JPH0766079B2 - プラズマアーク切断技術による原子炉炉内構造物解体システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマアーク切断技術を用いて原子炉炉内
構造物を解体するシステムに関するものである。

（従来技術） 原子力発電プラントは、長期使用の後、寿命を迎え原子
炉炉内構造物も他の機器と共に解体する必要が生じる。
解体する技術は、いくつか存在するが、プラズマアーク
切断技術もその内の１つである。

プラズマアーク切断技術は、従来原子炉炉内構造物の主
要構成材料であるステンレス鋼及び非鉄金属等を切断す
る技術として利用されてきたが、放射化した原子炉炉内
構造物の解体用としての技術でなかったため、原子炉炉
内構造物からの放射能被曝低減及び切断時に発生するガ
ス及び放射化切断粉を回収する等のシステム化は考慮さ
れていない。

（発明が解決しようとする課題） 原子炉炉内構造物は、放射化あるいは放射能汚染してい
るため、解体作業を進める場合、作業員の放射線被曝低
減のため解体する炉内構造物を水中でしかも遠隔で解体
作業が必要となる。また、プラズマアーク切断技術で水
中切断を行うと切断のために供給するガス及び水分解に
よって発生する水素等のガスが水面に上昇するのにとも
なって炉内構造物の切断粉の一部が水面からでて気中浮
遊物となる。また、切断粉の一部は水中に残り水中浮遊
物となり、一部はドロスとなって原子炉圧力容器の底部
に落下する。これら切断に伴う副次生成物の対策等が必
要になる。そこで、原子炉炉内構造物をプラズマアーク
切断技術を用いて解体する場合、これら切断副次生成物
の回収を含む問題点を解決するシステムが必要となる。

原子炉炉内構造物を解体するシステムを考える場合、原
子炉施設という限られたスペースで必要な機能を有した
各機器を効率よく配置することおよび全体の効率をあげ
るため、各装置にどのような方式を採用するかが重要に
なってくる。

例えば、トーチを保持し炉内構造物を切断する切断駆動
装置において、切断対象が上部から下部の炉内構造物に
移るに従って切断位置は、下方に移る。この場合トーチ
の移動ストロークが短い装置であれば、短いストローク
をカバーするため、クレーン等で切断駆動装置を下げて
切断位置にトーチを設定する方式の場合、移動の都
度、切断駆動装置と炉内構造物の相対位置が変わり移動
後の両者の相対位置の確認が難しい、従って炉内構造物
に沿わせてトーチを移動する切断動作を行わせることが
困難となる、切断駆動装置全体が作業員と切断対象物
の間になり、作業員が切断位置等を観察するのに、視界
が切断駆動装置で範囲が狭くなる、切り離された炉内
構造物は、切断駆動装置を回避して、原子炉圧力容器か
ら取り出すことはできず、切断駆動装置を一度引き上げ
移動する作業が伴う。

（課題を解決するための手段） 本発明は、プラズマアーク切断技術を用いて原子炉炉内
構造物を安全かつ効率よく解体するシステムを提供する
ものである。

本発明によるプラズマアーク切断技術による原子炉炉内
構造物解体システムは、原子炉圧力容器の上部に設置し
た走行及び横行駆動が可能な装置の上部に旋回ならびに
昇降可能な昇降軸の下端にトーチを取り付けた切断駆動
装置、放射化した炉内構造物を切断する際に発生する放
射性の気中浮遊物を含んだ発生ガスを回収する発生ガス
回収処理装置、放射性の落下ドロス及び水中浮遊固形物
を回収処理する水浄化装置及び切断する際に炉内構造物
を保持固定するとともに切断後には切り離された炉内構
造物を搬送する切断物保持固定搬送装置からなってい
る。またこれらを用いて原子炉炉内構造物を解体する作
業等を監視する監視カメラを有している。

従って、第１〜６図のようなシステムが必要となる。

切断駆動装置３は、圧力容器１内より広い開口部を有す
る作業床と同じレベルに設置し、長い昇降軸21を有する
方式として切断片を取りだす際には昇降軸21を分割上昇
したウエル部87まで移動し、切断装置全体を動かすこと
なく切断片取り出し作業が実施できるようにして、作業
の効率化円滑化を図る。

切断時に発生する副次生成物はできるだけ発生場所で回
収し、既設系統への放射能汚染拡大を防止する方式を採
用している。

切断時に発生する気中浮遊固形物及び水素ガスを回収す
る発生ガス回収処理装置４については、原子炉上部の開
口部に設置し、その内側径は、原子炉圧力容器の外徑よ
り大きく、切断駆動装置３の切断動作及び切り離された
炉内構造物２を搬出する際の妨げとならないようにして
いる。また本装置は、給気系統及びフィルターを通過し
て排気する系統を有するエアーカーテン方式を採用して
できるだけ放射性の気中浮遊固形物がエアーカーテンよ
り上部に拡散することを防止し、汚染機器の減少を図っ
ている。

切断時に発生する水中浮遊物及び落下ドロスを回収する
水浄化装置については、構成機器のポンプ、ストレー
ナ、フィルターを一体に組み込んだ機器及び水中浮遊固
形物及び落下ドロスを回収時に使用するホースなどは、
切断駆動装置の切断動作を妨げないようにウエル部に設
置または仮置し、水中浮遊物等で満杯になったストレー
ナ及びフィルターは、作業員の被曝低減を考慮止して遠
隔で交換できる方式を採用している。

切断終了時の切り離された炉内構造物の落下を防止する
ための保持固定と取り出し機能を兼ねた切断物保持固定
搬送装置７については、同装置を炉内構造物２に設定す
る際には炉内構造物２を内側に置き切断物保持固定搬送
装置７を炉内構造物２の外側に置くように設定し、狭い
原子炉圧力容器１と炉内構造物２の間を避けて切断対象
の炉内構造物２の内側から切断動作が行える方式を採用
している。

（発明の効果） 本発明は、放射線量率の高い炉内構造物を水中で切断解
体することから作業員の被曝の低減化、発生した放射性
の副次生成物を解体場所で回収する機能を有することか
ら既設処理系への放射能汚染拡大防止及び原子炉上部に
設置した切断駆動装置を移動しないで切断物を搬出で
き、また、原子炉圧力容器の下部に設置されている炉内
構造物を切断する際に長く継ぎ足した昇降軸を分割して
引き上げないで損傷したトーチを交換できるなどの解体
作業の効率化を考慮した装置で原子炉炉内構造物を安全
に解体するのに効果的なシステムである。

（実施例） 次に本発明の一実施例について説明する。

第１図は、プラズマアーク切断技術による原子炉炉内構
造物を解体するシステムの全体図であって、原子炉圧力
容器１内に設置されている炉内構造物２を切断駆動装置
３で切断し、切断時に発生するガス及び気中浮遊物は、
発生ガス回収処理装置４で回収し、水中浮遊物及び落下
ドロスは、水浄化装置５で回収する。切断片６は、切断
片保持固定搬送装置７で切断中は保持固定し、切断後は
保持固定搬送装置７と共にクレーン８で搬出する。な
お、原子炉圧力容器１の上部には、覆い９があって、発
生ガス回収処理装置４で回収できない発生ガス及び気中
浮遊物の拡散を防止している。

第２図は、切断駆動装置３を示す図であり、これには水
平面を駆動する駆動用の走行駆動装置10（走行駆動機構
11と走行ガイドレール12からなる）と、走行ガイドレー
ル12の上に走行駆動装置10と直交する駆動を行う横行駆
動装置13（横行駆動機構14と横行ガイドレール15からな
る）と、横行駆動装置13の上部にある旋回駆動装置16
（旋回駆動機構17と旋回テーブル18からなる）とがあっ
て、旋回テーブル18と共に昇降駆動装置19（昇降駆動機
構20、昇降軸21及び昇降ガイドレール22からなる）全体
を旋回する。昇降駆動機構20は、昇降軸21を昇降し、昇
降軸の先端部26にはトーチ23を取り付けてあってトーチ
23により炉内構造物２を切断する。各々の駆動機構につ
いては、走行駆動機構11と横行駆動機構14はボールスク
リュウ24・ボールナット25駆動であり、旋回駆動機構17
はピニオン・ギヤー駆動であり、昇降駆動機構20はピニ
オン・ラック駆動であり、それぞれモータによって駆動
する。各駆動装置は、数値制御方式を採用し速度と位置
を任意に制御でき、制御する駆動装置の組合せによって
炉内構造物２を切断する場合の切断経路及び速度を任意
に選択することができる。昇降軸21は、すでに提出して
いる特許出願にかかる分割繋ぎ足し方式である。なおト
ーチ23を取り付けている昇降軸先端部26は、作業床から
遠隔で取り外し、引き上げてトーチ23を交換することが
できる。

第３図は、トーチ23を取り付けている昇降軸先端部26を
作業床から遠隔で取り外す機構を示す図であって、昇降
軸先端部26取り外し機構全体27は、ワイヤー28で吊下げ
られており、昇降軸21をガイドとして切断駆動装置上部
に設置してある手巻ウインチ29によって巻き上げ及び巻
下げを行う。

昇降軸先端部取り外し機構全体27を所定の位置まで巻下
げた後、ポール30をピン31にセット回転するとロッド32
を中心として矢印33の方向に爪34が旋回、爪34は昇降軸
先端部26にセットされる。さらにポール30をピン35にセ
ットし、ポール30を回転するとピン35を中心として矢印
36の方向に爪先端部37が回り昇降軸先端部26をつかむ。
エアーシリンダー38にエアーを供給すると、エアーシリ
ンダー38内のピストン39とピストン39に連結しているロ
ッド40及びロッド40と連結しているブロック41が上昇す
る。ブロック41には４個のピン42があり、ピン42もブロ
ック41とともに上昇する。ピン42が爪43の長孔に差し込
まれており、ピン42の上昇によって爪43はピン44を支店
として矢印45の方向に回転し、爪43は昇降先端部26から
外れる。爪43が昇降軸先端部26から外れるとブロック41
がリミットスイッチから離れて作動して、爪43が昇降軸
先端部26から外れたことをランプで表示する。その後ポ
ール30をピン31にセットし、矢印33と反対にポールを回
しロッド32を中心として爪34及び爪先端部37で掴んだ昇
降軸先端部26を昇降軸21の中心からずらし、昇降軸先端
部26とともに昇降軸先端部取り外し機構27を手巻ウイン
チ29で巻き上げる。

第４図は、発生ガス回収処理装置４を示す図であって、
送風系統49（送風機50、送風ダクト51及び送風ダクト出
口52からなる）と排風系統53（排風ダクト入口54、排風
ダクト55、フィルター56及び排風機57からなる）から構
成される。送風機50により送られた空気は、送風ダクト
51を通り送風ダクト出口52から吹き出される。吹き出さ
れた空気は、排風機57により、発生ガス、気中浮遊物及
び周囲の空気と共に排風ダクト入口54から吸引され発生
ガスを希釈するとともにこれらの気体の流れにより原子
炉上部の開口部にエアーカーテンを形成し作業床などへ
の気中浮遊物の拡散を減少させる。また、排風ダクト入
口54から吸引された空気及び発生ガス並びに気中浮遊物
は、排風ダクト55を通りフィルター56で気中浮遊物を回
収したのち排風機57より原子炉施設の既設排気系統60へ
吸引される。

第５図は、水浄化装置５を示す図であって、水中浮遊固
形物あるいは、落下ドロスは、ポンプ61により、大口径
吸引ヘッド62または、小口径吸引ヘッド63より水ととも
に吸引され、ストレーナケーシング64に流入する。落下
ドロス等の大きな粒子がストレーナ65で過された後、
ベース66内の通路67を通りポンプ61からポンプ出口管68
を経て、フィルター入口69からフィルター70に流入す
る。フィルター70で水中浮遊固形物等の小さな粒子が
過され浄化された水はフィルター出口71から流出する。
落下ドロスで満杯になったストレーナ65は、ストレーナ
ケーシング64の蓋71をフックなどで開きストレーナ吊具
72を利用してワイヤーを掛け、第１図のクレーン８で吊
上げて交換する。目詰りを起こしたフィルター70は、ポ
ールをフィルターケーシング旋回ピン73にセットしたフ
ィルターケーシング74を旋回させる。フィルターケーシ
ングピン75とフィルター固定プレート切り欠き76が一致
した所でフィルター吊具77を利用してワイヤーを掛けフ
ィルターケーシング74を吊上げて交換する。

第６図は、切断物保持固定搬送装置７を示す図であっ
て、切断物保持固定搬送装置７の吊具78にワイヤー79を
掛け第１図のクレーン８によって炉内構造物２を内側に
して切断物保持固定搬送装置７を降ろす。その後、水圧
で駆動する８本の脚80を原子炉圧力容器１に押し付け切
断物保持固定搬送装置７を固定した後、水流で回転する
ドリル81をピストン82で矢印83の方向に押し付け炉内構
造物２を貫通して炉内構造物２と切断物保持固定搬送装
置７を固定する。炉内構造物２と切断物保持固定搬送装
置７を固定したのち、ワイヤー79を取り外し炉内構造物
２を第１図の切断駆動装置３で切断する。切断後ワイヤ
ー79を吊具78に掛け吊った後８本の脚80を引っ込め切断
物保持固定搬送装置７を原子炉圧力容器１から外し、切
り離された炉内構造物２とともに切断物保持固定搬送装
置７を吊上げる。吊上げ後、切り離された炉内構造物２
と切断物保持固定搬送装置７は、第１図の水中の通路84
を通過して第１図のプール85に置いた後、ドリル81を抜
いて切断物保持固定搬送装置７を切断片から取り外し引
き上げ、次の炉内構造物を切断する際の保持・固定・搬
送に再使用する。

本発明のプラズマアーク切断技術による原子炉炉内構造
物解体装置は、以上のように放射線量率の高い原子炉炉
内構造物を解体する上で作業員の被曝低減に必要な水深
での切断解体に必要な機能を具備し、また、放射能汚染
拡大防止に必要な機能並びに作業の効率化を図った装置
で原子炉炉内構造物を解体する上で有効な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラズマアーク切断技術による原子炉炉内構
造物解体シシステム全体図である。 第２図（ａ）及び（ｂ）は、切断駆動装置３の全体図及
びその部分詳細図である。 第３図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、昇降軸先端部の取
り外し機構図及びその部分詳細図である。 第４図（ａ）及び（ｂ）は、発生ガス回収処理装置４の
気中浮遊物回収装置全体の平面及び側面図である。 第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は、水浄化装
置５の全体図及びその部分詳細図である。 第６図（ａ）及び（ｂ）は、切断物保持固定搬送装置の
全体図及びその部分断面図である。 １……圧力容器、２……炉内構造物 ３……切断駆動装置 ４……発生ガス回収処理装置 ５……水浄化装置、６……切断片 ７……切断物保持固定搬送装置 ８……クレーン、９……覆い

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−44898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−64000（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−51000（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−48600（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と対象物の間にアークを発生させ、ア
   ークの周囲にガスを供給し、アーク熱によりプラズマ化
   したガスによって対象物を熔融切断する装置において、 （ａ）原子炉圧力容器上部に設置した走行及び横行可能
   な装置に旋回と昇降が可能な昇降軸を取り付け、その先
   端にプラズマアークトーチを取り付けた切断駆動装置、 （ｂ）切断対象となる炉内構造物を保持、固定、搬送す
   るための保持固定搬送装置、 （ｃ）送風機、送風ダクト及び送風ダクト出口から構成
   される送風系統に対向して排風ダクト入り口、排風ダク
   ト、フィルター、排風機から構成される排風系統を備
   え、この両系統が前記切断駆動装置の下部に取り付けら
   れた、切断時に発生する気中浮遊物を回収する気中浮遊
   物回収装置、 （ｄ）水中浮遊物を回収する水浄化装置、及び （ｅ）切断解体作業を確認するための監視カメラを装置
   が設けられた熔融切断装置。