特許 7504266 原子炉圧力容器の解体方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(54)【発明の名称】原子炉圧力容器の解体方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/30 20060101AFI20240614BHJP

【ＦＩ】

G21F9/30 T

G21F9/30 535C

G21F9/30 531H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023115592

(22)【出願日】2023-07-14

【審査請求日】2023-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】390014568

【氏名又は名称】東芝プラントシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】弁理士法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西崎 雅則

(72)【発明者】

【氏名】吉田 貴史

(72)【発明者】

【氏名】進藤 大和

(72)【発明者】

【氏名】富田 文夫

(72)【発明者】

【氏名】加茂 勇樹

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０６６９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０６２３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３８７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３３６０８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接続配管が接続されるノズルを有する原子炉圧力容器を熱遮蔽壁で周囲を覆われた状態で解体する原子炉圧力容器の解体方法であって、
前記熱遮蔽壁の外周に沿って前記接続配管を切断する工程と、
前記原子炉圧力容器を運搬可能な大きさの前記接続配管の切り残し部を有していない切断片と前記接続配管の切り残し部を有する切断片を形成する工程と、
前記接続配管の切り残し部を有していない切断片を原子炉格納容器から撤去する第１撤去工程と、
前記接続配管の切り残し部を有する切断片を切り残し部を有していない前記切断片を撤去した後の空隙方向に移動させることにより、前記切り残し部を前記熱遮蔽壁から引き抜く工程と、
前記接続配管の切り残し部を有する前記切断片を前記原子炉格納容器から撤去する第２撤去工程と、
を含む原子炉圧力容器の解体方法。

【請求項2】

前記原子炉圧力容器は、円筒形状であり、
前記原子炉圧力容器を輪切りにした周方向における前記第１撤去工程で撤去する切断片の長さは、前記原子炉圧力容器から突出する前記切り残し部の長さよりも長い、
請求項1に記載の原子炉圧力容器の解体方法。

【請求項3】

前記原子炉圧力容器および前記ノズルは、保温材で覆われており、
前記切断片を形成する工程では、前記保温材を切断せず、前記原子炉圧力容器のみを切断し、
前記第１撤去工程および前記第２撤去工程では、前記保温材を前記原子炉圧力容器および前記接続配管の切り残し部から分離する工程を含む、
請求項1または２に記載の原子炉圧力容器の解体方法。

【請求項4】

前記熱遮蔽壁で周囲を覆われた状態で前記保温材を切断する工程と、
切断した前記保温材を撤去する工程と、
を含む、
請求項３に記載の原子炉圧力容器の解体方法。

【請求項5】

前記保温材を撤去する工程は、前記熱遮蔽壁で周囲を覆われた状態で、前記第２撤去工程の後に行われる、
請求項４に記載の原子炉圧力容器の解体方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子炉圧力容器の解体方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所の廃止措置において、高い放射線量を有する原子炉圧力容器は、遠隔操作により解体される。一般的には、円筒形状の原子炉圧力容器を運搬可能な大きさに輪切りにし、クレーンで吊り上げて撤去する解体方法が採用されている。

【0003】

原子炉圧力容器の周囲には、γ線の遮蔽壁である熱遮蔽壁が設けられている。原子炉圧力容器には、配管が接続される複数のノズルが熱遮蔽壁を貫通した状態で設けられている。原子炉圧力容器内部の構造物を解体する際、ノズルに接続された配管は、熱遮蔽壁の外周に沿って切断され、閉止される。そのため、原子炉圧力容器の周囲には、切り残された配管が熱遮蔽壁に貫通した状態で残る。この状態では、輪切りにされた原子炉圧力容器を遠隔操作によりクレーンで吊り上げて撤去する際に、切り残された配管が熱遮蔽壁に引っかかる。そのため、切り残された配管が熱遮蔽壁に引っかからないように、原子炉圧力容器から切り残された配管とノズル部分をくり抜いて撤去した上で、原子炉圧力容器を解体する工法が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－３１１１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、切り残された配管とノズル部分を原子炉圧力容器から撤去する場合は、熱遮蔽壁を介さずに容器近傍で作業することとなるため、作業者の被ばく量が増大するという問題がある。

【0006】

本発明は、上述の事情の下になされたもので、熱遮蔽壁で覆われた状態で原子炉圧力容器を解体することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法は、接続配管が接続されるノズルを有する原子炉圧力容器を熱遮蔽壁で周囲を覆われた状態で解体する原子炉圧力容器の解体方法である。実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法は、熱遮蔽壁の外周に沿って接続配管を切断する工程と、原子炉圧力容器を運搬可能な大きさの接続配管の切り残し部を有していない切断片と接続配管の切り残し部を有する切断片を形成する工程と、接続配管の切り残し部を有していない切断片を原子炉格納容器から撤去する第１撤去工程と、接続配管の切り残し部を有する切断片を切り残し部を有していない切断片を撤去した後の空隙方向に移動させることにより、切り残し部を熱遮蔽壁から引き抜く工程と、接続配管の切り残し部を有する切断片を原子炉格納容器から撤去する第２撤去工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る原子炉格納容器の構成図である。

【図2】実施形態に係る原子炉圧力容器の部分拡大図である。

【図3】実施形態に係る原子炉圧力容器の断面図である。

【図4】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法を示すフローチャートである。

【図5】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について説明するための図である。

【図6】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について説明するための図である。

【図7】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について説明するための図である。

【図8】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について説明するための図である。

【図9】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について説明するための図である。

【図10】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法について、図を参照して説明する。説明にあたっては、相互に直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。

【0010】

図１は、本実施形態に係る原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶ）１０を格納する原子炉格納容器２の構成図である。図２は、図１において破線で囲われた部分の拡大図である。ＲＰＶ１０は、周囲を熱遮蔽壁（以下、ＲＳＷ）３０およびＲＰＶ保温材４０で覆われ、原子炉格納容器２内に格納された状態で、原子炉建屋１に設置されている。

【0011】

ＲＰＶ１０は、核燃料を収容するために用いる鉄製の容器である。ＲＰＶ１０は、各種の配管（図示略）と接続されるＲＰＶノズル２０に接続された複数の接続配管２２を周囲に有している。ＲＰＶ１０の＋Ｚ側は、上端部１５で覆われている。ＲＳＷ３０は、γ線を遮蔽するための壁である。ＲＳＷ３０は、鉄、コンクリート等で形成されている。ＲＰＶ保温材４０は、ＲＰＶ１０から発せられる熱の断熱を目的として設けられている。ＲＰＶ保温材４０は、アルミニウムを含む素材で形成されている。接続配管２２は、ＲＰＶ保温材４０に覆われた状態でＲＳＷ３０を貫通している。

【0012】

ＲＰＶ１０を解体する際、接続配管２２は、ＲＳＷ３０の外周に沿って切断される。図３は、図２に示す切断面Ｋで接続配管２２を切断した場合の図１におけるＡＡ断面図である。ＲＰＶ１０の周囲には、ＲＰＶ１０の外周からＲＳＷ３０の外周までの長さで、接続配管２２の切り残し部２１が残る。

【0013】

次に、実施形態に係る原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０の解体方法について、図４に示されるフローチャートを参照しながら説明する。ＲＰＶ１０は、クレーン等を遠隔操作することにより解体される。

【0014】

最初に、ＲＳＷ３０の外周に沿って接続配管２２を切断する（ステップＳ１１）。図３に示されるように、ＲＰＶ１０の周囲には、ＲＰＶ保温材４０に覆われＲＳＷ３０を貫通した状態の接続配管２２の切り残し部２１が残る。

【0015】

次に、ＲＰＶ１０を運搬可能な大きさの切断片に切断する。具体的には、図５に線Ｂで示されるように、ＲＰＶ１０の側面に切り込みを入れ、切り込みを入れた部分を切断して切断片１１を形成する（ステップＳ１２）。この切断片１１には、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１が含まれないようにする。ＲＰＶ１０は周囲をＲＳＷ３０で覆われているので、ＲＰＶ１０の外側からＲＰＶ１０の側面に切り込みを入れることはできない。ステップＳ１２の作業では、ＲＰＶ１０の＋Ｚ側からＲＰＶ１０の内側に切断機を入れ、内側からＲＰＶ１０を切断する。ＲＰＶ１０を切断する際、ＲＰＶ保温材４０を切断しないようにする。

【0016】

図６に示されるように、切断片１１を除去した後の空隙のＸ軸方向の長さＬ１は、ＲＰＶ１０の周囲に残されたＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１のＸ軸方向の長さＬ２よりも長く設定される。図５に示すように、切断片１１は、円柱状のＲＰＶ１０の中心を通る対向する位置で２片切断する。図５に示される長さＬ３は、運搬可能な大きさと重量を考慮して決める。

【0017】

次に、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有していない切断片１１を原子炉格納容器２から撤去する（ステップＳ１３）。具体的には、図７に示されるように、クレーンで切断片１１を＋Ｚ方向に持ち上げる。ＲＰＶ１０の周囲を覆うＲＰＶ保温材４０は、一体に繋がっている。したがって、切断片１１を吊り上げると、切断片１１はＲＰＶ保温材４０から分離される。切断片１１は、原子炉格納容器２から所定の場所に運搬され、所定の処分用容器に収納される。ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有していない切断片１１を撤去する工程を第１撤去工程とする。図６に示すように、切断片１１を除去した後の空隙のＸ軸方向の長さＬ１は、切断片の長さである。ＲＰＶ１０の周囲に残されたＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１のＸ軸方向の長さＬ２は、原子炉圧力容器から突出する切り残し部の長さである。したがって、第１撤去工程で撤去する切断片の長さは、原子炉圧力容器から突出する切り残し部の長さよりも長い。

【0018】

次に、図８に線Ｃで示されるように、ＲＰＶ１０の側面に切り込みを入れ、切り込みを入れた部分を切断して切断片１２を形成する（ステップＳ１４）。この切断片１２は、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を含んでいる。ステップＳ１４の作業では、ＲＰＶ１０の＋Ｚ側からＲＰＶ１０の内側に切断機を入れ、内側からＲＰＶ１０を切断する。ＲＰＶ１０を切断する際、ＲＰＶ保温材４０を切断しないようにする。

【0019】

次に、切断片１１を撤去した後の空隙方向に、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有する切断片１２を移動させることにより、切り残し部２１をＲＳＷ３０から引き抜く（ステップＳ１５）。具体的には、図９および図１０に示されるように、クレーンで切断片１２を＋Ｘ方向に移動させる。切断片１１のＸ軸方向の長さＬ１は、切断片１２に残された接続配管２２の切り残し部２１のＸ軸方向の長さＬ２よりも長い。したがって、切断片１２を＋Ｘ方向に移動させることにより、切り残し部２１をＲＳＷ３０から引き抜くことができる。ＲＰＶ１０の周囲を覆うＲＰＶ保温材４０は、一体に繋がっている。したがって、切断片１２を＋Ｘ方向に移動させることにより、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有する切断片１２はＲＰＶ保温材４０から分離される。

【0020】

次に、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有している切断片１２を原子炉格納容器２から撤去する（ステップＳ１６）。具体的には、図９に示されるように、クレーンで切断片１２を＋Ｚ方向に持ち上げる。切断片１２は、原子炉格納容器２から所定の場所に運搬され、所定の格納容器に収納される。ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有する切断片１２を撤去する工程を第２撤去工程とする。

【0021】

次に、ステップＳ１６で撤去した切断片１２と対向するＲＰＶ１０の 部分について、ステップＳ１３からステップＳ１６の作業を行う（ステップＳ１７）。具体的には、切断片１２と同様にして、図１０に示される切断片１３を形成する。クレーンで切断片１３を－Ｘ方向に移動させることにより、ＲＳＷ３０から接続配管２２の切り残し部２１を引き抜く。そして、クレーンで切断片１３を＋Ｚ方向に持ち上げる。切断片１３を原子炉格納容器２から所定の場所に運搬し、所定の処分用容器に収納する。

【0022】

以下、ステップＳ１１からステップＳ１７の作業を繰り返すことにより、ＲＰＶ１０を解体する。

【0023】

ＲＰＶ１０を解体した後、ＲＳＷ３０の内側に残されたＲＰＶ保温材４０を所定の大きさの切断片にして撤去する（ステップＳ１８）。ＲＰＶ保温材４０は、原子炉格納容器２から所定の場所に運搬し、所定の処分用容器に収納される。

【0024】

以上に説明したように、本実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法は、周囲にＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有していない切断片１１を原子炉格納容器２から撤去する第１撤去工程と、周囲にＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有する切断片１２を、切り残し部２１を有していない切断片１１を撤去した後の空隙方向に移動させることにより、切り残し部２１を熱遮蔽壁（ＲＳＷ）３０から引き抜く工程と、切り残し部２１を有する切断片１２を吊り上げて原子炉格納容器２から撤去する第２撤去工程と、を含む。第１撤去工程で撤去する切断片１１の図６に示されるＸ軸方向の長さＬ１は、切り残し部２１のＸ軸方向の長さＬ２よりも長いので、切り残し部２１を熱遮蔽壁（ＲＳＷ）３０から容易に引き抜くことができる。したがって、熱遮蔽壁（ＲＳＷ）３０でＲＰＶ１０を覆った状態で、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０を解体することができる。これにより、作業者の被ばく量を低減することができる。

【0025】

一般的な原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０の解体方法では、ＲＰＶ１０を輪切りして運搬可能な大きさの切断片にする。そして、切断片をクレーンで順次撤去することによりＲＰＶ１０を解体する。しかし、ＲＰＶ１０の周囲には、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１が残っている。切り残し部２１を有する切断片を引き上げようとすると、切り残し部２１がＲＳＷ３０およびＲＰＶ保温材４０に引っかかり、撤去が出来ない。切り残し部２１を先行して撤去する場合、熱遮蔽壁を介さずに容器近傍で作業することとなるため、作業者の被ばく量が増大する。

【0026】

また、本実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法では、ＲＰＶ保温材４０は、原子炉圧力容器１０を原子炉格納容器２内から撤去後に解体して撤去される。ＲＰＶ保温材４０は、原子炉圧力容器１０と異なる素材で形成されている。原子炉圧力容器１０の撤去工程とＲＰＶ保温材４０の撤去工程とを分けることにより、異なる素材の切断粉が混在することを防止できる。これにより、のちの廃棄物分別工程の作業時間を短縮することができる。

【0027】

なお、上記の説明では、切断片１１を撤去後に図８に線Ｃで示される切り込みを入れて切断片１２を形成する場合について説明した。しかし、解体方法をこれに限定する必要はない。例えば、ステップＳ１３とステップＳ１４の順番を入れ替えてもよい。具体的には、ＲＰＶ１０を図５に示される長さＬ３で輪切りにした後、Ｚ軸方向の切り込みを入れて、２個の切断片１１と切断片１２と切断片１３を形成し、切断片１１を撤去後に切断片１２と切断片１３を撤去してもよい。

【0028】

また、上記の説明では、ＲＰＶ１０を２個の切断片１１と切断片１２と切断片１３の４個の切断片に切断する場合について説明したが、輪切りにしたＲＰＶ１０を分割する切断片の数を限定する必要はない。例えば、切断片の数は３個、５個、６個等であってもよい。この場合も、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有さない切断片を先に撤去し、撤去後の空隙方向にＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１を有する切断片を移動させることにより、ＲＰＶノズル２０と接続配管２２の切り残し部２１をＲＳＷ３０から引き抜く。これにより、切り残し部２１がＲＳＷ３０に引っかかることを抑制でき、解体作業時間を短縮することができる。また、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０を熱遮蔽壁（ＲＳＷ）３０で覆った状態で解体することができるので、作業者の被ばく量を低減することができる。

【0029】

上記の説明では、解体前のＲＰＶノズル２０に接続された接続配管２２がＲＳＷ３０を貫通している場合について説明した。しかし、ＲＰＶノズル２０がＲＳＷ３０を貫通しており、ＲＳＷ３０の外側でＲＰＶノズル２０に接続配管２２が接続されている場合もある。この場合、ＲＰＶ１０の周囲にＲＰＶノズル２０の切り残し部が残る。また、接続配管２２を切断することなく、ＲＰＶノズル２０から接続配管２２を引き抜く場合もある。この場合も、短いＲＰＶノズル２０がＲＰＶ１０の周囲に残る。従来の解体方法では、配管の切り残し部もしくはＲＰＶノズル２０がＲＳＷ３０に引っかかるため、クレーン操作により配管の切り残し部もしくはＲＰＶノズル２０をＲＳＷ３０から引き抜くことが困難である。したがって、ＲＳＷ３０を解体しながらＲＰＶ１０を解体することになる。もしくは、ＲＰＶ１０の解体時間が長くなる。しかし、実施形態に係る解体方法によれば、クレーン操作により接続配管２２の切り残し部もしくはＲＰＶノズル２０をＲＳＷ３０から引き抜くことができるので、ＲＳＷ３０でＲＰＶ１０の周囲を覆った状態でＲＰＶ１０を解体することができる。また、原子炉圧力容器の解体作業時間を短くすることができる。

【0030】

また、上記の説明では、ＲＳＷ３０を解体しない状態で、ＲＰＶ１０を撤去した後にＲＰＶ保温材４０を撤去する場合について説明した。ＲＳＷ３０とＲＰＶ保温材４０との間の隙間が大きい場合、その隙間に切断機を挿入して、ＲＳＷ３０を解体しない状態で、ＲＰＶ保温材４０を切断して撤去し、その後、ＲＰＶ１０を撤去してもよい。また、ＲＳＷ３０を解体しない状態で、ＲＰＶ１０とＲＰＶ保温材４０を交互に解体して撤去してもよい。ただし、ＲＰＶ１０の切断片とＲＰＶ保温材４０の切断片が混ざらないように留意する。

【0031】

以上、本発明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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

【符号の説明】

【0032】

１…原子炉建屋
２…原子炉格納容器
１０…原子炉圧力容器（ＲＰＶ）
１１，１２，１３…切断片
１５…上端部
２０…ＲＰＶノズル
２１…切り残し部
２２…接続配管
３０…熱遮蔽壁（ＲＳＷ）
４０…ＲＰＶ保温材

【要約】

【課題】熱遮蔽壁で覆われた状態で原子炉圧力容器を解体する。
【解決手段】実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法は、接続配管が接続されるノズルを有する原子炉圧力容器を熱遮蔽壁で周囲を覆われた状態で解体する原子炉圧力容器の解体方法である。実施形態に係る原子炉圧力容器の解体方法は、熱遮蔽壁の外周に沿って接続配管を切断する工程と、原子炉圧力容器を運搬可能な大きさの接続配管の切り残し部を有していない切断片と接続配管の切り残し部を有する切断片を形成する工程と、接続配管の切り残し部を有していない切断片を原子炉格納容器から撤去する第１撤去工程と、接続配管の切り残し部を有する切断片を切り残し部を有していない切断片を撤去した後の空隙方向に移動させることにより、切り残し部を熱遮蔽壁から引き抜く工程と、接続配管の切り残し部を有する切断片を原子炉格納容器から撤去する第２撤去工程と、を含む。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】