(57)【要約】【課題】キャニスタからの漏洩ガスを所定の箇所に貯留することによりヘリウムの漏洩を高精度で検出する。【解決手段】ヘリウムを封入したキャニスタ１４を、キャスク本体１２内に収容すると共に、キャスク本体１２の上部開口をキャスク蓋体１１により閉塞し、更に、前記キャスク本体１２とキャニスタ１４間に形成された冷却空気通路２３に連通する吸気口２４及び排気口２５を前記キャスク本体１２に設けてキャニスタ１４からの放熱を助長するキャニスタ貯蔵キャスクである。前記キャスク蓋体１１に漏洩ガス収集管３１を設け、該漏洩ガス収集管３１にキャニスタ１４から漏れた漏洩ガスを貯留する。【選択図】        図１
2004239837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリウムを封入したキャニスタを、有底筒形のキャスク本体内に収容すると共に、該キャスク本体の上部開口をキャスク蓋体により閉塞し、更に、前記キャスク本体と前記キャニスタの間に形成された冷却空気通路に連通する吸気口及び排気口を前記キャスク本体に設けて前記キャニスタからの放熱を助長するようにしたキャニスタ貯蔵キャスクにおいて、前記キャスク蓋体に漏洩ガス収集管を設け、該漏洩ガス収集管に前記キャニスタから漏れた漏洩ガスを貯留することを特徴とするキャニスタ貯蔵キャスク。
【請求項２】
漏洩ガス収集管に遠隔操作により開閉できるバルブを設けたことを特徴とする請求項１記載のキャニスタ貯蔵キャスク。
【請求項３】
漏洩ガス収集管に漏洩ガス収集フードを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のキャニスタ貯蔵キャスク。
【請求項４】
漏洩ガス収集フードの周囲に筒形の漏洩ガス誘導体を取り付けたことを特徴とする請求項３記載のキャニスタ貯蔵キャスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャニスタから洩れた漏洩ガスを貯留するようにしたキャニスタ貯蔵キャスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、原子炉の使用済み燃料をキャニスタと呼ばれる鋼鉄製の円筒型容器に密閉して貯蔵することが米国で実用化されており、わが国においても実用化が検討されている。
【０００３】
この貯蔵方式は、キャニスタ内に熱電導率の高いヘリウムを封入して貯蔵中の使用済み燃料の温度上昇を防ぐ一方、キャニスタの蓋を二重蓋にしてそれぞれの蓋を溶接することにより、キャニスタ及び使用済み燃料被覆管中に内包されている放射性物質などの放出を防ぐ構造になっている。
【０００４】
このような溶接部の二重化やヘリウムなどの不活性ガスの封入によってキャニスタ内で異常が生ずる確率は、非常に低いものの、万が一、キャニスタ内のヘリウムが漏洩すると、キャニスタの内部の温度が上昇し、燃料の徐熱ができなくなる可能性がある。
【０００５】
このような事象の対策として、例えば、図３に示すように、コンクリート製のキャスク１内にステンレス製のキャニスタ２を収納し、キャスク１とキャニスタ２の間の空間３に連通する入り側の通気孔４をキャスク１の下部に設けるとともに、出口側の通気孔５をキャスク１の上部に設け、更に、出口側の通気孔５内に設置させたヘリウム検出子６及びヘリウム検出器７によってヘリウムの漏洩を検知するようにした貯蔵キャスクが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１７４５８３号公報（第３頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、出口側の通気孔５にヘリウム検出子６を設置しても空気の流量に比べてヘリウムの漏洩量が非常に小さいため、これを検知することが困難である。また、この方式では、キャスク１基毎にヘリウム検出器が必要であり、しかも、常時、監視が必要であるため、機器コスト及び運転コストが非常に大きくなる。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、キャニスタから洩れた漏洩ガスを所定の箇所に貯留させることにより、ヘリウムの漏洩を高精度で検出できるようにしたキャニスタ貯蔵キャスクを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成する本発明のキャニスタ貯蔵キャスクは、ヘリウムを封入したキャニスタを、有底筒形のキャスク本体内に収容すると共に、該キャスク本体の上部開口をキャスク蓋体により閉塞し、更に、前記キャスク本体と前記キャニスタの間に形成された冷却空気通路に連通する吸気口及び排気口を前記キャスク本体に設けて前記キャニスタからの放熱を助長するようにしたキャニスタ貯蔵キャスクにおいて、前記キャスク蓋体に漏洩ガス収集管を設け、該漏洩ガス収集管に前記キャニスタから漏れた漏洩ガスを貯留することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のキャニスタ貯蔵キャスクは、漏洩ガス収集管に遠隔操作により開閉できるバルブを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のキャニスタ貯蔵キャスクは、漏洩ガス収集管に漏洩ガス収集フードを設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明のキャニスタ貯蔵キャスクは、漏洩ガス収集フードの周囲に筒形の漏洩ガス誘導体を取り付けたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係るキャニスタ貯蔵キャスクの断面図である。
【００１４】
図１において、１０は、コンクリート製のキャスクであり、その中に不錆鋼製のキャニスタ１４を収容するようになっている。このキャスク１０は、コンクリートを主体とする有底円筒形のキャスク本体１２と、その上部開口を閉塞するキャスク蓋体１１から構成されている。キャスク本体１２は、コンクリート１３の表面が鋼板製のライナ１６によって覆われている。
【００１５】
キャスク蓋体１１は、円板状の鋼板製端板１７の下面にコンクリート製の内蓋１８を有すると共に、端板１７の上面に円環状の遮蔽ブロック１９を有している。このキャスク蓋体１１は、図示しない複数本のボルトによってキャスク本体１２の上端にボルト止めされている。
【００１６】
キャニスタ１４は、鋼板製底部２１に設けた台座２２上に載置されている。その際、キャニスタ１４は、キャスク本体１２と同軸的に配置され、キャニスタ１４の外周面とキャスク本体１２の内周面の間に冷却空気通路２３を形成する。
【００１７】
キャスク本体１２は、その下部に複数の吸気口２４を周方向に等間隔に有すると共に、その上部に複数の排気口２５を周方向に等間隔に有している。これらの吸気口２４及び排気口２５は、それぞれ、冷却空気通路２３に連通し、吸気口２４からキャスク本体１２内に流入した空気ａは、冷却空気通路２３を通過する間にキャニスタ１４の除熱を行い、しかる後に、排気口２５から貯蔵庫内に流出するようになっている。
【００１８】
他方、キャニスタ１４は、例えば、不錆鋼によって形成されており、その有底円筒形のキャニスタ本体１５内には、被覆管２７によって被覆された複数本の使用済み燃料集合体（図示せず）が収容されている。これらの使用済み燃料集合体は、ハニカム状のバスケット２６によって支持されている。また、キャニスタ本体１５の上部開口は、１次及び２次蓋２８，２９により閉塞された上、溶接によって密封されている。使用済み燃料集合体の発熱は、バスケット２６やキャニスタ１４内に封入させたヘリウムによってキャニスタ１４外に放散されるようになっている。
【００１９】
さて、この発明は、キャスク蓋体１１に漏洩ガス収集管３１を設けたことに特長がある。具体的に説明すると、図１に示すように、キャスク蓋体１１は、その端板１７及び内蓋１８を貫通する漏洩ガス収集管３１を備えている。この漏洩ガス収集管３１は、端板１７より上方に位置して遠隔操作により開閉できるバルブ３２を備えている。また、この漏洩ガス収集管３１は、その下部に陣笠形の漏洩ガス収集フード３３を設けている。この漏洩ガス収集フード３３は、キャスク蓋体１１の内蓋１８の下部に設けられている。
【００２０】
更に、このキャスク蓋部１１は、漏洩ガス収集フード３３の周囲に円筒形の漏洩ガス誘導体３４を備えている。この漏洩ガス誘導体３４の直径は、キャニスタ１４の外周面の直径より大で、かつ、キャスク本体１１の内周面の直径より小に設計され、キャニスタ１４の側部や底部から洩れた漏洩ガスを漏洩ガス収集フード３３に誘導できるように工夫されている。
【００２１】
上記キャニスタ１４内には、数気圧のヘリウムが封入されており、腐食などでキャニスタ１４に穴が開くと、ヘリウムｂが漏出してくる。この場合、ヘリウムは、空気に比べて約１０倍軽い上、キャニスタ内部で外部に比べて高温になっているため、蓋部２８，２９から漏洩したヘリウムｂのみならず、側部や底部２１から漏洩した場合も漏洩したヘリウムｂは上昇し、その一部は、円筒形の漏洩ガス誘導体３４及び陣笠形の漏洩ガス収集フード３３に導かれ、更に、上昇して漏洩ガス収集管３１に集まってくる。この漏洩ガス収集管３１は、通常、バルブ３２によって閉じられているが、周囲の空気より軽いヘリウムｂは、周囲の空気ａより上昇力が大きいため、ヘリウムｂが供給される限り、漏洩ガス収集管３１内のヘリウム濃度は、徐々に、上昇する。
【００２２】
例えば、キャニスタ容積５Ｎｍ３  分のヘリウムが１年間に渡って漏洩した場合について概略評価する。この場合、ヘリウムの漏洩率は、平均１．６×１０−７Ｎｍ３  ／ｓｅｃとなる。コンクリートキャスクの冷却空気の流量を、０．１Ｎｍ３  ／ｓｅｃとすれば、コンクリートキャスク排気口での平均のヘリウム濃度は、１．６ｐｐｍとなり、空気中のバックグランドヘリウム濃度（約５ｐｐｍ）よりも小さく、これを検知することは難しい。
【００２３】
これに対し、本発明のフード形コンクリートキャスク１０を用いた場合は、漏洩ヘリウムの１％がキャスク蓋体１１の漏洩ガス収集フード３３の部分に導かれ、更に、その０．１％のみが漏洩ガス収集管３１内に残留していると仮定しても、漏洩ガス収集管３１内の残留ヘリウム量は、５０ｃｃ程度となる。
【００２４】
漏洩ガス収集管３１を５０ｍｍφ×５００ｍｍとすれば、その容量は、１０００ｃｃであり、ヘリウム濃度は、５％程度となることが期待でき、十分、検出可能と考えられる。
【００２５】
このため、キャニスタの温度異常を検知した場合に、この漏洩ガス収集管中の空気をサンプリングしてヘリウム濃度を測定して有意なヘリウム濃度が検出されれば、ヘリウムが漏洩したことを確認することができる。
【００２６】
具体的な運用方法としては、例えば、図２に示すように、市販のヘリウムリーク検出器３５をキャスク上部に設置して、常時（１日１回程度）、監視する方法が考えられる。また、定期的（１ケ月に１回程度）にサンプリングを行う方法、或いは、別のモニタリング方法で異常を示したキャスクに対してサンプリングを行う方法が考えられる。常時監視しなければ、高価なヘリウムリーク検出器をキャスク毎に設置する必要がなく、コンクリートキャスクの蓋体の一部を改造する程度であり、コストへの影響は少ないと考えられる。
【００２７】
ここで、ヘリウムリーク検出器としては、例えば、日本エム・ケイ・エス株式会社製のＨｅ−リークディテクタやマルチガスアナライザなどが挙げられる。
【００２８】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、ヘリウムを封入したキャニスタを、有底筒形のキャスク本体内に収容すると共に、該キャスク本体の上部開口をキャスク蓋体により閉塞し、更に、前記キャスク本体と前記キャニスタの間に形成された冷却空気通路に連通する吸気口及び排気口を前記キャスク本体に設けて前記キャニスタからの放熱を助長するようにしたキャニスタ貯蔵キャスクにおいて、前記キャスク蓋体に漏洩ガス収集管を設け、該漏洩ガス収集管に前記キャニスタから漏れた漏洩ガスを貯留するようにしたので、キャニスタからヘリウムが漏洩すれば、漏洩ガス収集管内のヘリウム濃度が徐々に上昇し、ヘリウムの漏洩を検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャニスタ貯蔵キャスクの断面図である。
【図２】本発明に係るキャニスタ貯蔵キャスクの運用方法説明面である。
【図３】従来の貯蔵キャスクの縦断面である。
【符号の説明】
１１  キャスク蓋体
１２  キャスク本体
１４  キャニスタ
２３  冷却空気通路
２４  吸気口
２５  排気口
３１  漏洩ガス収集管
【図１】
2004239837.tif 000003
【図２】
2004239837.tif 000004
【図３】
2004239837.tif 000005