JP2869445B2 - Concrete cask - Google Patents
Concrete caskInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、原子力発電所の稼働
により生ずる使用済み核燃料を貯蔵管理するキャスクに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cask for storing and managing spent nuclear fuel generated by the operation of a nuclear power plant.
【0002】[0002]
【従来の技術】原子力発電所の使用済み核燃料は、再処
理されるか又は適切な貯蔵管理が必要である。貯蔵方法
には貯蔵プール等による湿式法と、キャスク等による乾
式法とがある。貯蔵の規模が小さい場合にはキャスクを
利用するのが経済的に有利である。そのため、アメリカ
合衆国では原子力発電所内に使用済み核燃料を貯蔵する
のにキャスクを利用している。BACKGROUND OF THE INVENTION Spent nuclear fuel from nuclear power plants is either reprocessed or requires proper storage and management. The storage method includes a wet method using a storage pool or the like and a dry method using a cask or the like. If the size of the storage is small, it is economically advantageous to use a cask. As such, the United States uses casks to store spent nuclear fuel in nuclear power plants.
【0003】キャスクの構造はさまざまなものが提案さ
れているが、その中にコンクリート製キャスクがある。
コンクリートは中性子遮蔽材として優れ、他の遮蔽材よ
りも廉価で、構造体として必要な強度を得られるため、
コンクリート製キャスクは多くの長所をもつ。A variety of cask structures have been proposed, including a concrete cask.
Concrete is excellent as a neutron shielding material, it is cheaper than other shielding materials, and it can obtain the necessary strength as a structure,
Concrete casks have many advantages.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】その一方で、コンクリ
ートは熱による影響を受け易い。キャスクに収納される
使用済み核燃料は高温であり、その熱がコンクリートに
伝わって局部温度が制限温度(約90℃)を超えると、コ
ンクリートの局部的な強度低下が生じ、クラック等の発
生原因となる。On the other hand, concrete is susceptible to heat. The spent nuclear fuel stored in the cask is at a high temperature, and when the heat is transferred to the concrete and the local temperature exceeds the limit temperature (about 90 ° C), the local strength of the concrete decreases, causing cracks and other causes. Become.
【0005】コンクリートは一般に伝熱特性が低く、し
たがって、コンクリート製キャスクには除熱システムが
必要であり、これには、図5のようなベンチレーション
型、及び図6のようなヒートパイプ型がある。前者は使
用済み核燃料を密封する複数の貯蔵孔を内部に有する密
封容器(MSB)71とその外周を被覆するコンクリー
トキャスク72との間に空気流路を設け、下部に設けら
れた空気入口73と上部に設けられた空気出口74とに
より、空気を自然対流させて冷却するものである。[0005] Concrete generally has low heat transfer characteristics, so a concrete cask requires a heat removal system, including a ventilation type as shown in FIG. 5 and a heat pipe type as shown in FIG. is there. In the former, an air flow path is provided between a sealed container (MSB) 71 having a plurality of storage holes therein for sealing used nuclear fuel and a concrete cask 72 covering the outer periphery thereof, and an air inlet 73 provided at a lower portion is provided. An air outlet 74 provided at an upper portion cools the air by natural convection.
【0006】後者は内周面にステンレス等の金属製ライ
ナーを有するコンクリートキャスク内に、使用済み核燃
料を収容するための密封バスケットを直接収納するよう
にしたもので、このライナーとコンクリート層との間で
複数のヒートパイプをライナーに接するようにコンクリ
ート層に埋設したものである。これによって、核燃料の
熱はライナーから主にヒートパイプを通してキャスク外
に放出される。[0006] In the latter, a sealed basket for storing spent nuclear fuel is directly stored in a concrete cask having a metal liner such as stainless steel on the inner peripheral surface. A plurality of heat pipes are embedded in a concrete layer so as to be in contact with the liner. Thereby, the heat of the nuclear fuel is released from the liner to the outside of the cask mainly through the heat pipe.
【0007】しかし、ベンチレーション型は空気出入り
口を多数設けるため、多重密封構造とすることが困難で
ある。また、ヒートパイプ型は図4に示すようにライナ
ー周方向に沿って不均一な温度分布が生じ、ライナーに
接するコンクリートの局部温度がコンクリートの制限温
度である90℃をはるかに超え、場合によっては 140℃に
も達することがある。このような局部温度の上昇を抑制
するには、ヒートパイプを密に多数配置することも考え
られるが、その場合には、キャスクに要するコストの増
加が避けられない。[0007] However, since the ventilation type is provided with a large number of air inlets / outlets, it is difficult to form a multiple sealed structure. Further, in the heat pipe type, as shown in FIG. 4, a non-uniform temperature distribution occurs along the liner circumferential direction. May reach 140 ° C. To suppress such a rise in the local temperature, it is conceivable to arrange a large number of heat pipes densely, but in this case, the cost required for the cask is unavoidably increased.
【0008】この発明は、ヒートパイプによる除熱シス
テムを備えたコンクリート製キャスクにおいて、コンク
リート層の局部温度の上昇を抑えることのできる構造を
提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a concrete cask provided with a heat removal system using a heat pipe, capable of suppressing a rise in a local temperature of a concrete layer.
【0009】更に、この発明は、ヒートパイプの配置数
を増加することなくコンクリート層の局部温度の上昇と
それによる強度低下を防止することのできるコンクリー
ト製キャスクを提供することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a concrete cask capable of preventing an increase in local temperature of a concrete layer and a decrease in strength due to the increase in the local temperature without increasing the number of heat pipes.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項1に記載された発明では、核燃料用収納部の
外郭をなすコンクリート層の内周に金属製ライナーを設
けたコンクリート製キャスクにおいて、前記金属製ライ
ナーと前記コンクリート層との間に介在配置された断熱
材層と、受熱部が前記ライナーに接し、放熱部がキャス
ク外の冷却部に接するように前記断熱材層内に埋設され
たヒートパイプとを有する構造を提供するものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided a concrete cask in which a metal liner is provided on an inner periphery of a concrete layer forming an outer shell of a storage section for nuclear fuel. A heat insulating material layer interposed between the metal liner and the concrete layer, a heat receiving portion contacting the liner, and a heat radiating portion embedded in the heat insulating material layer so as to contact a cooling portion outside the cask. And a heat pipe.
【0011】また、請求項2に記載された発明では、前
記構造において、断熱材層を中性子遮蔽能をもつ耐熱樹
脂によって構成するものである。Further, in the invention described in claim 2, in the above structure, the heat insulating material layer is made of a heat-resistant resin having a neutron shielding ability.
【0012】[0012]
【作用】請求項1に記載された発明によるコンクリート
製キャスクは、内部から順に収納部空間を与える金属製
ライナー、断熱材層及びコンクリート層によって構成さ
れ、それぞれの構成部分は隣り合う面同士が面接触した
状態で積層構造となっている。The concrete cask according to the first aspect of the present invention comprises a metal liner, a heat insulating material layer, and a concrete layer which sequentially provide a storage space from the inside. It has a laminated structure in contact with it.
【0013】収納部空間は数十体の使用済み核燃料を収
納する空間であり、この収納部空間の外郭の壁は核燃料
の熱を外側に放出するために、熱伝導率の良い、しか
も、中性子による照射損傷のない材料で作られ、これは
ライナーで兼用しても良く、或いはライナーとは別の、
例えば、密封バスケット容器によって構成して、多重密
封構造としても良い。The storage space is a space for storing several tens of spent nuclear fuels, and the outer wall of the storage space has a good thermal conductivity and a high neutron capacity for releasing the heat of the nuclear fuel to the outside. Made of a material that is not damaged by irradiation due to, which may be combined with a liner or separate from the liner,
For example, it is good also as comprising a sealed basket container and having a multiple sealing structure.
【0014】ライナーはコンクリート層の内面と対面す
るもので、これも熱伝導率の良い金属で製作される。こ
のライナーは、収納部から放射される熱を伝導によりラ
イナー全面に拡散させる機能をもつ。The liner faces the inner surface of the concrete layer and is also made of a metal having good thermal conductivity. This liner has a function of diffusing the heat radiated from the storage portion to the entire surface of the liner by conduction.
【0015】ヒートパイプはライナーの外周面に固定さ
れ、その固定方法は、ねじ止めのほか、ろう付け等の溶
接でも良い。ライナーによって全面に拡散された熱はヒ
ートパイプにより外部へ放出される。The heat pipe is fixed to the outer peripheral surface of the liner. The fixing method may be welding such as brazing in addition to screwing. The heat diffused over the entire surface by the liner is released to the outside by the heat pipe.
【0016】ライナーとコンクリート層との間は断熱材
層で埋められている。この断熱材層は、ライナーからコ
ンクリート層への熱の移動を遮断又は抑制するためのも
のであり、コンクリート層の局部温度が制限温度(約90
℃)に達しないようにするものである。したがって、断
熱材層の厚さはヒートパイプの取付寸法(径方向)より
大きく、ヒートパイプを埋設するに充分な厚さとし、ま
た、材質はライナーの熱をコンクリート層へ伝達させな
いように厚さとの関連で、以下に述べるように適宜選定
するが、いずれにせよ中性子照射によって材質劣化を生
じないものとする。The space between the liner and the concrete layer is filled with a heat insulating material layer. This heat insulating material layer is for blocking or suppressing the transfer of heat from the liner to the concrete layer.
° C). Therefore, the thickness of the heat insulating material layer should be larger than the mounting dimension (radial direction) of the heat pipe, and be sufficient to bury the heat pipe. In this regard, the material is appropriately selected as described below, but in any case, it is assumed that the material does not deteriorate due to neutron irradiation.
【0017】使用済み核燃料の総発熱量又は断熱材層の
熱通過量とヒートパイプの熱移動能力との間には相関関
係があり、コンクリート層の局部温度が制限温度(約90
℃)を超えないようにこれらを決定する必要がある。核
燃料の総発熱量が大きくなるに従って、また、断熱材層
の熱通過量が小さくなるに従って、ヒートパイプは熱移
動能力の高いことが要求される。[0017] There is a correlation between the total calorific value of spent nuclear fuel or the amount of heat passing through the heat insulating material layer and the heat transfer capacity of the heat pipe.
° C) must be determined. As the total calorific value of the nuclear fuel increases and the amount of heat passing through the heat insulating material layer decreases, the heat pipe is required to have a higher heat transfer capability.
【0018】断熱材層の熱通過量は、その熱伝導率及び
層の厚さにより定まる。即ち、熱伝導率が高いほど又は
断熱材層の厚さが薄いほど、熱通過量は大きくなる。し
たがって、これらを適当に組み合わせて熱通過量を決め
ることができる。The amount of heat passing through the heat insulating material layer is determined by its thermal conductivity and the thickness of the layer. That is, the higher the heat conductivity or the thinner the thickness of the heat insulating material layer, the larger the amount of heat passing. Therefore, the amount of heat passing can be determined by appropriately combining these.
【0019】断熱材層は少なくともライナーの温度に対
する耐熱性が必要である。断熱材層は上記の条件を満た
せば、材質は問わない。The heat insulating material layer needs to have heat resistance to at least the temperature of the liner. The material of the heat insulating material layer is not limited as long as the above conditions are satisfied.
【0020】コンクリート層は普通コンクリートで良
く、特殊な重コンクリートや蛇紋岩コンクリートでなく
ても良い。これは、キャスクの製造コストの面で有利と
なる。コンクリート層はキャスクの外郭をなし、キャス
クの強度を保持するとともに、核燃料からの中性子の漏
洩を遮蔽する。The concrete layer may be ordinary concrete, and need not be special heavy concrete or serpentine concrete. This is advantageous in terms of cask manufacturing costs. The concrete layer forms the shell of the cask, maintains the strength of the cask and shields neutrons from nuclear fuel.
【0021】本発明によるコンクリート製キャスクで
は、断熱材層内にヒートパイプが埋め込まれている。ヒ
ートパイプは受熱部、放熱部及び断熱部からなり、熱を
受熱部から放熱部に高効率で伝達する。ヒートパイプの
内面には、受熱部における作動液の濡れ性を確保するた
めに、例えばメッシュ等を配置することが望ましい。ヒ
ートパイプの熱輸送量や使用環境は、管の寸法、材質、
作動液の種類等により決定される。従って、これらのヒ
ートパイプの仕様は、収納する核燃料の総発熱量を考慮
してヒートパイプの数及びその配置とともに、選定する
必要がある。In the concrete cask according to the present invention, the heat pipe is embedded in the heat insulating material layer. The heat pipe includes a heat receiving section, a heat radiating section, and a heat insulating section, and transfers heat from the heat receiving section to the heat radiating section with high efficiency. It is desirable to arrange, for example, a mesh on the inner surface of the heat pipe in order to ensure the wettability of the working fluid in the heat receiving section. The heat transfer amount and operating environment of the heat pipe depend on the dimensions, material,
It is determined by the type of the hydraulic fluid and the like. Therefore, the specifications of these heat pipes need to be selected together with the number and arrangement of the heat pipes in consideration of the total heat generation of the nuclear fuel to be stored.
【0022】ヒートパイプは核燃料からの熱及び中性子
に耐える材料で製作される必要があるが、受熱部での熱
伝導を良くするため、熱伝導率の高い材質とすることが
好ましい。この条件を満たすために、ヒートパイプの表
面を二重構造にすることも考えられる。即ち、表面の外
側をステンレス鋼やチタン等の耐食性材料にし、その内
側を銅や銅合金等の熱伝導率の高い材料にする。The heat pipe must be made of a material that can withstand heat and neutrons from nuclear fuel, but is preferably made of a material having a high thermal conductivity in order to improve heat conduction in the heat receiving portion. In order to satisfy this condition, it is conceivable that the surface of the heat pipe has a double structure. That is, the outside of the surface is made of a corrosion-resistant material such as stainless steel or titanium, and the inside is made of a material having high thermal conductivity such as copper or a copper alloy.
【0023】ヒートパイプはライナーとキャスク外に設
けられた冷却部とを結ぶ長さが必要であるが、断面形状
については特に制限はなく、円形のほか、楕円、多角形
でも良い。The heat pipe needs to have a length connecting the liner and the cooling portion provided outside the cask, but the cross-sectional shape is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, or a polygon.
【0024】ヒートパイプの受熱部はライナーに接し、
放熱部は冷却部に接している。冷却部の構造は放熱量に
応じて決定され、例えば、放熱フィンにしてもよく、こ
の場合には、放熱量を大きくするために更に放熱フィン
周囲に強制対流を起こすファンを設けても良い。The heat receiving portion of the heat pipe contacts the liner,
The heat radiating part is in contact with the cooling part. The structure of the cooling unit is determined according to the amount of heat radiation. For example, a heat radiation fin may be used. In this case, a fan that generates forced convection around the heat radiation fin may be provided to increase the amount of heat radiation.
【0025】使用済み核燃料は未だ高温を発生してお
り、その熱の伝達は次のようになっている。即ち、核燃
料からの熱は収納部空間から輻射及び伝導によってその
外周を囲む金属製ライナーに伝わる。断熱材層がライナ
ー外周を取り巻いているため、ライナーからコンクリー
ト層への熱の移動は少ない。したがって、コンクリート
層が高温にならず、かつ周方向に関して比較的平坦な温
度分布になる。Spent nuclear fuel still generates a high temperature, and the heat transfer is as follows. That is, heat from the nuclear fuel is transmitted from the storage space to the metal liner surrounding the outer periphery by radiation and conduction. The heat transfer from the liner to the concrete layer is small since the heat insulating material layer surrounds the outer periphery of the liner. Accordingly, the temperature of the concrete layer does not become high and the temperature distribution becomes relatively flat in the circumferential direction.
【0026】ライナーにはヒートパイプの受熱部が接し
ているため、熱はライナーからヒートパイプを通ってキ
ャスクの外部に高効率で放出される。Since the heat receiving portion of the heat pipe is in contact with the liner, heat is efficiently released from the liner to the outside of the cask through the heat pipe.
【0027】請求項2に記載された発明では、請求項1
の断熱材層の材質を特定しており、中性子遮蔽能をもつ
耐熱樹脂、例えば、エポキシ系樹脂を用いる。核燃料か
らの中性子は断熱材層の樹脂で遮蔽され、また、ライナ
ーからコンクリート層へ伝達されようとする熱も遮断さ
れる。According to the second aspect of the present invention, the first aspect is provided.
The material of the heat insulating material layer is specified, and a heat-resistant resin having a neutron shielding ability, for example, an epoxy resin is used. Neutrons from the nuclear fuel are shielded by the resin of the thermal insulation layer, and heat transmitted from the liner to the concrete layer is also blocked.
【0028】[0028]
【実施例】図1は、本発明の実施例に係るコンクリート
製キャスクの構造を一部切り欠いて示した斜視図であ
る。尚、本実施例に係るキャスクの基本構造は、図6に
示した従来の除熱システムをもつヒートパイプ型コンク
リート製キャスクの構造に基づいている。FIG. 1 is a perspective view of a concrete cask according to an embodiment of the present invention, in which the structure of the cask is partially cut away. The basic structure of the cask according to this embodiment is based on the structure of a heat pipe type concrete cask having a conventional heat removal system shown in FIG.
【0029】キャスク1は円筒形であり、中心から順
に、収納部空間2、ライナー3、レジン層4及びコンク
リート層5によって構成される積層構造となっている。
また、レジン層4にはヒートパイプ6がキャスクの中心
軸と平行に埋め込まれている。なお、特許請求の範囲に
おける断熱材層は、本実施例ではレジン層4に対応して
いる。The cask 1 is cylindrical and has a laminated structure composed of a storage space 2, a liner 3, a resin layer 4 and a concrete layer 5 in order from the center.
A heat pipe 6 is embedded in the resin layer 4 in parallel with the central axis of the cask. The heat insulating material layer in the claims corresponds to the resin layer 4 in this embodiment.
【0030】ライナー3によって与えられた収納部空間
2は内径がおよそ1.5 m 〜 1.8 mの円筒形をしており、
収納の際、使用済み核燃料10が互いに接触しないよう
に貯蔵バスケット容器21が多数設けられている。貯蔵
バスケット容器21は熱伝導率が良く、使用済み核燃料
10の熱を外側に放出する。なお、貯蔵バスケット容器
21を更に図5の密封バスケット容器71に入れる構造
にすれば、中性子を効果的に遮蔽することができる。The storage space 2 provided by the liner 3 has a cylindrical shape with an inner diameter of about 1.5 m to 1.8 m,
In storage, a number of storage basket containers 21 are provided so that the spent nuclear fuels 10 do not come into contact with each other. The storage basket container 21 has good thermal conductivity and releases the heat of the spent nuclear fuel 10 to the outside. In addition, if the storage basket container 21 is configured to be further placed in the sealed basket container 71 in FIG. 5, neutrons can be effectively shielded.
【0031】ライナー3はステンレス製であり、良好な
熱伝導体である。ライナー3の外側にはヒートパイプ6
が取り付けられている。この状態を図2により説明す
る。図2(a)は、図1のコンクリート製キャスクの層
構造を横断面の4分の1部分について示しており、残り
の4分の3部分についても同様の層構造である。また、
図2(b)は図2(a)のA部拡大図である。The liner 3 is made of stainless steel and is a good heat conductor. Heat pipe 6 outside liner 3
Is attached. This state will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows the layer structure of the concrete cask of FIG. 1 for a quarter portion of the cross section, and the remaining three quarter portions have the same layer structure. Also,
FIG. 2B is an enlarged view of a portion A in FIG.
【0032】ヒートパイプ6は全部で16本用いられ、
ライナー3の外周面に等角度間隔で配置される。ヒート
パイプ6は1本ずつ取付具61によってライナー3にね
じ止めされている。A total of 16 heat pipes 6 are used.
It is arranged at equal angular intervals on the outer peripheral surface of the liner 3. The heat pipes 6 are screwed to the liner 3 one by one by a fixture 61.
【0033】取付具61はヒートパイプ6の外径よりも
わずかに大きい穴62があり、左右にフランジ部63が
ある。そのフランジ部63には図示を省略した取付け穴
があけられている。取付具61は熱伝導率が良い金属で
作られており、ライナー3及びヒートパイプ6に密着し
て取り付けられている。したがって、ライナー3の熱は
フランジ部63からヒートパイプ6へ効率よく伝わる。The fixture 61 has a hole 62 slightly larger than the outer diameter of the heat pipe 6, and has flanges 63 on the left and right. The flange 63 has a mounting hole (not shown). The attachment 61 is made of a metal having a good thermal conductivity, and is attached to the liner 3 and the heat pipe 6 in close contact. Therefore, the heat of the liner 3 is efficiently transmitted from the flange 63 to the heat pipe 6.
【0034】ここで、図1の説明に戻る。ヒートパイプ
6は受熱部62、断熱部63及び放熱部64からなり、
受熱部62が取付具61に取り付けられる。放熱部64
はキャスク外にある冷却部65に取り付けられる。ま
た、断熱部63はヒートパイプ6がコンクリート層5を
貫通する部分になっている。Here, the description returns to FIG. The heat pipe 6 includes a heat receiving section 62, a heat insulating section 63, and a heat radiating section 64,
The heat receiving section 62 is attached to the fixture 61. Radiator 64
Is attached to the cooling unit 65 outside the cask. The heat insulating portion 63 is a portion where the heat pipe 6 penetrates the concrete layer 5.
【0035】このため、ヒートパイプ6は受熱部62で
熱を受け、その作用により熱を放熱部64へ運び、冷却
部65に熱を移動させる。断熱部63では外部との熱の
受け渡しがなく、コンクリート層5との熱の移動はな
い。したがって、ヒートパイプ6からコンクリート層5
へ熱が移動することはない。なお、コンクリート層5の
貫通部分がヒートパイプ6の放熱部64となってしまう
場合には、両者の間に断熱材を挟む方法もある。For this reason, the heat pipe 6 receives the heat in the heat receiving section 62, carries the heat to the heat radiating section 64 by the action thereof, and transfers the heat to the cooling section 65. In the heat insulating part 63, there is no transfer of heat to the outside, and no heat is transferred to and from the concrete layer 5. Therefore, from the heat pipe 6 to the concrete layer 5
No heat is transferred. In the case where the penetrating portion of the concrete layer 5 becomes the heat radiating portion 64 of the heat pipe 6, there is a method of sandwiching a heat insulating material between the two.
【0036】冷却部は、図示を省略した放熱フィンとな
っている。放熱量が大きい場合には放熱フィン付近をフ
ァン等により強制対流させる方法もある。The cooling unit is a radiation fin not shown. When the amount of heat radiation is large, there is a method of forcibly convection the vicinity of the heat radiation fin with a fan or the like.
【0037】ヒートパイプ6の仕様はキャスクに収納す
る核燃料1の総発熱量によって決まる。例えば、使用済
み核燃料の総発電量が20kWの場合には、外径20〜30mmの
ヒートパイプ10本程度で除熱能力は十分である。ま
た、ヒートパイプ6は二重構造になっており、外管にス
テンレス鋼、チタン等の耐食性材料を用い、内管に銅又
は銅合金を用いる。The specifications of the heat pipe 6 are determined by the total calorific value of the nuclear fuel 1 stored in the cask. For example, when the total power generation of spent nuclear fuel is 20 kW, about 10 heat pipes having an outer diameter of 20 to 30 mm are sufficient for heat removal. The heat pipe 6 has a double structure, in which an outer pipe is made of a corrosion-resistant material such as stainless steel or titanium, and a copper or copper alloy is used as an inner pipe.
【0038】ライナー3の外側は、レジン層4で囲まれ
ている。レジン層4には、ヒートパイプ6が埋設され、
ヒートパイプ6の外側にもレジン層4が形成されてい
る。このため、レジン層4の外側にあるコンクリート層
5とヒートパイプ6とが接触することはない。レジン層
4の厚さはキャスク全体の温度分布等により定まるが、
およそ数十mm〜200 mm程度となる。The outside of the liner 3 is surrounded by a resin layer 4. A heat pipe 6 is embedded in the resin layer 4,
The resin layer 4 is also formed outside the heat pipe 6. For this reason, the concrete layer 5 outside the resin layer 4 and the heat pipe 6 do not come into contact with each other. Although the thickness of the resin layer 4 is determined by the temperature distribution of the entire cask,
It is about several tens to 200 mm.
【0039】この実施例では、レジン層4としてエポキ
シ系樹脂をコーティングしている。この樹脂は熱伝導率
が低いため、ライナー3まで伝わった核燃料10の熱の
ほとんどはヒートパイプ6の受熱部から外部に放出さ
れ、レジン層4からコンクリート層5に伝わる熱量は減
少する。なお、レジン層4はライナー3の温度への耐熱
性が必要となり、エポキシ系樹脂はこの条件を満たす。In this embodiment, the resin layer 4 is coated with an epoxy resin. Since this resin has a low thermal conductivity, most of the heat of the nuclear fuel 10 transmitted to the liner 3 is released from the heat receiving portion of the heat pipe 6 to the outside, and the amount of heat transmitted from the resin layer 4 to the concrete layer 5 decreases. The resin layer 4 needs to have heat resistance to the temperature of the liner 3, and the epoxy resin satisfies this condition.
【0040】この状態の温度分布を図3に示す。図3で
は、レジン層4は100 mmの厚さになっているため、コン
クリート層5に接するレジン層4の中間付近は 100℃程
度に均一に保たれており、レジン層4の外面は90℃以下
になっている。レジン層4を含まない場合の温度分布を
示す図4では、ライナー外表面温度が局部的に 140℃に
なっており、両者を比較すればレジン層4による熱移動
の変化がわかる。即ち図3におけるコンクリート層のい
かなる部分でも局部温度を許容温度(約90℃)以下に抑
えることができる。FIG. 3 shows the temperature distribution in this state. In FIG. 3, since the resin layer 4 has a thickness of 100 mm, the middle part of the resin layer 4 in contact with the concrete layer 5 is kept uniformly at about 100 ° C., and the outer surface of the resin layer 4 is 90 ° C. It is as follows. In FIG. 4 showing the temperature distribution when the resin layer 4 is not included, the outer surface temperature of the liner is locally 140 ° C., and a comparison between the two shows a change in heat transfer due to the resin layer 4. That is, the local temperature of any part of the concrete layer in FIG. 3 can be suppressed to the allowable temperature (about 90 ° C.) or less.
【0041】レジン層4であるエポキシ系樹脂は更に中
性子吸収能をもつ。使用済み核燃料10の発する中性子
は貯蔵バスケット容器21やライナー3およびコンクリ
ート層5によりその漏洩を遮蔽するが、レジン層4によ
ってコンクリート層5への中性子の漏洩を更に少なくす
ることができ、コンクリート層5の中性子遮蔽の負担を
軽減できる。このため、中性子照射によるコンクリート
層5の温度上昇や照射損傷をなくすことができる。な
お、コンクリート層5は普通コンクリートが用いられて
いる。The epoxy resin serving as the resin layer 4 further has a neutron absorbing ability. The neutrons emitted from the spent nuclear fuel 10 are blocked from leaking by the storage basket 21, the liner 3 and the concrete layer 5, but the neutrons can be further reduced to the concrete layer 5 by the resin layer 4. The burden of neutron shielding can be reduced. For this reason, the temperature rise of the concrete layer 5 due to neutron irradiation and irradiation damage can be eliminated. The concrete layer 5 is made of ordinary concrete.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上に述べたように、請求項1に記載さ
れた発明によれば、コンクリート層の内側にある断熱材
層によりコンクリート層の局部温度上昇を抑えることが
できるので、コンクリートの強度低下を防止することが
でき、キャスクの寿命を延ばすことができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the rise in the local temperature of the concrete layer can be suppressed by the heat insulating material layer inside the concrete layer. The lowering can be prevented, and the life of the cask can be extended.
【0043】また、請求項2に記載された発明によれ
ば、断熱材層により中性子が吸収されるので、コンクリ
ートが中性子による照射損傷を受けることがなくなり、
コンクリートの強度低下を防止することができる点で、
キャスクの寿命を更に延ばすことができる。According to the second aspect of the present invention, since the neutrons are absorbed by the heat insulating material layer, the concrete is not damaged by irradiation with neutrons.
In that it can prevent a decrease in concrete strength,
The life of the cask can be further extended.
【図1】本発明の実施例に係るヒートパイプ型コンクリ
ート製キャスクの構造を一部切り欠いて示した斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view of a heat pipe type concrete cask according to an embodiment of the present invention, with a part of the structure cut away.
【図2】a図は図1の実施例に係るキャスクの層構造を
4分の1部分について示す横断面図、b図はa図のA部
拡大断面図である。2A is a transverse sectional view showing a quarter structure of a layer structure of a cask according to the embodiment of FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged sectional view of a portion A in FIG.
【図3】図1の実施例に係るキャスクの層構造における
周方向の温度分布の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a circumferential temperature distribution in a layer structure of a cask according to the embodiment of FIG. 1;
【図4】従来技術に係るキャスクの層構造における周方
向の温度分布の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a temperature distribution in a circumferential direction in a layer structure of a cask according to a conventional technique.
【図5】従来技術に係るベンチレーション型コンクリー
ト製キャスクの構造を示す一部切欠き斜視図である。FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a ventilation-type concrete cask according to the related art.
【図6】従来技術に係るヒートパイプ型コンクリート製
キャスクの構造を示す一部切欠き斜視図である。FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a heat pipe type concrete cask according to the related art.
1・・・・・・キャスク 2・・・・・・収納部 3・・・・・・ライナー 4・・・・・・レジン層 5・・・・・・コンクリート層 6・・・・・・ヒートパイプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cask 2 ... Storage part 3 ... Liner 4 ... Resin layer 5 ... Concrete layer 6 ... heat pipe
Claims (2)
層の内周に金属製ライナーを設けたコンクリート製キャ
スクにおいて、前記金属製ライナーと前記コンクリート
層との間に介在配置された断熱材層と、受熱部が前記金
属製ライナーに接し、放熱部がキャスク外の冷却部に接
するように前記断熱材層内に埋設されたヒートパイプと
を有することを特徴とするコンクリート製キャスク。1. A concrete cask in which a metal liner is provided on an inner periphery of a concrete layer forming an outer periphery of a storage section for nuclear fuel, and a heat insulating material layer interposed between the metal liner and the concrete layer. A heat pipe embedded in the heat insulating material layer such that a heat receiving portion is in contact with the metal liner and a heat radiating portion is in contact with a cooling portion outside the cask.
らなることを特徴とする請求項1に記載したコンクリー
ト製キャスク。2. The concrete cask according to claim 1, wherein the heat insulating material layer is made of a heat-resistant resin having a neutron shielding ability.
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-
1994
- 1994-07-26 JP JP6192755A patent/JP2869445B2/en not_active Expired - Fee Related
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