Technology development on reactor dismantling and investigation of contamination in FUGEN

副島 吾郎; 岩井 紘基; 中村 保之; 林 宏一; 門脇 春彦; 水井 宏之; 佐野 一哉

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 5 Pages, 2017/07

「ふげん」では、解体撤去や汚染の除去作業に係る廃止措置を安全かつ合理的に遂行することとしており、また、廃止措置に必要な技術開発を進めてきている。(1)原子炉本体解体に向けた技術開発:「ふげん」では、原子炉本体の特徴等に鑑み、原子炉本体解体には切断速度が速く二次廃棄物の発生量が少ない特徴を有するレーザ切断工法を適用する計画としている。レーザは原子炉施設解体への適用実績がないため、レーザヘッド,発振器,ロボット等から構成されるレーザ切断システムを構築し、解体物を対象とした切断実証を行った。(2)汚染状況調査に係る技術調:「ふげん」では、従前より施設の残存放射能量を的確に把握するため施設の汚染状況調査を行ってきている。今般、既存の実機材から試料を採取し核種分析により放射能濃度を評価する調査手法に加え、非破壊環境下で簡易的に「ふげん」の主要な二次汚染の主要核種であるCoを指標とした汚染状況を把握する調査手法の開発に着手した。

「ふげん」原子炉本体解体基本手順の策定

岩井 紘基; 中村 保之; 水井 宏之; 佐野 一哉

JAEA-Technology 2015-046, 110 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2015-046.pdf:85.22MB

「ふげん」は、熱出力557MWt、電気出力165MWeの重水減速沸騰軽水冷却圧力管型原子炉である。「ふげん」原子炉本体は、圧力管, カランドリア管, 炉心タンク等から構成される炉心領域と鉄水遮へい体から構成される遮へい領域の2つに分けられる。原子炉本体のうち炉心領域は、約25年間の運転により放射能レベルが比較的高く、圧力管とカランドリア管をそれぞれ224本内蔵する二重管で構成される複雑で狭隘な構造であり、遮へい領域は、原子炉上下部及び側部は厚板部材の遮へい体からなる積層構造となっている。特に炉心領域の解体は、構造材の放射化及びジルコニウム合金を使用していることに留意して、切断時の放射性粉じん等による被ばく低減及び発火防止対策の観点から、水中にて遠隔で解体する計画としている。以上のことを踏まえ、解体時の雰囲気線量を考慮した水位の設定や解体物の物流等を考慮した原子炉上部からの逐次解体を基本とし、炉心領域においては全炉心を上部から順に撤去する手順に加えて、解体で発生する廃棄体の放射能濃度の平坦化を目的とした手順について検討した。これらの解体手順の成立性を検証したところ、炉心領域の構造材位置による放射化量のバラつきや「ふげん」特有材料に由来する放射性核種の平坦化が図れ、物流等が成立することから、炉心を径方向及び軸方向に分割した手順が最も合理的であることが確認でき、これを「ふげん」の原子炉本体解体に係る手順として策定した。

The Study on application of laser technology for the reactor core dismantling

岩井 紘基; 中村 保之; 水井 宏之; 佐野 一哉; 森下 喜嗣

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

「ふげん」原子炉領域は、約25年間の運転により構造材が放射化され、放射能レベルが比較的高い。また、圧力管とカランドリア管をそれぞれ224本内蔵する二重管で構成される複雑で狭隘な構造であり、原子炉上下部及び側部は厚板部材(最大板厚150mm)からなる積層構造となっている。さらに、この原子炉領域の構造材は、炭素鋼,ステンレス鋼,ジルコニウム合金,アルミニウム,コンクリート等、多種材料から構成される特徴を有する。この原子炉領域の解体は、構造材が放射化していることや酸化しやすいジルコニウム合金を使用していることにも留意して、切断時の放射性粉じん等による被ばく低減及び発火防止対策の観点から、水中にて遠隔で解体する計画としている。原子炉領域の解体工期短縮及び二次廃棄物発生量の低減が可能な切断工法を選定するために、国内外の廃止措置で適用実績のある切断工法を調査するとともに、切断試験によりデータ取得を行い、レーザ切断工法を機関工法として選定した。本発表では、「ふげん」の廃止措置状況及びレーザ技術開発状況について紹介する。

基礎架台コンクリート等への放射性物質等の浸透性調査

水井 宏之; 藤田 義彦*; 久米 恭*

平成25年度公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター研究年報,16, P. 67, 2014/10

本件は、原子炉廃止措置研究開発センター(ふげん)の廃止措置に伴い発生する基礎架台コンクリート等への適用を想定し、微細なひび割れ部からの放射性物質等の浸透性に係る評価を行ったものである。模擬試験等による評価の結果、基礎架台コンクリート等のうち、「浸透汚染が必ずしも否定できない範囲」として保守的に特定・分離するためのロジックを構築した。

第28回ふげん廃止措置技術専門委員会資料集

忽那 秀樹; 岩井 紘基; 水井 宏之; 門脇 春彦; 中村 保之

JAEA-Review 2013-049, 49 Pages, 2014/02

JAEA-Review-2013-049.pdf:5.59MB

原子炉廃止措置研究開発センター(以下「ふげん」という。)は、廃止措置技術開発を計画・実施するにあたり、「ふげん」を国内外に開かれた技術開発の場及び福井県が目指すエネルギー研究開発拠点化計画における研究開発拠点として十分に活用するとともに、当該技術開発で得られる成果を有効に活用することを目的として、原子力機構内外の有識者で構成される「ふげん廃止措置技術専門委員会」を設置している。本稿は、平成25年9月24日に開催した第28回ふげん廃止措置技術専門委員会において報告した"廃止措置の状況"、"レーザ切断工法の実機適用に向けた切断試験状況及び今後の計画"、"基礎架台コンクリート等への放射性物質等の浸透性に係る検討"、"トリチウム除去における常温真空乾燥及び重水残留量の推測法の実機適用"及び福島第一原子力発電所の廃止措置技術に係る「ふげん」の取組み状況として報告した"福島第一原子力発電所の炉内解体を想定した熱的及び機械的切断技術による適用性試験"について、資料集としてまとめたものである。

Decommissioning program of FUGEN and current activities

手塚 将志; 水井 宏之; 松嶌 聡; 中村 保之; 林 宏一; 佐野 一哉; 南光 隆; 森下 喜嗣

Proceedings of International Conference on Advanced Nuclear Fuel Cycle; Sustainable Options & Industrial Perspectives (Global 2009) (CD-ROM), p.2815 - 2821, 2009/09

「ふげん」は電気出力165MWの重水減速・沸騰軽水冷却・圧力管型原型炉であり、25年間の運転の後、2003年3月に運転を終了し、廃止措置計画が昨年2月に認可されたことを受けて廃止措置段階に移行した。本発表では、廃止措置の期間を使用済燃料搬出期間,原子炉周辺設備解体撤去期間,原子炉本体解体撤去期間,建屋解体期間の4つの期間に区分して進め、2028年度までにすべての作業を完了する計画としている「ふげん」の廃止措置計画について紹介する。また、現在、使用済燃料搬出期間の作業の一部として進めている、タービン建屋での主蒸気系や給水系等の解体撤去作業、及び重水系設備の解体を容易にするために重水系に残留しているトリチウムを通気や真空引きにより行っている乾燥除去作業、並びに放射線遮蔽や粉じん抑制のために水中で行う原子炉本体の解体方法の検討状況を紹介する。

Microstructural development of multi-pass TIG welded F82H steels under dual-ion irradiation

荻原 寛之; 谷川 博康; 水井 智博*; 岸本 弘立*; 香山 晃*

no journal, , 

核融合炉ブランケットシステムにおける低放射化フェライト鋼の溶接・接合技術の最適化は重要な課題である。第一壁は、核融合反応により、高温・重照射下で弾き出し損傷と核変換ヘリウム生成に伴う核変換損傷を被るため、第一壁の溶接部位での照射効果の解明は、重要な課題となる。本研究では、低放射化フェライト鋼F82Hの多層盛TIG溶接部を対象としたデュアルイオン照射を行い、溶接パスに対応した照射後微細組織変化を明らかにすることを目的としている。特に、高温重照射環境で重要な課題であるスウェリング挙動について検討した。15mm厚のF82H-TIG溶接材(溶接パス5回,溶接後熱処理720C1h)の断面に対し、デュアルイオン照射をした。照射条件は、6.4MeV Feを用いて、470C,最大20dpaのシングルイオン照射を行った。デュアルイオン照射では、1.0MeV Heをエネルギーデェグレーダを透過させ、鉄イオンに対し、1510appm He/sの条件で同時照射した。非照射材の溶接金属部での硬さ試験の結果、溶接パス増加に伴い、硬さは増加した。デュアルイオン照射材の微細組織観察の結果、溶接パス増加に伴い、スウェリングは低減される傾向にあった。本研究を通して、耐スウェリング特性に優れた溶接法(入熱量の低減した溶接法)の提案及び耐照射特性を考慮した厚板溶接の施工法の改良のための照射後微細組織データを得ることができた。

小口径配管の縦割工具の試作

水井 宏之

no journal, , 

「ふげん」では、解体撤去物等を対象とした除染・測定等を行うため、接液面(汚染面)を露出させることを計画している。ただし、小口径の配管は既存の工具では容易に縦割りすることができないため、専用の工具等を導入し、安全かつ効率的に縦割りする方策の確立が課題である。本件は、上述の方策を具現化するため、第23回オープンセミナーにおいて技術課題として提示するものである。

使用済樹脂を対象とした廃棄体化基礎試験

大谷 洋史; 東浦 則和; 水井 宏之; 遠藤 伸之*; 片桐 源一*; 大塩 正*; 小川 秀夫*

no journal, , 

ふげんの使用済みイオン交換樹脂は、減圧酸素プラズマ法による減容安定化処理装置にて減容・安定化(無機化)処理を行い、残渣(以下「灰化樹脂」と言う。)をセメントにより混練固化し、廃棄体として処分場へ搬出する計画である。この廃棄体を製作するうえでは「均一・均質固化体の廃棄確認方法」(JNES-SSレポート)や「余裕深度処分廃棄体の製作にかかわる基本要件」(日本原子力学会標準)等の諸条件を満足する必要がある。今回、廃棄体製作技術開発のための調査として、水和阻害物質によるセメント混練固化体への影響に着目し、ふげんの使用済みイオン交換樹脂の水和阻害物質含有量を踏まえた模擬灰化樹脂を用いてセメント混練固化試験体を製作し、その特性を確認した。調査の結果、過去の知見を反映した灰化樹脂の配合割合(35wt%)の条件下においても、廃棄体の廃棄確認において重要な「一軸圧縮強度」は、その基準値を上回る等の結果が得られ、水和阻害物質によるセメント混練固化への影響は認められなかった。

基礎架台コンクリート等への放射性物質等の浸透性調査

水井 宏之; 伊藤 英樹*; 久米 恭*; 小川 秀夫*; 金田 由久*

no journal, , 

「ふげん」の解体撤去工事等に伴い撤去する基礎架台コンクリート等の処理・処分に向けた事前検討の一環として、放射性物質等の浸透性を調査した。本調査では、非放射性コバルト溶液のコンクリート中への浸透範囲をPIXE等により観察し、ひび割れの深さは超音波法等により測定した。調査の結果、コンクリートのひび割れ箇所に接液すれば、ひび割れ深さ程度までは浸透する挙動を確認した。ただし、表面に塗膜がある場合には短期間では浸透しなかった。また、浸透範囲はひび割れ深さと概ね相関傾向にあることを確認した。今後、同様の評価を継続し、浸透汚染が必ずしも否定できない範囲を評価する手法の構築を目指す予定である。