JPH0750193B2 - 使用済燃料集合体の洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

この発明は、１次冷却材としてナトリウム等の液体金属
を使用する高速増殖炉の使用済燃料集合体を対象とした
使用済燃料集合体の洗浄装置に関する。

【従来技術とその問題点】

周知のように頭記した原子炉から取出した使用済燃料集
合体は、燃料貯蔵プール内に保管する前段階の工程で燃
料集合体に付着しているナトリウム等の液体金属を洗浄
することが一般に行われている。 この場合の使用済燃料集合体の洗浄法として、従来より
使用済燃料集合体を洗浄槽内に収容した状態で使用済燃
料集合体に蒸気を含む湿潤ガスを吹付け、さらに水で洗
浄した後に、燃料集合体を温風等で乾燥させる蒸気−水
洗浄法が知られている。しかしてかかる蒸気−水洗浄法
は１本の使用済燃料集合体の洗浄に1.5時間にも及ぶ長
時間を要する他、さらに洗浄に伴って使用済燃料集合体
１本当たりで約1.5トンにも及ぶ放射性クラッド，放射
性腐食生成物等を含む多量の放射性洗浄廃液が発生する
ために、廃液処理系設備の大形化，および放射能汚染の
増加などの廃棄物処理上での厄介な問題がある。 一方、前記した従来の蒸気−水洗浄方式の難点を解消
し、放射性廃液の発生を伴わずに使用済燃料集合体に付
着している液体金属を排除する洗浄方式として、まず使
用済燃料集合体をナトリウム等の液体金属の溶融温度以
上の温度まで予熱昇温し、この予熱済みの使用済燃料集
合体を洗浄槽内に収容した状態で洗浄槽内の雰囲気を前
記の予熱温度に対する液体金属の飽和蒸気圧以下に減圧
させることにより、燃料集合体に付着している液体金属
を蒸発させて排除するようにした乾式減圧洗浄方式が提
唱されている。かかる乾式減圧洗浄方式によれば洗浄過
程で蒸気，水等を使用しないので洗浄に伴う放射性廃液
の発生が無く、比較的少ない量の排ガスを気体廃棄物処
理系で処理するだけで使用済燃料集合体を効果的に洗浄
することが可能となる。 次に１次冷却材としてナトリウムを使用した高速増殖炉
の使用済燃料集合体を対象とする前記乾式減圧洗浄方式
の概要を第２図により説明する。図において１は頂部に
ドアバルブ２を装備した洗浄槽、３が洗浄槽内に収容さ
れた使用済燃料集合体であり、ここで前記洗浄槽１に対
し、ブロア4,ガス加熱器5,ガス冷却器6,ベーパトラップ
７等を具備して洗浄槽１との間に接続配管した不活性ガ
ス循環ライン８、および該不活性ガス循環ライン８に接
続された例えばアルゴンガスの不活性ガス源９を含めた
使用済燃料集合体の予熱手段と、洗浄槽１より真空タン
ク10,真空ポンプ11,ベーパトラップ12等を経て気体廃棄
物処理系13に通じる減圧排気ライン14として成る減圧手
段が装備されている。さらに洗浄槽１および真空タンク
10にはその底部より引出して、ナトリウムのドレンタン
ク15,ナトリウム送液ポンプ16を経てナトリウム回収系1
7に通じるナトリウムのドレンライン18が接続配管され
ている。なお19〜29は前記したガス循環ライン，減圧排
気ライン，ドレンラインの系内に介挿した開閉バルブで
ある。 次に上記構成による使用済燃料集合体の洗浄操作の手順
に付いて説明する。まず原子炉より取り出した使用済燃
料集合体３をドアバルブ２を通じて洗浄槽１内に収容す
る。ここでバルブ19〜21を開放し、不活性ガス源９より
所定量のアルゴンガスを系内に導入し、さらにブロア4,
ガス加熱器５を始動して加熱されたガスを洗浄槽１内に
循環送流し、崩壊熱を発生する燃料ピン，および燃料ピ
ン以外の非発熱部を含む使用済燃料集合体３の全長域を
ナトリウムの溶融温度以上の所定の予熱温度（好ましく
は450〜550℃程度）まで加熱昇温させる。またこの予熱
工程の過程で使用済燃料集合体３の温度，特に崩壊熱を
発生する燃料ピンの表面温度が許容温度まで達するよう
になった場合には、一時的に不活性ガス循環ライン８の
ガス冷却器６を始動して循環ガス温度を下げ、使用済燃
料集合体３を所定の予熱温度に維持させるように温度調
節を行う。一方、この予熱工程を行っている期間にバル
ブ22,23を閉じたまま真空ポンプ11を始動して真空タン
ク10を減圧して置く。 ここで前記した予熱工程により使用済燃料集合体３が所
定の予熱温度に到達した時点でブロア4,ガス加熱器５を
停止し、かつバルブ19,20を閉じ、しかる後にまず真空
タンク10に通じるバルブ22を開放して洗浄槽１の内部を
急激に減圧させる。続いてバルブ22を閉じて真空タンク
10との間を切離した後に、バルブ23を開放して真空ポン
プ11により洗浄槽１内をさらに真空引きし、洗浄槽内の
内圧がその温度に対するナトリウム飽和蒸気圧以下，例
えば４〜10Torr程度となるように減圧排気させる。これ
により使用済燃料集合体３の表面，内部に付着していた
ナトリウムは蒸発促進され、ナトリウム蒸気，ミストの
形で使用済燃料集合体３より洗浄除去されるようにな
る。なおこの過程て生じたナトリウム蒸気，ミストは大
半が洗浄槽1,および真空タンク10の内部に移行して付着
し、残りの浮遊蒸気，ミストは排ガスに同伴して減圧排
気ライン14中のベーパートラップ12に吸着除去され、洗
浄槽１の内容積に見合う量の排ガスのみが気体廃棄物処
理系13に送出されて処理される。 なお上記の洗浄操作を必要により数回繰り返して行い、
使用済燃料集合体３を充分に洗浄して一連の洗浄工程が
終了する。また前記の洗浄に伴って洗浄槽1,真空タンク
10に蒸着したナトリウムは、洗浄槽，真空タンクに装備
した図示されてない加熱ヒータ，および使用済燃料集合
体自身の崩壊発熱により加熱してナトリウムを溶融させ
た上で、バルブ26,27を開放してナトリウムをドレンタ
ンク15へ排出し、ここからナトリウム送液ポンプ16によ
りナトリウム回収系17に送出して回収する。 ところで上記した乾式減圧洗浄方式では、蒸気−水洗浄
方式のように多量の洗浄廃液が発生することは無いが、
それでも洗浄の都度洗浄槽の減圧排気操作に伴って比較
的少ない量の廃ガスが発生するために、この廃ガスを気
体廃棄物処理系にて処理することが避けられないし、か
つこの消費分のガス量を次回の洗浄時には新たに不活性
ガス源から不活性ガス循環ラインへ補給する必要があ
り、このために洗浄運転費が嵩むことになる。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前
記した乾式減圧洗浄装置を改良し、洗浄時における減圧
工程で生じた排ガスを廃棄処理すること無く、次回の洗
浄の際の予熱工程で再度活用して気体廃棄物の発生量，
および新たな不活性ガス補給量の大幅な削減化が図れる
ようにした運転経費が少なくて経済的効果の高い使用済
燃料集合体の洗浄装置を提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明は先記した乾式減
圧洗浄装置に対し、減圧排気ラインと不活性ガス循環ラ
インとの間を結んで排ガス戻しラインを接続配管し、該
排ガス戻しラインは、前記減圧排気ライからの排ガスを
一時貯留するガス貯留タンクと，ガス貯留タンク内の貯
留ガスを前記不活性ガス循環ラインへ供給するブロアと
を備えて成り、洗浄時の減圧工程で洗浄槽より排気され
た排ガスを前記排ガス戻しラインを通じて不活性ガス循
環ラインへ供給して次回の洗浄時における使用済燃料集
合体の予熱工程に用いることにより、気体廃棄物の発生
量，および新たに不活性ガス源から補給するガス補給量
の大幅な削減化を図るようにしたものである。

【発明の実施例】

第１図はこの発明の実施例による洗浄設備の系統図を示
すものであり、第２図に対応する部分には同じ符号が付
してある。ここでこの発明により減圧排気ライン14にお
ける真空ポンプ11の下流側地点と不活性ガス循環ライン
８との間を結んでガス貯留タンク30,ブロア31,開閉バル
ブ32〜34を装備した排ガス戻しライン35が接続配管され
ている。 次に上記構成による洗浄操作の手順について説明する
と、まず被洗浄物である使用済燃料集合体３を洗浄槽１
内に収容した状態で行う使用済燃料集合体の予熱工程，
減圧工程が第２図と同様に進められる。ここで洗浄槽１
内の減圧排気を行う際には、通常は気体排気物処理系13
に通じるバルブ25を閉じるとともに、排ガス戻しライン
35における入口側のバルブ32を開放し、減圧工程で減圧
排気ライン14を通じて洗浄槽１内より排気された排ガス
を全てガス貯留タンク30内に回収して貯留させて置く。
なお排ガス戻しライン35に回収される排ガスはその途中
でベーパートラップ12により排ガス中に含まれているナ
トリウム蒸気，ミストが除去されている。 続いて次回の洗浄サイクルの予熱工程に移行する際には
バルブ33,34を開放し、かつブロア31を運転することに
より、ガス貯留タンク30内に貯留されてた不活性ガスを
不活性ガス循環ライン８および洗浄槽１内に送り込み、
この状態で先記した予熱工程，減圧工程を行って使用済
燃料集合体を洗浄する。不活性ガスの繰り返し使用によ
り放射能汚染が非常に高レルになった場合，あるいは洗
浄設備の運転を停止する場合には系内に残留しているガ
スを減圧排気ラインを通じて気体廃棄物処理系に送出し
て処理し、再度洗浄を再開する際には不活性ガス源９よ
り不活性ガスを新たに補給する。 上記の説明で明らかなように、前回の洗浄時における減
圧工程で洗浄槽１より排気された排ガスはそのまま気体
廃棄物処理系13へ送出して処理することなく、排ガス戻
しライン35のガス貯留タンク30内に回収し、次回の洗浄
時の予熱工程の際に不活性ガス循環ライン８へ戻して再
度活性することにより、通常の洗浄サイクルでは気体廃
棄物の発生量，並びに不活性ガス源９より不活性ガス循
環ラインへ新たに補給するガス補給量を殆ど無くし、気
体廃棄物処理系の負荷軽減化を含めて経済運転が達成で
きるようになる。 なお図示実施例に対し、洗浄槽の前段に使用済燃料集合
体のプレ加熱装置を別置することにより、洗浄槽内に収
容した状態で行う予熱工程の熱負荷を軽減して洗浄時間
をより短縮化することが可能となる。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、洗浄槽に接続され
た減圧排気ラインと不活性ガス循環ラインとの間を結ん
で排ガス戻しラインを接続配管し、該排ガス戻しライン
は、前記減圧排気ラインからの排ガスを一時貯留するガ
ス貯留タンクと，ガス貯留タンク内の貯留ガスを前記不
活性ガス循環ラインへ供給するブロアを備えて成り、洗
浄時の減圧工程で洗浄槽より排気された排ガスを前記排
ガス戻しライを通じて不活性ガス循環ラインへ供給する
ようにしたことにより、使用済燃料集合体の洗浄に伴う
気体廃棄物の発生量，並びに予熱の際に不活性ガス源よ
り新たに補給するガス量を大幅に削減することができ、
かくして気体廃棄物処理の負荷軽減化と併せてより経済
的な運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による使用済燃料集合体の洗浄
設備の系統図、第２図は従来における乾式減圧洗浄設備
の系統図である。図において、 1:洗浄槽、3:使用済燃料集合体、4:ブロア、5:ガス加熱
器、8:不活性ガス循環ライン、通風手段を兼用した加熱
不活性ガスの循環ライン、9:不活性ガス源、14:減圧排
気ライン、18:ナトリウムのドレンライン、30:ガス貯留
タンク、31:ブロア、35:排ガス戻しライン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 修 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 藤沢 盛夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−86800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−46122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−146199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−86799（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−111967（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ナトリウム等の液体金属を１次冷却材とす
   る原子炉の使用済燃料集合体の洗浄装置であって、使用
   済燃料集合体を収容する洗浄槽に対し、該洗浄槽内に加
   熱した不活性ガスを通風して使用済燃料集合体を所定温
   度に昇温予熱する不活性ガス循環ライン，および洗浄槽
   内の雰囲気を減圧させる減圧排気ラインとを接続配管し
   て成り、前記洗浄槽内に収容した使用済燃料集合体を予
   熱した後に洗浄槽内を減圧排気することにより、使用済
   燃料集合体に付着している液体金属を蒸発，除去して洗
   浄するようにしたものにおいて、前記の減圧排気ライン
   と不活性ガス循環ラインとの間を結んで排ガス戻しライ
   ンを接続配管し、該排ガス戻しラインは、前記減圧排気
   ラインからの排ガスを一時貯留するガス貯留タンクと，
   ガス貯留タンク内の貯留ガスを前記不活性ガス循環ライ
   ンへ供給するブロアとを備えて成り、洗浄時の減圧工程
   で洗浄槽より排気された排ガスを前記排ガス戻しライン
   を通じて不活性ガス循環ラインへ供給するようにしたこ
   とを特徴とする使用済燃料集合体の洗浄装置。