JP4344441B2 - 使用済燃料貯蔵建屋 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済燃料を貯蔵する施設に係り、特に使用済の核燃料を安全に収容しておくための使用済燃料貯蔵建屋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所では、原子炉に装荷された核燃料集合体を、使用年数に応じて順次新品と交換する作業が行われている。
このとき、原子炉から取出された使用済核燃料は、核物質の分裂崩壊のため依然として強い放射能と熱を放出し続けており、このため、一般には、発電所内に設けた貯蔵プールに水没させ、冷却している。
【０００３】
しかしながら、このように使用済核燃料を水没させた場合、貯蔵プール内の水が放射能に汚染されてしまうので、その水の処理に多大のコストが掛かる。
【０００４】
そこで、使用済燃料の発熱量が基準以下に減少した時点で、可及的速やかに貯蔵プールから引き出して再処理に移行させ、これにより貯蔵プールに保管されている時間が極力短縮され、貯蔵コストの低減が図れるようにするのが望ましい。
【０００５】
一方、使用済燃料の中間貯蔵に貯蔵プールを用いないで、貯蔵用の建屋、すなわち使用済燃料貯蔵建屋に収容する方法が、例えば特開平５−２７３３９４号公報などにより提案されており、このときの建屋の代表例として図８の平断面図と図９の側断面図に示す使用済燃料貯蔵建屋がある。
【０００６】
この図８、図９に示した建屋は、二列に並んで複数に区画された貯蔵セル１１を備え、各々の貯蔵セル１１の外側に夫々外気取入口１８と排気塔１９を設けたもので、建屋内には、キャスクピット５と天井クレーン(図示してない)、自走式装荷機(自走式運搬手段)１７などが設けてあり、使用済燃料はキャニスタと呼ばれる所定の円筒容器に収められた上で、更にキャスクとよばれている運搬用の容器に入れられ、トレーラ３により運び込まれるようになっている。
【０００７】
そして、この建屋にトレーラ３により運び込まれたキャスク２をキャスクピット５に入れ、ここでキャスク２からキャニスタ６を取り出し、貯蔵セル１１の天井にある遮蔽プラグ８を取り外し、貯蔵セル１１内に鉛直に挿入した後、再び遮蔽プラグ８で蓋をし、貯蔵するようになっている。
【０００８】
従って、貯蔵されている使用済燃料から放出される熱により、貯蔵セル１１内の気温が上昇すると、排気塔１９による換気機能が働き、両側にある外気取入口１８から空気が導入され、排気塔１９から排出されることにより冷却が行われ、温度上昇が抑えられることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、建屋の構成や敷地条件について充分な配慮がされているとは言えず、コストの低減を図る点に問題があった。
既に説明したように、原子炉から取出した使用済燃料を貯蔵プールで保管するには大きなコストが掛るので、原子炉から取出した使用済燃料を直接、安全に貯蔵できるようにする必要がある。
【００１０】
この場合、使用済燃料による影響が外部に及ばないようにして、該使用済燃料の冷却が得られるようにした使用済燃料貯蔵建屋が必要になり、且つねコスト低減のため、使用済燃料の貯蔵密度を高くして建屋のコストを抑える必要がある。
【００１１】
また、このとき、建屋敷地の周辺に影響を与えることなく使用済燃料が貯蔵できるようにする必要があり、さらに建屋コストを低減させるため、敷地の形状を有効に利用できるようにする必要がある。
しかして、上記従来技術では、これらの要求に充分に応えられず、従って、上記したように、コストの低減を図る点に問題が生じているのである。
【００１２】
本発明の目的は、敷地周辺に影響を及ぼす虞れが無く、且つ敷地形状の有効利用が容易で、しかもコストの低減が充分に得られるようにした使用済燃料貯蔵建屋を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、複数の貯蔵エリアを備え、使用済燃料を円筒容器に収納した上で、該円筒容器を前記複数の貯蔵エリアの中に鉛直に保持して保管するようにした使用済燃料貯蔵建屋において、前記複数の貯蔵エリアを、前記使用済燃料貯蔵建屋の上方からみてトレーラエリアも含めて、前記トレーラの出入り走行方向に沿って一列に配置し、前記複数の貯蔵エリアの全てを挟むようにして一方の側壁には給気道を、他方の側壁には排気道を夫々配置した上で、前記走行方向に沿って延びた前記排気道の端部に排気立坑を設け、前記排気立坑による換気作用により、前記給気道から前記複数の貯蔵エリア内の全てにほぼ並列に導入され、これら複数の貯蔵エリア内の全てから前記排気道に取出されて前記排気立坑から排出される外気の流れが発生されるようにし、この外気の流れにより、前記複数の貯蔵エリア内に保管した前記円筒容器の冷却が与えられるようにして達成される。
【００１４】
更にこのとき、前記給気道が、使用済燃料貯蔵建屋に前記円筒容器を搬出入する搬入路と一体に構成されているようにしても上記目的が達成され、更に前記給気道が、使用済燃料貯蔵建屋に前記円筒容器を搬出入する搬入路から独立して構成されているようにしても上記目的が達成できる。
【００１５】
また、更にこのとき、前記貯蔵エリアを区画する部材が、建屋の外壁内面から離れた仕切板で構成されているようにしても上記目的が達成され、更に前記仕切板が、前記建屋の外壁内面に対して斜めになっているようにしても上記目的が達成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による使用済燃料貯蔵建屋について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す平断面図で、図２は側断面図であり、これらの図において、１は使用済燃料貯蔵建屋、２はキャスク、３はトレーラ、４はトレーラエリア、５はキャスクピット、６はキャニスタ、７はキャニスタ貯蔵エリア、８は遮蔽プラグ、９は外壁、１０は天井、１２は給気道、１３は排気道、１４は排気立坑、１５は天井クレーン、そして１６は仕切壁である。
【００１７】
原子炉から取出された使用済燃料はキャスク２に収容され、トレーラ３により搬出されて使用済燃料貯蔵建屋１のトレーラエリア４内に搬入される。
そして、この後、キャスク２は、天井クレーン１５によりトレーラ３からキャスクピット５の中に運ばれ、ここで、使用済燃料が封止されているキャニスタ６が取出されて天井１０の上に移され、遮蔽プラグ８が外された孔からキャニスタ貯蔵エリア７内に挿入され、鉛直に保持された後、遮蔽プラグ８により封止される。
【００１８】
ここで、この実施形態による使用済燃料貯蔵建屋１は、特に図１から明らかなように、トレーラエリア４とキャスクピット５に隣接した平面形状がほぼ矩形に作られており、これがトレーラエリア４に対するトレーラ３の出入り走行方向に沿って直線的に延長された形に配置してある。
【００１９】
そして、この延長された部分には、特に図２から明らかなように、キャスクピット５の上から延長された形で天井１０を設けて上下に区切り、さらに、この天井１０が延長された部分では、その両側にある外壁９の間を横切るようにして複数の仕切壁１６が設けてあり、これにより、この延長された部分が複数に区画され、複数のキャニスタ貯蔵エリア７が形成されるように構成してある。
【００２０】
ここで、外壁９や天井１０などキャニスタ貯蔵エリア７を外部から区画している部分については、外部に影響を与えることなく使用済燃料が貯蔵できる厚さに作られているのはいうまでもない。
【００２１】
また、このキャニスタ貯蔵エリア７内の天井１０には、上記したように、所定の大きさの孔が設けてあり、これにより、キャニスタ貯蔵エリア７内にキャニスタ６を収容したり、取出したりすことができるようになっている。そして、この孔には遮蔽プラグ８が嵌合されるようになっている。
【００２２】
従って、キャニスタ貯蔵エリア７内でのキャニスタ６の配置位置は、天井１０に設けてあるキャニスタ６の挿入、取出し用の孔配置位置により決まることになる。
【００２３】
そこで、この実施形態では、この遮蔽プラグ８嵌合用の孔の配置を所定の状態にし、図示のように、キャニスタ貯蔵エリア７内にキャニスタ６が収容されたとき、それらの収容位置と両側にある外壁９の間に所定の幅の空間部Ｓが形成されるように構成してある。
【００２４】
そして、図では明確になっていないが、これに対応して、複数の仕切壁１６にも、その外壁９の近傍に位置する部分に開口部が設けてあり、これにより各キャニスタ貯蔵エリア７内の空間部Ｓは、この開口部により一方と他方の側部で夫々順次連通されるように構成されている。
【００２５】
更に、これら複数のキャニスタ貯蔵エリア７の中で、それらの配列方向の一方の端部、つまり、キャスクピット５に隣接した方の端部にあるキャニスタ貯蔵エリア７については、その一方の側、つまり、図１では下側に位置する空間部Ｓに連通されるようにして給気道１２が設けてあり、他方の端部、つまりキャスクピット５とは反対側の端部にあるキャニスタ貯蔵エリア７については、その他方の側、つまり、図１では上側に位置する空間部Ｓに連通されるようにして排気道１３が設けてある。
【００２６】
そして、まず給気道１２は、キャスクピット５の一方の側部、つまり図１では下側の側部を通って各キャニスタ貯蔵エリア７の配列方向と平行に延び、トレーラエリア４内に連通され、排気道１３は、給気道１２とは反対の方向に延びて排気立坑１４の下端部に連通されている。
【００２７】
従って、各キャニスタ貯蔵エリア７内に貯蔵されている使用済燃料が発生する熱により、各キャニスタ貯蔵エリア７内の気温が上昇すると、排気立坑１４が煙突となって換気作用が働き、排気道１３内の空気が吸い出されるようになり、この結果、給気道１２に、トレーラ３の進入方向と同方向から外気が取り込まれるようになる。
【００２８】
そこで、給気道１２に流入した外気は、仕切壁１６に形成してある開口部と各キャニスタ貯蔵エリア７の空間部Ｓにより、各キャニスタ貯蔵エリア７内にほぼ並列に流入し、そこに貯蔵してあるキャニスタ６を除熱しながら通過し、反対側の空間部Ｓから、給気道１２に対して対面に位置する排気道１３に流入した後、排気立坑１４から吸い出され、大気中に排気される。
【００２９】
従って、この図１と図２に示した実施形態によれば、貯蔵プールを用いないでも使用済燃料の温度上昇が充分に抑えられ、使用済燃料を安全に保管しておくことができる。
【００３０】
ところで、この実施形態による使用済燃料貯蔵建屋１は、トレーラ３によりトレーラエリア４に持ち込まれたキャスク２を、天井クレーン１５を用いてキャスクピット５まで運び、そこでキャスク２に収納されていたキャニスタ６を取り出すようになっている。
【００３１】
一方、図８と図９に示した従来技術では、キャスクピット５で天井クレーンにより取り出されたキャニスタ６は、自走式装荷機２０を利用してキャニスタ貯蔵セル１１に収納されるようになっており、従って、天井クレーンと自走式装荷機が設けられている。
【００３２】
しかし、上記実施形態では、天井クレーン１５が建屋内の全域を走行できるので、自走式装荷機が不要になり、且つ、自走式装荷機が無くなった分、建屋の高さを低くすることができ、使用済燃料貯蔵建屋のコストを大幅に低減させることができる。
【００３３】
また、この実施形態では、排気立坑１４が、建屋の側面からキャニスタ貯蔵エリア７の配列方向に沿って延びている排気道１３の端部に設けられているので、以下に列挙する利点がある。
【００３４】
＜排気口の位置を、立地状況などに応じて任意に設定することができる。＞
従来の技術では、建屋の上に排気塔があり、位置が近いため、周辺環境に鑑みた場合、敷地境界に設置するには、放射線の影響、すなわち直接線とスカイシャイン線のそれぞれの影響を抑える必要があり、このため、種々の対策を講じる必要がある。
【００３５】
例えば、この対策としては、他の建屋の敷地から十分に距離を確保した位置に使用済燃料貯蔵建屋を建設する必要があり、この場合、コストアップに留まらず敷地確保が問題になってしまう。
【００３６】
一方、上記実施形態によれば、排気立坑１４の位置が任意に設定できるので、これにより容易にスカイシャイン線対策が得られるので、従来技術に比較して放射線の影響に対する設計裕度が大きくなり、そのため、直接線対策を十分に考慮することができ、使用済燃料貯蔵建屋位置を敷地内で自由に設定することができる。
【００３７】
なお、このとき、排気立坑１４の位置とその高さについては、従来技術と同様に周辺環境を考慮した設定を要するが、それでも従来技術よりは使用済燃料貯蔵建屋の設計に対する設計裕度が大きくとれる。
【００３８】
＜排気立坑の共用化が可能になる。＞
従来の技術では、排気口が建屋に設けられているので、共用化できない。
一方、上記実施形態では、排気立坑１４が排気道１３に設けられているので、敷地内に多数の使用済燃料貯蔵建屋１を設置した場合、夫々からの排気道１３を集合して１本の排気立坑１４に連通させることができ、従って、排気立坑を共用することができる。
【００３９】
それにより、放射線対策、ここではスカイシャイン線対策に際して、多数地点からの放射を考える必要がなくなるので、設計が容易になり、設計時間を短縮することができ、この結果、建設費の削減につながる。
【００４０】
＜冷却能力の向上が容易である。＞
冷却能力の向上には、排気立坑を高くするのが比較的簡単で、容易な方法であるが、従来技術では、排気塔を高くすることは、使用済燃料貯蔵建屋の構造自体に対する影響が大きいため、思い切った高さを設定することができなかった。
【００４１】
一方、上記実施形態では、排気立坑１４が使用済燃料貯蔵建屋１から分離されているので、必要に応じで充分に思い切った高さに設定することができ、従って給気能力の向上が容易で、冷却能力の充分な向上を得ることができる。
【００４２】
ところで、上記実施形態では、給気道１２が、キャスクピット５の横を通り、トレーラエリア４のトレーラ走行方向と平行に延びているので、使用済燃料を使用済燃料貯蔵建屋１に搬入する搬入路、つまりトレーラ３の搬入路と給気道１２を一体構造にすることできる。
【００４３】
従来技術では、各貯蔵セル毎に個別の給気ルーバ等を設けていたので、このような一体構造はできない。
しかし、上記実施形態では、一本の給気道１２により給気した外気で全てのキャニスタ貯蔵エリア７の冷却をまかなうことができるため、一体構造が可能となる。
【００４４】
すなわち、図１と図２に示した実施形態は、上記した搬入路を一面の壁により仕切り、これにより給気道１２が搬入路と一体に形成されているので、建屋の構造が簡単になっている。そして、この構造は、搬入路と給気道１２を同じ方向にすることが建設費削減に効果がある敷地に適用した場合に特に有効で、コストの大きな削減を得ることができる。
【００４５】
しかして、敷地状況により、トレーラによる搬入路と給気道を上下に配置した方が望ましい場合も有り、このような場合に好適な本発明の一実施形態を図３と図４に示す。
この場合、建屋の構成と冷却効率の観点からすれば、給気道を下方に配置した方が有利であると考えられる。
【００４６】
そこで、この実施形態では、特に図４から明らかなように、トレーラエリア４の床面と、各キャニスタ貯蔵エリア７の天井１０の上面を同じ高さにし、これにより、各キャニスタ貯蔵エリア７の両端部にある空間部Ｓに連通した給気道１２がトレーラエリア４の床面より下に位置するようにしたものである。
【００４７】
ここで、図には表わされていないが、給気道１２は、キャスクピット５の側部で上方に開口し、トレーラエリア４内に連通されている。
そして、搬入路、つまりトレーラエリア４の床面が敷地の表面とほぼ同じ高さになるように、使用済燃料貯蔵建屋１全体を地下に埋め込み、キャニスタ貯蔵エリア７が地中に位置するようにしてある。
【００４８】
この図３と図４に示した実施形態によれば、使用済燃料貯蔵建屋１が半地下構造になり、地上高をかなり抑えることができるので、景観に与える影響が問題になる敷地に使用済燃料貯蔵建屋を設置する場合に、特に有効である。
【００４９】
一方、敷地状況により、給気道と搬入路を別にした方が望ましいと考えられる場合はこの限りではなく、従って、このような敷地状況では、給気道と搬入路を構造上分離し、異った方向を向くようにしてもよい。
このような場合に好適な本発明の一実施形態を示したのが図５である。
【００５０】
この図５の実施形態は、図１に示した実施形態に対応したもので、異なっている点は、給気道１２がキャスクピット５及びトレーラエリア４から離れた方向に延び、別体として形成されている点であり、その他の構成は同じである。
なお、給気道１２の端部は図示されていないが、任意の位置で大気中に開口させるようにしてやればよい。
【００５１】
この図５の実施形態は、搬入路が比較的長く必要で、給気道１２の向きを搬入路とは異った方向にした方が、風向きなどの環境により冷却効率の向上が見込める敷地を対象とした場合などに有効である。
【００５２】
次に、本発明の更に別の実施形態について説明する。
これまでに説明した実施形態では、キャニスタ貯蔵エリア７の区画に、外壁９と一体構造になった仕切壁６を用いていた。
しかし、以下の図６と図７に示した実施形態では、何れも図示のように、外壁６とは分離した複数枚の仕切板１７によりキャニスタ貯蔵エリア７を区画したものである。
【００５３】
ここで、図６は、仕切板１７を外壁９に対して直角に配置した場合の本発明の一実施形態で、図７は、外壁９に対して、仕切板１７を傾けて配置した場合の本発明の一実施形態である。
ここで、図７の実施形態における仕切板１７の傾きの角度は、給気道１２内での外気の流れの方向に対しては鈍角で、排気道１３内での外気の流れ方向に対しては鋭角になるような角度に設定してある。
【００５４】
これら図６と図７に示した実施形態によれば、外壁９と仕切板１７の間が広く開放されるので、外気の通りが良好になり、キャニスタ貯蔵エリア７内にあるキャニスタ６の冷却効率が向上できるという利点があり、加えて図７の実施形態の場合には、仕切板１４による外気の流れの方向が自然になるので、より一層の冷却効率の向上が期待できるという利点がある。
【００５５】
ここで、これら図６と図７に示した実施形態は、何れも図１の実施形態における仕切壁１６に代えて、仕切板１７を用いたものであるが、図３から図５に示した実施形態にも適用可能なことはいうまでもない。
【００５６】
ところで、これら図６と図７の実施形態については、以下の構成を付加するにより、更なる冷却効率の向上を図ることができる。
すなわち、まず、仕切板１７を可動にし、それらの角度が制御できるように構成する。次に、給気道１２と排気道１３の少なくとも一方に、空気流量を計測するセンサを設け、これによる計測結果に応じて仕切板１７の角度を制御する制御システムを設けるのである。
【００５７】
この構成を付加した実施形態によれば、更に冷却効率の向上が得られ、このことは、使用済燃料貯蔵建屋における貯蔵密度の向上につながり、使用済燃料貯蔵建屋のコスト低減を更に図ることができることを意味し、従って、このようにした実施形態によれば、より一層のコスト低減が可能な使用済燃料貯蔵建屋を容易に提供することができる。
【００５８】
ところで、これまでに説明してきた本発明の実施形態による使用済燃料貯蔵建屋は、埋込みという点、つまり地下構造にした点で利点が多い。
従来技術では、埋込んだ場合の給気については何も考慮されていなかったが、本発明の実施形態では、埋め込んだ場合でも、搬入道と給気道を設けておき、排気立坑先端を地上にだすことにより、使用済燃料貯蔵建屋全体を埋め込むことができるからである。
【００５９】
本発明の実施形態によれば、このように建屋全体を地下に埋め込むことができるため、地下周辺からの土圧を考慮した構成にする必要があるものの、放射線対策の必要性が低くなるため、通常の建屋設計に近づけることが可能になり、設計裕度が広がる。
このとき、放射線対策に比較して、土圧対策の方がコスト低減に大きく貢献する場合もあり、従って、本発明の実施形態によれば、使用済燃料貯蔵建屋のコスト低減に極めて有効である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、給気道と排気道を設けると共に、排気立坑を設けたので、冷却能力と耐震性が充分に向上した使用済燃料貯蔵建屋を容易に提供することができる。
次に、本発明によれば、搬入道と給気道とを別構造にすることができるので、敷地条件に適応しやすい使用済燃料貯蔵建屋を容易に提供することができる。
【００６１】
また、本発明によれば、搬入道と給気道を一体構造にすることができるので、この点でも敷地条件に適応しやすい使用済燃料貯蔵建屋を容易に提供することができる。
更に、本発明によれば、貯蔵エリアを区画している部材を、建屋の外壁に接しない構造にすることにより、建屋物量の削減が可能な使用済燃料貯蔵建屋を容易に提供することができる。
【００６２】
また、本発明によれば、貯蔵エリアを区画している部材を建屋外壁に接しない構造とした上で、外壁に対して角度を設けることにより、冷却能力が向上された使用済燃料貯蔵建屋を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第１の実施形態を示す平断面図である。
【図２】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第１の実施形態を示す側断面図である。
【図３】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第２の実施形態を示す平断面図である。
【図４】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第２の実施形態を示す側断面図である。
【図５】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第３の実施形態を示す平断面図である。
【図６】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第４の実施形態を示す平断面図である。
【図７】本発明による使用済燃料貯蔵建屋の第５の実施形態を示す平断面図である。
【図８】従来技術による使用済燃料貯蔵建屋の一例を示す平断面図である。
【図９】従来技術による使用済燃料貯蔵建屋の一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ 使用済燃料貯蔵建屋
２ キャスク
３ トレーラ
４ トレーラエリア
５ キャスクピット
６ キャニスタ
７ キャニスタ貯蔵エリア
８ 遮蔽プラグ
９ 外壁
１０ 天井
１１ キャニスタ貯蔵セル
１２ 給気道
１３ 排気道
１４ 排気立坑
１５ 天井クレーン
１６ 仕切壁
１７ 仕切板

Claims (1)

1. 複数の貯蔵エリアを備え、使用済燃料を円筒容器に収納した上で、該円筒容器を前記複数の貯蔵エリアの中に鉛直に保持して保管するようにした使用済燃料貯蔵建屋において、
   前記複数の貯蔵エリアを、前記使用済燃料貯蔵建屋の上方からみてトレーラエリアも含めて、前記トレーラの出入り走行方向に沿って一列に配置し、前記複数の貯蔵エリアの全てを挟むようにして一方の側壁には給気道を、他方の側壁には排気道を夫々配置した上で、前記走行方向に沿って延びた前記排気道の端部に排気立坑を設け、
   前記排気立坑による換気作用により、前記給気道から前記複数の貯蔵エリア内の全てにほぼ並列に導入され、これら複数の貯蔵エリア内の全てから前記排気道に取出されて前記排気立坑から排出される外気の流れが発生されるようにし、
   この外気の流れにより、前記複数の貯蔵エリア内に保管した前記円筒容器の冷却が与えられるように構成したことを特徴とした使用済燃料貯蔵建屋。

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