デブリ取り出しツール
ここでは、TMI-2事故炉からの燃料デブリ取り出しに用いられた様々なツールについてまとめる。
コアボーリングマシン
コアボーリングマシンの概念図を図１に示す。高線量下で使用可能で、経済的にも合理的、という観点で、コアボーリングシステムについて、アイダホ国立研究所でモックアップ試験が行われた。モックアップ試験では、ジルカロイ被覆でSiO2ペレットからなる模擬燃料棒、インコネル製のスペーサーグリッド、ステンレス製の端栓、コンクリートブロック、砂利、アルミナ板などが用いられた。モックアップ試験に基づいて、ドリルの先端やカッターが選定された。[1]
プラズマアーク切断機
プラズマアーク切断機の概念図を図２に示す。この装置は、炉心下部構造物（LCSA: Lower Core Support Assembly）の切断/解体に用いられた。プラズマアークトーチは、様々な切断方法（ウォータージェット、シャーリング、アークソー、酸素燃焼、超音波破断、レーザー切断など）の中から選定され、デブリ取り出し初期に、炉心上部格子や端栓の解体に利用されていた。LCSAは、約１年かけて約50個のパーツに解体された。解体作業自体は短時間であったが、システムの不具合や設計変更に時間を要した。[1]
プラズマアーク切断機では、トーチの焼け付きの他に、電気系統、シール、などのトラブルが発生した。およそ10回の切断に1回の割合でトーチが焼け付き、交換が必要となった。これは、ホウ酸水の電導性がよいために発生した。焼きつきのたびに、装置をSWPに引き上げ、交換/整備する必要があった。構造物に燃料デブリが固着している個所では、プラズマアークでの切断は困難であった。トーチの振動や汚染も課題であった。また、加熱によるKr-85の放出をモニターする必要があった。
Plasma Arc Cutting Hazards. One concern from the use of the plasma arc torch was toxic gas generation. By-product gases included fissile material vaporization; krypton-85; carbon monoxide; small quantities of hydrogen (less than 1/10 standard cubic feet per minute); nickel carbonyl vapor; and oxides of nitrogen. The principal oxides of concern were nitric oxides and nitrogen dioxide.
Safety evaluations concluded that gases that escaped from the water surface would be captured by the defueling work platform off-gas system. The gas was expected to be diluted to insignificant concentrations in the containment building near the plant purge system exhaust suction point, even during periods of no purge operation. Condensable gas products were retained in the water. Administrative controls were required to ensure that personnel access to the discharge areas inside the containment building was prohibited during plasma arc cutting. The safety department monitored the work area for by-product gas to ensure it did not exceed occupational exposure limits. (206) • Plasma Arc Cutting Performance. Several actions were taken to address concerns about automated (plasma arc) cutting equipment system performance: (●) improvements to increase the reliability of this system, (●) increase in the size of the pieces cut from the lower core support assembly to decrease the number of cuts, and (●) development of the core boring machine as a backup.
参考文献
[1] Three Mile Island Accident of 1979 Knowledge Management Digest, NUREG/KM-0001, Supplement 1, 2 and 3, USNRC, 2020.
[2] A.W. Marley, D.W. Akers and C.V. Mclsaac, Sampling and Examination Methods Used for Three Mile Island Unit 2, Nucl. Technol. 87 (1989) 845-856.