JP2941939B2 - 使用済燃料の貯蔵方法及び貯蔵用容器 - Google Patents

使用済燃料の貯蔵方法及び貯蔵用容器

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昭弘 倉嶋
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Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
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IHI Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は、使用済燃料の貯蔵方法及び貯蔵用容器に関
するものである。
【従来技術とその課題】
一般に、原子炉で使用された燃料集合体は、解体処理
するとともに、プルトニウム等の有用物質を取り出す再
処理を行なう計画である。 しかし、軽水型原子炉において使用されるウラン燃料
が、供給過剰で価格が低下している場合や、高速増殖炉
の実用化が遅れる場合等であると、使用済燃料を直ちに
再処理することが、経済性の点で不利になることも考え
られる。 従来、燃料再処理サイクルに送られる使用済燃料は、
その処理開始まで、例えば、原子炉の燃料プール等に一
時保管される貯蔵方法が採られているが、次々に生成さ
れた使用済燃料が上述の事情で再処理サイクルに回さな
くなる機会が多くなると、燃料プール等の保管施設が満
杯状態となる恐れがある。 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
使用済燃料が大量に生成された場合や、再処理までの使
用済燃料の待機期間が長期に及ぶ場合等において、燃料
棒単体でこれを安全に貯蔵することを目的とするもので
ある。
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、二つの手段を提案して
いる。 第1の手段は、キャニスタ内に充満させたガラス層に
明けた複数の装填穴に使用済燃料棒を装填した状態でキ
ャニスタを密封した後、使用済燃料棒を収納したキャニ
スタをセル室内に配された収納管に装填し、該収納管の
近傍の空気の流通によってキャニスタを冷却する使用済
燃料の貯蔵方法である。 第2の手段は、使用済燃料貯蔵用容器に係わり、キャ
ニスタとその内部に緊密に配されたガラス製バスケット
とからなるものであって、ガラス製バスケットは、キャ
ニスタの内部空間に充填され使用済燃料棒とキャニスタ
との間の熱伝達を行なうガラス層と、使用済燃料棒を着
脱可能に収納する複数の装填穴とを具備する構成であ
る。
【作用】
使用済燃料集合体を再処理することなく燃料棒単位に
解体して、解体した各燃料棒をキャニスタ内のガラス層
の装填穴に装填した状態でキャニスタを密封すると、放
射性物質から放出される崩壊熱がガラス層を経由してキ
ャニスタの容器壁から放散する。この場合、キャニスタ
内がガラス層で充満されていることにより熱容量が大き
くなり、キャニスタや収納管の回りの空間の流通や温度
変動による影響が、内部の使用済燃料棒に及ぶことが少
なくなる。 キャニスタの内部では、ガラス層が介在することによ
って熱伝達性が向上して各方向への熱放散による冷却が
促進され、使用済燃料集合体から放出される崩壊熱の除
去を行ないながら貯蔵が行なわれるものである。 そして、使用済燃料棒を再処理する必要が生じた場合
には、キャニスタを明けて燃料棒を引き抜くことによっ
て行なわれる。 また、キャニスタ及びバスケットの廃棄処分をする場
合には、溶解したガラスを装填穴に注入することによっ
て、キャニスタやバスケットに付着した放射性物質が閉
じ込められる。
【実施例】
以下、第1図ないし第3図を参照して、本発明に係る
使用済燃料の貯蔵方法及び貯蔵用容器の一実施例につい
て説明する。該一実施例では、使用済燃料集合体を再処
理のための解体を行なうことなく、再処理までの任意期
間、ガラス固化体の貯蔵設備を転用して燃料棒単体で貯
蔵するものである。 これらの詳細について以下説明する。第1図及び第2
図は、使用済燃料貯蔵用容器(貯蔵用容器)Zに使用済
燃料棒(燃料棒)Xを装填した状態の構造例を示し、第
3図は、燃料棒Xを密閉した貯蔵用容器Zを必要期間貯
蔵するための貯蔵庫の構造例を示すものであるが、該貯
蔵庫は、必要に応じて、高レベル放射性廃棄物をガラス
固化してなるガラス固化体の貯蔵庫が転用され、兼用し
た貯蔵が行なわれる。 前記貯蔵用容器Zは、キャニスタYとその内部に緊密
に配されたガラス製バスケット(バスケット)Bとから
なるものである。 そして、前記キャニスタYは、容器本体aと、該容器
本体aの内底部に設けられた受け台bと、容器本体aを
下方に延長した状態のスカートcと、容器本体aの上部
開口を閉塞するための蓋dと、該蓋dに取り付けられた
吊持具eとを有している。 前記バスケットBは、キャニスタYの内部空間に充満
されて内部空間の形状に倣って全体として円柱状に形成
されるガラス層fと、該ガラス層fを上下に貫通して明
けられ燃料棒Xの直径及び長さより若干大きく形成され
た複数の装填穴gとを具備する構成である。また、ガラ
ス層fの形成に使用されるガラス材料は、例えばほうけ
い酸ガラスとされる。 また、前記燃料棒Xは、使用済燃料集合体を解体して
その部分だけを取り出したものである。 次いで、第3図に基づき貯蔵庫について説明する。第
3図において、符号1は燃料棒Xを密閉状態に収納した
貯蔵用容器Z(以下において燃料棒Xを収納した状態の
ものを単に貯蔵用容器Zと略称する)を多数保管貯蔵す
るためのセル室、2はセル室1を囲んでいるコンクリー
ト壁、3はセル室1の上方に設けられる搬送室、4はセ
ル室1と搬送室3とを仕切っているコンクリート壁から
なる天井スラブ、5はセル室1の中に水平に架設されて
いる支持構造物(支持架構)、6は上下の支持構造物5
に吊持状態に配設されて貯蔵用容器Zを縦積み状態に複
数装填するための鋼管等の収納管(内管)、7は筒状冷
却流路、8は支持構造物5に支持されかつ収納管6を筒
状冷却流路7を空けて囲んでいる外管、9は外気入口、
10は空間出口、11は給気シャフト、12は排気シャフト、
13は給気シャフト11の下部と前記筒状冷却流路7の下部
とを接続する下部プレナム、14は排気シャフト12の下部
と前記筒状冷却流路7の上部とを接続する上部プレナ
ム、15は貯蔵用容器Zを収納管6の内部に装填するため
に天井スラブ4に明けた穴を閉塞する閉塞蓋である。 以下、第1図及び第2図に示した貯蔵用容器Zと第3
図に示した貯蔵庫とによる燃料棒Xの貯蔵方法について
説明する。 使用済燃料集合体を再処理することなく燃料棒単位に
解体して、解体した各燃料棒Xを蓋dを明けた状態のキ
ャニスタYの内部におけるバスケットBの装填穴gに装
填し、次いで蓋dを被せるとともに、シール溶接等によ
ってキャニスタYを密封して、第1図及び第2図に示す
状態とする。以後、貯蔵用容器Zに収納された燃料棒X
は、装填穴gの内壁によって移動が拘束される。 この貯蔵用容器Zを、第3図に示す貯蔵庫まで搬送し
て、遮蔽蓋15を外した状態で、セル室1の中に吊り降ろ
して、収納管6の中に複数積み重ねて装填した後、遮蔽
蓋15を落としてセル室1を密封した保管状態にする。 貯蔵用容器Zは、バスケットBの内部に収納されてい
る燃料棒Xの放射性物質から放出される崩壊熱によって
温度上昇し、その熱がガラス層fを経由して、キャニス
タYの容器壁から放散する。したがって、貯蔵用容器Z
がセル室1の収納管6に収納されている状態では、貯蔵
用容器Zによって収納管6の管壁が加熱されて温度が高
くなり、収納管6と外管8との間の筒状冷却流路7の空
気が加熱されて、比重差に基づいて上昇する自然対流が
生じ、第3図に破線の矢印で示すように、低温の冷却空
気が外気入口9から取り入れられて、給気シャフト11、
下部プレナム13、筒状冷却流路7、上部プレナム部14、
排気シャフト12、空気出口10を経由してセル室1の外に
排出される空気の対流が自然に生じ、収納管6と外管8
との間の筒状冷却流路7に低温状態の空気が順次供給さ
れることにより、収納管6の冷却が行なわれるものとな
る。 この場合にあって、キャニスタYの内部空間がガラス
層fで満たされていると、この部分の熱容量が大きくな
るため、キャニスタYや収納管6の回りの空気の流通や
温度変動による影響が、内部の燃料棒Xに及ぶことが少
なくなる。 また、キャニスタYの内部は、ガラス層fが介在する
ことによって、空気だけの場合よりも著しく熱伝達性が
向上して、各方向への熱放散による冷却が促進され、燃
料棒Xから放出される崩壊熱の除去を行ないながら貯蔵
が行なわれるものである。 なお、貯蔵用容器Zの収納初期や外気温度が高い夏季
等においては、必要に応じて給気シャフト11あるいは排
気シャフト12にブロア等の強制換気手段を設置して、貯
蔵用容器Zの冷却を促進させてもよい。 一方、燃料棒Xを再処理する条件が整った場合には、
セル室1の閉塞蓋15を明けて貯蔵用容器Zを吊持して搬
送室3から外に持ち出し、キャニスタYの蓋dを明けて
燃料棒Xを引き抜き、抜き取った燃料棒Xを再処理工場
に搬送して、再処理工程に回す等の処理がなされる。 なお、燃料棒Xを抜き取ることにより、空となった貯
蔵用容器Z(キャニスタY及びバスケットB)の廃棄処
分をする場合には、貯蔵用容器Zが放射性物質の付着や
吸着により放射化しているため、溶解したガラスを用意
して、これを装填穴gに注入することによって、キャニ
スタYやバスケットBに付着した放射性物質を閉じ込め
た状態とすることができる。 また、使用済燃料貯蔵用容器Zの貯蔵設備は、第3図
例の構造に限定するものでない。
【発明の効果】
第1の発明、つまり、請求項1に係る使用済燃料の貯
蔵方法によれば、使用済燃料棒をキャニスタ内のガラス
層に明けられた装填穴に装填した状態で密封した後、こ
れらをセル室内の収納管に装填し、該収納管の近傍の空
気の流通によってキャニスタを冷却するようにしている
から、キャニスタ内の熱容量が大きくなり、キャニスタ
の回りの空気の流通や温度変動による影響が、内部の使
用済燃料集合体に及ぶことが少なくなって貯蔵時の安全
性が向上するとともに、ガラス層の各方向の熱伝達性に
よって冷却が促進され、使用済燃料集合体を解体した燃
料棒単位で、放射性物質を拡散させることなく、十分に
冷却しながら安定状態で長期間貯蔵することができる。 第2の発明、つまり、請求項2に係る使用済燃料貯蔵
用容器によれば、キャニスタの内部に緊密に配されたガ
ラス製バスケットに、キャニスタの内部空間に充満状態
のガラス層と、ガラス層に明けられた装填穴とを具備す
るので、使用済燃料棒を再処理工程に回ることなく、再
処理までの任意期間、ガラス固化体の貯蔵設備を転用し
て貯蔵すること等によって、貯蔵施設の構築費低減等の
経済性を高め、ガラス層に基づく熱伝達性と装填穴によ
る保持性とによって貯蔵時の安全性を高め、そして、使
用済燃料棒を再処理する必要が生じた場合には、キャニ
スタを明けて簡単に燃料棒を引き出すことができる。 また、キャニスタ及びバスケットの廃棄処分を必要と
する場合には、溶解したガラスを装填穴に注入すること
によって、内部に付着した放射性物質が閉じ込められ、
取り扱い性を向上させる等の優れた効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る使用済燃料貯蔵用容器の一実施例
を示す正断面図である。 第2図は第1図例の横断面図である。 第3図は第1図例の使用済燃料貯蔵用容器をセル室の収
納管に装填した状態の貯蔵庫の正断面図である。
【符号の説明】
X……使用済燃料棒(燃料棒) Y……キャニスタ Z……使用済燃料貯蔵用容器(貯蔵用容器) B……ガラス製バスケット(バスケット) a……容器本体 b……受け台 c……スカート d……蓋 e……吊持具 f……ガラス層 g……装填穴 1……セル室 2……コンクリート壁 3……搬送室 4……天井スラブ 5……支持構造物(支持架構) 6……収納管(内管) 7……筒状冷却流路 8……外管 9……外気入口 10……空気出口 11……給気シャフト 12……排気シャフト 13……下部プレナム 14……上部プレナム 15……閉塞蓋
フロントページの続き (72)発明者 寺沢 秀彰 東京都江東区豊洲3丁目2番16号 石川 島播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 19/06 G21F 9/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キャニスタ内に充満させたガラス層に明け
    た複数の装填穴に使用済燃料棒を装填した状態でキャニ
    スタを密封した後、使用済燃料棒を収納したキャニスタ
    をセル室内に配された収納管に装填し、該収納管の近傍
    の空気の流通によってキャニスタを冷却することを特徴
    とする使用済燃料の貯蔵方法。
  2. 【請求項2】キャニスタとその内部に緊密に配されたガ
    ラス製バスケットとからなる使用済燃料貯蔵用容器であ
    って、ガラス製バスケットは、キャニスタの内部空間に
    充填され使用済燃料棒とキャニスタとの間の熱伝達を行
    なうガラス層と、使用済燃料棒を着脱可能に収納する複
    数の装填穴とを具備することを特徴とする使用済燃料貯
    蔵用容器。
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FR2803426B1 (fr) * 1999-12-29 2002-04-05 Framatome Sa Installation et procede d'entreposage de produits irradies et notamment d'assemblages de combustible nucleaire irradies

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