「デブリ取り出し工法の変遷」の版間の差分

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(ページの作成:「　ヘッド取り外しの後に、プレナム構造物が撤去された。プレナム構造物は、直径4m、高さ3.5mのボルト締めと溶接で組み立てられたSS製の構造物であった（重量55トン）。 炉心上部の炉心支持シールド内に設置、炉心との位置合わせのため原子炉容器のキーとかみ合う 4 つのキー溝を備えています。 事故で炉心と上部格子は大きく損傷。上部格子の…」)
 
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　ヘッド取り外しの後に、プレナム構造物が撤去された。プレナム構造物は、直径4m、高さ3.5mのボルト締めと溶接で組み立てられたSS製の構造物であった（重量55トン）。
　ここでは、TMI-2においてどのように取り出し方法が定められたのかを、1983年～1986年の年次レポートの記述に基づいて整理した[1,2,3,4]。内部調査の結果や、圧力容器ヘッドと上部プレナム構造物の撤去およびそのための環境整備を進めることで、デブリ取り出し工法が具体化されていった経緯を読み取ることができる。


炉心上部の炉心支持シールド内に設置、炉心との位置合わせのため原子炉容器のキーとかみ合う 4 つのキー溝を備えています。
== 圧力容器ヘッド取り外し ==


事故で炉心と上部格子は大きく損傷。上部格子の下部は一部溶融。上部端栓が固着。一部は燃料集合体の上部を含み（上部端栓をたたいて落とす前）。
=== 1983年の進捗 ===


一個の塊として取り外す計画。通常の方法。しかし、歪や損傷あり。
* Quick Look調査[5]、Underhead Characterization[6]などにより、圧力容器ヘッドはDirty-Lift工法で取り外せると判断された[6]。
 
* 当初懸念された付着デブリの自然発火性については、実デブリを用いた自然発火性確認試験が行われ、自然発火の可能性は極めて低いと結論された[7]。
 
* ヘッド取り外しの障害となるリードスクリューについては、完全撤去ではなく、スパイダーとの接続を外して支持構造物内の一時保持位置で固定する工法が採用された[6]。
図　圧力容器ヘッドと上部プレナム構造物の取り外しの初期構想 []
* ヘッド貯蔵スタンドに遮蔽が取り付けられた[6]。
 
* ヘッド周辺については、既設の遮蔽体が撤去され、支持構造物とCanal浅瀬が除染された。Canal浅瀬とヘッドのインターフェースとしてCSP（Canal Seal Plate）が取り付けられた[6]。
一体物で取り外せるかどうかと、固着している上部端栓を外せるかどうかの調査（画像、機械的）が、まず行われた。水中カメラ使用。いくつかパネルをとりはずしてから、プレナム側のキー溝と圧力容器側のキーを観察。設計では、キーには0,25-0,38mmのクリアランスあり。Quick Scan 2??
* ヘッド吊り上げツールの検査、ヘッド固定Studsのクリーニングと緩め作業が行われた[6]。
 
 
カメラを環状の領域に挿入。炉心遮蔽とプレナムの間の。デブリがあるかどうか。
 
プレナムが熱で歪んでいたことが初めて確認された。1cmくらいの隙間が測定された（ホットレグのアウトレットで）。
 
しかし、プレナム側には大きな歪は見られなかった。
 
 
プレナム構造物の下の方に燃料デブリ存在。上部格子の下の方には損傷あり。格子と制御棒スパイダー。制御棒案内管の下の方に、より多くの燃料デブリを検出。破砕燃料ペレットを含む。


=== 1984年の進捗 ===
、、、


固着していた上部端栓をたたき落とすツールを開発し、付着物をたたき落とし。èプレナム貯蔵の障害になるため。あわせて、APSRも取り外し。èこれが、事故後初めての、意図した上での、それなりの物ロ湯の燃料デブリの移動に相当。
'''参考：　Quick Look'''


'''参考：　ヘッド取り外し'''


69個のCRGTがプレナムカバーに溶接され（上部）、上部格子にボルト締めされていた（下部）。これが、プレナムの強度を保証。画像調査。一体物での取りはずしに十分な強度を保持と判定。
'''参考：　自然発火性確認試験'''


== 上部プレナム撤去 ==


プレナム構造物の画像調査と、固着端栓などの叩き落としの後。プレナムを水圧でジャッキアップ。
=== 1983年の進捗 ===
　プレナム構造物の撤去工程の検討は、５個のワークに分類され実施された。(a)撤去手法とツール、(b)撤去作業、(c)臨界安全と作業安全の評価、(d)プレナム撤去後の燃料デブリ取り出し・移送方法の改良、(e)使用済み燃料プールの再稼働。


ジャッキ（50トン、４機）はプレナム構造物の４つの角に挿入。レベル調整しながらジャッキアップ。ジャッキにはビルトインメカニカルフォロワーをとりつけ、ジャッキが壊れても、プレナム構造物が壊れないように。Beam??
'''　図１'''に、1983年時点でのヘッドとプレナム取り外しの概念図を示す。この時点では、ヘッドをDirty-Lift工法で取り外した後、建屋上部の燃料移送Canal全域を水没させ、水中で上部プレナム構造物を取り外し、Canalの端の貯蔵スタンド上にソフトバリアで包んで保管するという工法が主に検討されていた。上部プレナム構造物撤去後に圧力容器上部にリークタイトのカバーを設置し、圧力容器内と上部プレナム構造物のソフトバリア内の冷却水と、Canalと使用済み燃料貯蔵プールの冷却水を分離して、それぞれ水処理するという構想であった[1]。


==== プレナム撤去手法とツールについて ====


図　上部プレナム構造物の模式図（IIF設置後） []
* 一体構造物として撤去することに決定。３段階で撤去という方針を決定。第１段階：プレナムをジャッキアップして圧力容器から分離、第２段階：プレナムをポーラークレーンで吊り上げCanal端に移動、第３段階：Canal端にある貯蔵スタンド上に、ソフトバリアでくるんで貯蔵（図１参照）[1]。
* プレナム内部調査ツール、ジャッキツール、移送と貯蔵ツール、クリーニングツールの設計進捗。
* プレナム内部調査ツールは、プレナムリフトの障害になる可能性のある個所が観察できるように設計。デブリ付着量も観察できるように設計。
* ジャッキツールの要件整理、基本設計終了（4基の60トン油圧ジャッキ）[8]。
* 移送・貯蔵ツールとしては、吊り上げ具、プレナム貯蔵リング、TCBなどを設計[8]。
* TCB（Transfer Containment Barrier）は、プレナム移動時のコンテナとして設計（#結局、使用されなかった）[8]。
* デブリ除去ツールとしては、上部格子からぶら下がっている燃料集合体上部を、プレナム撤去前に落とすためのスライドハンマーと高圧フラッシング装置を設計（<u>#Quick Look前は、燃料集合体が多く残留し、上部でプレナムや上部格子と融着している可能性が考えられたため、上部格子の溶接部を剪断するツールと油圧式のデブリ吊り上げ設備が検討されていた。しかし、Quick Lookにより、上部空洞があり、ぶら下がりデブリ量が、当初の想定より少なかったため、ハンマーでたたき落とす方式に変更された。プレナムをジャッキアップした後には、高圧水で落とす作業も行われた</u>）[1]。
* プレナム撤去作業のモックアップ試験の要件を整理[8]。


まず、プレナムを5cmジャッキアップ。支持格子と離れていることを確認。あらかじめ、スライドハンマーで、固着上部端栓や燃料集合体を分離。くっついていないことを確認してから18cmジャッキアップ。吊り上げ可能なことを確認。
==== プレナム撤去作業について ====
　EG&G社が、プレナム調査とプレナム撤去作業に参加することが合意された。


==== 臨界評価・作業安全評価について ====
　プレナム部に付着した燃料集合体上部の崩落事象が解析され、冷却水中のホウ素濃度を3500ppm以上に維持すれば、臨界までの十分なマージンが維持されると評価された[1]。


Canal水没、燃料取り出し長尺ツール、作業プラットフォーム取り付け後、プレナム吊り上げモニターシステム取り付け。
==== 燃料デブリの取り出し・移送方法について ====
　既設の燃料移送メカニズムについて、チェーンドライブで駆動する水中モーターは信頼性が低いので、単純なウィンチケーブルで駆動するシステムに交換するように技術レビューが行われた。


==== 燃料貯蔵プール再稼働 ====
　1983年内にDOE予算で完了した。


Canal側に、移送システム、ラック、貯蔵スタンドを設置。
=== 1984年の進捗 ===
'''参考：プレナム取り外し'''


DWCS系設置(Defueling Water Clean-up System)、DAM設置。
== 燃料・デブリ取り出し方法 ==


=== 1983年の進捗 ===


プレナム吊り上げ用のペンダント搬入。
==== 冷却水クリーンアップ系について ====
ここから、、、


IIF内のプレナム構造物を外す。カメラでレベリング。
== 参考文献 ==
[1] D.E. Scardena, TMI-2 Technical Information and Examination Program 1983 Annual Report, GEND-039, 1984.


Canalはドライのままで、Canal endは水没させて、そこにプレナム構造物を貯蔵。
[2] C.J. Hess, TMI-2 Technical Information and Examination Program 1984 Annual Report, GEND-049, 1985.


遠隔操作で。プレナム取り外しの後に、燃料取り出し用のプラットフォームを設置。
[3] G.R. Brown, U.S. DOE Three Mile Island Research and Development Program 1985 Annual Report, GEND-055, 1986.


貯蔵スタンド上でプレナムには覆いをつける
[4] EG&G Idaho Inc., U.S. DOE Three Mile Island Research and Development Program 1986 Annual Report, GEND-060, 1987.


[5] Bechtel Northern Corporation, Quick Look Inspection: Report on the Insertion of a Camera into the TMI-2 Reactor Vessel thrpugh a Leadscrew Opening, vol. 1, GEND-030, 1983


目次
[6] P.R. Bengel, M.D. Smith, G.A. Estabrook, TMI-2 Reactor Vessel Head Removal, GEND-044, 1985.
1 プレナム構造物撤去までの概略経緯
1.1 圧力容器ヘッド取り外し作業
1.2 上部プレナム撤去の準備作業
1.2.1 1983年の進捗
1.2.2 1984年の進捗
2 参考文献
プレナム構造物撤去までの概略経緯
　1983～85年の年次報告に概要が記載されている[1,2,3]。
 
圧力容器ヘッド取り外し作業
1983年の進捗[1]
 
Quick Look調査[2]、Underhead Characterization[3]などにより、圧力容器ヘッドはDirty-Lift工法で取り外せると判断された[4]。当初懸念された付着デブリの自然発火性については、実デブリを用いた自然発火性確認試験が行われ、自然発火の可能性は極めて低いと結論された[5]。
ヘッド取り外しの障害となるリードスクリューについては、完全撤去ではなく、スパイダーとの接続を外して支持構造物内の一時保持位置で固定する工法が採用された[4]。
ヘッド貯蔵スタンドに遮蔽が取り付けられた[4]。
ヘッド周辺については、既設の遮蔽体が撤去され、支持構造物とCanal浅瀬が除染された。CanalあさせとヘッドのインターフェースとしてCSP（Canal Seal Plate）が取り付けられた。また、吊り上げツールの検査、ヘッド固定Studsのクリーニングと緩め作業が行われた。
 
参考：　Quick Look
 
参考：　ヘッド取り外し
 
参考：　自然発火性確認試験
 
上部プレナム撤去の準備作業
　プレナム構造物の撤去工程の検討は、５個のワークに分類され実施された。(a)撤去ツールの検討、(b)撤去方法の検討、(c)臨界安全と作業安全の評価、(d)プレナム撤去後の燃料デブリ取り出し・移送方法の改良、(e)使用済み燃料プールの再稼働。
 
1983年の進捗
プレナム撤去ツールについて・・・　一体構造物として撤去することに決定。撤去～貯蔵までの概略手順として、第一段階：プレナムをジャッキアップして圧力容器から分離、第二段階：プレナムをポーラークレーンで吊り上げCanal最深部に移動、第三段階：Canal最深部にある貯蔵スタンド上に、ソフトバリアでくるんで貯蔵、という工法採用。この工法のため、プレナム内部調査ツール、ジャッキアップツール、移送と貯蔵ツール、クリーニングツールの設計進捗。モックアップ試験の要件を整理。
各種ツールの設計製作について・・・　内部調査ツールは、プレナム内の重要箇所（ジャッキアップやリフトに障害になる可能性のある個所）が観察できるように設計。デブリ付着量も観察できるように設計。ジャッキツールの機能確認実施。#移送・貯蔵ツールは、この時点では、ヘッド上まで注水されたCanalの端に移動する設計（図１）。吊り上げ具の一部を新規設計。移送・貯蔵時に用いる強化プラスチックバッグからなる、TCB（Transfer Containment Barrier）を設計（#結局、移送時に用いられず、貯蔵にだけ使用された）。
Quick LookやCore Topographyで得られた知見の反映について・・・　上部格子からぶら下がっている燃料集合体上部を、プレナム撤去前に落とすためのツールを設計（#当初は、燃料集合体が多く残留し、上部でプレナムや上部格子と融着している可能性が考えられたため、上部格子の溶接部を剪断するツールが検討されていた。しかし、Quick Lookで、上部空洞があり、ぶら下がりデブリ量が、当初の想定より少なかったため、ハンマーでたたき落とす方式に変更された。プレナムをジャッキアップした後には、高圧水で落とす作業も行われた）。
臨界評価・作業安全評価・・・　プレナム部に付着した燃料集合体上部の崩落事象が解析され、ホウ素濃度を>3500ppmに維持すれば、臨界までの十分なマージンが維持されると評価。
プレナム撤去の方法について・・・　廃棄物？？　
燃料移送メカニズム・・・　収納缶と移送用の遮蔽キャスクを、圧力容器上部から吊り下げる方式を採用（Pick-and-Place方式）。収納缶サイズと重量のセンタリング方法を１種類にすることに。
燃料貯蔵プール再稼働・・・　DOE予算で完了。
1984年の進捗
、、、
参考文献
[1]


[2]
[7] V.F. Baston, W.E. Austin, K.J. Hoffstetter, D.E. Owen, TMI-2 Pyrophoricity Studies, GEND-043, 1984.


[3]
[8] D.C. Wilson, TMI-2 Reactor Vessel Plenum Final Lift, GEND-054, 1986.

2025年1月17日 (金) 18:44時点における版

　ここでは、TMI-2においてどのように取り出し方法が定められたのかを、1983年～1986年の年次レポートの記述に基づいて整理した[1,2,3,4]。内部調査の結果や、圧力容器ヘッドと上部プレナム構造物の撤去およびそのための環境整備を進めることで、デブリ取り出し工法が具体化されていった経緯を読み取ることができる。

圧力容器ヘッド取り外し

1983年の進捗

  • Quick Look調査[5]、Underhead Characterization[6]などにより、圧力容器ヘッドはDirty-Lift工法で取り外せると判断された[6]。
  • 当初懸念された付着デブリの自然発火性については、実デブリを用いた自然発火性確認試験が行われ、自然発火の可能性は極めて低いと結論された[7]。
  • ヘッド取り外しの障害となるリードスクリューについては、完全撤去ではなく、スパイダーとの接続を外して支持構造物内の一時保持位置で固定する工法が採用された[6]。
  • ヘッド貯蔵スタンドに遮蔽が取り付けられた[6]。
  • ヘッド周辺については、既設の遮蔽体が撤去され、支持構造物とCanal浅瀬が除染された。Canal浅瀬とヘッドのインターフェースとしてCSP（Canal Seal Plate）が取り付けられた[6]。
  • ヘッド吊り上げツールの検査、ヘッド固定Studsのクリーニングと緩め作業が行われた[6]。

1984年の進捗

、、、

参考：　Quick Look

参考：　ヘッド取り外し

参考：　自然発火性確認試験

上部プレナム撤去

1983年の進捗

　プレナム構造物の撤去工程の検討は、５個のワークに分類され実施された。(a)撤去手法とツール、(b)撤去作業、(c)臨界安全と作業安全の評価、(d)プレナム撤去後の燃料デブリ取り出し・移送方法の改良、(e)使用済み燃料プールの再稼働。

　図１に、1983年時点でのヘッドとプレナム取り外しの概念図を示す。この時点では、ヘッドをDirty-Lift工法で取り外した後、建屋上部の燃料移送Canal全域を水没させ、水中で上部プレナム構造物を取り外し、Canalの端の貯蔵スタンド上にソフトバリアで包んで保管するという工法が主に検討されていた。上部プレナム構造物撤去後に圧力容器上部にリークタイトのカバーを設置し、圧力容器内と上部プレナム構造物のソフトバリア内の冷却水と、Canalと使用済み燃料貯蔵プールの冷却水を分離して、それぞれ水処理するという構想であった[1]。

プレナム撤去手法とツールについて

  • 一体構造物として撤去することに決定。３段階で撤去という方針を決定。第１段階：プレナムをジャッキアップして圧力容器から分離、第２段階：プレナムをポーラークレーンで吊り上げCanal端に移動、第３段階：Canal端にある貯蔵スタンド上に、ソフトバリアでくるんで貯蔵（図１参照）[1]。
  • プレナム内部調査ツール、ジャッキツール、移送と貯蔵ツール、クリーニングツールの設計進捗。
  • プレナム内部調査ツールは、プレナムリフトの障害になる可能性のある個所が観察できるように設計。デブリ付着量も観察できるように設計。
  • ジャッキツールの要件整理、基本設計終了（4基の60トン油圧ジャッキ）[8]。
  • 移送・貯蔵ツールとしては、吊り上げ具、プレナム貯蔵リング、TCBなどを設計[8]。
  • TCB（Transfer Containment Barrier）は、プレナム移動時のコンテナとして設計（#結局、使用されなかった）[8]。
  • デブリ除去ツールとしては、上部格子からぶら下がっている燃料集合体上部を、プレナム撤去前に落とすためのスライドハンマーと高圧フラッシング装置を設計（#Quick Look前は、燃料集合体が多く残留し、上部でプレナムや上部格子と融着している可能性が考えられたため、上部格子の溶接部を剪断するツールと油圧式のデブリ吊り上げ設備が検討されていた。しかし、Quick Lookにより、上部空洞があり、ぶら下がりデブリ量が、当初の想定より少なかったため、ハンマーでたたき落とす方式に変更された。プレナムをジャッキアップした後には、高圧水で落とす作業も行われた）[1]。
  • プレナム撤去作業のモックアップ試験の要件を整理[8]。

プレナム撤去作業について

　EG&G社が、プレナム調査とプレナム撤去作業に参加することが合意された。

臨界評価・作業安全評価について

　プレナム部に付着した燃料集合体上部の崩落事象が解析され、冷却水中のホウ素濃度を3500ppm以上に維持すれば、臨界までの十分なマージンが維持されると評価された[1]。

燃料デブリの取り出し・移送方法について

　既設の燃料移送メカニズムについて、チェーンドライブで駆動する水中モーターは信頼性が低いので、単純なウィンチケーブルで駆動するシステムに交換するように技術レビューが行われた。

燃料貯蔵プール再稼働

　1983年内にDOE予算で完了した。

1984年の進捗

参考：プレナム取り外し

燃料・デブリ取り出し方法

1983年の進捗

冷却水クリーンアップ系について

ここから、、、

参考文献

[1] D.E. Scardena, TMI-2 Technical Information and Examination Program 1983 Annual Report, GEND-039, 1984.

[2] C.J. Hess, TMI-2 Technical Information and Examination Program 1984 Annual Report, GEND-049, 1985.

[3] G.R. Brown, U.S. DOE Three Mile Island Research and Development Program 1985 Annual Report, GEND-055, 1986.

[4] EG&G Idaho Inc., U.S. DOE Three Mile Island Research and Development Program 1986 Annual Report, GEND-060, 1987.

[5] Bechtel Northern Corporation, Quick Look Inspection: Report on the Insertion of a Camera into the TMI-2 Reactor Vessel thrpugh a Leadscrew Opening, vol. 1, GEND-030, 1983

[6] P.R. Bengel, M.D. Smith, G.A. Estabrook, TMI-2 Reactor Vessel Head Removal, GEND-044, 1985.

[7] V.F. Baston, W.E. Austin, K.J. Hoffstetter, D.E. Owen, TMI-2 Pyrophoricity Studies, GEND-043, 1984.

[8] D.C. Wilson, TMI-2 Reactor Vessel Plenum Final Lift, GEND-054, 1986.

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