JP2017129443A - Storage method and device of radioactive waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性廃棄物の貯蔵方法及び装置に関する。 The present invention relates to a radioactive waste storage method and apparatus.
原子力発電所等から排出される燃料デブリ等の放射性廃棄物は、例えば、キャニスタと呼ばれる金属製の容器に収容した状態で、鉄筋コンクリート製の建屋内に貯蔵され、崩壊熱を除くために所定期間にわたり冷却される。 Radioactive waste such as fuel debris discharged from nuclear power plants is stored in a reinforced concrete building in a metal container called a canister, for example, for a predetermined period to eliminate decay heat. To be cooled.
この種の放射性廃棄物の貯蔵方法に関する一般的技術水準を示す文献としては、例えば、下記の特許文献1等がある。
As a document showing a general technical level related to this type of radioactive waste storage method, for example, there is
放射性廃棄物は一般に水冷により一時的な保管を行っている。前記放射性廃棄物を貯蔵する際には、貯蔵に先立って乾燥等の処理を行うが、放射性廃棄物が水分や有機物を含んでいる場合には水素が発生する。特に、燃料デブリには被覆管を構成する素材等が様々な状態で溶け込んでおり、被覆管が溶け込んだ燃料デブリは、長い期間にわたって水素を発生し続ける。燃料デブリは貯蔵のために粉砕を行うが、粉砕した部位によっては水素の発生量が多い部分と少ない部分が存在する。そして、水素の発生量が多い場合には、貯蔵に際して水素濃度を低減する措置を取る必要がある。 In general, radioactive waste is temporarily stored by water cooling. When the radioactive waste is stored, treatment such as drying is performed prior to storage, but hydrogen is generated when the radioactive waste contains moisture or organic matter. In particular, the material constituting the cladding tube is dissolved in various states in the fuel debris, and the fuel debris in which the cladding tube has dissolved continues to generate hydrogen over a long period of time. Fuel debris is pulverized for storage. Depending on the pulverized portion, there are portions where the amount of generated hydrogen is large and portions where the amount of hydrogen is small. When the amount of hydrogen generated is large, it is necessary to take measures to reduce the hydrogen concentration during storage.
本発明は、斯かる実情に鑑み、放射性廃棄物の周囲の水素濃度を低く保ち得る放射性廃棄物の貯蔵方法及び装置を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a radioactive waste storage method and apparatus capable of keeping the hydrogen concentration around the radioactive waste low.
本発明は、
放射性廃棄物を開放構造のキャニスタ内に密封しない状態で収容し、
前記キャニスタを、該キャニスタを収納する主管と、該主管内に外気を給気する入口ポンプを備えた入口管と、前記主管内の気体を外部に排気する出口ポンプを備えた出口管とを備えてなる収納管内に収納して貯蔵し、
貯蔵にあたり、前記収納管内の気体を前記出口管から外部に排気すると共に、外気を前記入口管から前記収納管内に給気することで該収納管の掃気の工程を実行する放射性廃棄物の貯蔵方法にかかるものである。
The present invention
Store radioactive waste in an open structure canister without sealing,
The canister includes a main pipe that houses the canister, an inlet pipe that includes an inlet pump that supplies outside air into the main pipe, and an outlet pipe that includes an outlet pump that exhausts the gas in the main pipe to the outside. Stored in a storage tube,
In storage, a method for storing radioactive waste that exhausts the gas in the storage pipe from the outlet pipe to the outside and supplies the outside air from the inlet pipe to the storage pipe to perform a scavenging process of the storage pipe. It depends on.
本発明の放射性廃棄物の貯蔵方法において、前記出口ポンプは、前記収納管内を陰圧に保つ役割を兼ねることが好ましい。 In the radioactive waste storage method of the present invention, it is preferable that the outlet pump also serves to maintain a negative pressure in the storage pipe.
本発明の放射性廃棄物の貯蔵方法においては、前記収納管内の気体を定期的にサンプリングし、該気体内の水素濃度に応じて前記収納感の掃気の工程を実行することが好ましい。 In the radioactive waste storage method of the present invention, it is preferable to periodically sample the gas in the storage pipe and execute the scavenging process of the storage feeling according to the hydrogen concentration in the gas.
又、本発明は、
放射性廃棄物を密封しない状態で内部に収容する開放構造のキャニスタと、
該キャニスタを内部に収納する主管と、該主管内に外気を給気する入口ポンプを備えた入口管と、前記主管内の気体を外部に排気する出口ポンプを備えた出口管とを備えてなる収納管とを備えた放射性廃棄物の貯蔵装置にかかるものである。
The present invention also provides
An open structure canister that contains radioactive waste in an unsealed state; and
A main pipe that houses the canister; an inlet pipe that includes an inlet pump that supplies outside air into the main pipe; and an outlet pipe that includes an outlet pump that exhausts the gas in the main pipe to the outside. The present invention relates to a radioactive waste storage device including a storage tube.
本発明の放射性廃棄物の貯蔵方法及び装置によれば、放射性廃棄物の周囲の水素濃度を低く保ち得るという優れた効果を奏し得る。 According to the radioactive waste storage method and apparatus of the present invention, it is possible to achieve an excellent effect that the hydrogen concentration around the radioactive waste can be kept low.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図3は本発明の実施による放射性廃棄物の貯蔵方法及び装置の形態の一例を示すものである。本実施例においては、図1に示す如く、放射性廃棄物1を収容したキャニスタ2を収納管3内に上下方向に複数収納し、該収納管3を建屋4内に貯蔵し、該建屋4内に自然通気することで放射性廃棄物1を収容したキャニスタ2ないし収納管3を空冷するようにしている。
1 to 3 show an example of a form of a radioactive waste storage method and apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of
建屋4は、収納管3の貯蔵部の下方に外部と連通する流路を形成する入口シャフト5、上方に外部と連通する出口シャフト6を備えており、入口シャフト5から外気を取り入れ、出口シャフト6から熱を含んだ空気を排出するようになっている。すなわち、建屋4内の空気は放射性廃棄物1から発生する崩壊熱によって温められて建屋4内の空間を上昇し、出口シャフト6から自然に排気される一方、下方の入口シャフト5からは、出口シャフト6からの排気に伴って温度の低い外気が流入する。入口シャフト5に流入した外気は崩壊熱により温められて上昇し、出口シャフト6から排出される。こうして、キャニスタ2ないし収納管3は、建屋4内における貯蔵の過程で、崩壊熱によって生じる外気のドラフト力により自然空冷されるようになっている。
The
そして、本実施例の場合、各収納管3は、図2に示す如く、キャニスタ2を収納する主管7の下方に入口管8、上方に出口管9を備えており、内部の気体を出口管9から排出すると共に、入口管8から外部の空気を取り入れることで、内部を掃気できるように構成されている。
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2, each storage tube 3 is provided with an inlet tube 8 below the main tube 7 for storing the
入口管8は、プレフィルタとHEPAフィルタ(High-Efficiency Particulate Air Filter)を有してなる入口フィルタ10と、該入口フィルタ10を通して外気を主管7内に引き込む入口ポンプ11を備えている。又、入口フィルタ10と入口ポンプ11の間には逆止弁12を備えている。 The inlet pipe 8 includes an inlet filter 10 having a prefilter and a HEPA filter (High-Efficiency Particulate Air Filter), and an inlet pump 11 that draws outside air into the main pipe 7 through the inlet filter 10. A check valve 12 is provided between the inlet filter 10 and the inlet pump 11.
同様に、出口管9には、プレフィルタとHEPAフィルタを有してなる出口フィルタ13と、該出口フィルタ13を通して主管7内の気体を外部に排気する出口ポンプ14を備えている。又、出口管9には、出口ポンプ14の上流側の位置に逆止弁15を備え、逆止弁15と出口ポンプ14の間に内部の気圧を計測する圧力計16を備えている。
Similarly, the outlet pipe 9 includes an
主管7は、上部開口7aからキャニスタ2を上下方向に積み重ねるようにして内部に収納できるようになっており、上部開口7aは、ガスケット構造を備えた遮蔽プラグ17で封じることができるようになっている。尚、出口管9は、上部開口7aからのキャニスタ2の出入りを妨げることのないよう、主管7の側面に備えられている。
The main pipe 7 can be accommodated in the
収納管3内に収納されるキャニスタ2は、例えば、図3(A)又は図3(B)に示す如き構造を備えている。本実施例の場合、キャニスタ2は、燃料デブリ等である放射性廃棄物1を密封しない状態で内部に収容するようになっている。すなわち、キャニスタ2に備えた蓋18は、放射性廃棄物1をキャニスタ2内に隔離するものであるが、本実施例の蓋18は、キャニスタ2の気密性を保つガスケットをもたず、漏洩可能な開放構造となっている。このような開放構造のキャニスタ2により、放射性廃棄物1から発生する気体は収納管3内の空間へ逃げることができるようになっている。つまり、本明細書中におけるキャニスタ2を「密封しない状態」とは、キャニスタ2内部から少なくとも気体が漏洩可能な状態を指す。したがって、例えば蓋18にフィルタを備え、固体の放射性廃棄物1は漏洩しないようキャニスタ2内部に保持しつつ、気体は蓋18を通して外部に漏出できるように構成しても良い。
The
蓋18の内側には、水素と酸素を結合させる再結合触媒19を備えている。この再結合触媒19により、水の放射線分解等によってキャニスタ2内に発生した水素を酸素と再結合させて水に戻し、収納管3ないしキャニスタ2内における水素濃度の上昇を極力抑えるようになっている。尚、蓋18ないしキャニスタ2を開放構造としたことにより、軽い水素がキャニスタ2から選択的に放出される結果、キャニスタ2内部の水素濃度を問題にならないレベルに維持できる場合には、再結合触媒19は必要ないこともある。
A
又、キャニスタ2の内部には、中性子吸収材20を配設してある。中性子吸収材20は、例えば図3(A)に示す如く、キャニスタ2の内壁面を覆うように配設することができる。又、例えば、図3(B)に示す如く、キャニスタ2の内壁面から径方向へ張り出し且つキャニスタ2の周方向へ等間隔をあけて配設されるようにしても良い。尚、中性子吸収材20としては、中性子を吸収する性質をもつ各種の素材を使用できるが、例えば、アルミニウム合金粉末に酸化ホウ素を添加して加熱処理した焼結材を用いることができる。
A neutron absorber 20 is disposed inside the
次に、上記した本実施例の作動を図4のフローチャートをも参照しながら説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
本実施例の放射性廃棄物の貯蔵方法及び装置は、キャニスタ2ないし収納管3の内部を掃気できるようになっており、放射性廃棄物1からの水素の発生量が比較的多い場合に好適である。すなわち、上述の如く燃料デブリ等である放射性廃棄物1の性質はまちまちであり、被覆管の溶け込みによる水素の含有量、あるいは含水量や放射線の発生量その他の条件により、保管中の水素の発生量も異なってくる。ここで、放射性廃棄物1からの水素の発生量が十分に小さいと見込まれる場合には、本発明によらずに、放射性廃棄物1を密封状態で収容することも可能であるが、水素の発生量が比較的多い場合には、放射性廃棄物1を密封しない状態で貯蔵し、発生する水素を掃気によって適宜排出することが、発火を防止するために効果的である。具体的には、空気中の水素濃度が4%以上となると発火の虞があるので、密封して貯蔵することを仮定した際に雰囲気中の水素濃度がその数値に達することが予想される場合には、本実施例の如き貯蔵方法ないし装置により放射性廃棄物1を保管することが望ましい。例えば、貯蔵に先立ち、放射性廃棄物1の一部をサンプリングして放射線を照射し、水素の発生量を確認する試験を行う。その結果、再結合触媒19の能力等も勘案して、密閉貯蔵すれば空間内の水素濃度が4%に達する可能性があると判断された場合に、本実施例の如きキャニスタ2や収納管3による貯蔵を選択すれば良い。
The radioactive waste storage method and apparatus of the present embodiment can scavenge the inside of the
貯蔵にあたっては、まずステップS1として(図4参照)、放射性廃棄物1を図3(A)や図3(B)に示す如きキャニスタ2内に収容する。キャニスタ2の開口を密封しないように蓋18で塞いだ後、ステップS2として(図4参照)、図2に示す如く、キャニスタ2を収納管3の主管7に収納し、上部開口7aを遮蔽プラグ17で封じる。そして、ステップS3として(図4参照)、キャニスタ2を収納した収納管3を、図1に示す如く建屋4内で貯蔵する。
In storage, first, as step S1 (see FIG. 4), the
貯蔵の間、放射性廃棄物1からは水の放射線分解等により水素が発生する。発生した水素は、ある程度は再結合触媒19により酸素と結合して水に戻されるが、再結合触媒19の能力を上回る速度で水素が発生すると、放射性廃棄物1の雰囲気中の水素濃度が上昇していく。キャニスタ2は気体が漏洩可能な状態であるので、発生した水素はキャニスタ2から漏れ出し、収納管3内に徐々に充満していく。
During storage, hydrogen is generated from the
そこで、発火を防止するために、ステップS4として収納管3内の水素を排出する(図4参照)。本実施例では、出口ポンプ14を作動させることにより、収納管3内の気体を出口管9から外部に排気することができる(図2参照)。ここで、水素は軽いために収納管3内で上方に分布しやすく、主管7の上方に備えた出口管9から効率良く排気されていく。この際、出口管9には出口フィルタ13を備えているため、収納管3内の放射性物質が外部へ漏洩することはない。又、出口ポンプ14は、放射性物質の封じ込めのため、収納管3内を陰圧に保つ役割をも兼ねている。
Therefore, in order to prevent ignition, hydrogen in the storage tube 3 is discharged as step S4 (see FIG. 4). In the present embodiment, by operating the outlet pump 14, the gas in the storage pipe 3 can be exhausted from the outlet pipe 9 to the outside (see FIG. 2). Here, since hydrogen is light, it tends to be distributed upward in the storage pipe 3 and is efficiently exhausted from the outlet pipe 9 provided above the main pipe 7. At this time, since the outlet pipe 9 includes the
ここで、収納管3内における水素濃度を低く保つためには、出口管9からの排気だけでは不十分である。このため、本実施例では、ステップS4での出口管9からの排気に併せ、ステップS5として入口管8から収納管3内に外気を給気し、収納管3内の掃気を行うようにしている(図4参照)。このステップS4,S5からなる掃気の工程により、収納管3内の水素濃度を効果的に低減することができる。 Here, in order to keep the hydrogen concentration in the storage pipe 3 low, exhaust from the outlet pipe 9 alone is not sufficient. For this reason, in this embodiment, in addition to the exhaust from the outlet pipe 9 in step S4, outside air is supplied from the inlet pipe 8 into the storage pipe 3 in step S5, and the storage pipe 3 is scavenged. (See FIG. 4). By the scavenging process including steps S4 and S5, the hydrogen concentration in the storage tube 3 can be effectively reduced.
尚、この掃気の工程において、ステップS4とステップS5との時間的な関係は特に限定されない。出口管9からの排気を先に実行しても良いし、入口管8からの給気を先に実行しても良い。又、出口管9からの排気と入口管8からの給気を並行して実行することもできる。ここで、いずれにしても、この掃気の工程を通し、収納管3の内部を陰圧に保っておくことが望ましいことは勿論である。 In this scavenging process, the temporal relationship between step S4 and step S5 is not particularly limited. Exhaust from the outlet pipe 9 may be executed first, or air supply from the inlet pipe 8 may be executed first. Also, exhaust from the outlet pipe 9 and supply from the inlet pipe 8 can be performed in parallel. In any case, of course, it is desirable to keep the inside of the storage tube 3 at a negative pressure through this scavenging step.
ステップS4,S5の掃気の工程は、例えば一定期間置きに実行しても良いし、又、収納管3内の気体を定期的にサンプリングし、水素濃度が所定の値まで上昇したことを検知したタイミングで実行しても良い。あるいは、圧力計16の値が所定値に達したタイミングで実行することもできる。
The scavenging process of steps S4 and S5 may be executed at regular intervals, for example, or the gas in the storage tube 3 is periodically sampled to detect that the hydrogen concentration has increased to a predetermined value. It may be executed at the timing. Alternatively, it can be executed at the timing when the value of the
上述の如く、建屋4での貯蔵中、キャニスタ2ないし収納管3は、崩壊熱によって生じるドラフト力により自然空冷される(図1参照)。この空冷は、入口シャフト5から取り入れた空気が収納管3の周囲を通過することによって行われ、通過した空気は出口シャフト6から建屋4の外部に排出される。この際、収納管3は主管7の上部開口7aを遮蔽プラグ17により封じられ、入口管8と出口管9には入口フィルタ10と出口フィルタ13が設置されて気体のみが通過するようになっているので、建屋4内を通過する空気に放射性物質が漏洩することはない。このように、崩壊熱の冷却のための空気の流れと、掃気のための空気の流れは、収納管3の外部と内部とに分離されるようになっている。
As described above, during storage in the
こうして、上記本実施例によれば、放射性廃棄物1の周囲の水素濃度を低く保ち得る。
Thus, according to the present embodiment, the hydrogen concentration around the
又、本実施例では、出口ポンプ14が収納管3内を陰圧に保つ役割をも兼ねている。このように構成すると、放射性物質を収納管3内に確実に封じ込めることができる。 In the present embodiment, the outlet pump 14 also serves to maintain the inside of the storage tube 3 at a negative pressure. If comprised in this way, a radioactive substance can be reliably enclosed in the storage tube 3. FIG.
更に又、収納管3内の気体を定期的にサンプリングし、該気体内の水素濃度に応じて前記収納管3の掃気の工程を実行するようにすれば、水素濃度の上昇による発火を確実に回避することができる。 Furthermore, if the gas in the storage tube 3 is periodically sampled and the scavenging process of the storage tube 3 is executed according to the hydrogen concentration in the gas, ignition due to an increase in the hydrogen concentration can be ensured. It can be avoided.
尚、本発明の放射性廃棄物の貯蔵方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, the radioactive waste storage method and apparatus of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 放射性廃棄物
2 キャニスタ
3 収納管
7 主管
8 入口管
9 出口管
11 入口ポンプ
14 出口ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記キャニスタを、該キャニスタを収納する主管と、該主管内に外気を給気する入口ポンプを備えた入口管と、前記主管内の気体を外部に排気する出口ポンプを備えた出口管とを備えてなる収納管内に収納して貯蔵し、
貯蔵にあたり、前記収納管内の気体を前記出口管から外部に排気すると共に、外気を前記入口管から前記収納管内に給気することで該収納管の掃気の工程を実行する放射性廃棄物の貯蔵方法。 Store radioactive waste in an open structure canister without sealing,
The canister includes a main pipe that houses the canister, an inlet pipe that includes an inlet pump that supplies outside air into the main pipe, and an outlet pipe that includes an outlet pump that exhausts the gas in the main pipe to the outside. Stored in a storage tube,
In storage, a method for storing radioactive waste that exhausts the gas in the storage pipe from the outlet pipe to the outside and supplies the outside air from the inlet pipe to the storage pipe to perform a scavenging process of the storage pipe. .
該キャニスタを内部に収納する主管と、該主管内に外気を給気する入口ポンプを備えた入口管と、前記主管内の気体を外部に排気する出口ポンプを備えた出口管とを備えてなる収納管とを備えた放射性廃棄物の貯蔵装置。 An open structure canister that contains radioactive waste in an unsealed state; and
A main pipe that houses the canister; an inlet pipe that includes an inlet pump that supplies outside air into the main pipe; and an outlet pipe that includes an outlet pump that exhausts the gas in the main pipe to the outside. A radioactive waste storage device comprising a storage tube.
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