特開 2024-156385 放射性廃棄物の処理容器および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156385

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】放射性廃棄物の処理容器および方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/36 20060101AFI20241029BHJP

   G21F 5/06 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

G21F9/36 501H

G21F9/36 501C

G21F5/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070799

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗須 ひとみ

(72)【発明者】

【氏名】打道 直孝

(72)【発明者】

【氏名】滝澤 毅幸

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 展行

(72)【発明者】

【氏名】塚本 泰介

(72)【発明者】

【氏名】前田 一人

(57)【要約】

【課題】放射性廃棄物の処理容器および方法において、放射性廃棄物における乾燥作業の効率化を図る。
【解決手段】上開口部を有して下部が閉塞される筒形状をなす容器本体と、多孔筒形状をなすと共に容器本体の内部に配置される筒状部材と、容器本体の上開口部に着脱自在に設けられる蓋と、容器本体の内部のガスを外部に排出するガス出口部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上開口部を有して下部が閉塞される筒形状をなす容器本体と、
多孔筒形状をなすと共に前記容器本体の内部に配置される筒状部材と、
前記容器本体の上開口部に着脱自在に設けられる蓋と、
前記容器本体の内部のガスを外部に排出するガス出口部と、
を備える放射性廃棄物の処理容器。

【請求項2】

前記ガス出口部は、前記蓋に設けられる、
請求項１に記載の放射性廃棄物の処理容器。

【請求項3】

前記容器本体は、上開口部を有して下部が閉塞される筒形状をなす外筒と、上開口部を有して下部が閉塞される筒形状をなすと共に前記外筒の内部に配置されることで前記外筒との間に第１ガス流路を形成する内筒と、前記第１ガス流路に乾燥用ガスを供給するガス入口部とを有する、
請求項１または請求項２に記載の放射性廃棄物の処理容器。

【請求項4】

前記筒状部材は、前記内筒の内部に配置されて内部に第２ガス流路が形成され、前記第１ガス流路および前記第２ガス流路は、前記ガス出口部に連通する、
請求項３に記載の放射性廃棄物の処理容器。

【請求項5】

前記ガス入口部は、前記外筒の底部に設けられる、
請求項３に記載の放射性廃棄物の処理容器。

【請求項6】

前記内筒は、筒形状をなす内筒本体と、前記内筒本体の下部に設けられる底部とを有し、前記筒状部材は、前記底部上に一体に設けられる、
請求項３に記載の放射性廃棄物の処理容器。

【請求項7】

前記容器本体は、外面に加熱装置が配置される、
請求項１に記載の放射性廃棄物の処理容器。

【請求項8】

下部が閉塞される容器本体の内部に多孔筒形状をなす筒状部材が配置され、前記容器本体の上開口部が蓋により開閉可能な処理容器を用いた放射性廃棄物の処理方法であって、
前記容器本体の上開口部から内部に放射性廃棄物を収容するステップと、
前記容器本体の上開口部を前記蓋により閉止するステップと、
前記容器本体の内部に収容された前記放射性廃棄物を乾燥させるステップと、
前記容器本体のガスを前記筒状部材により外部に排出するステップと、
を有する放射性廃棄物の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、放射性廃棄物の処理容器および方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子力発電プラントにて、原子炉圧力容器の内部に配置された炉心燃料が溶融すると、原子炉格納容器の内部の構造物も溶融して固化し、放射性廃棄物としてのデブリとなる。そのため、デブリなどの放射性廃棄物を原子炉格納容器から回収して処理する必要がある。放射性廃棄物を処理する技術として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された技術は、放射性廃棄物をキャニスタに収容し、キャニスタの外部に配置されたヒータによりキャニスタを加熱することで、内部の放射性廃棄物を乾燥するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６５７８９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

放射性廃棄物をキャニスタに収容し、外部からキャニスタを加熱して内部の放射性廃棄物を乾燥する場合、ヒータの熱がキャニスタの内部の放射性廃棄物に伝わりにくく、乾燥作業に長時間を要してしまうという課題がある。特に、放射性廃棄物に多量の水分が同伴している場合、乾燥作業がさらに長くなってしまう。また、水分を含有する放射性廃棄物は、乾燥によって固化し、固化によりひび割れが生じる。すると、放射性廃棄物の乾燥により発生した蒸発ガスは、ひび割れ部分を通って上昇する。すると、ひび割れ部分を通って上昇する蒸発ガスは、流速が増加して放射性廃棄物を飛散させる懸念がある。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、放射性廃棄物における乾燥作業の効率化を図る放射性廃棄物の処理容器および方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示の放射性廃棄物の処理容器は、上開口部を有して下部が閉塞される筒形状をなす容器本体と、多孔筒形状をなすと共に前記容器本体の内部に配置される筒状部材と、前記容器本体の上開口部に着脱自在に設けられる蓋と、前記容器本体の内部のガスを外部に排出するガス出口部と、を備える。

【0007】

また、本開示の放射性廃棄物の処理方法は、下部が閉塞される容器本体の内部に多孔筒形状をなす筒状部材が配置され、前記容器本体の上開口部が蓋により開閉可能な処理容器を用いた放射性廃棄物の処理方法であって、前記容器本体の上開口部から内部に放射性廃棄物を収容するステップと、前記容器本体の上開口部を前記蓋により閉止するステップと、前記内筒の内部に収容された前記放射性廃棄物を乾燥させるステップと、前記容器本体のガスを前記筒状部材により外部に排出するステップと、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の放射性廃棄物の処理容器および方法によれば、放射性廃棄物における乾燥作業の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態の放射性廃棄物の処理容器を表す概略図である。

【図2】図２は、放射性廃棄物の処理容器を表す水平断面図である。

【図3】図３は、放射性廃棄物の処理容器を表す分解図である。

【図4】図４は、本実施形態の放射性廃棄物の処理方法を表すフローチャートである。

【図5】図５は、処理容器における乾燥作業を表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

＜放射性廃棄物の処理容器＞
図１は、本実施形態の放射性廃棄物の処理容器を表す概略図、図２は、放射性廃棄物の処理容器を表す水平断面図、図３は、放射性廃棄物の処理容器を表す分解図である。

【0012】

原子力発電プラントにて、原子炉容器の内部の炉心などが溶融すると、溶融した燃料などの溶融物が発生し、固化した溶融物（デブリ）は、放射性廃棄物として回収の対象となる。本実施形態の放射性廃棄物の処理容器および方法は、例えば、原子力発電プラントで発生した放射性廃棄物を回収して収容し、乾燥処理するものである。但し、放射性廃棄物は、デブリに限定されるものではなく、使用済燃料や廃炉により発生する構造物などであってもよい。

【0013】

図１から図３に示すように、放射性廃棄物の処理容器１０は、外筒１１と、内筒１２と、筒状部材１３と、蓋１４とを備える。処理容器本体は、外筒１１と内筒１２により構成される。

【0014】

外筒１１は、円筒形状をなし、上部が開放されて底部が閉塞される。外筒１１は、外筒本体２１と、底部２２と、上開口部２３と、フランジ部２４とを有する。外筒本体２１は、円筒形状をなすが、角筒形状であってもよい。底部２２は、外筒本体２１の形状に応じた円板形状をなし、外筒本体２１の下部に一体に設けられる。上開口部２３は、外筒本体２１の上端部に設けられ、外筒本体２１の内部と外部を流通する。フランジ部２４は、リング形状をなし、外筒本体２１の上端部の外側に一体に設けられる。

【0015】

内筒１２は、円筒形状をなし、上部が開放されて底部が閉塞される。内筒１２は、内筒本体３１と、底部３２と、上開口部３３とを有する。内筒本体３１は、円筒形状をなすが、角筒形状であってもよい。底部３２は、内筒本体３１の形状に応じた円板形状をなし、内筒本体３１の下部に一体に設けられる。上開口部３３は、内筒本体３１の上端部に設けられ、内筒本体３１の内部と外部を流通する。すなわち、外筒１１の内部と内筒１２の内部は、上方側で連通する。

【0016】

筒状部材１３は、上部および下部が開放された多孔の円筒形状をなす。具体的に、筒状部材１３は、メッシュ（金網）の円筒形状をなす。筒状部材１３は、円筒形状に限らず、角筒形状であってもよい。筒状部材１３は、内筒１２の内部に複数配置される。本実施形態にて、筒状部材１３は、内筒１２の内部で、中心部と中心部の周囲に間隔を空けて複数（本実施形態では、５個）配置される。但し、筒状部材１３は、位置や数が限定されるものではなく、１つまたは間隔を空けて複数設けてもよい。なお、筒状部材１３のメッシュの孔は、内筒１２の内部に収容される放射性廃棄物の種類や大きさに応じて設定される。すなわち、メッシュは、内筒１２の内部に収容される放射性廃棄物が通過できない大きさとすることが好ましい。また、筒状部材１３は、パンチングメタルであってもよい。

【0017】

なお、本実施形態にて、筒状部材１３は、内筒１２と一体に設けられる。すなわち、筒状部材１３は、内筒本体３１の内部で底部３２に複数立設される。この場合、筒状部材１３は、鉛直方向の長さが内筒本体３１における鉛直方向の長さより短く、下端部が底部３２に一体に連結される。この場合、筒状部材１３は、下端部が底部３２により閉塞される。但し、筒状部材１３は、内筒１２と別体に設けられていてもよく、また、鉛直方向の長さが内筒１２の鉛直方向の長さと同じまたは長くてもよい。

【0018】

外筒１１の内径は、内筒１２の外径より大きい。外筒１１の全長（軸方向長さ）は、内筒１２の全長（軸方向長さ）より長い。外筒１１は、内部に内筒１２が配置される。この場合、外筒１１と内筒１２は、両者の中心が一致するように配置される。そして、外筒１１と内筒１２は、底部２２，３２同士が上下に重なるように配置され、溶接等により連結されることで、外筒１１の内部に内筒１２が位置決め支持される。

【0019】

処理容器１０は、外筒１１における外筒本体２１の内周面と、内筒１２における内筒本体３１の外周面との間に第１ガス流路４１が設けられる。第１ガス流路４１は、円筒形状をなす。また、処理容器１０は、各筒状部材１３の内部に第２ガス流路４２がそれぞれ設けられる。第２ガス流路４２は、円柱形状をなす。

【0020】

蓋１４は、円板形状をなす。蓋１４は、外径が内筒１２のフランジ部２４の外径とほぼ同様である。蓋１４は、外筒１１の上部に配置され、複数のボルト１５により外筒１１に固定される。蓋１４は、外筒１１の上部に固定されることで、外筒１１の上開口部２３を閉塞する。なお、蓋１４は、複数のボルト１５により外筒１１に対して着脱自在である。

【0021】

蓋１４は、厚さ方向に貫通する第１連通部５１が設けられる。第１連通部５１は、蓋１４の外周部に配置される。第１連通部５１は、外筒１１と内筒１２の間の第１ガス流路４１の上部に連通する。本実施形態にて、第１連通部５１は、複数設けられるが、第１連通部５１の数は、複数個に限定されるものではなく、１個でもよい。また、外筒１１は、底部２２に厚さ方向に貫通する第２連通部５２が設けられる。第２連通部５２は、外筒１１の底部２２の外周部に配置される。第２連通部５２は、外筒１１と内筒１２の間の第１ガス流路４１の下部に連通する。本実施形態にて、第２連通部５２は、複数設けられるが、第２連通部５２の数は、複数個に限定されるものではなく、１個でもよい。

【0022】

なお、図示しないが、蓋１４は、上部に第１連通部５１に対応するカプラが装着され、外筒１１は、底部２２に第２連通部５２に対応するカプラが装着される。カプラは、それぞれ配管接続用カプラである。すなわち、カプラは、内部にバルブが設けられ、ばねの付勢力によりバルブが通路を閉止する方向に付勢支持される。そして、カプラに対して、配管のプラグが接続されることでバルブが開放される。

【0023】

本実施形態にて、第２連通部５２は、第１ガス流路４１に連通し、外部から乾燥用ガスを第１ガス流路４１に供給するガス入口部として機能する。一方、第１連通部５１は、第１ガス流路４１および第２ガス流路４２に連通し、第１ガス流路４１および第２ガス流路４２のガスを外部に排出するガス出口部として機能する。

【0024】

外筒１１は、外周部に加熱装置６１が設けられる。加熱装置６１は、例えば、電気ヒータである。加熱装置６１は、円筒形状をなし、外筒１１の外周面に密着するように固定される。

【0025】

外筒１１は、内部に内筒１２が挿入されて位置決め固定される。このとき、内筒１２は、複数の筒状部材１３が内筒１２の内部に配置されることとなる。加熱装置６１は、外筒１１の外側に配置されて固定される。蓋１４は、外筒１１に対して着脱自在である。

【0026】

＜放射性廃棄物の処理方法＞
図４は、本実施形態の放射性廃棄物の処理方法を表すフローチャート、図５は、処理容器における乾燥作業を表す概略図である。

【0027】

図４および図５に示すように、第１実施形態の放射性廃棄物の処理方法は、上述した処理容器１０を用いた放射性廃棄物の処理方法であって、放射性廃棄物を乾燥して保管するものである。また、本実施形態の放射性廃棄物の処理方法は、図示しないマニピュレータを操作することで、作業者が遠隔操作により各種の処理を行うものである。

【0028】

ステップＳ１１にて、処理容器１０に放射性廃棄物１００を収容する。この場合、処理容器１０は、蓋１４が取外された状態にあり、放射性廃棄物１００を開放されている上開口部３３から内筒１２の内部に収容する。ステップＳ１２にて、処理容器１０に蓋１４を取付けて上開口部３３を閉止し、放射性廃棄物１００を処理容器１０の内部で密閉状態とする。

【0029】

ステップＳ１３にて、処理容器１０の蓋１４に乾燥装置を構成する各種の配管を接続する。すなわち、ガス供給配管７１は、基端部側に加熱装置７２が設けられ、先端部側が複数に分岐され、各分岐管の先端部にプラグが連結される。ガス排出配管７３は、フィルタ７４と、送風機７５が設けられ、基端部にプラグが連結される。作業者は、遠隔操作によりマニピュレータを作動し、ガス供給配管７１を第２連通部５２に接続し、ガス排出配管７３を第１連通部５１に接続する。

【0030】

ステップＳ１４にて、放射性廃棄物１００の乾燥作業を開始する。すなわち、送風機７５を作動し、ガス排出配管７３から第１連通部５１を通して外筒１１と内筒１２の間の第１ガス流路４１に負圧を作用させる。第１ガス流路４１の負圧は、第２連通部５２を介してガス供給配管７１に作用する。

【0031】

すると、加熱装置７２により加熱された乾燥用ガス（加熱空気）がガス供給配管７１および第２連通部５２を通して第１ガス流路４１に吸入され、第１ガス流路４１を上昇することで、内筒１２を介して内筒１２の内部に収容された放射性廃棄物１００を加熱する。すると、内筒１２の内部にある放射性廃棄物１００は、下端部側から加熱されると共に、外周部側から加熱され、放射性廃棄物１００に付着または含有する水分が蒸発して乾燥する。また、加熱装置６１は、輻射熱を用いて内筒１２の内部に収容された放射性廃棄物１００を加熱する。なお、乾燥用ガスは、加熱空気に限定されるものではなく、含有する水分量の少ない乾いた空気や不活性ガス（窒素など）であってもよい。

【0032】

このとき、放射性廃棄物１００は、水分の蒸発に伴って固化すると、ひび割れが生じ、放射性廃棄物１００から水分が蒸発して発生した蒸発ガスは、ひび割れ部分を通って上方に移動する。また、蒸発ガスは、内筒１２の内部を筒状部材１３側に向けて移動し、メッシュ状に形成された筒状部材１３を通って第２ガス流路４２に移動する。内筒１２の内部は、第２ガス流路４２を形成する筒状部材１３が複数配置される。そのため、放射性廃棄物１００から発生した蒸発ガスは、複数の第２ガス流路４２（筒状部材１３）を通って内筒１２の内部を上昇する。すなわち、蒸発ガスは、固化した放射性廃棄物１００のひび割れ部分だけでなく、複数の第２ガス流路４２を通って上昇することとなる。そのため、内筒１２の内部を上昇する蒸発ガスの流速が低減され、乾燥した放射性廃棄物１００の飛散が抑制される。

【0033】

そして、第１ガス流路４１を上昇した乾燥用ガスは、第１連通部５１からガス排出配管７３に排出される。また、筒状部材１３の第２ガス流路４２を上昇した蒸発ガスは、内筒１２の上開口部３３から上方に排出され、第１連通部５１からガス排出配管７３に排出される。このとき、フィルタ７４は、空気やガスに含まれる有害物質を吸着除去する。

【0034】

ステップＳ１５にて、乾燥作業を開始してから予め設定された所定処理時間が経過した否かを判定する。ここで、乾燥作業を開始してから所定処理時間が経過していないと判定（Ｎｏ）すると、乾燥作業を継続する。一方、乾燥作業を開始してから所定処理時間が経過したと判定（Ｙｅｓ）すると、乾燥作業を終了する。すなわち、送風機７５の作動を停止し、蓋１４からガス供給配管７１とガス排出配管７３を取外す。そして、ステップＳ１７にて、処理容器１０の蓋１４を保管用蓋（図示略）に交換し、処理容器１０により放射性廃棄物１００を保管する。

【0035】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、上開口部２３，３３を有して下部が閉塞される筒形状をなす容器本体（外筒１１および内筒１２）と、多孔筒形状をなすと共に容器本体の内部に配置される筒状部材１３と、容器本体の上開口部２３に着脱自在に設けられる蓋１４と、容器本体の内部のガスを外部に排出する第１連通部（ガス出口部）５１とを備える。

【0036】

第１の態様に係る放射性廃棄物の処理容器によれば、容器本体の内部に多孔筒形状をなす筒状部材１３を配置することで、第２ガス流路４２を形成する。容器本体の内部に収容された放射性廃棄物１００は、加熱されると発生した蒸発ガスが第２ガス流路４２を上昇し、第１連通部５１から外部に排出される。このとき、蒸発ガスは、放射性廃棄物１００の内部だけでなく、第２ガス流路４２を通って上昇することとなり、蒸発ガスの上昇経路が増加することで蒸発ガスを早期に排出することができる。その結果、放射性廃棄物１００を効率良く乾燥することができ、放射性廃棄物１００における乾燥作業の効率化を図ることができる。また、蒸発ガスの上昇経路が増加することで、蒸発ガスの流速が低減され、乾燥した放射性廃棄物１００の飛散を抑制することができる。

【0037】

第２の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、第１の態様に係る放射性廃棄物の処理容器であって、さらに、第１連通部（ガス出口部）５１は、蓋１４に設けられる。これにより、放射性廃棄物を加熱することで発生した蒸発ガスを第１連通部５１から適正に外部に排出することができる。

【0038】

第３の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、第１の態様または第２の態様に係る放射性廃棄物の処理容器であって、さらに、容器本体として、上開口部２３を有して下部が閉塞される筒形状をなす外筒１１と、上開口部３３を有して下部が閉塞される筒形状をなすと共に外筒１１の内部に配置されることで外筒１１との間に第１ガス流路４１を形成する内筒１２と、第１ガス流路４１に乾燥用ガスを供給する第２連通部（ガス入口部）５２とを設ける。これにより、乾燥用ガスを第２連通部５２から第１ガス流路４１に供給し、第１連通部５１から排出することで、内筒１２の内部に収容された放射性廃棄物１００を効率良く乾燥することができる。

【0039】

第４の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、第３の態様に係る放射性廃棄物の処理容器であって、さらに、筒状部材１３は、内筒１２の内部に配置されて内部に第２ガス流路４２が形成され、第１ガス流路４１および第２ガス流路４２は、第１連通部（ガス出口部）５１に連通する。これにより、第１ガス流路４１に供給された乾燥用ガスと第２ガス流路４２を上昇する蒸発ガスを第１連通部５１から適切に外部に排出することができる。

【0040】

第５の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、第３の態様または第４の態様に係る放射性廃棄物の処理容器であって、さらに、第２連通部（ガス入口部）５２は、外筒１１の底部２２に設けられる、内筒１２の外側に設けられる第１ガス流路に乾燥用ガスを適切に流して放射性廃棄物１００を効率良く乾燥することができる。

【0041】

第６の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、第３の態様から第５の態様のいずれか一つに係る放射性廃棄物の処理容器であって、さらに、内筒１２は、筒形状をなす内筒本体３１と、内筒本体３１の下部に設けられる底部３２とを有し、筒状部材１３は、底部３２上に一体に設けられる。これにより、内筒１２と筒状部材１３とを一体に設けることとなり、外筒１１に対する組付の簡素化を図ることができる。

【0042】

第７の態様に係る放射性廃棄物の処理容器は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つに係る放射性廃棄物の処理容器であって、さらに、外筒１１は、外面に加熱装置６１が配置される。これにより、放射性廃棄物１００を効果的に加熱することができる。

【0043】

第８の態様に係る放射性廃棄物の処理方法は、容器本体の上開口部２３から内部に放射性廃棄物１００を収容するステップと、容器本体の上開口部２３を蓋１４により閉止するステップと、内筒１２の内部に収容された放射性廃棄物１００を乾燥させるステップと、容器本体のガスを筒状部材１３により外部に排出するステップとを有する。

【0044】

第８の態様に係る放射性廃棄物の処理方法によれば、筒状部材１３により第２ガス流路４２が形成されることで、放射性廃棄物１００から発生した蒸発ガスが第２ガス流路４２を上昇して排出される。このとき、蒸発ガスは、放射性廃棄物１００の内部だけでなく、第２ガス流路４２を通って上昇することとなり、蒸発ガスの上昇経路が増加することで蒸発ガスを早期に排出することができる。その結果、放射性廃棄物１００を効率良く乾燥することができ、放射性廃棄物１００における乾燥作業の効率化を図ることができる。また、蒸発ガスの上昇経路が増加することで、蒸発ガスの流速が低減され、乾燥した放射性廃棄物１００の飛散を抑制することができる。

【符号の説明】

【0045】

１０ 放射性廃棄物の処理容器
１１ 外筒（容器本体）
１２ 内筒（容器本体）
１３ 筒状部材
１４ 蓋
１５ ボルト
２１ 外筒本体
２２ 底部
２３ 上開口部
２４ フランジ部
３１ 内筒本体
３２ 底部
３３ 上開口部
４１ 第１ガス流路
４２ 第２ガス流路
５１ 第１連通部（ガス出口部）
５２ 第２連通部（ガス入口部）
６１ 加熱装置
７１ ガス供給配管
７２ 加熱装置
７３ ガス排出配管
７４ フィルタ
７５ 送風機
１００ 放射性廃棄物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】