TWI755898B

TWI755898B - 減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置

Info

Publication number: TWI755898B
Application number: TW109136236A
Authority: TW
Inventors: 王怡勛; 陳志豪; 張添昌; 楊慶威
Original assignee: 行政院原子能委員會核能研究所
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-02-21
Also published as: TW202217852A

Abstract

一種減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置，係包括數個直立式護箱、一連接構件、數個混凝土基座(plinth)、一隔牆組件、以及至少一工作平台所構成。本發明主要揭露一種地面上垂直混凝土護箱，以鋼構(或鋼筋混凝土)連接構件連結獨立式混凝土護箱方式，可節省用過核子燃料貯存空間與增強防震效果，並搭建工作平台及分隔牆，可使人員於護箱頂部現場操作方便，縮短作業時間及降低操作人員之輻射劑量率。

Description

減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置

本發明係有關於一種減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置，尤指涉及一種創新貯存方式，特別係指達到節省貯存空間、增進用過核子燃料貯存容量、增強防震效果、現場操作簡便及降低輻射劑量率者。

國內用過核子燃料係由核電廠運轉所產生之高輻射強度廢棄物，其中期貯存之需求，為我國政府未來必須面對之重要課題。尤其，核電廠運轉發電所產生之用過核子燃料數量相當龐大，亟需足夠之貯存場地空間，以因應用過核子燃料中期貯存之需求。由於國內核電廠貯存用過核子燃料之場地面積受到限制，為解決國內核電廠貯存用過核燃料之場地空間不足問題，據此，有相關參考文獻提出應對的處理方式，例如：台灣專利第TWI459404號提出的高輻射強度廢棄物之分裝方法及其裝置、美國專利第US10128012B2號提出的用於放射性廢物的遮罩包裝系統、美國專利第US4666659號提出的用過核燃料的運輸與儲存容器、以及美國專利第US4666659號提出的用於儲存核廢燃料乾式貯存密封鋼筒的直立式混凝土護箱設計。

然而，就目前習知技術之獨立式混凝土護箱(Vertical Concrete Cask,VCC)的缺失而言，其包括：

(1)一般考慮其輻射、散熱等因素，原2個混凝土護箱6貯存之中心間距為5.8公尺(如第4圖所示)，容易造成貯存場地面積不足之虞。

(2)於台灣地區，若遇有地震來臨時，獨立式混凝土護箱容易發生傾倒及移動等問題。

(3)一般獨立式混凝土護箱之高度，超過5公尺以上，造成人員於護箱頂部現場操作之不便。

鑑於上述習知技術之缺失與問題，而核電廠運轉發電所產生之用過核子燃料數量相當龐大，必須妥善處理。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時增進用過核子燃料貯存容量、增強防震效果，並兼具操作簡便性及降低輻射劑量率之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種地面上垂直混凝土護箱，可解決國內核電廠貯存用過核子燃料之場地空間不足問題，並擴大貯存容量之減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置。

本發明之另一目的係在於，提供一種創新貯存方式，以達到現場操作簡便及降低輻射劑量率之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置。

為達以上之目的，本發明係一種減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置，係包括：數個直立式護箱，每一直立式護箱於貯存位置之中心間距彼此至多為4.5公尺；一連接構件，圍繞於每一直立式護箱之外周，用以將各該直立式護箱連成一體；數個混凝土基座(plinth)，分設在每一直立式護箱之底端，通過限制各該直立式護箱之移動範圍，以防止各該直立式護箱因地震而移動；一隔牆組件，包含有邊界分隔牆及中間分隔牆，該邊界分隔牆係沿著該些直立式護箱排列的一邊界區域而形成，使該些直立式護箱位在該邊界分隔牆所圍設成的該邊界區域之內，該中間分隔牆係在該邊界區域內形成數個收容空間，每一收容空間容置一直立式護箱；以及一工作平台，設於該連接構件上方，用以供人員於護箱頂部架設作業工程。

於本發明上述實施例中，該些直立式護箱係呈圓形或方形之箱體。

於本發明上述實施例中，該些直立式護箱可為獨立形式或非獨立形式之護箱。

於本發明上述實施例中，該獨立形式之護箱包括混凝土護箱、金屬護箱或窖式護箱。

於本發明上述實施例中，該些混凝土護箱得排列成2x2、2x3、2x4、3x3、3x4、4x4、5x5之陣列或不規則排列組合。

於本發明上述實施例中，該連接構件為鋼構連接構件或鋼筋混凝土連接構件。

於本發明上述實施例中，該連接構件於每一直立式護箱之間係包括一伸縮桿、二卡合部以及二對合部，各該卡合部係設置於該伸縮桿的一端，穿過並卡制於各該對合部，令該伸縮桿抵撐在每一直立式護箱之間。

於本發明上述實施例中，該些混凝土基座係呈L狀或三角狀之塊狀體。

於本發明上述實施例中，該些混凝土基座係以鋼筋預埋方式(anchor)為主，外加止滑擋塊為輔以防止該些混凝土護箱之移動。

於本發明上述實施例中，該隔牆組件於該邊界分隔牆上係形成有連通各該收容空間與外界之進氣口與排氣口，該隔牆組件於該中間分隔牆上係形成有連通各該收容空間之進氣口與排氣口，並且該工作平台之位置係低於該排氣口。

(本發明部分)

1:直立式護箱

2:連接構件

21:伸縮桿

22:卡合部

23:對合部

3:混凝土基座

4:隔牆組件

41:邊界分隔牆

42:中間分隔牆

421:收容空間

43:進氣口

44:排氣口

5:工作平台

(習用部分)

6:混凝土護箱

第1圖，係本發明用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置之立體示意圖。

第2圖，係本發明用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置之俯視示意圖。

第3圖，係本發明用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置之側視示意圖。

第4圖，係習用混凝土護箱貯存之中心間距示意圖。

請參閱『第1圖~第3圖』所示，係分別為本發明用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置之立體示意圖、本發明用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置之俯視示意圖、及本發明用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置之側視示意圖。如圖所示：本發明係一種減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置，係包括數個直立式護箱1、一連接構件2、數個混凝土基座(plinth)3、一隔牆組件4、以及一工作平台5所構成。

上述所提之直立式護箱1係呈圓形或方形之箱體，並可為獨立形式或非獨立形式之護箱。該獨立形式之護箱包括混凝土護箱(Vertical Concrete Cask,VCC)、金屬護箱或窖式護箱。

該連接構件2圍繞於每一直立式護箱1之外周，用以將各該直立式護箱1連成一體，以防止各該直立式護箱1因地震而傾倒。該連接構件2可為鋼構連接構件或混凝土連接構件，且該連接構件2於每一直立式護箱1之間係包括一伸縮桿21、二卡合部22以及二對合部23，各該卡合部22係設置於該伸縮桿21的一端，穿過並卡制於各該對合部23，令該伸縮桿21抵撐在每一直立式護箱1之間。

該些混凝土基座3係呈L狀或三角狀之塊狀體，分設在每一直立式護箱1之底端，通過限制各該直立式護箱1之移動範圍，以防止各該直立式護箱1因地震而移動。

該隔牆組件4包含有邊界分隔牆41及中間分隔牆42。該邊界分隔牆41係沿著該些直立式護箱1排列的一邊界區域而形成，使該些直立式護箱1位在該邊界分隔牆41所圍設成的該邊界區域之內。該中間分隔牆42係在該邊界區域內形成數個收容空間421，每一收容空間421容置一直立式護箱1。並且，該隔牆組件4於該邊界分隔牆41上係形成有連通各該收容空間421與外界之進氣口43與排氣口44，該隔牆組件4於該中間分隔牆42上係形成有連通各該收容空間421之進氣口43與排氣口44。

該工作平台5係設於該連接構件2上方，且位置係低於該排氣口44，用以供人員於護箱頂部架設作業工程。如是，藉由上述揭露之結構構成一全新之減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置。

以下實施例僅舉例以供了解本發明之細節與內涵，但不用於限制本發明之申請專利範圍。

本發明主要揭露一種創新貯存方式，以達到節省貯存空間、增進用過核子燃料貯存容量、增強防震效果、現場操作簡便及降低輻射劑量率。本實施例中所舉例之直立式護箱1為地面上垂直混凝土護箱1。首先，由於國內用過核子燃料貯存場地空間限制因素，擬由原2個混凝土護箱1貯存之中心間距5.8公尺(參見第4圖)，縮短至4.5公尺(如第1~3圖所示)，以擴大貯存容量。將原4個獨立式之混凝土護箱1，透過鋼構(或鋼筋混凝土)連接構件2，使能連成一體(參見第1、2圖)，加大底面積，對於地震來臨時，可大幅降低其傾倒之可能性，以達到良好防震效果；並且，第1、2圖中的所舉之2x2排列方式僅是其中一種實施例，但並不限於特定數量組合(例如：可依需要排列成2x3、2x4、3x3、3x4、4x4、5x5…或其他之陣列或不規則排列組合)。另有混凝土基座3之設計，可防止混凝土護箱1因地震而移動，提升核子燃料貯存之安全性，其表現方式可以類似混凝土結構物的鋼筋預埋方式(anchor)為主，後來外加的止滑擋塊為輔。另為使作業更加順利，在獨立式混凝土護箱1之間搭建工作平台5及隔牆組件4，可使人員於護箱頂部現場操作方便，有利於縮短作業時間，使人員曝露於輻射劑量時間縮短，能在更加安全環境下作業，有效降低操作人員之輻射劑量率。至於散熱方面，在考量獨立式混凝土護箱1中心之間距減至4.5公尺時，本發明的護箱單元設計亦能符合散熱標準。舉例而言，本發明在混凝土護箱1外圍四周增加邊界分隔牆41及中間分隔牆42，於分隔牆41、42上增設進、排氣口43、44，以維持原有之散熱通道，因此不會影響其散熱功能。

藉此，本發明研發出一種地面上垂直混凝土護箱，可解決國內核電廠貯存用過核子燃料之場地空間不足問題，並擴大貯存容量。其所能產生之功效如下：

1.以鋼構(或鋼筋混凝土)連接構件連結獨立式混凝土護箱方式，節省用過核燃料貯存空間與增強防震效果。

2.搭建工作平台方式，增加作業便利性與降低操作人員接收輻射劑量率。

3.以分隔牆方式，降低作業人員接收輻射之劑量。

綜上所述，本發明係一種減少設施面積並強化耐震之用過核子燃料乾式貯存護箱單元設計裝置，可有效改善習用之種種缺點，主要揭露一種地面上垂直混凝土護箱，以鋼構(或鋼筋混凝土)連接構件連結獨立式混凝土護箱方式，可節省用過核子燃料貯存空間與增強防震效果，並搭建工作平台及分隔牆，可使人員於護箱頂部現場操作方便，縮短作業時間及降低操作人員之輻射劑量率，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。