(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四方がコンクリート側壁によって囲まれ、上方がコンクリート天井スラグによって仕切られたセル室の中に複数の収納管が並置され、このセル室は、外気入口を備えた外気導入通路に通じ、且つ複数の収納管の下方に位置する下部プレナムと、空気出口を備えた冷却空気排出通路に通じ、且つ天井スラグの下方に位置する上部プレナムとを有し、コンクリート側壁には、コンクリート側壁内面に対向して側壁流路形成板が設けられ、コンクリート側壁とこの側壁流路形成板との間にコンクリート側壁冷却用の側壁流路が形成され、各収納管の中に収容した放射性廃棄物の発する熱によって生成される前記セル室内の対流による自然通気によって、前記放射性廃棄物を含む収納管及びコンクリート側壁を冷却する放射性廃棄物の貯蔵施設において、天井スラグには、天井スラグ内面に対向して天井流路形成板を設けて、天井スラグ内面と天井流路形成板との間に、少なくとも前記外気導入通路側の前記側壁流路に連通する天井流路を形成し、前記側壁流路には、下部プレナムから上部プレナムに向かって延びる仕切りを設け、前記冷却空気排出通路側の前記側壁流路内に空気流量絞り手段を設けたことを特徴とする貯蔵施設。
【請求項２】
前記空気流量絞り手段は、前記側壁流路内の冷却空気の流れに交差するように配置された多孔板からなる請求項１に記載の貯蔵施設。
【請求項３】
前記空気流量絞り手段は、前記側壁流路内の冷却空気の流れに沿うように配置された隙間調整板からなる請求項１に記載の貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性廃棄物の貯蔵施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公平１−５３７６０号公報にも記載されているように、例えば核燃料再処理工場の廃液はガラス固化体としてパッケージされ、その後このガラス固化体は放射性物質の崩壊により熱を発生するため、貯蔵施設の中で冷却される。図６及び図７は、従来の典型的な自然通風式の貯蔵施設を示し、図８はセル室を含む通気の流れを示す。この貯蔵施設１は、コンクリート側壁１４及び天井スラグ６によって囲まれたセル室２を有し、このセル室２の中には、それぞれガラス固化体３を格納する複数の収納管４が、セル室２を上方の搬送室５から区画している天井スラグ６に固定されて下方に垂下している。また、図７に示すように、収納管４の回りには、外管７を配置することによって、この外管７と収納管４との間に環状空間８が形成され、この環状空間８は、冷却空気通路として用いられている。また、コンクリート側壁１４には、コンクリート側壁内面に対向して側壁流路形成板１５が設けられ、コンクリート側壁１４とこの側壁流路形成板１５との間にコンクリート側壁冷却用の側壁流路１６が形成されている。
【０００３】
このような貯蔵施設１では、収納管４に収納されたガラス固化体３の崩壊熱が、収納管４を通じてそのまわりの環状空間８の空気を熱し、これに伴って自然発生的に、環状空間８の空気が上昇する対流が生じ、この環状空間８内の対流によって、外気入口から空気を給気シャフト１０に取り込む空気の流れが作られる。すなわち、給気シャフト１０に取り入れられた空気は、図８に矢印で示すように、収納管４の下方の下部プレナム１１から環状空間８に入り込んで、収納管の熱を吸収しながら環状空間８とともに側壁流路１６内を上昇し、次いで上部プレナム１２を通じて排気シャフト１３に入り、この排気シャフト１３を上昇した後に空気出口を通じて外部に排出されるようになっている。このことから、貯蔵施設１では、収納管４の中のガラス固化体３が熱を発生している限り、自然発生的に生じる環状空間８の対流による自然通風によってガラス固化体３を含む収納管４及びコンクリート側壁１４を冷却することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の貯蔵施設１では、自然通風によってガラス固化体３自体を冷却することは可能であるが、ガラス固化体３の崩壊熱によって加熱されるセル室２まわりのコンクリート構造物の冷却が不十分である問題がある。
【０００５】
より詳細に説明すれば、第１に天井スラグ６の冷却不足の問題である。天井部には、通常断熱材１９を施工してあるが、そのために天井スラグ６の上に位置する搬送室５への熱逃げがほとんどないため、断熱材１９による天井スラグ６の過熱防止は困難である。さらに、図８に示すように、側壁流路１６内で、加熱された冷却空気の一部が循環流を生じるため、ワンスルーで側壁流路１６を流れる場合に較べて、冷却空気の冷却機能が不十分となる。
【０００６】
第２に、図９に示すように、冷却空気は外気入口から取り入れられて下部プレナム１１に到った後に、セル室２内の側壁流路１６を通る際に不均一な流れとなる。つまり、給気シャフト１０に近いコンクリート側壁部が死角となって、この領域への空気流量が減じ、その結果この領域のコンクリート側壁が過熱される。第３に、図１０に示すように、冷却空気出口通路１３における冷却空気の圧損に伴う冷却流量の低下である。ガラス固化体は長期間に亘って熱とともに放射線をも発生するため、図１１に示すような仕方でセル室２まわりを遮蔽するために、冷却空気入口通路１０及び冷却空気出口通路１３にそれぞれ、入口遮蔽板１７及び出口遮蔽板１８を迷路状に互い違いに配置している。図１０は、これらの遮蔽板１７、１８によって通路内の冷却空気の流れを示す。図１０に示すように、冷却空気は強制的に５回の方向転換が行われ、それに伴い圧力損失が生じ、冷却空気流量を確保することが困難となる。
【０００７】
放射性廃棄物の貯蔵施設はそもそも、放射能レベルを一定レベルに減衰させるまで極めて長期に亘ってガラス固化体３を安全に貯蔵することが必須とされ、その意味で、貯蔵施設の長期健全性確保は、極めて重要な課題である。
【０００８】
この点、貯蔵施設の建物構造を構成するコンクリートの許容耐熱温度は、通常６５°Ｃであり、コンクリートの過熱防止は貯蔵施設の長期健全性確保にとって不可欠といえる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、放射性廃棄物とともにそのまわりのコンクリート構造物も含め、十分且つ均一に冷却することにより、長期健全性が確保可能な放射性廃棄物の貯蔵施設を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明の放射性廃棄物の貯蔵施設は、四方がコンクリート側壁によって囲まれ、上方がコンクリート天井スラグによって仕切られたセル室の中に複数の収納管が並置され、このセル室は、外気入口を備えた外気導入通路に通じ、且つ複数の収納管の下方に位置する下部プレナムと、空気出口を備えた冷却空気排出通路に通じ、且つ天井スラグの下方に位置する上部プレナムとを有し、コンクリート側壁には、コンクリート側壁内面に対向して側壁流路形成板が設けられ、コンクリート側壁とこの側壁流路形成板との間にコンクリート側壁冷却用の側壁流路が形成され、各収納管の中に収容した放射性廃棄物の発する熱によって生成される前記セル室内の対流による自然通気によって、前記放射性廃棄物を含む収納管及びコンクリート側壁を冷却する放射性廃棄物の貯蔵施設において、
天井スラグには、天井スラグ内面に対向して天井流路形成板を設けて、天井スラグ内面と天井流路形成板との間に、前記側壁流路に連通する天井流路を形成し、
前記側壁流路には、下部プレナムから上部プレナムに向かって延びる仕切りを設けた構成としてある。
【００１１】
上記課題を解決すべく、本発明の放射性廃棄物の貯蔵施設は、四方がコンクリート側壁によって囲まれ、上方がコンクリート天井スラグによって仕切られたセル室の中に複数の収納管が並置され、このセル室は、外気入口を備えた外気導入通路に通じ、且つ複数の収納管の下方に位置する下部プレナムと、空気出口を備えた冷却空気排出通路に通じ、且つ天井スラグの下方に位置する上部プレナムとを有し、コンクリート側壁には、コンクリート側壁内面に対向して側壁流路形成板が設けられ、コンクリート側壁とこの側壁流路形成板との間にコンクリート側壁冷却用の側壁流路が形成され、各収納管の中に収容した放射性廃棄物の発する熱によって生成される前記セル室内の対流による自然通気によって、前記放射性廃棄物を含む収納管及びコンクリート側壁を冷却する放射性廃棄物の貯蔵施設において、
前記冷却空気排出通路側の前記コンクリート側壁と前記側壁流路形成板との間に形成された前記側壁流路内に空気流量絞り手段を設けた構成としてある。
【００１２】
上記課題を解決すべく、本発明の放射性廃棄物の貯蔵施設は、四方がコンクリート側壁によって囲まれ、上方がコンクリート天井スラグによって仕切られたセル室の中に複数の収納管が並置され、このセル室は、複数の収納管の下方に位置し、且つ外気入口を備えた外気導入通路に通じる下部プレナムと、天井スラグの下方に位置し、且つ空気出口を備えた冷却空気排出通路に通じる上部プレナムとを有し、この冷却空気排出通路は、天井スラグから上方に延び、且つセル室の近位側に位置するコンクリート近位側壁と、上方に延び、且つセル室の遠位側に位置するコンクリート遠位側壁とを有し、冷却空気排出通路は、このコンクリート近位及び遠位側壁それぞれの内壁から内部に突出する複数の遮蔽板を上方に向かって互い違いに有し、各収納管の中に収容した放射性廃棄物の発生する熱によって生成される前記セル室内の対流による自然通気によって、前記放射性廃棄物を含む収納管及びセル室まわりのコンクリートを冷却し、上部プレナムからの冷却済み空気が、コンクリート遠位側壁の内壁によって前記冷却空気排出通路内で空気出口に向かって上方に偏向される放射性廃棄物貯蔵施設において、
前記複数の遮蔽板のうち最下位置の遮蔽板を、前記コンクリート近位側壁の内壁に設ける構成としてある。
【作用】
本発明による貯蔵施設によれば、下部プレナムからセル室内に流入した冷却空気は、自然通気の仕方で複数の収納管とともに側壁流路内を流れることによって、コンクリート側壁を内壁から冷却することができる。このとき、空気は側壁流路に設けた仕切りによって側壁流路内を下部プレナムから上部プレナムに向かってワンスルーとして流れ、従来技術で生じていた側壁流路内の循環流を防止することができる。さらに空気は、側壁流路に連通した天井流路を通り、天井スラブをその内壁から冷却することができる。これにより、放射性廃棄物のみならずコンクリート側壁及び天井スラグを十分冷却することができる。
【００１３】
本発明による貯蔵施設によれば、下部プレナムからセル室内に流入した冷却空気は、自然通気の仕方で複数の収納管とともに側壁流路内を流れることによって、コンクリート側壁を内壁から冷却することができる。このとき、冷却空気排出通路側の側壁流路内を流れる空気は、空気流量絞り手段によってその流量が絞られるので、このような空気流量絞り手段の設けられていない外気導入通路側の側壁流路内を流れる空気との間で、流量の均一化を達成し、以てコンクリートの冷却の偏りを防止することができる。
【００１４】
本発明による貯蔵施設によれば、下部プレナムからセル室内に流入した冷却空気は、自然通気の仕方で複数の収納管を冷却することができる。このとき、上部プレナムから冷却空気排出通路内に流入する空気は、コンクリート遠位側壁の内壁により偏向されて、冷却空気排出通路内を空気出口に向かって上方に流れる。その際、最下位置の遮蔽板は、コンクリート近位側壁の内壁に設けられているので、偏向した空気は、そのままコンクリート遠位側壁の内壁に沿って最下位置の遮蔽板を越えて流れることができる。従って、冷却空気排出通路内における遮蔽板による空気の圧力損失の発生を極力防止することにより、遮蔽板による放射性廃棄物が発生する放射線の遮蔽機能を確保しつつ、冷却空気の流量を十分に確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。
貯蔵施設２０は、図１（ａ）から理解できるように、従来と同様に、四方がコンクリート側壁５０によって囲まれ、上方がコンクリート天井スラグ４０によって仕切られたセル室２２を有し、このセル室２２の中に複数の収納管３６が並置される。収納室３６の下方には、給気シャフト２６に通じる下部プレナム２４が、天井スラグ４０の下方には、排気シャフト３０に通じる上部プレナム２８が形成されている。排気シャフト３０は、天井スラグ４０から上方に延びる、セル室２２の近位側のコンクリート側壁７０と、セル室２２の遠位側のコンクリート側壁７２とを有する。給気シャフト２６の上端には、外気入口３２が設けられ、上部プレナム２８のレベルには、入口遮蔽板５２が設けられ、収納管３６から生じる放射線が外部に漏洩しないように、適正に遮蔽するようにしてある。一方、排気シャフト３０の上端には、空気出口３４が設けられ、上部プレナム２８のレベルには、入口遮蔽板５２と同様な目的で、出口遮蔽板５３が設けられている。これにより、外気入口３２を通じて給気シャフト２６の中に取り込んだ空気は、矢印で示すように、下部プレナム２４からセル室２２を通って上部プレナム２８に入り、この上部プレナム２８から排気シャフト３０を経て、この排気シャフト３０の上端に位置する空気出口３４を通って外部に排出され、この一連の冷却空気の流れによって、セル室２２に並置された複数の収納管３６の冷却が行われる。セル室２２と搬送室３８とを区画する天井スラグ４０には、各収納管３６に連通する貫通孔４０ａが形成され、この貫通孔４０ａを通じてセル室２２内の各収納管３６に対するガラス固化体４２の格納及び取り出しが行われる。
【００１６】
なお、各収納管３６のまわりには、従来とは異なり、下部プレナム２４及び上部プレナム２８に通じる環状空間を形成する外管を排除してある。
【００１７】
コンクリート側壁５０には、コンクリート側壁内面に対向して側壁流路形成板５４が配設され、コンクリート側壁５０と側壁流路形成板５４との間にコンクリート側壁冷却用の側壁流路５６が形成される。また、図１（ｂ）及び（ｃ）に明瞭に示すように、側壁流路５６には、下部プレナム２４から上部プレナム２８に向かって延びるリブ５８を設け、側壁流路５６を下部プレナム２４から上部プレナム２８に向かって延びる個々の流路に仕切ってある。天井スラグ４０には、天井スラブ内面に対して対向して天井流路形成板６０を設けて、天井スラグ内面と天井流路形成板５６との間に、側壁流路５６に連通する天井流路６２を形成してある。６０ａ及び５４ａが示すように、天井流路形成板６０及び側壁形成板５４いずれも、排気シャフト３０の入口付近まで、延長してある。
【００１８】
このように構成された本実施例にかかる貯蔵施設によれば、従来と同様に、収納管３６に格納されたガラス固化体４２が熱を発生している限り、その崩壊熱により自然発生的にセル室２２内の空気が上昇する対流が生じ、この対流に誘起される自然通風、つまり外気入口３２から給気シャフト２６及び下部プレナム２４で形成される導入通路から、セル室２２を通り、上部プレナム２８及び排気シャフト３０で形成される排気通路を経て空気出口３４から外部に放出される冷却空気の流れによって、セル室２２に並置された複数の収納管３６の冷却が行われる。すなわち、給気シャフト２６に入り込んだ空気は、図１（ａ）に矢印で示すように、下部プレナム２４から収納管３６の熱を吸収しながらセル室２２内を上昇し、次いで上部プレナム２８、排気シャフト３０に入り、この排気シャフト３０を上昇した後に空気出口３４を通じて外部に出る。
【００１９】
このとき、空気は側壁流路５６に設けたリブ５８によって側壁流路５６内を下部プレナム２４から上部プレナム２８に向かってワンスルーとして流れ、従来技術で生じていた側壁流路５６内の循環流を防止することができる。さらに空気は、側壁流路５６に連通した天井流路６２を通り、天井スラグ４０をその内壁から冷却することができる。これにより、放射性廃棄物であるガラス固化体４２のみならずコンクリート側壁５０並びに天井スラグ４０をも十分冷却することができる。
【００２０】
本発明の他の実施の形態を以下に説明するが、第１の実施の形態と同様な要素には同様な番号を付することによりその説明は省略し、主に特徴部分について説明する。
【００２１】
本発明の第２の実施の形態を、図２及び図３を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００２２】
本実施の形態の特徴は、冷却空気排出通路３０側のコンクリート側壁５０と側壁流路形成板５４との間に形成された側壁流路５６内に空気流量絞り手段６４を設けた点にある。図２（ａ）から理解できるように、側壁流路５６の横断面積の略半分の領域に亘って空気流量絞り手段６４を配置している。空気流量絞り手段６４の設置高さは、コンクリート側壁５０の下部レベルであるのが好ましい。
【００２３】
図２（ｂ）において、空気流量絞り手段６４は、側壁流路５６内の冷却空気の流れに交差するように配置された多孔板６４ｂからなる。一方、図２（ｃ）において、空気流量絞り手段６４は、側壁流路５６内の冷却空気の流れに沿うように配置された隙間調整板６４ｃからなる。いずれも、面積開孔率は、約２０％ないし５０％が好ましい。このような空気流量絞り手段６４によれば、冷却空気排出通路３０側の側壁流路５６と冷却入口通路２６側の側壁流路５６との間で、図３に示すように、従来死角となっていた給気シャフト側に近いコンクリート側壁も含め、側壁流路内を通る空気流量の均一化を実現することが可能となる。
【００２４】
本発明の第３の実施の形態を、図４及び図５を参照しながら、以下に詳細に説明する。冷却空気排出通路３０は、天井スラグ４０から上方に延び、且つセル室２２の近位側に位置するコンクリート近位側壁７０と、上方に延び、且つセル室２２の遠位側に位置するコンクリート遠位側壁７２とを有し、冷却空気排出通路３０は、このコンクリート近位及び遠位側壁７０、７２それぞれの内壁から内部に突出する複数の遮蔽板５３を上方に向かって互い違いに有する。本実施の形態の特徴は、このような複数の遮蔽板５３のうち最下位置の遮蔽板を、コンクリート近位側壁７０の内壁に設けた点にある。
【００２５】
図４に示すように、このような遮蔽板５３の配置によれば、セル室２２内で収納管３６及びコンクリート構造物を冷却して上部プレナム２８に到った空気が排気シャフト３０内に流入する際、コンクリート遠位側壁７２の内壁によって偏向されて、空気出口３４に向かって排気シャフト３０内を上方に流れる。このとき、最下位置の遮蔽板５３は、コンクリート近位側壁７０に設けられているので、偏向された空気は、コンクリート遠位側壁７２の内壁に沿って最下位置の遮蔽板を越えて流れることが可能となる。従って、排気シャフト３０内で遮蔽板５３による余分な空気の圧力損失を防止し、その結果冷却空気の流量を十分に確保することができる。試験例によれば、従来の５回の空気流れの方向転換（図１１参照）を３回の方向転換に減じた結果、冷却空気流量で約１５％、ガラス固化体温度及びコンクリート温度で約１０°Ｃ低下することを確認した。なお、図５に示すように、放射性廃棄物からの放射線は、迷路状に配置された遮蔽板５３によって従来と同様に十分に遮蔽することが可能である。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能である。例えば、放射性廃棄物は、ガラス固化体に限定されることなく、本実施の形態と同様な仕方で冷却且つ貯蔵される限りにおいて、本発明の貯蔵施設は、どのような放射性廃棄物にも適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の貯蔵施設によれば、自然通風の仕方で放射性廃棄物のみならず施設のコンクリート構造物も十分かつ均一に冷却し、以て施設の長期健全性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施の形態に係る貯蔵施設の概略断面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図１（ｃ）】図１（ｂ）のＢ部拡大図である。
【図２（ａ）】本発明の第２の実施の形態に係る貯蔵施設の図１（ｂ）に対応する図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）のＣ部分拡大図である。
【図２（ｃ）】図２（ａ）のＣ部分拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る貯蔵施設の内部での冷却空気の流れを示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る貯蔵施設の冷却空気出口まわりの部分斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る貯蔵施設の冷却空気出口まわりにおける放射線の屈折反射状況を示す図４と同様な図である。
【図６（ａ）】従来の貯蔵施設の概略断面図である。
【図６（ｂ）】図６（ａ）の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図７】従来の貯蔵施設で採用した収納管の床面支持構造を示す断面図である。
【図８】従来の貯蔵施設の内部でのコンクリート側壁部まわりの冷却空気の流れを示す図３と同様な図である。
【図９】従来の貯蔵施設の内部での冷却空気の全体流れを示す図である。
【図１０】従来の貯蔵施設の冷却空気出口まわりの部分斜視図であり、図４と同様な図である。
【図１１】従来の貯蔵施設の冷却空気出口まわりにおける放射線の屈折反射状況を示す図であり、図５と同様な図である。
【符号の説明】
２０  貯蔵施設
２２  セル室
２４  下部プレナム
２６  給気シャフト
２８  上部プレナム
３０  排気シャフト
３２  外気入口
３４  空気出口
３６  収納管
３８  搬送室
４０  天井スラグ
４２  ガラス固化体
５０  コンクリート側壁
５２  入口遮蔽板
５３  出口遮蔽板
５４  側壁流路形成板
５６  側壁流路
５８  リブ
６０  天井流路形成板
６２  天井流路
６４  空気流量絞り手段
７０  コンクリート近位側壁
７２  コンクリート遠位側壁
【図１（ａ）】
0003810589.tif 000002
【図１（ｂ）】
0003810589.tif 000003
【図１（ｃ）】
0003810589.tif 000004
【図２（ａ）】
0003810589.tif 000005
【図２（ｂ）】
0003810589.tif 000006
【図２（ｃ）】
0003810589.tif 000007
【図３】
0003810589.tif 000008
【図４】
0003810589.tif 000009
【図５】
0003810589.tif 000010
【図６（ａ）】
0003810589.tif 000011
【図６（ｂ）】
0003810589.tif 000012
【図７】
0003810589.tif 000013
【図８】
0003810589.tif 000014
【図９】
0003810589.tif 000015
【図１０】
0003810589.tif 000016
【図１１】
0003810589.tif 000017