JP4657224B2

JP4657224B2 - 放射性物質貯蔵施設

Info

Publication number: JP4657224B2
Application number: JP2007010851A
Authority: JP
Inventors: 欣治中野; 直己福士; 清水　　仁
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2008175749A

Description

本発明は、原子力発電所において生じる使用済み燃料などの放射性物質貯蔵容器２を保管する放射性物質貯蔵施設に関する。

原子力発電所から発生する使用済み燃料には、ウランおよびプルトニウムなどの再使用可能な核燃料物質が含まれており、これらは、再び核燃料として再利用できる。燃料として再利用する核燃料物質を使用済み燃料から回収するために再処理する。

このときに発生する高レベル放射性廃棄物は、ガラス固化される。放射性廃棄物のガラス固化体は、崩壊熱が発生するので、発熱量が小さくなり処分が可能になるまでの間、冷却しながら貯蔵・保管する必要がある。

また、使用済み燃料は、再処理されるまでの間、原子力発電所内の貯蔵プールに保管される。しかし、年々増大する使用済み燃料に原子力発電所内の貯蔵プールが容量不足となり、長期間貯蔵可能な別の貯蔵施設の建設が望まれている。

この使用済み燃料などの放射性物質を貯蔵する施設は、冷却性能、放射性物質からのガンマ線および中性子線の遮へい性能、核物質を取り扱うための高い耐震性能、これらの性能を維持するための十分な構造強度が必要とされる。

収納管の免震支持構造として、収納管を貯蔵部天井から吊り下げて設置する構造が提案されている(例えば、特許文献１参照)。特許文献１の放射性物質貯蔵施設では、収納管を貯蔵部天井から吊り下げた免震構造としたので、貯蔵スペースの有効利用の阻害要因となる収納管保持構造物を設置する必要がなく、貯蔵スペースを縮小でき、保持構造物の構造材によるコストを低減できるとしている。

また、収納管の下部を二重床構造とし、放射性物質貯蔵施設と二重床の間に免震装置を設置し、収納管を放射性物質貯蔵施設から免震支持する構造も提案されている(例えば、特許文献２参照)。

特開２００３−２０７５９７号公報(第６頁図７) 特開２００５−１０６５５４号公報(第５頁図１)

特許文献１の放射性物質貯蔵施設では、懸架機構を介在させて、収納管を貯蔵エリア天井に支持させているので、懸架機構のスペースが必要になるとともに、懸架機構のコストがかかることになる。

特許文献２の放射性物質貯蔵施設では、二重床のコンクリートを打設したあと、免震装置への直接のアクセスが困難になり、メンテナンスのために二重床の少なくとも一部を壊さなければならなくなるおそれがある。

本発明の課題は、収納管を有する放射性物質貯蔵施設において、放射性物質の貯蔵容量および冷却機能および遮へい機能を確保しつつ、構造強度および耐震機能を高める手段を備えた放射性物質貯蔵施設を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、放射性物質貯蔵容器を収納する複数の収納管を配置した貯蔵エリアを放射線遮へい部材により形成し、前記貯蔵エリアに冷却空気を取り込む吸気通路と前記貯蔵エリアを通過した冷却空気を排出する排気通路とを設けた放射性物質貯蔵施設において、前記収納管を前記放射性物質貯蔵施設から免震支持する免震装置をそれぞれの収納管の底部に設置した放射性物質貯蔵施設を提案する。

本発明は、また、放射性物質貯蔵容器を収納する複数の収納管を、放射線遮へい部材により形成した貯蔵エリアの天井に吊り下げ、前記貯蔵エリアに冷却空気を取り込む吸気通路と前記貯蔵エリアを通過した冷却空気を排出する排気通路とを設けた放射性物質貯蔵施設において、前記収納管は、上部に大径部を有して形成され、前記貯蔵エリアの天井は、前記収納管が挿入支持される穴が形成され、該穴には、前記収納管の大径部が当接する段差面が形成され、前記収納管の大径部と前記穴の段差面との間及び前記収納管と前記穴の内面との間には、前記収納管を免震支持する免震装置が設置される放射性物質貯蔵施設を提案する。

本発明によれば、従来と同等以上の放射性物質の貯蔵容量および冷却機能および遮へい機能を確保しながら、放射性物質貯蔵施設を大型化する必要がなく、それぞれの収納管に耐震機能を持たせ、放射性物質貯蔵施設の耐震機能を高めることができる。

次に、図１および図２を参照して、本発明による放射性物質貯蔵施設の実施例を説明する。

図１は、本発明によりそれぞれの収納管の底部に免震装置を設置した放射性物質貯蔵施設の実施例を示す図である。

放射性物質貯蔵施設１は、原子力発電所から発生した使用済み燃料などの放射性物質を放射性物質貯蔵容器２に密封して貯蔵する。放射性物質貯蔵施設１は、コンクリートなどの放射線を遮へいする遮へい部材で構成された建屋からなる。放射性物質貯蔵施設１は、核燃料を取り扱うので、必要な遮へい厚さおよび耐震機能を確保して設定される。

放射性物質貯蔵施設１には、放射性物質貯蔵容器２を貯蔵する貯蔵エリア３を形成し、貯蔵エリア３には、放射性物質貯蔵容器２を収納する複数の収納管７を設置してある。収納管７内の放射性物質貯蔵容器２を冷却するために、外部から取り込んだ冷却空気が流れる吸気通路５と、貯蔵エリア３を通過した冷却空気を外部へ排出する排気通路６を設けてある。放射性物質貯蔵容器２は、外気からの自然対流による空気の流れで冷却される。

原子力発電所で発生した使用済み燃料などの放射性物質貯蔵容器２は、トレーラーやクレーンなどにより、貯蔵容器取扱い室４に輸送されてくる。放射性物質貯蔵容器２は、貯蔵容器取扱い室４内で輸送容器から取り出され、検査後に収納管７内に収納される。

収納管７の上部には、収納管７内の密封機能および遮へい機能を確保するための遮へいプラグ８が設置されている。遮へいプラグ８は、収納管７の蓋の役割を担っており、着脱可能となっている。

貯蔵エリア３と貯蔵容器取扱い室４とは、貯蔵エリア天井９により仕切られており、収納管７は、貯蔵エリア天井９から吊り下げられ、放射性物質貯蔵施設１の床面(地盤)により支持されている。

収納管７は、鉛直方向に長い構造体であるから、地震時の影響が大きくなる。また、鉛直方向の地震の振動により、収納管７内に収納されている放射性物質貯蔵容器２が浮き上がり、放射性物質貯蔵容器２と遮へいプラグ８との衝突や放射性物質貯蔵容器２と収納管７との衝突により、放射性物質貯蔵容器２，遮へいプラグ８，収納管７が損傷することを防ぐため、耐震機能を確保する必要がある。

一方、放射性物質貯蔵容器２は、高温状態で収納管７に収納され、貯蔵中にも発熱が継続し、収納管７が熱膨張することがあるので、収納管７の材料を熱による影響の小さい材料で構成するとともに、熱膨張による収納管７の伸びを吸収できる放射性物質貯蔵施設１および収納管７の構造とする必要がある。

熱膨張による収納管７の伸びを吸収するために、収納管７が貯蔵エリア天井９から吊り下げる構造がある。この場合は、収納管７の底部と放射性物質貯蔵施設１の間にギャップがあるので、放射性物質貯蔵容器２からの熱による収納管７の熱膨張変形は、ギャップで吸収できる。

しかし、収納管７が貯蔵エリア天井９のみで支持されており、収納管７の底部は、フリーになっているので、地震時の影響が大きくなる。

そこで、従来は、耐震機能を確保するために、収納管の特に水平方向の揺れを減衰させるために、収納管拘束支持部材を設置していた。この収納管拘束支持部材は、貯蔵エリア３内に設置する必要があり、貯蔵エリア３の貯蔵スペースに無駄が生じ、貯蔵容量が減少する。また、冷却空気の流路を確保できないので、放射性物質貯蔵容器２の除熱機能が低下する。

本実施例１においては、この問題を解決するために、それぞれの収納管７の底部と放射性物質貯蔵施設１の床面との間に免震装置１０を設置した。免震装置１０は、原子炉施設用の特殊なものではなく、一般の建物でも使用される積層ゴム構造または鉛ダンパ構造などでも対応できる。また、免震装置１０は、放射性物質貯蔵容器２の貯蔵期間が５０年間程度であるから、その期間メンテナンスを必要としない構造または材質を用いて、メンテナンスフリーにしてある。

本実施例１により、それぞれの収納管７の底部に免震装置１０を設置すれば、放射性物質貯蔵施設１から伝わる水平方向および鉛直方向の地震の振動が低減されるので、収納管７および収納管７内に収納される放射性物質貯蔵容器２の耐震機能を確保できる。また、免震装置１０により、放射性物質貯蔵容器２からの熱による収納管７の熱膨張変形も吸収できる。

免震装置１０の設置により、収納管７の耐震機能が確保されることから、貯蔵エリア３に収納管拘束支持部材を設置する必要がなくなり、貯蔵エリア３の貯蔵スペースを有効に活用でき、収納管拘束支持部材のコストを低減できる。また、冷却空気の流路が確保されるために除熱機能を低下させることなく放射性物質貯蔵容器２の貯蔵が可能となる。

さらに、収納管７に免震装置１０を設置するので、放射性物質貯蔵施設１全体を免震構造とした場合よりもコストを削減できる。二重床の間に免震装置を設置した場合と比べ、免震装置のメンテナンスのため二重床の少なくとも一部を壊すようなことはなくなる。

本実施例１においては、従来と同等の貯蔵スペース，遮へい機能，除熱機能を確保しながら、遮へい機能や耐震機能を確保するために放射性物質貯蔵施設を大型にする必要がなく、収納管の耐震機能を持たせ、放射性物質貯蔵施設１の耐震機能および経済性を高めることができる。

図２は、本発明によりそれぞれの収納管と前記貯蔵エリアの天井との間に免震装置を設置した放射性物質貯蔵施設の実施例を示す図である。

本実施例２は、免震装置１１を収納管７の底部ではなく、収納管７と貯蔵エリア天井９との間に設置する。収納管７と貯蔵エリア天井９との間に設置した免震装置１１が、放射性物質貯蔵施設１から伝わる水平方向および鉛直方向の地震の振動を低減し、収納管７および収納管７内に収納される放射性物質貯蔵容器２の耐震機能を確保する。

収納管７は、特許文献１のような懸架機構を介在させることなく、貯蔵エリア天井９により直接支持されているので、懸架機構のコストを削減できる。また、収納管７の底部と放射性物質貯蔵施設１との間のギャップにより、放射性物質貯蔵容器２からの熱による収納管７の熱膨張変形も吸収できる。

免震装置１１により、収納管７の耐震機能が確保されることから、貯蔵エリア３に収納管拘束支持部材などを設置する必要がなくなり、貯蔵エリア３の貯蔵スペースを有効に活用でき、収納管拘束支持部材のコストを削減できる。さらに、冷却空気の流路が確保されるので、除熱機能を低下させることなく、放射性物質貯蔵容器２を貯蔵できる。

本実施例２においては、特許文献１の場合と異なり、懸架機構を介在ずに、収納管を貯蔵エリア天井に直接支持させているので、懸架機構のスペースが不要であり、懸架機構のコストも削減できる。

本発明によりそれぞれの収納管の底部に免震装置を設置した放射性物質貯蔵施設の実施例を示す図である。本発明によりそれぞれの収納管と前記貯蔵エリアの天井との間に免震装置を設置した放射性物質貯蔵施設の実施例を示す図である。

符号の説明

１放射性物質貯蔵施設
２放射性物質貯蔵容器
３貯蔵エリア
４貯蔵容器取扱い室
５吸気通路
６排気通路
７収納管
８遮へいプラグ
９貯蔵エリア天井
１０免震装置
１１免震装置

Claims

放射性物質貯蔵容器を収納する複数の収納管を、放射線遮へい部材により形成した貯蔵エリアの天井に吊り下げ、前記貯蔵エリアに冷却空気を取り込む吸気通路と前記貯蔵エリアを通過した冷却空気を排出する排気通路とを設けた放射性物質貯蔵施設において、
前記収納管は、上部に大径部を有して形成され、前記貯蔵エリアの天井は、前記収納管が挿入支持される穴が形成され、該穴には、前記収納管の大径部が当接する段差面が形成され、
前記収納管の大径部と前記穴の段差面との間及び前記収納管と前記穴の内面との間には、前記収納管を免震支持する免震装置が設置されることを特徴とする放射性物質貯蔵施設。