JP6169817B2 - 放射性物質遮蔽構造及び放射性物質貯蔵施設 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質遮蔽構造及び放射性物質貯蔵施設に関する。

一般に、放射性物質を貯蔵するための貯蔵施設では、入口側ダクトを介して外部から空気を流入させて放射性物質を冷却するとともに、出口側ダクトを介して内部の空気を外部に流出させる構成である。
このような入口側ダクト及び出口側ダクトには、放射性物質を内部に封じ込めるために翼が複数設けられたダクト放射線遮蔽構造が設けられている。

ダクト放射線遮蔽構造としては、上下方向に延びる軸線に沿って配設された出口側ダクト（入口側ダクト）の内部において、下方から上方に向かうにしたがって軸線方向と直交する一の方向に延在するように翼板が間隔をあけて複数配設された第一の翼板ユニットと、該第一の翼板の上方に設けられ、下方から上方に向かうにしたがって軸線方向と直交する一の方向と反対方向に延在するように翼板が間隔をあけて複数配設された第二の翼板ユニットとを有する構成が採用されている（下記特許文献１参照）。
ここで、翼板の上流側の先端部は軸線方向に直交する面で形成されている。

このように構成されたダクト放射線遮蔽構造では、空気が隣接する翼板の間を順次通って下方から上方に滑らかな曲線を描くように流れることができるため、流れの圧力損失が抑制される。その結果、放射性物質に対する冷却性能を維持することができる。
一方、放射性物質は、第一の翼板ユニットを構成する翼板に衝突し該翼板に吸収される。また、残りの放射性物質は、該翼板に隣接する翼板に衝突するか第二の翼板ユニットを構成する翼板に衝突し該翼板に吸収される。こういった一連の動作を繰り返して、放射性物質は出口側ダクトから放出される際には所定の基準量以下の量となり、放射性物質の外部への遮蔽がなされる。

特開２００２-４０１９１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の放射線遮蔽構造では、翼板の上流側の先端部において、軸線方向と直交する先端面と空気の流れの方向（軸線方向）とが直交するため、空気の流れは先端面により急変してしまう。そうすると、その後の流れは翼板の外面から離れて隣接する翼板間の中央部分に集中するため、流れの圧力損失が大きくなり放射性物質に対する冷却性能が劣るという問題点がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、放射性物質の遮蔽性能を高く維持するとともに、放射性物質に対する冷却性能を確保することができる放射性物質遮蔽構造及び放射性物質貯蔵施設を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る放射性物質遮蔽構造は、放射性物質を貯蔵する放射性物質貯蔵施設の内外を連通させるダクトに設けられる放射性物質遮蔽構造であって、前記ダクトの軸線方向に連通する空気の上流側から下流側に向かうにしたがって前記軸線と直交する一の方向に向かって延在するように、第一翼板が間隔をあけて複数配設された第一翼板ユニットと、該第一翼板ユニットの前記下流側に間隔をあけて設けられ、前記上流側から前記下流側に向かうにしたがって前記一の方向と反対方向に向かって延在するように、第二翼板が間隔をあけて複数配設された第二翼板ユニットとを備え、前記第一翼板及び前記第二翼板は、前記上流側から前記下流側に向かうにしたがって前記軸線に沿うように形成された前記上流側の先端部と、該先端部の上流側に接続され、前記軸線に直交する平面内に広がる部分とを有し、前記第一翼板及び前記第二翼板は、前記先端部のみの内方が空洞とされ、前記第一翼板及び前記第二翼板における該先端部よりも前記下流側の部分は中実とされ、前記第一翼板の前記先端部は、前記反対方向に膨らむように凸状の面を有し、前記第二翼板の前記先端部は、前記一の方向に膨らむように凸状の面を有することを特徴とする。

このような放射性物質遮蔽構造では、ダクトに、第一翼板及び第二翼板が複数配設されているため、これら複数の第一翼板及び第二翼板により放射性物質を遮蔽することができる。
また、流入した空気と衝突する第一翼板及び第二翼板の先端部は、軸線方向に沿うように形成されており、これにより空気を該第一翼板及び第二翼板の延在方向に沿って流すように整流して抵抗を小さくすることができるため、放射性物質に対する冷却性能を確保することができる。
さらに、第一翼板及び第二翼板を軽量化することができるため、該第一翼板及び第二翼板の支持が容易にでき、壁面への固定が容易となる。
加えて、先端部により、空気を凸状の面及び第一翼板並びに第二翼板の延在方向により確実に沿わせて抵抗を抑えて流すように整流することができるため、放射性物質に対する冷却性能をより一層確保することができる。

さらに、本発明に係る放射性物質遮蔽構造は、前記第一翼板及び前記第二翼板は、内側を構成する内部材と、該内部材を内包して該翼板の外面を形成する外部材とを有し、
前記内部材は、前記放射性物質のうち中性子線を吸収する部材から構成され、
前記外部材は、前記放射性物質のうちガンマ線を吸収する部材から構成されることを特徴とする。

これにより、内部材で中性子線を吸収し、外部材でガンマ線を吸収することができるため、放射性物質を確実に吸収できるとともに、遮蔽性能を任意に調整することができる。

また、本発明に係る放射性物質遮蔽構造は、前記内部材は、コンクリートまたは樹脂からなり、前記外部材は、鉄からなっても良い。

この構成によれば、コンクリートまたは樹脂により確実に中性子線を吸収し、鉄によりガンマ線を確実に吸収することができる。

また、本発明に係る放射性物質貯蔵施設は、上記のうちのいずれか一に記載の放射性物質遮蔽構造を備えることを特徴とする。

この構成によれば、上記のうちのいずれか一に記載の放射性物質遮蔽構造を備えるため、放射性物質の遮蔽性能を高く維持するとともに、放射性物質に対する冷却性能を確保することができる。

本発明に係る放射性物質遮蔽構造及び放射性物質貯蔵施設によれば、放射性物質の遮蔽性能を高く維持するとともに、空気の流れを整流することが可能となる。

本発明の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の概略全体構成図である。 本発明の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の入口側ダクトの構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る放射性物質遮蔽構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る放射性物質遮蔽構造における空気の流れを示す図である。 本発明の二実施形態に係る放射性物質遮蔽構造を示す断面図である。 本発明の二実施形態に係る放射性物質遮蔽構造における空気の流れを示す図である。 本発明の第三実施形態に係る放射性物質遮蔽構造を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る放射性物質遮蔽構造の翼板の構成を示す断面図である。

（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る放射性物質貯蔵施設１について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設１の概略全体構成図である。
放射性物質貯蔵施設１は、図１に示すように、例えばコンクリートからなる躯体１１と、該躯体１１の内部に配設された放射性物質を貯蔵する放射性物質貯蔵容器１６と、放射性物質貯蔵施設１の外部と連結された入口側ダクト（ダクト）２１及び出口側ダクト（ダクト）２６とを備えている。

躯体１１は、その一部が地中Ｊに埋設されるとともに、床部１２と、該床部１２から立設する壁部１３と、該壁部１３の上部を連結する屋根部１４とを備えている。

放射性物質貯蔵容器１６は、床部１２に複数設置され、放射性物質が含まれる例えば使用済燃料を収容する金属容器である。

図１及び図２に示すように、入口側ダクト２１は、外部側の空気を給気する給気口２２と、該給気口２２から吸気した空気を放射性物質貯蔵施設１の内部側に流入させる入口管２３とを有している。
給気口２２は、例えば壁部１３に設けられ、断面視して略矩形の筒状部材である。
入口管２３は、上下方向に延びる軸線Ｐに沿って配設され、断面視して略矩形の筒状部材であり、その内部には放射性物質の外部への流出を遮蔽する放射性物質遮蔽構造２が設けられている。
ここで、図２に示すように、軸線Ｐに沿う方向を軸線方向Ｘとする。
なお、給気口２２の端部は、内部側から外部側に向かうにしたがって広がるように形成されていてもよい。

図３に示すように、放射性物質遮蔽構造２は、空気の流れの上流側に設けられた第一翼板ユニット４１と、該第一翼板ユニット４１の下流側に間隔をあけて設けられた第二翼板ユニット４２とを備え、放射性物質の外部への流出を遮蔽する役割を担っている。
第一翼板ユニット４１には第一翼板５１が複数配され、第二翼板ユニット４２には第二翼板６１が複数配されている。

第一翼板ユニット４１は、上流側から下流側に向かうにしたがって、軸線方向Ｘと直交する一の方向（Ａ方向とする。以下同じ。）に向かって延在するように、第一翼板５１が間隔をあけて複数配設されている。

第二翼板ユニット４２は、上流側から下流側に向かうにしたがって、Ａと反対方向である方向（Ｂ方向とする。以下同じ。）に向かって延在するように、第二翼板６１が間隔をあけて複数配設されている。
ここで、本実施形態では、第一翼板５１、第二翼板６１のそれぞれの延在方向と軸線方向Ｘとの角度Ｅは約３６度であり、隣接する第一翼板５１、第二翼板６１との距離Ｆは約５２ｃｍである。また、第一翼板５１、第二翼板６１はそれぞれ５枚から構成され、ＡＢ方向両端に位置する第一翼板５１及び第二翼板６１は入口側ダクトの壁部２４に固定されている。
なお、上記数値は一例であるため、当該数値に限定されるものではない。

第一翼板５１及び第二翼板６１は、図２に示すように軸線方向Ｘと直交する他の方向（Ｚ方向とする。以下同じ。）に延在するとともに、図３に示すように断面視して概略矩形状から上流側の一部が軸線方向Ｘに沿う面５３，６３で切り欠かれた形状で形成されている。換言すると、先端部５２，６２は、軸線方向Ｘを有する面５３，６３を有し、先細り形状に形成されている。
また、本実施形態では、第一翼板５１及び第二翼板６１は、例えばコンクリートで構成され、その厚さＴが約１０ｃｍで形成されている。
なお、上記数値は一例であるため、当該数値に限定されるものではない。

出口側ダクト２６は、図１に示すように、内部側の空気を外部側に排気する排気口２７と、該排気口２７へ内部の空気を導入する出口管２８とを有している。
出口管２８には、その内部に放射性物質の外部への流出を遮蔽する放射性物質遮蔽構造２が設けられている。
なお、出口管２８に設けられた放射性物質遮蔽構造２は、入口管２３に設けられた放射性物質遮蔽構造２同様であるため、その説明を省略する。

このように構成された放射性物質遮蔽構造２が設けられた入口側ダクト２１における空気の流れについて説明する。
外部の空気は、図２に示すように給気口２２より入口管２３の内部に導入され、導入された空気は、図４に示すように第一翼板ユニット４１と衝突する。ここで、空気は、第一翼板ユニット４１の第一翼板５１の先端部５２の形状に沿って、すわなち、軸線方向Ｘを有する面５３に沿って流れる。その後は、第一翼板５１の延在方向に沿うように流れて、第二翼板ユニット４２に衝突する。第二翼板ユニット４２においても、先端部６２においては軸線方向Ｘを有する面に沿って流れて、その後は第二翼板６１の延在方向に沿うように流れる。
なお、出口側ダクト２６における空気の流れも同様であるため、その説明を省略する。

このように構成された放射性物質遮蔽構造２によれば、入口側ダクト２１及び出口側ダクト２６に導入された空気を、軸線方向Ｘに沿った面５３，６３を含む先端部５２，６２により、第一翼板５１及び第二翼板６１の延在方向に沿って流すことができる。よって、空気を整流して抵抗を小さくすることができるため、放射性物質に対する冷却性能を確保することができる。

また、放射性物質遮蔽構造２は複数の第一翼板５１及び第二翼板６１で構成され、該第一翼板５１及び第二翼板６１はコンクリート等で構成されているため、放射性物質の遮蔽性能は高く維持されている。
また、先端部５２，６２は平滑な面により形成されているため、容易に製造することができる。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係る放射性物質遮蔽構造１０２について、図５及び図６を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第一実施形態における放射性物質遮蔽構造２は、先端部５２，６２が軸線に沿う方向を有する平滑な面５３，６３で形成された第一翼板５１及び第二翼板６１で構成されていた。一方、本実施形態の放射性物質遮蔽構造１０２は、凸状の面１５３，１６３で形成された第一翼板１５１及び第二翼板１６１で構成されている。

第一翼板ユニット１４１に設けられた第一翼板１５１はその先端部１５２がＢ方向に膨らむように凸状の面１５３で形成されている。また、第二翼板ユニット１４２に設けられた第二翼板１６１はその先端部１６２がＡ方向に膨らむように凸状の面１６３で形成されている。

このように構成された放射性物質遮蔽構造１０２が設けられた入口側ダクト１２１における空気の流れについて説明する。
給気口２２より導入された空気は、図６に示すように、第一翼板ユニット１４１に衝突し、空気は第一翼板ユニット１４１の先端部１５２の凸状の面１５３に沿って流れる。その後は、第一翼板１５１の延在方向に沿うように流れて、第二翼板ユニット１４２に衝突する。第二翼板ユニット１４２においても、先端部１６２においては凸状の面１６３に沿って流れて、その後は第二翼板１６１の延在方向に沿うように流れる。
ここで、図４に示すように第一実施形態における第一翼板５１の先端部５２と衝突した空気の流れを流れＲ１とし、図６に示すように第二実施形態における第一翼板１５１の先端部１５２と衝突した空気の流れを流れＲ２とする。流れＲ１と流れＲ２とを比較すると、第一翼板５１,１５１の先端部５２,１５２との衝突後の流れが、流れＲ１よりも流れＲ２の方がより衝突した第一翼板１５１に沿った流路となっている。したがって、本実施形態では、第一翼板１５１の延在方向により沿うように空気を流すことができる。第二翼板１６１においても同様に、第一実施形態よりも第二翼板１６１の延在方向により沿うように空気を流すことができる。
なお、出口側ダクトにおける空気の流れも同様であるため、その説明を省略する。

このように構成された放射性物質遮蔽構造１０２によれば、凸状の面１５３，１６３で形成された先端部１５２，１６２により、空気を第一翼板１５１及び第二翼板１６１の延在方向に沿ってより確実に流すことができる。よって、空気を整流して抵抗を小さくすることができるため、放射性物質に対する冷却性能をより一層確保することができる。

（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係る放射性物質遮蔽構造２０２について、図７を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第一実施形態における放射性物質遮蔽構造２は、第一翼板５１及び第二翼板の先端部５２，６２の内方は例えばコンクリートが充填された中実構造であるのに対して、本実施形態の放射性物質遮蔽構造２０２は、第一翼板２５１及び第二翼板（不図示。以下同じ。）の先端部２５２（図７に示す斜線部分）の内方は空洞とされている。

このように構成された放射性物質遮蔽構造２０２によれば、第一翼板２５１及び第二翼板の先端部２５２の内方を空洞とすることにより、第一翼板２５１及び第二翼板自体を軽量化することができるため、該第一翼板２５１及び第二翼板の支持が容易にでき、壁面への固定が容易となる。
また、このような構成であっても、第一翼板２５１及び第二翼板のうち先端部２５２以外の部分は中実構造であるため、放射性物質の遮蔽性能は高く維持されている。
さらに、既存の翼板に先端部２５２のみを付加することができるため、施工が容易であるとともに、既存の翼板を利用することでコストを抑えることができる。

（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態に係る放射性物質遮蔽構造３０２について、図８を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

第一実施形態における放射性物質遮蔽構造２では、第一翼板５１及び第二翼板６１は例えばコンクリートのみから構成されているのに対して、本実施形態の放射性物質遮蔽構造３０２は、内側を構成する内部材３５２と該内部材３５２を内包して第一翼板３５１及び第二翼板（不図示。以下同じ。）の外面を形成する外部材３５３との二重構造とされている。

第一翼板３５１及び第二翼板の内部材３５２は放射性物質のうち中性子を吸収する部材から構成され、外部材３５３は放射性物質のうちガンマ線を吸収する部材から構成されている。本実施形態では、例えば、内部材３５２はコンクリートから構成され、外部材３５３は鉄から構成されている。
なお、内部材３５２及び外部材３５３の材料は上記に限定されるものではなく、適宜選択可能である。例えば、内部材３５２としては、樹脂であってもよい。
このような第一翼板３５１及び第二翼板は、鉄で外部材３５３を形成し、該外部材３５３を型枠としてその内部にコンクリートを充填し固化させることにより、製造することができる。

このように構成された放射性物質遮蔽構造３０２によれば、内部材３５２が中性子線を吸収し、外部材３５３がガンマ線を吸収することができるため、放射性物質を確実に遮蔽することができる。さらに、内部材３５２と外部材３５３とを任意に選択し、またはその構成比率を調整することにより、放射性物質の吸収量を調整することができる。
また、外部材３５３を型枠として利用することができるため、内部材３５２を充填するための型枠が不要となり、製造が容易であるとともに、コストを抑えることができる。

なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本実施形態では、第一翼板ユニット４１，１４１及び第二翼板ユニット４２，１４２がそれぞれ１個ずつで構成されているが、第一翼板ユニット４１，１４１及び第二翼板ユニット４２，１４２を複数設ける構成であってもよい。

１…放射性物質貯蔵施設
２,１０２,２０２,３０２…放射性物質遮蔽構造
２１,１２１…入口側ダクト（ダクト）
２６…出口側ダクト（ダクト）
４１,１４１…第一翼板ユニット
４２,１４２…第二翼板ユニット
５１,１５１,２５１,３５１…第一翼板
６１,１６１…第二翼板
５２,６２，１５２,１６２，２５２…先端部
５３，６３…面
１５３，１６３…凸状の面
３５１…内部材
３５２…外部材
Ｐ…軸線
Ａ方向…一方向
Ｂ方向…反対方向
Ｘ方向…軸線方向

Claims (4)

1. 放射性物質を貯蔵する放射性物質貯蔵施設の内外を連通させるダクトに設けられる放射性物質遮蔽構造であって、
   前記ダクトの軸線方向に連通する空気の上流側から下流側に向かうにしたがって前記軸線と直交する一の方向に向かって延在するように、第一翼板が間隔をあけて複数配設された第一翼板ユニットと、
   該第一翼板ユニットの前記下流側に間隔をあけて設けられ、前記上流側から前記下流側に向かうにしたがって前記一の方向と反対方向に向かって延在するように、第二翼板が間隔をあけて複数配設された第二翼板ユニットとを備え、
   前記第一翼板及び前記第二翼板は、前記上流側から前記下流側に向かうにしたがって前記軸線に沿うように形成された前記上流側の先端部と、該先端部の上流側に接続され、前記軸線に直交する平面内に広がる部分とを有し、
   前記第一翼板及び前記第二翼板は、前記先端部のみの内方が空洞とされ、
   前記第一翼板及び前記第二翼板における該先端部よりも前記下流側の部分は中実とされ、
   前記第一翼板の前記先端部は、前記反対方向に膨らむように凸状の面を有し、
   前記第二翼板の前記先端部は、前記一の方向に膨らむように凸状の面を有することを特徴とする放射性物質遮蔽構造。
2. 請求項１記載の放射性物質遮蔽構造において、
   前記第一翼板及び前記第二翼板は、内側を構成する内部材と、該内部材を内包して該翼板の外面を形成する外部材とを有し、
   前記内部材は、前記放射性物質のうち中性子線を吸収する部材から構成され、
   前記外部材は、前記放射性物質のうちガンマ線を吸収する部材から構成されることを特徴とする放射性物質遮蔽構造。
3. 請求項２に記載の放射性物質遮蔽構造において、
   前記内部材は、コンクリートまたは樹脂からなり、
   前記外部材は、鉄からなることを特徴とする放射性物質遮蔽構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射性物質遮蔽構造を備えることを特徴とする放射性物質貯蔵施設。

Images