JP2001356191A

JP2001356191A - 放射性物質乾式貯蔵設備

Info

Publication number: JP2001356191A
Application number: JP2001130576A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyasu Yamanaka; 庸靖山中; Masami Matsuda; 将省松田; Hidetoshi Kanai; 秀俊金井; Takao Ganda; 孝雄雁田
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で、収納管軸方向の温度分布をより
均一化する。【解決手段】水平仕切り壁部１０が、天井スラブ９と床
スラブ８との間に配置される。複数のキャニスタ２をそ
れぞれ収納する多数の収納管６が、天井スラブ９に吊り
下げられ、水平仕切り壁部１０を貫通し床スラブ８に向
かって伸びる。水平仕切り壁部１０と天井スラブ９との
間に、水平仕切り壁部１０と床スラブ８との間にそれぞ
れ冷却通路が形成される。各冷却通路内を流れる冷却空
気が、収納管６を冷却する。入口ダクト１９は、外部か
ら取り込んだ空気を各冷却通路に供給される。各冷却通
路から排出された空気は、空気排出ダクト１２より外部
に排気される。水平仕切り壁部１０は、下方の冷却通路
内で加熱された冷却ガスを上方の冷却通路内に上昇する
ことを著しく抑制する。従って、上記の課題を達成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射性物質乾式貯蔵設
備に係り、特に、原子力発電所から発生する使用済燃料
等の放射性物質等の高レベル放射性物質を貯蔵するのに
好適な放射性物質乾式貯蔵設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する使用済燃料集
合体を再処理した後の残渣である高レベル放射性物質
は、ガラス固化体としてキャニスタに詰められ安定化さ
れた後、放射性物質乾式貯蔵庫にて長期間保管される。
この放射性物質乾式貯蔵庫は、特開平2−17500号公報に
見られるように、キャニスタ貯蔵室内に多数の円筒状鋼
製スリーブ(収納管)を配置し、これらの収納管は内部に
複数のキャニスタを段積可能なだけの長さを有してい
る。キャニスタ内のガラス固化体からの崩壊熱は、鋼製
スリーブの上端部を保持する天井スラブとこの天井スラ
ブの下方に位置し鋼製スリーブの下端部を保持する床ス
ラブとの間に形成される冷却空気通路内を流れる空気に
よって冷却される。冷却空気通路内に導かれる冷却空気
は、放射性物質乾式貯蔵庫外から取り込まれた外気であ
る。冷却空気の供給は、自然換気により行われる。

【０００３】実開昭62−22600 号公報に示された放射性
物質乾式貯蔵庫も、また、特開平2−17500 号公報と同
様に、高レベル放射性物質のガラス固化体を収納した複
数のキャニスタを、有底筒状ピット(収納管)内に段積み
して収納することを開示する。この有底筒状ピットの上
端部は上スラブその下端部は上スラブの下方に位置する
下スラブに保持される。冷却空気が流れる冷却用流路が
有底筒状ピットを取り囲んでその周囲に配置される。有
底筒状ピット内のガラス固化体から発生する崩壊熱は、
冷却用流路内を上方に向かって流れる空気により冷却さ
れる。冷却用流路内への冷却空気の供給は、自然換気で
ある。

【０００４】特開平3−273193 号公報に示された放射性
物質乾式貯蔵庫は、使用済燃料集合体を収納したキャニ
スタを収納管内に複数段積みしている。放射性物質乾式
貯蔵庫外から取り入れた冷却空気を上方に導く冷却用流
路が、実開昭62−22600 号公報と同様に、収納管を取り
囲む外管との間で収納管の周囲に形成される。収納管は
天井スラブにより保持される。その冷却用流路内への冷
却空気の供給は、自然換気である。更に、収納管内に外
気をブロアにより吸引して収納管内に導く強制換気手段
が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】放射性物質乾式貯蔵庫
の敷地面積を少なくするためには、前述した各公開公報
に示されているように、収納管内に複数のキャニスタを
段積みすればよい。キャニスタの段積み数を更に増やせ
ば、それだけ放射性物質乾式貯蔵庫の敷地面積を減少で
きる。

【０００６】しかしながら、特開平2−17500号公報に示
された放射性物質乾式貯蔵庫では、キャニスタの段積み
数を更に増やすことにより、冷却空気通路の上部の温度
が上昇する。すなわち、天井スラブと床スラブとの間に
形成された水平方向に伸びる冷却空気通路内を流れる冷
却空気が、キャニスタ内の放射性物質の崩壊熱を除去す
ることによって加熱される。この加熱された冷却空気
が、冷却空気通路の上部に向かって上昇する。このた
め、冷却空気通路の上部の温度が上昇する。これは、収
納管上部に位置するキャニスタ内の放射性物質の冷却を
抑制することにつながり、収納管内におけるキャニスタ
の段積み数の増加を制限する。

【０００７】実開昭62−22600 号公報及び特開平3−273
193 号公報のように、収納管の周囲を環状体で取り囲み
収納管と環状体との間に形成され冷却空気を上方に導く
冷却用通路を形成した場合には、冷却用通路の圧力損失
は、その流路面積が小さいことから収納管内におけるキ
ャニスタの段積み数が増えるほど大きくなる。このよう
な圧力損失の増加は、冷却用通路内への冷却空気の流入
量を減少させる。特に、その冷却空気の供給はブロア等
を用いて強制的に行われず自然力を用いて行われるの
で、圧力損失の増加が冷却空気の供給量の低下に大きく
影響する。従って、圧力損失の増加は、キャニスタの段
積み数の増加を抑制する方向に作用する。また、それぞ
れの収納管の周囲に環状の冷却用通路を形成するために
上記環状体を設ける必要があるので、実開昭62−22600
号公報及び特開平3−273193 号公報に示された放射性物
質乾式貯蔵庫は、特開平2−17500号公報に示されたそれ
よりも複雑な構造になる。

【０００８】本発明の目的は、簡単な構造で、収納管軸
方向における温度分布をより均一化できる放射性物質乾
式貯蔵設備を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴は、第１スラブと前記第２スラブとの間に形成
される冷却ガス通路を上下方向において複数の冷却通路
に分離し、各収納管が貫通する仕切り部材と、その仕切
り部材によって分離されて形成された複数の冷却通路に
外部から取り込まれた空気を供給する１つの入口ダクト
と、その複数の冷却通路から排出された空気を外部に排
出する１つの空気排出ダクトとを備えたことにある。

【００１０】好ましい第１実施形態の特徴は、各冷却通
路の高さがキャニスタの高さと実質的に等しいことにあ
る。

【００１１】好ましい第２実施形態の特徴は、第２スラ
ブに設けられて収納管の下端部の周囲に位置し、収納管
の下端部の横方向振動を制限する振れ止め手段を備えた
ことにある。

【００１２】好ましい第３実施形態の特徴は、仕切り部
材と収納管との間に間隙を形成したことにある。

【００１３】好ましい第４実施形態の特徴は、収納管の
下端と第２スラブとの間に、収納管の軸方向の熱膨張を
少なくとも吸収できる空間を形成することにある。

【００１４】好ましい第５実施形態の特徴は、収納管は
仕切り部材及び振れ止め手段に対向する部分にそれぞれ
パッドを備えることによって達成できる。

【００１５】好ましい第６実施形態の特徴は、仕切り部
材と収納管とに取り付けられ、収納管の水平方向の振動
を抑制する変形可能な支持部材を備えることにある。

【００１６】好ましい第７実施形態の特徴は、仕切り部
材が断熱材で構成されていることにある。

【００１７】好ましい第８実施形態の特徴は、収納管内
でその軸方向に収納された複数のキャニスタ間に対流抑
制部材を配置したことにある。

【００１８】好ましい第９実施形態の特徴は、仕切り部
材は各々の収納管に設けられた仕切り要素で構成される
ことにある。

【００１９】好ましい第１０実施形態の特徴は、各々の
冷却通路にそれぞれ冷却ガスの流量を調節する流量調節
手段を設けたことにある。

【００２０】好ましい第１１実施形態の特徴は、収納管
の横断面の形状が多角形であり、その横断面の角部が冷
却通路の入口方向に向かって配置されることにある。

【００２１】好ましい第１２実施形態の特徴は、収納管
の横断面が四角形及び六角形のいずれかであることにあ
る。

【００２２】好ましい第１３実施形態の特徴は、収納管
内に収納されるキャニスタの横断面が、収納管の横断面
の形状と実質的に相似形をしていることにある。

【００２３】好ましい第１４実施形態の特徴は、冷却通
路内で収納管の間を移動し、収納管の外面の保守点検を
保守点検手段を備えたことにある。

【００２４】好ましい第１５実施形態の特徴は、各冷却
通路の入口と大気雰囲気とを連絡する冷却空気取入口ピ
ットに、冷却空気取入口ピット内を清掃する手段を設け
たことにある。

【００２５】好ましい第１６実施形態の特徴は、上部が
開放され内部に放射性物質が収納される容器部と、容器
部の上端部を密封する蓋部とを備えたキャニスタにおい
て、容器部及び蓋部の横断面が多角形をしていることに
ある。

【００２６】好ましい第１７実施形態の特徴は、容器部
及び蓋部の材質が硼素添加合金であることにある。

【００２７】

【作用】本発明は、第１スラブと第２スラブとの間に仕
切り部材を配置しているので、仕切り部材によって形成
される各冷却通路内で冷却ガスが移動することになり、
仕切り部材より下方の冷却通路内で加熱された冷却ガス
が仕切り部材より上方の冷却通路内に上昇することを著
しく抑制する。このため、仕切り部材より上方の冷却通
路内における冷却ガスの温度上昇が抑制されるので、こ
の上方の冷却通路内でも収納管の冷却が効率良く行われ
る。従って、仕切り部材を配置するという簡単な構造
で、収納管軸方向における温度分布をより均一化でき
る。特に、特開平2−17500号公報に示す放射性物質乾式
貯蔵設備よりもキャニスタの段積み数を更に増加でき
る。

【００２８】第１実施形態は、各冷却通路の高さがキャ
ニスタの高さと実質的に等しいので、キャニスタは高さ
方向において冷却が阻害されることがなく、キャニスタ
の冷却を効率良く行える。仕切り部材がキャニスタと交
差する位置に配置された場合、冷却通路内を流れる冷却
ガスが仕切り部材と対向する収納管の部分に直接当たら
なくなり、この部分の冷却が阻害される。キャニスタが
収納管内で仕切り部材と交差する位置にある場合は、こ
の交差する部分の冷却が仕切り部材によって阻害される
ことは言うまでもない。本発明は、このような問題を解
消する。

【００２９】第２実施形態は、第２スラブに収納管の下
端部の横方向振動を制限する振れ止め手段を設けている
ので、地震時における収納管の下端部の横揺れを抑制で
き、収納管の耐震性を向上できる。

【００３０】第３実施形態は、仕切り部材と収納管との
間に形成された間隙を通して、仕切り部材より上方の冷
却通路にそれより下方の冷却通路から少量の冷却ガスが
流入するので、収納管の仕切り部材上面とその仕切り部
材下面との間の温度差が少なくなる。このため、収納管
の仕切り部材貫通部で生じる熱応力を緩和できる。

【００３１】第４実施形態は、収納管の下端と第２スラ
ブとの間に収納管の軸方向の熱膨張を少なくとも吸収で
きる空間を形成しているので、放射性物質の崩壊熱によ
り加熱された場合でも収納管が下方に向かって伸びるこ
とができる。このため、収納管の熱膨張による下方への
伸びが拘束されることによる収納管の座屈等による損傷
を防止できる。

【００３２】第５実施形態は、収納管は仕切り部材及び
振れ止め手段に対向する部分にそれぞれパッドを備える
ことによってそれらの部分の強度を増加させることがで
き、地震時における仕切り部材及び振れ止め手段との衝
突による収納管の変形を抑制できる。

【００３３】第６実施形態は、仕切り部材と収納管との
間に変形可能な支持部材を配置しているので、収納管の
水平方向の振動が抑制でき、収納管の耐震性を向上でき
る。

【００３４】第７実施形態は、仕切り部材が断熱材で構
成されているので、仕切り部材より下方の冷却通路内の
冷却ガスの保有する熱、特に冷却通路上部の温度の高い
冷却ガスの熱が仕切り部材より上方の冷却通路内の冷却
ガスに伝わることを抑制する。従って、仕切り部材より
上方の冷却通路内の冷却ガスの温度上昇が抑制される。

【００３５】第８実施形態は、収納管内でその軸方向に
収納された複数のキャニスタ間に対流抑制部材を配置し
ているので、放射性物質の崩壊熱による加熱によって生
じる収納管内のガスの対流が１つのキャニスタが配置さ
れた領域内に制限される。このため、収納管内の上部で
の温度上昇が抑制され、収納管内の軸方向での温度分布
がより均一化できる。

【００３６】第９実施形態は、仕切り部材は各々の収納
管に設けられた仕切り要素で構成されるので、放射性物
質乾式貯蔵設備自体に仕切り部材を設ける必要がないの
で、放射性物質乾式貯蔵設備の構造を単純化できる。

【００３７】第１０実施形態は、各々の冷却通路にそれ
ぞれ冷却ガスの流量を調節する流量調節手段を設けてい
るので、冷却通路の冷却ガス流量を流量調節手段により
調節でき、収納管の軸方向の温度分布にアンバランスが
生じた場合でも収納管の軸方向の温度分布を容易により
均一化できる。

【００３８】第１１実施形態は、横断面の形状が多角形
である収納管の横断面での角部が冷却通路の入口方向に
向かって配置されるので、冷却ガスの流れに対する抵抗
が少なくなり冷却通路の圧力損失を低減できる。

【００３９】第１２実施形態は、収納管の横断面が四角
形及び六角形のいずれかであるので、隣接する収納管の
間での縮拡流の流れの発生がなくなり冷却ガス流のよど
みが少なくなる冷却通路を形成することができる。この
ため、収納管の冷却能力を向上できる。

【００４０】第１３実施形態は、収納管内に収納される
キャニスタの横断面が収納管の横断面の形状と実質的に
相似形をしているので、収納管とキャニスタとの間に形
成されるギャップの幅が一様となり、放射性物質の冷却
効率を向上できる。

【００４１】第１４実施形態は、前記冷却通路内で前記
収納管の間を移動する保守点検手段を備えているので、
収納管の外面の保守点検が容易に行える。

【００４２】第１５実施形態は、各冷却通路の入口と大
気雰囲気とを連絡する冷却空気取入口ピットに冷却空気
取入口ピット清掃手段を設けているので、外部雰囲気か
ら冷却空気と共に、各冷却通路と外部雰囲気とを連絡す
る通路に入り込みこの通路内に溜った異物の除去が容易
に行える。

【００４３】第１６実施形態は、容器部及び前記蓋部の
横断面が多角形をしているので、横断面が多角形である
使用済燃料集合体を収納した際にキャニスタ内で無駄な
スペースを減少できる。このため、キャニスタのスペー
ス効率を高めることができる。

【００４４】第１７実施形態は、容器部及び蓋部の材質
が硼素添加合金であるので、容器部内に使用済燃料集合
体を収納したときの臨界管理が容易になる。

【００４５】

【実施例】本発明の好適な一実施例である放射性物質乾
式貯蔵庫を図１，図２，図３、及び図４により説明す
る。

【００４６】放射性物質乾式貯蔵庫３８は、大部分が地
下にある外壁部１３，外壁部１３の底部を構成する床ス
ラブ８，床スラブ８より上方に位置した天井スラブ９，
地面４５より上方に位置する外壁部４７，外壁部１３の
内側に位置する内壁部４６、及び水平仕切り壁部１０を
有する。内壁部４６は、外壁部１３の内側で床スラブ８
に取り付けられる。天井スラブ９及び水平仕切り壁部１
０は、内壁部４６に設置される。水平仕切り壁部１０
は、天井スラブ９と床スラブ８の間、具体的には中間に
位置する。外壁部４７は、内壁部４６の上部に設けられ
る。

【００４７】キャニスタ移送室４２は、天井スラブ９の
上方で外壁部４７内に形成される。キャニスタ移送室４
２は、外壁部４７に設置された天井部により被われてい
る。天井走行クレーン４０は、キャニスタ移送室４２内
に設置され、外壁部４７に設けられた走行レール上に設
置される。

【００４８】入口ダクト１９は、外壁部１３と内壁部４
６との間に形成され空気取り入れ口１１により、放射性
物質乾式貯蔵庫３８の外部の大気中に開口する。空気排
出ダクト１２が、入口ダクト１９の反対側で外壁部１３
と内壁部４６との間に形成される。空気排出ダクト１２
は、排気筒４１内の通路を介して放射性物質乾式貯蔵庫
３８の外部の大気中に連絡される。

【００４９】天井スラブ９より下方で内壁部４６の内側
の領域は、キャニスタ貯蔵室である。内部に複数のキャ
ニスタを収納する複数の収納管６が、キャニスタ貯蔵室
内に配置される。キャニスタ貯蔵室は、水平仕切り壁部
１０によって２つの冷却通路に分割される。その１つ
は、天井スラブ９と水平仕切り壁部１０との間に形成さ
れる冷却通路３２Ａである。他の１つは、水平仕切り壁
部１０と床スラブ８との間に形成される冷却通路３２Ｂ
である。冷却通路３２Ａは、内壁部４６に設けられた複
数の入口開口３０Ａを通して入口ダクト１９に連絡さ
れ、その内壁部４６と対向して設けられた複数の出口開
口３１Ａを通して空気排出ダクト１２に連絡される。冷
却通路３２Ａの下方に位置する冷却通路３２Ｂは、内壁
部４６に設けられた複数の入口開口３０Ｂを通して入口
ダクト１９に連絡され、その内壁部４６と対向して設け
られた複数の出口開口３１Ｂを通して空気排出ダクト１
２に連絡される。各冷却通路３２Ａ，３２Ｂは、図３及
び図４に示すように、外壁部１３の一部であり内壁部４
６と直交する一対の側壁部３６の間にある。ルーバ１８
が、入口開口３０Ａ及び３０Ｂ、及び出口開口３１Ａ及
び３１Ｂにそれぞれ回転可能に設けられる。ルーバ１８
は、図示されていないが、モータによって開閉される。

【００５０】各収納管６は、床スラブ９から吊り下げら
れ、水平仕切り壁部１０を貫通する。すなわち、各収納
管６は、冷却通路３２Ａを上下方向に横切って冷却通路
32Ｂ内に伸びている。環状の振れ止め１６が、床スラブ
８上面に設けられる。収納管６の下端部が、振れ止め１
６内に挿入される。パッド１７が、水平仕切り壁部１０
及び振れ止め１６と対向する位置で収納管６に設けられ
る。パッド１７の部分の肉厚は、収納管６の他の部分の
それよりも厚い。天井スラブ９に吊り下げられている収
納管６は、図１のＡで示すように、天井走行クレーン４
０により上方へ引き抜き可能である。収納管６の下端部
が振れ止め１６内へスムースに挿入されるように、振れ
止め１６の上端部内面には、ガイドの機能を有する傾斜
面が形成される。

【００５１】収納管６は、横断面が円形である。収納管
６は、キャニスタ貯蔵室の水平断面において、正三角形
格子状に配置される。

【００５２】水平仕切り壁部１０は、収納管６が貫通す
る円形の複数の孔部を有する。これらの孔部は、収納管
６と同様な配列ピッチで正三角形格子状に配置する。中
間振れ止め１５は、収納管６のパッド１７と対向して水
平仕切り壁部１０に設けられる。中間振れ止め１５も、
収納管６の挿入時のガイドとなる傾斜面を内側に形成し
ている。間隙が、パッド１７の外面と中間振れ止め１５
との間に形成される。この間隙の幅は、半径方向におけ
るパッド１７の熱膨張量よりも若干広い。収納管６下端
部のパッド１７と振れ止め１６との間に形成される間隙
の幅も、半径方向におけるパッド１７の熱膨張量よりも
若干広くなっている。

【００５３】保守点検用ロボットは、天井スラブ９及び
水平仕切り壁部１０の下面で収納管６の間に設けられた
走行レール３３に沿って走行する。保守点検用ロボット
は、走行レール３３に係合した走行台車２２，走行台車
２２に設けられた下方に伸びる垂直ガイドレール３４、
及び垂直ガイドレール３４に沿って上下動する保守点検
部３５を備える。

【００５４】ピット２０は、入口ダクト１９の下端部に
設けられる。清掃ロボット２１がピット２１内に設置さ
れる。

【００５５】高レベル放射性廃棄物を固めた固化体１，
キャニスタ２に密封した加圧水型原子炉からの大型使用
済燃料集合体３，キャニスタ２に密封した沸騰水型原子
炉からの小型使用済燃料集合体４、そしてキャニスタ２
に密封した使用済燃料集合体の解体物である使用済燃料
棒５、等の放射性物質は、収納管６内に収納され貯蔵さ
れる。収納管６は、キャニスタ２等を収納した後、上端
部を収納蓋７で密封される。収納管６は、前述したよう
に天井スラブ９から上方向に引き抜き可能であり、交換
や点検に役立つ。また、収納管６内には同一の種類の放
射性物質だけでなく、図１のＢからＤに例示するよう
に、各種の放射性物質を組合せて収納することも可能で
ある。断熱材である仕切り板１４が、各収納管６内で段
積みされたキャニスタ２等の間に配置される。仕切り板
１４の設置レベルは、水平仕切り壁部１０の設置レベル
と同じである。仕切り板１４は、ステンレス鋼またはセ
ラミックス等の板上ブロックを用いるとよい。仕切り板
１４は、収納管６内での対流を抑制するため、キャニス
タ２及び固化体１の横方向の寸法よりも大きくなってい
る。キャニスタ２等が収納された収納管６は、上端部を
収納蓋７で密封する。

【００５６】空気取り入れ口１１から取り込まれた外気
は、冷却空気として入口ダクト１９内を下降し、入口開
口３０Ａ，３０Ｂを介して冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内に
流入する。各冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内に流入した冷却
空気は、収納管６の間を通過して出口開口３１Ａ，３１
Ｂより空気排出ダクト１２内に導かれる。この冷却空気
は、排気筒４１内を通って放射性物質乾式貯蔵庫３８の
外部に排出される。このような冷却空気の流れは、ブロ
ア等により強制的に行われるのではなく、排気筒４１の
煙突効果を利用して自然に生じる。収納管６内に収納し
たキャニスタ２に収納された放射性物質の崩壊熱は、冷
却空気による自然冷却により除去される。

【００５７】本実施例は、水平仕切り壁部１０が天井ス
ラブ９と床スラブ８との間に配置されることにより形成
される各冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内を冷却空気が流れ
る。下方の冷却通路３２Ｂ内で加熱された冷却空気は、
水平仕切り壁部１０によって、上方の冷却通路３２Ａ内
に上昇することを著しく抑制される。すなわち、冷却通
路３２Ｂの上部の暖かい冷却空気の冷却通路３２Ａ内へ
の流入による、冷却通路３２Ａ内の冷却空気の温度上昇
が抑制される。このため、この冷却通路３２Ａ内でも収
納管６の冷却が効率良く行われる。従って、本実施例
は、水平仕切り壁部１０を配置するという簡単な構造
で、特開平2−17500号公報に示す放射性物質乾式貯蔵庫
よりも収納管６の軸方向における温度分布をより均一化
できる。これは、特開平2−17500号公報に示す放射性物
質乾式貯蔵設備よりもキャニスタの段積み数を更に増加
できることにつながる。水平仕切り壁部１０は、上記の
ような温度分布の均一化だけでなく、地震時において、
高さ方向の中間部における収納管６の横揺れを抑制する
機能も有する。このため、収納管６の耐震強度が増大す
る。特に、中間振れ止め１５は、その横揺れを抑制す
る。

【００５８】各冷却通路３２Ａ，３２Ｂのそれぞれの高
さが、キャニスタ２の高さと実質的に等しい。これは、
キャニスタ２が位置する収納管６の部分に必ず冷却空気
が接触することになり、キャニスタ２の冷却が水平仕切
り壁部１０によって阻害されることがない。収納された
放射性物質の崩壊熱によって加熱されるキャニスタの冷
却が、効率良く行われる。もし、水平仕切り壁部１０が
キャニスタ２と交差する位置に配置されると、冷却通路
内を流れる冷却空気が水平仕切り壁部１０と対向する収
納管６の部分に直接当たらなくなり、この部分の冷却が
阻害される。

【００５９】水平仕切り壁部１０が断熱材であるコンク
リート製であるので、冷却通路32Ｂ内の冷却空気の保有
する熱、特に冷却通路３２Ｂ上部の温度の高い冷却空気
の熱が冷却通路３２Ａ内の冷却空気に伝わることを抑制
する。従って、冷却通路32Ａ内の冷却空気の温度上昇が
抑制され、冷却通路３２Ａ内での収納管６の冷却を効率
良く行うことができる。水平仕切り壁部１０は、熱伝導
率が小さく断熱材として機能するステンレス鋼板、及び
耐震構造物と断熱物質との組合せによって構成してもよ
い。

【００６０】水平仕切り壁部１０に設けられた中間振れ
止め１５と収納管６との間に上記のように形成された間
隙を通して、冷却通路３２Ａにそれより下方の冷却通路
32Ｂから少量の冷却空気が流入する。この冷却空気の流
れは、水平仕切り壁部１０の上面に接する冷たい冷却空
気と水平仕切り壁部１０下面に接する暖かい冷却空気に
よって、収納管６の水平仕切り壁部１０貫通部に生じる
熱応力を緩和できる。この間隙を通る冷却空気量が多く
なると、冷却通路３２Ａ上部での温度が上昇するので、
間隙の横断面積は適切に設定する必要がある。

【００６１】本実施例は、各々の冷却通路に対して入口
開口及び出口開口にそれぞれルーバ１８を設けているの
で、冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内の冷却空気流量を該当す
るルーバ１８の角度を調節することによりそれぞれ別に
制御できる。このため、異なる冷却通路にまたがって配
置される収納管６の軸方向の温度分布にアンバランスが
生じた場合でも、ルーバ１８の角度を調節することによ
り収納管６の軸方向の温度分布を容易により均一化でき
る。図示されていないが、各冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内
の温度を測定し、この温度が設定温度になるように制御
装置が前述したモータの回転を制御し、ルーバ１８の角
度を調節することも可能である。

【００６２】また、金属材料が低温脆化を生じることが
知られている。放射性物質乾式貯蔵庫が北の地域に建設
された場合、厳冬期の過冷却による収納管６等の低温脆
性破壊を防ぐために、外気の取り入れ量を制限する必要
が生じる場合がある。このとき、冷却通路３２Ａの部分
に位置するキャニスタ２に収納された放射性物質の発熱
量と冷却通路３２Ｂの部分に位置するキャニスタ２に収
納されたその発熱量とにアンバランスが生じたとして
も、該当するルーバ１８の角度を調節することにより冷
却通路３２Ａ，３２Ｂ内の冷却空気流量をそれぞれ独立
して適切に制御できる。

【００６３】更に、前述した収納管６の水平仕切り壁部
１０貫通部に生じる熱応力緩和のための間隙を通しての
漏洩空気流が多くなると、冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内の
冷却空気流量のバランスが不適切になる。この状態を解
消するため、冷却通路３２Ａ，３２Ｂの開口に設けられ
たルーバ１８の角度を制御することによって、一方の冷
却通路内の冷却空気流量が不足しないように調節され
る。

【００６４】収納管６内で段積みされた複数のキャニス
タ２間への仕切り板１４の配置は、固化体１及びキャニ
スタ２から放出される熱(放射性物質の崩壊熱)による加
熱によって生じる収納管６内のガスの対流を、１つのキ
ャニスタ２が配置された領域内に制限する。このため、
収納管６内の上部での温度上昇が抑制され、収納管６内
の軸方向での温度分布がより均一化できる。仕切り板１
４が断熱材であるので、仕切り板１４を介しての熱の移
動が少なくなる。

【００６５】収納管６は、放射性物質の崩壊熱による加
熱により軸方向に熱膨張する。収納管６の下端と床スラ
ブ８との間、具体的には収納管６の下端と円筒状の振れ
止め１６の底面との間に、収納管６の軸方向の熱膨張を
吸収できる空間が形成されている。このため、収納管６
の熱膨張による下方への伸びが拘束されないので、収納
管６の座屈等による損傷を防止できる。

【００６６】振れ止め１６は、地震時における収納管６
の下端部の横揺れを抑制する。このため、収納管６の耐
震性が向上する。

【００６７】収納管６は、水平仕切り壁部１０及び振れ
止め１６と対向する部分にそれぞれパッド１７を有す
る。パッド１７の形成は、それらの部分における強度を
増加させることができ、地震時における中間振れ止め１
５及び振れ止め１６との衝突による収納管６の変形を抑
制できる。

【００６８】空気取入口１１から入口ダクト１９に流入
する空気に含まれる砂塵及び飛来異物等の異物のうち比
較的大きくて重いものは、入口ダクト１９の下端部に設
けられたピット２０内に溜る。入口開口３０Ａ，３０Ｂ
は、ピット２０より上方に位置するので、それらの異物
の蓄積により閉塞しない。ピット２０に設置された吸引
式の清掃ロボット２１は、定期的にピット２０内の清掃
を行い、ピット２０に蓄積された異物を外部に排出す
る。従って、ピット２０内に蓄積された異物の除去が容
易に行える。

【００６９】入口ダクト１９内に流入した空気に含まれ
る異物のうち埃等の比較的小さくて軽いものは、入口開
口３０Ａ，３０Ｂを通って冷却通路３２Ａ，３２Ｂ内に
流入し収納管６の外表面に付着する。これは、冷却空気
による収納管６の冷却効率を低下させることになる。従
って、収納管６に付着した異物の除去が必要になる。ま
た、収納管６の外表面が腐食した場合にも除熱性能が劣
化するので、収納管外表面の研磨が必要になる場合もあ
る。万が一、収納管６の腐食の進展が激しい場合には、
収納管６を溶接等で補修することが必要になる場合も考
えられる。このため、保守点検用ロボットが前述したよ
うに設けられている。保守点検用ロボットが定期的に走
行レール３３に沿って走行されることによって、保守点
検部３５が収納管６の外表面を点検する。収納管６に上
記の事態が生じていることが発見された場合は、保守点
検部３５による保守，補修が行われる。保守点検用ロボ
ットにより収納管６の外表面の保守点検が容易に行え
る。

【００７０】放射性物質を収納管６内に収納する場合
に、キャニスタ２の使用は必ずしも必要としない。しか
しながら、キャニスタ２は、核燃料物質等の放射性物質
を閉じ込める障壁として役立つ。更に、キャニスタ２の
材質として硼素添加合金、例えば硼素添加ステンレス
鋼、または硼素添加アルミニウム等を用いることによ
り、その優れた中性子吸収能力は、臨界管理に有利に作
用する。すなわち、キャニスタ２内に使用済燃料集合体
を収納したときの臨界管理が容易になる。

【００７１】放射性物質の収納管６内への収納は、放射
性物質の冷却及び収納管６の軸方向の温度分布から以下
のようにするとよい。

【００７２】まず、第１に、放射性物質の収納したキャ
ニスタ２、及び固化体１は、冷却通路の出口開口３１
Ａ，３１Ｂ側に位置する収納管６から、順次、その入口
開口３０Ａ，３０Ｂ側に位置する収納管６に向かって、
収納管６内に収納していくとよい。このため、放射性物
質乾式貯蔵庫３８内に持ち込まれたばかりの発熱量の大
きな放射性物質が収納されたキャニスタ２等が、冷却通
路３２Ａ，３２Ｂの下流側から、順次、収納管６に収納
される。従って、発熱量の大きな放射性物質は、放射性
物質が収納された収納管６のうち常に最も上流側にある
収納管６内に位置することになる。換言すれば、放射性
物質乾式貯蔵庫３８内に持ち込まれたばかりの発熱量の
大きな放射性物質は、冷却通路内で最も温度の低い冷却
空気により冷却されることになる。これは、発熱量の大
きな放射性物質を冷却するにあたって非常に好都合なこ
とである。収納管６内に収納されたその発熱量の大きな
放射性物質は、温度の低い冷却空気によって効率良く冷
却される。反対に、期間の経過に伴って、冷却通路の出
口開口３１Ａ，３１Ｂ側に位置する収納管６に収納され
た放射性物質は、発熱量が少なくなるので、これよりも
上流側でキャニスタを収納した収納管の冷却によって温
度が上昇した冷却空気によっても冷却が可能である。

【００７３】このような貯蔵方法を採用することによ
り、収納管６の間で発熱量に応じて放射性物質を移動さ
せなくても、期間の経過に伴って、放射性物質乾式貯蔵
庫３８内に持ち込まれたばかりの発熱量の大きな放射性
物質は上流側の収納管内に収納され、早い次期に放射性
物質乾式貯蔵庫３８内に持ち込まれ発熱量が小さくなっ
た放射性物質は下流側の収納管内に収納されることにな
る。

【００７４】第２の貯蔵方法は、潜在的に温度が高くな
りやすい収納管６の上部に、その下部に収納した放射性
物質よりも発熱量の小さな放射性物質（例えば、キャニ
スタ２に収納した状態で）を配置することである。これ
によって、収納管６上部の温度を低下させることができ
る。

【００７５】これらの第１及び第２の貯蔵方法は、特開
平2−17500号公報の第１図に示すような水平仕切り壁部
１０を設けていない放射性物質乾式貯蔵庫に対しても適
用できる。

【００７６】キャニスタ及び収納管の他の実施例を以下
に説明する。

【００７７】従来では、使用済燃料集合体を放射性物質
乾式貯蔵庫から再処理施設まで運ぶ場合に、使用済燃料
輸送キャスクへ積み替えるためにキャニスタを開封して
使用済燃料集合体を取り出さねばならない。これは、作
業量の増大につながる。この問題を解消するために、図
５に示すキャニスタ及び収納管を考えた。キャニスタ２
は、放射性物質が収納される容器部と、容器部の上端部
を密封する蓋部を有する。本実施例のキャニスタ２は、
容器部及び蓋部の横断面が正方形状をしている。このキ
ャニスタ２を収納する収納管６の横断面も、実質的に正
方形（角部はガタつき軽減のため変形させてある）であ
る。４体の小型使用済燃料集合体４が、そのキャニスタ
２内に収納できる。小型使用済燃料集合体４以外に前述
した大型使用済燃料集合体３及び使用済燃料集合体を解
体した使用済燃料棒５を収納してもよい。このようなキ
ャニスタ２は、使用済燃料輸送キャスクへそのまま装荷
するのに好適である。キャニスタ２の材質として銅また
は銅合金を用いれば、伝熱上有利となる。本実施例のキ
ャニスタ２は、横断面が正方形をしているので、使用済
燃料集合体を収納した際に内部の無駄なスペースを減少
できる。このため、キャニスタのスペース効率を高める
ことができる。本実施例は、放射性物質を収納したキャ
ニスタ２を密封したまま使用済燃料輸送用キャスク内に
装荷し放射性物質乾式貯蔵庫外に搬出するので、収納管
内の放射性物質の搬出作業を短時間に行うことができ
る。

【００７８】図５の収納管６は、図６に示すごとく冷却
空気の入口方向に対して収納管横断面における角部を向
けて配置される。すなわち、収納管６は、その角部を側
壁部３６に面して配置される。収納管６の横断面での角
部が冷却通路の入口方向に向かって配置されるので、冷
却空気の流れに対する収納管６の抵抗が少なくなり冷却
通路の圧力損失を低減できる。収納管の横断面が円形の
場合にはこれらの収納管の間に形成される冷却通路内で
冷却空気のよどみが生じ、冷却に寄与しない冷却空気の
流れが生じる。本実施例は、収納管６の横断面が正方形
であるので、隣接する収納管６の間に形成される冷却通
路の幅を一様にすることができる。このため、冷却空気
流のよどみが少なくなるので、収納管６の冷却能力をア
ップさせることができる。更に、キャニスタ２及び収納
管６の横断面が共に正方形と実質的に同じであるので、
収納管６とキャニスタ２との間に形成されるギャップの
幅が一様となり、放射性物質の冷却効率を向上できる。

【００７９】キャニスタ２及び収納管６の横断面を六角
形にしてもよい。特に、使用済燃料集合体を解体した使
用済燃料棒５を収納する場合には、横断面が六角形のキ
ャニスタ２に密封することがコンパクト化に役立つ。こ
のようなキャニスタも、使用済燃料輸送キャスクへその
まま装荷するのが好適である。この場合、収納管６の横
断面も相似形である六角形とすることが除熱上好まし
い。横断面が六角形の収納管６は、図７に示すように、
冷却通路の冷却空気の入口方向に対して収納管横断面に
おける角部を向けて配置される。これらの収納管６は、
三角形格子状に配列される。これらの収納管６は、図７
に示すごとく三つの対角線のうち一つの対角線が他の２
つのそれよりも長くなっている。この最も長い対角線を
冷却空気の入口方向にして向け、かつ図７のｂ寸法をａ
寸法の１.５倍ないし２.５倍にすることによって、収納
管６相互間の流路断面積が均一化され、冷却通路の圧力
損失も小さくなる。キャニスタ２及び収納管６の横断面
を六角形にした場合でも、図５の実施例と同じ効果が得
られる。

【００８０】図８は、図１の実施例における収納管６及
び水平仕切り壁部１０付近の他の実施例を示す。本実施
例は、収納管６に設けられたパッド１７と水平仕切り壁
部１０の間にベローズ２４を設けたものである。ベロー
ズ２４は、収納管６に接合されており、冷却空気の漏洩
を防ぐと共に地震時の横方向振動を吸収できる。この構
造は、収納管６に発生する熱応力が小さく、収納管６と
水平仕切り壁部１０との間の間隙を通しての冷却空気の
漏洩防止が上下の冷却通路間の除熱バランスの確保に役
立つ場合に適用される。本実施例は、収納管６の水平方
向における振動を抑制でき、収納管６の耐震性を向上で
きる。

【００８１】図９は、本発明の他の実施例である放射性
物質乾式貯蔵庫を示す。本実施例は、図１の実施例の構
造のうち、床スラブ８，天井スラブ９及び水平仕切り壁
部１０を実質的に複数の要素に分割しこれらの要素を収
納管６に設けたものである。本実施例の他の構造は、図
１の実施例のそれと同じである。

【００８２】本実施例で用いる収納管６は、軸方向に床
スラブ要素２５，仕切り壁要素２７及び天井スラブ要素
２６を有する。このような要素を有する収納管６は、床
スラブ要素２５，仕切り壁要素２７及び天井スラブ要素
２６が互いに隣接するように建屋床２８の上に設置され
る。図１０は、本実施例の斜視図を示す。本実施例で
は、収納管６が正三角形格子状に配列されることから、
床スラブ要素２５，仕切り壁要素２７及び天井スラブ要
素２６は六角形状をしている。しかし、収納管６が正方
格子状に配列される場合にはそれらの要素は四角形状と
なる。本実施例は、図１の実施例に比べて放射性物質乾
式貯蔵庫の構造を単純化できる。

【００８３】図５に示す構造を適用した放射性物質乾式
貯蔵庫の他の実施例を図１１に示す。本実施例は、横断
面が正方形状をした収納管６を取り囲む外筒２９を設
け、収納管６と外筒２９との間に収納管６の軸方向に伸
びる冷却通路を形成する。本実施例は、実開昭62−2260
0 号公報の第１図に示す放射性物質乾式貯蔵庫において
キャニスタ及び収納管を本実施例の図１１の構造にした
ものである。本実施例で用いるキャニスタ２は、使用済
燃料輸送キャスクへそのまま装荷でき、内部に４体の小
型使用済燃料集合体４を収納できる。外筒２９も、相似
形である正方形を採用し正方格子状に配列される。外筒
２９は、横断面を六角形状とし、三角形状に配列するこ
とも可能である。このキャニスタ２は、大型使用済燃料
集合体３及び使用済燃料集合体を解体した使用済燃料棒
５を収納することができる。

【００８４】また、図１２に例示するように隣接する外
筒２９同士を一体化し、隣接する冷却空気が軸方向に流
れる冷却通路が一重の壁で仕切られるようにしてもよ
い。このような構造は、冷却空気による冷却に必要な冷
却通路の流路面積を確保した上で、放射性物質乾式貯蔵
庫のコンパクト化を図ることができる。また、図１の実
施例と同様に、発熱量の低い放射性物質を収納管６の上
部に収納することが、キャニスタ及び使用済燃料被覆管
の最高温度を低く保つために好適である。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、仕切り部材より上方の
冷却通路内における冷却ガスの温度上昇が抑制されるの
で、この上方の冷却通路内でも収納管の冷却が効率良く
行われる。従って、仕切り部材を配置するという簡単な
構造で、収納管軸方向における温度分布をより均一化で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である放射性物質乾式
貯蔵庫の縦断面図である。

【図２】図１のキャニスタ貯蔵室付近の拡大縦断面図で
ある。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】図２のIV−IV断面図である。

【図５】図１のキャニスタ及び収納管の他の実施例の横
断面図である。

【図６】図５の収納管の配列状態を示す説明図である。

【図７】収納管の他の実施例の配列状態を示す説明図で
ある。

【図８】図１の水平仕切り壁部及び収納管付近の他の実
施例の縦断面図である。

【図９】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵
庫の縦断面図である。

【図１０】図９の収納管の斜視図である。

【図１１】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯
蔵庫の縦断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯
蔵庫の縦断面図である。

【符号の説明】

２…キャニスタ、６…収納管、８…床スラブ、９…天井
スラブ、１０…水平仕切り壁部、１２…空気排出ダク
ト、１３…外壁部、１４…仕切り板、１６…振れ止め、
１７…パッド、１８…ルーバ、１９…入口ダクト、２１
…ピット清掃用ロボット、３０Ａ，３０Ｂ…入口開口、
３１Ａ,３１Ｂ…出口開口、３２Ａ,３２Ｂ…冷却通路、
３５…保守点検部、３８…放射性物質乾式庫、４６…内
壁部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松田将省茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者金井秀俊茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者雁田孝雄茨城県日立市幸町三丁目２番２号日立ニュークリアエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１スラブ，前記第１スラブよりも下方に
位置しこの第１スラブとの間に冷却ガスが流れる通路を
形成する第２スラブと、前記第１スラブに設置されて前
記冷却ガス通路内を前記第２スラブに向って伸び、内部
に放射性物質が収納されたキャニスタを収納する複数の
収納管と、前記第１スラブと前記第２スラブとの間に配
置されて前記冷却ガス通路を上下方向において複数の冷
却通路に分離し、前記各収納管が貫通する仕切り部材
と、前記仕切り部材によって分離された前記複数の冷却
通路に外部から取り込まれた空気を供給する１つの入口
ダクトと、前記複数の冷却通路から排出された空気を外
部に排出する１つの空気排出ダクトとを備えたことを特
徴とする放射性物質乾式貯蔵設備。
【請求項２】前記各冷却通路の高さは、前記キャニスタ
の高さと実質的に等しい請求項１の放射性物質乾式貯蔵
設備。
【請求項３】前記第２スラブに設けられて前記収納管の
下端部の周囲に位置し、前記収納管の下端部の横方向振
動を制限する振れ止め手段を備えた請求項１の放射性物
質乾式貯蔵設備。
【請求項４】前記仕切り部材と前記収納管との間に間隙
を形成した請求項１の放射性物質乾式貯蔵設備。
【請求項５】前記収納管の下端と前記第２スラブとの間
に、前記収納管の軸方向の熱膨張を少なくとも吸収でき
る空間を形成した請求項１または３の放射性物質乾式貯
蔵設備。
【請求項６】前記収納管の水平方向の振動を抑制する変
形可能な支持部材を前記仕切り部材と前記収納管との間
に配置した請求項１の放射性物質乾式貯蔵設備。
【請求項７】前記仕切り部材が断熱材で構成されている
請求項１，３，４または５の放射性物質乾式貯蔵設備。
【請求項８】前記各冷却通路は地下に設けられ、前記各
冷却通路の入口及び出口は、地上の大気雰囲気と連通し
ている請求項１の放射性物質乾式貯蔵設備。
【請求項９】各々の前記冷却通路にそれぞれ冷却ガスの
流量を調節する流量調節手段を設けた請求項１の放射性
物質乾式貯蔵設備。