JP6726599B2 - コンクリートキャスクおよびコンクリートキャスクの熱回収方法ならびにコンクリートキャスクの温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャニスタに収容された使用済核燃料を長期間貯蔵するためのコンクリートキャスクであって、崩壊熱の有効利用を図ることができるコンクリートキャスクおよびコンクリートキャスクの熱回収方法ならびにコンクリートキャスクの温度制御方法に関する。

コンクリートキャスクから使用済燃料の崩壊熱を冷却する技術として、特許文献１に、コンクリートキャスクの構造が開示されている。

特開２０００−０６５９９３号公報 このコンクリートキャスクは、空冷式で、キャスク本体の底部に開口形成された空気導入口から、キャニスタの外周部の冷却通路を通って、キャスク本体の上部に開口形成された空気排出口に排出するものである。

上記キャスクは、キャニスタの崩壊熱を利用した自然循環式の空冷構造であるため、貯蔵庫や貯蔵ヤードの周辺雰囲気温度に依存している。しかしながら、キャニスタの状態や設置環境を考慮し、崩壊熱の有効利用可能なものや温度管理可能なものが望ましい。

本発明は上記問題点を解決して、崩壊熱による排熱の有効利用と排熱管理可能なコンクリートキャスクおよびコンクリートキャスクの熱回収方法ならびにコンクリートキャスクの温度制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係るコンクリートキャスクは、使用済燃料を収容した金属製のキャニスタと、このキャニスタを覆うコンクリート製のキャスク本体と、キャニスタとキャスク本体の間に形成された流体通路とを具備し、キャニスタと流体通路の間に、流体通路を流れる伝熱流体とキャニスタとにそれぞれ接する複数の熱電変換素子を具備した熱電変換モジュールを設け、前記伝熱流体とキャニスタとの温度差により、前記熱電変換モジュールによりセーベック効果を利用して発電した電気エネルギを、前記熱電変換モジュールから取り出す発電回路を有し、給電によるペルチェ効果を利用して熱電変換モジュールによりキャニスタを加熱する給電回路と、発電回路を切り替える回路切替装置を備えた、ことを特徴とする。

上記構成によれば、熱電変換モジュールにより伝熱流体とキャニスタとの温度差により発電するので、キャニスタの崩壊熱を熱変換して効果的に冷却できるとともに、排熱エネルギを電気エネルギに変換して取り出し有効利用することができるとともに、崩壊熱の熱量が低下した時には、給電回路から熱電変換モジュールに給電してキャニスタを加熱し、温度低下による結露などに起因するキャニスタの腐食を未然に防止することができる。

また上記構成において、流体通路に伝熱流体を強制的に送る流送装置を備え、発電回路から取り出された電気エネルギにより前記流送装置が駆動されることが望ましい。発電回路から取り出された電気エネルギにより流送装置を駆動して冷却空気を強制循環させることにより、冷却効率をさらに向上させることができる。

本発明に係るコンクリートキャスクにおける温度制御方法は、使用済燃料を収容した金属製のキャニスタと、このキャニスタを覆うコンクリート製のキャスク本体と、キャニスタとキャスク本体の間に形成された流体通路とを具備したコンクリートキャスクにおける温度制御方法であって、キャニスタおよび流体通路の伝熱流体にそれぞれ接する複数の熱電変換素子を具備した熱電変換モジュールを設け、キャニスタの高温時に、キャニスタと伝熱流体の温度差によりセーベック効果を利用して発電した電気エネルギを前記熱電変換モジュールから取り出し、キャニスタの低温時に、前記熱電変換モジュールに給電してペルチェ効果によりキャニスタを加熱することを特徴とする。

上記構成によれば、崩壊熱の熱量が大きい時には、熱電変換モジュールにより排熱を電気に変換して給電回路から回収し排熱エネルギの有効利用を図り、崩壊熱の熱量が低下した時には、給電回路から熱電変換モジュールに給電してキャニスタを加熱し、温度低下による結露などに起因するキャニスタの腐食を未然に防止することができる。

本発明に係るコンクリートキャスクによれば、熱電変換モジュールにより、キャニスタから発生した崩壊熱と伝熱流体との温度差を利用して、崩壊熱を効果的に吸熱変換してキャニスタを効果的に冷却できるとともに、排熱エネルギを電気エネルギとして回収し有効利用することができるとともに、崩壊熱の熱量が低下した時には、給電回路から熱電変換モジュールに給電してキャニスタを加熱し、温度低下による結露などに起因するキャニスタの腐食を未然に防止することができる。

さらにコンクリートキャスクにおける温度制御方法によれば、崩壊熱の熱量が大きい時には、熱電変換モジュールにより排熱エネルギの有効利用を図り、崩壊熱の熱量が低下した時には、熱電変換モジュールに給電してキャニスタを加熱し、温度低下による結露などに起因するキャニスタの腐食を防止することができる。

本発明に係るコンクリートキャスクの実施例を示す縦断面図図である。 図１に示すＡ−Ａ断面図である。 コンクリートキャスクを切り欠いた斜視図である。 コンクリートキャスクの熱電変換モジュールの設置状態を示す部分拡大縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は熱電変換モジュールの回路図である。 熱電変換モジュールの設置状態を示す分解斜視図である。 伝熱材である皺状金属箔を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は皺状金属箔の装着前、装着後の側面端面図を示し、（ａ）は平坦面への取付前、（ｂ）は平坦面への取付加圧後、（ｃ）は凸面への取付前、（d）は凸面への取付加圧後を示す。 天井面への熱電変換モジュールの取付を説明する斜視図である。 胴部側面への熱電変換モジュールの取付を説明する斜視図である。 使用済核燃料の発熱量と貯蔵（冷却）期間の関係を示すグラフである。

［実施の形態］
図１１に示すように、使用済核燃料の長期の貯蔵期間では、初期に崩壊熱の発熱量が大変多いが、２〜５年の貯蔵期間を経ると崩壊熱の発熱量が急激に低下し、８〜１０年前後で低い状態で安定して推移することがわかっている。

使用済核燃料を密閉して収容するキャニスタは、耐腐食性のオーステナイトステンレス鋼により製造されている。使用済核燃料を開口部から有底状の胴部内に収容した後、胴部の開口部が天板により閉鎖されると、胴部と天板の境界部がレーザ溶接により接合され密閉される。

このコンクリートキャスクでは、崩壊熱を利用してキャニスタ周囲に冷却空気（伝熱流体）を自然循環させ、キャニスタを冷却する。ところで、国内では、コンクリートキャスクは船による輸送が行われ、その貯蔵施設は沿岸部に設けられることが多い。このため、冷却空気に海塩粒子が含まれることが知られている。

レーザ溶接したオーステナイトステンレス鋼(SUS304L,SUS306Lなど)には、引張り残留応力が発生する。このため、キャニスタの製造後に、ピーニングやバニシングにより圧縮残留応力を与えて残留応力の軽減処理が行われる。

しかしながら、冷却空気に海塩粒子が含まれ、キャニスタの表面温度が１００℃以下（３０℃以上）で相対湿度が１５％以上の場合、海塩粒子が液化・潮解して溶接部に付着し、結露する。これにより、多湿状態となり、塩化物イオンが発生して残留引張応力による応力腐食割れ（以下、ＳＣＣという）が発生する恐れがあるという問題があった。このため、コンクリートキャスクによりキャニスタに収容された使用済核燃料を長期間貯蔵する場合、ＳＣＣを未然に防止できる対策が要請されている。

［実施例１］
（コンクリートキャスク）
以下、本発明に係るコンクリートキャスクの実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示すように、コンクリートキャスク１１は、遊底筒状のコンクリート製のキャスク本体１２と、キャスク本体１２の上面開口部を覆う上蓋１３とを具備し、キャスク本体１２内にキャニスタ１４が収容される。キャニスタ１４は、円柱体状の金属(SUS304L,SUS306Lなど)製で、その内部には、平面視格子状の仕切り板を介して複数の使用済核燃料１５が収容されている。

キャスク本体１２は、コンクリート躯体１６の各表面がそれぞれ金属製スキンプレート１７で覆われ、内部にキャニスタ１４の収容室１８が形成されている。この収容室１８の内周面には、キャニスタ１４を外周側から支持して倒れ止めするキャニスタ支持材１９が突設されている。また、収容室１８の底部にキャニスタ１４を下方から支持して固定するとともに、冷却空気の流動を許容する着座部材２０が設置されている。前記キャニスタ支持材１９は、たとえば図２に示すように、収容室１８の内周面に、平面視でＨ型断面の鋼材が一定間隔ごとに突設されている。そしてキャニスタ支持材１９間の空間が冷却空気（伝熱流体）が下方から上方に流れる外周冷却通路（流体通路）２１に構成されている。

キャスク本体１２には、底部外周に、たとえば９０度ごとの４か所に流体導入口２２が形成され、またキャスク本体１２の上部で上面開口部外周近傍に、たとえば９０度ごとの４か所に流体排出口２３が形成されている。そして、流体導入口２２から導入された冷却空気が直接、または着座部材２０間に形成された底部冷却通路（冷却通路）を通り、外周冷却通路２１から流体排出口２３に送られて排出される。また外周冷却通路２１から冷却空気（伝熱流体）がキャニスタ１４の天蓋１４ｒとコンクリートキャスク１１の上蓋１３の間の天井冷却通路（流体通路）２４に流入され流体排出口２３から排出される。これは、キャニスタ１４から発生する崩壊熱により、流体導入口２２から流体排出口２３に自然循環されるからであり、これによりキャニスタ１４から放出される崩壊熱を吸収して冷却する。

なお、これら流体導入口２２および流体排出口２３は、途中で折れ曲がる段差部２２ａ，２３ａがそれぞれ形成されることにより、キャニスタ１４から漏洩した放射線を遮断することができる。

図１において、２５は流体導入口２２またはその近傍に設置された吸引ファン（流送装置）、２６は流体排出口２２にまたはその近傍に設置された排気ファン（流送装置）である。２７はキャニスタ１４の表面温度を検出する温度センサで、たとえばキャニスタ１４の下端側胴部の表面を測定するように設置される。２８は、冷却通路２１,２４に設置された照明ランプで、ロボットやファイバースコープを使用して内部点検を実施する時に点灯させ使用するものである。

（熱電変換モジュール）
図１〜図３、図９および図１０に示すように、一方の面がキャニスタ１４の天蓋１４ｒまたは胴部１４ｂに接し、他方の面が冷却空気に接する同一構造の熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂが配置されている。

熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂは、図５（ａ）に示すように、Ｐ型半導体素子３２とＮ型半導体素子３３の厚み方向の一面を高温のキャニスタ１４側に配置されて熱伝導され、厚み方向の他面を低温の冷却空気側に配置されて熱伝導され、それぞれの温度差を利用したゼーベック効果により、熱エネルギを電気エネルギに変換して、発電回路３８から取り出し、吸引ファン２５や排気ファン２６を駆動したり、内部点検時に照明ランプ２８を点灯して、崩壊熱による排熱エネルギの有効利用を図るものである。

またこの実施例では、図５（ｂ）に示すように、熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂに給電して、ペルチェ効果によりキャニスタ１４を加熱し、キャニスタ１４の表面温度を１００℃以上に保持することにより、冷却空気に含まれる海塩粒子が含まれる海水が液化・潮解してキャニスタ１４の表面に付着し、結露するのを防止して、ＳＣＣの発生を未然に防止することができる。

すなわち、熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂは、Ｐ型半導体素子３２およびＮ型半導体素子３３と、Ｐ型半導体素子３２およびＮ型半導体素子３３の一面に配置されて互いに接続する一方の電極３４と、Ｐ型半導体素子およびＮ型半導体素子の他面にそれぞれ配置された他方の電極３５Ａ，３５Ｂとを有するモジュール本体３１と、モジュール本体３１の一方の面で電極３４側に絶縁部材を介して配置されるか、または絶縁材料で形成された第１熱伝導体３６と、モジュール本体３１の他方の面で電極３５Ａ，３５Ｂに絶縁部材を介して配置されるか、または絶縁材料で形成された第２熱伝導体３７と、を具備している。ここで、第２熱伝導体３７、電極３５、半導体素子３２，３３、電極３４および第１熱伝導体３６は、図示しない絶縁性および低熱伝導性の締結具、たとえば樹脂製ボルトなどにより一体に組み立てられて互いに密着されている。なお、ここで第２熱伝導体３７は、図示しないが、冷却空気の接触面積が大きい冷却フィン構造を採用してもよい。

（モジュールの取付構造）
ここで、同一部材には同一符号を付して説明は省略する。図４、図５、図９に示すように、熱電変換モジュール３０Ａをキャニスタ１４の天蓋１４ｒに取り付ける天部取付治具５０は、たとえば図９に示すように、上蓋１３の内面に設置される受圧板５１と、受圧板５１を反力受けとし第２熱伝導体３７を介して熱電変換モジュール３０Ａを天蓋１４ｒ側に押し付ける複数のコイルばねからなる押圧部材５２と、第１熱伝導体３６と天蓋１４ｒとの間に介在された皺状金属箔からなる伝熱材５３と、を具備している。そして、伝熱材５３は、押圧部材５２により所定以上の加圧力で第２熱伝導体３７と天蓋１４ｒとの間で加圧圧縮されている。

図５、図１０に示すように、熱電変換モジュール３０Ｂをキャニスタ１４の胴部１４ｂの外周面に取り付ける胴部取付具５５は、たとえば図１０に示すように、外周部に着脱自在に配置される拘束具である金属性または樹脂製の薄板状の分割バンド５６と、分割バンド５６の内面に設置された受圧板５１と、この受圧板５１を反力受けとし第２熱伝導体３７を介して熱電変換モジュール３０Ｂを胴部１４ｂ側に押し付ける複数のコイルばねからなる押圧部材５２と、第１熱伝導体３６と胴部１４ｂとの間に介在された皺状金属箔からなる伝熱材５３と、を具備している。そして、伝熱材５３は、押圧部材５２により所定以上の加圧力で第２熱伝導体３７と天蓋１４ｒとの間で加圧圧縮されている。

（伝熱材）
ところで、面と面とが接する伝熱面が、完全な平坦面や平滑面でない場合、熱伝導性能が低い。たとえば特開２００３−１７９２７３号公報には、モジュール本体と熱伝導体との界面に熱伝導グリースを塗布するものが提案されている。また特開２０１２−１９５４４１号公報には、モジュール本体と熱伝導体との間に多孔質金属部材を挟み込むものが提案されている。

しかしながら、本発明者は、熱伝導グリースは、シリコン樹脂を含有するものも見られ、熱伝導性能があまり良好でなく、また耐熱性が低く、高温の発熱体には適さないことを見出した。そして、多孔質金属部材を挟み込む場合、加圧圧縮されても微細な凹凸の隙間や変化の激しい凹凸に密着して追従することができず、空孔部分が生じて伝熱経路を遮断するおそれがあり、良好な熱伝導が期待できないことも見出した。

このため、熱伝導グリースに替えて、より高熱伝導の伝熱材を開発した。すなわち、高熱伝導性の箔状金属を用い、箔状金属に不規則な多数の皺を人為的に形成した皺状金属箔を、単数または複数枚重ねて、熱電変換モジュールに取り付けられた熱伝導体と発熱体（冷熱体）との界面に挟み込み、加圧して圧縮する伝熱材５３である。この伝熱材５３により、皺状金属箔は、熱伝導体や発熱体の伝熱面の微細な凹凸や面の変化に追従して密着し、かつ多数の皺間にできる空隙を無くして多数の伝熱経路が形成され、きわめて良好な伝熱材料となる。

たとえばアルミニウム箔を手で皺くちゃに圧縮した後、再度引き延ばして、ほぼ均一な厚みを有する伸縮性板状に形成することで高伝熱性の伝熱材５３を得ることができる。ここで金属箔は、たとえば０．００６ｍｍ〜０．５ｍｍの厚みで、展伸性の高く柔軟性、可撓性で塑性変形するものが好適である。たとえば図７に示すように、厚み：Ｔが０．０５ｍｍのアルミニウム箔ＡＦの場合、平面視でたとえば一辺：Ｍが５００ｍｍの正方形のものを、手で圧縮して多数の凹凸状の襞や皺を形成した後に再度延ばし、一辺：ｍが５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度で厚み（山谷の高さ）：ｔが５ｍｍ〜１５ｍｍの矩形板状に成形し、これを加圧圧縮して伝熱材５３として使用する。ここで成形される皺は、均等に並ぶものより、縦横に交差して不均一に形成されるものが好ましい。また発熱体の表面性状により、皺状金属箔の厚みや重ね枚数が選択される。たとえばほぼ平坦な表面で微細の加工痕程度の発熱体であれば、単数の皺状金属箔でもよいが、平坦な表面に傷跡や溶接線、小さい段部があるような場合には皺状金属箔を複数枚、２〜４枚程度を重ねればよい。また平坦な表面でなく、凹凸部や段差が大きかったり、湾曲面や波状面などの場合には、皺状金属箔を５枚以上を重ねることにより、十分な伝熱性能を確保することができる。

また皺状金属箔の材質として、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のたとえば銀やアルミニウム、銅、その合金などの金属箔が最適であるが、熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のジュラルミン、銅合金（黄銅など）、亜鉛、タングステン、モリブデン、マグネシウムやその合金などの金属箔も好適である。また、熱伝導グリースが最大３００℃の耐熱温度であるのに対して、これら皺状金属箔、たとえばアルミニウムでは６００℃の耐熱温度で十分な耐熱性が得られるため、焼却炉の壁面や排ガスダクトなど、高温の発熱体にも適している。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、キャニスタ１４は、有底円筒状のキャニスタ本体１４ａに上面開口部が形成され、天蓋１４ｒにより上面開口部が閉鎖されてレーザ溶接により密閉されているため、天蓋１４ｒを含む天井面には、多数の凸条など凹凸状溶接線や段部などが形成されている。このためこれら凹凸部を吸収できるように十分な高さに形成して十分な変形量を確保した皺状金属箔からなる伝熱材５３を使用する。これを所定以上の加圧力で圧縮することにより、天蓋１４ｒの凹凸部を吸収して熱電変換モジュール３０Ａの平坦な第１熱伝導体３６の表面と天蓋１４ｒとを良好に密着させ、十分な伝熱性能を得ることができる。

また図８（ｃ）（ｄ）に示すように、キャニスタ本体１４ａの胴部１４ｂは、外周面が曲率半径の大きい湾曲面（円弧面）状に形成されているため、熱電変換モジュール３０Ｂの平坦な第１熱伝導体３６の表面との間で加圧された伝熱材５３は中央部が凹むことになる。このような場合、皺状金属箔を曲率半径に対応した複数枚を重ねて十分な厚みで変形量の大きい伝熱材５３として所定以上の加圧力で圧縮することにより、平坦な第１熱伝導体３６と湾曲面状の胴部１４ｂとを良好に密着させ、十分な伝熱性能を得ることができる。

（発電回路）
図５（ａ）に示すように、前記発電回路３８は、他方の電極３５Ａ，３５Ｂの両端部にそれぞれ接続され、流体導入口２２や流体排出口２３から外部に取り出された正極リード線３８ａおよび負極リード線３８ｂと、正極リード線３８ａから回路切替スイッチ（回路切替装置）４１を介して吸気ファン２５および／または排気ファン２６の直流モータの電源端子に接続された正極ライン３８ｃと、負極リード線３８ｂから吸気ファン２５および排気ファン２６の直流モータＭの電源端子に接続された負極ライン３８ｄと、正極ライン３８ｃから分岐され照明用スイッチ４２を介して照明ランプ２８に接続された照明ライン３８ｅと、を具備している。

したがって、コンクリートキャスク１１により使用済核燃料１５を冷却貯蔵開始から数年間、崩壊熱による発生熱量が高くキャニスタ１４が高温状態では、温度センサ２７の検出信号に基づいて操作器付のコントローラ４０により、回路切替スイッチ４１がａ接点に操作され、正極リード線３８ａと正極ライン３８ｃとが接続される。これにより、熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂでゼーベック効果によりキャニスタ１４と冷却空気の温度差を利用して発電した電気エネルギを、発電回路３８を介して取り出し、キャニスタ１４を効果的に冷却することができる。また回収した電気エネルギにより、吸気ファン２５および排気ファン２６を駆動して冷却空気量を増加させ、キャニスタ１４をさらに効果的に冷却することができる。なお、回収した電気エネルギを蓄電装置に蓄電して貯蔵施設の他の電機設備に使用することができる。

（給電回路）
先に述べたように、使用済核燃料１５を冷却貯蔵開始から８〜１０年前後以上が経過して、温度センサ２７により検出されたキャニスタ１４の表面温度が低下した時に、温度センサ２７の検出信号に基づいて、操作器の手動操作に基づいてコントローラ４０が操作され、回路切替スイッチ４１が操作されて給電回路４３が使用される。

給電回路４３は、図５（ｂ）に示すように、発電回路３８と共用の正極リード線３８ａ、負極リード線３８ｂおよび回路切替スイッチ４１に加えて、外部直流電源４４の正極端子と回路切替スイッチ４１のｂ端子に接続された給電ライン（＋）４５ａと、外部直流電源４４の負極端子と負極リード線３８ｂとを接続する給電ライン（−）４５ｂとを具備している。

したがって、崩壊熱による発生熱量が低下してキャニスタ１４が低温状態、湿度やその他の貯蔵施設内の条件などから、９０〜１２０℃の間から選択された切替温度である１１０℃となると、温度センサ２７の検出信号に基づいて、コントローラ４３により回路切替スイッチ４１がｂ接点に操作され、給電ライン（＋）４３ａと正極リード線３８ａが接続される。これにより、外部直流電源４４から熱電変換モジュールの電極３４，３５に給電され、ペルチェ効果により電気エネルギが熱エネルギに変換され、キャニスタ１４が加熱される。これにより、冷却空気に含まれる水分の液化や海塩粒子の潮解を未然に防止してＳＣＣの発生を未然に防止することができる。

ここで、キャニスタ１４の全体に配置された熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂに給電したが、特に溶接線が集中してＳＣＣが発生しやすい天蓋１４ｒ部分の熱電変換モジュール３０Ａにのみ給電してもよい。

（実施例の効果）
上記実施例によれば、冷却通路２１，２４の冷却空気とキャニスタ１４との温度差により、セーベック効果を利用して熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂで発電するので、使用済核燃料によりキャニスタ１４から発生する崩壊熱を熱変換してキャニスタ１４を効果的に冷却できるとともに、排熱エネルギを電気エネルギに変換して取り出し、冷却空気用のファン２５，２６や照明ランプ２８の電源として有効利用することができる。

また上記構成において、外周冷却通路２１や天井冷却通路２４に冷却空気を強制的に送る吸気ファン２５や排気ファン２６を備え、発電回路３８から取り出した電気エネルギにより吸気ファン２５や排気ファン２６を駆動して、冷却空気を強制循環させることにより、キャニスタ１４の冷却効率をさらに向上させることができる。

さらに上記構成において、崩壊熱による発生熱量が低下すると、キャニスタ１４の温度を計測する温度センサ２７の検出信号に基づいて、冷却空気に含まれる水分や塩分によりキャニスタ１４の表面に、水分の凝縮や海塩粒子の潮解が生じやすい切替温度になると、コントローラ４０により回路切替スイッチ４１を操作して発電回路３８から給電回路４３に切り替える。これにより、外部直流電源４４から熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂの電極３４，３５に給電されると、熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂではペルチェ効果により電気エネルギが熱エネルギに変換され、キャニスタ１４が加熱される。これにより、冷却空気に含まれる水分の凝縮や海塩粒子の潮解を防止してＳＣＣの発生を未然に防止することができる。

また、高熱伝導性の皺状金属箔からなる伝熱材５３を、単数または複数枚重ねて、熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂの第１熱伝導体３６とキャニスタ１４との界面に挟み込み、加圧して圧縮したので、皺状金属箔では、キャニスタ本体１４ａの胴板１４ｂや天蓋１４ｒの表面の微細な凹凸や面の変化に追従して密着し、かつ多数の皺の間に生じる空隙を無くして多数の伝熱経路が形成される。したがって、伝熱材５３により第１熱伝導体３６とキャニスタ１４の熱伝導特性をきわめて良好にすることができ、キャニスタ１４から熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂへの熱伝導、または熱電変換モジュール３０Ａ，３０Ｂからキャニスタ１４への熱伝導を高い熱伝導率で効率よく行うことができる。

なお、上記実施例では、冷却通路２１，２４の伝熱流体を冷却空気としたが、冷却空気に替えて冷却水を循環させ、吸気ファン２５および排気ファン２６を給気ポンプおよび排気ポンプとしてキャニスタ１４を冷却することもできる。

１１ コンクリートキャスク
１２ キャスク本体
１３ 上蓋
１４ キャニスタ
１４ａ キャニスタ本体
１４ｂ 胴部
１４ｒ 天蓋
１５ 使用済核燃料
２１ 外周冷却通路（流体通路）
２２ 流体導入口
２３ 流体排出口
２４ 天井冷却通路（流体通路）
２５ 吸気ファン（流送装置）
２６ 排気ファン（流送装置）
２７ 温度センサ
２８ 照明ランプ
３０Ａ，３０Ｂ 熱電変換モジュール
３８ 発電回路
３８ａ 正極リード線
３８ｂ 負極リード線
３８ｃ 正極ライン
３８ｄ 負極ライン
３８ｅ 照明ライン
４０ コントローラ
４１ 回路切替スイッチ
４２ 照明用スイッチ
４３ 給電回路
４３ａ 正極給電ライン
４３ｂ 負極給電ライン
４４ 外部直流電源
４５ａ 給電ライン（＋）
４５ｂ 給電ライン（−）
５０ 天部取付治具
５５ 胴部取付治具

Claims (3)

1. 使用済燃料を収容した金属製のキャニスタと、このキャニスタを覆うコンクリート製のキャスク本体と、キャニスタとキャスク本体の間に形成された流体通路とを具備し、
   キャニスタと流体通路の間に、流体通路を流れる伝熱流体とキャニスタとにそれぞれ接する複数の熱電変換素子を具備した熱電変換モジュールを設け、
   前記伝熱流体とキャニスタとの温度差により、前記熱電変換モジュールによりセーベック効果を利用して発電した電気エネルギを、前記熱電変換モジュールから取り出す発電回路を有し、
   給電によるペルチェ効果を利用して熱電変換モジュールによりキャニスタを加熱する給電回路と、発電回路を切り替える回路切替装置を備えた、
   ことを特徴とするコンクリートキャスク。
2. 請求項１記載のコンクリートキャスクであって、
   流体通路に伝熱流体を強制的に送る流送装置を備え、
   発電回路から取り出された電気エネルギにより前記流送装置が駆動される
   ことを特徴とするコンクリートキャスク。
3. 使用済燃料を収容した金属製のキャニスタと、このキャニスタを覆うコンクリート製のキャスク本体と、キャニスタとキャスク本体の間に形成された流体通路とを具備したコンクリートキャスクにおける温度制御方法であって、
   キャニスタおよび流体通路の伝熱流体にそれぞれ接する複数の熱電変換素子を具備した熱電変換モジュールを設け、
   キャニスタの高温時に、キャニスタと伝熱流体の温度差によりセーベック効果を利用して発電した電気エネルギを前記熱電変換モジュールから取り出し、
   キャニスタの低温時に、前記熱電変換モジュールに給電してペルチェ効果によりキャニスタを加熱する
   ことを特徴とするコンクリートキャスクにおける温度制御方法。

Images