JPS60181690A - 核燃料又はガラス化廃棄物用貯蔵システム - 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】 発明の分野 本発明は原子炉から取出した照射ずみ燃料の貯蔵システ
ムに関する。本発明はまた予照射ずみ燃料及び使用ずみ
燃料の再処理後に出るガラス化廃棄物の貯蔵システムに
も関する。

従来技術 一般にボンド貯蔵として知られているものにおいて、崩
壊熱レベル及び放射線レベルを十分に下げて使用ずみ燃
料を安全に輸送できるように十分に長い間、使用ずみ燃
料を水中貯蔵することは通常行われている。ところが、
かなりの期間使用ずみ燃料を貯蔵しなければならない場
合、ポンド貯蔵は完全に満足できるものとはいえない。

水環境下において長期間使用ずみ燃料を安全に貯蔵でき
る能力は使用ずみ燃料を収容するクラツディング材料、
使用ずみ燃料及び／又はクラツディングの照射層、クラ
ツディングの完全性、及び使用ずみ燃料を貯蔵する水の
水質に犬きく依存する。従って、燃料クラツディングが
完全で、かつ水が存在している間は、冷却機能及びシー
ルド機能は全く完全に作用する。しかし、腐食や取扱い
によって燃料クラツディングが有、孔化すると、核分裂
生成物が漏れ、核分裂生成物及び放射線で汚染された腐
食物の両者が水面に浮遊し、その結果、作業員への線量
駆が高くなる。加えて、ボンドの壁部にこれら核分裂生
成物や腐食物／汚染物が付着することになる。また、蒸
発や漏れによって、ボンドの水面が変化するため、空気
により運ばｆると、上記物質が乾燥固化し、作業員がこ
れらを吸入する恐れがあり、大気汚染の恐れもある。

さらに、十分な冷却作用及びシールド作用を維持゛する
ために、ボンドの完全性を高く維持しなければならない
。少量の漏れは小さな汚染問題を引き起こすし、ま次大
量の漏れは冷却水の損失につながり、重大な危険を地域
にもたらす。

原子炉施設に関する安全規準が厳しくなり、そして作業
員に対する許容線量率の低下が望まれているので、さら
に高度な安全性に合わせて貯蔵システム及び他の原子炉
施設を設計することが本質的に必至になってきている。

これは特に様々な理由から現存元々考えられた以上に長
い期間使用ずみ核燃料を貯蔵しなければならなくなって
きているからである。

イギリス特許公開第８０２７０６６号公報には、実質的
にこれらの問題がない貯蔵システムの実施態様が記載さ
れている。この貯蔵システムは貯蔵媒体として空気を利
用する使用ずみ燃料用エンクロージュア、このエンクロ
ージュアからフィルターを介してこの空気を排気して、
エンクロージュアの内部をほぼ大気圧に維持する排気シ
ステム、及び燃料をエンクロージュアに搬入・搬出する
機構からなっている。

エンクロージュア内に凹部を設けると、エンクロージュ
アを高度に完全に密閉する必要がなくなる。というのは
、漏れが生じても、エンクロージュア内に吸収されるか
らである。従って、上記発明は本質時に通常の水ボンド
システムよりも安全な貯腔システムを提供している。さ
らに、腐食の危険が少ないので、作業員が水の化学的性
質を正確なレベルに維持して、腐食物の発生を防止する
必要性、及び大気汚染の可能性がなくなる。

一方、照射ずみ燃料用の乾式貯蔵システムの別な実施態
様がイギリス特許第１５８３３０３号公報に記載されて
いる。このシステムは各燃料キャンニングを支持する複
数の開口を有するグリラドからなり、該キャンニングは
該開口から下方に延長する。グリッド上方の空間が空気
充填エンクロージュアを形成し、これからフィルターを
介して該空間から空気を排気して、この内部を実質的に
大気圧に維持する排気システムに連動する。この貯蔵シ
ステムにはさらに上記カンの外部に冷却空気流れを形成
する手段がある。

この貯蔵システムを使用するさいは、先ず燃料をキャン
ニングに密封し、グリッドの開口にこれらキャンニング
を設け、未使用開口を蓋で密閉する。しかし、さらにキ
ャンニングを収容するためには蓋を取外さなければなら
ず、これは不便であると同時に、カンが破損すると、冷
却空気が汚染され、大気汚染の危険が出てくる。

発明の要約 本発明の目的はこれら問題のない、しかも後述するよう
な利点をもつ新規な乾式貯蔵システムを提供することに
ある。

本発明による核燃料用貯蔵システムは一端が密閉され、
そして他端が着脱自在なプラグによって密閉可能な複数
の貯蔵チューブと、複数のチューブをまとめるマニホル
ドに各チューブの内部に１結するパイプと、該プラグを
嵌合したときに、各チューブの内部を維するためにマニ
ホルドに連結した排気手段と、そして該チューブの外面
に冷却流体流れを形成する手段とからなる。

発明の好適な実施態様　′ マニホルド／パイプ構成によって各チューブに連結した
排気システムを使用すると、共通のチャンバに各チュー
ブが連絡しているシステムに比較して、放射性粒子が貯
蔵システム中に拡散することを抑制できる利点が得られ
る。さらに、誤動作が生じた場合には、より簡単に発見
できる。また、各々が一連の貯蔵チューブをまとめる複
数のマニホルドを使用すると、マニホルドシステムのセ
クション毎に分離することによって誤動作をただちに追
跡できる利点がある。

放射線レベルの上昇を検出するモニタ装置は排気システ
ムの都合のよい位置に設けることができる。なお、排気
システムと共に使用するフィルタは貯蔵システムからの
放射性粒子の漏れを防止するのに好適な形式ならば、い
かなる形式であってもよい。

貯蔵システムの一部を形成する貯蔵チューブに燃料を貯
蔵するということは、まず燃料をキャンニングする必要
がないことを意味し、キャンニングには別な作業が必要
な上に、燃料を簡単にチェックできる能力がないので、
有利である。さらに、キャンニングでは最終的に廃棄し
なければならない汚染廃棄物が生じる。

各貯蔵チューブは好ましくは空気の充填されたひとつの
右壁コンテインメントを形成する。

排気システムによってチューブ内に維持された凹部が有
効に二次コンテインメントシステムを形成する。有利に
は、チューブを垂直に支持すると共に、チューブに燃料
を搬入・搬出するために使用する燃料装入ノ・ルの底部
の各開口内に密閉可能な端部を密低めして、空気が流れ
ている。好ましくは、冷却チャンバは複数の貯蔵チュー
ブの一方の側面に垂直な空気導入口を有し、そして他方
の側面に垂直な空気導出口を有しているので、該導出口
に連結されたチムニによって強化される自然熱サイホン
過程によって、空気が冷却チャンバを横断して流れ、そ
してチューブ面に流れる。

なお、所定の貯蔵幾何学的条件では、空気の流量は貯蔵
システム内に発生する熱の支配を受けるので、冷却は自
己調節性である。チューブ内に空気を使用する場合には
、通常の全貯蔵条件下においてチューブ内の燃料が１８
０℃以下の温度に十分に維持されるように空気の流れ条
件を設定するのが好ましい。

排気システムを分離し、そして空気以外のガスをチュー
ブ内に使用してもよい。空気以外のガスを使用すると、
燃料に損傷を与えずにより高い温度で燃料を貯蔵できる
。これは、燃料の熱出力が大き過ぎて、空気中貯蔵に対
する許容ｆｆｌ＊ｚシー１−ＩＥｉｌ入Ｊ−＊ｒ−Ｅｌ
ｌｔ（、−ｈ−４ｉｔＢＩＩＪｌ、ｒＡＮｌｊｌｆｆ４
２、ことがある。

好ましくは、上記チューブの上端近くに肩部を設け、こ
れら肩部を各開口内の段部と一体化させて、燃嘔装入ホ
ールに搬入する燃料からの放射線に対し７てバリヤを形
成する。該チューブを冷却チャンバの床から支持して、
自由に上方に熱膨張させるようにする。

必要と判った場合には、この支持方法によって冷却チャ
ンバからチューブを上方半径方向に燃料装入ホールに引
き抜いて交換できる。

プラグとチューブの壁部との間にシールを設けて、プラ
グを嵌合したチューブが有効に気密エンクロージュアを
形成するようにするのが好ましい。しかし、シールが完
全に気密である必要はない。というのは、漏れが生じた
場合、排気システムが作動している間はそれは内部に向
かうからである。

プラグがその動作位置にあるときには、−緒になって燃
料装入ホールの床になる着脱自在々タイルによって載置
されているのが好ましい。

なお、燃料装入ホール及び冷却チャンバの両者は好まし
くは鉄筋コンクリートなどの放射線シールド材によって
囲んでおかなければならない。

本発明によれば、貯蔵システムは複数の独立して操作で
きる貯蔵構造体を利用して、モジュール式で組立てるこ
とができる。

以下本発明の一実施態様を添付図面について説明する。

図示の貯蔵システムは鉄筋コンクリート類の壁、床及び
天井をもつチャンバ１からなる。このチャンバの天井２
には一定の形で開口６を設ける。第２図からよく判るよ
うに、開口上端は開口下端より直径が幾分大きく、段部
４で大径部と小径部が一体化する。各開口３内に鋼製の
貯蔵チューブ５の上端を設ける。開口３内のチューブ部
分の上部６はそれ以外の部分よりも直径が大きく、環状
肩部７によってそこに連結されている。このようにして
形成された段付環状ギャップがチューブ内容物からの放
射線を減衰する。チューブ５はチャンバ１の床８に支持
し、開口３を介して上方に自由に熱膨張する。

底部が閉鎖されたチューブ５は照射ずみ核燃料を例えば
９で貯蔵する。チューブ５の上端は傾斜肩部７の内面に
よってチューブ内に支持されるプラグ１０によって閉鎖
する。各プラグの頂部とチューブとの間にシール１１を
設け、各チューブ／プラグ構造体の上に着脱自在なタイ
ル２１を載置する。これらタイルは一緒になって燃料装
入ホール１２（第３図）の床を形成する。該ホールの壁
及び天井も鉄筋コンクリートで構成し、該ホールに貯蔵
チューブ５に、そしてこれから燃料を搬入・搬出するた
めに、適当な構成をもつ装入機／ガントリ１３を設ける
。

チャンバ１の床の開口１４は吸気ダクトを介してルーバ
一式空気導入口１６（第１３図）に連絡し、そしてチャ
ンバ１の天井２の開口１７は空気導入口１６の上方に間
隔をおいて設けられたルーバ一式空気導入口１９まで上
方に延長している排出スタック１８内に達している。開
口１７は導入口１４に対してチャンバ１の反対側に設け
る。使用時、貯蔵チューブ内の使用ずみ燃料９からの崩
壊熱は伝導、対流及び放射によってチューブ壁に伝達さ
れる。

自然熱サイホン過程によってチューブ５から熱は大気に
取去られ、そして対流によって排出スタック１８内を上
昇する加熱された空気は導入口１４を介してチャンバ１
内に供給された冷却空気に取って代えられる。チャンバ
１の両側に導入口１４及び排出口を設けているため、第
１図において矢印で示すように、チューブ軸線に対して
横断方向及び垂直方向にチューブ間を空気が確実に流れ
、最適な冷却が達成される。

なお、空気流れの量は貯蔵システム内九発生する熱によ
って支配されるので、チューブ内に適用されるガスによ
って異なる安全温度にチューブ内の燃料を十分に維持で
きるように貯蔵システムは設計されている。

本発明によれば、各チューブ５の内部はシール１１下方
のチューブ側に連結されたバイブ２゜によって複数のチ
ューブに共通なマニホルド２２に連絡し、これによって
適当なフィルター２４を通った後、ファン２３によって
各チューブから空気を取出すことができる。取出された
空気はスタック１８に送り、大気中に排出する。マニホ
ルド内の例えば２５などにモニタ装置を設けて、放射線
レベル及び汚染レベルの有意味な上昇を検出する。

貯蔵チューブ５内に維持された凹部は、チューブ５及び
密封プラグ１０によって形成される、燃料用密封エンク
ロージュアの高度な完全性を採光するものである。とい
うのは、漏れが起った場合に、それが内部に向かうから
である。同様に、シール１１部で漏れが生じても、それ
も内部に向かう。

個々の貯蔵チューブにパイプを介して連結した排気シス
テムを使用すると、誤動作が生じた場合に、より簡単に
検出できる利点がある。

所望ならば、個々のパイプ及び／又はマニホルド２２に
例えば２６などに分離弁を設けて、誤動作が生じた場合
に、各チューブ又は一連のチューブを迅速に分離するこ
とも可能であり、このため誤動作位置を迅速に追跡でき
る。

所望ならば、ポータプル式のモニタ装置を使用して、個
々のパイプの水出し点（タッピングポイン）に連結する
か、チューブ壁か各プラグ１０を介して各チューブの内
部に連絡するパイプを分離するかによって、チュー７ブ
５内の条件を定期的にチェックすることも可能である。

以上説明した貯蔵システムは、キャンニングしていない
燃料を貯蔵できる上に、検査及びモニタを容易に実施で
きる利点がある。また、必要ならば、各タイル及びプラ
グを単に取外すことによって、周囲の貯蔵チューブを妨
害する必要なく、貯蔵システムから燃料を迅速に取出す
ことができる。燃料を取出した後の燃料チューブの再使
用は操業上の選択である。

加えて、貯蔵チューブ５を支持する方法により、検査や
交換が必要な場合には燃料装入ホールに上方にチューブ
を容易に引抜くことができる。

チューブ５の上部にタイル２１を載置するように図示し
であるけれども、所望ならば、タイルのスカート部２７
を延長して、コンクリート表面にこれらを載置できるよ
うにし、これによって燃料装入ホールへの床面をより平
坦にすることも可能である。

貯蔵チューブ５の横断面は通常円形であるが、これは本
質的なものではなく、別な形態を任意に選択できる。あ
る場合には、任意の好便な構成をもつ外部冷却フィンを
チューブに設けて、空気・流れの冷却効果を高めること
ができる。

第３図は上記複数の独立貯蔵システムモジュールを示す
もので、各部分Ｃは一緒になって、この場合使用ずみ燃
料またはガラス化廃棄物用の共通な搬入・搬出建物Ａを
有する核燃料貯蔵構造体を形成し、燃料装入ホール及び
貯蔵チューブに装入する前に、最初に廃棄燃料を貯蔵す
る貯蔵サブモジュールと協働する。ガントリー１３の場
合と同様に、燃料装入ホール１２は全１Ｍｍｌｌｖｗ−
・Ｚ＋　＋、１ｆｆ４１イ４ゝ尾−（ヲ

【図面の簡単な説明】

第１図は貯蔵システムの要部を示す概略断面図、 第２図は第１図の貯蔵システムにおける個々の貯蔵シス
テムを示す拡大図、そして 第３図は第１図に図示した貯蔵システム複数からなる構
造体を示す概略斜視図である。 １・・・冷却チャンバ ４・・・段部 ５・・・貯蔵チューブ ７・・・肩部 ８・・・床 １０・・・着脱自在なプラグ １２・・・燃料装入ホール ２０・・・パイプ ２２・・・マニホルド ２３・・・排気手段 ２５・・・モニタ装置 ２６−０．遮断バルブ 手続補正書（自発） 昭和６０年　３月９日 特願昭６０−１８４６８号 ２　発明の名称 核燃料用貯蔵システム ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　づ゛　イングッリシュ　エレクトリック　カンパ
ニー　リミテッド４　代　理　人 住所　〒１００東京チＩＳ千代田区丸の内２丁目４番１
号丸ノ内ビルヂング　７５２区

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）着脱自在なプラグ１０によって一端が閉鎖された
   複数の貯蔵チューブ５と、該チューブの内部を大気圧以
   下に維持する排気手段２３と、そして該チューブの外面
   上に冷却流体の流れを形成する手段とからなる核燃料９
   用貯蔵システムにおいて、 バイブ２０によって複数のチューブをまとめるマニホル
   ド２２に各チューブ５を連結し、そして該マニホルドを
   該排気手段に連結したことを特徴とする該燃料用貯蔵シ
   ステム。
2. （２）該バイブ２０の各々に遮断バルブ２６を組込んだ
   特許請求の範囲第１項に記載のシステム。
3. （３）　マニホルド２２内の放射線レベルヲーｔ、ニタ
   するモニタ装置２５を少なくとも一個有する特許請求の
   範囲第１項か第２項記載のシステム。
4. （４）各バイブ２０を介して複数のチューブにそれぞれ
   連結した複数のマニホルド２２を有する特許請求の範囲
   第１〜３項いずれかに記載のシステム。
5. （５）該チューブに、及び該チューブから燃料を搬入・
   搬出するために使用する燃料装入ホール１２底部の各開
   口内に密嵌めする密閉自在な端部で該チューブを垂直に
   支持して、空気が流れる冷却チャンバ１に該チューブを
   下方に延長し、該チャンバの複数の貯蔵チューブ５の一
   方の側部に垂直な空気導入口を設け、そして他方の側に
   垂直な空、気溝出口１８を設けて、自然熱サイホン過程
   によって該チューブを横断し、かつ該チューブ外面上を
   流れるよう（空気を流すようにした、特許請求の範囲第
   １〜４項いずれかに記載のシステム。
6. （６）該チューブ内に空気を使用する場合、通常の全条
   件下においてチューブ内の燃料を１８０℃以下の温度に
   維持するように空気の流れ条件を設定した特許請求の範
   囲第５項に記載のシステム。
7. （７）該チューブの上端近くに肩部７を設け、該肩部７
   を各開口内の段部４と一体化させて、燃料装入ホールに
   搬入する燃料からの放射線に対してバリヤを形成し、該
   チューブ５を該冷却チャンバの床８から支持して、自由
   に上方に熱膨張させるようにした特許請求の範囲第５項
   が第６項に記載のシステム。
8. （８）　該燃料装入ホールに対して床を形成する着脱自
   在なタイル２１をプラグ１に載置した特許請求の範囲第
   ５〜７項いずれかに記載のシステム。