JP2017211187A - 遮蔽蓋部材及び放射性廃棄物貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性廃棄物貯蔵設備において、冷却空気の流路途中に設置されるルーバや迷路板を削除あるいは減少可能とする。【解決手段】遮蔽蓋部材であって、上部に把持部が形成されたキャニスタと、前記キャニスタの内部に収容されると共に放射線を遮蔽する遮蔽部とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、遮蔽蓋部材及び放射性廃棄物貯蔵設備に関するものである。

原子力発電所等では、施設の運転や解体等によって放射性廃棄物が発生する。このような放射性廃棄物は、使用済み燃料等を含む高レベル放射性廃棄物と、高レベル放射性廃棄物以外の低レベル放射性廃棄物とに分類される。これらのうち、高レベル放射性廃棄物は、例えばガラスと混合され、ガラス固化体として特許文献１に開示されるような放射性廃棄物貯蔵設備で一定期間冷却されている。

このような高レベル放射性廃棄物は、発熱量が高い。このため、高レベル放射性廃棄物を含有するガラス固化体の表面温度は２００℃以上の高温となる。このため、特許文献１に開示された放射性廃棄物の貯蔵設備では、ガラス固化体の熱量を利用したドラフト効果により、ガラス固化体の貯蔵区域の内部に動力源を用いずに冷却空気の流れを形成し、この冷却空気の流れによりガラス固化体を冷却している。

特開平１１−２９５４９２号公報

しかしながら、特許文献１には示されていないものの、実際の貯蔵設備では、ガラス固化体から放射された放射線が外部に漏出することを防止するために、冷却空気の流路途中に大型のルーバや迷路板を設置している。この結果、建屋の重心が高くなり、要求される耐震性能を満たすために、基礎杭の数を増やす等の耐震強度を向上させるための対策が増加することになる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、放射性廃棄物貯蔵設備において、冷却空気の流路途中に設置されるルーバや迷路板を削除あるいは減少可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、遮蔽蓋部材であって、上部に把持部が形成されたキャニスタと、上記キャニスタの内部に収容されると共に放射線を遮蔽する遮蔽部とを有するという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記キャニスタの内部に収容された錘を有するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記キャニスタが、底部に凹部が形成されているという構成を採用する。

第４の発明は、高レベル放射性廃棄物を含有するガラス固化体あるいは収容体を貯蔵する放射性廃棄物貯蔵設備であって、複数のガラス固化体あるいは収容体を積層状態で収容する収納管と、最上段の上記ガラス固化体あるいは収容体の上に配置される第１〜第３いずれかの発明である遮蔽蓋部材とを備えるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記遮蔽蓋部材が、上記ガラス固化体あるいは収容体と同一の外形形状を有し、上記収納管に収容されているという構成を採用する。

本発明の遮蔽蓋部材は、ガラス固化体あるいは収容体と同様に、上部に把持部が形成されたキャニスタを備えている。このため、貯蔵設備の内部にてガラス固化体あるいは収容体と同様に搬送することができ、積層配置された複数のガラス固化体あるいは収容体の上に容易に載置することができる。このような遮蔽蓋部材をガラス固化体あるいは収容体の上に載置することにより、ガラス固化体あるいは収容体から放射される放射線を、遮蔽蓋部材の遮蔽部によって遮蔽することができる。この結果、冷却空気の流路に放射される放射線量を減少させることができ、従来設置されていたルーバや迷路板を削減あるいは減少させることが可能となる。

本発明の一実施形態における放射性廃棄物貯蔵設備の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における放射性廃棄物貯蔵設備が備える貯蔵区域の一部を含む拡大模式図である。 本発明の一実施形態における放射性廃棄物貯蔵設備が備えるガラス固化体貯蔵領域に配置された収納管の概略構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における放射性廃棄物貯蔵設備で貯蔵されるガラス固化体を模式的に示す部分断面図である。 本発明の一実施形態における放射性廃棄物貯蔵設備が備える遮蔽蓋部材を模式的に示す部分断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る遮蔽蓋部材及び放射性廃棄物貯蔵設備の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１の概略構成を示す断面図である。また、図２は、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１が備える貯蔵区域の一部を含む拡大模式図である。図１または図２に示すように、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１は、建屋２と、下部プレナム形成板３と、上部プレナム形成板４と、複数の通風管５と、複数の収納管６と、プラグ７と、収納管蓋８と、遮蔽蓋部材９と、上部遮蔽板１０と、断熱材１１と、床面走行クレーン１２とを備えている。

本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１は、ガラス固化体を冷却しつつ長期間貯蔵するための設備である。なお、後に図面を参照して説明を行うが、本実施形態において、ガラス固化体は、放射性廃棄物（高レベル放射性廃棄物あるいは低レベル放射性廃棄物）を含有する固化ガラスと、この固化ガラスを収容するキャニスタとを含むものである。なお、放射性廃棄物を含むあるいは放射性廃棄物からなる固体廃棄物と、この固体廃棄物を収容するキャニスタとを有する収容体を本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１に貯蔵することもできる。

建屋２は、貯蔵区域Ｒ１を有するコンクリート建造物である。この建屋２は、下部が地中に埋設されるように建造されており、周囲の地面と略同一の高さに設置された床部２ａを有している。建屋２では、床部２ａの下方の空間が上述の貯蔵区域Ｒ１とされており、床部２ａの上方の空間が搬送室Ｒ２とされている。貯蔵区域Ｒ１は、ガラス固化体を貯蔵する空間である。また、搬送室Ｒ２は、床面走行クレーン１２が配置され、建屋２に隣接される不図示のガラス固化体受入れ建屋からガラス固化体が搬入される空間である。

また、建屋２は、建屋底部２ｂと、貯蔵区域側壁２ｃとを有している。図１に示すように、床部２ａと、建屋底部２ｂと、貯蔵区域側壁２ｃとで囲まれることによって貯蔵区域Ｒ１が形成されている。また、建屋２は、建屋２の側壁の上部に開口された導入開口２ｄと、天井から上方に突出した煙突部２ｅの先端部に形成された排出開口２ｆとを有している。この導入開口２ｄは、貯蔵区域Ｒ１に供給する外気Ｙ（冷却空気）を建屋２の内部に導入するための開口である。また、排出開口２ｆは、貯蔵区域Ｒ１から排出される外気Ｙを建屋２の外部に排出するための開口である。さらに、建屋２は、導入開口２ｄから貯蔵区域Ｒ１の下部に接続される入口シャフトＲ３と、貯蔵区域Ｒ１の上部から排出開口２ｆに至る出口シャフトＲ４とを有している。入口シャフトＲ３と出口シャフトＲ４とは、図１に示すように、貯蔵区域Ｒ１を挟んで反対側に配置されている。

下部プレナム形成板３は、貯蔵区域Ｒ１に配置された板部材であり、表裏面を上下方向に向けるようにして貯蔵区域側壁２ｃに固定されている。この下部プレナム形成板３は、建屋底部２ｂに対して一定の隙間を空けて配置されており、建屋底部２ｂとの間に下部プレナムＲ５を形成している。この下部プレナムＲ５は、貯蔵区域Ｒ１の最も下層に設けられた空間であり、入口シャフトＲ３と接続されている。このような下部プレナムＲ５は、入口シャフトＲ３から外気Ｙが供給される空間であり、供給された外気Ｙを各々の通風管５に分配する。

上部プレナム形成板４は、貯蔵区域Ｒ１において、下部プレナム形成板３の上方に配置された板部材であり、表裏面を上下方向に向けるようにして貯蔵区域側壁２ｃに固定されている。この上部プレナム形成板４は、床部２ａに対して一定の隙間を空けて配置されており、床部２ａとの間に上部プレナムＲ６を形成している。この上部プレナムＲ６は、貯蔵区域Ｒ１の最も上層に設けられた空間であり、出口シャフトＲ４と接続されている。このような上部プレナムＲ６は、複数の通風管５から外気Ｙが排出される空間であり、複数の通風管５から排出された外気Ｙを纏めて出口シャフトＲ４に案内する。

通風管５は、下部プレナムＲ５から上部プレナムＲ６に連通される直管部材であり、管軸が鉛直方向に向くように配置されている。この通風管５は、下端開口が下部プレナムＲ５に配置され、上端開口が上部プレナムＲ６に配置されるように、下部プレナム形成板３及び上部プレナム形成板４を貫通し、下部プレナム形成板３及び上部プレナム形成板４により支持されている。このような通風管５は、収納管６の数と同一だけ設けられている。これらの通風管５は、下部プレナムＲ５に供給された外気Ｙを上部プレナムＲ６まで案内する。つまり、外気Ｙは、下部プレナムＲ５から上部プレナムＲ６まで通風管５の内部を通じて流れる。

収納管６は、上端部が建屋２の床部２ａを貫通し、通風管５の内部に挿入されるように床部２ａにより吊り下げ支持された直管部材である。この収納管６は、上端が開口され、下端が閉塞された有底形状とされており、下端位置が通風管５の下端位置と略同一となる長さを有している。また、収納管６は、通風管５の内壁面との間に空間が形成されるように、通風管５よりも小径とされている。このような収納管６は、内部にガラス固化体を積層状態で収納する。

図３は、収納管６の概略構成を模式的に示す縦断面図である。この図に示すように、プラグ７は、収納管６の上端部に嵌合されており、収納管６のガラス固化体が収容された領域を密封している。収納管蓋８は、プラグ７のさらに上方に配置されており、収納管６の開口端を閉塞するように収納管６に取り付けられる。

遮蔽蓋部材９は、図３に示すように、収納管６に収容されている。この遮蔽蓋部材９は、収納管６内に積層されて収納される複数のガラス固化体Ｘの最上段の上に載置されている。ここで、図４と図５を参照して、遮蔽蓋部材９の構成について説明する。図４は、ガラス固化体Ｘを模式的に示す部分断面図である。また、図５は、遮蔽蓋部材９を模式的に示す部分断面図である。図４に示すように、ガラス固化体Ｘは、金属製の容器であるキャニスタＸ１と、キャニスタＸ１の内部に収容された固化ガラスＸ２とを有している。キャニスタＸ１は、中空の略円筒形状とされており、上部に把持部Ｘ１１が形成されている。この把持部Ｘ１１は、例えば床面走行クレーン１２により把持される部位である。キャニスタＸ１の底部には、把持部Ｘ１１を収容可能とする凹部Ｘ１２が形成されている。このような凹部Ｘ１２には、ガラス固化体Ｘが積層された場合に、下方に配置されるガラス固化体Ｘの把持部Ｘ１１が収容される。固化ガラスＸ２は、放射性物質を含んでいる。

遮蔽蓋部材９は、図５に示すように、金属製のキャニスタ９ａと、蓋部９ｂ（遮蔽部）と、キャニスタ９ａの内部に収容された錘９ｃとを有している。キャニスタ９ａは、ガラス固化体ＸのキャニスタＸ１と同一の外形形状とされた中空の略円筒形状とされている。つまり、キャニスタ９ａは、上部に把持部９ａ１が形成されている。この把持部９ａ１は、例えば床面走行クレーン１２により把持される部位である。キャニスタ９ａの底部には、把持部９ａ１を収容可能とする凹部９ａ２が形成されている。このような凹部９ａ２には、ガラス固化体Ｘ上に遮蔽蓋部材９が載置された場合に、下方のガラス固化体Ｘの把持部Ｘ１１が収容される。このようなキャニスタ９ａを有する遮蔽蓋部材９は、ガラス固化体Ｘと同一の外形形状とされている。

蓋部９ｂは、鉛や鉄を含むことにより放射線の遮蔽効果が高い部位であり、キャニスタ９ａの内部であって、この内部空間の上部に配置されている。このような蓋部９ｂは、遮蔽蓋部材９の下方に配置された高レベル放射性ガラス固化体から上方に射出された放射線を遮蔽する。なお、蓋部９ｂの配置位置や形状は、図５に示すものに限定されるものではない。例えばキャニスタ９ａの内側の側面の全域を覆うように蓋部９ｂを形成しても良い。また、蓋部９ｂをキャニスタ９ａと別体にせず、キャニスタ９ａの一部と一体化させて形成するようにしても良い。つまり、例えば、把持部９ａ１の近傍においてキャニスタ９ａを局所的に肉厚に形成し、この肉厚の部位を蓋部９ｂとして機能させるようにしても良い。

錘９ｃは、キャニスタＸ１の内部であって、この内部空間の下部に配置されている。このような錘９ｃの重量は、遮蔽蓋部材９の重量がガラス固化体Ｘの重量と同一となるように設定されている。つまり、錘９ｃは、遮蔽蓋部材９の重量がガラス固化体Ｘの重量と同一となるように、遮蔽蓋部材９の重量を調整する。

上部遮蔽板１０は、上部プレナム形成板４上に載置されており、鉛や鉄を含むことにより放射線を遮蔽可能な板部材である。このような上部遮蔽板１０は、収納管６同士の間を通って上部プレナムＲ６に侵入しようとする放射線を遮蔽する。断熱材１１は、上部プレナムＲ６と出口シャフトＲ４を形成する建屋２の内壁面に貼付されている。この断熱材１１は、ガラス固化体Ｘから放射される輻射熱により建屋２が加熱されることを抑止する。

床面走行クレーン１２は、図１に示すように、建屋２の床部２ａ上に設置されることで、搬送室Ｒ２に配置されている。床面走行クレーン１２は、床部２ａに沿って縦横に走行可能とされており、さらにガラス固化体Ｘを昇降可能に構成されている。このような床面走行クレーン１２は、不図示のガラス固化体受入れ建屋からガラス固化体Ｘを受け取り、受け取ったガラス固化体Ｘを収納管６の上方まで搬送した後、収納管６にガラス固化体Ｘを収納する。さらに、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１において、床面走行クレーン１２は、遮蔽蓋部材９の搬送も行い、収納管６に遮蔽蓋部材９を収納する。

このような構成の本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１では、収納管６に対してガラス固化体Ｘが積層配置された状態で、ガラス固化体Ｘを長期間貯蔵する。このとき、ガラス固化体Ｘの熱量により暖められた貯蔵区域Ｒ１の空気が軽くなることによって出口シャフトＲ４を通じて排出開口２ｆから外部に排出される。さらに、暖められた空気が排出開口２ｆから排気されるに伴って、導入開口２ｄから外気Ｙが入口シャフトＲ３に流れ込む。このように入口シャフトＲ３に流れ込んだ外気Ｙは、下部プレナムＲ５から各々の通風管５に流れ込み、通風管５を上昇して上部プレナムＲ６まで案内される。このように通風管５の内部に下方から上方に向けて外気Ｙが流れることにより、熱交換によって収納管６に収納されたガラス固化体Ｘが冷却される。通風管５から上部プレナムＲ６に流れ込んだ外気Ｙは、出口シャフトＲ４を通じて排出開口２ｆから建屋２の外部に排出される。

また、ガラス固化体Ｘからは高レベルの放射線が放射されている。このような高レベルの放射線は、ガラス固化体Ｘの上方に配置された遮蔽蓋部材９や上部遮蔽板１０によって上部プレナムＲ６への侵入が抑制される。従来の放射性廃棄物貯蔵設備では、出口シャフトＲ４の内部を放射線が反射して進行することを防止するために、出口シャフトＲ４の内部に迷路板やルーバを設置していた。これに対して、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１では、上部プレナムＲ６に侵入する放射線が少ないため、従来設置されていた出口シャフトＲ４の内部に迷路板やルーバを設置していない。また、ガラス固化体Ｘから放射された輻射熱は、断熱材１１に吸収されて建屋２に到達することを抑制される。

以上のように説明した本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１が備える遮蔽蓋部材９は、ガラス固化体Ｘと同様に、上部に把持部９ａ１が形成されたキャニスタ９ａを備えている。この遮蔽蓋部材９は、放射性廃棄物貯蔵設備１の内部にてガラス固化体Ｘと同様に搬送することができ、積層配置された複数のガラス固化体Ｘの上に容易に載置することができる。このような遮蔽蓋部材９をガラス固化体Ｘの上に載置することにより、ガラス固化体Ｘから放射される放射線を、遮蔽蓋部材９の蓋部９ｂによって遮蔽することができる。この結果、上部プレナムＲ６や出口シャフトＲ４に放射される放射線量を減少させることができ、従来設置されていたルーバや迷路板を削減あるいは減少させることが可能となる。このため、出口シャフトＲ４等の内部に迷路板やルーバに設置する場合と比較して、建屋２の重心位置を下げることができ、放射性廃棄物貯蔵設備１の耐震強度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１においては、遮蔽蓋部材９が、ガラス固化体Ｘと同一の外形形状を有している。このため、遮蔽蓋部材９をガラス固化体Ｘと同様に床面走行クレーン１２によってハンドリングすることが可能となる。したがって、遮蔽蓋部材９を容易に設置することが可能となる。さらに、遮蔽蓋部材９は、錘９ｃによってガラス固化体Ｘと同一の重量に調整されている。このため、遮蔽蓋部材９をガラス固化体Ｘとより同様にハンドリングすることが可能となる。

また、本実施形態の放射性廃棄物貯蔵設備１においては、遮蔽蓋部材９の底部に凹部９ａ２が形成されているため、ガラス固化体Ｘの把持部Ｘ１１に当接することなくガラス固化体Ｘ上に遮蔽蓋部材９を積層配置することができる。したがって、遮蔽蓋部材９をより安定的にガラス固化体Ｘ上に載置することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、キャニスタ９ａの内部の下部に錘９ｃを配置する構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、比重の異なる錘９ｃをキャニスタ９ａの内部を満充填するように配置しても良い。

また、上記実施形態においては、複数積層配置されるガラス固化体Ｘの最上段のガラス固化体Ｘ上に遮蔽蓋部材９を配置する構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数積層配置されるガラス固化体Ｘの最下段のガラス固化体Ｘの下方に遮蔽蓋部材９を配置する構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、遮蔽蓋部材９がガラス固化体Ｘと同一の外形形状とされた構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、遮蔽蓋部材９はガラス固化体Ｘと同一の外形形状でなくてもよく、例えば、凹部９ａ２は把持部９ａ１を収容可能とする形状であれば、湾曲部を除いた形状としても良い。

１ 放射性廃棄物貯蔵設備
２ 建屋
２ａ 床部
２ｂ 建屋底部
２ｃ 貯蔵区域側壁
２ｄ 導入開口
２ｅ 煙突部
２ｆ 排出開口
３ 下部プレナム形成板
４ 上部プレナム形成板
５ 通風管
６ 収納管
７ プラグ
８ 収納管蓋
９ 遮蔽蓋部材
９ａ キャニスタ
９ａ１ 把持部
９ａ２ 凹部
９ｂ 蓋部（遮蔽部）
９ｃ 錘
１０ 上部遮蔽板
１１ 断熱材
１２ 床面走行クレーン
Ｒ１ 貯蔵区域
Ｒ２ 搬送室
Ｒ３ 入口シャフト
Ｒ４ 出口シャフト
Ｒ５ 下部プレナム
Ｒ６ 上部プレナム
Ｘ ガラス固化体
Ｘ１ キャニスタ
Ｘ１１ 把持部
Ｘ１２ 凹部
Ｘ２ 固化ガラス
Ｙ 外気

Claims (5)

1. 上部に把持部が形成されたキャニスタと、
   前記キャニスタの内部に収容されると共に放射線を遮蔽する遮蔽部と
   を有することを特徴とする遮蔽蓋部材。
2. 前記キャニスタの内部に収容された錘を有することを特徴とする請求項１記載の遮蔽蓋部材。
3. 前記キャニスタは、底部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の遮蔽蓋部材。
4. 高レベル放射性廃棄物を含有するガラス固化体あるいは収容体を貯蔵する放射性廃棄物貯蔵設備であって、
   複数のガラス固化体あるいは収容体を積層状態で収容する収納管と、
   最上段の前記ガラス固化体あるいは収容体の上に配置される請求項１〜３いずれか一項に記載の遮蔽蓋部材と
   を備えることを特徴とする放射性廃棄物貯蔵設備。
5. 前記遮蔽蓋部材は、前記ガラス固化体あるいは収容体と同一の外形形状を有し、前記収納管に収容されていることを特徴とする請求項４記載の放射性廃棄物貯蔵設備。

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