(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に放射性物質が封入されたキャニスタを収納した収納部を内部に有し、コンクリートにより形成されたほぼ筒状の容器本体と、
上記容器本体の上端開口を閉塞したコンクリート製の蓋体と、
上記容器本体の下部に設けられた吸気口、上記容器本体の上部に設けられた排気口、および上記収納部の内面と上記キャニスタの外面との間に規定された冷却空気流路を有し、上記吸気口から容器本体内に導入された空気を上記冷却空気流路に流して上記放射性物質から発生する熱を除去し、上記排気口から排出する除熱部と、
上記冷却空気流路内に設けられ、上記冷却空気流路内を上記キャニスタ側に接した第１流路と上記容器本体側に接した第２流路とに仕切った筒状の第１隔壁と、
上記排気口内に設けられ、上記排気口内を、上記キャニスタ側に接した第１流路に連通する上記蓋体側の排気口内第１流路と、上記容器本体側に接した第２流路に連通する上記容器本体側の排気口内第２流路とに仕切った第２隔壁と、
を備えたことを特徴とするコンクリート製貯蔵容器。
【請求項２】
上記第１隔壁は、複数のリブにより上記冷却空気流路内に位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート製貯蔵容器。
【請求項３】
上記リブは、上記容器本体の内面から上記第１隔壁に向かって突出した本体側リブと、上記キャニスタの外周面から上記第１隔壁に向かって突出したキャニスタ側リブと、を備え、上記本体側リブおよびキャニスタ側リブは、それぞれ円周方向に離間して複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート製貯蔵容器。
【請求項４】
上記本体側リブは、上記容器本体の下半部に設けられているとともに上記第１隔壁に固定された先端部をそれぞれ有した複数の第１リブと、上記容器本体の上半部に設けられているとともに上記第１隔壁に隙間を置いて対向した先端部をそれぞれ有した複数の第２リブと、を含んでいることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート製貯蔵容器。
【請求項５】
上記本体側リブの各々は、円弧状あるいは楔状に形成され上記第１隔壁の点接触した先端部を有していることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート製貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発熱を伴う放射性物質を貯蔵管理するコンクリート製貯蔵容器、いわゆるコンクリートキャスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉の使用済燃料に代表される高放射性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の再度燃料として使用可能な有用物質を回収するため、再処理される。そして、これらの使用済燃料は、再処理を行うまでの間、密閉された状態で貯蔵されている。このような高放射性物質の貯蔵方法としては、貯蔵プール等による湿式法、あるいは、キャスク等による乾式法が知られている。
【０００３】
乾式法は、水に代わり空気によって自然冷却を行う貯蔵方法であり、湿式法に比較して運転コストが低いことから注目を集め、開発が進められている。また、乾式法に用いるキャスクには種々の構造のものがあるが、コンクリート構造物によって使用済燃料を遮蔽するコンクリートキャスクは、低コストであることから特に注目されている。コンクリートは、構造体として必要な強度が得られる等の利点も備えている。
【０００４】
このようなコンクリートキャスクは、上部および底部が閉塞された筒状のコンクリート容器を備え、このコンクリート容器内に、使用済燃料が封入された筒状の金属密閉容器、いわゆるキャニスタ、が収納されている。
【０００５】
一般に、キャニスタは、使用済燃料から発生した崩壊熱により加熱され２００℃程度の高温となるため、コンクリートキャスクには、使用済燃料から発生した崩壊熱を除熱するための除熱構造が設けられている。すなわち、コンクリート容器の内周面とキャニスタの外周面との間には、冷却空気流路として機能する環状の隙間が形成され、コンクリート容器の下端周縁部には吸気口が、また、容器の上端周縁部には排気口がそれぞれ設けられている。そして、吸気口からコンクリート容器内に導入された冷却空気としての外気を、冷却空気流路を流して自然対流させ排気口から排出することにより、キャニスタおよびコンクリート容器を除熱し冷却している。
【０００６】
このように構成されたコンクリートキャスクでは、上述した除熱構造により、使用済燃料の冷却、コンクリート層により放射線の遮蔽、キャニスタにより使用済燃料の密封を担保している。そして、コンクリートキャスクは、高放射性物質を長期間に亘って安全に、かつ、安定して保管する必要があり、長期間に亘って高い放射線遮蔽性能が要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放射性物質の遮蔽体であるコンクリートは、熱による影響を受け易く、高温になると著しく強度が低下する。空気の自然循環によりキャニスタおよびコンクリート容器を冷却する構成の場合、コンクリート容器の最高温度は約９０℃程度に達するため、長期間の使用中に、コンクリート内外部の温度差による熱応力の影響を受けるとともに、コンクリート中の水分が少なくなることにより、コンクリート容器にクラックが発生する恐れがある。
【０００８】
特に、上記のように環状の冷却空気流路を流れる外気によりキャニスタ外周面およびコンクリート容器の内周面を冷却する場合、コンクリート容器内に導入された外気は上方に流れるほど温度が上昇し、冷却能力が低下する。そのため、コンクリート容器の上部を充分に冷却することが難しく、コンクリート容器の上部は、制御温度を超えた高温状態を維持される場合がある。そのため、コンクリ−トキャスクの内、コンクリート容器上部は、熱の影響を受け易く、クラック等の発生する恐れがある。そして、コンリート容器にクラック等が発生した場合には、放射線の遮蔽、放射性物質の密閉を担保することができず、コンクリートキャスクの安全性および健全性を維持することが困難となる。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係るコンクリート製貯蔵容器は、密閉容器内に放射性物質が封入されたキャニスタを収納した収納部を内部に有し、コンクリートにより形成されたほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口を閉塞したコンクリート製の蓋体と、上記容器本体の下部に設けられた吸気口、上記容器本体の上部に設けられた排気口、および上記収納部の内面と上記キャニスタの外面との間に規定された冷却空気流路を有し、上記吸気口から容器本体内に導入された空気を上記冷却空気流路に流して上記放射性物質から発生する熱を除去し、上記排気口から排出する除熱部と、上記冷却空気流路内に設けられ、上記冷却空気流路内を上記キャニスタ側に接した第１流路と上記容器本体側に接した第２流路とに仕切った筒状の第１隔壁と、上記排気口内に設けられ、上記排気口内を、上記キャニスタ側に接した第１流路に連通する上記蓋体側の排気口内第１流路と、上記容器本体側に接した第２流路に連通する上記容器本体側の排気口内第２流路とに仕切った第２隔壁と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成されたコンクリート製貯蔵容器によれば、吸気口から容器本体内に導入された冷却空気は、第１隔壁及び第２隔壁によって仕切られた第１流路および第２流路にそれぞれ流入する。そして、第１流路に流入した冷却空気はキャニスタの周囲を流れてこれを冷却した後、排気口内第１流路から容器本体の外部に排出される。また、第２流路に流入した冷却空気は容器本体の内面に沿って流れ、容器本体を冷却した後、排気口内第２流路から外部に排出される。この際、第２流路及び排気口内第２流路は第１隔壁及び第２隔壁によって第１流路から仕切られているため、第２流路及び排気口内第２流路を流れる冷却空気はキャニスタからの熱の影響を受けにくく、第１流路内及び排気口内第１流路を流れる冷却空気よりも低温状態に維持される。従って、容器本体をその上端部も含めて効率良く冷却することができ、熱によるコンクリートのクラック発生を抑制することができ、放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施の形態に係るコンクリートキャスクについて詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、コンクリート製貯蔵容器としてのコンクリートキャスク１０は、コンクリートにより形成され遮蔽構造体として機能する容器本体１２を備え、この容器本体内には、キャニスタ１４が収納されている。キャニスタ１４は、例えばステンレス等の金属によって形成されているとともに、両端が閉塞した円筒形状の密閉容器１５を有し、この密閉容器内には、バスケット１６により支持された状態で、使用済燃料集合体１８が複数体封入されている。これらの使用済燃料集合体１８は、例えば、原子炉の使用済燃料であり、崩壊熱に伴う発熱と放射線の発生を伴う放射性物質を含んでいる。そして、密閉容器１５は、封入された内部の放射性物質が外部に漏洩しないよう、溶接密閉構造を有している。
【００１４】
図１ないし図３に示すように、コンクリートキャスク１０の容器本体１２は、底部の閉塞された円筒形状を有し、例えば、高さ約６ｍ、直径約４ｍ程度に形成されに形成されている。容器本体１２の上端開口は、外面が炭素鋼板によって覆われたコンクリート製の蓋２０により閉塞されている。この蓋２０は、複数のボルト２１により容器本体１２の上端にボルト止めされている。なお、容器本体１２のコンクリート壁内には、図示しない配筋が施されている。
【００１５】
容器本体１２内には、容器本体の内周および蓋２０により、円柱形状の収納部２２が規定されている。そして、この収納部２２内にキャニスタ１４が収納されている。キャニスタ１４は、収納部２２の底面に形成された複数のリブ２９上に載置されているとともに、容器本体１２と同軸的に配置されている。また、キャニスタ１４は、その外周面が容器本体１２の内周面との間に所定の隙間、例えば、１０ｃｍ程度の隙間を持った状態で、かつ、その上端面が蓋体２０の内面と所定の隙間を持った状態で、収納部２２内に収納されている。
【００１６】
キャニスタ１４の密閉容器１５の上端開口は、一次蓋５０および二次蓋５１によって閉塞され、更に、最上端は、ロックウール等の断熱材を金属板で被覆した断熱蓋５２によって閉塞されている。一方、密閉容器１５の上端と隙間を置いて対向した蓋体２０の内面部には、グラスウール等の断熱材５４が埋め込まれている。
【００１７】
キャニスタ１４の外周面と容器本体１２の内周面との間には、上記隙間により、冷却空気が流れる冷却空気流路２４が形成されている。この冷却空気流路２４は、キャニスタ１４の外周面の全周に亘って、かつ、外周面の軸方向全長に亘って形成されている。
【００１８】
容器本体１２の下部には複数、例えば４つの吸気口２６が形成され、また、容器本体１２の上部には、同様に、４つの排気口２８が形成され、それぞれ冷却空気流路２４に連通している。４つの吸気口２６は、容器本体１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、容器本体１２の下部外周面に開口している。また、排気口２８は、容器本体１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、容器本体１２の上部外周面に開口している。なお、これらの排気口２８は、容器本体１２の上端縁と蓋２０とによって規定されている。また、密閉容器１４の上端面と蓋体２０の内面との間の隙間も流路を形成し冷却空気流路２４に連通している。
【００１９】
図１ないし図４に示すように、冷却空気流路２４内および各排気口２８内には隔壁３０が設けられ、これら冷却空気流路内および排気口内を、キャニスタ１４側に接した第１流路３１ａと容器本体１２側に接した第２流路３１ｂとに仕切っている。この隔壁３０は、冷却空気流路２４内を第１および第２流路３１ａ、３１ｂに仕切ったほぼ筒状の第１隔壁３２ａと、各排気口２８内を第１および第２流路に仕切った第２隔壁３２ｂと、を有している。
【００２０】
第１隔壁３２ａは、複数のリブにより冷却空気流路２４内の所定位置に位置決め保持されている。すなわち、容器本体１２の内周面には第１隔壁３２ａに向かって突出した複数の本体側リブ３４が設けられ、円周方向に沿って互いに所定間隔を置いて設けられている。本実施の形態において、本体側リブ３４は、容器本体１２の下半部に設けられ軸方向に延びた複数の第１リブ３４ａと、容器本体の上半部に設けられ軸方向に延びた複数の第２リブ３４ｂとに分けて構成されている。そして、第１リブ３４ａの先端部は第１隔壁３２ａの外周面に固定され、第２リブ３４ｂの先端部は第１隔壁３２ａと隙間を置いて対向している。
【００２１】
また、キャニスタ１４の密閉容器１５の外周面には、第１隔壁３２ａに向かって突出した複数のキャニスタ側リブ３６が設けられ、円周方向に沿って互いに所定間隔を置いて設けられている。各キャニスタ側リブ３６は、キャニスタのほぼ全長に亘って延びている。また、各キャニスタ側リブの先端部は第１隔壁３２ａの内周面と隙間を置いて対向している。
【００２２】
上記のように構成されたコンクリートキャスク１０において、吸気口２６、排気口２８、および冷却空気流路２４は、空気の自然循環冷却によりキャニスタ１４および容器本体１２を除熱する除熱部を構成している。すなわち、吸気口２６から容器本体１２内に導入された冷却空気としての外気は、隔壁３０によって仕切られた第１流路３１ａおよび第２流路３１ｂにそれぞれ流入する。そして、第１流路３１ａに流入した冷却空気はキャニスタ１４の周囲を流れ、その間、キャニスタ１４を除熱し冷却する。キャニスタ１４からの熱によって加熱され昇温した冷却空気は、第１流路３１ａを通り排気口２８から容器本体１２の外部に排出される。また、第２流路３１ｂに流入した冷却空気は容器本体１２の内面に沿って流れ、容器本体を冷却した後、排気口から外部に排出される。
【００２３】
以上のように構成された第１の実施の形態に係るコンクリートキャクスク１０によれば、吸気口２６から容器本体１２内に導入された冷却空気としての外気を、第１および第２流路３１ａ、３１ｂに流して自然対流させ、排気口２８から排出することにより、キャニスタ１４および容器本体１２を冷却することができる。特に、第２流路３１ｂは隔壁３０によって第１流路３１ａから仕切られているため、第２流路を流れる冷却空気はキャニスタ１４からの熱の影響を受けにくく、第１流路３１ａ内を流れる冷却空気よりも低温状態に維持される。これにより、除熱効率が向上し容器本体１２を効率良く冷却することができ、特に、高温となり易い容器本体の上端部を制御温度、例えば、９０℃以下に冷却することができる。
【００２４】
また、本体側リブ３４およびキャニスタ側リブ３６は放熱フィンとしても機能し、一層冷却効率の向上を図ることが可能となる。更に、容器本体１２の上半部に設けられた第２リブ３４ｂは、第１隔壁３２ａに接触することなく隙間を置いて対向しているため、第１隔壁の熱が第２リブ３４ｂを通して容器本体１２上部に伝わることがなく、容器本体上部を一層効率よく冷却することが可能となる。従って、熱によるコンクリートのクラック発生を抑制することができ、放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することができる。
【００２５】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るコンクリートキャスクについて説明する。なお、上述した第１の実施の形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００２６】
図５および図６に示すように、この発明の第２の実施の形態によれば、冷却空気流路２４内に設けられた第１隔壁３２ａを位置決め保持するための本体側リブ３４は、上下で分離されることなく、キャニスタ１４の軸方向ほぼ全長に亘って延びている。そして、本実施の形態において、各本体側リブ３４の先端部は、円弧状あるいは楔状に形成され、第１隔壁３２ａの外周面に線接触あるいは点接触している。
【００２７】
上記のように構成された第２の実施の形態に係るコンクリートキャスク１０によれば、第１の実施の形態と同様に、吸気口２６から容器本体１２内に導入された冷却空気としての外気を、第１および第２流路３１ａ、３１ｂに流して自然対流させ、排気口２８から排出することにより、キャニスタ１４および容器本体１２を冷却することができる。特に、第２流路３１ｂは隔壁３０によって第１流路３１ａから仕切られているため、第２流路を流れる冷却空気はキャニスタ１４からの熱の影響を受けにくく、第１流路３１ａ内を流れる冷却空気よりも低温状態に維持される。これにより、除熱効率が向上し容器本体１２を効率良く冷却することができ、特に、高温となり易い容器本体の上端部を十分に冷却することができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、本体側リブ３４は、その先端部が第１隔壁３２ａに線接触あるいは点接触した状態で第１隔壁を位置決め保持しているため、第１隔壁の熱が本体側リブを通して容器本体１２に伝わりにくく、容器本体を一層効率よく冷却することが可能となる。従って、熱によるコンクリートのクラック発生を抑制することができ、放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することができる。
【００２９】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、第１の実施の形態において、本体側リブの内、上半部に位置した第２リブ３４ｂを省略してもよい。また、第２の実施の形態において、本体側リブは、その全長に渡って第１隔壁３２ａに接触した構成としたが、これに限らず、軸方向に沿った複数箇所のみが第１隔壁と接触するように構成されてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、冷却空気流路を、筒状の第１隔壁によりキャニスタ側の第１流路と容器本体側の第２流路とに仕切り、排気口内を、第２隔壁により排気口内第１流路と排気口内第２流路とに仕切り、これらの流路に冷却空気を流すことにより、容器本体およびキャニスタを効率冷却し、熱によるコンクリートのクラック発生を抑制することができ、放射性物質を長期間に亘って安全にかつ安定して貯蔵可能なコンクリート製貯蔵容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るコンクリートキャスクを一部破断して示す斜視図。
【図２】上記コンクリートキャスクの縦断面図。
【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図４】図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係るコンクリートキャスクの縦断面図。
【図６】図５の線Ｃ−Ｃに沿った断面図。
【符号の説明】
１０…コンクリートキャクス
１２…容器本体
１４…キャニスタ
１８…使用済燃料集合体
２０…蓋体
２２…収納部
２４…冷却空気流路
２６…吸気口
２８…排気口
３０…隔壁
３１ａ…第１流路
３１ｂ…第２流路
３２ａ…第１隔壁
３２ｂ…第２隔壁
３４…本体側リブ
３４ａ…第１リブ
３４ｂ…第２リブ
３６…キャニスタ側リブ
【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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