JP2006138717A - Radioactive waste container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱する放射性廃棄物を収納して貯蔵又は処分する放射性廃棄物の収納容器に係り、特に放射性廃棄物から発生する熱エネルギを電気エネルギに変換する機能を有する放射性廃棄物の収納容器に関する。
BACKGROUND OF THE
原子炉の運転或いは使用済燃料の再処理に伴って発生する放射性廃棄物の中には、放射線を発すると共に発熱するものがある。特に使用済燃料の再処理に伴なって発生する高レベル放射性廃液をホウケイ酸ガラスで固化したガラス固化体は、1本あたり1〜3kW程度の熱を放射する。このような発熱の量は時間の経過と共に、ガラス固化体内の放射性物質が崩壊してエネルギが減少することに伴って徐々に低下していくが、放射性物質の中には寿命の相当長いものが含まれるので、相当の長期間にわたり発熱が継続する。 Some of the radioactive waste generated during the operation of the nuclear reactor or the reprocessing of spent fuel emits radiation and generates heat. In particular, a vitrified body obtained by solidifying a high-level radioactive waste liquid generated by reprocessing spent fuel with borosilicate glass radiates heat of about 1 to 3 kW per bottle. The amount of such heat generation gradually decreases with time as the radioactive material in the vitrified body collapses and the energy decreases, but some of the radioactive materials have a considerably long life. Since it is contained, heat generation continues for a considerably long period of time.
このため、現在の地層処分計画においては、ガラス固化体を、その製造後、数十年にわたり冷却しながら貯蔵し、発熱量が十分に低下した後に、オーバーパックと呼ばれる一般には炭素鋼製の厚肉円筒容器に密封収納し、深度数百m以上の深地下に穿たれた処分孔にオーバーパックごと埋設処分(地層処分)することとされている。
一方、上記数十年間の貯蔵期間中においてガラス固化体の発熱による熱エネルギを有効利用することも検討されており、例えば貯蔵庫に貯蔵中のガラス固化体の近傍に熱電素子を配置してガラス固化体の表面温度と周囲(常温)との温度差を利用して発電を行うことが提唱されている(例えば特許文献1を参照)。
On the other hand, effective use of thermal energy generated by heat generation of the vitrified body during the above-mentioned decades of storage period has also been studied. For example, a thermoelectric element is placed in the vicinity of the vitrified glass being stored in the storage to vitrify the glass. It has been proposed to generate power using the temperature difference between the body surface temperature and the surroundings (normal temperature) (see, for example, Patent Document 1).
ところで上記地層処分後においても、ガラス固化体は、その発熱量が相当低下しつつもなお発熱している。このため、処分後においてかかる発熱の効果により処分孔周囲の温度が上昇すると高温により前述のオーバーパックの腐食が促進されて貫通孔が空くことが懸念される。するとこの貫通孔からオーバーパック内に地下水が浸入して、オーバーパック内部のガラス固化体が該ガラス固化体に含まれる放射性物質と一緒に該地下水にごく僅かずつ溶け出し、放射性物質が外部に漏洩する可能性も否定はできない。 By the way, even after the geological disposal, the vitrified body still generates heat while its calorific value is considerably reduced. For this reason, there is a concern that when the temperature around the disposal hole rises due to the effect of heat generation after disposal, the corrosion of the overpack is accelerated due to the high temperature, and the through hole becomes empty. Then, groundwater enters into the overpack from this through hole, and the vitrified material inside the overpack dissolves little by little in the groundwater together with the radioactive material contained in the vitrified material, and the radioactive material leaks to the outside. The possibility of doing it cannot be denied.
またガラス固化体等から発生する熱は有効利用可能なエネルギであるから、これを処分後においても取り出して利用することが望ましいことはいうまでもない。しかし従来の研究では特に処分後においてこのような熱を除去し有効利用することは困難であると考えられていた。その理由は、ガラス固化体の埋設処分が地下数百m以上の深地下において行われ、埋設処分に使用した坑道なども処分後に埋め戻されて人が直接アクセスすることができないので、冷却媒体の循環による冷却等は非現実的だからである。 Further, since the heat generated from the vitrified body or the like is energy that can be used effectively, it is needless to say that it is desirable to take it out and use it after disposal. However, it has been considered in conventional research that it is difficult to remove and effectively use such heat, especially after disposal. The reason for this is that the vitrified waste is buried in the deep underground several hundred meters or more, and the tunnels used for the buried disposal are backfilled after disposal and cannot be directly accessed by people. This is because cooling by means of this is unrealistic.
また特許文献1に記載される発明のようにガラス固化体の周囲に熱電素子を配置し、熱エネルギを電気エネルギに変換して熱を除去する方法も処分後のガラス固化体については有効とはいえない。以下の3つの理由により熱電素子1個あたりの電気発生量が極めて小となり該電気エネルギの利用が実用的でなくなるからである。第1に処分時においてはガラス固化体の発熱量そのものが相当に低下しているからである。第2に熱電素子を直接ガラス固化体に接触させることができず、熱電素子接触面における単位表面積あたりの熱量が相当に低下する為である。前述のように処分に際しては、ガラス固化体をオーバーパックと呼ばれる厚肉円筒容器に密封収納して該オーバーパックごと埋設処分するので、熱電素子はガラス固化体に直接接触させるのではなく、現状の計画では約20cmの厚みを有するオーバーパック外表面に接触させることになる。オーバーパックの外表面積はガラス固化体(直径約45cm)のそれに比較して当然大になるので、オーバーパック外表面から放散される単位表面積(すなわち熱電素子の接触する単位面積)あたりの熱エネルギが減少するのである。第3に、前述のように処分場全体の温度がガラス固化体の発熱により上昇し(現状の計画では80℃程度)、オーバーパック外表面(現状の計画では100℃以下)との温度差が極めて小となり、熱エネルギから電気エネルギへの熱電素子の変換効率が極めて低下するためである。
In addition, as in the invention described in
上記の事情を考慮し、本発明においては、ガラス固化体など発熱する放射性廃棄物から発生する熱エネルギを効率的に電気エネルギに変換して利用することのできる放射性廃棄物の収納容器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, in the present invention, there is provided a radioactive waste storage container that can efficiently convert thermal energy generated from radioactive waste that generates heat, such as vitrified glass, into electrical energy. For the purpose.
上記目的を達成するため、請求項1の発明によっては、発熱する放射性廃棄物を収納する容器本体と、この容器本体の外側を覆って設けられて、前記放射性廃棄物から発生した熱の前記容器本体の外表面からの放散を遮断する被覆断熱部と、前記被覆断熱部の表裏を貫いて配設され、前記容器本体側に位置付けられた一端と、外部に露出させた他端との温度差により発電する熱電素子とを備え、前記放射性廃棄物から発生する熱を前記被覆断熱部の断熱効果により内部に閉じ込めて前記容器本体外表面と前記被覆断熱部外表面との温度差を大とすることを特徴とする放射性廃棄物の収納容器が提供される。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a container main body for storing the radioactive waste that generates heat, and the container for the heat generated from the radioactive waste provided to cover the outside of the container main body. A temperature difference between a coated heat insulating part that blocks diffusion from the outer surface of the main body, one end positioned on the container main body side and the other end exposed to the outside, disposed through the front and back of the coated heat insulating part The heat generated from the radioactive waste is confined inside by the heat insulating effect of the covering heat insulating part, and the temperature difference between the outer surface of the container body and the outer surface of the covering heat insulating part is increased. A radioactive waste container is provided.
前記発熱する放射性廃棄物は、ガラス固化体であってもよく(請求項2)、前記容器本体は、炭素鋼製のオーバーパックであってもよい(請求項3)。
前記被覆断熱部の材料は、ジルコニアセラミックスであってもよい(請求項4)。
The radioactive waste that generates heat may be a glass solid (Claim 2), and the container body may be an overpack made of carbon steel (Claim 3).
The material of the covering heat insulating portion may be zirconia ceramics (Claim 4).
請求項1の発明においては、ガラス固化体等の発熱する放射性廃棄物を収納する容器本体を熱を遮断する被覆断熱部で覆い、該被覆断熱部の一部に被覆断熱部の表裏を貫通する熱電素子をはめ込み、熱電素子の一端が容器本体の外表面に接触し、他端が外部に露出するように配設した。本構成による効果は、ガラス固化体等の放射性廃棄物の発熱量が少なくとも、熱電素子が発熱するガラス固化体等に直接接していなくとも、少数の熱電素子で十分な電力を効率良く得られることである。すなわち、被覆断熱部の断熱効果により容器本体外表面からの熱の放散が遮断され、ガラス固化体等の放射性廃棄物から発生する熱を収納容器内に閉じ込めて蓄積させるので、容器本体外表面の温度が上昇して外部との温度差が大となる。加えて、収納容器から放散する熱量の殆どが断熱材のない熱電素子の接触面のみに集中するので、単位面積あたりの熱量が増加する。これら2つの効果により、熱電素子によるエネルギ効率を上昇させることができ、少数の熱電素子で十分な電力を効率良く得られるのである。
In invention of
放射性廃棄物がガラス固化体であれば、他の放射性廃棄物に比較して発熱量が比較的大であるため、熱エネルギの有効利用が一層容易であり(請求項2)、また、収納容器を現在の処分計画において想定されている炭素鋼製のオーバーパックとすることにより、現在のガラス固化体の処分計画上適切な処分容器とすることができるとともにある程度の放射線遮蔽効果をも有することができる(請求項3)。 If the radioactive waste is a vitrified material, the calorific value is relatively large compared to other radioactive wastes, so that the thermal energy can be more effectively used (Claim 2). By making the carbon steel overpack assumed in the current disposal plan, it can be an appropriate disposal container in the current vitrified disposal plan and have a certain amount of radiation shielding effect. (Claim 3).
また、被覆断熱部の材料をジルコニアセラミックスとすることにより、長期間安定で耐水性に優れ、高い断熱効果を有する被覆断熱部とすることができる(請求項4)。 Moreover, by using zirconia ceramics as the material for the coated heat insulating portion, it is possible to obtain a coated heat insulating portion that is stable for a long period of time, has excellent water resistance, and has a high heat insulating effect.
本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1に示す本発明の第1の実施例である収納容器10は、ガラス固化体(放射性廃棄物)Gを収納して地層処分するための処分容器である。なお、ガラス固化体の形状寸法は、直径約45cm、高さ約1.5mである。収納容器10は、ガラス固化体Gを収納する炭素鋼製のオーバーパック(容器本体)11と、その周囲を覆いガラス固化体から発生する熱を遮断して外部への放散を防止する断熱部(被覆断熱部)12と、断熱部12に穿たれた孔部12eにはめ込まれ、熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電素子13等を備える。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The
オーバーパック11は、有底の厚肉円筒形状物であるオーバーパック本体11aとオーバーパック本体11a上部の開放端11dを塞ぐ厚肉円盤状の蓋部11bとを備える。オーバーパック本体11a内部の空間部11cの形状寸法はガラス固化体G一体のみを収納できる程度の大きさとする。
オーバーパック11の材料としては、特に限定されるものではないが、地層処分環境において比較的耐食性に優れ、均一腐食を生じ孔食を生じない炭素鋼が好適に使用できる。また、オーバーパック11の厚みは、特に限定されるものではないが、材料が炭素鋼の場合、地層処分上要求される厚さ、具体的には、周囲の岩盤からの圧力に耐える耐圧性、及び周囲の地下水の放射線分解を防止するためのガンマ線遮蔽性能等により設定される厚さとして、蓋、側面、底部のいずれも約20cmとすれば良いと考えられる。
The
The material of the
断熱部12は、有底円筒形状の断熱部本体12aと、断熱部本体12a上部の開放端12dを塞ぐ厚肉円盤状の蓋部12bとを備える。断熱部本体12a内部の空間部12cの形状寸法はオーバーパック11を1基のみ収納できる程度の大きさとする。
断熱部12は、オーバーパック11外表面から外部に放散する熱を遮断し、内部に閉じ込める機能を有する。断熱部12には、例えばその表から裏まで貫通する孔部12eが複数穿たれており、該孔部12eには、後述する熱電素子13がその一端面(高温面)13aがオーバーパック11外表面に接触し、他端面が外部に露出して放熱面13bを形成するように嵌入されている。また、断熱部12の上面には、前述のようにオーバーパック11を収納した後に断熱部12上部の開放端12dを塞ぐ蓋部12bが設置され、断熱部本体12aと蓋部12bとの間に隙間を生じることなく嵌め合いにより固定できる構造となっている。
The
The
断熱部12の材料としては、断熱性、耐熱性、強度、長期安定性及び耐水性に優れた材料であれば特に限定されるものではないが、例えば有機材料としてウレタン、無機材料としては正方晶と単斜晶からなるジルコニアセラミックスが好適に使用できる。またその厚みについては、ガラス固化体からの発熱量と断熱部12の外表面温度(後述するベントナイト層B、Cの保護の観点から100℃以下に制限される)と断熱部12の熱伝導度等を考慮すると共に、断熱部12が厚くなりすぎて収納容器10全体の口径や高さが大きくなりすぎ、結果として処分孔の掘削量の増大化を招くことのないよう両者のバランスを考慮して設定する。
The material of the
熱電素子13は公知のものであるので詳細な説明は省略するが、熱電素子13の一端(高温面)13aが高温側熱源に接触すると共に他端が放熱面13bを形成する構造を有し、該高温面13aと放熱面13b間の温度差による熱起電力を利用して熱エネルギと電気エネルギの直接変換を行うものである。これにより可動部のない単純な発電、すなわち、小型で長寿命の発電ができる。なお、このとき、放熱面13bを断熱部12外表面とが同一面を形成するようにし、収納容器10を、後述する処分孔Hにベントナイト層B,Cと共に設置した状態で、放熱面13bとベントナイト層B,Cとが接触するようにする。
Since the
熱電素子13の設置数及び配置については、ガラス固化体からの発熱による収納容器10内部の温度分布を考慮し、収納容器10全体としてガラス固化体の発熱量を電気エネルギに可能な限り高い効率で変換でき、かつ熱電素子の数を可能な限り少なくすることができるように設定する。なお、図1及び図2中においては熱電素子13の電気出力端子を図示していないが、高温面13aと放熱面13bとがそれぞれプラス(+)、マイナス(−)の電気出力端子を兼ねていてもよく、あるいはそれぞれ電線により外部に引き出すようにしても良い。
Regarding the number and arrangement of the
収納容器10へのガラス固化体の収納方法は、以下のように行う。まず、遮蔽機能を有するセル(図示せず)において、遠隔操作によりガラス固化体Gをオーバーパック本体11a内の空間部11cに収納する。その後に、オーバーパック本体11の開放端11dに蓋部11bを設置し、該蓋部11bをオーバーパック本体11aに遠隔溶接して空間部11cを密閉する。次に遠隔操作によりオーバーパック11を断熱部本体12aの空間部12cに収納し、蓋部12bを断熱部本体12aの開放端12dにはめ合いにより固定する。
The method for storing the vitrified body in the
次に収納容器10の処分方法を図2を参照して説明する。
図2はガラス固化体Gを収納した処分容器10が地下の処分孔Hに埋設された状態を示す。地下数百m以上の深さの岩盤中に有底円筒形状の処分孔Hが穿たれ、該処分孔Hにベントナイトと呼ばれる一種の粘土製の有底円筒状容器(以下、「ベントナイト容器B」という)が配設される。ベントナイト容器Bは、周囲の岩盤から地下水が浸入して収納容器10のオーバーパック11の腐食が開始する時期を遅延させる機能を果たすものである。
Next, a disposal method of the
FIG. 2 shows a state in which the
ベントナイト容器Bの中央部には収納容器10を略密着収納するための空間部Sが穿たれており、該空間部Sに収納容器10を収納し収納容器10の上側にベントナイト製の蓋Cを被せ、さらに該処分孔Hに至る坑道(図示せず)もベントナイト又は岩盤と同じ材質の岩、土、砂等により埋め戻され、処分が完了する。
次に、本収納容器10の作用を説明する。
A space S for accommodating the
Next, the operation of the
ガラス固化体Gから発生する熱は、断熱部12の断熱効果により収納容器10から外部に放散されず、ガラス固化体G及びオーバーパック11内に蓄積される。このためオーバーパック11内部の温度が上昇し、オーバーパック11外表面とガラス固化体Gの熱が伝わらない外部との温度差が大となる。また収納容器10から放散する殆ど全ての熱量が、熱電素子13の高温面13aに集中するので、単位面積あたりの熱量、すなわち、熱エネルギ密度が大となる。このため、熱電素子13の高温面13aと放熱面13bとの間の温度差が大となり、かつ、熱電素子13に集中する熱エネルギ密度も大となるので熱電素子13の起電力が大きくなり熱電素子13の1個あたりの発電量と変換効率が向上できる。
The heat generated from the vitrified body G is not dissipated from the
また地層処分後、ガラス固化体Gから発生する熱エネルギの殆どは、収納容器10の上記作用により効率的に電気エネルギに変換され収納容器10外側のベントナイト容器B或いは蓋C(以下、双方を合わせて「ベントナイト層B,C」という)などへ伝わることがない。すなわち、ガラス固化体の発生する熱が電気変換されることでガラス固化体が適切に除熱されながら、周囲のベントナイト層や更にその外側の岩盤の温度が上昇することがない。このため、ベントナイト層や岩盤が高温に晒されてその性質や機能が変質することがない。
Further, after the geological disposal, most of the heat energy generated from the vitrified body G is efficiently converted into electric energy by the above action of the
上述のように熱エネルギから変換させて生成した電気エネルギの使用方法には様々の方法が考えられるが、例えば図3に示すように熱電素子13の出力端子の一端13cをオーバーパック11に接触させ、他の出力端子13dをベントナイト層B、Cに接触させてオーバーパック11とベントナイト層B、Cとの間に電位差を作り出してもよい。なお、図3における電気の出力端子13c、13dは、熱電素子13の高温面13aと放熱面13bとにそれぞれ一致させ、該両端がオーバーパック11、及びベントナイト層B、Cと接触することにより熱の授受だけでなく電気エネルギの授受も行うようにしてある。熱電素子の数や配置を調節して温度差により生じる起電力を調節し、かかる電位差が適切な範囲にあるように調整する。すると、オーバーパック11外表面が金属状態のまま、或いは酸化物被膜(不働態)を形成して安定な状態となり、いずれの状態においても腐食が進行しない状態を形成することができる。尚、オーバーパック11の外表面が最初から不働態であるならば、上記オーバーパック11が溶け出したりしない電位に保つようにしておけば十分である。
As described above, there are various methods for using the electric energy generated by converting from the heat energy. For example, as shown in FIG. 3, one
以下により詳しく説明する。地層処分条件における地下の環境は、pH値が7〜8、オーバーパック11側電位は、ベントナイト層B、C側に対して、0〜−0.5V程度になるとされている。図4(「材料環境学入門」(腐食防食協会編)、19頁)に示すように、pHを7、電位差Ehを0とした条件(P付近)では、炭素鋼の状態は腐食領域にあり遅い速度ながら腐食が進行することになる。このオーバーパック11側電位を、例えば0.15V〜0.2V程度下げて、該電位が−0.65V〜−0.7Vとなるように状態を移行させると、図4中Qで示す金属領域(金属状態領域)に状態が移行するが、炭素鋼はその状態では金属状態で安定に存在するので腐食が進行しない。逆に例えば0.5V〜1.5V程度上げると図4中Rで示す領域に状態が移行し、炭素鋼はその状態では表面に酸化物皮膜を形成してそれ以上の腐食が進行しない(不働態)。
This will be described in more detail below. In the underground environment under the geological disposal conditions, the pH value is 7 to 8, and the
前述したように、腐食によりオーバーパック11に貫通孔が発生すると、地下水がオーバーパック内部にまで浸入してガラス固化体と接触し、ガラス固化体に含有される放射性物質を徐々に溶かし出して外部に漏洩させる危険がある。従ってオーバーパック11の腐食を防止することが重要であるが、通常は、腐食速度と耐用期間とを考慮して腐食しろを設定することにより対応している。しかし上述のような電気化学的手段によりオーバーパック11の腐食の進行を防止できればより好ましいことはいうまでもない。かかる電気化学反応のための電力を地下数百mの地層中に処分されたオーバーパック11に外部から供給することは困難であるが、収納容器10によっては上記電力を収納容器自体が発生して供給することができるので、このような電気化学反応による防食が可能になる。
As described above, when a through-hole is generated in the
以上で第1の実施例にかかる収納容器10の説明を終了するが、本実施例には様々の別態様があることはいうまでもない。以下にかかる別態様の例を示す。
第1の実施例においてはオーバーパック11を炭素鋼製としたが、地層処分環境下において腐食の進行し難い材料であればこれに限定されず、例えば炭素鋼にチタン被覆を施したものや銅なども好適に使用できる。
Although the description of the
In the first embodiment, the
第1の実施例においては、熱電素子を複数としたが、ガラス固化体から発生する熱エネルギを適切に電気エネルギに変換できる場合には1個でもよい。
第1の実施例においては、発生した電気を電気化学的な防食反応に使用してオーバーパックの腐食を防ぐこととしたが、例えば図5に示すように熱電素子の出力端子13c、13dから電線を接続し、処分孔Hとは離れた場所まで導き、ニクロム等の発熱体14に接続して電気エネルギを再び熱エネルギに戻して放熱させてもよい。処分孔H近傍の温度が上昇してオーバーパック11の腐食反応が促進されることを防止することができる。
In the first embodiment, a plurality of thermoelectric elements are used, but one thermoelectric element may be used if the heat energy generated from the vitrified body can be appropriately converted into electric energy.
In the first embodiment, the generated electricity is used for the electrochemical anticorrosion reaction to prevent corrosion of the overpack. For example, as shown in FIG. May be connected to a
第1の実施例においては、ガラス固化体を収納容器に収納し、地層処分することとしたが、例えば、使用済燃料を収納容器に収納して直接処分することもできる。
ところで上述の第1の実施例は、本発明の収納用器を地層処分容器として使用した場合の実施例であるが、本発明の収納容器は、ガラス固化体の地層処分を行う前の数十年間におよぶ貯蔵における貯蔵容器としても使用することができる。
In the first embodiment, the vitrified body is stored in the storage container and disposed of in the geological formation. However, for example, the spent fuel can be stored in the storage container and disposed directly.
By the way, although the above-mentioned 1st Example is an Example at the time of using the container for storage of this invention as a geological disposal container, the storage container of this invention is several dozens before performing geological disposal of a glass solidification body. It can also be used as a storage container for years of storage.
ガラス固化体を従来技術の貯蔵容器に収納して貯蔵を行う場合、通常はかかる貯蔵容器の外側を空冷して間接的にガラス固化体を冷却することが行われる。その場合、例えば自然空冷システムにおいては、貯蔵容器表面に多数の冷却用フィン等を設置しなくては十分な冷却ができないので構造が複雑になりやすい。或いは強制空冷や水冷方式の場合にはブロワ、冷却水循環ポンプ等の設備やそれを作動させるための余分なエネルギが必要になり、貯蔵コストの上昇を招く。加えて放射性廃棄物から発生する熱は大気中に無駄に捨てられてしまう。 When storing a vitrified body in a conventional storage container, the vitrified body is usually cooled by air-cooling the outside of the storage container. In such a case, for example, in a natural air cooling system, sufficient cooling cannot be performed unless a large number of cooling fins are installed on the surface of the storage container. Alternatively, in the case of forced air cooling or water cooling, equipment such as a blower and a cooling water circulation pump and extra energy for operating the equipment are required, leading to an increase in storage cost. In addition, the heat generated from the radioactive waste is wasted in the atmosphere.
本発明の収納容器を貯蔵容器として使用する場合には、ガラス固化体から発生する熱の殆どを電気エネルギに変換して取り出すことができるので、上記の冷却フィンやブロワ或いは冷却水循環ポンプ等冷却のための設備が不要になり、それらを作動させるための余分なエネルギもまた不要になるという優れた効果が得られる。
以下本発明をガラス固化体の貯蔵容器に採用した場合の実施例を第2の実施例として図6を参照しつつ説明する。
When the storage container of the present invention is used as a storage container, most of the heat generated from the vitrified body can be converted into electric energy and taken out, so that the cooling fins, blowers, cooling water circulation pumps, etc. Therefore, it is possible to obtain an excellent effect that the equipment for the operation is not required, and the extra energy for operating them is also unnecessary.
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vitrified storage container will be described as a second embodiment with reference to FIG.
第2の実施例にかかる収納容器20の基本的構成は第1の実施例とほぼ同様であるが、(1)地上に設置されること、(2)容器本体に複数のガラス固化体を収納すること(但し、コスト評価によりその妥当性が確認できれば一体でもよい)、(3)容器本体は熱伝導度に優れる金属製の、有底薄肉円筒形状物と薄肉円盤状の蓋部等から構成されること、(4)被覆断熱部は遮蔽を兼ねる厚いコンクリートであることにおいて第1実施例と異なる。これらは、本収納容器の使用目的が貯蔵であり処分ではないこと、及びコスト低減のために、なるべく多数のガラス固化体を一つの収納容器20に収納すると共に、収納容器20の構成材料を安価なものとすることを目的とするために生じる相違である。
The basic configuration of the
収納容器20はガラス固化体Gを、例えば1段7体ずつ3段21体収納するキャニスタ(容器本体)21と、キャニスタ21の全面を覆ってキャニスタ21から放散される熱を遮断するキャニスタ収納部(被覆断熱部)22と、キャニスタ収納部22に複数穿たれた貫通孔22c内に一端(高温面)23aがキャニスタ21に接触し、他端(放熱面)23bから該貫通孔22cを通して外部に放熱ができるように嵌入された熱電素子23等を備える。
The
キャニスタ21は、有底の薄肉円筒形状の金属製容器であるキャニスタ本体21aと該本体21a上部の開放端21dを塞ぐ蓋部21bとを備える。内部には図示しない3段の棚段とガラス固化体Gの固定枠とがありガラス固化体Gを一段に7体ずつ3段で21体を収納することができるようになっている。なお、ガラス固化体Gは、以下のように水平配置される。すなわち、キャニスタ21本体21aの中心軸上に一体のガラス固化体が載置され、該中心軸と中心の一致する六角形のそれぞれの頂点の位置に一体ずつ計6体、すなわち全部で1段あたり7体のガラス固化体が載置される。なお、図6中においては互いに重なるガラス固化体Gがあるために、一部のガラス固化体Gが記載されていない。
The
蓋部21bは、キャニスタ上部の開放端21dに溶接又はボルト締めされて、ガラス固化体Gを収納したキャニスタ本体21aを密封することができる構造を有する。
キャニスタ21の材料は特に限定しないが、熱伝導度、コスト、強度及び長時間にわたり高温下において荷重のかかる状態に耐えられること、すなわちクリープ特性に優れた材料であることが要求され、例えば、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼が好適に使用できる。
The
The material of the
キャニスタ収納部22は、第1の実施例に記載の断熱部12に相当するものであり、有底円筒形状を有しキャニスタ21を収納するキャニスタ収納部本体22aと、キャニスタ21の収納後にキャニスタ収納部本体22a上部の開放端22dを塞ぐ蓋部22bを有する。キャニスタ収納部22には、熱電素子23をはめ込むためにキャニスタ収納部22を表から裏まで貫通する貫通孔22cを複数備える。
The
キャニスタ収納部22の厚さは、その断熱性能、21体のガラス固化体Gから発生する総熱量、キャニスタ収納部22外表面の許容温度等及び要求される放射線の遮蔽性能等を考慮して決定する。また材質は、特に限定するものではないが、断熱性、加工性、遮蔽性能、コスト等を考慮してコンクリートが好適に使用できる。
前述の貫通孔22cには、第1の実施例同様、キャニスタ21の外表面とキャニスタ収納部22の外部との温度差を利用して熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電素子23が嵌入され、熱電素子23の高温面23aがキャニスタ21の外表面に接触し、他端の放熱面23bから貫通孔22cを通して外部へ熱を放散させる構造となっている。熱電素子23及びその数や配置、電気出力端子(図示せず)等については第1実施例と同様なので説明を省略する。
The thickness of the
As in the first embodiment, a
本収納容器20の使用方法を以下に説明する。
すなわち、遮蔽機能のある遠隔セル内において、ガラス固化体G21体を収納容器20のキャニスタ本体21a内部に収納、固定した後、蓋部21bを溶接又はボルト締めにより固定する。そして、かかるキャニスタ21をキャニスタ収納部本体22a内に収納する。このとき、熱電素子23の高温面23aがキャニスタ21に接触する。さらにキャニスタ収納部本体22aの開放端22dを蓋部22bにより塞ぐ。その後、該収納容器20を図示しない貯蔵エリアに搬出、固定して貯蔵を行う。このとき各熱電素子23の電気出力端子(図示せず)を貯蔵エリアの図示しないバッテリーに接続して熱電素子23により発電される電気を一端貯蔵し、放射線計測機器、照明、施設運転・管理用コンピュータ等の電源として使用する。
The usage method of this
That is, in the remote cell having a shielding function, the glass solid body G21 is stored and fixed inside the
本収納容器20の作用は、ガラス固化体Gから発生する熱をキャニスタ収納部22の断熱効果により内部に蓄積させ、キャニスタ21の外表面温度を上げて、外部との温度差を大とし、キャニスタ21の外表面に接触する複数の熱電素子23の発電効率を向上させてガラス固化体の熱を効率的に電気エネルギに変換することにおいて第1実施例と同様である。熱エネルギが効率的に電気エネルギに変換される結果、通常の自然空冷式の貯蔵容器では必要となる、冷却機能を向上させるための複雑な形状の冷却フィンを不要とすることができる。また、強制空冷方式や水冷方式では必要となる空気や冷却水を強制的に循環させる設備やそれを作動させるための余分のエネルギを必要としない。
The operation of the
本実施例においては貯蔵対象物をガラス固化体としたが、使用済燃料を、本収納容器に収納して貯蔵することも可能である。
なお、ここで説明した実施形態は一つの例であって、本発明はこれのみに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において変更を加えうることはいうまでもない。
In this embodiment, the object to be stored is a vitrified body, but the spent fuel can be stored in the storage container.
In addition, embodiment described here is an example, Comprising: This invention is not limited only to this, It cannot be overemphasized that a change can be added in the range of the summary of this invention.
10,20 収納容器
11 オーバーパック(容器本体)
12 断熱部(被覆断熱部)
13,23 熱電素子
13a,23a 高温面
13b,23b 放熱面
21 キャニスタ(容器本体)
22 キャニスタ収納部(被覆断熱部)
10,20
12 Heat insulation part (Coating heat insulation part)
13,23
22 Canister storage (coating insulation)
Claims (4)
この容器本体の外側を覆って設けられて、前記放射性廃棄物から発生した熱の前記容器本体の外表面からの放散を遮断する被覆断熱部と、
前記被覆断熱部の表裏を貫いて配設され、前記容器本体側に位置付けられた一端と、外部に露出させた他端との温度差により発電する熱電素子と
を備え、
前記放射性廃棄物から発生する熱を前記被覆断熱部の断熱効果により内部に閉じ込めて前記容器本体外表面と前記被覆断熱部外表面との温度差を大とすることを特徴とする放射性廃棄物の収納容器。 A container body for storing radioactive waste that generates heat;
A covering heat insulating portion provided to cover the outside of the container main body and blocking the dissipation of heat generated from the radioactive waste from the outer surface of the container main body;
A thermoelectric element that is disposed through the front and back of the covering heat insulating part, and that generates electricity by a temperature difference between one end positioned on the container body side and the other end exposed to the outside;
The heat generated from the radioactive waste is confined inside by the heat insulating effect of the covering heat insulating portion, and the temperature difference between the outer surface of the container main body and the outer surface of the covering heat insulating portion is increased. Storage container.
Priority Applications (1)
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2004
- 2004-11-11 JP JP2004327887A patent/JP2006138717A/en active Pending
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