JP2002048893A

JP2002048893A - コンクリート製貯蔵容器

Info

Publication number: JP2002048893A
Application number: JP2000234486A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Irino; 光博入野; Hiroshi Arikawa; 浩有川; Takayuki Irie; 隆之入江; Kenichi Matsunaga; 健一松永; Iwaji Abe; 岩司阿部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: JP4240778B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定し
て貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することに
ある。【解決手段】コンクリートからなる容器本体１２の収納
部２２には、放射性物質が封入されたキャニスタ１４が
収納されている。除熱部は、容器本体の下部に設けられ
た吸気口２６、容器本体の上部に設けられた排気口２
８、および容器本体の内周面とキャニスタの外周面との
間に規定され吸気口および排気口に連通したほぼ環状の
冷却空気流路２４を有している。冷却空気流路内および
排気口内には隔壁３０が設けられ、冷却空気流路内およ
び排気口内は、キャニスタ側に接した第１流路３１ａと
容器本体側に接した第２流路３１ｂとに仕切られてい
る。吸気口から容器本体内に導入された空気は、第１お
よび第２流路を流れてキャニスタおよび容器本体を冷却
し、排気口から外部に排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発熱を伴う放射
性物質を貯蔵管理するコンクリート製貯蔵容器、いわゆ
るコンクリートキャスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の使用済燃料に代表される高放射
性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の
再度燃料として使用可能な有用物質を回収するため、再
処理される。そして、これらの使用済燃料は、再処理を
行うまでの間、密閉された状態で貯蔵されている。この
ような高放射性物質の貯蔵方法としては、貯蔵プール等
による湿式法、あるいは、キャスク等による乾式法が知
られている。

【０００３】乾式法は、水に代わり空気によって自然冷
却を行う貯蔵方法であり、湿式法に比較して運転コスト
が低いことから注目を集め、開発が進められている。ま
た、乾式法に用いるキャスクには種々の構造のものがあ
るが、コンクリート構造物によって使用済燃料を遮蔽す
るコンクリートキャスクは、低コストであることから特
に注目されている。コンクリートは、構造体として必要
な強度が得られる等の利点も備えている。

【０００４】このようなコンクリートキャスクは、上部
および底部が閉塞された筒状のコンクリート容器を備
え、このコンクリート容器内に、使用済燃料が封入され
た筒状の金属密閉容器、いわゆるキャニスタ、が収納さ
れている。

【０００５】一般に、キャニスタは、使用済燃料から発
生した崩壊熱により加熱され２００℃程度の高温となる
ため、コンクリートキャスクには、使用済燃料から発生
した崩壊熱を除熱するための除熱構造が設けられてい
る。すなわち、コンクリート容器の内周面とキャニスタ
の外周面との間には、冷却空気流路として機能する環状
の隙間が形成され、コンクリート容器の下端周縁部には
吸気口が、また、容器の上端周縁部には排気口がそれぞ
れ設けられている。そして、吸気口からコンクリート容
器内に導入された冷却空気としての外気を、冷却空気流
路を流して自然対流させ排気口から排出することによ
り、キャニスタおよびコンクリート容器を除熱し冷却し
ている。

【０００６】このように構成されたコンクリートキャス
クでは、上述した除熱構造により、使用済燃料の冷却、
コンクリート層により放射線の遮蔽、キャニスタにより
使用済燃料の密封を担保している。そして、コンクリー
トキャスクは、高放射性物質を長期間に亘って安全に、
かつ、安定して保管する必要があり、長期間に亘って高
い放射線遮蔽性能が要求される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放射性
物質の遮蔽体であるコンクリートは、熱による影響を受
け易く、高温になると著しく強度が低下する。空気の自
然循環によりキャニスタおよびコンクリート容器を冷却
する構成の場合、コンクリート容器の最高温度は約９０
℃程度に達するため、長期間の使用中に、コンクリート
内外部の温度差による熱応力の影響を受けるとともに、
コンクリート中の水分が少なくなることにより、コンク
リート容器にクラックが発生する恐れがある。

【０００８】特に、上記のように環状の冷却空気流路を
流れる外気によりキャニスタ外周面およびコンクリート
容器の内周面を冷却する場合、コンクリート容器内に導
入された外気は上方に流れるほど温度が上昇し、冷却能
力が低下する。そのため、コンクリート容器の上部を充
分に冷却することが難しく、コンクリート容器の上部
は、制御温度を超えた高温状態を維持される場合があ
る。そのため、コンクリ−トキャスクの内、コンクリー
ト容器上部は、熱の影響を受け易く、クラック等の発生
する恐れがある。そして、コンリート容器にクラック等
が発生した場合には、放射線の遮蔽、放射性物質の密閉
を担保することができず、コンクリートキャスクの安全
性および健全性を維持することが困難となる。

【０００９】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、放射性物質を長期間に亘って安全にか
つ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るコンクリート製貯蔵容器は、放射性
物質が封入された密閉容器を収納した収納部を内部に有
し、コンクリートにより形成されたほぼ筒状の容器本体
と、上記容器本体の上端開口を閉塞したコンクリート製
の蓋体と、上記容器本体の下部に設けられた吸気口、上
記容器本体の上部に設けられた排気口、および上記収納
部の内面と上記密閉容器の外面との間に規定された冷却
空気流路を有し、上記吸気口から容器本体内に導入され
た空気を上記冷却空気流路に流して上記放射性物質から
発生する熱を除去し、上記排気口から排出する除熱部
と、上記吸気口および冷却空気流路内に設けられ、上記
吸気口内および冷却空気流路内を上記キャニスタ側に接
した第１流路と容器本体側に接した第２流路とに仕切っ
た隔壁と、を備えたことを特徴としている。

【００１１】上記のように構成されたコンクリート製貯
蔵容器によれば、吸気口から容器本体内に導入された冷
却空気は、隔壁によって仕切られた第１流路および第２
流路にそれぞれ流入する。そして、第１流路に流入した
冷却空気はキャニスタの周囲を流れてこれを冷却した
後、排気口から容器本体の外部に排出される。また、第
２流路に流入した冷却空気は容器本体の内面に沿って流
れ、容器本体を冷却した後、排気口から外部に排出され
る。この際、第２流路は隔壁によって第１流路から仕切
られているため、第２流路を流れる冷却空気はキャニス
タからの熱の影響を受けにくく、第１流路内を流れる冷
却空気よりも低温状態に維持される。従って、容器本体
をその上端部も含めて効率良く冷却することができ、熱
によるコンクリートのクラック発生を抑制することがで
き、放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定して貯
蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の第１の実施の形態に係るコンクリートキャスクにつ
いて詳細に説明する。

【００１３】図１に示すように、コンクリート製貯蔵容
器としてのコンクリートキャスク１０は、コンクリート
により形成され遮蔽構造体として機能する容器本体１２
を備え、この容器本体内には、キャニスタ１４が収納さ
れている。キャニスタ１４は、例えばステンレス等の金
属によって形成されているとともに、両端が閉塞した円
筒形状の密閉容器１５を有し、この密閉容器内には、バ
スケット１６により支持された状態で、使用済燃料集合
体１８が複数体封入されている。これらの使用済燃料集
合体１８は、例えば、原子炉の使用済燃料であり、崩壊
熱に伴う発熱と放射線の発生を伴う放射性物質を含んで
いる。そして、密閉容器１５は、封入された内部の放射
性物質が外部に漏洩しないよう、溶接密閉構造を有して
いる。

【００１４】図１ないし図３に示すように、コンクリー
トキャスク１０の容器本体１２は、底部の閉塞された円
筒形状を有し、例えば、高さ約６ｍ、直径約４ｍ程度に
形成されに形成されている。容器本体１２の上端開口
は、外面が炭素鋼板によって覆われたコンクリート製の
蓋２０により閉塞されている。この蓋２０は、複数のボ
ルト２１により容器本体１２の上端にボルト止めされて
いる。なお、容器本体１２のコンクリート壁内には、図
示しない配筋が施されている。

【００１５】容器本体１２内には、容器本体の内周およ
び蓋２０により、円柱形状の収納部２２が規定されてい
る。そして、この収納部２２内にキャニスタ１４が収納
されている。キャニスタ１４は、収納部２２の底面に形
成された複数のリブ２９上に載置されているとともに、
容器本体１２と同軸的に配置されている。また、キャニ
スタ１４は、その外周面が容器本体１２の内周面との間
に所定の隙間、例えば、１０ｃｍ程度の隙間を持った状
態で、かつ、その上端面が蓋体２０の内面と所定の隙間
を持った状態で、収納部２２内に収納されている。

【００１６】キャニスタ１４の密閉容器１５の上端開口
は、一次蓋５０および二次蓋５１によって閉塞され、更
に、最上端は、ロックウール等の断熱材を金属板で被覆
した断熱蓋５２によって閉塞されている。一方、密閉容
器１５の上端と隙間を置いて対向した蓋体２０の内面部
には、グラスウール等の断熱材５４が埋め込まれてい
る。

【００１７】キャニスタ１４の外周面と容器本体１２の
内周面との間には、上記隙間により、冷却空気が流れる
冷却空気流路２４が形成されている。この冷却空気流路
２４は、キャニスタ１４の外周面の全周に亘って、か
つ、外周面の軸方向全長に亘って形成されている。

【００１８】容器本体１２の下部には複数、例えば４つ
の吸気口２６が形成され、また、容器本体１２の上部に
は、同様に、４つの排気口２８が形成され、それぞれ冷
却空気流路２４に連通している。４つの吸気口２６は、
容器本体１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して
設けられ、容器本体１２の下部外周面に開口している。
また、排気口２８は、容器本体１２の円周方向に沿って
互いに等間隔離間して設けられ、容器本体１２の上部外
周面に開口している。なお、これらの排気口２８は、容
器本体１２の上端縁と蓋２０とによって規定されてい
る。また、密閉容器１４の上端面と蓋体２０の内面との
間の隙間も流路を形成し冷却空気流路２４に連通してい
る。

【００１９】図１ないし図４に示すように、冷却空気流
路２４内および各排気口２８内には隔壁３０が設けら
れ、これら冷却空気流路内および排気口内を、キャニス
タ１４側に接した第１流路３１ａと容器本体１２側に接
した第２流路３１ｂとに仕切っている。この隔壁３０
は、冷却空気流路２４内を第１および第２流路３１ａ、
３１ｂに仕切ったほぼ筒状の第１隔壁３２ａと、各排気
口２８内を第１および第２流路に仕切った第２隔壁３２
ｂと、を有している。

【００２０】第１隔壁３２ａは、複数のリブにより冷却
空気流路２４内の所定位置に位置決め保持されている。
すなわち、容器本体１２の内周面には第１隔壁３２ａに
向かって突出した複数の本体側リブ３４が設けられ、円
周方向に沿って互いに所定間隔を置いて設けられてい
る。本実施の形態において、本体側リブ３４は、容器本
体１２の下半部に設けられ軸方向に延びた複数の第１リ
ブ３４ａと、容器本体の上半部に設けられ軸方向に延び
た複数の第２リブ３４ｂとに分けて構成されている。そ
して、第１リブ３４ａの先端部は第１隔壁３２ａの外周
面に固定され、第２リブ３４ｂの先端部は第１隔壁３２
ａと隙間を置いて対向している。

【００２１】また、キャニスタ１４の密閉容器１５の外
周面には、第１隔壁３２ａに向かって突出した複数のキ
ャニスタ側リブ３６が設けられ、円周方向に沿って互い
に所定間隔を置いて設けられている。各キャニスタ側リ
ブ３６は、キャニスタのほぼ全長に亘って延びている。
また、各キャニスタ側リブの先端部は第１隔壁３２ａの
内周面と隙間を置いて対向している。

【００２２】上記のように構成されたコンクリートキャ
スク１０において、吸気口２６、排気口２８、および冷
却空気流路２４は、空気の自然循環冷却によりキャニス
タ１４および容器本体１２を除熱する除熱部を構成して
いる。すなわち、吸気口２６から容器本体１２内に導入
された冷却空気としての外気は、隔壁３０によって仕切
られた第１流路３１ａおよび第２流路３１ｂにそれぞれ
流入する。そして、第１流路３１ａに流入した冷却空気
はキャニスタ１４の周囲を流れ、その間、キャニスタ１
４を除熱し冷却する。キャニスタ１４からの熱によって
加熱され昇温した冷却空気は、第１流路３１ａを通り排
気口２８から容器本体１２の外部に排出される。また、
第２流路３１ｂに流入した冷却空気は容器本体１２の内
面に沿って流れ、容器本体を冷却した後、排気口から外
部に排出される。

【００２３】以上のように構成された第１の実施の形態
に係るコンクリートキャクスク１０によれば、吸気口２
６から容器本体１２内に導入された冷却空気としての外
気を、第１および第２流路３１ａ、３１ｂに流して自然
対流させ、排気口２８から排出することにより、キャニ
スタ１４および容器本体１２を冷却することができる。
特に、第２流路３１ｂは隔壁３０によって第１流路３１
ａから仕切られているため、第２流路を流れる冷却空気
はキャニスタ１４からの熱の影響を受けにくく、第１流
路３１ａ内を流れる冷却空気よりも低温状態に維持され
る。これにより、除熱効率が向上し容器本体１２を効率
良く冷却することができ、特に、高温となり易い容器本
体の上端部を制御温度、例えば、９０℃以下に冷却する
ことができる。

【００２４】また、本体側リブ３４およびキャニスタ側
リブ３６は放熱フィンとしても機能し、一層冷却効率の
向上を図ることが可能となる。更に、容器本体１２の上
半部に設けられた第２リブ３４ｂは、第１隔壁３２ａに
接触することなく隙間を置いて対向しているため、第１
隔壁の熱が第２リブ３４ｂを通して容器本体１２上部に
伝わることがなく、容器本体上部を一層効率よく冷却す
ることが可能となる。従って、熱によるコンクリートの
クラック発生を抑制することができ、放射性物質を長期
間に亘って安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート
製貯蔵容器を提供することができる。

【００２５】次に、この発明の第２の実施の形態に係る
コンクリートキャスクについて説明する。なお、上述し
た第１の実施の形態と同一の部分には、同一の参照符号
を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分について
詳細に説明する。

【００２６】図５および図６に示すように、この発明の
第２の実施の形態によれば、冷却空気流路２４内に設け
られた第１隔壁３２ａを位置決め保持するための本体側
リブ３４は、上下で分離されることなく、キャニスタ１
４の軸方向ほぼ全長に亘って延びている。そして、本実
施の形態において、各本体側リブ３４の先端部は、円弧
状あるいは楔状に形成され、第１隔壁３２ａの外周面に
線接触あるいは点接触している。

【００２７】上記のように構成された第２の実施の形態
に係るコンクリートキャスク１０によれば、第１の実施
の形態と同様に、吸気口２６から容器本体１２内に導入
された冷却空気としての外気を、第１および第２流路３
１ａ、３１ｂに流して自然対流させ、排気口２８から排
出することにより、キャニスタ１４および容器本体１２
を冷却することができる。特に、第２流路３１ｂは隔壁
３０によって第１流路３１ａから仕切られているため、
第２流路を流れる冷却空気はキャニスタ１４からの熱の
影響を受けにくく、第１流路３１ａ内を流れる冷却空気
よりも低温状態に維持される。これにより、除熱効率が
向上し容器本体１２を効率良く冷却することができ、特
に、高温となり易い容器本体の上端部を十分に冷却する
ことができる。

【００２８】また、本実施の形態によれば、本体側リブ
３４は、その先端部が第１隔壁３２ａに線接触あるいは
点接触した状態で第１隔壁を位置決め保持しているた
め、第１隔壁の熱が本体側リブを通して容器本体１２に
伝わりにくく、容器本体を一層効率よく冷却することが
可能となる。従って、熱によるコンクリートのクラック
発生を抑制することができ、放射性物質を長期間に亘っ
て安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容
器を提供することができる。

【００２９】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、第１の実施の形態において、本体側リブ
の内、上半部に位置した第２リブ３４ｂを省略してもよ
い。また、第２の実施の形態において、本体側リブは、
その全長に渡って第１隔壁３２ａに接触した構成とした
が、これに限らず、軸方向に沿った複数箇所のみが第１
隔壁と接触するように構成されてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、冷却空気流路および排気口を、キャニスタ側の第１
流路と容器本体側の第２流路とに仕切り、これらの流路
に冷却空気を流すことにより、容器本体およびキャニス
タを効率冷却し、熱によるコンクリートのクラック発生
を抑制することができ、放射性物質を長期間に亘って安
全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態に係るコンクリー
トキャスクを一部破断して示す斜視図。

【図２】上記コンクリートキャスクの縦断面図。

【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【図４】図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。

【図５】この発明の第２の実施の形態に係るコンクリー
トキャスクの縦断面図。

【図６】図５の線Ｃ−Ｃに沿った断面図。

【符号の説明】

１０…コンクリートキャクス１２…容器本体１４…キャニスタ１８…使用済燃料集合体２０…蓋体２２…収納部２４…冷却空気流路２６…吸気口２８…排気口３０…隔壁３１ａ…第１流路３１ｂ…第２流路３２ａ…第１隔壁３２ｂ…第２隔壁３４…本体側リブ３４ａ…第１リブ３４ｂ…第２リブ３６…キャニスタ側リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者入江隆之兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者松永健一兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者阿部岩司兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射性物質が封入された密閉容器を収納し
た収納部を内部に有し、コンクリートにより形成された
ほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口を閉塞したコンクリート製の蓋
体と、上記容器本体の下部に設けられた吸気口、上記容器本体
の上部に設けられた排気口、および上記収納部の内面と
上記密閉容器の外面との間に規定された冷却空気流路を
有し、上記吸気口から容器本体内に導入された空気を上
記冷却空気流路に流して上記放射性物質から発生する熱
を除去し、上記排気口から排出する除熱部と、上記冷却空気流路内および排気口内に設けられ、上記冷
却空気流路内および排気口内を上記キャニスタ側に接し
た第１流路と容器本体側に接した第２流路とに仕切った
隔壁と、を備えたことを特徴とするコンクリート製貯蔵容器。
【請求項２】上記隔壁は、上記冷却空気流路内を上記第
１および第２流路に仕切ったほぼ筒状の第１隔壁と、上
記排気口内を上記第１および第２流路に仕切った第２隔
壁と、を有し、上記第１隔壁は、複数のリブにより上記
冷却空気流路内に位置決めされていることを特徴とする
請求項１に記載のコンクリート製貯蔵容器。
【請求項３】上記リブは、上記容器本体の内面から上記
第１隔壁に向かって突出した本体側リブと、上記キャニ
スタの外周面から上記第１隔壁に向かって突出したキャ
ニスタ側リブと、を備え、上記本体側リブおよびキャニ
スタ側リブは、それぞれ円周方向に離間して複数設けら
れていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリー
ト製貯蔵容器。
【請求項４】上記本体側リブは、上記容器本体の下半部
に設けられているとともに上記第１隔壁に固定された先
端部をそれぞれ有した複数の第１リブと、上記容器本体
の上半部に設けられているとともに上記第１隔壁に隙間
を置いて対向した先端部をそれぞれ有した複数の第２リ
ブと、を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の
コンクリート製貯蔵容器。
【請求項５】上記本体側リブの各々は、円弧状あるいは
楔状に形成され上記第１隔壁の点接触した先端部を有し
ていることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート
製貯蔵容器。