JP3405018B2 - 放射性物質乾式貯蔵設備及び放射性物質乾式貯蔵方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、放射性物質乾式貯
蔵設備及び放射性物質乾式貯蔵方法に係り、特に、原子
力発電所から発生する使用済燃料等の放射性物質等の高
レベル放射性物質を貯蔵するのに最適な放射性物質貯蔵
設備及び放射性物質乾式貯蔵方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】原子力発電所から発生する使用済燃料集
合体は、解体処理するとともにプルトニウム等の再度燃
料集合体として使用できる有用物質を回収する再処理さ
れる計画にある。従来、このような使用済燃料集合体
は、その再処理を行うまでの間、原子炉の燃料集合体プ
ール等に一時保管されている。しかしながら、年々増大
する使用済燃料集合体によりそのプール等の保管設備も
限界に達する恐れがある。そこで、再処理を行うまでの
期間、安全にかつ取り出し可能な状態で長期間保管でき
る設備が必要となってきている。 【０００３】この目的に対応した放射性物質乾式貯蔵設
備は、放射性廃棄物の固化体（例えばガラス固化体）及
び使用済燃料集合体等の放射性物質が発する崩壊熱を常
時除去して燃料集合体やガラス固化体が異常加熱しない
ように、空気によって除熱を行っている。また、特に揮
発性の放射性物質が長期間外部に漏洩しないように、放
射性物質はキャニスタとその収納管の二重で密封管理で
きる構成になっている。この放射性物質乾式貯蔵設備に
言及した公知例としては、特開平5−273393 号公報，特
公平5−11598号公報，特開平4−198898 号公報などがあ
る。 【０００４】特開平5−273393 号公報及び特公平5−115
98号公報に示された放射性物質乾式貯蔵設備は、遮蔽能
力のない溶接密封容器であるキャニスタに放射性物質を
充填し、このキャニスタを貯蔵施設内に多数配置した円
筒状鋼製スリーブ（収納管）内に装荷し、収納管上部を
遮蔽能力のあるプラグによって再密封を行っている。キ
ャニスタ内の放射性物質からの崩壊熱は、収納管の上端
部を保持する天井スラブとこの天井スラブの下方に位置
し収納管の下端部を保持する床スラブとの間に形成され
る冷却空気通路内を流れる空気によって冷却される。 【０００５】特開平4−198898 号公報に示された放射性
物質乾式貯蔵設備も、前述の各特許公報と同様に、高レ
ベル放射性物質のガラス固化体を収納した複数のキャニ
スタを、有底筒状ピット（収納管）内に段積みして収納
するものである。この収納管の上端部は上スラブ、その
下端部は上スラブの下方に位置する下スラブに保持され
る。冷却空気が流れる冷却用流路が収納管を取り囲んで
その周囲に配置される。収納管内のガラス固化体から発
生する崩壊熱は、冷却用空気流路内を上方に向かって流
れる空気によって冷却される。冷却用流路内への空気の
供給は、自然換気である。 【０００６】これらの放射性物質乾式貯蔵設備における
放射性物質の密封・監視方法はどの場合においても、使
用済燃料集合体をキャニスタと呼ばれる溶接密封容器に
収納（一次密封）した後、キャニスタを収納管に再度収
納し、プラグと呼ばれる蓋によって再密封（二次密封）
される。また、キャニスタ内は放射性物質の崩壊熱除去
のために熱伝導性が良く、かつ放射性物質まわりの材料
の腐食防止を考慮してヘリウムが注入されている。さら
に、キャニスタ内の放射性物質の漏洩は、収納管内への
キャニスタ内のヘリウムの漏洩感知、及びキャニスタ内
と収納管内の圧力に差をつけ収納管内の圧力変化を測定
することによって監視される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】放射性物質乾式貯蔵設
備では貯蔵する放射性物質を安全にかつ取り出し可能な
状態で長期間保管できる設備が必要とされている。特
に、放射性物質乾式貯蔵設備は、放射性物質の貯蔵密度
を大きくして多量の放射性物質を貯蔵できることが強く
望まれている。しかしながら、多くの放射性物質を高密
度に貯蔵すると、前述した放射性物質の崩壊熱も増大す
る。 【０００８】上記した特開平5−273393 号公報，特公平
5−11598号公報，特開平4−198898号公報に記載された
放射性物質乾式貯蔵設備は、複数の収納管を有する。崩
壊熱を発生する放射性物質を密封したキャニスタが、更
に密封された収納管内に収納される。キャニスタ内に
は、ヘリウムが充填されている。その収納管は、外側を
水平もしくは垂直に流れる冷却空気によって冷却され
る。放射性物質が臨界状態に達しないようにバスケット
と呼ばれる仕切板が、キャニスタ内に挿入されている。
このため、キャニスタ内のヘリウムはほとんど流動でき
ないので、仕切板及びヘリウムの熱伝導によって崩壊熱
はキャニスタの外側に移動する。キャニスタは放射性物
質乾式貯蔵設備に備え付きの収納管内にクレーンなどに
よって収納されるので、キャニスタと収納管との間の間
隙は、キャニスタの挿入性を考慮して余裕を設けてい
る。従って、通常、１０〜２０mmの空気層がキャニスタ
と収納管との間に形成される。この間隙は自然対流が生
じるには狭いので、その間隙も空気の熱伝導によって熱
が伝えられる。この結果、キャニスタと収納管との間隙
における熱抵抗は非常に大きなものとなり、その間には
１００〜１５０℃の温度差が生じることになる。例え
ば、貯蔵する放射性物質が使用済燃料集合体であると仮
定すると、使用済燃料集合体の表面温度には４０３℃と
いう制限温度が設けられており、この温度ギャップの大
きさは１本の収納管内に収納できる使用済燃料集合体の
体数を制限することになる。 【０００９】本発明の目的は、効率よく内部の放射性物
質を冷却でき、内部収納管の気密性を容易に確認できる
放射性物質乾式貯蔵設備を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の特徴は、上端部が開閉可能に密封される複数の外
部収納管と、これらの外部収納管内にそれぞれ放射性物
質を収納しない状態で設置されており、かつ設置後に内
部に放射性物質が収納される内部収納管と、前記各外部
収納管の相互間に冷却ガスを供給する手段とを備え、前
記内部収納管の外面の一部を前記外部収納管の内面に接
触させ、前記内部収納管の外面または前記外部収納管の
内面に溝が形成され、前記溝と連通して前記内部収納管
の気密性を検出する気密検出手段を設けたことにある。 【００１１】上記の目的を達成する本発明の他の特徴
は、上端部が開閉可能に密封される複数の外部収納管
と、これらの外部収納管内にそれぞれ放射性物質を収納
しない状態で設置されており、かつ設置後に内部に放射
性物質が収納される内部収納管と、前記各外部収納管の
相互間に冷却ガスを供給する手段とを備え、前記外部収
納管と前記内部収納管との間に固体の伝熱促進物質を配
置したことにある。 本発明の他の特徴によれば、固体の
伝熱促進物質が外部収納管の内面と内部収納管の外面に
接触しているので、固体の伝熱促進物質を通しての伝熱
量が増加する。このため、崩壊熱を発生する放射性物質
の冷却効率を更に向上させることができる。 【００１２】好ましい第１実施態様の特徴は、上記本発
明の特徴に加えて、前記外部収納管の上端部に着脱可能
に取り付けられた第１の蓋、及び前記内部収納管の上端
部に着脱可能に取り付けられた第２の蓋を備えたことに
ある。 【００１３】外部収納管及び内部収納管が別々の蓋によ
り密封されるので、放射性物質を二重の収納管内に貯蔵
できる。これは、万一、内部収納管の気密性が損なわれ
ても放射性物質が外部に飛散することを外部収納管で防
止できる。このように、安全性の高い放射性物質乾式貯
蔵設備が得られる。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】好ましい第２実施態様の特徴は、上記本発
明の特徴又は他の特徴に加えて、前記内部収納管が内部
に前記放射性物質である使用済燃料集合体を複数段積重
ねることが可能な長さを有することにある。 【００２１】内部収納管内に使用済燃料集合体を複数段
に積重ねて貯蔵できるので、放射性物質の貯蔵密度を著
しく高めることができる。 【００２２】好ましい第３実施態様の特徴は、上記本発
明の特徴，本発明の他の特徴又は第１実施態様の特徴に
加えて、前記内部収納管の気密性を検出する手段が備え
られていることにある。気密検出手段が設けられている
ので、内部収納管の気密性を容易に確認できる。 【００２３】好ましい第４実施態様の特徴は、上記本発
明の特徴，本発明の他の特徴，第１実施態様の特徴又は
第３実施態様の特徴に加えて、前記内部収納管内に、こ
の内部収納管内面に接し使用済燃料集合体が間に挿入さ
れる仕切格子部材を設けたことにある。 【００２４】仕切格子部材を通して内部収納管に伝えら
れる熱量が増加するので、崩壊熱を発生する放射性物質
の冷却効率を更に向上させることができる。 【００２５】好ましい第５実施態様の特徴は、第４実施
態様の特徴に加えて、前記仕切格子部材が中性子吸収材
で構成されていることにある。仕切格子部材が放射性物
質から放射される中性子を吸収するので、内部収納管内
に収納した放射性物質の未臨界状態を維持できる。 【００２６】好ましい第６実施態様の特徴は、上記本発
明の特徴，本発明の他の特徴，第１実施態様の特徴，第
２実施態様の特徴又は第３実施態様の特徴に加えて、前
記第２蓋が前記内部収納管内に不活性ガスを供給する注
入孔を有することにある。第２蓋を内部収納管に取り付
けた後に、注入孔を通して不活性ガスを内部収納管内に
注入できるので、内部収納管内への不活性ガスの注入が
簡単に行える。 【００２７】好ましい第７実施態様の発明の特徴は、複
数の使用済燃料集合体を格子部材で構成された搬送手段
内に装荷し、この搬送手段を前記内部収納管内に装荷す
ることにある。搬送手段により複数の放射性物質を一度
に内部収納管内へ装荷できるので、内部収納管内への放
射性物質の収納が短時間に行える。 【００２８】 【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を詳細に述べる。 （実施例１） 本発明の好適な一実施例である放射性物質乾式貯蔵設備
を図１，図２，図３及び図４を用いて説明する。本実施
例の放射性物質乾式貯蔵設備１は、使用済燃料集合体を
貯蔵する設備であって、コンクリート製の建屋を有す
る。この建屋は、燃料装荷室６，燃料貯蔵室７，燃料充
填室８，燃料仮置き室９及び燃料取り出し室１０を内部
に有する。燃料貯蔵室７，燃料仮置き室９及び燃料取り
出し室１０がこの順番に配置される。燃料装荷室６は燃
料貯蔵室７の上方に位置する。燃料充填室８は燃料仮置
き室９の上方に位置する。燃料装荷室６と燃料貯蔵室７
とは、コンクリート製の上部スラブ１１によって互いに
隔離される。コンクリート製の下部スラブ１２が燃料貯
蔵室７の底部を構成する。 【００２９】放射性物質乾式貯蔵設備１は、横断面が円
形の収納管２(外部収納管)及び収納管４(内部収納管)を
含む二重収納管を有する。収納管４は、収納管２内に設
置されている。収納管４の下端が収納管２内の底面と接
触している。収納管２の上端部は、着脱可能な一次蓋３
で密封される。収納管４の上端部は、着脱可能な二次蓋
５で密封される。一次蓋３は放射線遮蔽材にて作られて
いる。収納管２は、燃料貯蔵室７内に配置される。収納
管２の上端部は、収納管２の上方への熱膨張を吸収でき
るように上部スラブ１１に取り付けられる。上部スラブ
１１は収納管２の位置決め及びその転倒防止の機能を有
する。収納管２の下端部は、下部スラブ１２に保持され
る。すなわち、下部スラブ１２は収納管２及び４の全重
量を支える。中性子吸収材で作られた仕切板１３が、収
納管４内に設置される。使用済燃料集合体１４は、収納
管４内で仕切板１３間に形成される空間に収納されてい
る。 【００３０】一次蓋３には、図４に示すように、圧力計
２１が取り付けられる。一次蓋３に設けられた圧力導入
通路２２が、一次蓋３と二次蓋５との間に形成される間
隙２３の圧力を圧力計２１に導く。間隙２３は、収納管
２と収納管４との間に形成される間隙２４と連通する。
一次蓋３に取り付けられるサンプリング管２５も、間隙
２３に連絡される。計測信号を伝送する信号線（図示せ
ず）が、圧力計２１に接続され、放射性物質乾式貯蔵設
備１の建屋外に設けられた監視室(図示せず)の表示装置
に接続される。サンプリング管２５も、監視室に導かれ
る。一次蓋３は、ボルト２６によって収納管２のフラン
ジ２Ａに取り付けられる。機密性を保つシール材２７
が、一次蓋３とフランジ２Ａとの間に設けられる。二次
蓋５は、ボルト２８によって収納管４のフランジ４Ａに
取り付けられる。機密性を保つシール材２９が、二次蓋
５とフランジ４Ａとの間に設けられる。 【００３１】不活性ガス注入孔３０が二次蓋５に設けら
れる。二次蓋５が収納管４にボルト２８によって取り付
けられた後、不活性ガス注入孔３０より収納管４内にヘ
リウムが注入される。ヘリウムを充填した後、不活性ガ
ス注入孔３０は、栓３１を溶接にて取り付けることによ
り封鎖される。収納管４内へのヘリウムの注入、及び不
活性ガス注入孔３０の栓３１による封鎖は、収納管２を
一次蓋３で密封する前に行われる。 【００３２】冷却空気流入ダクト１５及び冷却空気排出
ダクト１７が、放射性物質乾式貯蔵設備１の建屋内に設
けられる。燃料貯蔵室７は、空気流入部に空気整流板１
９を、空気排出部に空気整流板２０をそれぞれ有する。
冷却空気流入ダクト１５は、空気流入口１６を有し、燃
料貯蔵室７に連絡される。冷却空気排出ダクト１７は、
空気排出口１８を有し、燃料貯蔵室７に連絡される。 【００３３】原子炉から取り出された使用済燃料集合体
１４は、原子力発電所より輸送キャスク３２内に収納さ
れて放射性物質乾式貯蔵設備１の燃料取り出し室１０内
に搬送される。燃料取り出し室１０内においてクレーン
３３によって輸送キャスク３２から取り出された使用済
燃料集合体１４は、クレーン３３をレール３４に沿って
移動させることにより、燃料充填室８に導かれ、燃料仮
置き室９に仮置きされる。使用済燃料集合体１４は、燃
料取り出し室１０内で検査される。上部スラブ１１は、
燃料充填室８と燃料仮置き室９との間にも設けられる。
この上部スラブ１１は、燃料充填室８の床でありかつ燃
料仮置き室９の天井となる。 【００３４】燃料装荷機３６が、燃料装荷室６と燃料貯
蔵室７との間で上部スラブ１１上を移動する。燃料装荷
機３６は、燃料収納部３７及び駆動部３８を有する。燃
料吊り上げ機３９が、燃料収納部３７内に設けられる。
駆動部３８は、燃料装荷機３６を上部スラブ１１に沿っ
て移動させる。燃料充填室８内の燃料出し入れ口４０の
上方に燃料装荷機３６が位置した後、燃料収納部３７の
下端部に設けられた開閉手段を開いている。燃料出し入
れ口４０は、この時、当然開いている。燃料吊り上げ機
３９は、燃料出し入れ口４０を通って燃料仮置き室９内
まで下降し、燃料仮置き室９内に置かれた使用済燃料集
合体１４を掴む。燃料吊り上げ機３９は、使用済燃料集
合体１４を燃料収納部３７内まで引き上げる。燃料収納
部３７の開閉手段が閉じ、燃料収納部３７が密封され
る。燃料出し入れ口４０も密封される。燃料装荷室６と
燃料貯蔵室７とを分離する壁に設けられた開閉扉（図示
せず）を開く。燃料装荷機３６は、その開いた部分を通
って燃料装荷室６まで移動する。開閉扉は、燃料装荷機
３６が通過した後、直ちに閉じられる。燃料装荷機３６
は、使用済燃料集合体を装荷する収納管４の上に達した
とき、移動が停止される。燃料収納部３７の開閉手段が
開いて燃料吊り上げ機３９と共に使用済燃料集合体１４
が下降する。この使用済燃料集合体１４は、収納管４内
に収納される。前述した所定の作業を実施し、二次蓋５
が収納管４に取り付けられ、そして一次蓋３が収納管２
に取り付けられる。収納管４内には、ヘリウムが充填さ
れている。間隙２３及び２４内には空気が充填される。
燃料装荷機３６を用いて使用済燃料集合体１４を運搬す
るので、放射性物質が周囲の環境に飛散しない。このた
め、収納管２及び４を密封した後に、作業員が燃料装荷
室６に立ち入って作業をすることが可能である。 【００３５】収容した使用済燃料集合体１４の崩壊熱に
よって、収納管２及び４は熱膨張する。収納管２は、上
部スラブ１１内に軸方向に摺動可能に設置されるので、
収納管２の軸方向の熱膨張が可能となる。収納管４は収
納管２よりも高温となるが、間隙２３は収納管４の軸方
向の熱膨張を吸収できる程度の幅を有している。 【００３６】また、使用済燃料集合体１４の崩壊熱は、
燃料貯蔵室７内に冷却空気を供給することにより除去さ
れる。この冷却空気は、建屋外部から空気流入口１７よ
り取り込まれ、冷却空気流入ダクト１５、及び空気整流
板１９の間を介して燃料貯蔵室７に達する。収納管２の
間を水平方向に流れた冷却空気は、空気整流板２０の
間、及び冷却空気排出ダクト１７を通り空気流入口１６
より建屋外に排出される。使用済燃料集合体１４の崩壊
熱は、収納管４及び収納管２を介して冷却空気へと伝え
られる。冷却空気が流れる駆動力は、自然循環力であ
り、崩壊熱によって加温された冷却空気の浮力による空
気排出ダクト１１４における煙突効果による。 【００３７】本実施例は、使用済燃料集合体１４を直接
収納する収納管４を収納管２内に予め設置しているの
で、収納管２と収納管４との間の間隙２４の幅を著しく
小さくできる。すなわち、工場等で収納管４を収納管２
内に予め設置できるので、収納管４の外形を収納管２の
内径に限りなく近づけることができる。このため、収納
管４と収納管２との間の温度ギャップ(熱抵抗)を大幅に
低減でき、収納管４から収納管２に伝えられる熱量が大
幅に増大するので、冷却空気による使用済燃料集合体１
４の崩壊熱の除去効率が著しく向上する。従来のよう
に、使用済燃料集合体を収納し密封されたキャニスタを
一重の収納管内に収納する場合には、キャニスタが収納
管内でスムーズに移動できるようにキャニスタと収納管
内面との間隙の幅を大きくする必要がある。本実施例
は、間隙２４の幅がキャニスタと収納管内面との間隙の
幅よりも著しく狭くできるので、従来に比べて使用済燃
料集合体１４の冷却効率を向上できるのである。本実施
例は、温度が高くなる収納管４の半径方向中央部での使
用済燃料集合体の温度を大幅に低減できるので、従来の
キャニスタにそれを収納する場合に比べて収納管４内に
収納する使用済燃料集合体の体数を増加できる。これ
は、放射性物質乾式貯蔵設備における使用済燃料集合体
の貯蔵密度を増大させる。収納管が二重になっているの
で、内部の収納管４に万一亀裂等が入っても、外部の収
納管２によって放射能が外部に飛散することを防止でき
る。本実施例は、このように安全性も高い。 【００３８】収納管４内に熱伝導率の高いヘリウムが充
填されているので、使用済燃料集合体１４の崩壊熱の外
部への放熱が効率良く行われる。 【００３９】仕切板１３の中性子吸収効果により、内部
の使用済燃料集合体１４が未臨界状態に保持される。仕
切板１３は使用済燃料集合体１４の転倒を防止する。更
に、仕切板１３は、数個所において収納管４と接触して
おり、使用済燃料集合体１４の崩壊熱を熱伝導によって
収納管４に伝える機能も有する。 【００４０】一次蓋３及び二次蓋５はボルトにより取り
付けられているので、使用済燃料集合体１４を収納管４
内に収納するとき、及びその中から取り出すときの作業
が容易に行える。 【００４１】収納管４内の使用済燃料集合体１４の腐食
防止、更には前述したような崩壊熱の外部への放熱向上
のため、収納管２及び４内にヘリウムが充填されてい
る。この充填には収納管４内を一度真空にした後、ヘリ
ウムを封入する必要がある。収納管４内のヘリウム圧力
は、収納管２、すなわち間隙２３及び２４の空気圧力よ
りも高くなっている。二次蓋５に設けられた不活性ガス
注入孔３０を通してヘリウムを収納管４内に充填するの
で、収納管４内へのヘリウムの充填が容易に行える。直
径の小さな不活性ガス注入孔３０に栓３１を挿入して栓
３１を溶接するので、収納管４内へのヘリウムの封入が
簡単にできる。 【００４２】収納管４に何らかの原因で亀裂が発生した
とき、収納管４内の圧力の高いヘリウムが間隙２４に流
出し、間隙２４の圧力を上昇させる。圧力計２１は、こ
の圧力の上昇を測定する。測定された圧力は、監視室の
表示装置に表示される。表示装置を見ることによって、
収納管４に亀裂等が発生したことを知ることができる。
また、サンプリング管２５でサンプリングされたガス
は、監視室にある質量分析装置まで導かれ成分が分析さ
れる。ここで、ヘリウムが分析されると、収納管４に亀
裂等の損傷が発生したことが分かる。本実施例は間隙２
３及び２４に空気を充填したが、この部分の伝熱量を増
加させるために、熱伝導率の高いヘリウムを間隙２４等
に充填しても良い。この場合、質量分析装置による収納
管４の損傷を検出できるように、収納管４内のヘリウム
に他の種類のガス(例えばアルゴン)を少量添加するとよ
い。収納管４の損傷を検出するためには、圧力計２１及
びサンプリング管２５の少なくとも一方を設置すればよ
い。 【００４３】収納管４の外面を収納管の内面に接触させ
ることによって、収納管４から収納管２への伝熱量は最
も大きくなる。 【００４４】本実施例は、従来、一重の収納管内に使用
済燃料集合体を収納するために用いていたキャニスタが
不要となる。従来は、キャニスタ内に使用済燃料集合体
を密封し、このキャニスタを収納管内に収納している。
このため、使用済燃料集合体を収納した後に密封のため
にキャニスタを溶接し、溶接部の検査等を、従来行って
いる。本実施例では、このような作業も不要になる。 【００４５】放射性物質乾式貯蔵設備１は、使用済燃料
集合体１４の替りに放射性廃棄物の固化体を収納管４内
に収納しても今までに述べた機能を発揮できる。これ
は、以下に述べる全ての実施例に対しても言えることで
ある。 （実施例２） 本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵設備４２
を図５に基づいて以下に説明する。本実施例の放射性物
質乾式貯蔵設備４２は、放射性物質乾式貯蔵設備１の燃
料装荷機３６の替りに使用済燃料集合体装荷クレーン４
３を設けたものである。放射性物質乾式貯蔵設備４２の
他の構成は、放射性物質乾式貯蔵設備１の他の構成と同
じである。 【００４６】使用済燃料集合体装荷クレーン４３は、燃
料仮置き室９内に置かれた使用済燃料集合体１４を吊り
下げて燃料装荷室６まで移動し、二次蓋５が取り外され
ている収納管４内に装荷される。その後に行われる作業
は実施例１と同じである。本実施例は以下の点を除いて
実施例１と同じ効果を得ることができる。本実施例は、
使用済燃料集合体１４そのものを移動するので、燃料装
荷室６が放射能で汚染される可能性がある。 （実施例３） 本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵設備を、
図６，図７及び図８を用いて以下に説明する。本実施例
の放射性物質乾式貯蔵設備は、図１の実施例における収
納管４の外面を収納管２の内面に接触させたものであ
る。すなわち、本実施例は、収納管２の内径と等しい外
径を有する収納管４Ｂを備える。収納管４Ｂの外面を収
納管２の内面に接触させる方法としては、収納管４Ｂを
収納管２内に挿入した後、収納管４Ｂを拡管させる方
法、及び収納管４Ｂを収納管２よりも熱膨張率の大きな
材料で構成する方法等がある。収納管４Ｂの外面には、
複数の溝４４が形成されている。これらの溝４４は、実
施例１の間隙２４に相当し間隙２３に連通する。間隙及
び溝４４には空気が充填される。以上述べた以外の本実
施例の構成は、図１の実施例と同じ構成である。 【００４７】収納管４Ｂに亀裂が発生した場合には、収
納管４Ｂ内のヘリウムが溝内に漏洩する。これによる間
隙２３の圧力上昇が圧力計２１で測定され、サンプリン
グ管２５でサンプリングされた空気中のヘリウムが分析
されることにより、収納管４Ｂの損傷を検知できる。 【００４８】収納管４Ｂの外面の一部が収納管２に接触
しているので、使用済燃料集合体１４の崩壊熱で加熱さ
れた収納管４Ｂの熱量が収納管２に伝わり易くなる。こ
れは、使用済燃料集合体１４の冷却効率が向上する。 【００４９】本実施例は、図１の実施例と同じ効果も得
ることができる。 （実施例４） 本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵設備を、
図９を用いて以下に説明する。本実施例の放射性物質乾
式貯蔵設備は、図１の実施例における収納管２と収納管
４との間に伝熱促進物質(例えば金網)４５を充填したも
のである。本実施例の他の構成は、図１の実施例と同じ
構成である。 【００５０】本実施例は、伝熱促進物質４５の機能によ
り実施例１よりも収納管４内の使用済燃料集合体１４の
冷却を効率よく行うことができる。本実施例における収
納管４内の使用済燃料集合体１４の温度を実施例１にお
けるその使用済燃料集合体の温度よりも低下させること
ができる。本実施例は、実施例１と同じ効果を得ること
もできる。 （実施例５） 本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵設備４６
を、図１０及び図１１を用いて以下に説明する。放射性
物質乾式貯蔵設備４６は、図１に示すように、収納管４
を収納管２内に内蔵した構成を有する。収納管２のフラ
ンジ２Ａの下側に、図１に示すように、上部スラブ１１
の一部が存在する。本実施例では、上部スラブ１１のそ
の部分が収納管２を支えている。すなわち、収納管２は
上部スラブ１１から吊り下げられている。ハニカム状の
伝熱フィン４９が、燃料貯蔵室７内において、収納管２
の間に設置される。伝熱フィン４９は、各収納管２に接
触している。上部プレナム４７が、燃料貯蔵室７内の上
端部に形成される。上部プレナム４７は冷却空気排出ダ
クト１７に連絡される。下部プレナム４８が、燃料貯蔵
室７内で、収納管２及び伝熱フィン４９の下方に形成さ
れる。下部プレナム４８は冷却空気流入ダクト１５に連
絡される。本実施例においても、図示されていないが、
実施例１の燃料装荷機３６が用いられる。 【００５１】冷却空気流入ダクト１５に取り込まれた冷
却空気は、下部プレナム４８から収納管２相互に形成さ
れた空間を上方に向かって流れる。その空間において
は、冷却空気は伝熱フィン４９内を流れる。収納管４内
の使用済燃料集合体の崩壊熱は、収納管４を介して収納
管２に伝えられる。崩壊熱の一部は、伝熱フィン４９に
も伝えられる。冷却空気は、収納管２の表面及び伝熱フ
ィン４９の表面と接触することにより、その崩壊熱を除
去する。加熱された冷却空気は、上部プレナム４７及び
冷却空気排出ダクト１７を通って建屋外に放出される。 【００５２】伝熱フィン４９は、収納管２の伝熱面積の
増大に寄与しており、内部の使用済燃料集合体の崩壊熱
の除去性能を向上させる。伝熱フィン４９は、更に、収
納管２の周囲を支えるので、収納管２の耐震性を向上さ
せる。 【００５３】本実施例は、実施例１と同様に、収納管２
内に収納管４が予め設置されており、それぞれの収納管
が蓋で開閉可能に密封されるので、実施例１において収
納管２及び４の構成で得られる効果も生じる。 （実施例６） 本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵設備にお
ける収納管の構成を図１２及び図１３を用いて説明す
る。本実施例の放射性物質乾式貯蔵設備は、実質的に図
１の放射性物質乾式貯蔵設備と同じ構成を有する。た
だ、本実施例の放射性物質乾式貯蔵設備は、収納管４内
に、図１の放射性物質乾式貯蔵設備の収納管４内に設け
られた仕切板１３を備えていない。 【００５４】本発明の各実施例では、キャニスタを使用
しない関係上、使用済燃料集合体を一体ずつ収納管４内
に装荷する必要がある。このため、使用済燃料集合体を
収納管４内に収納するのに多くの時間を有する。本実施
例は、篭（ラック）５０を用いて複数の使用済燃料集合
体１４を一度に運搬する。篭５０は、実施例１における
仕切板１３に相当する中性子吸収材にて作られた格子板
５１の下端に底板５２を取り付けた構成を有する。篭５
０は収納管４内に挿入できる大きさを有する。また、格
子板５１は、下部における外周部で下方に行くほど細く
なるテーパ部５３を有する。格子板５１の外周は、格子
板５１が収納管４内に挿入された状態で、収納管４の内
面に近接する。格子板５１の上端には、一対の吊り上げ
金具５４が設けられる。 【００５５】図３に示すように、燃料取り出し室１０に
おいてクレーン３３により輸送キャスク３２から取り出
された複数の使用済燃料集合体１４は、篭５０の格子板
５１間に装荷される。使用済燃料集合体１４が装荷され
た篭５０は、吊り上げ金具５４をクレーン３３で保持さ
れて燃料仮置き室９に仮置きされる。その後、使用済燃
料集合体１４が装荷された篭５０は、燃料装荷機３６内
に収納されて燃料装荷室６へ移動される。燃料装荷機３
６は、使用済燃料集合体１４を収納すべき収納管４の真
上で停止する。使用済燃料集合体１４が装荷された篭５
０は、収納管４内に装荷される。テーパ部５３が格子板
５１の下部に設けられるので、篭５０の収納管４内への
装荷がスムーズに行われる。格子板５１が中性子吸収材
であるので、篭５０の移動時等において、複数の使用済
燃料集合体１４を未臨界の状態に保持できる。 【００５６】本実施例は、篭５０を用いて複数の使用済
燃料集合体１４を一度に移動できかつ収納管４内に装荷
できるので、実施例１に比べて使用済燃料集合体１４の
収納管４への装荷を短時間に行うことができる。テーパ
部５３の形成により格子板５１の半径方向の端面５５を
収納管４に実質的に接触させることができる。このた
め、格子板５１の端面５５から収納管４への熱の移動を
効率よく行うことができる。なお、本実施例は、実施例
１と同じ効果を得ることができる。 （実施例７） 本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵設備５６
を図１４を用いて説明する。本実施例の放射性物質乾式
貯蔵設備は、図１に示す実施例と実質的に同じ構成を有
する。しかしながら、放射性物質乾式貯蔵設備５６の収
納管４Ｃは、図１の収納管４の長さよりも長く、二段積
みした使用済燃料集合体１４を収納できる長さを有す
る。収納管２Ｂの長さも、収納管４Ｃに対応して長くな
っている。当然のことながら、下部スラブ１２から上部
スラブ１１までの高さも、収納管２Ｂに合わせて高くな
っている。図５の実施例と同様に、燃料装荷機３６に替
えて使用済燃料集合体装荷クレーン４３を用いている。 【００５７】複数の使用済燃料集合体１４を収納した篭
５０が、使用済燃料集合体装荷クレーン４３によって収
納管４Ｃ内に挿入される。その後、複数の使用済燃料集
合体１４を収納した別の篭５０が、同じ収納管４Ｃに挿
入され、前に収納した使用済燃料集合体１４の上に載置
される。収納管４Ｃは二次蓋５で密封され、収納管２Ｂ
が一次蓋３で密封される。 【００５８】本実施例は、実施例６で得られる効果を生
じる。さらに、本実施例は、使用済燃料集合体１４を容
易に二段積みに収納管内に収納できる。このように二段
積みできることは、放射性物質乾式貯蔵設備に収納でき
る使用済燃料集合体１４の収納密度を著しく高めること
ができる。 【００５９】 【発明の効果】本発明によれば、外部収納管と内部収納
管との間における伝熱量が増大するので、内部収納管内
に収納された放射性物質の冷却効率を向上できる。これ
は、内部収納管内におけるより多くの放射性物質を収納
でき、放射性乾式貯蔵設備における放射性物質の貯蔵密
度を高めることにつながる。更に、内部収納管の気密性
を容易に確認できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の好適な一実施例である放射性物質乾式
貯蔵設備の縦断面図である。 【図２】図１のII−II断面図である。 【図３】図１のIII−III断面図である。 【図４】図１の収納管の上端部の詳細縦断面図である。 【図５】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵
設備の縦断面図である。 【図６】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵
設備の収納管部の詳細縦断面図である。 【図７】図６のVII−VII断面図である。 【図８】図６のVIII部の拡大図である。 【図９】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯蔵
設備の収納管部の詳細縦断面図である。 【図１０】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯
蔵設備の縦断面図である。 【図１１】図１０のXI−XI断面図である。 【図１２】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯
蔵設備の収納管下部の詳細縦断面図である。 【図１３】図１２のXIII−XIII断面図である。 【図１４】本発明の他の実施例である放射性物質乾式貯
蔵設備の縦断面図である。 【符号の説明】 １，４２，４６，５６…放射性物質乾式貯蔵設備、２，
４，４Ｂ…収納管、３…一次蓋、５…二次蓋、６…燃料
装荷室、７…燃料貯蔵室、１１…上部スラブ、１２…下
部スラブ、１３…仕切板、１４…使用済燃料集合体、１
５…冷却空気流入ダクト、１７…冷却空気排出ダクト、
２１…圧力計、２３，２４…間隙、２５…サンプリング
管、２６，２８…ボルト、３０…不活性ガス注入孔、３
６…燃料装荷機、４４…溝、４５…伝熱促進物質、４９
…伝熱フィン、５０…篭。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 将省 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 池田 孝志 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 幡宮 重雄 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 山中 庸靖 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平７−120589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−120094（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208000（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−298799（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−110399（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−149000（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−3499（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−141100（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−148997（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 19/06 G21F 7/015 G21F 9/36 541 G21F 9/36 ZAB

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】燃料貯蔵室内に配置されて上端部が開閉可
   能に密封される複数の外部収納管と、これらの外部収納
   管内にそれぞれ放射性物質を収納しない状態で設置され
   ており、かつ設置後に内部に放射性物質が収納される内
   部収納管と、前記各外部収納管の相互間に冷却ガスを供
   給する手段とを備え、 前記内部収納管の外面の一部を前記外部収納管の内面に
   接触させ、前記内部収納管の外面または前記外部収納管
   の内面に溝が形成され、 前記溝と連通して前記内部収納管の気密性を検出する気
   密検出手段を設けたことを特徴とする放射性物質乾式貯
   蔵設備。