JP3881545B2 - Cask storage facility - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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発熱を伴う放射性物質を収納したキャスクを貯蔵する新規なキャスク貯蔵施設に関する。
【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、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施設の建設が望まれている。この貯蔵施設には、コスト及び長期に亘る安全性や実績から、キャスクによる貯蔵が考えられている。
【0003】
このキャスクを貯蔵するための施設は、キャスクの冷却性能維持、キャスクからのガンマ線及び中性子線の遮へい性能維持、これらの性能を維持するために十分な構造強度が必要とされる。
【0004】
従来のキャスク貯蔵施設の例としては、特開平9−26497号公報、特開2000−180586号公報及び特開平9−113679号公報に記載された貯蔵施設がある。
【0005】
特開平9−26497号公報に示されたキャスク貯蔵施設では、キャスク貯蔵室の中にキャスク搬送用の天井クレーンを設け、建屋の下部側壁に冷却空気の給気口を、また上部側壁又は天井中央に排気口を設ける構成としている。この構成によれば、キャスクからの熱によりキャスク周囲の空気温度は上昇して貯蔵室上部に設けられた排気口より排出され、同時に吸気口下部に設けられた吸気口より低温の外部の空気が流入されるため、貯蔵室内に空気の自然循環が生じてキャスクの冷却性能を維持することができる。また、キャスクからの放射線は、十分な厚さを持つ貯蔵室の壁又は天井にて遮へいを行う。
【0006】
また、特開2000−180586号公報及び特開平9−113679号公報に示されたキャスク貯蔵施設では、貯蔵室天井の上側にブリッジ型の搬送クレーンを設置し、貯蔵室天井が開閉式となって貯蔵室内にキャスクを搬入及び搬出する構造となっている。キャスクを冷却するための給気口を貯蔵室の側壁に、排気口を貯蔵室の側壁又は天井に設ける構造とし、冷却空気流路を構成している。キャスクからの放射線は、十分な厚さを持つ貯蔵室の壁又は天井にて遮へいを行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のキャスク貯蔵施設では、いずれも吸気口が貯蔵室側面に設けられているため、吸気口がある側面に別の貯蔵室を併設する場合は、吸気口から十分に空気が取り入れられるよう、貯蔵室同士の間隔を十分に空けて設置する必要がある。このため、多数の貯蔵室を併設する場合、建屋の床面積よりも余分に敷地が必要となる。また、施設周辺の景観への配慮などから、貯蔵室を地中に設けようとする場合、上記従来のキャスク貯蔵施設では吸気口が貯蔵室側面の下方に設けられているため、さらに吸気口から地上まで吸気ダクトを設けて空気を取り入れる必要がある。そうすると、1つの貯蔵室に対し、排気用と吸気用の2つのダクトを建設する必要があるため、建設コストの増大を招くことになる。
【0008】
本発明の目的は、給排気ダクトの大きさ及び本数を削減することができ、生産性の高いキャスク貯蔵施設を提供することにある。
【0009】
本発明の他の目的は、建屋が過度に温度上昇することを防止し、建屋の放射線遮へい性能を高め、健全性を高めたキャスク貯蔵施設を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、放射性物質又は使用済燃料を内蔵した密封容器を貯蔵する貯蔵室と、該貯蔵室に外部から取り入れた空気を前記貯蔵室に取り入れる吸気口と、前記貯蔵室内の空気を外部に排出する排気口と、前記排気口と前記貯蔵室とを結び前記貯蔵室の天井の最上部に接続された排気ダクトと、前記吸気口と前記貯蔵室とを結び前記貯蔵室の側壁に接続された吸気ダクトとを有するキャスク貯蔵施設において、
前記貯蔵室が地下にあり、
前記吸気ダクトと前記排気ダクトとは互いに隣接して設けられ、
前記吸気ダクトは前記貯蔵室に対して前記排気ダクトの外側に配置され、
前記排気口及び吸気口が前記貯蔵室の天井面より上側に配置され、
前記貯蔵室の天井面が前記排気ダクトより遠方において最も低く前記排気ダクトとの接続位置において最も高くなるように傾斜して設けられ、
前記吸気ダクトと前記貯蔵室の接続位置が前記貯蔵室の最下部及び前記排気ダクトと前記貯蔵室の接続位置が前記貯蔵室の最上部に位置し、
貯蔵状態の前記密封容器の底面と前記貯蔵室の床面との間に空隙が設けられ、
前記密封容器がその底面と前記貯蔵室の床面との間に空隙が設けられた架台に乗せられている
ことを特徴とする。
【0012】
更に、前述のキャスク貯蔵施設において、前記排気口及び吸気口が前記貯蔵室の天井の外側に配置されていることを特徴とする。
【0013】
又、キャスク貯蔵施設において、前記貯蔵室の天井又は壁の内側面に、前記貯蔵室を構成する構造物より熱伝導性が低く、かつ前記構造物より多い水素原子含有量を有する材料が貼られていることを特徴とする。
【0014】
即ち、本発明の特徴は、排気口と貯蔵室とを結ぶ排気ダクトを貯蔵室の天井又は側壁の最上部に接続し、さらに吸気口と貯蔵室とを結ぶ吸気ダクトを排気ダクトに隣接して設け、吸気ダクトと排気ダクトを一体化することにある。吸気ダクトを貯蔵室上部に設けた排気ダクトの隣に設置することで、従来のキャスク貯蔵施設にあった、建屋側面下部の吸気口を設ける必要がない。このため、建屋を2つ以上併設する場合、建屋と建屋の間に吸気のための空間を設ける必要が無く、建屋同士を密着して設置することが可能となり、敷地面積の削減による建設コスト低減を図ることができる。また、吸気口が下部に存在しないため、吸気口からの放射線ストリーミングによる貯蔵施設境界への放射線量の影響を、大幅に低減することができる。
【0015】
本発明は、周囲の景観に配慮し、貯蔵室床面を地表面よりも下方に設けることにある。それにより、地表面から見た貯蔵建屋の高さをできるだけ低くすることができ、貯蔵施設周辺に対する景観を著しく向上することができる。また、貯蔵室側面からの放射線量が低減するため、建屋の放射線遮へい能力を向上することができる。
【0016】
又、本発明は、貯蔵室天井面を、排気ダクトの遠方に置いて最も低く、排気ダクトの接続位置において最も高くなるように傾斜して設けることにある。キャスクからの発熱により高温となった空気は、密度が低いためにどんどん上昇しようとする。このため、排気ダクトの位置で最も高くなるように天井面を傾斜させておくと、排気ダクトに向かって、高温の空気がスムーズに流れ、空気の自然循環を促進するとともに、高温の空気による淀みの発生を防止し、建屋が局所的に高温となることを防止することができる。
【0017】
又、本発明は、吸気ダクトと貯蔵室の接続位置を、貯蔵室の最下部に設けることにある。それにより、貯蔵室内では、貯蔵室下部に導入された低温の空気が、キャスクの周囲を通過しながら暖められて上昇し、貯蔵室上部の排気ダクトへと、空気の流れが一方向になるため、自然循環が無理なく行われ、高温の空気による淀みの発生を防止し、建屋が局所的に高温となることを防止することができる。
【0018】
又、本発明は、上述に加えて、貯蔵室の内側壁面又は床面に板を設置し、壁面又は床面と板との間に空気流路を形成することにある。それにより、キャスク表面からの熱放射による建屋壁面又は床面の温度上昇を防止し、貯蔵施設の健全性を高めることができる。
【0019】
又、本発明は、上述に加えて、貯蔵室の内側壁面又は床面に板を設置し、壁面又は床面と板との間に空気流路を形成し、吸気ダクトがこの空気流路と接続していることにある。それにより、貯蔵室の壁又は床の表面には低温の空気が流れるため、建屋の壁又は床の温度上昇を著しく防止し、貯蔵施設の健全性を高めることができる。
【0020】
又、本発明は、貯蔵状態のキャスクの底面と貯蔵室の床面との間に空隙が設けられた架台に乗せることにより、吸気口から遠方のキャスクと吸気口との間に他のキャスクが存在する場合、キャスクと床面の間に空隙を設けることで、吸気口から遠方のキャスクにおいても低温の空気が到達しやすくなり、全ての位置におけるキャスクを一様に冷却することができる。
【0021】
又、本発明は、上述に加えて、貯蔵室天井又は側壁の内側面に合成樹脂製の板材を設置することにある。それにより、合成樹脂による断熱効果で、建屋の天井又は壁面の温度を低下させることができるとともに、建屋天井又は壁面を通過する中性子線量を低減することができ、貯蔵施設の遮へい性能を向上することができる。
【0022】
本発明は、貯蔵室天井又は壁の内側面に、壁材より熱伝導性が低く、かつ壁材としての構造材より水素原子含有量が大きな材料を貼り付けることで、建屋の天井又は壁面の温度低下と、貯蔵施設の遮へい性能の向上を図ることができる。
【0023】
この水素原子含有量が大きな材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、又はエンジニアリングプラスチック、又はエポキシ樹脂、又はシリコーンゴム又はシリコーン樹脂が好ましく、建屋の天井又は壁面の温度低下と、貯蔵施設の遮へい性能の向上を図ることができる。
【0024】
更に、本発明において、貯蔵室天井又は壁の内側面に、壁材より熱伝導性が低く、かつ壁材より水素原子含有量が大きな材料を使用し、その内側に空気流路を設けることで、貯蔵施設の遮へい性能の向上を図り、さらに壁材と、貯蔵室天井又は壁の内側面に設置する、壁材より熱伝導性が低くかつ壁材より水素原子含有量が大きな材料の両方の温度低減を図ることができる。
【0025】
更に、本発明において、貯蔵室天井又は壁の内側面に設置する、壁材より熱伝導性が低く、かつ壁材より水素原子含有量が大きな材料の表面及び内部に、その材料を設置する天井又は壁面に平行に良熱伝導板を設置することで、壁面及び壁材より熱伝導性が低く、かつ壁材より水素原子含有量が大きな材料の両方の局所的な温度上昇を防止することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
図1〜図6は、本発明の好適な一実施例を示すキャスク貯蔵施設の図である。図1は本発明のキャスク貯蔵施設の縦断面図、図2本発明のキャスク貯蔵施設の平面図、図3は本発明のキャスク貯蔵施設におけるキャスク貯蔵室内部の斜視図、図4は本発明の貯蔵状態におけるキャスク付近の拡大図、図5は本発明のキャスク貯蔵室内の縦断面での空気の流れを示した模式図及び図6は本発明のキャスク貯蔵室内の水平断面での空気の流れを示した模式図である。
【0027】
本実施例のキャスク貯蔵施設は、原子力発電所から発生した使用済燃料集合体又は放射性廃棄物を収納し密封した金属製の密封容器である金属キャスクを貯蔵する施設1である。この施設はコンクリート製の建屋からなり、図2の平面図に示すように、キャスク貯蔵建屋2及びキャスク受入建屋3の内部が構成される。
【0028】
キャスク受入建屋は、キャスクを輸送するトレーラが入るトレーラエリア4、天井クレーンを用いてキャスクをトレーラに積み降ろしするキャスク受入エリア5、受入、搬出するキャスクの各種検査を行うキャスク検査エリア6、及び受入れたキャスクを一時保管できるキャスク仮置きエリア7から構成される。また、受入建屋には事務室、入退域管理室、電気品室、パレット補修エリア10及び管理制御室等も配されている。また、キャスク貯蔵建屋は、キャスク搬送エリア8及びキャスク貯蔵室9から構成される。
【0029】
キャスク受入建屋3のキャスク受入エリア5及びキャスク仮置きエリア7と、キャスク貯蔵建屋2のキャスク搬送エリア8及びキャスク貯蔵室9は、地下部分に設置され、各エリアの床面の高さは同一に設定されている。
【0030】
トレーラにてキャスク貯蔵施設外より輸送されてきたキャスク11は、キャスク受入建屋3内のトレーラエリア4で天井クレーンによりキャスク受入エリア5に運ばれる。キャスク受入エリア5には、キャスク搬送用のエアパレット搬送システム又はフォークリフトの類のキャスク搬送システムがあらかじめ用意され、キャスク受入エリア5に運ばれたキャスク11は、キャスク搬送システムの上に搭載される。キャスク搬送システムに搭載されたキャスク11は、まずキャスク仮置きエリア7に運ばれて一時保管される。一時保管後、キャスク11は再びキャスク搬送システムに搭載され、キャスク検査エリア6に運ばれる。そこで、キャスク11の外観検査、線量率測定検査、密封確認検査、温度測定検査、表面汚染測定検査等の各種検査が行われる。また、キャスク検査エリア6では、トレーラからの吊り降ろしに用いた天井クレーンを用いることができるため、キャスク11の両端につけられた緩衝体が外されるとともに、キャスク11は縦向きにされてキャスク搬送システムに搭載される。
【0031】
キャスク検査エリア6からキャスク貯蔵室9までのキャスク11の搬送は、天井クレーンを用いずに、すべてキャスク搬送システムにより行う。検査の終えたキャスク11は、キャスク搬送システムによって、キャスク貯蔵建屋2のキャスク搬送エリア8を経て、キャスク貯蔵室9に搬送される。所定の貯蔵位置に搬送されたキャスク11は、あらかじめ床に設置されたキャスク固定架台12にボルトで固定され、キャスク搬送システムが取り除かれ、貯蔵が開始される。
【0032】
キャスク貯蔵室9には、図1及び図3に示すとおり、キャスク冷却用空気の吸気口13及び排気口14が、吸気ダクト15及び排気ダクト16を介して設けられ、放射性物質により発熱するキャスクを冷却する。吸気口13と排気口14とは互いに直角となるように設けられている。図1においては、吸気口13は紙面垂直方向に開口している。このようにすることにより、キャスク貯蔵室9を2つ以上設ける場合、図1に示すとおり、キャスク貯蔵室9同士が密接するように設けることが可能となる。
【0033】
本実施例においては、排気口14と貯蔵室9とを結び貯蔵室9の天井の最上部に接続された排気ダクト16と、吸気口13と貯蔵室9とを結び貯蔵室9の側壁に接続された吸気ダクト15とを有し、吸気ダクト15は排気ダクト16に隣接して設けられている。
【0034】
更に、本実施例においては、図1及び図3に示すように、排気口14と貯蔵室9とを結び貯蔵室9の天井の最上部に接続された排気ダクト16と、吸気口13と貯蔵室9とを結び貯蔵室9の側壁に接続された吸気ダクト15とを有し、排気口14及び吸気口13が貯蔵室9の天井の外側に配置されている。キャスク貯蔵設備は、約85m×約95mと大きな建物であるが、このような建物に対して、排気口14と吸気口13が一体になって、貯蔵室9の天井の外側に8個、良好な空気の吸気及び排気が行われるように必要最小限の数で整然と配置させることができ、従って、よりコンパクトな構造となる。
【0035】
キャスク貯蔵室9は地下部分に設置されているため、吸気口13及び排気口14は、キャスク貯蔵室9よりも上方に設置されている。このため、吸気ダクト15及び排気ダクト16が、キャスク貯蔵室9から上方にのびることになる。キャスク貯蔵室9の側壁側に吸気ダクト15が設けられ、吸気ダクト15に隣接して排気ダクト16が設けられ、おのおの上端にて吸気口13及び排気口14に接続している。以上の構造により、吸気ダクト15及び排気ダクト16は、キャスク貯蔵施設1の外から見た場合、一つのダクトのように見えるため、吸気ダクト15と排気ダクト16をそれぞれ独立に設ける場合に比べて、外観上のダクト本数が1/2に削減されることになり、キャスク貯蔵施設が周辺住民に与える威圧感を低減することができる。
【0036】
また、貯蔵期間中の安全を図るため、キャスク貯蔵建屋3の外壁は、航空機等の落下物に対して十分な強度を確保する必要があり、さらにキャスクからの放射線を遮へいする必要がある。これは、吸気ダクト15及び排気ダクト16の外壁に対しても同様である。このため、吸気ダクト15及び排気ダクト16の外壁は、0.5mないし2mもの厚さが必要であると見積もられる。しかし、吸気ダクト15と排気ダクト16を隣接して設けることにより、少なくとも吸気ダクト15と排気ダクト16の間の壁については、落下物に対する強度や遮へいを必要としないため、壁厚を著しく削減することができ、建屋の建設コストを削減することができる。
【0037】
キャスク11周辺の空気は、キャスク11から受ける熱により暖められ、温度が上昇する。温度の上昇とともに密度も減少するため、暖められた空気はキャスク貯蔵室9の上方に上昇する。ここで、キャスク貯蔵室9の天井面17を、キャスク貯蔵室9の中央で最も低く、排気ダクト16との接続部で最も高くなるように傾斜させることにより、キャスク貯蔵室9の上方に上昇した高温の空気は、さらに排気ダクト16の方に流れ、排気ダクト16を通って排気口14より外部へ放出される。同時に、上昇した空気を補うために、キャスク11下部に空気が流れ込む。ここで、キャスク貯蔵室9と吸気ダクト15との接続部を、キャスク貯蔵室9の下方に設けることで、高温の空気が吸気ダクト15に流れ込み逆流するのを防ぎ、外部から吸気口13、吸気ダクト15を通って、キャスク11下方に低温の空気がスムーズに流れ込むようになる。このようにして、図5に示すように、吸気口13から排気口14まで自然循環による冷却用空気の流れ19が持続し、貯蔵期間中、キャスク11を冷却し続ける。
【0038】
本キャスク貯蔵室9の構造の場合、吸気ダクト15と排気ダクト16が同じ側壁側に位置している。このため、冷却用空気は、吸気ダクト15及び排気ダクト16に最も近いキャスク11A周辺で流れやすく、逆に吸気ダクト15及び排気ダクト16に最も遠いキャスク11B周辺では流れにくくなる。そこで、吸気ダクト15及び排気ダクト16に最も遠いキャスク11Bにまで冷却用空気が流れ込みやすくするため、図4に示すように、キャスク固定用架台12によって、キャスク11の底面とキャスク貯蔵室9の床面20の間に空間ができるように固定する。そうして、床面20付近で冷却用空気を流れやすくし、低温の空気が、吸気ダクト15及び排気ダクト16に最も遠いキャスク11Bにまで十分に届くようにしている。
【0039】
キャスク11は、内部に収納する放射性物質による発熱のため、表面においても高温となり、内容物によっては150℃ないし200℃にも達することもある。このため、キャスク11表面からの放射熱により、キャスク貯蔵室9の側壁21、天井面17及び床面20の温度が著しく上昇する。建屋のコンクリート温度は一般に65℃の制限温度が決められている。そこで、床面20、側壁21と、キャスク貯蔵建屋2のコンクリート22Aの間に空間23を設け、放射熱が直接コンクリート22Aに伝わらないようにしている。さらに、図5及び図6に示すように、この空間23の一端を吸気ダクト15に直接接続することにより、空間23内に低温の空気を流し、コンクリート22Aの温度が制限値を越えることを防止する。
【0040】
床及び側面は地中にあるため、キャスク貯蔵建屋2から外部への放熱はほとんど期待できないが、天井17においては、上面より外部への放熱が期待できるため、天井面に空間23を設ける代わりに、内側に断熱材24を設置することで、天井部分のコンクリート22Bの温度を低減することができる。この断熱材24は、熱伝導率がコンクリートと同等か、より低いものなら何でもよいが、ポリエチレン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂とすることで、樹脂中に多く含まれる水素により、コンクリートのみに比べて中性子線の遮へい能力が向上するため、貯蔵施設1の敷地境界での線量率を低減できる。
【0041】
以上のようなキャスク貯蔵施設1の建屋構成により、キャスク11及び貯蔵建屋のコンクリート22に対する冷却性能を維持しつつ、空気ダクトの本数及びダクト壁の断面積が削減され、建設コストの低減を図ることができる。また、地上部に露出する建屋の大きさが低く抑えられるので、外観上も威圧感のないものとなる。
【0042】
(実施例2)
図7は、本実施例であるキャスク貯蔵施設の断面図である。実施例1と同一の構成は、同一符号で示す。本実施例のキャスク貯蔵施設も、実施例1と同様に、原子力発電所から発生した使用済燃料集合体又は放射性廃棄物を収納し密封した金属製の容器である金属キャスクを貯蔵する施設1であり、キャスク貯蔵建屋2及びキャスク受入建屋3により構成される。
【0043】
実施例1と異なる部分は、キャスク貯蔵室9までのキャスク11の搬送に、キャスク搬送用のエアパレット搬送システム又はフォークリフトの類のキャスク搬送システムではなく、天井クレーン25を用いる点である。このため、キャスク貯蔵建屋2の天井までの高さは、実施例1の場合よりも大きくする必要がある。このため、建屋全体の大きさが大きくなり、建設コストが増加する。しかしながら、建屋全体を地下部分に設置することで、地上部に露出する建屋の大きさは実施例1と同程度にすることができる。また、キャスク11の搬送に天井クレーン25を用いるため、キャスク受入エリア5からキャスク貯蔵室9までを通じて、床面に段差があっても問題とはならない。
【0044】
本実施例においても、図7に示すように、排気口14と貯蔵室9とを結び貯蔵室9の天井の最上部に接続された排気ダクト16と、吸気口13と貯蔵室9とを結び前記貯蔵室の側壁に接続された吸気ダクト15とを有し、排気口14及び吸気口13が貯蔵室9の天井の外側に配置され、又建物の大きさに応じて設けられる。それにより前述と同様な効果が得られるものである。
【0045】
(実施例3)
図8は、本実施例であるキャスク貯蔵施設の断面図である。実施例1と同一の構成は、同一符号で示す。本実施例のキャスク貯蔵施設も、実施例1と同様に、原子力発電所から発生した使用済燃料集合体又は放射性廃棄物を収納し密封した金属製の容器である金属キャスクを貯蔵する施設1であり、キャスク貯蔵建屋2及びキャスク受入建屋3により構成される。
【0046】
実施例1及び実施例2と異なる部分は、キャスク貯蔵室9までのキャスク11の搬送に、キャスク搬送用のエアパレット搬送システム又はフォークリフトの類のキャスク搬送システムではなく、建屋の上に設けられたブリッジクレーン26を用いる点である。ブリッジクレーン26はキャスク貯蔵建屋2の上の屋外に設けられており、キャスク貯蔵室9の所定のキャスク貯蔵位置の上にある天井は開閉可能な蓋27となっている。キャスク11は、キャスク受入建屋3よりキャスク貯蔵室9まで、ブリッジクレーン26により搬送され、キャスク貯蔵室9の所定の貯蔵位置の上に来たら、所定の貯蔵位置の上にある蓋27を開き(又は、あらかじめ蓋27を開いておいてからキャスク11を搬送し)、キャスク11を所定の貯蔵位置に搬入する。この実施例では、キャスク貯蔵建屋2の高さを、実施例1と同様に低く抑えることが可能となるとともに、キャスク搬送エリアが不要となるため、実施例1に比べ、さらに建屋をコンパクト化することが可能となる。しかしながら、キャスク11をキャスク貯蔵室9内に搬入する際に、蓋27を開くため、その開口部を通じて放射線が多く外部へ漏洩し、キャスク貯蔵施設1の敷地境界における放射線量が増大するおそれがある。また、キャスク11の搬送にブリッジクレーン26を用いるため、キャスク受入エリア5からキャスク貯蔵室9までを通じて、床面に段差があっても問題とはならない。
【0047】
本実施例においても、図7に示すように、排気口14と貯蔵室9とを結び貯蔵室9の天井の最上部に接続された排気ダクト16と、吸気口13と貯蔵室9とを結び前記貯蔵室の側壁に接続された吸気ダクト15とを有し、排気口14及び吸気口13が貯蔵室9の天井の外側に配置され、又建物の大きさに応じて設けられる。それにより前述と同様な効果が得られるものである。
【0048】
(実験例1)
図9及び10は、本実験例であるキャスク貯蔵施設の断面図である。実施例1と同一の構成は、同一符号で示す。貯蔵室33の天井32及び高温空気が接する構造物としての壁31は鉄筋コンクリートの高温空気側に水素含有量がコンクリートよりも多いポリエチレンを設置している。ポリエチレン30は熱伝導率がコンクリートの約1W/(m・K)と比べて0.25〜0.34W/(m・K)と低いため、コンクリート表面温度の上昇を抑制することができる。加えてコンクリートよりも使用制限温度が高いため貯蔵室内の許容できる最高空気温度を大幅に向上させることができる。また、ポリエチレンは水素含有量がコンクリートより多く中性子のしゃへい能力がコンクリートより高いため、同じしゃへい性能を得るために必要なコンクリート厚さを低減することができる。結果として、天井及び壁の重量を低減した施設とすることができる。
【0049】
また、図10に示すように、アルミ板などの良熱伝導体36を、壁及び天井に設置するポリエチレンの表面及び内部、又はポリエチレンを設置する壁もしくは天井面に平行に設置することで、ポリエチレンの温度分布を均一にする効果が得られ、ポリエチレンの局所的な温度上昇を抑止するために有効である。
【0050】
(実験例2)
図11は、本実験例のキャスク貯蔵施設の断面図である。実施例1と同一の構成は、同一符号で示す。本実験例では高温空気が接する天井32及び壁31にポリエチレン30を貼りかつ、ポリエチレンとコンクリートの間に冷却流路37を設ける事を特徴とする。この実験例では実験例1と同様に、ポリエチレンの中性子しゃへい能力がコンクリートより高いため、同じしゃへい性能を得るために必要なコンクリート厚さを低減できる事に加え、ポリエチレンとコンクリートの間に設けられた冷却流路37を流れる空気によりコンクリート及びポリエチレンが冷却されるため、コンクリート及びポリエチレンの温度を低減することができる。
【0051】
また、実験例1と同様に、アルミ板などの良熱伝導体36を、壁及び天井に設置するポリエチレンの表面及び内部、又はポリエチレンを設置する壁もしくは天井面に平行に設置することは、ポリエチレンの局所的な温度上昇を抑止するために有効である。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、給排気ダクトの大きさ及び本数を削減することができ、生産性の高いキャスク貯蔵施設を提供することができる。
【0053】
更に、本発明によれば、建屋が過度に温度上昇することを防止し、建屋の放射線遮へい性能を高め、健全性を高めたキャスク貯蔵施設を提供するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のキャスク貯蔵施設の縦断面図である。
【図2】 本発明のキャスク貯蔵施設の平面図である。
【図3】 本発明のキャスク貯蔵施設におけるキャスク貯蔵室内部の斜視図である。
【図4】 本発明の貯蔵状態におけるキャスク付近の拡大図である。
【図5】 本発明のキャスク貯蔵室内の縦断面での空気の流れを示した模式図である。
【図6】 本発明のキャスク貯蔵室内の水平断面での空気の流れを示した模式図である。
【図7】 本発明のキャスク貯蔵施設の縦断面図である。
【図8】 本発明のキャスク貯蔵施設の縦断面図である。
【図9】 実験例に係るキャスク貯蔵施設の縦断面図である。
【図10】 実験例に係るキャスク貯蔵施設の縦断面図である。
【図11】 実験例に係るキャスク貯蔵施設の縦断面図である。
【符号の説明】
1…キャスク貯蔵施設、2…キャスク貯蔵建屋、3…キャスク受入建屋、4…トレーラエリア、5…キャスク受入エリア、6…キャスク検査エリア、7…キャスク仮置きエリア、8…キャスク搬送エリア、9…キャスク貯蔵室、10…パレット補修エリア、11…キャスク、12…キャスク固定架台、13…吸気口、14…排気口、15…吸気ダクト、16…排気ダクト、17…キャスク貯蔵室9の天井面、18…キャスク貯蔵室9と排気ダクト16との接続部、19…冷却用空気の流れ、20…キャスク貯蔵室9の床面、21…キャスク貯蔵室9の側壁、22…キャスク貯蔵建屋2のコンクリート、23…空間、24…断熱材、25…天井クレーン、26…ブリッジクレーン、27…蓋。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel cask storage facility for storing a cask containing radioactive materials accompanied by heat generation such as high-level radioactive waste and spent fuel generated from a nuclear power plant.
[0002]
[Prior art]
Spent fuel assemblies generated from nuclear power plants are reprocessed to recover reusable nuclear fuel materials such as uranium and plutonium, and the high level radioactive waste generated at this time is vitrified. Since this radioactive waste vitrified body generates decay heat, it is necessary to store it while cooling until the calorific value becomes small and disposal becomes possible. In addition, spent fuel assemblies are stored in the storage pool in the nuclear power plant until reprocessing, but the storage pool in the nuclear power plant becomes short of capacity due to the increasing spent fuel assemblies. Construction of a new storage facility that can be stored is desired. In this storage facility, storage by cask is considered from the viewpoint of cost and long-term safety and performance.
[0003]
The facility for storing the cask is required to maintain the cooling performance of the cask, maintain the shielding performance of gamma rays and neutron rays from the cask, and have sufficient structural strength to maintain these performances.
[0004]
Examples of conventional cask storage facilities include storage facilities described in JP-A-9-26497, JP-A-2000-180586, and JP-A-9-11679.
[0005]
In the cask storage facility disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-26497, an overhead crane for carrying cask is provided in the cask storage room, an air supply port for cooling air is provided in the lower side wall of the building, and the upper side wall or the center of the ceiling is provided. It is set as the structure which provides an exhaust port. According to this configuration, the air temperature around the cask rises due to the heat from the cask and is discharged from the exhaust port provided in the upper part of the storage chamber, and at the same time, external air having a lower temperature than the intake port provided in the lower part of the intake port is discharged. Since the air flows in, natural circulation of air occurs in the storage chamber, and the cooling performance of the cask can be maintained. In addition, radiation from the cask is shielded by the wall or ceiling of the storage room having a sufficient thickness.
[0006]
Further, in the cask storage facility disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-180586 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-113679, a bridge-type transport crane is installed on the upper side of the storage room ceiling, and the storage room ceiling becomes openable. The cask is carried into and out of the storage chamber. The cooling air flow path is configured by providing an air supply port for cooling the cask on the side wall of the storage chamber and an exhaust port on the side wall or ceiling of the storage chamber. Radiation from the cask is shielded by a sufficiently thick wall or ceiling of the storage room.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional cask storage facilities, since the intake port is provided on the side surface of the storage chamber, when another storage chamber is provided on the side surface with the intake port, sufficient air can be taken from the intake port. It is necessary to install them with sufficient space between storage rooms. For this reason, when a large number of storage rooms are provided, an extra site is required rather than the floor area of the building. Also around the facilityLandscapeWhen the storage room is to be installed underground, the intake port is provided below the side of the storage room in the conventional cask storage facility, so an intake duct is provided from the intake port to the ground. It is necessary to take in air. Then, since it is necessary to construct two ducts for exhaust and intake for one storage chamber, the construction cost increases.
[0008]
An object of the present invention is to provide a highly productive cask storage facility that can reduce the size and number of air supply and exhaust ducts.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a cask storage facility that prevents the temperature of the building from rising excessively, improves the radiation shielding performance of the building, and improves the soundness.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a storage chamber for storing a sealed container containing a radioactive substance or spent fuel.When, An intake port for taking in the air taken into the storage room from the outside into the storage roomWhen,Exhaust port for discharging the air in the storage chamber to the outsideWhen,An exhaust duct connecting the exhaust port and the storage chamber and connected to the top of the ceiling of the storage chamber; and an intake duct connecting the intake port and the storage chamber and connected to a side wall of the storage chamber.In the cask storage facility,
The storage room is in the basement,
AboveAir intake ductWhenThe exhaust ductAnd each otherProvided adjacent to
The intake duct is disposed outside the exhaust duct with respect to the storage chamber;
The exhaust port and the intake port are disposed above the ceiling surface of the storage room,
The ceiling surface of the storage chamber is inclined so as to be the lowest in the distance from the exhaust duct and the highest in the connection position with the exhaust duct,
The connection position of the intake duct and the storage room is located at the bottom of the storage room and the connection position of the exhaust duct and the storage room is located at the top of the storage room,
A gap is provided between the bottom surface of the sealed container in the storage state and the floor surface of the storage chamber,
The sealed container is placed on a gantry in which a gap is provided between the bottom surface and the floor surface of the storage chamber.Has been
It is characterized by that.
[0012]
Furthermore, in the above-mentioned cask storage facility, the exhaust port and the intake port are arranged outside the ceiling of the storage chamber.
[0013]
Further, in the cask storage facility, a material having a lower thermal conductivity than the structure constituting the storage chamber and a hydrogen atom content higher than that of the structure is attached to the ceiling or the inner side surface of the wall. It is characterized by.
[0014]
That is, the feature of the present invention is that the exhaust duct connecting the exhaust port and the storage chamber is connected to the top of the ceiling or side wall of the storage chamber, and the intake duct connecting the intake port and the storage chamber is adjacent to the exhaust duct. The purpose is to integrate the intake duct and the exhaust duct. By installing the air intake duct next to the exhaust duct provided in the upper part of the storage room, it is not necessary to provide the air inlet in the lower part of the side of the building, which is a conventional cask storage facility. For this reason, when two or more buildings are installed, there is no need to provide a space for air intake between the buildings, making it possible to install the buildings in close contact with each other, reducing construction costs by reducing the site area. Can be achieved. In addition, since there is no air inlet at the lower part, the influence of the radiation dose on the storage facility boundary due to radiation streaming from the air inlet can be greatly reduced.
[0015]
The present invention, ZhouIn consideration of the surrounding landscape, the floor of the storage room is located below the ground surface. Thereby, the height of the storage building seen from the ground surface can be made as low as possible, and the landscape around the storage facility can be remarkably improved. Moreover, since the radiation dose from the side of the storage room is reduced, the radiation shielding ability of the building can be improved.
[0016]
The present invention also provides, SavingThe storage room ceiling surface is provided so as to be inclined so as to be the lowest at the far side of the exhaust duct and the highest at the connection position of the exhaust duct. The air that has become hot due to the heat generated from the cask tends to rise steadily due to its low density. For this reason, if the ceiling surface is inclined so that it is the highest at the position of the exhaust duct, hot air flows smoothly toward the exhaust duct, promoting the natural circulation of air, and stagnation by the hot air. Can be prevented, and the building can be prevented from becoming locally hot.
[0017]
The present invention also providesSuckThe connection position between the air duct and the storage room is to be provided at the lowermost part of the storage room. As a result, in the storage room, the low-temperature air introduced into the lower part of the storage room rises while passing through the cask, and the air flows in one direction to the exhaust duct at the upper part of the storage room. Natural circulation is performed without difficulty, it is possible to prevent the occurrence of stagnation due to high-temperature air, and to prevent the building from becoming locally hot.
[0018]
In addition to the above, the present invention is to install a plate on the inner wall surface or floor surface of the storage chamber and form an air flow path between the wall surface or floor surface and the plate. Thereby, the temperature rise of a building wall surface or a floor surface by the thermal radiation from a cask surface can be prevented, and the soundness of a storage facility can be improved.
[0019]
In addition to the above, the present invention provides a plate on the inner wall surface or floor surface of the storage chamber, and forms an air flow path between the wall surface or floor surface and the plate, and an intake duct is connected to the air flow channel. It is in connection. Thereby, since the low temperature air flows on the surface of the wall or floor of the storage room, the temperature rise of the wall or floor of the building can be remarkably prevented and the soundness of the storage facility can be enhanced.
[0020]
The present invention also provides, SavingA gap between the bottom of the stored cask and the floor of the storage roomButEstablishmentOn the platformRukoAndTherefore, when there is another cask between the cask far from the air intake and the air intake, by providing a gap between the cask and the floor, low-temperature air reaches the cask far from the air intake. It becomes easy and the cask in all the positions can be cooled uniformly.
[0021]
Moreover, in addition to the above-mentioned, this invention exists in installing the board | plate material made from a synthetic resin in the storage chamber ceiling or the inner surface of a side wall. Thereby, the temperature of the ceiling or wall surface of the building can be lowered by the heat insulating effect by the synthetic resin, and the neutron dose passing through the building ceiling or wall surface can be reduced, thereby improving the shielding performance of the storage facility. Can do.
[0022]
The present invention attaches a material having a lower thermal conductivity than the wall material and a larger hydrogen atom content than the structural material to the inner surface of the storage room ceiling or wall. The temperature can be lowered and the shielding performance of the storage facility can be improved.
[0023]
As a material having a large hydrogen atom content, an olefin resin such as polyethylene or polypropylene, an engineering plastic, an epoxy resin, or a silicone rubber or a silicone resin is preferable. The temperature of the ceiling or wall of the building is lowered, and the storage facility is shielded. The performance can be improved.
[0024]
Furthermore, in the present invention, a material having a lower thermal conductivity than the wall material and a larger hydrogen atom content than the wall material is used for the storage room ceiling or the inner side surface of the wall, and an air flow path is provided inside the material. To improve the shielding performance of storage facilities, and to install both wall materials and materials with lower thermal conductivity than wall materials and larger hydrogen atom content than wall materials, installed on the ceiling or inner wall of the storage room The temperature can be reduced.
[0025]
Furthermore, in this invention, the ceiling which installs the material on the surface and the inside of the material which is installed in the storage room ceiling or the inner side surface of the wall and has a lower thermal conductivity than the wall material and a larger hydrogen atom content than the wall material Or, by installing a good heat conduction plate parallel to the wall surface, it is possible to prevent local temperature rise of both the material having lower thermal conductivity than the wall surface and wall material and having a larger hydrogen atom content than the wall material. it can.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
1 to 6 are views of a cask storage facility showing a preferred embodiment of the present invention. 1 is a longitudinal sectional view of a cask storage facility according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the cask storage facility according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a cask storage chamber in the cask storage facility according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a schematic view showing the flow of air in the longitudinal section in the cask storage chamber of the present invention, and FIG. 6 shows the flow of air in the horizontal section in the cask storage chamber of the present invention. It is the shown schematic diagram.
[0027]
The cask storage facility of the present embodiment is a
[0028]
The cask receiving building includes a trailer area 4 where a trailer for transporting the cask enters, a cask receiving area 5 for loading and unloading the cask on the trailer using an overhead crane, a cask inspection area 6 for performing various inspections of the incoming and outgoing casks, and the receiving The cask temporary storage area 7 can temporarily store the cask. In addition, an office, an entrance / exit management room, an electrical equipment room, a pallet repair area 10, a management control room, and the like are arranged in the receiving building. The cask storage building includes a
[0029]
The cask receiving area 5 and the cask temporary storage area 7 of the cask receiving building 3 and the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0033]
In the present embodiment, the
[0034]
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS.ExcretionMouth 14Connected to the top of the ceiling of the storage room 9ExcretionAir duct 16When,SuckMouth 13And storage room 9StorageStorage room9Connected to the side wall ofSuckAir
[0035]
Since the
[0036]
In addition, in order to ensure safety during the storage period, the outer wall of the cask storage building 3 needs to secure sufficient strength against falling objects such as aircraft, and further needs to shield radiation from the cask. The same applies to the outer walls of the
[0037]
The air around the
[0038]
In the case of the structure of the
[0039]
The
[0040]
Since the floor and sides are underground, almost no heat can be expected from the
[0041]
With the building configuration of the
[0042]
(Example 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the cask storage facility according to the present embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Similarly to the first embodiment, the cask storage facility of the present embodiment is a
[0043]
A difference from the first embodiment is that an
[0044]
Also in this embodiment, as shown in FIG.ExcretionMouth 14Connected to the top of the ceiling of the storage room 9ExcretionAir duct 16When,SuckMouth 13Is connected to the side wall of the storage roomSuckAir
[0045]
(Example 3)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the cask storage facility according to the present embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Similarly to the first embodiment, the cask storage facility of the present embodiment is a
[0046]
The difference from the first and second embodiments is that the
[0047]
Also in this embodiment, as shown in FIG.ExcretionMouth 14Connected to the top of the ceiling of the storage room 9ExcretionAir duct 16When,SuckMouth 13Is connected to the side wall of the storage roomSuckAir
[0048]
(ActualExperimentExample1)
9 and 10 show the actual results.ExperimentIt is sectional drawing of the cask storage facility which is an example. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The
[0049]
Also figure10As shown in Fig. 2, the
[0050]
(ActualExperimentExample2)
Figure 11 shows the actualExperimentIt is sectional drawing of the example cask storage facility. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. RealExperimentIn the example,
[0051]
Also, realExperimentExample1Similarly, the
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, the size and number of the air supply / exhaust ducts can be reduced, and a highly productive cask storage facility can be provided.
[0053]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a cask storage facility that prevents the temperature of the building from rising excessively, improves the radiation shielding performance of the building, and improves the soundness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cask storage facility according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the cask storage facility of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of the inside of a cask storage chamber in the cask storage facility of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the cask in the storage state of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing the air flow in a longitudinal section in the cask storage chamber of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the air flow in a horizontal section in the cask storage chamber of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a cask storage facility according to the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a cask storage facility according to the present invention.
FIG. 9According to the experimental exampleIt is a longitudinal cross-sectional view of a cask storage facility.
FIG. 10According to the experimental exampleIt is a longitudinal cross-sectional view of a cask storage facility.
FIG. 11According to the experimental exampleIt is a longitudinal cross-sectional view of a cask storage facility.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記貯蔵室が地下にあり、
前記吸気ダクトと前記排気ダクトとは互いに隣接して設けられ、
前記吸気ダクトが前記貯蔵室に対して前記排気ダクトの外側に配置され、
前記排気口及び吸気口が前記貯蔵室の天井面より上側に配置され、
前記貯蔵室の天井面が前記排気ダクトより遠方において最も低く前記排気ダクトとの接続位置において最も高くなるように傾斜して設けられ、
前記吸気ダクトと前記貯蔵室との接続位置が前記貯蔵室の最下部及び前記排気ダクトと前記貯蔵室との接続位置が前記貯蔵室の最上部に位置し、
前記密封容器がその底面と前記貯蔵室の床面との間に空隙が設けられた架台に乗せられている
ことを特徴とするキャスク貯蔵施設。 A storage chamber for storing the sealed container with a built-in radioactive material or spent fuel, the air inlet for taking air taken from outside to the storage chamber to the reservoir chamber, an exhaust port for discharging the air in the storage compartment to the outside an exhaust duct connected to the top of the ceiling of the storage compartment knot and said storage chamber and said exhaust port, an intake duct connected to the side wall of the storage compartment knot and said storage chamber and said intake port In the cask storage facility
The storage room is in the basement,
Wherein the intake duct and the exhaust duct is provided adjacent to each other,
The intake duct is disposed outside the exhaust duct with respect to the storage chamber;
The exhaust port and the intake port are disposed above the ceiling surface of the storage room,
The ceiling surface of the storage chamber is inclined so as to be the lowest in the distance from the exhaust duct and the highest in the connection position with the exhaust duct,
The connection position between the intake duct and the storage room is located at the bottom of the storage room and the connection position between the exhaust duct and the storage room is located at the top of the storage room,
A cask storage facility, wherein the sealed container is placed on a gantry provided with a gap between a bottom surface thereof and a floor surface of the storage chamber .
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