JPH11304997A - 放射性物質乾式貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放射性物質収納管の設置間隔を小さくする。 【解決手段】放射性物質乾式貯蔵設備１は、放射性物質
を内部に収納する収納管７が、前記貯蔵室３の床面上
で、頂角の角度が６０度よりも大きく、底辺が空気取り
入れ口１２と空気排出口１４を結ぶ方向に対して垂直な
方向である二等辺三角形の頂点上に設置される。 【効果】冷却用空気１５の圧力損失を増加させることな
く、収納管の設置間隔を小さくし、ひいては放射性物質
乾式貯蔵設備全体を小さくすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発熱を伴う放射性物
質の乾式貯蔵設備に係り、特に高レベル放射性廃棄物や
原子力発電所から発生する使用済燃料等の放射性物質を
貯蔵する設備に係る。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する使用済燃料集
合体は、ウラン及びプルトニウム等の再使用可能な核燃
料物質を回収するために再処理するが、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。この放
射性廃棄物ガラス固化体は崩壊熱が発生するため、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
貯蔵する必要がある。また、使用済燃料集合体は、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
れるが、年々増大する使用済燃料集合体に原子力発電所
内の貯蔵プールが容量不足となり、長期間貯蔵可能な新
たな貯蔵設備の建設が望まれている。

【０００３】これらの目的に対応した放射性物質貯蔵施
設としては、放射性廃棄物ガラス固化体及び使用済燃料
集合体を周囲に流れる空気によって冷却しながら貯蔵す
る放射性物質乾式貯蔵設備がある。放射性物質の乾式貯
蔵設備の例としては、特公平5−11598号公報および実公
平6−29760号公報に記載された貯蔵設備がある。

【０００４】特公平5−11598号公報に示された放射性物
質乾式貯蔵設備は、コンクリート製建屋内の貯蔵室に設
置された収納管内に、放射性廃棄物ガラス固化体または
使用済燃料集合体を収納して貯蔵する。収納管は下端部
が貯蔵室の床スラブに保持され貯蔵室の天井スラブにま
で達している。収納管内の放射性物質から発生する崩壊
熱は、天井スラブと床スラブとの間に形成される冷却空
気通路内の収納管相互間を水平方向に流れる空気によっ
て除去される。貯蔵室での収納管配列については示され
ていない。

【０００５】実公平6−29760号公報に示された放射性物
質乾式貯蔵設備は、貯蔵室の天井スラブに上端部が保持
されて下方に伸びる収納管内に放射性廃棄物ガラス固化
体または使用済燃料集合体を収納して貯蔵し、収納管の
周囲に空気を流して収納管内の放射性物質から発生する
崩壊熱を除去するものである。この公報に示された放射
性物質乾式貯蔵設備は、各収納管の周囲を取り囲む筒状
体を設けている。水平方向に伸びる下部仕切部材が筒状
体の下端の位置に設けられ、水平方向に伸びる上部仕切
部材が筒状体の上端の位置に設けられる。床スラブと下
部仕切部材との間に形成される下部プレナムは空気入口
に連絡され、天井スラブと上部仕切部材との間に形成さ
れる上部プレナムは空気出口に連絡される。本放射性物
質乾式貯蔵設備では、特公平5−11598号公報に示された
放射性物質乾式貯蔵設備と異なり、空気は、下部プレナ
ム，収納管と筒状体との間に形成される環状通路及び上
部プレナムの順に流れ、空気は環状通路内を上方に向か
って流れる。貯蔵室での収納管配列については示されて
いない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特公平5−11598号公報
に示された放射性物質乾式貯蔵設備は、空気が各収納管
の間を水平方向に流れて崩壊熱を除去していくので、収
納管の配列が異なると空気の流量が同じであっても流れ
方は異なり、したがって冷却効率も異なる。貯蔵費用の
低減のため貯蔵設備は可能な限り小さい方が望ましい
が、収納管の設置間隔を均等に小さくすると空気が収納
管の間を流れにくくなり空気流量が減少するため冷却効
率は減少し、貯蔵中の放射性物質の安全性が損なわれ
る。特公平5−11598 号公報には収納管の配列は示され
ていないが、貯蔵中の放射性物質の安全性向上と貯蔵施
設のスペースの低減の観点から、放射性物質の冷却効率
が良くしかも収納管の設置間隔ができるだけ小さくなる
配列が望ましい。

【０００７】これに対して、実公平6−29760号公報に示
された放射性物質乾式貯蔵設備は、下部プレナムに取り
入れられた空気が各々の収納管の周囲を垂直方向に流れ
るので、空気の流量が同じであれば冷却効率は収納管の
配列によらずほぼ同じとなる。しかし、収納管の周囲か
ら上部プレナム部を通って空気流出口へと流れる空気は
特公平5−11598号公報に示された放射性物質乾式貯蔵設
備と同様に収納管の間を水平に流れるため、収納管の設
置間隔を均等に小さくすると空気が収納管の間を流れに
くくなり、空気の流量が減少して冷却効率は減少する。

【０００８】放射性物質乾式貯蔵設備は、設備全体の貯
蔵量を大きくするために、放射性物質の貯蔵間隔を小さ
くすることが望ましい。しかしながら、特公平5−11598
号公報の放射性物質乾式貯蔵設備では、貯蔵室の床スラ
ブから天井スラブまで収納管が貫通ているため、また実
公平6−29760号公報の放射性物質乾式貯蔵設備では上部
プレナムの空気通路に収納管が貫通しているため、放射
性物質を収納する収納管の貯蔵間隔を均等に小さくする
と空気通路の圧力損失が大きくなり、空気量が放射性物
質の除熱に必要な量より小さくなる。

【０００９】また、放射性物質乾式貯蔵設備は貯蔵中の
安全性を確保するため、十分な冷却効率を確保して貯蔵
中の放射性物質の温度を制限温度以下に下げる必要があ
る。そのためには、冷却が効率よく行われるように収納
管の配置を決めなければならない。放射性物質乾式貯蔵
設備では、貯蔵室を流れる空気の圧力損失を大きくする
ことなく収納管の設置間隔を小さくするとともに、冷却
効率が高くなるような収納管配列とすることが望まれ
る。

【００１０】本発明の目的は、貯蔵室を流動する空気の
圧力損失を大きくすることなく収納管の設置間隔を小さ
くすることができる放射性物質乾式貯蔵設備を提供する
ことにある。

【００１１】本発明の他の目的は、放射性物質の冷却効
率が向上するような収納管の配列を持つ放射性物質乾式
貯蔵設備を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、安全に貯蔵すること
のできる放射性物質乾式貯蔵設備を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する請
求項１の発明の特徴は、隣接する収納管の底面の中心を
結ぶと、空気流入口と空気流出口を結ぶ方向に対して垂
直な方向を底辺とする二等辺三角形となり、さらにその
二等辺三角形の頂角が６０度よりも大きくなるように貯
蔵室内に収納管を配置することにある。収納管の冷却効
率を高めるには、図１で示すような空気流入口と空気流
出口を結ぶ方向に対して垂直な方向を底辺とする二等辺
三角形の頂点上に配置される形がよい。図２には収納管
配列のうち空気流入口と空気流出口を結ぶ方向の間隔を
変えた時の圧力損失の変化の例を示す。横軸は収納管の
底面の中心を結ぶ線分で形成される二等辺三角形の頂角
で示している。この例では頂角が７２度よりも小さい場
合、圧力損失はほとんど変化しない。図１に示す通り、
頂角が大きければ大きいほど収納管の設置間隔は小さく
なるため、圧力損失が急激に変化する点の角度で収納管
を配置すれば、圧力損失は増大せずに収納管の設置間隔
を小さくすることが可能である。圧力損失は増大しない
ため収納管の間を流れる空気の流量も減少せず、したが
って冷却効率も悪くならない。図２の例に示されてい
る、圧力損失が急激に増大する角度は収納管の直径と収
納管の設置間隔によって変わるが、収納管の直径と収納
管の設置間隔がどのような値となっても６０度より小さ
くはならない。そこで貯蔵室を流れる空気の圧力損失を
大きくすることなく収納管の設置間隔を小さくするとと
もに、冷却効率が高くなるような収納管配列とするに
は、空気流入口と空気流出口を結ぶ方向に対して垂直な
方向を底辺とする二等辺三角形の頂角が６０度よりも大
きく、圧力損失が急激に増大する角度よりも小さくなる
ように貯蔵室内に収納管を配置すればよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の好適な一実施例である放
射性物質乾式貯蔵設備を、図１，図３，図４及び図５を
用いて説明する。本実施例の放射性物質乾式貯蔵設備１
は、原子力発電所から発生した使用済燃料集合体を貯蔵
する設備である。この設備はコンクリート製の建屋から
なり、内部に燃料装荷室２，燃料貯蔵室３を有する。

【００１５】原子力発電所より運搬されてきた使用済燃
料集合体４は金属製の密封容器５に入れられ密封され
る。使用済燃料集合体４を密封した密封容器５は、密
封，溶接検査終了後に燃料貯蔵室３の上に位置する燃料
装荷室２に運ばれる。

【００１６】燃料貯蔵室３は、上部に位置する放射線の
遮蔽能力を持つ燃料貯蔵室天井６によって燃料装荷室２
と分けられる。燃料貯蔵室には密封容器５を内部に収納
することのできる金属製の収納管７が燃料貯蔵室床８の
上に下端部が設置され、上端部９は燃料貯蔵室天井６を
貫通して燃料装荷室２に達している。収納管７の上端部
９は開口しており、使用済燃料集合体４を密封した密封
容器５は燃料装荷室２の中を装荷機１１によって所定の
収納管７の上に運ばれた後、収納管上端部９より収納管
７に収納される。使用済燃料集合体４を収納した後、収
納管の上端部９には遮蔽蓋１０で蓋をする。

【００１７】図４に示すように、燃料貯蔵室３の一方の
側には冷却空気取り入れ口１２に通じる冷却空気通路１
３が接続され、その反対側には冷却空気排出口１４に通
じる冷却空気通路１３が接続されている。冷却空気排出
口１４は燃料貯蔵室３よりも十分高い位置に設けられて
いる。そのため、貯蔵室７内の空気は放射性物質の崩壊
熱により暖められて軽くなり、外部の空気との密度差に
よって上昇する力が生まれ、冷却空気排出口１４より自
然に排出される。そうして、冷却空気１５は放射性物質
乾式貯蔵設備１の外側から冷却空気取り入れ口１２より
取り入れられ、使用済燃料集合体４を冷却しながら燃料
貯蔵室３の収納管７の間を流れ、冷却空気排出口１４よ
り再び外部に放出される。冷却用空気１５は外部の空気
との密度差によって燃料貯蔵室３内を流れるため、冷却
用空気１５の流路の圧力損失が大きくなると、冷却用空
気１５の流量が減少し、そのため使用済燃料集合体４の
冷却効率が減少する。

【００１８】本実施例は、図５に示すように外部の空気
との密度差によって冷却用空気１５を流すのではなく、
代りに冷却空気通路１３に設けられたファン１８によっ
て強制的に流す施設においても有効である。冷却用空気
１５の流路の圧力損失が大きくなると、ファン１８の空
気を流す能力が減少し、やはり使用済燃料集合体４の冷
却効率は減少する。

【００１９】燃料貯蔵室３には複数の収納管７が規則正
しい配列で設置されている。収納管７は、隣接する収納
管７の底面の中心同士を結ぶと、冷却空気取り入れ口１
２と冷却空気排出口１４を結ぶ方向に底辺が垂直な二等
辺三角形１６が燃料貯蔵室床８上に描かれるように、燃
料貯蔵室３に配置されている。さらに、この二等辺三角
形１６の頂角１７の角度は、図２で示されるような、収
納管７の周囲を流れる空気１５の圧力損失が急激に増大
する角度よりも小さく、６０度よりも大きくなってい
る。このため、頂角１７が６０度である一般の千鳥配列
に比べ、収納管７の冷却効率や冷却用空気１５の圧力損
失はほとんど変わらずに、冷却空気取り入れ口１２と冷
却空気排出口１４を結ぶ方向の収納管７の設置間隔が小
さくなるため、放射性物質貯蔵設備１の全体の面積は小
さくなる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、放射性物質を
内部に収納する収納管が、前記貯蔵室の床面上で、頂角
の角度が６０度よりも大きく、底辺が空気流入口と空気
流出口を結ぶ方向に対して垂直な方向である二等辺三角
形の頂点上に設置されるため、冷却用空気の圧力損失を
増加させることなく、収納管の設置間隔を小さくし、ひ
いては放射性物質乾式貯蔵設備全体を小さくすることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図３のＩ部の拡大図を示し、本発明の好適な一
実施例である放射性物質乾式貯蔵設備の一部の水平断面
図である。

【図２】隣接する収納管によって形成される二等辺三角
形の頂角と、冷却用空気の圧力損失の関係を示すグラフ
の例である。

【図３】図４のIII−III断面図である。

【図４】図３のIV−IV断面図である。

【図５】本発明の他の例である放射性物質乾式貯蔵設備
の縦断面図である。

【符号の説明】

１…放射性物質乾式貯蔵設備、２…燃料装荷室、３…燃
料貯蔵室、４…使用済燃料集合体、５…密封容器、６…
燃料貯蔵室天井、７…収納管、８…燃料貯蔵室床、９…
収納管上端部、１０…遮蔽蓋、１１…装荷機、１２…冷
却空気取り入れ口、１３…冷却空気通路、１４…冷却空
気排出口、１５…冷却用空気、１６…隣接する収納管７
の中心を結んで描かれる二等辺三角形、１７…二等辺三
角形１６の頂角、１８…ファン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 秀俊 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小田 将史 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射性物質を内部に収納する収納管が複数
   垂設される貯蔵室を備え、前記貯蔵室内を流れる空気に
   より放射性物質から発生する熱を除去する放射性物質乾
   式貯蔵設備において、 放射性物質を内部に収納する収納管が、前記貯蔵室床面
   上で、空気流入口と空気流出口を結ぶ方向に対して垂直
   な方向を底辺とした二等辺三角形の頂点上に垂設され、
   その二等辺三角形の頂角の角度が６０度よりも大きいこ
   とを特徴とする放射性物質乾式貯蔵設備。