(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物が密封されて成る発熱体を収納して帯熱状態にある筒状収納容器を有し、
前記筒状収納容器の肉厚を、その周方向位置に応じて変化させた、ことを特徴とする放射性廃棄物収納容器。
【請求項２】
前記筒状収納容器の肉厚が、その横断面の中心として任意に設定された回転座標において、０°および１８０°付近の肉厚よりも、９０°および２７０°付近の肉厚が薄く構成され、
前記横断面上において、前記筒状収納容器の外周が円形、内周が楕円であることを特徴とする請求項１記載の放射性廃棄物収納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物が密封されて成る発熱体を収納して帯熱状態にある筒状収納容
器の除熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントにおける使用済み燃料等の放射性廃棄物は発熱体として密封され、この
密封された発熱体が専用の収納容器に収納されている。そして、この収納容器は、放射線
を遮断するのに充分な厚さを有する鉄筋コンクリート材などで形成された貯蔵庫の内部に
貯蔵される。
【０００３】
放射性廃棄物を密封して成る発熱体は高温であるため収納容器は帯熱状態となっており
、それ故、貯蔵庫内部の温度もかなりの程度上昇することになる。しかし、貯蔵庫を形成
している鉄筋コンクリート材の耐熱温度はせいぜい６０°Ｃ程度であるから、貯蔵庫内部
がこれ以上の温度に上昇するのを抑制する必要がある。
【０００４】
そして、従来は、外部から貯蔵庫内部に空気を導入し、この導入空気を貯蔵庫内部に形
成した冷却流路を通過させることにより、貯蔵庫内部の温度上昇を所謂自然冷却方式で抑
制する等の方策が採用されていた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来採用されていた方策は、いずれも貯蔵庫内部の構造について改善・工夫を
施したものに過ぎないため、自然冷却方式の冷却効率を一定レベル以上に向上させること
は困難であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、貯蔵庫内に貯蔵される収納容器に改善・工夫を施すことにより、貯蔵庫内での冷却効率を向上させることが可能な放射性廃棄物収納容器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、放射性廃棄物が密封されて成る発熱体を収納して帯熱状態にある筒状収納容器を有し、前記筒状収納容器の肉厚を、その周方向位置に応じて変化させた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、貯蔵庫内に貯蔵される収納容器に改善・工夫を施したので、貯蔵庫内
での冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図２】本発明の第２の実施形態の説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図３】本発明の第３の実施形態の説明図。
【図４】本発明の第４の実施形態の説明図。
【図５】本発明の第５の実施形態の説明図。
【図６】本発明の第６の実施形態の説明図。
【図７】本発明の第７の実施形態の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は本実施形態の特性図。
【図８】図７の第７の実施形態に対応する従来構成の説明図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は従来構成の特性図。
【図９】本発明の第８の実施形態の説明図。
【図１０】本発明の第９の実施形態の説明図。
【図１１】本発明の第１０の実施形態の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視図である。収納容器１は、例えば直径５０ｃｍで高さが８ｍ程度のステンレス
製の円筒状のものであり、図示を省略している貯蔵庫の内部に、グリッドスペーサ等の適
当な支持部材により垂直姿勢に支持された状態で貯蔵されるものである。なお、本実施形
態の収納容器１は、断面形状が円形の円筒状となっているが、本発明の収納容器は断面形
状は特に限定されず、多角形の筒状のものであってもかまわない。
【００１２】
収納容器１の内部には、高温の放射性廃棄物が密封されて形成された発熱体２が収納さ
れている。そして、収納容器１の表面には多数の円錐状の突起部３が形成されている。突
起部３は、通常は溶接により収納容器１の表面に固着されるので、その材質は収納容器１
と同じステンレス製のものが好ましい。
【００１３】
次に、この第１の実施形態の作用につき説明する。収納容器１は発熱体２を収納してい
るため帯熱状態となっている。したがって、収納容器１の表面と接触する空気は、熱せら
れて膨張し、密度が低下するため軽くなって上昇する。つまり、収納容器１の表面付近に
は上昇空気流が発生する。
【００１４】
このとき、この上昇空気流は上昇途中に多数の突起部３とぶつかるため、上昇空気流に
乱れが生じる。そして、この上昇空気流の乱れは、収納容器１に対して接触する空気量の
増大、及び接触時間の増大をもたらすために、収納容器１から上昇空気流への熱伝達率の
増大をもたらすことになる。したがって、本実施形態の収納容器１によれば、表面に何も
形成されていなかった従来の収納容器に比べて効果的な除熱を行うことができ、自然冷却
方式での冷却効率を向上させることができる。
【００１５】
なお、本実施形態では、突起部３の形状が円錐状の場合を示したが、形状は、上昇空気
流に乱れを生じさせるものであればよいので特に限定されるわけではない。したがって、
円筒状、角柱状など製造上都合の良い形状を適宜採用するようにしても差し支えない。ま
た、突起部３の大きさも特に限定されるわけではなく、非常に小さな微小突起や、あるい
は更に、収納容器１の表面をザラザラした粗粒面に仕上げた場合のミクロ的な凸部なども
本実施形態の「突起部」に含まれる。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施形態の説明図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）
のＢ−Ｂ矢視図である。本実施形態では、円筒状の収納容器１の中心部には中空部１ａが
形成されている。そして、多段に積層された状態の複数の発熱体２にも中空部１ａと同心
の中空部２ａが形成されており、これら複数の発熱体２が収納容器１内に収納可能になっ
ている。
【００１７】
本実施形態によれば、上昇空気流は収納容器１の外周面に沿って上昇するだけでなく、
中空流路として機能する中空部１ａ内を通って上昇するので、その分だけ収納容器１から
上昇空気流への熱伝達率が増大し、収納容器１の除熱面積が増大することになる。したが
って、本実施形態の収納容器１によれば、中空部が形成されていなかった従来の収納容器
に比べて効果的な除熱を行うことができ、自然冷却方式での冷却効率を向上させることが
できる。
【００１８】
なお、本実施形態では、収納容器１内に収納される発熱体２は、複数に分割されて多段
に積層された状態になっているが、発熱体２の形態は種々であり、一体となって収納容器
１内に収納される場合も勿論ある。
【００１９】
図３は、本発明の第３の実施形態の説明図である。この実施形態では、収納容器１の下
端部及び上端部に流線形キャップ４が取り付けられている。この流線形キャップ４は、例
えばアルミ製のものであり、点溶接等により収納容器１に固着されている。
【００２０】
本実施形態によれば、収納容器１の下端側及び上端側では上昇空気流の流動抵抗が小さ
くなるので、上昇空気流の流速が速くなり、収納容器１から上昇空気流への熱伝達率が増
大する。したがって、本実施形態の収納容器１によれば、流線形キャップ４が取り付けら
れていなかった従来の収納容器に比べて効果的な除熱を行うことができ、自然冷却方式で
の冷却効率を向上させることができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、収納容器１の下端部及び上端部の双方に流線形キャップ４を取
り付けているが、スペース等の環境条件に応じて、下端部又は上端部のうちのいずれか一
方のみに流線形キャップ４を取り付ける構成としてもよい。
【００２２】
図４は、本発明の第４の実施形態の説明図である。この実施形態では、例えば布やスポ
ンジ等の天然繊維又は合成繊維で形成された吸水性部材５により収納容器１の表面が包ま
れている。そして、この吸水性部材５の下端部は、受け皿６に満たされた冷却水７中に浸
された状態になっている。また、受け皿６の上方には、受け皿６内の冷却水７中に没した
状態になっている供給口８ａ（供給量を調整可能な弁が設けられている）を有する冷却水
供給タンク８が配設されている。なお、受け皿６には水位計（図示せず）が設けられてお
り、水位が低下すると自動的に供給口８ａから冷却水７が供給され、常に受け皿６に満た
されている冷却水７の水位が一定に維持されるようになっている。
【００２３】
このような本実施形態の構成によれば、受け皿６に満たされている冷却水７が毛細管現
象により吸水性部材５を上昇して収納容器１の表面に接触する。そして、収納容器１の表
面に接触している水、及び吸水性部材５に含まれている水は、収納容器１の熱により蒸発
する。したがって、このときの水の蒸発によって収納容器１からは熱が奪われるので、収
納容器１の除熱を効果的に行うことができる。
【００２４】
図５は、本発明の第５の実施形態の説明図である。この実施形態は第４の実施形態の変
形例と言えるものである。吸水性部材５により表面が包まれた収納容器１は容器収容ボッ
クス９の内部に配設されている。容器収容ボックス９の底部は受け皿として用いられてお
り、この底部に冷却水７が満たされている。そして、この吸水性部材５の下端部は、容器
収容ボックス９の底部に満たされた冷却水７中に浸された状態になっている。また、容器
収容ボックス９の外側に冷却水供給タンク８が配設され、供給口８ａのみが壁を通って冷
却水７中に没した状態になっている。
【００２５】
容器収容ボックス９の底部付近であって冷却水７の水面よりやや上方の位置にはエア導
入口９ａが形成されると共に、容器収容ボックス９の天井部にはエア排出口９ｂが形成さ
れている。このエア排出口９ｂの周囲には、アルミなどの熱伝導性の良好な材料により形
成された放熱フィン１０が取り付けられている。
【００２６】
本実施形態の構成によれば、図４の第４の実施形態で既述したように、収納容器１の表
面に接触している水、及び吸水性部材５に含まれている水が収納容器１の熱により蒸発す
るので、このときの水の蒸発によって収納容器１からは熱が奪われ、収納容器１の除熱を
効果的に行うことができる。
【００２７】
このとき、容器収容ボックス９の内部は水の蒸発により高湿度になっており、エア導入
口９ａから導入される乾燥した空気は、湿気を多量に含んだ後にエア排出口９ｂから排出
されようとする。しかし、エア排出口９ｂの周囲には放熱フィン１０が取り付けられてい
るので、排出されようとする空気に含まれている湿気は、エア排出口９ｂの内壁に水滴と
して付着する。この付着した水滴は、次第に内壁に沿って下がり、やがて容器収容ボック
ス９の底部に落下する。
【００２８】
このように、吸水性部材５に含まれていた水分は、一旦空気中に蒸発するが、また水滴
として落下し、容器収容ボックス９の底部に戻るので、冷却水供給タンク８から供給され
た冷却水７は容器収容ボックス９内で循環することになる。そのため、容器収容ボックス
９の底部における水位の変動はそれほど大きくなることはなく、水位管理が容易になる。
【００２９】
また、放熱フィン１０の働きにより、排出される空気中の湿分の多くが除去されるので
、容器収容ボックス９が設置される貯蔵庫の室内が高湿度になるのを抑制することができ
る。
【００３０】
図６は、本発明の第６の実施形態の説明図である。この実施形態は、収納容器１の表面
に、収納容器１周囲の上昇空気流を案内するためのワイヤ状部材１１を螺旋状に巻回して
固着したものである。
【００３１】
上昇空気流は収納容器１表面のごく薄い層内で発生するものであり、層外の空気は殆ど
動かない。ところが、図６のように、収納容器１表面にワイヤ状部材１１を螺旋状に巻回
して固着すると、上昇空気流が螺旋状に巻回されたワイヤ状部材１１にぶつかって乱れが
生じるため、温度の高い上昇空気流とその外側の停止した冷たい空気との境界が乱されて
両者が混合され、上昇空気流の温度が低下する。したがって、収納容器１表面と上昇空気
流との間の温度差が大きくなり、前者から後者への熱伝達が促進されるので、効果的な除
熱が行われることになる。
【００３２】
図７は、本発明の第７の実施形態の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視図、（ｃ）は本実施形態の特性図である。
【００３３】
本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、収納容器１の肉厚を、その周方向位置に応
じて変化させたものとしている。つまり、横断面上に仮に設定した回転座標において、０
°（３６０°）及び１８０°付近の肉厚を厚くすると共に、９０°及び２７０°付近の肉
厚を薄くしている。
【００３４】
このように、周方向位置に応じて収納容器１の肉厚を変化させておくと、発熱体２から
の熱の伝わり方にも変化が生じ、図７（ｃ）に示すように、肉厚の薄い個所での熱流速は
速くなり、一方、肉厚の厚い個所での熱流速は遅くなる。そして、周方向位置によって熱
流速の分布に差違が生じると、収納容器１表面の上昇空気流の周方向の上昇速度も非均一
となる。この上昇速度の非均一化によって、従来は垂直方向にまっすぐ上昇していた空気
流に横方向への圧力が作用し、図７（ａ）に示すように、斜め方向に上昇する空気流が発
生する。この斜め方向の上昇空気流と垂直方向の上昇空気流とが衝突することにより、収
納容器１表面の空気流に乱れが生じ、収納容器１表面から上昇空気流への熱伝達が促進さ
れ、効果的な除熱が行われる。
【００３５】
これに対し、従来の収納容器１の肉厚は、図８（ａ）の横断面図に示すように、その周
方向位置にかかわらず一定の厚さであったため、熱流速は、図８（ｂ）に示すように、ど
の周方向位置においても同一であった。したがって、収納容器１表面の上昇空気流の周方
向の上昇速度が均一となり、上昇方向も全て垂直方向となるので、収納容器１表面の空気
流に乱れが生じることはなく、一定レベル以上の除熱の効果を期待することはできなかっ
た。
【００３６】
図９は、本発明の第８の実施形態の説明図である。この実施形態は、収納容器１を、そ
の周方向位置に応じて熱伝導率の異なる材料が分布するように、複数の金属材料Ａ，Ｂ，
Ｃで形成したものである。例えば、金属材料Ａには熱伝導率が最も大きな銅、金属材料Ｂ
にはその次に熱伝導率が大きなアルミニウム、金属材料Ｃには熱伝導率が最も小さな鉄又
はステンレスを用いることなどが考えられる。
【００３７】
このように、周方向位置に応じて収納容器１を形成する金属材料の種類に変化を持たせ
ておくと、発熱体２からの熱の伝わり方にも変化が生じ、熱伝導率の大きな金属材料にお
ける熱流速は速くなり、一方、熱伝導率の小さな金属材料における熱流速は遅くなる。そ
して、周方向位置によって熱流速の分布に差違が生じると、収納容器１表面の上昇空気流
の周方向の上昇速度も非均一となる。この上昇速度の非均一化によって、従来は垂直方向
にまっすぐ上昇していた空気流に横方向への圧力が作用し、斜め方向に上昇する空気流が
発生する。この斜め方向の上昇空気流と垂直方向の上昇空気流とが衝突することにより、
収納容器１表面の空気流に乱れが生じ、収納容器１表面から上昇空気流への熱伝達が促進
され、効果的な除熱が行われる。すなわち、本実施形態の構成によれば、収納容器１の肉
厚を周方向位置に応じて変化させた第７の実施形態と同様の効果を奏することが可能であ
る。
【００３８】
図１０は、本発明の第９の実施形態の説明図である。この実施形態は、例えばステンレ
ス製の複数のリング部材１２を収納容器１の外周面に取り付けたものである。これら複数
のリング部材１２の取付間隔は必ずしも等間隔である必要はなく、上昇空気流の状態に応
じて適宜変更してもよい。
【００３９】
本実施形態によれば、上昇空気流が上昇途中に複数のリング部材１２にぶつかり、上昇
空気流に乱れを生じさせることができるので、図１の第１の実施形態、及び図６の第６の
実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４０】
図１１は、本発明の第１０の実施形態の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ
）のＢ−Ｂ矢視図である。この実施形態は、複数本（図示の例では４本）の収納容器１を
挿通させることができ、また、中央部に孔部１３ａが設けられている複数枚の平板状スペ
ーサ部材１３を、これら複数本の収納容器１に取り付けたものである。
【００４１】
本実施形態によれば、上昇空気流は各スペーサ部材１３の周縁部付近及び孔部１３ａを
通って上昇するが、その上昇途中でこれら複数枚のスペーサ部材１３にぶつかり、上昇空
気流に乱れを生じさせることができる。したがって、図１の第１の実施形態、図６の第６
の実施形態、及び図１０の第９の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：収納容器
１ａ：中空部
２：発熱体
２ａ：中空部
３：突起部
４：流線形キャップ
５：吸水性部材
６：受け皿
７：冷却水
８：冷却水供給タンク
８ａ：供給口
９：容器収容ボックス
９ａ：エア導入口
９ｂ：エア排出口
１０：放熱フィン
１１：ワイヤ状部材
１２：リング部材
１３：スペーサ部材
１３ａ：孔部 
【図１】
0005443573.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005443573.tif 000008
【図８】
0005443573.tif 000009
【図９】
0005443573.tif 000010
【図１０】
0005443573.tif 000011
【図１１】
0005443573.tif 000012