(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電プラントの湿式輸送容器を用いた使用済み燃料の輸送方法において、
前記使用済み燃料を前記湿式輸送容器内に装荷した後に、前記湿式輸送容器内の水に還元剤を溶解させるとともに、少なくとも、前記湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び前記使用済み燃料から発する放射線によって前記湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度を与える水素を供給する還元剤を、前記湿式輸送容器内の水に添加することを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項２】
請求項１に記載の使用済み燃料の輸送方法において、前記湿式輸送容器内の水に添加する前記還元剤は、前記湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び輸送中の使用済み燃料から発する放射線線量率によって前記湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度に対し、化学的に等量であることを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項３】
請求項１に記載の使用済み燃料の輸送方法において、
前記使用済み燃料を前記湿式輸送容器に装荷した後に、前記湿式輸送容器内に保持された水の量を調整して前記湿式輸送容器内に気相部を形成し、次いで、還元剤を前記湿式輸送容器内の水に添加することを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項４】
請求項３に記載の使用済み燃料の輸送方法において、少なくとも、前記湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び前記使用済み燃料から発する放射線によって前記湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度を与える水素を供給する還元剤を、前記湿式輸送容器内の水に添加することを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項５】
請求項４に記載の使用済み燃料の輸送方法において、前記湿式輸送容器内の水に添加する前記還元剤は、前記湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び輸送中の使用済み燃料から発する放射線線量率によって前記湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度に対し、化学的に等量であることを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の使用済み燃料の輸送方法において、前記湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は水溶性の還元剤であることを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤はメタノール又はヒドラジンのいずれか一つを含むことを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は水素化ホウ素ナトリウム又はＢが５以上の水素化ホウ素のいずれか一つを含むことを特徴とする使用済み燃料の輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントの使用済み燃料の輸送方法に係り、特に、使用済み燃料を湿式輸送する際の輸送容器（キャスク）内での水素発生抑制に適用するのに好適な使用済み燃料輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントの炉心で所定期間使用された使用済み燃料（核燃料）は、原子炉圧力容器の炉心から燃料交換機を用いて取り出されて、使用済み燃料プールの燃料ラック内などで一時保管される。所定の冷却期間が終了した使用済み燃料は、使用済み燃料プールから搬出されて、一時的に貯蔵された後、再処理される。
【０００３】
使用済み燃料の運搬には、キャスクと呼ばれる放射線の遮蔽並びに除熱の機能を有する大型の輸送容器が使用される。キャスク内に使用済み燃料を装荷し、キャスクをトレーラーや船舶等で再処理施設に輸送する。再処理施設へ輸送する前に発電所内外の中間貯蔵施設で保管されることもある。
【０００４】
キャスクには湿式と乾式の２つの方法がある。湿式キャスクは輸送の際にキャスク内に水を内包し、使用済み燃料が水に浸漬された状態で輸送される。湿式キャスクの場合は使用済み燃料を装荷後に排水する手間がかからず、また水が遮蔽や除熱の機能を一部担うメリットがある。一方、乾式キャスクでは、キャスクの内部は使用済み燃料装荷後に排水され、十分に乾燥された状態で使用済み燃料を輸送する。乾式キャスクでは、キャスク内の水分がないので材料の腐食や水の放射線分解による水素発生の問題がない。
【０００５】
以上に記したキャスクの代表的なものについては、例えば非特許文献１に記されている。
【０００６】
湿式のキャスクを使用する場合、キャスク内の水の放射線分解によって水素が発生する。キャスク内には水の体積膨張を緩衝するための気相部が設けられている。その結果、キャスク内の水の放射線分解で生じた水素は一部がキャスク内の気相部に移行して存在することになる。例えば、非特許文献２では湿式キャスク内での水素発生量を実測した結果を報告している。
【０００７】
また、特許文献１あるいは特許文献２には、関連するキャスクあるいは移送と貯蔵を兼ねたキャスクに関する従来技術が開示されている。
【０００８】
さらに、特許文献３あるいは特許文献４には、原子炉から回収された使用済み燃料の再処理工程において、容器を電解槽内の溶融塩に浸漬して還元剤と反応させる構成が開示されている。これらは、燃料自体を再処理する目的で還元剤を使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−９８０８２号公報
【特許文献２】特許第４２８０２５５号公報
【特許文献３】特開２０００−１３１４８９号公報
【特許文献４】特開２００３−１６６０９４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】神戸製鋼技報、Vol.53、No.3(Dec.2003)
【非特許文献２】Y. Fujita and M. Ebihara, "Evaluation of Hydrogen Yield in Spent Fuel Transport Package", Proc. 16th International Symposium on the Packaging and Transport of Radioactive Materials. October 3-8, 2010. London,  (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、湿式のキャスクを使用する場合、キャスク内の水の放射線分解によって水素が発生する。沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）と加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のどちらの燃料輸送においても、水素の発生量は空気中の爆発下限界値の４％より十分低いことが確認されている。
【００１２】
しかしながら、今後ＢＷＲやＰＷＲの燃料の燃焼度が現在の４０〜５０ＧＷｄ／ＭＴＵ（ウラン１メトリックトン当たりの発熱量）よりさらに上昇すると一定期間冷却した使用済み燃料１の崩壊熱量が高くなり、それに伴って使用済み燃料１から放出される放射線の線量率も高くなることが予想される。
【００１３】
例えば、燃料は冷却初期には大きな発熱量を持つため、適切な期間冷却することによって発熱量が十分輸送できるレベルまで低下させる。燃焼度が上がるとこの冷却曲線は上方にシフトし発熱量が従来より高い状態になるので、さらに長期間冷却しなければならない。
【００１４】
また、もし使用済み燃料の燃料被覆管にピンホール等があると、燃料ペレットと水が接触し、被覆管内のβ核種およびα核種の影響を受けて水の分解が増加する可能性がある。以上のような場合に、湿式輸送に用いられるキャスク内の気相部水素濃度の爆発下限界に対する裕度が低下することになる。
【００１５】
そこで、本発明は、湿式での使用済み燃料輸送時にキャスク内部での水素の発生を抑制して、輸送作業が安全に実施できる使用済み燃料の輸送方法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】
【００１６】
本発明は、原子力発電プラントの湿式輸送容器を用いた使用済み燃料の輸送方法において、使用済み燃料を湿式輸送容器内に装荷した後に、湿式輸送容器内の水に還元剤を溶解させることを特徴とする。
【００１７】
また、使用済み燃料の輸送方法において、少なくとも、湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び使用済み燃料から発する放射線によって湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度を与える水素を供給する還元剤を、湿式輸送容器内の水に添加することを特徴とする。
【００１８】
また、使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は、湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び輸送中の使用済み燃料から発する放射線線量率によって湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度に対し、化学的に等量であることを特徴とする。
【００１９】
また、使用済み燃料の輸送方法において、使用済み燃料を湿式輸送容器に装荷した後に、湿式輸送容器内に保持された水の量を調整して湿式輸送容器内に気相部を形成し、次いで、還元剤を湿式輸送容器内の水に添加することを特徴とする。
【００２０】
また、使用済み燃料の輸送方法において、少なくとも、湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び使用済み燃料から発する放射線によって湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度を与える水素を供給する還元剤を、湿式輸送容器内の水に添加することを特徴とする。
【００２１】
さらに、使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は、湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度及び輸送中の使用済み燃料から発する放射線線量率によって湿式輸送容器内の水から発生する水素の平衡濃度の和である水素濃度に対し、化学的に等量であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は水溶性の還元剤であることを特徴とする。
【００２３】
また、使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤はメタノール又はヒドラジンのいずれか一つを含むことを特徴とする。
【００２４】
さらに、使用済み燃料の輸送方法において、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は水素化ホウ素ナトリウム又はＢが５以上の水素化ホウ素のいずれか一つを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、原子力発電プラントの使用済み燃料の輸送方法において、使用済み燃料を燃料プールから輸送する作業に使用する湿式キャスクに使用済み燃料を装荷した直後に、キャスク内に保持された水中に溶存する酸素濃度と、輸送中の使用済み燃料から発する放射線の線量率によって決まる水素の平行濃度の和に化学的に等量な還元剤を、キャスク内の水に添加することによって、使用済み燃料輸送中にキャスクで水が分解することを抑制し、湿式輸送キャスク内部の気相部での水の放射線分解で生成した水素濃度を爆発下限界以下に管理することが可能となり、作業の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】沸騰水型原子力発電プラントの原子炉建屋の断面図。
【図２】沸騰水型原子力発電プラントの原子炉建屋オペレーションフロアの平面図。
【図３】沸騰水型原子力発電プラントでの燃料取り出し手順を示す模式図。
【図４】キャスクの構成を示す模式図。
【図５】沸騰水型原子力発電プラントでのキャスクへの燃料設置作業を示す模式図。
【図６】キャスクを用いた燃料輸送手順を示すフロー図。
【図７】使用済み燃料集合体１体あたりの発熱量と冷却期間の関係を示すグラフ。
【図８】大気飽和した水が放射線分解する際に発生する水素の水中での平衡濃度のγ線の吸収エネルギー密度依存性を示すグラフ。
【図９】大気飽和した水が放射線分解する際に発生する過酸化水素の水中での平衡濃度のγ線の吸収エネルギー密度依存性を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施例１の作業手順を示すフロー図。
【図１１】本発明の実施例２の作業手順を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態について説明する。
〔原子力発電プラント〕
原子力発電プラントは図１に示すように、原子炉建屋５を構成する格納容器１６内に原子炉圧力容器２（原子炉）が設置されている。原子炉建屋５の上部には原子炉で使用した燃料である使用済み燃料を保管するための使用済み燃料プール３と、原子炉圧力容器２に設置されている図示しない蒸気乾燥器および気水分離器を取り外した後に保管する蒸気乾燥器気水分離器ピット１７がある。原子炉を停止して定期検査を行うときには、原子炉圧力容器２の蓋を外して原子炉ウエル１８に水を満たし、原子炉圧力容器２内と使用済み燃料プール３および蒸気乾燥器気水分離器ピット１７が原子炉ウエル１８に満たされた水を介してつながるようにする。６はオペレーションフロア、２４は圧力容器蓋である。
【００２８】
これらの配置をオペレーションフロア６上から見ると、図２のようになる。オペレーションフロア６には原子炉圧力容器２から外した蓋（図示せず）、格納容器１６の蓋（図示せず）、あるいは原子炉ウエル１８と使用済み燃料プール３および蒸気乾燥器気水分離器ピット１７の仕切りを定期検査中に保管するための作業スペースが設けられ、また、キャスクピット８が設けられている。使用済み燃料プール３内には燃料ラック１０が設置されている。使用済み燃料プール３の横にはキャスク除染ピット１１、大物搬入口１２がある。４はキャスクである。
【００２９】
図３に示す様に、原子力発電プラントの炉心で所定期間使用された使用済み燃料１は、原子炉圧力容器２の炉心から燃料交換機９を用いて取り出されて、使用済み燃料プール３の燃料ラック１０内などに一時保管される。図３は原子炉圧力容器２内と使用済み燃料プール３および蒸気乾燥器気水分離器ピット１７が原子炉ウエル１８に満たされた水を介してつながった状態を示している。所定の冷却期間が終了した後に、使用済み燃料１は使用済み燃料プール３から搬出されて一時的に貯蔵された後、再処理される。
〔キャスク〕
使用済み燃料１の運搬には、キャスクと呼ばれる放射線の遮蔽並びに除熱の機能を有する大型の輸送容器が使用される。本発明は、輸送の際にキャスク内に水を内包し使用済燃料が水に浸漬された状態で輸送される湿式キャスクを対象とする。キャスク４内に使用済み燃料１を装荷し、キャスク４をトレーラーや船舶等で再処理のための施設に輸送する。再処理施設の前に、発電所内外の中間貯蔵施設で保管されることもある。
【００３０】
キャスク４に使用済み燃料１を装荷する場合、まずキャスク４は原子炉建屋５のオペレーションフロア６に運ばれる。そこで、図４に示す構造を有するキャスク４の胴１９や蓋１３などの表面に汚染防止用のプラスチックシートや金属カバーが掛けられて養生される。キャスクの蓋１３を固定するボルト１５が外されたあと、キャスク４の吊り上げ用のトラニオン２１を用いてキャスク４を天井クレーン７で吊り上げ、使用済み燃料１を保管している燃料プール３のキャスクピット８に運び込む。２０はキャスク４内で使用済み燃料を収納するラック、２２はキャスク４上部に設けた計測ベント弁、２３はキャスク４下部に設けた排水弁である。
【００３１】
図５はキャスク４をキャスクピット内に設置した状態を示している。燃料交換機９を用いて燃料プール３内の燃料ラック１０から使用済み燃料１を取り出し、隣接するキャスク４まで移動し、キャスク４内のラック２０に設置する。キャスク４に収容可能な本数までの使用済み燃料１をキャスク４に装荷したら、キャスク４に蓋１３を載置する。その状態で天井クレーン７でキャスク４を吊り出し、キャスク除染ピット１１に移動する。キャスク４の表面の汚染状態を確認し、表面を養生するためのプラスチックシートあるいは金属カバーを外す。ボルト１５を締結してキャスク４の胴１９と蓋１３とを固定する。
【００３２】
ここで、湿式輸送の場合にキャスク４内の水が使用済み燃料１の発する熱によって膨張し内圧が上昇するのを防ぐために、上部の計測ベント弁２１と下部の排水弁２３を開け、キャスク４内の水を体積膨張分を吸収できるだけキャスク４から排出する。排水終了後、キャスク４の密閉性を確認した後、天井クレーン７でキャスク４を大物搬入口１２まで移動させて、輸送車両に積載して貯蔵施設に移送される。貯蔵施設は原子力発電プラントの設置された敷地内の別の施設、あるいは別の土地に設置された施設である。以上の作業手順のフローを図６に示す。
【００３３】
図７に示すように、例えば５０ＧＷｄ／ＭＴＵの燃料は一年冷却後に２ｋＷ／集合体程度の発熱量を持つため、長い期間冷却することによって発熱量が十分輸送できるレベルまで低下させる。
【００３４】
使用済み燃料をキャスクに収容する場合、円筒または角柱状の収納缶に一旦使用済み燃料を設置してから、収納缶をキャスクに設置する場合もある。これは、使用済み燃料が破損の恐れがある場合や、臨界となることを防ぐために使用済み燃料１同士の距離を離す場合に用いられる。
〔水中における水素の生成機構〕
本発明は、湿式輸送容器を用いた使用済み燃料の輸送方法において、使用済み燃料を湿式輸送容器内に装荷する工程の後に、前期湿式輸送容器内の水に還元剤を溶解させる工程を有することを特徴とする。
【００３５】
水の放射線分解により、非常に早い初期の段階で、式（１）のように水素や過酸化水素のような分子性化学種とラジカルが生成する。なお、酸素のような化学種は初期に生成した化学種間の反応で二次的に生成する。
【００３６】
【化１】
0005823902.tif 000002
【００３７】
水の分解が進んで水中の水素濃度が高くなると、式（２）のように溶存している水素からＯＨラジカルが水素を引き抜く反応が優勢に進行する。
【００３８】
【化２】
0005823902.tif 000003
【００３９】
このときに生成する水素原子がきっかけとなって再結合反応が進行する。生成した水素原子は酸素や過酸化水素と反応しＨＯ２やＯＨラジカルが生成する。式（３）〜（５）に示すように、これらのラジカルが連鎖的に反応することによって反応が進行する。
【００４０】
【化３】
0005823902.tif 000004
【００４１】
【化４】
0005823902.tif 000005
【００４２】
【化５】
0005823902.tif 000006
【００４３】
ここで、式（６）〜（８）に示す様に、Ｈ原子とＯＨラジカル並びにＨ原子同士が反応して再結合反応にブレーキがかかる。
【００４４】
【化６】
0005823902.tif 000007
【００４５】
【化７】
0005823902.tif 000008
【００４６】
【化８】
0005823902.tif 000009
【００４７】
以上の反応が同時に進行することによって、見かけ上、式（９）、（１０）で表される再結合反応が、式（１）の放射線分解の逆反応として進む。
【００４８】
【化９】
0005823902.tif 000010
【００４９】
【化１０】
0005823902.tif 000011
【００５０】
その結果、水の分解と再結合がある線量率の下で平衡に達し、平衡水素濃度が決まる。
【００５１】
図８のグラフに、容器内に溶存する水素濃度をγ線の吸収エネルギー密度の関数として計算した結果を示す。また、図９のグラフに、過酸化水素濃度の同様の解析結果を示す。
【００５２】
従って、還元剤を添加して水素濃度を高め、初期に大気飽和の容器内の水に溶存する酸素を消費するのに必要な水素を供給することによって水の分解を抑制し、これらの水の分解の進行によって発生する水素量を抑制することができる。
【００５３】
酸素は、大気飽和の酸素気圧と気温によってキャスクの水中に７〜８ｐｐｍ程度の濃度で溶存するので、等価な水素を供給するには水素を１ｐｐｍ程度含有していればよい。
〔還元剤の添加〕
本発明はまた、湿式輸送容器を用いた使用済み燃料の輸送方法において、使用済み燃料を湿式輸送容器に装荷した後に、湿式輸送容器内に保持された水の量を調整して湿式輸送容器内に気相部を形成した後に、還元剤を湿式輸送容器内の水に添加する。
【００５４】
湿式輸送容器では、キャスクピット８内で使用済み燃料１を設置するので容器内に水が充満した状態で蓋が設置される。そのため蓋を固定した後で、輸送中の発熱による水の体積膨張による圧力上昇を緩和する目的で容器内に気相部を形成する。気相部を形成する前に還元剤を添加すると、排水に高濃度の還元剤が含まれ発電所での処理の負荷となる。また、薬品コストの観点からも無駄となるので、容器内の水量を調整したあとに液体の還元剤を添加する。
【００５５】
本発明は、湿式輸送容器内の水に溶存する酸素濃度と等量な水素濃度と、輸送中の使用済み燃料から発する放射線の線量率によって決まる水素の平衡濃度の和に等量な還元剤を、湿式輸送容器内の水に添加する。
【００５６】
さらに、湿式輸送容器内の水に添加する還元剤は水に可溶な形態とする。水素ガスを容器内に封入して水の分解抑制に使用することも可能である。しかし、原子炉内で水素のガスを容器に封入する作業自体が危険性を増大させ、容器内での水素発生を抑制する目的と相反する。したがって、ガス状の還元剤を使用せず、水に可溶な還元剤を使用することによって、安全に水の分解による水素の発生を抑えることが可能となる。水の分解の抑制のために水素を添加することはＢＷＲやＰＷＲの運転でも用いられているが、この取り扱いの容易さの観点で本発明は水に可溶な還元剤を使用する点が従来技術と異なる。
【００５７】
上記の、湿式輸送容器内の水に添加する水に可溶な還元剤は、メタノール、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、乃至Ｂが５以上の水素化ホウ素であることを特徴とする。メタノールは放射線照射下で酸素と反応して、式（１１）に示す様に、水と二酸化炭素とを生成する。
【００５８】
【化１１】
0005823902.tif 000012
【００５９】
これによって酸素濃度を低下させて水の分解を抑え水素の発生を抑制する。また、同時に発生した二酸化炭素の一部が気相部に移行すると、水素の爆発下限界が上昇する方向に作用する。ヒドラジンは放射線照射化で酸素および過酸化水素との反応が促進されて、式（１２）で示す様に、水と窒素を生成する。
【００６０】
【化１２】
0005823902.tif 000013
【００６１】
これによって酸素濃度を低下させて水の分解を抑え水素の発生を抑制する。また、同時に発生した窒素ガスが気相部に移行すると、水素の爆発下限界が上昇する方向に作用する。
【００６２】
水素化ホウ素ナトリウムは水に溶解して水素を供給する。水素濃度が上昇することで水の中での酸素、過酸化水素と水素の反応が促進されて、水中の水素濃度の上昇が抑制される。
【００６３】
また、同時に添加したホウ素が燃料破損が生じた場合に臨界を抑制する方向に作用するとともに、酸素と反応してホウ酸を形成して水に溶存することになり水の分解を促進する酸素濃度を下げることで水素の発生量を低下させる。
【００６４】
水素化ホウ素では、ホウ素Ｂを５以上とすることで水に可溶、かつ安定に溶存し、ゆっくりと分解して水素を供給する還元剤を提供することができる。
【００６５】
メタノールやヒドラジンは放射線化学の分野や火力発電など広い分野で、ラジカルスカベンジャーや脱酸素剤として知られており、ＢＷＲやＰＷＲでの使用が検討されているが、反応で生成したガスである二酸化炭素および窒素が不活性な化学種であり、酸素や過酸化水素との反応性があるだけでなく、気相に移行した場合に水素の爆発範囲を緩和する方向に作用する。
【００６６】
以下に本発明の実施例を図面につき説明する。
【実施例１】
【００６７】
以下に、図１０を用いて、本発明の好適な一実施例である実施例１の使用済み燃料の輸送方法をＢＷＲの場合について説明する。
【００６８】
湿式のキャスク４に使用済み燃料１を装荷する場合、図５に示す様にまずキャスク４は原子炉建屋５のオペレーションフロア６に運ばれる。そこで、図４に示す構造を有するキャスク４の胴１９や蓋１３などの表面に汚染防止用のプラスチックシートまたは金属カバーが掛けられて養生される。キャスクの蓋１３を固定するボルト１５が外されたあと、キャスク４の吊り上げ用のトラニオン２１を用いてキャスク４を天井クレーン７で吊り上げ、使用済み燃料１を保管している燃料プール３のキャスクピット８に図５のように運び込まれる。
【００６９】
燃料交換機９を用いて燃料プール３内の燃料ラック１０から使用済み燃料１を取り出し、キャスク４まで移動し、キャスク４内のラック２０に設置する。燃料交換機９が故障している場合には、仮設のクレーンなどを使用する。キャスク４に収容可能な本数までの使用済み燃料１をキャスク４に装荷したら、キャスク４に蓋１３を設置する。その状態で天井クレーン７でキャスク４を吊り出し、キャスク除染ピット１１に移動する。
【００７０】
キャスク４の表面の汚染状態を確認し、表面を養生するためのプラスチックシートあるいは金属カバーを外す。汚染がひどいときはジェット洗浄などによって表面を除染したあとに養生用のシートやカバーを外す。ボルト１５を締結してキャスク４の胴１９と蓋１３とを固定する。キャスク４内の水が使用済み燃料１の発する熱によって膨張し内圧が上昇するのを防ぐために、キャスク４内の水を水の体積膨張分を吸収するためにキャスク４から水を一部排出する。上部の計測ベント弁２１と下部の排水弁２３を開けることで排水する。
【００７１】
排水終了後、キャスク４の下部の排水弁２３を閉じ、上部の計測ベント弁２１に還元剤注入装置を接続し、液体の還元剤を注入する。所定の量を注入したら還元剤注入装置を外し、上部の計測ベント弁２１を閉じて、キャスク全体の密閉性を確認する。その後、天井クレーン７でキャスク４を大物搬入口１２まで移動させて、輸送車両にキャスク４を積載して貯蔵施設に移送する。
【００７２】
このとき、添加する所定の還元剤の量に関し、メタノールの場合には、式（１１）から酸素の消費に必要なメタノールは、酸素８ｐｐｍに対し５．３ｐｐｍである。また、水素の平衡濃度に必要な放出水素量は、ガンマ線の吸収エネルギー密度が０．０２Ｗ／ｃｍ３のとき７０ｐｐｂであるので、これと等価なメタノール量は０．５６０ｐｐｍであればよい。従って、５．３ｐｐｍ＋０．５６０ｐｐｍ＝５．８６０ｐｐｍとなり、メタノール約６ｐｐｍを添加すればよい。
【００７３】
ヒドラジンを添加する場合は、添加する所定の還元剤の量に関し、式（１２）から酸素の消費に必要なヒドラジンは、酸素８ｐｐｍに対し８ｐｐｍである。また、水素の平衡濃度に必要な水素量はガンマ線の吸収エネルギー密度が０．０２Ｗ／ｃｍ３のとき７０ｐｐｂであり、これと等価なメタノール量は０．５６０ｐｐｍであればよい。従って、８ｐｐｍ＋０．５６０ｐｐｍ＝８．５６ｐｐｍとなり、ヒドラジン約９ｐｐｍを添加すればよい。
【００７４】
ヒドラジンやメタノールは移送先で万が一保管用のプールに混入しても悪影響はなく、使用済み燃料１からの放射線で消費されて水と不活性なガスになって気相に移行し換気空調系を通じて排気される。
【実施例２】
【００７５】
図１１を用いて、本発明の好適な一実施例である実施例２の使用済み燃料の輸送方法をＢＷＲの場合について説明する。
【００７６】
湿式のキャスク４に使用済み燃料１を装荷する場合、まず図５に示す様に、キャスク４は原子炉建屋５のオペレーションフロア６に運ばれる。そこで、図４に示す構造を有するキャスク４の胴１９や蓋１３などの表面に汚染防止用のプラスチックシートまたは金属カバーが掛けられて養生される。キャスクの蓋１３を固定するボルト１５が外されたあと、キャスク４の吊り上げ用のトラニオン２１を用いてキャスク４を天井クレーン７で吊り上げ、使用済み燃料１を保管している燃料プール３のキャスクピット８に図４のように運び込まれる。
【００７７】
燃料交換機９を用いて燃料プール３内の燃料ラック１０から使用済み燃料１を取り出し、キャスク４まで移動し、キャスク４内のラック２０に設置する。キャスク４に収容可能な本数までの使用済み燃料１をキャスク４に装荷したら、キャスク４に蓋１３を設置する。その状態で天井クレーン７でキャスク４を吊り出し、キャスク除染ピット１１に移動する。キャスク４の表面の汚染状態を確認し、表面を養生するためのプラスチックシートあるいは金属カバーを外す。汚染がひどいときはジェット洗浄などによって表面を除染したあとに養生用のシートやカバーを外す。ボルト１５を締結してキャスク４の胴１９と蓋１３とを固定する。
【００７８】
キャスク４内の水が使用済み燃料１の発する熱によって膨張し内圧が上昇するのを防ぐために、上部の計測ベント弁２１と下部の排水弁２３を開けキャスク４内の水の体積膨張分を吸収するためにキャスク４から水を一部排出する。排水終了後、キャスク４の下部の排水弁２３に還元剤注入装置を接続し、液体の還元剤を注入する。所定の量を注入したら下部の排水弁２３を閉じ、還元剤注入装置を外し、上部の計測ベント弁２１を閉じて、キャスク全体の密閉性を確認する。その後、天井クレーン７でキャスク４を大物搬入口１２まで移動させて、輸送車両にキャスク４を積載して貯蔵施設に移送する。
【符号の説明】
【００７９】
１…使用済み燃料
２…原子炉圧力容器
３…使用済み燃料プール
４…キャスク
５…原子炉建屋
６…オペレーションフロア
７…天井クレーン
８…キャスクピット
９…燃料交換機
１０…燃料ラック
１１…キャスク除染ピット
１２…大物搬入口
１３…蓋
１５…ボルト
１６…格納容器
１７…蒸気乾燥器気水分離器ピット
１８…原子炉ウエル
１９…胴
２０…ラック
２１…トラニオン
２２…計測ベント弁
２３…排水弁
２４…圧力容器蓋
【図１】
0005823902.tif 000014
【図２】
0005823902.tif 000015
【図３】
0005823902.tif 000016
【図４】
0005823902.tif 000017
【図５】
0005823902.tif 000018
【図６】
0005823902.tif 000019
【図７】
0005823902.tif 000020
【図８】
0005823902.tif 000021
【図９】
0005823902.tif 000022
【図１０】
0005823902.tif 000023
【図１１】
0005823902.tif 000024