(57)【要約】      （修正有）【課題】再臨界管理が必要な溶融核燃料物質と再臨界管理の必要がない原子炉構造物とを分別して、溶融核燃料物質に対して厳格で精度の高い再臨界管理を行なえる回収方法を提供する。【解決手段】コイル磁場を発生させる工程Ｓ１と、コイル磁場発生によって回収対象物に渦電流を発生させる工程Ｓ２と、渦電流の発生に基づいて渦電流を測定する工程Ｓ３と、渦電流を測定する工程に基づいて回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子炉構造物であるかを判別する判別工程Ｓ４、判別したそれぞれを回収する回収工程Ｓ５、とからなる。【選択図】図２
2017067635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融核燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物にコイル磁場を発生させる
工程と、
コイル磁場発生によって前記回収対象物に渦電流を発生させる工程と、
前記渦電流の発生に基づいて渦電流を測定する工程と、
前記渦電流を測定する工程に基づいて前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子
炉構造物であるかを判別する判別工程と、
前記判別工程で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場合は当該溶融核燃料物質
に衝撃荷重を加えて破砕して回収し、前記判別工程で前記回収対象物が原子炉構造物と判
別された場合は当該原子炉構造物を切断して回収する回収工程と、
からなることを特徴とする溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法。
【請求項２】
溶融核燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物に超音波を照射する照射工
程と、
照射後の前記回収対象物から放出される反射波を測定する測定工程と、
前記反射波の測定値を分析する皇帝と、前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原
子炉構造物であるかを判別する判別工程と、
前記判別工程で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場合は当該溶融核燃料物質
に衝撃荷重を加えて破砕して回収し、前記判別工程で前記回収対
象物が原子炉構造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切断して回収する回収工程と
、
からなることを特徴とする溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法。
【請求項３】
前記回収工程において、前記破砕された溶融核燃料物質と切断された原子炉構造物をそ
れぞれ異なる容器に収容することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融核燃料物質及
び原子炉構造物の回収方法。
【請求項４】
溶融核燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物の近くに磁場を発生させる
磁場発生手段と、前記磁場発生手段によって発生された磁場を測定する測定手段と、
前記測定手段によって得た測定値に基づいて前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又
は原子炉構造物であるかを判別する判別手段と、
前記判別手段で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場合は当該溶融核燃料物質
に衝撃荷重を加えて破砕する破砕工具と、
前記判別手段で前記回収対象物が原子炉構造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切
断する切断工具と、
前記破砕された溶融核燃料物質及び／又は前記切断された原子炉構造物をそれぞれ別個に
回収する容器と、
を備えることを特徴とする溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収装置。
【請求項５】
溶融核燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物に超音波を照射し、照射後
の前記回収対象物から放出される反射波を測定する反射波測定装置と、
前記反射波を分析することで前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子炉構造物
であるかを判別する判別手段と、
前記判別手段で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場合は当該溶融核燃料物質
に衝撃荷重を加えて破砕する破砕工具と、
前記判別手段で前記回収対象物が原子炉構造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切
断する切断工具と、
前記破砕された溶融核燃料物質及び／又は前記切断された原子炉構造物をそれぞれ別個に
回収する容器と、
を備えることを特徴とする溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は原子力発電所の溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法及び回
収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントは、循環水が蒸気発生器、高圧タービン、低圧タービン、復水器、
給水ポンプ、給水加熱器を順次経て、再び原子炉へ戻る循環サイクルで構成されており、
蒸気発生器で発生した蒸気によって高圧タービンおよび低圧タービンを駆動して発電機を
作動させ、発電を行うように構成されている。沸騰水型原子力発電プラント（ＢＷＲ）に
おいては原子炉で循環水を沸騰させており、原子炉が蒸気発生器を兼ねている。
【０００３】
一方、大災害等により原子力発電プラントに供給する電源が失われると、原子炉への給
水が停止し、原子炉に装荷した核燃料物質が溶融する可能性がある。こうした過酷事故が
生じた場合、原子炉を冷温停止させた後、溶融核燃料物質を炉心から安全に取り出す必要
がある。
【０００４】
このような溶融核燃料物質の回収手段として、原子炉や格納容器の下部に堆積した溶融
核燃料物質を切削具により切削し、搬送装置により炉外へ搬出する手段が提案されている
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０９４４４号公報
【特許文献２】特開２０１４−４８０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶融核燃料物質にはウラン２３５が含まれているため、回収作業中に不用意に取り扱え
ば、希に核分裂の連鎖反応が起こり再臨界に達する可能性がある。例えば、回収した溶融
核燃料物質を収納容器に収納する場合、収納容器の内容積によっては収納された溶融核燃
料物質により再臨界が起きる可能性がある。このため、収納容器の内容積を制限したり、
複数の収納容器を用意する等、溶融核燃料物質について厳格な再臨界管理が必要となって
いる。
【０００７】
一方、溶融核燃料物質の一部は、炉心シュラウド、炉心支持板、制御棒案内管等の金属
製の原子炉構造物に付着して存在している。その際、溶融核燃料物質を原子炉構造物とと
もに容器に回収した場合、再臨界管理が必要な溶融核燃料物質と再臨界管理の必要がない
原子炉構造物が収納容器内に混在することになり、溶融核燃料物質に対して厳格で精度の
高い再臨界管理を行うことができないという課題がある。
【０００８】
したがって、金属製の原子炉構造物と溶融核燃料物質を分別して回収することができれ
ば、分別せずに回収する場合に比べて、再臨界を防止する管理対象物量を低減できる。こ
のように、厳格で精度の高い再臨界管理を行うため、金属製の原子炉構造物と溶融核燃料
物質を分別して回収することが望まれている。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、溶融核燃料物質と原子炉構造
物を分別して回収することで、溶融核燃料物質に対し厳格で精度の高い再臨界管理を行う
ことができる溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法及び回収装置を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物
の回収方法は、溶融核燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物にコイル磁場
を発生させる工程と、コイル磁場発生によって前記回収対象物に渦電流を発生させる工程
と、前記渦電流の発生に基づいて渦電流を測定する工程と、前記渦電流を測定する工程に
基づいて前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子炉構造物であるかを判別する
判別工程と、前記判別工程で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場合は当該溶
融核燃料物質に衝撃荷重を加えて破砕して回収し、前記判別工程で前記回収対象物が原子
炉構造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切断して回収する回収工程と、からなる
ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法は、溶融核
燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物に超音波を照射する照射工程と、照
射後の前記回収対象物から放出される反射波を測定する測定工程と、前記反射波の測定値
を分析する皇帝と、前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子炉構造物であるか
を判別する判別工程と、前記判別工程で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場
合は当該溶融核燃料物質に衝撃荷重を加えて破砕して回収し、前記判別工程で前記回収対
象物が原子炉構造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切断して回収する回収工程と
からなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収装置は、溶融核
燃料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物の近くに磁場を発生させる磁場発生
手段と、前記磁場発生手段によって発生された磁場を測定する測定手段と、前記測定手段
によって得た測定値に基づいて前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子炉構造
物であるかを判別する判別手段と、前記判別手段で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判
別された場合は当該溶融核燃料物質に衝撃荷重を加えて破砕する破砕工具と、前記判別手
段で前記回収対象物が原子炉構造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切断する切断
工具と、前記破砕された溶融核燃料物質及び／又は前記切断された原子炉構造物をそれぞ
れ別個に回収する容器と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収装置は、溶融核燃
料物質及び／又は原子炉構造物からなる回収対象物に超音波を照射し、照射後の前記回収
対象物から放出される反射波を測定する反射波測定装置と、前記反射波を分析することで
前記回収対象物が溶融核燃料物質であるか又は原子炉構造物であるかを判別する判別手段
と、前記判別手段で前記回収対象物が溶融核燃料物質と判別された場合は当該溶融核燃料
物質に衝撃荷重を加えて破砕する破砕工具と、前記判別手段で前記回収対象物が原子炉構
造物と判別された場合は当該原子炉構造物を切断する切断工具と、前記破砕された溶融核
燃料物質及び／又は前記切断された原子炉構造物をそれぞれ別個に回収する容器と、を備
えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、再臨界管理が必要な溶融核燃料物質と再臨界管理の必要が
ない原子炉構造物を分別して回収することにより、溶融核燃料物質に対して厳格で精度の
高い再臨界管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る原子力プラントの構成図。
【図２】第１の実施形態に係る回収方法の工程図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は第１の実施形態に係る溶融核燃料物質の回収作業例を示す図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態に係る原子炉構造物の回収作業例を示す図。
【図５】第２の実施形態に係る回収方法の工程図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は第２の実施形態に係る回収作業例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法の実施形態について、
図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法を図１乃至図４によ
り説明する。
【００１８】
（構成）
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、図１に示すように、格納容器３内に圧力容器４が収容
され、圧力容器４内には原子炉構造物の一つである炉心支持板２上に複数の燃料集合体が
装荷された炉心１が設置されている。クレーン１５を有し圧力容器４内へ挿入される昇降
装置１０を駆動制御する。過酷事故時に燃料集合体の核燃料物質が溶融すると、溶融核燃
料物質５は炉心支持板２、圧力容器４の下部又は格納容器３の下部に付着する可能性があ
る。その外、溶融核燃料物質５は、制御棒案内管や炉心シュラウド等にも付着する可能性
がある（図示せず）。
【００１９】
本実施形態では、原子炉構造物の一つである炉心支持板２に付着した溶融核燃料物質５
を回収する例について説明するが、他の原子炉構造物に付着した場合にも適用できること
はもちろんである。
【００２０】
本実施形態で用いられる回収装置は、図２乃至図４に示すように、昇降装置１０の先端
に取り付けられ炉心１内の溶融核燃料物質５の近くに磁場を発生させる磁場発生手段（電
磁コイル）３０と（図３（ａ））、発生した磁場つまり渦電流を想定する測定装置（図示
なし）と、回収対象物に対し繰り返し衝撃荷重を加える破砕工具７と（図３（ｂ））、破
砕工具７により破砕された溶融核燃料物質５ａを回収する回収工具８と（図３（ｃ））、
前記破砕された溶融核燃料物質５ａを収容する容器６と（図３（ｄ））、から構成される
。
【００２１】
また、図４（２）より例えば切断工具１２（例えば回転のこぎり）を用いて炉心支持板２
を、、切断し、その後、回収工具８で切断した炉心支持板２aを図示しない容器に回収す
る。破砕工具７、回収工具８、磁場発生手段３０又は切断工具１２が先端に装着された昇
降装置１０と、昇降装置１０を駆動制御するクレーン１５と、破砕された溶融核燃料物質
５ａを収容する容器６と、から構成される。
【００２２】
破砕工具７は、例えば、溶融核燃料物質５に繰り返し衝撃荷重を付与することが可能な
たがね状又は先端が鋭利な形状をしている工具刃と、工具刃を電磁力、油圧又は空気圧で
往復駆動する駆動装置とから構成される（図示せず）。  磁場発生手段３０は、例えば電
磁コイルなどを用いることができる。
【００２３】
また、破砕された溶融核燃料物質５ａや切断された炉心支持板２ａを回収する回収工具
８としては、グラブバケット等の工具が用いられる。
【００２４】
なお、破砕工具７、回収工具８、磁場発生手段３０及び切断工具１２は昇降装置１０の
先端にそれぞれ着脱可能に装着するようにしてもよいが、それぞれ専用の昇降装置１０に
装着するようにしてもよい。
【００２５】
（作用）
図２は本実施形態に係る溶融核燃料物質及び／又は原子炉構造物の回収方法の工程図で
あり、コイル磁場を発生させる工程（Ｓ１）→過電流を発生させる工程（Ｓ２）→過電流
測定工程（Ｓ３）→判別工程（Ｓ４）→回収工程（Ｓ５）からなる。
【００２６】
＜コイル磁場を発生させる工程（Ｓ１）＞
溶融核燃料物質５または原子炉構造物９に磁場発生手段３０を近づけ、磁場発生手段３０
の磁場を変化させる。例えば交流電流を流し、コイルに磁場を発生させる。
【００２７】
＜渦電流を発生させる工程（Ｓ２）＞
（Ｓ１）においてコイルに磁場を発生させると、例えば交流電流を用いる。
【００２８】
＜渦電流を測定・判別する工程（Ｓ３）＞
図示しない測定装置で測定値を得る。このとき発生する渦電流の測定値により溶融核燃料
物質５か原子炉構造物９であることが判別される。多くの渦電流が発生するのは溶融核燃
料物質５ではなく原子炉構造物９である。また、原子炉構造物９は主に金属で構成される
ため多くの渦電流が発生する。
【００２９】
＜回収工程（Ｓ４）＞
（Ｓ３）において融核燃料物質５か原子炉構造物９が判別されたらそれぞれ回収を行う。
回収対象物が溶融核燃料物質５であれば、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、破砕工具
７が装着された昇降装置１０を溶融核燃料物質５上に降下させ、破砕工具７により繰り返
し衝撃荷重を加え破砕する（図３（ｂ））。次に、破砕された溶融核燃料物質５ａを回収
工具８によって採取し（図３（ｃ））、容器６内に収納する（図３（ｄ））。
【００３０】
一方、回収対象物が原子炉構造物と判定された場合は（図４（ａ））、昇降装置１０の
先端に例えば回転鋸等からなる切断工具１２を装着し、炉心支持板２を切断し（図３（ｂ
））、回収工具８によって搬出され（図３（ｄ））、溶融核燃料物質５を収容する容器６
とは異なる容器に収納される（図示せず）。
【００３１】
なお、溶融核燃料物質５が付着した炉心支持板２や制御棒案内管等の原子炉構造物は、
圧力容器４の下部又は格納容器３の下部に堆積した溶融核燃料物質５の回収作業の障害と
なる場合や原子炉の解体作業時等に適宜切断回収される。
【００３２】
（効果）
本実施形態によれば、再臨界管理が必要な溶融核燃料物質と再臨界管理の必要がない原
子炉構造物を簡便な手段で分別し、それぞれを異なる容器に回収することにより、溶融核
燃料物質に対して厳格で精度の高い再臨界管理を行うことができる。
【００３３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法を図５及び図６によ
り説明する。
【００３４】
（構成）
本実施形態では溶融核燃料物質及び原子炉構造物の判別手段として、超音波を用いるこ
とを特徴とする。
【００３５】
溶融核燃料物質５は、一旦炉心内で溶融した後、冷却され固化しているため、内部に多
数の空隙を含有する。このため超音波を照射すると、それぞれの空隙に対応した反射波が
多数発生する。よってこのとき反射波の数を測定することにより、溶融核燃料物質である
ことが判別できる。
【００３６】
一方、たとえば炉心支持板等の金属製の炉心構造物２の場合、溶融が生じていない為、構
造物内部には空隙が存在しないかもしくはきわめて少ない。そこで超音波発振計測素子２
４を近づけ、超音波を照射すると、溶融核燃料物質９に比べ発生する反射波の数が少ない
ため、炉心構造物であることが判別される。その結果から溶融核燃料物質か原子炉構造物
かを判別する。
【００３７】
そのため、本実施形態では、図６（ａ）（ｃ）に示すように、昇降装置１０の先端に超
音波発振子２４ａと超音波受信子２４ｂからなる超音波発振計測素子２４が装着される。
よって超音波発振計測素子２４で超音波の照射および反射波の測定が可能である。
【００３８】
（作用）
図５は本実施形態に係る溶融核燃料物質及び原子炉構造物の回収方法の工程図であり、
超音波の照射工程（Ｓ１１）→反射波の測定工程（Ｓ１２）→分析工程（Ｓ１３）→判別
工程（Ｓ１４）→回収工程（Ｓ１５）からなる。
【００３９】
＜超音波照射工程（Ｓ１１）＞
超音波照照射工程（Ｓ１１）では、図６（ａ）、（ｃ）に示すように、昇降装置１０の
先端に装着した超音波発振子２４aと超音波受信子２４bからなる超音波発振計測素子２４
により回収対象物に超音波を照射する。
【００４０】
＜反射波の測定工程（Ｓ１２）＞
超音波を照射された回収対象物から放出された反射波を超音波発振計測素子２４により
測定する。
【００４１】
＜分析工程（Ｓ１３）および判別する工程（Ｓ１４）＞
別途設けた分析手段により反射波の測定値を分析する。さらに別途設けた判別手段により
、回収対象物が溶融核燃料物質５か又は原子炉構造物（炉心支持板２）かを判別する。
【００４２】
＜回収工程（Ｓ１５）＞
判別する工程（Ｓ１４）にて溶融核燃料物質５であることが判別された場合について述
べる。に溶融核燃料物質９を破砕し、回転工具８で、岩石状の溶融核燃料物質５ａを掴み
、収納容器に収納する（図３（ｂ）〜（ｄ）、図６（ｂ））。回収工程（Ｓ１５）では、
図６（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る回収工程（Ｓ５）と同様にして、破砕さ
れた溶融核燃料物質５ａ及び切断された炉心支持板２を回収工具８によって回収する。
【００４３】
一方、回収対象物が原子炉構造物と判定された場合は（図４（ａ））、第１の実施の形
態と同様、昇降装置１０の先端に例えば回転鋸等からなる切断工具１２を装着し、炉心支
持板２を切断し（図３（ｂ））、回収工具８によって搬出され（図３（ｄ））、溶融核燃
料物質５を収容する容器６とは異なる容器に収納される（図示せず）。
【００４４】
（効果）
本実施形態によれば、再臨界管理が必要な溶融核燃料物質と再臨界管理の必要がない原
子炉構造物を簡便な手段で分別し、それぞれを異なる容器に回収することにより、溶融核
燃料物質に対して厳格で精度の高い再臨界管理を行うことができる。
【００４５】
上記第１及び第２の実施形態ではＢＷＲプラントについて説明したが、この溶融燃料物
質回収方法はＰＷＲプラント、高速増殖炉又は再処理施設にも適用することができること
はもちろんである。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであ
り、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々
な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組
み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲
や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれ
る。
【符号の説明】
【００４７】
１…炉心、２…炉心支持板（原子炉構造物）、３…格納容器、４…圧力容器、５…溶融核
燃料物質、６…容器、７…破砕工具、８…回収工具、１０…昇降装置、１１…撮像装置、
１２…切断工具、１５…クレーン、２４…超音波発振計測素子、２４a…超音波発振子２
４ａ、超音波受信子…２４ｂ、磁場発生手段３０。
【図１】
2017067635.tif 000003
【図２】
2017067635.tif 000004
【図３】
2017067635.tif 000005
【図４】
2017067635.tif 000006
【図５】
2017067635.tif 000007
【図６】
2017067635.tif 000008