JPH1164592A - 放射性物質乾式貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放射性物質密封容器の貯蔵間隔を小さくする。 【解決手段】放射性物質乾式貯蔵設備１は、使用済燃料
集合体７を内蔵した複数の密封容器９を内部に貯蔵する
燃料貯蔵室６を備える。床スラブ１４に設置された垂直
方向支持部１５が、密封容器９と搬入口蓋１３を支持す
る。搬入口蓋１３は互いに隣接し、燃料貯蔵室６の天井
部を形成する。空気は、下部プレナム１８より密封容器
９相互間で形成される空間を上昇して、上部プレナム１
９へ流れる。 【効果】搬入口蓋１３が互いに隣接することで、密封容
器９相互の間隔が小さくなり、燃料貯蔵室６の貯蔵量が
増大する。

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，実公平6
−29760号公報及び特開平9−166696 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。

【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
体の下端に位置に設けられ、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。

【０００６】特開平9−166696 号公報に示された放射性
物質乾式貯蔵設備は、貯蔵室に収納管はなく、放射性廃
棄物ガラス固化体または使用済燃料集合体を内蔵した密
封容器を貯蔵室に収納する。貯蔵室内部には密封容器を
床より上方に離した状態で支持する支持部が備えられ
る。それにより、下部プレナムが貯蔵室の床と各密封容
器下端部との間に、上部プレナムが貯蔵室の天井と密封
容器の上端との間に形成される。実公平6−29760号公報
に示された放射性物質乾式貯蔵設備と同様に、下部プレ
ナムは空気入口に連絡され、上部プレナムは空気出口に
連絡される。空気は、下部プレナム，密封容器間に形成
される通路及び上部プレナムの順に流れ、空気は密封容
器表面を上方に向かって流れる。

【０００７】

【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、入
口側から出口側へと空気温度は上昇し、貯蔵室の空気出
口側に位置する収納管内の放射性物質の冷却効率は低下
する。

【０００８】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、各収納管の入口での空気温度は等しく、貯蔵室
の空気入口側および空気出口側に位置する収納管内の放
射性物質の冷却効率はほぼ同じとなる。

【０００９】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しているため、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。

【００１０】特開平9−166696 号公報に示された放射性
物質乾式貯蔵設備も、空気は下部プレナムに取り入れら
れた後、各々の収納管の周囲を垂直方向に流れる。貯蔵
室には床スラブと天井スラブの両方から離した位置に保
持されるので、上部プレナム部，下部プレナムとも貫通
する収納管はなく、空気通路の圧力損失は小さい。その
ため、放射性物質の貯蔵間隔を小さくすることができ
る。

【００１１】特公平5−11598号公報，実公平6−29760号
公報，特開平9−166696 号公報記載の放射性物質乾式貯
蔵設備では、放射性物質は各収納管および放射性物質を
内蔵した密封容器の各貯蔵位置の上方に位置する天井ス
ラブに設けられた穴により貯蔵室内へ投入されるため、
放射性物質の貯蔵間隔を小さくすると、天井スラブの放
射性物質搬入口の間隔も小さくなる。天井スラブには、
天井スラブ自身の荷重を支えるため、放射性物質搬入口
の間に梁を通す必要がある。そのため、空気通路の圧力
損失が小さくても、放射性物質の貯蔵間隔は、梁のため
に必要な間隔より小さくすることはできない。放射性物
質乾式貯蔵設備では、空気通路の圧力損失を減少させる
とともに、天井スラブの放射性物質搬入口の間隔を小さ
くさせることが望まれる。

【００１２】本発明の目的は、天井スラブの放射性物質
搬入口の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。

【００１３】本発明の他の目的は、放射性物質が外部に
漏洩する前に、放射性物質密封容器の損傷を検知するこ
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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する第
１の発明の特徴は、放射性物質を内蔵した密封容器を内
部に貯蔵する貯蔵室を備え、貯蔵中の前記密封容器を支
持するための垂直方向支持部を前記床に設け、前記貯蔵
室下部には空気を取り込む空気取り込み口が連絡され、
前記各密封容器の上端と前記貯蔵室の天井との間に形成
される上部プレナムが、外部に前記空気を排出する空気
排出口に連絡され、前記貯蔵室への前記密封容器の搬入
口を貯蔵室天井部に設け、前記搬入口を蓋で閉鎖した状
態では、前記垂直方向支持部により前記搬入口の蓋を支
持する構造となることにある。

【００１５】貯蔵室天井部の放射性物質の搬入口の蓋
を、貯蔵室中の各密封容器を支持している垂直方向支持
部で支持することにより、天井スラブの荷重は搬入口の
蓋を除いた部分のみとなるため、天井スラブを支える梁
を小さくして、放射性物質密封容器の貯蔵間隔を小さく
することができる。さらに、貯蔵室天井部を搬入口の蓋
のみで構成すれば、搬入口の間の梁も不要となり、放射
性物質密封容器の貯蔵間隔をさらに小さくすることがで
きる。これにより、密封容器上端と天井スラブの間の上
部プレナム形成による圧力損失の減少で冷却効率が向上
した分、有効に放射性物質の貯蔵間隔を小さくすること
ができる。

【００１６】上記の目的を達成する第２の発明の特徴
は、前記垂直方向支持部により前記密封容器の下端を前
記貯蔵室の床より上方に離した状態で前記密封容器を支
持し、前記各密封容器の下端と前記貯蔵室の床との間に
下部プレナムが形成され、前記空気取り込み口が前記下
部プレナムに連絡されることにある。

【００１７】各密封容器を、垂直方向支持部で貯蔵室の
床より離した状態に支持することにより、密封容器下端
と床スラブの間に下部プレナムを形成し、さらに圧力損
失が減少して冷却効率が向上する。これにより、さらに
放射性物質の貯蔵間隔を小さくすることができる。

【００１８】上記の目的を達成する第３の発明の特徴
は、前記密封容器が、放射性物質を内蔵する内側密封容
器と、前記内側密封容器を内蔵する外側密封容器で形成
されていることにある。

【００１９】密封容器が、内側密封容器と外側密封容器
の二重構造となることで、放射性物質を内蔵している内
側密封容器が破損し密封性が損なわれた場合でも、外側
密封容器により放射性物質が外部へ飛散することを防ぐ
ため、安全性の高い放射性物質乾式貯蔵設備を提供でき
る。

【００２０】上記の目的を達成する第４の発明の特徴
は、前記内側密封容器と前記外側密封容器との間の気体
を監視する、圧力モニターまたは放射性物質検出器また
はヘリウムガス検出器が備えられていることにある。こ
れにより、放射性物質を内蔵している内側密封容器の内
部の気体の圧力を、内側密封容器と外側密封容器の間の
気体の圧力と異なった大きさに設定することで、内側密
封容器が損傷した場合に、内側密封容器と外側密封容器
の間の気体の圧力が変化するため、圧力モニターの指示
値から容易に内側密封容器の破損を検出できる。また、
放射性物質検出器で内側密封容器と外側密封容器の間に
漏洩した放射性物質を検出することでも、内側密封容器
の破損を検出できる。さらに、内側密封容器にヘリウム
ガスを封入した場合では、ヘリウムガス検出器でも内側
密封容器の破損を検出できる。

【００２１】

【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２及び図３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、燃料取り出し室２，燃料移送室３，燃料密封・
検査室４，燃料装荷室５，燃料貯蔵室６を有する。

【００２２】原子力発電所より移送キャスク８に装荷さ
れて運搬されてきた使用済燃料集合体７は、まず燃料取
り出し室２において移送キャスク８より取り出され、燃
料移送室３を経由して燃料密封・検査室４へと運ばれ
る。燃料密封・検査室４で使用済燃料集合体７は密封容
器９に入れられ、溶接機１０で密封容器９の蓋が溶接さ
れる。使用済燃料集合体７を密封した密封容器９は、検
査器１１での検査終了後に燃料貯蔵室６の上に位置する
燃料装荷室５に運ばれる。

【００２３】燃料貯蔵室６は、上部に位置する搬入口蓋
１３によって燃料装荷室５と分けられる。搬入口蓋１３
は密封容器９を燃料貯蔵室６に搬入する位置毎に設けら
れ、隣接する搬入口蓋１３同士が接続されて燃料貯蔵室
６の天井を形成する。燃料貯蔵室６の各搬入口蓋１３の
真下に、密封容器９を貯蔵する位置が存在する。燃料貯
蔵室６の床スラブ１４上面には垂直方向支持部１５が設
置される。垂直方向支持部１５は、貯蔵中の各密封容器
９の周囲に４本配置するように設置され(図５)、密封容
器９が貯蔵中に転倒または移動するのを防ぐ。また、垂
直方向支持部１５の上端は、搬入口蓋１３の下面を支持
する。床スラブ１４の上方に、床スラブ１４に水平方向
に、水平方向支持部１６が設置される。密封容器９の下
端部は、水平方向支持部１６に支持されながら貯蔵され
る。それにより、燃料貯蔵室６内の、床スラブ１４と、
密封容器９の下端部を支持する水平方向支持部１６との
間に、下部プレナム１８が形成される。下部プレナム１
８には、垂直方向支持部１５以外の構造物は存在しない
ため、空気がこの部分を流れる時の圧力損失は小さい。
一方、貯蔵中の各密封容器９の上端部と、各搬入口蓋１
３の間にも、上部プレナム１９が形成される。上部プレ
ナム１９には、垂直方向支持部１５と、密封容器９の密
封性を監視するための情報を伝送するモニターケーブル
２０以外の構造物は存在しないため、空気がこの部分を
流れる時の圧力損失は小さい。下部プレナム１８は、空
気流入ダクト２１を介して、空気取り入れ口２２に連絡
される。上部プレナム１９は、空気排出ダクト２３を介
して、空気排出口２４に連絡される。

【００２４】燃料装荷室５には、燃料装荷機１２が備え
られている。燃料装荷機１２は、密封容器９を、燃料密
封・検査室４から、燃料貯蔵室６へと移送する。燃料装
荷機１２は、燃料装荷室５の中を、目的の燃料搬入口１
７の上まで密封容器９を移送し、搬入口蓋１３を取り外
して、密封容器９を燃料貯蔵室６へと搬入する。

【００２５】空気は、空気取り入れ口２２より、空気流
入ダクト２１を通って下部プレナム１８へと流入する。
下部プレナム１８に取り込まれた空気は、密封容器９を
冷却しながら各密封容器９の周囲を上昇し、上部プレナ
ム１９へと流れ、空気排気ダクト２３を通って、空気排
出口２４より排出される。この空気の流れる力は、密封
容器９の周囲で暖められることによって起こる浮力に起
因し、空気通路の圧力損失との釣り合いで空気流量が決
まる。そのため、空気通路の圧力損失を小さくすること
で、空気流量が増大し、冷却効率が増加する。

【００２６】搬入口蓋１３は、燃料貯蔵室６内の各密封
容器９を貯蔵する位置毎に、各密封容器９を貯蔵する位
置の真上に置かれる(図４)。搬入口蓋１３は、その下端
の四隅を、床スラブ１４に設置された垂直方向支持部１
５で支持され、水平方向の四辺を、隣接する搬入口蓋１
３と接する。逆に言えば、中央部分に設置された垂直方
向支持部１５一本につき、４つの搬入口蓋１３のそれぞ
れ１つの角を支持する。こうして、搬入口蓋１３が接続
して燃料貯蔵室６の上面を覆うことで、燃料貯蔵室６と
燃料装荷室５を隔てる。使用済燃料集合体７は、多量の
放射線を放出するが、搬入口蓋１３を厚くして遮蔽能力
を十分に持たせることにより、燃料装荷室５は、人間の
出入りが可能となる。また、燃料搬入口１７を隣接させ
ることができるため、密封容器９の貯蔵間隔を従来に比
較して大幅に減少させることが可能となり、使用済燃料
集合体７の貯蔵量を増加させることが可能となる。

【００２７】搬入口蓋１３は、密封容器を搬入するとき
に取り外さなければならないため、隣接する搬入口蓋１
３の間に若干の隙間が存在することは許容しなければな
らない。しかしながら、搬入口蓋１３は、放射線の遮蔽
の役割も担っているため、隙間から直接放射線が漏洩す
る危険性がある。そこで、隙間蓋２５を、搬入口蓋１３
の隙間の上に設置し、直接放射線が漏洩するのを防止す
る(図４)。

【００２８】密封容器９は、例えば、使用済燃料集合体
７を密封する内側密封容器９Ａと、内側密封容器９Ａを
密封する外側密封容器９Ｂの二重構造で構成される(図
６)。貯蔵中に内側密封容器９Ａが破損し、内側密封容
器９Ａの内部に存在する放射性物質が漏洩した場合でも
外側密封容器９Ｂがあるため、外部に放射性物質が漏洩
するのを防止する。内側密封容器９Ａと外側密封容器９
Ｂの間に、放射性物質検出器２６を備えることで、内側
密封容器９Ａの破損を検知することができる（図４）。
また、内側密封容器９Ａの破損を検知する別の方法とし
て、あらかじめ内側密封容器９Ａ内を、内側密封容器９
Ａと外側密封容器９Ｂの間に比べて、減圧、又は加圧状
態としておくと、内側密封容器９Ａが破損した場合に、
内側密封容器９Ａと外側密封容器９Ｂの間の圧力も変化
するため、放射性物質検出器２６の代わりに圧力モニタ
ー２６Ｂを設置することも有効である。さらに、内側密
封容器９Ａの内部をヘリウムガスで置換した場合では、
内側密封容器９Ａが破損した場合にヘリウムガスが漏洩
するため、放射性物質検出器２６の代わりにヘリウムガ
ス検出器２６Ｃを設置することも有効である。

【００２９】内側密封容器９Ａと外側密封容器９Ｂの間
に、放射性物質検出器２６または圧力モニター２６Ｂま
たはヘリウムガス検出器２６Ｃを備えた場合、その信号
を燃料貯蔵室６外部に伝えなければならない。モニター
ケーブル２０を、放射性物質検出器２６または圧力モニ
ター２６Ｂまたはヘリウムガス検出器２６Ｃから搬入口
蓋１３を貫通して燃料装荷室５まで引くことで、放射性
物質検出器２６または圧力モニター２６Ｂまたはヘリウ
ムガス検出器２６Ｃからの信号を得ることが可能とな
る。外側密封容器９Ｂの上端部に、モニターケーブル２
０の接続コンセント２７が備えられ、その周囲にラッパ
上になったガイド２８が備えられている（図４）。搬入
口蓋１３の、接続コンセント２７の真上に、モニターケ
ーブル２０，差し込み口２９が備えられている。密封容
器９を燃料貯蔵室６に設置し、搬入口蓋１３を閉めた
後、搬入口蓋１３の差し込み口２９より、モニターケー
ブル２０を差し込む。モニターケーブル２０が密封容器
９の上のガイド２８に達したら、ガイド２８のためにモ
ニターケーブル２０の接続コンセント２７の位置に、モ
ニターケーブル２０の先端を容易に持っていくことがで
きる。そして、モニターケーブル２０を接続コンセント
２７と接続し、放射性物質検出器２６または圧力モニタ
ー２６Ｂまたはヘリウムガス検出器２６Ｃからの信号を
得る。この信号を監視することで、密封容器９の密封健
全性を監視する。

【００３０】

【発明の効果】第１発明によれば、放射性物質貯蔵室の
天井部の荷重を垂直方向支持部で支持するため、放射性
物質を貯蔵室へ搬入する搬入口の間隔が小さくなる。こ
のため、放射性物質の貯蔵間隔が小さくなり、放射性物
質の貯蔵量が増加する。

【００３１】第２発明によれば、第１の発明で得られる
効果を生じると共に、下部プレナムの流路面積が増大し
圧力損失が減少するため、空気の通風量が増大し冷却効
果が大きくなる。

【００３２】第３の発明によれば、第１又は第２の発明
で得られる効果を生じると共に、密封容器が二重となっ
ているので、内側密封容器，外側密封容器のどちらかが
破損しても放射性物質が外部に漏洩することを防ぎ、安
全に放射性物質を貯蔵できる。

【００３３】第４の発明によれば、第３の発明で得られ
る効果を生じると共に、貯蔵中の密封容器の破損を、放
射性物質が漏洩することなく発見することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＩ−Ｉ断面を示し、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縦断面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図１のIII−III断面図である。

【図４】図２のIV部の拡大図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。

【符号の説明】

１…放射性物質乾式貯蔵設備、２…燃料取り出し室、３
…燃料移送室、４…燃料密封・検査室、５…燃料装荷
室、６…燃料貯蔵室、７…使用済燃料集合体、８…移送
キャスク、９…密封容器、９Ａ…内側密封容器、９Ｂ…
外側密封容器、１０…溶接機、１１…検査器、１２…燃
料装荷機、１３…搬入口蓋、１４…床スラブ、１５…垂
直方向支持部、１６…水平方向支持部、１７…燃料搬入
口、１８…下部プレナム、１９…上部プレナム、２０…
モニターケーブル、２１…空気流入ダクト、２２…空気
取り入れ口、２３…空気排出ダクト、２４…空気排出
口、２５…隙間蓋、２６…放射性物質検出器、２６Ｂ…
圧力モニター、２６Ｃ…ヘリウムガス検出器、２７…接
続コンセント、２８…ガイド、２９…差し込み口。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射性物質を内蔵した密封容器を内部に貯
   蔵する貯蔵室を備え、貯蔵中の前記密封容器を支持する
   ための垂直方向支持部を前記床に設け、前記貯蔵室下部
   には空気を取り込む空気取り込み口が連絡され、前記各
   密封容器の上端と前記貯蔵室の天井との間に形成される
   上部プレナムが、外部に前記空気を排出する空気排出口
   に連絡されている放射性物質乾式貯蔵設備において、 前記貯蔵室への前記密封容器の搬入口を貯蔵室天井部に
   設け、前記搬入口を蓋で閉鎖した状態では、前記貯蔵室
   床に設けられた垂直方向支持部により前記搬入口の蓋を
   支持する構造となることを特徴とする放射性物質乾式貯
   蔵設備。
2. 【請求項２】前記垂直方向支持部により前記密封容器の
   下端を前記貯蔵室の床より上方に離した状態で前記密封
   容器を支持し、前記各密封容器の下端と前記貯蔵室の床
   との間に下部プレナムが形成され、前記空気取り込み口
   が前記下部プレナムに連絡される請求項１の放射性物質
   乾式貯蔵設備。
3. 【請求項３】前記密封容器が、放射性物質を内蔵する内
   側密封容器と、前記内側密封容器を内蔵する外側密封容
   器で形成されている請求項１又は請求項２の放射性物質
   乾式貯蔵設備。
4. 【請求項４】前記内側密封容器と前記外側密封容器との
   間に、圧力モニターまたは放射性物質検出器またはヘリ
   ウムガス検出器が備えられている請求項３の放射性物質
   乾式貯蔵設備。