JP2000284094A

JP2000284094A - 放射性物質貯蔵設備

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Publication number: JP2000284094A
Application number: JP11088478A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ishikawa; 幸雄石川; Itoshi Izumi; 意登志和泉; Tetsuo Mochida; 哲雄持田; Yoshiaki Higuchi; 祥明樋口; Yuichi Yamamoto; 雄一山本
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】遮蔽体の内外表面における温度差を低減す
る。【解決手段】コンクリートモジュール１０はキャニス
タ１２と遮蔽体１４を備える。遮蔽体１４とキャニスタ
１２との間には間隙が形成され、遮蔽体１４には第１冷
却空気流路３４と第２冷却空気流路４２とが形成されて
いる。また、遮蔽体１４には密閉の円筒状の空気層５０
が形成されており、この空気層５０がコンクリート製の
本体２６の内外表面における温度差を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射性物質を密封し
た密封体から出る放射線を遮蔽するための放射性物質貯
蔵設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所から発生する使用済燃料集
合体を、解体処理すると共にプルトニウム等の再度燃料
として使用できる有用物質を回収するため、再処理する
計画がある。従来、このような使用済燃料は、その再処
理を行うまでの間、原子炉の燃料集合体プール等に一次
保管されてきたが、年々増大する使用済燃料によりプー
ル等の保管設備の収容能力が限界に達するおそれがあ
る。そこで、再処理を行うまでの間、安全に、安価にか
つ取り出し可能な状態で使用済燃料を長期間保管できる
設備が必要となってきている。

【０００３】このような設備として空気による自然冷却
を行う乾式法の開発が進められ、プールに比べて運転コ
ストの低いことが注目されている。

【０００４】乾式法は、溶接密封金属容器（以下、キャ
ニスタという）を用いた方法と輸送キャニスタに似た金
属キャスク法との２つに大きく分類される。キャニスタ
方式は、さらに多数のキャニスタを１つの貯蔵設備で遮
蔽するボールト方式と、１つのキャニスタを１つのコン
クリート構造物で遮蔽するサイロ若しくはコンクリート
キャスク方式とに分けられる。それぞれの方式に一長一
短があるが、低コストであることから近年米国ではコン
クリートキャスク方式が注目されてきている。図１０、
図１１は従来のコンクリートキャスク方式に使用される
コンクリートモジュールを示している。

【０００５】このコンクリートモジュール１は、キャニ
スタ２とコンクリート遮蔽体３とから基本的に構成され
ている。キャニスタ２は使用済燃料集合体を複数封入し
た溶接密封構造であり、封入した内部の放射性物質が外
部に漏洩しない構造を有し、円筒状に形成されている。
このキャニスタ２は円筒状のコンクリート製の遮蔽体３
の中に装荷される。キャニスタ２と遮蔽体３との間には
冷却空気流路４を形成する一定のギャップが設けられて
いる。この冷却空気流路４に外部空気を導入するため
に、遮蔽体３の底部側には冷却空気入口５が設けられ、
遮蔽体３の上部側には冷却空気出口６が設けられてい
る。また、遮蔽体３の冷却空気流路４の内面には金属製
のライナー７が設けられている。

【０００６】通常、使用済燃料からは崩壊熱に伴う発熱
と放射線の発生を伴う。従って、このコンクリートモジ
ュール１では使用済燃料の冷却、放射線の遮蔽、放射性
物質の密封性能が必要になる。コンクリートキャスク方
式では、冷却はキャニスタ２と遮蔽体３間の冷却空気流
路４を流れる空気で、遮蔽は遮蔽体３で、密封はキャニ
スタ２で担保する。また、コンクリートモジュール１の
強度も遮蔽体３で担保される。ここで、密封では絶対に
放射性物質が外部に漏洩しないこと、遮蔽では貯蔵施設
内や施設外の放射線量が法律に規定された基準値以下で
あること、冷却では、貯蔵期間中、キャニスタの表面温
度やコンクリート製遮蔽体３の温度がキャニスタやコン
クリートの性状に悪影響を与えないようにすることが要
求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のコン
クリート製遮蔽体では、外表面は常温であるが、内表面
は使用済燃料からの崩壊熱により高温となり、内外表面
における温度差が大きくなって、熱応力（内部で圧縮応
力、外部で引張応力）が作用し、外周部での引張り応力
がコンクリートの引張り強度より大きくなることが多
く、このため外部にひび割れが発生すると、遮蔽体の放
射線遮蔽性能が低下する。

【０００８】本発明はこのような背景に鑑みてなされた
もので、コンクリートのひび割れの発生を低減させ、コ
ンクリート製遮蔽体の放射線遮蔽能力を長期間にわたっ
て維持することができる放射性物質貯蔵設備を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、放射性物質を
密封した密封体の外側をコンクリート製遮蔽体で囲み、
該密封体と該遮蔽体との間に空気流入空間を設け、該空
気流入空間の内部を流れる空気により放射性物質が発生
する熱を除去する放射性物質貯蔵設備において、該遮蔽
体の内部に密閉の空気層を設けたことを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、放射性物質を密封した
密封体の外側をコンクリート製遮蔽体で囲み、該密封体
と該遮蔽体との間に空気流入空間を設け、該空気流入空
間の内部を流れる空気により放射性物質が発生する熱を
除去する放射性物質貯蔵設備において、該遮蔽体の内部
に空気が流入出する通気路を設けたことを特徴とする。
この発明において、通気路の壁表面や前記遮蔽体の内部
表面を放射率の低い材料で形成することが好ましい。

【００１１】本発明では、遮蔽体の内部に空気層又は通
気路が設けられており、これにより遮蔽体が二層に分割
されるため分割された各々の遮蔽体の内外表面における
温度差を低減でき、これにより遮蔽体のひび割れを防止
し、放射線遮蔽性能を維持することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の第１の実
施の形態に係る放射性物質貯蔵設備であるコンクリート
モジュール１０を示す。このコンクリートモジュール１
０はキャニスタ１２とコンクリート製遮蔽体１４から構
成される。キャニスタ１２は円筒状であり、内部には放
射性物質が密封されている。遮蔽体１４はロアケース１
６とアッパーケース１８とから構成されている。アッパ
ーケース１８はコンクリートで形成された有底円筒状の
本体２０と、本体２０の上壁２０Ａの内側に貼られたセ
ラミック系断熱材等で形成された円形の断熱材２２と、
断熱材２２の上に断熱材２２と同心円状に貼られた、放
射率の低い鉛やアルミニウム等で形成された金属製ライ
ナー２４とから構成されている。なお、放射性物質の発
熱量が小さい場合は、断熱材２２と金属ライナー２４は
なくてもよい。

【００１３】ロアケース１６はコンクリートで形成され
た有底円筒状の本体２６と、本体２６の側壁２６Ａの内
側に貼られたセラミック系断熱材等で形成された円形の
断熱材２８と、断熱材２８の上に貼られた放射率の低い
鉛やアルミニウム等で形成された金属製ライナー３０と
から構成されている。断熱材２８の上端２８Ａは本体２
６の上端２６Ｂから突出し、金属製ライナー３０の上端
３０Ａは本体２６の上端２６Ｂより上側に位置すると共
に断熱材２８の上端２８Ａより下に位置し、ロアケース
１６とアッパーケース１８を組み合わせたときに、ロア
ケース１６の断熱材２８がアッパケース１８の断熱材２
２と連続し、ロアケース１６の金属製ライナー３０がア
ッパーケース１８の金属製ライナー２４と連続するよう
になっている。

【００１４】遮蔽体１４の内径とキャニスタ１２の外径
との間には間隙３２が形成されている。

【００１５】ロアケース１６の下側には、遮蔽体外部と
間隙３２を連通するための単数又は複数の第１冷却空気
流路３４が形成されている。この第１冷却空気流路３４
は、外側に水平に形成された第１水平部３４Ａ、第１水
平部３４Ａの内側の端部から上に伸びる垂直部３４Ｂ、
及び垂直部３４Ｂの上側端部から内側に水平に伸びる第
２水平部３４Ｃから構成されている。第１水平部３４Ａ
の上面３６は第２水平部３４Ｃの下面３８と同一平面上
に又は第２水平部３４Ｃの下面３８の下側に位置し、こ
れにより第２水平部３４Ｃを通った放射線が屈曲部３４
Ｂの壁面４０で反射されて外部に漏洩しないようになっ
ている。なお、各水平部は内側になるにつれて上に傾斜
してもよい。

【００１６】ロアケース１６の第１冷却空気流路３４よ
り上側の内部には図示しない複数の突起が形成されてお
り、この突起によりキャニスタ１２が遮蔽体１４内に支
持される。

【００１７】また、ロアケース１６の上部には、ロアケ
ース１６の下側に形成された第１冷却空気流路３４に対
向する位置に第２冷却空気流路４２が形成されている。
この第２冷却空気流路４２は内側に水平に形成された第
１水平部４２Ａ、第１水平部４２Ａの外側の端部から上
に伸びる垂直部４２Ｂ、及び垂直部４２Ｂの上側端部か
ら外側に水平に伸びる第２水平部４２Ｃから構成されて
いる。第１水平部４２Ａの上面４４は第２水平部４２Ｃ
の下面４６と同一平面上に又は第２水平部４２Ｃの下面
４６の下側に位置し、これにより第１水平部４２Ａを通
った放射線が屈曲部４２Ｂの壁面４８で反射されて外部
に漏洩しないようになっている。なお、各水平部は外側
になるにつれて上に傾斜してもよい。また、第２冷却空
気流路４２の内側には断熱材２８と金属ライナー３０が
貼られており、空気流路４２を通る排気熱が内部に吸収
されにくくなっている。

【００１８】冷却空気は第１冷却空気流路３４から遮蔽
体内部の下側に導入され、遮蔽体内に装填されたキャニ
スタ１２を冷却し、温度上昇により遮蔽体１４内を上昇
して、第２冷却空気流路４２から排気される。

【００１９】この遮蔽体１４のロアケース１６の内部に
はロアケース１６内の内部空間と同心円状に円筒状の孔
が形成されていて、この孔には空気が密閉されて、空気
層５０を形成している。

【００２０】キャニスタ１２内の放射性物質から出る崩
壊熱は、第１冷却空気流路３４、間隙３２、第２冷却空
気流路４２を流れる空気により冷却され、また、金属ラ
イナー３０から断熱材２８、さらに本体２６に伝わり空
気層５０を介して外表面より放熱される。空気層５０に
より遮蔽体２６が二層に分割されるため、分割された各
層の内外表面における温度差が低減されて、遮蔽体２６
のひび割れが防止され、これにより遮蔽体１４の放射線
遮蔽性能が長期にわたり維持される。

【００２１】図３は本発明の第２の実施の形態に係る放
射性物質貯蔵設備であるコンクリートモジュール６０を
示す。なお、第１の実施の形態のコンクリートモジュー
ル１０の構成と同じ構成については同一の符号を付して
説明を省略する。

【００２２】このコンクリートモジュール６０はキャニ
スタ１２とコンクリート製の遮蔽体６２を備え、遮蔽体
６２は第１冷却空気流路３４と第２冷却空気流路４２と
連通する円筒状の第３冷却空気流路６４を備えており、
第１冷却空気流路３４と第２冷却空気流路４２と第３冷
却空気流路６４が通気路を形成する。

【００２３】このコンクリートモジュール６０では、第
１冷却空気流路３４及び第２冷却空気流路４２を介して
遮蔽体６２内部の空気層内の空気が入れ代わるので、コ
ンクリートモジュール１０よりさらに冷却効果が高い。

【００２４】図４は本発明の第３の実施の形態に係る放
射性物質貯蔵設備であるコンクリートモジュール７０を
示す。なお、第１の実施の形態のコンクリートモジュー
ル１０の構成と同じ構成については同一の符号を付して
説明を省略する。

【００２５】このコンクリートモジュール７０はキャニ
スタ１２とコンクリート製の遮蔽体７２を備え、遮蔽体
７２は第２冷却空気流路４２と連通する円筒状の第３冷
却空気流路７４、第３冷却空気流路７４の下端と間隙３
２とを連通する水平の第４冷却空気流路７６、及び第３
冷却空気流路７４の略中央部と間隙３２とを連通する水
平の第５冷却空気流路７８を備えており、第２冷却空気
流路４２と第３冷却空気流路７４と第４冷却空気流路７
６と第５冷却空気流路流路７８が通気路を形成する。

【００２６】このコンクリートモジュール７０では、第
２冷却空気流路４２、第４冷却空気流路７６及び第５冷
却空気流路７８を介して遮蔽体７２内部の空気層内の空
気が入れ代わるので、コンクリートモジュール１０より
さらに冷却効果が高い。なお、第４冷却空気流路７６、
第５冷却空気流路７８は外側になるにつれて上になるよ
うに傾斜していてもよい。

【００２７】図５〜７は本発明の第４の実施の形態に係
る放射性物質貯蔵設備であるコンクリートモジュール８
０を示す。なお、第１の実施の形態のコンクリートモジ
ュール１０の構成と同じ構成については同一の符号を付
して説明を省略する。

【００２８】このコンクリートモジュール８０はキャニ
スタ１２とコンクリート製の遮蔽体８２を備え、遮蔽体
８２の下方には単数又は複数の箇所に、内側になるにつ
れて上になるように傾斜した第１冷却空気流路８４が形
成されている。この第１の冷却空気流路８４は図６に示
すように、湾曲して形成されている。また、遮蔽体８２
の上方には第１冷却空気流路に対向する位置に外側にな
るにつれて上になるように傾斜した第２冷却空気流路８
６が形成されている。この第２冷却空気流路８６は図７
にしめすように湾曲して形成されている。また、遮蔽体
８２の内部には円筒状の第３冷却空気流路８８が形成さ
れている。第３冷却空気流路８８は空気流入部９０で第
１冷却空気流路８４と連通し、空気流出部９２で第２冷
却空気流路８６と連通している。

【００２９】冷却空気は第１冷却空気流路８４から遮蔽
体８２内に導入され、その一部は間隙３２を通って第２
冷却空気流路８６から排気され、残りは空気流入部９０
から第３冷却空気流路８８に入り空気流出部９２から第
２冷却空気流路８６に入って排気される。

【００３０】なお、第１冷却空気流路８４又は第２冷却
空気流路８６内に進入した放射線はこれらの空気流路が
湾曲しているため、外部に漏洩することがない。

【００３１】このコンクリートモジュール８０では、第
１冷却空気流路８４、及び第２冷却空気流路８６を介し
て遮蔽体８２内部の空気層内の空気が入れ代わるので、
コンクリートモジュール１０よりさらに冷却効果が高
い。

【００３２】なお、このコンクリートモジュール８０
は、第３冷却空気流路８８の代わりに図２のコンクリー
トモジュール１０の空気層５０や、図４のコンクリート
モジュール７０の第３冷却空気流路７４、第４冷却空気
流路７６、及び第５冷却空気流路７８を備えることもで
きる。

【００３３】図８、９は本発明の第５の実施の形態に係
る放射性物質貯蔵設備であるコンクリートモジュール１
００を示す。なお、第４の実施の形態のコンクリートモ
ジュール８０の構成と同じ構成については同一の符号を
付して説明を省略する。

【００３４】このコンクリートモジュール１００はキャ
ニスタ１２とコンクリート製の遮蔽体１０２を備え、遮
蔽体１０２の上方には第１冷却空気流路８４に対向する
位置に第２冷却空気流路１０４が形成されている。この
第２冷却空気流路１０４は外側になるにつれて上になる
ように傾斜する傾斜部１０４Ａと傾斜部１０４Ａの外側
で上に垂直に伸びる垂直部１０４Ｂから構成されてい
る。第２冷却空気流路１０４の傾斜部１０４Ａは図９に
示すように湾曲して形成されている。また、遮蔽体１０
２の内部には円筒状の第３冷却空気流路８８が形成され
ている。第３冷却空気流路８８は空気流入部９０で第１
冷却空気流路８４と連通し、空気流出部１０６で第２冷
却空気流路１０４と連通している。

【００３５】冷却空気は第１冷却空気流路８４から遮蔽
体１０２内に導入され、その一部は間隙３２を通って第
２冷却空気流路１０４から排気され、残りは空気流入部
９０から第３冷却空気流路８８に入り空気流出部１０６
から第２冷却空気流路１０４に入って排気される。

【００３６】このコンクリートモジュール１００では、
第１冷却空気流路８４、及び第２冷却空気流路１０４を
介して遮蔽体１０２内部の空気層内の空気が入れ代わる
ので、コンクリートモジュール１０よりさらに冷却効果
が高い。また、出口開口の平均位置がコンクリートモジ
ュール８０に比べて高くなり、入口開口と出口開口の高
さの差が大きくとれ、自然換気がより誘発される。

【００３７】なお、このコンクリートモジュール１００
は、第３冷却空気流路８８の代わりに図２のコンクリー
トモジュール１０の空気層５０や、図４のコンクリート
モジュール７０の第３冷却空気流路７４、第４冷却空気
流路７６、及び第５冷却空気流路７８を備えることもで
きる。

【００３８】貯蔵放射性物質の発熱量に応じて通気量を
変えるため、本発明の第２の実施の形態では、第１冷却
空気流路３４と第３冷却空気流路６４、第３の実施の形
態では、第１冷却空気流路３４と第４、第５冷却空気流
路７６、７８、第４、第５の実施の形態では、第１冷却
空気流路８４と第３冷却空気流路８８の各々の断面積、
及び分岐部や入口部の形状を考慮して通気抵抗を変化さ
せることが望ましい。

【００３９】さらに、コンクリートモジュール１０、６
０、７０、８０、１００において、キャニスタに面する
遮蔽体の表面は放射率の低い材料で構成することが望ま
しいが、第３冷却空気流路６４、７４、８８の両側の壁
も、鉛やアルミニウム等の放射率の低い材料で形成され
た層を形成することが好ましい。しかし、放射性物質の
発熱量や排気量に応じて壁表面の放射率を変えてもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】本発明では、遮蔽体内部を空気層により
分割したので、分割した遮蔽体各層の内外表面における
温度差を低減することができ、これによりコンクリート
製遮蔽体のひび割れを防止でき、放射線遮蔽性能を長期
にわたり維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放射性物質貯
蔵設備であるコンクリートモジュールの平面図を示す。

【図２】図１のコンクリートモジュールを上下方向に切
断したときの断面図を示す。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る放射性物質貯
蔵設備であるコンクリートモジュールを上下方向に切断
したときの断面図を示す。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る放射性物質貯
蔵設備であるコンクリートモジュールを上下方向に切断
したときの断面図を示す。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る放射性物質貯
蔵設備であるコンクリートモジュールを上下方向に切断
したときの断面図を示す。

【図６】図５のコンクリートモジュールの底面図を示
す。

【図７】図５のコンクリートモジュールの平面図を示
す。

【図８】本発明の第５の実施の形態に係る放射性物質貯
蔵設備であるコンクリートモジュールを上下方向に切断
したときの断面図を示す。

【図９】図８のコンクリートモジュールの平面図を示
す。

【図１０】従来のコンクリートモジュールの平面図を示
す。

【図１１】図１０のコンクリートモジュールを上下方向
に切断したときの断面図を示す。

【符号の説明】

１０コンクリートモジュール１２キャニスタ１４遮蔽体３２間隙（空気流入空間）３４第１冷却空気流路４２第２冷却空気流路５０空気層６０コンクリートモジュール６２遮蔽体６４第３冷却空気流路７０コンクリートモジュール７２遮蔽体７４第３冷却空気流路７６第４冷却空気流路７８第５冷却空気流路８０コンクリートモジュール８２遮蔽体８４第１冷却空気流路８６第２冷却空気流路８８第３冷却空気流路１００コンクリートモジュール１０２遮蔽体１０４第２冷却空気流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ２１Ｆ 5/002 Ｇ２１Ｆ 5/00 Ｗ 5/005 (72)発明者持田哲雄千葉県印西市大塚１丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者樋口祥明千葉県印西市大塚１丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者山本雄一東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射性物質を密封した密封体の外側をコ
ンクリート製遮蔽体で囲み、該密封体と該遮蔽体との間
に空気流入空間を設け、該空気流入空間の内部を流れる
空気により放射性物質が発生する熱を除去する放射性物
質貯蔵設備において、該遮蔽体の内部に密閉の空気層を
設けたことを特徴とする放射性物質貯蔵設備。
【請求項２】放射性物質を密封した密封体の外側をコ
ンクリート製遮蔽体で囲み、該密封体と該遮蔽体との間
に空気流入空間を設け、該空気流入空間の内部を流れる
空気により放射性物質が発生する熱を除去する放射性物
質貯蔵設備において、該遮蔽体の内部に空気が流入出す
る通気路を設けたことを特徴とする放射性物質貯蔵設
備。
【請求項３】前記通気路の壁表面が放射率の低い材料
で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放
射性物質貯蔵設備。
【請求項４】前記遮蔽体の内部表面が放射率の低い材
料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか１項に記載の放射性物質貯蔵設備。