JP2007071683A - 放射性廃棄物貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で以ってキャニスタ落下時の空気ブレーキ作用を適切に保つことができ、キャニスタ収納の際の衝撃を緩和することができる放射性廃棄物貯蔵設備を提供する。
【解決手段】 放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタ１０と、該キャニスタ１０が鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管３０と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタ１０が自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、前記キャニスタ１０の底部若しくは頂部に、前記収納管３０の内周面に摺擦する径を有するキャップ１１を装着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射性廃棄物を密閉封入したキャニスタと、該キャニスタを収納する収納管からなる放射性廃棄物貯蔵設備に関し、特にキャニスタを収納管に収納する際の衝撃を確実に緩和することができる放射性廃棄物貯蔵設備に関する。

従来、原子炉の使用済燃料や高レベル放射性廃棄物等をガラス構成物質で固めたガラス固化体に代表される高放射性廃棄物は、再処理設備にてプルトニウム、ウラン等の再度燃料として使用可能な有用物質を回収した後に、キャニスタと呼ばれる収納容器に密封されて地層内若しくは建屋内に配設される収納管に貯蔵されていた。キャニスタは、円筒形状の底部を底板で塞いだ容器本体内に放射性廃棄物を収納した後、上部開口に蓋を溶接して密閉された金属製の容器である。
図９に示されるように、再処理設備等から輸送船４０などの輸送手段にて運ばれてきたキャニスタ１０は、クレーン４１を用いて収納管３０まで移送され、該収納管３０内に収納される。この収納管３０は、コンクリートにより形成された筒体の内周面側に放射性廃棄物を遮蔽する金属板を配設した構成を有する。

放射性廃棄物が封入されたキャニスタ１０は収納管３０内に数段積み重ねられて保管される。キャニスタ１０の収納管内への収納は、図１０に示されるように、クレーン４１により収納管上端までキャニスタ１０が移動した後、キャニスタ１０の吊金具を外し、収納管３０内を自由落下させて収納する方法が一般的である。
このような方法によれば、収納時にキャニスタ１０に過大な衝撃力が加わった場合、変形や損傷する惧れがある。従って貯蔵設備ではこれらの衝撃を極力小さくし、損傷に対する万全の対策を採る必要がある。

そこで収納管底部には落下の衝撃によりキャニスタ１０の破損を防止するために、衝撃を吸収する緩衝材３１が設けられている。例えば、特許文献１（特開平１１−１４２５９３号公報）には、収納管の底部に緩衝構造体が配設された構成が開示されている。
さらにキャニスタ落下時の衝撃を緩和する方法として、キャニスタ１０の落下速度が過度に大きくならないようにキャニスタ１０と収納管３０内の隙間を予め調整し、キャニスタ下方空間である空気室３０ａの空気圧上昇を用いてキャニスタに空気ブレーキをかける方法が採られている。特許文献２（特開２００３−１４８０９７号公報）には、地層処分場に掘削形成された立孔に空気搬送路を設置し、廃棄体と緩衝材を一体化した搬送体を空気搬送して定置埋設する構成が開示されている。

特開平１１−１４２５９３号公報 特開２００３−１４８０９７号公報

しかしながら、収納管へのキャニスタ収納時に、キャニスタ外周面と収納管内周面との隙間が大きすぎる、或いはキャニスタと収納管の断面形状が異なり大きな隙間が形成されるなどの原因により空気ブレーキが適切に作用しないと、キャニスタの落下速度が大きくなり、キャニスタの衝撃力が大きくなる。そのため、キャニスタと収納管内の隙間の管理が重要となる。一般にキャニスタはＳＵＳ製で既に製作されており、殆どのキャニスタは寸法管理が行われている。また、キャニスタには高レベル放射性廃棄物が既に収納されており、その寸法を計測したり追加加工することは極めて困難である。一方、収納管は、コスト削減のため市販のパイプを用いることが多い。しかし、市販のパイプは寸法公差が大きく、従ってキャニスタと収納管内の隙間を適切に管理することは非常に難しく、またコストが嵩むという問題があった。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、簡単な構造で以ってキャニスタ落下時の空気ブレーキ作用を適切に保つことができ、キャニスタ収納の際の衝撃を緩和することができる放射性廃棄物貯蔵設備を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタと、該キャニスタが鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタが自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、
前記キャニスタの底部若しくは頂部に、前記収納管の内周面に摺擦する径を有するキャップを装着したことを特徴とする。

本発明によれば、収納管内径とキャニスタ外径の間の隙間が大きい場合、若しくは収納管断面形状とキャニスタ断面形状が異なる場合であっても、前記キャップを装着することによりこの隙間を補填することができるため、キャニスタを収納する際に空気ブレーキを有効に作用させることができ、キャニスタ収納の際の衝撃を確実に緩和することが可能である。また、本発明は既存の収納管及び既存のキャニスタを利用することができるため、簡単に且つ低コストでの実現が可能である。

また、前記キャップが脱着機構を有することが好ましく、これにより前記キャップの取り外しが容易となる。
さらに、前記キャニスタ底部に装着されるキャップの底面に、鉛直方向に作用する弾性部材を設けたことを特徴とする。
さらにまた、前記キャニスタ底部に装着されるキャップの底面に、衝撃を吸収する緩衝材を設けたことを特徴とする。
これらの発明によれば、前記キャニスタを収納する際に、該キャニスタが前記収納管の底部に到達した時に前記弾性部材若しくは前記緩衝材によりキャニスタへ及ぶ衝撃力を緩和することが可能である。

また、放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタと、該キャニスタが鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタが自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、
前記収納管上部に前記キャニスタを挿入した状態の該収納管の上端開口に、該収納管内部を略密閉状態とする蓋体を設けたことを特徴とする。
このように、キャニスタ挿入後の収納管を蓋体で密閉することにより、キャニスタ下方空間である空気室から収納管外への空気の流出を防ぎ、キャニスタ上方の圧力低下を抑制するとともにキャニスタ下方の空気室の圧力上昇を促進する。これにより空気ブレーキの作用が効果的に現れる。

さらに、放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタと、該キャニスタが鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタが自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、
前記収納管底部に空気が通流する接続管を配し、２以上の前記収納管の内部空間を前記接続管により連通したことを特徴とする。
このように接続管を設けて、連結した複数の収納管内へ同時にキャニスタを投入すると、収納管内周面とキャニスタ外周面との隙間が小さい収納管から隙間が大きい収納管へ向けて、前記接続管を介して空気の流れが生じる。その結果、隙間の大きな収納管の空気室の圧力上昇が大きくなり、空気ブレーキが効果的に作用し、衝撃力を緩和することが可能である。

以上記載のごとく本発明によれば、キャニスタと収納管との隙間の製作誤差にも関わらず、空気ブレーキの効果を有効に作用することが可能である。従って、キャニスタ収納時の自由落下による衝撃を確実に緩和することができる。
また、本発明は既存の設備に容易に付設することが可能であるため、低コストで実現可能である。放射能レベルの高い環境下において、遠隔で短時間で作業が完了するため、作業者の被爆低減に寄与できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１乃至図８は、本実施例１乃至７に係る放射性廃棄物貯蔵設備を示す図である。本実施例で処理対象となる放射性廃棄物は、原子炉の使用済燃料や高レベル放射性廃棄物等をガラス構成物質で固めたガラス固化体に代表される放射性物質を含む廃棄物とする。

［実施例１］
図１に示す本実施例１に係る放射性廃棄物貯蔵設備は、地層内に掘削形成された貯蔵ピット（不図示）内に円筒形状の収納管３０が複数配設され、該収納管３０内に放射性廃棄物を収納したキャニスタ１０が数段積み重ねられて保管されるようになっている。前記キャニスタ１０の収納時には前記収納管３０の上部開口から該キャニスタ１０を自然落下させ、収納管内周面とキャニスタ底面の間に形成される空気室３０ａの圧力上昇を用いた空気ブレーキにより最下部へ落下した時の衝撃力を緩和するようになっている。また、前記収納管３０の底部には緩衝材（図１０参照）が配設され、底部に到達したキャニスタ１０の衝撃を吸収するようになっている。さらに前記キャニスタ１０に収納された放射性廃棄物は長期間に亘って放熱するため前記キャニスタ１０を間接的に自然空冷若しくは強制冷却する機構を備える。

前記キャニスタ１０は、金属によって形成されるとともに両端が閉塞した円筒形状の密閉容器を有し、該密閉容器内には使用済核燃料集合体等の放射性廃棄物が封入されている。放射性廃棄物は放熱とともに長期間に亘って放射線の発生を伴うため、キャニスタ１０は封入された内部の放射性廃棄物が外部に漏洩しないように溶接密閉構造を有している。
このキャニスタ１０の外径ｒ_１は収納管３０の内径Ｒより小さく形成されており、該キャニスタ１０の外周面と前記収納管３０の内周面には隙間が生じる。

本実施例ではこの隙間を簡単に調整することができる構成を具備している。即ち、前記キャニスタ１０の底面に、キャニスタ外径ｒ_１より大きく、且つ収納管内径Ｒより僅かに小さい径ｒ_２を有する略円形状のキャップ１１を備える。該キャップ１１は、前記キャニスタ１０の底面に装着され、収納管３０にキャニスタ１０を収納する際に、キャップ１１の外周面と収納管３０の内周面が摺擦するようになっている。このとき、キャップ１１を可撓性部材で形成しても良く、この場合キャップ外径ｒ_２と収納管内径Ｒは略同様の大きさで形成することもでき、キャニスタ１０が収納管３０内に収納される際にキャップ１１が撓むことによって収納されるようにする。
前記キャップ１１の材質は特に限定されるものではないが、例えばＳＵＳ、耐熱鋼等の放射性廃棄物の発熱に耐えうる材質とする。

本実施例によれば、収納管１０とキャニスタ３０の隙間をキャップ１１により補填することができるため、空気ブレーキを有効に作用させることが可能で、キャニスタ収納時の衝撃を確実に緩和することができる。また、本実施例では既存の収納管３０及び既存のキャニスタ１０を利用することができるため、簡単に且つ低コストでの実現が可能である。

［実施例２］
図２は本実施例２に係る放射性廃棄物貯蔵設備を示す。尚、以下実施例２乃至実施例７において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
本実施例２は、放射性廃棄物を封入したキャニスタ１０の底部に、脱着機構を有するキャップ１２を設けた構成となっている。具体的には、前記キャップ１２は、キャニスタ外径より大である略円形状の板状体１４と、該板状体１４の周縁に沿って付設された弾性部材１３からなる。該弾性部材１３は、径方向に拡縮するばね構造であることが好ましい。
前記キャニスタ１０の底面にキャップ１１を取り付ける際に、前記弾性部材１３が外周側に拡がり、取り付け後には弾性部材１３が内側へ付勢してキャップ１１が固定される。従って、キャップを取り付ける場合には、キャニスタ１０をキャップ上に載せるだけでキャニスタの自重によりキャップ１０を取り付けることができ、また容易にキャップを取り外すことも可能である。尚、本実施例では、貯蔵ピットの外部にキャップ取り付け場所を備え、クレーンで移送する途中でキャップ１１を取り付けるようにしても良い。

［実施例３］
図３は本実施例３に係る放射性廃棄物貯蔵設備であり、本構成では前記実施例２に示したキャップの底面に弾性部材１７を備えた構成となっている。前記弾性部材１７は鉛直方向に作用するばね構造からなり、例えば板ばね、スプリングばね等が用いられる。このようなキャップ１５を備えることにより、キャニスタ１０を収納管３０内に自由落下させ、キャニスタが底面に到達した時に、前記弾性部材１７により落下の衝撃を吸収し、緩和させることが可能となる。

［実施例４］
図４は本実施例４に係る放射性廃棄物貯蔵設備であり、本構成では前記実施例２に示したキャップの底面に緩衝材１７を備えた構成となっている。前記緩衝材１７の構成は特に限定されないが、例えばハニカム構造材や耐熱性ゴム材などが用いられる。
本実施例によれば、キャニスタ１０を収納管３０内に自由落下させ、キャニスタが底面に到達した時に、前記弾性部材１７により落下の衝撃を吸収し、緩和させることが可能となる。

［実施例５］
図５は本実施例５に係る放射性廃棄物貯蔵設備である。本実施例は、収納管３０の上端開口部に脱着自在な蓋体３２を設け、該収納管３０を密閉可能な構成としている。前記蓋体３２はキャニスタ１０の収納時に該キャニスタ１０を吊架する吊架ロープ２２を通す孔部３２ａを有することが好ましい。
前記収納管３０上方にキャニスタ１０を収納した後に該収納管３０の上端開口を前記蓋体３２により密閉し、キャニスタ１０の吊架ロープを吊金具から取り外して自由落下させる。キャニスタ下方の空気室３０ａはキャニスタの落下に伴い圧力上昇し、キャニスタ１０には空気ブレーキがかかるが、この時、キャニスタ上方が蓋体３２により密閉されているため、空気室３０ａから収納管外への空気の流出を防ぎ、キャニスタ上方の圧力低下を抑制するとともにキャニスタ下方の空気室３０ａの圧力上昇を促進する。これにより空気ブレーキの作用が効果的に現れる。従って、確実に空気ブレーキを作用することができ、キャニスタへの衝撃を最小限に抑えることができる。

［実施例６］
図６は本実施例６に係る放射性廃棄物貯蔵設備であり、２以上の収納管３０の底部を接続管３３により連通し、空気が通流するように構成している。前記収納管３０内にキャニスタ１０を収納する際には、接続管３３により連結された収納管３０内に同時にキャニスタ１０を投入する。本実施例の作用は、キャニスタ１０の落下時に、収納管とキャニスタの間の隙間が小さい収納管３０から隙間が大きい収納管３０へ向けて、前記接続管３３を介して空気の流れが生じる。その結果、隙間の大きな収納管３０の圧力が大きくなり、空気ブレーキの効果が大きくなる。このとき、実施例１乃至５に記載したキャップを少なくとも何れかのキャニスタ１０に装着するようにしても良い。
図７に示すように、複数の収納管３０が隣接配置された収納管集合体が、貯蔵設備内に複数設けられている場合、同一の集合体内にて隣接する収納管３０同士を接続管３３で連結する。連結する収納管３０の本数は特に限定されない。

［実施例７］
図８は本実施例７に係る放射性廃棄物貯蔵設備であり、キャニスタ１０の上部にキャップ２３を装着した構成となっている。前記キャップ２３は、収納管３０の内径より僅かに小さく、或いは略同一の径を有し、前記収納管３０にキャニスタ１０を収納する際に、キャップ２３の外周面と収納管３０の内周面が摺擦するようになっている。前記キャップ１１の材質等は実施例１乃至実施例５のキャップと同様とする。前記キャップ２３は収納後も装着した状態でも良いが、該キャップ２３を脱着可能な構成とし、キャニスタ収納時に装着し、収納後に取り外すようにしても良い。
本実施例によれば、キャニスタ１０に装着したキャップ２３により、収納管内周面とキャニスタ外周面の間の隙間を小さくすることができ、空気ブレーキを有効に作用させることが可能となる。また、前記キャップ２３を脱着可能な構成とすることにより、再利用できるためコスト低減が可能となる。

本発明は、簡単な構成で以って既存の設備に付設できるため、例えば中間処理設備、最終処分設備等の何れにも適用可能である。

本実施例１に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 本実施例２に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 本実施例３に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 本実施例４に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 本実施例５に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 本実施例６に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 図６の放射性廃棄物貯蔵設備の一例を示す平面図である。 本実施例７に係る放射性廃棄物貯蔵設備の概略を示す側断面図である。 本発明の実施例に係る放射性廃棄物貯蔵設備を備えた施設の全体構成図である。 放射性廃棄物貯蔵設備の説明図である。

符号の説明

１０ キャニスタ
１１、１２、１５、１８ キャップ
１３、１６、１９ 弾性部材
１４ 板状部材
１７ 弾性部材
２０ 緩衝材
２３ キャップ
３０ 収納管
３０ａ 空気室
３２ 蓋体
３３ 接続管
４０ 使用済核燃料輸送船

Claims (6)

1. 放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタと、該キャニスタが鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタが自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、
   前記キャニスタの底部若しくは頂部に、前記収納管の内周面に摺擦する径を有するキャップを装着したことを特徴とする放射性廃棄物貯蔵設備。
2. 前記キャップが脱着機構を有することを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物貯蔵設備。
3. 前記キャニスタ底部に装着されるキャップの底面に、鉛直方向に作用する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物貯蔵設備。
4. 前記キャニスタ底部に装着されるキャップの底面に、衝撃を吸収する緩衝材を設けたことを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物貯蔵設備。
5. 放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタと、該キャニスタが鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタが自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、
   前記収納管上部に前記キャニスタを挿入した状態の該収納管の上端開口に、該収納管内部を略密閉状態とする蓋体を設けたことを特徴とする放射性廃棄物貯蔵設備。
6. 放射性廃棄物が密閉封入されたキャニスタと、該キャニスタが鉛直方向に複数段積み重なる収納スペースを有する収納管と、を備え、前記収納管上方から挿入したキャニスタが自由落下する際に、前記収納管と前記キャニスタ底面から形成される空気室の圧力上昇により空気ブレーキが作用する構成とした放射性廃棄物貯蔵設備において、
   前記収納管底部に空気が通流する接続管を配し、２以上の前記収納管の内部空間を前記接続管により連通したことを特徴とする放射性廃棄物貯蔵設備。
   

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