JP2016200535A - 放射線遮蔽方法、および、これに用いる中空金属球とバッグ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線を遮蔽するための放射線遮蔽体の回収を容易にし、かつ、構造物において穴が生じている箇所においても放射線を遮蔽できる手段を提供する。【解決手段】内部に放射性物質が存在する構造物３０において放射性物質からの放射線を遮蔽する放射線遮蔽方法であって、（Ａ）水が充填された内部空間を有する多数の中空金属球１０と、内部に水が充填された又は水が充填されるバッグ９を備えるバッグ構造体との一方または両方を放射線遮蔽体として用意し、（Ｂ）用意した放射線遮蔽体を構造物３０の内部に投入する。【選択図】図８

Description

本発明は、内部に放射性物質が存在する構造物において放射性物質からの放射線を遮蔽する放射線遮蔽方法に関する。また、本発明は、放射線遮蔽方法に用いる中空金属球とバッグ構造体に関する。

破損した原子力発電設備から燃料デブリ（核燃料物質）を回収しなければならない。下記の特許文献１では、次のように、原子力発電設備の原子炉圧力容器内の燃料デブリを回収している。切削装置を有するボーリング装置を、原子炉圧力容器内の炉心の上方に配置する。切削装置の回転軸の下端部に取り付けた刃により、燃料デブリを切削する。切削された燃料デブリは、回転軸を囲む外筒内に設けた回転スクリューにより外筒内で上方へ移送される。

このように破損した原子力発電設備において燃料デブリ（核燃料物質）を回収する時に、燃料デブリからの放射線を遮蔽することが望まれる。放射線を遮蔽しない場合には、燃料デブリを回収する作業機器（例えばロボット）が高い放射線を浴びることにより、作業機器の寿命が大幅に減ってしまうためである。

そのため、破損した原子力発電設備から燃料デブリを回収する前に、放射線遮蔽体を設置する。例えば、放射線遮蔽体として多数の鉄球を原子力発電設備内の所定箇所に投入したり、放射線遮蔽体としてコンクリートを原子力発電設備内の所定箇所に流し込むことが考えられる。このような放射線遮蔽体を原子力発電設備内に設置した後に、作業機器が強い放射線を出している放射性物質（特に燃料デブリ）に近づいた時に、原子力発電設備内の放射性物質から作業機器が受ける放射線量の低減を期待できる。

これにより、作業機器の寿命の低下を抑えることができる。例えば、放射線量が１０００シーベルト／時間の領域で作業する作業機器は、このような領域に１か月だけ継続して配置されると、放射線により故障してしまう可能性がある。
これに対し、放射線遮蔽体を設置することにより、放射線量を１００シーベルト／時間まで低減させれば、このような領域に１万時間（約１年）継続して配置されていた場合に、放射線により機器が故障することになり、寿命が大幅に増加する。

特開２０１３−１９８７５公報

しかし、原子力発電設備内に多数の鉄球を投入した場合には、鉄球の重みによる荷重が原子力発電設備の耐震性に影響する可能性がある。

原子力発電設備内にコンクリートを流し込む場合には、コンクリートの回収時に、固まったコンクリートを切削する必要がある。そのため、コンクリートの回収作業が大掛かりになるとともに、切削されたコンクリートも廃棄物となってしまう。

また、原子力発電設備において穴が生じている箇所においては、放射線遮蔽用の水を張ることができない。穴から水が漏れるからである。

そこで、本発明の目的は、内部に放射性物質が存在する構造物において放射性物質からの放射線を遮蔽する場合に、構造物に与える荷重を低減しつつ、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽体の回収を容易にし、構造物において穴が生じている箇所においても放射線を遮蔽できる手段を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明によると、内部に放射性物質が存在する構造物において放射性物質からの放射線を遮蔽する放射線遮蔽方法であって、
（Ａ）水が充填された内部空間を有する中空金属球と、内部に水が充填された又は水が充填されるバッグを備えるバッグ構造体との一方または両方を放射線遮蔽体として用意し、
（Ｂ）用意した前記放射線遮蔽体を前記構造物の内部に投入する、ことを特徴とする放射線遮蔽方法が提供される。

一例では、前記（Ａ）において、前記中空金属球と、前記バッグ構造体とを用意し、
前記（Ｂ）において、前記中空金属球を前記構造物の内部に投入し、その後、投入した前記中空金属球上に前記バッグを投入して配置し、前記中空金属球と内部に水が充填された前記バッグとで前記放射線を遮蔽する。

別の例では、前記（Ａ）では、前記バッグ構造体を用意し、該バッグ構造体は、前記バッグに一端部が取り付けられたチューブを備え、
前記（Ｂ）では、前記バッグを、構造物の内部に投入して、構造物の内部における隙間に配置し、その後、前記チューブを通して前記バッグの内部に水を充填する。

上述の目的を達成するため、本発明によると、放射線が生じている箇所に投入して該放射線を遮蔽する中空金属球であって、
水が充填される内部空間と、水を充填するための注入孔とが形成されており、
前記注入孔は、内部空間を形成する内面から中空金属球の外面まで延びており、
前記注入孔に取り外し可能に取り付けられる栓部材を有する中空金属球が提供される。

上述の目的を達成するため、本発明によると、放射線が生じている箇所に投入して該放射線を遮蔽するバッグ構造体であって、
水が充填される内部空間を有し変形可能なバッグを備えるバッグ構造体が提供される。

一例では、前記バッグに一端部が取り付けられたチューブを備え、
前記チューブの内部と前記バッグの前記内部空間とは連通しており、前記チューブを通して前記内部空間に水が供給される。

好ましくは、バッグを覆い変形可能なシート状部材を備え、
前記シート状部材は、放射線を遮蔽する金属を含有している。

上述した本発明の放射線遮蔽方法によると、水が充填された内部空間を有する中空金属球を構造物の内部に投入する場合には、以下の効果（１）〜（３）が得られる。
（１）中空金属球は、内部が空間であるので、中実な金属球と比べて軽い。中空金属球の金属は、放射線遮蔽能力を有し、中空金属球の内部の水も、放射線遮蔽能力を有する。したがって、軽量な放射線遮蔽体を実現できる。
（２）中空金属球を放射線遮蔽体として構造物に投入した後、これらの中空金属球を回収する時に、放射線遮蔽体としてのコンクリートのように切削して解体する必要がない。したがって、放射線遮蔽体としての中空金属球を容易に回収できる。
（３）水漏れ箇所でも放射線を遮蔽できる。構造物に水が通過できる隙間や穴が生じていても、このような隙間や穴を中空金属球は通過できない。したがって、構造物の隙間や穴の箇所に中空金属球を配置することにより、構造物の隙間や穴の箇所に存在する放射性物質からの放射線を遮蔽できる。

水が充填された内部空間を有するバッグを構造物の内部に投入する場合には、以下の効果（４）〜（６）が得られる。
（４）バッグは、内部が水であるので、中実な金属球と比べて軽い。バッグの内部の水は、放射線遮蔽能力を有する。したがって、軽量な放射線遮蔽体を実現できる。
（５）内部に水が充填されたバッグを放射線遮蔽体として構造物に投入した後、これらのバッグを回収する時に、放射線遮蔽体としてのコンクリートのように切削して解体する必要がない。したがって、放射線遮蔽体としてのバッグを容易に回収できる。
（６）水漏れ箇所でも放射線を遮蔽できる。構造物に水が通過できる隙間や穴が生じていても、このような隙間や穴をバッグは通過できない。したがって、構造物の隙間や穴の箇所にバッグを配置することにより、構造物の隙間や穴の箇所に存在する放射性物質からの放射線を遮蔽できる。

本発明の中空金属球により上記効果（１）〜（３）が得られる。
本発明のバッグ構造体により上記効果（４）〜（６）が得られる。

本発明の実施形態による中空金属球を示す。 本発明の実施形態によるバッグ構造体を示す。 シート状部材を有する場合のバッグ構造体を示す。 本発明の実施形態による放射線遮蔽方法が適用可能な原子炉格納容器を備えた原子力発電設備を示す。 本発明の第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する図である。 本発明の第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する別の図である。 本発明の第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する別の図である。 本発明の第２実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する図である。 本発明の第２実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する別の図である。 本発明の第２実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する別の図である。 本発明の第２実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する別の図である。

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

（中空金属球１０）
本発明の実施形態による中空金属球１０について説明する。中空金属球１０は、後述するように、本発明の実施形態による放射線遮蔽方法に用いることができる。

図１（Ａ）（Ｂ）は、中空金属球１０を示す。中空金属球１０は、放射線が生じている箇所に投入して放射線を遮蔽する。図１（Ａ）（Ｂ）は、中空金属球１０の中心を通る平面による断面図である。中空金属球１０は、一例ではステンレスで形成されている。ただし、中空金属球１０は、他の金属（例えば、鉄や鉛など）で形成されていてもよい。中空金属球１０の直径は、例えば、５ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内であってもよいし、１０ｃｍ〜３０ｃｍの範囲内であってもよいし、他の値に設定されてもよい。

中空金属球１０には、図１（Ａ）に示すように、水が充填される内部空間３と、内部空間３に水を充填するための注入孔５とが形成されている。また、中空金属球１０は、注入孔５に取り外し可能に取り付けられる栓部材７を有する。注入孔５は、内部空間３を形成する内面から中空金属球１０の外面まで延びている。この注入孔５を通して、中空金属球１０の内部空間３に水を充填する。中空金属球１０の内部空間３に水が充填されたら、図１（Ｂ）のように栓部材７を注入孔５に取り付けることにより、注入孔５を塞ぐ。これにより、内部空間３に水が充填された中空金属球１０が用意される。

本発明の実施形態の中空金属球１０によると、以下の効果が得られる。

軽量で高い放射線遮蔽能力が得られる。中空金属球１０は、内部が空間であるので、中実な金属球と比べて軽い。中空金属球１０の金属は、高い放射線遮蔽能力を有し、中空金属球１０の内部の水も、放射線遮蔽能力を有する。したがって、金属球を軽量にしつつ、高い放射線遮蔽能力が得られる。

水漏れ箇所を有する構造物（例えば後述の原子炉格納容器３０内の水漏れ箇所）においても放射線を遮蔽できる。構造物に水が通過できる小さな穴が生じていても、このような穴を中空金属球１０は通過できない。したがって、構造物の穴の箇所（水漏れ箇所）に中空金属球１０を配置することにより、構造物の穴の近傍で放射線を遮蔽できる。

小型の中空金属球１０を多数用意することにより、中空金属球１０の取り扱いが容易になり、かつ、多数の中空金属球１０により高い放射線遮蔽効果が得られる。

放射線遮蔽体を設置したい対象空間の形状に合せて、多数の中空金属球１０を充填できる。すなわち、対象空間に充填した多数の中空金属球１０の存在領域の形状を、対象空間の形状に倣った形状にすることができる（例えば、後述の図７（Ａ）を参照）。

放射線遮蔽体としてコンクリートを使用する場合と違って、多数の中空金属球１０は、放射線遮蔽体として使用した後に、壊すことなく回収可能である。したがって、多数の中空金属球１０を放射線遮蔽体として再利用できる。

（バッグ構造体２０）
本発明の実施形態によるバッグ構造体２０について説明する。バッグ構造体２０は、後述するように、本発明の実施形態による放射線遮蔽方法に用いることができる。

図２（Ａ）は、バッグ構造体２０を示す。バッグ構造体２０は、放射線が生じている箇所に投入して放射線を遮蔽する。バッグ構造体２０は、バッグ９を備える。バッグ９は、水が充填される内部空間１１を有する。

バッグ９は、水が通過可能な隙間を有しない水密材料により形成されている。水密材料は、バッグ９が変形可能（好ましくは変形自在）となるような材料である。より好ましくは、水密材料は柔軟性を有する。水密材料は、例えばゴムであってよい。好ましくは、水密材料は、高い耐水性を有するエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）である。バッグ９は、一例では、その幅と奥行きと高さが、それぞれ、３０ｃｍ〜２００ｃｍの範囲内であってもよいし、５０ｃｍ〜１５０ｃｍの範囲内であってもよいし、他の値であってもよい。

バッグ構造体２０は、バッグ９に一端部が取り付けられた変形可能（好ましくは変形自在）なチューブ１３を備える。すなわち、バッグ９には、チューブ１３の一端部が結合されている。この状態で、チューブ１３の内部とバッグ９の内部空間１１は連通しているので、チューブ１３を通してバッグ９の内部空間１１に水を供給できる。チューブ１３を通して内部空間１１に水を充填すると、図２（Ａ）のようにバッグ９は膨張状態になる。図２（Ｂ）は、内部空間１１に水が充填されていないバッグ９の収縮状態を示す。図２（Ａ）の膨張状態から、適宜の手段（吸引装置）によりチューブ１３を通して内部空間１１の水をバッグ９の外部へ排出させることも可能である。

好ましくは、チューブ１３は、取り外し可能にバッグ９に取り付けられている。すなわち、バッグ９に一端部が取り付けられたチューブ１３を引っ張ることにより、チューブ１３をバッグ９から取り外すことができる。例えば、バッグ９に逆流防止弁が設けられ、この逆流防止弁にチューブ１３の一端部が取り付けられている。この状態で、チューブ１３と逆流防止弁を通して内部空間１１に水を充填できる。内部空間１１に充填された水は、逆流防止弁を通過できないので、内部空間１１に保持される。このチューブ１３を引っ張ることにより、チューブ１３を逆流防止弁から取り外すことができる。

好ましくは、バッグ構造体２０はさらにシート状部材１５を備える。図３（Ａ）（Ｂ）は、バッグ構造体２０がシート状部材１５を備える場合を示す。シート状部材１５は、バッグ９を覆い変形可能（好ましくは変形自在）である。なお、図３（Ａ）は、バッグ９の内部空間１１に水を充填した状態を示し、図３（Ｂ）は、バッグ９の内部空間１１に水が充填されていない状態を示す。シート状部材１５は、適宜の手段でバッグ９の外面に取り付けられている。例えば、シート状部材１５の複数の局所部分を、接着剤によりバッグ９の外面に接着したり、あるいは、袋状のシート状部材１５を形成し、この袋状のシート状部材１５の内部にバッグ９を入れて袋の口を閉じる。これにより、シート状部材１５をバッグ９の外面に取り付ける。なお、シート状部材１５には、チューブ１３が通過する貫通孔が設けられる。

シート状部材１５は、放射線を遮蔽する金属（以下、放射線遮蔽金属という）を含有している。シート状部材１５は、バッグ９の膨張と収縮に追従して変形する。好ましくは、シート状部材１５は柔軟性を有する。

シート状部材１５は、好ましい一例では、放射線遮蔽金属を含有した繊維織物である。ここで、繊維織物は、例えばアラミド繊維の織物であるが、他の繊維の織物であってもよい。また、放射線遮蔽金属は、例えばステンレスまたはタングステンであるが、他の金属であってもよい。このような繊維織物は、粒子状の放射線遮蔽金属を上述の繊維織物に練り込むことによって得られる。この繊維織物として、例えば、帝人株式会社により開発された、放射線（Ｘ線およびγ線）を遮蔽するアラミド繊維織物を用いることができる。このアラミド繊維織物には、放射線遮蔽金属としてタングステンが含有されている。

本発明の実施形態のバッグ構造体２０によると、以下の効果が得られる。

バッグ構造体２０を簡易に放射線遮蔽体として設置できる。バッグ９の内部空間１１に、放射線遮蔽能力を有する水を充填することにより、放射線遮蔽体としての水入りバッグ９を簡易に用意して設置できる。

水漏れ箇所を有する構造物（例えば後述の原子炉格納容器３０）においても放射線を遮蔽できる。構造物に水が通過できる穴が生じていても、このような穴をバッグ９は通過できない。したがって、構造物の穴の箇所にバッグ９を配置することにより、構造物の穴の近傍で放射線を遮蔽できる。

放射線遮蔽体を設置したい対象空間の形状に合せて、バッグ９を配置できる。すなわち、チューブ１３が結合されている収縮状態の１つ又は複数のバッグ９を対象空間（例えば、後述の図１０の隙間２）に投入し、その後、各チューブ１３を通して各バッグ９の内部空間１１に水を充填する。これにより、バッグ９は、対象空間の形状に倣って膨張する。このように、バッグ９の形状を、対象空間の形状に倣わせることができる。

また、放射線遮蔽体を設置したい対象の隙間（例えば、後述の図１０の隙間２）にバッグ９を配置することもできる。すなわち、チューブ１３が結合されている収縮状態のバッグ９は、対象の隙間に入れることができる。収縮状態のバッグ９を対象の隙間に入れたら、チューブ１３を通してバッグ９の内部空間１１に水を充填する。これにより、水が充填されたバッグ９は、対象の隙間を塞いで、この隙間からの放射線を遮蔽できる。

バッグ９を放射線遮蔽体として使用する時以外は、バッグ９を、内部空間１１から水を抜いた収縮状態にしておくことができる。これにより小さく軽くなったバッグ９を運搬すればよいので、バッグ９の運搬が容易になる。

（放射線遮蔽方法）
図４は、本発明の放射線遮蔽方法の対象となり得る構造物３０を示す。図１では、構造物３０は、原子力発電設備に設けられた原子炉格納容器である。

原子力発電設備は、原子炉格納容器３０（ＰＣＶ）、原子炉圧力容器１９（ＲＰＶ）などを備える。

原子炉格納容器３０の上端部には上蓋３０ａが取り付けられていることにより、原子炉格納容器３０の内部が密封されている。

原子炉格納容器３０の内部には、コンクリートマット２１、ペデスタル２３、原子炉圧力容器１９、γ線遮蔽部材２５、グレーチング２６（格子状の床面）などが設けられている。
原子炉格納容器３０の内部において、下端部にはコンクリートマット２１が形成されている。コンクリートマット２１上に円筒形のペデスタル２３が設置されている。ペデスタル２３の上部に原子炉圧力容器１９が配置されている。

また、ペデスタル２３の上端面には、円筒形のγ線遮蔽部材２５が設置されている。γ線遮蔽部材２５は、原子炉圧力容器１９を囲んでいる。

原子炉圧力容器１９の内部には、核燃料物質を含む燃料集合体２７、気水分離機２８などが配置されている。なお、原子炉圧力容器１９の内部には、その他の要素（例えば燃料制御棒）も収容されている。原子炉圧力容器１９の上端部には上蓋１９ａが取り付けられていることにより、原子炉圧力容器１９の内部が密封されている。

上述した原子炉発電設備において、燃料集合体２７の一部が溶融して核燃料物質を含む燃料デブリが生じた場合には、燃料デブリを回収する必要がある。図４の例では、燃料デブリとして、燃料デブリ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが存在していることを想定する。燃料デブリ２９Ａは、ペデスタル２３の内部においてコンクリートマット２１上にあり、燃料デブリ２９Ｂは、ペデスタル２３の外部においてコンクリートマット２１上にあり、燃料デブリ２９Ｃは、原子炉圧力容器１９内の底部にある。

原子炉格納容器３０内から燃料デブリを回収する前に、本発明の実施形態による放射線遮蔽方法により燃料デブリや他の箇所から生じている放射線を遮蔽する。すなわち、内部に放射性物質が存在する構造物としての原子炉格納容器３０において、本発明の実施形態による放射線遮蔽方法により、放射性物質（特に燃料デブリ）からの放射線を遮蔽する。

本発明の実施形態による放射線遮蔽方法は、次のステップＳ１とステップＳ２を有する。

ステップＳ１において、水が充填された内部空間３を有する多数の中空金属球１０と、水が充填されたバッグ９を含むバッグ構造体２０との一方または両方を放射線遮蔽体として用意する。ここで、中空金属球１０とバッグ構造体２０は上述したものと同じである。

ステップＳ２において、ステップＳ１で用意した放射線遮蔽体を、放射性物質が存在する構造物（本実施形態では、原子炉格納容器３０）の内部に投入する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による放射線遮蔽方法を説明する。

ステップＳ１において、多数の中空金属球１０と、１つ又は複数のバッグ構造体２０とを用意する。用意した各中空金属球１０と各バッグ構造体２０は、次のステップＳ２で使用される。好ましくは、ステップＳ１で用意する各バッグ構造体２０のバッグ９の外面には、後述の図７（Ｂ）や図８で図示を省略するが、上述のシート状部材１５が取り付けられている。ただし、ステップＳ１で用意する各バッグ構造体２０は、上述のシート状部材１５を有していなくてもよい。

ステップＳ２において、多数の中空金属球１０を構造物の内部に投入し、その後、投入した多数の中空金属球１０上にバッグ９を投入して配置し、多数の中空金属球１０と内部に水が充填されたバッグ９とで放射線を遮蔽する。

これにより、まず、多数の中空金属球１０を投入することにより、高い放射線量を大きく遮蔽できる。その後に投入したバッグ９内の水（または水と上述のシート状部材１５の両方）により、所望の値まで放射線量を下げることができる。このように、中空金属球１０の投入数を抑えつつ、必要な放射線遮蔽能力を得ることができる。

なお、ステップＳ２において、投入した多数の中空金属球１０上に、内部空間１１に水が充填されていないバッグ９（以下、単に空バッグ９ともいう）を投入して配置した後に、構造物の外部に位置するチューブ１３の他端側部分から、適宜の手段（例えばポンプ）によりチューブ１３を通してバッグ９の内部空間１１に水を充填する。その後、好ましくは、構造物の外部からチューブ１３を引っ張ることによりチューブ１３をバッグ９から取り外す。

代わりに、ステップＳ１において、バッグ構造体２０は、チューブ１３を備えていなくてもよい。この場合、次のようにする。ステップＳ１において、内部空間１１から水が漏れないように内部空間１１に水が充填されたバッグ９（以下、単に水入りバッグ９ともいう）を用意する。ステップＳ２において、多数の中空金属球１０を構造物の内部に投入し、その後、投入した多数の中空金属球１０上に水入りバッグ９を投入して配置する。

第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例を説明する。
図５は、第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例のフローチャートである。
図６〜図８は、第１実施形態による放射線遮蔽方法の具体例の説明図であり、図４の部分拡大図に相当する。図６〜図８に基づいて具体例を説明する。この具体例では、構造物は、上述した原子炉格納容器３０である。

ステップＳ１では、多数の中空金属球１０と、１つまたは複数（あるいは多数）のバッグ９とを用意する。ここで、各中空金属球１０の内部空間３には水が充填され、各中空金属球１０の注入孔５は栓部材７で塞がれている。

ステップＳ２は、ステップＳ２１〜Ｓ２７を有する。

ステップＳ２１では、図示しない作業機器により、図６（Ａ）のように、遮蔽部３１と原子炉格納容器３０の下部にそれぞれ、水平方向の開口３１ａ，３０ｂを形成する。

ステップＳ２２では、形成した開口３１ａ，３０ｂを通して、ペデスタル２３外部において、図６（Ｂ）のようにコンクリートマット２１（特に、コンクリートマット２１上の燃料デブリ２９Ｂ上）に多数の中空金属球１０を投入する。

ステップＳ２３では、形成した開口３１ａ，３０ｂと、予め設けられているペデスタル２３の開口２３ａとを通して、ペデスタル２３内部において、図７（Ａ）のようにコンクリートマット２１（特に、コンクリートマット２１上の燃料デブリ２９Ａ上）に多数の中空金属球１０を投入する。

ステップＳ２２とステップＳ２３における多数の中空金属球１０の投入は、例えばマニピュレータ（ロボットハンド）により行われてよい。この場合、例えば、マニピュレータは、多数の中空金属球１０が入れられ上面が開口した容器を把持して、この容器をペデスタル２３の内部へ移動し、この容器を引っ繰り返す。これにより、多数の中空金属球１０がコンクリートマット２１に投入される。

ステップＳ２４では、形成した開口３１ａ，３０ｂを通して、ペデスタル２３外部において、ステップＳ２２で投入した多数の中空金属球１０上に、図７（Ｂ）のように１つ又は複数のバッグ９を投入して配置する。

ステップＳ２５では、形成した開口３１ａ，３０ｂと、予め設けられているペデスタル２３の開口２３ａとを通して、ペデスタル２３の内部において、ステップＳ２３で投入した多数の中空金属球１０上に、図８（Ａ）のように１つ又は複数のバッグ９を投入して配置する。

ただし、好ましい一例では、ステップＳ２３において、後述のステップＳ２７の直後のステップＳ３で回収する燃料デブリ上には、中空金属球１０を投入しない。

ステップＳ２４とステップＳ２５における１つ又は複数のバッグ９の投入も、例えばマニピュレータにより行われてよい。

ステップＳ２６において、ステップＳ２４とステップＳ２５で投入したバッグ９の内部空間１１にチューブ１３を通して水を充填する。この充填は、次のように行われてよい。原子炉格納容器３０の外部の領域１２に水をバッグ９に送る給水装置（例えばポンプ）を設け、この装置により、バッグ９の内部空間１１にチューブ１３を通して水を充填する。このような水の充填を各バッグ９について行う。この場合、各バッグ９から延びているチューブ１３は、途中で合流して１つのメインチューブへ接続されており、このメインチューブを通して、１つの給水装置により各バッグ９へ水を充填してもよい。

ステップＳ２７において、各バッグ９から延びているチューブ１３を領域１２側から引っ張ることにより、各チューブ１３をバッグ９から取り外す。この時、バッグ９は内部空間１１の水により重くなっているので、容易にチューブ１３をバッグ９から取り外すことができる。なお、バッグ９から、チューブ１３が取り外されてもバッグ９の上記逆流防止弁によりバッグ９内に水が保持される。

ステップＳ２７を終えたら、ステップＳ３において、ペデスタル２３の内部のコンクリートマット２１上の燃料デブリ２９Ａ、または、ペデスタル２３の内部と外部の両方におけるコンクリートマット２１上の燃料デブリ２９Ａ，２９Ｂを原子炉格納容器３０の外部（領域１２）へ搬送して回収する作業を行う。この回収作業は、作業機器（例えばマニピュレータ）により、開口３１ａ，３０ｂまたは開口３１ａ，３０ｂ，２３ａを通して行われる。

ステップＳ３により一部の燃料デブリ２９Ａ（中空金属球１０とバッグ９で覆われていない燃料デブリ）を回収する。
その後、燃料デブリ２９Ａ、２９Ｂの回収が完了していない場合には、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、ステップＳ２２〜Ｓ２５で投入したバッグ９と中空金属球１０のうちの一部を、適宜の作業機器により、原子炉格納容器３０の外部（領域１２）へ搬送して回収する。

ステップＳ４の次に、ステップＳ３に戻る。戻ったステップＳ３では、直前のステップＳ４で回収したバッグ９と中空金属球１０に覆われていた燃料デブリ２９Ａ、２９Ｂを作業機器により回収する。以降は、ステップＳ４とステップＳ３を繰り返す。

なお、図５と違って、ステップＳ２２の次にステップＳ２４を行い、その後にステップＳ２３を行い、その次にステップＳ２５を行ってもよい。この場合、他の点は上述と同じである。

また、ステップＳ３において、作業機器により、中空金属球１０とバッグ９と燃料デブリ２９Ａ、２９Ｂを一緒に領域１２へ回収してもよい。この場合には、ステップＳ４が省略される。

上述した第１実施形態の放射線遮蔽方法では、まず、多数の中空金属球１０の投入することにより、高い放射線量を大きく遮蔽できる。その後にバッグ９を投入することにより、バッグ９内の水、または、バッグ９内の水とシート状部材１５により、所望の値まで放射線量を下げることができる。したがって、中空金属球１０の投入数を抑えつつ、必要な放射線遮蔽能力を得ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による放射線遮蔽方法を説明する。

ステップＳ１０において、バッグ構造体２０を用意する。ここで、バッグ構造体２０は、上述のように、バッグ９に一端部が取り付けられたチューブ１３を備える。

ステップＳ１０の後、ステップＳ２０において、バッグ９を、構造物の内部に投入して、構造物の内部における隙間に配置し、その後、構造物の外部に位置するチューブ１３の他端側部分から、適宜の手段（例えばポンプ）によりチューブ１３を通してバッグ９の内部空間１１に水を充填する。これにより、隙間２を塞いで、この隙間２からの放射線を遮蔽する。

図９は、第２実施形態による放射線遮蔽方法の具体例のフローチャートである。
図１０〜図１２は、第２実施形態による放射線遮蔽方法の具体例の説明図であり、図４の部分拡大図に相当する。図１０〜図１２に基づいて具体例を説明する。この具体例では、構造物は、上述した原子炉格納容器３０である。

ステップＳ１０では、１つまたは複数（あるいは多数）のバッグ構造体２０とを用意する。用意した各バッグ構造体２０は、次のステップＳ２０で使用される。好ましくは、ステップＳ１０で用意する各バッグ構造体２０のバッグ９の外面には、後述の図１０（Ｂ）、図１１および図１２で図示を省略するが、上述のシート状部材１５が取り付けられている。ただし、ステップＳ１０で用意する各バッグ構造体２０は、上述のシート状部材１５を有していなくてもよい。

ステップＳ２０は、ステップＳ２１０〜Ｓ２８０を有する。

ステップＳ２１０では、図示しない作業機器により、図１０（Ａ）のように原子炉格納容器３０の上蓋３０ａに開口３０ｃを形成する。例えば、上蓋３０ａにおける外周部以外の部分を切り取ることにより開口３０ｃを形成する。

ステップＳ２２０では、原子炉格納容器３０の内周面と原子炉圧力容器１９の外周面との隙間２に、図１０（Ｂ）のように上述したバッグ構造体２０のバッグ９を投入する。この時、この隙間２に存在する構造部材（例えばγ線遮蔽部材２５の上端面、配管、または他の構造部材）にバッグ９が支持されるようにバッグ９を配置するのがよい。また、好ましくは、ステップＳ２２０において、原子炉圧力容器１９の外周面に沿って延びている環状の隙間２全体にわたって複数のバッグ９を配置する。

ステップＳ２２０におけるバッグ９の投入（配置）は、例えばマニピュレータ（ロボットハンド）により行われてよい。これは、例えば次の構成によりなされる。原子炉格納容器３０の上部に設置されたフレーム３３に、昇降機構３５を設ける。昇降機構３５は、ワイヤやチェーンなどの線状体３７を、下方へ繰り下げ、かつ、上方へ繰り上げることができる。線状体３７の下端部には、昇降部３９が取り付けられている。この昇降部３９にマニピュレータ４１が取り付けられている。この構成で、まず、マニピュレータ４１が、水が充填されていないバッグ９（以下、空バッグ９ともいう）を把持する。次いで、昇降機構３５により線状体３７を繰り下げて、マニピュレータ４１を下降させる。その後、マニピュレータ４１が、動作して隙間２に空バッグ９を投入する。

なお、環状の隙間２全体にわたって複数の空バッグ９を配置する場合には、例えば、水平方向に関する昇降機構３５の位置を変えて、各位置毎に、上述のように空バッグ９を隙間２に配置する。

ステップＳ２３０において、バッグ９の内部空間１１にチューブ１３を通して水を充填する。この充填は、次のように行われてよい。原子炉格納容器３０の外部（例えばフレーム３３）に水をバッグ９に送る給水装置（例えばポンプ）を設け、この装置により、図１１（Ａ）のようにバッグ９の内部空間１１にチューブ１３を通して水を充填する。このような水の充填を各バッグ９について行う。この場合、各バッグ９から延びているチューブ１３は、途中で合流して１つのメインチューブへ接続されており、このメインチューブを通して１つの給水装置により、各バッグ９へ水を充填してもよい。

ステップＳ２３０により、図１１（Ａ）のように各バッグ９が膨張して隙間２が塞がれる。これにより、隙間２の下方からの放射線がバッグ９により遮蔽される。したがって、以降において（例えば、後で述べるステップＳ２５０やＳ３０）において、原子炉格納容器３０の上部から隙間２の近くへ作業機器が下降して来た場合に、隙間２を通して作業機器が受ける放射線量を低減できる。

ステップＳ２４０において、各バッグ９から延びているチューブ１３をフレーム３３側から引っ張ることにより、各チューブ１３をバッグ９から取り外す。この時、バッグ９は内部空間１１の水により重くなっているので、容易にチューブ１３をバッグ９から取り外すことができる。なお、バッグ９から、チューブ１３が取り外されてもバッグ９の上記逆流防止弁によりバッグ９内に水が保持される。

ステップＳ２４０を終えたら、ステップＳ２５０において、図示しない作業機器により、図１１（Ｂ）のように原子炉圧力容器１９の上蓋１９ａに開口１９ｂを形成する。例えば、上蓋１９ａにおける外周部以外の部分を切り取ることにより開口１９ｂを形成する。

ステップＳ２６０では、原子炉圧力容器１９内の隙間に１つ又は例えばのバッグ構造体２０のバッグ９を投入する。例えば、原子炉圧力容器１９の内面と、原子炉圧力容器１９内の構造部材との隙間にバッグ９を投入して配置する。より具体的な一例では、図１１（Ａ）のように、原子炉圧力容器１９の内面と、気水分離機２８との隙間４にバッグ９を投入して配置する。

ステップＳ２６０におけるバッグ９の投入（配置）は、マニピュレータ（例えば上述のマニピュレータ１４）により行われてよい。

ステップＳ２７０において、ステップＳ２６０で投入したバッグ９の内部空間１１にチューブ１３を通して水を充填する。この充填は、ステップＳ２３０と同じ方法で行われてよい。これにより、原子炉圧力容器１９内の上記隙間（例えば隙間４）がバッグ９で塞がれる。

ステップＳ２８０において、ステップＳ２７０で内部空間１１に水を充填した各バッグ９から延びているチューブ１３をフレーム３３側から引っ張ることにより、各チューブ１３をバッグ９から取り外す。

ステップＳ２８０の後、ステップＳ３において、原子炉圧力容器１９内から、その底部の燃料デブリ２９Ｃを回収するための作業を開始する。すなわち、原子炉格納容器３０の上部（例えばフレーム３３）から、投入された各バッグ９の近くへ作業機器（図示せず）を下降させ、この作業機器により燃料デブリ回収のための作業を行う。例えば、この作業機器は、原子炉圧力容器１９内の燃料デブリを回収するために原子炉圧力容器１９内の各構造部材を上方側から下方側へ徐々に解体し回収する。この各構造部材の回収が進みにつれて、マニピュレータ１４により、ステップＳ２６０で投入したバッグ９を、原子炉圧力容器１９内で別の位置（例えば下方側）へ移動させたりフレーム３３側へ回収したり、あるいは、上述のステップＳ２６０と同じ方法で新たなバッグ９を原子炉圧力容器１９内の隙間へ配置してもよい。ここで、新たなバッグ９を配置した場合には、このバッグ９に上述のステップＳ２７０とステップＳ２８０と同じ処理がなされる。このようにして、最終的には、原子炉圧力容器１９内の底部に存在する燃料デブリ２９Ｃを回収する。

なお、原子炉圧力容器１９外の放射線量が比較的低い場合には、ステップＳ２２０〜Ｓ２４０を省略してもよい。すなわち、隙間２にバッグ９を配置しなくてもよい。

上述した第２実施形態の放射線遮蔽方法では、まず、空バッグ９を各隙間（例えば隙間２，４）に配置し、その後に、バッグ９に水を充填することによりバッグ９を膨張させる。これにより、各隙間をバッグ９で塞いで、各隙間からの放射線を遮蔽できる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上述の各実施形態では、構造物は原子炉格納容器であったが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明の放射線遮蔽方法が適用される構造物は、高い放射線を発生しているスラッジが底部に堆積した核燃料貯蔵タンクであってもよいし、他の構造物であってもよい。ここで、核燃料貯蔵タンクの底部で水漏れが生じている場合には、上述の第１実施形態の放射線遮蔽方法を実行できる。
なお、実行する放射線遮蔽方法を上述の第１実施形態と第２実施形態のいずれにするかは、構造物に応じて定めることができる。

２，４ 隙間、３ 内部空間、５ 注入孔、７ 栓部材、９ バッグ、１０ 中空金属球、１１ 内部空間、１２ 領域、１３ チューブ、１５ シート状部材、１９ 原子炉圧力容器、１９ａ 上蓋、１９ｂ 開口、２０ バッグ構造体、２１ コンクリートマット、２３ ペデスタル、２３ａ 開口、２５ γ線遮蔽部材、２６ グレーチング、
２７ 燃料集合体、２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ 燃料デブリ、２８ 気水分離機、３０ 構造物（原子炉格納容器）、３０ａ 上蓋、３０ｂ，３０ｃ 開口、３１ 遮蔽部、３１ａ 開口、３３ フレーム、３５ 昇降機構、３７ 線状体、３９ 昇降部、４１ マニピュレータ

Claims (7)

1. 内部に放射性物質が存在する構造物において放射性物質からの放射線を遮蔽する放射線遮蔽方法であって、
   （Ａ）水が充填された内部空間を有する中空金属球と、内部に水が充填された又は水が充填されるバッグを備えるバッグ構造体との一方または両方を放射線遮蔽体として用意し、
   （Ｂ）用意した前記放射線遮蔽体を前記構造物の内部に投入する、ことを特徴とする放射線遮蔽方法。
2. 前記（Ａ）において、前記中空金属球と、前記バッグ構造体とを用意し、
   前記（Ｂ）において、前記中空金属球を前記構造物の内部に投入し、その後、投入した前記中空金属球上に前記バッグを投入して配置し、前記中空金属球と内部に水が充填された前記バッグとで前記放射線を遮蔽する、請求項１に記載の放射線遮蔽方法。
3. 前記（Ａ）では、前記バッグ構造体を用意し、該バッグ構造体は、前記バッグに一端部が取り付けられたチューブを備え、
   前記（Ｂ）では、前記バッグを、構造物の内部に投入して、構造物の内部における隙間に配置し、その後、前記チューブを通して前記バッグの内部に水を充填する、請求項１に記載の放射線遮蔽方法。
4. 放射線が生じている箇所に投入して該放射線を遮蔽する中空金属球であって、
   水が充填される内部空間と、水を充填するための注入孔とが形成されており、
   前記注入孔は、内部空間を形成する内面から中空金属球の外面まで延びており、
   前記注入孔に取り外し可能に取り付けられる栓部材を有する中空金属球。
5. 放射線が生じている箇所に投入して該放射線を遮蔽するバッグ構造体であって、
   水が充填される内部空間を有し変形可能なバッグを備えるバッグ構造体。
6. 前記バッグに一端部が取り付けられたチューブを備え、
   前記チューブの内部と前記バッグの前記内部空間とは連通しており、前記チューブを通して前記内部空間に水が供給される、請求項５に記載のバッグ構造体。
7. バッグを覆い変形可能なシート状部材を備え、
   前記シート状部材は、放射線を遮蔽する金属を含有している、請求項５または６に記載のバッグ構造体。
   

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