TWI707365B - 使用完畢核燃料集合體收納容器、使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體、使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種使用完畢核燃料集合體收納容器(1、24、26)，該使用完畢核燃料集合體收納容器(1、24、26)係具備：收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶(2)、及收納有金屬核廢料桶(2)之大致六角筒形狀的容器本體(3)。

Description

使用完畢核燃料集合體收納容器、使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體、使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法

本發明係有關將收納有使用完畢核燃料集合體之金屬核廢料桶(metal cask，又稱金屬護箱)予以收納而進行貯藏等的使用完畢核燃料集合體收納容器、該使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體、以及該使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法。

以往，作為收納輻射性污染物質並安全地保管的收納容器，已知有例如專利文獻1及2所記載者。專利文獻1所記載的收納容器，係將輻射性廢棄物收納到鑄物製容器，並將收納有輻射性廢棄物的鑄物製容器予以堆積來保管。再者，專利文獻2所記載的輻射性污染物質收納容器，係於收納空間內收納有輻射性污染物質之大致六角柱的容器的各外側面形成有凹部或凸部。並且，在配置排列有複數個輻射性污染物質收納容器時，使第2收納 容器的凸部卡合於第1收納容器的凹部，而使大致六角柱的容器的各外側面相互抵接，而以成為蜂巢狀構造的方式配置排列以進行輻射性污染物質的貯藏等。

相對於此，與輻射性污染物質不同的是，在反應爐使用後之使用完畢核燃料集合體，在剛使用完畢後達到例如300℃以上的高溫。因此，使用完畢核燃料集合體會被保管在池之水中3至5年左右，而在其周圍溫度在達到例如100℃以下的狀態下被保管在乾式貯藏容器內。

作為乾式貯藏容器，例如已知有收納經連結有複數根使用完畢核燃料棒所構成的燃料集合體之大致圓筒形狀的金屬核廢料桶(metal cask)。由於該等多數的金屬核廢料桶即使收納在內部的核燃料集合體係在水中保管中亦進行著反應，所以為高溫狀態。因此，將核燃料集合體收納在這種金屬核廢料桶內所構成的物件，係以隔著間隔豎立或橫躺的方式被貯藏於具備耐震性及輻射線屏蔽能力之堅固的建物內。

再者，作為其他的乾式貯藏手段者，係已知有具屏蔽能力之大致圓筒狀的混凝土製的廢料桶。將核燃料集合體收納在該等混凝土製的廢料桶內所構成的物件，係於屋外隔著間隔排列。

在日本，保管使用完畢核燃料集合體時，必須將在保管場地交界的輻射線的輻射線量抑制在一年1毫西弗(milli-sievert)以下的容許值。因此，考量到保管場 地的寬度等的限制，乃採用將多數個金屬核廢料桶保管在用以屏蔽輻射線之建築物內的貯藏方法。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2003-167094號公報

專利文獻2：日本特許第5205540號公報

然而，即使是使用完畢核燃料集合體也會進行反應而使金屬核廢料桶達到高溫，所以，如專利文獻1或2所記載的輻射性污染物質，難以將密閉的貯藏容器1收納於金屬核廢料桶並使其相互密接的狀態進行保管。再者，將收納有使用完畢核燃料集合體之金屬核廢料桶分散於具有耐震性與屏蔽能力的建築物內並予以貯藏的情形，不僅成本高且須花費要確保設置建築物之保管場地的費用。

本發明即是鑒於上述實情而完成者，目的在於提供一種使用完畢核燃料集合體收納容器、使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體、使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法，該使用完畢核燃料集合體收納容器不須要高屏蔽能力的建築物，而能令使用完畢核燃料集合體相互聚積來保管且能冷卻金屬核廢料桶。

再者，本發明之另一目的在於提供一種使用完畢核燃 料集合體收納容器、使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體、使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法，該使用完畢核燃料集合體收納容器具有充分的屏蔽能力與耐衝擊性並提高了輻射線的屏蔽性。

本發明的第1實施形態，係一種使用完畢核燃料集合體收納容器，該使用完畢核燃料集合體收納容器係具備：收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶；收納有金屬核廢料桶之大致六角筒形狀的容器本體；以及形成在容器本體之大致六角筒形狀的外側面並朝內側凹陷且朝長邊方向延伸的凹部；將容器本體與其他的容器本體之外側面彼此接合時，凹部係形成冷卻用氣體的外部冷卻通路。

依據本發明的第1實施形態，能夠將收納有金屬核廢料桶之高輻射屏蔽性與耐衝擊性的容器本體予以貯藏及保管在屋外。而且，在使容器本體之大致六角筒形狀的外側面彼此抵接而形成蜂巢構造的聚積狀態下，使用完畢核燃料集合體收納容器能夠貯藏使用完畢核燃料集合體。而且，以在容器本體之至少任一者的外側面所形成的凹部形成外部氣體流通的外部冷卻通路的狀態，能夠冷卻金屬核廢料桶，能夠抑制金屬核廢料桶形成高溫。

本發明的第2實施形態，係一種使用完畢核燃料集合體收納容器，該使用完畢核燃料集合體收納容器係具備：收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶； 收納有金屬核廢料桶之大致六角筒形狀的容器本體；以及形成在容器本體之內側面及金屬核廢料桶之間並在下部與上部設置有連通外部氣體之冷卻用氣體的供氣口與排氣口的內部冷卻通路。

依據本發明的第2實施形態，能夠將收納有金屬核廢料桶之高輻射屏蔽性與耐衝擊性的容器本體予以貯藏及保管在屋外。而且，在使容器本體之大致六角筒形狀的外側面彼此抵接而形成蜂巢構造的聚積狀態下，複數個使用完畢核燃料集合體收納容器能夠貯藏使用完畢核燃料集合體。而且，在外部氣體流通於容器本體之內側面及金屬核廢料桶之間的內部冷卻通路的狀態，能夠冷卻金屬核廢料桶，能夠抑制金屬核廢料桶形成高溫。

本發明的第3實施形態，係如第1實施形態或第2實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，於容器本體的內側面設置有防止金屬核廢料桶之搖動的停止器。

依據本發明的第3實施形態，當屋外的地基上設置有使用完畢核燃料集合體收納容器時，即使因地震等而振動，也能夠利用停止器來防止金屬核廢料桶相對振動而衝擊容器本體。

本發明的第4實施形態，係如第1實施形態至第3實施形態中任一實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，容器本體的上表面設置有尖頭狀的煙囪。

依據本發明的第4實施形態，由於在容器本體的上表 面設置有尖頭狀的煙囪，能夠將利用外部冷卻通路及內部冷卻通路與金屬核廢料桶熱交換後的氣體予以從上表面排出，並通至尖頭狀的煙囪。藉此，加快氣體在外部冷卻通路及內部冷卻通路的流速，能促進金屬核廢料桶的冷卻效果。

本發明的第5實施形態，係一種使用完畢核燃料集合體收納容器，該使用完畢核燃料集合體收納容器係具備：收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶；收納有金屬核廢料桶之大致六角筒形狀的容器本體；容器本體具有：以自蒸發岩(evaporite)型堆積礦床的礦石採集到的硬硼鈣石(colemanite)及/或氯硼鈣石(hilgardite)為主體的骨材、及作為凝固材的水泥；且容器本體係以去除了蒸發岩型堆積礦床的礦物所含有的鈉硼解石(ulexite)與天然硼酸(sassolite)，並將硬硼鈣石及/或氯硼鈣石作為骨材而與水泥混合所製造的中子屏蔽混凝土所形成。

依據本發明的第5實施形態，能以形成容器本體之中子屏蔽混凝土來屏蔽通過金屬核廢料桶而從核燃料集合體輻射出的中子線等的輻射線。因此，能降低從使用完畢核燃料集合體收納容器朝外部環境輻射出的輻射線的輻射線量並收斂在容許值內。

本發明的第6實施形態，係如第1實施形態至第4實施形態中任一實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，容器本體係以比重3.5以上的重混凝土所形成。

依據本發明的第6實施形態，能以形成容器本體之高比重的重混凝土來屏蔽透過金屬核廢料桶而從核燃料集合體輻射出的中子線等的輻射線。因此，能降低從使用完畢核燃料集合體收納容器朝外部環境輻射出的輻射線的輻射線量並收斂在容許值內。

本發明的第7實施形態，係一種使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，該使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，係將具備收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶、及收納有金屬核廢料桶之大致六角筒形狀的容器本體的複數個使用完畢核燃料集合體收納容器予以配置排列而構成的使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體。複數個容器本體係以使外側面彼此抵接而形成蜂巢狀構造的方式配置排列，並以使複數個容器本體之至少一個的外側面分別與外部氣體接觸的方式形成有未設置使用完畢核燃料集合體收納容器的空間。

依據本發明的第7實施形態，由於以形成蜂巢狀構造的方式聚積並配置排列之複數個使用完畢核燃料集合體收納容器中，各容器本體之至少一個外側面係面向經去除使用完畢核燃料集合體收納容器後的空間，所以能以透過該空間而使外部氣體流通的狀態來冷卻容器本體內的金屬核廢料桶。

本發明的第8實施形態，係一種使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，該使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，係將具備收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶、及收納有金屬核廢料桶之大致六角筒形狀的容器本體的複數個使用完畢核燃料集合體收納容器予以配置排列複數個而構成的使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體。複數個容器本體係以使外側面彼此抵接而形成蜂巢狀構造的方式配置排列，並以使未收納金屬核廢料桶之複數個容器本體配置排列於比配置排列於外側之複數個使用完畢核燃料集合體收納容器更靠外側。

依據本發明的第8實施形態，從多數個使用完畢核燃料集合體收納容器內的金屬核廢料桶輻射出的輻射線會被其他使用完畢核燃料集合體收納容器之容器本體的壁面所屏蔽而能夠將輻射線量降低至容許值內。雖然一部分的輻射線會輻射到外部，但是以通過未收納金屬核廢料桶之空置的容器本體之方式加以屏蔽而能夠將線量降低到容許值內。並且，能夠提升冷卻效果。

本發明的第9實施形態，係一種使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法，該使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法包含：設置基台的步驟；將收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶載置於基台之上的步驟；以及以具有蓋部及大致六角筒形狀之側筒部的構件包覆前述金屬核廢料桶並固定於前述基台的步驟。

依據本發明的第9實施形態，使具有蓋部及大致六角筒形狀之側筒部的構件包覆並固定已載置於基台的金屬核廢料桶。藉此，能夠以較少的步驟數而容易地組裝使用完畢核燃料集合體收納容器。

依據本發明之使用完畢核燃料集合體收納容器，藉由包覆金屬核廢料桶的容器本體而能降低輻射到外部之輻射線的線量，並且於容器本體之外側面透過由凹部所形成的外部冷卻通路、或形成在容器本體之內側面與金屬核廢料桶之間的內部冷卻通路而使冷卻用氣體流通，能夠直接或間接地冷卻容器本體所收納的金屬核廢料桶。

因此，即使是收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶，也能收納於容器本體且能使容器本體之外側面彼此抵接而在聚積容器本體的狀態下貯藏及保管使用完畢核燃料集合體。

再者，使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法，能夠簡單地進行金屬核廢料桶與容器本體的組裝、以及金屬核廢料桶的收納。

依據本發明之使用完畢核燃料集合體收納容器，藉由以硬硼鈣石及/或氯硼鈣石作為骨材之中子屏蔽混凝土製的容器本體，能夠屏蔽透過金屬核廢料桶而自核燃料集合體輻射出的中子線等的輻射線，而能降低輻射到外部之輻射線的線量。

又，依據本發明之使用完畢核燃料集合體收納容器，使用完畢核燃料集合體收納容器係將大致六角筒狀之容器本體的外側面彼此抵接而配置排列成蜂巢狀構造，藉此能以較少的佔有空間來配設較多的狀納容器。

再者，藉由包覆金屬核廢料桶的容器本體將輻射到外 部的輻射線降低到容許值以下，並且配置排列成蜂巢狀構造之複數個使用完畢核燃料集合體收納容器之至少一個的外側面為空間而分別與外部氣體接觸，因此，即使是蜂巢狀構造也能冷卻使用完畢核燃料集合體收納容器內的金屬核廢料桶。

再者，由於藉由包覆金屬核廢料桶的容器本體將輻射到外部的輻射線降低到容許值以下，並且將未收納金屬核廢料桶之空置的容器本體配置排列於比外側的使用完畢核燃料集合體收納容器更外側，所以，能將輻射到外部的輻射線量降低到容許值以下，並且能提升冷卻效果。

1、24、26‧‧‧使用完畢核燃料集合體收納容器

1A‧‧‧仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器

2‧‧‧金屬核廢料桶

3‧‧‧容器本體

5‧‧‧基台

6‧‧‧側筒部

6a‧‧‧外側面

6b‧‧‧內側面

6c‧‧‧開口

6d‧‧‧上表面

7‧‧‧蓋部

7a‧‧‧擴徑圓盤部

10‧‧‧凹部(外部冷卻通路)

10A‧‧‧外部冷卻通路

12‧‧‧內部冷卻通路

13‧‧‧供氣路徑

14‧‧‧排氣路徑

15‧‧‧停止器

16‧‧‧安裝構件

17‧‧‧繩索

18、20‧‧‧集合體

19‧‧‧盤狀的構件

22‧‧‧集合體

23‧‧‧空孔

27‧‧‧散熱片(未見於圖式及說明書中)

28‧‧‧煙囪

28a‧‧‧屋頂部

28b‧‧‧第二屋頂部

K‧‧‧間隙

第1圖係顯示本發明之第一實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器的立體圖。

第2圖係第1圖所示之使用完畢核燃料集合體收納容器之A-A線縱剖面圖。

第3圖係第2圖所示之金屬核廢料桶與容器本體之內側面之間的B部份放大圖。

第4圖係將複數個使用完畢核燃料集合體收納容器配置排列成蜂巢狀構造之集合體的平面圖。

第5圖係顯示第4圖所示之使用完畢核燃料集合體收納容器之集合體之配置排列狀態之一部分的放大立體圖。

第6圖係顯示使用完畢核燃料集合體收納容器之集合 體在地基上的配置排列狀態的圖，第6圖(a)係在平坦的地基上保管的集合體的側面圖、第6圖(b)係以繩索(wire)束縛集合體而予以保管的狀態的側面圖、第6圖(c)係將集合體保管在平坦的盤上的側剖面圖。

第7圖係顯示本發明之第二實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，且使集合體的外側配置排列有空置的容器本體的平面圖。

第8圖係顯示第三實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體的平面圖。

第9圖係第三實施形態之形態變更例之使用完畢核燃料集合體收納容器的立體圖。

第10圖係顯示第四實施形態之形態變更例之使用完畢核燃料集合體收納容器的縱剖面圖。

第11圖係使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體之形態變更例之一部分放大平面圖。

以下說明本發明之第一實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器及其集合體。

第1圖及第2圖所示之使用完畢核燃料集合體收納容器1，係將金屬核廢料桶2收納在混凝土製之呈大致六角筒形狀之容器本體3內而成者，而該金屬核廢料桶2係使已結束在原子爐的反應之燃料棒集合而成之使用完畢核燃料集合體收納在其內部者。收納有該等複數個使用完畢核燃料集合體之金屬核廢料桶2概略為具有圓筒形狀。本發 明之使用完畢核燃料集合體收納容器係建構成：不論保管場所是為屋內，都是能以較少的佔有空間而有效地保管使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體的構成。

於第1圖中，使用完畢核燃料集合體收納容器1之容器本體3具有：載置金屬核廢料桶2之大致六角形板狀的基台5、外側面6a形成大致六角形筒狀且內側面6b形成大致圓筒狀的側筒部6、以及設於側筒部6之上部開口之大致圓盤狀的蓋部7。蓋部7係被嵌合於側筒部6之上部的開口6c並作為有蓋六角筒而保持成一體，並且可依據需要而能從側筒部6拆除。

基台5、側筒部6及蓋部7之任一者都是由具有將自使用完畢核燃料集合體所輻射出之中子等輻射線予以屏蔽之能力的混凝土所形成。此外，只要是具有屏蔽輻射線的能力，容器本體3也可由混凝土以外的材質所形成。

於第2圖所示之容器本體3的側筒部6中，收納金屬核廢料桶2之圓筒狀之內側面6a的上部係形成朝上側並擴徑成圓形的階梯狀之具有段差的開口6c。包含有具有段差之外周面之圓盤狀的蓋部7與開口6c嵌合並以蓋部7之擴徑圓盤部7a藉由螺栓等固定於側筒部6的上部。此外，容器本體3的側筒部6與基台5的接合部亦與側筒部6的開口6c及蓋部7的嵌合部同樣具備具有段差形狀。藉此，能夠藉由側筒部6確實地屏蔽從金屬核廢料桶2輻射出的輻射線。

容器本體3的側筒部6具有接近正六角形之6個面的外側面6a，各外側面6a具有形成在其寬度方向之中央部的凹部10。該凹部10從外側面6a之中央的下端至上端涵跨長邊方向的全長而形成，且沿伸於基台5的各面而形成。凹部10構成形成在容器本體3之外側面6a之供外部氣體通過的外部冷卻通路10A。於各外側面6a，以外部氣體沿著凹部10而流通於上側與下側之間的方式，通過容器本體3而能冷卻金屬核廢料桶2。

容器本體3之側筒部6的內側面6a與金屬核廢料桶2之間形成若干的間隙並形成大致圓筒狀。

設有與側筒部6之外側面6a連通之供氣口的供氣路徑13係沿著直徑方向延伸而形成於側筒部6之下部之基台5的附近，供氣路徑13與大致圓筒狀的內部冷卻通路12的下端部連通。此外，設於側筒部6的各供氣路徑13係自內部冷卻通路12輻射狀地曲折成階梯狀，並朝徑向外側延伸而分別在6個面的外側面6a的凹部10形成開口。藉此，能以側筒部6的壁面來屏蔽從金屬核廢料桶2輻射到供氣路徑13內的輻射線。

再者，於側筒部6中的內部冷卻通路12的上部係與排氣路徑14連通，該排氣路徑14係於側筒部6內形成剖面大致L字形狀並設置有於上表面6d形成開口之排氣口。此外，各排氣路徑14從內部冷卻通路12的上端附近輻射狀地朝徑向外側延伸，並分別於六角形所形成的上表面6d的各角部附近開口。設於上表面6d之排氣路徑14的排氣 口亦可形成在供氣路徑13的正上方，且可形成在上表面6d之任意的位置。其中，本實施形態之排氣路徑14的排氣口係形成於厚度較大的角部。

再者，於第2圖所示之容器本體3內的內部冷卻通路12，為了抑制在內側面6b與金屬核廢料桶2之間隙K內因地震等而使金屬核廢料桶2振動，乃藉由安裝構件16而於內側面6b安裝有停止器15。如第3圖所示，停止器15係以使用例如耐高溫的金屬為佳，於停止器15與金屬核廢料桶2之間形成有例如10至15mm範圍之微細的間隙。

為了防止金屬核廢料桶2振動而與側筒部6之內側面6b衝突，停止器15較佳者是於側筒部6之內側面6b的周圍方向設置預定間隔，例如90度的間隔，且上下方向亦設置適合的間隔。或可為停止器15沿著內側面6b配置排列成螺旋狀。

本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1具有上述的構成。以下參照第1圖及第2圖來說明使用完畢核燃料集合體收納容器1的組裝方法。

本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1係例如設置於屋外的地基上者，因此，具有設置於地基上的基台5。並且，將金屬核廢料桶2載置於基台5的中央。接著，以使嵌合有蓋部7之側筒部6從金屬核廢料桶2之上覆蓋而包覆金屬核廢料桶2的狀態下，藉由具有基台5、側筒部6及蓋部7的容器本體3能包圍金屬核廢料桶2。 最後，進行側筒部6與基台5的螺固等而完成使用完畢核燃料集合體收納容器1的組裝。

針對使用了如上述方式所獲得之複數個使用完畢核燃料集合體收納容器1的集合體18的作用加以說明。

本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1，以使各容器本體3之外側面6a彼此相互抵接來密集配置排列複數個容器本體3的方式，如第4圖所示，從而能形成蜂巢狀構造的集合體18。

如第5圖所示，所獲得的使用完畢核燃料集合體收納容器1的集合體18，係以外側面6a彼此來抵接第一使用完畢核燃料集合體收納容器1與第二使用完畢核燃料集合體收納容器1的方式，藉由設於各外側面6a之一對的凹部10而形成外部冷卻通路10A。此外，於各外側面6a的凹部10開口有與內部冷卻通路12連通的供氣路徑13。

因此，即使於屋外的地基上使多數個使用完畢核燃料集合體收納容器1密接而形成蜂巢狀構造的方式集合而得的集合體18的狀態，外部氣體會從上方流入由密接之外側面6a彼此之一對的凹部10所構成之外部冷卻通路10A內而朝下方流動。於是，外部氣體通過形成在各使用完畢核燃料集合體收納容器1之各外側面6a的凹部10的下側的供氣路徑13，而流通於容器本體3之內側面6a與金屬核廢料桶2之間的內部冷卻通路12來冷卻金屬 核廢料桶2。其後，隨著與金屬核廢料桶2熱交換之高溫的外部氣體經由與各使用完畢核燃料集合體收納容器1之上表面6d連通的排氣路徑14而被排放到外部。

因此，即使將使用完畢核燃料集合體收納容器1相互密接成蜂巢狀構造，也形成有：分別設置於各使用完畢核燃料集合體收納容器1之6個面之外側面6a的外部冷卻通路10A、以及流通供氣路徑13、內部冷卻通路12、排氣路徑14的冷卻流路，而能有效地冷卻容器本體3內的金屬核廢料桶2。

此外，透過收納在使用完畢核燃料集合體收納容器1內的金屬核廢料桶2而輻射出的輻射線會在其周圍之混凝土製的容器本體3衰減，進而藉由相鄰的使用完畢核燃料集合體收納容器1的容器本體3來衰減。因此，能將自集合體18之外側的使用完畢核燃料集合體收納容器1輻射到外部氣體的輻射線量抑制在一年1毫西弗以下的容許值內。

此外，如第4圖及第6圖之(a)所示，本實施形態，係將使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體18以形成蜂巢狀構造的方式密接配置排列在屋外的地基內並加以貯藏及保管。因此，即使發生地震，也因使用完畢核燃料集合體收納容器1會相互干涉而能防止倒落。再者，如第6圖之(b)所示，也可在屋外等藉由繩索17來束縛並保持各使用完畢核燃料集合體收納容器1的集合體18。再者，如第6圖之(c)所示，各使用完畢核燃料集合體 收納容器1的集合體18也可以被載置在平坦的盤狀的構件19及地板面等的方式被保持。此等情形下，集合體18之各個使用完畢核燃料集合體收納容器1與被收納在該使用完畢核燃料集合體收納容器1的金屬核廢料桶2不會倒掉或損傷。

從以上的說明，本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1及其集合體18不須收納到具有耐震性之屏蔽用的建築物，且不須用以載置之牢固的地基。因此，使用完畢核燃料集合體收納容器1的貯藏及搬運都容易。再者，使用完畢核燃料集合體收納容器1不僅是於橫向密接並配置排列，且能以亦於上方重疊而配置排列的狀態來貯藏使用完畢核燃料集合體。

依據以上所述本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1及其集合體18，使用完畢核燃料集合體收納容器1藉由形成在大致六角形的各外側面6a的凹部10所形成的外部冷卻通路10A、以及設於凹部10之供氣路徑13、內部冷卻通路12及排氣通路14，而能冷卻金屬核廢料桶2。因此，將多數個使用完畢核燃料集合體收納容器1相互密接成蜂巢狀構造作為集合體18而予以貯藏時，透過各使用完畢核燃料集合體收納容器1之間之凹部10所形成的外部冷卻通路10A而能夠冷卻所有的金屬核廢料桶2。

此外，藉由混凝土製的容器本體3來屏蔽從金屬核廢料桶2輻射出的輻射線，能衰減輻射線量，也能藉由鄰接 配置排列的其他使用完畢核燃料集合體收納容器1的容器本體3來屏蔽透過容器本體3的輻射線，從而能夠使輻射線量進一步衰減。因此，能將集含體18之與外部環境之交界的一年線量抑制在1毫西弗以下的容許值以下並為安全。

再者，也不須要於屏蔽輻射線之建築物內令使用完畢核燃料集合體收納容器1分離來保管，也不須要牢固的地基，在屋外將密接於地基上並配置排列而將使用完畢核燃料集合體予以貯藏、保管、搬運均較容易，因此，較小的佔有空間即可且能以低成本來貯藏、保管及搬運。

此外，本發明之使用完畢核燃料集合體收納容器1及其集合體18並不限定於上述實施形態所記載者，而在不脫離其宗旨的範圍內可各式各樣的形態變更或置換等。以下說明本發明之其他實施形態及形態變更例等，惟對於與上述實施形態之各元件或構件相同或同樣的構成則使用相同的符號來說明。

第7圖係顯示本發明之第二實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1的集合體20的圖式。

於第7圖中，係將使用完畢核燃料集合體收納容器1以形成蜂巢狀構造的方式密接配置排列，藉此，來自通過複數個使用完畢核燃料集合體收納容器1之容器本體3的金屬核廢料桶2的輻射線會以通過複數個側筒部6之壁面的方式被屏蔽而衰減。因此，在與外部環境之交界的輻射線量確實地達到一年1毫西弗以下的容許值內。

但是，配設在集合體20之最外側的使用完畢核燃料集合體收納容器1，由於從金屬核廢料桶2輻射出的輻射線僅透過一個側筒部6的壁面而輻射到外部環境，所以輻射線量會有比一年容許值還大的可能性。

因此，本第二實施形態係於使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體20的最外側配置排列有由未收納金屬核廢料桶2之空置的容器本體3所構成之仿真(dummy)的使用完畢核燃料集合體收納容器1A，並以仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A來包圍使用完畢核燃料集合體收納容器1。

由於採用了上述構成，於使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體20中，從配設於最外側之使用完畢核燃料集合體收納容器1輻射到外側的輻射線會通過仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A之側筒部6的壁面而被屏蔽，因此能夠將一年的輻射線量收斂在1毫西弗以下的容許值內。此外，藉由空置的使用完畢核燃料集合體收納容器1A可冷卻其內側的使用完畢核燃料集合體收納容器1。

此外，即使藉由在集合體20的外側配置排列一層的仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A來包圍使用完畢核燃料集合體收納容器1的構成亦不充分降低輻射線量時，能將例如雙層、三層及多層的仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A配置排列於外側，而能夠將一年的輻射線量確實地收斂在1毫西弗以下的容許值內。

第8圖係顯示本發明之第三實施形態之使 用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體22的圖式。

第8圖所示之使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體22，係於與第二實施形態所示者同樣將使用完畢核燃料集合體收納容器1密接並配置排列成蜂巢狀構造，並以仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A來包圍其外側所獲得的構成中，以預定間隔去掉內側的使用完畢核燃料集合體收納容器1而形成大致六角柱形狀的空間。並將該空間作為空孔23。

本實施形態中，空孔23的配置排列係建構成：於除了外側的使用完畢核燃料集合體收納容器1以外之其他複數個使用完畢核燃料集合體收納容器1中，大致六角筒形狀的容器本體3之至少一個外側面6a與空孔23相對面。

藉此，除了仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A以外的各使用完畢核燃料集合體收納容器1，係於6個面的外側面6a中，透過由凹部10所形成的外部冷卻通路10A與於使用完畢核燃料集合體收納容器1內的內部冷卻通路12而使外部氣體接觸金屬核廢料桶2並使之流通，藉此，能冷卻金屬核廢料桶2。此外，於與空孔23相對面之6個使用完畢核燃料集合體收納容器1中，由於藉由凹部10所形成的外部冷卻通路10A與空孔23連通，所以使金屬核廢料桶2的冷卻功能進一步變得更高。

此外，於使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體22中，若是外側未設置仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A，則外側的使用完畢核燃料集合體收納容器1之金 屬核廢料桶2的冷卻效果進一步變得更高。

再者，第三實施形態之形態變更例，亦可於使用完畢核燃料集合體收納容器1之集合體22中，拆除仿真的使用完畢核燃料集合體收納容器1A，配置排列具備未具有凹部10的容器本體3之第9圖所示的使用完畢核燃料集合體收納容器24，以取代其他使用完畢核燃料集合體收納容器1。

此情形下，降下於空孔23內的外部氣體，會從設於與空孔23相對面的外側面6a之具有供氣口的供氣路徑13進入內部冷卻通路12內而冷卻金屬核廢料桶2，並通過上表面6d之排氣路徑14而排出到外部氣體。因此，依據本形態變更例的集合體22，即使容器本體3的外側面6a未設有凹部10，也能冷卻使用完畢核燃料集合體收納容器24內的金屬核廢料桶2。

以下依據第10圖來說明本發明之第四實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器26。

本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器26的基本構成與第一實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1相同。但是不同點在於：使用完畢核燃料集合體收納容器26係排氣路徑14延伸於內部冷卻通路12的延長上，並於蓋部7的上表面開口。

再者，於容器本體3之側筒部6的上表面6d安裝有由冷卻塔構成的煙囪28。煙囪28係在屋頂部28a的上端具有小直徑的開口(出口)，且在該開口(出口)上表面 形成有第二屋頂部28b，其中該屋頂部28a係從覆蓋容器本體3的上表面6d之大直徑的開口(入口)朝向上方縮徑成錐狀者。

因此，藉由煙囪28而使從容器本體3之排氣路徑14的開口排出的排氣收斂，藉此，可加速排氣的流速，使金屬核廢料桶2的冷卻效率提升。此外，煙囪28雖是鋼製品，惟也可為混凝土製品。再者，煙囪28可與容器本體3形成一體，也可以分段方式來形成。

依據具備上述構成的第四實施形態的使用完畢核燃料集合體收納容器26，從容器本體3的供氣口流入到內部的供氣路徑13的外部氣體係從下側朝上側流動於內部冷卻通路12，因此，能有效地冷卻金屬核廢料桶2的外周面。

此外，於容器本體3的上表面6d設置煙囪28，藉此從排氣路徑14的排氣口排出至煙囪28的外部氣體係被提高速度排出，因此，能更提高內部冷卻通路12的流速來進一步提升金屬核廢料桶2的冷卻效果。

其次使用具有屏蔽輻射線能力的混凝土來作為利用使用完畢核燃料集合體收納容器1來收納金屬核廢料桶2的容器本體3的材質。作為能屏蔽輻射線的混凝土係可利用包含使用了波特蘭水泥(Portland cement)等的普通混凝土等之各種混凝土。特別是將輻射線阻斷性能之中具有高中子屏蔽性能的混凝土使用作為容器本體3為佳。以下針對本實施形態中作為容器本體3之材質所使用 的中子屏蔽混凝土加以說明。

本實施形態之中子屏蔽混凝土：係以自蒸發岩型堆積礦床的礦石採集到的硬硼鈣石及/或氯硼鈣石等之以硼為主體的硼骨材、及作為凝固材的水泥，除了蒸發岩型堆積礦床的礦物所含有的鈉硼解石與天然硼酸以外，將屬於骨材的硬硼鈣石及/或氯硼鈣石作為骨材而與水泥混合來製造。

再者，蒸發岩型堆積礦床的礦物所含有的鈉硼解石與天然硼酸易溶解於水而會先溶解於水以致於會阻害水泥的水合反應，因此，硬硼鈣石及/或氯硼鈣石不易與水泥固化。然而，依據上述的中子屏蔽混凝土，先將蒸發岩型堆積礦床的礦物所含有的鈉硼解石與天然硼酸去除的狀態下，使從蒸發岩型堆積礦床的礦物篩選並採取到之屬於含硼礦物之硬硼鈣石或氯硼鈣石與水泥捏揉並混合，就能獲得具有高強度、高耐久性及充足中子屏蔽性能的含硼混凝土。

就上述中子屏蔽混凝土，詳細揭示於由本案發明者所提出之日本國特願2013-272471號專利申請案。

再者，作為其他高輻射線屏蔽性能的混凝土者，係可使用比重3.5以上之高比重混凝土(G型混凝土)。該高比重混凝土包含砂、砂石、磁鐵礦、氧化鐵粉、氧化鐵渣等重骨材作為主要成分。

於本實施形態之使用完畢核燃料集合體收納容器1中，容器本體3係由上述包含硼礦物之含硼混泥土或比重 3.5以上的高比重混凝土所製造、或將含硼混泥土或高比重混凝土塗佈或積層於普通混凝土之外側表面或內側表面所構成。

使用如上述的混凝土作為容器本體3的材質，從而屏蔽自金屬核廢料桶2輻射出的輻射線而使透過的線量降低，能夠將在集合體18之外部交界之輻射線的線量抑制在一年1毫西弗以下。

此外，上述的第一實施形態，係將使用完畢核燃料集合體收納容器1中的側筒部6形成六角形筒狀，並於各外側面6a形成凹部10，藉此，在接合有相鄰的使用完畢核燃料集合體收納容器1彼此的情形下，以凹部10彼此形成大致六角形狀的外部冷卻通路10A。惟取代此，若如第11圖所示於相互抵接的使用完畢核燃料集合體收納容器1之一方的外側面6a設有凹部10，則能形成與供氣路徑13連接的外部冷卻通路10A。

再者，與外部冷卻通路10A或內部冷卻通路12連通的供氣路徑13及排氣路徑14不須形成於容器本體3的全部6面，形成在6個面之中至少一面即可。

再者，於本發明中，使用完畢核燃料集合體收納容器1也可僅設有下述其中任一者：由容器本體3之外側面6a之凹部10所形成的外部冷卻通路10A、形成在容器本體3之內側面6b與金屬核廢料桶2之間的內部冷卻通路12。

在設有凹部10所形成的外部冷卻通路10A的情形 下，外部氣體會流通於凹部10而能藉由容器本體3間接地冷卻金屬核廢料桶2。此外，於容器本體3的上表面6d設有煙囪28的情形下，能夠進一步加快外部氣體流通於外部冷卻通路10A來提高冷卻效果。

再者，設有內部冷卻通路12的情形下，能夠通過供氣路徑13及排氣路徑14而使外部氣體流通來直接冷卻金屬核廢料桶2。

(產業上利用性)

依據本發明之使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，能以較少的佔有空間來配設較多的收納容器，且能將輻射到外部的輻射線的線量降低到容許值以下，並且能提高冷卻效果。

1‧‧‧使用完畢核燃料集合體收納容器

2‧‧‧金屬核廢料桶

3‧‧‧容器本體

5‧‧‧基台

6‧‧‧側筒部

6a‧‧‧外側面

6b‧‧‧內側面

6c‧‧‧開口

6d‧‧‧上表面

7‧‧‧蓋部

10‧‧‧凹部(外部冷卻通路)

10A‧‧‧外部冷卻通路

12‧‧‧內部冷卻通路

13‧‧‧供氣路徑

14‧‧‧排氣路徑

Claims (12)

1. 一種使用完畢核燃料集合體收納容器，具備：收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶；收納有前述金屬核廢料桶之大致六角筒形狀的容器本體；以及形成在前述容器本體之大致六角筒形狀的外側面並朝內側凹陷且朝長邊方向延伸的凹部；將前述容器本體與其他的前述容器本體之外側面彼此接合時，前述凹部係形成冷卻用氣體的外部冷卻通路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，前述容器本體的內側面設置有防止前述金屬核廢料桶之搖動的停止器。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，前述容器本體的上表面設置有尖細狀的煙囪。
4. 如申請專利範圍第1項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，前述容器本體係以比重3.5以上的重混凝土所形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，係具備：形成在前述容器本體之內側面及前述金屬核廢料桶之間並在下部與上部設置有連通外部氣體之冷卻用氣體的供氣路徑與排氣路徑的內部冷卻通路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之使用完畢核燃料集合體 收納容器，其中，前述容器本體的內側面設置有防止前述金屬核廢料桶之搖動的停止器。
7. 如申請專利範圍第5或6項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，前述容器本體的上表面設置有尖頭狀的煙囪。
8. 如申請專利範圍第5項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，前述容器本體係以比重3.5以上的重混凝土所形成。
9. 如申請專利範圍第1項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，前述容器本體具有：以自蒸發岩型堆積礦床的礦石採集到的硬硼鈣石及/或氯硼鈣石為主體的骨材、及作為凝固材的水泥，且前述容器本體係以去除了前述蒸發岩型堆積礦床的礦物所含有的鈉硼解石與天然硼酸，並將前述硬硼鈣石及/或氯硼鈣石作為骨材而與前述水泥混合所製造的中子屏蔽混凝土所形成。
10. 一種使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，係配置排列有複數個使用完畢核燃料集合體收納容器而構成者，而該使用完畢核燃料集合體收納容器為如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，複數個前述容器本體係以使外側面彼此抵接而形成蜂巢狀構造的方式配置排列，且以各個前述容器本體之外側面的至少一個與外 部氣體接觸的方式，形成有未設置前述使用完畢核燃料集合體收納容器的空間。
11. 一種使用完畢核燃料集合體收納容器的集合體，係配置排列有複數個使用完畢核燃料集合體收納容器而構成者，而該使用完畢核燃料集合體收納容器為如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，其中，複數個前述容器本體係以使外側面彼此抵接而形成蜂巢狀構造的方式配置排列，且未收納前述金屬核廢料桶之複數個容器本體係配置排列於比配置排列於外側之複數個前述使用完畢核燃料集合體收納容器更靠外側。
12. 一種使用完畢核燃料集合體收納容器的組裝方法，係組裝如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之使用完畢核燃料集合體收納容器，該組裝方法係包含：設置基台的步驟；將收納有使用完畢核燃料集合體的金屬核廢料桶載置於前述基台之上的步驟；以具有蓋部及大致六角筒形狀之側筒部的構件包覆前述金屬核廢料桶並固定於前述基台，而藉由具有前述基台及前述構件的前述容器本體包圍前述金屬核廢料桶的步驟；以及至少藉由前述凹部形成前述冷卻用氣體的前述外部冷卻通路的步驟。

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