(57)【要約】【課題】自然空冷による冷却効果を有する使用済み燃料プールを提供することを目的とする。【解決手段】使用済み燃料プール１０は、冷却水２１を密閉保持するとともに使用済み燃料２２を収容する容器２０と、この容器２０の外側に形成された第１エア流路３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を密閉保持するとともに使用済み燃料を収容する容器と、
前記容器の外側に形成された第１エア流路と、を備えることを特徴とする使用済み燃料プール。
【請求項２】
請求項１に記載の使用済み燃料プールにおいて、
前記容器の外部表面に散水する散水部を備えることを特徴とする使用済み燃料プール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の使用済み燃料プールにおいて、
前記容器の上面は、傾斜を有することを特徴とする使用済み燃料プール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の使用済み燃料プールにおいて、
前記容器の外側には、前記エア流路に配置される放熱フィンが設けられていることを特徴とする使用済み燃料プール。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の使用済み燃料プールにおいて、
前記容器の側面は、原子炉格納容器の外側を空冷する第２エア流路に接していることを特徴とする使用済み燃料プール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントから排出される使用済み燃料を冷却する使用済み燃料プールに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントに施設される使用済み燃料プールにおいては、貯蔵する使用済燃料の崩壊熱を除去するために、プール水温が規定温度以下に維持されている。このプール水温の温度調整は、電気エネルギーで駆動する熱交換器により行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３２８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、原子力発電プラントの制御設備に対する電気供給能力が停止した場合、この電気供給能力が回復するまでの間、電気エネルギーに頼らない使用済み燃料の冷却手段が求められている。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、自然空冷による冷却効果を有する使用済み燃料プール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】
【０００６】
使用済み燃料プールにおいて、冷却水を密閉保持するとともに使用済み燃料を収容する容器と、前記容器の外側に形成された第１エア流路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、自然空冷による冷却効果を有する使用済み燃料プールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る使用済み燃料プールの第１実施形態を示す断面図。
【図２】本発明に係る使用済み燃料プールの第２実施形態を示す断面図。
【図３】本発明に係る使用済み燃料プールの第３実施形態を示す断面図。
【図４】本発明に係る使用済み燃料プールの第４実施形態を示す断面図。
【図５】本発明に係る使用済み燃料プールが適用される原子炉の全体断面図。
【図６】本発明に係る使用済み燃料プールの第５実施形態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態の使用済み燃料プール１０は、冷却水２１を密閉保持するとともに使用済み燃料２２を収容する容器２０と、この容器２０の外側に形成された第１エア流路３０と、を備える。
なお、各実施形態の使用済み燃料プール１０には、通常状態において冷却水２１を４０℃程度に維持するための電気駆動による温度調整機構（図示略）が設けられている。
【００１０】
容器２０の底部には、燃料集合体を単位として使用済み燃料２２が整列している。そして冷却水２１が、使用済み燃料２２の全体が十分に浸漬するように注入されている。
容器２０は、温度調整機構（図示略）が機能停止した場合に想定される到達温度における飽和水蒸気圧に耐えられる程度の耐圧性を有している。さらに、容器２０は、第１エア流路３０との熱交換性に優れる熱伝達係数の大きな材料で構成されている。
なお、図示を省略しているが、容器２０は、その外部から内部に使用済み燃料２２を移すための開閉蓋及びその搬送機構を有している。
【００１１】
第１エア流路３０は、容器２０の外表面と、この外表面の外側を覆うパネル３１の内表面とにより区画されている。そして、第１エア流路３０の下部にはエア導入孔３２が設けられ、その天頂部にはエア排出孔３３が設けられている。
このパネル３１の固定方法は、特に限定されないが、例えば容器２０の外表面に支持部材（図示略）を所定間隔に設け、この支持部材の先端にパネル３１の面を留める方法等が挙げられる。
また、第１エア流路３０の構成は、実施形態に限定されるものでなく、容器２０の外表面を沿うようにエア流れを案内するものであれはよい。
【００１２】
次に、この使用済み燃料プール１０の動作説明を行う。
温度調整機構（図示略）が機能停止すると、使用済み燃料２２の崩壊熱により容器２０の内部温度が上昇する。これにより、第１エア流路３０に滞留するエアの温度が上昇して膨張し、エア導入孔３２からエア排出孔３３に向かうエアの流れが発生する。そして、温度上昇により冷却水２１は気化して水蒸気となって気相２３に移行する。
【００１３】
容器２０は、前述したようにエアの流れにより空冷されているので、この水蒸気の露点温度よりも低温に保たれている。よって、気相２３の水蒸気は、容器２０の内表面に接すると、そこで潜熱を奪われて凝縮水２４となり、この内表面を伝って冷却水２１に戻る。
そして、使用済み燃料２２から発生した崩壊熱は、冷却水２１を気化し、生成した水蒸気は潜熱をエアに与えて、第１エア流路３０を通って外部に排出される。
【００１４】
このようなサイクルが繰り返されることにより、使用済み燃料プールは冷却される。また、容器２０は密封系であるために、この水蒸気が外部に散逸することがなく、冷却水２１の水位は維持される。このために、使用済み燃料２２の健全性が保たれる。
また、上述したような気相２３を介した放熱ルート以外に、冷却水２１から容器２０を直接的に熱伝導する放熱ルートもある。ただし、前者の放熱ルートに比べて、後者の放熱ルートは、放熱効率が低い。
【００１５】
なお、第１エア流路３０におけるエア流動は、使用済み燃料２２の発熱のみを駆動源とすることができるが、エア導入孔３２又はエア排出孔３３にファン（図示略）を配置することにより冷却能力をさらに向上させることができる。
【００１６】
（第２実施形態）
図２に示すように、第２実施形態に係る使用済み燃料プール１０は、容器２０の外部表面に散水する散水部１１を備えている。なお、図２において図１と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
散水部１１は、温度調整機構（図示略）が機能停止すると、常閉弁１２が開動作して内部の保持水を散水する。これにより、第１エア流路３０を流動するエアが、外部表面が濡れた容器２０から気化熱を奪い、使用済み燃料プール１０の冷却効率をさらに向上させる。
【００１７】
（第３実施形態）
図３に示すように、第３実施形態に係る使用済み燃料プール１０は、容器２０の上面は、傾斜を有している。図３において図１と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
なお、容器２０の上面に傾斜を有する形態として、容器２０の上面断面が円弧状のものを例示したがこれに限定されるものではない。例えば、上面断面を三角形状とすることも有り得る。
【００１８】
このように、構成されることにより、容器２０の内側上面に付着した凝縮水２４が、その内側表面を滑って冷却水２１に戻りやすくなる。さらに、第１エア流路３０の流動抵抗が小さくなり、エア流量を増加させることができる。これにより、使用済み燃料プール１０の冷却効率がさらに向上する。
【００１９】
（第４実施形態）
図４に示すように、第４実施形態に係る使用済み燃料プール１０は、容器２０の外側には、第１エア流路３０に配置される放熱フィン２５が設けられている。さらに、容器２０は気相２３に接する部分２０Ｂが、冷却水２１に接する部分２０Ａよりも熱伝達係数の高い材料で形成されている。
なお、図４において図１と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２０】
放熱フィン２５を設けることにより、容器２０の外表面と第１エア流路３０を流れるエアとの接触面積を増加させることができる。これにより、熱交換効率が向上して使用済み燃料プール１０の冷却効率がさらに向上する。なお、図４において、放熱フィン２５は、気相２３が接する部分２０Ｂにのみ設けられているが、冷却水２１が接する部分２０Ａにも設けても良い。
【００２１】
また、冷却水２１に接する部分２０Ａは、冷却水２１や使用済み燃料２２等の重量物を支持するために機械剛性を優先した設計が求められる。一方で、気相２３に接する部分２０Ｂは、伝達係数の高い材料を用いて熱交換効率を優先した設計とすることができる。これにより、使用済み燃料プール１０の設計の最適化が図れる。
【００２２】
（第５実施形態）
図５は、原子炉４０全体断面図を示している。
図５及び図６に示すように、第５実施形態に係る使用済み燃料プール１０は、使用済み燃料プール１０の容器２０の側面が、原子炉格納容器４１の外側を空冷する第２エア流路４４に接している。
なお、図５及び図６において図１と同一又は相当する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２３】
原子炉格納容器４１は、原子炉圧力容器（図示略）及び一次冷却系の設備（図示略）をすべて格納することにより、過酷事故が発生した場合、放射性物質の放散に対する障壁を形成している。そして、この原子炉格納容器４１は、遮蔽建屋４２に囲われている。
【００２４】
遮蔽建屋４２は、その側壁４３と原子炉格納容器４１の側面との間に隔壁４５を備えている。そして、側壁４３の上部に設けられた給気孔４６から遮蔽建屋４２の天辺に設けられた排気孔４７に通じる第２エア流路４４が形成されている。
原子炉格納容器４１の放熱により加熱されたエアは、膨張し、図中点線で示されるようなエアの流れを発生する。このようにして、原子炉格納容器４１は第２エア流路４４により空冷されている。
【００２５】
一般に、第１エア流路３０よりも、第２エア流路４４のほうがエア流速が大きいために、使用済み燃料プール１０にとって、高い冷却効果が得られる。これにより、熱交換効率が向上して使用済み燃料プール１０の冷却効率がさらに向上する。
【００２６】
本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、共通する技術思想の範囲内において、適宜変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０…使用済み燃料プール、１１…散水部、１２…常閉弁、２０（２０Ａ，２０Ｂ）…容器、２１…冷却水、２２…核燃料、２２…使用済み燃料、２３…気相、２４…凝縮水、２５…放熱フィン、３０…第１エア流路、３１…パネル、３２…エア導入孔、３３…エア排出孔、４０…原子炉、４１…原子炉格納容器、４２…遮蔽建屋、４３…側壁、４４…第２エア流路、４５…隔壁、４６…給気孔、４７…排気孔。
【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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