JPH1184089A - 放射性物質貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐震性、さらには除熱性にも優れた放射性物
質貯蔵設備を提供する。 【構成】 キャスク１００を、貯蔵ヤード上に所定間隔
で並べ、隣接するキャスク１００間を固定サポート７で
連結する。この固定用サポート７は、コンクリートキャ
スク１の側面に取付ボルト８を介し固定され、隣接する
キャスク１００を固定用サポート７を介して一体化し固
定する。固定用サポート７は、排気口４の下部で固定
し、熱交換されて温度が上昇した空気が排気口４から排
出されたときに、キャスク１００の下方の空気と混じっ
て吸気口３から吸入される空気の雰囲気温度を上げない
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射性物質の貯蔵
設備に係り、特に、原子力発電所から発生する使用済み
燃料などの放射性物質を乾式自然空冷で貯蔵し保管する
のに好適な貯蔵設備に関する。

【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、解体処理するとともにプルトニウム等の再度燃
料として使用できる有用物質を回収するため、再処理さ
れる計画にある。従来、この様な使用済燃料集合体は、
その再処理を行なうまでの間、原子炉の燃料集合体プー
ル等に一時保管される方式がとられれきたが、年々増大
する使用済燃料集合体によりそのプール等の保管設備も
限界に達するおそれがある。そこで、再処理を行なうま
での期間、安全に、安価にかつ取り出し可能な状態で長
期間保管できる設備が必要となってきている。そこで、
従来の水に代わって空気による自然冷却を行う乾式法の
開発が進められ、プール法に比べて運転コストが低いこ
とから注目されている。

【０００３】乾式法にも種類があるが大きく分類する
と、従来の輸送キャスクに似た金属キャスク法と溶接密
封金属容器（以下、「キャニスタ」と称する。）を用い
た方法の２つに分けられる。キャニスタ方式にはさら
に、多数のキャニスタを１つの貯蔵設備で遮蔽するボー
ルト方式と、１つのキャニスタ毎に１つのコンクリート
構造物で遮蔽するサイロもしくはコンクリートキャスク
方式とに分けられる。それぞれの方式に一長一短がある
が、近年、米国ではコンクリートキャスク方式が低コス
トであることから注目されてきている。

【０００４】ここで、コンクリートキャスク方式の貯蔵
設備１００を図３に示し、同図を参照して説明すると、
この貯蔵設備１００は、コンクリートキャスク（遮蔽
体）１とキャニスタ２とから基本的に構成されている。
キャニスタ２は、使用済燃料集合体２１を複数体封入し
た溶接密封構造であり、封入した内部の放射性物質が外
部に漏洩しない構造を有し、円筒状に形成されている。
さらに内部の使用済燃料集合体２１から発生する崩壊熱
はキャニスタ外部の空気によって冷却される。キャニス
タ２は同じく円筒状のコンクリートキャスク１の中に装
荷され、コンクリートキャスク１とキャニスタ２の間に
は空気流路５を形成する一定のギャップが設けられる。
この空気流路５に外部空気を導入するために、コンクリ
ートキャスク１には冷却空気流入口（以下、「吸気口」
と称する。）３および冷却空気排出口（以下、「排気
口」と称する。）４が設けられ、前記空気流路５と連通
している。吸気口３はコンクリートキャスク１の底部側
に設けられ、排気口は４は上部側に設けられている。

【０００５】通常、使用済燃料からは崩壊熱に伴う発熱
と放射線の発生を伴う。したがって、使用済燃料の貯蔵
設備１００は使用済燃料の冷却、放射線の遮蔽、放射性
物質の密封性能が必要になる。コンクリートキャスク方
式では、冷却はキャニスタ２とコンクリートキャスク１
間の空気流路５を流れる空気で、遮蔽は外側のコンクリ
ートキャスク１で、密封はキャニスタ２で担保する。こ
こで、密封は絶対に放射性物質が外部に漏洩しないこ
と、遮蔽は貯蔵施設内や施設外の放射線量が法律による
規準以下であることが要求されている。

【０００６】このようなコンクリートキャスクを使用し
た貯蔵設備では、炉プラント付属プール・サイトで複数
の使用済燃料を内蔵するキャニスタ２をコンクリートキ
ャスク１内に収納し、キャスク蓋６でコンクリートキャ
スク１内に封じ込めた上で、円筒状の空間である前記空
気流路５に吸気口３から導入した空気を流通させてキャ
ニスタの除熱を行うが、その際、このコンクリートキャ
スク１を貯蔵現場に移送し、それぞれ単独に貯蔵ヤード
に設置することによって貯蔵する。この技術は米国にて
適用済みであるが、米国においては耐震基準が日本に比
べ緩いため、貯蔵ヤードに固定することは特に考慮され
ていない。

【０００７】この技術を日本のように耐震基準が厳しい
国に適用した例として、例えば、特公平７−１１３６７
８号公報に開示されたようなものが知られている。この
発明は、コンクリートキャスク固定支持構造体として、
架台スライド用溝上をスライドさせ、吸気口、排気口、
排気筒、冷却用空気通路あるいは外側補助遮蔽体等を具
設したコンクリート構造物中に複数個のコンクリートキ
ャスクを貯蔵可能としたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の技
術では、架台スライド用溝上をスライドさせ、固定耐震
支持構造物上に載置してコンクリート構造物中にコンク
リートキャスクを貯蔵できるようにしているが、耐震支
持構造が十分であるとは言えない。また、遮蔽材料とし
てコンクリートを使用するために遮蔽厚さが大きくな
る。このため、吸気口や排気口の圧力損出が大きくな
り、熱の除去が困難となる。

【０００９】この発明は、このような背景に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、耐震性に優れた放射性物質貯
蔵設備を提供することにある。また、他の目的は、耐震
性に加えて除熱性にも優れた放射性物質貯蔵設備を提供
することにある。さらに他の目的は、耐震性を考慮した
ときに取り扱いが容易な放射性物質貯蔵設備を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の手段は、放射性物質を密封容器に封入し、さ
らに、この密封容器を遮蔽体で覆った貯蔵容器の集合体
を貯蔵し保管する放射性物質貯蔵設備において、隣接す
る各貯蔵容器を互いに連結して固定する固定手段を有
し、複数の貯蔵容器を一体化して貯蔵することを特徴と
する。

【００１１】第２の手段は、第１の手段において、前記
貯蔵容器に当該貯蔵容器内に冷却空気を導入する吸気口
と、前記貯蔵容器内で熱交換して高温になった空気を排
出する排気口とを設け、前記固定手段が、前記吸気口と
排気口との間で貯蔵容器を固定するように構成したこと
を特徴とする。

【００１２】第３の手段は、第２の手段において、前記
固定手段が前記排気口の開口位置の下方に取り付けられ
ていることを特徴とする。

【００１３】第４の手段は、第３の手段における固定手
段には前記排気口から排出される高温の空気を上方に導
く上方に傾斜した部分が設けられていることを特徴とす
る。

【００１４】第５の手段は、第２または第３の手段にお
いて、前記固定手段が、排気口近傍の高温雰囲気と吸気
口近傍の低温雰囲気を分離する中間張りと、この中間張
りを貯蔵容器に固定する固定用サポートとからなること
を特徴とする。

【００１５】第６の手段は、第５の手段における中間張
りが熱伝導率の低い材料によって平板状に形成されてい
ることを特徴とする。

【００１６】第７の手段は、第１ないし第５の手段にお
ける固定手段が、取り外し可能に設けられていることを
特徴とする。

【００１７】第８の手段は、第１の手段において、前記
密封容器が金属性のキャニスタからから、前記遮蔽体が
コンクリートキャスクからなることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
一実施形態について説明する。なお、以下の説明におい
て、前述の従来例と同等な各部については、同一の参照
符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【００１９】図１に本発明の一実施形態に係る貯蔵設備
を示す。この図は、貯蔵設備（以下、単に「キャスク」
と称する。なお、コンクリート遮蔽体としてのキャスク
を呼ぶ場合には、「コンクリートキャスク」と称す
る。）１００を、貯蔵ヤード上に所定間隔で並べ、隣接
するキャスク１００間を固定サポート７で連結する。こ
の固定用サポート７は、コンクリートキャスク１の側面
に取付ボルト８を介し固定され、隣接するキャスク１０
０を固定用サポート７を介して一体化し、固定する構造
である。

【００２０】このように構成すると、キャスク１００を
貯蔵ヤードの床面２０へ直接固定することなく、単に載
置しただけで倒れるようなこともなく、安定して自立状
態を保持する。これによって、地震で倒れるおそれもな
くなり、長期にわたる貯蔵に対する地震の不安も解消さ
れる。

【００２１】また、この実施形態では、固定用サポート
７を図１に示すように、排気口４の下部で固定し、熱交
換されて温度が上昇した空気が排気口４から排出された
ときに、キャスク１００の下方の空気と混じって吸気口
３から吸入される空気の雰囲気温度を上げないように配
慮している。

【００２２】さらに、符号７１で示すように、固定用サ
ポート７をキャスク１００側から見て上方に傾斜した形
状とすると、排気口４から排出された空気を、この傾斜
に沿って上方に導くことも可能である。このように構成
すると、排気口４から排出される高温の空気の低温の空
気との混合をさらに抑制することができる。

【００２３】なお、排気口４から排出された空気は、前
記空気流路５で熱交換して暖められているので、上昇す
るが、上昇しながら周りの空気と熱交換し、排気口４の
近傍の雰囲気温度は高くなる。この影響で高温の雰囲気
が下方の吸気口３近傍にまで至ると、吸気口３から吸い
込まれる空気による冷却効率（除熱効率）が低下するこ
とは否めない。そのため、上記のように固定用サポート
７を構成したものである。この効果をより高くするため
には、固定用サポート７の幅を排気口４と同様もしくは
大きくして、下方への流れ込みを抑えるように構成する
こともできる。

【００２４】このような吸気雰囲気温度の上昇を抑え、
排出された高温の空気の吸入の防止策としては、図２お
よび図３に示すように熱伝導率の低い材料からなる中間
張り、例えばコンクリート中間張り９を用いて、排気口
４から排出される高温の空気による熱の遮断を行い、吸
気口３近傍の雰囲気温度の上昇を抑制するように構成す
ることもできる。

【００２５】この例をさらに詳しく説明する。図２は固
定用サポート７とコンクリート中間張り９とによって２
つのキャスク１００を連結した状態を示す平面図、図３
は図２においてＡ−Ａ線でコンクリート中間張り部分の
み断面した正面図である。これらの図から分かるよう
に、あらかじめキャスク１００が挿入可能な穴９１を開
設したコンクリート中間張り９を製作しておき、前記穴
９１内に挿入されたキャスク１００を着脱可能な固定用
サポート７によってキャスク１００の高さ方向の中間
部、ここではほぼ中央部で固定し、排気口４から排出さ
れる高温の雰囲気領域と吸気口３から吸入される低温の
雰囲気領域を分離するように構成した。これにより、キ
ャスク１００は固定用サポート７と中間張り９とによっ
て一体的に支持され、かつ、吸気口３近傍への高温の空
気の回り込みを抑制することが可能になる。

【００２６】なお、キャスク１００を固定する固定用サ
ポート７をキャスク１００に対して着脱可能な構造にす
ると、必要に応じて固定状態を解除することが可能とな
り、キャスクハンドリングをスムーズなものとすること
ができる。

【００２７】さらに、一体化して貯蔵するに際し、貯蔵
容器１００を貯蔵するヤードの床面２０に自立させてお
くだけで固定しなくとも倒れたりすることはないので、
コストも最小限で済む。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記に示す効果を奏する。

【００２９】請求項１記載の発明によれば、隣接する各
貯蔵容器を互いに連結して固定する固定手段を有し、複
数の貯蔵容器を一体化して貯蔵するので、耐震性の向上
を図ることができる。

【００３０】請求項２記載の発明によれば、貯蔵容器に
当該貯蔵容器内に冷却空気を導入する吸気口と、貯蔵容
器内で熱交換して高温になった空気を排出する排気口と
を設け、固定手段が前記吸気口と排気口との間で貯蔵容
器を固定するので、安定した固定が可能になり、高い耐
震性を確保することができる。

【００３１】請求項３記載の発明によれば、固定手段が
排気口の開口位置の下方に取り付けられているので、排
気口から排出される高温の空気の吸気口側の低温空気と
の混合を抑制することが可能になり、これによって除熱
性の向上を図ることができる。

【００３２】請求項４記載の発明によれば、固定手段に
前記排気口から排出される高温の空気を上方に導く上方
に傾斜した部分を設けたので、請求項３記載の発明に比
べてさらに吸気口側の低温空気との混合を抑制すること
が可能になり、これによって、より除熱性の向上を図る
ことができる。

【００３３】請求項５記載の発明によれば、固定手段が
排気口近傍の高温雰囲気と吸気口近傍の低温雰囲気を分
離する中間張りと、この中間張りを貯蔵容器に固定する
固定用サポートとからなるので、吸気口近傍の低温雰囲
気が保持され、これによって除熱性の向上を図ることが
できる。

【００３４】請求項６記載の発明によれば、中間張りが
熱伝導率の低い材料から平板状に形成されているので、
中間張りから低温雰囲気側への熱伝導が抑制され、高温
雰囲気と低温雰囲気との分離がより確実に行われ、請求
項５記載の発明に比べてより除熱性の向上を図ることが
できる。

【００３５】請求項７記載の発明によれば、固定手段
が、取り外し可能に設けられているので、必要に応じて
貯蔵設備の入れ替え、その他の作業が容易に行え、固定
手段によって固定されないときに比べて貯蔵設備の取り
扱い性を損なうことがない。

【００３６】請求項８記載の発明によれば、密封容器が
金属性のキャニスタから、遮蔽体がコンクリートキャス
クからそれぞれ構成されているので、従来から使用され
ている貯蔵設備に簡単に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る貯蔵設備における固定
状態を示す正面図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る中間張りを用いた
貯蔵設備の固定状態を示す平面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線で中間張りを断面した状
態を示す貯蔵設備の正面図である。

【図４】従来から使用されているコンクリートキャスク
方式の貯蔵設備（キャスク）の構造を一部を切り欠いて
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ コンクリート遮蔽体（コンクリートキャスク） ２ キャニスタ ３ 吸気口 ４ 排気口 ５ 空気流路 ７ 固定用サポート ９ コンクリート中間張り １００ 貯蔵設備（キャスク）

フロントページの続き (72)発明者 石崎 万平 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 羽場崎 淳 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中工務店東京本店内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射性物質を密封容器に封入し、さら
   に、この密封容器を遮蔽体で覆った貯蔵容器の集合体を
   貯蔵し保管する放射性物質貯蔵設備において、 隣接する各貯蔵容器を互いに連結して固定する固定手段
   を有し、複数の貯蔵容器を一体化して貯蔵することを特
   徴とする放射性物質貯蔵設備。
2. 【請求項２】 前記貯蔵容器には、当該貯蔵容器内に冷
   却空気を導入する吸気口と、前記貯蔵容器内で熱交換し
   て高温になった空気を排出する排気口とが設けられ、前
   記固定手段が、前記吸気口と排気口との間で貯蔵容器を
   固定していることを特徴とする請求項１記載の放射性物
   質貯蔵設備。
3. 【請求項３】 前記固定手段が前記排気口の開口位置の
   下方に取り付けられていることを特徴とする請求項２記
   載の放射性物質貯蔵設備。
4. 【請求項４】 前記固定手段には前記排気口から排出さ
   れる高温の空気を上方に導く上方に傾斜した部分が設け
   られていることを特徴とする請求項３記載の放射性物質
   貯蔵設備。
5. 【請求項５】 前記固定手段が、排気口近傍の高温雰囲
   気と吸気口近傍の低温雰囲気を分離する中間張りと、こ
   の中間張りを貯蔵容器に固定する固定用サポートとから
   なることを特徴とする請求項２または３記載の放射性物
   質貯蔵設備。
6. 【請求項６】 前記中間張りが熱伝導率の低い材料によ
   って平板状に形成されていることを特徴とする請求項５
   記載の放射性物質貯蔵設備。
7. 【請求項７】 前記固定手段が、取り外し可能に設けら
   れていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
   １項に記載の放射性物質貯蔵設備。
8. 【請求項８】 前記密封容器が金属性のキャニスタか
   ら、前記遮蔽体がコンクリートキャスクからなることを
   特徴とする請求項１記載の放射性物質貯蔵設備。