JP4620083B2

JP4620083B2 - キャスク貯蔵架台

Info

Publication number: JP4620083B2
Application number: JP2007179790A
Authority: JP
Inventors: 豊和青木; 裕士北川
Original assignee: Nuclear Fuel Industries Ltd
Current assignee: Nuclear Fuel Industries Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: JP2009014663A

Description

本発明は、キャスク貯蔵架台に関する。より詳しくは、使用済み原子燃料を入れたキャスクの底面を冷却しやすい構造にしたキャスク貯蔵架台に関する。

原子力発電所において発生した使用済みの燃料集合体は、キャスクと呼ばれる専用の容器に収納される。燃料集合体が収納されたキャスクは、これら燃料集合体が再処理に供されるまでの間、その内部に燃料集合体を収納したままキャスク貯蔵架台に載せて建屋に貯蔵される。

キャスクを建屋に貯蔵する場合には、キャスク内に装荷されている使用済み燃料の発熱により、キャスク内の燃料集合体の健全性が損われないように、キャスクを冷却する必要がある。また、一般に、建屋の床面（以下、単に「床面」という）には、通常コンクリートが使用されており、コンクリートの材質により耐熱温度が規定されている。キャスクからの伝熱や輻射によって、床面温度が規定温度を上回らないようにするという目的でも、建屋内の空気の流れによりキャスク表面を冷却している。しかし、コンクリートに対する局部的な影響を考慮すると、キャスクの底面部分にも空気の流れを起させることが望ましい。そのため、従来は、架台上に、別途、ブロック状のキャスク着座部を装備することで、キャスク底面の下に空間を設けていた。

図１に従来のエアパレットで運搬することができるキャスク貯蔵架台を示す（例えば、特許文献１、図１）。
キャスク貯蔵架台１は、天板２と底板３の間にウェブ４を配置した構成となっており、さらにエアパレットが挿入できるように底板３の下に３本の脚部５で嵩上げされている。また、天板２とキャスク底面（天板の上）の間に空気が流れてキャスク底面を冷却できるような嵩上げ台６が装備されている。キャスク７を含めたキャスク貯蔵架台１の耐震性能を高め、また、架台の材料費低減のためにこの嵩上げ台６はあまり厚くすることは望ましくない。従来のキャスク貯蔵架台の構造であると、図２に示すように、キャスク７からの放熱により暖められたキャスク７周辺の空気が、嵩上げ台６の隙間を通って流れていた（空気の流れを矢印で示す）。
嵩上げ台６が薄いとキャスク７と架台の天板２の間隙が狭くなるので、流れる空気の流量が少なく、且つキャスク底面を流れる空気がキャスク周辺で温められた空気であることから、キャスク底面を冷却する能力は低かった。
特開２００３−２８７５９２号公報

キャスク貯蔵架台には、地震によりキャスクが転倒しない耐震性能と、キャスクを適切に冷却しキャスク本体およびキャスク内の使用済燃料集合体の健全性を維持するとともに、キャスク貯蔵施設の床・天井・壁を構成しているコンクリートの温度が許容温度以下になるような除熱（すなわち冷却）性能が要求される。
本発明は、キャスク貯蔵施設で用いられ、キャスク固縛し、エアパレットで運搬することができるキャスク貯蔵架台であって、従来の耐震性能を維持するとともに、キャスク底面の冷却効果に優れるキャスク貯蔵架台を提供することを目的とする。

本発明者は、上記の課題に鑑み、鋭意研究の結果、キャスク貯蔵架台の天板に開口部を設け、該キャスク貯蔵架台の外側側面から開口部に向けて空気が流れるような構造にすることにより、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
以下、各請求項の発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、
キャスク搭載用の天板、底板、天板と底板の間に存在しこれらを繋ぐ複数のウェブおよび脚部から構成され、エアパレットにより運搬可能なキャスク貯蔵架台であって、該天板に開口部が設けられ、該ウェブが該キャスク貯蔵架台の外側側面から該開口部に向けて空気が流れるように配置されてなることを特徴とするキャスク貯蔵架台である。

本請求項１の発明においては、図３に示すようにキャスク貯蔵架台１の天板２に開口部８を設けることにより、キャスク貯蔵架台１の外側側面から流れ込んだ空気が開口部を抜けキャスク底面に向かって流れる（矢印で示す）ようになり、従来のキャスク貯蔵架台１の天板２とキャスク底面の間のみを空気が流れる場合よりも、大量の空気が流れることになり、キャスク底面を冷却する効果が増すことになる。さらに、従来の場合、架台の空気の流れが水平流であるのに比較して、垂直流れも加わることでキャスク底の空気の流れが乱れ、乱流熱伝達が促進され、キャスク底面を冷却する効果が一層増すことになる。

また、キャスク貯蔵架台はキャスク外径よりも寸法が大きいので、キャスク貯蔵架台側面の位置はキャスクから離れている。また、該架台側面はキャスク側面よりも低い位置にあるため、キャスク側面の周辺と比較すると該架台側面の外側にはより冷たい空気が存在する。そのため、その冷たい空気が架台の外側側面から入り天板の開口部を通ってキャスク底面に直接当たるようになるので、さらに大きな冷却効果を生じることになる。

このように、キャスク貯蔵架台の天板に開口部を設けることにより、架台の外側側面から入る空気の流量が増すことができ、且つより低い温度の領域から空気が供給されるという、二つの理由でキャスク底面の冷却効果を高めることができる。
キャスク底面の冷却効果を向上させるために、キャスク貯蔵架台の底板にも開口部を設ける方法も考えられるが、このようにすると、キャスク底面から床面に対する輻射により、床面温度が上昇することが懸念されるため、底板にはあえて開口部を設けない方が好ましい。

また、キャスク貯蔵架台には、上記のキャスク底面を効率的に冷却するというだけではなく、地震によるキャスクの転倒を防止するという２つの機能が求められている。

天板の開口部については、大きさや数は特に限定はない。図３では、開口部の形状は円形であるが、形状はいかなる形状でもよい。また、開口部は１箇所ではなく、複数個の集合体であってもよい。開口部は、構造解析などにより、地震時に大きな力を受けない領域に設けるのが好ましい。

複数のウェブは天板と底板との間に存在し天板と底板を繋いでいるが、架台の外側側面から入る空気が開口部に向かって流れるように配置される必要がある。
ウェブの形状、厚さ、高さなどは、特に限定はなく従来と同じでよい。従来と同様に複数のウェブを用いるので、従来の耐震性能を維持することができる。ウェブの数を増やしたり、ウェブに丈夫な材質を用いたり、天板または底板との結合力を大きくしたり、補強構造を入れたりなどして架台の耐震性能を増すような構成とするのが好ましい。
また、開口部の位置などに応じて空気の流れる方向を定めるような配置にしてもよい。
キャスクの固縛方法は、従来公知の方法が用いられる。

請求項２の発明は、
前記開口部が天板の中央に設けられ、前記ウェブが架台中央を中心として放射状に配置されてなることを特徴とする請求項１記載のキャスク貯蔵架台である。

請求項２の発明においては、天板の開口部が中央に設けられるので、キャスク底面の中心に空気を当てることができ、より冷却効果を高めることができる。また、天板と底板をつなぐウェブが架台中央を中心として放射状に配置されており、外側の空気が架台側面からウェブで形成された通路に沿って流れれば、空気は自然と架台中央の開口部さらには開口部の中心に向かって入るので、開口部を抜ける空気の流量が増え、冷却効果を高めることができる。
またウェブが放射状に設けられるとどの方向からの揺れに対しても抵抗できるので耐震性能が増すことにもなる。また、図３では、放射状のウェブしか記載していないが、空気の流れを遮断しなければさらに補強のためのウェブがあっても構わない。

本発明のキャスク貯蔵架台は、従来の耐震性能を維持するとともに、キャスク底面の冷却効果に優れる。

以下、本発明の実施の形態につき、図３〜図６を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

図３の（ａ）図は、天板２を除いた状態のキャスク貯蔵架台１の斜視図である。ウェブ４は放射状に配置されている。（ｂ）図は天板２を含めた状態の斜視図である。天板２の開口部８が天板２の中央を中心とした大きな円形状となっている。開口部８のすぐ側には４個の嵩上げ台６が配置されている。これらの部材はすべて接着剤や他の方法で固定されている。

図４は、キャスク７を載せた状態のキャスク貯蔵架台１を概念的に示す正面図である。空気が該架台１の側面から開口部８を通り、キャスク底面と天板２との間から外へ抜けていく状態が矢印で示されている。

図５の（ａ）図は、天板２を除いた状態のキャスク貯蔵架台１の斜視図である。ウェブ４が放射状に配置され、４個のウェブ４が開口部８のところで寸断されずに架台長さに渡って二つの長いウェブ４が交叉するように存在している。（ｂ）図は天板２を含めた状態の斜視図である。開口部８は図３の（ｂ）図と同様な円形状であり、嵩上げ台６がさらに４個加えられて配置されている。嵩上げ台６が増え、ウェブ４も補強されているので、空気の流れが確保されていながら耐震補強がされたキャスク貯蔵架台となる。

図６の（ａ）図は、図５の（ａ）図と同じであるが、（ｂ）図は天板２の開口部８において、ウェブ４が存在する位置の上の天板２が残っている状態であり、空気の流れが確保されていながら図５の場合よりさらに耐震補強がされたキャスク貯蔵架台１となる。

従来のキャスク貯蔵架台の斜視図である。従来のキャスク貯蔵架台における空気の流れを概念的に示す正面図である。本発明のキャスク貯蔵架台の斜視図である。（ａ）図は天板を除いた形の斜視図、（ｂ）図は天板を含めた状態の斜視図である。本発明のキャスク貯蔵架台における空気の流れを概念的に示す正面図である。本発明の別の形態のキャスク貯蔵架台の斜視図である。（ａ）図は天板を除いた状態の斜視図、（ｂ）図は天板を含めた状態の斜視図である。本発明の別の形態のキャスク貯蔵架台の斜視図である。（ａ）図は天板を除いた状態の斜視図、（ｂ）図は天板を含めた状態の斜視図である。

符号の説明

１．キャスク貯蔵架台
２．天板
３．底板
４．ウェブ
５．脚部
６．嵩上げ台
７．キャスク
８．開口部

Claims

キャスク搭載用の天板、底板、天板と底板の間に存在しこれらを繋ぐ複数のウェブおよび脚部から構成され、エアパレットにより運搬可能なキャスク貯蔵架台であって、該天板に開口部が設けられ、該ウェブが該キャスク貯蔵架台の外側側面から該開口部に向けて空気が流れるように配置されてなることを特徴とするキャスク貯蔵架台。
前記開口部が天板の中央に設けられ、前記ウェブが架台中央を中心として放射状に配置されてなることを特徴とする請求項１記載のキャスク貯蔵架台。