JP2004108795A - 放射性物質貯蔵方法および放射性物質貯蔵施設 - Google Patents
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Abstract
【課題】貯蔵建屋を大型化させないで、安全性およびキャニスタの冷却効率が向上し、設備が簡素化でき、使用済燃料の貯蔵効率も向上する放射性物質貯蔵方法及び貯蔵施設を提供する。
【解決手段】放射性物質乾式貯蔵施設１は、原子力発電所内で使用済燃料を溶封した大型のキャニスタを収納した輸送用キャスクを搬入し、この輸送用キャスクから取り出したキャニスタをそのまま貯蔵するコンクリート製の施設である。この施設１は、キャニスタ６を天井スラブ４と床スラブ５のみで支持して貯蔵するキャニスタ貯蔵室３と、輸送用キャスクからキャニスタ６を遮へい状態でキャニスタ貯蔵室３まで移送するキャニスタ移送装置１８が設置されたキャニスタ移送室２とを内部に有する。キャニスタ貯蔵室３の空気流入部には、円柱状構造物間に整流板を配置した空気整流機構１１が設置されている。
【選択図】 図１
【解決手段】放射性物質乾式貯蔵施設１は、原子力発電所内で使用済燃料を溶封した大型のキャニスタを収納した輸送用キャスクを搬入し、この輸送用キャスクから取り出したキャニスタをそのまま貯蔵するコンクリート製の施設である。この施設１は、キャニスタ６を天井スラブ４と床スラブ５のみで支持して貯蔵するキャニスタ貯蔵室３と、輸送用キャスクからキャニスタ６を遮へい状態でキャニスタ貯蔵室３まで移送するキャニスタ移送装置１８が設置されたキャニスタ移送室２とを内部に有する。キャニスタ貯蔵室３の空気流入部には、円柱状構造物間に整流板を配置した空気整流機構１１が設置されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所から発生する使用済燃料などの発熱性の放射性物質を貯蔵する貯蔵施設および貯蔵方法に関する。特に、コンクリート製の貯蔵室内に放射性物質を貯蔵する乾式の貯蔵技術であって、貯蔵室内を水平に流れる空気によって、放射性物質を冷却する方式（水平流れ）を用いた貯蔵施設および貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所から発生する使用済燃料は、再処理を行うまでの期間、安全にかつ取り出し可能な状態で長期間保管する必要がある。使用済燃料の貯蔵は水プールや、キャスクと呼ばれる頑丈な容器、コンクリート製貯蔵容器またはコンクリート製貯蔵室等を用いて行われる。このうち、キャスク、コンクリート製貯蔵容器またはコンクリート製貯蔵室等を用いた乾式の貯蔵方法は水プールを用いた水中貯蔵に比べて安全性が高く、必要に応じて貯蔵容量を増やすことが容易であるなどの理由で、原子炉施設以外でも使用可能な技術である。
【０００３】
従来の、使用済燃料乾式貯蔵方法として、原子力発電所から使用済燃料を輸送用キャスクで輸送し、貯蔵施設内で使用済燃料の詰替設備によって、遮へい能力の限られた金属製容器であるキャニスタに詰め替えて、密封した後、このキャニスタをコンクリート製貯蔵室内にあらかじめ設置された収納管に収納し、収納管上部を遮へい能力のあるプラグによって再密封を行う方法、あるいは、輸送用キャスクから、使用済燃料を使用済燃料詰替設備により直接、コンクリート製貯蔵室内にあらかじめ設置された収納管に収納し、収納管上部をプラグで密封する方法がある（例えば、特開平９−１１３６７８号公報参照。）。なお、キャスクとは、臨界防止機能、放射線遮へい機能、冷却機能、および密封機能を備えた頑丈な金属製容器で、原子力発電所等で放射性物質の輸送や貯蔵に一般的に使用されている容器である。
【０００４】
また、特開平９−１１３６７８号公報によると、上記のコンクリート製貯蔵室は、収納管の上端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収納管の下端部を保持する床スラブとの間に水平な空気通路を形成し、この空気通路内を流れる空気によって、収納管に収納した使用済燃料からの崩壊熱を冷却するように構成されている。この冷却空気は、建屋外部から空気流入口、空気流入ダクト、および垂直方向に複数配設された水平な空気整流板を通って前記空気通路を流れた後、空気排出ダクトを経て空気排出口より建屋外に排出される。
【０００５】
さらに、特開平８−１５４９６号公報においては、上記の空気通路の流入口に例えば金網形状の邪魔板を設けたり、空気進行方向が複数となるような構造の吸気側ルーバ壁を設置したりすることで、流れる空気の速度と乱れを増加させて上記の空気通路に設置された収納管の除熱効果を高める手段が開示されている。
【０００６】
また、従来、コンクリート製貯蔵室の収納管に対して使用済燃料またはキャニスタを移送し収納する場合、収納管上部開口を密封するプラグを着脱する手段と、使用済燃料またはキャニスタを吊り上げて収納管内に搬送する手段とが個別に設けられていた。つまり、従来は、収納管上部にプラグ着脱手段を移動してプラグを取り外したら、プラグ着脱手段を退去させ、搬送手段により使用済燃料またはキャニスタを収納管に搬送して収納した後、搬送手段を退去させ、再び別のプラグ着脱手段で収納管上部を再密封していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１１３６７８号公報（段落［０００４］，［００３８］￣［００５５］，図１，図３等）
【特許文献２】
特開平８−１５４９６号公報（段落［０００９］，［００１０］，［００１２］，［００１６］、図１等）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、貯蔵施設内で、輸送用キャスクから使用済燃料をキャニスタに一旦収納する方法の場合、あるいは輸送用キャスクから使用済燃料を収納管内に直接収納する方法の場合、使用済燃料を直接取り扱うための設備やキャニスタまたは収納管を密封する設備が必要となる。また、使用済燃料を非密封の状態で取り扱うため、貯蔵施設内が放射性物質で汚染される他、使用済燃料の表面等から放出される放射性物質を閉じ込め除去する設備が必要であった。
【０００９】
また、キャニスタを用いた従来のコンクリート製貯蔵室は、燃料集合体で１体又は数体程度の使用済燃料を収納するサイズのキャニスタを収納管に入れて貯蔵していたが、キャニスタの数が多くなるため、使用済燃料の貯蔵効率が悪い。
【００１０】
ところが、年々増大する使用済燃料に対しては貯蔵効率の高い施設が必要となってきている。そこで、使用済燃料の貯蔵量を増やすためにキャニスタを大型化することを検討した場合、キャニスタの冷却効率も上げねばならず、上述した従来技術以上の冷却手段を設ける必要が生じてくる。また、上記のように小型のキャニスタまたは収納管に収納する貯蔵方法では貯蔵建屋が大型化する。
【００１１】
さらに、従来のように、プラグ着脱手段と、収納管へのキャニスタの搬送手段とが個別に設けられた設備において、大型キャニスタを移送し、収納する場合には設備が大掛かりになり、貯蔵建屋も大型化してしまう。
【００１２】
また、従来のコンクリート製貯蔵室では、貯蔵室内壁部と収納管上部の天井スラブが建物の建築構造体として一体に建設されているため、キャニスタの大型化に伴う発熱量の増加により、収納管上部の天井スラブの温度が、建築構造体としてのコンクリート部に構造強度上から要求される制限温度を超える可能性があった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑み、貯蔵建屋を大型化させないで、安全性およびキャニスタの冷却効率が向上し、設備が簡素化でき、使用済燃料の貯蔵効率も向上する放射性物質貯蔵方法、およびコンクリート製貯蔵室を備えた放射性物質貯蔵施設を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の放射性物質貯蔵方法は、使用済燃料等の発熱性の放射性物質を収納し密封する遮へい能力の限られたキャニスタを収納した輸送用キャスクを貯蔵施設に搬入し、該貯蔵施設内の、冷却空気が流れるキャニスタ貯蔵室に前記輸送用キャスクから取り出したキャニスタをそのまま貯蔵することを特徴とする。
【００１５】
上記の貯蔵方法では、輸送用キャスクからの取り出しからキャニスタ貯蔵室内への貯蔵まで、キャニスタを遮へい能力の有る収納体に収納して移送することが好ましい。さらに、キャニスタ貯蔵室の天井部および床部にキャニスタの上下端のみを支持させた状態で貯蔵することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の放射性物質貯蔵施設は、放射性物質を収納する遮へい能力の限られたキャニスタをそのまま貯蔵し、キャニスタ貯蔵室内を水平に流れる空気によって冷却するキャニスタ貯蔵室と、前記キャニスタを収納した輸送用キャスクが搬入され、前記輸送用キャスクから前記キャニスタを取り出して前記キャニスタ貯蔵室に移送するキャニスタ移送装置と、前記キャニスタ貯蔵室の空気流入部に設置された、円柱状構造物間に整流板を設けた空気整流機構と、を備えたことを特徴とする
このような貯蔵施設としては、キャニスタ貯蔵室の天井部には前記キャニスタ貯蔵室内にキャニスタを収納するときのキャニスタ出し入れ口が設けられており、前記キャニスタは上端部が前記キャニスタ出し入れ口で保持され、下端部が前記キャニスタ貯蔵室の床部上に保持されており、前記キャニスタ出し入れ口は遮へいプラグで遮へい自在であり、前記キャニスタ貯蔵室の上方に前記キャニスタ移送装置が移動するキャニスタ移送室が配置されているものが適用できる。
【００１７】
また、前記キャニスタ移送装置として、前記キャニスタおよび前記遮へいプラグを下端より収納可能な空洞部を有し、かつ遮へい能力を備えた収納体と、前記収納体の空洞部下端の開口を開閉自在な収納体用開閉遮へい扉と、前記収納体の空洞部内に前記キャニスタまたは前記遮へいプラグの上端部をつかんで吊り上げる吊り上げ装置と、前記収納体用開閉遮へい扉が開いたときの開口および前記キャニスタ出し入れ口に対して開閉自在で、かつ前記キャニスタ移送装置から離脱できるように前記収納体用開閉遮へい扉の下側に配設された出し入れ口用開閉遮へい扉とを有するものが適用できる。
【００１８】
さらに、キャニスタ貯蔵室の天井部は、建物の建築構造物とは構造上分離されたコンクリート板を複数配置した構造で、かつキャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁に保持されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の貯蔵方法は、上記のとおり、原子力発電所等で使用済燃料等の放射性物質を収納して密封したキャニスタを輸送用キャスクで貯蔵施設まで輸送し、キャニスタごとそのまま貯蔵するため、この貯蔵施設には使用済燃料詰替設備や放射性物質を閉じ込めるための換気設備等を必要としない。また、使用済燃料はキャニスタに密封された状態で取り扱われるため、貯蔵施設内が放射性物質で汚染される恐れがない。また、使用済燃料詰め替え中の事故等による安全評価も不要となる。
【００２０】
また、キャニスタを収納管を介さずにキャニスタ貯蔵室に直接貯蔵するので、キャニスタ貯蔵室に配置された収納管にキャニスタを収納する従来技術に比べて、キャニスタからの発熱を直に周囲の空気に伝えられ、使用済燃料の崩壊熱の除去効率が向上する。
【００２１】
そのうえ、円柱状構造物及び整流板を組み合わせた本発明の空気整流機構により、整流板のみの従来技術に比べて冷却効果が一層高められるので、キャニスタを大型化して収納する使用済燃料集合体の体数を増加することができ、使用済燃料の貯蔵効率が向上する。
【００２２】
また、本発明のキャニスタ移送装置により、キャニスタ貯蔵室の出し入れ口を遮へいするプラグの着脱および搬送と、キャニスタの移送とを兼用できるので、設備がコンパクトになり、貯蔵建屋も大型化しない。
【００２３】
また、キャニスタ貯蔵室の天井部は建物の建築構造体と構造上分離され、分割されたコンクリート板を複数用いた構造にしており、キャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁でコンクリート板の熱膨張を許容するように保持されている。これにより、コンクリート部に建築構造体として構造強度上から要求される温度制限が課せられない。このようなキャニスタ貯蔵室天井部の構造対策によって、キャニスタの大型化及びキャニスタ貯蔵室の稠密化が実現でき、使用済燃料の貯蔵密度が向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明の一つの実施形態による放射性物質乾式貯蔵施設を示す断面図である。図２は本実施形態の放射性物質乾式貯蔵施設の別の断面図である。図３は図１に示したキャニスタ移送装置の拡大図である。図４はキャニスタ貯蔵室内の断面図で、図１と直交する方向の断面を示している。図５は図１に示した空気流入部の空気整流機構１１の構成図である。
【００２６】
本形態の放射性物質乾式貯蔵施設１は、原子力発電所内で使用済燃料等の発熱性の放射性物質をあらかじめ密封した大型のキャニスタを収納した輸送用キャスクを搬入し、この輸送用キャスクから取り出したキャニスタを使用済燃料を移し替えることなく、そのまま貯蔵するコンクリート製の施設である。なお、本例では発熱性の放射性物質として使用済燃料を例にとって説明するが、本発明の貯蔵施設で貯蔵できるものとしては、高レベルガラス固化体、燃料集合体の構成部品等が考えられる。
【００２７】
この貯蔵施設１は、キャニスタ移送室２、キャニスタ貯蔵室３とを内部に有する。キャニスタ移送室２はキャニスタ貯蔵室３の上方に位置する。キャニスタ移送室２とキャニスタ貯蔵室３とは、コンクリート製の天井スラブ４によって互いに隔離されている。コンクリート製の床スラブ５がキャニスタ貯蔵室３の底部を構成する。
【００２８】
放射性物質を収納したキャニスタ６は、地下のキャニスタ貯蔵室３に配置される。キャニスタ貯蔵室３の天井スラブ４には、キャニスタ６を収納するときのキャニスタ出し入れ口７が設けられている。キャニスタ出し入れ口７は遮へいプラグ８で遮へいされている。キャニスタ６は、上端部が天井スラブ４のキャニスタ出し入れ口７の穴側面で保持され、下端部が床スラブ５上のキャニスタ支持台２８に保持されている。これにより、貯蔵室にキャニスタの収納管やその他の追加的な支持物がなくても地震時にキャニスタの転倒を防止することができ、耐震性を有している。
【００２９】
キャニスタ６の上部は貯蔵施設外で放射性物質を収納して密封する際に人が接近できるように遮へい能力を有するが、側胴部及び底部は遮へい能力を有さない。貯蔵中にキャニスタから放出される放射線は天井スラブ４、遮へいプラグ７、側壁１７等によって遮へいされる。
【００３０】
キャニスタ貯蔵室３は、天井スラブ４と床スラブ５の間に垂直に設けられた側壁１７によって、一方向に並んだ複数のユニット室に分かれている（図４）。キャニスタ貯蔵室３の各ユニット室は空気流入部に空気整流機構１１を、空気流出部に空気整流機構１９を有する。これらの空気整流機構は貯蔵施設１外部への放射線の低減機能をも併せ持っている。また、ユニット室ごとに冷却空気流入ダクト９及び冷却空気排出ダクト１０が設けられている。各冷却空気流入ダクト９は空気流入口１２を有し、キャニスタ貯蔵室３のユニット室に連絡される。各冷却空気排出ダクト１０は空気排出口１３を有し、キャニスタ貯蔵室３のユニット室に連絡される。
【００３１】
本例のキャニスタ貯蔵室３の各ユニット室は、空気の流れ方向に沿って１列５本で３列にキャニスタ６を配置可能である。このため、各ユニット室における天井スラブ４のキャニスタ出し入れ口７は５×３個形成されている。
【００３２】
なお、ユニット室の数、各ユニット室のキャニスタ配置数は本例に限定されることはない。さらに、本例において空気流入口１２と空気排出口１３は一つのユニット室に一つずつであるが、この他に、複数のユニットについて流入口や排出口を一つにする方法（例えば、４ユニットに流入口、排出口１つずつ）、流入口または排出口を各ユニットにとりつけ、これとは逆側を一つにまとめる方法（例えば、４ユニットの各ユニットに流入口（排出口）をつけ、排出口（流入口）は一つ）も考えられる。すなわち、キャニスタが冷却できるだけの空気の流れを確保できれば、流入口、排出口の数は任意である。
【００３３】
また、流入口と排出口の両方またはいずれか一方に送風手段を取り付け、強制的に冷却空気を流入口に入れる、または排出口から吸い出すことも考えられる。
【００３４】
本例の天井スラブ４は鋼板を入れたコンクリート板を用いた構造であり、各鋼板入りコンクリート板がキャニスタ貯蔵室３のユニット室ごとに配設されていて、床スラブ５に立つ側壁１７にコンクリート板の熱膨張を許容するように保持されている。なお、天井スラブ４は本例の構造の他に、鉄筋コンクリート構造、鋼板で全体を囲った中にコンクリートを充填した構造、これらの組み合わせた構造などを適用でき、天井スラブに要求される強度、貯蔵室から受ける熱等を勘案して適宜選択される。このような天井スラブ４は建物の建築構造体とは構造上分離されているため、コンクリート部に建築構造体としての構造強度上から要求される温度制限が課せられない。また、天井スラブ４の熱膨張が顕著であったとしても、側壁１７等の、建築のその他の建築構造体に影響を与えない。
【００３５】
天井スラブ４と床スラブ５の間の側壁１７には鋼板２９が壁面に沿って壁面から少し離されて取り付けられており、この鋼板２９によってキャニスタ６からの放射熱を遮断して側壁１７のコンクリートの温度上昇を防ぐことが出来る。よって、キャニスタ貯蔵室の稠密化が実現でき、貯蔵密度が向上する。
【００３６】
キャニスタ移送装置１８は、吊り上げ装置２１、収納体２２、および出し入れ口用開閉遮へい扉２３を有する（図３）。収納体２２はキャニスタ６および遮へいプラグ８を収納可能な空洞部を有し、収納体２２の下端の開口には空洞部を開閉自在な収納体用開閉遮へい扉２４が設けられている。さらに収納体用開閉遮へい扉２４の下側に出し入れ口用開閉遮へい扉２３が、収納体用開閉遮へい扉２４が開いたときの開口およびキャニスタ出し入れ口７に対して開閉自在で、かつキャニスタ移送装置１８から離脱できるように配設されている。この収納体２２は、使用済燃料を収納したキャニスタからの放射線を遮へいする能力を備えている。また、吊り上げ装置２１は、収納体２２の空洞部を通ってキャニスタ６および遮へいプラグ８の上端部をつかむことが可能なハンド部２５を有する。
【００３７】
原子力発電所の原子炉から取り出された使用済燃料は、原子力発電所にて大型のキャニスタ６内に密封され、キャニスタ６が輸送用キャスク内に収納される。天井クレーン１４が、地上においてトレーラより搬入された輸送用キャスクを受け入れ、キャスク搬送台車１５に載せる。輸送用キャスクの蓋取り外し後、キャスク搬送台車１５は輸送用キャスクをキャニスタ取り出しポート２０の下まで移送する。キャニスタ移送装置１８が輸送用キャスクからキャニスタを抜き出す時に輸送用キャスクがキャニスタ取り出しポート２０の下部に密着できるように、キャニスタ搬送台車１５には輸送用キャスクの昇降機構が設置されている（図２）。
【００３８】
キャニスタ移送装置１８が、所望のキャニスタ出し入れ口７の上方に移動した後、収納体２２下部の収納体用開閉遮へい扉２４及び出し入れ口用開閉遮へい扉２３を開き、吊り上げ装置２１のハンド部２５を下ろし、キャニスタ出し入れ口７の遮へいプラグ８をハンド部２５により取り外し、ハンド部２５を引き上げて遮へいプラグ８を収納体２２内に収納する。そして、キャニスタ移送装置１８は、遮へいプラグ仮置き場１６の上方に移動して遮へいプラグ８を置き、更に横移動してあらかじめ開口状態になっているキャニスタ取り出しポート２０を通じて輸送用キャスクからキャニスタ６を吊り上げ、収納体２２内に収納し、収納体用開閉遮へい扉２４を閉じる。但し、このようにキャニスタ移送装置１８が遮へいプラグ８を置きに行きキャニスタ６を取りに行っている間は、閉じた状態での出し入れ口用開閉遮へい扉２３をキャニスタ移送装置１８から切り離し、キャニスタ出し入れ口７の上に置いてキャニスタ出し入れ口７を塞いで遮へいしておく。
【００３９】
再びキャニスタ移送装置１８は、キャニスタ出し入れ口７を塞いである出し入れ口用開閉遮へい扉２３上に移動し、キャニスタ移送装置１８を出し入れ口用開閉遮へい扉２３上部に接続した上で収納体２２下部の収納体用開閉遮へい扉２４及び出し入れ口用開閉遮へい扉２３を開き、吊り上げ装置２１により収納体２２内のキャニスタ６を、収納体用開閉遮へい扉２４、出し入れ口用開閉遮へい扉２３及びキャニスタ出し入れ口７を順に経て、キャニスタ貯蔵室３に下ろす。このとき、下ろしたキャニスタ６は天井スラブ４のキャニスタ出し入れ口７と床スラブ５上のキャニスタ支持台２８により、上下端部が保持される。
【００４０】
キャニスタ６がキャニスタ貯蔵室３に設置されると、出し入れ口用開閉遮へい扉２３が直ちに閉じられる。キャニスタ移送装置１８は、出し入れ口用開閉遮へい扉２３を再び切り離し、キャニスタ出し入れ口７の上に置いたまま、遮へいプラグ仮置き場１６の遮へいプラグ８を取りにいき、収納体２２内部に遮へいプラグ８を保持して出し入れ口用開閉遮へい扉２３上に戻る。そして、出し入れ口用開閉遮へい扉２３を開き、吊り上げ装置２１により収納体２２内の遮へいプラグ８を下ろし、キャニスタ出し入れ口７に遮へいプラグ８を据え付ける。
【００４１】
キャニスタ６を施設１から搬出する時は、上記とは逆の手順で搬出作業を行う。
【００４２】
このようなキャニスタ移送装置１８は、側胴部及び底部に放射線遮へい能力の無いキャニスタ６を収納体２２及び収納体用開閉遮へい扉２４により遮へいしながら搬送するので、安全性が高く、作業員がキャニスタ６の搬送中を含め常時、キャニスタ移送室２に立ち入って作業することが可能である。
【００４３】
また、キャニスタ移送装置１８は、収納体２２がクレーンのガーダー上を横行するトロリーと一体化した構造を有し、キャニスタ移送室２の床面上を走行するため、貯蔵建屋の天井を低くすることができる。
【００４４】
キャニスタ６内の使用済燃料の崩壊熱は、空気流入口１２からキャニスタ貯蔵室３、冷却空気排出ダクト１０までに発生した自然換気による冷却空気の流れにより除去される。使用済燃料の崩壊熱によるキャニスタ６の発熱がキャニスタ周囲の空気を加熱し、加熱され軽くなった空気が煙突状の冷却空気排出ダクト１０を浮上することで、キャニスタ貯蔵室３内に冷却空気の流れが出来る。この冷却空気は、貯蔵施設１の外部から空気流入口１２より取り込まれ、冷却空気流入ダクト９及び空気整流機構１１を通ってキャニスタ貯蔵室３に達する。キャニスタ６の間を水平方向に流れた冷却空気は、冷却空気排出ダクト１０を通り空気排出口１３より貯蔵施設１の外へ排出される。このとき、空気流入部の空気整流機構１１、空気流出部の空気整流機構１９が水平方向の流れを促進し、冷却効果を高めている。
【００４５】
空気流入部の空気整流機構１１は、天井スラブ４と床スラブ５の間に所定の間隔で配置されたキャニスタ６と同程度の径を持つ円柱状構造物２６と、円柱状構造物２６間の隙間に天井スラブ４と床スラブ５に対して平行に配設された複数の整流板２７とから構成される（図５）。円柱状構造物２６は、空気が円柱状構造物２６間の隙間を通過すると空気の流れを乱し、キャニスタ貯蔵室３の空気流入側から見て第１列目のキャニスタ６の除熱を促進する。また、整流板２７は、キャニスタ貯蔵室３の水平方向の流れを促進し、併せてキャニスタ６からの整流板２７を横切る放射線成分等に対して遮へい効果を持つ。
【００４６】
一方、空気流出部の空気整流機構１９には空気の流れを乱すための円柱状構造物は不要であり、整流板のみから構成される。この整流板は同様に水平方向の流れを促進し、併せて整流板を横切る放射線成分等に対して遮へい効果を持つ。
【００４７】
本例の貯蔵施設１は、あるユニット室に対応した空気流入口１２から空気排出口１３までを他のユニット室に対応するものとは独立した構造とすることが可能であり、キャニスタ移送装置１８の走行範囲を延長したり、キャニスタ搬送台車１５の移動範囲を延長することによってキャニスタ貯蔵室３を容易に増設できる。
【００４８】
本例は、使用済燃料集合体を収納し密封したキャニスタをキャニスタ貯蔵室にそのまま貯蔵するので、キャニスタ貯蔵室に配置された収納管にキャニスタを収納する従来技術に比べて、キャニスタからの発熱を直に周囲の空気に伝えられ、使用済燃料の崩壊熱の除去効率が向上する。そのうえ、円柱状構造物２６及び整流板２７を組み合わせた本発明の空気整流機構１１により、整流板のみの従来技術に比べて冷却効果が一層高められるので、キャニスタを大型化して使用済燃料集合体の体数を増加することができ、使用済燃料の貯蔵効率が向上する。
【００４９】
本発明の施設で貯蔵可能なキャニスタ６は例えば直径が１．６〜１．８ｍｍ、高さが約５ｍであり、キャニスタ６の中に、加圧水型炉（ＰＷＲ）の燃料集合体を最大で２４体程度、沸騰水型炉（ＢＷＲ）の燃料集合体を最大で７０体程度収納できるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の放射性物質貯蔵方法および放射性物質貯蔵施設によれば、以下に挙げる効果を複合して奏する。
【００５１】
原子力発電所等で使用済燃料等の発熱性の放射性物質を密封したキャニスタを輸送用キャスクで貯蔵施設まで輸送し、使用済燃料等を移し替えることなくキャニスタごとそのまま貯蔵するため、この貯蔵施設には使用済燃料のの詰替設備や放射性物質を閉じ込めるための換気設備等を必要としない。よって、換気空調設備、使用済燃料の取り扱い設備等の簡素化と削減が可能である。キャニスタ等の取り扱い工程も簡素化できる。
【００５２】
輸送用キャスクからの取り出しからキャニスタ貯蔵室内への貯蔵まで、放射性物質を密封したキャニスタを遮へい能力の有るキャニスタ移送装置に収納して移送することで、使用済燃料を裸の状態で取り扱うことがないため、取り扱い時の放射性物質の環境放出がなく、使用済燃料詰め替え中の落下事故等による安全評価も不要となる。
【００５３】
また、キャニスタ貯蔵室の天井部および床部にキャニスタの上下端のみを支持させた状態で貯蔵するので、耐震性維持のためのキャニスタ貯蔵室内の支持構造物が削減され、その結果、キャニスタ貯蔵室を簡素化することができ、冷却空気の流れが阻害されないため冷却性能も向上する。
【００５４】
また、従来技術のようにキャニスタを収納管を介さずにキャニスタ貯蔵室に直接貯蔵するので、キャニスタからの発熱を直に周囲の空気に伝えられ、使用済燃料等の崩壊熱の除去効率が向上する。そのうえ、円柱状構造物及び整流板を組み合わせた本発明の空気整流機構により、整流板のみの従来技術に比べて冷却効果が一層高められるので、キャニスタを大型化して放射性物質の収納量を増加することができ、放射性物質の貯蔵効率が向上する。
【００５５】
また、本発明のキャニスタ移送装置により、キャニスタ貯蔵室の出し入れ口を遮へいするプラグの着脱および搬送と、キャニスタの搬送とを一つの収納体で兼用できるので、設備がコンパクトになり、貯蔵建屋も大型化しない。
【００５６】
また、キャニスタ貯蔵室の天井部を、建物の建築構造体と構造上分離し、分割されたコンクリート板を用いた構造にし、かつキャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁でコンクリート板の熱膨張を許容するように保持する。これにより、コンクリート部に建築構造体としての構造強度上から要求される温度制限が課せられない。このようなキャニスタ貯蔵室天井部の構造対策によって、キャニスタの大型化及びキャニスタ貯蔵室の稠密化が実現でき、放射性物質の貯蔵密度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態による放射性物質乾式貯蔵施設を示す断面図である。
【図２】本発明の一つの実施形態による放射性物質乾式貯蔵施設の別の断面図である。
【図３】図１に示したキャニスタ移送装置の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるキャニスタ貯蔵室内の断面図で、図１と直交する方向の断面を示している。
【図５】図１に示した空気流入部の空気整流機構の構成図である。
【符号の説明】
１ 放射性物質乾式貯蔵施設
２ キャニスタ移送室
３ キャニスタ貯蔵室
４ 天井スラブ
５ 床スラブ
６ キャニスタ
７ キャニスタ出し入れ口
８ 遮へいプラグ
９ 冷却空気流入ダクト
１０ 冷却空気排出ダクト
１１ 空気流入部の空気整流機構
１２ 空気流入口
１３ 空気排出口
１４ 天井クレーン
１５ キャスク搬送台車
１６ 遮へいプラグ仮置き場
１７ 側壁
１８ キャニスタ移送装置
１９ 空気流出部の空気整流機構
２０ キャニスタ取り出しポート
２１ 吊り上げ装置
２２ 収納体
２３ 出し入れ口用開閉遮へい扉
２４ 収納体用開閉遮へい扉
２５ ハンド部
２６ 円柱状構造物
２７ 整流板
２８ キャニスタ支持台
２９ 鋼板
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所から発生する使用済燃料などの発熱性の放射性物質を貯蔵する貯蔵施設および貯蔵方法に関する。特に、コンクリート製の貯蔵室内に放射性物質を貯蔵する乾式の貯蔵技術であって、貯蔵室内を水平に流れる空気によって、放射性物質を冷却する方式（水平流れ）を用いた貯蔵施設および貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所から発生する使用済燃料は、再処理を行うまでの期間、安全にかつ取り出し可能な状態で長期間保管する必要がある。使用済燃料の貯蔵は水プールや、キャスクと呼ばれる頑丈な容器、コンクリート製貯蔵容器またはコンクリート製貯蔵室等を用いて行われる。このうち、キャスク、コンクリート製貯蔵容器またはコンクリート製貯蔵室等を用いた乾式の貯蔵方法は水プールを用いた水中貯蔵に比べて安全性が高く、必要に応じて貯蔵容量を増やすことが容易であるなどの理由で、原子炉施設以外でも使用可能な技術である。
【０００３】
従来の、使用済燃料乾式貯蔵方法として、原子力発電所から使用済燃料を輸送用キャスクで輸送し、貯蔵施設内で使用済燃料の詰替設備によって、遮へい能力の限られた金属製容器であるキャニスタに詰め替えて、密封した後、このキャニスタをコンクリート製貯蔵室内にあらかじめ設置された収納管に収納し、収納管上部を遮へい能力のあるプラグによって再密封を行う方法、あるいは、輸送用キャスクから、使用済燃料を使用済燃料詰替設備により直接、コンクリート製貯蔵室内にあらかじめ設置された収納管に収納し、収納管上部をプラグで密封する方法がある（例えば、特開平９−１１３６７８号公報参照。）。なお、キャスクとは、臨界防止機能、放射線遮へい機能、冷却機能、および密封機能を備えた頑丈な金属製容器で、原子力発電所等で放射性物質の輸送や貯蔵に一般的に使用されている容器である。
【０００４】
また、特開平９−１１３６７８号公報によると、上記のコンクリート製貯蔵室は、収納管の上端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収納管の下端部を保持する床スラブとの間に水平な空気通路を形成し、この空気通路内を流れる空気によって、収納管に収納した使用済燃料からの崩壊熱を冷却するように構成されている。この冷却空気は、建屋外部から空気流入口、空気流入ダクト、および垂直方向に複数配設された水平な空気整流板を通って前記空気通路を流れた後、空気排出ダクトを経て空気排出口より建屋外に排出される。
【０００５】
さらに、特開平８−１５４９６号公報においては、上記の空気通路の流入口に例えば金網形状の邪魔板を設けたり、空気進行方向が複数となるような構造の吸気側ルーバ壁を設置したりすることで、流れる空気の速度と乱れを増加させて上記の空気通路に設置された収納管の除熱効果を高める手段が開示されている。
【０００６】
また、従来、コンクリート製貯蔵室の収納管に対して使用済燃料またはキャニスタを移送し収納する場合、収納管上部開口を密封するプラグを着脱する手段と、使用済燃料またはキャニスタを吊り上げて収納管内に搬送する手段とが個別に設けられていた。つまり、従来は、収納管上部にプラグ着脱手段を移動してプラグを取り外したら、プラグ着脱手段を退去させ、搬送手段により使用済燃料またはキャニスタを収納管に搬送して収納した後、搬送手段を退去させ、再び別のプラグ着脱手段で収納管上部を再密封していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１１３６７８号公報（段落［０００４］，［００３８］￣［００５５］，図１，図３等）
【特許文献２】
特開平８−１５４９６号公報（段落［０００９］，［００１０］，［００１２］，［００１６］、図１等）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、貯蔵施設内で、輸送用キャスクから使用済燃料をキャニスタに一旦収納する方法の場合、あるいは輸送用キャスクから使用済燃料を収納管内に直接収納する方法の場合、使用済燃料を直接取り扱うための設備やキャニスタまたは収納管を密封する設備が必要となる。また、使用済燃料を非密封の状態で取り扱うため、貯蔵施設内が放射性物質で汚染される他、使用済燃料の表面等から放出される放射性物質を閉じ込め除去する設備が必要であった。
【０００９】
また、キャニスタを用いた従来のコンクリート製貯蔵室は、燃料集合体で１体又は数体程度の使用済燃料を収納するサイズのキャニスタを収納管に入れて貯蔵していたが、キャニスタの数が多くなるため、使用済燃料の貯蔵効率が悪い。
【００１０】
ところが、年々増大する使用済燃料に対しては貯蔵効率の高い施設が必要となってきている。そこで、使用済燃料の貯蔵量を増やすためにキャニスタを大型化することを検討した場合、キャニスタの冷却効率も上げねばならず、上述した従来技術以上の冷却手段を設ける必要が生じてくる。また、上記のように小型のキャニスタまたは収納管に収納する貯蔵方法では貯蔵建屋が大型化する。
【００１１】
さらに、従来のように、プラグ着脱手段と、収納管へのキャニスタの搬送手段とが個別に設けられた設備において、大型キャニスタを移送し、収納する場合には設備が大掛かりになり、貯蔵建屋も大型化してしまう。
【００１２】
また、従来のコンクリート製貯蔵室では、貯蔵室内壁部と収納管上部の天井スラブが建物の建築構造体として一体に建設されているため、キャニスタの大型化に伴う発熱量の増加により、収納管上部の天井スラブの温度が、建築構造体としてのコンクリート部に構造強度上から要求される制限温度を超える可能性があった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑み、貯蔵建屋を大型化させないで、安全性およびキャニスタの冷却効率が向上し、設備が簡素化でき、使用済燃料の貯蔵効率も向上する放射性物質貯蔵方法、およびコンクリート製貯蔵室を備えた放射性物質貯蔵施設を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の放射性物質貯蔵方法は、使用済燃料等の発熱性の放射性物質を収納し密封する遮へい能力の限られたキャニスタを収納した輸送用キャスクを貯蔵施設に搬入し、該貯蔵施設内の、冷却空気が流れるキャニスタ貯蔵室に前記輸送用キャスクから取り出したキャニスタをそのまま貯蔵することを特徴とする。
【００１５】
上記の貯蔵方法では、輸送用キャスクからの取り出しからキャニスタ貯蔵室内への貯蔵まで、キャニスタを遮へい能力の有る収納体に収納して移送することが好ましい。さらに、キャニスタ貯蔵室の天井部および床部にキャニスタの上下端のみを支持させた状態で貯蔵することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の放射性物質貯蔵施設は、放射性物質を収納する遮へい能力の限られたキャニスタをそのまま貯蔵し、キャニスタ貯蔵室内を水平に流れる空気によって冷却するキャニスタ貯蔵室と、前記キャニスタを収納した輸送用キャスクが搬入され、前記輸送用キャスクから前記キャニスタを取り出して前記キャニスタ貯蔵室に移送するキャニスタ移送装置と、前記キャニスタ貯蔵室の空気流入部に設置された、円柱状構造物間に整流板を設けた空気整流機構と、を備えたことを特徴とする
このような貯蔵施設としては、キャニスタ貯蔵室の天井部には前記キャニスタ貯蔵室内にキャニスタを収納するときのキャニスタ出し入れ口が設けられており、前記キャニスタは上端部が前記キャニスタ出し入れ口で保持され、下端部が前記キャニスタ貯蔵室の床部上に保持されており、前記キャニスタ出し入れ口は遮へいプラグで遮へい自在であり、前記キャニスタ貯蔵室の上方に前記キャニスタ移送装置が移動するキャニスタ移送室が配置されているものが適用できる。
【００１７】
また、前記キャニスタ移送装置として、前記キャニスタおよび前記遮へいプラグを下端より収納可能な空洞部を有し、かつ遮へい能力を備えた収納体と、前記収納体の空洞部下端の開口を開閉自在な収納体用開閉遮へい扉と、前記収納体の空洞部内に前記キャニスタまたは前記遮へいプラグの上端部をつかんで吊り上げる吊り上げ装置と、前記収納体用開閉遮へい扉が開いたときの開口および前記キャニスタ出し入れ口に対して開閉自在で、かつ前記キャニスタ移送装置から離脱できるように前記収納体用開閉遮へい扉の下側に配設された出し入れ口用開閉遮へい扉とを有するものが適用できる。
【００１８】
さらに、キャニスタ貯蔵室の天井部は、建物の建築構造物とは構造上分離されたコンクリート板を複数配置した構造で、かつキャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁に保持されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の貯蔵方法は、上記のとおり、原子力発電所等で使用済燃料等の放射性物質を収納して密封したキャニスタを輸送用キャスクで貯蔵施設まで輸送し、キャニスタごとそのまま貯蔵するため、この貯蔵施設には使用済燃料詰替設備や放射性物質を閉じ込めるための換気設備等を必要としない。また、使用済燃料はキャニスタに密封された状態で取り扱われるため、貯蔵施設内が放射性物質で汚染される恐れがない。また、使用済燃料詰め替え中の事故等による安全評価も不要となる。
【００２０】
また、キャニスタを収納管を介さずにキャニスタ貯蔵室に直接貯蔵するので、キャニスタ貯蔵室に配置された収納管にキャニスタを収納する従来技術に比べて、キャニスタからの発熱を直に周囲の空気に伝えられ、使用済燃料の崩壊熱の除去効率が向上する。
【００２１】
そのうえ、円柱状構造物及び整流板を組み合わせた本発明の空気整流機構により、整流板のみの従来技術に比べて冷却効果が一層高められるので、キャニスタを大型化して収納する使用済燃料集合体の体数を増加することができ、使用済燃料の貯蔵効率が向上する。
【００２２】
また、本発明のキャニスタ移送装置により、キャニスタ貯蔵室の出し入れ口を遮へいするプラグの着脱および搬送と、キャニスタの移送とを兼用できるので、設備がコンパクトになり、貯蔵建屋も大型化しない。
【００２３】
また、キャニスタ貯蔵室の天井部は建物の建築構造体と構造上分離され、分割されたコンクリート板を複数用いた構造にしており、キャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁でコンクリート板の熱膨張を許容するように保持されている。これにより、コンクリート部に建築構造体として構造強度上から要求される温度制限が課せられない。このようなキャニスタ貯蔵室天井部の構造対策によって、キャニスタの大型化及びキャニスタ貯蔵室の稠密化が実現でき、使用済燃料の貯蔵密度が向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明の一つの実施形態による放射性物質乾式貯蔵施設を示す断面図である。図２は本実施形態の放射性物質乾式貯蔵施設の別の断面図である。図３は図１に示したキャニスタ移送装置の拡大図である。図４はキャニスタ貯蔵室内の断面図で、図１と直交する方向の断面を示している。図５は図１に示した空気流入部の空気整流機構１１の構成図である。
【００２６】
本形態の放射性物質乾式貯蔵施設１は、原子力発電所内で使用済燃料等の発熱性の放射性物質をあらかじめ密封した大型のキャニスタを収納した輸送用キャスクを搬入し、この輸送用キャスクから取り出したキャニスタを使用済燃料を移し替えることなく、そのまま貯蔵するコンクリート製の施設である。なお、本例では発熱性の放射性物質として使用済燃料を例にとって説明するが、本発明の貯蔵施設で貯蔵できるものとしては、高レベルガラス固化体、燃料集合体の構成部品等が考えられる。
【００２７】
この貯蔵施設１は、キャニスタ移送室２、キャニスタ貯蔵室３とを内部に有する。キャニスタ移送室２はキャニスタ貯蔵室３の上方に位置する。キャニスタ移送室２とキャニスタ貯蔵室３とは、コンクリート製の天井スラブ４によって互いに隔離されている。コンクリート製の床スラブ５がキャニスタ貯蔵室３の底部を構成する。
【００２８】
放射性物質を収納したキャニスタ６は、地下のキャニスタ貯蔵室３に配置される。キャニスタ貯蔵室３の天井スラブ４には、キャニスタ６を収納するときのキャニスタ出し入れ口７が設けられている。キャニスタ出し入れ口７は遮へいプラグ８で遮へいされている。キャニスタ６は、上端部が天井スラブ４のキャニスタ出し入れ口７の穴側面で保持され、下端部が床スラブ５上のキャニスタ支持台２８に保持されている。これにより、貯蔵室にキャニスタの収納管やその他の追加的な支持物がなくても地震時にキャニスタの転倒を防止することができ、耐震性を有している。
【００２９】
キャニスタ６の上部は貯蔵施設外で放射性物質を収納して密封する際に人が接近できるように遮へい能力を有するが、側胴部及び底部は遮へい能力を有さない。貯蔵中にキャニスタから放出される放射線は天井スラブ４、遮へいプラグ７、側壁１７等によって遮へいされる。
【００３０】
キャニスタ貯蔵室３は、天井スラブ４と床スラブ５の間に垂直に設けられた側壁１７によって、一方向に並んだ複数のユニット室に分かれている（図４）。キャニスタ貯蔵室３の各ユニット室は空気流入部に空気整流機構１１を、空気流出部に空気整流機構１９を有する。これらの空気整流機構は貯蔵施設１外部への放射線の低減機能をも併せ持っている。また、ユニット室ごとに冷却空気流入ダクト９及び冷却空気排出ダクト１０が設けられている。各冷却空気流入ダクト９は空気流入口１２を有し、キャニスタ貯蔵室３のユニット室に連絡される。各冷却空気排出ダクト１０は空気排出口１３を有し、キャニスタ貯蔵室３のユニット室に連絡される。
【００３１】
本例のキャニスタ貯蔵室３の各ユニット室は、空気の流れ方向に沿って１列５本で３列にキャニスタ６を配置可能である。このため、各ユニット室における天井スラブ４のキャニスタ出し入れ口７は５×３個形成されている。
【００３２】
なお、ユニット室の数、各ユニット室のキャニスタ配置数は本例に限定されることはない。さらに、本例において空気流入口１２と空気排出口１３は一つのユニット室に一つずつであるが、この他に、複数のユニットについて流入口や排出口を一つにする方法（例えば、４ユニットに流入口、排出口１つずつ）、流入口または排出口を各ユニットにとりつけ、これとは逆側を一つにまとめる方法（例えば、４ユニットの各ユニットに流入口（排出口）をつけ、排出口（流入口）は一つ）も考えられる。すなわち、キャニスタが冷却できるだけの空気の流れを確保できれば、流入口、排出口の数は任意である。
【００３３】
また、流入口と排出口の両方またはいずれか一方に送風手段を取り付け、強制的に冷却空気を流入口に入れる、または排出口から吸い出すことも考えられる。
【００３４】
本例の天井スラブ４は鋼板を入れたコンクリート板を用いた構造であり、各鋼板入りコンクリート板がキャニスタ貯蔵室３のユニット室ごとに配設されていて、床スラブ５に立つ側壁１７にコンクリート板の熱膨張を許容するように保持されている。なお、天井スラブ４は本例の構造の他に、鉄筋コンクリート構造、鋼板で全体を囲った中にコンクリートを充填した構造、これらの組み合わせた構造などを適用でき、天井スラブに要求される強度、貯蔵室から受ける熱等を勘案して適宜選択される。このような天井スラブ４は建物の建築構造体とは構造上分離されているため、コンクリート部に建築構造体としての構造強度上から要求される温度制限が課せられない。また、天井スラブ４の熱膨張が顕著であったとしても、側壁１７等の、建築のその他の建築構造体に影響を与えない。
【００３５】
天井スラブ４と床スラブ５の間の側壁１７には鋼板２９が壁面に沿って壁面から少し離されて取り付けられており、この鋼板２９によってキャニスタ６からの放射熱を遮断して側壁１７のコンクリートの温度上昇を防ぐことが出来る。よって、キャニスタ貯蔵室の稠密化が実現でき、貯蔵密度が向上する。
【００３６】
キャニスタ移送装置１８は、吊り上げ装置２１、収納体２２、および出し入れ口用開閉遮へい扉２３を有する（図３）。収納体２２はキャニスタ６および遮へいプラグ８を収納可能な空洞部を有し、収納体２２の下端の開口には空洞部を開閉自在な収納体用開閉遮へい扉２４が設けられている。さらに収納体用開閉遮へい扉２４の下側に出し入れ口用開閉遮へい扉２３が、収納体用開閉遮へい扉２４が開いたときの開口およびキャニスタ出し入れ口７に対して開閉自在で、かつキャニスタ移送装置１８から離脱できるように配設されている。この収納体２２は、使用済燃料を収納したキャニスタからの放射線を遮へいする能力を備えている。また、吊り上げ装置２１は、収納体２２の空洞部を通ってキャニスタ６および遮へいプラグ８の上端部をつかむことが可能なハンド部２５を有する。
【００３７】
原子力発電所の原子炉から取り出された使用済燃料は、原子力発電所にて大型のキャニスタ６内に密封され、キャニスタ６が輸送用キャスク内に収納される。天井クレーン１４が、地上においてトレーラより搬入された輸送用キャスクを受け入れ、キャスク搬送台車１５に載せる。輸送用キャスクの蓋取り外し後、キャスク搬送台車１５は輸送用キャスクをキャニスタ取り出しポート２０の下まで移送する。キャニスタ移送装置１８が輸送用キャスクからキャニスタを抜き出す時に輸送用キャスクがキャニスタ取り出しポート２０の下部に密着できるように、キャニスタ搬送台車１５には輸送用キャスクの昇降機構が設置されている（図２）。
【００３８】
キャニスタ移送装置１８が、所望のキャニスタ出し入れ口７の上方に移動した後、収納体２２下部の収納体用開閉遮へい扉２４及び出し入れ口用開閉遮へい扉２３を開き、吊り上げ装置２１のハンド部２５を下ろし、キャニスタ出し入れ口７の遮へいプラグ８をハンド部２５により取り外し、ハンド部２５を引き上げて遮へいプラグ８を収納体２２内に収納する。そして、キャニスタ移送装置１８は、遮へいプラグ仮置き場１６の上方に移動して遮へいプラグ８を置き、更に横移動してあらかじめ開口状態になっているキャニスタ取り出しポート２０を通じて輸送用キャスクからキャニスタ６を吊り上げ、収納体２２内に収納し、収納体用開閉遮へい扉２４を閉じる。但し、このようにキャニスタ移送装置１８が遮へいプラグ８を置きに行きキャニスタ６を取りに行っている間は、閉じた状態での出し入れ口用開閉遮へい扉２３をキャニスタ移送装置１８から切り離し、キャニスタ出し入れ口７の上に置いてキャニスタ出し入れ口７を塞いで遮へいしておく。
【００３９】
再びキャニスタ移送装置１８は、キャニスタ出し入れ口７を塞いである出し入れ口用開閉遮へい扉２３上に移動し、キャニスタ移送装置１８を出し入れ口用開閉遮へい扉２３上部に接続した上で収納体２２下部の収納体用開閉遮へい扉２４及び出し入れ口用開閉遮へい扉２３を開き、吊り上げ装置２１により収納体２２内のキャニスタ６を、収納体用開閉遮へい扉２４、出し入れ口用開閉遮へい扉２３及びキャニスタ出し入れ口７を順に経て、キャニスタ貯蔵室３に下ろす。このとき、下ろしたキャニスタ６は天井スラブ４のキャニスタ出し入れ口７と床スラブ５上のキャニスタ支持台２８により、上下端部が保持される。
【００４０】
キャニスタ６がキャニスタ貯蔵室３に設置されると、出し入れ口用開閉遮へい扉２３が直ちに閉じられる。キャニスタ移送装置１８は、出し入れ口用開閉遮へい扉２３を再び切り離し、キャニスタ出し入れ口７の上に置いたまま、遮へいプラグ仮置き場１６の遮へいプラグ８を取りにいき、収納体２２内部に遮へいプラグ８を保持して出し入れ口用開閉遮へい扉２３上に戻る。そして、出し入れ口用開閉遮へい扉２３を開き、吊り上げ装置２１により収納体２２内の遮へいプラグ８を下ろし、キャニスタ出し入れ口７に遮へいプラグ８を据え付ける。
【００４１】
キャニスタ６を施設１から搬出する時は、上記とは逆の手順で搬出作業を行う。
【００４２】
このようなキャニスタ移送装置１８は、側胴部及び底部に放射線遮へい能力の無いキャニスタ６を収納体２２及び収納体用開閉遮へい扉２４により遮へいしながら搬送するので、安全性が高く、作業員がキャニスタ６の搬送中を含め常時、キャニスタ移送室２に立ち入って作業することが可能である。
【００４３】
また、キャニスタ移送装置１８は、収納体２２がクレーンのガーダー上を横行するトロリーと一体化した構造を有し、キャニスタ移送室２の床面上を走行するため、貯蔵建屋の天井を低くすることができる。
【００４４】
キャニスタ６内の使用済燃料の崩壊熱は、空気流入口１２からキャニスタ貯蔵室３、冷却空気排出ダクト１０までに発生した自然換気による冷却空気の流れにより除去される。使用済燃料の崩壊熱によるキャニスタ６の発熱がキャニスタ周囲の空気を加熱し、加熱され軽くなった空気が煙突状の冷却空気排出ダクト１０を浮上することで、キャニスタ貯蔵室３内に冷却空気の流れが出来る。この冷却空気は、貯蔵施設１の外部から空気流入口１２より取り込まれ、冷却空気流入ダクト９及び空気整流機構１１を通ってキャニスタ貯蔵室３に達する。キャニスタ６の間を水平方向に流れた冷却空気は、冷却空気排出ダクト１０を通り空気排出口１３より貯蔵施設１の外へ排出される。このとき、空気流入部の空気整流機構１１、空気流出部の空気整流機構１９が水平方向の流れを促進し、冷却効果を高めている。
【００４５】
空気流入部の空気整流機構１１は、天井スラブ４と床スラブ５の間に所定の間隔で配置されたキャニスタ６と同程度の径を持つ円柱状構造物２６と、円柱状構造物２６間の隙間に天井スラブ４と床スラブ５に対して平行に配設された複数の整流板２７とから構成される（図５）。円柱状構造物２６は、空気が円柱状構造物２６間の隙間を通過すると空気の流れを乱し、キャニスタ貯蔵室３の空気流入側から見て第１列目のキャニスタ６の除熱を促進する。また、整流板２７は、キャニスタ貯蔵室３の水平方向の流れを促進し、併せてキャニスタ６からの整流板２７を横切る放射線成分等に対して遮へい効果を持つ。
【００４６】
一方、空気流出部の空気整流機構１９には空気の流れを乱すための円柱状構造物は不要であり、整流板のみから構成される。この整流板は同様に水平方向の流れを促進し、併せて整流板を横切る放射線成分等に対して遮へい効果を持つ。
【００４７】
本例の貯蔵施設１は、あるユニット室に対応した空気流入口１２から空気排出口１３までを他のユニット室に対応するものとは独立した構造とすることが可能であり、キャニスタ移送装置１８の走行範囲を延長したり、キャニスタ搬送台車１５の移動範囲を延長することによってキャニスタ貯蔵室３を容易に増設できる。
【００４８】
本例は、使用済燃料集合体を収納し密封したキャニスタをキャニスタ貯蔵室にそのまま貯蔵するので、キャニスタ貯蔵室に配置された収納管にキャニスタを収納する従来技術に比べて、キャニスタからの発熱を直に周囲の空気に伝えられ、使用済燃料の崩壊熱の除去効率が向上する。そのうえ、円柱状構造物２６及び整流板２７を組み合わせた本発明の空気整流機構１１により、整流板のみの従来技術に比べて冷却効果が一層高められるので、キャニスタを大型化して使用済燃料集合体の体数を増加することができ、使用済燃料の貯蔵効率が向上する。
【００４９】
本発明の施設で貯蔵可能なキャニスタ６は例えば直径が１．６〜１．８ｍｍ、高さが約５ｍであり、キャニスタ６の中に、加圧水型炉（ＰＷＲ）の燃料集合体を最大で２４体程度、沸騰水型炉（ＢＷＲ）の燃料集合体を最大で７０体程度収納できるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の放射性物質貯蔵方法および放射性物質貯蔵施設によれば、以下に挙げる効果を複合して奏する。
【００５１】
原子力発電所等で使用済燃料等の発熱性の放射性物質を密封したキャニスタを輸送用キャスクで貯蔵施設まで輸送し、使用済燃料等を移し替えることなくキャニスタごとそのまま貯蔵するため、この貯蔵施設には使用済燃料のの詰替設備や放射性物質を閉じ込めるための換気設備等を必要としない。よって、換気空調設備、使用済燃料の取り扱い設備等の簡素化と削減が可能である。キャニスタ等の取り扱い工程も簡素化できる。
【００５２】
輸送用キャスクからの取り出しからキャニスタ貯蔵室内への貯蔵まで、放射性物質を密封したキャニスタを遮へい能力の有るキャニスタ移送装置に収納して移送することで、使用済燃料を裸の状態で取り扱うことがないため、取り扱い時の放射性物質の環境放出がなく、使用済燃料詰め替え中の落下事故等による安全評価も不要となる。
【００５３】
また、キャニスタ貯蔵室の天井部および床部にキャニスタの上下端のみを支持させた状態で貯蔵するので、耐震性維持のためのキャニスタ貯蔵室内の支持構造物が削減され、その結果、キャニスタ貯蔵室を簡素化することができ、冷却空気の流れが阻害されないため冷却性能も向上する。
【００５４】
また、従来技術のようにキャニスタを収納管を介さずにキャニスタ貯蔵室に直接貯蔵するので、キャニスタからの発熱を直に周囲の空気に伝えられ、使用済燃料等の崩壊熱の除去効率が向上する。そのうえ、円柱状構造物及び整流板を組み合わせた本発明の空気整流機構により、整流板のみの従来技術に比べて冷却効果が一層高められるので、キャニスタを大型化して放射性物質の収納量を増加することができ、放射性物質の貯蔵効率が向上する。
【００５５】
また、本発明のキャニスタ移送装置により、キャニスタ貯蔵室の出し入れ口を遮へいするプラグの着脱および搬送と、キャニスタの搬送とを一つの収納体で兼用できるので、設備がコンパクトになり、貯蔵建屋も大型化しない。
【００５６】
また、キャニスタ貯蔵室の天井部を、建物の建築構造体と構造上分離し、分割されたコンクリート板を用いた構造にし、かつキャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁でコンクリート板の熱膨張を許容するように保持する。これにより、コンクリート部に建築構造体としての構造強度上から要求される温度制限が課せられない。このようなキャニスタ貯蔵室天井部の構造対策によって、キャニスタの大型化及びキャニスタ貯蔵室の稠密化が実現でき、放射性物質の貯蔵密度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態による放射性物質乾式貯蔵施設を示す断面図である。
【図２】本発明の一つの実施形態による放射性物質乾式貯蔵施設の別の断面図である。
【図３】図１に示したキャニスタ移送装置の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるキャニスタ貯蔵室内の断面図で、図１と直交する方向の断面を示している。
【図５】図１に示した空気流入部の空気整流機構の構成図である。
【符号の説明】
１ 放射性物質乾式貯蔵施設
２ キャニスタ移送室
３ キャニスタ貯蔵室
４ 天井スラブ
５ 床スラブ
６ キャニスタ
７ キャニスタ出し入れ口
８ 遮へいプラグ
９ 冷却空気流入ダクト
１０ 冷却空気排出ダクト
１１ 空気流入部の空気整流機構
１２ 空気流入口
１３ 空気排出口
１４ 天井クレーン
１５ キャスク搬送台車
１６ 遮へいプラグ仮置き場
１７ 側壁
１８ キャニスタ移送装置
１９ 空気流出部の空気整流機構
２０ キャニスタ取り出しポート
２１ 吊り上げ装置
２２ 収納体
２３ 出し入れ口用開閉遮へい扉
２４ 収納体用開閉遮へい扉
２５ ハンド部
２６ 円柱状構造物
２７ 整流板
２８ キャニスタ支持台
２９ 鋼板
Claims (7)
- 放射性物質を収納する遮へい能力の限られたキャニスタを収納し密封した輸送用キャスクを貯蔵施設に搬入し、貯蔵施設内のキャニスタ貯蔵室に前記輸送用キャスクから取り出したキャニスタをそのまま貯蔵し、前記キャニスタ貯蔵室に水平に流れる空気によって冷却する放射性物質貯蔵方法。
- 輸送用キャスクからの取り出しからキャニスタ貯蔵室内への貯蔵まで、キャニスタを遮へい能力の有るキャニスタ移送装置に収納して移送する請求項１に記載の放射性物質貯蔵方法。
- キャニスタ貯蔵室の天井部および床部にキャニスタの上下端のみを支持させた状態で貯蔵する請求項１に記載の放射性物質貯蔵方法。
- 放射性物質を収納する遮へい能力の限られたキャニスタをそのまま貯蔵し、貯蔵室内を水平に流れる空気によって冷却するキャニスタ貯蔵室と、
前記キャニスタを収納した輸送用キャスクが搬入され、前記輸送用キャスクから前記キャニスタを取り出して前記キャニスタ貯蔵室に移送するキャニスタ移送装置と、
前記キャニスタ貯蔵室の空気流入部に設置された、円柱状構造物間に整流板を設けた空気整流機構と、を備えた放射性物質貯蔵施設。 - キャニスタ貯蔵室の天井部には前記キャニスタ貯蔵室内にキャニスタを収納するときのキャニスタ出し入れ口が設けられており、前記キャニスタは上端部が前記キャニスタ出し入れ口で保持され、下端部が前記キャニスタ貯蔵室の床部上に保持されており、
前記キャニスタ出し入れ口は遮へいプラグで遮へい自在であり、
前記キャニスタ貯蔵室の上方にキャニスタ移送装置が移動するキャニスタ移送室が配置されている、請求項４に記載の放射性物質貯蔵施設。 - 前記キャニスタ移送装置は、
前記キャニスタおよび前記遮へいプラグが下端より収納可能な空洞部を有し、かつ遮へい能力を備えた収納体と、
前記収納体の空洞部下端の開口を開閉自在な収納体用開閉遮へい扉と、
前記収納体の空洞部内に前記キャニスタまたは前記遮へいプラグの上端部をつかんで吊り上げる吊り上げ装置と、
前記収納体用開閉遮へい扉が開いたときの開口および前記キャニスタ出し入れ口に対して開閉自在で、かつ前記キャニスタ移送装置から離脱できるように前記収納体用開閉遮へい扉の下側に配設された出し入れ口用開閉遮へい扉とを有する、請求項５に記載の放射性物質貯蔵施設。 - キャニスタ貯蔵室の天井部は、建物の建築構造体とは構造上分離されたコンクリート板を複数配置した構造で、かつキャニスタ貯蔵室の床部に立つ側壁にコンクリート板の熱膨張を許容するように保持されている、請求項４に記載の放射性物質貯蔵施設。
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