   E04G 23/08 20060101ALN20210603BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/30 531M

   G21F9/30 531J

   B02C1/00 Z

   B02C23/00 C

   !B25D17/02

   !E04G23/08 E

   !E04G23/08 C

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-195758(P2016-195758)

(22)【出願日】2016年10月3日

(65)【公開番号】特開2018-58000(P2018-58000A)

(43)【公開日】2018年4月12日

【審査請求日】2019年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000132161

【氏名又は名称】株式会社スギノマシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 孝一

(72)【発明者】

【氏名】菊地 克也

(72)【発明者】

【氏名】平野 克彦

(72)【発明者】

【氏名】中田 正宏

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 豪

(72)【発明者】

【氏名】島 拓実

(72)【発明者】

【氏名】高倉 栄次

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１１１５５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−１９０４５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５０−０４５３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１０６５３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４２８０５７２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−００１７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７０８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１４８７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４９−１４９５３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−０８０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０４９２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２８８９９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５５−０６５３６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０１−１２８８３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５２−０３９８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−００７６８０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０２Ｃ １／００、１９／０６、２３／００

Ｂ２５Ｄ １７／０２

Ｅ０４Ｇ ２３／０８

Ｇ２１Ｆ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子力プラントの燃料デブリを所定の容器に回収可能な形状および大きさに破砕する破砕方法であって、
前記燃料デブリに対し、チゼルおよびノズルからなる破砕装置を所望の位置に複数配置し、
前記複数の破砕装置の各々のチゼルの衝撃力を前記燃料デブリに加え、前記複数の破砕装置の各々のノズルからの噴流を前記燃料デブリに噴射し、
前記各々のチゼルとノズルを前記形状および大きさに合わせて連続的または断続的に移動させ、前記燃料デブリの前記破砕装置に挟まれた部分を一体として破砕することを特徴とする破砕方法。

【請求項2】

原子力プラントの燃料デブリを所定の容器に回収可能な形状および大きさに破砕する破砕方法であって、
前記燃料デブリに対し、チゼルおよびノズルからなる破砕装置を所望の位置に複数配置し、
前記複数の破砕装置の各々のノズルからの噴流を前記燃料デブリに噴射し、前記複数の破砕装置の各々のチゼルの衝撃力を前記燃料デブリに加え、
前記各々のチゼルとノズルを前記形状および大きさに合わせて連続的または断続的に移動させ、前記燃料デブリの前記破砕装置に挟まれた部分を一体として破砕することを特徴とする破砕方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の破砕方法であって、
前記各々のチゼルの衝撃力を前記燃料デブリに加えることと、前記各々のノズルからの噴流を前記燃料デブリに噴射することが同時に処理されることを特徴とする破砕方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の破砕方法であって、
前記チゼルは、前記噴流が通過する流路を当該チゼルの内部に設けた流路内包チゼルであることを特徴とする破砕方法。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか１項に記載の破砕方法であって、
前記破砕装置は、単独のチゼルおよび単独のノズルの組み合せからなることを特徴とする破砕方法。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の破砕方法であって、
前記チゼルの断面形状は、円形状または略円形状であることを特徴とする破砕方法。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか１項に記載の破砕方法であって、
前記チゼルは、刃物型形状であることを特徴とする破砕方法。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の破砕方法であって、
前記破砕装置は、前記燃料デブリの少なくとも破砕箇所を覆うカバーと、破砕された破砕片を吸引するバキュームを備えており、
前記燃料デブリの破砕時に、前記カバーにより前記破砕片の周囲への飛散を抑制しつつ、前記バキュームにより前記破砕片を回収することを特徴とする破砕方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固形物などの破砕対象物の破砕方法に関し、特に、破砕片の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

道路工事や御影石の加工・破砕、原子力プラントの燃料デブリの破砕など、様々な産業分野において、破砕対象となる固形物の効率的な破砕技術が要求されており、用途に合わせて様々な破砕装置や破砕方法の技術開発が進められている。

【0003】

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、「打撃式地中掘進機において、対象物を破砕するチゼルの先端にノズルを設け、水ポンプから通路を通って高圧水を送り、高圧水を噴射すること」が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、「本体内部に本体の軸方向に延出する圧搾空気流路を有し、前記圧搾空気流路に供給される圧搾空気によりビット本体９が作動する形式のダウンザホールハンマーにおいて、本体内部に本体の軸方向に延出する流体噴出管８をさらに有しており、さらに該流体噴出管からの流体と圧搾空気流路からの圧搾空気の双方のための噴出路がその開放部を前記ビット本体の下面に開放した状態で形成されていること」が開示されている。

【0005】

また、特許文献３には、「砂杭造成用中空管の下端内周又は外周に複数の掘削用ビットを下方へ突出するように取付け、該中空管の下端外周には下方へ向けて高圧ジェット水を噴射するノズルを複数個配設し、中空管頭部のバイブロハンマーの振動を利用して上記ビットにより硬質地盤を砕くと共に、上記ノズルからの高圧ジェット水によって硬質地盤を崩し緩めて該中空管の貫入を容易とすること」が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１−６４９３号公報

【特許文献2】特開平８−１８４２７９号公報

【特許文献3】特開２０００−１２０３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述の通り、多くの産業分野で固形物の破砕技術が用いられており、いずれの分野においても、破砕した後の破砕片の形状や大きさ（寸法）の制御、破砕時の破砕片の回収や飛散防止など、破砕片を如何に制御するかが重要な課題となっている。

【0008】

上記の特許文献１から特許文献３はいずれも高圧水とチゼルを組み合わせた施行方法に関するものであり、破砕対象物の形状制御や破砕片の回収方法、飛散防止など破砕片の制御については記載されていない。

【0009】

そこで、本発明の目的は、破砕対象物を破砕した後の破砕片の形状制御と寸法制御が可能な破砕方法および破砕装置を提供することにある。

【0010】

また、本発明の別の目的は、破砕対象物を破砕する際の破砕片の効率的な回収と効果的な飛散防止が可能な破砕方法および破砕装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明は、原子力プラントの燃料デブリを所定の容器に回収可能な形状および大きさに破砕する破砕方法であって、前記燃料デブリに対し、チゼルおよびノズルからなる破砕装置を所望の位置に複数配置し、前記複数の破砕装置の各々のチゼルの衝撃力を前記燃料デブリに加え、前記複数の破砕装置の各々のノズルからの噴流を前記燃料デブリに噴射し、前記各々のチゼルとノズルを前記形状および大きさに合わせて連続的または断続的に移動させ、前記燃料デブリの前記破砕装置に挟まれた部分を一体として破砕することを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、原子力プラントの燃料デブリを所定の容器に回収可能な形状および大きさに破砕する破砕方法であって、前記燃料デブリに対し、チゼルおよびノズルからなる破砕装置を所望の位置に複数配置し、前記複数の破砕装置の各々のノズルからの噴流を前記燃料デブリに噴射し、前記複数の破砕装置の各々のチゼルの衝撃力を前記燃料デブリに加え、前記各々のチゼルとノズルを前記形状および大きさに合わせて連続的または断続的に移動させ、前記燃料デブリの前記破砕装置に挟まれた部分を一体として破砕することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、破砕対象物を破砕した後の破砕片の形状制御と寸法制御が可能な破砕方法および破砕装置を実現できる。

【0015】

また、本発明によれば、破砕対象物を破砕する際の破砕片の効率的な回収と効果的な飛散防止が可能な破砕方法および破砕装置を実現できる。

【0016】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る破砕方法を概念的に示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る破砕方法を概念的に示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る破砕方法を概念的に示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図9A】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図9B】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部と破砕対象を示す概要図である。

【図9C】本発明の一実施形態に係る破砕装置の一部を示す概要図である。

【図10】本発明の一実施形態に係る破砕方法を示すフローチャートである。

【図11】本発明の一実施形態に係る破砕方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を実施する上で好適な実施例について図面を用いて説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。また、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。

【実施例1】

【0019】

図１および図２を参照して、実施例１の破砕方法および破砕装置について説明する。図１はノズルとチゼルを別々に２か所配置し、固形物などの破砕対象物を破砕する装置構成を示す概要図である。図２はノズルとチゼルを別々に２か所配置して破砕し、破砕片の形状および大きさ（寸法）を制御している概要図である。図１，図２に示すように、本実施例ではノズル２とチゼル（Chisel）３を備えた破砕装置１を複数設置し、破砕片７の形状および大きさを制御しながら破砕を行うことが特徴である。

【0020】

具体的には破砕対象４に対し、破砕したい大きさ（寸法）の両端２か所に破砕装置１を図１のように設置し、破砕装置１を用いて両端２か所に破砕を行う。また、破砕片の形状を制御する場合は、各々のノズル２とチゼル（Chisel）３を所望の形状に合わせて連続的に移動（線移動）または断続的に移動（点移動）させ、破砕片の形状を制御する。そして、この破砕装置１に挟まれた部分を一体として破砕することで、図２に示すように任意の形状と大きさ（寸法）に破砕片４を加工することが出来る。

【0021】

この際、ウォータジェットＷＪは、破砕対象４に連続的に噴射してもよく、また断続的に噴射してもよい。破砕対象４の剛性（硬さ）や厚み、所望する破砕片７の形状や大きさ（寸法）に応じて連続的または断続的噴射する。

【0022】

また、破砕対象４に噴射するウォータジェットＷＪの水量や水圧、噴射角度、噴射時間についても、破砕対象４の剛性（硬さ）や厚み、所望する破砕片７の形状や大きさ（寸法）に合せて設定する。

【0023】

このように任意の形状、大きさ（寸法）に破砕片を制御することで破砕片を回収容器に入る形状と寸法で破砕が可能なため、破砕片を容器に入れて回収することが容易となる。また、破砕片を一定の形状と大きさ（寸法）に破砕することが可能になり、破砕した後の破砕片の加工や処理が容易になる。

【実施例2】

【0024】

図３を参照して、実施例２の破砕方法および破砕装置について説明する。図３はノズル、チゼル、バキュームおよび飛散防止カバー（回収カバー）５を配置し、回収カバー内で破砕片を吸引している様子を示す概要図である。

【0025】

本実施例の破砕装置は、ダスト飛散（破砕片７の飛散）を抑えつつ破砕片７を回収する目的で図３に示すような飛散防止カバー（アラミド繊維等や伸縮機構付の金属製等）内に破砕装置（ノズル２およびチゼル３）およびバキューム６を設置し、破砕片を吸引しながら破砕する。図３ではアラミド繊維のカバーを一例として記載している。その他の例として、破砕対象との接触部に、例えばスポンジを取り付けた容器を被せてカバーとしても良い。なお、ウォータジェットＷＪを噴射した水量以上にバキューム６で吸引し、飛散防止カバー５内部の水によってカバーが外れることを防ぐようにしてもよい。

【0026】

このように飛散防止カバー（回収カバー）により破砕時の周囲に破砕片が飛び散ったりダストが飛散したりするのを防止し、さらにバキューム機構を設けることで、破砕片を効率的に回収することができる。

【実施例3】

【0027】

図４から図７を参照して、実施例３の破砕方法および破砕装置について説明する。図４はウォータジェット流路８をチゼル３の内部に内包する流路内包チゼルと破砕対象を示す概要図である。図５は流路内包チゼルの上下振動により破砕対象にひび割れが生じさせる様子を示す概要図である。図６は流路内包チゼルの上下振動で生じさせたひび割れに高圧水を噴射している様子を示す概要図である。また、図７は流路内包チゼルにより破砕対象を吹き飛ばしている様子を示す概要図である。

【0028】

本実施例の破砕方法では、先ず図４に示すように、破砕対象４の破砕したい位置に流路内包チゼル（ウォータジェット流路８およびチゼル３）を配置する。次に、図５に示すように、チゼル３により破砕対象４にひび割れを生じさせる。そして、図６に示すように、チゼル３と破砕対象４が密着して生じた閉空間に対してウォータジェットＷＪを噴射し、図７に示すように、破砕対象４を破砕する。

【0029】

本実施例の破砕方法によれば、流路内包チゼルにより、チゼル単独やウォータジェット単独では破砕できない破砕対象を効率よく破砕することができる。

【0030】

図８は図４から図７に示した流路内包チゼルの変形例である。上記で説明した破砕対象の破砕方法において、図８に示すノズルとチゼルを別々に設置した破砕装置を用いることも可能である。つまり、単独のチゼルおよび単独のノズルの組み合せで破砕装置を構成してもよい。この場合、先ず破砕対象４の破砕したい位置にチゼル３を配置する。次に、チゼル３により破砕対象４にひび割れを生じさせる。そして、破砕対象４に生じたひび割れに対してウォータジェットＷＪを噴射し、破砕対象４を破砕する。この場合も、チゼル単独やウォータジェット単独では破砕できない破砕対象を効率よく破砕することができる。

【0031】

なお、上記では、チゼル３による衝撃力で破砕対象４にひびを入れて、そこにウォータジェットＷＪの噴流で破砕対象４を破砕するメカニズムを想定して説明したが、ウォータジェットＷＪの噴流で破砕対象４にひびを入れた箇所にチゼル３の衝撃力で破砕対象４を破砕するメカニズムでも同様にチゼル単独やウォータジェット単独では破砕できない破砕対象を効率よく破砕することができる。

【0032】

また、チゼル３の衝撃力を破砕対象４に加えることと、ウォータジェットＷＪの噴流を破砕対象４に噴射することが同時に処理されても同様に本発明の効果を得ることができる。

【実施例4】

【0033】

図９Ａから図９Ｃを参照して、実施例４の破砕方法および破砕装置について説明する。図９Ａは刃物型のチゼルを複数配置して破砕対象を破砕する例を示す斜視図である。また、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ’矢視図であり、図９Ｃはチゼル３が流路内包チゼルであることを示す断面図である。

【0034】

実施例１から実施例３の各実施例では、チゼルの断面形状が円形状または略円形状のものを想定して図示しているが、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、チゼルの形状を刃物型としてもよい。チゼル３の形状を刃物型にすることで、破砕する方向を正確に制御可能となる。この場合、図９Ａ，図９Ｂのようにウォータジェットノズルをチゼル内に内包する流路内包チゼルとしてもよく、刃物型のチゼル３とノズル２を個別に設置してもよい。

【実施例5】

【0035】

図１０および図１１を参照して、実施例３で説明した破砕方法をステップで説明する。図１０はチゼルで破砕対象にひびを入れた後にウォータジェットで破砕する方法を示し、図１１はウォータジェットで破砕対象にひびを入れた後にチゼルで破砕する方法を示している。

【0036】

本発明による破砕方法は、図１０に示すように、先ず、チゼルの衝撃力で破砕対象にひびを入れる。（ステップＳ１）
次に、破砕対象のひびに対してノズルによりウォータジェットを連続的または断続的に噴射する。（ステップＳ２）
ステップＳ２を一定時間継続または断続的に繰り返すことにより、破砕対象が破砕される。（ステップＳ３）
また、図１１の方法では、先ず、ノズルによるウォータジェットを連続的または断続的に噴射して破砕対象にひびを入れる。（ステップＳ１’）
次に、破砕対象のひびに対してチゼルにより衝撃力を加える。（ステップＳ２’）
ステップＳ２’を一定時間継続または断続的に繰り返すことにより、破砕対象が破砕される。（ステップＳ３’）
以上説明した各実施例によれば、破砕片を回収容器に入る形状および大きさ（寸法）に破砕可能なため、破砕後の破砕片の回収や加工、処理が容易になる。また、破砕時に周囲への破砕片やダストの飛散を抑制しつつ、破砕片を回収できるため、ダスト飛散による汚染拡大を防止することができる。

【0037】

なお、以上の各実施例において説明した破砕方法および破砕装置は、道路工事や御影石の加工・破砕、原子力プラントの燃料デブリの破砕等の他、トンネルの掘削工事やセラミックの加工など、破砕片の制御が必要な一般産業の分野においても有効であるのは言うまでもない。

【0038】

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0039】

１…破砕装置、２…ノズル、３…チゼル、４…破砕対象、５…飛散防止カバー、６…バキューム、７…破砕片、８…流路、ＷＪ…ウォータジェット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】