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高輻射核設施組件水下切割技術發展與應用

更新時間：2024-03-21  16:35

 
【技術簡介】
根據核設施除役經驗，台灣研究用反應器(TRR)的拆除將涉及許多複雜的任務，例如反應爐的拆卸、反應器組件的水下切割以及放射性廢物的包裝。無論是在技術、計畫管理和輻射防護等各方面都是重大的挑戰。水下切割作業方式主要可區分為熱切割及機械切割，依據國外核設施除役經驗，目前主要均為機械切割以避免面臨二次廢棄物處理問題。國原院TRR爐體廢棄物中，因劑量率及結構問題而需要於水下切割之組件有上熱屏蔽(二層)、反應槽、旁熱屏蔽及下熱屏蔽(三層)。考量組件幾何尺寸、盛裝容器尺寸及盛裝容器荷重等因素，TRR爐體廢棄物切割需要開發水下切割平台、水下帶鋸機、反應槽翻轉支架及水下圓盤鋸等機具。帶鋸機主要應用於上熱屏蔽及下熱屏蔽；而圓盤鋸主要使用於反應槽及旁熱屏蔽。

圖1、TRR爐體組成結構

圖2、TRR爐體組件使用機具設備評估

【計畫規劃/技術應用】
水下切割整合工作平台系統主要功能為調整組件及切割工具之相對位置，控制切割機具切割參數。平台由運動機構、控制單元及油壓所組成。當上熱屏蔽等TRR爐內組件吊掛至切割平台後，可控制運動機構夾持，並旋轉至預定切割位置。工作平台容許整合不同拆解機具，如圓盤鋸或帶鋸機，並由控制單元控制其切割起始點、切割終點及切割進給等相關切割參數。
水下圓盤鋸應用於切割截面小於0.18 m之爐內組件，如旁熱屏蔽及反應槽。國原院依原始圖說及切割程序，自主發展可於水下使用之液壓圓盤鋸，並進行模擬測試，測試結果顯示圓盤鋸可以順利完成鑄鐵試塊水平及垂直切割。為了避免未來維修時人員水下作業，作業平台與切割機具間設計有快拆機構，方便將機具自水下方吊起維護。
水下帶鋸機設計用於切割截面厚度小於0.6 m之物體；上熱屏蔽為一圓餅狀物體，其切割截面厚度為0.43 m，將選用水下帶鋸機進行切割。國原院依據上熱屏蔽3D模型及盛裝容器限制，開發水下帶鋸機。

圖3、水下切割整合工作平台組成

圖4、水下圓盤鋸模擬測試

圖5、水下帶鋸機整合

【未來佈局】
水下切割技術在核設施除役扮演重要角色，國原院依據TRR爐體廢棄物拆解需求，陸續開發建置溼式切割水槽、水下切割平台，並持續完善水下機具設計，致力於法規期限內完成台灣研究用反應器(TRR)爐體廢棄物拆解作業。展望未來，期盼以TRR爐體拆解積累的水下切割技術經驗，推廣至國內核電廠反應器內部的高活度零組件拆解，厚實國內核能除役產業。

【連絡資訊】
姓名：黃志中
電話：03-4711400分機3632
E-mail：jjhuang@nari.org.tw