(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放射性物質収納容器貯蔵領域が形成され、対向する側壁に複数の空気供給口をそれぞれ形成し、内部に排気通路を形成する排気筒を天井に設けた建屋を備え、複数の仕切り壁が、前記空気供給口が形成された前記側壁に直交する方向に配置されて前記空気供給口が形成された１つの前記側壁から前記空気供給口が形成された他の前記側壁に向かって伸びており、前記放射性物質収納容器貯蔵領域内を複数の放射性物質収納容器を貯蔵する複数の貯蔵区域に分割し、対向するそれぞれの前記側壁に形成された前記空気供給口、及び前記排気通路が、前記貯蔵区域ごとに設けられて前記貯蔵区域に連絡され、放射性物質収納容器搬送通路になる開口部が、前記１つの側壁と前記他の側壁の間でそれぞれの前記仕切り壁に形成されている放射性物質貯蔵施設に、放射性物質を収納した放射性物質収納容器を貯蔵する放射性物質の貯蔵方法であって、
前記放射性物質収納容器を前記貯蔵区域ごとに貯蔵し、それぞれの空気供給口から前記貯蔵区域ごとに冷却空気を供給し、
前記放射性物質貯蔵施設で前記貯蔵区域ごとに設定された設計発熱量を満足するように、前記貯蔵区域に貯蔵された前記放射性物質収納容器の一基あたりに設定された設計発熱量を超える発熱量を発生する放射性物質収納容器を少なくとも一基前記貯蔵区域に貯蔵することを特徴とする放射性物質の貯蔵方法。
【請求項２】
前記貯蔵区域における前記放射性物質収納容器の設定貯蔵基数よりも少ない基数の前記放射性物質収納容器を前記貯蔵区域に貯蔵する場合には、貯蔵された前記放射性物質収納容器相互間の間隔が、前記設定貯蔵基数の前記放射性物質収納容器が前記貯蔵区域に貯蔵された場合における放射性物質収納容器相互間の間隔よりも広くなっている請求項１に記載の放射性物質の貯蔵方法。
【請求項３】
前記貯蔵区域に貯蔵される前記放射性物質収納容器の基数に応じて、前記空気供給口が形成された前記側壁に直交する方向における、前記仕切り壁の幅を長くする請求項１に記載の放射性物質の貯蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質の貯蔵方法に係り、特に、使用済燃料集合体の貯蔵に適用するのに好適な放射性物質の貯蔵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントの原子炉圧力容器内の炉心に装荷されて所定期間の間、使用された燃料集合体は、使用済燃料集合体として炉心及び原子炉圧力容器から取り出されて使用済燃料プール等に一時保管される。使用済燃料プール内に保管されて所定の冷却期間が終了した使用済燃料集合体は、最終的には、再処理施設に搬出されて再処理される。この再処理により、使用済燃料集合体に含まれているウラン及びプルトニウムは、再資源として取り出され、燃料集合体の核燃料物質として再利用される。
【０００３】
現在、各原子力プラントで発生する使用済燃料集合体の体数は、発電需要の増加と共に増大しているために、再処理施設が稼動しても国内で発生する使用済燃料集合体は再処理施設の処理容量を上回ることになり、再処理されるまでの期間中、使用済燃料集合体は適切に管理して貯蔵する必要がある。
【０００４】
原子力プラントが設置されている原子力発電所の敷地内若しくは敷地外にて使用済燃料集合体を管理し貯蔵する方法として、乾式キャスク貯蔵、ボールト貯蔵、サイロ貯蔵、コンクリートキャスク貯蔵等の乾式貯蔵方法、及び水プールの湿式貯蔵方法があるが、コスト的にも、また、長期に亘る安定貯蔵を考えた場合においても、乾式貯蔵が注目されている。乾式貯蔵方法のうち、現在国内で実用化されているキャスク貯蔵方法は、放射性物質収納容器であるキャスク内に複数の使用済燃料集合体を収納して貯蔵する方法である（特許第４４７３７７０号公報及び特開２０１０−２８１８３２号公報参照）。
【０００５】
このキャスクには、金属キャスク及びコンクリートキャスクがある。金属キャスクは、使用済燃料集合体の輸送及び貯蔵に利用でき、輸送容器及び貯蔵容器として兼用できる。一方、コンクリートキャスクは、貯蔵用として用いられるキャスクである。コンクリートキャスク内に収納される使用済燃料集合体の輸送は、複数の使用済燃料集合体を収納したキャニスタと称する密閉容器を輸送用キャスクに収納し、この輸送用キャニスタを輸送することにより行われる。
【０００６】
複数の使用済燃料集合体を収納したキャスクを貯蔵する乾式貯蔵施設では、複数の使用済燃料集合体を収納して輸送されて来た金属キャスクが、内部の使用済燃料集合体の移し替えを行わないで使用済燃料集合体を収納したまま、例えば５０年程度の長期に亘って貯蔵される。使用済燃料集合体を収納したコンクリートキャスクを乾式貯蔵施設内で貯蔵する場合には、乾式貯蔵施設内において、輸送されて来た輸送用キャスクから、使用済燃料集合体を収納したキャニスタを取り出し、このキャニスタを予め準備しておいたコンクリートキャスク内に収納し、このコンクリートキャスクを乾式貯蔵施設に所定期間貯蔵する。
【０００７】
乾式貯蔵施設内に貯蔵されている、使用済燃料集合体を収納したキャスクに対しては、乾式貯蔵施設内において耐震安全性を維持することが求められる。この耐震安全性とは、使用済燃料燃料集合の貯蔵中において、地震による外力が加わったとしても使用済燃料集合体を収納したキャスクの転倒を防止し、キャスクの放射性物質（例えば、核燃料物質）の閉じ込め機能、放射線遮へい機能、使用済燃料集合体の除熱機能及び核燃料物質の臨界防止機能といった基本的安全機能に影響を及ぼさないことである。このために、キャスクは支持構造物を介して乾式貯蔵施設の床に固定される必要がある。
【０００８】
乾式貯蔵施設には、前述の放射性物質の閉じ込め機能、放射線遮へい機能、使用済燃料集合体の除熱機能及び核燃料物質の臨界防止機能といった、キャスクの基本的安全機能を阻害しないことが求められる。このような乾式貯蔵施設は、キャスク内に収納された使用済燃料集合体の発熱量、及びキャスクの放射線の線源強度、重量及び乾式貯蔵施設内での設置基数等を考慮して設計される。特に、使用済燃料集合体の長期的な健全性及び安全機能を有する構成部材の長期的な健全性が維持できるように、乾式貯蔵施設は、貯蔵しているキャスク内に収納された使用済燃料集合体に含まれる核燃料物質の崩壊熱を適切に除去できる構造にすることが求められる。
【０００９】
一般的に、乾式貯蔵施設の冷却には、動的機器（例えば、ブロア）を使用せず、スタック効果を利用した自然冷却が採用されている。これは、乾式貯蔵施設内に流入した冷却空気が乾式貯蔵施設に貯蔵されたキャスクの熱で暖められて浮力を受けて上昇し、乾式貯蔵施設の天井部に設けられた排気塔から排出される作用を利用している。このような冷却効果を発揮させる上では、乾式貯蔵施設内における冷却空気の流れ方向は一定に保たれることが重要である。
【００１０】
乾式貯蔵施設は、乾式貯蔵施設が、一度に、設計発熱量を発生するキャスクで満たされている状況を想定して設計されている。しかし、実際には、キャスクが乾式貯蔵施設内に徐々に貯蔵され、数年かけて乾式貯蔵施設内がキャスクで満杯になる。最初に乾式貯蔵施設内に貯蔵されたキャスク内の放射性物質の崩壊熱は、乾式貯蔵施設がキャスクで満杯になるまでの期間において減少する。したがって、乾式貯蔵施設は、実際に使用済燃料集合体を収納したキャスクが乾式貯蔵施設に貯蔵される条件に比べて、熱的負荷が大きい条件で設計されており、長期間をかけてキャスクで満杯にする運用の乾式貯蔵施設ほど、熱的負荷の裕度は大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４４７３７７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８１８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
また、乾式貯蔵施設内での、使用済燃料集合体を収納したキャスクの貯蔵は、前述したように、約５０年程度の長期間に亘って行われるため、このキャスクの貯蔵を取り巻く情勢は乾式貯蔵施設の運用開始以降、年月を経るにつれて変化することが予想される。したがって、将来、乾式貯蔵施設の設計時に考慮した前提条件が変更される場合であっても、この前提条件の変更に伴う乾式貯蔵施設の変更を最小限に留め、柔軟に対応できることも乾式貯蔵施設の性能として重視されるべきである。
【００１３】
乾式貯蔵施設の設計は、複数の使用済燃料集合体を収納しているキャスク（放射性物質収納容器）に想定される設計発熱量を基に、当該設計発熱量を有するキャスクで、乾式貯蔵施設内のキャスク貯蔵領域が満杯になった条件を設計条件として用い、乾式貯蔵施設内において各キャスクの除熱性能が確保されるように行われる。しかし、前述の通り、乾式貯蔵施設の運用開始から乾式貯蔵施設が使用済燃料集合体を収納したキャスクで満杯になるまでには、通常、数年単位の期間が必要であり、乾式貯蔵施設が使用済燃料集合体を収納したキャスクで満杯になる時点において、全てのキャスクが設計発熱量を有している状況は、通常の乾式貯蔵施設の運用においては想定されていない。
【００１４】
乾式貯蔵施設の設計において想定されたキャスク１基当りの設計発熱量を超える発熱量（以下、最大発熱量と称す）を発生するキャスクを乾式貯蔵施設内に貯蔵する必要性が生じた場合、乾式貯蔵施設の健全性確保の観点からは、実際のキャスクの発熱量の総和が（キャスクの設計発熱量×乾式貯蔵施設内でのキャスクの最大貯蔵基数）で表される乾式貯蔵施設全体の設計発熱量を超えない限り、最大発熱量のキャスクの乾式貯蔵施設内での貯蔵は可能である。しかしながら、キャスクの健全性確保の観点からは、発熱量の大きいキャスクは他のキャスクよりも冷却する必要がある。
【００１５】
従来の乾式貯蔵施設では、乾式貯蔵施設内に１つの広いキャスク貯蔵領域が形成されており、乾式貯蔵施設の建屋に形成された冷却空気供給口から乾式貯蔵施設内に取り入れられた冷却空気は、キャスク貯蔵領域内で混合され、乾式貯蔵施設の天井部に設けられた排気筒の冷却空気排出口から排出される冷却空気の温度が均一化される。また、乾式貯蔵施設の周囲で空気の温度差がないことから、冷却空気供給口を通して乾式貯蔵施設内に流入する冷却空気の温度も一定となり、結果的に、冷却空気排出口から排気される冷却空気の温度と冷却空気供給口から流入する冷却空気の温度差が一定となるため、乾式貯蔵施設内への冷却空気の流入量も乾式貯蔵施設全体で平均化され、一定となる。このため、乾式貯蔵施設内で局所的に貯蔵された最大発熱量を発生するキャスクの周囲に、この発熱量に見合った冷却空気量が供給されない状況が生じたとしても、乾式貯蔵施設の建設時において想定した当初の設計条件を逸脱していないことを、容易に判断することができない。
【００１６】
また、最大発熱量を発生するキャスクが乾式貯蔵施設内のキャスク貯蔵領域内で偏って存在する場合、貯蔵されているキャスク間に温度差が生じ、本来、冷却空気供給口が形成された、乾式貯蔵施設の側壁に直交する方向に沿って流れるべき冷却空気の流れにおいて、冷却空気供給口が形成されたその側壁容器と平行な方向に流れる成分が大きくなるため、乾式貯蔵施設内における冷却空気の流れが、自然冷却方式として、当初の設計で想定した流れとなっていることを容易に判断することができない。
【００１７】
また、上述のように、最大発熱量を発生するキャスクを乾式貯蔵施設内で貯蔵するという運用が可能かどうかについては、乾式貯蔵施設内でのキャスクの貯蔵状況に応じて再検討を行う必要があるが、乾式貯蔵施設の設計段階でこのような冷却空気の流路の自由度の大きな乾式貯蔵施設に対して、キャスクの性能向上に伴う貯蔵したいキャスクの最大発熱量の変更、及び周囲に貯蔵されているキャスク内の使用済燃料集合体の発熱量の、貯蔵期間における変動など、乾式貯蔵施設の将来における不確定な全ての運用パターンを事前に検討しておくことは困難である。
【００１８】
本発明の目的は、貯蔵されている放射性物質収納容器の発熱量よりも大きな発熱量の放射性物質収納容器が貯蔵された場合でも、この発熱量の大きな放射性物質収納容器の冷却を効率良く行うことができる放射性物質の貯蔵方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、内部に放射性物質収納容器貯蔵領域が形成され、対向する側壁に複数の空気供給口をそれぞれ形成し、内部に排気通路を形成する排気筒を天井に設けた建屋を備え、複数の仕切り壁が、空気供給口が形成された側壁に直交する方向に配置されて空気供給口が形成された１つの側壁から空気供給口が形成された他の側壁に向かって伸びており、放射性物質収納容器貯蔵領域内を複数の放射性物質収納容器を貯蔵する複数の貯蔵区域に分割し、対向するそれぞれの側壁に形成された空気供給口、及び排気通路が、貯蔵区域ごとに設けられて貯蔵区域に連絡され、放射性物質収納容器搬送通路になる開口部が、１つの側壁と他の側壁の間でそれぞれの記仕切り壁に形成されている放射性物質貯蔵施設に、放射性物質を収納した放射性物質収納容器を貯蔵する放射性物質の貯蔵方法であって、
放射性物質収納容器を貯蔵区域ごとに貯蔵し、それぞれの空気供給口から貯蔵区域ごとに冷却空気を供給し、
放射性物質貯蔵施で貯蔵区域ごとに設定された設計発熱量を満足するように、貯蔵区域に貯蔵された放射性物質収納容器の一基あたりに設定された設計発熱量を超える発熱量を発生する放射性物質収納容器を少なくとも一基貯蔵区域に貯蔵することにある。
【００２０】
各空気供給口から各貯蔵区域内に供給される冷却空気の量は、それぞれの貯蔵区域に連絡される排気通路の排気口での冷却空気と空気供給口での冷却空気の温度差によって決まるため、或る貯蔵区域において、貯蔵されている放射性物質収納容器の発熱量よりも大きな発熱量の放射性物質収納容器が貯蔵された場合には、この貯蔵区域に連絡される排気通路の排気口での冷却空気の温度が上昇するため、排気口での冷却空気と空気供給口での冷却空気の温度差が大きくなる。このため、この貯蔵区域に供給される冷却空気の量が増大し、大きな発熱量の放射性物質収納容器を効率良く冷却することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、貯蔵されている放射性物質収納容器の発熱量よりも大きな発熱量の放射性物質収納容器が貯蔵された場合でも、この発熱量の大きな放射性物質収納容器の冷却を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の放射性物質貯蔵施設の横断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図１に示す放射性物質貯蔵施設内に当初において貯蔵された複数の放射性物質収納容器の発熱量を示す説明図である。
【図４】図１に示す放射性物質貯蔵施設内において最大発熱量を発生する放射性物質収納容器を貯蔵する一例を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施例である実施例２の放射性物質の貯蔵方法を示す説明図である。
【図６】図５に示す放射性物質収納容器の固定方法を示す説明図である
【図７】本発明の他の実施例である実施例３の放射性物質の貯蔵方法を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例４の放射性物質貯蔵施設の横断面図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例３の放射性物質の貯蔵方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の好適な一実施例である実施例１の放射性物質貯蔵施設を、図１及び図２を用いて以下に説明する。図１は図２のI−I断面を示し、図２は図１のII−II断面を示している。
【００２５】
本実施例の放射性物質貯蔵施設１は、乾式貯蔵施設であり、天井３４に排気筒２８を設けた建屋１２を有している。建屋１２は対向する一対の側壁２１及び対向する他の一対の側壁２２を有し、側壁２１の長さは側壁２２の長さよりも長くなっている。このため、建屋１２は側壁２１が伸びる方向に長くなっている。建屋１２内には、側壁２１に沿って、収納容器受入領域８及び収納容器貯蔵領域３１が形成されている。受入領域８とキャスク貯蔵領域の間には、側壁２４が配置される。換言すれば、建屋１２内において、受入領域８及びキャスク貯蔵領域（放射性物質収納容器貯蔵領域）３１は側壁２４によって仕切られている。側壁２１，２２及び２４は鉄筋コンクリート製である。
【００２６】
複数の空気供給口２６が対向する側壁２１にそれぞれ形成されている。放射線遮へい壁２７が、各側壁２１の内面に対向して各空気供給口２６を覆うように配置され、天井３４から建屋１２の床に向かって伸びている。給気通路５が、側壁２１と放射線遮へい壁２７の間に形成される。排気通路６が排気筒２８内に形成され、この排気通路６は排気筒２８の頂部に形成された複数の排気口２９を通して建屋１２の外部と連通している。
【００２７】
キャスク搬送通路９が、キャスク貯蔵領域３１の中央部で空気供給口２６が形成される側壁２１に平行に形成されている。キャスク搬送通路９に開口する開口部３３が側壁２４に形成され、この開口部３３は側壁２４に移動可能に取り付けられた扉２５によって開閉される。また、受入領域８に開口する開口部３２が側壁２２に形成され、この開口部３２は側壁２２に移動可能に取り付けられた扉２３によって開閉される。扉２３及び２５は、通常、閉じられている。
【００２８】
鉄筋コンクリート製の複数の仕切り壁１０が、キャスク貯蔵領域３１に設けられ、複数の空気供給口２６が形成される側壁２１に直交する方向で側壁２１からキャスク搬送通路９に向かって伸びている。図２に示す点々の部分は仕切り壁１０である。これらの仕切り壁１０は、開口部９Ａを形成しており、対向する側壁２１の間において、キャスク搬送通路９になる開口部９Ａを除いてキャスク貯蔵領域３１を横断するように配置され、キャスク貯蔵領域３１を複数の貯蔵区域４に分割している。各仕切り壁１０の周辺部は、対向する各側壁２１、各放射線遮へい壁２７、天井３４及び放射性物質貯蔵施設１の床にそれぞれ取り付けられ、各仕切り壁１０は各側壁２１、各放射線遮へい壁２７、天井３４及び床と一体化されている。それらの貯蔵区域４は、キャスク貯蔵領域３１に面する側壁２２と仕切り壁１０の間、仕切り壁１０の相互間、及び仕切り壁１０と側壁２４の間にそれぞれ形成されている。対向する側壁２１にそれぞれ形成された１つの空気供給口２６及びこの空気供給口２６に連通する１つの給気通路５は、１つの貯蔵区域４に連絡される。排気筒２８内も仕切り壁１０によって仕切られているので、複数の排気通路２８が形成されており、１つの排気通路２８は１つの貯蔵区域４に連絡される。すなわち、空気供給口２６、給気通路５、排気通路２８及び排気口２９は、貯蔵区域４毎に設けられている。
【００２９】
原子力プラントの原子炉圧力容器内の炉心から取り出されて使用済燃料プール内に所定期間保管されている複数の使用済燃料集合体が、使用済燃料プール内で、放射性物質収納容器である金属キャスク２に収納される。複数の使用済燃料集合体が収納された金属キャスク２が、トレーラ等により放射性物質貯蔵施設１まで輸送される。金属キャスク２は、扉２３が開いている開口部３２を通して受入領域８内に搬送される。このとき、扉２５は閉じている。金属キャスク２の受入領域８への搬送が終了した後、扉２３を閉じて開口部３２を封鎖し、扉２５を開く。金属キャスク２は、搬送装置（図示せず）を用いて開口部３３を通してキャスク貯蔵領域３１内に搬入され、キャスク搬送通路９を通して貯蔵区域４まで搬送される。そして、金属キャスク２は貯蔵区域４内に貯蔵される。貯蔵されている金属キャスク２は、支持構造物３を介して貯蔵区域４の床に固定されている。仕切り壁１０によって区切られたそれぞれの区画１１には、図１に示すように、キャスク貯蔵領域３１の行方向に２行、列方向に６列、合計１２基の金属キャスク２が、相互間に所定の間隔を持って貯蔵される。１つの区画１１内でキャスク搬送通路９の両側に存在する各貯蔵区域４には、２行に配置された６基の金属キャスク２が貯蔵される。
【００３０】
それぞれの区画１１における冷却空気の流れについて説明する。建屋１２の外部の空気が、冷却空気として、１つの側壁２１（例えば、図２に示す右側の側壁２１）に形成された空気給気口２６から取り入れられて給気通路５を通ってキャスク搬送通路９の右側に存在する貯蔵区域４に流入する。この冷却空気は、その貯蔵区域４に貯蔵された各金属キャスク２の間を流れて各金属キャスク２を冷却する。冷却空気による金属キャスク２の冷却は、金属キャスク２内に収納された複数の使用済燃料集合体を冷却することになる。これらの金属キャスク２の冷却によって温度が上昇した冷却空気は、区画１１内で上昇して排気通路６内に流入する。排気通路６内に流入した冷却空気は、排気通路６内を上昇し、２つの排気口２９から建屋１２の外部に排気される。図２に示す右側の側壁２１に形成された空気給気口２６から取り入れられた冷却空気は、区画１１において、図２に示す経路７を通って排気口２９から建屋１２外に排気される。図２に示された他の側壁２１（図２に示す左側の側壁２１）に形成された空気給気口２６からも、建屋１２の外部の空気が冷却空気として取り入れられる。この冷却空気は、給気通路５を通ってキャスク搬送通路９の左側に存在する貯蔵区域４に流入し、この貯蔵区域４に貯蔵された各金属キャスク２を同様に冷却する。そして、この冷却空気も排気口２９から建屋１２外に排気される。各区画１１では、対向する側壁２１に形成された各空気供給口２６から供給された冷却空気は、キャスク搬送通路９の両側に存在する各貯蔵区域４内で、側壁２１からキャスク搬送通路９に向かって流れ、金属キャスク２を冷却する。
【００３１】
空気供給口２６から流入する冷却空気量は、排気口２９での冷却空気の温度と空気供給口２６での冷却空気の温度の差で決まる。仕切り壁１０を間に介在して隣り合う貯蔵区域４相互間における冷却空気の流動が、仕切り壁１０の設置により、制限される。このため、区画１１ごとに、貯蔵された金属キャスク２の発熱量が異なる場合には、各区画１１におけるその発熱量に応じてそれぞれの区画１１における排気口２９から排気される冷却空気の温度に差が生じる。この場合には、排気口２９から排気される冷却空気と空気供給口２６から流入する冷却空気の温度差が区画１１毎に異なり、収納された使用済燃料集合体の発熱量が高いキャスク２が貯蔵された区画１１では、その発熱量に応じた冷却空気の流入量を確保することができる。
【００３２】
本実施例の放射性物質貯蔵施設１は、各貯蔵区域４内に、図３に示すように、発熱量２０ｋＷ（設計発熱量）の金属キャスク２が６基貯蔵されることを想定して設計されている。このため、各区画１１では、一度に貯蔵された１２基の金属キャスク２の合計発熱量が２４０ｋＷ（設計発熱量）になり、この設計発熱量２４０ｋＷを冷却できるように、本実施例の放射性物質貯蔵施設１は、設計され、建設されている。結果的に、本実施例の放射性貯蔵施設１は、各区画１１に、１２基の金属キャスク２の合計の発熱量が設計発熱量２４０ｋＷ以下になるように、１２基の金属キャスク２を貯蔵することができる。
【００３３】
原子力発電所側で、所定体数の使用済燃料集合体を金属キャスク２に収納するときには、１つの金属キャスク２の発熱量が２０ｋＷになるように使用済燃料集合体を金属キャスク２に収納している。しかしながら、金属キャスク２に収納される各使用済燃料集合体は炉心滞在期間及び炉心内に装荷された位置が異なっていたため、各使用済燃料集合体の発熱量は、同じではなく互いに異なっている。このため、所定体数の使用済燃料集合体を収納した各金属キャスク２の発熱量は、２０ｋＷ以下の若干の範囲で異なっている。
【００３４】
このような状況を考慮したとき、各区画１１に１２基の金属キャスク２を貯蔵した場合において、各区画１１の全体の発熱量を同じにすることは困難であり、各区画１１の発熱量は設計発熱量２４０ｋＷ以下の範囲で異なっている。放射性物質貯蔵施設１内の全ての区画１１が一度に満杯になるように金属キャスク２が貯蔵されることは普通ではあり得ないことである。放射性物質貯蔵施設１のキャスク貯蔵領域３１が貯蔵された金属キャスク２で満杯になるまでには、或る年月を要する。放射性物質貯蔵施設１の建設後に初めてこの放射性物質貯蔵施設１内に金属キャスク２を搬入する時には、例えば、側壁２４から最も遠い区画１１から金属キャスク２を貯蔵し始め、その後は、側壁２４に向かって各区画１１内に金属キャスク２を貯蔵することを想定する。側壁２４に最も近い区画１１内に使用済燃料集合体を収納した金属キャスク２を貯蔵し終えたときには、この区画１１に貯蔵された１２基の金属キャスク２の合計の発熱量は２４０ｋＷになっている。これに対し、側壁２４から最も遠く離れた区画１１に貯蔵された１２基の金属キャスク２は放射性物質貯蔵施設１に貯蔵されてから有る期間が経過しているので、これらの金属キャスク２の合計の発熱量は２４０ｋＷよりも小さくなっている。
【００３５】
上記したように放射性物質貯蔵施設１内の区画１１間で発熱量の差が生じた場合でも、本実施例は各区画１１を仕切り壁１０で仕切っているため、それぞれの区画１１では、前述したように、区画１１における排気口２９から排気される冷却空気と空気供給口２６から流入する冷却空気の温度差、すなわち、区画１１における発熱量に応じた冷却空気の量が空気供給口２６を通して建屋１２の外部から取り込まれる。したがって、発熱量の大きな区画１１は発熱量の少ない区画１１よりも内部を流れる冷却空気の量が多くなり、それだけ、発熱量の大きな金属キャスク２を効率良く冷却することができる。
【００３６】
また、将来において、金属キャスクの性能が向上してより発熱量の大きな使用済燃料集合体が収納可能になった場合を想定する。すなわち、金属キャスクの設計発熱量が２０ｋＷから２５ｋＷに増加したことを想定する。設計発熱量が２０ｋＷの金属キャスク２を貯蔵することで設計された放射性物質貯蔵施設１に、設計発熱量が２５ｋＷに増大した金属キャスク２Ｂを貯蔵する場合を、図４を用いて説明する。当然のことながら、金属キャスク２Ｂには、金属キャスク２に収納できる発熱量よりも発熱量の大きな使用済燃料集合体を収納することができる。すなわち、金属キャスク２Ｂは、金属キャスク２の設計発熱量を超えた最大発熱量（放射性物質貯蔵施設１の設計時に想定した設計発熱量（金属キャスク２の設計発熱量）を超える任意の発熱量を意味する）である２５ｋＷを発生している。
【００３７】
このような最大発熱量を発生している金属キャスク２Ｂを放射性物質貯蔵施設１に貯蔵する場合には、この金属キャスク２Ｂを貯蔵する区画１１の全体の発熱量が放射性物質貯蔵施設１での設計発熱量である２４０ｋＷを超えないようにする必要がある。以下、区画１１の半分の領域である貯蔵区域４（設計発熱量１２０ｋＷ＝２４０ｋＷ÷２）を例にとり説明する。このとき、金属キャスク２Ｂを貯蔵するためには、貯蔵時点から期間が経過して発熱量が小さくなった金属キャスク２Ａ（図４参照）が貯蔵されている貯蔵区域４に金属キャスク２Ｂを貯蔵する。金属キャスク２Ａの設計発熱量は２０ｋＷである。金属キャスク２Ｂを貯蔵する貯蔵区域４において、金属キャスク２Ｂを貯蔵する時点で金属キャスク２Ｂ以外の金属キャスク２Ａの発熱量が金属キャスク２Ａの設計発熱量（２０ｋＷ）に満たない場合、金属キャスク２Ａの設計発熱量（２０ｋＷ）と金属キャスク２Ａの実際の発熱量（例えば、１９ｋＷ）の差に金属キャスク２Ａの基数を掛けて得られる発熱量（＝（２０ｋＷ−１９ｋＷ）×５）だけ、金属キャスク２Ａの設計発熱量を超えた金属キャスク、すなわち、１基の金属キャスク２Ｂをその貯蔵区域４内に貯蔵することができる。つまり、仕切り壁１０を設けることにより、放射性物質貯蔵施設１内に貯蔵できる金属キャスクの発熱量の仕様が最大２０ｋＷであったものが２５ｋＷまで拡大できることになる。
【００３８】
金属キャスク２Ｂを或る区画１１内に貯蔵する場合には、この区画１１内に貯蔵されている各金属キャスク２の発熱量を把握する必要がある。これらの発熱量は、各金属キャスク２の表面温度に基づいて求めることができる。このため、その区画１１に貯蔵されている各金属キャスク２の表面温度を測定する。表面温度は、区画１１内に作業員が入って温度計を用いて測定される。また、区画１１に貯蔵されている各金属キャスク２の表面に温度計を設置して、この温度計により金属キャスク２の表面温度を遠隔で計測しても良い。計測された各金属キャスク２の温度を用いて区画１１内に貯蔵されている各金属キャスク２の発熱量を求め、これらの発熱量に基づいて区画１１内の全金属キャスク２の発熱量の合計値を求める。もし、区画１１内に１２基の金属キャスク２が貯蔵されている場合には、各金属キャスク２の発熱量、及び新たに貯蔵する金属キャスク２Ｂの発熱量及び基数を考慮して、その区画１１から空いている他の区画１１に移動する金属キャスク２及び基数を決定する。この決定に基づいてその区画１１に貯蔵されている金属キャスク２を他の区画１１に移動し、その後、金属キャスク２が移動された区画１１に金属キャスク２Ｂを貯蔵する。
【００３９】
本実施例に示す放射性物質の貯蔵方法は、数十年単位に及ぶ放射性物質貯蔵施設１の供用期間中に、設計発熱量が増大した新たな金属キャスク（例えば、金属キャスク２Ｂ）に使用済燃料集合体を収納して放射性物質貯蔵施設１内に貯蔵することができ、放射性物質貯蔵施設１の設計条件を変更することなく、貯蔵対象である金属キャスクの仕様の拡大につながる方策として有効である。
【００４０】
本実施例では、仕切り壁１０が区画１１における冷却空気の整流装置としての機能を発揮する。仕切り壁１０の整流装置としての効果は以下の場合に特に大きくなる。すなわち、金属キャスク２の配列を１行ごと、もしくは図１の例に示すように２行ごとの区画に分けるように仕切り壁１０をキャスク貯蔵領域３１内に設置する場合には、金属キャスク２の少なくとも一方の側面が仕切り壁１０に面することになる。このような場合には、金属キャスク２と仕切り壁１０の間で熱的な相互影響を及ぼさずに冷却空気流路を形成することができ、仕切り壁１０の整流装置としての効果が大きくなる。
【００４１】
また、本実施例では、仕切り壁１０が対向する各側壁２１及び天井３４に設置されるので、放射性物質貯蔵施設１の耐震性が向上する。
【００４２】
さらに、仕切り壁１０で区分された区画１１内で上記の温度測定及び金属キャスク２の貯蔵中検査等の作業を行っている作業員への他の区画１１に貯蔵されている金属キャスク２からの放射線は、仕切り壁１０で遮へいされる。このため、仕切り壁１０は、区画１１内で作業を行っている作業員の被ばく線量低減にも貢献する。
【００４３】
本実施例の放射性物質貯蔵施設１は、従来、放射性物質貯蔵施設全体で統一していた除熱性能に係る設計条件を、区画単位毎に定めることができ、区画単位毎の設計発熱量を超えない範囲で、設計発熱量を超える金属キャスクの貯蔵が可能となる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の他の実施例である実施例２の放射性物質の貯蔵方法を、図５及び図６を用いて説明する。本実施例の放射性物質の貯蔵方法は、図１に示す放射性物質貯蔵施設１において行われる。実施例１で述べた２行３列で金属キャスク２の貯蔵が可能な貯蔵区域４において、金属キャスク２の貯蔵基数が最大の６基に満たない期間では、図５に示すように、金属キャスク２を相互の間隔を広げて貯蔵する。このとき、各金属キャスク２は、図６に示すように、支持構造物３によって支持され、支持構造物３は支持構造物３に形成された貫通孔１４を通して放射性物質貯蔵施設１の床１３に形成されたネジ孔３０に噛み合っているボルト（図示せず）によって固定される。その後、貯蔵区域４に貯蔵する金属キャスク２の基数が増加した場合には、金属キャスク２を、図１及び図３に示す当初の位置に戻すことにより、放射性物質貯蔵施設１の供用期間に亘って、放射性物質貯蔵施設１内の貯蔵スペースを無駄なく使用することが可能となる。また、放射性物質貯蔵施設１内における、金属キャスク２の貯蔵期間中に必要な検査等の作業スペースが広くなり、作業効率の向上、作業時間の短縮、及び作業員の被ばく線量低減が可能となる。
【００４５】
本実施例の放射性物質の貯蔵方法は、放射性物質貯蔵施設１内で行われるので、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４６】
本発明の他の実施例である実施例３の放射性物質の貯蔵方法を、図７を用いて説明する。本実施例の放射性物質の貯蔵方法は、図１に示す放射性物質貯蔵施設１において行われる。本実施例の放射性物質の貯蔵方法が実施されるにあたり、放射性物質貯蔵施設１の床面には図６に示す複数のネジ孔３０が所定間隔で形成されている。これらのネジ孔３０は、図７に示す配置パターン１５での金属キャスク２の配置、及び図７に示す配置パターン１６での金属キャスク２の配置が可能なように形成されている。
【００４７】
このため、貯蔵区域４において、金属キャスク２の貯蔵基数が最大の６基に満たない期間では、配置パターン１６で金属キャスク２を貯蔵区域４に貯蔵し、金属キャスク２を取り付けた支持構造物３をボルトによって床面のネジ孔３０に固定する。この貯蔵区域４内に貯蔵する金属キャスク２の基数を６基にする場合には、配置パターン１５で金属キャスク２を貯蔵し、各支持構造物３をボルトによって床面のネジ孔３０に固定する。
【００４８】
本実施例の放射性物質の貯蔵方法によれば、貯蔵区域４における金属キャスク２の本来の最大貯蔵基数の配置パターン１５だけでなく、貯蔵区域４に実際に貯蔵される金属キャスク２の基数に応じた配置パターン（例えば、配置パターン１６等）の選択が可能となり、区画１１内での冷却空気の流れの偏りが無く、かつスペースの有効利用が可能になる。
【００４９】
本実施例の放射性物質の貯蔵方法は、放射性物質貯蔵施設１内で行われるので、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例４】
【００５０】
本発明の他の実施例である実施例４の放射性物質貯蔵施設を、図８を用いて説明する。本実施例の放射性物質貯蔵施設１Ａは、放射性物質貯蔵施設１における仕切り壁１０の一部の、側壁２２に沿った幅を短くした構成を有する。放射性物質貯蔵施設１Ａの他の構成は放射性物質貯蔵施設１と同じである。放射性物質貯蔵施設１Ａのキャスク貯蔵領域３１内に設置された仕切り壁１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれの幅は、仕切り壁１０の幅よりも短くなっている。
【００５１】
放射性物質貯蔵施設１Ａ内に貯蔵される金属キャスク２の基数が放射性物質貯蔵施設１Ａに貯蔵する金属キャスク２の計画貯蔵基数よりも少ない時期においては、図８に示すように、各貯蔵区域４に貯蔵される。その後、放射性物質貯蔵施設１Ａ内に貯蔵される金属キャスク２の基数が増加するに伴って、仕切り壁の長さを長くする。例えば、図８において、側壁２４に最も近い貯蔵区域４に金属キャスク２Ｃを貯蔵する場合には、この金属キャスク２Ｃが仕切り壁１０Ｂの先端よりもキャスク搬送通路９側に位置することになる。このため、貯蔵された金属キャスク２Ｃの側面が仕切り壁１０Ｂの隣りの貯蔵区域４から遮られるように、増設仕切り壁１８を仕切り壁１０Ｂの延長線上に設置する。
【００５２】
本実施例では、上記したように、金属キャスク２の貯蔵に併せて必要な箇所に増設仕切り壁１８を設置することができるので、放射性物質貯蔵施設１で生じる各効果を得ることができる。また、増設仕切り壁１８を設置するまでの間では、キャスク搬送通路９の幅を広くすることができ、金属キャスク２の放射性物質貯蔵施設１Ａ内での運搬、及び金属キャスク２の検査等の作業性が向上する。
【実施例５】
【００５３】
本発明の他の実施例である実施例６の放射性物質の貯蔵方法を、図９を用いて説明する。本実施例の放射性物質の貯蔵方法は、図１に示す放射性物質貯蔵施設１において行われる。実施例１〜４で示された放射性物質の貯蔵方法では、金属キャスク２を立てた状態で貯蔵している。
【００５４】
本実施例の放射性物質の貯蔵方法では、貯蔵区域４に貯蔵される一部の金属キャスクが、水平状態で貯蔵される。４基の金属キャスク２は放射性物質貯蔵施設１の床に対して軸心が垂直になるように貯蔵されている。１基の金属キャスク１９は、その床に固定された支持構造物２０に軸心が水平になるように配置された状態で取り付けられている。
【００５５】
金属キャスクは、原子力発電所から受入領域８まで輸送されるときには、水平状態でトレーラに積載されている。このため、金属キャスク２を貯蔵区域４に垂直状態で貯蔵する場合には、横積みで輸送されて来た金属キャスク２を、受入領域８内でクレーン等を用いて垂直状態にする必要がある。しかしながら、貯蔵区域４内で金属キャスク１９を水平状態で貯蔵する場合には、受入領域８内で行われる、金属キャスク１９を垂直状態にする作業が不要になる。
【００５６】
本実施例の放射性物質の貯蔵方法は、放射性物質貯蔵施設１内で行われるので、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【００５７】
実施例１〜４の各実施例は、金属キャスク以外にコンクリートキャスクを貯蔵する場合にも適用することが可能である。仕切り壁１０で区切られた貯蔵区域４にコンクリートキャスクを貯蔵するときには、受入領域８内で、輸送されて来た輸送用キャスクから、使用済燃料集合体を収納したキャニスタを取り出し、このキャニスタを予め準備しておいたコンクリートキャスク内に収納する。その後、使用済燃料集合体が収納されたコンクリートキャスクが、キャスク搬送通路９を通して貯蔵区域４に移送され、貯蔵区域４に貯蔵される。
【符号の説明】
【００５８】
１，１Ａ…放射性物質貯蔵施設、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…金属キャスク、３…支持構造物、４…貯蔵区域、５…吸気通路、６…排気通路、８…受入領域、９…キャスク搬送通路、９Ａ…開口部、１０，１０Ａ，１０Ｂ…仕切り壁、１１…区画、１２…建屋、１８…増設仕切り壁、２１，２２，２４…側壁、２６…吸気口、２７…放射線遮へい壁、２８…排気筒、３１…キャスク貯蔵領域。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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