JPS6017659Y2 - キヤスク内部冷却管の冷却水排出回収装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、使用済核燃料を収容する湿式キャスクの内部
冷却管装置から、冷却水を安全・確実、かつ簡便な操作
にて排出回収する装置に関する。

使用済核燃料収容キャスクは、該核燃料の崩壊熱による
発熱昇温を伴なうため、陸上あるいは船舶内での保管・
輸送中、常に冷却を施す必要があり、一般には湿式すな
わち液冷却装置内蔵型のキャスクが用いられる。

この湿式キャスクの内部冷却装置は、常態では、冷却水
を供給・回収するための冷却水循環系をなす外部冷却装
置に接続された状態で保管されるが、陸上における１の
保管施設から、他の場所の保管施設に移送される際には
、一旦キャスクの内部冷却装置の作動を停止し、両冷却
装置の接続を切離さねばならない。

この切離しに当っては、キャスクの内部冷却装置内から
冷却水を完全に抜取っておく必要がある。

もし、冷却水が内部冷却装置に残留したま）であると、
該核燃料の崩壊熱で高温に加熱された冷却水が流出腰冷
却水の損失となるばかりか、作業者に多大の危険を及ぼ
すおそれがあり、また冷却水が残留した状態で配管の出
入口の弁を閉じると、該崩壊熱による加熱で内部冷却装
置内の圧力が高まるため、再び外部冷却装置と接続腰弁
を開いた時の圧力差により、外部冷却装置に急激な圧力
ミンクを与える、等の支障を生ずるからである。

このため、冷却装置切離しの際の冷却水排出に関してい
くつかの工夫がなされており、例えば、切離し区間の冷
却配管を弁で遮断し、内部冷却装置内に残留する冷却水
を、圧搾空気で強制的に排出するようにした圧空方式の
排出装置（特公昭５３−４２１４３号）、切離し区間の
配管を弁で遮断し、配管系上部の空気取入弁を開いて、
内部冷却装置と大気とを連通させ、重力作用により、冷
却水を排出するようにした、重力方式の排出装置（特公
昭５３−４２１４４号）、あるいは切離し区間の配管を
弁で遮断し、真空ポンプにより、系内に設けたタンクを
真空にすることによって、内部冷却装置内の冷却水を、
該真空タンク内に吸引回収するようにした、真空方式の
排出装置（特公昭５３−４２１２５号）が提案されてい
る。

しかしながら、上記圧空方式では、配管系内のコンプレ
ッサーの保守・点検等の煩雑な手間を必要とするばかり
でなく、コンプレッサーによる高圧空気の導入により、
配管系に漏れを生ずる危険があり、また重力方式は、保
守・点検、操作性、価格等の点で有利ではあるもの）、
キャスクの形状によっては採用不可能であり、特に内部
冷却装置のキャスク下半部における冷却配管形状が一般
にＵ字形であるため、その部分に残留する冷却水を排出
することができないという致命的欠的を有する。

更に、真空方式では、冷却水の排出を真空タンク内への
回収にて行なうものであるため、いきおい回分運転とな
らざるを得す、異常時、例えば、冷却水が排出しきれな
い場合などの対応が遅いという問題、その他真空ポンプ
の保守の手間を必要とすること、操作が比較的煩雑であ
ること、信頼性に乏しいこと、価格が高いこと等の問題
がある。

本考案は、キャスク内部冷却装置の冷却水排出に関する
上記問題点を解消するための改良された排出回収装置を
提供するものであり、冷却水の供給回収循環系内に、空
気取入口を有する空気配管を設けるとともに、エジェク
ターを備えた冷却水回収槽を組込み、キャスク内部冷却
装置配管と外部冷却装置配管との切離しに際しては、バ
ルブ操作により、切離し区間の外部冷却配管および内部
冷却管内の冷却水の一部を重力作用にて除去する第１段
階の排出操作と、ついで空気配管からの空気取入れによ
る大気圧の作用下に、エジェクターを作動させて、内部
冷却配管内に残留する冷却水を回収槽内に回収する第２
段階の排出操作を行なうようにしたことによって、配管
系内に機械的可動部分の付設を要することなく、主とし
てバルブの開閉動作のみの簡単な操作で、かつ連続操作
のもとに経済的に冷却水の完全排出回収を達成すること
を可能にしたものである。

次に、図面に従って本考案装置について詳しく説明する
。

第１図は、本考案に係るキャスク冷却水排出回収装置の
具体例を示すシステム全体概要図である。

図中、１はキャスク（該キャスクは、必要に応じ複数個
並設される）、２はキャスクの内部冷却装置を構成する
冷却水配管である。

該冷却水配管は、一般に図示のごとく、キャスク上半部
と下半部とに分割された２系列の配管２・ａ及び２・ｂ
にて構成される。

該各配管２・ａ及び２・ｂは、冷却水入口側において、
着脱自在の接続器（例えば、クイックコネクション等）
３・１ａ及び３・１ｂを介して外部冷却装置の冷却水供
給側端部をなすフレキシブルホース４・１ａ及び４・１
ｂに接続され、一方冷却水出口側では、同じく着脱自在
の接続器３・２ａ及び３・２ｂを介して外部冷却装置の
冷却水返送側端部のフレキシブルホース４・２ａ及び４
・２ｂに接続される。

５部は、冷却水貯槽５、中間冷却器６、中間貯槽７、冷
却液送給ポンプ８等にて構成される冷却液送給・再処理
部であり、冷却水は、これより送給配管９を通ってキャ
スク内部冷却配管に送給される。

該送給配管９は、キャスクの設置個数に応じた分岐配管
を備える。

分岐配管９・１には、冷却液の送給及びその停止を行な
うための開閉バルブ１０が設けられるとともに、その端
部は、キャスク内部冷却配管の数（２系列）に応じ、２
流路に分岐され、それぞれバルブ１１・ａ及び１１・ｂ
にて前記フレキシブルホース４・１ａ及び４・１ｂに接
続している。

なお、給液側配管である上記分岐配管１６・１には、ス
トレーナ２２及び冷却液温度計２３等が適宜配設される
。

一方、冷却水出口側のフレキシブルホース４・２ａ及び
４・２ｂは、バルブ１２・ａ及び１２・ｂを介して１本
の冷却水返送用分岐配管１３・１に収束され、返送配管
１３に連通している。

該分岐配管１３・１は、キャスク個数と同数配設され、
それぞれに冷却水の流通及び停止を行なうための開閉バ
ルブ１４が設けられる。

５部からの冷却水は、配管９を経て、分岐配管９・１を
通り、各フレキシブルホース４・ｌａ。

４・１ｂからキャスク内部配管２・ａおよび２・ｂに導
入されたのち、出口側の各フレキシブルホース４・２ａ
及び４・２ｂから返送用分岐配管１３・１を通り、配管
１３を経て、再び５部に返送循環する。

該冷却配管には、更に空気抜骨頭１５を有する空気配管
１６、およびエジェクター１７を備えた冷却液回収槽が
配設される。

空気配管１６は、キャスク個数に対応する数の分岐配管
１６・１を有し、各分岐配管は、それぞれ冷却液送給分
岐配管９・１のバルブ１０と１１との間に接続されてい
る。

一方、回収槽１８は、返送用分岐配管１３・１のバルブ
１４とバルブ１２の間に接続する回収用配管１９を有す
る。

該配管１９はその流路を開閉するバルブ２０を備える。

該エジェクタ１７と回収槽１８は、各キャスクごとに設
置してもよく、あるいは２個もしくはそれ以上のキャス
クを１単位として、各単位キャスク群ごとに１つづつ設
けてもよい。

Ａは、エジェクター１７用圧搾空気（または蒸気）源、
２１は圧空配管であり、該圧空源Ａとエジェクター１７
の間に圧空の供給・停止を行なうためのバルブ２４が設
けられる。

なお、空気配管１６と回収槽１８とを直接つなぐ配管２
５および該配管に設けられたバルブ２６は、エジェクタ
ー稼動後の回収槽内圧を大気圧に回復せしめるための大
気導入手段であるが、その役目は、前記空気分岐配管１
６・１のバルブ２７を開放することによって果すことが
きるので、該配管２５の配設は必ずしも必要ではない。

同装置における外部冷却配管系とキャスク内部冷却配管
系の切離しは、冷却水入口側の接続器３・１ａ及び３・
１ｂ並びに出口側の接続器３・２ａ及び３・２ｂの切離
しによって行なわれ、その切離しに当って、キャスク内
部冷却装置配管内の冷却水の排出・回収は、次のごとき
手順にて行なうことができる：まず、冷却水供給側の給
液分岐配管９・１のバルブ１０および返送側の分岐配管
１３・１のバルブ１４を閉じることによって冷却水の供
給循環流を停止させる。

つぎに、回収槽１７に通ずる回収用配管１９のバルブ２
０を開放することによって、該バルブ１０からバルブ１
４に到る間の管内冷却水を、重力作用により、回収用配
管１９を介して回収槽１７内に導入する。

この第１段階の回収操作により、外部冷却配管の切離し
区間、すなわち給液側のバルブ１０から接続器３・１ａ
及び３・１ｂに到る管内、出口側の接続器３・２ａ及び
３・２ｂからバルブ１４に到る管内の冷却水、並びにキ
ャスク内部冷却配管内の冷却水の一部、すなわちキャス
ク上部側の配管２・ａ内の冷却水の排出回収が行なわれ
る。

しかしながら、キャスク内部冷却配管の過半部を占める
キャスク下側の配管２・ｂは、図にも示されるようにキ
ャスク本体周面に沿うＵ字形をなすため、この部分に冷
却水が残留する。

この残留冷却水を回収するため、上記第１段階の操作に
つづいて、エジェクターによる第２段階の排出回収操作
を行なう。

この第２段階の操作は、上記各バルブの開閉状態をその
ま）にしくなお、空気配管１６と回収槽１７をむすぶ配
管２５が付設されているときは、同配管のバルブ２６を
閉にする）、圧空配管２１のバルブ２４を開いてエジェ
クター１７を作動させ、回収槽１８内に減圧状態を形成
せしめるとともに、空気分岐配管１６・１のバルブ２７
を開いて、バルブ１０以降の切離し区間内の管内に空気
を取入れ、大気圧を作用させることにより、キャスク内
部冷却配管２・ｂ等の内部に残留する冷却水を、回収用
配管１９経由にて回収槽１８内に導入する。

上記２段階の操作により、給液分岐配管のバルブ１０か
ら、回収側の分岐配管のバルブ１４に到る切離し区間内
の冷却水は完全に排出回収される。

第２段階の操作による冷却水の回収を終え、圧空配管の
バルブ２４を閉じて圧空の供給を停止したのち、キャス
ク内部冷却装置を外部冷却装置から切離す。

この切離し操作の手順は、まず、空気分岐配管１６・１
のバルブ２７を閉じ、空気配管との連絡を遮断するとと
もに、回収槽導入分岐配管１９のバルブ２０を閉じるこ
とによって、バルブ１０からバルブ１４に到る間の切離
し区間を、外部冷却水配管系から遮断しくなお、この場
合、バルブ１１・ａ、１１ｂ及び１２・ａ、１２・ｂを
閉じることによって外部冷却水配管系からの遮断ヲ行な
ってもよい）、ついで、キャスク内部配管の各端部の接
続器３・１ａ、３・１ｂ及び３・２ａ、３・２ｂによる
フレキシブルホース４・１ａ、４．ｌｂ及び４・２ａ、
４・２ｂとの接続を解く。

かくして、外部冷却装置より切離されたキャスクは適宜
の運搬手段にて他の保管施設へ移送される。

なお、上記冷却液排出回収操作にて回収槽１８内に回収
された冷却液は、同槽底部に設けられた冷却水抜出配管
２８・１のバルブ２９を開いて回収配管２８に送出し、
送給ポンプ３０にて８部に返送され、所定の処理を経た
のち、再びキャスク冷却水として循環使用される。

上記冷却水排出回収操作は、１個のキャスクを例に挙げ
て説明したが、キャスクが複数個並設された場合の各キ
ャスクに対応しても同様の操作手順にて排出回収を行な
うことができる。

以上のように、本考案装置は、冷却水配管系内に、空気
配管およびエジェクターを備えた冷却水排出回収配管系
を組込んで構成され、重力作用とエジェクターの減圧効
果による２段階の操作によりキャスク内部冷却配管内の
冷却水を排出回収するようにしたものであり、空気配管
からの大気の導入・大気圧の作用は、第１段階において
も冷却水の排出を促進する役割を果すとともに、第２段
階のエジェクターによる減圧排出における負荷を軽減す
る効果を有し、またエジェクターの減圧効果により、キ
ャスク内部冷却配管の形状の如何にかかわらず、完全な
排出回収が可能であり、かつその操作を連続運転にて行
なうことができる。

また、本装置の主要構成機器は、空気配管、エジェクタ
ー、回収槽および配管開閉用バルブのみで、複数な機器
を必要とせず、機械的可動部分を含まないので、保守・
点検が容易で、コスト的にも有利であること、運転操作
はバルブの開閉のみで行なうことができること、等の利
点を有するほか、装置の信頼度にすぐれ、また誤操作に
対しても、例えば高圧ガスを吹込む等の簡単な手段を施
すことにより配管系に対する圧力ショックを緩和するこ
とができる等、キャスク内部配管からの冷却水排出回収
及び外部冷却配管系の切離しを安全裡に達威し得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案装置の具体例を示すシステム全体概要
図である。 図面中の主な符号は次のとおりである。 １：キャスク、２ａ、２ｂ：キャスク内部冷却配管、３
・１ａ、３・１ｂ、３・２ａ、３・２ｂ＝接続器、４”
ｌａｗ ４” ｌｂｔ ４”２ａｔ ４”２ｂ：フレ
キシブルホース、９：冷却水供給配管、１６：空気配管
、１７：エジェクター、１８：回収槽、２１：圧空配管
、２８：冷却水回収配管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 使用済核燃料を収容した湿式キャスクの内部冷却管と、
   該内部冷却配管に対する冷却水の供給・回収を行なう外
   部冷却配管系とから構成されるキャスク冷却装置におい
   て、 （ａ） キャスク内部冷却管への冷却水供給配管９お
   よび該内部冷却管からの排出冷却水返送用配管１３は、
   それぞれキャスク１と同数の分岐供給配管９・１および
   分岐返送配管１３・１を備え、かつ各分岐配管９・１お
   よび１３・１は、冷却水の送通・停止を行なうためのバ
   ルブ１０および１４をそれぞれ備え、 （ｂ） 上記分岐供給配管９・１および分岐返送配管
   １３・１は、各キャスクに設けられた冷却管の数に応じ
   て更に分岐され、その各端部は、接続器３・１ａおよび
   ３・１ｂ並びに３・２ａおよび３・２ｂを介してキャス
   ク冷却管の給水側および排水側の各端部に接続され、 （Ｃ） 空気抜管領１５を備えた空気配管１６からキ
   ャスク１の数に応じて分岐された分岐空気配管１６・１
   が、前記分岐供給配管９・１のバルブ１０とキャスク冷
   却管の給水側端部との間に接続され、該分岐空気配管１
   ６・１は、大気と分岐供給配管１９・１との間の連通及
   び遮断を行なうためのバルブ２７を備えるとともに、（
   ｄ） エジェクター１７を有する冷却水回収槽１８が
   付設され、該エジェクター１７には圧搾空気源（４）か
   らの圧空配管２１が圧空の送給・停止を行なうためのバ
   ルブ２４を介して接続され、かつ該回収槽１８には、前
   記分岐返送配管１３・１のバルブ１４とキャスク内部冷
   却管排水側端部との間の配管より回収槽１８に連絡する
   配管１９がバルブ２０を介して設けられ、 （ｅ） なお、該回収槽の底部に、冷却水抜出配管２
   ８・１が設けられ、該抜出配管２８・１は、バルブ２９
   を介して、供給ポンプ３０を有する冷却液回収配管２８
   に接続されている、 ことを特徴とするキャスク内部冷却管の冷却水排出回収
   装置。