(57)【要約】【課題】  被覆工程で使用する流動床設備で製品を取出した後で、作業員の手を煩わすことなく、迅速に流動床反応管内部を清掃する反応管クリーニング装置を得る。【解決手段】  高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、反応管から分離された上蓋部の反応管内に露出する内壁領域の外周を囲むように上蓋部の下方に密着する器部と、密着された器部に囲まれた上蓋部の内壁領域に当接する回転ブラシ手段と、器部の底面に吸引口が形成された集塵手段とで上蓋部内壁面を清掃する、又は、上蓋部が取り除かれた開口を覆って反応管を密閉する蓋部と、蓋部を貫通して反応管の高さ方向に移動可能な回転軸と、回転軸の先端部に反応管の内側面方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部と、回転軸の先端に吸引口が形成された集塵手段とで上蓋部を除く反応管内側面を清掃する。【選択図】        図１
2006003093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、
前記反応管を構成する上蓋部の内壁面を清掃する上蓋用クリーニング装置において、
前記反応管から分離された上蓋部の反応管内に露出する内壁領域の外周を囲むように該上蓋部の下方に密着する器部と、前記密着された器部に囲まれた上蓋部の内壁領域に当接する回転ブラシ手段と、前記器部の底面に吸引口が形成された集塵手段とを備えたことを特徴とする流動床反応管用クリ−ニング装置。
【請求項２】
前記回転ブラシ手段が、前記上蓋部の下面に直交する方向から伸ばされた回転軸の先端部に水平に形成された一組以上のブラシ枝部と、このブラシ枝部に前記上蓋部の下面方向に伸ばされて形成された多数の鋼製ブラシとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の流動床反応管用クリーニング装置。
【請求項３】
高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、
前記反応管を構成する上蓋部を取り除いた反応管の内側面を清掃する反応管用クリーニング装置において、
前記上蓋部が取り除かれた開口を覆って反応管を密閉する蓋部と、前記蓋部を貫通して反応管の高さ方向に移動可能な回転軸と、前記回転軸の先端部に前記反応管の内側面方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部と、前記回転軸の先端に吸引口が形成された集塵手段とを備えたことを特徴とする流動床反応管用クリーニング装置。
【請求項４】
前記ブラシ部が、前記回転軸の先端部側壁に水平に形成された一組以上のブラシ枝部と、このブラシ枝部の先端面に横方向に伸ばされて形成された多数の鋼製ブラシとを備えたことを特徴とする請求項３に記載の流動床反応管用クリーニング装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の流動床反応管用クリーニング装置と、請求項３又は４に記載の流動床反応管用クリーニング装置とを備えたことを特徴とする流動床反応管用クリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆工程で使用する流動床設備で製品取出し後に使用する反応管クリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を熱容量が大きく高温健全性の良好な黒鉛で構成するとともに、冷却ガスとして高温下でも化学的反応の起こらないヘリウムガスなどの気体を用いることにより、固有の安全性が高く、高い出口温度のヘリウムガスを取り出すことが可能であり、約９００℃の高温熱は、発電はもちろんのこと水素製造や化学プラント等幅広い分野での熱利用を可能にするものである。
【０００３】
高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミックス状に焼結した直径約３５０〜６５０ミクロンの燃料核の周囲に計４層の被覆を施している。第１層は密度約１ｇ／ｃｍ３ の低密度熱分解炭素で、ガス状の核分裂生成物（ＦＰ）のガス溜めとしての機能及び燃料核のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を併せ持つものである。第２層は密度約１．８ｇ／ｃｍ３ の高密度熱分解炭素でガス状ＦＰの保持機能を有する。第３層は密度約３．２ｇ／ｃｍ３ の炭化珪素（以下、ＳｉＣと称す）で固体ＦＰの保持機能を有するとともに、被覆層の主要な強度部材である。第４層は、第２層と同様の密度約１．８ｇ／ｃｍ３ の高密度熱分解炭素でガス状ＦＰの保持機能とともに第３層の保護層としての機能も持っている。
【０００４】
一般的な被覆粒子の直径は約５００〜１０００ミクロンである。被覆粒子は黒鉛マトリックス中に分散させ一定形状の燃料コンパクトの形に成型加工され、さらに黒鉛でできた筒にコンパクトを一定数量入れ、上下に栓をした燃料棒の形にされる。最終的に燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に入れられ、この六角柱型黒鉛ブロックを多数個、ハニカム配列に複数段重ねて炉心を構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
高温ガス炉の燃料は、一般的に以下のような工程を経て製造される。まず、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かし硝酸ウラニル原液とする。この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を加え撹拌することにより滴下原液とする。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニルの液滴が落下中に自身の表面張力により真球状になるように添加される。増粘剤としては、例えばポリビニルアルコール樹脂、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、ポリエチレングリコ−ル、メトローズなどをあげることができる。
【０００６】
上記のように調整された滴下原液は所定の温度に冷却され粘度を調整した後、細径の滴下ノズルを振動させることによりアンモニア水中に滴下される。液滴は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間においてアンモニアガスを掛け表面をゲル化させることにより、着水時の変形が防止される。アンモニア水中で硝酸ウラニルはアンモニアと十分に反応し、重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。重ウラン酸アンモニウム粒子は、大気中でばい焼され三酸化ウラン粒子となり、さらに還元・焼結されることにより高密度のセラミック状二酸化ウランからなる燃料核となる。
【０００７】
この燃料核を流動床に装荷し、被覆ガスを熱分解させることにより被覆を施す。第１層の低密度炭素の場合は約１４００℃でアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を熱分解する。第２，四層の高密度熱分解炭素の場合は約１４００℃でプロピレン（Ｃ３Ｈ６）を熱分解する。第３層のＳｉＣの場合は約１６００℃でメチルトリクロロシラン（ＣＨ３ＳｉＣｌ３）を熱分解する。
【０００８】
一般的な燃料コンパクトは、被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結剤等からなる黒鉛マトリックス材とともに中空円筒形または円筒形にプレス成型またはモールド成型した後、焼成して得られる。
【０００９】
図４に従来の流動床のクリ−ニング装置の構成とクリーニング工程とを示す説明図を示す。従来は、黒鉛反応管４１の開口部周縁に固定された上部蓋４２のフランジ部の複数の締め付けボルト（図示せず）を開放して上部蓋４２を開けた後、蓋用磨き棒４３ａと、管内磨き棒４３ｂで上蓋４２下面側に付着した付着物であるススと黒煙反応管４１内壁に付着した付着物であるススとを落とし、反応管４１上部からバキュームホ−ス４４等を使用し掃除機４５でススを回収し、上部蓋４２を閉め、フランジ部の複数の締め付けボルトを締め付けて密閉するシステムであった。
【特許文献１】特開２０００−２８４０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の方法では、黒煙反応管とススとがほぼ同一色（黒色）で認識し難く、且つ、磨き棒で反応管内の奥まで清掃する必要があり、清掃終了を目視確認することが非常に難しい。また、磨き棒及び掃除機を反応管内に入れる際に反応管上部蓋を開ける必要があり、その際反応管内壁に堆積した黒鉛粉末が粉塵となる。これにより、作業者が粉塵対策のため特殊マスク着用で作業にあたらなければならない。更に、一連の作業は、粉塵マスク着用の上での作業となるため作業自体に時間がかかる。そして、上蓋下面に付着したススを取除くのが容易でない等の課題があった。
【００１１】
本発明は、被覆工程で使用する流動床設備で製品を取出した後で、作業員の手を煩わすことなく、迅速に流動床反応管内部を清掃する反応管クリーニング装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載された発明に係る流動床反応管用クリ−ニング装置は、高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、
前記反応管を構成する上蓋部の内壁面を清掃する上蓋用クリーニング装置において、
前記反応管から分離された上蓋部の反応管内に露出する内壁領域の外周を囲むように該上蓋部の下方に密着する器部と、前記密着された器部に囲まれた上蓋部の内壁領域に当接する回転ブラシ手段と、前記器部の底面に吸引口が形成された集塵手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に記載された発明に係る流動床反応管用クリ−ニング装置は、請求項１に記載の回転ブラシ手段が、前記上蓋部の下面に直交する方向から伸ばされた回転軸の先端部に水平に形成された一組以上のブラシ枝部と、このブラシ枝部に前記上蓋部の下面方向に伸ばされて形成された多数の鋼製ブラシとを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載された発明に係る流動床反応管用クリ−ニング装置は、高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、
前記反応管を構成する上蓋部を取り除いた反応管の内側面を清掃する反応管用クリーニング装置において、
前記上蓋部が取り除かれた開口を覆って反応管を密閉する蓋部と、前記蓋部を貫通して反応管の高さ方向に移動可能な回転軸と、前記回転軸の先端部に前記反応管の内側面方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部と、前記回転軸の先端に吸引口が形成された集塵手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載された発明に係る流動床反応管用クリ−ニング装置は、請求項３又は４に記載のブラシ部が、前記回転軸の先端部側壁に水平に形成された一組以上のブラシ枝部と、このブラシ枝部の先端面に横方向に伸ばされて形成された多数の鋼製ブラシとを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載された発明に係る流動床反応管用クリ−ニング装置は、請求項１又は２に記載の流動床反応管用クリーニング装置と、請求項３又は４に記載の流動床反応管用クリーニング装置とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上説明した通り、被覆工程で使用する流動床設備で製品を取出した後で、作業員の手を煩わすことなく、迅速に流動床反応管内部を清掃する反応管クリーニング装置を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明においては、高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、前記反応管を構成する上蓋部の内壁面を清掃する上蓋用クリーニング装置において、前記反応管から分離された上蓋部の反応管内に露出する内壁領域の外周を囲むように該上蓋部の下方に密着する器部と、前記密着された器部に囲まれた上蓋部の内壁領域に当接する回転ブラシ手段と、前記器部の底面に吸引口が形成された集塵手段とを備える。これにより、作業員の手を煩わすことなく、迅速に流動床反応管内部の一部である上蓋部の内壁領域を清掃することができる。
【００１９】
本発明の器部としては、反応管から分離された上蓋部の反応管内に露出する内壁領域の外周を囲み、上蓋部の下方に密着するものであればよい。その器部の内部には、密着された器部に囲まれた上蓋部の内壁領域に当接する回転ブラシ手段があればよく、また、器部の底面には、吸引口が形成された集塵手段があればよい。
【００２０】
本発明の回転ブラシ手段としては、好ましい態様としては、上蓋部の下面に直交する方向から伸ばされた回転軸の先端部に水平に形成された一組以上のブラシ枝部と、このブラシ枝部に前記上蓋部の下面方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部材とを備える。ブラシ部材の素材としては、ナイロンを始めとした樹脂製、鉄を始めとした金属製が採用されるが、安価で耐久性のある鋼製のブラシ部材が好適である。
【００２１】
また、本発明の集塵手段としては、回転ブラシ手段によって掻き出されたスス等の塵を吸引し、外気に出さないように塵をフィルター等に集めるものであればよい。
【００２２】
別の発明においては、高温ガス炉用核燃料製造工程における燃料核の被覆処理用流動床反応管内に付着した付着物を清掃するクリーニング装置であって、前記反応管を構成する上蓋部を取り除いた反応管の内側面を清掃する反応管用クリーニング装置において、前記上蓋部が取り除かれた開口を覆って反応管を密閉する蓋部と、前記蓋部を貫通して反応管の高さ方向に移動可能な回転軸と、前記回転軸の先端部に前記反応管の内側面方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部と、前記回転軸の先端に吸引口が形成された集塵手段とを備える。これにより、作業員の手を煩わすことなく、迅速に流動床反応管内部を清掃することができる。
【００２３】
本発明の蓋部としては、流動床反応管を構成する上蓋部が取り除かれた開口を覆ってこの反応管を密閉するものであれば良く、より好ましくは、上蓋部を封止する封止機構を利用して蓋部を反応管の開口を覆ってしっかりと密閉させるものであればよい。従って、好ましくは、上蓋部と同様の封止機構を備える。
【００２４】
本発明の回転軸としては、流動床反応管を構成する上蓋部が取り除かれた開口を覆う蓋部を外から貫通して反応管内部に配され、しかも、反応管の高さ方向に移動可能な軸長さと軸移動手段を備える。
【００２５】
本発明のブラシ部としては、回転軸の先端部に反応管の内側面方向に多数本伸ばされて形成されたものであり、素材は上蓋部の下面を清掃するブラシと同様に鋼製が耐久性等の観点から好ましい。好ましい態様としては、回転軸の先端部側壁に水平に形成された一組以上のブラシ枝部と、このブラシ枝部の先端面に横方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部材とを備える。ブラシ部材の素材としては、ナイロンを始めとした樹脂製、鉄を始めとした金属製が採用されるが、安価で耐久性のある鋼製のブラシ部材が好適である。
【００２６】
本発明の集塵手段としては、回転軸の先端に吸引口が形成されたものであれば良く、好ましくは、上蓋部と同様に、ブラシ部によって掻き出されたスス等の塵を回転軸の先端に形成された吸引口で吸引し、外気に出さないように塵をフィルター等に集めるものであればよい。
【実施例】
【００２７】
図１は本発明の一実施例のクリーニング装置の構成とクリーニング工程とを示す説明図である。図２は流動床反応管の上蓋部用のクリーニング装置の構成を示す説明図である。図３は流動床反応管本体部用のクリーニング装置の構成を示す説明図である。
【００２８】
図１のａ図及びｂ図に示す通り、本実施例では、流動床反応管１１から製品が取出された後、上蓋部１２は横方向に移動されて、上蓋用クリーニング装置２０に装着される。図２に示す通り、上蓋用クリーニング装置２０は、上蓋部の反応管内に露出する内壁領域の外周を囲むように該上蓋部の下方に密着する器部２１と、器部２１の下面に吸引口２２が形成された集塵手段としての掃除機２３と、密着された器部に囲まれた上蓋部の内壁領域に当接する回転ブラシ手段としての回転軸２４の先端部に水平に形成された一組以上のブラシ枝部２５と、このブラシ枝部２５の上蓋部１２の下面に伸ばされて形成された多数のブラシ部２６とを備える。
【００２９】
即ち、上蓋部１２が横方向に移動されて、器部２１に密着された後、上蓋の下面に付着した付着物であるススが、回動軸２４の回転にともなって回転するブラシ部材２６によって取り除かれ、器部２１内部に漂うススは吸引口２２から掃除機２３に捕獲される。
【００３０】
尚、ブラシ部材２６としては、ワイヤーブラシ，ナイロンブラシ等である。これらは、ブラシ枝部２５に付いている。
【００３１】
一方、上蓋部１２を取り除いた反応管本体１３の内側面を清掃する反応管本体用クリーニング装置３０は、上蓋部１２が取り除かれた開口１４を覆って反応管本体１３を密閉する蓋部３１と、前記蓋部３１を貫通して外部から反応管本体１３の高さ方向に移動可能な回転軸３２と、前記回転軸３２の先端部に前記反応管本体１３の内側面方向に伸ばされて形成された多数のブラシ部３３と、前記回転軸３２の先端に吸引口３４が形成された集塵手段としての掃除機３５とを備える。
【００３２】
図１及び図３に示す通り、反応管本体用クリーニング装置３０は、反応管本体１３の内壁に付着したススをブラシ部３３のついた回転軸３２が下降・上昇することでススを除去する。落下したススは、回転軸３２の先端に形成された吸引口３４より吸引され掃除機３５本体に移送される。
【００３３】
上蓋用クリーニング装置２０及び反応管本体用クリーニング装置３０によるクリーニングが終了後、図１のｃ図に示す通り、反応管本体用クリーニング装置３０の回転軸３２及び蓋部３１は反応管本体１３から回収され、上蓋部１２が横方向に移動されて、反応管本体１３の開口１４に横移動し、開口１４を封止してクリーニング作業を終了する。
【００３４】
具体的な実施例として、実際の流動床反応管に取付けてクリーニング作業を行った。流動床装置には、反応管内径２０ｃｍを用いた。流動床装置の上蓋部付近に図２のような構造を有する上蓋専用のクリーニング装置２０と図３のような構造を有する反応管本体用クリーニング装置３０を取付けた。
【００３５】
平均直径０．６mmの燃料核粒子３．８ｋｇの原料を投入し、平均直径０．９２mmの被覆燃料粒子約５．５ｋｇの製品を得た後、反応管の内壁に付着したススを除去した。
【００３６】
上蓋部１２のストッパー機構としてのフランジ部に配した複数の締め付けボルト１５ａをゆるめてボルト保持具１５ｂから外した。ボタン操作により上蓋部１２は上蓋専用のクリーニング装置２０に移動し、上蓋部１２の下部が自動的にその装置２０と密着され、ボルト保持具１５ｂに締め付けボルト１５ｃを装着して締め付けた。密着後、クリーニング装置の回転棒が水平に回転し、回転棒の上部についた鋼製ブラシが回転し、付着したススを除去した。１０分後、回転を終了した。
【００３７】
上蓋取り付け部に反応管本体用クリーニング装置３０をボタン操作により移動セットした。密着のために上蓋部１２と同様のボルト保持具１５ｄを備えた蓋部３１に締め付けボルト１５ａを装着して固定した。ボタン操作により回転棒３２を回転・下降させた。回転棒にはリミットスイッチ（ＬＳＷ）が付いており、ＬＳＷ（Ｌ０Ｗ）で最下段（黒煙ノズル付近）に到達すると回転・上昇した。ＬＳＷ（ＨＩＧＨ）で最上段に到達すると回転は自動停止した。要した時間は、約１０分であった。
【００３８】
締め付けボルト１５ａをゆるめてボルト保持具１５ｄから外し、ボタン操作により反応管本体用クリ−ニング装置３０を移動させた。最後に、上蓋部１２をボタン操作で上蓋取り付け部に移動し、ストッパー（締め付けボルト１５ａとボルト保持具１５ｂ）で固定した。反応管内壁に有害な傷をつけずにススをほぼ完全に取り除くことができた。除去されたススは、かさ体積で約０．５リットルであった。
【００３９】
以上のように、本発明のクリーニング装置を用いることにより以下の課題を解決することができた。即ち、
(1) 黒煙反応管とススがほぼ同一色（黒色）でかつ磨き棒で反応管内の奥まで清掃する必要があり、奥行きは、数メートルあるので清掃終了を目視確認することが非常に難しいと言う課題に対しては、反応管クリーニング装置により、反応管上部にセット後は、自動で作業されるので清掃終了の目視確認をする必要がない。
【００４０】
(2) ブラシ手段及び掃除機を反応管内に入れる際に反応管上部蓋を開ける必要があるが、その際反応管内壁に堆積した黒鉛粉末が粉塵となり、作業者が粉塵対策のため特殊マスク着用で作業にあたらなければならないと言う課題に対しては、上蓋開後は、上蓋・反応管はともに速やかにクリ−ニング装置に密着されるので特殊マスク着用で作業にあたる必要はない。
【００４１】
(3) 一連の作業は、粉塵マスク着用の上での作業となるため作業自体に時間がかかると言う課題に対しては、作業は、ほぼ自動で行われ、時間は短い（約１０分）。
【００４２】
(4) 上蓋下面に付着したススを取除く作業が容易でないと言う課題に対しては、器部２１と密着させて、ブラシ部によりススを取り除き、取り除かれたススは、器部２１の内部に漂い、吸引口２２から掃除機２３に捕獲されるので、作業者に何ら負担をかけず、作業は安全で容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例のクリーニング装置の構成とクリーニング工程とを示す説明図である。
【図２】流動床反応管の上蓋部用のクリーニング装置の構成を示す説明図である。
【図３】流動床反応管本体部用のクリーニング装置の構成を示す説明図である。
【図４】従来のクリーニング装置の構成とクリーニング工程とを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  …流動床反応管、
１２  …上蓋部、
１３  …反応管本体、
１５ａ…締め付けボルト、
１５ｂ…ボルト保持具、
１５ｃ…締め付けボルト、
１５ｄ…ボルト保持具、
２０  …上蓋用クリーニング装置、
２１  …器部、
２２  …吸引口、
２３  …掃除機、
２４  …回転軸、
２５  …ブラシ枝部、
２６  …ブラシ部、
３０  …反応管本体用クリーニング装置、
３１  …蓋部、
３２  …回転軸、
３３  …ブラシ部、
３４  …吸引口、
３５  …掃除機、
【図１】
2006003093.tif 000003
【図２】
2006003093.tif 000004
【図３】
2006003093.tif 000005
【図４】
2006003093.tif 000006