(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を貯蔵する貯蔵エリアを備え、前記貯蔵エリアに外気を導入するための外気導入手段が設けられた壁部と、前記壁部に少なくとも支持された屋根部と、この屋根部に設けられ、前記貯蔵エリアに供給されて該貯蔵エリアを冷却した後の外気を排出する排出塔と、を含む放射性物質貯蔵施設であって、
前記外気導入手段は、
前記壁部に設けられた外気取込口と、
前記壁部の内側に前記壁部と対向して設けられ、前記壁部との間に空気通路を形成する内壁部と、
前記内壁部に設けられ、前記外気取込口から導入された外気を前記貯蔵エリアに供給する供給口と、を備え、
前記外気取込口および前記供給口は、それぞれ水平方向よりも鉛直方向に長く形成され、かつ、水平方向および鉛直方向における相対的位置が非対向位置にされていることを特徴とする放射性物質貯蔵施設。
【請求項２】
前記屋根部は、外側部と内側部とを含む二重構造とされており、前記外側部と前記内側部との間に外気の通流を可能とする空気流路を備えてなる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】
前記排出塔は、遮へい体が設置される部分を除いて少なくとも壁が軽量材により構成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２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、原子力発電所から発生する使用済燃料等の放射性物質を貯蔵するための放射性物質貯蔵施設に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の原子炉内で一定期間使用された後、原子炉内から取り出された放射性物質としての使用済燃料は、発電所内の使用済燃料貯蔵プールに所定の冷却期間保管される。このような使用済燃料には、ウランおよびプルトニウム等の再使用可能な核燃料物質が含まれており、これらは再び核燃料として再利用することができる。核燃料物質を回収するためには再処理が行われるが、このときに発生する高レベル放射性廃棄物はガラス固化される。このガラス固化体は崩壊熱を発生するため、発熱量が小さくなって処分が可能になるまで間、冷却しながら貯蔵・保管する必要がある。また、使用済燃料は、再処理されるまでの間、原子力発電所内の貯蔵プールに保管されるが、年々増大する使用済燃料に原子力発電所内の貯蔵プールが容量不足となり、長期間貯蔵可能な新たな貯蔵施設の建設が望まれている。
【０００３】
この使用済燃料等の放射性物質を貯蔵するため施設は、冷却性能維持、放射性物質からのガンマ線および中性子線の遮へい性能の維持、核物質を取り扱うための高い耐震性能維持等を図ることが要求されており、これらの性能を維持するための十分な構造強度が必要とされる。従来の放射性物質貯蔵施設の例としては、特許文献１および特許文献２に記載された貯蔵施設がある。
【０００４】
特許文献１に記載された放射性物質貯蔵施設では、放射性物質貯蔵室の中に放射性物質搬送用の天井クレーンを設け、建屋の下部側壁に冷却空気を取り込むための外気取込口を、また、上部側壁または天井中央に排気口を設ける構成としている。この構成によれば、放射性物質からの熱により放射性物質周囲の空気温度は上昇して貯蔵室上部に設けられた排気口から排気され、同時に外気取込口から低温の外気が流入されるため、貯蔵室内に空気の自然循環が生じて放射性物質の冷却性能を維持することができる。また、放射性物質からの放射線は、十分な厚さを持つ貯蔵室の壁または天井にて遮へいされる構造となっている。
【０００５】
また、特許文献２に記載された放射性物質貯蔵施設では、貯蔵室天井の上側にブリッジ型の搬送クレーンを設置し、貯蔵室天井が開閉式となって貯蔵室内に放射性物質を搬入および搬出する構造となっている。また、放射性物質を冷却するための外気の取込口を貯蔵室の側壁に、排気口を貯蔵室の側壁または天井に設ける構造とし、冷却空気流路を構成している。そして、放射性物質からの放射線は、十分な厚さを持つ貯蔵室の壁または天井にて遮へいされる構造となっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６４９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、放射性物質貯蔵施設においては、放射性物質を取り扱うため、高い安全性が要求される。そのため、放射性物質の搬出入および長期間にわたる放射性物質の貯蔵を行う際には、貯蔵施設における遮へい機能、除熱機能、耐震機能といった基本的機能を確保する必要がある。また、合理化の観点から、前記した機能を満足しつつ貯蔵容量をできる限り確保する必要がある。
【０００８】
放射性物質貯蔵施設内の貯蔵容量をできる限り多く確保するための方策としては、放射性物質貯蔵の妨げとなる壁や柱を貯蔵エリア内に設置しないことが挙げられるが、そのためには、建屋の壁部に所定の構造強度を持たせる必要がある。しかしながら、壁部には、前記したように貯蔵エリア内を冷却するための外気の取込口を設ける必要があり、構造強度を持たせることが難しかった。
また、放射性物質の除熱効率を高めるために、放射性物質貯蔵施設の屋根部に除熱機能を持たせたいという要望もあった。
さらに、屋根部の上部に冷却空気を外部へ排出するための排出塔が設置される放射性物質貯蔵施設にあっては、排出塔を設置するための構造強度を屋根部に持たせる必要があり、耐震機能の確保が難しかった。
【０００９】
本発明の目的は、前記した課題を解決する放射性物質貯蔵施設を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した目的を達成するため、本発明では、外気取込口および供給口が、それぞれ水平方向よりも鉛直方向に長く形成されているので、壁部および内壁部に鉛直荷重を負担させることができ、構造強度を向上させることができる。しかも、外気取込口および供給口の、水平方向および鉛直方向における相対的位置が非対向位置にされているので、遮へい機能を満足しつつ貯蔵容量を確保することができる。
【００１１】
また、壁部および内壁部の構造強度を向上させることができるので、屋根部を外側部と内側部とを含む二重構造として、外側部と内側部との間に外気の通過を可能とする空気流路を備えた二重構造にすることができ、その一方で、遮へい体が設置される部分を除いて少なくとも壁を軽量材により構成することで排出塔の軽量化を図るこができるので、全体としてバランスよく施設の構造強度を向上させることができる。
【００１２】
屋根部を二重構造にして空気流路を備えた構成とすることにより、屋根部に除熱機能を持たせることができ、また、排出塔の遮へい体が設置される部分を除いて少なくとも壁を軽量材により構成することによって、屋根部にかかる負担を著しく軽減することができ、排出塔の耐震機能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遮へい機能、除熱機能、耐震機能を確保しつつ貯蔵容量をできる限り多く確保することができ、また、屋根部に除熱機能を持たせることができ、さらには、排出塔の耐震機能を確保することができる放射性物質貯蔵施設が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本実施形態の放射性物質貯蔵施設を適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、円柱状または多角柱状を呈する放射性物質収納容器を縦置き状態で貯蔵することができる放射性物質貯蔵施設について説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態の放射性物質貯蔵施設１は、原子力発電所（不図示）から発生した使用済燃料等が収納された放射性物質収納容器Ｃの貯蔵を行うものであり、主としてコンクリートなどの放射線を遮へいする遮へい部材で構成された建屋からなる。
【００１５】
放射性物質貯蔵施設１は、図１（ｂ）に示すように、放射性物質収納容器Ｃを貯蔵する貯蔵エリア１０を備え、貯蔵エリア１０に外気を導入するための外気導入手段２０が設けられた壁部としての外壁部２１と、外壁部２１に少なくとも支持された屋根部３０と、この屋根部３０に設けられ、貯蔵エリア１０に供給されて該貯蔵エリア１０を冷却した後の外気を排出する排出塔４０（図１（ａ）参照）と、を備えて構成される。また、放射性物質貯蔵施設１は、放射性物質収納容器Ｃの搬出入を行う搬出入エリア２を備える。
【００１６】
貯蔵エリア１０は、図１（ｂ）に示すように、複数の放射性物質収納容器Ｃが貯蔵されるエリアであり、本実施形態では、壁や柱を貯蔵エリア１０内に設置しない構造としてある。これにより、貯蔵エリア１０内には、放射性物質収納容器Ｃを効率よく収納することができるようになっている。なお、貯蔵エリア１０は中央の排出塔４０（図１（ａ）参照）を挟んで２つ設けられており、後記する外気導入手段２０もそれぞれ同様に構成されているので、ここでは一方の貯蔵エリア１０に設けられる外気導入手段２０について説明する。
【００１７】
外気導入手段２０は、外壁部２１に設けられた外気導入用の外気取込口２２と、外壁部２１の内側に外壁部２１と対向して設けられ、外壁部２１との間に空気通路Ｒを形成する内壁部２３と、内壁部２３に設けられ、外気取込口２２から導入された外気を貯蔵エリア１０に供給する供給口２４と、を備えて構成される。
【００１８】
外気取込口２２および供給口２４は、それぞれ水平方向よりも鉛直方向に長く形成されている。別言すれば、外気取込口２２および供給口２４は、鉛直方向の開口よりも水平方向の開口が小さくされており、これによって、外気取込口２２が形成される外壁部２１、および供給口２４が形成される内壁部２３は、鉛直荷重を負担することが可能な構造とされている。
【００１９】
また、外気取込口２２および供給口２４は、図２（ａ）に示すように、水平方向および鉛直方向における相対的位置が非対向位置にされている。つまり、外気取込口２２および供給口２４を通じて、貯蔵エリア１０内に外気が供給される構造でありながら、建屋外から外気取込口２２および供給口２４を通じて、建屋外に放射性物質収納容器Ｃからの放射線が直接的に漏れない構造となっている。
なお、空気通路Ｒ内に、遮へい性を有する図示しない邪魔板を１枚あるいは複数枚設置して、放射線が邪魔板で一層減衰するように構成してもよい。また、外気取込口２２および供給口２４は、前記のように、それぞれ水平方向よりも鉛直方向に長く形成され、かつ、水平方向および鉛直方向における相対的位置が非対向位置にされているものであればよく、図３（ａ）に示すように、外壁部２１に４箇所設けてもよい。この例では、空気通路Ｒの数も増やしている。なお、外気取込口２２および供給口２４の形状や形成位置は、貯蔵される放射性物質に対応させて適宜変更して設定することができる。
また、外気取込口２２には、動物等の侵入を阻止するための網等を設けてもよい。
【００２０】
屋根部３０は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、放射線を遮へいすることが可能なコンクリート製の外側部３１と内側部３２とを含む二重構造とされており、外側部３１と内側部３２との間に外気の通流を可能とする空気流路３３を備えて構成される。
外側部３１と内側部３２とは、リブ３４を介在させて連結されており、リブ３４で仕切られる空間で空気流路３３を形成している。空気流路３３は、屋根部３０の側部に開口する開口部３３ａを備えており、この開口部３３ａを通じて外気が空気流路３３内に流れ込むようになっている（図１（ａ）参照）。
【００２１】
なお、図５（ａ）（ｂ）に示すように、リブ３４に交差する交差リブ３５を内側部３２に設けて屋根部３０の構造強度を向上させるようにしてもよい。
【００２２】
排出塔４０は、図１（ａ），図２（ｂ）に示すように、屋根部３０の中央部の上部に設けられており、屋根部３０に形成された排気口３６を通じて、前記外気導入手段２０により２つの貯蔵エリア１０に供給されて温められた外気を、建屋の外部へ排出する役割を果たす。そのために、排出塔４０は、温められた空気のドラフト力による流れが形成される高さＨ（図２（ｂ）参照）を有して設置されている。
排出塔４０は、主として、屋根部３０に連続して立設された基部４１と、この基部４１の上部に連続して設けられた壁面部４２と、この壁面部４２の上部に設けられた排出部４３とから構成されている。
基部４１は、屋根部３０と同様にコンクリート製であり、放射線を遮へいする遮へい体として機能する。本実施形態では、放射線の遮へいが必要となる高さまで基部４１が立ち上げられて設けられている。つまり、放射性物質収納容器Ｃから放出されて屋根部３０の排気口３６から排出塔４０内に到達した放射線は、基部４１で好適に減衰されることとなる。
【００２３】
壁面部４２は、図１（ａ）に示すように、パネル体４２ａと、このパネル体４２ａを支持する支持体４２ｂとから構成されている。パネル体４２ａおよび支持体４２ｂは、放射線遮へい機能を有していないか、あるいは有していても放射線遮へい機能が通常よりも小さい軽量材からなる。パネル体４２ａとしては、例えば、合成樹脂フォームに芯材などを埋設して形成される軽量パネルを用いることができる。また、排出部４３もパネル体４２ａと同様の軽量材を組み合わせて構成されており、排出口４３ａが設けられている。なお、排出口４３ａは、図２（ｂ）に示すように、下方へ向けて開口しており、風雨等が浸入し難い構造となっている。
【００２４】
このような放射性物質貯蔵施設１において、図２（ｂ）に示すように、外壁部２１の外気取込口２２から取り込まれた外気は、図中矢印で示すように流れる。つまり、外気取込口２２から取り込まれた外気は、空気通路Ｒを通じて供給口２４から貯蔵エリア１０に供給され、貯蔵エリア１０に貯蔵されている放射性物質収納容器Ｃを冷却する。
その後、放射性物質収納容器Ｃを冷却して温められた外気は、排出塔４０により発生する空気のドラフト力により、屋根部３０の排気口３６に吸引されて排出塔４０内に流れ込む。そして、吸引された外気は、排出塔４０内を上昇して排出口４３ａより建屋の外部に排出される。
【００２５】
一方、図４（ａ）に示すように、屋根部３０の側部の開口部３３ａを通じて、外気が屋根部３０の空気流路３３に流れ込む現象を生じるとともに、空気流路３３内にある空気が開口部３３ａを通じて屋根部３０の側方へ排出される現象を生じる。このような空気の流れが生じることによって、屋根部３０が冷却されることとなる。特に、貯蔵エリア１０の天井となる屋根部３０の内側部３２は、貯蔵されている放射性物質収納容器Ｃからの熱に晒されて高温になるため、このような空気流路３３を介した冷却によって温度上昇が好適に抑制されることとなる。
【００２６】
また、排出塔４０は、基部４１の上部に連続して設けられた壁面部４２および排出部４３が軽量材から構成されているので、空気のドラフト力を発生させるのに必要な高さＨを有している構成であるにもかかわらず、塔全体の重量を飛躍的に低減させることができる。したがって、耐震性に優れ、屋根部３０や外壁部２１にかかる負担も低減される。しかも、基部４１は、放射線を遮へいする遮へい体として機能し、遮へいに必要な高さを備えて設けられているので、放射線を好適に減衰することができる。
【００２７】
以下では、本実施形態において得られる効果を説明する。
（１）本実施形態では、外気取込口２２および供給口２４が、それぞれ水平方向よりも鉛直方向に長く形成されているので、外壁部２１および内壁部２３に鉛直荷重を負担させることができ、構造強度を向上させることができる。
（２）外気取込口２２および供給口２４の、水平方向および鉛直方向における相対的位置が非対向位置にされているので、遮へい機能を満足しつつ貯蔵容量を確保することができる。また、空気通路Ｒ内で放射線が好適に減衰される。
（３）外壁部２１および内壁部２３の構造強度を向上させることができるので、貯蔵エリア１０内に柱や壁を設置する必要がなくなり、貯蔵エリア１０の貯蔵容量を確保することができる。
（４）外壁部２１および内壁部２３の構造強度を向上させることができるので、屋根部３０を外側部３１と内側部３２とを含む二重構造として、その重量を外壁部２１および内壁部２３に負担させて支持することができる。
（５）屋根部３０は、二重構造とされることにより構造強度が向上されるので、その結果として、屋根部３０に支持される排出塔４０の耐震強度が高まる。
（６）屋根部３０は、外側部３１と内側部３２とを含む二重構造とされることにより、外側部３１と内側部３２との間に外気の通流を可能とする空気流路３３を備えているので、屋根部３０に除熱機能を持たせることができ、空気流路３３を通じて屋根部３０の冷却、特に、内側部３２の冷却を行うことができる。このように、内側部３２の冷却を行うことができるので、貯蔵エリア１０内の温度上昇を抑制することができる。
（７）屋根部３０は、二重構造とされ、リブ３４が外側部３１と内側部３２との間に介在される構造であるので、貯蔵エリア１０に向けてリブ３４が突出することがなく、内側部３２の底面を平坦な面にすることができる。これにより、外気導入手段２０を通じて貯蔵エリア１０内に取り込まれた外気の流れが阻害されることがない。
（８）排出塔４０は、軽量材からなる壁面部４２および排出部４３を備えているので、例えば、これらをコンクリート製とした場合に比べて、大幅な軽量化を図ることができ、屋根部３０にかかる負担を著しく軽減することができ、排出塔４０の耐震機能を向上させることができる。
また、屋根部３０にかかる負担を著しく軽減することができるので、屋根部３０の厚さを、放射線を遮へいするために必要な厚さ以上に形成する必要がなくなり、外壁部２１および内壁部２３にかかる負担を軽減することができる。
（９）排出塔４０は、基部４１がコンクリート製で放射線の遮へいが可能であり、しかも、基部４１は、放射線の遮へいが必要となる高さまで立ち上げられて設けられており、さらに、空気のドラフト力を生じ得る高さＨを備えて構成されているので、遮へい機能、除熱機能、耐震機能といった基本的機能の確保された放射性物質貯蔵施設１が得られる。
（１０）排出塔４０は、基部４１がコンクリート製であり、塔自体の重心が低く設定されるので、耐震性に優れているという利点が得られる。
（１１）前記のように、外壁部２１および内壁部２３の構造強度を向上させることができるので、屋根部３０を二重構造にすることができる一方で、遮へい体が設置される部分を除いて排出塔４０の少なくとも壁面部４２を軽量材により構成することで、排出塔４０の軽量化を図るこができるので、全体としてバランスよく放射性物質貯蔵施設１の構造強度を向上させることができる。
【００２８】
なお、外壁部２１の外側に図示しないフェンス等を設置して、管理区域として区画してもよい。また、外壁部２１の外側に図示しない堰を設けて、雨水等の浸入を阻止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な実施形態である放射性物質貯蔵施設の構成を示した図で、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は貯蔵エリア周りの構造を説明するための模式図である。
【図２】（ａ）は外気導入手段を説明するための平面図、（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線における建屋の模式断面図である。
【図３】（ａ）は外気導入手段の変形例を説明するための平面図、（ｂ）は図３（ａ）のｂ’−ｂ’線における建屋の模式断面図である。
【図４】（ａ）は屋根部の構造を説明するための平面図（一部切断）、（ｂ）は図４（ａ）における建屋の模式断面図である。
【図５】（ａ）は変形例の屋根部の構造を説明するための平面図（一部切断）、（ｂ）は図５（ａ）における建屋の模式断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      放射性物質貯蔵施設
２      搬出入エリア
１０    貯蔵エリア
２０    外気導入手段
２１    外壁部
２２    外気取込口
２３    内壁部
２４    供給口
３０    屋根部
３１    外側部
３２    内側部
３３    空気流路
３３ａ  開口部
３４    リブ
３５    交差リブ
３６    排気口
４０    排出塔
４１    基部
４２    壁面部
４２ａ  パネル体
４２ｂ  支持体
４３    排出部
４３ａ  排出口
Ｃ      放射性物質収納容器
Ｒ      空気通路
【図１】
0004469344.tif 000002
【図２】
0004469344.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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