特許 7467250 原子炉機器の解体方法及びその解体装置

(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】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】原子炉機器の解体方法及びその解体装置

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20240408BHJP

   G21F 9/00 20060101ALI20240408BHJP

   G21C 19/02 20060101ALI20240408BHJP

   G21C 19/26 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

G21F9/30 535A

G21F9/00 Z

G21F9/30 535F

G21C19/02 020

G21C19/02 040

G21C19/26 100

G21F9/30 531K

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020104807

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021196313

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 建城

(72)【発明者】

【氏名】高倉 恵太

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 恵美子

【審査官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２３５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２５７９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８５８５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／００－９／３６

Ｇ２１Ｃ １９／００－１９／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

核燃料を貯蔵する第１プールと圧力容器が開口する原子炉ウェルとの両方を跨ぐ既設レール上を移動する第１架台に設置された解体作業用機器と、
前記第１プールとは反対側で前記原子炉ウェルに隣接する第２プールを跨ぐように追設され、前記第１架台が移動する追設レールと、を利用する原子炉機器の解体方法であって、
前記第１架台は、前記圧力容器から使用済み核燃料を取り出して前記第１プールに移送したりこの第１プールに仮置きされた未使用の核燃料を取り出して前記圧力容器に移送したりする既設の燃料交換設備であり、
前記解体作業用機器は、前記第１架台で前記核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストに追設されており、
前記圧力容器から分離した原子炉機器は、前記原子炉ウェル及び前記第２プールの上側を移動するように既設された天井クレーンの先端に設けられた把持部に把持され、前記第２プールに移送される、
ことを特徴とする原子炉機器の解体方法。

【請求項2】

核燃料を貯蔵する第１プールと圧力容器が開口する原子炉ウェルとの両方を跨ぐ既設レール上を移動する第１架台に設置された解体作業用機器と、
前記第１プールとは反対側で前記原子炉ウェルに隣接する第２プールを跨ぐように追設され、前記第１架台及び第２架台が移動する追設レールと、を利用する原子炉機器の解体方法であって、
前記第１架台は、前記圧力容器から使用済み核燃料を取り出して前記第１プールに移送したりこの第１プールに仮置きされた未使用の核燃料を取り出して前記圧力容器に移送したりする既設の燃料交換設備であり、
前記解体作業用機器は、前記第１架台で前記核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストに追設されており、
前記圧力容器から分離した原子炉機器は、前記第２架台に設けられた把持部に把持され、前記第２プールに移送される、
ことを特徴とする原子炉機器の解体方法。

【請求項3】

請求項２に記載の原子炉機器の解体方法において、
前記第２架台を前記追設レールから支持する両輪の間隔は、レール幅に応じて調節可能であることを利用する原子炉機器の解体方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の原子炉機器の解体方法において、
前記解体作業用機器は、解体作業を監視するためのカメラ、線量測定器及び切断機のうち少なくとも一つを利用する原子炉機器の解体方法。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載の原子炉機器の解体方法において、
前記解体作業用機器は切断機であって、
前記第２プールに移送された前記原子炉機器を前記切断機でさらに小さく切断する原子炉機器の解体方法。

【請求項6】

核燃料を貯蔵する第１プールと圧力容器が開口する原子炉ウェルとの両方を跨ぐ既設レール上を移動する第１架台に設置された解体作業用機器と、
前記第１プールとは反対側で前記原子炉ウェルに隣接する第２プールを跨ぐように追設され、前記第１架台が移動する追設レールと、を備える原子炉機器の解体装置であって、
前記第１架台は、前記圧力容器から使用済み核燃料を取り出して前記第１プールに移送したりこの第１プールに仮置きされた未使用の核燃料を取り出して前記圧力容器に移送したりする既設の燃料交換設備であり、
前記解体作業用機器は、前記第１架台で前記核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストに追設されており、
前記圧力容器から分離した原子炉機器は、前記原子炉ウェル及び前記第２プールの上側を移動するように既設された天井クレーンの先端に設けられた把持部に把持され、前記第２プールに移送される、
ことを特徴とする原子炉機器の解体装置。

【請求項7】

核燃料を貯蔵する第１プールと圧力容器が開口する原子炉ウェルとの両方を跨ぐ既設レール上を移動する第１架台に設置された解体作業用機器と、
前記第１プールとは反対側で前記原子炉ウェルに隣接する第２プールを跨ぐように追設され、前記第１架台及び第２架台が移動する追設レールと、を備える原子炉機器の解体装置であって、
前記第１架台は、前記圧力容器から使用済み核燃料を取り出して前記第１プールに移送したりこの第１プールに仮置きされた未使用の核燃料を取り出して前記圧力容器に移送したりする既設の燃料交換設備であり、
前記解体作業用機器は、前記第１架台で前記核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストに追設されており、
前記圧力容器から分離した原子炉機器は、前記第２架台に設けられた把持部に把持され、前記第２プールに移送される、
ことを特徴とする原子炉機器の解体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、原子力発電所の廃止措置における原子炉機器の解体技術に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所の廃止措置とは、運転を終了した原子力発電所を解体・撤去し、廃棄物の処理処分と跡地を有効利用するための作業を行うことをいう。原子炉の炉心部の近くに設置された機器は、高レベルに放射能汚染されている。このため炉心部の機器の解体作業は、作業員の被ばく低減を図るため、遠隔・水中で実施されることが検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３０９２６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

炉心部の機器の解体作業は、既設の燃料交換設備を利用することが考えられる。作業員が燃料交換設備のプラットホーム（架台）を利用することで、原子炉ウェル等の作業エリアに直接アクセスすることができ、また解体作業に対し優れた遠隔操作性を実現できる。しかし、既設の燃料交換設備は、そのような解体作業を念頭において設計されたものではないために、解体作業の実行内容が制限される。

【0005】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、既設の燃料交換設備の可動域を拡張し作業エリアに対し広範なアクセスを実現し、作業の効率化を実現する原子炉機器の解体技術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】

実施形態に係る原子炉機器の解体方法において、核燃料を貯蔵する第１プールと圧力容器が開口する原子炉ウェルとの両方を跨ぐ既設レール上を移動する第１架台に設置された解体作業用機器と、前記第１プールとは反対側で前記原子炉ウェルに隣接する第２プールを跨ぐように追設され前記第１架台が移動する追設レールと、を利用するものであって、前記第１架台は、前記圧力容器から使用済み核燃料を取り出して前記第１プールに移送したりこの第１プールに仮置きされた未使用の核燃料を取り出して前記圧力容器に移送したりする既設の燃料交換設備であり、前記解体作業用機器は、前記第１架台で前記核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストに追設されており、前記圧力容器から分離した原子炉機器は、前記原子炉ウェル及び前記第２プールの上側を移動するように既設された天井クレーンの先端に設けられた把持部に把持され、前記第２プールに移送される、、ことを特徴とする。もしくは、原子炉機器の解体方法において、核燃料を貯蔵する第１プールと圧力容器が開口する原子炉ウェルとの両方を跨ぐ既設レール上を移動する第１架台に設置された解体作業用機器と、前記第１プールとは反対側で前記原子炉ウェルに隣接する第２プールを跨ぐように追設され、前記第１架台及び第２架台が移動する追設レールと、を利用する原子炉機器の解体方法であって、前記第１架台は、前記圧力容器から使用済み核燃料を取り出して前記第１プールに移送したりこの第１プールに仮置きされた未使用の核燃料を取り出して前記圧力容器に移送したりする既設の燃料交換設備であり、前記解体作業用機器は、前記第１架台で前記核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストに追設されており、前記圧力容器から分離した原子炉機器は、前記第２架台に設けられた把持部に把持され、前記第２プールに移送される、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態により、既設の燃料交換設備の可動域を拡張し作業エリアに対し広範なアクセスを実現し、作業の効率化を実現する原子炉機器の解体技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】（Ａ）本発明の第１実施形態に係る原子炉機器の解体装置を示す正面図、（Ｂ）同 平面図。

【図2】（Ａ）第１実施形態に係る原子炉機器の解体方法の動作を説明する正面図、（Ｂ）同 平面図。

【図3】（Ａ）本発明の第２実施形態に係る原子炉機器の解体装置を示す正面図、（Ｂ）同 平面図。

【図4】（Ａ）第２実施形態に係る原子炉機器の解体方法の動作を説明する正面図、（Ｂ）同 平面図。

【図5】（Ａ）本発明の第３実施形態に係る原子炉機器の解体装置を示す平面図、（Ｂ）同 部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る原子炉機器の解体装置１０Ａ（以下、単に「解体装置１０Ａ」という）を示す正面図である。図１（Ｂ）はこの解体装置１０Ａの平面図である。なお図１（Ａ）は、図１（Ｂ）のａ－ａ断面を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のｂ－ｂ断面を示している。

【0010】

このように解体装置１０Ａは、核燃料を貯蔵する第１プール１１と圧力容器１６が開口する原子炉ウェル１５との両方を跨ぐ既設レール１７上を移動する第１架台２１に設置された解体作業用機器（切断機２５等）と、第１プール１１とは反対側で原子炉ウェル１５に隣接する第２プール１２を跨ぐように追設され第１架台２１が移動する追設レール１８と、を備えている。

【0011】

さらに解体装置１０Ａは、少なくとも原子炉ウェル１５及び第２プール１２の上側を移動するように既設されている天井クレーン２６の先端に設けられ、切断機２５で分離された原子炉機器２８を把持する把持部２７を備えている。

【0012】

第１プール１１は、核燃料の貯蔵プールであり、原子力発電所の運用時は、使用済みの核燃料から放出される崩壊熱を除去したり、未使用の核燃料を仮置きしたりする役割を果たしていた。第１架台２１は、既設の燃料交換設備であり、原子力発電所の運用時は、圧力容器１６から使用済み核燃料を取り出して第１プール１１に移送したり、この第１プール１１に仮置きされた未使用の核燃料を取り出して圧力容器１６に移送したりする役割を果たしていた。第２プール１２は、機器貯蔵プールであり、原子力発電所の運用時は、核燃料の交換時に圧力容器１６内の蒸気乾燥器（図示略）等の内部構造物を仮置きする役割を果たしていた。

【0013】

原子力発電所の運用時において第１架台２１には、核燃料の上部を把持し吊り上げ／吊り下げするホイストが設けられていた。廃止措置の決定後の原子力発電所の解体時において第１架台２１には、解体作業のために、解体作業用機器の追設等の改造が想定される。ここで解体作業用機器とは、切断機２５、機器の把持を行う把持部、及び水中作業の監視装置等である。また原子力発電所の運用時の核燃料交換時において、吊り上げ荷重の大きい既設の天井クレーン２６は、圧力容器１６に取り付けられた上部蓋や蒸気乾燥器等の内部構造物を、原子炉ウェル１５まで吊り上げ、第２プール１２に移送し仮置していた。

【0014】

このような原子力発電所の運用時の仕様に照らし、第１架台２１を移動させる既設レール１７は、第１プール１１と原子炉ウェル１５の範囲がカバーされ、第２プール１２の範囲までカバーされていない場合、追設レール１８が追設されることで、作業エリア全域へのアクセスを可能にする。

【0015】

そして、原子力発電所の解体時において天井クレーン２６は、先端に設けられた把持部２７で原子炉機器２８を把持し、切断機２５で分離した後に原子炉ウェル１５まで吊り上げ、第２プール１２に移送する。そして、第１架台２１は、既設レール１７から追設レール１８に移動して、第２プール１２において原子炉機器２８を切断機２５でさらに小さく切断する。なお図示を省略しているが第１架台２１には、解体作業を撮影するカメラ（図示略）又は線量測定器（図示略）を備えることができる。また解体作業で分離された原子炉機器２８は、第１架台２１に設置された把持部（図示略）で把持され、第２プール１２に移送される場合もある。

【0016】

図２（Ａ）は第１実施形態に係る原子炉機器の解体方法の動作を説明する正面図である。図２（Ｂ）はこの解体方法の動作を説明する平面図である。なお図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のａ－ａ断面を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のｂ－ｂ断面を示している。図１及び図２を参照して第１実施形態に係る原子炉機器の解体方法の動作を説明する。

【0017】

図１に示すように、第１架台２１に設置された切断機２５で原子炉機器２８を切断する。このとき原子炉機器２８は、天井クレーン２６の先端に設けられた把持部２７で把持されており、切断機２５で分離された後、圧力容器１６の外まで吊り上げられる。このようにして、原子炉ウェル１５の上部から、原子炉機器２８を設置位置から取り外す一次切断が行われる。

【0018】

次に図２に示すように天井クレーン２６が移動することによって、切断された原子炉機器２８を、原子炉ウェル１５から第２プール１２に移動させる。さらに、第１架台２１を追設レール１８に移動させ、第２プール１２において原子炉機器２８を切断機２５によりさらに切断（二次切断）する。二次切断された原子炉機器２８は、天井クレーン２６、或いは第１架台２１に設置した把持部により、この第２プール１２で容器（図示略）に収納され外部に搬出される。このように原子炉機器２８の解体は、水が張られた原子炉ウェル１５と第２プール１２において、水中で作業が実施されて被ばくの低減が図られる。

【0019】

（第２実施形態）
次に図３及び図４を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図３（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る原子炉機器の解体装置１０Ｂ（以下、単に「解体装置１０Ｂ」という）を示す正面図である。図３（Ｂ）はこの解体装置１０Ｂの平面図である。なお図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のａ－ａ断面を示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のｂ－ｂ断面を示している。また、図３及び図４において図１又は図２と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0020】

このように解体装置１０Ｂは、第１プール１１と原子炉ウェル１５との両方を跨ぐ既設レール１７上を移動する第１架台２１に設置された解体作業用機器（切断機２５等）と、第２プール１２を跨ぐように追設され第１架台２１及び第２架台２２が移動する追設レール１８と、を備えている。

【0021】

さらに解体装置１０Ｂにおいて第２架台２２は、既設レール１７及び追設レール１８の両方を移動し、切断機２５で分離された原子炉機器２８を把持する把持部２７を備えている。なお図示を省略しているが第１架台２１及び第２架台２２のいずれか一方には、解体作業を撮影するカメラ（図示略）又は線量測定器（図示略）を備えることができる。

【0022】

なお、第２実施形態において、第２架台２２は、第２プール１２を跨ぐように追設され追設レール１８を移動するものとした。しかし、この第２架台２２は、既設レール１７が第２プール１２を跨ぐように予め既設されている場合であっても採用することができるし、また第２プール１２を跨ぐような追設レール１８が追設されていなくても採用することができる。

【0023】

図４（Ａ）は第２実施形態に係る原子炉機器の解体方法の動作を説明する正面図である。図４（Ｂ）はこの解体方法の動作を説明する平面図である。なお図４（Ａ）は、図４（Ｂ）のａ－ａ断面を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のｂ－ｂ断面を示している。図３及び図４を参照して第２実施形態に係る原子炉機器の解体方法の動作を説明する。

【0024】

図３に示すように、第１架台２１に設置された切断機２５で原子炉機器を切断する。このとき原子炉機器２８は、第２架台２２に設けられた把持部２７で把持されており、切断機２５で分離された後、圧力容器１６の外まで吊り上げられる。このようにして、原子炉ウェル１５の上部から、原子炉機器２８を設置位置から取り外す一次切断が行われる。

【0025】

次に図４に示すように第２架台２２を追設レール１８に移動させることによって、切断された原子炉機器２８を、原子炉ウェル１５から第２プール１２に移動させる。さらに、第１架台２１を追設レール１８に移動させ、第２プール１２において原子炉機器２８を切断機２５によりさらに切断（二次切断）する。

【0026】

二次切断された原子炉機器２８は、第２架台２２により、この第２プール１２で容器（図示略）に収納され外部に搬出される。このように第２架台２２を用いることで、効率的に原子炉機器２８を二次切断し容器に収納することができる。さらに第１架台２１及び第２架台２２の作業を並行してすすめることができ、解体工期の短縮に貢献できる。また原子炉機器２８の解体は、水が張られた原子炉ウェル１５と第２プール１２において、水中で作業が実施されて被ばくの低減が図られる。また第２架台２２の追設により搬送手段が増強され、天井クレーン２６による作業の逼迫を防止することができる。

【0027】

（第３実施形態）
次に図５を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図５（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る原子炉機器の解体装置１０Ｃ（以下、単に「解体装置１０Ｃ」という）を示す平面図である。図５（Ｂ）は解体装置１０Ｃの部分断面図である。なお図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のｂ－ｂ断面を示している。なお、図３において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0028】

このように解体装置１０Ｃは、第１プール１１と原子炉ウェル１５との両方を跨ぐ既設レール１７上を移動する第１架台２１に設置された切断機２５と、第２プール１２を跨ぐように追設され第２架台２２が移動する追設レール１８と、を備えている。

【0029】

第３実施形態の解体装置１０Ｃにおける追設レール１８のレール幅は、既設レール１７のレール幅と異なっている。オペレーションフロア面の設備レイアウトによっては、既設レール１７と同じレール幅で、追設レール１８を設置することができない場合がある。この場合は、既設レール１７に一部重複するように追設レール１８を設置して、原子炉ウェル１５上部へ第２架台２２が移動できるようにする。またこのように既設レール１７と追設レール１８とを一部重複して施設することで、第１架台２１と第２架台２２とを相互に行き違いさせることもできる。

【0030】

上述したように、諸般の事象により追設レール１８は、さまざまなレール幅をとる。また、既設レール１７のレール幅も、プラント毎に一定ではない。そこで図５（Ｂ）に示すように、第２架台２２を追設レール１８から支持する両輪２９（２９ａ，２９ｂ）の間隔は、レール幅に応じて調節可能に構成されている。

【0031】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の原子炉機器の解体装置によれば、追設レールを設けることで、既設レールのみで移動していた燃料交換設備の可動域を拡張し、作業エリアに対し広範なアクセスを実現し、作業の効率化を図ることが可能となる。

【0032】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0033】

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…原子炉機器の解体装置、１１…第１プール、１２…第２プール、１５…原子炉ウェル、１６…圧力容器、１７…既設レール、１８…追設レール、２１…第１架台、２２…第２架台、２５…切断機、２６…天井クレーン、２７…把持部、２８…原子炉機器、２９（２９ａ，２９ｂ）…両輪。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】