JPH07120589A - 使用済燃料の収納方法及び使用済燃料収納体 - Google Patents

使用済燃料の収納方法及び使用済燃料収納体

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JPH07120589A
JPH07120589A JP5265174A JP26517493A JPH07120589A JP H07120589 A JPH07120589 A JP H07120589A JP 5265174 A JP5265174 A JP 5265174A JP 26517493 A JP26517493 A JP 26517493A JP H07120589 A JPH07120589 A JP H07120589A
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JP
Japan
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spent fuel
fuel assembly
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assemblies
space
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JP5265174A
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Yutaro Tani
雄太郎 谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用済燃料の収納方法及び使用済燃料収納体
に係るもので、再処理時の取り出し性を確保しながら、
使用済燃料集合体の放熱向上と放射線レベルの低下とを
達成する。 【構成】 金属製収納容器の内部に、側壁との間に空間
部を形成した状態で使用済燃料集合体を装填し、該使用
済燃料集合体の回りの空間部に熱伝導性粒状体を充填し
た後、金属製収納容器を密封して使用済燃料収納体とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、使用済燃料の収納方法
及び使用済燃料収納体に係り、特に、使用済燃料集合体
の放熱性、耐衝撃性、取り扱い性の向上を図る技術に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】使用済み核燃料(以下、使用済燃料と称
す)は、例えば原子炉建屋の燃料プール水中に水没状態
に一定期間貯蔵して、残留崩壊熱による温度上昇を抑制
するようにしている。
【0003】使用済燃料の冷却効果を向上させる技術と
して、例えば(実開平3−119797号公報)が提案
されている。かかる技術では、燃料プールのプール水中
に攪拌ガスを噴出させてプール水の流動化を図り、使用
済燃料の冷却を促進させるようにしている。
【0004】そして、使用済燃料は、任意期間保管した
後に、再処理を行なうことによって、プルトニウム等の
有用物質を取り出すことができるが、ウラン燃料の価格
低下、高速増殖炉の実用化の遅れ等の経済的または社会
的要因により、再処理を保留したまま、長期間保管する
ことが要求される場合がある。
【0005】また、使用済燃料をガラス固化体と同様に
貯蔵する技術として、図3に示す特開平3−27319
8号公報「使用済燃料及び放射性廃棄物の貯蔵庫」が提
案されている。図3において、符号Cは貯蔵対象物(キ
ャニスタ入り使用済燃料)、1はセル室、2はコンクリ
ート壁、3は搬送室、4は天井スラブ、5は支持構造物
(支持架構)、6は内管(収納管)、7は筒状冷却流
路、8は外管、9は外気入口、10は空気出口、11は
給気シャフト、12は排気シャフト、13は下部プレナ
ム、14は上部プレナム、15は強制換気手段、16は
閉塞蓋、17は外気取り入れ口、20は外気供給管、2
2は集気ヘッダ、23は排気管、26はブロア、27は
吐出管、28は連通口である。
【0006】この技術では、使用済燃料を特殊キャニス
タに収納した貯蔵対象物Cを形成しておいて、該貯蔵対
象物Cをセル室1の内部の収納管6に縦積み状態に装填
収納しておき、強制換気手段15の作動により、冷却空
気を収納管6の内部に送り込んで、貯蔵対象物Cの冷却
を行なうとともに、強制換気手段15の停止時にあって
も、自然対流による冷却効果が期待できるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、使用済燃料を
キャニスタに装填した状態でその冷却を行なうものであ
ると、使用済燃料とキャニスタの側壁との空間部に気体
が介在することにより断熱層が形成され、以下の解決す
べき課題が生じる。 使用済燃料からキャニスタへの熱伝達が気体の介在に
より損われ、使用済燃料が高温状態となり易いこと。 使用済燃料とキャニスタとの空間部の存在により、耐
衝撃性、耐震性が低下すること。 使用済燃料は、高レベルの放射線を放出するため、貯
蔵庫までの搬送従事作業員の被曝線量が大きくなり易い
こと。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、再処理時の取り出し性を確保しながら、使用
済燃料集合体の放熱向上と放射線レベルの低下とを達成
することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】使用済燃料の収納方法に
あっては、金属製収納容器の内部に、側壁との間に空間
部を形成した状態で使用済燃料集合体を装填し、該使用
済燃料集合体の回りの空間部に熱伝導性粒状体を充填し
た後、金属製収納容器を密封する技術を採用する。使用
済燃料収納体にあっては、収納される使用済燃料集合体
よりも大きく形成された金属製収納容器と、該金属製収
納容器の内部に側壁との間に空間部を形成した状態で装
填される使用済燃料集合体と、該使用済燃料集合体の回
りの空間部に充填され使用済燃料集合体とともに金属製
収納容器に密封される熱伝導性粒状体とからなる構成を
採用する。
【0010】
【作用】使用済燃料を収納する際に、使用済燃料集合体
よりも大きな金属製収納容器を用意しておき、使用済燃
料集合体を金属製収納容器の内部に装填した際に形成さ
れる空間部に、熱伝導性粒状体を充填すると、使用済燃
料集合体から放出される熱が、熱伝導性粒状体を経由し
て金属製収納容器の壁に伝達される。熱伝導性粒状体の
充填層が、気体よりも熱伝導率が大きいことにより、使
用済燃料集合体の熱が外部に放出され易く、使用済燃料
集合体の除熱が行なわれる。そして、使用済燃料集合体
は、その表面が熱伝導性粒状体に接触して振動防止が図
られるとともに、使用済燃料集合体からの放射線は、充
填された熱伝導性粒状体を経由することにより減衰させ
られる。
【0011】
【実施例】以下、図1及び図2に基づいて、本発明に係
る使用済燃料の収納方法及び使用済燃料収納体の一実施
例を説明する。これら各図において、符号30は使用済
燃料収納体、31は金属製収納容器、31aは容器本
体、31bは上蓋、32は使用済燃料集合体、33は熱
伝導性粒状体、34は振れ止め、35は溶接部、Gは空
間部である。
【0012】前記金属製収納容器31は、例えばステン
レス鋼材によって、図1及び図2に示すように、使用済
燃料集合体32よりも大きく形成されるもので、容器本
体31aの内面に、使用済燃料集合体32の外側方への
振れを抑制するとともに、使用済燃料集合体32の装填
時の案内及び位置の誘導をするための振れ止め34が適
宜数だけ一体に配される。なお、図2では、1個の金属
製収納容器31の内部に、4個の使用済燃料集合体32
が収納される例を示している。
【0013】前記熱伝導性粒状体33は、金属製収納容
器31及び使用済燃料集合体32の空間部Gあるいは隣
合う使用済燃料集合体32の空間部Gに充填されるアル
ミナ粒体等であり、例えば平均粒径が0.24μm以上
の粉体状、粒体状のものが適用される。そして、金属製
収納容器31の中に、適宜数の使用済燃料集合体32を
装填した状態で、熱伝導性粒状体33を充填した後、容
器本体31aに上蓋31bを被せ、容器本体31aと上
蓋31bとの間に溶接部35を形成して密封する。
【0014】図1及び図2に示すような使用済燃料収納
体30であると、使用済燃料集合体32に含まれる放射
性元素の崩壊熱が、熱伝導性粒状体33を経由して熱伝
導により容器本体31aの側壁に伝達される。熱伝導性
粒状体33の充填層にあっては、気体(例えば空気)よ
りも熱伝導率が大きいために熱伝達が良好になる。この
際に、使用済燃料集合体32から放出される放射線は、
熱伝導性粒状体33を経由することによって減衰する。
したがって、図2に示すように、丸型の金属製収納容器
31の中に、角型の使用済燃料集合体32が適宜数装填
される場合には、各箇所の空間部Gに充填された熱伝導
性粒状体33が、熱伝達や振動抑制に加えて放射線減衰
を行なうようになる。
【0015】空間部Gに、空気層とアルミナ層とが混在
状態に配されている場合の実質的な熱伝導率の比較計算
を行なった。流れがなくかつふく射熱を無視したアルミ
ナ層の有効熱伝導率:λe は、アルミナ層の空隙率:
0.4,200℃における空気の熱伝導率:λF ,20
0℃におけるアルミナ自身の熱伝導率:λS から、 λe /λF =12.7 が算出される。アルミナを充填材として使用した場合に
は、空間部Gに空気のみの空気層が形成されている場合
の熱伝導率に対して、10倍程度となる。なお、充填層
の有効熱伝導率:λe は、前述のようにふく射熱を無視
しているので、実際の熱伝達は、さらに高くなる。
【0016】〔有効熱伝導率の測定〕充填材として、平
均粒径が24μm(#24),60μm(#60),8
0μm(#80)である3種類の粒状アルミナを選択し
て、有効熱伝導率(kcal/mh℃)を測定した。そ
の測定結果を下記に示す。 有効熱伝導率(#24):0.24(25℃時),0.
27(100℃時),0.36(300℃時) 有効熱伝導率(#60):0.27(25℃時),0.
31(100℃時),0.40(300℃時) 有効熱伝導率(#80):0.28(25℃時),0.
32(100℃時),0.42(300℃時) なお、かさ比重(25℃時)は、#24:1.97,#
60:2.06,#80:2.12であり、充填率は、
#24:0.51,#60:0.53,#80:0.5
4であった。これらの測定結果において、有効熱伝導率
の最も低いのは#24であるから、粒径が24μm以上
の粒状アルミナを勘案すれば、最悪条件を考慮したこと
になる。このように、粒径が小さい場合にあっても、ア
ルミナ層の有効熱伝導率は、100℃以上の温度範囲に
おいて、空気の熱伝導率のほぼ10倍以上となることが
確認された。
【0017】〔他の実施態様〕本発明にあっては、実施
例に代えて、次の技術を採用することができる。 a)熱伝導性粒状体33が、アルミナ以外の熱安定性及
び耐放射線性を有する粒状体であること。 b)熱伝導性粒状体33の充填層の厚さが、放射線レベ
ルを考慮して設定されること。 c)容器本体31aの側壁に放熱用のフィン等が配され
ること。 d)金属製収納容器31に収納される使用済燃料集合体
32の数を任意とすること。
【0018】
【発明の効果】本発明に係る使用済燃料の収納方法及び
使用済燃料収納体によれば以下の効果を奏する。 (1) 金属製収納容器の側壁と使用済燃料集合体との
空間部に、熱伝導性粒状体を充填するものであるから、
粒状体の充填層を利用した熱伝達を促進させて、使用済
燃料集合体の放熱性を向上させ、使用済燃料集合体の温
度上昇を抑制することができる。 (2) 熱伝導性粒状体の充填層を介在させることによ
り、使用済燃料集合体の耐衝撃性を向上させることがで
きる。 (3) 充填された熱伝導性粒状体は、必要に応じて吸
引等の方法で取り出し得るため、使用済燃料集合体の取
り出し性を確保し、再処理時の作業性を向上させること
ができる。 (4) 熱伝導性粒状体の充填層が中間に介在すること
によって、放射線の減衰作用が大きくなり、運搬時や保
管時の取り扱い性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る使用済燃料の収納方法及び使用済
燃料収納体の一実施例を示す正断面図である。
【図2】本発明に係る使用済燃料の収納方法及び使用済
燃料収納体の一実施例を示す横断面図である。
【図3】使用済燃料及び放射性廃棄物の貯蔵庫の従来例
を示す正断面図である。
【符号の説明】
30 使用済燃料収納体 31 金属製収納容器 31a 容器本体 31b 上蓋 32 使用済燃料集合体 33 熱伝導性粒状体 34 振れ止め 35 溶接部 G 空間部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製収納容器の内部に、側壁との間に
    空間部を形成した状態で使用済燃料集合体を装填し、該
    使用済燃料集合体の回りの空間部に熱伝導性粒状体を充
    填した後、金属製収納容器を密封することを特徴とする
    使用済燃料の収納方法。
  2. 【請求項2】 収納される使用済燃料集合体よりも大き
    く形成された金属製収納容器と、該金属製収納容器の内
    部に側壁との間に空間部を形成した状態で装填される使
    用済燃料集合体と、該使用済燃料集合体の回りの空間部
    に充填され使用済燃料集合体とともに金属製収納容器に
    密封される熱伝導性粒状体とからなることを特徴とする
    使用済燃料収納体。
JP5265174A 1993-10-22 1993-10-22 使用済燃料の収納方法及び使用済燃料収納体 Withdrawn JPH07120589A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997042636A1 (en) * 1996-05-03 1997-11-13 British Nuclear Fuels Plc Container for nuclear fuel transportation
US6770897B2 (en) 1996-05-03 2004-08-03 British Nuclear Fuels Plc Container for nuclear fuel transportation
JP2017096682A (ja) * 2015-11-19 2017-06-01 原子燃料工業株式会社 燃料ホルダ

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