JPH0332038B2 - - Google Patents
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- JPH0332038B2 JPH0332038B2 JP59139515A JP13951584A JPH0332038B2 JP H0332038 B2 JPH0332038 B2 JP H0332038B2 JP 59139515 A JP59139515 A JP 59139515A JP 13951584 A JP13951584 A JP 13951584A JP H0332038 B2 JPH0332038 B2 JP H0332038B2
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- container
- heat
- containers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Cosmetics (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、熱発生を伴う高放射性物質が収納さ
れた遮蔽容器を、限定された面積内に多数配置す
る発熱性放射性物質の貯蔵方法に関するものであ
る。
れた遮蔽容器を、限定された面積内に多数配置す
る発熱性放射性物質の貯蔵方法に関するものであ
る。
原子炉の使用済燃料に代表される高放射性物質
は、原子炉から取り出された直後は非常に強い放
射線と、この放射線に伴つて大量の崩壊熱を発生
する。この放射線と崩壊熱は、原子炉からの取出
時間が経過するに従つてまず急激に減少し、しか
る後は、徐々に程度を弱めながら減少する。上記
の使用済燃料のように崩壊熱の発生を伴う高放射
性物質の貯蔵にあたつては、崩壊熱の発生が大き
い間は水中において冷却と遮蔽を兼ねるのが通常
である。燃料は温度を調節された水中で表面を対
流で冷却することにより燃料被覆管の温度上昇を
防ぎ、燃料被覆管の密封健全性を保つことができ
る。
は、原子炉から取り出された直後は非常に強い放
射線と、この放射線に伴つて大量の崩壊熱を発生
する。この放射線と崩壊熱は、原子炉からの取出
時間が経過するに従つてまず急激に減少し、しか
る後は、徐々に程度を弱めながら減少する。上記
の使用済燃料のように崩壊熱の発生を伴う高放射
性物質の貯蔵にあたつては、崩壊熱の発生が大き
い間は水中において冷却と遮蔽を兼ねるのが通常
である。燃料は温度を調節された水中で表面を対
流で冷却することにより燃料被覆管の温度上昇を
防ぎ、燃料被覆管の密封健全性を保つことができ
る。
しかし、原子炉に付属する使用済燃料貯蔵プー
ルの容量には限度があり、原子炉の運転を継続し
て取替燃料の取出しを行なうためには、貯蔵プー
ルに相応のスペースを必要とする。そこで、原子
炉より取出してから時間を経過して崩壊熱が減少
した燃料は貯蔵プールから取出してプール外に貯
蔵する必要性が生じた。原子炉の燃料貯蔵プール
外における貯蔵方法としては、別の燃料貯蔵プー
ルによるほか、キヤスクと呼ばれる遮蔽容器に収
納して貯蔵する方法が、Technical and
Economic Assessment of Alternative Dry
Storage Methods，E.R.Johnson et.al，ｐ 68，
Proceedings of an NEA Specialist Workshop
for Dry Storage of Spent Fuel Elements，
OECD（1982）で知られている。
ルの容量には限度があり、原子炉の運転を継続し
て取替燃料の取出しを行なうためには、貯蔵プー
ルに相応のスペースを必要とする。そこで、原子
炉より取出してから時間を経過して崩壊熱が減少
した燃料は貯蔵プールから取出してプール外に貯
蔵する必要性が生じた。原子炉の燃料貯蔵プール
外における貯蔵方法としては、別の燃料貯蔵プー
ルによるほか、キヤスクと呼ばれる遮蔽容器に収
納して貯蔵する方法が、Technical and
Economic Assessment of Alternative Dry
Storage Methods，E.R.Johnson et.al，ｐ 68，
Proceedings of an NEA Specialist Workshop
for Dry Storage of Spent Fuel Elements，
OECD（1982）で知られている。
使用済燃料を収納して貯蔵する遮蔽容器の一例
として、加圧水型軽水炉（PWR）使用済燃料の
場合12体、沸騰水型軽水炉（BWR）使用済燃料
ならば33体で、総発熱熱量50KWを収納できるも
のがある。この容器は鋳鉄製の円柱状の本体から
なり、側面には鋳鉄製のフインを有し、フインの
相互間にはプラスチツク製中性子遮蔽体が埋込ま
れ、The TN 1300 Shipping／Storage Cask
System for Spent Fuel，R.Christ.W.Anspach.
p101〜106.Proceedings of an NEA Specialist
Workshop for Dry Storage of Spent Fuel
Element，OECD（1982）で知られている。
として、加圧水型軽水炉（PWR）使用済燃料の
場合12体、沸騰水型軽水炉（BWR）使用済燃料
ならば33体で、総発熱熱量50KWを収納できるも
のがある。この容器は鋳鉄製の円柱状の本体から
なり、側面には鋳鉄製のフインを有し、フインの
相互間にはプラスチツク製中性子遮蔽体が埋込ま
れ、The TN 1300 Shipping／Storage Cask
System for Spent Fuel，R.Christ.W.Anspach.
p101〜106.Proceedings of an NEA Specialist
Workshop for Dry Storage of Spent Fuel
Element，OECD（1982）で知られている。
他の例としては、PWR使用済燃料ならば24体、
BWR使用済燃料ならば52体で、総発熱量24KW
を収容できるものがある。この容器は、外表面が
平滑なステンレス製でフインを有してなく、下記
(1)、(2)が知られている。
BWR使用済燃料ならば52体で、総発熱量24KW
を収容できるものがある。この容器は、外表面が
平滑なステンレス製でフインを有してなく、下記
(1)、(2)が知られている。
(1) Storage and Transportation of Spent
Fuel and High−Level Waste wsing Dry
Storage Casks，P.E.Eggers，Proceedings of
ANS Topical Meeting for Spent Fuel
Storage.September（1982） (2) 実開昭58−184699 上記(1)、(2)の比較において、著しい相違は(2)が
熱伝達の良好な鋳鉄製であり、除熱はフインの表
面から空気の対流によつてのみ行われることにな
つており、輻射による除熱は期待しなくともよ
い。
Fuel and High−Level Waste wsing Dry
Storage Casks，P.E.Eggers，Proceedings of
ANS Topical Meeting for Spent Fuel
Storage.September（1982） (2) 実開昭58−184699 上記(1)、(2)の比較において、著しい相違は(2)が
熱伝達の良好な鋳鉄製であり、除熱はフインの表
面から空気の対流によつてのみ行われることにな
つており、輻射による除熱は期待しなくともよ
い。
一方、(1)は耐環境性は良好であるが、熱伝導率
は不良なステンレス鋼製であり、フインを有して
いない。これは、鋳鉄の場合一体構造にフインを
鋳造成形できる場合と異なり、ステンレス鋼の溶
接構造でフインを加工することがコストを著しく
増すこと並びに、熱伝導率の低いステンレス鋼の
フインは除熱効率が鋳鉄の場合程良好でないこと
によつている。また、フインの存在は、原子炉プ
ール中での取扱時に表面の汚染を発生するリスク
を増し、空中に保管時に表面の汚染の除去が困難
となる問題がある。従つて、フインのないステン
レス鋼製の遮蔽容器の場合には、表面の空気対流
による除熱のほか輻射による除熱によつて容器表
面温度が許容限度以上にならないようにしてい
る。
は不良なステンレス鋼製であり、フインを有して
いない。これは、鋳鉄の場合一体構造にフインを
鋳造成形できる場合と異なり、ステンレス鋼の溶
接構造でフインを加工することがコストを著しく
増すこと並びに、熱伝導率の低いステンレス鋼の
フインは除熱効率が鋳鉄の場合程良好でないこと
によつている。また、フインの存在は、原子炉プ
ール中での取扱時に表面の汚染を発生するリスク
を増し、空中に保管時に表面の汚染の除去が困難
となる問題がある。従つて、フインのないステン
レス鋼製の遮蔽容器の場合には、表面の空気対流
による除熱のほか輻射による除熱によつて容器表
面温度が許容限度以上にならないようにしてい
る。
除熱を空気対流のみに依存しているフイン付容
器による貯蔵に際しては、容器を建屋内に密に配
置でき、一例として、7600m2の建屋に420基の容
器を貯蔵することができる。Interim Spent
Fuel Element Storage in Transport Cask，
H.Malmstio¨m，G.Weinhold，K.Einfeld，
Proceeding of ANS Topical Meeting
“Technical Bases for Nuclear Fuel Cycle
Policy”September（1981）が知られている。
器による貯蔵に際しては、容器を建屋内に密に配
置でき、一例として、7600m2の建屋に420基の容
器を貯蔵することができる。Interim Spent
Fuel Element Storage in Transport Cask，
H.Malmstio¨m，G.Weinhold，K.Einfeld，
Proceeding of ANS Topical Meeting
“Technical Bases for Nuclear Fuel Cycle
Policy”September（1981）が知られている。
フインのないステンレス容器の貯蔵に際しては
輻射による除熱を確保するため、密な配列は避け
屋外に貯蔵されている。
輻射による除熱を確保するため、密な配列は避け
屋外に貯蔵されている。
また、高放射性物質を収納する遮蔽容器はその
表面線量率が技術基準で定められるところに従
い、表面から１ｍ離れて10ミリレム毎時以下とな
るように設計されている。この基準は、容器の輸
送中における安全を確保するために設けられてい
るものである。しかし、多量の容器を原子力施設
内に貯蔵するに当つては、人の居住の可能性のあ
る敷地境界外において被ばく線量の基準（年間
500ミリレム）に比べて十分に小さな値になるよ
うな施設を設計し管理することが、「発電用軽水
型原子炉施設の安全審査における一般公衆の被ば
く線量評価について」（原子力安全専門審査会）
により望まれている。このため、遮蔽容器の表面
における放射線はさらに遮蔽によつて低減させる
必要がある。
表面線量率が技術基準で定められるところに従
い、表面から１ｍ離れて10ミリレム毎時以下とな
るように設計されている。この基準は、容器の輸
送中における安全を確保するために設けられてい
るものである。しかし、多量の容器を原子力施設
内に貯蔵するに当つては、人の居住の可能性のあ
る敷地境界外において被ばく線量の基準（年間
500ミリレム）に比べて十分に小さな値になるよ
うな施設を設計し管理することが、「発電用軽水
型原子炉施設の安全審査における一般公衆の被ば
く線量評価について」（原子力安全専門審査会）
により望まれている。このため、遮蔽容器の表面
における放射線はさらに遮蔽によつて低減させる
必要がある。
本発明は上記の状況に鑑みなされたものであ
り、限られた面積内に配置された多数の遮蔽容器
の表面温度の上昇を抑制できると共に、遮蔽容器
周辺の放射線被ばく量を低減できる発熱性放射性
物質の貯蔵方法を提供することを目的としたもの
である。
り、限られた面積内に配置された多数の遮蔽容器
の表面温度の上昇を抑制できると共に、遮蔽容器
周辺の放射線被ばく量を低減できる発熱性放射性
物質の貯蔵方法を提供することを目的としたもの
である。
〔発明の概要〕
本発明は、発熱する放射性物質が収納され、上
記発熱を除熱するように形成された放射性遮蔽容
器を平面上に複数個配列し貯蔵する方法におい
て、それぞれの上記遮蔽容器の伝熱面相互の空間
を遮るように、かつそれぞれの上記遮蔽容器の外
周面との間もしくはそれ自体の表面に空気の対流
路を形成可能に取り付けられた遮蔽部材を、円柱
状に形成された土台上に載置された上記それぞれ
の遮蔽容器の外周に同心的に、かつ下端縁と上記
土台との間に上記遮蔽容器外周間に形成される対
流空気の流路より広い間隔をおいて少なくとも一
重に配置された遮蔽円筒により形成すると共に、
上記遮蔽部材が、上記遮蔽容器の表面を形成する
材料と同等もしくは同等以上の熱伝導率及び輻射
率を有する材料から形成されていることを特徴と
するものである。
記発熱を除熱するように形成された放射性遮蔽容
器を平面上に複数個配列し貯蔵する方法におい
て、それぞれの上記遮蔽容器の伝熱面相互の空間
を遮るように、かつそれぞれの上記遮蔽容器の外
周面との間もしくはそれ自体の表面に空気の対流
路を形成可能に取り付けられた遮蔽部材を、円柱
状に形成された土台上に載置された上記それぞれ
の遮蔽容器の外周に同心的に、かつ下端縁と上記
土台との間に上記遮蔽容器外周間に形成される対
流空気の流路より広い間隔をおいて少なくとも一
重に配置された遮蔽円筒により形成すると共に、
上記遮蔽部材が、上記遮蔽容器の表面を形成する
材料と同等もしくは同等以上の熱伝導率及び輻射
率を有する材料から形成されていることを特徴と
するものである。
遮蔽容器を、大気中で単体で配置する場合に
は、伝熱表面における対流と輻射の双方によつて
除熱されるが、この遮蔽容器の発熱体が、同種の
発熱体を複数個近接配列配置された場合には、相
対する等温度、等放射率の伝熱表面間では放射平
衡が成立することから、輻射による除熱ができな
くなり、発熱体の表面温度が上昇してしまう。こ
れに対し、それぞれの発熱体（遮蔽容器）の伝熱
面相互の空間を遮る遮蔽部材を設け、この遮蔽部
材自身は発熱体から吸収した輻射熱をその表面に
おける対流で除熱できるようにし、これにより発
熱体の伝熱面からの輻射を受熱（熱吸収）できる
ことにより、発熱体表面の温度上昇を許容範囲内
に管理できる。また、発熱体の伝熱面は、同時に
放射線の透過面であるため、その周囲を囲んだ遮
蔽部材は放射線の遮蔽能力を補足できることによ
り、周辺の放射線被ばく量を低減することができ
る。
は、伝熱表面における対流と輻射の双方によつて
除熱されるが、この遮蔽容器の発熱体が、同種の
発熱体を複数個近接配列配置された場合には、相
対する等温度、等放射率の伝熱表面間では放射平
衡が成立することから、輻射による除熱ができな
くなり、発熱体の表面温度が上昇してしまう。こ
れに対し、それぞれの発熱体（遮蔽容器）の伝熱
面相互の空間を遮る遮蔽部材を設け、この遮蔽部
材自身は発熱体から吸収した輻射熱をその表面に
おける対流で除熱できるようにし、これにより発
熱体の伝熱面からの輻射を受熱（熱吸収）できる
ことにより、発熱体表面の温度上昇を許容範囲内
に管理できる。また、発熱体の伝熱面は、同時に
放射線の透過面であるため、その周囲を囲んだ遮
蔽部材は放射線の遮蔽能力を補足できることによ
り、周辺の放射線被ばく量を低減することができ
る。
以下本発明の発熱性放射性物質の貯蔵方法を実
施例を用い第１図により説明する。第１図イは発
熱性放射性物質を収納した遮蔽容器が土台上に配
置された状態の正面図、ロはイの断面図である。
図において、１は遮蔽容器で、外径が2.2ｍ、高
さが4.9ｍの円柱形で、外表面はステンレス鋼で
形成されている。２は遮蔽容器１の遮蔽部材の高
熱伝導率を有する軟鋼製の遮蔽円筒で、内径2.5
ｍ、外径2.51ｍ、高さ3.6ｍであり、遮蔽容器１
と同心的に、かつ、遮蔽容器１の伝熱面と正対す
る位置に配置されている。遮蔽円筒２の内外表面
は平滑で、内面を黒色に塗装し、その放射率は１
に近く形成されている。また、遮蔽容器１内に
は、20.8KW（17900Kcal／時）の崩壊熱を発生す
る使用済燃料（図示せず）が収納されている。使
用済燃料は全長が4.5ｍであるが、崩壊熱を発生
する燃料物質を含んだ部分の長さは約3.6ｍで、
この熱は遮蔽容器１の本体内を半径方向に伝導
し、円柱形の容器側壁面の下端から0.4ｍ、上端
から0.9ｍの長さの3.6ｍの部分から外部環境に放
散するようになつている。従つて、遮蔽容器１の
放熱部分の軸方向の長さと遮蔽円筒２の長さは等
しく、かつ、対向関係位置に配置されている。ま
た、遮蔽容器１は設置面である土台４上に置か
れ、遮蔽円筒２は架台３を介して土台４上に置か
れ、遮蔽円筒２の下端には遮蔽容器１と遮蔽円筒
２との間の対流空気の流路５以上の間隔が形成さ
れている。
施例を用い第１図により説明する。第１図イは発
熱性放射性物質を収納した遮蔽容器が土台上に配
置された状態の正面図、ロはイの断面図である。
図において、１は遮蔽容器で、外径が2.2ｍ、高
さが4.9ｍの円柱形で、外表面はステンレス鋼で
形成されている。２は遮蔽容器１の遮蔽部材の高
熱伝導率を有する軟鋼製の遮蔽円筒で、内径2.5
ｍ、外径2.51ｍ、高さ3.6ｍであり、遮蔽容器１
と同心的に、かつ、遮蔽容器１の伝熱面と正対す
る位置に配置されている。遮蔽円筒２の内外表面
は平滑で、内面を黒色に塗装し、その放射率は１
に近く形成されている。また、遮蔽容器１内に
は、20.8KW（17900Kcal／時）の崩壊熱を発生す
る使用済燃料（図示せず）が収納されている。使
用済燃料は全長が4.5ｍであるが、崩壊熱を発生
する燃料物質を含んだ部分の長さは約3.6ｍで、
この熱は遮蔽容器１の本体内を半径方向に伝導
し、円柱形の容器側壁面の下端から0.4ｍ、上端
から0.9ｍの長さの3.6ｍの部分から外部環境に放
散するようになつている。従つて、遮蔽容器１の
放熱部分の軸方向の長さと遮蔽円筒２の長さは等
しく、かつ、対向関係位置に配置されている。ま
た、遮蔽容器１は設置面である土台４上に置か
れ、遮蔽円筒２は架台３を介して土台４上に置か
れ、遮蔽円筒２の下端には遮蔽容器１と遮蔽円筒
２との間の対流空気の流路５以上の間隔が形成さ
れている。
上記の構造において、遮蔽容器１は日蔭で、外
気温度38℃の環境条件にて地上に直立載置され熱
的平衡に達せしめることができた。そして、
17900Kcal／時の熱が遮蔽容器１の伝熱表面を通
つて空気の対流と輻射で除熱されるときは、表面
温度が環境温度38℃よりも82℃高い120℃になつ
ていた。ここで、120℃の伝熱面より空気の自然
対流で除去される熱量は10700Kcal／時で、38℃
の外部環境への輻射によつて除去される熱量は
7200Kcal／時である。また、第１図では遮蔽容
器１の外周に遮蔽円筒２を配置した１組のみを図
示し、他の遮蔽容器１、遮蔽円筒２を組合せたも
のを省略してあるが、遮蔽容器１のみを、中心間
距離４ｍの正方格子状に配列したところ、遮蔽容
器１の伝熱面からの除熱の輻射の寄与はなくな
り、表面温度は輻射のある場合よりも38℃高温の
158℃となつた。
気温度38℃の環境条件にて地上に直立載置され熱
的平衡に達せしめることができた。そして、
17900Kcal／時の熱が遮蔽容器１の伝熱表面を通
つて空気の対流と輻射で除熱されるときは、表面
温度が環境温度38℃よりも82℃高い120℃になつ
ていた。ここで、120℃の伝熱面より空気の自然
対流で除去される熱量は10700Kcal／時で、38℃
の外部環境への輻射によつて除去される熱量は
7200Kcal／時である。また、第１図では遮蔽容
器１の外周に遮蔽円筒２を配置した１組のみを図
示し、他の遮蔽容器１、遮蔽円筒２を組合せたも
のを省略してあるが、遮蔽容器１のみを、中心間
距離４ｍの正方格子状に配列したところ、遮蔽容
器１の伝熱面からの除熱の輻射の寄与はなくな
り、表面温度は輻射のある場合よりも38℃高温の
158℃となつた。
上記のように、日蔭で38℃の環境条件で熱的平
衡に達せしめたところ、遮蔽円筒２は遮蔽容器１
の表面からの輻射熱によつて内面から加熱され、
同時に内外壁面上において空気の自然対流によつ
て除熱されている。遮蔽円筒２の表面に隣接する
遮蔽円筒２の表面とは1.5ｍの位置にあり放射平
衡にあつて輻射による熱の出入はない。この条件
で、38℃の外気は遮蔽円筒２の間隔を通つて十分
に伝熱面に供給される。遮蔽円筒２の温度は、上
端で最も高く、外部環境温度38℃より36℃高温の
74℃となつている。尚、遮蔽円筒２の上端部分の
空気の温度は、外部温度38℃より７℃高温の45℃
となつている。遮蔽容器１の伝熱面温度は、上端
で最も高く遮蔽円筒２より60℃高温の134℃とな
つている。伝熱面の下端では38℃で、上端では45
℃となつている空気によつて、下端で127℃、上
端で上記の134℃の伝熱面から自然対流で除去さ
れる熱量は11900Kcal／時で、輻射で除去される
熱量は6000Kcal／時となつている。この場合、
遮蔽容器１を単独で置いた場合の輻射による除熱
量である7200Kcal／時と比較し、83％に相当す
る17％少ない輻射熱が除去されたことになる。遮
蔽容器１の外周に遮蔽円筒２を設置し、輻射除熱
6000Kcal／時を確保できたことにより、遮蔽容
器１の表面温度は、伝熱面の下端で31℃、上端で
は24℃低温に保つことができている。
衡に達せしめたところ、遮蔽円筒２は遮蔽容器１
の表面からの輻射熱によつて内面から加熱され、
同時に内外壁面上において空気の自然対流によつ
て除熱されている。遮蔽円筒２の表面に隣接する
遮蔽円筒２の表面とは1.5ｍの位置にあり放射平
衡にあつて輻射による熱の出入はない。この条件
で、38℃の外気は遮蔽円筒２の間隔を通つて十分
に伝熱面に供給される。遮蔽円筒２の温度は、上
端で最も高く、外部環境温度38℃より36℃高温の
74℃となつている。尚、遮蔽円筒２の上端部分の
空気の温度は、外部温度38℃より７℃高温の45℃
となつている。遮蔽容器１の伝熱面温度は、上端
で最も高く遮蔽円筒２より60℃高温の134℃とな
つている。伝熱面の下端では38℃で、上端では45
℃となつている空気によつて、下端で127℃、上
端で上記の134℃の伝熱面から自然対流で除去さ
れる熱量は11900Kcal／時で、輻射で除去される
熱量は6000Kcal／時となつている。この場合、
遮蔽容器１を単独で置いた場合の輻射による除熱
量である7200Kcal／時と比較し、83％に相当す
る17％少ない輻射熱が除去されたことになる。遮
蔽容器１の外周に遮蔽円筒２を設置し、輻射除熱
6000Kcal／時を確保できたことにより、遮蔽容
器１の表面温度は、伝熱面の下端で31℃、上端で
は24℃低温に保つことができている。
遮蔽容器１と遮蔽円筒２との間隔は除熱効果に
大きく影響し余り小さくすることはできず、本実
施例においては、遮蔽円筒１の出口空気平均温度
は入口温度より７℃高温になつている。出口空気
の温度上昇はず遮蔽容器１と遮蔽円筒２との間の
間隔にほぼ反比例して上昇し、遮蔽容器伝熱面の
上端における温度が上昇して遮蔽円筒２の設置効
果を著しく減ずることになる。間隔を大きくする
ことは隣接する遮蔽円筒２との間隔を狭ばめて空
気の流通を阻害しない限りは除熱性能を損うこと
はない。
大きく影響し余り小さくすることはできず、本実
施例においては、遮蔽円筒１の出口空気平均温度
は入口温度より７℃高温になつている。出口空気
の温度上昇はず遮蔽容器１と遮蔽円筒２との間の
間隔にほぼ反比例して上昇し、遮蔽容器伝熱面の
上端における温度が上昇して遮蔽円筒２の設置効
果を著しく減ずることになる。間隔を大きくする
ことは隣接する遮蔽円筒２との間隔を狭ばめて空
気の流通を阻害しない限りは除熱性能を損うこと
はない。
遮蔽容器１と遮蔽円筒２とによつて形成される
空気の流路５に空気が流れる条件は、流路５内の
空気が加熱されるときに発生する浮力が流路５内
における空気の流動抵抗と釣り合つたときであ
る。外部からの熱量が一定の断面積の流路内に入
つた場合、空気の浮力の大きさは流路内の空気流
速に反比例する。一方、流路内の空気の流動抵抗
は摩擦係数と流速の二乗に比例し、流路の相当直
径に反比例する。流路の相当直径（DH）は次式
で与えられる。
空気の流路５に空気が流れる条件は、流路５内の
空気が加熱されるときに発生する浮力が流路５内
における空気の流動抵抗と釣り合つたときであ
る。外部からの熱量が一定の断面積の流路内に入
つた場合、空気の浮力の大きさは流路内の空気流
速に反比例する。一方、流路内の空気の流動抵抗
は摩擦係数と流速の二乗に比例し、流路の相当直
径に反比例する。流路の相当直径（DH）は次式
で与えられる。
DH＝４×流路の断面積／流路断面の流体に接する周の長
さ……(1) （化学工学便覧、p125、丸善、昭和57年）相
当直径の値を用いればいかなる形状の流路でも評
価することができる。かくして、遮蔽容器１と遮
蔽円筒２とによつて形成される流路の相当直径
は、一定の限界より小さくすることは対流による
除熱を著しく阻害することになる。実施例におけ
る実験結果から、相当直径の限界は0.2ｍ（即ち、
流路５の間隙は0.2ｍ）である。また、流路５の
入口である遮蔽円筒２の下端においても同様の相
当直径が必要である。
さ……(1) （化学工学便覧、p125、丸善、昭和57年）相
当直径の値を用いればいかなる形状の流路でも評
価することができる。かくして、遮蔽容器１と遮
蔽円筒２とによつて形成される流路の相当直径
は、一定の限界より小さくすることは対流による
除熱を著しく阻害することになる。実施例におけ
る実験結果から、相当直径の限界は0.2ｍ（即ち、
流路５の間隙は0.2ｍ）である。また、流路５の
入口である遮蔽円筒２の下端においても同様の相
当直径が必要である。
架台３は遮蔽円筒２を支持するための構造強度
を持つもので、遮蔽円筒２の下端縁と土台４との
間で遮蔽容器１及び遮蔽円筒２の間隔より大きな
距離を保つことができればよい。また、遮蔽容器
１の表面にフインを加工して自然対流による実効
除熱量を、10700Kcal／時から約1.7倍の
17900Kcal／時にすることができれば輻射の寄与
を無視しても表面温度を高めないで済むが、フイ
ンの加工は遮蔽容器１の製作コストを著しく高め
る。一方、軟鋼製の遮蔽円筒２は約重量が約2.5
トンであり、単純な形状でもあるので製作コスト
は比較的安価である。
を持つもので、遮蔽円筒２の下端縁と土台４との
間で遮蔽容器１及び遮蔽円筒２の間隔より大きな
距離を保つことができればよい。また、遮蔽容器
１の表面にフインを加工して自然対流による実効
除熱量を、10700Kcal／時から約1.7倍の
17900Kcal／時にすることができれば輻射の寄与
を無視しても表面温度を高めないで済むが、フイ
ンの加工は遮蔽容器１の製作コストを著しく高め
る。一方、軟鋼製の遮蔽円筒２は約重量が約2.5
トンであり、単純な形状でもあるので製作コスト
は比較的安価である。
上記の場合は、遮蔽容器１を日蔭に置いた場合
であるが、太陽の輻射の影響下ではやや状況が異
なる。１m2当りの太陽の輻射熱は、333Kcal／時
と考えられ、外径2.2ｍの遮蔽容器１の高さ3.6ｍ
の伝熱面の受熱量は輻射率が0.4として
1055Kcal／時である。同時に、遮蔽円筒２の受
熱量は、輻射率を0.4とし、2000Kcal／時である。
上記の日蔭に遮蔽容器１を設置の場合と同様の発
熱量を持つ遮蔽容器１において伝熱温度は太陽熱
輻射熱の影響で４℃上昇する。遮蔽円筒２を設置
した場合には、遮蔽円筒２の温度は日蔭の場合と
比較して４℃上昇し、遮蔽容器の伝熱面温度の上
昇は２℃にとどまる。上記のように遮蔽円筒２の
設置は太陽輻射の遮蔽容器１に対する直接の影響
を妨げて遮蔽容器１の伝熱面の温度上昇を抑制で
きる。
であるが、太陽の輻射の影響下ではやや状況が異
なる。１m2当りの太陽の輻射熱は、333Kcal／時
と考えられ、外径2.2ｍの遮蔽容器１の高さ3.6ｍ
の伝熱面の受熱量は輻射率が0.4として
1055Kcal／時である。同時に、遮蔽円筒２の受
熱量は、輻射率を0.4とし、2000Kcal／時である。
上記の日蔭に遮蔽容器１を設置の場合と同様の発
熱量を持つ遮蔽容器１において伝熱温度は太陽熱
輻射熱の影響で４℃上昇する。遮蔽円筒２を設置
した場合には、遮蔽円筒２の温度は日蔭の場合と
比較して４℃上昇し、遮蔽容器の伝熱面温度の上
昇は２℃にとどまる。上記のように遮蔽円筒２の
設置は太陽輻射の遮蔽容器１に対する直接の影響
を妨げて遮蔽容器１の伝熱面の温度上昇を抑制で
きる。
次に、遮蔽円筒２の内面の放射率が、上記実施
例の場合に比較し異る場合の実施例について説明
する。上記実施例の場合と異なるところは、上記
実施例は遮蔽円筒２の内外表面が平滑で、内面を
黒色に塗装しその放射率は１に近いものであつた
が、本実施例の遮蔽円筒２の内面の放射率は遮蔽
容器１の表面の放射率である0.4と等しかつた。
そして、日蔭の条件において、遮蔽円筒２の温度
は、上端で最も温度が高く、外部環境温度38℃よ
り31℃高温の69℃となつており、遮蔽円筒２の上
端部分の空気は、環境温度38℃より７℃高温の45
℃となつている。また、遮蔽容器１の伝熱面温度
は、上端で最も高く、遮蔽円筒２より71℃高温の
140℃となつている。伝熱面の下端では38℃で、
上端では45℃となつている空気によつて、下端で
133℃、上端で140℃になつている伝熱面から、自
然対流で除去される熱量は13200Kcal／時で、輻
射で除去される熱量は4700Kcal／時となつてい
る。この場合、遮蔽容器１を単独で置いた場合の
輻射による除熱量である、7200Kcal／時と比較
して65％に相当する。遮蔽円筒２の内面の輻射率
が1.0であつた上記実施例の場合と比較して輻射
による除熱量は78％となつた。この結果として、
遮蔽容器１の表面温度は６℃上昇した。本実施例
を上記実施例と比較すれば、遮蔽円筒２の内面に
黒色塗装などして放射率を高めることの効果があ
ることが明らかである。
例の場合に比較し異る場合の実施例について説明
する。上記実施例の場合と異なるところは、上記
実施例は遮蔽円筒２の内外表面が平滑で、内面を
黒色に塗装しその放射率は１に近いものであつた
が、本実施例の遮蔽円筒２の内面の放射率は遮蔽
容器１の表面の放射率である0.4と等しかつた。
そして、日蔭の条件において、遮蔽円筒２の温度
は、上端で最も温度が高く、外部環境温度38℃よ
り31℃高温の69℃となつており、遮蔽円筒２の上
端部分の空気は、環境温度38℃より７℃高温の45
℃となつている。また、遮蔽容器１の伝熱面温度
は、上端で最も高く、遮蔽円筒２より71℃高温の
140℃となつている。伝熱面の下端では38℃で、
上端では45℃となつている空気によつて、下端で
133℃、上端で140℃になつている伝熱面から、自
然対流で除去される熱量は13200Kcal／時で、輻
射で除去される熱量は4700Kcal／時となつてい
る。この場合、遮蔽容器１を単独で置いた場合の
輻射による除熱量である、7200Kcal／時と比較
して65％に相当する。遮蔽円筒２の内面の輻射率
が1.0であつた上記実施例の場合と比較して輻射
による除熱量は78％となつた。この結果として、
遮蔽容器１の表面温度は６℃上昇した。本実施例
を上記実施例と比較すれば、遮蔽円筒２の内面に
黒色塗装などして放射率を高めることの効果があ
ることが明らかである。
尚、一つの不透明固体表面１からのこの固体表
面を完全に取囲んでいる他の不透明固体表面２へ
の放射伝熱量は次式で与えられている。（W.L.
McCabe，J.C.Smith Unit Operation of
Chemical Engineering McGraw−Hill（1976）
388頁） q12＝σ（T1 4−T2 4）／（１／ε1）＋（A1／A2）〔（１
／ε2）−１〕 ……(2) 但し、 q12：表面１から表面２への放射伝熱量 ο：Stefan−Boltzmann定数 T1：表面１の絶対温度 T2：表面２の絶対温度 ε1：表面１の放射率 ε2：表面２の放射率 A1：表面１の面積 A2：表面２の面積 取囲まれる固体の表面積と放射率とが一定の場合
には、取囲んでいる固体の表面積と放射率とが大
きい程放射伝熱量は大きくなる。取囲んでいる固
体表面が黒体である場合には放射伝熱量は最大と
なり、取囲まれる固体の放射率のみの関数とな
る。
面を完全に取囲んでいる他の不透明固体表面２へ
の放射伝熱量は次式で与えられている。（W.L.
McCabe，J.C.Smith Unit Operation of
Chemical Engineering McGraw−Hill（1976）
388頁） q12＝σ（T1 4−T2 4）／（１／ε1）＋（A1／A2）〔（１
／ε2）−１〕 ……(2) 但し、 q12：表面１から表面２への放射伝熱量 ο：Stefan−Boltzmann定数 T1：表面１の絶対温度 T2：表面２の絶対温度 ε1：表面１の放射率 ε2：表面２の放射率 A1：表面１の面積 A2：表面２の面積 取囲まれる固体の表面積と放射率とが一定の場合
には、取囲んでいる固体の表面積と放射率とが大
きい程放射伝熱量は大きくなる。取囲んでいる固
体表面が黒体である場合には放射伝熱量は最大と
なり、取囲まれる固体の放射率のみの関数とな
る。
このように本実施例の発熱性放射性物質の貯蔵
方法においては、複数の平面上に配列された遮蔽
容器の伝熱面相互の空間を遮るように、かつ、そ
れぞれの遮蔽容器の外周面との間に空気の対流路
を形成する遮蔽部材を、遮蔽容器相互間に設ける
ので、限られた面積内にフインを有しない多数の
遮蔽容器を、近接された周囲の遮蔽容器との輻射
の干渉を低減し空気の対流により遮蔽容器の表面
温度上昇を抑制でき、遮蔽容器毎に遮蔽部材によ
り放射線遮蔽効果を補足でき、遮蔽容器配列貯蔵
区域外における放射線被ばく量を低減できる。
方法においては、複数の平面上に配列された遮蔽
容器の伝熱面相互の空間を遮るように、かつ、そ
れぞれの遮蔽容器の外周面との間に空気の対流路
を形成する遮蔽部材を、遮蔽容器相互間に設ける
ので、限られた面積内にフインを有しない多数の
遮蔽容器を、近接された周囲の遮蔽容器との輻射
の干渉を低減し空気の対流により遮蔽容器の表面
温度上昇を抑制でき、遮蔽容器毎に遮蔽部材によ
り放射線遮蔽効果を補足でき、遮蔽容器配列貯蔵
区域外における放射線被ばく量を低減できる。
上記実施例は、遮蔽円筒の内外面が平板状の場
合について述べたが、遮蔽円筒の内面または外面
にフインまたは凹凸を形成すれば、自然対流によ
る除熱に寄与する伝熱面積を増大することができ
る。表面がステンレス鋼製の遮蔽容器にフインま
たは凹凸を加工形成することは経済的に問題があ
るが、軟鋼製の遮蔽円筒にフイン等を加工するこ
とは経済性を大きく損うことはない。また、遮蔽
円筒の表面には、輻射率を高く保ち、かつ、腐食
を防止するために適当な塗装を行なう。さらに、
避蔽円筒の頂部に覆いを取り付け、太陽熱輻射、
雨、雲などの外部環境から遮蔽し、また、遮蔽容
器の発生する放射線を遮蔽してもよい。
合について述べたが、遮蔽円筒の内面または外面
にフインまたは凹凸を形成すれば、自然対流によ
る除熱に寄与する伝熱面積を増大することができ
る。表面がステンレス鋼製の遮蔽容器にフインま
たは凹凸を加工形成することは経済的に問題があ
るが、軟鋼製の遮蔽円筒にフイン等を加工するこ
とは経済性を大きく損うことはない。また、遮蔽
円筒の表面には、輻射率を高く保ち、かつ、腐食
を防止するために適当な塗装を行なう。さらに、
避蔽円筒の頂部に覆いを取り付け、太陽熱輻射、
雨、雲などの外部環境から遮蔽し、また、遮蔽容
器の発生する放射線を遮蔽してもよい。
さらに、上記実施例においては、遮蔽容器の伝
熱面の輻射の干渉を低減するための手段として遮
蔽円筒からなる遮蔽部材を設けた場合について説
明したが、遮蔽部材は円筒に限らず水平断面形状
は任意の形状でもよく、また、高さ方向で形状が
変つても支障はなく、任意の形状には平板もしく
は曲面を有する板の組合せも含むことができる。
ただし、円柱状の遮蔽容器を配置するに際して
は、円筒状の遮蔽部材は素材重量を低減して冷却
効果を高め、必要に応じて放射線遮蔽効果を達成
するうえで最も好適である。しかし、この場合、
表面が平滑で単なる遮蔽円筒ではなく、フインを
有し、もしくは異形の流路を構成する場合には、
上記したように相当直径の確保を考慮する必要が
ある。また、遮蔽部材は、単独、または複数の最
外層の遮蔽部材を隣接のものと共通に構成しても
よい。
熱面の輻射の干渉を低減するための手段として遮
蔽円筒からなる遮蔽部材を設けた場合について説
明したが、遮蔽部材は円筒に限らず水平断面形状
は任意の形状でもよく、また、高さ方向で形状が
変つても支障はなく、任意の形状には平板もしく
は曲面を有する板の組合せも含むことができる。
ただし、円柱状の遮蔽容器を配置するに際して
は、円筒状の遮蔽部材は素材重量を低減して冷却
効果を高め、必要に応じて放射線遮蔽効果を達成
するうえで最も好適である。しかし、この場合、
表面が平滑で単なる遮蔽円筒ではなく、フインを
有し、もしくは異形の流路を構成する場合には、
上記したように相当直径の確保を考慮する必要が
ある。また、遮蔽部材は、単独、または複数の最
外層の遮蔽部材を隣接のものと共通に構成しても
よい。
第２図は更に他の実施例を示し、上記実施例と
異なるところは、遮蔽円筒が二重になつている点
である。そして、遮蔽円筒の数は基本的には制限
がないが、遮蔽円筒は、遮蔽容器１と同心的で、
伝熱面と正対して設置され、かつ、遮蔽円筒２，
２Ａの相互の間隔は、この間隔を挟んでいる両表
面を空気の自然対流で冷却するための空気の流動
を阻害しない程度でなければならない。二層目の
遮蔽円筒２Ａの設置によつて、一層目の遮蔽円筒
２の温度は低下して外気環境温度にやや近づける
ことができる。また、二層目の遮蔽円筒２Ａは、
一層目と同様に熱伝導率の良好な、例えば軟鋼で
構成すれば一層目の遮蔽円筒２の温度低下、ひい
ては遮蔽容器１の表面温度を低下させるのに効果
がある。また、この効果を増大するためには、遮
蔽円筒２Ａの板厚は構造的強度を保つ限りにおい
て薄いことが望まれる。即ち、板厚が増せば板の
内面温度を外面よりわずかでも高くすることにな
り好ましくない。
異なるところは、遮蔽円筒が二重になつている点
である。そして、遮蔽円筒の数は基本的には制限
がないが、遮蔽円筒は、遮蔽容器１と同心的で、
伝熱面と正対して設置され、かつ、遮蔽円筒２，
２Ａの相互の間隔は、この間隔を挟んでいる両表
面を空気の自然対流で冷却するための空気の流動
を阻害しない程度でなければならない。二層目の
遮蔽円筒２Ａの設置によつて、一層目の遮蔽円筒
２の温度は低下して外気環境温度にやや近づける
ことができる。また、二層目の遮蔽円筒２Ａは、
一層目と同様に熱伝導率の良好な、例えば軟鋼で
構成すれば一層目の遮蔽円筒２の温度低下、ひい
ては遮蔽容器１の表面温度を低下させるのに効果
がある。また、この効果を増大するためには、遮
蔽円筒２Ａの板厚は構造的強度を保つ限りにおい
て薄いことが望まれる。即ち、板厚が増せば板の
内面温度を外面よりわずかでも高くすることにな
り好ましくない。
一方、遮蔽円筒の板厚を増すか、もしくは遮蔽
円筒の数を増せば、放射線を遮蔽して周辺におけ
る被ばく線量を低減する効果がある。放射線の遮
蔽を目的とするときは、最外層をコンクリートと
することにより、ガンマ線と同時に、中性子線を
効果的に遮蔽できる。この場合にも本発明の効果
は、遮蔽容器と最外層の遮蔽円筒との間に、少な
くとも一層の熱伝導率が高く、輻射率が低くない
材料の遮蔽円筒を設置することでより達成でき
る。
円筒の数を増せば、放射線を遮蔽して周辺におけ
る被ばく線量を低減する効果がある。放射線の遮
蔽を目的とするときは、最外層をコンクリートと
することにより、ガンマ線と同時に、中性子線を
効果的に遮蔽できる。この場合にも本発明の効果
は、遮蔽容器と最外層の遮蔽円筒との間に、少な
くとも一層の熱伝導率が高く、輻射率が低くない
材料の遮蔽円筒を設置することでより達成でき
る。
以上記述した如く本発明の発熱性放射性物質の
貯蔵方法によれば、限られた面積内に配置された
多数の遮蔽容器の表面の温度上昇を抑制できると
共に、遮蔽容器周辺の放射線被ばく量を低減でき
る効果を有するものである。
貯蔵方法によれば、限られた面積内に配置された
多数の遮蔽容器の表面の温度上昇を抑制できると
共に、遮蔽容器周辺の放射線被ばく量を低減でき
る効果を有するものである。
第１図、第２図はそれぞれ本発明の発熱性放射
性物質の貯蔵方法の実施状態を示し、それぞれの
イは遮蔽容器の正面図、ロはそれぞれのイの断面
図である。 １……遮蔽容器、２，２Ａ……遮蔽円筒、３…
…架台、４……土台、５……流路。
性物質の貯蔵方法の実施状態を示し、それぞれの
イは遮蔽容器の正面図、ロはそれぞれのイの断面
図である。 １……遮蔽容器、２，２Ａ……遮蔽円筒、３…
…架台、４……土台、５……流路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 発熱する放射性物質が収納され、上記発熱を
除熱するように形成された放射性遮蔽容器を平面
上に複数個配列し貯蔵する方法において、それぞ
れの上記遮蔽容器の伝熱面相互の空間を遮るよう
に、かつそれぞれの上記遮蔽容器の外周面との間
もしくはそれ自体の表面に空気の対流路を形成可
能に取り付けられた遮蔽部材を、円柱状に形成さ
れた土台上に載置された上記それぞれの遮蔽容器
の外周に同心的に、かつ下端縁と上記土台との間
に上記遮蔽容器外周間に形成される対流空気の流
路より広い間隔をおいて少なくとも一重に配置さ
れた遮蔽円筒により形成すると共に、上記遮蔽部
材が、上記遮蔽容器の表面を形成する材料と同等
もしくは同等以上の熱伝導率及び輻射率を有する
材料から形成されていることを特徴とする発熱性
放射性物質の貯蔵方法。 ２ 上記遮蔽容器に隣接する内側の一層目以外の
最外層遮蔽円筒が放射線の遮蔽体から形成されて
いる特許請求の範囲第１項記載の発熱性放射性物
質の貯蔵方法。 ３ 上記遮蔽容器と上記遮蔽円筒との間、上記遮
蔽容器設置面と上記遮蔽円筒との間及び上記遮蔽
円筒相互間等からなる間隔により構成される空気
流路の相当直径がほぼ0.2ｍ以上に形成されてい
る特許請求の範囲第１項記載の発熱性放射性物質
の貯蔵方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59139515A JPS6117996A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 発熱性放射性物質の貯蔵方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59139515A JPS6117996A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 発熱性放射性物質の貯蔵方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117996A JPS6117996A (ja) | 1986-01-25 |
| JPH0332038B2 true JPH0332038B2 (ja) | 1991-05-09 |
Family
ID=15247091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59139515A Granted JPS6117996A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 発熱性放射性物質の貯蔵方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117996A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2590164B2 (ja) * | 1987-12-23 | 1997-03-12 | 川崎重工業株式会社 | 使用済燃料貯蔵装置 |
| JPH0687080B2 (ja) * | 1988-11-30 | 1994-11-02 | 財団法人電力中央研究所 | 使用済み原子燃料のガス中貯蔵設備 |
| US7330526B2 (en) * | 2005-03-25 | 2008-02-12 | Holtec International, Inc. | System and method of storing high level waste |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3143865A1 (de) * | 1981-11-05 | 1983-05-11 | Deutsche Gesellschaft für Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH, 3000 Hannover | Betonschutzgehaeuse zur aufnahme von brennelementbehaeltern |
-
1984
- 1984-07-04 JP JP59139515A patent/JPS6117996A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6117996A (ja) | 1986-01-25 |
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