(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を内蔵した容器を収納する複数の収納管が内部に配置された貯蔵室と、前記容器を冷却するための空気を前記貯蔵室に取り込む空気吸入口と、前記貯蔵室から排出された前記空気を外部に排出する空気排出口と、収納管群よりも前記吸入口側、又は前記収納管群よりも前記排出口側で、前記貯蔵室内に設けられた複数の遮蔽体とを備え、
前記遮蔽体は、前記貯蔵室の天井スラブ、及び床スラブに接続して設けられ、
前記遮蔽体は、円柱状である放射性物質乾式貯蔵施設。
【請求項２】
放射性物質を内蔵した容器を収納する複数の収納管が内部に配置された貯蔵室と、前記容器を冷却するための空気を前記貯蔵室に取り込む空気吸入口と、前記貯蔵室から排出された前記空気を外部に排出する空気排出口と、収納管群よりも前記吸入口側、又は前記収納管群よりも前記排出口側で、前記貯蔵室内に設けられた複数の遮蔽体とを備え、
前記遮蔽体は、前記貯蔵室の天井スラブの荷重を、前記貯蔵室の床スラブで支える構造を有し、
前記遮蔽体は、円柱状である放射性物質乾式貯蔵施設。
【請求項３】
放射性物質を内蔵した容器を収納する複数の収納管が内部に配置された貯蔵室と、前記容器を冷却するための空気を前記貯蔵室に取り込む空気吸入口と、前記貯蔵室から排出された前記空気を外部に排出する空気排出口と、収納管群よりも前記吸入口側、又は前記収納管群よりも前記排出口側で、前記貯蔵室内に設けられた複数の遮蔽体とを備え、
前記遮蔽体は、前記貯蔵室の天井スラブ、及び床スラブに接続して設けられ、
前記遮蔽体は、パイプ状である放射性物質乾式貯蔵施設。
【請求項４】
放射性物質を内蔵した容器を収納する複数の収納管が内部に配置された貯蔵室と、前記容器を冷却するための空気を前記貯蔵室に取り込む空気吸入口と、前記貯蔵室から排出された前記空気を外部に排出する空気排出口と、収納管群よりも前記吸入口側、又は前記収納管群よりも前記排出口側で、前記貯蔵室内に設けられた複数の遮蔽体とを備え、
前記遮蔽体は、前記貯蔵室の天井スラブの荷重を、前記貯蔵室の床スラブで支え、
前記遮蔽体は、パイプ状である放射性物質乾式貯蔵施設。
【請求項５】
放射性物質を内蔵した容器を収納する複数の収納管が内部に配置された貯蔵室と、前記容器を冷却するための空気を前記貯蔵室に取り込む空気吸入口と、前記貯蔵室から排出された前記空気を外部に排出する空気排出口と、収納管群よりも前記吸入口側、又は前記収納管群よりも前記排出口側で、前記貯蔵室内に設けられた複数の遮蔽体とを備え、
前記遮蔽体は、前記貯蔵室の天井スラブ、及び床スラブに接続して設けられ、
前記収納管群に隣接する前記複数の遮蔽体、及び前記複数の収納管が碁盤目状に配置され、
前記収納管群に隣接する前記複数の遮蔽体、及び他の前記複数の遮蔽体が千鳥配置された放射性物質乾式貯蔵施設。
【請求項６】
放射性物質を内蔵した容器を収納する複数の収納管が内部に配置された貯蔵室と、前記容器を冷却するための空気を前記貯蔵室に取り込む空気吸入口と、前記貯蔵室から排出された前記空気を外部に排出する空気排出口と、収納管群よりも前記吸入口側、又は前記収納管群よりも前記排出口側で、前記貯蔵室内に設けられた複数の遮蔽体とを備え、
前記遮蔽体は、前記貯蔵室の天井スラブの荷重を、前記貯蔵室の床スラブで支える構造を有し、
前記収納管群に隣接する前記複数の遮蔽体、及び前記複数の収納管が碁盤目状に配置され、
前記収納管群に隣接する前記複数の遮蔽体、及び他の前記複数の遮蔽体が千鳥配置された放射性物質乾式貯蔵施設。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の放射性乾式貯蔵施設において、前記遮蔽体の材質が鉄である放射性乾式貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱を伴う放射性物質の乾式貯蔵施設に係り、特に高レベル放射性廃棄物や原子力発電所から発生する放射性物質等の放射性物質を貯蔵する施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所から発生する放射性物質集合体は、ウラン及びプルトニウム等の再使用可能な核燃料物質を回収するために再処理するが、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。この放射性廃棄物ガラス固化体は崩壊熱が発生するため、発熱量が小さくなり処分が可能になるまでの間冷却しながら貯蔵する必要がある。また、放射性物質集合体は、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、年々増大する放射性物質集合体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】
これらの目的に対応した放射性物質貯蔵施設としては、放射性廃棄物ガラス固化体及び放射性物質集合体を周囲に流れる空気によって冷却しながら貯蔵する放射性物質乾式貯蔵施設がある。放射性物質の乾式貯蔵施設の例としては、特公平5−273392号公報及び特公平8−43591号公報に記載された貯蔵施設がある。
【０００４】
特公平5−273392 号公報に示された放射性物質乾式貯蔵施設は、放射線遮蔽材料によって構成された隔壁を持つコンクリート製建屋内の貯蔵室に設置された収納管内に、放射性の放射性物質集合体を収納して貯蔵する。収納管内の放射性物質から発生する崩壊熱は、天井スラブと床スラブとの間に形成される冷却空気通路内の収納管相互間を水平方向に流れる空気によって除去される。
【０００５】
一方、遮蔽構造に関する例は、特公平8−43591号公報に記載された貯蔵施設がある。
【０００６】
特公平8−43591号公報に記載された放射性物質乾式貯蔵施設は、放射性物質を取り囲む材質に耐熱性のある樹脂を使用することを特徴とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特公平5−273392 号に示された放射性物質乾式貯蔵施設は、放射性物質から発生する放射線の遮蔽は施設の壁によって達成するとしているだけで、遮蔽性能に関する検討はなされていない。
【０００８】
また、特公平8−43591号公報に示された貯蔵施設については、構造材の一部を放射線に対する遮蔽能を有する物質で構成することによって、遮蔽するためだけの構造物を削減できるが、冷却性能と合わせた検討はなされていない。
【０００９】
これらの放射性物質乾式貯蔵施設においては、冷却するための構造、あるいは遮蔽能のためだけに関する考察に基づいて構造の検討はされているが、放射線の遮蔽に関する検討はなされていない。
【００１０】
放射性物質乾式貯蔵施設は、貯蔵する放射性物質の崩壊熱を空気流で除熱するため、貯蔵施設には、空気の取り入れ口あるいは空気排気口の開口部が必要である。冷却空気流については、開口が広いほどあるいは直線的な流路であるほど空気流の流動抵抗が小さく、施設に対して効率よく冷却できる。一方、放射線の遮蔽に関しては、大きな開口あるいは直線的な空気の流路では、遮蔽性能が低下する。このため、冷却と遮蔽の２つの性能が両立する施設が必要である。
【００１１】
本発明の目的は、冷却性能を著しく損なうことがなく、遮蔽性能が高い放射性物質乾式貯蔵施設を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する第１発明の特徴は、放射性物質を内蔵した容器を内部に貯蔵する貯蔵室を備え、放射性物質から放出する放射線が冷却空気の流入口および排出口から外部に放出されることを防ぐ施設の遮蔽構造において、貯蔵室の周囲に放射線に対する遮蔽効果を有する構造物で覆う構造とすることにある。とくに、遮蔽性能を持つ構造体の配置を冷却空気の流入口あるいは排出口に向かう放射線を低減するようにする。これにより、空気の流入口及び排出口に向かう放射線を効率よく遮蔽することができる。
【００１３】
上記の目的を達する第２発明の特徴は、第１発明の特徴に加えて、遮蔽体の形状が冷却空気の流れに対する妨げを小さくする事により、遮蔽性能が低下することなく冷却性能の低下を小さくすることができる。
【００１４】
上記の他の目的を達成する第３発明の特徴は、第１発明の特徴に加えて、遮蔽体を放射性物質を収納する収納容器と熱的に接続することにより、遮蔽体が冷却空気により冷却されるため、収納容器が遮蔽体に覆われることによる冷却性能の低下を防ぐことができる。
【００１５】
上記の目的を達成する第４発明の特徴は、放射性物質を収納する収納容器と同等な形状の遮蔽体にすることにより、異なった形状の遮蔽体を使用することがなくなり、施設構造が簡素化できる特徴がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な一実施例である放射性物質乾式貯蔵施設を、図１を用いて説明する。本実施例の放射性物質乾式貯蔵施設１は、原子力発電所から発生した放射性物質集合体を貯蔵する施設である。この施設はコンクリート製の建屋からなり、内部に放射性物質を収納する収納管２，収納管２が配置されて、放射性物質を取り囲む外壁が放射線を遮蔽するための性能を持つ貯蔵室３，放射性物質を冷却する空気を取り込む空気流入口４、及び冷却した空気を排出する排出口５が貯蔵室３に連絡される。放射性物質を遮蔽するための遮蔽体６が、貯蔵室３内で、空気の入口側及び出口側に設置される。空気の流れ７によって、放射性物質からの発熱が除去される。また、図１における貯蔵室の平面図を図２を用いて説明する。放射性物質を収納する収納管に対して、空気流の流れ方向７に対して円柱状である上流側の遮蔽体６−ａと下流側の遮蔽体６−ｂを設置する。
【００１７】
この構造によると、収納管内に収納されている放射性物質から放射された放射線のうち、空気流の開口部に向かう成分は、直接収納管から放射された成分と、収納管から放射された成分のうち遮蔽体を透過した成分の和になる。この両者の比は、開口部から収納管を見込む立体角と遮蔽体を透過する透過率を考慮した遮蔽体を見込む立体角の比で定まる。このため、遮蔽体を通過する放射線の透過率を小さくすること、あるいは、開口部から直接収納管を見込む立体角を小さくすることで、開口部に向かう放射線量を低減することができる。
【００１８】
図２に示す位置に遮蔽体を配置することで、収納管から放出された放射線のうち、空気の流れ方向に向かう放射線は遮蔽体を通過することになる。遮蔽体を通過する成分は遮蔽体により吸収され減衰するので、直接開口部に向かう放射線量を低減することができる。また、同時に開口部から直接収納管を見込む立体角を小さくできるので、遮蔽体内を通過せず直接開口部に向かう放射線量を低減することができる。このため、貯蔵室に貯蔵された放射性物質から放射され、開口部に向かう放射線量が低減できるので、空気の流れ方向の最上流側と最下流側にある施設の開口部から放射性物質貯蔵施設の外部に放出される放射線量を低減することができる。
【００１９】
一方、収納管の上流側と下流側に遮蔽体を設置したことによる空気の流れの抵抗は増加するが、収納管の形状と同等な形状にすることによって、その増加分を小さくすることができ、冷却性能を大幅に低下することなく、前記開口に向かう放射線量を低減することができる。
【００２０】
図２に示す遮蔽体による遮蔽性能を、（数１）を用いて説明する。（数１）は放射線の進行方向に対する遮蔽体の厚みをａとしたときの遮蔽体を通過する放射線量との関係を示したもので、通過するエネルギーＥである放射線に対する遮蔽体の吸収係数σ（Ｅ）とし、遮蔽体を通過する前後の線量をそれぞれ、μo ，μとすると、（数１）に示す関係式が成立する。
【００２１】
【数１】
0003921856.tif 000002
【００２２】
（数１）に示すように材質が厚いほど遮蔽性能が高いことがわかる。また、同様に、遮蔽性能として必要な最小限の遮蔽体厚みを求めることができる。
【００２３】
遮蔽体構造の他の実施例を図３を用いて説明する。遮蔽体はパイプで構成し、その肉厚を（数１）を用いて求めた必要な遮蔽効果を得る厚みとする。この実施例によれば、パイプ状の遮蔽体構造であっても、棒状の遮蔽体と同等な性能を持つ遮蔽体を得ることができる。
【００２４】
図４は、放射性物質を収納する貯蔵室における遮蔽体配置を示す他の実施例である。この実施例は、図２に示す２列の遮蔽体のうち収納管に近い遮蔽体を収納管に接続し、遮蔽効果を持たせた収納管の実施例である。この実施例による収納管に遮蔽体を接続した事による除熱性の低下を検討する。
【００２５】
遮蔽体を付けた事による収納管表面での温度上昇は、（数２）によって求めることができる。ここで、Δθは上昇する温度、δは遮蔽体の厚み、λは遮蔽体の熱伝導率である。
【００２６】
【数２】
0003921856.tif 000003
【００２７】
遮蔽体を接続したことによる遮蔽性能と除熱性能を(数１)及び(数２)より求めた結果を図５に示す。図５は、遮蔽体を鉄とし、放射線のエネルギーを１ＭｅＶとした場合の結果を示したものである。図５より、その厚みを１０cmにした場合、放射線としてガンマ線を例にすると、エネルギーが１ＭｅＶであった場合、遮蔽体による放射線の減衰率は約１／１００に低減することができる。これに対して、遮蔽体を通る熱流束が１００Ｗ／ｍの場合で温度上昇は約０.１ 度、熱流束が１ｋＷ／ｍの場合で温度上昇は１度である。このため、上記検討した程度の放射線エネルギーあるいは熱流束であれば、遮蔽体の接続による収納管の温度上昇は小さく、除熱性能の低下は小さいことがわかる。この実施例によれば、２列目の遮蔽体と収納管との間を隙間なくすることができるので、貯蔵室の流れ方向の大きさを小さくすることができる。
【００２８】
図６は、放射性物質を収納する貯蔵室における遮蔽体配置を示す他の実施例である。図６に示す実施例は、図２に示す実施例で千鳥配置した放射性物質を収納した収納管を碁盤目状に配置した場合における遮蔽体の配置を示す実施例である。本実施例によれば、収納管の配置方法を変えた場合においても、空気流の開口部に向かう放射線を低減することができる。
【００２９】
図７は、放射性物質を収納する貯蔵室における遮蔽体配置を示す他の実施例である。図７に示す実施例は、図６に示す実施例に空気流に対して直交方向の間隔の中央部の最上流，最下流の位置に遮蔽体を設置した実施例である。本実施例によると、収納管から放出され放射線のうち、収納管と収納管の間を通過した成分が直接開口部に向かうことを防ぐことができる。
【００３０】
図８は、放射性物質を収納する貯蔵室における遮蔽体配置を示す他の実施例である。図８に示す実施例は、図７に示す実施例の遮蔽体のうち、放射性物質を収納する収納管に近い遮蔽体を空気の流れ方向に延長した遮蔽体形状とした実施例である。本実施例によると、収納管と収納管の間を通過する放射線の量を低減することができ、しかも、開口部から直接収納管を見込む立体角をさらに低減することができる。
【００３１】
図９は、放射性物質を収納する貯蔵室における遮蔽体配置を示す他の実施例である。図９に示す実施例は、図８に示す実施例の遮蔽体のうち、遮蔽体の空気の流れ方向に延長した遮蔽体形状とした実施例である。本実施例によると、収納管と収納管の間を通過する放射線の量を低減することができ、しかも、開口部から直接収納管を見込む立体角をさらに低減することができる。
【００３２】
図１０は、放射性物質を収納する貯蔵室における遮蔽体配置を示す他の実施例である。図１０は、図４に示す収納管に直接接続した遮蔽体における他の形状の遮蔽体の形状を示す実施例である。本実施例によると空気の流れ方向と遮蔽体系状のくさび頂点方向を一致することにより、空気流の遮蔽体による流れの抵抗を小さくすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
第１発明によれば、放射性物質から放射された放射線のうち、空気の流入出部に向かう成分を遮蔽体により遮蔽することができるので、施設の開口部に向かう放射線量を低減することができる。
【００３４】
第２発明によれば、遮蔽体を設置した事による空気の流れに対する抵抗の増加を小さくすることができ、空気の流れによる冷却性能の低下を低減することができる。
【００３５】
第３発明によれば、遮蔽体を収納管に密着して設置する場合、遮蔽体による冷却効率の低下を低減することができる。
【００３６】
第４発明によれば、遮蔽体を収納管の配置と同等に配置することにより、空気の流れに対する抵抗の増加を小さくすることができ、空気の流れによる冷却性能の低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である放射性物質乾式貯蔵施設の縦断面図である。
【図２】図１の実施例における放射性物質を貯蔵する貯蔵室の平面図である。
【図３】遮蔽体構造の他の実施例を示す図である。
【図４】遮蔽体の配置を示す収納室の平面図である。
【図５】遮蔽体の厚みによる上昇温度と減衰率との関係を示す図である。
【図６】遮蔽体の配置を示す収納室の平面図である。
【図７】遮蔽体の配置を示す収納室の平面図である。
【図８】遮蔽体の配置を示す収納室の平面図である。
【図９】遮蔽体の配置を示す収納室の平面図である。
【図１０】遮蔽体の形状を示す収納室の平面図である。
【符号の説明】
１…放射性物質乾式貯蔵施設、２…収納管、３…貯蔵室、４…空気流入口、５…空気排出口、６…遮蔽体、７…空気の流れ。
【図１】
0003921856.tif 000004
【図２】
0003921856.tif 000005
【図３】
0003921856.tif 000006
【図４】
0003921856.tif 000007
【図５】
0003921856.tif 000008
【図６】
0003921856.tif 000009
【図７】
0003921856.tif 000010
【図８】
0003921856.tif 000011
【図９】
0003921856.tif 000012
【図１０】
0003921856.tif 000013