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技術 原子炉圧力容器の解体工法

出願人 株式会社日立プラントコンストラクション
発明者 木尾賢治清水徳雄井上幸三石原秀記
出願日 2015年4月15日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2015-083087
公開日 2016年12月8日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-205822
状態 特許登録済
技術分野 汚染除去及び汚染物処理
主要キーワード 安全貯蔵 開閉ハッチ 切断機器 縮み代 伸び代 切断範囲 搬出入作業 作業床面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月8日)のものです。
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図面 (17)

課題

外部への放射性物質飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能な原子炉圧力容器解体工法を提供する。

解決手段

課題を解決するための原子炉圧力容器の解体方法は、原子炉ウェル20を閉塞した状態で、原子炉圧力容器10を下端部側から切断して行くことを特徴とする。また、このような特徴を有する解体工法では、原子炉圧力容器10の下端部をジャッキ30で支持する工程と、原子炉圧力容器10の中間部を原子炉ウェル20におけるペデスタルアンカー部22により支持する工程と、原子炉圧力容器10の中間部をジャッキ30で支持する工程と、原子炉圧力容器10の下端部を原子炉ウェル20の床面で支持する工程と、を含むことを特徴とする。

概要

背景

原子力発電所などの原子炉施設では、耐久年数の経過等による運転使命の終了後には、廃止措置がとられる。廃止措置は、系統除染安全貯蔵解体撤去といった順に成される。解体撤去では、放射性物質を外部に飛散させない事や、解体撤去に従事する作業者被曝を防止するということが最も大きな課題とされている。

このような課題に対し、特許文献1には、原子炉圧力容器、および原子炉ウェル内を水で満たし、水中で原子炉圧力容器を切断し、別の容器に入れて搬出するという工法が開示されている。

確かに、このような工法を採ることによれば、原子炉圧力容器を切断する際に生じるスラッジ等の飛散による放射性物質の飛散を抑制することができると考えられる。しかし、実際問題として、原子炉圧力容器と原子炉ウェル内を水で満たしての作業は解体が進むにつれて、機器を設置する作業者の負担が大きくなるという実情がある。

これに対し、特許文献2に開示されている工法は、原子炉ウェルバルクヘッドプレートと原子炉圧力容器を気密に溶接し、この溶接部の上部のみに水を張り、水中で切断作業を行うというものである。そして、切断作業が終了した後には、一旦、水を排除し、溶接を外すと共に原子炉圧力容器をジャッキ押し上げ、再び原子炉圧力容器をバルクヘッドプレートに溶接し、切断するという作業を繰り返す。

概要

外部への放射性物質の飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能な原子炉圧力容器の解体工法を提供する。課題を解決するための原子炉圧力容器の解体方法は、原子炉ウェル20を閉塞した状態で、原子炉圧力容器10を下端部側から切断して行くことを特徴とする。また、このような特徴を有する解体工法では、原子炉圧力容器10の下端部をジャッキ30で支持する工程と、原子炉圧力容器10の中間部を原子炉ウェル20におけるペデスタルアンカー部22により支持する工程と、原子炉圧力容器10の中間部をジャッキ30で支持する工程と、原子炉圧力容器10の下端部を原子炉ウェル20の床面で支持する工程と、を含むことを特徴とする。

目的

本発明では、外部への放射性物質の飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能な原子炉圧力容器の解体工法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

原子炉ウェル閉塞した状態で、原子炉圧力容器下端部側から切断して行くことを特徴とする原子炉圧力容器の解体工法

請求項2

前記原子炉圧力容器の下端部をジャッキで支持する工程と、前記原子炉圧力容器の中間部を前記原子炉ウェルにおけるペデスタルアンカー部により支持する工程と、前記原子炉圧力容器の中間部をジャッキで支持する工程と、前記原子炉圧力容器の下端部を前記原子炉ウェルの床面で支持する工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

請求項3

前記ペデスタルアンカー部を支持点とした梁を設け、当該梁に対して前記原子炉圧力容器のヘッドを吊下させる工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

請求項4

前記原子炉圧力容器の切断部位細断し、下部ドライウェルに設けられた搬出入口から搬出する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

請求項5

前記ジャッキを配置する床面の高さレベルを前記搬出入口に合わせるための架台を配置したことを特徴とする請求項4に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

請求項6

前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が下端部である場合には、前記支持部よりも上側を切断し、前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が中間部である場合には、前記支持部よりも下側を切断することを特徴とする請求項2または請求項2を含む請求項3乃至5のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

請求項7

前記ジャッキにより前記原子炉圧力容器の中間部を支持して切断する際に、切断後における前記圧力容器の下端部と前記支持部との間隔が、前記ジャッキを最短に短縮させた際の長さよりも長くなるようにすることを特徴とする請求項2または請求項2を含む請求項3乃至6のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器の解体工法。

技術分野

0001

本発明は、原子炉圧力容器解体工法に関する。

背景技術

0002

原子力発電所などの原子炉施設では、耐久年数の経過等による運転使命の終了後には、廃止措置がとられる。廃止措置は、系統除染安全貯蔵解体撤去といった順に成される。解体撤去では、放射性物質を外部に飛散させない事や、解体撤去に従事する作業者被曝を防止するということが最も大きな課題とされている。

0003

このような課題に対し、特許文献1には、原子炉圧力容器、および原子炉ウェル内を水で満たし、水中で原子炉圧力容器を切断し、別の容器に入れて搬出するという工法が開示されている。

0004

確かに、このような工法を採ることによれば、原子炉圧力容器を切断する際に生じるスラッジ等の飛散による放射性物質の飛散を抑制することができると考えられる。しかし、実際問題として、原子炉圧力容器と原子炉ウェル内を水で満たしての作業は解体が進むにつれて、機器を設置する作業者の負担が大きくなるという実情がある。

0005

これに対し、特許文献2に開示されている工法は、原子炉ウェルバルクヘッドプレートと原子炉圧力容器を気密に溶接し、この溶接部の上部のみに水を張り、水中で切断作業を行うというものである。そして、切断作業が終了した後には、一旦、水を排除し、溶接を外すと共に原子炉圧力容器をジャッキ押し上げ、再び原子炉圧力容器をバルクヘッドプレートに溶接し、切断するという作業を繰り返す。

先行技術

0006

特開平8−240693号公報
特許第4432112号公報

発明が解決しようとする課題

0007

特許文献2に開示されているような工法であれば、特許文献1に開示されている工法に比べ、作業を行う際の水深は浅く、作業者への負担は少ないと考えられる。しかし、気密な溶接とジャッキアップを繰り返し、切断工程毎に注水と排水を繰り返すこの工法は、作業効率が悪い。

0008

そこで本発明では、外部への放射性物質の飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能な原子炉圧力容器の解体工法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するための本発明に係る原子炉圧力容器の解体工法は、原子炉ウェルを閉塞した状態で、原子炉圧力容器を下端部側から切断して行くことを特徴とする。

0010

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記原子炉圧力容器の下端部をジャッキで支持する工程と、前記原子炉圧力容器の中間部を前記原子炉ウェルにおけるペデスタルアンカー部により支持する工程と、前記原子炉圧力容器の中間部をジャッキで支持する工程と、前記原子炉圧力容器の下端部を前記原子炉ウェルの床面で支持する工程と、を含むようにすると良い。

0011

このような特徴を有することにより、原子炉圧力容器の重量(荷重)を色々な手段で支持することが可能となる。よって、原子炉圧力容器を解体するにあたり、原子炉ウェルの蓋を開放して全体を吊下するという必要性が無くなり、原子炉ウェルを密閉した状態で解体作業を実施することが可能となる。

0012

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ペデスタルアンカー部を支持点とした梁を設け、当該梁に対して前記原子炉圧力容器のヘッドを吊下させる工程を含むようにすると良い。

0013

原子炉ウェルの中間部に位置するペデスタルアンカー部に梁を設け、この梁を介して原子炉圧力容器のヘッドを吊下することで、ジャッキによる支持が困難な状態であっても、原子炉ウェルを密閉した状態で、解体部位を支持することが可能となる。

0014

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記原子炉圧力容器の切断部位細断し、下部ドライウェルに設けられた搬出入口から搬出する工程を含むようにすると良い。

0015

下部ドライウェルに設けられた搬出入口には、開閉ハッチが設けられている。このため、搬出時のみハッチを開放するようにすることで、下部ドライウェルの外部への放射性物質の飛散を避けることができる。

0016

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ジャッキを配置する床面の高さレベルを前記搬出入口に合わせるための架台を配置することが望ましい。

0017

このような特徴を有することで、切断、細断した原子炉圧力容器の搬出作業や、解体作業を行うために必要とされる機器の搬出入作業が容易となる。

0018

また、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が下端部である場合には、前記支持部よりも上側を切断し、前記ジャッキによる前記原子炉圧力容器の支持が中間部である場合には、前記支持部よりも下側を切断するようにすると良い。

0019

原子炉圧力容器の下端部を支持している場合には、原子炉圧力容器全体の重量は、ペデスタルアンカー部にかかることとなり、中間部を支持している場合には、原子炉圧力容器全体の重量は、ジャッキにかかることとなる。このため、上記のような特徴を有することによれば、切断後における原子炉圧力容器を安定支持することが可能となる。

0020

さらに、上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法では、前記ジャッキにより前記原子炉圧力容器の中間部を支持して切断する際に、切断後における前記圧力容器の下端部と前記支持部との間隔が、前記ジャッキを最短に短縮させた際の長さよりも長くなるようにすることが望ましい。

0021

このような特徴を有することによれば、ジャッキを短縮させた際に原子炉ウェルの床面で原子炉圧力容器の重量を支持することが可能となる。よって、他の部位で原子炉圧力容器を支持することなく、ジャッキによる支持部の位置変更を行うことが可能となる。

発明の効果

0022

上記のような特徴を有する原子炉圧力容器の解体工法によれば、外部への放射性物質の飛散を防止しつつ、気中での切断作業を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0023

実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の下端部を支持した状態を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の下端部の切断、および切断部位の搬出について説明するための図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の切断下端部を支持している状態を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器を降下させた状態を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキの伸長による荷重支持部の移動の様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の中間部を切断した様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキの短縮による高さ調整と切断の様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキをさらに短縮させて切断を行う様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器の上部に受けを新設し、ジャッキを伸長させた後に下端部を切断する様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキを短縮させながら原子炉圧力容器の下端部を切断する様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ジャッキをさらに短縮させて原子炉圧力容器の下端部を切断すると共に、ジャッキアップシステムによりRPVヘッドを吊下した様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、原子炉圧力容器を切断した隙間から、ジャッキを取外し、原子炉ウェルから搬出する様子を説明するための図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、ペデスタルアンカー部を基点としてRPVヘッドを吊下した状態で、側壁下端部を切断する様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、RPVヘッドを吊下した状態でRPVヘッドに残存する側壁部との連結を解除した状態を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法において、RPVヘッドを切断する様子を示す図である。
実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法の手順を示すフローである。

実施例

0024

以下、本発明の原子炉圧力容器の解体工法に係る実施の形態について、図1から図16を参照して詳細に説明する。

0025

本実施形態に係る原子炉圧力容器の解体工法は、制御棒等の内容物の除去、および原子炉圧力容器10に接続されていた配管類撤去し、容器内壁に設けられたクラッド層を除去した後に行われる。このような状態の原子炉圧力容器10は、原子炉ウェル20のペデスタルアンカー部22により支持された状態となっており、原子炉ウェル20の床面との間には、空間が設けられることとなる。なお、原子炉圧力容器10の解体にあたり、原子炉ウェル20の蓋(以下、PCVヘッド24と称す)は、解体作業時には閉塞状態を維持することとする。解体作業時に生じる粉塵等の飛散による放射性物質の拡散を防止するためである。

0026

以下、図16に示すフローと共に、本実施形態に係る圧力原子炉解体方法の具体的形態の1つについて説明する。本実施形態ではまず、原子炉圧力容器10の下部に位置する床面に、下部ドライウェルに設けられた機器搬出入口(以下、単に搬出入口26と称す)の高さに作業床面を合わせるための架台28を設置する。そして、この架台28上に、搬出入口26から搬入したジャッキ30を配置する。ジャッキ30は、原子炉圧力容器10の重量及びジャッキ30自身の重量を支持可能な能力を持つものであれば良く、例えば複数のジャッキ30を配置して、個体に掛かる荷重を分散化するようにしても良い。図1に示す形態では、4台のジャッキ30を2段に配置し、合計8台のジャッキ30を使用する構成としている。搬出入口26から搬入可能な大きさとするためである。

0027

次に、ジャッキを伸長させて、原子炉圧力容器10の下部、すなわち鏡の部分を支持する。ここで、ジャッキ30の上部には、支持状態の安定化を図るために、天板32を配置すると共に、下側に凸状を成す原子炉圧力容器10の下端部の傾きを防止するためのサポート34を設置することとしている。なお、ジャッキ30の伸縮制御は、制御手段を介した遠隔操作とすることで、作業者の被曝を抑制することができる(ステップ10:原子炉圧力容器の下端部支持)。

0028

ジャッキ30により原子炉圧力容器10の下端部を支持した後、下端部と原子炉ウェル20のペデスタルアンカー部22との間に位置する部位で、原子炉圧力容器10を切断する。切断は、プラズマアークアークソー、レーザー機械式カッター等、種々の方法を採ることができ、原子炉圧力容器10の外周に沿って輪切り状に切断が成されるように自動制御するものであると良い。作業者等の被曝を抑制するためである。図2に示す例では、原子炉圧力容器10の内側に切断機器40を設置して切断作業を行うようにしている。

0029

原子炉圧力容器10の下端部を切断した後、ジャッキ30を短縮させ、切断部位10aを降下させる。降下させた切断部位10aは、細かく切断(細断)された後、搬出入口26から搬出される。なお、搬出入口26には、図示しない開閉ハッチが設けられており、機器の搬入や切断部位10aの搬出時のみに当該ハッチを開放する構成とすることで、放射性物質の外部への飛散を防止することが可能となる。(ステップ20:切断、および切断部位の搬出)。

0030

切断部位10aを搬出した後、再びジャッキ30を伸長させて、原子炉圧力容器10における切断部を支持する。ここで、切断部の内側には、支持のための受け42を設置(溶接)し、この受け42を介して、原子炉圧力容器10の重量を支えるようにする。

0031

ジャッキ30による支持が成された後、図3に示すように、原子炉ウェル20のペデスタルアンカー部22に対する原子炉圧力容器10の支持を成すスカート12を切断する。これにより、原子炉圧力容器10の全体を昇降させることが可能となる(ステップ30:原子炉圧力容器の切断下端部支持)。

0032

スカート12を切断した後、ジャッキ30を短縮させることで、原子炉圧力容器10全体を降下させる。原子炉圧力容器10を降下させた後、図4に示すように、ペデスタルアンカー部22に対して原子炉圧力容器10を固定するためのサポート44を設置(溶接)する。(ステップ40:原子炉圧力容器降下)

0033

サポート44を設置した後、図5に示すように、切断部に設けた受け42を上部側に移動させて、ジャッキ30を伸長させる。これにより、原子炉圧力容器10の重量をジャッキ30で受けることとなる(ステップ50:ジャッキの伸長による荷重移動)。

0034

原子炉圧力容器10の荷重をジャッキ30側に移行させた後、サポート44を排除する。サポート44を排除した後、ジャッキ30を短縮させて原子炉圧力容器10全体を降下させる。原子炉圧力容器10の降下は、切断部が原子炉ウェル20の床面(図6に示す形態では、架台28の上面)に達するまで成される。これにより、原子炉ウェル20の床面(架台28の上面)で、原子炉圧力容器10の荷重を支えることが可能となるからである。

0035

原子炉圧力容器10の荷重を床面で支えた状態で、受け42の位置を上部へ移動させて、ジャッキ30を伸長させる。ジャッキ30を伸長させた状態で、原子炉圧力容器10の下部側を切断する。ここで、切断範囲切断幅)は、受け42から切断面までの距離が、ジャッキ30を最短に短縮させた際の長さよりも長い範囲であれば、特に限定するものでは無い。切断範囲をこのようなものとすることで、切断後に再び原子炉圧力容器10の荷重を床面(原子炉ウェル20の床に設けた架台28)に移行させることができるからである。つまり、他の部位により原子炉圧力容器10を支持する事なくジャッキ30による支持部の位置変更(受け42の位置変更)を行うことが可能となるのである。なお、原子炉圧力容器10を切断した後には、切断部位10aを細断し、搬出入口26から搬出する(ステップ60:原子炉圧力容器の中間部切断)。

0036

原子炉圧力容器10の中間部を切断した後、再びジャッキ30を短縮して切断部を床面に接触させる。原子炉圧力容器10の荷重を床面で支えた状態となった後、図7に示すように、ジャッキ30の縮み代余裕がある場合は、図8に示すように、再び原子炉圧力容器を切断し、切断部位10aを細断して搬出入口26から搬出する(ステップ70:ジャッキ短縮による繰り返し切断)。

0037

原子炉圧力容器10の切断と、ジャッキ30の伸長、短縮を繰り返すことで、図8に示すようにジャッキの縮み代が無くなった場合、ジャッキ30の伸び代の範囲内であって、原子炉圧力容器10の上部側に受け42を配置する。新たな受け42を配置した後、図9に示すように、元の受け42を排除してジャッキ30を伸長させ、伸長させた後に原子炉圧力容器10の下端側を所定幅で切断する(ステップ80:受けの新設とジャッキの伸長による荷重移行)。

0038

図9に示すように、受け42の設置個所が原子炉圧力容器10のヘッド(以下、RPVヘッドと称す)近傍となった後は、図10図11に示すように、原子炉圧力容器10の下端側の切断と細断、搬出、及びジャッキ30の短縮を繰り返し行うことで、原子炉圧力容器10を解体降下させて行く(ステップ90:繰り返し切断)

0039

原子炉圧力容器の切断とジャッキの短縮を繰り返した後、ジャッキを短縮した際に、図11に示すように、切断部である原子炉圧力容器10の側壁が、原子炉ウェル20の床面に到達しなくなる場合、原子炉ウェル20のペデスタルアンカー部22に、梁46を掛け渡し、この梁46を支点としたジャッキアップシステム48により、RPVヘッド10bを支持(吊下)する。ここで、梁46とジャッキアップシステム48は、切断作業が停止されている状態の時に、PCVヘッド24をあけ、クレーン等により内部に配置すれば良い(ステップ100:圧力容器のヘッド吊下)。

0040

RPVヘッド10bをジャッキアップシステム48により吊下した後、図12に示すように、ジャッキ30の高さ分にあたる原子炉圧力容器10の側壁部分を切断、細断し、搬出する。側壁部分の切断、細断、および搬出を終えた後、ジャッキ30を原子炉ウェル20の外部に搬出する。ジャッキ30による支持の必要性が無くなったからである(ステップ110:ジャッキ搬出)。

0041

ジャッキ30を搬出した後、RPVヘッド10bの降下を行うと共に、図13図14に示すように、RPVヘッド10bに連結されている原子炉圧力容器10の側壁部分を切断、または連結を解除した後、細断し、搬出する(ステップ120:側壁部の解体完了)。

0042

原子炉圧力容器10の側壁部分の解体が完了した後、RPVヘッド10bをジャッキアップシステム48により支持しながら、原子炉ウェル20の床面(課題28の上面)に載置し、切断、細断、搬出を繰り返し行うことで、RPVヘッド10bを解体し、原子炉圧力容器10全体の解体作業が完了する(ステップ130:RPVヘッドの解体)。

0043

上記のような原子炉圧力容器10の解体作業によれば、原子炉ウェル20を密閉した状態で切断作業が成されるため、外部に放射性物質を飛散させる虞が無い。また、気中での作業となるため、作業者への負担が少なく、注水、排水等の作業も不要なため、作業効率が高い。

0044

10………原子炉圧力容器、10a………切断部位、10b………RPVヘッド、12………スカート、20………原子炉ウェル、22………ペデスタルアンカー部、24………PCVヘッド、26………搬出入口、28………架台、30………ジャッキ、32………天板、34………サポート、40………切断機器、42………受け、44………サポート、46………梁、48………ジャッキアップシステム。

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