JP2009008436A - Radioactive material storage facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性物質貯蔵施設に係り、特に、原子力発電所で発生する使用済燃料集合体及び使用済燃料再処理施設で発生する高レベル放射性廃棄物ガラス固化体等の、発熱を伴う放射性物質を貯蔵するのに好適な放射性物質貯蔵施設に関する。 The present invention relates to radioactive material storage facilities, and in particular, radioactive materials with heat generation such as spent fuel assemblies generated at nuclear power plants and high-level radioactive waste vitrified bodies generated at spent fuel reprocessing facilities. It is related with the radioactive substance storage facility suitable for storing.
原子力発電所で使用された後の使用済燃料集合体は、原子力発電所の燃料貯蔵プール内に保管される。燃料貯蔵プールに所定期間貯蔵された使用済燃料集合体は、ウラン及びプルトニウム等の再使用可能な核燃料物質を回収するために再処理施設にて再処理される。この再処理によって高レベル放射性廃棄物のガラス固化体(以下、ガラス固化体という)が発生する。 The spent fuel assembly after being used in the nuclear power plant is stored in the fuel storage pool of the nuclear power plant. Spent fuel assemblies stored in the fuel storage pool for a predetermined period are reprocessed in a reprocessing facility to recover reusable nuclear fuel materials such as uranium and plutonium. By this reprocessing, a vitrified body of high-level radioactive waste (hereinafter referred to as a vitrified body) is generated.
ガラス固化体は、最終的には地下に設けられた処分場にて埋設処分される。しかし、ガラス固化体は、製造直後は発熱量が高いため、数十年間専用の貯蔵施設にて冷却しながら貯蔵し、処分可能な発熱量まで低下した後に処分される。また、使用済燃料集合体の一部は、再処理施設にて再処理される前に、金属キャスクやボールト等の中間貯蔵施設にて数十年間貯蔵する。 The vitrified body is finally buried in a disposal site provided underground. However, since the vitrified body has a high calorific value immediately after production, it is stored in a dedicated storage facility while being cooled for several decades, and is disposed of after being reduced to a disposable calorific value. A part of the spent fuel assembly is stored in an intermediate storage facility such as a metal cask or vault for several decades before being reprocessed in the reprocessing facility.
ガラス固化体の貯蔵施設の従来例が特許文献1に開示されている。この従来例のガラス固化体貯蔵施設は、ガラス固化体を収納する複数の収納管を貯蔵ピット内に設置している。通風管が収納管の周囲を同心状に取り囲んでおり、収納管と通風管の間に貯蔵施設外から取り入れた空気を流している。ガラス固化体はこの空気によって冷却される。ガラス固化体を冷却した空気は、暖められて貯蔵施設内に形成される排気通路を通って外部へ排出される。この冷却用の空気は、暖められた空気が排気ダクト内を上昇する力(ドラフト力)を利用して、自然循環により貯蔵施設内を流れる。
特許文献1に記載の貯蔵施設では、冷却用の空気を収納管と除熱用の通風管の間に形成される狭い環状流路に流すことによって、冷却空気の流速が速くなるため、収納管表面の熱伝達率が大きくなる。このため、この貯蔵施設は、発熱量の大きな放射性物質も貯蔵可能になる。
また、ガラス固化体の貯蔵施設を示す他の従来例として、例えば、特許文献2では、通風管を排除して構造を簡素化することで、部材量や設備費の低減を図っている。しかしながら、通風管がない場合、冷却空気は垂直方向に流れる成分に加え、水平方向に流れる成分も加わるため、流れが複雑化する。これにより、収納管の冷却効率が不均一となる恐れがある。そこで、特許文献2に記載の貯蔵施設は、収納管の下端に空気分散壁を設けて、貯蔵ピットへと流入する空気を均一にしている。
In the storage facility described in
Further, as another conventional example showing a vitrified body storage facility, for example, in
また、特許文献2では、貯蔵ピット内の収納管相互間の広い空間が空気流路となることから、収納管表面での空気流速は遅いため、収納管表面の熱伝達率は小さくなる。したがって、フィンや放熱板などなんらかの除熱性能を向上させる対策が必要になる。
Moreover, in
また、流路内に流体を流して熱交換する構成例として、例えば、特許文献3によると、周囲から加熱された流路内に特定の金属を細線化した多孔体を挿入することで、冷却空気による除熱量が、平滑面をもつ円管の場合に比べて20%以上増大することが示されている。これは周囲から加熱された空間に多孔体を挿入することで、伝熱面付近の流体と流れの中心部の流体を混合されるため、伝熱面における熱伝達率が向上する効果や、伝熱面から多孔体へ輻射伝熱が期待できるためであると考えられる。
しかしながら、上記特許文献1に開示の貯蔵施設では、収納管毎に通風管を設ける必要があるため、構造が複雑となるとともに、通風管を保持するために必要な部材量や設備費が増大するという課題が生じる。
However, in the storage facility disclosed in
また、上記特許文献2に開示の貯蔵施設では、貯蔵ピット内の収納管相互間の広い空間が空気流路となることから、収納管表面での空気流速は遅いため、収納管表面の熱伝達率は小さくなる。したがって、例えば、収納管に放熱フィンを設置するなどの対策が必要になる。これにより、通風管がなく収納管表面の冷却空気流速が小さくても、発熱量の大きな放射性物質を貯蔵することが技術的には可能になるが、建屋の構造を複雑にし、部材費や設備費の増加要因になるという課題がある。
Further, in the storage facility disclosed in
また、上記特許文献3では、流路内に特定の金属を細線化した多孔体を挿入すること自体は開示されているが、除熱効果と流体圧力損失の両立を図ろうとする観点がなく、冷却効率を貯蔵施設の全域で均一にするという配慮に欠けている。
In addition, in
本発明の目的は、各収納管に対する冷却効率を低下させることなく貯蔵ピット内の構造を簡素化し、かつ各収納管に対する冷却効率を均一にできる放射性物質貯蔵施設を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a radioactive substance storage facility that can simplify the structure in the storage pit without lowering the cooling efficiency for each storage pipe, and can make the cooling efficiency for each storage pipe uniform.
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
放射性物質貯蔵領域と、前記放射性物質貯蔵領域内に冷却空気を導く吸気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域から排出される前記冷却空気を外部に導く排気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域内に配置されて内部に放射性物質が収納される複数の収納管と、を備える放射性物質貯蔵施設であって、前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、金属細線を内包する単位の多孔体ユニットを積層して設置する構成とする。
In order to solve the above problems, the present invention mainly adopts the following configuration.
A radioactive substance storage area, an intake duct that guides cooling air into the radioactive substance storage area, an exhaust duct that guides the cooling air discharged from the radioactive substance storage area to the outside, and a radioactive substance storage area A radioactive material storage facility comprising a plurality of storage pipes in which radioactive material is stored, wherein an upward cooling air flow rate increases as the distance from the intake duct decreases in the lower part of the radioactive material storage region. The cooling air passage is formed, and a porous body unit including a thin metal wire is laminated and installed in a portion where the cooling air around the storage tube flows.
また、放射性物質貯蔵領域と、前記放射性物質貯蔵領域内に冷却空気を導く吸気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域から排出される前記冷却空気を外部に導く排気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域内に配置されて内部に放射性物質が収納される複数の収納管と、を備える放射性物質貯蔵施設であって、前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に金属細線を内包する多孔体を設置し、前記放射性物質貯蔵領域の下方部における上向きの冷却空気流速が前記吸気ダクトから遠ざかる距離に関係無く略均一になるように、前記遠ざかる距離につれて前記多孔体の空隙率が小さくなる多孔体を配置する構成とする。 Also, a radioactive substance storage area, an intake duct for guiding cooling air into the radioactive substance storage area, an exhaust duct for guiding the cooling air discharged from the radioactive substance storage area to the outside, and the radioactive substance storage area A radioactive material storage facility comprising a plurality of storage pipes disposed therein and storing radioactive materials therein, wherein an upward cooling air flow rate increases with increasing distance from the intake duct in a lower portion of the radioactive material storage region The cooling air passage is formed, a porous body containing a thin metal wire is installed in a portion where the cooling air flows around the storage pipe, and an upward cooling air flow velocity in the lower part of the radioactive substance storage region is A porous body in which the porosity of the porous body decreases with increasing distance so as to be substantially uniform regardless of the distance away from the intake duct. A structure in which to place.
また、前記放射性物質貯蔵施設において、前記放射性物質貯蔵領域の側壁面に沿って配置される多孔体の空隙率を、他の位置に配置される多孔体の空隙率よりも大きくして、前記側壁面に沿って上昇する冷却空気の流速を大きくする構成とする。 Further, in the radioactive substance storage facility, the porosity of the porous body arranged along the side wall surface of the radioactive substance storage area is made larger than the porosity of the porous body arranged at other positions, and the side The flow rate of the cooling air rising along the wall surface is increased.
本発明によれば、放射性物質の冷却性能を向上させつつ、収納管の冷却効率の均一化と、貯蔵ピット内の構造の簡素化を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to achieve uniform cooling efficiency of the storage tube and simplification of the structure in the storage pit while improving the cooling performance of the radioactive substance.
本発明の第1〜第3の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について以下詳細に説明する。 The radioactive substance storage facility according to the first to third embodiments of the present invention will be described in detail below.
「第1の実施形態」
本発明の第1の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について、図1〜図6を参照しながら以下説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図である。図2は第1の実施形態に関する収納管の下端部における平面図である。図3は第1の実施形態に関する収納管の周りに多孔体を設置した貯蔵ピットの平面図である。図4は第1の実施形態に関する多孔体の単位フレームの詳細構造を示す斜視図である。図5は第1の実施形態に関する多孔体を設置しない場合における貯蔵ピット内の冷却空気の流れを示す図である。図6は第1の実施形態に関する多孔体を設置した場合における貯蔵ピット内の冷却空気の流れを示す図である。
“First Embodiment”
The radioactive substance storage facility according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the radioactive substance storage facility according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the lower end portion of the storage tube according to the first embodiment. FIG. 3 is a plan view of a storage pit in which a porous body is installed around the storage tube according to the first embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing the detailed structure of the unit frame of the porous body according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the flow of cooling air in the storage pit when the porous body according to the first embodiment is not installed. FIG. 6 is a diagram showing the flow of cooling air in the storage pit when the porous body according to the first embodiment is installed.
図1〜図6において、1は放射性物質貯蔵施設、2はガラス固化体、3は収納管、4は貯蔵ピット、5は吸気ダクト、6は排気ダクト、7は冷却空気、8は多孔体の単位ユニット、9は支持格子、10は収納管支持ガイド、11は多孔体の単位ユニット、12は細線、をそれぞれ表す。 1 to 6, 1 is a radioactive material storage facility, 2 is a solidified glass body, 3 is a storage tube, 4 is a storage pit, 5 is an intake duct, 6 is an exhaust duct, 7 is cooling air, and 8 is a porous body. A unit unit, 9 is a support lattice, 10 is a storage tube support guide, 11 is a porous unit unit, and 12 is a thin line.
図1に示す放射性物質貯蔵施設1において、ガラス固化体(放射性物質)2を複数格納した収納管3の上端部は、貯蔵ピット4の天井に取り付けられる。この吊り下げ構造により、ガラス固化体2の発熱に起因する収納管の垂直方向の熱膨張を吸収する構造になっている。貯蔵ピットの上流側には吸気ダクト5が、下流側には排気ダクト6がそれぞれ形成され、冷却空気7が収納管の周りの空間に配置される多孔体8(図4で詳述する)の内部を流れることで、収納管3に格納されているガラス固化体2が冷却される。暖められた空気は、排気ダクト6に流れ、ここで発生する空気のドラフト力により、冷却空気が建屋を流れることとなる。
In the radioactive
図2と図3は、貯蔵ピット4を上から見た図で、図3が多孔体8を取り付ける前、図4が多孔体8を取り付けた後の平面図を示す。収納管3は図示例では4箇所で支持格子9に当接されてその位置が固定されている。その支持格子9は貯蔵ピット4の壁面に固定された収納管支持ガイド10に取り付けられている。ここで、収納管3の配置が縦横均一に配置される場合、収納管3で囲まれた空間の形状は、どの位置でも同じであることから、多孔体8は単位ユニット11により構成される。
2 and 3 are views of the
図4は多孔体8の単位ユニット11の全体構成を示す斜面図であり、図4に示す構成例の場合における多孔体8の水平断面は、正方形の4つの頂点を、円でくり抜いたような形状になる(図3をも参照)。多孔体8の単位ユニット11は、図4に示す太い外枠を表す直径9.0mmの針金状部分からなる枠体から形成される10面体である。単位ユニット11を形成するすべての面(10面)には、網が形成されており、網は針金の直径を1.0mmとし、ピッチを20mmとする構成である。
FIG. 4 is a perspective view showing the entire configuration of the unit unit 11 of the
単位ユニット11の内部には、直径0.5mmの細線12が500m分挿入されている。このときの多孔体8の空隙率は、0.994である。尚、これらの細線や単位ユニット11はすべてステンレス製である。多孔体8の単位ユニット11に別の単位ユニットが積層しても、多孔体の枠体により、圧縮変形せずにその形状を保持することができる。また、多孔体8の内部に挿入される直径0.5mmの細線は、単位ユニット11のすべての面に設置されている直径1.0mmの網により、多孔体8の内部に保持される。これにより、単位ユニット11内部の空隙率は一定に保持される。
A thin wire 12 having a diameter of 0.5 mm is inserted into the unit unit 11 by 500 m. The porosity of the
多孔体8は、貯蔵ピット4の天井のコンクリートを構築する前に、上部から収納管支持ガイド10の上に単位ユニット11を積層することで(図3における収納管支持ガイド10と単位ユニット11との配置関係を参照)、収納管3の外側に形成される高さ10m程度の縦長の空間に、空隙率が均一な多孔体を形成することができる。また、単位ユニット11の臨界座屈応力は、両端固定の端末条件の場合、次式で計算できる。
The
(臨界座屈応力)=(端末条件係数)×3.142×ヤング率/(棒の長さ/断面二次半径)0.5
上式に、両端固定の端末条件における端末条件係数として4、ステンレスのヤング率206GPa、棒の長さ1m、断面二次半径=断面二次モーメント/棒の断面積=0.00225を代入すると、臨界座屈応力は41MPaが算出される。次に、最も荷重がかかる最下段の単位ユニットの座屈応力を算出する。単位ユニットの重量は約9kgであり、これを10段積層する場合、最下段の単位ユニットには9段分の荷重がかかることになる。このときの座屈応力は、次式で計算できる。
(Critical buckling stress) = (Terminal condition coefficient) × 3.14 2 × Young's modulus / (length of rod / secondary radius of section) 0.5
Substituting into the
(ユニットにかかる応力)=(単位ユニットの重量)×(重力加速度)×(単位ユニットの積段数−1)/(棒8本の断面積)
単位ユニット11の重量90kg、重力加速度9.8kg/m2、単位ユニットの積段数9、棒8本の断面積0.00051m2を上式に代入すると、ユニットにかかる応力は1.7MPaが得られる。これは座屈応力の20分の1以下で非常に小さいことから、単位ユニット11を10段積段しても、単位ユニットは座屈することなく、その形状が保持される。すなわち、単位ユニットを積段することで、高さ10m程度の縦長の空間に空隙率が一定の多孔体を構築すること可能になる。
(Stress on unit) = (weight of unit) × (gravity acceleration) × (number of product steps of unit unit−1) / (cross-sectional area of 8 bars)
Weight of the unit unit 11 90 kg, the acceleration of gravity 9.8 kg / m 2, the
また、従来技術で使用される通風管1本の重量は、通風管の直径が0.6m、肉厚が0.015m、高さ10m、SUS製と仮定した場合、約2200kgとなる。一方、多孔体一列分、すなわち単位ユニット10段分の重量は先述したように約90kgであり、通風管の約25分の1と非常に軽い。したがって、収納管支持ガイド10にかかる荷重も小さい。すなわち、本実施形態に関する多孔体を設置する場合は、収納管支持ガイド10に加わる重量が小さいため、支持ガイド10の強度を軽減することが可能になる。
Further, the weight of one ventilation tube used in the prior art is approximately 2200 kg, assuming that the diameter of the ventilation tube is 0.6 m, the thickness is 0.015 m, the height is 10 m, and the product is SUS. On the other hand, the weight of one row of porous bodies, that is, 10 units of unit units is about 90 kg as described above, and is very light, about 1/25 of the ventilation pipe. Therefore, the load applied to the storage
また、従来技術で使用されるフィンを取り付ける場合、長さが10m程度の長尺な溶接作業が必要になるため、加工費が高くなる。さらに、設置時には、フィンを溶接した収納管を上部から貯蔵ピット4に挿入することとなるが、隣り合う収納管のフィンと干渉しないように、狭い空間にフィンが溶接されている収納管を設置する作業は、時間と設置コストがかかる。これに対して、本実施形態では、フィンがない円筒形の収納管を設置後、多孔体8の単位ユニット11を上部から順に積層させるだけでよいため、設置コストを低く抑えることができる。
Moreover, when attaching the fin used by a prior art, since a long welding operation | work about 10 m in length is needed, a processing cost becomes high. Furthermore, at the time of installation, a storage pipe welded with fins is inserted into the
多孔体8の材質は、ステンレスであるが、炭素鋼や銅にめっき、塗装、溶射などの防食対策を実施した材料や、クロム含有鋼なども用いることができる。
Although the material of the
ガラス固化体2の崩壊熱は、収納管3を介して冷却空気7により除去される。このとき、多孔体5により冷却空気の混合が促進し、収納管の熱伝達率が向上する。また、収納管3から多孔体5(金属製の網や細線)へ輻射により伝熱する。これらの効果により、ガラス固化体2の崩壊熱が冷却空気7へ効率よく除去される。上述した特許文献3によると、空隙率0.993以上の場合、平滑面を持つ円管の場合に比べて、除熱量が20%向上すると述べている。したがって、本実施形態においても、除熱性能は確実に向上する。
The decay heat of the
このように、冷却空気が流れる流路に多孔体8を設けることで、伝熱板面付近の空気が混合されることによる熱伝達の向上や、伝熱面と多孔体の間の輻射伝熱が見込めるため、伝熱面から冷却空気への伝熱が促進される。
Thus, by providing the
上述した従来技術の特許文献2に開示したように、構造の簡素化のため通風管を排除した場合、空気は吸気ダクト5や排気ダクト6と貯蔵ピット4の接続位置などによる影響を受けやすくなるため、冷却空気7の流れが不均一となる。
As disclosed in
図5に構造の簡素化のため通風管を排除した場合における貯蔵ピット内の空気流速の解析結果を示すが、貯蔵ピット4の下方部においては、吸気ダクト5から距離が離れるにつれて、貯蔵ピット内における冷却空気の上向きの流速が速くなる(貯蔵ピット下方部の上向き矢印の長さを参照)。これは、吸気ダクト5から流入する冷却空気の貯蔵ピット4への流入時(図5のA)の流れ方向(水平方向)の慣性力が、貯蔵ピット4で暖められて上昇する空気の鉛直方向の流速成分に対して非常に強いためである。換言すると、吸気ダクト5から貯蔵ピット4内に入る入口の断面積が貯蔵ピット中段の断面積に比べて非常に小さいので、貯蔵ピットへの流入時の水平方向の冷却空気の流速が速くなり、この速くなった流速の冷却空気が入口に対向するピット壁面に当たって上昇するので、この部分における流速は大となる。
FIG. 5 shows the analysis result of the air flow velocity in the storage pit when the ventilation pipe is excluded for the simplification of the structure. In the lower part of the
また、吸気ダクト5から遠い部分の空気流速が速い影響で、図5のBにおける空気流速が相対的に低くなる。このように、通風管を排除した場合は、流れが不均一になることがわかる。このように、貯蔵ピット内の場所によって冷却空気の速度分布の水平成分が異なる場合、除熱性能も不均一分布であるため、建屋の設計が非常に困難になる課題が発生する。
In addition, the air flow velocity in B in FIG. 5 is relatively low due to the effect of the high air flow velocity in the portion far from the
本実施形態では、収納管3の周りに多孔体8を配置することで、水平方向の流れ成分の発生を抑制し、通風管のような構造物がなくとも収納管周囲を下から上へと均一に冷却空気を流すことができる。このように、貯蔵ピット内の冷却空気流れに偏りが生じないようにすることで、各収納管の冷却効率が均一化することができる。
In the present embodiment, by arranging the
図6に収納管3の周りに多孔体8を設置したときの貯蔵ピット4内の空気流速の解析結果を示すが、貯蔵ピット4内の空気流速がほぼ均一になっていることがわかる。敷衍して言えば、貯蔵ピットの入口側とその対向壁面側との間の位置を横軸にして、貯蔵ピット下方部の上向き流速を縦軸にすると、図5の場合には、右肩上がりの略比例関係のグラフになって対向壁面側と入口側の縦軸値にはかなりの差が発生するが、図6に示すように同一構造の多孔体を配置すれば、図5の傾向が現われはするが、それほど大きな差が発生することにはならないということである。因みに、後述する図7に示す多孔体を配置すると、上述した差をほとんど無くすることができる。
FIG. 6 shows the analysis result of the air flow rate in the
また、収納管表面より貯蔵ピットの天井および床に伝わる放射熱が多孔体によって軽減されるため、貯蔵ピットの天井および床の温度上昇を抑えることができ、ひいては貯蔵ピットの天井および床に設置する断熱部材や側壁流路の構造を簡素化することができる。また、多孔体5は重量が非常に軽いことから、多孔体5を強固な部材により固定することなく、耐震強度を確保することが可能であることから、強度部材を新たに設置する必要性は生じない。
Moreover, since the radiant heat transmitted from the surface of the storage tube to the ceiling and floor of the storage pit is reduced by the porous body, the temperature rise of the storage pit ceiling and floor can be suppressed, and consequently installed on the ceiling and floor of the storage pit. The structure of the heat insulating member and the side wall channel can be simplified. In addition, since the weight of the
多孔体挿入による伝熱促進効果は、上述したように、伝熱面と多孔体の輻射伝熱や空気の混合が原因である。したがって、多孔体としては、輻射率や熱伝導率が高い材料がよい。一方で、放射性物質貯蔵施設は、放射性物質を約50年間貯蔵することを想定している。ここで、冷却空気に塩分が含まれる場合、多孔体には耐食性が高い材料を選定する必要がある。以上より、多孔体の材料としては、ステンレスを用いるが、クロム含有鋼や、炭素鋼や銅にめっき、塗装、溶射などの防食対策を実施した材料を用いてもよい。また、多孔体5の形状として、網目状の場合について示したが、金属板に多数の小さな孔をあけたものでも良い。
As described above, the heat transfer promoting effect by the insertion of the porous body is caused by radiant heat transfer between the heat transfer surface and the porous body or mixing of air. Therefore, a material having high emissivity and thermal conductivity is preferable as the porous body. On the other hand, the radioactive substance storage facility is assumed to store radioactive substances for about 50 years. Here, when the cooling air contains salt, it is necessary to select a material having high corrosion resistance for the porous body. As described above, stainless steel is used as the material of the porous body, but a material that has been subjected to anticorrosion measures such as plating, painting, and thermal spraying on chromium-containing steel, carbon steel, or copper may be used. Moreover, although the case where the
「第2の実施形態」
本発明の第2の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について、図7を参照しながら以下説明する。図7は本発明の第2の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図であり、多孔体の空隙率分布を調整した場合の貯蔵ピットの縦断面図である。第2の実施形態においては、貯蔵ピットに配置する多孔体の空隙率分布が異なることが特徴であるが、それ以外の構成においては第1の実施形態と共通するので、共通部分については、第1の実施形態に関する説明を援用する。
“Second Embodiment”
A radioactive substance storage facility according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the radioactive substance storage facility according to the second embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view of the storage pit when the porosity distribution of the porous body is adjusted. The second embodiment is characterized in that the porosity distribution of the porous bodies arranged in the storage pits is different. However, since the other configurations are the same as those in the first embodiment, The description regarding 1 embodiment is used.
図1の放射性物質貯蔵施設において、空隙率が均一な多孔体5を設置する本発明の第1の実施形態においても、冷却空気7は図6に示すようにほぼ均一になるが、第2の実施形態では、その効果を更に高めるため、吸気ダクト5から遠くなるに従い多孔体13の空隙率を小さくすることで、吸気ダクト5から遠くなるに従い多孔体13の圧力損失が大きくなるような分布を持たせる。
In the radioactive substance storage facility of FIG. 1, in the first embodiment of the present invention in which the
第2の実施形態の構成により、入口から遠くなるにつれて、多孔体に圧力損失がなるべく大きく掛かるように空隙率を小さくした多孔体を配置すれば(近い箇所では圧力損失がそれほど掛からないように空隙率を大とする)、貯蔵ピット下方部における上向きの流速が、入口側とその対向壁面側とでほぼ等しくすることが可能である。ここで、多孔体の空隙率を変更するには、多孔体の枠体を結ぶ網における網目の粗密を変えたり、内包した細線12の長さ、量を変えることによって行う。 According to the configuration of the second embodiment, if a porous body with a reduced porosity is arranged so that the pressure loss is applied to the porous body as much as possible from the entrance, the gap is reduced so that the pressure loss is not applied so much in the vicinity. It is possible to make the upward flow velocity at the lower portion of the storage pit substantially equal on the inlet side and the opposite wall surface side. Here, the porosity of the porous body is changed by changing the density of the mesh in the net connecting the porous body frames, or by changing the length and amount of the fine wires 12 included.
「第3の実施形態」
本発明の第3の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について、図8を参照しながら以下説明する。図8は本発明の第3の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図であり、貯蔵ピット壁面近傍の多孔体の空隙率を高くして壁面近傍の空気流速を高めた貯蔵ピットの縦断面図である。
“Third Embodiment”
A radioactive substance storage facility according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the radioactive substance storage facility according to the third embodiment of the present invention, in which the porosity of the porous body in the vicinity of the storage pit wall surface is increased to increase the air flow velocity in the vicinity of the wall surface. It is a longitudinal cross-sectional view of a storage pit.
第3の実施形態は、図1の放射性物質貯蔵施設において貯蔵ピット4の壁の温度を下げたい場合の構成を示すものである。すなわち、貯蔵ピットにおいて、温度を下げたい側壁面近傍の多孔体15の空隙率を、他の部位の多孔体14(図8では図1と同様に空隙率の均一な多孔体を用いる例を示しているが、これに限らず、図7に示すように空隙率の変化する多孔体でもよい)よりも大きくし、壁面近傍の多孔体の圧力損失を小さくすることにより、壁面に沿って上昇する空気の流速を大きくすることで、冷却効果を高めている。同様に、温度を下げたい領域があるときは、その領域部分の多孔体の空隙率を大きくすれば、同様の理由により、温度を下げることができる。
The third embodiment shows a configuration when it is desired to lower the temperature of the wall of the
以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような構成を備え、機能乃至作用を奏することを特徴とするものである。すなわち、貯蔵ピットに配置された収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、金属を細線化した多孔体又は単位ユニットの多孔体を積層した多孔体群を配置したことにあり、収納管の周りに多孔体を配置することで、水平方向の流れ成分の発生を抑制し、通風管のような構造物がなくとも収納管周囲を下から上へと均一に冷却空気を流すことができる。このように、貯蔵ピット内の冷却空気流れに偏りが生じないようにすることで、各収納管の冷却効率を均一化することができる。また、収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、特定の金属を細線化して高い空隙率を有する多孔体を配置することにより、放射性物質から冷却空気への伝熱が促進されることから、通風管を削除した際に生じる冷却効率の低下を抑制することができる。 As described above, the embodiment of the present invention has the following configuration, and is characterized by having functions or actions. That is, in the part where the cooling air around the storage pipe arranged in the storage pit flows, a porous body group in which a porous body made by thinning metal or a porous body of a unit unit is arranged is arranged around the storage pipe. By disposing the porous body in the horizontal direction, the generation of flow components in the horizontal direction can be suppressed, and the cooling air can be made to flow uniformly from the bottom to the top around the storage tube without a structure such as a ventilation tube. Thus, the cooling efficiency of each storage pipe can be made uniform by preventing the cooling air flow in the storage pit from being biased. In addition, by arranging a porous body having a high porosity by thinning a specific metal in a portion where the cooling air flows around the storage tube, heat transfer from the radioactive substance to the cooling air is promoted, It is possible to suppress a decrease in cooling efficiency that occurs when the ventilation pipe is deleted.
また、収納管表面より貯蔵ピットの天井および床に伝わる放射熱が多孔体によって軽減されるため、貯蔵ピットの天井および床の温度上昇を抑えることができ、ひいては貯蔵ピットの天井および床に設置する断熱部材や側壁流路の構造を簡素化することができる。 Moreover, since the radiant heat transmitted from the surface of the storage tube to the ceiling and floor of the storage pit is reduced by the porous body, the temperature rise of the storage pit ceiling and floor can be suppressed, and consequently installed on the ceiling and floor of the storage pit. The structure of the heat insulating member and the side wall channel can be simplified.
また、側壁面を構成する部材の温度上昇を低下させたい場合は、側壁面近傍の多孔体の圧力損失が小さくなるように、多孔体の空隙率を他の部位の多孔体よりも大きくすることにより、側壁面に沿って上昇する空気の流速を上昇させることで対処できる。 In addition, when it is desired to reduce the temperature rise of the members constituting the side wall surface, the porosity of the porous body should be made larger than that of the porous body at other sites so that the pressure loss of the porous body near the side wall surface is reduced. Thus, it can be dealt with by increasing the flow velocity of the air rising along the side wall surface.
さらに、収納管周りに設置した多孔体においては、均一な形状にするのではなく、流速が速くなる部分の圧力損失が大きくなるように、多孔体の空隙率を調整することにより、収納管周囲を下から上へと流れる冷却空気をより一層均一化することができる。 Furthermore, the porous body installed around the storage tube is not made to have a uniform shape, but by adjusting the porosity of the porous body so that the pressure loss in the portion where the flow velocity becomes high is increased, The cooling air flowing from the bottom to the top can be made more uniform.
また、ガラス固化体の貯蔵施設の収納管は、一般に直径50cm程度、高さが10m程度で、約1m間隔で配置されている。多孔体が設置される空間は、この収納管の間の空間であるため、高さが10m以上の縦長の空間になる。多孔体は収納管の間の空間に均一に設置されることが好ましい。そこで、収納管を支持するガイド機能を有する収納管支持ガイド上に、一定の長さの細線を挿入させた高さ1m程度の多孔体の単位ユニットを積層する。単位ユニット内に挿入する細線の径と長さをすべての多孔体で等しくすることで、空隙率の均一性を担保することができる。 The storage tubes of the vitrified storage facility are generally about 50 cm in diameter and about 10 m in height, and are arranged at intervals of about 1 m. Since the space in which the porous body is installed is a space between the storage tubes, the space is a vertically long space having a height of 10 m or more. The porous body is preferably installed uniformly in the space between the storage tubes. Therefore, a porous unit unit having a height of about 1 m into which a thin wire having a predetermined length is inserted is laminated on a storage tube support guide having a guide function for supporting the storage tube. By making the diameter and length of the thin wire inserted into the unit unit equal in all the porous bodies, the uniformity of the porosity can be ensured.
多孔体の単位ユニットの枠体は、自重を支持することが可能な強度を有する必要があるため、一般に多孔体の単位ユニット内に挿入される細線よりも径が太い。これにより、縦長の空間に設置する多孔体の空隙率を均一にすることができる。 Since the frame of the porous unit unit needs to have strength capable of supporting its own weight, the diameter is generally thicker than the thin line inserted into the porous unit unit. Thereby, the porosity of the porous body installed in the vertically long space can be made uniform.
多孔体挿入による伝熱促進効果は、上述したように、伝熱面と多孔体の輻射伝熱や空気の混合が原因であることから、多孔体としては、輻射率や熱伝導率が高い金属材料で構成されることが好ましい。一方で、放射性物質貯蔵施設は、放射性物質を約50年間貯蔵することを想定している。ここで、冷却空気に塩分が含まれる場合、多孔体には耐食性が高い材料を選定する必要がある。以上より、多孔体の材料としては、ステンレスやクロム含有鋼や、炭素鋼や銅にめっき、塗装、溶射などの防食対策を実施した材料を用いる。 As described above, the heat transfer enhancement effect by insertion of the porous body is caused by radiant heat transfer and air mixing between the heat transfer surface and the porous body. Therefore, the porous body is a metal with high emissivity and thermal conductivity. It is preferable to be comprised with a material. On the other hand, the radioactive substance storage facility is assumed to store radioactive substances for about 50 years. Here, when the cooling air contains salt, it is necessary to select a material having high corrosion resistance for the porous body. From the above, as the material of the porous body, a material in which anticorrosion measures such as plating, painting, spraying, etc. are applied to stainless steel, chromium-containing steel, carbon steel or copper is used.
1 放射性物質貯蔵施設
2 ガラス固化体
3 収納管
4 貯蔵ピット
5 吸気ダクト
6 排気ダクト
7 冷却空気
8 多孔体の単位ユニット
9 支持格子
10 収納管支持ガイド
11 単位ユニット
12 細線
13 吸気ダクトから遠くなるにつれて空隙率が小さい多孔体
14 空隙率が均一な多孔体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、
前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、金属細線を内包する単位の多孔体ユニットを積層して設置する
ことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。 A radioactive substance storage area, an intake duct that guides cooling air into the radioactive substance storage area, an exhaust duct that guides the cooling air discharged from the radioactive substance storage area to the outside, and a radioactive substance storage area A radioactive material storage facility comprising a plurality of storage tubes in which radioactive material is stored,
In the lower part of the radioactive substance storage area, a passage of the cooling air is formed such that the upward cooling air flow velocity increases as the distance from the intake duct increases.
A radioactive substance storage facility, wherein a porous body unit including a thin metal wire is laminated and installed in a portion where cooling air flows around the storage tube.
前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、
前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に金属細線を内包する多孔体を設置し、
前記放射性物質貯蔵領域の下方部における上向きの冷却空気流速が前記吸気ダクトから遠ざかる距離に関係無く略均一になるように、前記遠ざかる距離につれて前記多孔体の空隙率が小さくなる多孔体を配置する
ことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。 A radioactive substance storage area, an intake duct that guides cooling air into the radioactive substance storage area, an exhaust duct that guides the cooling air discharged from the radioactive substance storage area to the outside, and a radioactive substance storage area A radioactive material storage facility comprising a plurality of storage tubes in which radioactive material is stored,
In the lower part of the radioactive substance storage area, a passage of the cooling air is formed such that the upward cooling air flow velocity increases as the distance from the intake duct increases.
A porous body containing a fine metal wire is installed in a portion where cooling air flows around the storage tube,
Disposing a porous body in which the porosity of the porous body decreases as the distance increases, so that the upward cooling air flow velocity in the lower portion of the radioactive substance storage region is substantially uniform regardless of the distance away from the intake duct. A radioactive material storage facility.
前記放射性物質貯蔵領域の側壁面に沿って配置される多孔体の空隙率を、他の位置に配置される多孔体の空隙率よりも大きくして、前記側壁面に沿って上昇する冷却空気の流速を大きくする
ことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。 In claim 1 or 2,
The porosity of the porous body arranged along the side wall surface of the radioactive substance storage region is made larger than the porosity of the porous body arranged at other positions, and the cooling air rising along the side wall surface is increased. A radioactive material storage facility characterized by increasing the flow velocity.
前記多孔体の空隙率は、前記多孔体の枠体に繋がれる網の粗密を変更すること、または内包する金属細線の長さを変更することによって行うことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。 In claim 2 or 3,
The radioactive substance storage facility according to claim 1, wherein the porosity of the porous body is determined by changing a density of a net connected to a frame body of the porous body or changing a length of a metal thin wire included therein.
前記多孔体は耐腐食材料からなることを特徴とする放射性物質貯蔵施設。 In any one of claims 1 to 4,
The radioactive substance storage facility, wherein the porous body is made of a corrosion-resistant material.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018525612A (en) * | 2015-12-31 | 2018-09-06 | 清華大学Tsinghua University | Waste heat exhaust ventilation system for dry storage of spent fuel in nuclear power plants |
WO2019110641A1 (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Storage basket for storing or transporting nuclear materials |
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2007
- 2007-06-26 JP JP2007167820A patent/JP2009008436A/en active Pending
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