JPH11218596A - 使用済核燃料用貯蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】貯蔵庫の構造を簡素化し、建設に用いる放射線
遮蔽材の使用量を低減して、建設コストを削減するとと
もに建設工期を短縮し、しかも敷地面積当りの格納量を
増加させることができる使用済核燃料用貯蔵庫を提供す
る。 【解決手段】放射線遮蔽材で構築され、内部を空気が流
通して空気排出口１５から排出するように構成されたチ
ャンバ４とチャンバ４の内部に収納管５を有すると共
に、チャンバ４、収納管５、吸気ダクト１０、及び排気
ダクト１４を運搬可能な部品とし、それらの部品を組立
てて貯蔵庫モジュールを構成する。その貯蔵庫モジュー
ルを地下に複数個垂直に重ねて設置して貯蔵庫群を形成
し、貯蔵庫群の周囲を土壌３で覆うことによって放射線
を遮蔽するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所等か
ら発生する使用済核燃料及びその再処理工程で発生する
放射性廃棄物を貯蔵するための使用済核燃料用貯蔵庫に
関する。

【０００２】

【従来の技術】国内各所に立地されている原子力発電所
から排出される使用済核燃料は発電設備に隣接する貯蔵
設備で保管している。現在、国内の原子力発電所では、
原子炉から取り出された使用済核燃料集合体は発電所内
の貯蔵プールにおいて水中で保管されている。この方法
は、使用済核燃料であっても、取り出されたばかりの段
階での発熱量は大きく、また放射線レベルも高いため、
取扱いが容易な放射線レベルに減衰するまでの保管措置
として考え出されたものである。しかし、このプール貯
蔵法では、プール内の冷却水を循環使用するために多大
のコストがかかっている。このコスト低減を目的とし
て、放射性物質（例えば、放射性廃棄物の固化体や使用
済核燃料集合体）の貯蔵庫として、例えば、特開昭５７
−１７５２９４号に開示されたような乾式貯蔵庫が開発
されている。

【０００３】この貯蔵庫の構造概要を図４に示す。貯蔵
庫はチャンバ４１、ハンドリング設備４７、冷却用空気
の吸気ダクト４５、及び排気ダクト４４からなる。放射
線管理区域のハンドリング設備４７は放射線遮蔽のため
にコンクリートなどの放射線遮蔽材で重厚に構築されて
いる。またこれを支えるためにチャンバ４１と基礎部も
重厚な構造物である。使用済核燃料は収納容器に格納さ
れて、チャンバ４１内の床に規則的に設置された収納管
４２内に収納される。チャンバ４１内の冷却は、空気導
入口５１から冷却用空気（大気）をチャンバ内に導入し
て通気させ、空気排出口４６から排出する自然通風によ
って行っている。この従来の乾式貯蔵庫は、チャンバと
ハンドリング設備を一体化している。ハンドリング設備
はクレーンや装荷機を装備しているため大きな空間が必
要である。またそれを支えるために貯蔵庫の基礎部分と
ハンドリング設備を支えている壁や床は放射線遮蔽材を
用いて厚く構築している。従って、貯蔵庫の収納量の割
に建屋全体が大きい。また、チャンバ内の床面に収納管
を所定間隔で平面的に設置しているのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では貯蔵庫のチャンバとハンドリング設備とを一体
化して放射線遮蔽材で構築している。そのため、排気ダ
クトを高く設けなければならず、しかもハンドリング設
備を支える壁、床、および建屋天井などを厚くしなけれ
ばならないため、大量に鉄筋コンクリートなどの放射線
遮蔽材を用いる必要がある。またそのために、長期間の
工期を要し、建設コストも高くなっている。さらに、チ
ャンバ内の床面に収納管を平面的に配置する設置方法で
あるため、敷地面積当りの格納量が少ない。本発明は上
記のような課題を解決するためになされたものであり、
貯蔵庫の構造を簡素化し、建設に用いる放射線遮蔽材の
使用量を低減して、建設コストを削減するとともに建設
工期を短縮し、しかも敷地面積当りの格納量を増加させ
ることができる使用済核燃料用貯蔵庫を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の使用済核燃料用貯蔵庫は、放射線遮蔽材で
構築され、内部を空気が流通して空気排出口から排出す
るように構成されたチャンバと上記チャンバの内部に収
納管を有すると共に、チャンバ、収納管、吸気ダクト、
及び排気ダクトを運搬可能な部品とし、それらの部品を
組立てて貯蔵庫モジュールが構成されるようにした使用
済核燃料用貯蔵庫において、貯蔵庫モジュールを地下に
複数個垂直に重ねて設置して貯蔵庫群をなし、その貯蔵
庫群の周囲を土壌で覆うことによって放射線を遮蔽する
ようにして構成する。

【０００６】また、本発明は、好ましくは、貯蔵庫群
を、敷地の形状に合わせて縦横に複数列設置した構成と
する。

【０００７】

【発明の実施形態】以下に本発明による使用済核燃料用
貯蔵庫の実施形態について図を用いて説明する。図１
は、本発明による使用済核燃料用貯蔵庫の一実施形態の
全体構造を示す縦断面図、図２は、本実施形態による使
用済核燃料用貯蔵庫の拡大横断面図、図３は、本実施形
態による使用済核燃料用貯蔵庫の組立状態を例示する部
分断面図である。本実施形態による使用済核燃料用貯蔵
庫１は、例えば、鉄筋コンクリート等の放射線遮蔽材料
で構築されている。その貯蔵庫は、地表の基礎工事を終
えた地盤にコンクリートを打ったり、鋼板を敷きつめた
りして、放射線を遮蔽できるようにしたベースプレート
２の下の土壌３中に貯蔵庫モジュールを縦に複数個（本
実施形態においては５個）積み重ねて設置し、貯蔵庫群
を形成している。各貯蔵庫モジュールはチャンバ４ａと
収納管５と吸気ダクト、排気ダクト及びこれらのダクト
とチャンバとをつなぐ通風管とで構成されている。具体
的には、各貯蔵庫モジュールのチャンバ４ａには冷却用
空気を取り入れるチャンバ入口４ｂと、チャンバ４ａ内
を通気後排気するためのチャンバ出口４ｃを設けてい
る。すなわち、貯蔵庫モジュールごとに独立した冷却用
空気通路を設けている。冷却用空気には大気を利用して
おり、本実施形態の貯蔵庫は、大気を地上の空気導入口
１１から吸気ダクト１０へ導くようになっている。この
吸気ダクト１１と各貯蔵庫モジュールのチャンバ入口４
ｂとは通気管（入口側）１３によって連通している。ま
た、貯蔵庫モジュールごとに、チャンバ４ａ内を通気し
た冷却用空気が、チャンバ出口４ｃから連通管（出口
側）１６を通り、排気ダクト１４を経て、空気排出口１
５から地上へ排出されるようになっている。使用済核燃
料は核燃料収納容器（キャニスタまたはキャスク９）に
充填して収納管５内に格納する。各貯蔵庫モジュール
は、モジュールの収納管５内にはモジュール間の仕切を
設けていなく、キャニスタまたはキャスク９は多段に積
み上げることができるようになっている。

【０００８】ベースプレート２には、収納管５にキャニ
スタまたはキャスク９を格納するための開口７が設けら
れている。収納管５は、ベースプレート２の開口７の下
に設けられており、その下端は、岩盤８に到達してい
る。また、収納管５の上端は、ベースプレート２の厚さ
に対応する厚さの遮蔽プラグ６をはめ込むことができる
ように形成されていて、遮蔽プラグ６をはめ込んだとき
に、収納管５の上部が放射線から遮蔽されるようになっ
ている。

【０００９】貯蔵庫モジュールを連結した吸気ダクト１
０は、ベースプレート２を貫通して、地上で開口する空
気導入口１１を備えている。この吸気ダクト１０は、土
壌３中において貯蔵庫群のチャンバ４の近くを貯蔵庫群
のチャンバ４に沿って岩盤８に向かって延びており、空
気導入口１１より外気を各貯蔵庫モジュールのチャンバ
４a 内に送り込むようになっている。

【００１０】貯蔵庫モジュールを連結した排気ダクト１
４は、ベースプレート２を貫通して、地上で開口する空
気排出口１５を備えている。この排気ダクト１４は土壌
３中において貯蔵庫群のチャンバ４に接近して、岩盤８
の近くから地上に向かって設けられており、チャンバ４
内で温度が上昇した冷却用空気を大気中に放出するよう
になっている。

【００１１】なお、本実施形態の使用済核燃料用貯蔵庫
では、冷却用空気をそれぞれ個別に吸気ダクト１０から
各貯蔵庫モジュールのチャンバ４ａ内を流通させるよう
にしている。こうすることによって、縦長のチャンバで
あってもチャンバ内を所定の温度以下に保つことができ
る。なお、ここでの所定の温度とはチャンバを構築して
いるコンクリートの耐熱限界温度の６５℃を指す。この
温度以下に保つために本実施形態の使用済核燃料用貯蔵
庫では収納管５の径の大きさ、チャンバ４a と収納管５
との隙間の大きさ、通風管１３、１６の径の大きさ、チ
ャンバ４a と収納管５を構成する部材の寸法などを選定
した構成となっている。この場合、冷却用空気の温度を
所定の温度以下とするために、それぞれの部材ごとに空
気流路や、通風管１３、１６の径の大きさあるいはチャ
ンバ４ａの長さを変えた構成としてもよい。

【００１２】本実施形態の使用済核燃料用貯蔵庫では、
冷却用空気は、図１に矢印で示すように流れ、収納管５
に格納されたキャニスタまたはキャスク９内部の使用済
核燃料が発する崩壊熱によって温度が上昇し、排気ダク
ト１４を通って大気中に排出される。このとき、各貯蔵
庫モジュールのチャンバ４ａに対して、冷却用空気をほ
ぼ同時に流通させることができるため、チャンバ４ａ内
の収納管の過度の温度上昇を防ぐことができる。また、
予め各空気流路内を流れる冷却用空気が所定の温度とな
るように各貯蔵庫モジュールのチャンバと収納管の大き
さや長さ等を選定しておけば、キャニスタあるいはキャ
スクを複数積み重ねたとしても、空気流路内の温度を所
定の温度以下に維持できる。

【００１３】なお、本実施形態の使用済核燃料用貯蔵庫
１のチャンバ４は、放射線遮蔽部材で重厚に構築する必
要はなく、金属材でもよい。ただし、地上付近において
は、ベースプレートに開口部があることを考慮して、コ
ンクリートなどによって部分的に厚く構築するのが好ま
しい。また、吸気ダクト１０と排気ダクト１４は、好ま
しくは、各貯蔵庫モジュールごとにそれぞれの流路を通
過する空気量が等しくなるように適切なダクト径を選ん
で構成されている。また、貯蔵庫モジュールの積層数
は、一本から数十本までの範囲で選択できる。具体的に
は、使用済核燃料の仕様、使用済核燃料の貯蔵計画によ
って決定される。また、各貯蔵庫モジュールの収納管の
長さは収納されるキャスクまたはキャニスタの寸法に関
わりなく決定でき、チャンバ４ａのそれぞれの流路を流
れる冷却用空気の温度を、所定の温度（６５℃）以下に
することができるようになっていればよい。なお、冷却
用空気の流れをスムーズにするために吸気ダクト１０の
入口及び排気ダクト１４の出口に送風ファン等の補助送
風手段を設けて、冷却用空気の温度を抑制するようにし
てもよい。

【００１４】その他、貯蔵庫群の上には、ベースプレー
ト２が、収納管内部の使用済核燃料の放射線が地上に届
く領域を充分にカバーできる範囲にわたって敷設されて
いる。

【００１５】また、ベースプレート２の地下に埋設した
使用済核燃料貯蔵庫１を備えた使用済核燃料施設には、
ハンドリング設備などが備えられている。ハンドリング
設備はクレーンあるいは装荷機を装備している。このク
レーンあるいは装荷機によりキャスクあるいはキャニス
タを収納管開口を通じて、収納管５の内部に格納するこ
とができるようになっている（図示省略）。なお、図１
の使用済核燃料貯蔵庫１におけるキャニスタまたはキャ
スク９は、このハンドリング設備などによって、収納管
５の内部に各１段ずつ収納されて、縦に合計５段積み重
ねられている。

【００１６】本実施形態の使用済核燃料用貯蔵庫１で
は、土壌３中を水平方向又は下方へ進む放射線は、土壌
３を進むにしたがって次第に減衰して消滅する。また、
地上へ向かう放射線は、ベースプレート２に遮蔽され減
衰して消滅する。このとき、放射線が土壌３を進みなが
ら消滅するまでの距離は、数ｍ（例えば２ｍ）程度と考
えられる。

【００１７】なお、本実施形態の貯蔵庫モジュールは、
吸気ダクト１０、通風管１３、１６、チャンバ４ａ及び
排気ダクト１４などを運搬可能な部品とし、それらを組
み立てて、あるいは一体形成した構成とし、このモジュ
ールを図３に示すように岩盤８から順次積み重ねて設置
するようにすれば、モジュールの規格化や生産性及び運
搬性が向上する。また、建造作業を単純化することもで
きるので好ましい。

【００１８】したがって、本実施形態の使用済核燃料用
貯蔵庫によれば、以下のことが可能となる。 (1) 排気ダクトを地上部分に高く設けなくても、チャン
バ内を所定の温度以下に保つことができる。 (2) 格納キャニスタまたはキャスクの積み重ね段数を増
やすことができるので、単位敷地面積当りの貯蔵密度を
高めることができる。 (3) ベースプレート、遮蔽プラグ、及び土壌で放射線を
遮蔽できる。 (4) チャンバを重厚に構築しなくて済み、貯蔵庫全体の
建造コストを格段に低減させることができる。 (5) 部品化あるいはモジュール化によって工期を短縮で
きる。

【００１９】なお、本実施形態の使用済核燃料用貯蔵庫
は、貯蔵庫群を敷地の形状に合わせて縦横複数列設置し
た構成としてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明の使用済核燃料用貯蔵庫によれ
ば、遮蔽材を厚く用いる必要がなく貯蔵庫の構造を単純
化できるため、建設コストを大幅に低減できる。また、
モジュール化しているので建設工期を短縮できる。ま
た、単位面積当りの貯蔵密度を大幅に高めることができ
る。したがって、本発明によれば、従来の使用済核燃料
用貯蔵庫に比べて、地上での建造スペースを小さくで
き、且つ、貯蔵庫の建造に際し、時間的、物理的、およ
び経済的負担を格段と軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による使用済核燃料用貯蔵庫の一実施形
態の全体構造を示す縦断面図である。

【図２】本実施形態による使用済核燃料用貯蔵庫の拡大
横断面図である。

【図３】本実施形態による使用済核燃料用貯蔵庫の組立
状態を例示する部分断面図である。

【図４】使用済核燃料用貯蔵庫の従来例の一つを示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 使用済核燃料用貯蔵庫 ２ ベースプレート ３ 土壌 ４，４ａ チャンバ ４ｂ チャンバ入口部 ４ｃ チャンバ出口部 ５ 収納管 ６ 遮蔽プラグ ７ 開口 ８ 岩盤 ９ キャニスタ及び／またはキャスク １０ 吸気ダクト １１ 空気導入口 １３ 通風管（入口側） １４ 排気ダクト １５ 空気排出口 １６ 通気管（出口側） ４１ チャンバ ４２ 収納管 ４４ 排気ダクト ４５ 吸気ダクト ４６ 空気排出出口 ４７ ハンドリング設備 ４８ クレーン ４９ 装荷機 ５０ 遮蔽プラグ ５１ 空気導入口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線遮蔽材で構築され、内部を空気が
   流通して空気排出口から排出するように構成されたチャ
   ンバと上記チャンバの内部に収納管を有すると共に、チ
   ャンバ、収納管、吸気ダクト、及び排気ダクトを運搬可
   能な部品とし、それらの部品を組立てて貯蔵庫モジュー
   ルが構成されるようにした使用済核燃料用貯蔵庫におい
   て、 貯蔵庫モジュールを地下に複数個垂直に重ねて設置して
   貯蔵庫群をなし、その貯蔵庫群の周囲を土壌で覆うこと
   によって放射線を遮蔽するようにしたことを特徴とする
   使用済核燃料用貯蔵庫。
2. 【請求項２】 前記貯蔵庫群を、敷地の形状に合わせて
   縦横に複数列設置したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の使用済核燃料用貯蔵庫。