(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を貯蔵する複数の地下貯蔵室と、前記地下貯蔵室内で加熱された空気を地上に導く排気トンネルと、前記地下貯蔵室内の空気が前記排気トンネルに流出するのに伴い地上の空気を前記地下貯蔵室内に導く吸気トンネルとを備え、前記複数の地下貯蔵室は前記吸気トンネルと前記排気トンネルの間に並列に設けられており、前記吸気トンネルと前記地下貯蔵室と前記排気トンネルとで構成される一連の空気流路が途中で複数のルートに分岐しており、前記ルート毎に前記地下貯蔵室内の空気の通り抜けの禁止と許容を切り換える流路制御部材を前記地下貯蔵室内の下流位置に設け、空気の通り抜けを許容する地下貯蔵室のルートについては前記流路制御部材を空気通り抜け許容状態に切り換えると共に、空気の通り抜けを禁止する地下貯蔵室のルートについては前記流路制御部材を空気通り抜け禁止状態に切り換え、前記空気流路の分岐位置に、一のルートから他のルートへの空気の流出の禁止と許容を切り換える案内部材が設けられたことを特徴とする発熱体地下貯蔵施設。
【請求項２】
前記案内部材は取り外し可能に設けられており、取り外した状態が逆流許容状態であり、取り付けた状態が逆流禁止状態であることを特徴とする請求項１記載の発熱体地下貯蔵施設。
【請求項３】
前記流路制御部材は取り外し可能に設けられており、取り外した状態が空気通り抜け許容状態であり、取り付けた状態が空気通り抜け禁止状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱体地下貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体地下貯蔵施設に関する。さらに詳述すると、本発明は、使用済原子燃料、放射性廃棄物等の発熱体を空気の自然対流を利用して除熱しながら貯蔵する発熱体地下貯蔵施設に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用済原子燃料等の発熱体を除熱しながら貯蔵する設備として、使用済原子燃料地下貯蔵施設がある。図５に、従来提案されている使用済原子燃料地下貯蔵施設の概念を示す。吸気トンネル１０３と排気トンネル１０４の間には複数の地下貯蔵施設１０１が並列に設けられており、吸気トンネル１０３と地下貯蔵室１０１と排気トンネル１０４とで構成される一連の空気流路１０５は途中で複数のルートに分岐されている。吸気トンネル１０３は水平に、排気トンネル１０４は垂直にそれぞれ形成されており、吸気トンネル１０３の入口よりも排気トンネル１０４の出口を高い位置に形成している。
【０００３】
この地下貯蔵施設は、空気の自然対流を利用して使用済原子燃料の除熱を行うものであり、地下貯蔵室１０１内で空気が加熱されることで排気トンネル１０４内を上昇する浮揚力を利用して冷却空気を循環させている。つまり、地上の空気を吸気トンネル１０３から取り込み、地下貯蔵室１０１内で使用済原子燃料の除熱を行った後、排気トンネル１０４から地上に排出している。
【０００４】
地下貯蔵室１０１には使用済原子燃料を収容した多数のキャスク１０２が並べて貯蔵されている。複数の地下貯蔵室１０１は一つずつ順番に使用される。即ち、１番目の地下貯蔵室１０１が満杯になり発熱体を貯蔵することができなくなると、次の地下貯蔵室１０１に発熱体を貯蔵する。各地下貯蔵室１０１と各トンネル１０３，１０４の間には空気の流れを制御する部材は設けられておらず、冷却空気は全ての地下貯蔵室１０１を通って循環する。つまり、冷却空気は常に一定の空気流路に沿って流れ、また、使用済原子燃料の有無とは無関係に常に全ての地下貯蔵室１０１を通って循環する。
【０００５】
なお、冷却空気が自然対流によって常に一定の流路を循環する貯蔵施設として、例えば特開平１０−１７７００９６号公報に開示されたものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１７７００９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の使用済原子燃料地下貯蔵施設では、冷却空気が自然対流によって常に一定の流路を循環するので、地下貯蔵室１０１の使用状況にあわせて流路を変更することができなかった。つまり、使用済原子燃料を貯蔵していない空の地下貯蔵室１０１にも冷却空気が循環することになり、その分だけ使用済原子燃料を貯蔵する地下貯蔵室１０１に流れる冷却空気の流量が減少し、除熱効率が悪かった。
【０００８】
また、空気流路は常に一定であり、変化させることができないので、例えば施設の補修時、燃料の輸送時、何らかの流路の異状発生時などに空気流路を切り替えたくても、切り替えることができなかった。
【０００９】
本発明は、除熱効率に優れた発熱体地下貯蔵施設を提供することを目的とする。また、本発明は、空気流路の切り替えが可能な発熱体地下貯蔵施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発熱体地下貯蔵施設は、発熱体を貯蔵する複数の地下貯蔵室と、地下貯蔵室内で加熱された空気を地上に導く排気トンネルと、地下貯蔵室内の空気が排気トンネルに流出するのに伴い地上の空気を地下貯蔵室内に導く吸気トンネルとを備え、複数の地下貯蔵室は吸気トンネルと排気トンネルの間に並列に設けられており、吸気トンネルと地下貯蔵室と排気トンネルとで構成される一連の空気流路が途中で複数のルートに分岐しており、ルート毎に地下貯蔵室内の空気の通り抜けの禁止と許容を切り換える流路制御部材を地下貯蔵室内の下流位置に設け、空気の通り抜けを許容する地下貯蔵室のルートについては流路制御部材を空気通り抜け許容状態に切り換えると共に、空気の通り抜けを禁止する地下貯蔵室のルートについては流路制御部材を空気通り抜け禁止状態に切り換えるものである。
【００１１】
したがって、地上の空気は吸気トンネル→地下貯蔵室→排気トンネルへと自然対流し、地下貯蔵室内の発熱体の除熱を行う。吸気トンネルと排気トンネルの間には複数の地下貯蔵室が並列に設けられており、吸気トンネルから排気トンネルへと続く一連の空気流路は途中で複数のルートに分岐した空気流路となる。流路制御部材を空気通り抜け状態に切り換えると、その流路制御部材が設けられているルートに空気が通り抜ける。一方、流路制御部材を空気通り抜け禁止状態に切り換えると、その流路制御部材が設けられているルートは途中で分断されることになり空気が通り抜けない。発熱体を貯蔵していない空の地下貯蔵室を通るルートの流路制御部材を空気通り抜け禁止状態に切り換えておくことで当該ルートに空気が通り抜けないようにすることができ、発熱体を貯蔵する地下貯蔵室を通るルートにより多くの空気を流すことができる。吸気トンネルは一つでも複数でも良く、また、排気トンネルは一つでも複数でも良い。
【００１２】
また、請求項１記載の発熱体地下貯蔵施設は、空気流路の分岐位置に、一のルートから他のルートへの空気の流出の禁止と許容を切り換える案内部材が設けられている。
【００１３】
したがって、案内部材が逆流禁止状態に切り換えられているときには、吸気トンネルから一の地下貯蔵室へと流入した空気は他の地下貯蔵室へと逆流することはなく、一の地下貯蔵室を通り抜けて排気トンネルへと流れる。一方、案内部材が逆流許容状態に切り換えられているときには、吸気トンネルから一の地下貯蔵室へと空気が一旦流入しても、その空気は他の地下貯蔵室へと逆流することが可能である。例えば、一のルートについて、流路制御部材を空気通り抜け禁止状態に切り換えると共に、案内部材を逆流許容状態に切り換えておくことで、吸気トンネルから一のルートの地下貯蔵室に流入して発熱体を除熱した空気は当該地下貯蔵室内を逆流して空気流路の分岐位置に戻り、他のルートの地下貯蔵室に流入してここを通過し排気トンネルへと排出される。
【００１４】
また、請求項２記載の発熱体地下貯蔵施設のように、案内部材は取り外し可能に設けられており、取り外した状態が逆流許容状態であり、取り付けた状態が逆流禁止状態であっても良い。
【００１５】
さらに、請求項３記載の発熱体地下貯蔵施設のように、流路制御部材は取り外し可能に設けられており、取り外した状態が空気通り抜け許容状態であり、取り付けた状態が空気通り抜け禁止状態であっても良い。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発熱体地下貯蔵施設では、発熱体を貯蔵する複数の地下貯蔵室と、地下貯蔵室内で加熱された空気を地上に導く排気トンネルと、地下貯蔵室内の空気が排気トンネルに流出するのに伴い地上の空気を地下貯蔵室内に導く吸気トンネルとを備え、複数の地下貯蔵室は吸気トンネルと排気トンネルの間に並列に設けられており、吸気トンネルと地下貯蔵室と排気トンネルとで構成される一連の空気流路が途中で複数のルートに分岐しており、ルート毎に地下貯蔵室内の空気の通り抜けの禁止と許容を切り換える流路制御部材を地下貯蔵室内の下流位置に設け、空気の通り抜けを許容する地下貯蔵室のルートについては流路制御部材を空気通り抜け許容状態に切り換えると共に、空気の通り抜けを禁止する地下貯蔵室のルートについては流路制御部材を空気通り抜け禁止状態に切り換えているので、空の地下貯蔵室には空気が通り抜けないようにすることができる。このため、発熱体を貯蔵する地下貯蔵室により多くの空気を流すことができ、除熱効率を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項１記載の発熱体地下貯蔵施設では、空気流路の分岐位置に、一のルートから他のルートへの空気の流出の禁止と許容を切り換える案内部材が設けられているので、空気流路の分岐位置から一のルートの地下貯蔵室に流入して除熱を行った空気をそのまま当該ルートを通じて排気することもできるし、あるいは分岐位置へと逆流させて他のルートを通じて排気することができる。このため、冷却空気の流れ方を様々に調節することができ、設計の自由度を向上させることができる。
【００１８】
また、請求項２記載の発熱体地下貯蔵施設のように、案内部材は取り外し可能に設けられており、取り外した状態が逆流許容状態であり、取り付けた状態が逆流禁止状態であっても良い。この場合には、案内部材の取り付け、取り外しによって状態を切り換えることができる。
【００１９】
さらに、請求項３記載の発熱体地下貯蔵施設のように、流路制御部材は取り外し可能に設けられており、取り外した状態が空気通り抜け許容状態であり、取り付けた状態が空気通り抜け禁止状態であっても良い。この場合には、流路制御部材の取り付け、取り外しによって状態を切り換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１〜図４に、本発明の発熱体地下貯蔵施設の実施形態の一例を示す。この発熱体地下貯蔵施設は、発熱体を貯蔵する複数の地下貯蔵室１と、地下貯蔵室１内で加熱された空気を地上３に導く排気トンネル２と、地下貯蔵室１内の空気が排気トンネル２に流出するのに伴い地上３の空気を地下貯蔵室１内に導く吸気トンネル４とを備え、複数の地下貯蔵室１は吸気トンネル４と排気トンネル２の間に並列に設けられており、吸気トンネル４と地下貯蔵室１と排気トンネル２とで構成される一連の空気流路５が途中で複数のルート５Ｂ〜５Ｉに分岐しており、ルート毎に地下貯蔵室１内の空気の通り抜けの禁止と許容を切り換える流路制御部材６を地下貯蔵室１内の下流位置に設け、空気の通り抜けを許容する地下貯蔵室１のルートについては流路制御部材６を空気通り抜け許容状態に切り換えると共に、空気の通り抜けを禁止する地下貯蔵室１のルートについては流路制御部材６を空気通り抜け禁止状態に切り換えるものである。
【００２２】
本実施形態の発熱体地下貯蔵施設は、発熱体として例えば使用済原子燃料を除熱しながら貯蔵する使用済原子燃料地下貯蔵施設である。ただし、使用済原子燃料以外の発熱体、例えば高レベル放射性廃棄物等の地下貯蔵施設に適用することもできる。
【００２３】
発熱体地下貯蔵施設は、例えば傾斜地の地盤１１中に設けられている。吸気トンネル４及び地下貯蔵室１は水平に形成されている。一方、排気トンネル２は垂直に形成されている。吸気トンネル４の入口に対して排気トンネル２の出口を十分高い位置に形成している。
【００２４】
地下貯蔵室１は、例えば８つ設けられている。８つの地下貯蔵室１は、例えば４つずつ２つのグループに分けられている。空気流路５は１本の吸気トンネル４から８つに分岐して各地下貯蔵室１へと続き、各地下貯蔵室１を通過した後、グループ毎に１本の集合路７にまとめられて各排気トンネル２へと続いている。即ち、空気流路５は１本の吸気トンネル４から８つのルート５Ｂ〜５Ｉに分岐した後、２本の排気トンネル２にまとめられている。ただし、吸気トンネル４の数は１本に限るものではなく、複数設けても良い。また、排気トンネル２の数は２本に限るものではなく、１本又は３本以上設けても良い。
【００２５】
流路制御部材６は、例えば図示しないアクチュエータによって開閉駆動される開閉板であり、地下貯蔵室１の天井に設置されている。流路制御部材６は集合路７へと続く開口８の近傍に設置されており、この開口８を開閉する。流路制御部材６が開口８を閉じると空気は地下貯蔵室１を通り抜けることができず、開口８を開けると空気は地下貯蔵室１を通り抜けることができる。つまり、図４の右側に示す流路制御部材６のように、開口８を閉じている状態が空気通り抜け禁止状態であり、図４の左側に示す流路制御部材６のように、開口８を開けている状態が空気通り抜け許容状態である。
【００２６】
空気流路５の分岐位置５ａには、一のルートから他のルートへの空気の流出の禁止と許容を切り換える案内部材９が設けられている。案内部材９は、例えば図示しないアクチュエータによって駆動される整流板であり、地下貯蔵室１の天井に設置されている。空気流出禁止状態では、例えば図２に示すように、案内部材９は地下貯蔵室１内の空間の上半分を遮っている。また、空気流出許容状態では、例えば図４に示すように、案内部材９は天井面に重ねられている。
【００２７】
地下貯蔵室１内には、発熱体を収容した多数のキャスク１０が所定間隔をあけて並べられている。本実施形態では、例えば２つの地下貯蔵室１がキャスク１０によって既に満杯になっており、３番目の地下貯蔵室１の途中までキャスク１０が運び込まれている。したがって、空気流路５の８つのルートのうち、１番目〜３番目の地下貯蔵室１のルート５Ｂ〜５Ｄについては、流路制御部材６が空気通り抜け許容状態に切り換えられており、その他の空の地下貯蔵室１のルート５Ｅ〜５Ｉについては流路制御部材６が空気通り抜け禁止状態に切り換えられている。
【００２８】
この発熱体地下貯蔵施設は、空気の自然対流を利用して発熱体の除熱を行っている。冷却空気は地下貯蔵室１内で発熱体を冷却することで暖められて浮揚力が発生し、排気トンネル２内を上昇して地上３に流出する。これに伴い地下貯蔵室１内が負圧となり、地上３の空気が吸気トンネル４から地下貯蔵室１内に吸い込まれる。即ち、図１に矢印で示すように、ルート５Ｂ〜５Ｄを通って冷却空気が循環し、ルート５Ｂ〜５Ｄ上の地下貯蔵室１の発熱体を空冷する。
【００２９】
いま、案内部材９は空気流出禁止状態（図２の状態）に切り換えられており、吸気トンネル４内の空気は案内部材９の下を通過して地下貯蔵室１内へと流入する。地下貯蔵室１内で発熱体を除熱することで暖められた空気は上昇するが、案内部材９に遮られて吸気トンネル４や他の地下貯蔵室１へと流出することはなく、開口８から集合路７へと流出して排気トンネル２から排出される。
【００３０】
発熱体を貯蔵していない空の地下貯蔵室１については流路制御部材６が空気通り抜け禁止状態に切り換えられているので、空の地下貯蔵室１を通り抜ける空気の流れが形成されることはなく、発熱体の除熱に寄与しない無効流の発生を防止することができる。このため、より多くの空気を発熱体を貯蔵する地下貯蔵室１に流すことができ、除熱効率を向上させることができる。
【００３１】
貯蔵する発熱体の量が増えて３番目の地下貯蔵室１も満杯となり、４番目の地下貯蔵室１の使用を開始する場合には、４番目の地下貯蔵室１の流路制御部材６を空気通り抜け許容状態に切り換える。これにより、４番目の地下貯蔵室１にも空気が通り抜けるようになり、４番目の地下貯蔵室１でも発熱体の除熱を行うことができる。このように、いままで使用していなかった地下貯蔵室１の使用を開始する場合には、流路制御部材６を空気通り抜け許容状態に切り換えれば良い。
【００３２】
一方、貯蔵する発熱体の量が減り、いままで使用していた地下貯蔵室１が空になった場合には、当該地下貯蔵室１の流路制御部材６を空気通り抜け禁止状態に切り換える。これにより、当該地下貯蔵室１には空気が流れなくなるので、その分だけ他の地下貯蔵室１の空気流量が増加し、除熱効率を向上させることができる。
【００３３】
また、例えば片方の排気トンネル２が破損し補修しなければないらない場合には、図３、図４に示すように、補修する排気トンネル２（右側に図示する排気トンネル２）を使用するルート上の流路制御部材６を空気通り抜け禁止状態に切り換えると共に、案内部材９を空気流出許容位置に切り換える。これにより、地下貯蔵室１内で発熱体を除熱することで暖められた空気は上昇して天井に沿って逆流し、吸気トンネル４を挟んで反対側に設けられている地下貯蔵室１へと流出する。このとき、吸気トンネル４の天井は地下貯蔵室１の天井よりも十分に低く、また、吸気トンネル４から地下貯蔵室１に向けて空気が流れているので、天井に沿って逆流した空気が吸気トンネル４へと流れることは殆どなく、他の地下貯蔵室１へと流出し、ここを通って排気トンネル２へと排出される。
【００３４】
このように、空気流路５を、吸気トンネル４→一の地下貯蔵室１→（逆流）→他の地下貯蔵室１→排気トンネル２へと変更することができ、一の地下貯蔵室１の発熱体を空冷しながら、排気トンネル２の補修を行うことができる。
【００３５】
なお、流路制御部材６と案内部材９の切り換えによって空気流路５を変更するのは、排気トンネル２の補修時に限るものではなく、その他の施設の補修時、使用済原子燃料の輸送時、何らかの空気流路５の異常時等に流路制御部材６や案内部材９を切り換えて空気流路５を変更するようにしても良い。
【００３６】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００３７】
例えば、上述の説明では、アクチュエータを使用して流路制御部材６の状態を切り換えるようにしていたが、これに代えて、作業員が手動によって流路制御部材６の状態を切り換えるようにしても良い。また、流路制御部材６を取り外し可能にしても良く、この場合には、取り外した状態が空気通り抜け許容状態であり、取り付けた状態が空気通り抜け禁止状態となるようにしても良い。
【００３８】
また、上述の説明では、アクチュエータを使用して案内部材９の状態を切り換えるようにしていたが、これに代えて、作業員が手動によって案内部材９の状態を切り換えるようにしても良い。また、案内部材９を取り外し可能にしても良く、この場合には、取り外した状態が逆流許容状態であり、取り付けた状態が逆流禁止状態となるようにしても良い。
【００３９】
また、上述の説明では、各ルート５Ｂ〜５Ｉ毎に案内部材９を設けていたが、対向する地下貯蔵室１を１組として１つの案内部材９を設けても良い。即ち、ルート５Ｂと５Ｃ，５Ｄと５Ｅ，５Ｆと５Ｇ，５Ｈと５Ｉの分岐位置に１つずつ案内部材９を設けても良い。
【００４０】
また、上述の説明では、流路制御部材６を地下貯蔵室１の天井に設けていたが、他の位置、例えば集合路７の途中等に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の発熱体地下貯蔵施設の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の発熱体地下貯蔵施設の断面図である。
【図３】片方の排気トンネルを補修している状態の概略構成図である。
【図４】図３の状態の発熱体地下貯蔵施設の断面図である。
【図５】従来の使用済原子燃料地下貯蔵施設の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  地下貯蔵室
２  排気トンネル
４  吸気トンネル
５  空気流路
５ａ  分岐位置
５Ｂ〜５Ｉ  ルート
６  流路制御部材
９  案内部材
１０  発熱体を収容するキャスク
【図１】
0004577896.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004577896.tif 000004
【図４】
0004577896.tif 000005
【図５】
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