| 【発明の名称】 |
放射性物質の貯蔵装置および貯蔵方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】相坂 貴司
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| 【要約】 |
【課題】キャニスタの除熱及び密封性の維持と監視を容易にする。
【解決手段】キャニスタ１と、キャニスタ１の外側に伝熱経路７を有して配置された金属製容器５と、金属製容器５の外側に冷却流路９を有して配置されたコンクリート製キャスク８とからなっている。コンクリート製キャスク８には下部に給気口10と上部に排気口11が設けられて冷却空気12を冷却流路９に流してキャニスタ１からの発熱を冷却し除熱できる。金属製容器５内の圧力を監視する圧力計14を設け、キャニスタ１と金属製容器５との密封性を監視できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 キャニスタと、このキャニスタを包囲し前記キャニスタの外側との間に伝熱経路を形成して配置された金属製容器と、この金属製容器を包囲し前記金属製容器の外側との間に冷却流路を形成して配置されたコンクリート製キャスクとを具備したことを特徴とする放射性物質の貯蔵装置。
【請求項２】 前記キャニスタは上端開口部にフランジ部を有するキャニスタ本体と、前記上端開口部を閉塞し前記フランジ部に載置するフランジ部を有する上蓋と、前記各々のフランジ部を着脱自在に固定する固定部材とを具備してなることを特徴とする請求項１記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項３】 前記伝熱経路を空気調和する空気調和設備を前記金属製容器に取り付けてなることを特徴とする請求項１記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項４】 前記金属製容器の下端部をフランジ構造部に形成し、このフランジ構造部に前記金属製容器の底板となるベース板を設け、前記フランジ構造部および前記ベース板を前記金属製容器を設置する床スラブに固定部材により一体的に固定してなることを特徴とする請求項１記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項５】 前記フランジ構造部の下面で前記ベース板との間に空隙部を設け、この空隙部に前記金属製容器と前記ベース板との間を気密に保持するガスケットを配置するとともに圧力監視装置を設けてなることを特徴とする請求項４記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項６】 前記金属製容器に内部の圧力を監視する圧力監視装置を設けてなることを特徴とする請求項１記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項７】 前記金属製容器の内面に前記キャニスタからの熱を伝える金属製伝熱部材を取り付けてなることを特徴とする請求項１記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項８】 前記金属製容器内に伝熱性を有する不活性ガスを充填してなることを特徴とする請求項１記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項９】 前記不活性ガスの圧力を測定する圧力計を設けてなることを特徴とする請求項８記載の放射性物質の貯蔵装置。
【請求項１０】 キャニスタの内部に放射性物質を収容する工程と、このキャニスタを金属製容器内に容器内面と前記キャニスタの間に伝熱経路を有するように配置する工程と、前記金属製容器をコンクリート製キャスク内にこのキャスクの内面と前記金属製容器の間に冷却流路を有するように装荷する工程と、前記冷却流路に冷却媒体を流通させる工程と、を有することを特徴とする放射性物質の貯蔵方法。
【請求項１１】 前記金属製容器内をその外部より負圧に設定する工程を有することを特徴とする請求項10記載の放射性物質の貯蔵方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所などの施設から発生する放射性廃棄物などの放射性物質を貯蔵する放射性物質の貯蔵装置および貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所などの施設から発生する放射性廃棄物のうち特に使用済燃料やガラス固化体などの高い放射線量を有するものを、原子力発電所などの施設から搬出し再処理あるいは処分までの一時的な期間にわたり貯蔵する際には、放射性廃棄物を貯蔵する貯蔵施設などで適切に貯蔵管理を行うことが必要とされる。
【０００３】従来、放射性物質の貯蔵方法としては、湿式法と乾式法に分別される。前者は、一般的に水プール貯蔵方式として知られるとおり、使用済燃料の貯蔵に用いられており、水中に使用済燃料を貯蔵することで、使用済燃料から発生する熱を除去すると同時に、それらから発せられる放射線を遮へいする。
【０００４】また、後者は、放射性物質の貯蔵容器として金属キャスクを用いる方法である金属キャスク貯蔵方式と、キャニスタを用いる方式であるコンクリートモジュール貯蔵方式に分けることができる。金属キャスク貯蔵方式の放射性物質の貯蔵施設としては、原子力発電所内での保管建屋を流用した使用済燃料の貯蔵施設が実用化されている。
【０００５】一方、国内のコンクリートモジュール貯蔵方式の貯蔵施設としては、再処理施設におけるガラス固化体の貯蔵施設が実用化している。このコンクリートモジュール貯蔵方式は、使用済燃料の貯蔵施設に採用することによって、湿式法や従来の乾式法である金属キャスク貯蔵方式よりも貯蔵に要する費用を下げることが可能であると見込まれ、開発が進められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のキャニスタを用いたコンクリートモジュール貯蔵方式においては下記のような課題がある。貯蔵容器であるキャニスタは内部に放射性物質を収納し、蓋部を溶接することで密封を確保するが、この溶接のみによって密封障壁を形成するために、設計・製作・検査のそれぞれにおいて高い要求が課せられている。
【０００７】また、その構造のために、一度溶接して収納した放射性物質を取り出すことが困難であるとともに、何らかの要因によって密封障壁としての役割を果たせなくなった場合、その検知が困難であることが課題となっている。さらに、地震時の振動によりキャニスタが破損する恐れがあり、加えて、キャニスタに腐食した塩によって腐食が起こる恐れがあることが課題となっている。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされたもので、貯蔵容器としてのキャニスタの除熱及び密封性をさらに高め、万一の場合に備えキャニスタの密封性が維持されていることを確認できるようにし、また地震や腐食などの密封性を損わせる外的要因からキャニスタを防護して放射性物質が外部に漏洩することがない放射性物質の貯蔵装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、キャニスタと、このキャニスタを包囲し前記キャニスタの外側との間に伝熱経路を形成して配置された金属製容器と、この金属製容器を包囲し前記金属製容器の外側との間に冷却流路を形成して配置されたコンクリート製キャスクとを具備したことを特徴とする。
【００１０】請求項１の発明によれば、キャニスタから発生する熱を伝熱経路に伝え、金属製容器を流れる冷却媒体により前記熱を除去するとともに、コンクリート製キャスクの内張りに密封機能をもたせることで、金属製容器とキャスクとの二重の密封壁により放射性物質の密封性をさらに向上させることができる。また、キャニスタが直接冷却媒体に曝されることがないため、塩の付着から発生する腐食の影響を低減することができる。
【００１１】請求項２に係る発明は、前記キャニスタは上端開口部にフランジ部を有するキャニスタ本体と、前記上端開口部を閉塞し前記フランジ部に載置するフランジ部を有する上蓋と、前記各々のフランジ部を着脱自在に固定する固定部材とを具備してなることを特徴とする。
【００１２】請求項２の発明によれば、キャニスタの密封をキャニスタ本体と上蓋とをフランジ部にして固定部材により着脱自在に閉塞し密封することで、キャニスタ本体内に収納された放射性物質を容易に取り出すことができる。また、従来のようにキャニスタ本体と蓋とを溶接により密封していないので、破損することなく、解体が容易であり、キャニスタを繰り返し再使用できる。
【００１３】請求項３に係る発明は、前記伝熱経路を空気調和する空気調和設備を前記金属製容器に取り付けてなることを特徴とする。請求項３の発明によれば、伝熱経路に空調系を設けて負圧管理することにより、キャニスタから放射性物質が漏洩した場合、外部への漏洩を防止できる。
【００１４】請求項４に係る発明は、前記金属製容器の下端部をフランジ構造部に形成し、このフランジ構造部に前記金属製容器の底板となるベース板を設け、前記フランジ構造部および前記ベース板を前記金属製容器を設置する床スラブに固定部材により一体的に固定してなることを特徴とする。
【００１５】請求項４の発明によれば、金属製容器の低部をフランジ構造にして一体的に固定することにより床スラブとの間が密封構造となり、キャニスタ及び金属製容器を地震や腐食などの密封性を損わせる外的要因から防護することができる。
【００１６】請求項５に係る発明は、前記フランジ構造部の下面で前記ベース板との間に空隙部を設け、この空隙部に前記金属製容器と前記ベース板との間を気密に保持するガスケットを配置するとともに圧力監視装置を設けてなることを特徴とする。請求項５の発明によれば、請求項４の発明において金属製容器の密封の健全性を確認する選択肢を得ることができる。
【００１７】請求項６に係る発明は、前記金属製容器に内部の圧力を監視する圧力監視装置を設けてなることを特徴とする。請求項６の発明によれば、請求項１の発明において金属製容器における漏洩を確認できる。
【００１８】請求項７に係る発明は、前記金属製容器の内面に前記キャニスタからの熱を伝える金属製伝熱部材を取り付けてなることを特徴とする。請求項７の発明によれば、キャニスタからの発熱を効果的に除去できる。
【００１９】請求項８に係る発明は、前記金属製容器内に伝熱性を有する不活性ガスを充填してなることを特徴とする。請求項８の発明によれば、キャニスタからの発熱を効果的に除去できる。
【００２０】請求項９に係る発明は、前記不活性ガスの圧力を測定する圧力計を設けてなることを特徴とする。請求項９の発明によれば、キャニスタまたは金属製容器の密封性に異常がないことを確認することができる。
【００２１】請求項10に係る発明は、放射性物質の貯蔵方法であって、キャニスタの内部に放射性物質を収容する工程と、このキャニスタを金属製容器内に容器内面と前記キャニスタの間に伝熱経路を有するように配置する工程と、前記金属製容器をコンクリート製キャスク内にこのキャスクの内面と前記金属製容器の間に冷却流路を有するように装荷する工程と、前記冷却流路に冷却媒体を流通させる工程と、を有することと特徴とする。
【００２２】請求項10の発明によれば、キャニスタから発生する熱を伝熱経路に伝え、金属製容器内の冷却流路を流れる冷却媒体により前記熱を除去しながら、金属製容器と二重の密封壁により放射性物質の密封性をさらに向上させることができる。
【００２３】請求項11に係る発明は、さらに、前記金属製容器内をその外部より負圧に設定する工程を有することを特徴とする。請求項11の発明によれば、金属製容器の密封性をさらに高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１により、本発明に係る放射性物質の貯蔵装置の第１の実施の形態を説明する。図１において、符号１はキャニスタで、内部に放射性物質が収納される。キャニスタ１はキャニスタ本体２上端開口部にフランジ部が形成され、そのフランジ部上に上蓋３が載置して上端開口部が閉塞され、上蓋３のフランジ部がキャニスタ本体２上端開口部に設けたフランジ部に当接し、ボルト４により気密に締結されたものからなっている。
【００２５】キャニスタ１全体を包囲して金属製容器５が配置され、金属製容器５の内側に伝熱部材６が設けられており、キャニスタ１と金属製容器５の外側との間に伝熱経路７が形成されている。金属製容器５はSUS316Ｌにより構成されている。
【００２６】金属製容器５全体を包囲してコンクリート製キャスク８が配置され、金属製容器５の外側とコンクリート製キャスク８との間には冷却流路９が形成されている。冷却流路９は下端部に給気口10を有し、上端部に排気口11を有し、冷却媒体として例えば冷却空気12が流れるようになっている。また、コンクリート製キャスク８の上端を挿通して一端が金属製容器５を貫通し伝熱経路７に達する配管13が設けられている。配管13の他端には圧力計14が取り付けられている。
【００２７】キャニスタ１内に収納された放射性物質から発生する熱は、キャニスタ１の外表面に伝えられる。この熱はキャニスタ１と金属製容器５との間に配置された伝熱部材６に伝わり、金属製容器５の外表面に達する。キャニスタ１の発熱を金属製容器５の外表面に伝える手段として、伝熱経路７内に例えばヘリウムガスなどの熱伝導率の高いガスを充填する方法も用いることができる。伝熱部材６はキャニスタ１を支持する役割を兼ねることも可能である。
【００２８】このキャニスタ１と金属製容器５の間に存在する伝熱経路７内の圧力は、キャニスタ１内の圧力及び金属製容器５外の圧力とは異なる圧力に管理される。万一キャニスタ１または金属製容器５に漏洩があった場合には、その圧力が圧力計14により監視される。このようにすることで、キャニスタ１内部に収納された放射性物質は、金属製容器５とで二重の密封障壁を有する構造となり、放射性物質の外部への漏洩を防止できる。
【００２９】コンクリート製キャスク８の給気口10から流入した冷却空気12は冷却流路９を通って排気口11からコンクリート製キャスク８の外部へ流出する。キャニスタ１内に収納された放射性物質による発熱は、金属製容器５の外表面に到達した後、金属製容器５とコンクリート製キャスク８との間の冷却流路９を流れる冷却空気12によって除去される。
【００３０】なお、本実施の形態では金属製容器５に材質としてSUS316Ｌを適用することが好適である。これにより、万一、冷却空気12に塩分が含まれている場合であっても、金属製容器５を塩分による腐食から防護することができる。
【００３１】なお、本実施の形態では金属製容器５の外部の主にコンクリートで構成される構造物としてコンクリート製キャスクを用いた例を示したが、本実施の形態はコンクリート製キャスクに限定されるものではない。
【００３２】つぎに図２により本発明に係る放射性物質の貯蔵装置の第２の実施の形態を説明する。なお、図２中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、金属製容器５の下部側壁面を貫通して伝熱経路７内に一端部が開口する空調用配管15を金属製容器５の下部側壁面に取り付け、空調用配管15の他端部を空調設備16に取り付けたことにある。
【００３３】キャニスタ１と金属製容器５の間に存在する伝熱経路７と連通するようにして一端が金属製容器５に取り付けられ、他端が空調設備16に取り付けられた空調用配管15を設け、空調設備16により伝熱経路７の圧力を常に負圧に維持する。
【００３４】すなわち、金属製容器５内をその外部より負圧に設定する。これによって、キャニスタ１から内部の放射性物質の漏洩があった場合には、その放射性物質が金属製容器５の外部に漏洩することを防止できる。
【００３５】なお、本実施の形態においては、例えば図１の第１の実施の形態で示した圧力形14を設け、金属製容器５内の圧力変動を監視することとしてもよい。この場合、圧力変動を監視することで金属製容器５の密封の健全性を確認することができる。
【００３６】つぎに図３により本発明に係る放射性物質の貯蔵装置の第３の実施の形態を説明する。なお、図３中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、金属製容器５の下端開口部にフランジ部５ａを形成するとともに、床スラブ17との間に金属製容器５の底板となるベース板18を敷設し、ベース板18上に金属製容器５を載置してフランジ部５ａとベース板18に底部フランジボルト19を貫入し、床スラブ17にねじ込んで一体的に固定したことにある。
【００３７】本実施の形態では第１の実施の形態と同様に、放射性物質からの発熱はキャニスタ１表面に伝えられ、伝熱部材６を介して金属製容器５の外表面へと伝えられる。金属製容器５に伝えられた熱は、その外部の冷却流路９を流れる冷却空気12によって除去される。
【００３８】本実施の形態によれば、金属製容器５は底部にフランジ部５ａを有しており、底部フランジボルト19のねじ込みによって密封が行われる。この底部フランジボルト19は金属製容器５の密封を行うとともに、床スラブ17内にまで入り込んだ構造を有するので、キャニスタ１及び金属製容器５の耐震性を高め、放射性物質が外部へ漏洩することを防止できる。
【００３９】つぎに図４により本発明に係る放射性物質の貯蔵装置の第４の実施の形態を説明する。図４は本実施の形態の要部を拡大して示したもので、図３と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。本実施の形態は第３の実施の形態において、フランジ部５ａのベース板18との間に空隙部20を設け、かつ空隙部20内にベース板18と接して金属ガスケット21を配置することで、金属製容器５の密封を行うことにある。また、フランジ間の空隙部20の圧力を測定するために空隙部20に配管13を介して圧力計14を設けたことにある。
【００４０】本実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果の他に、圧力計14により測定される空隙部20の圧力の変動を監視することで金属製容器５の密封の健全性を確認する選択肢を得ることもできる。なお、本発明においては、上述した各実施の形態の構成を適宜組合わせて適用することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、キャニスタの外部に金属製容器を設けることにより、キャニスタと併せて二重の密封障壁を形成することとなり、密封性を向上させることができる。また、キャニスタと金属製容器との間に伝熱部材を介して伝熱経路を設け、かつその外側に冷却流路を設けることによりキャニスタの除熱性を高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成１３年２月２８日（２００１．２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７３３２
【弁理士】
【氏名又は名称】猪股 祥晃 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２５７９９１（Ｐ２００２−２５７９９１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年９月１１日（２００２．９．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−５４６８５（Ｐ２００１−５４６８５） |
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