JPH0675088A - 使用済燃料棒の解体方法 - Google Patents
使用済燃料棒の解体方法Info
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- JPH0675088A JPH0675088A JP22747192A JP22747192A JPH0675088A JP H0675088 A JPH0675088 A JP H0675088A JP 22747192 A JP22747192 A JP 22747192A JP 22747192 A JP22747192 A JP 22747192A JP H0675088 A JPH0675088 A JP H0675088A
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- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、使用する装置の故障が起こり易い
切断刃による押し切りなどを必要としない簡便な使用済
燃料棒の解体方法を提供することを目的としている。 【構成】 使用済燃料棒０１ａを電極板２で挟んで電力
供給装置３から回路電線７を介して通電し、使用済燃料
棒０１ａを通電加熱する。使用済燃料棒０１ａの電気抵
抗に見合った電力を供給することによって抵抗発熱によ
り１２００℃以上１５００℃未満の温度に加熱して５分
以上保持して冷却する。この処理によって燃料被覆管の
ジルコニウム系材料は酸化されてセラミック系の酸化ジ
ルコニウムとなり破壊される。
切断刃による押し切りなどを必要としない簡便な使用済
燃料棒の解体方法を提供することを目的としている。 【構成】 使用済燃料棒０１ａを電極板２で挟んで電力
供給装置３から回路電線７を介して通電し、使用済燃料
棒０１ａを通電加熱する。使用済燃料棒０１ａの電気抵
抗に見合った電力を供給することによって抵抗発熱によ
り１２００℃以上１５００℃未満の温度に加熱して５分
以上保持して冷却する。この処理によって燃料被覆管の
ジルコニウム系材料は酸化されてセラミック系の酸化ジ
ルコニウムとなり破壊される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は使用済燃料棒またはその
集合体である使用済燃料集合体（本発明ではこれらを総
称するときは単に使用済燃料棒と称する）を構成してい
るジルコニウム系材で作られた燃料被覆管から燃料ペレ
ットを取り出すための解体方法に関する。
集合体である使用済燃料集合体（本発明ではこれらを総
称するときは単に使用済燃料棒と称する）を構成してい
るジルコニウム系材で作られた燃料被覆管から燃料ペレ
ットを取り出すための解体方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の使用済燃料集合体の解体装置（剪
断装置）を図８、図９および図１０によって説明する。
断装置）を図８、図９および図１０によって説明する。
【０００３】使用済燃料棒および燃料集合体を示す図８
において０１は使用済燃料集合体、０１ａは同燃料集合
体０１の複数本の燃料棒、０１ｂは各燃料棒０１ａ相互
の間隔を保持するスペーサ、０１ｃは各燃料棒０１ａの
束を固定するタイプレートである。
において０１は使用済燃料集合体、０１ａは同燃料集合
体０１の複数本の燃料棒、０１ｂは各燃料棒０１ａ相互
の間隔を保持するスペーサ、０１ｃは各燃料棒０１ａの
束を固定するタイプレートである。
【０００４】使用済燃料棒０１ａ単体の構造を示す図９
において、１００は燃料被覆管、１０１は燃料被覆管１
００に内蔵される円柱状の燃料ペレット１０２が使用
中、外部に脱落しないようにするための端部盲栓で１０
０に溶接して取付けられる。
において、１００は燃料被覆管、１０１は燃料被覆管１
００に内蔵される円柱状の燃料ペレット１０２が使用
中、外部に脱落しないようにするための端部盲栓で１０
０に溶接して取付けられる。
【０００５】また、使用済燃料集合体の解体装置（剪断
装置）を示す図１０において２００が燃料棒の剪断片、
２０１は押さえ刃、２０２は押さえ刃２０１を移動させ
るための油圧棒、２０３は押さえ刃移動用の油圧装置で
ある。２１１は切断刃、２１２は切断刃２１１を移動さ
せる油圧棒、２１３は切断刃移動用の油圧装置である。
装置）を示す図１０において２００が燃料棒の剪断片、
２０１は押さえ刃、２０２は押さえ刃２０１を移動させ
るための油圧棒、２０３は押さえ刃移動用の油圧装置で
ある。２１１は切断刃、２１２は切断刃２１１を移動さ
せる油圧棒、２１３は切断刃移動用の油圧装置である。
【０００６】２２１は使用済燃料集合体０１を剪断する
ために移動させるための押し出し金具、２２２は押し出
し金具２２１を移動させるための油圧棒、２２３は燃料
集合体押出用油圧装置、２２４は使用済燃料集合体０１
のガイド部材、２３１は切断された燃料剪断片２００を
溶解槽へ導くための樋、２４１は解体装置（剪断装置）
の架台である。
ために移動させるための押し出し金具、２２２は押し出
し金具２２１を移動させるための油圧棒、２２３は燃料
集合体押出用油圧装置、２２４は使用済燃料集合体０１
のガイド部材、２３１は切断された燃料剪断片２００を
溶解槽へ導くための樋、２４１は解体装置（剪断装置）
の架台である。
【０００７】これらの解体装置（剪断装置）を使用して
使用済燃料集合体０１を剪断するときは、一方のタイプ
レート０１ｃを切り落とし、この使用済燃料集合体０１
を解体装置（剪断装置）のガイド部材２２４内へ搬入し
て、他方のタイプレート０１ｃを押し出し金具２２１に
当てがい、次いで燃料集合体押出用油圧装置２２３を伸
長方向に作動して使用済燃料集合体０１を１ピッチ押し
出す。
使用済燃料集合体０１を剪断するときは、一方のタイプ
レート０１ｃを切り落とし、この使用済燃料集合体０１
を解体装置（剪断装置）のガイド部材２２４内へ搬入し
て、他方のタイプレート０１ｃを押し出し金具２２１に
当てがい、次いで燃料集合体押出用油圧装置２２３を伸
長方向に作動して使用済燃料集合体０１を１ピッチ押し
出す。
【０００８】次いで押え刃移動用油圧装置２０３を伸長
方向に前進させて各燃料被覆管１００の先端部近くを押
えつけ、次に切断刃移動用油圧装置２１３を伸長方向に
作動し、切断刃２１１を前進させて各燃料棒被覆管１０
０の先端部を切断し、生じた切断片２００を樋２３１を
経て溶解槽へ導く。
方向に前進させて各燃料被覆管１００の先端部近くを押
えつけ、次に切断刃移動用油圧装置２１３を伸長方向に
作動し、切断刃２１１を前進させて各燃料棒被覆管１０
０の先端部を切断し、生じた切断片２００を樋２３１を
経て溶解槽へ導く。
【０００９】以上の手順により燃料棒被覆管の先端部を
切断したら押え刃移動用油圧装置２０３および切断刃移
動用油圧装置２１３を縮み方向に作動し、押え刃２０１
および切断刃２１１を後退させて、使用済燃料集合体０
１をこれらの押え刃２０１および切断刃２１１から解放
する。次いで燃料集合体押出用油圧装置２２３を伸長方
向に再度作動して、使用済燃料集合体０１を１ピッチ押
し出し、あとは前述の方法を繰返して燃料棒被覆管１０
０を次々に切断し、切断片２００を樋２３１を経て溶解
槽へ送り出していく。
切断したら押え刃移動用油圧装置２０３および切断刃移
動用油圧装置２１３を縮み方向に作動し、押え刃２０１
および切断刃２１１を後退させて、使用済燃料集合体０
１をこれらの押え刃２０１および切断刃２１１から解放
する。次いで燃料集合体押出用油圧装置２２３を伸長方
向に再度作動して、使用済燃料集合体０１を１ピッチ押
し出し、あとは前述の方法を繰返して燃料棒被覆管１０
０を次々に切断し、切断片２００を樋２３１を経て溶解
槽へ送り出していく。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１０に示す従来の使
用済燃料集合体の解体装置（剪断装置）では、使用済燃
料集合体０１の各燃料被覆管１００を切断刃２１１によ
って押し切るので、切断刃２１１まわりの機器で故障や
トラブルが発生する可能性が高い。この切断刃２１１ま
わりの機器の修理は、高放射線環境下での作業となる。
用済燃料集合体の解体装置（剪断装置）では、使用済燃
料集合体０１の各燃料被覆管１００を切断刃２１１によ
って押し切るので、切断刃２１１まわりの機器で故障や
トラブルが発生する可能性が高い。この切断刃２１１ま
わりの機器の修理は、高放射線環境下での作業となる。
【００１１】このためマニプレータ等の遠隔操作装置を
使用する必要があり、修理に多くの時間がかかる点と相
俟って修理費が嵩むなどの問題点が多い。本発明は上記
の問題点の解決をはかるため、使用済燃料集合体の各燃
料被覆管を切断刃により押し切る必要のない操作が容易
で簡略な使用済燃料棒の解体方法を提供することを課題
としている。
使用する必要があり、修理に多くの時間がかかる点と相
俟って修理費が嵩むなどの問題点が多い。本発明は上記
の問題点の解決をはかるため、使用済燃料集合体の各燃
料被覆管を切断刃により押し切る必要のない操作が容易
で簡略な使用済燃料棒の解体方法を提供することを課題
としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決するため、使用済燃料を内蔵したジルコニウム系
燃料被覆管からなる燃料棒を直接通電法によって１２０
０℃以上１５００℃未満の温度に加熱して５分間以上保
持したのち冷却して同被覆管を破壊する方法を採用す
る。
を解決するため、使用済燃料を内蔵したジルコニウム系
燃料被覆管からなる燃料棒を直接通電法によって１２０
０℃以上１５００℃未満の温度に加熱して５分間以上保
持したのち冷却して同被覆管を破壊する方法を採用す
る。
【００１３】また、本発明は、使用済燃料を内蔵したジ
ルコニウム系燃料被覆管からなる燃料棒を高周波加熱法
によって１２００℃以上１５００℃未満の温度に加熱し
て５分間以上保持したのち冷却して同被覆管を破壊する
方法をも採用する。
ルコニウム系燃料被覆管からなる燃料棒を高周波加熱法
によって１２００℃以上１５００℃未満の温度に加熱し
て５分間以上保持したのち冷却して同被覆管を破壊する
方法をも採用する。
【００１４】更にまた、本発明は、前記した燃料棒の加
熱を酸素富化雰囲気で行って燃料被覆管の加熱・酸化時
間を短縮する方法をも採用する。
熱を酸素富化雰囲気で行って燃料被覆管の加熱・酸化時
間を短縮する方法をも採用する。
【００１５】
【作用】燃料被覆管のジルコニウム系材料は高温に加熱
すると酸化されセラミック系の酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ2 ）となるため、前記したように直接通電法又は高周
波加熱法によって１２００℃以上、１５００℃未満の温
度に５分間以上保持して加熱した後、加熱電源を遮断し
て冷却を行うと冷却の過程でセラミック化した燃料被覆
管はひび割れ破断を生じ細かく破壊される。
すると酸化されセラミック系の酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ2 ）となるため、前記したように直接通電法又は高周
波加熱法によって１２００℃以上、１５００℃未満の温
度に５分間以上保持して加熱した後、加熱電源を遮断し
て冷却を行うと冷却の過程でセラミック化した燃料被覆
管はひび割れ破断を生じ細かく破壊される。
【００１６】なお、冷却過程で強制的な空冷や水冷法を
並用することによって燃料被覆管の冷却時間の短縮と破
壊を促進することができる。また、本発明によって、燃
料被覆管の加熱において燃料被覆管の外廻りの雰囲気を
酸素富化雰囲気にする方法を採用すると、酸化完了迄の
時間を短縮することができる。
並用することによって燃料被覆管の冷却時間の短縮と破
壊を促進することができる。また、本発明によって、燃
料被覆管の加熱において燃料被覆管の外廻りの雰囲気を
酸素富化雰囲気にする方法を採用すると、酸化完了迄の
時間を短縮することができる。
【００１７】
【実施例】以下本発明による方法の実施の態様を図面を
用いて具体的に説明する。まず、図１〜図５を用いて本
発明による直接通電法を用いた使用済燃料棒の解体方法
の実施の態様について説明する。図１において０１は使
用済燃料集合体で具体的には図８に示したものと同様の
構造であり、その説明を省略する。２は燃料棒０１ａに
通電するための電極板、３は使用済燃料棒０１ａを通電
加熱するための電力供給装置、４は電源端子を示す。
用いて具体的に説明する。まず、図１〜図５を用いて本
発明による直接通電法を用いた使用済燃料棒の解体方法
の実施の態様について説明する。図１において０１は使
用済燃料集合体で具体的には図８に示したものと同様の
構造であり、その説明を省略する。２は燃料棒０１ａに
通電するための電極板、３は使用済燃料棒０１ａを通電
加熱するための電力供給装置、４は電源端子を示す。
【００１８】５は使用済燃料棒０１ａに印加される電位
差を示す電圧計、６は同じく使用済燃料棒０１ａ加熱用
の回路電流計、７は当解体装置の回路電線、７ａは回路
保護用安全装置（例えば即断フューズなど）を示す。図
１に示すシステムにおいて、使用済燃料棒０１ａの電気
抵抗に見合った電力を電力供給装置３を介して調整し、
使用済燃料棒０１ａに直接通電供給すると使用済燃料棒
０１ａは、抵抗発熱によって加熱される。
差を示す電圧計、６は同じく使用済燃料棒０１ａ加熱用
の回路電流計、７は当解体装置の回路電線、７ａは回路
保護用安全装置（例えば即断フューズなど）を示す。図
１に示すシステムにおいて、使用済燃料棒０１ａの電気
抵抗に見合った電力を電力供給装置３を介して調整し、
使用済燃料棒０１ａに直接通電供給すると使用済燃料棒
０１ａは、抵抗発熱によって加熱される。
【００１９】一方、本発明が対象としている燃料被覆管
１００のジルコニウム系材料は高温に加熱すると酸化さ
れてセラミック系の酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）とな
るため、適正な加熱条件を見い出して加熱した後急冷す
ることによって燃料被覆管１００が自然に、もしくは若
干の外力を与えることによって、細かく、くだかれるこ
とが期待される。本発明はこの原理を利用して従来の切
断刃による解体装置による方法に代わる有効で簡便な使
用済燃料棒の解体方法を提供するものである。
１００のジルコニウム系材料は高温に加熱すると酸化さ
れてセラミック系の酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）とな
るため、適正な加熱条件を見い出して加熱した後急冷す
ることによって燃料被覆管１００が自然に、もしくは若
干の外力を与えることによって、細かく、くだかれるこ
とが期待される。本発明はこの原理を利用して従来の切
断刃による解体装置による方法に代わる有効で簡便な使
用済燃料棒の解体方法を提供するものである。
【００２０】図２は、直接通電加熱法による使用済燃料
棒解体法における適正な加熱条件を見い出すための実験
結果を示す。同図は空気中で加熱する場合の燃料被覆管
の温度と加熱条件を示す。これによれば燃料被覆管１０
０の温度を１３００℃程度迄上昇させると電力調整器の
出力設定値一定（基本的に電流一定制御を行なう）の状
態で電流の減少率ならびに電圧の上昇率が上昇する。こ
の傾向は燃料被覆管１００の温度が１４００℃程度に達
すると一層顕著となる。
棒解体法における適正な加熱条件を見い出すための実験
結果を示す。同図は空気中で加熱する場合の燃料被覆管
の温度と加熱条件を示す。これによれば燃料被覆管１０
０の温度を１３００℃程度迄上昇させると電力調整器の
出力設定値一定（基本的に電流一定制御を行なう）の状
態で電流の減少率ならびに電圧の上昇率が上昇する。こ
の傾向は燃料被覆管１００の温度が１４００℃程度に達
すると一層顕著となる。
【００２１】この現象は燃料被覆管１００が酸化されて
急速に電気抵抗率の高いセラミック系の酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2 ）になっていくことを示している。燃料被
覆管１００を１３００℃程度以上１４００℃程度以下に
保って約１０分間放置した後、加熱電力を切って常温大
気中で自然放冷によって冷却させると、冷却の過程でセ
ラミック化した燃料被覆管は全体にひび割れ、破断を生
じ、細かくくだかれてしまう。
急速に電気抵抗率の高いセラミック系の酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2 ）になっていくことを示している。燃料被
覆管１００を１３００℃程度以上１４００℃程度以下に
保って約１０分間放置した後、加熱電力を切って常温大
気中で自然放冷によって冷却させると、冷却の過程でセ
ラミック化した燃料被覆管は全体にひび割れ、破断を生
じ、細かくくだかれてしまう。
【００２２】以上の知見に基づく電力加熱条件が、使用
済燃料棒の解体に直接通電方法を適用する場合の最適加
熱条件の基となる。一方、燃料被覆管１００の温度が１
０００℃〜１１００℃程度に保たれる場合も燃料被覆管
１００の酸化は徐々に進みセラミック化していくが、全
体が均一に酸化されず酸化むらが生じる。
済燃料棒の解体に直接通電方法を適用する場合の最適加
熱条件の基となる。一方、燃料被覆管１００の温度が１
０００℃〜１１００℃程度に保たれる場合も燃料被覆管
１００の酸化は徐々に進みセラミック化していくが、全
体が均一に酸化されず酸化むらが生じる。
【００２３】一旦このような状態が発生すると局所的に
燃料被覆管１００の抵抗が増し、その部分の発熱が増
す。その結果、局所的に燃料被覆管１００の温度が上昇
して全体がセラミック化して、こわれやすい状態になる
前に、この部分より破断して、加熱が継続できなくな
り、燃料被覆管の解体が完全に行なわれない。
燃料被覆管１００の抵抗が増し、その部分の発熱が増
す。その結果、局所的に燃料被覆管１００の温度が上昇
して全体がセラミック化して、こわれやすい状態になる
前に、この部分より破断して、加熱が継続できなくな
り、燃料被覆管の解体が完全に行なわれない。
【００２４】又、燃料被覆管１００の温度を１５００℃
を越えてあまり高くすると燃料被覆管が急激に酸化され
て焼損し、危険を伴なうこと、ならびに内蔵される燃料
ペレットへの熱的影響など問題を生じる恐れがある。
を越えてあまり高くすると燃料被覆管が急激に酸化され
て焼損し、危険を伴なうこと、ならびに内蔵される燃料
ペレットへの熱的影響など問題を生じる恐れがある。
【００２５】以上のように、使用済燃料棒ならびに燃料
被覆管を直接通電法によって加熱する場合、燃料被覆管
の加熱温度を１２００℃以上１５００℃未満に保つよう
加熱電力を調整することによって燃料被覆管は加熱中に
局所的な破断等のトラブルを生じることなく均一に酸化
され、セラミック化（酸化ジルコニウムＺｒＯ2 ）す
る。
被覆管を直接通電法によって加熱する場合、燃料被覆管
の加熱温度を１２００℃以上１５００℃未満に保つよう
加熱電力を調整することによって燃料被覆管は加熱中に
局所的な破断等のトラブルを生じることなく均一に酸化
され、セラミック化（酸化ジルコニウムＺｒＯ2 ）す
る。
【００２６】加熱終了後、加熱電力を即断し、自然放冷
によって冷却を行なうと、冷却過程で燃料被覆管はひび
割れ、破断を生じて、細かく破壊される。冷却過程で強
制的な空冷や水冷法を並用することによって燃料被覆管
の冷却時間の短縮と破壊の促進をはかることができる。
また、前記した加熱工程において使用済燃料棒が置かれ
る雰囲気を酸素富化雰囲気とすることによって酸化完了
迄の時間短縮がはかられる。
によって冷却を行なうと、冷却過程で燃料被覆管はひび
割れ、破断を生じて、細かく破壊される。冷却過程で強
制的な空冷や水冷法を並用することによって燃料被覆管
の冷却時間の短縮と破壊の促進をはかることができる。
また、前記した加熱工程において使用済燃料棒が置かれ
る雰囲気を酸素富化雰囲気とすることによって酸化完了
迄の時間短縮がはかられる。
【００２７】使用済燃料棒ならびに燃料被覆管の酸化完
了の判断は基本的に定電流制御動作を行なう電力調整器
によって加熱電力を供給する場合、加熱電極間の電位差
の変化率が２volt／min 以上の状態で５分間以上の保持
を目安とする。当然ながら使用済燃料棒ならびに燃料被
覆管が加熱中、酸素富化雰囲気におかれる場合は、この
加熱保持時間は短縮される。
了の判断は基本的に定電流制御動作を行なう電力調整器
によって加熱電力を供給する場合、加熱電極間の電位差
の変化率が２volt／min 以上の状態で５分間以上の保持
を目安とする。当然ながら使用済燃料棒ならびに燃料被
覆管が加熱中、酸素富化雰囲気におかれる場合は、この
加熱保持時間は短縮される。
【００２８】本発明による直接通電法を用いた場合の第
１の実施の態様例を図３に示す。図３は使用済燃料集合
体０１を全体一括して通電加熱する方法を示している。
使用済燃料集合体０１については前に説明しているので
その説明は省略する。
１の実施の態様例を図３に示す。図３は使用済燃料集合
体０１を全体一括して通電加熱する方法を示している。
使用済燃料集合体０１については前に説明しているので
その説明は省略する。
【００２９】図３において、８は加熱用回路電線７の支
持用絶縁碍子および支持棒、９は電線７と通電端子２を
結ぶ編組電線、２０および２１は絶縁材、２２は絶縁材
２０，２１を介して使用済燃料集合体のタイプレート０
１ｃを電極板２に押しつけるための油圧装置、２３は使
用済燃料集合体０１を乗せる絶縁板、２４は絶縁材２１
の支持部材、２５は架台である。本方法は大電力の加熱
電源がある場合に適した方法である。
持用絶縁碍子および支持棒、９は電線７と通電端子２を
結ぶ編組電線、２０および２１は絶縁材、２２は絶縁材
２０，２１を介して使用済燃料集合体のタイプレート０
１ｃを電極板２に押しつけるための油圧装置、２３は使
用済燃料集合体０１を乗せる絶縁板、２４は絶縁材２１
の支持部材、２５は架台である。本方法は大電力の加熱
電源がある場合に適した方法である。
【００３０】次に、本発明の第２の実施の態様例を図４
に示す。図４は燃料被覆管０１ａを個々に通電加熱する
方法を示している。すでに説明した記号についての説明
は省略する。図４において１０はクランプ式の電極板で
燃料被覆管を挟みつける。３０は燃料被覆管０１ａをの
せる絶縁板である。本方法は加熱電源の容量が小さい場
合に適した方法である。
に示す。図４は燃料被覆管０１ａを個々に通電加熱する
方法を示している。すでに説明した記号についての説明
は省略する。図４において１０はクランプ式の電極板で
燃料被覆管を挟みつける。３０は燃料被覆管０１ａをの
せる絶縁板である。本方法は加熱電源の容量が小さい場
合に適した方法である。
【００３１】図３および図４は使用済燃料集合体０１な
らびに燃料被覆管０１ａを対象にした加熱方法の例を示
したが、これらの方法によって、先に述べた適正加熱条
件にて使用済燃料棒ならびに燃料被覆管０１ａを加熱冷
却した後、加熱装置の下部に設けた溶解槽の中に落下さ
せると、その衝撃によって燃料棒ならびに燃料被覆管０
１ａは細かく破壊される。
らびに燃料被覆管０１ａを対象にした加熱方法の例を示
したが、これらの方法によって、先に述べた適正加熱条
件にて使用済燃料棒ならびに燃料被覆管０１ａを加熱冷
却した後、加熱装置の下部に設けた溶解槽の中に落下さ
せると、その衝撃によって燃料棒ならびに燃料被覆管０
１ａは細かく破壊される。
【００３２】図５は使用済燃料集合体０１についての加
熱装置と溶解槽の組合せ、および溶解槽内での使用済燃
料集合体０１の破壊状況を示す。燃料被覆管１００を解
体する場合についても、図５と同様に行うことになる。
図３〜図５の例では使用済燃料集合体０１ならびに燃料
被覆管０１ａの外側の雰囲気については、図示していな
いが、酸化促進をはかるために大気中の他、酸素富化雰
囲気で実施すると処理時間を短縮できる。
熱装置と溶解槽の組合せ、および溶解槽内での使用済燃
料集合体０１の破壊状況を示す。燃料被覆管１００を解
体する場合についても、図５と同様に行うことになる。
図３〜図５の例では使用済燃料集合体０１ならびに燃料
被覆管０１ａの外側の雰囲気については、図示していな
いが、酸化促進をはかるために大気中の他、酸素富化雰
囲気で実施すると処理時間を短縮できる。
【００３３】図５に示す例では加熱終了後の使用済燃料
集合体０１ならびに燃料被覆管０１ａを直接溶解槽４０
に落下させる方法を例示したが、当然、加熱・冷却によ
って細かく破壊された燃料被覆管０１ａを、公知の適宜
の搬送方法によって溶解槽４０へ移送・落し込んでよい
ことはいうまでもない。
集合体０１ならびに燃料被覆管０１ａを直接溶解槽４０
に落下させる方法を例示したが、当然、加熱・冷却によ
って細かく破壊された燃料被覆管０１ａを、公知の適宜
の搬送方法によって溶解槽４０へ移送・落し込んでよい
ことはいうまでもない。
【００３４】次に、使用済燃料棒を高周波加熱法によっ
て加熱して破壊する場合について図６に基いて説明す
る。図６において、０１ａは先に説明した使用済燃料集
合体０１の構成要素である燃料棒である。５２は内部冷
却機能を有する高周波誘導加熱用の加熱コイル、５３は
加熱コイル５２に供電するための電極板である。
て加熱して破壊する場合について図６に基いて説明す
る。図６において、０１ａは先に説明した使用済燃料集
合体０１の構成要素である燃料棒である。５２は内部冷
却機能を有する高周波誘導加熱用の加熱コイル、５３は
加熱コイル５２に供電するための電極板である。
【００３５】５４は高周波電源、５５は電源端子、５６
は回路電線を示す。５７は加熱コイル５２の冷却水供給
管取付用のボス、５８は冷却水供給管を示す。５９は加
熱コイル５２の冷却水送出管取付用のボス、５０は冷却
水送出管を示す。
は回路電線を示す。５７は加熱コイル５２の冷却水供給
管取付用のボス、５８は冷却水供給管を示す。５９は加
熱コイル５２の冷却水送出管取付用のボス、５０は冷却
水送出管を示す。
【００３６】図１において、高周波電源５４から加熱コ
イル５２に回路電線５６、電極板５３を介して高周波電
流を流すと、加熱コイルによって作られる磁界中におか
れた燃料棒０１ａにはうず電流が発生し加熱される。高
周波誘導加熱において被加熱物に流れるうず電流は被加
熱物中を均一に流れるのでなく表面に集中するので燃料
被覆管１００の外径と厚さに見合った周波数を選択する
ことによって、より効果的な加熱を行なうことができ
る。
イル５２に回路電線５６、電極板５３を介して高周波電
流を流すと、加熱コイルによって作られる磁界中におか
れた燃料棒０１ａにはうず電流が発生し加熱される。高
周波誘導加熱において被加熱物に流れるうず電流は被加
熱物中を均一に流れるのでなく表面に集中するので燃料
被覆管１００の外径と厚さに見合った周波数を選択する
ことによって、より効果的な加熱を行なうことができ
る。
【００３７】コイル５２は通電時に自身の固有抵抗によ
って発熱する他、高温に加熱される燃料被覆管からの放
射熱よって加熱されるため通常銅の円管でつくり、内部
に冷却水を流し、その温度が安全に使用できる限界を越
えないようにする。既に説明したように、本発明の対象
としている燃料被覆管１００のジルコニウム系材料は高
温に加熱すると酸化されセラミック系の酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2）となる。
って発熱する他、高温に加熱される燃料被覆管からの放
射熱よって加熱されるため通常銅の円管でつくり、内部
に冷却水を流し、その温度が安全に使用できる限界を越
えないようにする。既に説明したように、本発明の対象
としている燃料被覆管１００のジルコニウム系材料は高
温に加熱すると酸化されセラミック系の酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ2）となる。
【００３８】従って、前述の適正な加熱条件（１２００
℃以上、１５００℃未満、５分以上保持）で加熱した
後、加熱電源を即断して自然放冷によって冷却を行なう
と冷却の過程でセラミック化した燃料被覆管はひび割れ
破断を生じ細かく破壊される。また、冷却過程で強制的
な空冷や水冷法を並用することによって燃料被覆管の冷
却時間の短縮と破壊を促進することができる。燃料被覆
管１００の加熱において燃料被覆管の外廻りの雰囲気を
酸素富化雰囲気にすることによって酸化完了迄の時間短
縮することができる。
℃以上、１５００℃未満、５分以上保持）で加熱した
後、加熱電源を即断して自然放冷によって冷却を行なう
と冷却の過程でセラミック化した燃料被覆管はひび割れ
破断を生じ細かく破壊される。また、冷却過程で強制的
な空冷や水冷法を並用することによって燃料被覆管の冷
却時間の短縮と破壊を促進することができる。燃料被覆
管１００の加熱において燃料被覆管の外廻りの雰囲気を
酸素富化雰囲気にすることによって酸化完了迄の時間短
縮することができる。
【００３９】図７は高周波誘導加熱後、急冷によって破
壊された燃料棒０１ａの構成要素である燃料被覆管１０
０、端部盲栓１０１、燃料ペレット１０２を別途設置さ
れた溶解槽４０に落し込んだ状態を示している。高周波
誘導加熱後急冷によって破壊された燃料棒破片を溶解槽
へ導くには、ベルトコンベア等公知の方法によって行な
う。
壊された燃料棒０１ａの構成要素である燃料被覆管１０
０、端部盲栓１０１、燃料ペレット１０２を別途設置さ
れた溶解槽４０に落し込んだ状態を示している。高周波
誘導加熱後急冷によって破壊された燃料棒破片を溶解槽
へ導くには、ベルトコンベア等公知の方法によって行な
う。
【００４０】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明に
よる使用済燃料棒の解体方法では、使用済燃料を内蔵し
たジルコニウム系燃料被覆管からなる燃料棒を直接通電
法又は高周波加熱法によって１２００℃以上１５００℃
未満の温度に加熱して５分間以上保持したのち冷却して
同被覆管を破壊するものであって、従来の切断刃による
物理的な解体装置にかわる新しい原理の解体方法を提供
できる。
よる使用済燃料棒の解体方法では、使用済燃料を内蔵し
たジルコニウム系燃料被覆管からなる燃料棒を直接通電
法又は高周波加熱法によって１２００℃以上１５００℃
未満の温度に加熱して５分間以上保持したのち冷却して
同被覆管を破壊するものであって、従来の切断刃による
物理的な解体装置にかわる新しい原理の解体方法を提供
できる。
【００４１】本発明による解体方法によれば従来の燃料
解体装置によるもの比べ、非常に簡便で使用装置におけ
る故障の少ない燃料解体方法を提供できる。また、本発
明によって前記燃料棒の加熱を酸素富化雰囲気で行って
使用済燃料棒を解体すれば、解体時間を短縮することが
できる。
解体装置によるもの比べ、非常に簡便で使用装置におけ
る故障の少ない燃料解体方法を提供できる。また、本発
明によって前記燃料棒の加熱を酸素富化雰囲気で行って
使用済燃料棒を解体すれば、解体時間を短縮することが
できる。
【図１】本発明による直接通電法を用いた使用済燃料棒
解体方法の実施の態様を示すシステム構成図、
解体方法の実施の態様を示すシステム構成図、
【図２】本発明による使用済燃料棒解体方法における適
正な加熱条件を見い出すために行った実験結果を示すグ
ラフ、
正な加熱条件を見い出すために行った実験結果を示すグ
ラフ、
【図３】本発明による直接通電法を用いた解体方法の第
１の実施の態様例を示す図面で（ａ）は正面図、（ｂ）
は側面図、
１の実施の態様例を示す図面で（ａ）は正面図、（ｂ）
は側面図、
【図４】本発明による直接通電法を用いた解体方法の第
２の実施の態様例を示す図３と同様の図面で（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図、
２の実施の態様例を示す図３と同様の図面で（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図、
【図５】本発明による直接通電法で解体した燃料棒を溶
解槽を用いて破壊させた状態を示す図面で（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図、
解槽を用いて破壊させた状態を示す図面で（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図、
【図６】本発明による高周波加熱法を用いた解体方法の
実施の態様例を示す図面で（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図、
実施の態様例を示す図面で（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図、
【図７】本発明の方法により解体した燃料棒を溶解槽で
破壊させた状態を示す断面図、
破壊させた状態を示す断面図、
【図８】使用済燃料集合体を示す図面で（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図、
図、（ｂ）は側面図、
【図９】燃料集合体から取り出した燃料棒を１部破断し
て示す正面図、
て示す正面図、
【図１０】従来の使用済燃料棒の解体装置を示す断面図
である。
である。
０１ 使用済燃料集合体 ０１ａ 燃料棒 ２ 電極板 ３ 電力供給装置 ４ 電源端子 ７ 回路電線 ８ 絶縁碍子 ９ 編組電線 １０ 電極板 ４０ 溶解槽 ５２ 高周波誘導加熱用コイル ５３ 電極板 ５４ 高周波電源 ５６ 回路電線 ５７ 冷却水供給管取付用のボス ５９ 冷却水送出管取付用のボス １００ 燃料被覆管 １０２ 燃料ペレット
フロントページの続き (72)発明者 広重 安行 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 大塚 四男美 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内
Claims (3)
- 【請求項１】 使用済燃料を内蔵したジルコニウム系燃
料被覆管からなる燃料棒を直接通電法によって１２００
℃以上１５００℃未満の温度に加熱して５分間以上保持
したのち冷却して同被覆管を破壊することを特徴とする
使用済燃料棒の解体方法。 - 【請求項２】 使用済燃料を内蔵したジルコニウム系燃
料被覆管からなる燃料棒を高周波加熱法によって１２０
０℃以上１５００℃未満の温度に加熱して５分間以上保
持したのち冷却して同被覆管を破壊することを特徴とす
る使用済燃料棒の解体方法。 - 【請求項３】 前記燃料棒の加熱を酸素富化雰囲気で行
うことを特徴とする請求項１又は２記載の使用済燃料棒
の解体方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22747192A JP2766751B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 使用済燃料棒の解体方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22747192A JP2766751B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 使用済燃料棒の解体方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675088A true JPH0675088A (ja) | 1994-03-18 |
| JP2766751B2 JP2766751B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=16861405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22747192A Expired - Fee Related JP2766751B2 (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 使用済燃料棒の解体方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2766751B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024023100A (ja) * | 2022-08-08 | 2024-02-21 | 三菱重工業株式会社 | 試験装置及び試験方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167699U (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-24 |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP22747192A patent/JP2766751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167699U (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-24 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024023100A (ja) * | 2022-08-08 | 2024-02-21 | 三菱重工業株式会社 | 試験装置及び試験方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2766751B2 (ja) | 1998-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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