(57)【要約】【課題】溶融炉心の融解物を切断する際、融解物の切断部の核分裂反応が活性化するのを抑制し、再臨界事象の発生を防ぐもの。【解決手段】本発明に係る溶融炉心切断装置は、溶融炉心２の融解物３を遠隔操作により切断する切断機構１１Ａと、この切断機構１１Ａにより切断される融解物３の切断部５に熱中性子吸収材料７を供給する材料供給機構１２Ａとを備えたことを特徴とするものである。【選択図】  図６
2015010940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉心の融解物を遠隔操作により切断する切断機構と、
この切断機構により切断される融解物の切断部に熱中性子吸収材料を供給する材料供給機構とを備えたことを特徴とする溶融炉心切断装置。
【請求項２】
前記溶融炉心に設けられた融解物の切断部に、前記熱中性子吸収材料を圧力によって搬送する圧力搬送機構を備えた請求項１に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項３】
前記切断機構は、その振動もしくは遠心力によって前記熱中性子吸収材料を搬送する搬送機構を備え、
前記搬送機構により、前記材料供給機構で供給された前記熱中性子吸収材料を、前記融解物の切断部に搬送させるようにした請求項１に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項４】
前記熱中性子吸収材料は、前記融解物の切断部への密着性・浸透性を有する流動性材料で構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項５】
前記熱中性子吸収材料は、熱中性子吸収断面積が１００バーン以上の元素を溶媒に溶かした材料で構成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項６】
前記熱中性子吸収材料は、熱中性子吸収断面積が１００バーン以上の元素を含む粒子状物質を樹脂または水ガラスに分散させた材料で構成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項７】
前記材料供給機構は、前記融解物の切断部への熱中性子吸収材料の供給量を調整する圧力調整機構を備えた請求項１に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項８】
前記圧力調整機構は、前記切断機構のトルクを計測するトルク計測機構と、このトルク計測機構の計測値から前記熱中性子吸収材料の供給量を演算して算出する演算装置と、この演算装置で演算された演算値から前記熱中性子吸収材料の供給量を調節制御する駆動制御装置とを備えた請求項７に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項９】
前記圧力調整機構は、熱中性子吸収材料の供給量を調整制御する材料供給調整機構を構成しており、
前記材料供給調整機構は、前記切断機構の位置計測から前記切断機構の切断速度を計測する計測手段を備え、
計測された前記切断機構の切断速度に応じて前記熱中性子吸収材料の供給量を調整するように構成した請求項７に記載の溶融炉心切断装置。
【請求項１０】
切断機構を遠隔操作して溶融炉心の融解物を切断し、
前記融解物の切断部に材料供給機構から熱中性子吸収材料を供給することを特徴とする溶融炉心の切断方法。
【請求項１１】
前記溶融炉心の融解物は遠隔操作される前記切断機構により機械的切断、電気的切断あるいは流体的切断を実施し、
前記切断機構による前記融解物を切断中あるいは切断直後に前記材料供給機構から熱中性子吸収材料を前記融解物の切断部に供給する請求項１０に記載の溶融炉心の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融炉心の融解物を切断し、融解物の切断部に熱中性子吸収材料を供給して再臨界事象の発生を防止する溶融炉心切断装置および切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所においてシビアアクシデントにより炉心溶融が生じた場合は、冷温停止後に図１に示すように、原子炉圧力容器、格納容器１から溶融炉心２の融解物３を搬出してキャスク等の長期保管容器内に納め、密閉して保存する必要がある。しかし溶融炉心２の融解物３は圧力容器や格納容器１と溶融・反応して一体化していることが想定される。溶融炉心２の大きさおよび重量的に原子炉内で切断・分割して搬出することになる可能性が高い。このような場合、原子炉の圧力容器や格納容器１内の一部は水４で満たされており、溶融炉心２の切断は水４に浸された状態で行なう確率が高い。
【０００３】
この場合、冷温停止状態においても溶融炉心２では極小規模の核分裂は起こっていると考えられ、核分裂で発生する高速中性子は水４によって減速され、核分裂を起こし易い熱中性子に変換される。溶融炉心２の融解物３を切断するに際して、融解物３の切断面５が水４と接触して核分裂反応が活発化して再臨界になる再臨界事象の発生を防止することが重要である。
【０００４】
原子炉の再臨界防止方法として、図２に示すように溶融炉心２に孔６を明けて、熱中性子吸収材料７を挿入し、設置する方法が考えられている。この熱中性子吸収材料５の設置方法では熱中性子の吸収効果が局所に限定されるため、広範囲に亘り核分裂反応を効果的に抑制することは困難である。
【０００５】
さらに、溶融炉心２は、格納容器１、圧力容器と一体化していることが想定され、溶融炉心２の位置や形状が不明なため、ドリル等での孔６の穿設が不可能な事態も想定される。
【０００６】
また、図３に示すように切断した溶融炉心２の融解物３を取り出した後に熱中性子吸収材料７を融解物３の切断面にコーティングする方法も検討されているが、切断後の対応だけでなく、切断中においても溶融炉心２が再臨界とならないような施策を施す必要が求められる。
【０００７】
シビアアクシデントが生じた炉心溶融は、冷温停止後に圧力容器、格納容器１から搬出されてキャスク等の長期保管容器内に格納されて保管されるが、原子炉内で溶融炉心２を切断・分割して搬出する一連の切断、分割、搬出、格納作業中において、溶融炉心２の核分裂反応が活発化して再臨界になることを防ぐ必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−７５１０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７６９号公報
【特許文献３】特開２００８−８１７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１には、直径０．２〜２ｍｍの球状の鉛粉の表面にホウ化物をコーティングする放射線遮蔽技術が記載されている。この放射性遮蔽技術は、中性子・ガンマ線が存在する放射線施設に放射線遮蔽材料を提供するものである。
【００１０】
また、引用文献２は、金属基材の表面に金属アルミニウム粉末と炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）粉末とを溶射によりコーティングするという熱中性子吸収材料のコーティング方法が提案されているが、炭化ホウ素は溶融温度に達する前に熱で分解してしまい、単体で溶射によりコーティングすることは極めて困難であると思われる。
【００１１】
さらに、特許文献３では、無機コア粒子（放射線の吸収・遮蔽材）の表面を有機ポリマーで被覆した複合微粒子が提案されているが、この複合微粒子は「物理的な付着ではなく、有機ポリマーとコア粒子との間に化学結合が生成していることを意味する」もので、本発明で示している熱中性子吸収断面積の大きい元素を含む粒子状物質を樹脂または水ガラスに分散させた材料とは異なる。
【００１２】
これらの技術は、溶融炉心の切断中に溶融炉心が再臨界とならない施策を確立させたものではなく、溶融炉心の融解物が核分裂反応で活性化する再臨界事象を考慮して、再臨界事象の発生を防止する技術を示すものではない。
【００１３】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、溶融炉心の融解物を切断する際、再臨界事象の発生を確実に防止する溶融炉心切断装置および溶融炉心の切断方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】
【００１４】
本発明に係る溶融炉心切断装置は、上述した課題を解決するために、溶融炉心の融解物を遠隔操作により切断する切断機構と、この切断機構により切断される融解物の切断部に熱中性子吸収材料を供給する材料供給機構とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る溶融炉心の切断方法は、上述した課題を解決するために、切断機構を遠隔操作して溶融炉心の融解物を切断し、前記融解物の切断部に材料供給機構から熱中性子吸収材料を供給することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、溶融炉心の切断の際に、切断部近傍に発生する熱中性子を効果的に吸収することで、溶融炉心の再臨界事象の発生を有効的に防止することができる。
【００１７】
また、本発明に係る溶融炉心切断装置を用いることにより、溶融炉心の切断部から発生する熱中性子を効果的に吸収し、溶融炉心を切断・分割して搬出する際に、切断部の核分裂反応が活発化して再臨界事象が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溶融炉心の融解物の切断・搬出状況を示した模式図。
【図２】溶融炉心の融解物の切断・搬出状況における現状の臨界防止方法を示した模式図。
【図３】溶融炉心の融解物の切断・搬出状況における現状の臨界防止方法を示した模式図。
【図４】本発明に係る溶融炉心切断装置の第１の実施形態を模式的に示した構成図。
【図５】本発明に係る溶融炉心切断装置の第２の実施形態を模式的に示した構成図。
【図６】本発明に係る溶融炉心切断装置の第２の実施形態を模式的に示す使用状態の構成図。
【図７】本発明に係る溶融炉心切断装置の第３の実施形態を模式的に示す使用状態の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
図４は、本発明に係る溶融炉心切断装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【００２１】
溶融炉心切断装置１０には、溶融炉心２の融解物３（図１，図２参照）を切断する切断機構１１と、この切断機構１１に熱中性子吸収材料７を供給する材料供給機構１２が備えられる。
【００２２】
材料供給機構１２は、熱中性子吸収材料７を収容しておく収納容器１３と、収納された熱中性子吸収材料７を供給する供給配管１４とを有し、供給配管１４の途中には、供給量を調整する供給量調整機構としてのバルブ１５が備えられる。
【００２３】
一方、切断機構１１は、溶融炉心２の切断方法を特に規定するものではないが、無端索状あるいは無端帯状の切断用の刃１７を多数有するバンドソーやワイヤソー等の遠隔操作された自走式の機械的切断装置が用いられる。切断機構１１は、原子炉圧力容器や原子炉格納容器１（図１，図２参照）内にシビアアクシデントにより炉心溶融が生じた溶融炉心２を対象とするものであるから、冷温停止後に、遠隔操作で水中にて走行制御可能に設けられる。
【００２４】
溶融炉心２の融解物３は、核燃料の二酸化ウランやＭＯＸ燃料、被覆管材のジルカロイ、炉心構造物のステンレス等が溶融して変形され、不均一な状態で固化した混合物であり、その切断位置によって硬さや形状、大きさ、材料が種々異なることが予想される。
【００２５】
第１の実施形態に示される溶融炉心切断装置１０では、原子炉の冷温停止後に、圧力容器や格納容器１内の溶融炉心２に水を張った状態で切断機構１１が搬入されてセットされる。この切断機構１１は遠隔操作により溶融炉心２上で移動操作される。その際、切断機構１１は、可撓性の無端索状（無端帯状またはチェーン状）に設けられた複数の切断用の刃１７がドライブローラ（シーブあるいはスプロケット）１８とドリブンローラ（シーブあるいはスプロケット）１９に巻き掛けられて回転（あるいは旋回）移動させることで、溶融炉心２の融解物３が切断される。切断機構１１は切断用の刃を持たない無端状の切断糸で形成してもよい。
【００２６】
材料供給機構１２により切断機構１１およびその近傍に供給される熱中性子吸収材料７は、切断機構１１の切断用の刃１７に付着あるいは捕捉されて切断用の刃１７の移動とともに溶融物３の切断部（切断面）５に送られ、融解物３の切断部５に供給される。熱中性子吸収材料７は流動性を有し、液体材料あるいはペースト状の材料である場合には、融解物３の切断部５に塗布される。その際、所要間隔毎に無端状に設けられた切断用の刃１７は、遠隔操作により駆動される切断機構１１の旋回移動により切断操作が行なわれると、切断機構１１は熱中性子吸収材料７を融解物３の切断部５に搬送する搬送機構も兼ねている。なお、材料供給機構１２から供給される熱中性子吸収材料７は、切断機構１１の切断用の刃１７が溶融炉心２の融解物３を切断する直前の位置に供給されるのが好ましい。
【００２７】
材料供給機構１２により切断機構１１およびその近傍に供給された熱中性子吸収材料７は、搬送機構を構成する無端帯状（無端索状、無端チェーン状）の切断用の刃１７の旋回移動により、溶融炉心２の切断部５に確実に供給されてコーティングされる。
【００２８】
第１の実施形態では、熱中性子吸収材料７を材料供給機構１２により切断機構１１およびその近傍に局所的に供給し、供給された熱中性子吸収材料７は搬送機構を兼ねる切断用の刃１７を利用して溶融炉心２の融解物３の切断部５に供給する例を示した。しかし、材料供給機構１２が可撓性を備えて、切断機構１１の移動操作に連動して一体的に移動される構成を採用した場合には、材料供給機構１２により、熱中性子吸収材料７を溶融炉心２の切断部５に局所的に直接供給できるようにしてもよい。
【００２９】
第１の実施形態の溶融炉心切断装置１０では、熱中性子吸収材料７を材料供給機構１２単独で、あるいは材料供給機構１２を切断機構１１の切断用の刃１７と協働させることにより、溶融炉心２の切断部５に切断直後に供給させることができるので、溶融炉心２の切断部（切断面）５に熱中性子吸収材料７を擦り付け、塗布（コーティング）することができる。このため、溶融炉心２の切断部５を熱中性子吸収材料７でコーティングして核分裂反応の活性化を抑制し、再臨界事象の発生を確実に防止することができる。溶融炉心２は放射性物質であるため、溶融炉心切断装置１０は、全て遠隔操作で制御できることが望ましい。
【００３０】
［熱中性子吸収材料］
溶融炉心切断装置１０に用いられる熱中性子吸収材料７として、種々の金属材料や化合物の熱中性子吸収特性や物性を調査した結果、熱中性子吸収材料７として熱中性子吸収断面積が１００バーン以上と大きい元素を含む材料を用いることが、効果的に熱中性子を吸収することができることを本発明者等は見出した。
【００３１】
熱中性子吸収材料７として熱中性子吸収断面積の大きい材料を用いることで少ない材料でも効果的に臨界を防止することができる。熱中性子吸収断面積が小さい材料を用いる場合は、材料を多く必要とすることも分かった。
【００３２】
熱中性子吸収断面積の大きい元素の例を表１に示す。
【表１】
2015010940.tif 000003
【００３３】
熱中性子吸収材料７の中でも、熱中性子吸収断面積、化学的安定性、安全性、入手性およびコスト等の観点から、熱中性子吸収材料７としてガドリニウムおよびホウ素を用いることが好ましい。但し、ガドリニウム及びホウ素は化学的に不安定であるので、一般には酸化ガドリニウム（ガドリア：Ｇｄ２Ｏ３）、ガドリニウム化合物および炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、ホウ素化合物の形態で用いられる。これらは単独で用いることもできるし、熱中性子吸収材料には、熱中性子を吸収するに際し、好ましいエネルギー帯域（エネルギースペクトル範囲）があるとされているので、上述した熱中性子吸収材料を組み合わせて用いることもできる。
【００３４】
ホウ素は、質量数が１０の１０Ｂと質量数１１の１１Ｂの２種類の同位体が存在する。１０Ｂは中性子吸収能力が高いが、１１Ｂは殆ど中性子吸収能力がない。一方、自然界に存在するホウ素は圧倒的に１１Ｂであるので、ホウ素すなわち炭化ホウ素Ｂ４Ｃを熱中性子吸収材料として用いる場合は、１０Ｂを濃縮させ、１０Ｂの濃縮を高めた濃縮ホウ素を原料とする化合物（Ｂ４Ｃ）を用いることで、少ない材料供給量でも効果的に再臨界を防止できることが分かった。なお、濃縮方法は、化学交換蒸留法等、汎用の方法を用いて行なうことができる。
【００３５】
また、熱中性子吸収材料７として、流動性を持った材料が用いられる。熱中性子吸収材料７は、隙間への浸透性や切断部５への密着性が高い流動性を持った材料を用いることで、融解物３の切断部５近傍に発生する熱中性子を効率的に吸収できる。
【００３６】
さらに、熱中性子吸収材料７として、熱中性子吸収断面積の大きい元素を溶媒に溶かした材料を用いてもよい。その際、溶媒材料は特に規定させるものではなく、例えば水でもアルコールのような有機物でも良い。熱中性子吸収材料７として、熱中性子吸収断面積の大きい元素を溶媒に溶かした流動性の高い材料を用いることで、熱中性子吸収材料７の供給時に融解物３の切断部５への浸透性や密着性が高まり、近傍に発生する熱中性子（低速中性子）を効率的に吸収できる。熱中性子吸収材料７として例えば、熱中性子吸収断面積の大きいガドリニウムの水溶液、ホウ砂、ポリホウ酸ナトリウム、ホウ酸、硝酸ガドリニウム等が挙げられ、これを融解物３の切断部５へ供給すると、細かな隙間への浸透が容易になり、かつ切断部５への密着性は向上する。
【００３７】
またさらに、熱中性子吸収材料７として、熱中性子吸収断面積の大きい元素を含む粒子状物質を樹脂または水ガラスに分散させた材料を用いることができる。熱中性子吸収材料７として熱中性子吸収断面積の大きい元素を含む粒子状物質を樹脂または水ガラスに分散させた材料を用いることで、供給時の融解物３の切断部５への密着性が高くなり、近傍に発生する熱中性子を効率的に吸収できる。例えば、酸化ガドリニウムや炭化ホウ素など化学的に安定な熱中性子を吸収する粒子状物質で、切断部５への接着力がないもしくは小さい材料の場合は特に有効である。熱中性子吸収断面積の大きい元素を含む粒子状物質を粘性のある樹脂や水ガラスへ分散されることで切断部５への付着性が向上する。
【００３８】
本実施形態の溶融炉心切断装置１０においては、遠隔操作で一連の作業が実施される。切断機構１１を圧力容器や格納容器１内の溶融炉心２に搬入して設定し、溶融炉心２上で遠隔操作により駆動される。溶融炉心２は切断機構１１の遠隔操作により溶融炉心２を切断する際に、材料供給機構１２のバルブ１５を開いて、熱中性子吸収材料７が切断機構１１およびその近傍に供給される。供給された熱中性子吸収材料７は切断用の刃１７の旋回移動に伴って溶融炉心２の切断部５に送られ、切断直後の溶融炉心２の融解物３の切断部（切断面）５にコーティングされる。切断機構１１による溶融炉心２の融解物３の切断は水中で行なわれる可能性が高い。
【００３９】
このように、溶融炉心切断装置１０による溶融炉心２の再臨界防止方法では、切断機構１１を遠隔操作により駆動して溶融炉心２の融解物３を切断し、溶融炉心２の切断部５に材料供給機構１２から熱中性子吸収材料７を供給してコーティングされ、この熱中性子吸収材料７により溶融炉心２は融解物３の切断部５における核分裂反応の活性化が抑制され、再臨界事象の発生を有効に防止することができる。
【００４０】
その際、熱中性子吸収材料７は、熱中性子吸収断面積が大きい材料、例えばガドリニウム（Ｇｄ）やボロンカーバイド（Ｂ４Ｃ）が用いられる。また、熱中性子吸収材料７として、溶融炉心２の切断部５への浸透性を考慮して流動性のある材料、例えば熱中性子を吸収する化合物の水溶液や熱中性子を吸収する化合物の粒子を溶媒中に分散させたものが用いられる。
【００４１】
炉心溶融切断装置１０では、切断機構１１による溶融炉心２の切断によって炉心融解物３の切断部５における核分裂反応の活性化を抑制し、再臨界化するのを防止するために、図２に示すように、溶融炉心２の融解物３の切断部５あるいは切断孔に熱中性子吸収材料７が供給され、コーティングさせる。
【００４２】
また、溶融炉心２は切断機構１１により搬出可能な大きさに融解物３が切断され、切断された融解物３の取出しでは、炉外に例えばクレーン等で吊り出されて長期保管容器であるキャスク（図示せず）に搬送されて、保管される。
【００４３】
［第１の実施形態の効果］
溶融炉心切断装置１０においては、溶融炉心２を切断する際に、融解物３の切断部５に切断中あるいは切断直後に熱中性子吸収材料７を供給することで、融解物３の切断部５の核分裂反応を抑制し、融解物３の切断部５が水と反応して生ずる熱中性子を効果的に吸収することができ、核分裂反応を抑制して溶融炉心２が再臨界となることを防ぐことができる。
【００４４】
したがって、溶融炉心切断装置１０は、溶融炉心２の融解物３の切断中に溶融炉心２が臨界状態となるのを未然にかつ確実に防止することができる。
【００４５】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る溶融炉心切断装置の第２の実施形態を、図５および図６を参照して説明する。
【００４６】
図５は、溶融炉心切断装置１０Ａの第２の実施形態を示す構成図であり、図６は、第２の実施形態に示された溶融炉心切断装置１０Ａの使用状態を示す概略図である。
【００４７】
図５に示された溶融炉心切断装置１０Ａを説明するに当り、第１の実施形態に示された溶融炉心切断装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複する説明を省略あるいは簡略化する。
【００４８】
第２の実施形態に示された溶融炉心切断装置１０Ａには、溶融炉心２を設置する切断機構１１Ａと熱中性子吸収材料７を供給する材料供給機構１２Ａが備えられていた。切断機構１１Ａは遠隔操作により移動しつつ回転移動させるようになっており、回転ソーなどの機械的切断を行なうディスク状回転刃である切断用の刃１７Ａを備える。切断用の刃１７Ａはディスク状をなし、回転駆動されることで溶融炉心２の融解物３を切断するようになっている。
【００４９】
熱中性子吸収材料７を供給する材料供給機構１２Ａには、熱中性子吸収材料７を入れておく収納容器１３と、供給用の供給配管１４と、供給量を調整するための、供給圧力を調整する圧力調整機構２０とが設けられる。圧力調整機構２０は、供給配管１４の途中に設けられたポンプ２１を有する。
【００５０】
材料供給機構１２Ａの供給配管１４は、切断機構１１Ａの切断用の刃１７Ａの回転中心部近傍に熱中性子吸収材料７を供給可能に構成される。切断機構１１Ａは切断用の刃１７Ａの回転による遠心力で熱中性子吸収材料７が広がるため、切断用の刃１７Ａの中心部に供給される熱中性子吸収材料７は、ディスク状回転刃１７Ａの回転遠心力作用を受けて拡散しながら溶融炉心２の切断部５に飛散される。これにより、切断機構１１Ａは切断中あるいは切断直後に切断用の刃１７Ａで溶融炉心２の融解物３を切断しながら、融解物３の切断部５に熱中性子吸収材料７を供給して擦り付け、コーティングさせることができる。
【００５１】
一方、圧力調整機構２０は、溶融炉心２の切断部５に熱中性子吸収材料７の供給量を調整制御するものであり、材料供給調整機構として機能する。材料供給調整機構２０は、切断機構１１Ａのトルク、具体的には切断用の刃１７Ａのトルク、を計測するトルク計測機構２３と、このトルク計測値から熱中性子吸収材料７の供給量を演算し、算出する演算機構２４と、演算値に基づき、熱中性子吸収材料７の供給量を制御するために、ポンプ２１等を運転を制御する調整制御機構２５とを有する。
【００５２】
また、演算機構２４は、トルク計測機構２３で計測されたトルク計測値あるいは切断機構１１Ａの位置を図示しない位置センサで計測された位置計測から、切断機構１１Ａの切断速度を計測する計測手段としても機能する。
【００５３】
計測された切断機構１１Ａの切断速度に応じて調整制御機構２５は熱中性子吸収材料７の供給量を調整するように構成される。
【００５４】
調整制御機構２５はポンプ２１の運転（回転数）を制御するポンプ運転制御装置として機能する。この意味で圧力調整機構２０は、熱中性子吸収材料７の供給量を制御する材料供給調整機構を構成している。
【００５５】
また、圧力調整機構２０はポンプ２１に限定されず、熱中性子吸収材料７を溶融炉心２の切断部５に圧力や遠心力によって搬送させ、供給されるものであればよい。ポンプ２１に代えて、ピストン−シリンダ装置を用いても、さらにガス圧を利用したＮ２ガスボンベ等を用いたものでもよい。
【００５６】
さらに、溶融炉心２は、核燃料の二酸化ウランやＭＯＸ燃料、被覆材のジルカロイ、炉心構造物のステンレス鋼等が溶融して不均一な状態で固化した混合物であると予想されるので、溶融炉心２の切断位置によって硬さが異なると考えられる。したがって、切断機構１１Ａの切断用の刃１７Ａを駆動し、ある一定のパワーで溶融炉心２を切断しても、切断速度は切断位置によって刻々と変化する。
【００５７】
第２の実施形態の溶融炉心切断装置１０Ａは、トルク計測機構２３を有する圧力調整機構２０を備えることで、切断機構１１Ａのトルクを計測し、このトルク計測値に基づいて、切断される対象物である溶融炉心２の融解物３の硬さの位置による変化を判断することができる。したがって、トルク計測機構２３のトルク計測値から切断位置に適した熱中性子吸収材料７の供給量を調節できるように、調整制御機構（装置）２５にポンプ２１の駆動量（回転量）を制御することで、圧力調整（搬送）機構２０は、溶融炉心２の切断部５への切断位置に応じて適切な量の熱中性子吸収材料７を供給することができる。
【００５８】
溶融炉心制御装置１０Ａは、圧力調整機構２０が、熱中性子吸収材料７の供給量を調節制御する供給調整機構を備えることで、溶融遠心２の切断部５へ切断位置に応じて適切な量の熱中性子吸収材料７を供給することが可能となる。圧力調整機構２０による熱中性子吸収材料７の供給調整はプログラミングによる自動調整でも、スイッチングのＯＮ−ＯＦＦによる手動調整であってもよい。
【００５９】
熱中性子吸収材料７には、第１の実施形態で用いたものと同じあるいは対応する熱中性子吸収材料７が用いられ、熱中性子吸収材料７の供給量は、圧力調整機構２０で制御することにより、溶融炉心２の切断部５に適量が調節されて供給される。切断機構１１Ａによる溶融炉心２の融解物３の切断は、図６に示すように水４中で行なわれる可能性が高い。
【００６０】
第２の実施形態においても、溶融炉心切断装置１０Ａを用いて切断機構１１Ａで溶融炉心２を切断する際、溶融炉心２の融解物３を切断する脇から熱中性子吸収材料７を、圧力調整機構２０の圧力および切断用の刃１７Ａの回転による遠心力により、溶融炉心２の融解物３の切断部５に供給し、コーティングさせることができる。このため、溶融炉心２の融解物３の切断部５は熱中性子吸収材料７でコーティングされてカバーされ、溶融炉心２の切断部５は核分裂反応により活性化を抑制し、再臨界事象が発生するのを防止することができる。
【００６１】
このように、溶融炉心切断装置１０Ａによる溶融炉心２の再臨界防止方法では、切断機構１１Ａを遠隔操作により回転駆動されて溶融炉心２の融解物３を切断し、溶融炉心２の切断部５に、材料供給機構１２Ａから熱中性子吸収材料７を圧力調整機構２０の圧力や切断用の刃１７Ａの遠心力により供給してコーティングされる。この熱中性子吸収材料７により、溶融炉心２の融解物３の切断部５における核分裂反応の活性化を抑制し、再臨界事象の発生を有効に防止することができる。
【００６２】
［第２の実施形態の効果］
溶融炉心切断装置１０Ａにおいては、溶融炉心を切断する際に、圧力調整機構２０はトルク計測機構２３で切断機構１１Ａのトルクを融解物３の切断位置毎に計測し、融解物３の切断位置に適した熱中性子吸収材料７の供給量を演算して供給することができ、供給された熱中性子吸収材料７は、切断用の刃１７Ａの回転による遠心力で融解物３の切断部５に飛散して供給され、コーティングさせることができるので、切断中あるいは切断直後に、溶融炉心２の切断部５における核分裂反応の活性化を抑制し、再臨界事象の発生を有効的に防止することができる。
【００６３】
［第３の実施形態］
次に、図７を参照して溶融炉心切断装置の第３の実施形態を説明する。
【００６４】
図７は、第３の実施形態における溶融炉心切断装置１０Ｂの使用状況を示す概略図である。溶融炉心切断装置１０Ｂは、遠隔操作により駆動される一方、溶融炉心２の融解物３を切断する切断機構１１Ｂと、切断機構１１Ｂの近傍に設けられ、切断機構１１Ｂで切断された溶融炉心２の切断部５に熱中性子吸収材料７を供給する材料供給機構１２Ｂと、切断機構１１Ｂおよび材料供給機構１２Ｂとともにチャンバ容器２８内に高圧の圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給手段３０とを有する。チャンバ容器２８は底部が開放され、開口している。
【００６５】
切断機構１１Ｂには、プラズマジェット切断装置や水中プラズマアーク装置、接触式アーク装置、放電加工装置あるいは研磨剤入りのウォータジェット装置が用いられる。切断機構１１Ｂに用いられる例えば、プライマリジェット切断装置は、プラズマ発生装置としてのプラズマトーチ３３をチェンバ容器２８内に備えており、プラズマトーチ３３のノズルから高速で噴出されるプラズマジェットを（被加工物である）溶融炉心２の融解物３に当てて、融解物３を切断するものである。この場合、切断機構１１Ｂのプラズマトーチ３３は切断用の刃として機能し、その移動操作により溶融炉心２の融解物３に切断部５である切断面を形成している。
【００６６】
切断機構１１Ｂで切断された融解物３の切断部５の近傍、好ましくは、切断直後の切断部５に材料供給機構１２Ｂから熱中性子吸収材料７が供給される。材料供給機構１２Ｂは、切断機構１１Ｂの切断部近傍、好ましくは切断中あるいは切断直後に熱中性子吸収材料７を噴射させるコーティングガン３５に供給ケーブル３６を通して熱中性子吸収材料７が供給される。
【００６７】
このような状態において、熱中性子吸収材料７は、供給ケーブル３６からコーティングガン３５に供給され、このコーティングガン３５から溶融炉心２の切断部５に向けて噴射され、融解物３の切断部５に熱中性子吸収材料７が供給され、切断部５の切断溝内に充填され、コーティングされる。コーティングされた熱中性子吸収材料７により、溶融炉心２の融解物３の切断部（切断面）５の核分裂反応の活性化を抑制することができ、融解物３の切断部５に再臨界事象の発生を防ぐことができる。熱中性子吸収材料７に、第１の実施形態で使用された材料と同じものが用いられる。
【００６８】
また、溶融炉心切断装置１０Ｂに備えられる圧縮ガス供給手段３０は、チャンバ容器２８内のコーティングチャンバ２９とガス導入配管３８を介して図示しない高圧ガス供給用のガスボンベあるいはレギュレータに接続され、切断機構１１Ｂや材料供給機構１２Ｂとともに溶融炉心２の（融解物３の）切断部５をコーティングするコーティング装置を構成している。
【００６９】
コーティング装置は、チャンバ容器２８内のコーティングチャンバ２９に、ガス導入配管３７を介して高圧の圧縮ガスを供給するもので、高圧の圧縮ガスをコーティングチャンバ２９に導入させることで、チャンバ２９内の水４をチャンバ２９外に押し出し、排除している。コーティングチャンバ２９内の水の排除により溶融炉心２の切断の際、溶融炉心２の切断部５の熱中性子吸収材料７が水４と接触するのを防止している。圧縮ガスには、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等の不活性ガス、高圧の大気やＮ２ガスが用いられる。
【００７０】
また、圧縮ガス供給手段３０および切断機構１１Ｂ、材料供給機構１２Ｂを備えた溶融炉心切断装置１０Ｂは、例えば遠隔操作される図示しない多軸のロボットアームに固定され、センサで感知しながら、溶融炉心２とチャンバ容器２８との距離が一定に保たれるように、水平方向、鉛直方向および必要に応じてチルト可能に移動操作される。
【００７１】
本実施形態の溶融炉心切断装置１０Ｂは遠隔操作さる切断機構１１Ｂ、材料供給機構１２Ｂおよび圧縮ガス供給手段３０を備えたコーティング装置を有する。切断機構１１Ｂは、プラズマジェット切断装置あるいは水中プラズマアーク装置、接触式アーク装置、放電加工装置の電気的切断装置、または研磨剤入りのウォータジェット装置の流体切断装置を備えることで、冷温停止後に溶融炉心２の融解物３を切断機構１１Ｂを遠隔操作し切断することができる。切断された溶融炉心２の融解物３の切断部５に、切断直後に材料供給機構１２Ｂから熱中性子吸収材料７を、チャンバ容器２８内の水４を排出した状態で供給し、コーティングさせることができる。
【００７２】
熱中性子吸収材料７として、熱中性子吸収断面積の大きい元素を溶媒に溶かした流動性の高い材料を用いることで、供給時の切断部５への浸透性や密着性が高くなり、近傍に発生する熱中性子を効率的に吸収できる。
【００７３】
したがって、溶融炉心２の切断部５は、切断面を熱中性子吸収材料７でカバーすることができ、溶融炉心２の切断部５の核分裂反応を抑制することができ、融解物３の切断部５は溶融炉心２の切断中にも未臨界事象の発生を有効に防止することができる。
【００７４】
本実施形態では、溶融炉心切断装置１０Ｂを用いて溶融炉心２を切断する際に、遠隔操作による電気的切断あるいは流体的切断により溶融炉心２の切断部（切断面）５の核分裂反応の活発化を抑制して溶融炉心２に再臨界事象が発生するのを防止する。
【００７５】
溶融炉心切断装置１０Ｂによる溶融炉心２の再臨界防止方法では、切断機構１１Ｂを遠隔操作により駆動して溶融炉心２の融解物３を切断し、チャンバ容器２８内の水を排除して溶融炉心２の切断部５に材料供給機構１２Ｂから熱中性子吸収材料７を供給してコーティングされ、この熱中性子吸収材料７により溶融炉心２は融解物３の切断部５における核分裂反応の活性化が抑制され、再臨界事象の発生を有効に防止することができる。
【００７６】
［第３の実施形態の効果］
溶融炉心切断装置１０Ｂにおいては、溶融炉心２を切断する際に、チャンバ容器２８内の水を排除して溶融物３の切断部５に熱中性子吸収材料７を供給することで、融解物３の切断部５の核分裂反応を抑制し、融解物３の切断部５から再臨界事象が発生することを防ぐことができる。
【００７７】
したがって、溶融炉心切断装置１０Ｂは、溶融炉心２の融解物３の切断中に溶融炉心２が臨界状態となるのを未然にかつ確実に防止することができる。
【００７８】
［その他］
本発明では、溶融炉心切断装置について、幾つかの実施形態で説明したが、これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更や省略、置換を行なうことができる。
【００７９】
例えば、上述した実施形態では、熱中性子吸収材料を溶融炉心の切断部に対してコーティングする例を説明したが、燃料解体用機器の保護や、燃料保管用の容器等の金属部材に対してコーティングし、このような金属部材が熱中性子によって汚染されるのを防止することもできる。
【符号の説明】
【００８０】
１…原子炉格納容器、２…溶融炉心、３…融解物、４…水（冷却材）、５…切断部（切断面）、６…孔、７…熱中性子吸収材料、１０，１０Ａ，１０Ｂ…溶融炉心切断装置、１１，１１Ａ，１１Ｂ…切断機構、１２，１２Ａ，１２Ｂ…材料供給機構、１３…収納容器、１４…供給配管、１５…バルブ（供給量調整機構）、１７，１７Ａ…切断用の刃（搬送機構）、１８…ドライブローラ（ドライブスプロケット）、１９…ドリブンローラ（ドリブンスプロケット）、２０…圧力搬送機構（圧力調整機構）、２１…ポンプ、２３…トルク計測機構、２４…演算機構、２５…調整制御機構、２８…チャンバ容器、２９…コーティングチャンバ、３０…圧縮ガス供給手段、３３…プラズマトーチ、３５…コーティングガン、３６…供給ケーブル、３７…ガス導入配管。
【図１】
2015010940.tif 000004
【図２】
2015010940.tif 000005
【図３】
2015010940.tif 000006
【図４】
2015010940.tif 000007
【図５】
2015010940.tif 000008
【図６】
2015010940.tif 000009
【図７】
2015010940.tif 000010