(57)【要約】【課題】低コストで充分な放射線対策及び発熱対策が可能となる発熱性物質貯蔵施設の提供を目的とする。【解決手段】山１を貫通し、一対の開口部を有する放射性物質貯蔵容器２の貯蔵空間１１を形成する。開口部の一方は外気を導入する吸気口１２とされ、開口部の他方は吸気口１２より高い位置に開口して貯蔵空間１１内の空気を外部へ流出させる排気口１３とされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
山または地中に少なくとも一対の開口部と連通する放射性の発熱性物質の貯蔵空間を形成し、前記開口部の少なくともひとつが外気を導入する吸気口とされ、前記開口部の少なくともひとつが前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする放射性の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項２】
山または地中に少なくとも一対の開口部と連通する発熱性物質の貯蔵空間を形成し、前記開口部の少なくともひとつが外気を導入する吸気口とされ、前記開口部の少なくともひとつが前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする発熱性物質貯蔵施設。
【請求項３】
山または地中を貫通して両端部に開口部が形成される発熱性物質の貯蔵空間を設け、該貯蔵空間の一方の開口部が外気を導入する吸気口とされ、前記貯蔵空間の他方の開口部が前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする発熱性物質貯蔵施設。
【請求項４】
前記貯蔵空間の開口部が共に外気を導入する吸気口とされ、前記貯蔵空間と外部との間を連通させる排気経路の出口開口部が前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする請求項３記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項５】
前記貯蔵空間が、隣接する一対の開口部を両端部に備えた略Ｕ字状に貫通することを特徴とする請求項３または４記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項６】
山または地中に入口開口部を備えて非貫通とした発熱性物質の貯蔵空間と、該貯蔵空間と外部との間を連通させる排気経路とを備え、前記貯蔵空間の開口部が外気を導入する吸気口とされ、前記排気経路の出口開口部が前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする発熱性物質貯蔵施設。
【請求項７】
前記貯蔵空間の上部壁面を、前記吸気口から前記排気口へ向けて高くなるように傾斜させたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項８】
前記貯蔵空間を前記吸気口から前記排気口へ向けて高くなる傾斜空間とし、該傾斜空間の傾斜床面に発熱性物質係止手段を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項９】
前記貯蔵空間の内部に、温度の高い空気流を上部へ導く風路制御手段を設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１０】
前記貯蔵空間が、前記発熱性物質を貯蔵しておく発熱性物質貯蔵エリアと、前記吸気口から導入した外気を前記貯蔵空間の内部へ導くよう前記発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けられた吸気風路とに区画され、
前記発熱性物質貯蔵エリアは、前記吸気風路との間が吸気連絡口により連通されると共に、前記排気口とも連通していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１１】
前記貯蔵空間が、前記発熱性物質を貯蔵しておく発熱性物質貯蔵エリアと、前記吸気口から導入した外気を前記貯蔵空間の内部へ導くよう前記発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けられた吸気風路と、前記貯蔵空間から温度上昇した空気を前記排気口まで導くよう前記発熱性物質貯蔵エリアの上部に沿って設けられた排気風路とに区画され、
前記発熱性物質貯蔵エリアは、前記吸気風路との間が吸気連絡口により連通され、かつ、前記排気風路との間が排気連絡口により連通されると共に、前記排気口とも連通していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１２】
前記吸気連絡口の開口面積が、前記吸気口側から前記排気口側へ向けて順次大きくなることを特徴とする請求項１０または１１記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１３】
前記排気連絡口の開口面積が、前記吸気口側から前記排気口側へ向けて順次大きくなることを特徴とする請求項１１または１２記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１４】
前記吸気風路の流路断面積が、前記吸気口側から前記排気呼応側へ向けて徐々に小さくなることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１５】
前記排気風路の流路断面積が、前記吸気口側から前記排気口側へ向けて徐々に小さくなることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１６】
山または地中に発熱性物質の貯蔵空間を形成した発熱性物質貯蔵施設であって、
前記貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、前記発熱性物質の熱が前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導するように構成したことを特徴とする発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１７】
前記接触面が、前記貯蔵空間の床面上に複数の熱伝導性支持部材を介して空間部を形成するよう設けられた仕切部材であることを特徴とする請求項１６記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１８】
前記冷媒流路が、前記冷却媒体の流動を阻害しない断面形状とした熱伝導性の発熱性物質搬送台車を連結して形成されることを特徴とする請求項１６記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項１９】
前記貯蔵空間の上部に、貯蔵空間内部の熱を周囲の山または地中へ放熱する熱交換媒体を設けたことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項２０】
前記貯蔵空間の強制換気手段を備えていることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設。
【請求項２１】
山または地中に放射性の発熱性物質を設置する貯蔵空間を形成し、該貯蔵空間に連通する吸気口とこの吸気口より高い位置に開口する排気口とを設け、前記吸気口から導入した外気を前記排気口から流出させて自然換気冷却を行うことを特徴とする放射性の発熱性物質貯蔵方法。
【請求項２２】
山または地中に発熱性物質を設置する貯蔵空間を形成し、該貯蔵空間に連通する吸気口とこの吸気口より高い位置に開口する排気口とを設け、前記吸気口から導入した外気を前記排気口から流出させて自然換気冷却を行うことを特徴とする発熱性物質貯蔵方法。
【請求項２３】
前記自然換気冷却が、前記吸気口から導入した外気を発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けた吸気風路に流し、該吸気風路と前記発熱性物質貯蔵エリアとの間を連通させた吸気連絡口より前記外気を発熱性物質貯蔵エリア内に導入すると共に、前記発熱性物質貯蔵エリアに連通する排気口から温度上昇した空気を外部へ流出させることを特徴とする請求項２１または２２記載の発熱性物質貯蔵方法。
【請求項２４】
前記自然換気冷却が、前記吸気口から導入した外気を発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けた吸気風路に流し、該吸気風路と前記発熱性物質貯蔵エリアとの間を連通させた吸気連絡口より前記外気を発熱性物質貯蔵エリア内に導入すると共に、前記発熱性物質貯蔵エリアの上部に沿って設けられ排気連絡口を介して連通する排気風路に温度上昇した空気を導入し、該排気風路と連通する前記排気口から温度上昇した空気を外部へ流出させることを特徴とする請求項２１または２２記載の発熱性物質貯蔵方法。
【請求項２５】
山または地中に発熱性物質の貯蔵空間を形成し、該貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、前記発熱性物質の熱を前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導させることを特徴とする発熱性物質貯蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性物質収納容器等の発熱性物質を貯蔵しておく発熱性物質貯蔵施設及び発熱性物質貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、原子力発電所で発生した使用済核燃料は、再処理施設の処理能力に問題があることから、今後再処理されずに長期間にわたって貯蔵されることが予想される。このような使用済核燃料は、放射性物質収納容器に入れられて貯蔵施設内に長期間（たとえば４０〜６０年程度）保管される。
ここで、放射性物質収納容器の具体例を示すと、使用済核燃料を収納ないし貯蔵するキャニスタと呼ばれる金属製の容器があり、さらに、使用済核燃料を収納ないし貯蔵したキャニスタを入れる金属キャスクやコンクリートキャスクなども含まれる。
【０００３】
上述した放射性物質収納容器は、使用済核燃料が崩壊熱を出すため、発熱対策としての冷却が必要となる。このような使用済核燃料の冷却は、放射線対策を含めてプールと称する冷却プールの水中に保管ないし貯蔵しておき、放射能及び発熱量のレベルが所定値以下に達してから核燃料再処理施設に送って処理するようになっていた。
しかしながら、近年、建設コストの低廉さにより、冷却媒体として水を使用しない乾式の使用済核燃料貯蔵施設が注目されている。このような乾式の貯蔵施設においても、使用済核燃料の崩壊熱を原因とする発熱対策が必要となるため、上述した水冷に代えて空気による冷却方式を採用したものが提案されている。
【０００４】
空冷方式を採用した乾式の放射性物質貯蔵設備（施設）としては、地盤を掘削して設けられたコンクリート躯体の両側端近傍に上面から下部に延びる給気通路を形成し、上端には大気に開口する給気口を設けたものがある。そして、給気通路に挟まれた領域には、複数の縦穴状ピットが所定の間隔をもって配設され、各縦穴状ピットの下端は給気通路に連通して給気を取り入れることができるようになっている。
なお、各縦穴状ピットの上下には、いずれも空気通路を有している上部遮蔽体及び下部遮蔽体が配設されているので、内部に使用済核燃料を収納ないし貯蔵した鋼製容器（キャニスタ）を貯蔵した場合であっても、放射線遮蔽機能は勿論のこと、給気口から導入した空気の通過によりピット内を冷却（空冷）できるようになっている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１４８９９９号公報（第２−３頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した空冷方式を採用した乾式の放射性物質貯蔵設備は、地表面から地盤を掘削してコンクリート躯体を構築するものであるから、プールによる水冷方式よりは建設コストの削減が可能になるものの、コンクリートの壁を厚くするなど高コストの放射線対策が必要となる。このため、充分な放射線対策及び発熱対策を確保しながら、乾式の貯蔵施設としてさらなる建設コストの削減が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低コストで充分な放射線対策及び発熱対策が可能となる発熱性物質貯蔵施設及び発熱性物質貯蔵方法の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、山または地中に少なくとも一対の開口部と連通する放射性の発熱性物質の貯蔵空間を形成し、前記開口部のひとつが外気を導入する吸気口とされ、前記開口部の少なくともひとつが前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする放射性の発熱性物質貯蔵施設である。
【０００９】
このような発熱性物質貯蔵施設とすれば、たとえばトンネルのような地中空間を放射性の発熱性物質の貯蔵空間とし、この貯蔵空間に連通する吸気口及び排気口を設け、排気口を吸気口より高い位置に開口させたので、貯蔵空間内の放射性の発熱性物質が発熱し、この加熱を受けて温度上昇した空気は、煙突効果によって排気口より外部の大気へ排出され、温度の低い外気が吸気口から導入される。
従って、貯蔵空間内は、自然換気によって空冷される。
また、放射性の発熱性物質を地中空間に貯蔵するので、上述した自然換気の空冷に加えて、地中への放熱によっても除熱を容易に行うことができ、しかも、開口部以外は地中にあるため放射線対策も安価にできる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、山または地中に少なくとも一対の開口部と連通する発熱性物質の貯蔵空間を形成し、前記開口部のひとつが外気を導入する吸気口とされ、前記開口部の少なくともひとつが前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする発熱性物質貯蔵施設である。
【００１１】
このような発熱性物質貯蔵施設とすれば、たとえばトンネルのような地中空間を発熱性物質の貯蔵空間とし、この貯蔵空間に連通する吸気口及び排気口を設け、排気口を吸気口より高い位置に開口させたので、貯蔵空間内の発熱性物質が発熱し、この加熱を受けて温度上昇した空気は、煙突効果によって排気口より外部の大気へ排出され、温度の低い外気が吸気口から導入される。従って、貯蔵空間内は、自然換気によって空冷される。
また、発熱性物質を地中空間に貯蔵するので、地中への放熱によっても除熱を容易に行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、山または地中を貫通して両端部に開口部が形成される発熱性物質の貯蔵空間を設け、該貯蔵空間の一方の開口部が外気を導入する吸気口とされ、前記貯蔵空間の他方の開口部が前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする発熱性物質貯蔵施設である。
【００１３】
このような発熱性物質貯蔵施設とすれば、たとえばトンネルのような地中空間を貫通して両端部に開口部が形成された発熱性物質の貯蔵空間とし、開口部の一方を吸気口とし、他方の開口部を吸気口より高い位置に開口する吸気口としたので、貯蔵空間内の発熱性物質が発熱し、この加熱を受けて温度上昇した空気は、煙突効果によって排気口より外部の大気へ排出され、温度の低い外気が吸気口から導入される。従って、貯蔵空間内は、略水平方向に貫通する地中空間が自然換気によって空冷され、高コストの縦穴を設ける必要がない。
また、発熱性物質を地中空間に貯蔵するので、地中への放熱によっても除熱を容易に行うことができる。
【００１４】
請求項３記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間の開口部が共に外気を導入する吸気口とされ、前記貯蔵空間と外部との間を連通させる排気経路の出口開口部が前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされるものでもよく、このようにしても、煙突効果による自然換気及び地中への放熱による除熱が可能となる。（請求項４）
また、請求項３または４記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間が、隣接する一対の開口部を両端部に備えた略Ｕ字状に貫通するものでもよく、これにより、地中空間が略水平方向へ貫通しない構造となって吸気口及び換気口を近傍に配置することができる。（請求項５）
【００１５】
請求項６記載の発明は、山または地中に入口開口部を備えて非貫通とした発熱性物質の貯蔵空間と、該貯蔵空間と外部との間を連通させる排気経路とを備え、前記貯蔵空間の開口部が外気を導入する吸気口とされ、前記排気経路の出口開口部が前記吸気口より高い位置に開口して貯蔵空間内の空気を外部へ流出させる排気口とされることを特徴とする発熱性物質貯蔵施設である。
【００１６】
このような発熱性物質貯蔵施設とすれば、たとえばトンネルのような地中空間に吸気口となる入口開口部を備えて非貫通とした発熱性物質の貯蔵空間と、この貯蔵空間に連通し出口開口が吸気口より高い位置に開口して排気口となる排気経路とを備えているので、貯蔵空間内の発熱性物質が発熱し、この加熱を受けて温度上昇した空気は、煙突効果によって排気口より外部の大気へ排出され、温度の低い外気が吸気口から導入される。従って、貯蔵空間内は、地中空間が自然換気によって空冷される。
また、発熱性物質を地中空間に貯蔵するので、地中への放熱によっても除熱を容易に行うことができる。
【００１７】
請求項１から６のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間の上部壁面を、前記吸気口から前記排気口へ向けて高くなるように傾斜させることが好ましく、これにより、吸気口から排気口へ空気が流れる煙突効果が得られる。（請求項７）
【００１８】
請求項１から６のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間を前記吸気口から前記排気口へ向けて高くなる傾斜空間とし、該傾斜空間の傾斜床面に発熱性物質係止手段を設けることが好ましく、これにより、吸気口から排気口へ空気が流れる煙突効果が得られ、また、傾斜床面に貯蔵される発熱性物質は、発熱性物質係止手段によって確実に係止される。（請求項８）
【００１９】
請求項１から８のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間の内部に、温度の高い空気流を上部へ導く風路制御手段を設けることが好ましく、これにより、高温の空気が上部へ導かれ温度の低い空気が下部を流れる二相流が形成されので、貯蔵空間の内部まで温度の低い外気を供給することができる。（請求項９）
【００２０】
請求項１から９のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間が、前記発熱性物質を貯蔵しておく発熱性物質貯蔵エリアと、前記吸気口から導入した外気を前記貯蔵空間の内部へ導くよう前記発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けられた吸気風路とに区画され、前記発熱性物質貯蔵エリアは、前記吸気風路との間が吸気連絡口により連通されると共に、前記排気口とも連通していることが好ましく、これにより、吸気口から導入した温度の低い外気は、吸気風路を通って貯蔵空間の内部まで流れる途中で吸気連絡口から順次発熱性物質貯蔵エリアへ流れ込む。一方、発熱性物質に加熱されて温度上昇した発熱性貯蔵エリア内の空気は、煙突効果により排気経路を通って吸気口より高い位置に開口する排気口から外部へ流出する。（請求項１０）
【００２１】
請求項１から９のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間が、前記発熱性物質を貯蔵しておく発熱性物質貯蔵エリアと、前記吸気口から導入した外気を前記貯蔵空間の内部へ導くよう前記発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けられた吸気風路と、前記貯蔵空間から温度上昇した空気を前記排気口まで導くよう前記発熱性物質貯蔵エリアの上部に沿って設けられた排気風路とに区画され、前記発熱性物質貯蔵エリアは、前記吸気風路との間が吸気連絡口により連通され、かつ、前記排気風路との間が排気連絡口により連通されると共に、前記排気口とも連通していることが好ましく、これにより、吸気口から導入した温度の低い外気は、吸気風路を通って貯蔵空間の内部まで流れる途中で吸気連絡口から順次発熱性物質貯蔵エリアへ流れ込む。一方、発熱性物質に加熱されて温度上昇した発熱性物質貯蔵エリア内の空気は、排気連絡口を通って上部の排気風路に流れ込み、煙突効果により排気経路を通って吸気口より高い位置に開口する排気口から外部へ流出する。（請求項１１）
【００２２】
請求項１０または１１記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記吸気連絡口の開口面積が、前記吸気口側から前記排気口側へ向けて順次大きくなることが好ましく、これにより、吸気風路を通って貯蔵空間の内部まで流れる温度の低い外気は、入口側から奥まで略均等に分配される。（請求項１２）
【００２３】
請求項１１または１２記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記排気連絡口の開口面積が、前記吸気口側から前記排気口側へ向けて順次大きくなることが好ましく、これにより、発熱性物質貯蔵エリア内で温度上昇した空気は、貯蔵空間の奥に滞留することなく確実に流出する。（請求項１３）
【００２４】
請求項１０から１３のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記吸気風路の流路断面積が、前記吸気口側から前記排気呼応側へ向けて徐々に小さくなることが好ましく、これにより、吸気風路を通って貯蔵空間の内部まで流れる外気は、入口側から奥までスムーズに流れて略均等に分配される。（請求項１４）
【００２５】
請求項１１から１４のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記排気風路の流路断面積が、前記吸気口側から前記排気口側へ向けて徐々に小さくなることが好ましく、これにより、発熱性貯蔵エリア内で温度上昇した空気は、貯蔵空間の奥に滞留することなくスムーズに流れて排気口から外部へ流出する。
（請求項１５）
【００２６】
請求項１６記載の発明は、山または地中に発熱性物質の貯蔵空間を形成した発熱性物質貯蔵施設であって、前記貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、前記発熱性物質の熱が前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導するように構成したことを特徴とする発熱性物質貯蔵施設である。
【００２７】
このような発熱性物質貯蔵施設とすれば、貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、発熱性物質の熱が冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導するように構成したので、発熱性物質の発熱量は貯蔵空間内に蓄積することなく冷却媒体を介して外部へ放出される。
この場合、前記貯蔵空間の床面上に複数の熱伝導性支持部材を介して空間部を形成するよう設けられた仕切部材を接触面としてもよいし、あるいは、冷却媒体の流動を阻害しない断面形状（たとえばコ字状断面）とした熱伝導性の発熱性物質搬送台車を連結して冷媒流路を形成してもよい。（請求項１７，１８）
【００２８】
請求項１から１８のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間の上部に、貯蔵空間内部の熱を周囲の山または地中へ放熱する熱交換媒体を設けることが好ましく、これにより、地中への放熱をより一層促進することができる。（請求項１９）
【００２９】
請求項１から１９のいずれかに記載の発熱性物質貯蔵施設においては、前記貯蔵空間の強制換気手段を備えていることが好ましく、これにより、自然換気に頼ることなく強制換気手段を用いて強制的に貯蔵空間を換気したり、あるいは、強制換気手段により自然換気を補助することが可能となる。（請求項２０）
【００３０】
請求項２１記載の発明は、山または地中に放射性の発熱性物質を設置する貯蔵空間を形成し、該貯蔵空間に連通する吸気口とこの吸気口より高い位置に開口する排気口とを設け、前記吸気口から導入した外気を前記排気口から流出させて自然換気冷却を行うことを特徴とする放射性の発熱性物質貯蔵方法である。
【００３１】
このような発熱性物質貯蔵方法によれば、山または地中に放射性の発熱性物質の貯蔵空間を形成して自然換気冷却（空冷）及び地中への放熱を行うので、電源等の特別なコストをかけることなく内部の温度上昇を防止することができる。
また、貯蔵空間がトンネル等の地中に設けられているので、たとえば使用済核燃料を収納ないし貯蔵したキャスク等の放射線物質収納容器のように、放射性の発熱性物質を貯蔵する場合であっても、開口部以外は地中にあるため厚いコンクリート壁を構築するような高コストの放射線対策が不要となる。
【００３２】
請求項２２記載の発明は、山または地中に発熱性物質を設置する貯蔵空間を形成し、該貯蔵空間に連通する吸気口とこの吸気口より高い位置に開口する排気口とを設け、前記吸気口から導入した外気を前記排気口から流出させて自然換気冷却を行うことを特徴とする発熱性物質貯蔵方法である。
【００３３】
このような発熱性物質貯蔵方法によれば、山または地中に発熱性物質の貯蔵空間を形成して自然換気冷却（空冷）及び地中への放熱を行うので、電源等の特別なコストをかけることなく内部の温度上昇を防止することができる。
【００３４】
請求項２１または２２記載の発熱性物質貯蔵方法においては、前記自然換気冷却が、前記吸気口から導入した外気を発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けた吸気風路に流し、該吸気風路と前記発熱性物質貯蔵エリアとの間を連通させた吸気連絡口より前記外気を発熱性物質貯蔵エリア内に導入すると共に、前記発熱性物質貯蔵エリアに連通する排気口から温度上昇した空気を外部へ流出させることが好ましく、これにより、煙突効果により排気口から外部へ流出する発熱性物質貯蔵エリア内の温度の高い空気が吸気口から導入した温度の低い外気により換気されるので、発熱性物質貯蔵エリア内は空気による冷却が行われる。（請求項２３）
【００３５】
請求項２１または２２記載の発熱性物質貯蔵方法においては、前記自然換気冷却が、前記吸気口から導入した外気を発熱性物質貯蔵エリアに沿って設けた吸気風路に流し、該吸気風路と前記発熱性物質貯蔵エリアとの間を連通させた吸気連絡口より前記外気を発熱性物質貯蔵エリア内に導入すると共に、前記発熱性物質貯蔵エリアの上部に沿って設けられ排気連絡口を介して連通する排気風路に温度上昇した空気を導入し、該排気風路と連通する前記排気口から温度上昇した空気を外部へ流出させることが好ましく、これにより、煙突効果により排気連絡口を通って排気口から外部へ流出する発熱性物質貯蔵エリア内の温度の高い空気が吸気口から導入した温度の低い外気により換気されるので、発熱性物質貯蔵エリア内は空気による冷却が行われる。（請求項２４）
【００３６】
請求項２５記載の発明は、山または地中に発熱性物質の貯蔵空間を形成し、該貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、前記発熱性物質の熱を前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導させることを特徴とする発熱性物質貯蔵方法である。
【００３７】
このような発熱性物質貯蔵方法によれば、貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、発熱性物質の熱を冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導させるので、発熱性物質の発熱量は貯蔵空間内に蓄積することなく冷却媒体を介して外部へ放出される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発熱性物質貯蔵施設及び発熱性物質貯蔵方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
本発明に係る第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、放射性の発熱性物質（以下、「放射性物質」と呼ぶ）を貯蔵する施設について説明する。
図１において、符号の１は山、２は放射性物質貯蔵容器（発熱性物質）、３は設置架台、１０は発熱性物質貯蔵施設、１１は貯蔵空間、１２は吸気口、１３は排気口である。
【００３９】
図示の例では、山１を略水平方向に貫通するトンネルが発熱性物質の貯蔵空間１１となり、トンネルの両端にそれぞれ設けられた一対の開口部は、一方が外気を導入する吸気口１２となり、他方が貯蔵空間１１内の空気を外部（大気）へ流出させる排気口１３となる。
また、貯蔵空間１１の少なくとも一方の端部（トンネル出入口）には、貯蔵空間１１内へ放射性貯蔵容器２の出し入れを行うため、図示を省略した搬入搬出口が設けられている。なお、この搬入搬出口には、放射線対策を施した開閉式の扉を設けておく必要がある。
【００４０】
さて、貯蔵空間１１内には、設置架台３に支持された放射性物質貯蔵容器２が所定の間隔をもって多数設置されている。この放射性物質貯蔵容器２は、たとえば使用済核燃料を収納ないし貯蔵したキャニスタ等の金属容器、あるいは使用済核燃料を収納ないし貯蔵した金属容器が入れられた金属またはコンクリート製のキャスクである。
このような放射性物質貯蔵容器２は、使用済核燃料が収納ないし貯蔵されているため、崩壊熱によって発熱する。
【００４１】
貯蔵空間１１の両端に設けられている吸気口１２及び排気口１３は、排気口１３が煙突１４の上端部に開口している。すなわち、煙突１４に設けられている排気口１３は、貯蔵空間１１と略同じ高さ（図示の例では、煙突１４より低い吸気塔１５の上端部に開口）とした吸気口１２よりも高い位置に開口している。
また、吸気口１２及び排気口１３には、貯蔵空間１１内に雨水が侵入したり、あるいは吸気口１２及び排気口１３が雪によって塞がれたりしないようにするため、適切な風雨対策が必要となる。さらに、吸気口１２及び排気口１３から貯蔵空間１１内に、生物（虫、鳥、爬虫類等）が侵入するのを防止する対策も望まれる。
【００４２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、上述した風雨対策の具体例を示す図である。
図２（ａ）は、吸気口１２及び排気口１３に下向きのルーバー１６を設けて、雨水の浸入や雪の付着による開口部の閉塞を防止したルーバー構造である。
図２（ｂ）は、吸気口１２及び排気口１３をラビリンス構造１７とし、上述したルーバー１６と同様に、雨水の浸入や雪の付着による開口部の閉塞を防止したものである。
図２（ｃ）は、吸気口１２及び排気口１３に支持部材１８ａを介して屋根１８を設置し、雨水の浸入や雪による閉塞を防止したものである。なお、支持部材１８ａの間に形成される空間部が吸気及び排気の通路となる。
【００４３】
図２（ｄ）は、生物の侵入を防止する対策として、吸入口１２及び排気口１３にネット１９を設けたものである。図示の例では、ラビリンス構造１７とネット１９とを組み合わせた構成としてあるが、ルーバー１６または屋根１８との組み合わせも可能である。
【００４４】
上述した構成の発熱性物質貯蔵施設１０においては、山１に発熱性物質の放射性物質貯蔵容器２を設置する貯蔵空間１１を形成し、この貯蔵空間１１に連通する吸気口１２とこの吸気口１２より高い位置に開口する排気口１３とを設け、吸気口１２から導入した外気を吸気口１３から流出させて自然換気冷却を行う発熱性物質貯蔵方法が採用されている。
このため、動力を使用することなく、煙突効果を利用した自然換気による貯蔵空間１１内の空冷が可能となる。この自然換気は、温度上昇した空気が膨張することで密度が小さくなり、上向きの流れとなって上昇する現象を利用したものである。
【００４５】
すなわち、温度上昇した貯蔵空間１１内の空気は、排気口１３を煙突１４の上端部に設けて吸気口１２より高い位置に開口させてあるので、煙突効果によって外部へ放出される。これと同時に、貯蔵空間１１内には吸気口１２から低温の外気が導入されるので、吸気口１２から導入した外気が貯蔵空間１１内を通過して温度上昇し、煙突１４を通って排気口１３から外気へ排出されるという自然換気が行われる。
なお、貯蔵空間１１内の空気が温度上昇するのは、放射性物質貯蔵容器２内の使用済核燃料が発熱するため、この熱で放射性物質貯蔵容器２が温度上昇し、周囲の空気に放熱するためである。
【００４６】
このような自然換気による空冷は、特別な動力を必要としないため、特に長期間にわたる貯蔵施設の換気に採用すれば、ランニングコストが不要になるという利点がある。また、駆動部分がないため故障の心配がなく、メンテナンスについても極めて簡単なものとなる。しかも、貯蔵空間１１がトンネルのような地中にあるため、すなわち、貯蔵空間１１の周囲が土砂や岩盤等により囲まれているため、地中への放熱面積が大きくなる。このため、貯蔵空間１１内から地中へ放熱することによる除熱量も大きくなる。
【００４７】
さらに、発熱性物質が上述した放射性廃棄物収納容器２のように放射性である場合、長期間貯蔵するためには放射線対策も必要となるが、貯蔵空間１１はトンネルのような地中空間にある。従って、搬入搬出用の開口部を除く周囲が土砂または岩盤に囲まれることになるので、厚いコンクリート壁を構築するような対策は不要である。
また、吸気口１２及び排気口１３についても、放射線が直進することを考慮して、たとえば図示したように、煙突１４や吸気塔１５を備えて流路が上向きに折曲された構造とすれば特別な放射線対策は不要である。
【００４８】
従って、厚いコンクリート壁に囲まれた貯蔵空間を構築する従来構造と比較すれば、建設に要するコストを低減でき、しかも、放射線及び発熱についても充分な対策が施されたものとなる。特に、既設または廃坑となったトンネルや鉱山等の地中空間を貯蔵空間１１として利用する場合には、より低コストの発熱性物質貯蔵施設１０を提供することができる。
【００４９】
ところで、この実施形態は、上述したように吸気塔１５を備えている貫通構造のトンネルを貯蔵空間１１とした構造に限定されることはない。
たとえば図３に示す第１変形例では、排気口１３側に吸気塔１５がなく、図示省略の放射線対策等を施した一方の開口部が排気口１３より低い位置の吸気口１２とされる。
【００５０】
また、図４（ａ）に示す第２変形例では、上述した第１変形例の貯蔵空間１１を非貫通構造としてある。そして、貯蔵空間１１の内部に、好ましくは貯蔵空間１１の最奥部付近に連通するようにして、山１に排気経路となる縦穴２０が略垂直に形成され、その出口開口が排気口１３とされる。この場合、吸気口１２側に縦穴２０の出口開口より低い吸気塔１５を設けてもよい。
また、図４（ｂ）に示す第３変形例では、上述した第２変形例の貯蔵空間１１を貫通構造のトンネルとし、両端から適当な位置（たとえば中間地点）に連通するようにして、山１に排気経路となる縦穴２０が略垂直に形成され、その出口開口が排気口１３とされる。
なお、上述した縦穴２０は、必ずしも垂直方向に形成する必要はなく、排気口となる出口開口側へ向かって上昇するように傾斜させたものでもよい。
【００５１】
また、上述した第１変形例及び第２変形例においても、必要に応じて吸気口１２及び排気口１３に風雨対策及び生物等の侵入防止対策を適宜施すのは勿論である。
なお、上述した実施形態及びその変形例では、開口部が一対のものを示して説明したが、たとえば吸気口となる二つの開口部と排気口となる一つの開口部よりなる合計三つの開口部を設けた構造、あるいは、吸気口となる二つの開口部と排気口となる二つの開口部よりなる合計四つの開口部を設けた構造なども可能であり、従って、開口部は二つ以上の複数であれば特に限定されることはない。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係る第２の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の発熱性物質貯蔵施設１０Ａでは、貯蔵空間１１Ａが傾斜して山１を貫通するトンネルとなっている。貯蔵空間１１Ａの両端にそれぞれ開口する一対の開口部は、傾斜により低い方が吸気口１２Ａとなり、高い方が排気口１３Ａとなる。なお、図示の例では、図示省略の放射能対策を施した一対の開口部を吸気口１２Ａ及び排気口１３Ａとしているが、両端に前述した吸気塔１５及び煙突１４を設けた構成を採用してもよい。
【００５３】
このような構成とすれば、貯蔵空間１１Ａ内で温度上昇した空気は、傾斜した貯蔵空間１１Ａ自体が煙突効果を発揮して排気口１３Ａから外気へ排出され、これと同時に、貯蔵空間１１Ａ内には吸気口１２Ａから温度の低い外気が導入されて換気される。
また、吸気口１２Ａ及び排気口１３Ａについては、上述した第１の実施形態と同様に、風雨対策や生物の侵入を防止する対策を必要に応じて適宜施す必要がある。そして、吸気口１２Ａ及び排気口１３Ａについては、上述した第１の実施形態と同様に、放射線が直進することに配慮し、図示は省略したものの流路が上向きに折曲された構造、すなわち吸気塔及び煙突を備えた構造とすれば特別な対策は不要である。なお、貯蔵空間１１Ａの両端に設けられる搬入搬出用の開口部については、放射線対策が必要となる。
【００５４】
また、貯蔵空間１１Ａの放射性物質貯蔵容器２の床面への設置については、図５（ｂ）に示すように、傾斜床面に設置架台３の下面を合わせ、発熱性物質係止手段となる係止装置Ｓのストッパを用いて確実に固定したり、あるいは、傾斜面を階段状にして安定した設置ができるようにしてもよい。
しかし、貯蔵空間１１の上面（天井面）のみが傾斜していれば上述した煙突効果が得られるので、図中に想像線で示したように、床面については平坦面としてもよい。
【００５５】
従って、厚いコンクリート壁に囲まれた貯蔵空間を構築する従来構造と比較すれば、地中空間を利用するため建設に要するコストを低減でき、しかも、放射線及び発熱についても充分な対策が施されたものとなる。特に、既設のトンネル等を貯蔵空間１１Ａとして利用すれば、より低コストの発熱性物質貯蔵施設１０Ａを提供することができる。
また、この実施形態についても、たとえば図６に示した第１変形例のように、貯蔵空間１１Ａを非貫通の傾斜トンネル構造として排気経路となる縦穴２０を設けたり、あるいは、図７に示す第２変形例のように、両側から内部へ向けて上昇する貫通構造の傾斜トンネルを採用し、その最上部に連通するようにして排気経路となる縦穴２０を設けたものでもよい。なお、この場合の縦穴２０は、必ずしも垂直方向に形成する必要はなく、排気口となる出口開口側へ向かって上昇するように傾斜させたものでもよい。
【００５６】
＜第３の実施形態＞
本発明に係る第３の実施形態を図８に示して説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
さて、この実施形態の貯蔵空間１１内には、温度の高い空気を上部へ導く風路制御手段として、導風板２１が設けられている。この導風板２１は、図中に白抜矢印で示した空気流れ方向と直交するようにして、複数枚が適当なピッチで床面上に固定設置されている。なお、この場合の貯蔵空間１１は、上述した第１の実施形態で説明したものとする。
【００５７】
各導風板２１の上部には、板材の上端部を部分的に空気流れ方向へ折曲した導風部２１ａが設けられている。
また、各導風板２１の下部中央付近には、固定支持用の部分を除き、空気流路を形成するように板材を切り欠いた貫通流路２１ｂが設けられている。
【００５８】
このような導風板２１を設置することにより、煙突効果によって空気流れ方向へ流れる空気は、導風部２１ａの傾斜面により温度の高い空気が上部へ導かれ、温度の低い空気が導風部２１ａの影響を受けることなく下部の貫通流路２１ｂを流れるので、上下方向で温度の異なる二相流となる。
すなわち、放射性物質貯蔵容器２に加熱されて温度上昇した空気は自ら上方へ上昇するように流れるが、このような空気の上昇は導風部２１ａによってさらに促進される。
一方、吸気口１２より導入した温度の低い空気は、密度が大きいことから下方にあり、ほとんど流路抵抗がない下部の貫通流路２１ｂを通過して流れるようになる。このため、比較的小さな温度上昇に抑えて、貯蔵空間１１の奥まで供給することができる。
【００５９】
従って、上述した導風板２１を貯蔵空間１１内に設置すれば、吸気口１２から導入した空気は、温度の異なる二相流となって流れ、温度の低い空気が吸気口１２から離れた奥まで供給されるようになるので、貯蔵空間１１内をほぼ均一な温度とするよう自然換気により空冷することができる。
なお、上述した導風板２１は、第２の実施形態で説明したように、傾斜した貯蔵空間１１Ａにも適用可能になるなど、後述する種々の実施形態への適用が可能なことは言うまでもまない。
【００６０】
＜第４の実施形態＞
本発明に係る第４の実施形態を図９に示して説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、山１の地中空間（トンネル）として、平面視がＵ字状の貯蔵空間１１Ｂを設けてある。この貯蔵空間１１Ｂは、ほぼ水平方向に貫通したトンネル構造であり、Ｕ字の両端となる一対の開口部２２Ａ，２２Ｂが隣接して設けられている。これらの開口部２２Ａ，２２Ｂは、図示省略の放射性物質貯蔵容器２の搬入搬出を行う出入口となり、適当な放射線対策が施された開閉扉等が設置されている。
【００６１】
一対の開口部２２Ａ，２２Ｂ近傍には、貯蔵空間１１Ｂから吸気口１２及び排気口１３に連通する吸気及び排気の流路が設けられている。
一方の吸気口１２は、開口部２２Ａの近傍から分岐して設けられた吸気塔１５の上端付近に開口しており、図２に示した風雨対策及び生物の侵入防止対策が施されている。
他方の排気口１３は、開口部２２Ｂの近傍から分岐して設けられた煙突（排気塔）１４の上端付近に開口しており、上述した吸気口１２と同様に、風雨対策及び生物の侵入防止対策が施されている。
【００６２】
この場合の排気口１３は、吸気塔１５よりも高くした煙突１４に設けられており、従って、吸気口１２よりも高い位置に開口している。このため、貯蔵空間１１Ｂ内で温度上昇した空気は、煙突効果により排気口１３から外気へ排出され、これと同時に、貯蔵空間１１Ｂ内には吸気口１２から温度の低い外気が導入されて換気及び空冷される。
【００６３】
このような構成とすれば、吸気塔１５及び煙突１４を隣接して設けることができるようになり、山１の途中に高コストの縦穴を設けて吸気塔を構成する場合と比較して、安価に建設できるという利点がある。
なお、ここでは平面視がＵ字状の貯蔵空間１１Ｂを図示したが、本発明はこれに限定されることはなく、たとえばコ字状やループ形状などのように、両端の開口部２２Ａ，２２Ｂが隣接して設けられているものであればよい。換言すれば、吸気側となる開口部２２Ａに隣接して排気側となる開口部２２Ｂが位置していれば、貯蔵空間１１となる途中の経路（平面視の形状）については、諸条件に応じて適宜選択することが可能であり、これらを総称して「略Ｕ字状」と呼ぶ。
【００６４】
また、この場合においても、貯蔵空間１１Ｂを傾斜構造のトンネルとして吸気口１２より排気口１３を高い位置にすれば、吸気塔１５や煙突１４を設ける必要はない。
また、貯蔵空間１１Ｂを略水平な貫通トンネル構造とした場合であっても、吸気口１２となる開口部２２Ａに適当な放射線対策を施すことにより、吸気塔１５をなくすことも可能である。
【００６５】
＜第５の実施形態＞
本発明に係る第５の実施形態を図１０に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した図４（ａ）の発熱性物質貯蔵施設１０に適用した場合を例に示している。
図１０において、符号の１は山、２は放射性物質貯蔵容器（発熱性物質）、３は設置架台、１０は発熱性物質貯蔵施設、１１は貯蔵空間、１２は吸気口、１３は排気口、２０は排気経路、２３は吸気風路、２４は発熱性物質貯蔵エリア、２５は風路仕切板、２６は吸気連絡口、２７は搬入搬出用開口部である。
【００６６】
図示の例では、山１をトンネル状に掘削した地中空間が発熱性物質の貯蔵空間１１となる。この貯蔵空間１１は、たとえば山１の斜面に放射性貯蔵容器２の搬入搬出用開口部（入口開口部）２７が開口し、山１を貫通する出口のない行き止まり（非貫通）のトンネル状地中空間である。
貯蔵空間１１の内部には、両端が床面及び天井面に固定されるようにして上下方向に設置した左右一対の風路仕切板２５が設けられている。この風路仕切板２５によって、略半円形状断面とした貯蔵空間１１の内部空間は、両端に配置された流路断面積が一定の吸気風路２３と、中央部の発熱性物質貯蔵エリア２４とに区画されている。
なお、図示の例では、吸気風路２３を貯蔵エリア２４の左右に設けているが、いずれか一方のみでもよい。
【００６７】
風路仕切板２５には、吸気連絡口２６が所定のピッチで複数開口している。この吸気連絡口２６は、その開口面積が全て同じに設定されており、吸気風路２３と発熱性物質貯蔵エリア２４との間を連通状態にして吸気（外気）の供給流路となっている。このため、図示省略の吸気口から導入して吸気風路２３を流れる低温の外気は、吸気口側から奥へ並んで設けられている複数の吸気連絡口２６を通り、発熱性物質貯蔵エリア２４内へ順次分配されることとなる。また、風路仕切板２５の存在により、発熱性物質貯蔵エリア２４内で温度上昇した空気が吸気口から導入して吸気風路２３を流れる低温の外気に混じることはないので、外気温度を奥まで低く維持できる。
なお、上述した吸気口１２は、搬入搬出用開口部２７と兼用して吸気風路２３と略同レベルに、あるいは、搬入搬出要開口部２７の近傍に設けた図示しない吸気塔１５を備えて吸気風路２３よりやや高い位置に開口して設けられている。
【００６８】
発熱性物質貯蔵エリア２４は、発熱性物質である放射性物質貯蔵容器２を多数設置して貯蔵するための空間であり、設置架台３に支持された放射性物質貯蔵容器２が所定の間隔をもって多数設置されている。この発熱性物質貯蔵エリア２４には、搬入搬出用出口２７から離れた奥の位置で外部（大気）へ連通するようにして、温度上昇したエリア内部の空気を外部へ排出する排気経路２０が設けられている。この排気経路２０は、山１を貫通する煙突状の縦穴であり、その上端部が上述した吸気口より高い位置に開口する排気口１３となっている。
なお、排気経路２０は、鉛直方向に設けたものでもよいし、あるいは、傾斜させて設けたものでもよい。
【００６９】
また、貯蔵空間１１の搬入搬出用開口部２７には、貯蔵する発熱性物質が放射性物質貯蔵容器２であることから、放射線対策を施した開閉式の扉を設けておく必要がある。なお、吸気塔１５を備えた吸気口１２及び排気系路２０に開口する排気口１３については、放射線が直進するという特性を有しているため、空気の流路に方向転換部があれば特別な放射線対策は不要である。
【００７０】
上述した構成の発熱性物質貯蔵施設１０においては、吸気口１２から導入した低温の外気を発熱性物質貯蔵エリア２４に沿って設けた吸気風路２３に流し、この吸気風路２３と発熱性物質貯蔵エリア２４との間を連通させた吸気連絡口２６を通して発熱性物質貯蔵エリア２４内に外気を導入する。そして、発熱性物質貯蔵エリア２４の奥から外部へ連通し吸気口１２より高い位置に排気口１３を開口させた排気経路２０を介して、発熱性物質貯蔵エリア２４内で温度上昇した空気を外部へ流出させ、発熱性物質の貯蔵空間である発熱性物質貯蔵エリア２４内を自然換気により空冷する冷却方法を採用している。
このような自然換気は、温度上昇した空気が膨張することによって密度が小さくなり、上向きの流れとなって上昇する現象を利用したものであり、このような煙突効果を利用した自然換気には動力が不要である。
【００７１】
すなわち、温度上昇した発熱性物質貯蔵エリア２４内の空気は、排気口１３を煙突状とした排気経路２０の上端部に設けて吸気口１２より高い位置に開口させてあるので、煙突効果によって外部へ放出される。これと同時に、吸気風路２３内には吸気口１２から低温の外気が導入され、この外気は、吸気風路２３を奥へ流れていく過程で吸気連絡口２６から順次発熱性物質貯蔵エリア２４内へ供給される。従って、発熱性物質貯蔵エリア２４の奥まで、風路仕切板２５によって分離された温度の低い外気が確実に導入されて自然換気による空冷が行われる。
なお、発熱性物質貯蔵エリア２４内の空気が温度上昇するのは、放射性物質貯蔵容器２内の使用済核燃料が発熱するため、この熱で放射性物質貯蔵容器２が温度上昇し、周囲の空気に放熱するためである。
【００７２】
このような自然換気による空冷は、特別な動力を必要としないため、特に長期間にわたる貯蔵施設の換気に採用すれば、ランニングコストが不要になるという利点がある。また、駆動部分がないため故障の心配がなく、メンテナンスについても極めて簡単なものとなる。
さらに、発熱性物質が上述した放射性廃棄物収納容器２である場合、長期間貯蔵するためには放射線対策も必要となるが、本発明における貯蔵空間１１はトンネルのような地中空間にある。従って、搬入搬出用の開口部を除く周囲が土砂または岩盤に囲まれているので、厚いコンクリート壁を構築するような放射線対策は不要であり、地中への放熱による除熱も期待できる。
【００７３】
このため、厚いコンクリート壁に囲まれた貯蔵空間を構築する従来構造と比較すれば、建設に要するコストを低減でき、しかも、放射線及び発熱についても充分な対策が施されたものとなる。特に、既設または廃坑となったトンネルや鉱山等の地中空間を貯蔵空間１１として利用する場合には、より低コストの発熱性物質貯蔵施設１０を提供することができる。
【００７４】
続いて、第５の実施形態に係る第１変形例を図１１に示して説明する。なお、上述した第５の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第１変形例では、吸気連絡口２６の開口面積が全て同じではなく、搬入搬出用開口部２７が設けられている入口開口部側から奥へ、順次大きくしてある。
これは、吸気口１２から導入した外気を発熱性物質貯蔵エリア２４内の全域にわたって均等に供給することを狙ったものである。
【００７５】
従って、吸気口１２に近い吸気連絡口２６の開口面積を小さくするとオリフィス作用によって通過流量が制限され、吸気口１２から遠く開口面積が大きい奥の吸気連絡口２６にも充分な外気量が供給されるようになる。すなわち、吸気口１２に近い吸気連絡口２６から発熱性物質貯蔵エリア２６内へ大量の外気が供給されると、放射性物質貯蔵容器２の発熱量で温度上昇して奥に到達するので、発熱性物質貯蔵エリア２６内の温度分布は、手前の搬入搬出用開口部２７側が低く、排気経路２０を設けた奥で高くなって不均一となるが、吸気連絡口２６の開口面積を手前側から奥へ順次大きくしてやると、このような温度分布の不均一は解消される。
【００７６】
続いて、第５の実施形態に係る第２変形例を図１２に示して説明する。なお、上述した第５の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第２変形例では、吸気風路２３の流路断面積が一定ではなく、搬入搬出用開口部２７を設けた入口開口部側から奥へ徐々に小さくなるようにしてある。図示の例では、風路仕切板２５と貯蔵空間１１の側壁部１１ａとの間隔が変化しており、具体的には、入口開口部側から奥へ行くにつれて徐々に間隔が小さくなるように、風路仕切板２５を傾斜させて設置してある。
【００７７】
上述したように流路断面積を変化させる吸気風路２３とすれば、外気流量の多い手前側の流路断面積が大きくなり、吸気連絡口２６から順次発熱性物質貯蔵エリア２４へ流出して外気流量の減少した吸気通路２３の奥で流路断面積が小さくなるので、吸気風路２３における圧力損失が減少し、奥の吸気連絡口２６まで外気がスムーズに流れるようになる。従って、発熱性物質貯蔵エリア２４内には、全域にわたって略均等な外気供給がなされるので、内部の温度分布も略均一とすることができる。
【００７８】
また、第２変形例で説明した流路断面積の変化する吸気通路２３は、上述した第１変形例の吸気連絡口２６と組み合わせることにより、温度分布の均一化がより一層容易になる。
さらに、第１変形例及び第２変形例の組み合わせにより、吸気連絡口２６の開口面積変化率及び吸気通路２３の流路断面積変化率を緩やかにして同様の作用効果を得ることもできる。特に、流路断面積変化率が緩やかになると、貯蔵空間１１を有効利用して広い発熱性物質貯蔵エリア２４を確保することができるため、貯蔵可能な放射性物質貯蔵容器２の数が増加して貯蔵効率が向上するという利点もある。
【００７９】
なお、上述した実施形態及びその変形例は、貫通及び非貫通を問わず上述した各実施形態のトンネル構造に適用可能であり、そして、吸気口１２が吸気塔１５を備えているか否かに係わらず、適用可能なことはいうまでもない。
【００８０】
＜第６の実施形態＞
続いて、本発明に係る第６の実施形態を図１３に基づいて説明する。なお、上述した第５の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の発熱性物質貯蔵施設１０では、貯蔵空間１１の上部に排気風路２８が設けられている。すなわち、貯蔵空間１１は、第１の実施形態で説明した左右一対の吸気風路２３と、発熱性物質貯蔵エリア２４と、排気風路２８とに区画されている。
【００８１】
本実施形態の特徴である排気風路２８は、発熱性物質貯蔵エリア２４の上部が風路仕切板２９により分割されたものである。この場合の風路仕切板２９には、発熱性物質貯蔵エリア２４内で温度上昇した空気を排気風路２８に導入するために、同じ開口面積とした排気連絡口３０が所定のピッチで複数設けられている。
この排風通路２８は、各排気連絡口３０から導入した空気をまとめて、発熱性物質貯蔵エリア２４の上部に沿って排気口１３へ導く排気流路となる。
【００８２】
この実施形態の排気口１３は、貯蔵空間１１の入口開口部近傍、すなわち搬入搬出用開口部２７の近傍から上向きに設けられた煙突１４の上端部付近に開口している。この場合の排気経路は、山１を貫通して設けた縦穴ではなく、山１の外部に設けられた煙突１４である。
従って、排気口１３は、搬入搬出用開口部２７と略同レベルまたはやや高い位置に設けられている吸気口１２よりも高い位置に開口している。
【００８３】
このような構成の発熱性物質貯蔵施設１０においては、搬入搬出用開口部２７の近傍に設けた吸気口１２から導入した低温の外気を発熱性物質貯蔵エリア２４に沿って設けた吸気風路２３に流し、この吸気風路２３と発熱性物質貯蔵エリア２４との間を連通させた吸気連絡口２６を通して発熱性物質貯蔵エリア２４内に外気を導入する。
一方、発熱性物質貯蔵エリア２４内で温度上昇した空気は、密度が小さくなるため上向きの流れとなり、各排気連絡口３０から排気風路２８へ流入する。こうして排気風路２８に集められた温度の高い空気は、排気風路２８及び排気経路の煙突１４を通って流れ、煙突効果により吸気口１２より高い位置に開口する排気口１３から外部へ流出するので、発熱性物質の貯蔵空間である発熱性物質貯蔵エリア２４内は自然換気により空冷される。
【００８４】
このような自然換気による冷却方法は、温度上昇した空気が膨張することによって密度が小さくなり、上向きの流れとなって上昇する現象を利用したものであるから、このような煙突効果を利用した自然換気には動力が不要である。
また、この場合の排気経路は、山１を貫通する高コストの縦穴に代えて通常の煙突１４を採用できるため、建設コストの面で有利になる。
【００８５】
すなわち、温度上昇した発熱性物質貯蔵エリア２４内の空気は、煙突効果により排気連絡口３０から排気風路２８に流れ込み、さらに、煙突１４の上端部に開口する排気口１３から外部へ放出される。これと同時に、吸気風路２３内には吸気口１２から低温の外気が導入され、この外気は、吸気風路２３を奥へ流れていく過程で吸気連絡口２６から順次発熱性物質貯蔵エリア２４内へ供給される。
従って、風路仕切板２５によって分離された温度の低い外気が発熱性物質貯蔵エリア２４の奥まで確実に導入され、かつ、温度上昇した空気は近くの排気連絡口３０から排気風路２８に流入して風路仕切板２９によって分離されるので、温度の高い空気が発熱性物質貯蔵エリア２４内の奥まで流れることもなくなる。このため、発熱性物質貯蔵エリア２４内の温度分布は均一化し、自然換気による効率のよい空冷が行われる。
【００８６】
ところで、上述した第６の実施形態においても、上述した第５の実施形態における第１変形例及び第２変形例の適用が可能である。
また、排気連絡口３０についても、上述した吸気連絡口２６と同様に、開口面積を入口開口部側から奥へ順次大きくすることにより、温度の高い空気が発熱性物質貯蔵エリア２４内の奥に滞留するのを防止できる。
さらに、排気風路２８の流路断面積についても、上述した吸気風路２３と同様に、入口開口部側から奥へ徐々に小さくすることにより、温度の高い空気が発熱性物質貯蔵エリア２４内の奥に滞留することなくスムーズに流れるようになる。
【００８７】
＜第７の実施形態＞
続いて、本発明の第７の実施形態を図１４に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の発熱性物質貯蔵施設１０は、山１または地中に発熱性物質の貯蔵空間１１を形成すると共に、該貯蔵空間１１内に冷却水や外気等の冷却媒体を通す冷却媒体流路３１を形成している。この冷却媒体流路３１は、発熱性物質用の設置架台３が接触して熱伝導するように設置した接触面３２によって区画された空間である。この場合の冷却媒体は、動力を用いてファンやポンプで強制的に流すものでもよいし、あるいは、煙突効果を利用した自然換気や傾斜を利用した冷却水の流れなど動力不要のものにも適用可能である。また、ドライアイスのような自然冷媒を使用すれば、吸気口１２が不要となって排気口１３のみを設ければよく、また、昇温した場合には二酸化炭素のガスとして大気中に放出されるので、環境面からも好ましい。
【００８８】
図示の冷却媒体流路３１は、貯蔵空間１１の下部床面上に形成されている。この場合、接触面３２を形成する仕切部材３３は、下面側に所定のピッチで固着された多数の支持部材３４により床面上に設置されている。なお、設置架台３、仕切部材３２及び支持部材３４には、放射性物質貯蔵容器２の重量に耐え、しかも良好な熱伝導性を有する鋼材等が使用されている。
【００８９】
このような構成とすれば、冷却媒体流路３１は支持部材３４によって多数の流路に分割され、冷却媒体との接触面積が大幅に増加する。このため、放射性物質貯蔵容器２の発熱量は、設置架台３へ伝わった後、設置架台３との接触面３２から仕切部材３３へ熱伝導し、さらに、仕切部材３３及び支持部材３４を介して冷却媒体に効率よく熱伝導される。すなわち、支持部材３４は、放射性物質貯蔵容器２を設置した仕切部材３３を支持するだけでなく、仕切部材３３の下面に取り付けられて冷却媒体への放熱を促進する放熱フィンとしても機能している。
従って、貯蔵空間１１内の発熱量は、冷却媒体流路３１を流れる冷却媒体へ熱伝導により与えられて外部へ放出されるため、貯蔵空間１１内に熱が蓄積して温度上昇するのを防止することができる。
【００９０】
ところで、上述した実施形態では、支持部材３４に放熱フィンとしての機能を持たせたが、支持部材３４と放熱フィンとを別々に設けた構成としてもよいのは勿論である。
また、貯蔵空間１１に形成する冷却媒体流路３１は、必ずしも床面上に設ける必要はなく、たとえば設置架台３と接触して熱伝導が行われるように、仕切板を側面に設けて冷却媒体の流路を形成してもよい。
【００９１】
次に、上述した本実施形態の発熱性物質貯蔵資質１０について、冷却媒体流路３１に関する第１変形例を図１５に示して説明する。なお、図１５においては、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第１変形例の発熱性物質貯蔵施設１０では、冷却媒体の流動を阻害しない断面として、たとえばコ字状断面とした熱伝導性の発熱性物質搬送台車３５を複数連結して形成される空間が、冷媒流路３１Ａとして使用されている。この発熱性物質搬送台車３５は、貯蔵空間１内の床面に敷設された一対のレール３６に沿って、放射性物質貯蔵容器２及び設置架台３の搬入・搬出時に使用するものである。なお、この場合の接触面３２は、発熱性物質搬送台車３５の上面となる。
【００９２】
このような構成とすれば、空気等の冷却媒体を冷却媒体流路３１Ａに流すことにより、放射性物質貯蔵容器２の発熱量は、設置架台３、発熱性物質搬送台車３５を介して冷却媒体に熱伝導する。この構成は、空気等の気体を冷却媒体として使用する場合に適している。
このため、貯蔵空間１１内においては、発熱量が冷却媒体流路３１Ａを流れる冷却媒体へ熱伝導により与えられて外部へ放出されるため、内部に熱が蓄積して温度上昇するのを防止することができる。
なお、コ字状断面等の断面形状を有する発熱性物質搬送台車３４の内側、すなわち冷却媒体と接する面には、図示省略の放熱フィンを設けてもよい。
【００９３】
上述したように、本実施形態では、山１または地中に発熱性物質の貯蔵空間１１を形成した発熱性物質貯蔵施設１０において、貯蔵空間１１に設置架台３との接触面３２を用いて冷却媒体流路３１，３１Ａを形成し、発熱性物質となる放射性物質貯蔵容器２の熱が冷却媒体流路３１，３１Ａを流れる冷却媒体へ熱伝導されるようにした貯蔵空間冷却方法を採用したので、放射性物質貯蔵容器２の発熱量は、冷却媒体の流れにより貯蔵空間１１内に蓄積することなく外部へ放出されるようになり、効率のよい貯蔵空間内部の冷却が可能となる。
【００９４】
ところで、これまで説明した各実施形態では、貯蔵空間となる地下空間を山１に掘削したトンネルとして説明したが、本発明はこれ限定されるものではなく、たとえば地中に設けた地下空間に放射性物質貯蔵容器２のような発熱性物質を貯蔵する施設についても適用可能である。
また、貯蔵する発熱性物質についても、たとえば上述した放射性物質貯蔵容器のように放射性の発熱性物質に限定されることはなく、放射線の心配がない他の発熱性物質を貯蔵する施設への適用も可能であり、この場合は搬入搬出用の開口部等に対する放射線対策が不要となる。
さらに、吸気口や排気口の数についても上述した各実施形態に限定されることはなく、たとえば発熱性物質貯蔵施設の規模や貯蔵空間の形状等を考慮し、複数を適切に配置して設けてもよい。
【００９５】
また、上述した各実施形態及びその変形例においては、貯蔵空間１１内の特に上部に、熱交換媒体３７を設けることが好ましい。この熱交換媒体３７は、たとえば図１６に示すように、一端が貯蔵空間１１内に突出すると共に他端が地中まで貫通する熱伝導性に優れた材料よりなる板状部材や棒状部材等が使用される。
すなわち、熱交換媒体３７が貯蔵空間１１内の熱を吸熱して地中へ放熱することにより、地中への放熱による除熱作用をより一層効率よく実施することが可能となる。従って、自然換気との併用による貯蔵区間１１内の冷却能力を増すことができる。なお、上記の熱交換媒体３７については、貯蔵空間１１内に１または複数の室内機（吸熱器）を配設し、室外機（放熱器）を外部に設置した空調装置が適用可能なことは言うまでもない。
【００９６】
また、上述した各実施形態及びその変形例においては、吸気口１２及び／または排気口１３など適所に、強制換気手段として送風または吸気用のファン等を設けておくことが好ましい。このような強制換気手段は、必要に応じて自然換気を補助してより効果的な換気による冷却を可能にする。そして、自然換気にたよることなく、強制換気手段のみでも貯蔵空間を換気して冷却することが可能になるので、吸気口１２及び排気口１３の高さについて、排気口１３を吸気口１２より高くするという位置関係の制約をなくすことができる。
【００９７】
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した説明においては省略した各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせた構成が可能になるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明の発熱性物質貯蔵施設及び発熱性物質貯蔵方法によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載の発熱性物質貯蔵施設とすれば、貯蔵空間内で温度上昇した空気が煙突効果により排気口より外部の大気へ排出され、温度の低い外気が吸気口から導入されるので、放射性の発熱性物質を貯蔵する貯蔵空間内は自然換気によって空冷される。また、貯蔵空間の周囲が土砂や岩盤等で囲まれて大きな面積を有しているので、貯蔵空間から地中への放熱による除熱効果も大きいという利点がある。
そして、地中空間内に放射性の発熱性物質を貯蔵するので、開口部以外は地中にあるため、厚いコンクリート壁等の放射線対策を最小限として安価にできる。
従って、低コストで充分な放射線対策及び発熱対策を施した発熱性物質貯蔵施設となる。
【００９９】
請求項２記載の発熱性物質貯蔵施設とすれば、貯蔵空間内で温度上昇した空気が煙突効果により排気口より外部の大気へ排出され、温度の低い外気が吸気口から導入されるので、発熱性物質を貯蔵する貯蔵空間内は自然換気によって空冷される。また、貯蔵空間の周囲が土砂や岩盤等で囲まれて大きな面積を有しているので、貯蔵空間から地中への放熱による除熱効果も大きいという利点がある。
従って、低コストで充分な発熱対策を施した発熱性物質貯蔵施設となる。
【０１００】
請求項３記載の発熱性物質貯蔵施設とすれば、たとえばトンネルのような地中空間を貫通して両端部に開口部が形成された発熱性物質の貯蔵空間とし、開口部の一方を吸気口とし、他方の開口部を吸気口より高い位置に開口する吸気口としたので、貯蔵空間内は、略水平方向に貫通する地中空間が煙突効果による自然換気で空冷されるため、高コストの縦穴を設ける必要がない。また、貯蔵空間の周囲が土砂や岩盤等で囲まれて大きな面積を有しているので、貯蔵空間から地中への放熱による除熱効果も大きいという利点がある。
従って、低コストで充分な発熱対策を施した発熱性物質貯蔵施設となる。
【０１０１】
請求項６記載の発熱性物質貯蔵施設とすれば、たとえばトンネルのような地中空間に吸気口となる入口開口部を備えて非貫通とした発熱性物質の貯蔵空間と、この貯蔵空間に連通し出口開口が吸気口より高い位置に開口して排気口となる排気経路とを備えているので、貯蔵空間内は、煙突効果による自然換気で空冷される。また、貯蔵空間の周囲が土砂や岩盤等で囲まれて大きな面積を有しているので、貯蔵空間から地中への放熱による除熱効果も大きいという利点がある。
従って、低コストで充分な発熱対策を施した発熱性物質貯蔵施設となる。
【０１０２】
請求項１６記載の発熱性物質貯蔵施設とすれば、貯蔵空間に発熱性物質設置架台との接触面を用いて冷却媒体流路を形成し、発熱性物質の熱が冷却媒体流路を流れる冷却媒体へ熱伝導するように構成したので、発熱性物質の発熱量は貯蔵空間内に蓄積することなく冷却媒体を介して外部へ放出される。また、貯蔵空間の周囲が土砂や岩盤等で囲まれて大きな面積を有しているので、貯蔵空間から地中への放熱による除熱効果も大きいという利点がある。
従って、低コストで充分な発熱対策を施した発熱性物質貯蔵施設となる。
【０１０３】
請求項２１記載の発熱性物質貯蔵方法によれば、山または地中に放射性の発熱性物質の貯蔵空間を形成し、自然換気及び地中への放熱による冷却を行うので、電源等の特別なコストをかけることなく貯蔵空間内部の温度上昇を防止することができる。また、貯蔵空間がトンネル等の地中に設けられているので、たとえば使用済核燃料を収納ないし貯蔵したキャスク等の放射線物質収納容器のように、放射性の発熱性物質を貯蔵する場合であっても、開口部以外は地中にあるため厚いコンクリート壁を構築するような高コストの放射線対策が不要となる。
従って、低コストで充分な放射線対策及び発熱対策が可能な発熱性物質貯蔵方法となる。
【０１０４】
請求項２２記載の発熱性物質貯蔵方法によれば、山または地中に発熱性物質の貯蔵空間を形成し、自然換気及び地中への放熱による冷却を行うので、電源等の特別なコストをかけなくても貯蔵空間内部の温度が上昇するのを防止することができる。
従って、低コストで充分な発熱対策が可能な発熱性物質貯蔵方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す断面図である。
【図２】吸気口及び排気口の風雨対策及び生物の侵入防止対策について具体例を示す図で、（ａ）はルーバー構造、（ｂ）はラビリンス構造、（ｃ）は屋根構造、（ｄ）はラビリンス構造にネットを設けた構造例である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の第１変形例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の変形例を示しており、（ａ）は第２変形例を示す断面図、（ｂ）は第３変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す図で、（ａ）は全体構成の断面図、（ｂ）は発熱性物質係止手段を示す要部拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の第１変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の第２変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す図であり、（ａ）は貯蔵空間内に導風板を設置した状態を示す斜視図、（ｂ）は導風板を設置した貯蔵空間内の側面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の第１変形例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の第２変形例を示す水平方向の断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の構成例を示す要部の斜視図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設の第１変形例を示す図で、（ａ）は要部の斜視図、（ｂ）は（ａ）の内部を示す側面図である。
【図１６】本発明の各実施形態に係る発熱性物質貯蔵施設に適用される熱交換媒体の具体例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    山
２    放射性物質貯蔵容器（発熱性物質）
１０，１０Ａ，１０Ｂ    発熱性物質貯蔵施設
１１，１１Ａ，１１Ｂ    貯蔵空間
１２，１２Ａ    吸気口
１３，１３Ａ    排気口
１４    煙突
１５    吸気塔
２０    縦穴（排気経路）
２１    導風板（風路制御手段）
２１ａ    導風部
２１ｂ    貫通流路
２２Ａ，２２Ｂ    開口部
２３    吸気風路
２４    発熱体貯蔵エリア
２５，２９    風路仕切板
２６    吸気連絡口
２７    搬入搬出用開口部
２８    排気風路
３０    排気連絡口
３１，３１Ａ    冷却媒体流路
３２    接触面
３３    仕切部材
３４    支持部材
３５    発熱体搬送台車
３６    レール
３７    熱交換媒体
Ｓ      係止装置（発熱性物質係止手段）
【図１】
2004226145.tif 000003
【図２】
2004226145.tif 000004
【図３】
2004226145.tif 000005
【図４】
2004226145.tif 000006
【図５】
2004226145.tif 000007
【図６】
2004226145.tif 000008
【図７】
2004226145.tif 000009
【図８】
2004226145.tif 000010
【図９】
2004226145.tif 000011
【図１０】
2004226145.tif 000012
【図１１】
2004226145.tif 000013
【図１２】
2004226145.tif 000014
【図１３】
2004226145.tif 000015
【図１４】
2004226145.tif 000016
【図１５】
2004226145.tif 000017
【図１６】
2004226145.tif 000018