JP7320463B2 - DRYING APPARATUS AND METHOD FOR RADIOACTIVE MATERIAL STORAGE CONTAINER - Google Patents
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Description
本開示は、放射性廃棄物などの放射性物質を収納する容器内を乾燥する放射性物質収納容器の乾燥装置および方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a drying apparatus and method for drying the inside of a container containing radioactive materials such as radioactive waste.
原子力発電プラントの原子炉などで発生した使用済燃料などの放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設や再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。放射性物質収納容器に放射性廃棄物を収納する作業は、例えば、燃料プールで行われる。すなわち、放射性物質収納容器を燃料プールの水中に沈め、燃料プールの水中にある放射性廃棄物を放射性物質収納容器に収納する。そして、放射性物質収納容器は、燃料プールから作業フロアに引き上げられ、内部の水を排出した後、内部を真空乾燥する。 Radioactive waste such as spent fuel generated in a nuclear reactor of a nuclear power plant or the like is stored in a radioactive material storage container, transported to a storage facility, a reprocessing facility, or the like, and stored or reprocessed. The work of storing radioactive waste in a radioactive material storage container is performed, for example, in a fuel pool. That is, the radioactive substance storage container is submerged in the water of the fuel pool, and the radioactive waste in the water of the fuel pool is stored in the radioactive substance storage container. Then, the radioactive substance storage container is pulled up from the fuel pool to the work floor, and after the water inside is discharged, the inside is vacuum-dried.
従来の放射性物質収納容器の乾燥装置としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載された容器の乾燥装置は、放射性物質収納容器の内部に残留している水を排出し、放射性物質収納容器の内部を真空乾燥した後、内部に不活性ガスを充填するものである。
As a conventional drying apparatus for a radioactive substance storage container, for example, there is one described in
従来、放射性物質収納容器の乾燥作業は、真空ポンプにより放射性物質収納容器の内部空気を排出して真空乾燥する。この場合、放射性物質収納容器は、内部で放射性廃棄物の健全性を長期間にわたって十分に確保する必要がある。そのため、放射性物質収納容器の内部の圧力を十分に低下させ、所定の真空度に維持し、水分を蒸発させて除去する必要がある。従来、真空ポンプとして、油回転真空ポンプを使用していた。油回転真空ポンプは、潤滑油により真空封止して気密性を高めることで、高い排気性能を実現することができる。ところが、油回転真空ポンプを用いて放射性物質収納容器の内部を乾燥すると、排出された水蒸気が油回転真空ポンプの潤滑油と混ざり、油回転真空ポンプの潤滑性能が低下してしまう。そのため、油回転真空ポンプの潤滑油に水が混ざると、潤滑油を交換したり、潤滑油から水を分離して除去したりする作業が必要となり、乾燥作業の作業性が低下してしまうという課題がある。 Conventionally, the radioactive substance storage container is dried in a vacuum by discharging the internal air of the radioactive substance storage container with a vacuum pump. In this case, the radioactive material storage container needs to sufficiently ensure the soundness of the radioactive waste inside for a long period of time. Therefore, it is necessary to sufficiently reduce the internal pressure of the radioactive substance storage container, maintain a predetermined degree of vacuum, and evaporate and remove moisture. Conventionally, oil rotary vacuum pumps have been used as vacuum pumps. An oil-sealed rotary vacuum pump can achieve high exhaust performance by vacuum-sealing with lubricating oil to improve airtightness. However, when the inside of the radioactive substance storage container is dried using an oil rotary vacuum pump, the discharged water vapor mixes with the lubricating oil of the oil rotary vacuum pump, and the lubricating performance of the oil rotary vacuum pump deteriorates. Therefore, if the lubricating oil of the oil rotary vacuum pump is mixed with water, it is necessary to replace the lubricating oil or separate and remove the water from the lubricating oil, which reduces the workability of the drying work. I have a problem.
なお、油回転ポンプを用いることによる作業性の低下は、真空封止として潤滑油を必要としないドライ真空ポンプを用いることで防ぐことができる。ところが、ドライ真空ポンプは、排気するガスの種類によっては、十分な排気速度を得ることが難しいという課題がある。 A decrease in workability due to the use of an oil rotary pump can be prevented by using a dry vacuum pump that does not require lubricating oil for vacuum sealing. However, the dry vacuum pump has a problem that it is difficult to obtain a sufficient pumping speed depending on the type of gas to be pumped.
本開示は、上述した課題を解決するものであり、乾燥作業の作業性の向上を図る放射性物質収納容器の乾燥装置および方法を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to solve the above-described problems, and to provide a drying apparatus and method for a radioactive substance storage container that improves the workability of drying work.
上記の目的を達成するための本開示の放射性物質収納容器の乾燥装置は、放射性物質収納容器の内部のガスを排出する排気ラインと、前記排気ラインに設けられるドライ真空ポンプと、前記放射性物質収納容器の内部に第1不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給ラインと、前記ドライ真空ポンプの吸込圧が作用する所定領域に前記第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを供給する第2不活性ガス供給ラインと、を備える。 In order to achieve the above object, a drying apparatus for a radioactive substance storage container of the present disclosure includes an exhaust line for discharging gas inside a radioactive substance storage container, a dry vacuum pump provided in the exhaust line, and the radioactive substance storage. a first inert gas supply line for supplying a first inert gas to the inside of the container; and a second inert gas supply line for supplying.
また、本開示の放射性物質収納容器の乾燥方法は、放射性物質収納容器の内部に第1不活性ガスを所定量供給する工程と、ドライ真空ポンプにより前記放射性物質収納容器の内部の前記第1不活性ガスを含むガスを排気する工程と、前記ドライ真空ポンプの吸込圧が作用する所定領域の圧力または圧力相関値が予め設定された所定範囲にあるときに前記放射性物質収納容器の内部に前記第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを所定量供給する工程と、前記放射性物質収納容器の内部の前記第1不活性ガスおよび前記第2不活性ガスを含むガスを排気する工程と、を有する。 Further, the method for drying a radioactive substance storage container of the present disclosure includes the steps of supplying a predetermined amount of a first inert gas to the inside of the radioactive substance storage container, and removing the first inert gas inside the radioactive substance storage container by a dry vacuum pump. a step of exhausting a gas containing an active gas; a step of supplying a predetermined amount of a second inert gas having a molecular weight larger than that of the inert gas; and a step of exhausting the gas containing the first inert gas and the second inert gas inside the radioactive substance container. , have
本開示の放射性物質収納容器の乾燥装置および方法によれば、乾燥作業の作業性の向上を図ることができる。 According to the apparatus and method for drying a radioactive substance storage container of the present disclosure, it is possible to improve the workability of the drying operation.
以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present disclosure also includes a combination of each embodiment. In addition, components in the embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の放射性物質収納容器の乾燥装置を表す概略構成図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a drying apparatus for radioactive substance storage containers according to the first embodiment.
第1実施形態において、図1に示すように、放射性物質収納容器の乾燥装置10は、排気ライン11と、ドライ真空ポンプ12と、第1不活性ガス供給ライン13と、第2不活性ガス供給ライン14とを備える。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a
放射性物質収納容器の乾燥装置10は、放射性物質収納容器100の内部を乾燥させるものである。放射性物質収納容器100は、原子力発電プラントの原子炉などで発生した使用済燃料などの放射性廃棄物を収納するものである。
A
放射性物質収納容器100は、例えば、キャスクであって、胴部101と蓋部102とを有する。胴部101は、上部に開口部が形成され、下部に底部が設けられる円筒形状をなす。胴部101は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼やステンレス鋼により構成され、外側に中性子遮蔽機能を有するボロンやボロン化合物を含有したレジン(中性子遮蔽体)が配置される。蓋部102は、例えば、一次蓋と二次蓋とを有する。一次蓋は、胴部101の開口部に対して着脱可能であり、二次蓋は、一次蓋の外側に対して着脱可能である。一次蓋は、胴部101の内部の負圧を維持して充填されたガスの漏洩を防ぐと共に、内部に収納した放射性物質から出る放射線(γ線)を遮蔽する。また、一次蓋は、二次蓋側にレジン(中性子遮蔽体)が設けられる。二次蓋は、一次蓋との間に大気に対して加圧された圧力監視境界を有する。
The radioactive
原子力発電プラントは、敷地内に原子炉建屋が設置され、原子炉建屋は、内部に原子炉が設けられると共に、冷却水が貯留されて使用済燃料を浸漬可能な燃料プールが設けられる。また、原子炉建屋は、燃料プールに隣接して除染ピット111が設けられると共に、除染ピット111に隣接して燃料プールにおける冷却水の上面より上方に位置して作業フロア112が設けられる。
In a nuclear power plant, a reactor building is installed on the premises, and the reactor building is provided with a reactor and a fuel pool in which cooling water is stored and spent fuel can be immersed. In the reactor building, a
原子炉建屋は、燃料プールに隣接して燃料装荷を行う処理ピットが設けられる。処理ピットは、冷却水が貯留される。放射性物質収納容器100は、まず、蓋部102が取り外された状態で、胴部101が処理ピットの水中に沈められる。この状態で、クレーンを用いて燃料プールの水中にある使用済燃料を胴部101に収納する。次に、胴部101の開口部に一次蓋を設置した後、クレーンを用いて放射性物質収納容器100を処理ピットから引き上げ、除染ピット111に載置し、胴部101に蓋部102を固定する。そして、放射性物質収納容器100の内部に充填された水を排出した後、真空乾燥する。放射性物質収納容器の乾燥装置10は、放射性物質収納容器100の内部の真空乾燥作業に用いられる。放射性物質収納容器の乾燥装置10は、作業フロア112に設けられる。
The reactor building is provided with a processing pit for fuel loading adjacent to the fuel pool. Cooling water is stored in the processing pit. First, the
放射性物質収納容器100は、蓋部102にベントライン103と、ドレンライン104が設けられる。ベントライン103は、蓋部102を厚さ方向に挿通され、放射性物質収納容器100の外部と内部における胴部101の上端部とを連通する。ドレンライン104は、蓋部102を厚さ方向に挿通され、放射性物質収納容器100の外部と内部における胴部101の下端部とを連通する。
The radioactive
排気ライン11は、一端部が放射性物質収納容器100における蓋部102のベントライン103に連結される。排気ライン11は、真空乾燥ユニット21が設けられる。真空乾燥ユニット21は、コールドトラップ22と、フィルタ23と、ドライ真空ポンプ12とを有する。排気ライン11は、他端部が原子炉建屋の排気処理系に連結される。
One end of the
コールドトラップ22は、冷媒が供給される冷媒供給ライン24が設けられる。コールドトラップ22は、冷媒供給ライン24から供給される冷媒によって排気ライン11により排気される水蒸気を凝縮し、固体あるいは液体として除去する。フィルタ23は、排気ライン11により排気されるガスから有害物質を除去する。ドライ真空ポンプ12は、排気ライン11を通して放射性物質収納容器100に排気圧(真空圧)を作用させることで、放射性物質収納容器100に残留する空気および水蒸気などのガスを排気する。ここで、ドライ真空ポンプ12とは、潤滑油や液体などをポンプの真空室内に使用しない機械式の真空ポンプである。ドライ真空ポンプ12として、例えば、スクリュー式ドライ真空ポンプやルーツ式ドライ真空ポンプなどが適用される。
The
そのため、ドライ真空ポンプ12を作動すると、排気圧が排気ライン11を通して放射性物質収納容器100の内部における上部に作用する。すると、放射性物質収納容器100の内部のガスが排気ライン11を通して排気される。このとき、放射性物質収納容器100から排気ライン11に排出されたガスは、コールドトラップ22により水蒸気が凝縮されて固体あるいは液体として除去され、フィルタ23により含有する有害物質が除去される。
Therefore, when the
第1不活性ガス供給ライン13は、一端部が排気ライン11における真空乾燥ユニット21(コールドトラップ22)より放射性物質収納容器100側に連結される。第1不活性ガス供給ライン13と排気ライン11の連結部には、三方弁25が設けられる。第1不活性ガス供給ライン13は、他端部に第1不活性ガス供給源26が連結される。第1不活性ガスは、例えば、ヘリウムガスであって、第1不活性ガス供給源26は、ヘリウムガスを貯留する。第1不活性ガス供給源26は、例えば、ボンベである。第1不活性ガス供給ライン13は、第1開閉装置27が設けられる。第1開閉装置27は、第1不活性ガス供給源26から第1不活性ガス供給ライン13に流動させるヘリウムガスの供給量を調整可能である。第1開閉装置27は、第1不活性ガス供給ライン13から体積計測部に流れた第1不活性ガスの体積を計測し、予め設定された体積に達すると、流れを遮断するものである。第1開閉装置27は、例えば、弁としての機能と体積計測および演算機能を有するマスフローコントローラである。なお、第1開閉装置27は、止め弁であってもよく、流量調整弁であってもよい。
One end of the first inert
そのため、第1開閉装置27を開放すると、第1不活性ガス供給源26のヘリウムガスが第1不活性ガス供給ライン13および排気ライン11を通してベントライン103から放射性物質収納容器100の上部に供給される。このとき、第1開閉装置27を開閉制御することで、放射性物質収納容器100に供給するヘリウムガスの供給量を調整することができる。
Therefore, when the first opening/
第2不活性ガス供給ライン14は、一端部が放射性物質収納容器100における蓋部102のドレンライン104に連結される。第2不活性ガス供給ライン14は、他端部に第2不活性ガス供給源31が連結される。第2不活性ガスは、例えば、窒素ガスであって、第2不活性ガス供給源31は、窒素ガスを貯留する。第2不活性ガス供給源31は、例えば、ボンベである。第2不活性ガス供給ライン14は、第2開閉装置32が設けられる。第2開閉装置32は、第2不活性ガス供給源31から第2不活性ガス供給ライン14に流動させる窒素ガスの供給量を調整可能である。第2開閉装置32は、第2不活性ガス供給ライン14から体積計測部に流れた第2不活性ガスの体積を計測し、予め設定された体積に達すると、流れを遮断するものである。第2開閉装置32は、例えば、弁としての機能と体積計測および演算機能を有するマスフローコントローラである。なお、第2開閉装置32は、止め弁であってもよく、流量調整弁であってもよい。
One end of the second inert
なお、第1不活性ガスをヘリウムガス、第2不活性ガスを窒素ガスとしたが、この組み合わせに限定されるものではない。第2不活性ガスは、第1不活性ガスより分子量が大きいガス(例えば、アルゴン等)であればよい。 Although helium gas is used as the first inert gas and nitrogen gas is used as the second inert gas, the combination is not limited to this. The second inert gas may be a gas having a larger molecular weight than the first inert gas (for example, argon).
そのため、第2開閉装置32を開放すると、第2不活性ガス供給源31の窒素ガスが第2不活性ガス供給ライン14を通してドレンライン104から放射性物質収納容器100の下部に供給される。このとき、第2開閉装置32を開閉制御することで、放射性物質収納容器100に供給する窒素ガスの供給量を調整することができる。
Therefore, when the second opening/
ここで、ドライ真空ポンプ12が作動すると、排気圧が排気ライン11および放射性物質収納容器100の内部に作用する。そのため、本発明のドライ真空ポンプ12の吸込圧が作用する所定領域とは、排気ライン11および放射性物質収納容器100の内部である。第1実施形態では、第2不活性ガス供給ライン14が放射性物質収納容器100に連結されていることから、所定領域は、放射性物質収納容器100の内部である。そして、第2不活性ガス供給ライン14が放射性物質収納容器100のドレンライン104に連結されていることから、所定領域は、放射性物質収納容器100の内部における下部である。
Here, when the
制御装置41は、ドライ真空ポンプ12を作動制御可能であると共に、第1開閉装置27および第2開閉装置32を開閉制御可能である。また、排気ライン11における三方弁25より放射性物質収納容器100側に圧力計42が設けられる。制御装置41は、圧力計42の計測結果が入力される。このとき、排気ライン11における三方弁25より放射性物質収納容器100側の圧力は、放射性物質収納容器100の内部の圧力と同等であることから、圧力計42の計測結果は、放射性物質収納容器100の内部の圧力であると推定される。
The
制御装置41は、第2不活性ガス供給ライン14から所定領域としての放射性物質収納容器100のへの窒素ガスの供給開始時期を制御する。すなわち、制御装置41は、圧力計42が計測した放射性物質収納容器100の内部の圧力に基づいて第2不活性ガス供給ライン14から放射性物質収納容器100の内部への窒素ガスの供給開始時期を設定する。具体的に、制御装置41は、ドライ真空ポンプ12による放射性物質収納容器100の内部の減圧時に、放射性物質収納容器100の内部の圧力が予め設定された所定圧力まで低下しないと、第2不活性ガス供給ライン14から放射性物質収納容器100の内部への窒素ガスの供給を開始する。なお、制御装置41は、放射性物質収納容器100の内部の圧力低下率が予め設定された所定圧力変化率以下になると、第2不活性ガス供給ライン14から放射性物質収納容器100の内部への窒素ガスの供給を開始するようにしてもよい。さらに、制御装置41は、ドライ真空ポンプ12による放射性物質収納容器100の内部の減圧開始から予め設定された所定時間が経過すると、第2不活性ガス供給ライン14から放射性物質収納容器100の内部への窒素ガスの供給を開始するようにしてもよい。
The
以下、放射性物質収納容器の乾燥装置10による放射性物質収納容器の乾燥方法について説明する。図2は、放射性物質収納容器の乾燥方法を表すフローチャート、図3は、放射性物質収納容器の乾燥方法を表すタイムチャートである。
Hereinafter, a method for drying the radioactive substance storage container by the drying
放射性物質収納容器の乾燥方法は、放射性物質収納容器100の内部に第1不活性ガスを所定量供給する工程と、ドライ真空ポンプ12により放射性物質収納容器100の内部の第1不活性ガスを含むガスを排気する工程と、ドライ真空ポンプ12の吸込圧が作用する所定領域の圧力または圧力相関値が予め設定された所定範囲にあるときに放射性物質収納容器100の内部に第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを所定量供給する工程と、放射性物質収納容器100の内部の第1不活性ガスおよび第2不活性ガスを含むガスを排気する工程とを有する。
The method for drying the radioactive substance storage container includes the step of supplying a predetermined amount of first inert gas to the inside of the radioactive
ここで、圧力相関値とは、圧力、圧力変化率、時間である。すなわち、所定領域の圧力が所定圧力に到達しないとき、または、所定領域の圧力低下率が所定圧力変化率以下になると、または、ドライ真空ポンプ12が作動してから所定時間が経過したら、所定領域への第2不活性ガスの供給を開始する。
Here, the pressure correlation value is pressure, pressure change rate, and time. That is, when the pressure in the predetermined region does not reach the predetermined pressure, or when the pressure drop rate in the predetermined region becomes equal to or less than the predetermined pressure change rate, or when a predetermined time elapses after the
具体的に説明すると、図2に示すように、ステップS11にて、放射性物質収納容器100を処理ピットに搬送する。原子炉建屋は、燃料プールに隣接して処理ピットが設けられる。放射性物質収納容器100は、胴部101が処理ピットの冷却水に浸漬される。ステップS12にて、作業者は、クレーンを用いて燃料プールに浸漬されている使用済燃料を処理ピット放射性物質収納容器100の胴部101に収容する。
Specifically, as shown in FIG. 2, in step S11, the radioactive
放射性物質収納容器100に所定量の使用済燃料が収納されると、ステップS13にて、処理ピットの胴部101に蓋部102を設置する。ステップS14にて、クレーンを用いて使用済燃料が収納された放射性物質収納容器100を処理ピットから除染ピットに搬送する。ここで、胴部101に蓋部102を固定する。そして、ステップS15にて、放射性物質収納容器100のドレンライン104に排水ラインを連結し、放射性物質収納容器100の内部に充填された水を排水ラインから排出する。なお、放射性物質収納容器100の排水方法は、この方法に限らず、例えば、放射性物質収納容器100の内部に空気などのガスを供給し、内部の水を排水ラインから押し出して排出するようしてもよい。
When a predetermined amount of spent fuel is stored in the radioactive
放射性物質収納容器100の内部から水が排出されると、図1および図2に示すように、放射性物質収納容器100に排気ライン11と第1不活性ガス供給ライン13と第2不活性ガス供給ライン14を連結する。そして、作業者は、制御装置41に対して放射性物質収納容器100の乾燥作業の操作を行う。まず、制御装置41は、ドライ真空ポンプ12を作動し、排気圧を排気ライン11から放射性物質収納容器100の内部に作用させる。すると、放射性物質収納容器100は、内部に残留する水蒸気が空気と共に外部に吸引されて排気され、内部圧力が低下する。放射性物質収納容器100は、内部の圧力が低下すれば、内部に残留する水の沸点が低下し、常温に近い環境下で蒸発して水蒸気になる。この水蒸気は、ドライ真空ポンプ12の排気により排気ライン11を通じて排気される。このとき、三方弁25は、排気ライン11を連通し、排気ライン11と第1不活性ガス供給ライン13との連通を遮断している。放射性物質収納容器100の内部が所定圧力まで減圧されると、ドライ真空ポンプ12の作動を停止する。
When the water is discharged from the inside of the radioactive
ステップS16にて、制御装置41は、第1開閉装置27を開放制御し、第1不活性ガス供給源26のヘリウムガスを第1不活性ガス供給ライン13および排気ライン11を通してベントライン103から放射性物質収納容器100の上部に供給する。このとき、三方弁25は、排気ライン11の放射性物質収納容器100側と第1不活性ガス供給ライン13とを連通し、排気ライン11の真空乾燥ユニット21側を遮断している。放射性物質収納容器100の内部にヘリウムガスが供給されることで、放射性物質収納容器100の内部が冷却される。放射性物質収納容器100に所定量のヘリウムガスが充填されると、制御装置41は、第1開閉装置27を閉止制御し、放射性物質収納容器100へのヘリウムガスの供給を停止する。放射性物質収納容器100に供給すべくヘリウムガスの供給量は、放射性物質収納容器100の容積により決定される。第1開閉装置27は、放射性物質収納容器100に供給すべくヘリウムガスの量が流れると閉止する。なお、第1開閉装置27が止め弁や流量調整弁であると、第1不活性ガス供給ライン13および排気ライン11の配管径と圧力とにより、予め設計や演算、実験などにより、放射性物質収納容器100へのヘリウムガスの供給量を、止め弁や流量調整弁の開放時間に換算しておいてもよい。
In step S<b>16 , the
ステップS17にて、制御装置41は、再びドライ真空ポンプ12を作動し、排気圧を排気ライン11から放射性物質収納容器100の内部に作用させる。すると、放射性物質収納容器100は、内部に残留するヘリウムガスおよび水蒸気などが外部に排気され、内部圧力が低下する。ステップS18にて、制御装置41は、圧力計42が計測した放射性物質収納容器100の内部圧力が予め設定された所定圧力まで低下したかどうかを判定する。具体的に、制御装置41は、予め設定された所定時間の間に放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下したかどうかを判定する。ここで、放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下していないと判定(No)されると、ステップS19にて、ドライ真空ポンプ12の作動を継続したままで、第2開閉装置32を開放し、第2不活性ガス供給源31の窒素ガスを第2不活性ガス供給ライン14を通してドレンライン104から放射性物質収納容器100の下部に供給する。
In step S<b>17 , the
ステップS20にて、制御装置41は、放射性物質収納容器100に所定量の窒素ガスが充填されたかどうかを判定する。放射性物質収納容器100に供給すべく窒素ガスの供給量は、放射性物質収納容器100の容積により決定される。第2開閉装置32は、放射性物質収納容器100に供給すべく窒素ガスの量が流れると閉止する。なお、第2開閉装置32が止め弁や流量調整弁であると、第2不活性ガス供給ライン14の配管径と圧力とにより、予め設計や演算、実験などにより、放射性物質収納容器100への窒素ガスの供給量を、止め弁や流量調整弁の開放時間に換算しておいてもよい。
At step S20, the
そのため、ステップS20にて、制御装置41は、放射性物質収納容器100に所定量の窒素が充填されたかどうか、つまり、所定量の窒素ガスが第2不活性ガス供給ライン14に流れたかどうかを判定する。ここで、所定量の窒素ガスが第2不活性ガス供給ライン14に流れていないと判定(No)されると、この処理を継続する。一方、所定量の窒素ガスが第2不活性ガス供給ライン14流れたと判定(Yes)されると、ステップS21にて、制御装置41は、第2開閉装置32を閉止し、放射性物質収納容器100への窒素ガスの供給を停止する。
Therefore, in step S20, the
放射性物質収納容器100へ窒素ガスを供給するとき、ドライ真空ポンプ12が作動していることから、放射性物質収納容器100の内部にある空気、水蒸気、ヘリウムガス、窒素ガスなどが排気ライン11から外部に排出される。そして、放射性物質収納容器100への窒素ガスの供給が停止されると、放射性物質収納容器100の内部圧力が低下していく。この場合、分子量が小さいヘリウムガスは、分子間力が小さい性質であることから、ドライ真空ポンプ12では十分な排気速度を得ることが難しく、放射性物質収納容器100からヘリウムガスを排出しにくい。一方で、分子量の大きい窒素ガスは、分子間力が大きい性質であることから、ドライ真空ポンプ12での十分な排気速度を得ることが容易である。そのため、放射性物質収納容器100の内部のヘリウムガスに窒素ガスを混合させることで、排出しやすい窒素ガスをキャリアガスとして用い、窒素ガスにより排出しにくいヘリウムガスを一緒に排出することができる。
Since the
また、窒素ガスは、ドレンライン104から放射性物質収納容器100の下部に供給される。そのため、ドライ真空ポンプ12の作動により放射性物質収納容器100の下部に窒素ガスが放射性物質収納容器100の上部にあるベントライン103から外部に排出されるとき、放射性物質収納容器100の上部のヘリウムガスを窒素ガスの排出に伴って外部に排出することができる。
Nitrogen gas is also supplied to the lower portion of the radioactive
ステップS18に戻り、制御装置41は、圧力計42が計測した放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下したかどうかを判定する。ここで、放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下していないと判定(No)されると、前述したように、ステップS19からステップS21の処理を繰り返す。一方、放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下したと判定(Yes)されると、ステップS22にて、ドライ真空ポンプ12の作動を停止する。そして、ステップS23にて、第1開閉装置27を開放制御し、放射性物質収納容器100の内部に所定量のヘリウムガスを供給する。ここで、放射性物質収納容器100の乾燥作業が終了する。
Returning to step S18, the
なお、所定圧力は、例えば、700Paであり、放射性物質収納容器100の内部のガス組成における水分量が10重量%以下となる圧力である。日本原子力学会標準では、燃料被覆管の酸化および水素吸着量の計算例として、金属キャスク内のガス組成における水分量を10%(質量)に制限すれば、キャスクの設計に基づいて、燃料被覆管の酸化および水素吸着量がわずかとなり、燃料に影響を与えるものではなくなる、と記載されている。
The predetermined pressure is, for example, 700 Pa, which is a pressure at which the water content in the gas composition inside the radioactive
放射性物質収納容器100の内部にヘリウムガスを供給してからの放射性物質収納容器100の内部圧力の変化について説明する。図1および図3に示すように、ドライ真空ポンプ12の作動により放射性物質収納容器100の内部が所定圧力まで減圧されると、時間t1にて、ドライ真空ポンプ12を停止(OFF)する。ここで、第1開閉装置27を開放制御し、放射性物質収納容器100へのヘリウムガスの供給を開始し、時間t2にて、ヘリウムガスの供給を停止する。すると、放射性物質収納容器100の内部圧力が上昇する。時間t3にて、放射性物質収納容器100の内部圧力が圧力P0(ほぼ大気圧)に到達すると、ドライ真空ポンプ12を作動することで、放射性物質収納容器100の内部に残留するヘリウムガスや水蒸気などが外部に排気され、内部圧力が低下する。
A change in internal pressure of the radioactive
しかし、前述したように、ヘリウムガスは、分子間力が小さい性質であることから、ドライ真空ポンプ12では放射性物質収納容器100から排出しにくいため、放射性物質収納容器100の内部圧力の低下が緩慢となり、放射性物質収納容器100からのガスの排気速度が低下する。時間t4では、放射性物質収納容器100の内部圧力の低下率が0に近くなり、ガスの排気速度も0に近くなる。そのため、この時間t4にて、第2開閉装置32を開放制御して放射性物質収納容器100に窒素ガスを供給する。窒素ガスの供給を開始する時期は、放射性物質収納容器100の内部圧力の低下率が予め設定された所定圧力変化率以下になる時期が好ましい。
However, as described above, since helium gas has a property of having a small intermolecular force, it is difficult for the
但し、放射性物質収納容器100の内部圧力の低下率が所定圧力変化率以下になる時期は、放射性物質収納容器100の容積に応じて決まるものであることから、所定時間内に放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下しないとき、窒素ガスの供給を開始するようにしてもよい。また、ドライ真空ポンプ12を作動してから所定時間が経過したら、窒素ガスの供給を開始するようにしてもよい。
However, since the time when the rate of decrease of the internal pressure of the radioactive
時間t4にて、放射性物質収納容器100に窒素ガスを供給すると、ドライ真空ポンプ12が作動しているものの、一時的に放射性物質収納容器100の内部圧力が上昇する。そして、時間t5にて、放射性物質収納容器100への窒素ガスの供給が停止する。このとき、放射性物質収納容器100の内部圧力が圧力P0(ほぼ大気圧)に上昇するまで放射性物質収納容器100へ窒素ガスを供給することが好ましい。窒素ガスの供給が停止すると、放射性物質収納容器100の内部圧力が一気に低下する。このとき、放射性物質収納容器100の内部に残留するヘリウムガスは、キャリアガスとしての窒素ガスと共に外部に排出される。
At time t4, when nitrogen gas is supplied to the radioactive
また、放射性物質収納容器100からヘリウムガスと共にほとんどの窒素ガスが外部に排出されてしまうと、放射性物質収納容器100の内部圧力の低下が緩慢となり、放射性物質収納容器100からのガスの排気速度が低下する。時間t6では、放射性物質収納容器100の内部圧力の低下率が再び0に近くなり、ガスの排気速度も再び0に近くなる。そのため、この時間t6にて、再び第2開閉装置32を開放制御して放射性物質収納容器100に窒素ガスを供給する。この窒素ガスの供給を開始する時期は、前述と同様である。
In addition, when most of the nitrogen gas is discharged from the radioactive
時間t6にて、放射性物質収納容器100に再び窒素ガスを供給すると、ドライ真空ポンプ12が作動しているものの、一時的に放射性物質収納容器100の内部圧力が上昇する。そして、時間t7にて、放射性物質収納容器100への窒素ガスの供給が停止する。このとき、放射性物質収納容器100の内部圧力が圧力P0(ほぼ大気圧)に上昇するまで放射性物質収納容器100へ窒素ガスを供給することが好ましい。窒素ガスの供給が停止すると、放射性物質収納容器100の内部圧力が一気に低下する。このとき、放射性物質収納容器100の内部に残留するヘリウムガスは、キャリアガスとしての窒素ガスと共に外部に排出される。そして、時間t8にて、放射性物質収納容器100の内部圧力が所定圧力まで低下すると、ドライ真空ポンプ12の作動を停止する。そして、放射性物質収納容器100の内部が乾燥されているかどうかを確認する時間が経過した後、時間t9から時間t10までの間、第1開閉装置27を開放制御し、放射性物質収納容器100の内部に所定量のヘリウムガスを供給し、放射性物質収納容器100の乾燥作業が終了する。この所定圧力は、例えば、700Paであり、放射性物質収納容器100の内部のガス組成における水分量が10重量%以下となる圧力である。
At time t6, when nitrogen gas is supplied again to the radioactive
[第2実施形態]
図4は、第2実施形態の放射性物質収納容器の乾燥装置を表す概略構成図である。なお、上述した第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second embodiment]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a drying apparatus for radioactive substance storage containers according to the second embodiment. Members having the same functions as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第2実施形態において、図4に示すように、放射性物質収納容器の乾燥装置10Aは、排気ライン11と、ドライ真空ポンプ12と、第1不活性ガス供給ライン13と、第2不活性ガス供給ライン14とを備える。
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, a
排気ライン11は、一端部が放射性物質収納容器100における蓋部102のベントライン103に連結される。排気ライン11は、真空乾燥ユニット21が設けられる。真空乾燥ユニット21は、コールドトラップ22と、フィルタ23と、ドライ真空ポンプ12とを有する。排気ライン11は、他端部が排気処理系に連結される。
One end of the
第1不活性ガス供給ライン13は、一端部が排気ライン11における真空乾燥ユニット21(コールドトラップ22)より放射性物質収納容器100側に連結される。第1不活性ガス供給ライン13と排気ライン11の連結部は、三方弁25が設けられる。第1不活性ガス供給ライン13は、他端部に第1不活性ガス供給源26が連結される。第1不活性ガスは、例えば、ヘリウムガスであって、第1不活性ガス供給源26は、ヘリウムガスを貯留する。第1不活性ガス供給ライン13は、第1開閉装置27が設けられる。
One end of the first inert
第2不活性ガス供給ライン14は、一端部が第1不活性ガス供給ライン13における圧力計42より放射性物質収納容器100側に連結される。第2不活性ガス供給ライン14と排気ライン11の連結部は、三方弁51が設けられる。なお、第2不活性ガス供給ライン14と排気ライン11の連結部に三方弁51を設けずに、常時連通状態としてもよい。第2不活性ガス供給ライン14は、他端部に第2不活性ガス供給源31が連結される。第2不活性ガスは、例えば、窒素ガスであって、第2不活性ガス供給源31は、窒素ガスを貯留する。第2不活性ガス供給ライン14は、第2開閉装置32が設けられる。
One end of the second inert
そのため、放射性物質収納容器100の内部が排水されると、ドライ真空ポンプ12の作動により所定圧力まで減圧し、ドライ真空ポンプ12の作動を停止する。そして、第1開閉装置27を開放制御し、ヘリウムガスを第1不活性ガス供給ライン13および排気ライン11を通してベントライン103から放射性物質収納容器100に供給する。放射性物質収納容器100に所定量のヘリウムガスが充填されると、第1開閉装置27を閉止制御し、ヘリウムガスの供給を停止する。
Therefore, when the inside of the radioactive
ドライ真空ポンプ12を作動すると、排気圧が排気ライン11を通して放射性物質収納容器100の内部における上部に作用する。すると、放射性物質収納容器100の内部のガスが排気ライン11を通して排気される。このとき、第2開閉装置32を開放制御し、第2不活性ガス供給源31の窒素ガスが第2不活性ガス供給ライン14を通して排気ライン11に供給する。
When the
ここで、ドライ真空ポンプ12が作動しており、排気圧が排気ライン11および放射性物質収納容器100の内部に作用する。そのため、本発明のドライ真空ポンプ12の吸込圧が作用する所定領域は、排気ライン11および放射性物質収納容器100の内部である。第2実施形態では、第2不活性ガス供給ライン14が排気ライン11に連結されていることから、所定領域は、排気ライン11である。
Here, the
ドライ真空ポンプ12が作動している状態で、第2不活性ガス供給ライン14へ窒素ガスを供給するため、第2不活性ガス供給ライン14の窒素ガスが排気ライン11へ流れ、窒素ガスが排気ライン11へ流れる吸引力が放射性物質収納容器100の内部に作用する。そのため、排気ライン11にて、排出しやすい窒素ガスをキャリアガスとして用い、窒素ガスにより排出しにくいヘリウムガスを一緒に排出することが可能となる。
In order to supply nitrogen gas to the second inert
[本実施形態の作用効果]
第1の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、放射性物質収納容器100の内部のガスを排出する排気ライン11と、排気ライン11に設けられるドライ真空ポンプ12と、放射性物質収納容器100の内部に第1不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給ライン13と、ドライ真空ポンプ12の吸込圧が作用する所定領域に第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを供給する第2不活性ガス供給ライン14とを備える。
[Action and effect of the present embodiment]
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to a first aspect includes an
第1の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、放射性物質収納容器100の内部に第1不活性ガスと第2不活性ガスが供給された状態で、ドライ真空ポンプ12を作動して所定領域に排気圧を作用させる。これにより、排出しやすい第2不活性ガスをキャリアガスとして用い、排出しにくい第1不活性ガスを第2不活性ガスと一緒に排出することが可能となる。その結果、乾燥作業の作業性の向上を図ることができる。
The drying apparatus for a radioactive substance storage container according to the first aspect operates the
第2の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、所定領域は、放射性物質収納容器100の内部である。これにより、放射性物質収納容器100の内部に排気圧を作用させることとなり、放射性物質収納容器100の内部の第2不活性ガスをキャリアガスとして第1不活性ガスを適正に排出することができる。
In the apparatus for drying a radioactive substance storage container according to the second aspect, the predetermined area is the inside of the radioactive
第3の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、所定領域は、放射性物質収納容器100の内部における下部である。これにより、放射性物質収納容器100の内部に排気圧を作用させることとなり、放射性物質収納容器100の内部の下部に供給した第2不活性ガスにより第1不活性ガスが押し上げられ、放射性物質収納容器100の内部の下部にある第2不活性ガスをキャリアガスとして上部に押し上げられた第1不活性ガスを適正に排出することができる。
In the drying device for the radioactive substance storage container according to the third aspect, the predetermined area is the lower part inside the radioactive
第4の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、所定領域は、排気ライン11である。これにより、排気ライン11に排気圧を作用させることとなり、排気ライン11の第2不活性ガスをキャリアガスとして第1不活性ガスを適正に排出することができる。また、第2不活性ガス供給ライン14を排気ライン11に連結すればよく、構造の簡素化を図ることができる。
In the drying device for radioactive substance storage containers according to the fourth aspect, the predetermined area is the
第5の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、第2不活性ガス供給ライン14から所定領域への第2不活性ガスの供給を制御する制御装置41を有する。それにより、所定領域に適正量の第2不活性ガスを容易に供給することができる。
The apparatus for drying radioactive substance storage containers according to the fifth aspect has a
第6の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、所定領域の圧力を計測する圧力計42を有し、制御装置41は、圧力計42の計測結果に基づいて第2不活性ガス供給ライン14から所定領域への第2不活性ガスの供給時期を設定する。これにより、適正時期に所定領域への第2不活性ガスの供給を開始することとなり、最適な時期に所定領域へ第2不活性ガスを供給することができる。
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to the sixth aspect has a
第7の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、制御装置41は、所定領域の圧力が予め設定された所定圧力に到達しないときに、第2不活性ガス供給ライン14から所定領域への第2不活性ガスの供給を開始する。これにより、放射性物質収納容器100の内部のガスの排気が困難になると、所定領域の圧力が所定圧力に到達しないため、このときに第2不活性ガスを供給することで、放射性物質収納容器100の内部のガスの排気を促進することができる。
In the drying apparatus for radioactive substance storage containers according to the seventh aspect, when the pressure in the predetermined area does not reach the preset predetermined pressure, the
第8の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、制御装置41は、所定領域の圧力低下率が予め設定された所定圧力変化率以下になると、第2不活性ガス供給ライン14から所定領域への第2不活性ガスの供給を開始する。これにより、所定領域のガスの排気が困難になると、放射性物質収納容器100の内部の圧力の圧力低下率が低下するため、このときに第2不活性ガスを供給することで、放射性物質収納容器100の内部のガスの排気を促進することができる。
In the apparatus for drying radioactive material storage containers according to the eighth aspect, when the pressure drop rate in a predetermined region becomes equal to or less than a predetermined pressure change rate set in advance, the
第9の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、制御装置41は、所定領域の圧力が少なくとも大気圧になるまで所定領域へ第2不活性ガスを供給する。これにより、放射性物質収納容器100の内部のガスの排気を促進することができる。
In the apparatus for drying radioactive material storage containers according to the ninth aspect, the
第10の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、第1不活性ガスは、ヘリウムガスであり、第2不活性ガスは、窒素ガスである。これにより、高価なガスを使用することなく、放射性物質収納容器100の内部の冷却と乾燥を適正に行うことができる。
In the apparatus for drying radioactive substance storage containers according to the tenth aspect, the first inert gas is helium gas, and the second inert gas is nitrogen gas. As a result, the inside of the radioactive
第11の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥装置は、放射性物質収納容器100の内部のガス組成における水分量を10重量%以下とする。これにより、放射性物質収納容器100の内部に収容された放射性物質の健全性を維持することができる。
In the apparatus for drying a radioactive substance storage container according to the eleventh aspect, the water content in the gas composition inside the radioactive
第12の態様に係る放射性物質収納容器の乾燥方法は、放射性物質収納容器100の内部に第1不活性ガスを所定量供給する工程と、ドライ真空ポンプにより放射性物質収納容器100の内部の第1不活性ガスを含むガスを排気する工程と、ドライ真空ポンプ12の吸込圧が作用する所定領域の圧力または圧力相関値が予め設定された所定範囲にあるときに放射性物質収納容器100の内部に第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを所定量供給する工程と、放射性物質収納容器100の内部の第1不活性ガスおよび第2不活性ガスを含むガスを排気する工程とを有する。これにより、排出しやすい第2不活性ガスをキャリアガスとして用い、排出しにくい第1不活性ガスを第2不活性ガスと一緒に排出することが可能となる。その結果、乾燥作業の作業性の向上を図ることができる。
A drying method for a radioactive substance storage container according to a twelfth aspect includes the steps of supplying a predetermined amount of a first inert gas to the inside of the radioactive
10,10A 放射性物質収納容器の乾燥装置
11 排気ライン
12 ドライ真空ポンプ
13 第1不活性ガス供給ライン
14 第2不活性ガス供給ライン
21 真空乾燥ユニット
22 コールドトラップ
23 フィルタ
24 冷媒供給ライン
25 三方弁
26 第1不活性ガス供給源
27 第1開閉装置
31 第2不活性ガス供給源
32 第2開閉装置
41 制御装置
42 圧力計
51 三方弁
100 放射性物質収納容器
101 胴部
102 蓋部
103 ベントライン
104 ドレンライン
111 除染ピット
112 作業フロア
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記排気ラインに設けられるドライ真空ポンプと、
前記放射性物質収納容器の内部に第1不活性ガスを供給する第1不活性ガス供給ラインと、
前記ドライ真空ポンプの吸込圧が作用する所定領域に前記第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを供給する第2不活性ガス供給ラインと、
を備える放射性物質収納容器の乾燥装置。 an exhaust line for discharging gas inside the radioactive material storage container;
a dry vacuum pump provided in the exhaust line;
a first inert gas supply line for supplying a first inert gas to the inside of the radioactive substance storage container;
a second inert gas supply line for supplying a second inert gas having a molecular weight larger than that of the first inert gas to a predetermined region on which the suction pressure of the dry vacuum pump acts;
A drying device for a radioactive material storage container.
請求項1に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The predetermined area is the inside of the radioactive substance storage container,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to claim 1.
請求項2に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The predetermined area is the lower part inside the radioactive substance storage container,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to claim 2.
請求項1に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The predetermined area is the exhaust line,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to claim 1.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 A control device for controlling supply of the second inert gas from the second inert gas supply line to the predetermined region,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 A pressure gauge for measuring the pressure in the predetermined region is provided, and the control device supplies the second inert gas from the second inert gas supply line to the predetermined region based on the measurement result of the pressure gauge. set the time,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to claim 5.
請求項6に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The control device starts supplying the second inert gas from the second inert gas supply line to the predetermined region when the pressure in the predetermined region does not reach a preset predetermined pressure.
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to claim 6.
請求項6に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The control device starts supplying the second inert gas from the second inert gas supply line to the predetermined region when the pressure drop rate in the predetermined region becomes equal to or less than a preset predetermined pressure change rate. ,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to claim 6.
請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The control device supplies the second inert gas to the predetermined region until the pressure in the predetermined region reaches at least atmospheric pressure.
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to any one of claims 5 to 8.
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The first inert gas is helium gas, and the second inert gas is nitrogen gas.
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to any one of claims 1 to 9.
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器の乾燥装置。 The water content in the gas composition inside the radioactive substance storage container is 10% by weight or less,
A drying apparatus for a radioactive substance storage container according to any one of claims 1 to 10.
ドライ真空ポンプにより前記放射性物質収納容器の内部の前記第1不活性ガスを含むガスを排気する工程と、
前記ドライ真空ポンプの吸込圧が作用する所定領域の圧力または圧力相関値が予め設定された所定範囲にあるときに前記放射性物質収納容器の内部に前記第1不活性ガスより分子量の大きい第2不活性ガスを所定量供給する工程と、
前記放射性物質収納容器の内部の前記第1不活性ガスおよび前記第2不活性ガスを含むガスを排気する工程と、
を有する放射性物質収納容器の乾燥方法。 a step of supplying a predetermined amount of the first inert gas to the inside of the radioactive substance storage container;
a step of evacuating the gas containing the first inert gas inside the radioactive material storage container with a dry vacuum pump;
A second inert gas having a molecular weight larger than that of the first inert gas is placed inside the radioactive material storage container when the pressure in the predetermined region where the suction pressure of the dry vacuum pump acts or the pressure correlation value is within a predetermined range. a step of supplying a predetermined amount of active gas;
a step of exhausting the gas containing the first inert gas and the second inert gas inside the radioactive substance storage container;
A method for drying a radioactive substance storage container having
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