(57)【要約】【課題】放射線遮蔽壁を貫通する配管を所望の位置で確実に閉塞することができる閉塞部材を提供する。【解決手段】閉塞部材１０は、例えば、原子炉本体２０を外部から隔離するための放射線遮蔽壁２４を貫通する配管１２ａ〜１２ｄを閉塞するために用いられるものであって、膨張用の流体が注入されることで膨張して配管１２ａを閉塞するための部材である。この閉塞部材１０は、内部空間が複数のバルーン４０ａ、４０ｂとして仕切られると共に、各バルーン４０ａ、４０ｂにそれぞれ流体の注入口４１ａ、４１ｂを設けており、各バルーン４０ａ、４０ｂをそれぞれ独立して膨張させることが可能となっている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線遮蔽壁を貫通する配管内に設置され、流体が注入されることで膨張して前記配管を閉塞するための閉塞部材であって、
内部空間が複数の袋体として仕切られると共に、各袋体にそれぞれ前記流体の注入口を設けたことを特徴とする閉塞部材。
【請求項２】
請求項１記載の閉塞部材において、
当該閉塞部材は、前記配管内に設置された状態で前記袋体が上下方向に積層されるように少なくとも２個設けられることを特徴とする閉塞部材。
【請求項３】
請求項１又は２記載の閉塞部材において、
各袋体をまとめて包含する包含用袋体を設けたことを特徴とする閉塞部材。
【請求項４】
請求項３記載の閉塞部材において、
前記袋体よりも前記包含用袋体が高強度であることを特徴とする閉塞部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能レベルの高い原子炉本体等を遮蔽する放射線遮蔽壁を貫通するように設置された配管を閉塞するための閉塞部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所では、圧力容器や格納容器からなる原子炉本体が設置されたエリア等、放射能レベルの高いエリアを外部から遮蔽するため、このエリアを放射線遮蔽壁で仕切った構成が採用されている。そのため、該エリアの内外空間に設置された機器同士を連通するガスダクト等の配管は、遮蔽壁を貫通して設けられている。
【０００３】
このような原子力発電所を廃炉にする場合や定期検査を行う場合には、気密性を確保して放射能漏れを防止するため、上記のような配管を所望の位置で気密に閉塞する必要があり、一般的には、配管各部にある既設バルブを閉止すれば配管内の閉塞が可能な仕組みが設けられている。
【０００４】
ところが、現状では、古い原子力発電所の場合や、既設バルブで対応できない予期せぬ箇所で配管内の気密確保が要求された場合の対応方法は提供されていない。配管内からアクセスして直接的に配管内を閉塞する方法も考えられるが、作業者の受ける被曝量の問題がある。また、遠隔解体装置を用いて配管の閉塞作業を行うことも考えられるが、現段階ではこのような機能を有した最適な装置が開発されていない。
【０００５】
そこで、本出願人は、特許文献１において、放射線源に連通する配管を切断するための配管切断方法として、配管内に伸縮性を有する袋体を挿入し、この袋体に流体を流入させて膨張させることによって配管内を閉塞する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−３２２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１では、袋体の膨張用の流体として水等を用いる構成を開示しているが、水等の液体を注入した場合には、袋体が重力の影響によって変形し、配管内を確実に密閉することが難しい可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、放射線遮蔽壁を貫通する配管を所望の位置で確実に閉塞することができる閉塞部材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】
本発明に係る閉塞部材は、放射線遮蔽壁を貫通する配管内に設置され、流体が注入されることで膨張して前記配管を閉塞するための閉塞部材であって、内部空間が複数の袋体として仕切られると共に、各袋体にそれぞれ前記流体の注入口を設けたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、膨張性の閉塞部材の内部空間を複数に仕切って構成し、各袋体にそれぞれ流体の注入口を設けたことにより、各袋体をそれぞれ独立して膨張させることができる。このため、注入時の重力の影響によって閉塞部材が歪んだ状態で膨張し、配管内を完全に閉塞することができなくなるような不具合の発生を可及的に抑制することができる。しかも、内部空間が複数に仕切られているため、経年的な自重による潰れも少なくし、長期に渡って安定した気密状態を保つことができる。
【００１１】
当該閉塞部材は、前記配管内に設置された状態で前記袋体が上下方向に積層されるように少なくとも２個設けられると、自重による潰れや歪みに対する耐久性を一層向上させることができる。
【００１２】
各袋体をまとめて包含する包含用袋体を設けると、包含用袋体が外皮となって各袋体の破損を阻止することができ、配管の長期の閉止に特に有効となる。また、包含用袋体で剛性を負担することができるため、どのような形状の袋体であっても要求形状を満足することが可能となり、汎用性が向上する。そこで、包含用袋体は、袋体よりも高強度に構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、膨張性の閉塞部材の内部空間を複数に仕切って構成し、各袋体にそれぞれ流体の注入口を設けたことにより、各袋体をそれぞれ独立して膨張させることができる。このため、注入時の重力の影響によって閉塞部材が歪んだ状態で膨張し、配管内を完全に閉塞することができなくなるような不具合の発生を可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る閉塞部材による閉塞対象となる配管を備えた原子炉設備の構成例を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る閉塞部材を用いた遮蔽壁貫通配管の閉塞方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、配管の一部に作業設備を設置し、開口部を形成した状態を示す説明図である。
【図４】図４は、図３に示す状態から、開口部を通して配管内へと閉塞部材を挿入した状態を示す説明図である。
【図５】図５は、図４に示す状態から、下側のバルーンに流体を流入させて膨張させた状態を示す説明図である。
【図６】図６は、図５に示す状態から、上側のバルーンに流体を流入させることにより、閉塞部材を完全に膨張させた状態を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る閉塞部材を膨張させた状態での斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す閉塞部材を示す図であり、図８（Ａ）は、側面図であり、図８（Ｂ）は、正面図である。
【図９】図９は、図７に示す閉塞部材を収縮させて丸めた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る閉塞部材について、この部材を用いた遮蔽壁貫通配管の閉塞方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る閉塞部材１０（図７参照）による閉塞対象となる配管１２ａ（１２ｂ〜１２ｄ）を備えた原子炉設備１４の構成例を示す説明図である。
【００１７】
図１に示すように、原子炉設備１４は、原子炉圧力容器１６と、原子炉圧力容器１６を囲繞する原子炉格納容器１８とを有する原子炉本体２０を備え、この原子炉本体２０をコンクリート製等で構成される原子炉建屋２２内に設けて構成されている。原子炉本体２０の周囲は、原子炉建屋２２の一部を構成する放射線遮蔽壁（遮蔽壁）２４によって覆われており、この放射線遮蔽壁２４により、その内側（原子炉本体２０側）で放射能レベルの高い放射能汚染領域と、その外側で放射能汚染のない又は少ないクリーン領域とが仕切られている。
【００１８】
放射線遮蔽壁２４には、複数（図１では４本）の配管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが貫通している。各配管１２ａ〜１２ｄは、例えば、放射線汚染領域内にある原子炉本体２０と、クリーン領域にある機器２５、２６（例えば、熱交換器）とを連通するためのガスダクトである。
【００１９】
本実施形態に係る閉塞部材（密閉部材、気密部材）１０は、例えば、このように放射線汚染領域をクリーン領域から隔離する放射線遮蔽壁２４を貫通している配管１２ａを、所望の位置で気密に閉塞するために有効に用いられる。以下では、閉塞部材１０を用いて配管１２ａを放射線遮蔽壁２４の壁面近辺（図１中で破線丸印で囲む部分）で閉塞する方法（遮蔽壁貫通配管の閉塞方法）を例示しつつ、当該閉塞部材１０の具体的な構成について説明する。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係る閉塞部材１０を用いた遮蔽壁貫通配管の閉塞方法の手順の一例を示すフローチャートである。また、図３〜図６は、図２に示す遮蔽壁貫通配管の閉塞方法による配管１２ａの閉塞手順の一例を示す動作説明図である。
【００２１】
図２中のステップＳ１において、先ず、配管１２ａの一部、ここでは放射線遮蔽壁２４の外側（原子炉本体２０側とは反対側）の壁面付近に開口部２８を貫通形成する（図３参照）。例えば、配管１２ａが板厚２２ｍｍで直径１８００ｍｍの炭素鋼の場合に、開口部２８は一辺が５００ｍｍ程度の正方形として配管１２ａの一面を切断するとよい。
【００２２】
このような開口部２８の形成に先立ち、開口部２８を形成する部位周辺の作業エリアとなる場所に作業設備、例えば、作業床３０、遮蔽板３２、バリア３４及び換気設備３６を設置しておく。作業床３０は配管１２ａの上面上に敷設され、遮蔽板３２は放射線遮蔽壁２４の外側面に密着するように設けられる。バリア３４は、配管１２ａ内のガスが開口部２８から外部に漏れ出すことを防止するために、開口部２８外側の空間を囲む遮蔽部材であり、その内部のガスが換気設備３６によって換気される。
【００２３】
続いて、図４に示すように、収縮させて丸めた（又は折り畳んだ）状態の閉塞部材１０を開口部２８から配管１２ａ内へと挿入した後（ステップＳ２）、図示しないコンプレッサ等を用いて閉塞部材１０内に空気を圧送し、閉塞部材１０をある程度膨らませて所望の閉塞位置に設置する（ステップＳ３）。
【００２４】
ここで、図７〜図９を参照して、本実施形態に係る閉塞部材１０の構成例について説明する。
【００２５】
図７、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、閉塞部材１０は、完全に膨らんだ状態で配管１２ａの内部空間形状に合致する形状（例えば、直径１８００ｍｍ、軸方向長さ２０００ｍｍの円柱形状）に製作された柔軟な袋状部材である。閉塞部材１０は、膨張（拡張）用の流体の注入口４１ａ、４１ｂがそれぞれ設けられ、内部空間が互いに独立した一対のバルーン（袋体）４０ａ、４０ｂを上下方向に積層配置し、その外周を補強用袋体（包含用袋体）４４によって包含した構成となっている。補強用袋体４４は、その材質や形状等を適宜選択することにより、バルーン４０ａ、４０ｂよりも高強度、例えば、耐圧性能や形状保持性能が高い構造とすることが好ましい。
【００２６】
より具体的には、閉塞部材１０は、完全に膨らんだ状態で円柱形状となるものであり、断面半円形の２本のチューブ状の袋体であるバルーン（バルーンチューブ）４０ａ、４０ｂを上下に貼り合わせ又は一体的に成形することで、内部空間を複数の袋体（バルーン４０ａ、４０ｂ）として仕切り、その外周面を補強用袋体４４で一周するように包含している。つまり、本実施形態の場合、バルーン４０ａ、４０ｂの軸方向で両端側にある端面は、補強用袋体４４で包含されず、バルーン４０ａ、４０ｂの外周面のみが筒状の補強用袋体４４で囲繞されており、バルーン４０ａ、４０ｂと補強用袋体４４とは縁切れしている。なお、バルーン４０ａ、４０ｂの全面を補強用袋体４４で包含しても勿論よい。
【００２７】
下側のバルーン４０ａの注入口４１ａは、例えば、該バルーン４０ａの一方の端面に一対設けられ、上側のバルーン４０ｂの注入口４１ｂは、例えば、該バルーン４０ｂの外周面頂部に一対設けられる。これら注入口４１ａ、４１ｂには、それぞれ注入ホース４２ａ、４２ｂが連結される（図４〜図６参照）。
【００２８】
図９に示すように、閉塞部材１０は、内部に膨張（拡張）用の流体（例えば、モルタル）を注入していない状態では、収縮させてコンパクトに丸めた状態とすることができる。従って、上記ステップＳ２では、丸めた状態の閉塞部材１０を小さな開口部２８から配管１２ａ内へと容易に挿入することができる。なお、上記ステップＳ３は、コンパクトに畳まれた状態の閉塞部材１０内に、流体注入用の注入ホース４２ａ、４２ｂを用いて空気を圧送することにより、閉塞部材１０を配管１２ａ内である程度広げて所定位置に設置し、次工程の流体（モルタル）注入を円滑に実施することができる状態とするための工程である。換言すれば、閉塞部材１０が幾重にも折り畳まれた状態等で膨張用の流体を注入しても、閉塞部材１０を円滑に膨張させることが難しいことがあり、このため、本実施形態では閉塞部材１０内に空気を送り込むことにより、閉塞部材１０が丸まった状態を解消して平坦に延びた状態とし、次の流体流入に備えている。
【００２９】
閉塞部材１０の材質は、特に限定されないが、バルーン４０ａ、４０ｂとしては、ウレタン、例えば、分子内にウレタン結合（−ＮＨＣＯＯ−）を持つ高分子化合物である熱可塑性ポリウレタン（例えば、ポリエーテル系。軟化温度１５０℃、引火点２４０℃、比重約１．１）を用いるとよく、その組成は、例えば、（−Ｏ−Ｒ’−ＯＣＯ−ＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＯ−）ｎ、となる。ここで、Ｒ’は、ポリエーテル（エーテル結合−Ｏ−）である。一方、補強用袋体４４としては、超高分子量ポリエチレン（超高強力ポリエチレン繊維）、例えば、（ＣＨ２−ＣＨ２）ｎ、の化学式で表され、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）からできた材料（例えば、ダイニーマ（登録商標）。軟化温度１３０℃、引火点４００℃、比重約０．９７）を用いるとよい。
【００３０】
なお、閉塞部材１０の形状は、閉塞する配管１２ａの内部空間形状に合わせて適宜設計すればよいことは勿論であり、要は、収縮して開口部２８から配管１２ａ内へと容易に挿入でき、しかも配管１２ａ内で確実に膨張して該配管１２ａの内面に密着し、該配管１２ａ内でのガスの流通を遮断し得るように気密に閉塞できる形状であればよい。
【００３１】
図２に戻り、ステップＳ４では、配管１２ａ内の所定位置に配置された閉塞部材１０内へと、図示しないモルタルポンプと注入ホース４２ａ、４２ｂを用いて、膨張用の流体であるモルタルを注入する（図５及び図６参照）。これにより、閉塞部材１０が完全に膨張し、配管１２ａの内面全周に密着することで該配管１２ａ内が気密な状態で閉塞される（図６参照）。
【００３２】
本実施形態では、上記のように、２個のバルーン４０ａ、４０ｂを用いた上下２段構造の閉塞部材１０を用いているため、先ず、一方の注入用ホース４２ａを注入口４１ａに連通させて下側のバルーンチューブ４０ａ内にモルタルを注入し（図５参照）、続いて、他方の注入用ホース４２ｂを注入口４１ｂに連通させて上側のバルーンチューブ４０ｂ内にモルタルを注入する（図６参照）。このように閉塞部材１０を上下２層に構成し、下側のバルーン４０ａから順にモルタルを注入すると、注入時の重力の影響によって閉塞部材１０が歪んだ状態で膨張し、配管１２ａ内を完全に閉塞することができなくなるような不具合の発生を可及的に抑制することができ、また経年的な自重による潰れも少なくなる。勿論、閉塞部材１０の内部空間は３層以上に仕切ってもよく、この場合には、３個以上のバルーンを上下方向に多層に設けるとよい。
【００３３】
閉塞部材１０内に注入されたモルタルが凝結することで配管１２ａ内が内部が固型状となった閉塞部材１０によって完全に閉塞されるため、続くステップＳ５では、注入ホース４２ａ、４２ｂを撤去し、開口部２８を完全閉止する。開口部２８の閉止は、配管１２ａと同質材料の板材等を溶接等によって接合すればよい。これにより、配管１２ａ内には、内部でモルタルが凝結して固型状となった閉塞部材１０が配管通路を気密に閉塞した状態で設置される。
【００３４】
そこで、ステップＳ６では、閉塞部材１０の挿入・膨張のために用いた作業設備、例えば、作業床３０、遮蔽板３２、バリア３４及び換気設備３６等を撤去し、その後、ステップＳ７では、原子炉本体２０側から配管１２ａを介して放射能漏れが生じることを阻止した状態で、原子炉設備１４を廃炉にする作業や所定機器の定期検査等の別作業を実施することができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る閉塞部材１０は、放射線遮蔽壁２４を貫通する配管１２ａ（１２ｂ〜１２ｄ）内に設置され、流体が注入されることで膨張して配管１２ａを閉塞するための部材であって、内部空間が複数のバルーン４０ａ、４０ｂとして仕切られると共に、各バルーン４０ａ、４０ｂにそれぞれ前記流体の注入口４１ａ、４１ｂを設けて構成している。
【００３６】
このように、閉塞部材１０では、膨張性の閉塞部材１０の内部を複数層に仕切って構成したことにより、注入時の重力の影響によって閉塞部材１０が歪んだ状態で膨張し、配管１２ａ内を完全に閉塞することができなくなるような不具合の発生を可及的に抑制することができる。しかも、内部が複数層に仕切られているため、経年的な自重による潰れも少なくし、長期に渡って安定した気密状態を保つことができる。このため、配管１２ａの閉塞したい部位の近傍に開口部２８を形成し、そこから閉塞部材１０を挿入して膨張させるだけで配管１２ａ内を閉塞し気密することができることから、古い原子力発電所や既設バルブで対応できない予期せぬ箇所であっても、放射線遮蔽壁２４を貫通する配管１２ａを所望の箇所で容易に閉塞することができ、例えば、原子炉設備１４を廃炉にする解体作業や定期検査等の別作業時に、配管１２ａから放射線漏れを生じることを防止して、作業を円滑に実施することが可能となる。
【００３７】
この場合、閉塞部材１０は、配管１２ａ内に設置された状態でバルーン４０ａ、４０ｂが上下方向に積層されるように少なくとも２個設けられると、自重による潰れや歪みに対する耐久性を一層向上させることができる。
【００３８】
閉塞部材１０では、積層配置されたバルーン４０ａ、４０ｂをまとめて包含する補強用袋体４４を設けることも有効である。そうすると、補強用袋体４４が外皮となってバルーン４０ａ、４０ｂの破損を阻止することができ、配管１２ａの長期の閉止に特に有効となる。また、補強用袋体４４で剛性を負担することができるため、どのような形状のバルーン４０ａ、４０ｂであっても要求形状を満足することが可能となり、汎用性が向上する。このため、補強用袋体４４は、バルーン４０ａ、４０ｂよりも高強度に構成されることが好ましい。
【００３９】
また、閉塞部材１０の膨張用の流体としてモルタルを用いることにより、モルタルは水より密度が大きいため、配管１２ａ内で高い放射線遮蔽効果を得ることができ、作業従事者の被曝量も低減することができる。しかも、注入後にモルタルが凝結し固型化するため、配管１２ａ内を安定して閉塞することができ、その後閉塞部材１０が破損しても気密性に影響が出ることがなく、配管１２ａを長期に渡り安定して閉塞することができる。
【００４０】
なお、閉塞部材１０の膨張用の流体としては、通常のモルタルに代えて、重量モルタルを用いることも有効である。モルタルよりも密度の大きい重量モルタルを用いることにより、配管１２ａ内での放射線遮蔽効果を一層向上させることができる。
【００４１】
閉塞部材１０の膨張用の流体としては、水を用いることも有効である。水は、モルタルに比べてその取り扱いが容易であると共に、コストも低減することができつつ、配管１２ａ内で十分な放射線遮蔽効果を得ることができる。水を用いると、ステップＳ７での別作業が完了し、配管１２ａの閉止要求が解除された後は、閉塞部材１０内の水を吸水除去して閉塞部材１０を容易に撤去することができるため、例えば、定期検査のように配管１２ａ内を一時的に閉塞したい場合等に特に有効である。この場合には、ステップＳ５での開口部２８の完全閉止を一次閉止（仮閉止）に留めておくとよい。
【００４２】
膨張用の流体である水を閉塞部材１０内で氷結させることも有効である。そうすると、閉塞部材１０内を固型化させることができるため、水をそのまま閉塞部材１０内に貯留させておく場合に比べて、取り扱い容易性とコスト低減効果は維持しつつ、一層安定した状態で配管１２ａを気密に閉塞することが可能となる。この際、ステップＳ７での別作業が完了し、配管１２ａの閉止要求が解除された後は、閉塞部材１０内の氷を融解させるだけで吸水除去し、閉塞部材１０を容易に撤去することができるため、例えば、定期検査のように配管１２ａ内を一時的に閉塞したい場合等に特に有効である。
【００４３】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【００４４】
例えば、閉塞部材１０を膨張するための流体としては、上記のモルタル、重量モルタル、水以外のものを用いてもよいが、ある程度の放射線遮蔽性能を持つ材料を用いることが好ましく、さらに注入時に液体状であり注入後に固型化し得る材料を用いることが一層好ましい。
【符号の説明】
【００４５】
１０  閉塞部材
１２ａ〜１２ｄ  配管
２０  原子炉本体
２４  放射線遮蔽壁
２８  開口部
４０ａ、４０ｂ  バルーン
４１ａ、４１ｂ  注入口
４２ａ、４２ｂ  注入ホース
４４  補強用袋体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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