(57)【要約】【課題】放射性物質の冷却性能を低下させることなく貯蔵ピット内の構造を簡素化できる放射性物質貯蔵施設を提供する。【解決手段】ガラス固化体（放射性物質）２を格納した収納管３が、貯蔵ピット４内に配置される。収納管３の周りの空間には多孔体６を設置する。ガラス固化体２の崩壊熱は、収納管３を介して冷却空気７により除去される。このとき、多孔体５により冷却空気の混合が促進し、収納管３の熱伝達率が向上する。また、収納管３から多孔体５へ輻射により伝熱する。これらの効果により、ガラス固化体２の崩壊熱が冷却空気７へ効率良く除去される。【選択図】図１
2009008436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質貯蔵領域と、前記放射性物質貯蔵領域内に冷却空気を導く吸気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域から排出される前記冷却空気を外部に導く排気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域内に配置されて内部に放射性物質が収納される複数の収納管と、を備える放射性物質貯蔵施設であって、
前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、
前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、金属細線を内包する単位の多孔体ユニットを積層して設置する
ことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。
【請求項２】
放射性物質貯蔵領域と、前記放射性物質貯蔵領域内に冷却空気を導く吸気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域から排出される前記冷却空気を外部に導く排気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域内に配置されて内部に放射性物質が収納される複数の収納管と、を備える放射性物質貯蔵施設であって、
前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、
前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に金属細線を内包する多孔体を設置し、
前記放射性物質貯蔵領域の下方部における上向きの冷却空気流速が前記吸気ダクトから遠ざかる距離に関係無く略均一になるように、前記遠ざかる距離につれて前記多孔体の空隙率が小さくなる多孔体を配置する
ことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記放射性物質貯蔵領域の側壁面に沿って配置される多孔体の空隙率を、他の位置に配置される多孔体の空隙率よりも大きくして、前記側壁面に沿って上昇する冷却空気の流速を大きくする
ことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記多孔体の空隙率は、前記多孔体の枠体に繋がれる網の粗密を変更すること、または内包する金属細線の長さを変更することによって行うことを特徴とする放射性物質貯蔵施設。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項において、
前記多孔体は耐腐食材料からなることを特徴とする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、放射性物質貯蔵施設に係り、特に、原子力発電所で発生する使用済燃料集合体及び使用済燃料再処理施設で発生する高レベル放射性廃棄物ガラス固化体等の、発熱を伴う放射性物質を貯蔵するのに好適な放射性物質貯蔵施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で使用された後の使用済燃料集合体は、原子力発電所の燃料貯蔵プール内に保管される。燃料貯蔵プールに所定期間貯蔵された使用済燃料集合体は、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施設にて再処理される。この再処理によって高レベル放射性廃棄物のガラス固化体（以下、ガラス固化体という）が発生する。
【０００３】
ガラス固化体は、最終的には地下に設けられた処分場にて埋設処分される。しかし、ガラス固化体は、製造直後は発熱量が高いため、数十年間専用の貯蔵施設にて冷却しながら貯蔵し、処分可能な発熱量まで低下した後に処分される。また、使用済燃料集合体の一部は、再処理施設にて再処理される前に、金属キャスクやボールト等の中間貯蔵施設にて数十年間貯蔵する。
【０００４】
ガラス固化体の貯蔵施設の従来例が特許文献１に開示されている。この従来例のガラス固化体貯蔵施設は、ガラス固化体を収納する複数の収納管を貯蔵ピット内に設置している。通風管が収納管の周囲を同心状に取り囲んでおり、収納管と通風管の間に貯蔵施設外から取り入れた空気を流している。ガラス固化体はこの空気によって冷却される。ガラス固化体を冷却した空気は、暖められて貯蔵施設内に形成される排気通路を通って外部へ排出される。この冷却用の空気は、暖められた空気が排気ダクト内を上昇する力（ドラフト力）を利用して、自然循環により貯蔵施設内を流れる。
【０００５】
特許文献１に記載の貯蔵施設では、冷却用の空気を収納管と除熱用の通風管の間に形成される狭い環状流路に流すことによって、冷却空気の流速が速くなるため、収納管表面の熱伝達率が大きくなる。このため、この貯蔵施設は、発熱量の大きな放射性物質も貯蔵可能になる。 
また、ガラス固化体の貯蔵施設を示す他の従来例として、例えば、特許文献２では、通風管を排除して構造を簡素化することで、部材量や設備費の低減を図っている。しかしながら、通風管がない場合、冷却空気は垂直方向に流れる成分に加え、水平方向に流れる成分も加わるため、流れが複雑化する。これにより、収納管の冷却効率が不均一となる恐れがある。そこで、特許文献２に記載の貯蔵施設は、収納管の下端に空気分散壁を設けて、貯蔵ピットへと流入する空気を均一にしている。
【０００６】
また、特許文献２では、貯蔵ピット内の収納管相互間の広い空間が空気流路となることから、収納管表面での空気流速は遅いため、収納管表面の熱伝達率は小さくなる。したがって、フィンや放熱板などなんらかの除熱性能を向上させる対策が必要になる。
【０００７】
また、流路内に流体を流して熱交換する構成例として、例えば、特許文献３によると、周囲から加熱された流路内に特定の金属を細線化した多孔体を挿入することで、冷却空気による除熱量が、平滑面をもつ円管の場合に比べて２０％以上増大することが示されている。これは周囲から加熱された空間に多孔体を挿入することで、伝熱面付近の流体と流れの中心部の流体を混合されるため、伝熱面における熱伝達率が向上する効果や、伝熱面から多孔体へ輻射伝熱が期待できるためであると考えられる。
【特許文献１】特開２００１−３０５２９１号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６９５号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示の貯蔵施設では、収納管毎に通風管を設ける必要があるため、構造が複雑となるとともに、通風管を保持するために必要な部材量や設備費が増大するという課題が生じる。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示の貯蔵施設では、貯蔵ピット内の収納管相互間の広い空間が空気流路となることから、収納管表面での空気流速は遅いため、収納管表面の熱伝達率は小さくなる。したがって、例えば、収納管に放熱フィンを設置するなどの対策が必要になる。これにより、通風管がなく収納管表面の冷却空気流速が小さくても、発熱量の大きな放射性物質を貯蔵することが技術的には可能になるが、建屋の構造を複雑にし、部材費や設備費の増加要因になるという課題がある。
【００１０】
また、上記特許文献３では、流路内に特定の金属を細線化した多孔体を挿入すること自体は開示されているが、除熱効果と流体圧力損失の両立を図ろうとする観点がなく、冷却効率を貯蔵施設の全域で均一にするという配慮に欠けている。
【００１１】
本発明の目的は、各収納管に対する冷却効率を低下させることなく貯蔵ピット内の構造を簡素化し、かつ各収納管に対する冷却効率を均一にでき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】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
放射性物質貯蔵領域と、前記放射性物質貯蔵領域内に冷却空気を導く吸気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域から排出される前記冷却空気を外部に導く排気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域内に配置されて内部に放射性物質が収納される複数の収納管と、を備える放射性物質貯蔵施設であって、前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、金属細線を内包する単位の多孔体ユニットを積層して設置する構成とする。
【００１３】
また、放射性物質貯蔵領域と、前記放射性物質貯蔵領域内に冷却空気を導く吸気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域から排出される前記冷却空気を外部に導く排気ダクトと、前記放射性物質貯蔵領域内に配置されて内部に放射性物質が収納される複数の収納管と、を備える放射性物質貯蔵施設であって、前記放射性物質貯蔵領域の下方部において、前記吸気ダクトから遠ざかるにつれて上向きの冷却空気流速が速くなるような前記冷却空気の通路が形成され、前記収納管の周りの冷却空気が流れる部分に金属細線を内包する多孔体を設置し、前記放射性物質貯蔵領域の下方部における上向きの冷却空気流速が前記吸気ダクトから遠ざかる距離に関係無く略均一になるように、前記遠ざかる距離につれて前記多孔体の空隙率が小さくなる多孔体を配置する構成とする。
【００１４】
また、前記放射性物質貯蔵施設において、前記放射性物質貯蔵領域の側壁面に沿って配置される多孔体の空隙率を、他の位置に配置される多孔体の空隙率よりも大きくして、前記側壁面に沿って上昇する冷却空気の流速を大きくする構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放射性物質の冷却性能を向上させつつ、収納管の冷却効率の均一化と、貯蔵ピット内の構造の簡素化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１〜第３の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について以下詳細に説明する。
【００１７】
「第１の実施形態」
本発明の第１の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について、図１〜図６を参照しながら以下説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図である。図２は第１の実施形態に関する収納管の下端部における平面図である。図３は第１の実施形態に関する収納管の周りに多孔体を設置した貯蔵ピットの平面図である。図４は第１の実施形態に関する多孔体の単位フレームの詳細構造を示す斜視図である。図５は第１の実施形態に関する多孔体を設置しない場合における貯蔵ピット内の冷却空気の流れを示す図である。図６は第１の実施形態に関する多孔体を設置した場合における貯蔵ピット内の冷却空気の流れを示す図である。
【００１８】
図１〜図６において、１は放射性物質貯蔵施設、２はガラス固化体、３は収納管、４は貯蔵ピット、５は吸気ダクト、６は排気ダクト、７は冷却空気、８は多孔体の単位ユニット、９は支持格子、１０は収納管支持ガイド、１１は多孔体の単位ユニット、１２は細線、をそれぞれ表す。
【００１９】
図１に示す放射性物質貯蔵施設１において、ガラス固化体（放射性物質）２を複数格納した収納管３の上端部は、貯蔵ピット４の天井に取り付けられる。この吊り下げ構造により、ガラス固化体２の発熱に起因する収納管の垂直方向の熱膨張を吸収する構造になっている。貯蔵ピットの上流側には吸気ダクト５が、下流側には排気ダクト６がそれぞれ形成され、冷却空気７が収納管の周りの空間に配置される多孔体８（図４で詳述する）の内部を流れることで、収納管３に格納されているガラス固化体２が冷却される。暖められた空気は、排気ダクト６に流れ、ここで発生する空気のドラフト力により、冷却空気が建屋を流れることとなる。
【００２０】
図２と図３は、貯蔵ピット４を上から見た図で、図３が多孔体８を取り付ける前、図４が多孔体８を取り付けた後の平面図を示す。収納管３は図示例では４箇所で支持格子９に当接されてその位置が固定されている。その支持格子９は貯蔵ピット４の壁面に固定された収納管支持ガイド１０に取り付けられている。ここで、収納管３の配置が縦横均一に配置される場合、収納管３で囲まれた空間の形状は、どの位置でも同じであることから、多孔体８は単位ユニット１１により構成される。
【００２１】
図４は多孔体８の単位ユニット１１の全体構成を示す斜面図であり、図４に示す構成例の場合における多孔体８の水平断面は、正方形の４つの頂点を、円でくり抜いたような形状になる（図３をも参照）。多孔体８の単位ユニット１１は、図４に示す太い外枠を表す直径９．０ｍｍの針金状部分からなる枠体から形成される１０面体である。単位ユニット１１を形成するすべての面（１０面）には、網が形成されており、網は針金の直径を１．０ｍｍとし、ピッチを２０ｍｍとする構成である。
【００２２】
単位ユニット１１の内部には、直径０．５ｍｍの細線１２が５００ｍ分挿入されている。このときの多孔体８の空隙率は、０．９９４である。尚、これらの細線や単位ユニット１１はすべてステンレス製である。多孔体８の単位ユニット１１に別の単位ユニットが積層しても、多孔体の枠体により、圧縮変形せずにその形状を保持することができる。また、多孔体８の内部に挿入される直径０．５ｍｍの細線は、単位ユニット１１のすべての面に設置されている直径１．０ｍｍの網により、多孔体８の内部に保持される。これにより、単位ユニット１１内部の空隙率は一定に保持される。
【００２３】
多孔体８は、貯蔵ピット４の天井のコンクリートを構築する前に、上部から収納管支持ガイド１０の上に単位ユニット１１を積層することで（図３における収納管支持ガイド１０と単位ユニット１１との配置関係を参照）、収納管３の外側に形成される高さ１０ｍ程度の縦長の空間に、空隙率が均一な多孔体を形成することができる。また、単位ユニット１１の臨界座屈応力は、両端固定の端末条件の場合、次式で計算できる。
【００２４】
（臨界座屈応力）＝（端末条件係数）×３．１４２×ヤング率/（棒の長さ/断面二次半径）０．５
上式に、両端固定の端末条件における端末条件係数として４、ステンレスのヤング率２０６ＧＰａ、棒の長さ１ｍ、断面二次半径＝断面二次モーメント/棒の断面積＝０．００２２５を代入すると、臨界座屈応力は４１ＭＰａが算出される。次に、最も荷重がかかる最下段の単位ユニットの座屈応力を算出する。単位ユニットの重量は約９kgであり、これを１０段積層する場合、最下段の単位ユニットには９段分の荷重がかかることになる。このときの座屈応力は、次式で計算できる。
【００２５】
（ユニットにかかる応力）＝（単位ユニットの重量）×（重力加速度）×（単位ユニットの積段数−１）/（棒８本の断面積）
単位ユニット１１の重量９０ｋｇ、重力加速度９．８ｋｇ/ｍ２、単位ユニットの積段数９、棒８本の断面積０．０００５１ｍ２を上式に代入すると、ユニットにかかる応力は１．７ＭＰａが得られる。これは座屈応力の２０分の１以下で非常に小さいことから、単位ユニット１１を１０段積段しても、単位ユニットは座屈することなく、その形状が保持される。すなわち、単位ユニットを積段することで、高さ１０ｍ程度の縦長の空間に空隙率が一定の多孔体を構築すること可能になる。
【００２６】
また、従来技術で使用される通風管１本の重量は、通風管の直径が０．６ｍ、肉厚が０．０１５ｍ、高さ１０ｍ、ＳＵＳ製と仮定した場合、約２２００ｋｇとなる。一方、多孔体一列分、すなわち単位ユニット１０段分の重量は先述したように約９０ｋｇであり、通風管の約２５分の１と非常に軽い。したがって、収納管支持ガイド１０にかかる荷重も小さい。すなわち、本実施形態に関する多孔体を設置する場合は、収納管支持ガイド１０に加わる重量が小さいため、支持ガイド１０の強度を軽減することが可能になる。
【００２７】
また、従来技術で使用されるフィンを取り付ける場合、長さが１０ｍ程度の長尺な溶接作業が必要になるため、加工費が高くなる。さらに、設置時には、フィンを溶接した収納管を上部から貯蔵ピット４に挿入することとなるが、隣り合う収納管のフィンと干渉しないように、狭い空間にフィンが溶接されている収納管を設置する作業は、時間と設置コストがかかる。これに対して、本実施形態では、フィンがない円筒形の収納管を設置後、多孔体８の単位ユニット１１を上部から順に積層させるだけでよいため、設置コストを低く抑えることができる。
【００２８】
多孔体８の材質は、ステンレスであるが、炭素鋼や銅にめっき、塗装、溶射などの防食対策を実施した材料や、クロム含有鋼なども用いることができる。
【００２９】
ガラス固化体２の崩壊熱は、収納管３を介して冷却空気７により除去される。このとき、多孔体５により冷却空気の混合が促進し、収納管の熱伝達率が向上する。また、収納管３から多孔体５（金属製の網や細線）へ輻射により伝熱する。これらの効果により、ガラス固化体２の崩壊熱が冷却空気７へ効率よく除去される。上述した特許文献３によると、空隙率０．９９３以上の場合、平滑面を持つ円管の場合に比べて、除熱量が２０％向上すると述べている。したがって、本実施形態においても、除熱性能は確実に向上する。
【００３０】
このように、冷却空気が流れる流路に多孔体８を設けることで、伝熱板面付近の空気が混合されることによる熱伝達の向上や、伝熱面と多孔体の間の輻射伝熱が見込めるため、伝熱面から冷却空気への伝熱が促進される。
【００３１】
上述した従来技術の特許文献２に開示したように、構造の簡素化のため通風管を排除した場合、空気は吸気ダクト５や排気ダクト６と貯蔵ピット４の接続位置などによる影響を受けやすくなるため、冷却空気７の流れが不均一となる。
【００３２】
図５に構造の簡素化のため通風管を排除した場合における貯蔵ピット内の空気流速の解析結果を示すが、貯蔵ピット４の下方部においては、吸気ダクト５から距離が離れるにつれて、貯蔵ピット内における冷却空気の上向きの流速が速くなる（貯蔵ピット下方部の上向き矢印の長さを参照）。これは、吸気ダクト５から流入する冷却空気の貯蔵ピット４への流入時（図５のＡ）の流れ方向（水平方向）の慣性力が、貯蔵ピット４で暖められて上昇する空気の鉛直方向の流速成分に対して非常に強いためである。換言すると、吸気ダクト５から貯蔵ピット４内に入る入口の断面積が貯蔵ピット中段の断面積に比べて非常に小さいので、貯蔵ピットへの流入時の水平方向の冷却空気の流速が速くなり、この速くなった流速の冷却空気が入口に対向するピット壁面に当たって上昇するので、この部分における流速は大となる。
【００３３】
また、吸気ダクト５から遠い部分の空気流速が速い影響で、図５のＢにおける空気流速が相対的に低くなる。このように、通風管を排除した場合は、流れが不均一になることがわかる。このように、貯蔵ピット内の場所によって冷却空気の速度分布の水平成分が異なる場合、除熱性能も不均一分布であるため、建屋の設計が非常に困難になる課題が発生する。
【００３４】
本実施形態では、収納管３の周りに多孔体８を配置することで、水平方向の流れ成分の発生を抑制し、通風管のような構造物がなくとも収納管周囲を下から上へと均一に冷却空気を流すことができる。このように、貯蔵ピット内の冷却空気流れに偏りが生じないようにすることで、各収納管の冷却効率が均一化することができる。
【００３５】
図６に収納管３の周りに多孔体８を設置したときの貯蔵ピット４内の空気流速の解析結果を示すが、貯蔵ピット４内の空気流速がほぼ均一になっていることがわかる。敷衍して言えば、貯蔵ピットの入口側とその対向壁面側との間の位置を横軸にして、貯蔵ピット下方部の上向き流速を縦軸にすると、図５の場合には、右肩上がりの略比例関係のグラフになって対向壁面側と入口側の縦軸値にはかなりの差が発生するが、図６に示すように同一構造の多孔体を配置すれば、図５の傾向が現われはするが、それほど大きな差が発生することにはならないということである。因みに、後述する図７に示す多孔体を配置すると、上述した差をほとんど無くすることができる。
【００３６】
また、収納管表面より貯蔵ピットの天井および床に伝わる放射熱が多孔体によって軽減されるため、貯蔵ピットの天井および床の温度上昇を抑えることができ、ひいては貯蔵ピットの天井および床に設置する断熱部材や側壁流路の構造を簡素化することができる。また、多孔体５は重量が非常に軽いことから、多孔体５を強固な部材により固定することなく、耐震強度を確保することが可能であることから、強度部材を新たに設置する必要性は生じない。
【００３７】
多孔体挿入による伝熱促進効果は、上述したように、伝熱面と多孔体の輻射伝熱や空気の混合が原因である。したがって、多孔体としては、輻射率や熱伝導率が高い材料がよい。一方で、放射性物質貯蔵施設は、放射性物質を約５０年間貯蔵することを想定している。ここで、冷却空気に塩分が含まれる場合、多孔体には耐食性が高い材料を選定する必要がある。以上より、多孔体の材料としては、ステンレスを用いるが、クロム含有鋼や、炭素鋼や銅にめっき、塗装、溶射などの防食対策を実施した材料を用いてもよい。また、多孔体５の形状として、網目状の場合について示したが、金属板に多数の小さな孔をあけたものでも良い。
【００３８】
「第２の実施形態」
本発明の第２の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について、図７を参照しながら以下説明する。図７は本発明の第２の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図であり、多孔体の空隙率分布を調整した場合の貯蔵ピットの縦断面図である。第２の実施形態においては、貯蔵ピットに配置する多孔体の空隙率分布が異なることが特徴であるが、それ以外の構成においては第１の実施形態と共通するので、共通部分については、第１の実施形態に関する説明を援用する。
【００３９】
図１の放射性物質貯蔵施設において、空隙率が均一な多孔体５を設置する本発明の第１の実施形態においても、冷却空気７は図６に示すようにほぼ均一になるが、第２の実施形態では、その効果を更に高めるため、吸気ダクト５から遠くなるに従い多孔体１３の空隙率を小さくすることで、吸気ダクト５から遠くなるに従い多孔体１３の圧力損失が大きくなるような分布を持たせる。
【００４０】
第２の実施形態の構成により、入口から遠くなるにつれて、多孔体に圧力損失がなるべく大きく掛かるように空隙率を小さくした多孔体を配置すれば（近い箇所では圧力損失がそれほど掛からないように空隙率を大とする）、貯蔵ピット下方部における上向きの流速が、入口側とその対向壁面側とでほぼ等しくすることが可能である。ここで、多孔体の空隙率を変更するには、多孔体の枠体を結ぶ網における網目の粗密を変えたり、内包した細線１２の長さ、量を変えることによって行う。
【００４１】
「第３の実施形態」
本発明の第３の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設について、図８を参照しながら以下説明する。図８は本発明の第３の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図であり、貯蔵ピット壁面近傍の多孔体の空隙率を高くして壁面近傍の空気流速を高めた貯蔵ピットの縦断面図である。
【００４２】
第３の実施形態は、図１の放射性物質貯蔵施設において貯蔵ピット４の壁の温度を下げたい場合の構成を示すものである。すなわち、貯蔵ピットにおいて、温度を下げたい側壁面近傍の多孔体１５の空隙率を、他の部位の多孔体１４（図８では図１と同様に空隙率の均一な多孔体を用いる例を示しているが、これに限らず、図７に示すように空隙率の変化する多孔体でもよい）よりも大きくし、壁面近傍の多孔体の圧力損失を小さくすることにより、壁面に沿って上昇する空気の流速を大きくすることで、冷却効果を高めている。同様に、温度を下げたい領域があるときは、その領域部分の多孔体の空隙率を大きくすれば、同様の理由により、温度を下げることができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施形態は、次のような構成を備え、機能乃至作用を奏することを特徴とするものである。すなわち、貯蔵ピットに配置された収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、金属を細線化した多孔体又は単位ユニットの多孔体を積層した多孔体群を配置したことにあり、収納管の周りに多孔体を配置することで、水平方向の流れ成分の発生を抑制し、通風管のような構造物がなくとも収納管周囲を下から上へと均一に冷却空気を流すことができる。このように、貯蔵ピット内の冷却空気流れに偏りが生じないようにすることで、各収納管の冷却効率を均一化することができる。また、収納管の周りの冷却空気が流れる部分に、特定の金属を細線化して高い空隙率を有する多孔体を配置することにより、放射性物質から冷却空気への伝熱が促進されることから、通風管を削除した際に生じる冷却効率の低下を抑制することができる。
【００４４】
また、収納管表面より貯蔵ピットの天井および床に伝わる放射熱が多孔体によって軽減されるため、貯蔵ピットの天井および床の温度上昇を抑えることができ、ひいては貯蔵ピットの天井および床に設置する断熱部材や側壁流路の構造を簡素化することができる。
【００４５】
また、側壁面を構成する部材の温度上昇を低下させたい場合は、側壁面近傍の多孔体の圧力損失が小さくなるように、多孔体の空隙率を他の部位の多孔体よりも大きくすることにより、側壁面に沿って上昇する空気の流速を上昇させることで対処できる。
【００４６】
さらに、収納管周りに設置した多孔体においては、均一な形状にするのではなく、流速が速くなる部分の圧力損失が大きくなるように、多孔体の空隙率を調整することにより、収納管周囲を下から上へと流れる冷却空気をより一層均一化することができる。
【００４７】
また、ガラス固化体の貯蔵施設の収納管は、一般に直径５０ｃｍ程度、高さが１０ｍ程度で、約１ｍ間隔で配置されている。多孔体が設置される空間は、この収納管の間の空間であるため、高さが１０ｍ以上の縦長の空間になる。多孔体は収納管の間の空間に均一に設置されることが好ましい。そこで、収納管を支持するガイド機能を有する収納管支持ガイド上に、一定の長さの細線を挿入させた高さ１ｍ程度の多孔体の単位ユニットを積層する。単位ユニット内に挿入する細線の径と長さをすべての多孔体で等しくすることで、空隙率の均一性を担保することができる。
【００４８】
多孔体の単位ユニットの枠体は、自重を支持することが可能な強度を有する必要があるため、一般に多孔体の単位ユニット内に挿入される細線よりも径が太い。これにより、縦長の空間に設置する多孔体の空隙率を均一にすることができる。
【００４９】
多孔体挿入による伝熱促進効果は、上述したように、伝熱面と多孔体の輻射伝熱や空気の混合が原因であることから、多孔体としては、輻射率や熱伝導率が高い金属材料で構成されることが好ましい。一方で、放射性物質貯蔵施設は、放射性物質を約５０年間貯蔵することを想定している。ここで、冷却空気に塩分が含まれる場合、多孔体には耐食性が高い材料を選定する必要がある。以上より、多孔体の材料としては、ステンレスやクロム含有鋼や、炭素鋼や銅にめっき、塗装、溶射などの防食対策を実施した材料を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に関する収納管の下端部における平面図である。
【図３】第１の実施形態に関する収納管の周りに多孔体を設置した貯蔵ピットの平面図である。
【図４】第１の実施形態に関する多孔体の単位ユニットの詳細構造を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に関する多孔体を設置しない場合における貯蔵ピット内の冷却空気の流れを示す図である。
【図６】第１の実施形態に関する多孔体を設置した場合における貯蔵ピット内の冷却空気の流れを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図であり、多孔体の空隙率分布を調整した場合の貯蔵ピットの縦断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る放射性物質貯蔵施設の全体構成を示す縦断面図であり、貯蔵ピット壁面近傍の多孔体の空隙率を高くして壁面近傍の空気流速を高めた貯蔵ピットの縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  放射性物質貯蔵施設
２  ガラス固化体
３  収納管
４  貯蔵ピット
５  吸気ダクト
６  排気ダクト
７  冷却空気
８  多孔体の単位ユニット
９  支持格子
１０  収納管支持ガイド
１１  単位ユニット
１２  細線
１３  吸気ダクトから遠くなるにつれて空隙率が小さい多孔体
１４  空隙率が均一な多孔体
【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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【図７】
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【図８】
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