JP2002228243A

JP2002228243A - ダクト

Info

Publication number: JP2002228243A
Application number: JP2001028728A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hachiman; 直樹八幡; Yutaka Tanaka; 豊田中; Sunao Shiraishi; 直白石
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却効率が高く、かつ、放射線を効率よく遮蔽
する。【解決手段】放射性物質の貯蔵室１０１に接続されてい
る筒１と、筒１の中に設けられた翼６とを含み、翼６
は、第１翼７−１と第２翼７−２とを含み、第１翼７−
１の断面である第１翼断面上の任意の点と第２翼７−２
の断面である第２翼断面上の任意の点とを結んだ線分と
交わる任意の直線は、第１翼断面または第２翼断面に交
わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダクトに関し、特
に、放射性物質貯蔵施設に冷却流体を供給しまたは排出
して、放射性物質貯蔵施設を冷却するダクトに関する。

【０００２】

【従来の技術】放射性物質を貯蔵する施設では、冷却流
体である空気を流すことにより、放射性物質および施設
を冷却している。公知の放射性物質貯蔵施設１００は、
図８に示されるように、貯蔵室１０１と空気流入ダクト
１０２と空気排出ダクト１０３とを備えている。貯蔵室
１０１の内部には、放射性物質１０４が貯蔵される。空
気流入ダクト１０２は貯蔵室１０１に連絡され、空気排
出ダクト１０３は貯蔵室１０１に連絡されている。空気
流入ダクト１０２は、環境から空気を貯蔵室１０１に供
給し、空気排出ダクト１０３は、貯蔵室１０１から排出
された空気を外部に排出する。

【０００３】この空気流入ダクト１０２および空気排出
ダクト１０３には、内部に遮蔽構造が設置され、環境に
放射線が放出されるのを防止している。ダクトの内部に
設置される遮蔽構造としては、図９に示されるように、
ダクトの内壁１０６に設置されるダクトの長手方向１０
７に垂直に設置される邪魔板１０５が公知である。放射
線１０８は、邪魔板１０５とダクト壁１０６とで散乱し
または吸収され、減衰しまたは遮蔽される。この結果、
放射線がダクトの外部に放出される確率は小さくなる。

【０００４】図１０に示される公知のダクトは、壁面が
放射線遮蔽物質で構成され、流路を屈曲させている。こ
のような屈曲構造により、邪魔板１０５の場合と同様に
して、放射線はダクト壁１０６に数回衝突して散乱しま
たは吸収され、減衰しまたは遮蔽される。この結果、放
射線がダクトの外部に放出される確率は小さくなる。

【０００５】このような遮蔽構造を有するダクトは、空
気に例示される冷却媒体の流路の屈曲により、大きな圧
力損失が発生し、冷却性能が低くなるという欠点があ
る。空気流入ダクト１０２および空気排出ダクト１０３
には、圧力損失を小さくして、貯蔵室１０１内の放射性
物質の冷却効率を向上させることが求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、放射
線を遮蔽し、かつ、流体の圧力損失が小さいダクトを提
供することにある。本発明の他の課題は、放射線をより
遮蔽し、かつ、冷却効率が高いダクトを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）付きで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈すること
を意味しない。

【０００８】本発明によるダクトは、放射性物質の貯蔵
室（１０１）に接続されている筒（１）と、筒（１）の
中に設けられた翼（６）とを含み、筒（１）の中の空間
内の任意の点を通る任意の直線は、筒（１）または翼
（６）と交わる。筒（６）の中の空間とは、筒（６）の
断面図形が切断平面を閉じている領域と開いている領域
との２つの領域に分割する場合、閉じている領域が存在
することができる空間領域である。このようなダクトに
より、筒（１）内の放射線は、必然的に筒（１）または
翼（６）に衝突する。

【０００９】その空間は、流体の流路（９）であり、筒
（１）は、流路（９）を屈曲させ、翼（６）は、流路
（９）が屈曲した領域に配置されている。翼（６）は、
屈曲した流路の圧力損失を小さくするように配置されて
いる。このような配置は、公知である。

【００１０】翼（６）は、第１翼（７−１）と第２翼
（７−２）とを含み、第１翼（７−１）は柱体である第
１柱体部分（２０−１）を有し、第２翼（７−２）は柱
体である第２柱体部分（２０−２）を有し、第１柱体部
分（２０−１）の母線は第２柱体部分（２０−２）の母
線と平行であり、母線を法線とする平面で切断した場
合、その平面上で第１柱体部分（２０−１）の断面であ
る第１断面上の任意の点と第２柱体部分（２０−２）の
断面である第２断面上の任意の点とを結んだ線分と交わ
る任意の直線は、筒の断面である筒断面、第１断面また
は第２断面に交わる。このような条件は、筒（１）の中
の空間と交わる任意の直線は、筒（１）または翼（６）
と交わることの必要十分条件である。

【００１１】第１翼（７−１）断面は、第１曲線
（Ｃ_１）を有し、第２翼（７−２）断面は、第２曲線
（Ｃ_２）を有し、第１曲線（Ｃ_１）は中心が原点Ｏ
（０，０）であり半径がｒ_１（ｒ_１＞０）である円上の
点Ａ（ｒ_１，０）と点Ｂ（０，ｒ_１）とを短く結ぶ弧Ａ
Ｂであり、第２曲線（Ｃ_２）は、中心が点Ｄ（ｄ_ｘ，ｄ
_ｙ）（ｄ_ｘ≧０，ｄ_ｙ≧０）であり半径がｒ_２（ｒ_２＞
０）である円上の２点点Ｅ（ｄ_ｘ＋ｒ_２，ｄ_ｙ）と点Ｆ
（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ＋ｒ_２）とを短く結ぶ弧ＥＦと、点Ｅと点
Ｇ（ｄ_ｘ＋ｒ_２，ｄ_ｙ−Ｌ_１）（Ｌ_１≧０）とを結ぶ線
分ＥＧと、点Ｆと点Ｈ（ｄ_ｘ−Ｌ_２，ｄ_ｙ＋ｒ_２）（Ｌ
_２≧０）とを結ぶ線分ＦＨとからなり、次条件式：｜ｒ_２ ^２＋ｄ_ｘｒ_２＋ｄ_ｙｒ_２＋ｄ_ｘＬ_１＋ｄ_ｙＬ_２−
Ｌ_１Ｌ_２｜≦ｒ_１（２ｒ _２ ^２＋２Ｌ_１ｒ_２＋２Ｌ_２ｒ_２
＋Ｌ_１ ^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２が成り立つことが好ましい。

【００１２】翼（６）は、ダクトがＸ線・γ線に曝され
ているとき、Ｘ線およびγ線の吸収率が高い材料から調
製されていることが好ましい。または、翼（６）は、ダ
クトが中性子線に曝されているとき、中性子の吸収率が
高い材料から調製されていることが好ましい。

【００１３】翼（６）は、ダクトがＸ線・γ線および中
性子線に曝されているとき、Ｘ線およびγ線の吸収率が
高い材料からなる第1放射線遮蔽物質と中性子の吸収率
が高い材料からなる第２放射線遮蔽物質とを材料として
含有することが好ましい。

【００１４】翼（６）を、第１放射線遮蔽物質が第２放
射線遮蔽物質を被覆して構成すれば、中性子、Ｘ線、及
びγ線が混在している場合に特に有効である。

【００１５】翼（６）は、１つの縁領域（１５）に第１
放射線遮蔽物質を配置し、他の１つの縁領域（１６）に
第２放射線遮蔽物質を配置すれば、中性子、Ｘ線、及び
γ線が混在している場合に特に有効である。

【００１６】翼（６）は、一方の側面（１３）に第１放
射線遮蔽物質が配置され、他方の側面（１４）に第２放
射線遮蔽物質が配置されている場合、中性子、Ｘ線、及
びγ線が混在している場合に特に有効である。

【００１７】翼（６）は、流体の上流側端（１１）が丸
みを帯び、流体の下流側端（１２）が先細であることが
流体の圧力損失が小さい点で好ましい。

【００１８】翼（６）は、内部に他の流路を含み、他の
流路は、他の冷却流体が流れる。他の冷却流体は翼
（６）を通して翼（６）近傍を流れる流体を冷却する。
翼（６）を設けたダクトが流体吸入側である場合、冷却
効率が良い点で好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明によるダ
クトの実施の形態を説明する。そのダクト１は、図８に
示される公知の放射性物質貯蔵施設１００で、空気流入
ダクト１０２および空気排出ダクト１０３とに置換され
て使用される。ダクト１は、図１に示されるように、屈
曲した流路９を形成している。断面図の切断平面は、流
体が移動する方向に平行な面である。ダクト１は、断面
が長方形であり、内側壁２と外側壁３とを有している。
内側壁２は屈曲部分４で直角に屈曲し、屈曲部分４は滑
らかに丸めてある。外側壁３は、屈曲部分５で直角に屈
曲し、屈曲部分５は滑らかに丸めてある。

【００２０】内側壁２の屈曲部分４と外側壁３の屈曲部
分５との間には、翼列６が設けられている。翼列６は、
複数の翼７−１〜７−４からなる。各翼７−ｉ（ｉ＝
１，２，３，４）の断面は、円弧部分１１−ｉと直線部
分１２−ｉとから構成されている。各翼７−ｉは、その
断面が切断平面と垂直な方向に平行移動してできる柱体
である。このような翼列６は、流路９を流れる流体の圧
力損失を小さくしている。

【００２１】翼列６は、ダクト１内を通る放射線８が必
然的に翼７−ｉに衝突するように各翼７−ｉが配置され
ている。即ち、隣り合う２つの翼（例えば、翼７−１と
翼７−２）は、両方の翼に挟まれた空間を通り、両方の
翼に共有点を持たない直線を引くことができないように
配置されている。

【００２２】図２は、翼列６を適当な平面で切断し、翼
７−１の断面上に適当にとられた曲線Ｃ_１と、翼７−２
の断面上に適当にとられた曲線Ｃ_２をｘ−ｙ平面上に図
示している。曲線Ｃ_１は、中心が原点Ｏ（０，０）であ
り半径がｒ_１（ｒ_１＞０）である円上の点Ａ（ｒ_１，
０）と点Ｂ（０，ｒ_１）とを結ぶ弧である。曲線Ｃ
_２は、弧と２つの線分からなる。その弧は、中心が点Ｄ
（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ）（ｄ_ｘ≧０，ｄ_ｙ≧０）であり半径がｒ
_２（ｒ_２＞０）である円上の２点、点Ｅ（ｄ_ｘ＋ｒ_２，
ｄ_ｙ）と点Ｆ（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ＋ｒ_２）とを結んでいる。そ
の１つの線分は、点Ｅと点Ｇ（ｄ_ｘ＋ｒ_２，ｄ_ｙ−
Ｌ_１）（Ｌ_１≧０）とを結んでいる。他の１つの線分
は、点Ｆと点Ｈ（ｄ_ｘ−Ｌ_２，ｄ_ｙ＋ｒ_２）（Ｌ_２≧
０）とを結んでいる。

【００２３】曲線Ｃ_１上の任意の点と曲線Ｃ_２上の任意
の点とを結んだ線分（例えば、線分ＡＥ）と交わる任意
の直線が曲線Ｃ_１または曲線Ｃ_２に交わるには、線分Ｇ
Ｈが線分ＡＥと交わり曲線Ｃ_１と交わらなことが必要十
分である。このような条件から、次条件式：｜ｒ_２ ^２＋ｄ_ｘｒ_２＋ｄ_ｙｒ_２＋ｄ_ｘＬ_１＋ｄ_ｙＬ_２−
Ｌ_１Ｌ_２｜≦ｒ_１（２ｒ _２ ^２＋２Ｌ_１ｒ_２＋２Ｌ_２ｒ_２
＋Ｌ_１ ^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２が導かれる。隣り合う２つの翼（例えば翼７−１と翼７
−２）は、それぞれ断面にこのような曲線Ｃ_１、曲線Ｃ
_２を含んで形成されるならば、両方の翼に挟まれた空間
を通り、両方の翼に共有点を持たない直線を引くことが
できない。放射線は、ダクト１の壁面で反射（散乱）
し、任意の方向を有している。このような翼列６によ
り、放射線は必然的に翼列６に衝突する。各翼７−ｉが
放射線遮蔽物質で調製されている場合、放射線は翼７−
ｉにより吸収され減衰し、遮蔽される。さらに、曲線Ｃ
_１および曲線Ｃ_２は、翼７−ｉの断面の外周であること
が好ましい。

【００２４】計算の一例として、曲線Ｃ_１および曲線Ｃ
_２の弧の中心を一致させ、曲線Ｃ_２に含まれる弧の両端
から延びる線分の長さを０とする。即ち、ｄ_ｘ＝０，ｄ
_ｙ＝０，Ｌ_１＝０，Ｌ_２＝０とする。このとき、次条件
式：ｒ_２≦√２×ｒ_１が導かれる。即ち、この場合、曲線Ｃ_２の弧の半径は、
曲線Ｃ_１の弧の半径の√２倍以下であれば必要十分であ
る。図４は、このような曲線Ｃ_１、曲線Ｃ_２を含む断面
を有する翼列６を示している。この翼列６により、ダク
ト１内を通る放射線８が必然的に翼７−ｉに衝突し、放
射線８を効率よく遮蔽することができる。

【００２５】図３は、本発明による翼の断面形状の実施
の他の形態を示している。翼７−ｉの断面は、流体の上
流側の端である前縁部分１３が丸みを帯びて、下流側の
端である後縁部分１４は端に近づくにつれ翼厚が徐々に
薄くなっている。このような翼形は、圧力損失をさらに
小さくすることができる。この結果、冷却効率は、さら
に向上する。

【００２６】各翼７−ｉは、鉄で調製されている。この
ような翼は、放射線がＸ線またはγ線を含む場合に、こ
のＸ線・γ線を効率よく吸収することができる。なお、
鉄の代わりに鉛、タングステンに例示される原子番号が
大きい金属またはその合金や、コンクリート等の重密度
物質を使用することもできる。ダクト１が中性子線に曝
される場合は、ポリエチレン、パラフィン、レジン、ボ
ロン元素を含む物質に例示される中性子の吸収効率が高
い材料から翼が調製されても良い。

【００２７】ダクト１がＸ線・γ線と中性子線との両方
の放射線に曝される場合、翼７−ｉはＸ線γ線遮蔽物質
と中性子遮蔽物質とから構成されることができる。この
とき、翼列６は、両方の放射線を吸収することができ
る。

【００２８】図５は、本発明による翼の実施のさらに他
の形態を示している。翼７−ｉには、弧の外側領域１３
と、弧の内側領域１４とが配置されている。翼７−ｉの
外側領域１３は、Ｘ線・γ線遮蔽物質で形成され、内側
領域１４は中性子遮蔽物質で形成されている。このと
き、外側領域１３はＸ線・γ線を吸収し、内側領域１４
は中性子を吸収するため、両方の放射線は、効率よく吸
収される。また、外側領域１３は中性子遮蔽物質で形成
され、内側領域１４はＸ線・γ線遮蔽物質で形成されて
も良い。

【００２９】図６は、本発明による翼の実施のさらに他
の形態を示している。翼７−ｉは、放射線源側の放射線
源側領域１５と環境側の環境側領域１６とが配置されて
いる。翼７−ｉの放射線源側領域１５は、Ｘ線γ線遮蔽
物質で形成され、環境側領域１６は中性子遮蔽物質で形
成されている。このとき、Ｘ線・γ線は放射線源側領域
１５で吸収され、環境側へ流入するＸ線・γ線は少量で
ある。中性子線は、放射線源側領域１５のＸ線γ線遮蔽
物質に衝突して非弾性散乱でエネルギーが低下し、環境
側領域１６を形成する中性子線遮蔽物質に衝突して吸収
される。この結果、両方の放射線は、効率よく吸収され
る。

【００３０】翼７−ｉの内部には、流路が形成されてい
る。その流路には、冷却流体が流れ翼７−ｉの近傍を通
過する流体を冷却している。翼７−ｉのこのような翼を
空気流入ダクトに使用することにより、流体の加熱が防
止され、冷却効率はさらに向上する。

【００３１】なお、翼７−ｉは、公知のダクトである邪
魔板を設けたダクトの流路の屈曲部分に設置することも
できる。このときも同様の効果を奏する。

【００３２】図７は、本発明による翼の形状の実施のさ
らに他の形態を示している。翼７−ｉは、断面が円であ
るダクト１の屈曲部分に設けられている。断面図の切断
平面は、流体が移動する方向に平行な面である。翼７−
ｉは、先の実施の形態による翼の形状である柱体部分２
０−ｉを内部に含む形状を形成している。即ち、柱体部
分２０−ｉの断面は、円弧部分１１−ｉと直線部分１２
−ｉとから構成されている。柱体部分２０−ｉは、その
断面が切断平面と垂直な方向に平行移動してできる柱体
である。

【００３３】翼７−ｉの壁面は、柱体部分２０−ｉより
常に外側に位置し、柱体部分２０−ｉと交わることがな
い。翼７−ｉは、柱体に限られないで、壁面が凸面また
は凹面を形成することができる。このような形状によ
り、先の実施の形態と同様にして冷却効率を向上させ、
かつ、放射線を効率よく遮蔽することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によるダクトは、冷却効率を向上
させ、かつ、放射線を効率よく遮蔽することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるダクトの実施の形態を示
す断面図である。

【図２】図２は、曲線Ｃ_１および曲線Ｃ_２の位置関係を
示すｘ−ｙ座標平面図である。

【図３】図３は、翼列の配置を示す断面図である。

【図４】図４は、翼の形状の実施の他の形態を示す断面
図である。

【図５】図５は、翼の実施の他の形態を示す断面図であ
る。

【図６】図６は、翼の実施のさらに他の形態を示す断面
図である。

【図７】図７は、本発明によるダクトの実施の他の形態
を示す断面図である。

【図８】図８は、公知の放射性物質貯蔵施設を示す概略
図である。

【図９】図９は、公知のダクトの実施の形態を示す断面
図である。

【図１０】図１０は、公知のダクトの実施の他の形態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１…ダクト２…内側壁３…外側壁４…屈曲部分５…屈曲部分６…翼列７−１〜７−４…翼８…放射線の軌跡９…流路１１…円弧部分１２…直線部分１１…前縁部分１２…後縁部分１３…外側領域１４…内側領域１５…前縁側領域１６…後縁側領域２０−１〜２０−４…柱体部分

フロントページの続き (72)発明者白石直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Ｆターム(参考） 3L080 AA02 AA06 3L081 AA01 AA02 AA10 AB02 BA05 BA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射性物質の貯蔵室に接続されている筒
と、前記筒の中に設けられた翼とを含み、前記筒の中の空間内の任意の点を通る任意の直線は、前
記筒または前記翼と交わるダクト。
【請求項２】請求項１において、前記空間は、流体の流路であり、前記筒は、前記流路を屈曲させ、前記翼は、前記流路が屈曲した領域に配置されているダ
クト。
【請求項３】請求項２において、前記翼は、第１翼と第２翼とを含み、第１翼は、柱体である第１柱体部分を有し、第２翼は、柱体である第２柱体部分を有し、前記第１柱体部分の母線は、前記第２柱体部分の母線と
平行であり、前記母線を法線とする平面で切断した場合、前記平面上
で、前記第１柱体部分の断面である第１断面上の任意の
点と前記第２柱体部分の断面である第２断面上の任意の
点とを結んだ線分と交わる任意の直線は、前記筒の断面
である筒断面、前記第１断面または前記第２断面に交わ
るダクト。
【請求項４】請求項３において、前記第１断面は、第１曲線を有し、前記第２断面は、第２曲線を有し、前記第１曲線は、中心が原点Ｏ（０，０）であり半径が
ｒ_１（ｒ_１＞０）である円上の点Ａ（ｒ_１，０）と点Ｂ
（０，ｒ_１）とを短く結ぶ弧ＡＢであり、前記第２曲線は、中心が点Ｄ（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ）（ｄ_ｘ≧０，ｄ_ｙ≧０）であ
り半径がｒ_２（ｒ_２＞０）である円上の２点、点Ｅ（ｄ
_ｘ＋ｒ_２，ｄ_ｙ）と点Ｆ（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ＋ｒ_２）とを短く
結ぶ弧ＥＦと、前記点Ｅと点Ｇ（ｄ_ｘ＋ｒ_２，ｄ_ｙ−Ｌ_１）（Ｌ_１≧
０）とを結ぶ線分ＥＧと、前記点Ｆと点Ｈ（ｄ_ｘ−Ｌ_２，ｄ_ｙ＋ｒ_２）（Ｌ_２≧
０）とを結ぶ線分ＦＨとからなり、次条件式：｜ｒ_２ ^２＋ｄ_ｘｒ_２＋ｄ_ｙｒ_２＋ｄ_ｘＬ_１＋ｄ_ｙＬ_２−
Ｌ_１Ｌ_２｜≦ｒ_１（２ｒ_２ ^２＋２Ｌ_１ｒ_２＋２Ｌ_２ｒ_２
＋Ｌ_１ ^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２が成り立つダクト。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記翼は、Ｘ線およびγ線の吸収率が高い材料から調製
されているダクト。
【請求項６】請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記翼は、中性子の吸収率が高い材料から調製されてい
るダクト。
【請求項７】請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、前記翼は、Ｘ線およびγ線の吸収率が高い第１放射線遮
蔽物質と中性子線の吸収率が高い第２放射線遮蔽物質と
を材料として含有するダクト。
【請求項８】請求項７において、前記翼は、前記第１放射線遮蔽物質が前記第２放射線遮
蔽物質を被覆しているダクト。
【請求項９】請求項７において、前記翼は、１つの縁領域に前記第１放射線遮蔽物質が配
置され、他の１つの縁領域に前記第２放射線遮蔽物質が配置され
ているダクト。
【請求項１０】請求項７において、前記翼は、一方の側面に前記第１放射線遮蔽物質が配置され、他方の側面に前記第２放射線遮蔽物質が配置されている
ダクト。
【請求項１１】請求項１〜請求項１０のいずれかにおい
て、前記翼は、前記流体の上流側端が丸みを帯び、前記流体
の下流側端が先細であるダクト。
【請求項１２】請求項１〜請求項１１のいずれかにおい
て、前記翼は、内部に他の流路を含み、前記他の流路は、他の冷却流体が流れるダクト。