(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
山または地中に、搬入出口と少なくとも一対の吸排気口とを備え、コンクリート壁によってトンネル状に構築されたキャスク保管室に、放射性物質を収納した略円筒状のキャスクを多数横置して、その円筒軸方向を前記キャスク保管室の長手方向に一致させて貯蔵する放射性物質貯蔵施設において、
前記キャスク表面と前記キャスク保管室のコンクリート壁面との最短の空間距離が、キャスク直径の０．４５倍以上であり、
かつ前記キャスク最上部からキャスク保管室の前記コンクリート壁面までの垂直空間距離が、キャスク直径の１倍以上となるようにキャスクを配列する構成とすると共に、
横置した前記キャスクの最下部と、前記キャスクを当該キャスクの下部空間が確保されるように支持するキャスク架台との垂直空間距離が、１００ｍｍ以上となるようにしたことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。
【請求項２】
前記キャスクの配列数が、キャスク保管室の長手方向に７列乃至１０列に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項３】
前記吸気口を構成する壁面が２回以上屈曲した導入路からなり、前記キャスク保管室に面する前記導入路出口の空間高さが、前記キャスク保管室高さの０．７倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項４】
前記搬入出口に、水の浸入を防止するための開閉自在の水門を設置したことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項５】
前記排気口あるいは吸気口の少なくとも何れか一方の近傍に、土砂崩れを防止するための土砂防護擁壁および／または抑え盛土を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項６】
前記排気口に、雨水の流入を防止するための防水屋根を設置したことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項７】
前記キャスク保管室が複数の室からなり、前記排気口はこれらキャスク保管室に共通する１個とからなることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項８】
前記排気口の内部を、複数の室からなる前記キャスク保管室の室数と同一の数になるよう通気方向に隔壁で分割するとともに、前記キャスク保管室の複数の室と分割された排気口とを、夫々独立して連通させたことを特徴とする請求項７に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項９】
前記キャスク保管室の長手方向略中央部に、キャスクの向きを反転できる反転エリアを設けたことを特徴とする請求項１乃至８のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設。
【請求項１０】
前記キャスク保管室の保管エリアの横に、キャスクの搬入出のための通路を設けたことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を収納した略円筒状（蓋付有底円筒形状）のキャスクを貯蔵する放射性物質貯蔵施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所において発生する使用済み核燃料等の放射性物質は、再処理によりプルトニウムやウラン等の有用物質を抽出して再利用することができるため、通常、これを収納する容器であるキャスクに収納した後、取り出し可能な状態で放射性物質貯蔵施設に貯蔵される。
【０００３】
この際、使用済み核燃料の崩壊熱によりキャスクが加熱されて高温になる。従って、貯蔵施設内のキャスクを比較的密になるように配置した場合、貯蔵施設内面のコンクリート壁等が、キャスク表面からの放熱で加熱されて高温に至る。このような状態になると、キャスク自体や貯蔵施設が早期に劣化するため、長期に渡る貯蔵が困難になる。これを回避するため、放射性物質貯蔵施設は、貯蔵時においてキャスクを除熱しかつ貯蔵施設内壁の昇温も抑制される構造であることが要求される。
【０００４】
そのため、従来の放射性物質貯蔵施設は、使用済み核燃料から放出される放射線を遮蔽するため重厚な鉄筋コンクリートで作られた建屋で構成され、その建屋内床面上に多数のキャスクを竪置に配置している。そして、これらのキャスクにより加熱された周囲の空気が浮力により上昇し、キャスク貯蔵施設に設けられた排気口より外部に排出され、その排気量に見合う外気が吸気口より吸気されて、貯蔵施設内に空気の循環流を形成する。このような空気の流れにより、キャスクが冷却される除熱設計がなされている。
【０００５】
即ち、従来の放射性物質貯蔵施設は、キャスク保管場所に空気のよどみ領域（ホットスポット）ができないこと、キャスク周囲には十分に冷たい空気が供給されること、コンクリート内壁面が必要以上に昇温しないこと、等を考慮した除熱設計がなされている。
【０００６】
このような従来の放射性物質貯蔵施設として、その概略構成図である図１５に示すキャスク貯蔵施設がある（特許文献１参照）。
このキャスク貯蔵施設は、空気を自然循環させるように、吸気口３９ａおよび排気口３９ｂを一方端側および他方端側に夫々有している。そして、放射性物質を収納したキャスク４３を保管するキャスク保管室３８と、前記排気口３９ｂに設けられ、前記キャスク保管室３８内の空気を高い位置に排気する排気塔４８とを有する。
【０００７】
同時に、前記キャスク保管室３８の上方において前記排気塔４８を避けて移動可能に設けられ、前記キャスク保管室３８の任意の保管場所に対して前記キャスク４３の搬入出を行う搬送クレーン４０とを有するとともに、前記キャスク保管室３８の天井高さが、キャスクの高さの１．５〜２倍の範囲に設定されている。
【０００８】
このような従来のキャスク貯蔵施設によれば、排気塔の煙突効果によりキャスク保管室内の空気を高所に排気し、空気の循環量を増大させてキャスクの冷却を促進させるのである。また、キャスク保管室の天井高さを高くすることによって、高温の上昇空気による天井の劣化を防止する構成としている。
【０００９】
しかしながら、このようなキャスク貯蔵施設は、建屋の天井と壁とで、放射性物質から放射される放射線を遮蔽する遮蔽性能を担保する必要があり、かつキャスク搬入出のための搬送クレーンが必要なため、設備的に膨大なコストを要する。
【００１０】
このような問題点を解決するための他の従来の放射性物質貯蔵施設として、その構成を示す断面図である図１６の発熱性物質貯蔵施設がある（特許文献２参照）。
この従来の発熱性物質貯蔵施設５０によれば、山５１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５４となり、トンネルの両端に夫々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５５となる。
【００１１】
同時に、他方の開口部が前記吸気口５５より高い位置に開口されて、貯蔵空間５４の空気を外気（大気）へ流出させる排気口５３となる。また、貯蔵空間５４の少なくとも一方の端部（トンネル出入口）には、貯蔵空間５４内へ放射性貯蔵容器５２の出し入れを行うため、搬入搬出口が設けられている。
【００１２】
上記従来の放射性物質貯蔵施設によれば、山や地中にトンネル状の保管室を構築することが開示されているが、トンネル断面形状や吸気口および排気口の具体的構造等については記載されていない。
【特許文献１】特開２０００−１８０５８６号公報
【特許文献２】特開２００４−２２６１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の目的は、山または地中にトンネル状のキャスク保管室を構築し、このキャスク保管室にキャスクを貯蔵する放射性物質貯蔵施設に係り、最小のトンネル状断面で前記キャスク保管室内部の雰囲気温度を、温度制限値である４７℃未満とし得るキャスク保管室の構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、山または地中に、搬入出口と少なくとも一対の吸排気口とを備え、コンクリート壁によってトンネル状に構築されたキャスク保管室に、放射性物質を収納した略円筒状のキャスクを多数横置して、その円筒軸方向を前記キャスク保管室の長手方向に一致させて貯蔵する放射性物質貯蔵施設において、前記キャスク表面と前記キャスク保管室のコンクリート壁面との最短の空間距離が、キャスク直径の０．４５倍以上であり、かつ前記キャスク最上部からキャスク保管室の前記コンクリート壁面までの垂直空間距離が、キャスク直径の１倍以上となるようにキャスクを配列する構成とすると共に、横置した前記キャスクの最下部と、前記キャスクを当該キャスクの下部空間が確保されるように支持するキャスク架台との垂直空間距離が、１００ｍｍ以上となるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
本発明の請求項２に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記キャスクの配列数が、キャスク保管室の長手方向に７列乃至１０列に配置されたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の請求項３に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１または２に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記吸気口を構成する壁面が２回以上屈曲した導入路からなり、前記キャスク保管室に面する前記導入路出口の空間高さが、前記キャスク保管室高さの０．７倍以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の請求項４に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記搬入出口に、水の浸入を防止するための開閉自在の水門を設置したことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の請求項５に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記排気口あるいは吸気口の少なくとも何れか一方の近傍に、土砂崩れを防止するための土砂防護擁壁および／または抑え盛土を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の請求項６に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記排気口に雨水の流入を防止するための防水屋根を設置したことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の請求項７に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記キャスク保管室が複数の室からなり、前記排気口はこれらキャスク保管室に共通する１個とからなることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の請求項８に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項７に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記排気口の内部を、複数の室からなる前記キャスク保管室の室数と同一の数になるよう通気方向に隔壁で分割するとともに、前記キャスク保管室の複数の室と分割された排気口とを、夫々独立して連通させたことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の請求項９に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１乃至８のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記キャスク保管室の長手方向略中央部に、キャスクの向きを反転できる反転エリアを設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の請求項１０に係る放射性物質貯蔵施設が採用した手段は、請求項１乃至９のうちの何れか一つの項に記載の放射性物質貯蔵施設において、前記キャスク保管室の保管エリアの横に、キャスクの搬入出のための通路を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の請求項１に係る放射性物質貯蔵施設によれば、山または地中に、搬入出口と少なくとも一対の吸排気口とを備え、コンクリート壁によってトンネル状に構築されたキャスク保管室に、放射性物質を収納した略円筒状のキャスクを多数横置して、その円筒軸方向を前記キャスク保管室の長手方向に一致させて貯蔵する放射性物質貯蔵施設において、前記キャスク表面と前記キャスク保管室のコンクリート壁面との最短の空間距離が、キャスク直径の０．４５倍以上であり、かつ前記キャスク最上部からキャスク保管室の前記コンクリート壁面までの垂直空間距離が、キャスク直径の１倍以上となるようにキャスクを配列する汎用的基準を設定すると共に、横置した前記キャスクの最下部と、前記キャスクを当該キャスクの下部空間が確保されるように支持するキャスク架台との垂直空間距離が、１００ｍｍ以上となるようにしたので、適切な流量の冷却空気を確保して前記キャスクの除熱を効果的に行って、最小のトンネル状断面でキャスク保管室内部の雰囲気温度を、温度制限値である４７℃未満とすることが可能となった。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
本発明の請求項２に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記キャスクの配列数が、キャスク保管室の長手方向に７列乃至１０列に配置されているので、キャスクの保管数量を確保しつつ前記キャスクの総発熱量に対して、吸気口から排気口に至る適切な冷却通気量を容易に確保し得る。
【００３２】
また、本発明の請求項３に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記吸気口を構成する壁面が２回以上屈曲した導入路からなり、前記キャスク保管室に面する前記導入路出口の空間高さが、前記キャスク保管室高さの０．７倍以下に低く制限されているため、吸気の流速が早くなりコアンダ効果と浮力によって、前記吸気がトンネルの奥まで十分に供給される。
【００３３】
一方、本発明の請求項４に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記搬入出口に水の浸入を防止するための開閉自在の水門を設置したことにより、本施設を海岸に立地した場合でも吸気口を確保しながら防水可能な安全性を維持し得るのである。
【００３４】
更に、本発明の請求項５または６に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記排気口あるいは吸気口の少なくとも何れか一方の近傍に土砂防護擁壁および／または抑え盛土を設けたり、排気口に防水屋根を設置したことにより、山の斜面から吸気口あるいは排気口への土砂やごみ等の流入や、排気口への雨水の流入を防止することができる。
【００３５】
また更に、本発明の請求項７に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記キャスク保管室が複数の室からなり、前記排気口はこれらキャスク保管室に共通する１個とからなるので、キャスク貯蔵空間を広くして貯蔵効率を高くするとともに、排気口の共通化によって工事費の節減を図り得る。
【００３６】
本発明の請求項８に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記排気口の内部を、複数の室からなる前記キャスク保管室の室数と同一の数になるよう通気方向に隔壁で分割するとともに、前記キャスク保管室の複数の室と分割された排気口とを夫々独立して連通させたので、前記キャスク保管室の負荷の相違に拘わらず各貯蔵空間の除熱を確実に行うことができる。
【００３７】
また、本発明の請求項９に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記キャスク保管室の長手方向略中央部に、キャスクの向きを反転できる反転エリアを設けたので、キャスク保管室内でキャスクの並べ替えの必要性が生じた場合に、キャスクの向きを変えることが容易となる。
【００３８】
また、本発明の請求項１０に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記キャスク保管室の保管エリアの横に、キャスクの搬入出のための通路を設けたことにより、貯蔵エリアの奥の方に貯蔵した任意のキャスクを搬出したり、逆に搬入したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の実施の形態１に係る放射性物質貯蔵施設を、図１乃至図３を用いて以下説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る放射性物質貯蔵施設のキャスク保管室の縦断面を示した縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視を示す平面矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視を示す模式的断面図である。
【００４０】
図１において、符号２は放射性物質貯蔵施設を示す。この放射性物質貯蔵施設２は、山６の斜面を利用してキャスク保管室３を略水平のトンネル状に掘削し、吸気口７をキャスク搬入出口９の上部に、排気口８を前記キャスク保管室３の山側に煙突２４を構成して略垂直に掘削して構築される。
【００４１】
そして、前記キャスク保管室３には、放射性物質を収納したキャスク１が保管されている。前記キャスク保管室３および吸気口７、排気口８および煙突２４を形成する壁面は、コンクリート壁４およびコンクリート床５により構成されている。また、前記放射性物質貯蔵施設２には、図２に示す如く、入出管理室１３ａ、機械室１３ｂ、および電気室１３ｃ等が付設されている。
【００４２】
図1および図２は、キャスク１基当りの発熱量が２７ｋＷ、貯蔵基数が２０基の場合の本発明の実施の形態に係る放射性物質貯蔵施設２について、紙面の関係から一部省略して示している。吸気口７はトンネル状の前記キャスク保管室３の搬入出口９側の低い位置に、排気口８は煙突２４の高い位置に設けられているので、放射性物質の崩壊熱により加熱された空気の上昇気流による自然対流の作用によって、放射性物質貯蔵施設２外に排熱される構造になっている。
【００４３】
前記排気口８の煙突２４の高さは、次の２条件のバランスから決定される。
（１）前記キャスク保管室３、吸排気口７，８および煙突２４等の流路における圧力損失
および吸気と排気の温度差から生じる空気密度差により煙突部ドラフト力のバランス
によって決まる空気流量
（２）キャスク１の発熱量を除熱するために必要な空気流量
【００４４】
そして、排気口８の頂部は閉塞されるとともに、その周囲が、排気口８への異物落下防止と排気ガスのスムーズな排気を目的とした構造（この例では、ネット２５により取り囲まれた構造）をなしている。更に、前記ネット２５から排気口８内へ雨水が流入するのを防止するための防水屋根２６、および排気口８頂部周囲の斜面からの土砂の流入を防止するため、前記排気口８の近傍にその頂部を取り囲む土砂防護擁壁２７を設置するのが好ましい。
【００４５】
また、前記土砂防護擁壁２７は排気口８近傍に設ける以外にも、吸気口７への土砂の流入を防止するため吸気口７の近傍のコンクリート壁４上部に設けても良い。尚、ここでは土圧軽減用設備としての土砂防護擁壁２７を設ける例を示したが、抑え盛土を設けても良く、更に図１に例示するごとく、土砂防護擁壁２７と抑え盛土２８とを組み合わせて地盤安定性補強用設備として用いても良い。
【００４６】
次に、前記キャスク１とこれを保管するキャスク保管室３の最適な構成について以下説明する。
キャスク保管室３の横断面構成は、図３に示すように、前記キャスク１表面と前記キャスク保管室３のコンクリート壁４の壁面４ａとの最短の空間距離Ｌｍが、キャスク直径ｄの０．４５倍以上となるようにキャスク架台１４の配列を構成するのが、吸気された空気の流れをスムーズにして雰囲気温度の上昇を抑制する上で肝要である。前記空間距離Ｌｍは、キャスク直径ｄの０．６倍以上となるのが更に好ましい。
【００４７】
また、円筒状の前記キャスク１の配置は、図１に示すように多数横置して、その円筒軸方向を前記キャスク保管室３長手方向に一致させて貯蔵することによって、前記保管室３をコンパクトに構成できる。更に、前記キャスク１最上部から前記キャスク保管室３のコンクリート壁面４ａまでの垂直空間距離ｈが、キャスク直径ｄの１倍以上とする。更にまた、横置した前記キャスク１の最下部とキャスク架台１４との隙間寸法ｈ０が、１００ｍｍ以上となるようにすることが必要である。
【００４８】
キャスク保管室３断面のキャスク上部空間やキャスク下部空間を前記のように広くすることにより、キャスク１近傍の加熱された空気の上昇に伴い、吸気口７を経て流入した冷たい空気が流れ込み、前記保管室３の雰囲気温度の上昇が抑制されるからである。
【００４９】
図１および図２において、搬入出口９側の二点鎖線で示されたキャスク１ａおよびキャスク架台１４ａのエリアは、それより奥側に保管されているキャスク１を搬出する場合に、前記キャスク１より手前のキャスク１を仮置した状態を示し、符合３ａはそのための仮置エリアを示す。
【００５０】
キャスク保管室３の長手方向奥側に保管されたキャスク１を搬出する必要性が生じた場合でも、それより手前のキャスク１を仮置エリア３ａに一時置くことで、全てのキャスク１を取り出さなくても搬出が可能となる。保管するキャスク１のほぼ全数を仮置するスペースを設けても良いが、トンネルの掘削量が増えるので、何基分の仮置エリア３ａを設けるかは費用対効果のバランスで適宜決めれば良い。
【００５１】
キャスク保管室３に配置されるキャスク１の配列数は、仮置エリア３ａを除外して、キャスク保管室３の長手方向に７列以上１０列以下に配置されるのが好ましい。前記キャスク１の配列数が７列未満であれば、放射性物質から放出される総発熱量に対する吸気口７から排気口８に至る冷却通気量は十分確保し得るが、構築した貯蔵空間に対する貯蔵効率が低くなってしまう。逆に、前記キャスク１の配列数が１１列以上であれば、前記総発熱量に対して十分な冷却能力を得るための冷却通気量を確保することが容易にできなくなるからである。
【００５２】
また、前記キャスク１はキャスク架台１４に支持されており、図２に示すようにトレーラ１０によって運搬され、トレーラ１０から図示しないフォークリフト等によって前記架台１４ごとエアパレット１１に移載される。そしてこのエアパレット１１をハンドリングして、搬入出口９からキャスク保管室３内の任意の保管場所に搬入出する。
【００５３】
このとき、キャスク保管室３の床面に、予めキャスク架台１４を位置決めする位置決手段を設けておくことが好ましい。前記位置決手段に基づいてキャスク架台１４を設置すると、キャスク１表面とキャスク保管室３の壁面４ａとの最短の空間距離Ｌｍが、キャスク直径ｄの０．４５倍以上となるような位置関係に予め位置決手段を設けておくことで、容易かつ確実に所望の位置にキャスク１を設置することができる。この位置決手段は、キャスク架台１４だけを、予めキャスク保管室３内に設置しておく場合にも有用である。
【００５４】
尚、前記位置決手段は、キャスク架台１４に設けられた突起係合部、例えば穴部に対応して床面に設けられた突起部、例えば植込ボルトや、前記キャスク架台１４に設けられた突起部、例えばボルトに対応して床面に設けられた突起係合部、例えばネジ部や、塗料または凹部あるいは凸部のような床面に設けられたマーキング等から適宜選択することができる。また、突起部や凸部は、位置決め作業時以外でキャスク架台１４の搬送時に邪魔な場合には着脱自在にしても良い。
【００５５】
ここで、キャスク１の搬入出にエアパレット１１を採用している理由は、駆動源として電気モータ等を使用する必要がなく、シンプルな運搬装置とできるためである。また、圧縮空気によってパレットを浮上させているため、車輪等からの衝撃がキャスクに伝達されることなく安全に運搬できるからでもある。しかしながら、この方法に限定されるものでなく、放射性物質貯蔵施設２の天井にクレーンを設置してキャスク1あるいは架台ごとキャスク1を吊るして搬送したり、前記貯蔵施設２の床にレールを設置して台車による運搬も可能である。
【００５６】
また、前記キャスク保管室３内の略中央部には、キャスク１を搭載したエアパレット１１を反転できるような反転エリア３ｂを設けている。このような反転エリア３ｂを設けることにより、キャスク保管室３内部でキャスク１の並べ替えをする必要性が生じた場合に、エアパレット１１の向きを変えることが容易となる。反転エリア３ｂは、搬入出口９側と排気口８側のキャスク１の両者を並べ替えが可能なように、キャスク保管室３の長手方向ほぼ中央部に設けるのが好ましい。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態１に係る吸気口の構成について、その周辺部分を模式的縦断面で示した部分断面図４〜６を用いて以下説明する。
図４は、前記吸気口７を構成する壁面が、略９０度に２回屈曲した導入路１５からなる場合を示す。そして、前記キャスク保管室３に面する前記導入路７出口の空間高さＨiが、前記キャスク保管室高さＨの０．７倍以下であるのが好ましい。
【００５８】
このように吸気の導入部高さを低く制約することによって吸気の流速が早くなり、コアンダ効果（早い流れが壁面に付着して流れる現象のこと）と浮力（低温の吸気が下部を流れる）の効果によって、気流１６を形成してキャスク保管室の排気口側まで十分に供給されるのである。
【００５９】
吸気流路を適切に変える目的だけであれば、上述したように導入路１５を２回屈曲させる構造で十分であるが、遮蔽設計上の観点からは放射線の漏洩を防止する必要があるので、図５に示す通り略９０度に４回屈曲させて気流１６を形成する構造が更に好ましい。また、前記導入路１５を４回屈曲させる場合の別の例として、図６に示すように導入路１５の入口部天井をフード状の構造とすることも可能である。
【００６０】
次に、本発明の実施の形態１に係る搬入出口９の構成について、図１のＣ−Ｃ矢視を示す模式的矢視図である図７、および図１のＸ部詳細を示す部分詳細断面図である図８を用いて以下説明する。
一般的に、このような放射性物質貯蔵施設２は、図１に示したように海１７に面した山６の斜面を掘削して構築されることが多く、そのためキャスク１の搬入出口９には、図７および図８で構成されるような開閉自在の水門１２を設けるのが好ましい。
【００６１】
この水門１２は、二枚の引戸式扉体１８の下部に車輪２０を軸支し、この車輪２０をコンクリート床５に形成された溝部５ｃに敷設されたレール２１によって支持されて、搬入出口側壁２３にその一端を固定された油圧シリンダー１９によって、前記扉体１８を左右に開閉させる構造をなすものである。そして、前記扉体１８下部には水密ゴム２２が固定され、前記溝部５ｃの溝側面に密着されて、搬入出口前方からの海水や雨水の浸入を防止する構成をなしているのである。
【００６２】
あるいは、前記扉体１８内部に電動モータを内蔵させ、この電動モータによって前記車輪２０を駆動し、前記扉体１８を左右に開閉させる構造をなしても良い。また、図示しないが、一枚の扉体をワイヤーロープを介して、油圧シリンダーやウインチで上下に吊り上げる機構として、前記扉体を開閉することも可能である。しかしながら、設置スペースおよび経済性の観点から左右に開閉する方式が望ましい。
【００６３】
上記のように、搬入出口に水の浸入を防止するための開閉自在の水門を設置したことにより、本施設を海岸に立地した場合でも吸気口を確保しながら防水可能な安全性を維持し得るのである。
【００６４】
次に、本発明の実施の形態２に係る放射性物質貯蔵施設について、その模式的平面図である図９〜１１を用いて以下説明する。
尚、本発明の実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、キャスク保管室と排気口の構成に相違があり、その他は全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、その相違する点について以下説明する。
【００６５】
即ち、本発明の実施の形態１に係る図１および図２においては、１室のキャスク保管室３と１個の排気口８とが連結されて構成されていた。ところが、本発明の実施の形態２に係る図９においては、放射性物質貯蔵施設２は、キャスク保管室３が３ａおよび３ｂで示される２室からなるキャスク保管室で構成されるとともに、排気口８はこれらキャスク保管室３ａおよび３ｂに共通する１個で構成されてなる。
【００６６】
前記キャスク保管室３が複数本あることでキャスク１の貯蔵本数を増加することができ、かつ排気口８を共有することによってキャスク貯蔵施設２全体がコンパクトになり、結果として建設コストを削減することができる。図９においては、キャスク保管室３を２室で構成する実施の形態を示したが、３室以上で構成しても良い。また、本図９では、キャスク保管室を構成する室３ａおよび３ｂが略平行に配置された実施の形態で示したが、必ずしも平行でなくても良い。
【００６７】
また、本発明の前記実施の形態２において、排気口８をなす前記煙突２４内部を前記キャスク保管室３の室数と同一の数になるよう通気方向に隔壁３０で、図１０に示したように８ａと８ｂとに２分割することもできる。そして、キャスク保管室３ａと排気口８ａとを、またキャスク保管室３ｂと排気口８ｂとを夫々独立して連通させるのである。
【００６８】
前図１０においては、前記排気口８が、２室からなるキャスク保管室３ａおよび３ｂに連通された中央部に配置された図で示したが、図１１に示したように、前記排気口８が、キャスク保管室３ａおよび３ｂの何れかの保管室に接続して配置しても良い。そして、図１０と同様に、キャスク保管室３ａと排気口８ａとを、またキャスク保管室３ｂと排気口８ｂとを夫々独立して連通させるのである。更に、前記キャスク保管室３を構成する室数および排気口８の分割数が同一であれば、３以上とすることも当然可能である。
【００６９】
図９のように、排気口８をキャスク保管室を構成する２室３ａ，３ｂで共有する場合は、夫々のキャスク保管室３ａ，３ｂに貯蔵したキャスク１の基数にアンバランスがあると、当然発熱量に差異を生じ、発生する自然対流が偏る可能性がある。しかしながら、図１０や図１１のように、キャスク保管室３ａ，３ｂと分割された排気口８ａ，８ｂとを夫々独立して連通することによって、夫々のキャスク保管室３ａおよび３ｂの除熱を確実に行うことができる。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態３に係る放射性物質貯蔵施設について、その模式的平面図である図１２を用いて以下説明する。
尚、本発明の実施の形態３が上記実施の形態１と相違するところは、キャスク保管室の構成に相違があり、その他は全く同構成であるから、上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付して、その相違する点について以下説明する。
【００７１】
即ち、本発明の実施の形態１に係る図１および図２においては、キャスク保管室３内にはキャスク架台１４が２列配置され通路がないため、仮置エリア３ｃを設けて構成されていた。ところが、本発明の実施の形態３に係る放射性物質貯蔵施設２は、図１２に示す通りキャスク保管室３の幅をキャスク１基分大きくして、キャスクの配列された保管エリア横に長手方向の通路３１を設けて構成される。このような通路３１を設けることによって、保管している任意のキャスク１を自由に搬入出可能となる。
【００７２】
以上、本発明に係る放射性物質貯蔵施設によれば、自然の土砂で放射線の遮蔽機能を有する低コストの放射性物質貯蔵施設の構築が可能となるとともに、前記キャスクとキャスク保管室との寸法関係を適正化して自然対流による空気の循環を増幅したので、最少のトンネル断面でトンネル内部の雰囲気温度を有効に低減することが可能となった。
〔実施例１〕
【００７３】
先ず、図１〜３に示したキャスク保管室３の配置例を解析モデルとし、下記の解析条件で熱流動シミュレーションを実施した結果について以下説明する。尚、吸気口の屈曲形状は、図５に示したように９０度４回屈曲するモデルとし、排気口の煙突内径は５６００ｍｍ、有効高さ４５ｍとした。また、本シミュレーションに使用したプログラムは、Ｆｌｕｅｎｔ株式会社製解析コードＦｌｕｅｎｔ  Ｖｅｒ．６である。
＜解析条件１＞
【００７４】
・キャスク保管室全長  ：約１２３ｍ
・キャスク保管室幅    ：約１１ｍ
・キャスク保管室高さ  ：７３００ｍｍ
・キャスク保管室半径Ｒ：５５００ｍｍ
・吸気導入路出口高さＨi：４０００ｍｍ
・キャスク直径φｄ    ：３０００ｍｍ
・キャスク長          ：６０００ｍｍ
・図３中の寸法Ｌｍ     ：２０００ｍｍ
・図３中の寸法ｈ      ：３６００ｍｍ
・図３中の寸法ｈ０     ：１００ｍｍ
・キャスクの配列      ：横２行×奥行１０列
・キャスク発熱量      ：２７ｋＷ／基
・外気吸気温度        ：３１．１℃
【００７５】
本実施例１においては、キャスク表面とキャスク保管室壁面との最短の空間距離Ｌｍは、キャスク直径ｄの約０．６７（＝２０００／３０００）倍であり、キャスク最上部からキャスク保管室壁面までの垂直空間距離ｈがキャスク直径ｄの約１．２（＝３６００／３０００）となる。また、Ｈi／Ｈは約０．５５（＝４０００／７３００）である。このような実施例について、上記解析条件の下に熱流動シミュレーションを実施した。
【００７６】
この熱流動シミュレーションにより、キャスク保管室３内雰囲気温度の最も高温となる最奥部１０列目のキャスク１上部のキャスク保管室壁面４ａ近傍において、最高温度が約４５℃となる結果を得た。
【００７７】
ここで、前記キャスク貯蔵施設２内の雰囲気温度の評価基準としては、計装品等の耐熱温度を目安として５０℃以下であるが、実験と解析結果を比較したところ、評価誤差として±２〜３℃あることを確認した。よって、ここでは温度制限値を４７℃と考えて、実施例の評価を行った。従って、本実施例１に係る雰囲気温度は上記評価基準を満足しており、このような構成によって十分な除熱能力が得られることを確認した。
【００７８】
〔実施例２〕
次に、図１〜３に示したキャスク保管室３の配置例を解析モデルとし、実施例１と構成寸法を変えた下記の解析条件で熱流動シミュレーションを実施した結果について以下説明する。尚、実施例１と同一条件の項目については省略している。また、吸気口の屈曲形状、排気口の煙突内径および高さ、使用したプログラムは実施例１と同様である。
＜解析条件２＞
【００７９】
・キャスク直径φｄ：２７００ｍｍ
・キャスク長      ：６０００ｍｍ
・図３中の寸法Ｌｍ ：１３３０ｍｍ
・図３中の寸法ｈ  ：２９６０ｍｍ
・図３中の寸法ｈ０  ：３００ｍｍ
【００８０】
本実施例２においては、キャスク表面とキャスク保管室壁面との最短の空間距離Ｌｍは、キャスク直径ｄの約０．４９（＝１３３０／２７００）倍であり、キャスク最上部からキャスク保管室壁面までの垂直空間距離ｈはキャスク直径ｄの約１．１（＝２９６０／２７００）倍となっている。更に、ｈ０＝３００ｍｍとし、上記解析条件の下に熱流動シミュレーションを実施した。
【００８１】
このシミュレーション結果に関しても、実施例１と同様、キャスク保管室内雰囲気温度は、長手方向最奥部１０列目のキャスク上部雰囲気において最高温度となり、温度制限値４７℃未満となる結果を得た。実施例１に比較して、キャスク最下部とキャスク架台との隙間寸法ｈ０を増加したことによって、キャスク最上部からキャスク保管室壁面までの垂直空間距離ｈを短縮した不利な条件を克服して、冷却能力の低下を抑制したものと考えられる。
【００８２】
〔実施例３〕
次に、解析条件２に対応したミニスケールの力学的相似モデルを作製し、キャスク保管室３および排気口８内の空気の流れ状況をスモーク法により観察する実験を行った。本実験結果および前記実施例２の熱流動シミュレーションにより確認したキャスク保管室３および排気口８内の空気の流況を、図１３および図１４に示す。図１３は、図１に示したキャスク保管室３および排気口８内の流況を示す部分縦断面図、図１４は図１３の矢視Ｄ−Ｄにおける流況を示す横断面図である。
【００８３】
図１３および図１４において、矢印３２はその位置における空気の流れ方向を表す流線を示している。先ず、図１３によれば、キャスク１底部およびキャスク保管室３上壁面に沿って排気口８に向かう速い流れが存在し、キャスク１周囲で加熱された空気は斜め上方に流れつつ、前記キャスク保管室３上壁面に沿う流れに合流していく様子が分かる。
【００８４】
また、キャスク保管室３と排出口８が交差する底部に局所的に小さな渦が認められるが、その他大きなホットスポットはなく、スムーズな除熱が行われることを確認した。この流況は夫々のキャスク１周囲で同様であることから、必要に応じて排気口８の煙突の高さを高くして除熱に必要な空気量を確保すれば良いことが分かる。
【００８５】
一方、図１４によれば、加熱された空気はキャスク１表面に沿ってトンネル状のキャスク保管室３の壁面４ａの側壁側に流れる様子が確認された。即ち、キャスク１表面とキャスク保管室３のコンクリート壁面４ａとの空間距離を適切に設けることにより、キャスク１からの除熱がスムーズに行えることが確認された。
【００８６】
〔比較例１〕
次に、前記実施例と同一の解析モデルにおいて、その構成寸法を変えて下記の解析条件３で熱流動シミュレーションを実施した比較例１について以下説明する。尚、実施例１と同一条件の項目については省略している。また、吸気口の屈曲形状、排気口の煙突内径および高さ、使用したプログラムは実施例１と同様である。
＜解析条件３＞
【００８７】
・キャスク直径φｄ：２７００ｍｍ
・キャスク長      ：６０００ｍｍ
・図３中の寸法Ｌｍ ：７９０ｍｍ
・図３中の寸法ｈ  ：２５７０ｍｍ
・図３中の寸法ｈ０ ：３００ｍｍ
【００８８】
本比較例１においては、Ｌｍはｄの約０．２９倍であり、ｈはｄの約０．９５倍である。このシミュレーションの結果、キャスク１上部のキャスク保管室壁面４ａ近傍で、最高温度が温度制限値の４７℃以上となる結果となった。
【００８９】
以上、本発明に係る放射性物質貯蔵施設によれば、自然の土砂で放射線の遮蔽機能を有する低コストの放射性物質貯蔵施設の構築が可能となるとともに、前記キャスクとキャスク保管室との寸法関係を適正化して自然対流による空気の循環を増幅させたので、最小のトンネル断面でキャスク保管室内部の雰囲気温度を有効に低減して、温度制限値４７℃未満とすることが可能となった。
【００９０】
また、本発明に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記略円筒状のキャスクを多数横置して、その円筒軸方向を前記キャスク保管室の長手方向に一致させて貯蔵することによって、トンネル断面を小さくしてコンパクトな貯蔵施設が可能となった。
【００９１】
更に、本発明に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記キャスク表面とキャスク保管室の前記コンクリート壁面やキャスク架台との空間距離を、キャスク直径に対して汎用的基準を設定したことにより、キャスク管室内の雰囲気温度を低減することができる。
【００９２】
更にまた、本発明に係る放射性物質貯蔵施設によれば、前記吸気口および排気口に適切な付帯設備を設置したことにより、吸気口や排気口の防水や土砂崩れの防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放射性物質貯蔵施設のキャスク保管室の縦断面          を示した縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視を示す平面矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視を示す模式的矢視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る吸気口の構成について、模式的縦断面で示した          部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る吸気口の他の構成について、模式的縦断面で示          した部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る吸気口の更に他の構成について、模式的縦断面          で示した部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る搬入出口の構成について、図１のＣ−Ｃ矢視を          示す模式的矢視図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る搬入出口の構成について、図１のＸ部詳細を示          す部分詳細断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る放射性物質貯蔵施設の模式的平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る他の放射性物質貯蔵施設の模式的平面図である          。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る更に他の放射性物質貯蔵施設の模式的平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る放射性物質貯蔵施設の模式的平面図である。
【図１３】実施例３におけるキャスク保管室３および排気口８内の流況を示す部分縦断          面図である。
【図１４】図１２のＤ−Ｄ矢視における流況を示す横断面図である。
【図１５】従来例に係るキャスク貯蔵施設を正面視した概略構成図である。
【図１６】他の従来例に係る発熱性物質貯蔵施設の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…キャスク，１ａ…仮置キャスク，
２…放射性物質貯蔵施設，
３…キャスク保管室，３ａ…仮置スペース，３ｂ…反転エリア，
４…コンクリート壁，４ａ…壁面，
５…コンクリート床，５ａ…溝，
６…山，      ７…吸気口，
８，８ａ，８ｂ…排気口，
９…搬入出口，    １０…トレーラ，    １１…エアパレット，    １２…水門，
１３ａ…入出管理室，１３ｂ…機械室，１３ｃ…電気室，
１４…キャスク架台，１４ａ…仮置キャスク架台，
１５…導入路，    １６…気流，    １７…海，    １８…扉体，
１９…エアシリンダー，    ２０…車輪，    ２１…レール，    ２２…水密ゴム，
２３…側壁，    ２４…煙突，    ２５…メッシュ，    ２６…屋根，
２７…土砂防護擁壁，    ２８…抑え盛土，    ３０…隔壁，    ３１…通路，
３２…流線
【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】
0004708927.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004708927.tif 000014
【図１４】
0004708927.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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