JPS58176594A - 放射性物質容器の保管設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放射性物質の容器の保管設備に関する。この
発明でいう容器とは放射線遮蔽のだめの必要性能を有す
る各種形状寸法を有する容器を音吐し、その内部に放射
性物質を収納している場合と収納していない場合の両者
を包含するものとするが、以下においてはキャスク（ｃ
　ａ　ｓ　ｋ　）と総称する。またこの発明でいう遮蔽
とは放射線の漏洩を阻ＩＦ、、あるいは減少せしめるこ
とである。

近時、放射性物質利用法の発達に伴い放射性物質の輸送
の必要性が増大している。例えば、原子力発電所におい
ては多量の放射性物質を核燃料として使用するが、この
使用に伴って核燃料の搬入、搬出が必要である。これら
搬入および搬出に際して核燃料はキャスクに収納の上、
輸送される。使用済核燃料の再処理工場などにおいても
ほぼ同様である。これら放射性物質を取り扱う各工場間
における放射性物質の輸送を円滑に行うためには放射性
物質を内部に収納した、あるいは収納していないキャス
クの保管が是非必要である。この発明はこのような保管
に使用するだめの設備であって地震に対する安全性、敷
地面積の利用率、搬入搬出作業の容易性などの諸点にお
いて従来設備に比較し格段に優れた設備の提供を目的と
している。

」１１ キへ・スフは各種の形埜に製作されているが内部に収納
される放射性物質からの放射線を遮蔽する性能が必要で
あり、寸法・重量ともに友であることが通常である。例
えば、原子力発電所用核燃料の輸送に使用するものは、
直径７３−．２．３；ｍ１長さ！；〜７ｍ・重量７０〜
７２０トン程度のキャスクが使用される。

まだキャスク内に放射性物質が収納されている場合には
キャスク自体に放射線を遮蔽する性能があっても、放射
線それ自体の性質上、キャスク外への放射線の漏洩を完
全に阻止することは不可能であるだめ、若干の放射線の
漏洩下にキャスクを取り扱う必要が生じる。

従って、この堆り扱いを実施する際の作業者の放射線被
曝を完全になくすことは不可能であり、作業を簡便にし
、また自動化あるいは遠隔制御化などの手段により作業
時間を短縮し、作業者の被曝する放射線量の削減を行う
ことが重要となる。また同様の理由でキャスク保管設備
の周辺に恒常的に生活する生物に対する被曝放射線量を
削減するためには、保管設備自体が充分な放射線遮蔽性
能を有するとともに、この遮蔽性能が例えば強烈な地震
の如き自然現象に満遇しても保持される必要がある。

上記の如き必要条件下にあるため従来第７図に示す保管
設備が利用されている。第１図は柱と壁からなり水平断
面において方形となる従来設備の床面付近の模式的平面
図であって中央の車輌通路２を軸に左右対称のものの右
の半分を示した図である。この図において／は放射線遮
蔽能を有する外側壁、−２は外側壁にある放射線遮蔽効
果を有する柱（以下外柱という）、３は外側壁の内部に
ある柱（以下内柱という）、Ｉｌは保管中のキャスク、
Ｓは下部通気］−１、／　７はこの通気口から漏洩する
放射線を遮蔽するだめの補助遮蔽壁、乙はキャスクある
いはこれを積載した車輌の出入［１である。第１図の従
来設備においては次の如き欠点がある。この種の保管設
備は地震の際の倒験防Ｉト能力（以下耐震性という）の
点で特に優れているとともに外側壁および外柱には勿論
２通常屋根（図示省略）にも放射線の遮蔽性能を付与す
る必要があり、屋根重量は非常に大きくなるなどの特質
を有する。従って水平断面の形状が方形である従来設備
の場合には耐震性の向上のだめ多数の内柱３を設けるか
、あるいは内柱３を設けることなく外側壁／および外柱
２に特別に高強度のものを使用する必要があり、いずれ
を採用しても設備の基礎、建物の構築に必要な材料、工
数が増加する欠点を有することとなる。また第１図の従
来設備は輸送用車輌に子台車を積載し、更にこの子台車
上にキャスクおよびキャスクを載架するパレットをとも
に積載して通路２に進入させ、子台車のみがキャスクと
・よレットを積載し通路りに対し直角方向に設けられた
補助通路、、２β内に進入させられ、キへ・スフとパレ
ットを所定位置に設置した後、子台車が輸送車輌上に帰
還させられてキャスクの搬入が行われる（キャスク搬出
の場合は逆の手順）設備である。この例において内柱３
が存在する場合には通路９および補助通路、２．２が内
柱を避けて設置され゛る必要があり、床面積に比較して
キャスクの保管個数が減少する欠点を生じる。更に保管
中のキャスクの冷却および建物内の換気などのために外
側壁の開１−］Ｓを必要とする場合には、建物の耐震性
の保持が更に困難になる欠点もある。以−ト要するに水
平断面が方形の建物を使用した上で、全ての方向からく
る地震波に対し充分な耐震性を有し、かつ床面の利用高
効率のこの種の設備の実現は困難であるため、従来のも
のは無月１部分が多く高価なものとなっている。

この発明は、これら従来設備における諸欠点を解消する
ことを目的としだものであって、その要旨は建物の水平
断面における形状を円形あるいは多角形とし、内柱を設
置することなく耐震性の高い建物構造とし、かつ円形あ
るいは多角形の建物床面の中心部にキャスクを積載した
車輌の方向転換台を設け、この方向転換台から放射状に
外側壁付近に至る車輌１市路を設置して、キャスクの搬
入あるいは搬１（汁ζ伴う諸作業を簡易にするとともに
床面積の利用効率を向上させた設備である。

この発明の具体的内容を第２図および第３図により説明
する。両図は上記の如き技術的考慮にもとづく、この発
明の設備の一例テあって、この発明はこれらの図により
制限を受けるものではない。第２図は、この具体例の床
面付近の模式的平面図である。まだ第３図は第２図の矢
視Ａ−Ａの方向に見た第一図設備の垂直断面を示す。両
図において／は放射線遮蔽効果を有する水平断面が円形
の外側壁であって上部の重量を支持し、かつ地震力に対
する耐力壁となっている。、２は第１図における外柱２
に類似の機能を有する耐力壁である。内柱は使用されて
なく上部重量および地震力は全てこれら両耐力壁で支持
される。グはパレットに載架されたキャスク、Ｓは下部
通気口、乙はキャスク積載車輌の入口である。

また７はこの車輌の方向転換台９ｇは入口乙に隣接して
設けられる諸設備の内容に応じて設置される放射線遮蔽
効果を有するが、あるいは有しない扉、９は方向転換台
７の外周から外側壁／の外部に通じる車輌通路、／θは
方向転換台７の外周から外側壁／の近傍に至る方射状車
輌通路である。すなわちこの例は通路２から進入した輸
送車輌が方向転換台７上で方向転換の上７７本の放射状
通路１０のいずれにも出入できる構造であり、下記の操
作手順で使用される。すなわちパレット上に載架された
状態のキャスクを積載した車輌が建物外より出入［１乙
に到着した際にはまず扉ざを開放し、車輌は方向転換台
７に載架された状態となるまで前進する。次に車輌に設
備しであるパレットの昇降装置を、駆動し、パレットの
積載高を高め、次に方向転換台を水平に回転させて所望
の放射状通路を選定し、その放射状通路に進入する。こ
の際の状況を方向転換台７のヒから所望の放射状通路１
０の矢？Ｗ、　＋＋　−１１の方向に見た図として第７
図を示す。

第７図はΦ輌として鉄道車輌を使用している例であり、
方向転換台上に固定しであるレールから固定荷台／、、
２を有する輸送車輌が放射状通路上のし〜ル／／の上に
渡り進入した状態の垂直断面図である。この車輌には固
定荷台／２の他に昇降可能な荷台／３と荷台／３を昇降
せしめるだめの駆動装置／ダを備えてあり、キャスクグ
はパレット／乙に固定載架された状態で昇降荷台／３の
上に置かれ、この昇降荷台が下降した状態で方向転換台
７上に到着する。方向転換台７が水平回転している間に
駆動装置／グを駆動して昇降荷台／３を上昇せしめ、方
向転換台、の水平回転を所望の位置で停止後、昇降荷台
の上昇した状態を保持しつつ車輌は所望の放射状通路／
θに進入する。進入完了後の状況が第９図であり、／Ｓ
ばこの設備の床面上に固定されたキャスク受台である。

ここで駆動装置／ダを駆動して昇降荷台／３を下降の位
置に降下させればパレット／乙はキャスクグを載架した
状態でキャスク受台／Ｓの上に安定した状態で置かれ、
昇降荷台／３の上面とパレット／乙の下而は分離される
。こうしてキャスクの荷下し完了した車輌は前記と逆の
順序で方向転換台７により方向転換後、車輌出入口６か
ら設備外に走行することができる。また保管中のキャス
クを設備外に搬出する場合においても上記と逆の手順で
キャスクを設備外に搬出することができる。上記の操作
は自動式あるいは遠隔側（財）によっても実施すること
ができる。

キャスク中に収納されている放射性物質はある程度の核
分裂反応を行っているため、放射性物質の収納しである
キャスクは通常若干の発熱状態にある。従ってこの種の
保管設備においてはキャスクを冷却しつつ、保管する場
合がある。例えば原子力発電所の使用済核燃料を収納し
である直径−２ｍ、長さ６ｍ程度のキャスクの場合なら
ば数＋１＜’ＷＩＶ時程度であり、はぼ空気冷却で冷却
できる。第２図および第３図はこの冷却を自然通気によ
り行う例である。第３および第３図において各放射状車
輌１由路の終端に近い部分の外側壁／の下部に下部通気
口Ｓが設置されている。下部通気口Ｓは、この設備例を
車輌出入口乙の方向から見た正面図である第Ｓ図におい
て点線表示の開口ｊとして示されている。これら下部通
気口の各々から漏洩する放射線を遮蔽するため、この例
では外側壁／の外側に外側壁から所望の距離を置き補助
遮蔽壁／７が下部通気口数と同数設置されている。まだ
、この具体化例では本設備内部に雨水の流入を防止し、
かつ美観を保持するだめに各補助遮蔽壁／７の相互間お
よび各補助遮蔽壁と屋根２θの庇部分、２／とを特別に
放射線遮蔽効果を必要としない材料を以て作られた外周
／ｇにより覆ってあり、また補助遮蔽壁／７の上部にあ
たる外周には空気取入用ガラリ／９が設けられている。

しかしこの外周／ｇおよび空気取入用ガラリ／９はこの
・発明において必須のものではない。一方、屋根ノθの
」一部には」一部通気［］２グおよび遮風板、２３が設
置されている。

」二部通気口は保管中のいずれかのキャスクがらキャス
ク外に漏洩する放射線をも遮蔽し得る構造（詳細後記）
となっている。

以上の如く、下部および上部の通気口の設置により、ガ
ラリ／９から建物内に流入した空気は下部血気「」から
放射状車輌通路の外周部に至り、パレット／６とキャス
クグの間の間隙を通過しつつキャスクの発熱により若干
加熱され一ト昇流となって上部通気口から建物外に流出
する自然循環を継続し、この自然循環によりキャスクは
充分に冷却される。しかしこれら通気［１載ガラＩＪ　
／　ｇ外周部に上部通気０．２乞および遮風板２３など
は、この発明に必須のものではない。

この発明により得られる利への第一は単位床面積当り保
管可能なキャスクの数を増加することができる点であ０
゜例えば直径、２．３ｍ。

長さ７？？７小螢／、２θトンのキャスクを／θ〜／／
個程度保管ｉ丁能な設備において、必要となる本発明設
備の床面積は前記第１図による従宋設ｆ！ｉの約７θ係
でよい。まだ利点の第二は建物の重量が減少し、また付
随的に建物の基礎も軽量となる結果、コンクリート、鉄
骨。

鉄筋などの諸材料および構築のだめの工数のｙ−要晴が
従来設備に比較し７θ係以下となり全体として安価とな
ること＋ある。これらの利点は主として外側壁として水
平断面が円形あるいは多角形の建物を使用しただめ地震
の際建物の主要部分に発生する応力の分散が良好となり
、内柱を設けることなく比較的少量の建築材料の使用で
充分な耐震性を有する建物の構築が可能となったことと
内柱を必要としなくなった結果円形あるいは多角形の建
物内における保管中のキャスクを小々る相互間隔で放射
状に配置可能になったこととの複合効果として得られた
ものである。まだ前記の如くキャスクを冷却しつつ保管
するため外側壁に通気１］を設ける場合には、水平断面
のグ角な従来設備の建物の耐震性が著しく損われるのに
比較し、この発明の円形あるいは多角形の建物はこの通
風口を設置することによる建物の耐震性の低下が著しく
小であり耐力壁の厚みを若干増加させることで容易に対
処できる。結果としてこの発明設備はキャスクの通気冷
却を行う場合には特に有利である。

この発明には多くの実施態様がある。以下実施態様の主
なものにつき述べる。この発明設ｆＩｉｉｉにおけるキ
ャスク輸送用車輌としては通常の道路トを走行０■能な
自走車輌（例えば、トラック、　ｌ−レーラートラノク
）の他、鉄道レール上を走行する自走あるいは牽引車輌
などを使Ｊｌｌすることができる。２）図における中輪
出入通路ン、中輪方向転換台７および放射状車輌通路／
θを上記各種車輌の７種以上が単独あるいは共用で通行
できる様周知の構ＡおよびＬ法を使用して設備すること
が可能である。自走Φ輌の場合には方向転換台上で方向
転換後、中軸は放射体、通路に前進あるいは後進状態で
進入するのか通常である。自走イ：、ＬＩＴ　ｆ毒な牽
引中輪の場合に該車輌を放射状通路に引込む方法として
多くの周知方θ、が使用できるが例えば方向転換台の／
隅にウィンチの如きワイヤ巻き取り設備を設置し各放射
状通路に常置しであるワイヤをこのウィンチで巻き取り
該牽引車輌を放射状通路に進入させる方法などが簡便で
ある。

また、この発明の設備におけるキャスクの保管位置に関
し前記第グ図の例を説明しだが、この発明では放射状通
路上のみがキャスクの保管位置ではなく、例えばキャス
クを載架したパレノ［・を放射状通路と直角方向にキャ
スク受台／Ｊｌを移動できるように昇降荷台上キャスク
受台／　Ｊ−１−に設置された転勤ロールあるいは横行
レールとキャスク受台に設置された放射４ツク通路と直
角方向に往復動する油１■装置などを使用し、パレット
／　Ａおよびその−１−に載架しであるキャスクグをと
もに放射状通路の直角方向に移動させ放射状通路の両側
に保管することも可能である。このような手段によりキ
ャスクの保管可能数を増加させることができる。

この発明においては外側壁および屋根部の形状に関して
も多くの形を採用し得る。すなわち屋根の形状につき水
平断面が円形のものとしては第３図に示しだ富士山形の
他に、円錐台形あるいは半球形、吊鐘状などのものを、
寸だ水平断面が多角形のものとして少くとも５個の内角
を有する多角錐、多角錐台などを好ましい形状として挙
げることができる。この発明において外側壁は必ずしも
直立している必要がない。すなわち第３図例では外側壁
が直立円筒状の場合を示したが、直立の場合として少く
とも５個の内角を有する多角筒形が使用できる他両立し
ていない場合として」−記室根形状に記述した各（Φの
形状のものの下部を外側壁として使））１することがで
きる。まだ外側壁は外柱を便用１した構造で・あっても
よいがダを柱を使１（１シない構造（いわゆる／エル構
造）でもよく、史に水イ断面が多角形となる場合はあら
ゆる方向から加わる地震力に対する応力分散のためｇ角
形以にの正多角形が望捷しい。屋根および外側壁の形状
と構造にば１−記した如き形状と構造とを組合せ使用す
ることができるが、特に好捷しいのは屋根と外側壁を輸
送車輌の方向転換台の中心を通る鉛直軸に対称の７体構
造物として構築すること更に該鉛直軸を含む垂直平面内
に画かれた屋根と外側壁に適した勾配を有する曲線が該
鉛直軸の回転の際に形成する曲面形状の７体構造物とし
て構築されることである。例えば第６図は屋根と外側壁
を／箇の内錐台状に７体構造とした例である。第７図は
第６図のＡ−Ａ矢視に沿った水平断面図である。両図に
は第２．３．５図に示した例と同一機能を示す個所に回
一番号を付してあり、容易に理解されると考えられるの
で説明は省略するが、第Ｓ図に小した放射線遮薮効果の
ない外周を使用せずに外観を良好にできるなど全体とし
て第Ｓ図の例に比較して著しく簡単であり、かつより耐
震性の高い構造となっている。外側壁の水平断面が３角
あるいはｑ角形の場合にはあらゆるＪｊ向から加わる地
震力に対する建物内の応力分散が不充分であり倒眼し易
い他に各内角の頂点付近に利用困難な床面が発生し易く
不利となる。まだ放射状通路の数についても、少くとも
３個の該通路の設置が必要であり、これ以下の数では、
この発明の利点が充分に生じ難い。

屋根十の高位置に設置する上部通気口には前ｊＬの如く
放射線の漏洩を防上し得る構造が望ましい。各キャスク
から漏洩放射される放射線は直線的にあらゆる方向に進
行する。この漏洩放射線のうち上部通気［］人［］（建
物の内側にある）に到達したものは各通気［コの開ｎ　
＋ｎｉ積が入である場合あるいは各通気口の開１］面積
が小であっても放射線の進行方向と核間Ｉ］の中心軸と
の角度を：小である場合には直接この保管設備外へ漏洩
することとなる。一般的にはこの通気口の排出端から一
定の間隔を置いて通気妨害とならない漏洩放射線を遮蔽
するだめの蓋を設ける必要がある。このような蓋の必要
性は開口面積の小なる通気［］を多数設ける方法５通気
口の孔の長さを長くする方法あるいは通気［−１の中心
軸と放射線との角度を犬とする方法などにより減少せし
め得る。例えば開口面積の小なる通気口を平行的に多数
設は各通気口の中心軸が水平あるいは通気方向が水平以
下の場合には該蓋の必要性が殆どなくなる。逆にこの蓋
の必要性は／箇の通気［］の開口面積の犬なる場合には
増加する。これらの蓋は風が通気を妨害することを防ぐ
目的の遮風板と兼用させることができる。

捷だ、このような」一部各通気［」の開口面積の緩和は
必要通気量の増大に伴い増加する。前記第６および第７
図に示しだ例は自然対流による通気量を大としてキャス
クの冷却を充分に行うため開１−１面積大なる上部通気
口２グを多数設置したものであり蓋すなわち放射線遮蔽
効果のある遮風板、２３を設けた例である。

棟だ通風方法としては自然対流を利用しだ通風法を前記
説明しだが、強制対流による方法　グも使用可能であり
、この場合には所望の数の下部通気１］あるいは当該下
部通気口とその補助遮蔽壁の間に送風機を適宜に設置し
押し込み１由風を行うのが簡便である。このような強制
通風方式による場合は上部通気口の開口面積の緩和を減
少せしめることができる。壕だ、この発明による建造物
、およびその基礎、床などの構築材料には特別に制限が
なく、例えば周知のコンクリート、鉄筋、鉄骨などを使
用し得る。またコンクリートとしては若干量の含硼素化
合物を混入することによりコンクリートの放射線遮蔽効
果を高めたものを使用することができる。まだ建造物の
基礎、壁、屋根なとは−Ｆ記材料を鉄筋コンクリート構
造、プレストレストコンクリート構造、鉄骨構造および
鉄骨鉄筋コンクリート構造などの種々の周知構造として
構築することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のキャスク保管設備の床面付近の模式的平
面図であり、 第２図は、この発明によるキャスク保管設備の床面付近
の模式的平面図の７例であり、第３図は第２図による設
備の矢視Ａ−Ａの垂直断面図であり、 第９図は矢視Ｂ　−Ｂの垂直断面図である。 第Ｓ図は第２および３図の車輌出入口方向から見た正面
図であり、 第６図は、この発明による他の例の模式的垂直断面図で
あり、 第７図は第６図矢視Ａ−Ａにおける水平断面図である。 ／外側壁 ２　外側壁部にある柱（外柱） ３　外側壁の内側にある柱（内柱） ｑ　キャスク Ｓ　下部通気口 ６　キャスクおよび車輌出入口 ７　輸送屯駒の方向転換台 ｇ　放射線遮蔽効果のある扉 ソ　車輌出入通路 １０　放射状車輌通路 ／／　　し　　−　　ル ア、２固定荷台 ／３昇昇降台 ／グ　同上用、駆動装置 ／Ｓ　キャスク受台 ／乙　パレット ／７　補助遮蔽壁 ７ｇ　補助遮蔽壁以外の部分の外周 ／２　空気取入用ガラリ 、２０屋　根 、２／　屋根の［１”上部分 、２．２　　補助通路 、２３遮風板 ２ｑ　、Ｊ＝部通気１１ 才３図 才４図 才５図 才・６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　放射線遮蔽効果を有し、かつ水平断面形状が円形あ
   るいはｊ角形以上の多角形である外側壁、少くとも該外
   側壁の内方空間上部を覆う放射線遮蔽効果を有する屋根
   、該外側壁内の床中６部にある輸送用車輌の方向転換台
   、該方向転換台の９￥周から該外側壁の近傍に到る３本
   以」二の放射状車輌通路および該方向転換舎外周部から
   半径方向に該外側壁を貫通してこの外壁外に通じる／ま
   たは一本の車輌用通路よりなることを特徴とする放射性
   物質容器の保管設備。 Ｑ）　　ＰＦ外側壁の下方部分の所望個所に設けられた
   下部通気口群、該各通気口を通じて該容器群から該外側
   壁外に漏洩する放射線を遮蔽するだめに各下部１ｆｌｌ
   気口の内方もしくは外方に各通気［］から所望の間隔を
   以て設置された補助遮蔽壁群および該屋根の高位置の所
   望個所に設備された上部通気口を有する特許請求の範囲
   第１項記載の放射性物質容器保管設備。 ■　該容器群から放射される放射線の遮蔽手段が設備さ
   れた該上部通気口を有する特許請求の範囲第２項記載の
   放射性物質容器の保管設備。