JPS6239718B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液状放射性材料の貯蔵に係るものであ
る。

本明細書において用いる「液状放射性材料」と
いう語には溶液及びスラリーが含まれるものと理
解されたい。

これらの溶液及びスラリーは照射済核燃料の再
処理の際に発生することが多い。核燃料は原子炉
内で照射した後に核分裂生成物からウラン及びプ
ルトニウムを分離するために再処理するのが一般
である。核分裂生成物は放射性が強く、極めて長
期に亘つて貯蔵しなければならない。核分裂生成
物の長期貯蔵の１方法は、それらを巨大なタンク
内に溶液或はスラリーとして貯蔵することであ
る。これらのタンクには冷却用コイルを取付けて
崩壊熱を除去し、また核生成物溶液或はスラリー
をタンク内で循還させる装置を設ける。しかし、
冷却の効率を低下させるようなタンク壁及び冷却
コイルへの沈澱物の堆積を防ぐのに充分な循還を
タンク内の大量の液体内に発生させるのは困難で
ある。安全上の見地から、主タンクに何等かの欠
陥が明白である場合に核分裂生成物溶液或はスラ
リーを転送できる予備タンクを設けなければなら
ない。これらの貯蔵タンクへの資本投下は巨額に
なり、従つて設置すべき予備タンクの数を減少す
ることが望ましい。

本発明による液状放射性材料用貯蔵設備は、液
状放射性材料を収容するパイプ回路、これらのパ
イプ回路内に液状放射性材料を循還させる手段、
及びこれらのパイプ回路の外面に液状冷却媒体を
循還させる手段を具備している。

液状冷却媒体はタンク内に容れることができ、
パイプ回路はタンク内のこの冷却媒体内に浸漬で
きる。或は、内側のパイプに液状放射性材料を容
れ、この内側パイプと同軸のパイプとの間の環状
間隙内を液状冷却媒体を通過させてもよい。

液状冷却媒体はポンプによつてタンクから、或
は上記のパイプ回路の同軸パイプ間の環状間隙か
ら熱交換器に循還させるようにする。もしポンプ
が動作を止めてしまうと、冷却媒体の流れが停止
するためにパイプ回路内の液状放射性材料の温度
は上昇してしまう。液状放射性材料をパイプ回路
内で沸騰させることは望ましくない。また液状放
射性材料の温度が上昇すると、パイプ内の液状材
料によるパイプ回路の腐食速度も上昇する。液状
放射性材料の沸騰を防ぎ、冷却媒体循還用ポンプ
の動作不良の間に発生する腐食を最低にするため
に、二次冷却系を設けることが好ましい。

パイプ回路をタンク内の冷却媒体内に浸漬して
ある場合には、冷却媒体の気化が大量に発生する
点まで冷却媒体の温度が上昇しても冷却媒体が少
しも失なわれないようにするために、タンク上に
凝縮器を設けることができる。この凝縮器はその
動作に動力入力を必要としない空気凝縮器である
ことが好ましく、冷却媒体が沸騰したとしても冷
却媒体が失なわれないような大きさとすべきであ
る。

液状放射性材料をパイプ回路内で循還させる前
記の手段は流体ポンプからなつていてよく、これ
らの手段は空気圧によつて制御されるパルス化液
柱によつて作動させることができる。

冷却媒体は水でよいが、上述のような環流凝縮
器を取付けてあるタンクを使用する場合にはパイ
プ回路の温度が腐食速度が過大となる点まで上昇
しないように、沸点が60〜80℃の範囲の冷却媒体
であることが好ましい。使用できる冷却媒体の例
を挙げれば次のようである。即ち、メタノール、
イソプロピルアルコール（イソパノール）、塩化
メチレン、四塩化炭素及びフレオンという商品名
で市販されているようなハロゲン化炭化水素であ
る。冷却媒体を循還させるポンプが作動しない状
態になると、冷却媒体が沸騰してパイプ回路から
気化の潜熱を奪うのでパイプ回路の過熱が防がれ
る。

以下に添附図面を参照して本発明の液状放射性
廃棄物貯蔵装置の実施例を説明する。

第１図に示す装置は液状冷却媒体を容れるタン
ク１を備えている。冷却媒体は水でよく、放射性
材料の崩壊熱を除去するためにポンプ（図示せ
ず）によつて熱交換器（図示せず）を通して循還
させられている。５つのパイプ回路２（その中の
１つだけを図示してある）がタンク１内の冷却媒
体中に並べて浸漬されている。各パイプ回路２は
継目無しステンレス鋼管製であり、パルス室４を
有する側腕３を設けてある。パルス室４内の液
は、この室４に交互に空気を導入したり抽出した
りする空気流制御器５，６によつて振動させられ
る。パルス室４内の液の振動運動は流体ポンプ７
によつて変換されパイプ回路２内に矢印で示す方
向の循還運動が発生する。流体ポンプ７はパルス
化された流体ダイオード原理で作動し、タンク１
内に可動部分を有していない。別の側腕８がパイ
プ回路２からタンク１の液面より上の点まで伸び
ていて、パイプ回路２を満たしたり空にしたりす
るために、パイプ回路２内の液試料を採取するた
めに、及び例えば液の温度を測定する等のように
液内に器具を降下させるために用いられる。

例えば図示のパイプ回路２は254mm（10″）径の
継目無しステンレス鋼管で作ることができ、長さ
を137ｍ（450ft）とすることができる。このよう
に作られたパイプ回路２は７m³の容量を有してい
る。

パイプ回路２はタンク１内のパイプ回路２の数
の最大ならしめるように、タンク１内に密着した
アレーとして配置される。タンク１内の空間利用
を最大とするような別の形状、寸法及びパイプ径
のパイプ回路を用いても差支えない。

動作を説明する。流体ポンプ７は液状放射性材
料をパイプ回路２に沿つて循還させる。この循還
によつてコイルの壁に沈澱物が堆積する可能性が
最小になる（沈澱物が堆積すると壁の熱伝達特性
が低下する）。タンク１内の冷却媒体として水を
用いる場合には、パイプ回路２及びタンク１の腐
食を最低にするように水を化学的に処理すべきで
ある。パイプ回路２が漏洩すると冷却媒体の放射
能レベルが上昇するから、冷却媒体の放射能レベ
ルの上昇を監視することが好ましい。タンク１内
の１つのパイプ回路２が漏洩している場合には、
そのパイプ回路内の放射性材料だけを予備の貯蔵
装置に転送すればよい。従つて装置すべき予備貯
蔵装置の容量はタンク１の貯蔵量よりも少なくて
よい。もし１つのパイプ回路が漏洩しても、タン
ク１内の残余のパイプ回路２はそのまま残し、損
傷回路を分離或は交換することができる。このよ
うに１つのパイプ回路が損傷してもタンク１及び
附属遮蔽体を廃棄してしまう必要はない。一方、
タンク自体を放射性液体の貯槽として用いる場合
にはタンク及びそれを取囲む遮蔽体が強く汚染さ
れ再使用できなくなつてしまう。

２本の同軸管を有する管を用いて別の実施例を
製造することも可能である。液状放射性材料は内
側の管内に貯蔵し、冷却媒体は両方の管の間の環
状間隙を通して循還させる。同軸管で作られるパ
イプ回路は、例えば第１図に示すようなタンク内
に配置することができ、タンク内に注入した水の
ような液状媒体を循還させることによつて更に冷
却することができる。

第２図にタンク１及びパイプ回路２を示す。こ
のパイプ回路２は第１図に示すものと類似してお
り、同じような部分に対しては同一番号を附して
ある。正常の状態においては、冷却媒体はポンプ
１２によつてタンク１から引出され、パイプ１０
及び熱交換器１１を通つてタンク１の底に戻され
る。熱交換器１１は、ポンプ１３によつて循還し
冷却塔１４を降下している水によつて冷却されて
いる。

冷却媒体の循還を妨げるか或は減少させるよう
な故障が冷却系の何れかの成分に発生すると、パ
イプ回路２内の液状放射性材料から放出される崩
壊熱がパイプ回路２内の液状材料及びタンク１内
の冷却媒体の温度を上昇させる。もしこの冷却媒
体の温度上昇が充分に長時間に亘つて進行すると
冷却媒体の温度は沸点に達するようになる。そこ
で冷却媒体は沸騰し、その蒸気は凝縮器１５内で
凝縮してタンク１に戻される。

液状媒体が沸騰すると、その気化の潜熱がパイ
プ回路２から抽出されパイプ回路２の温度は冷却
媒体の沸点に近い値に留まるようになる。60〜80
℃の範囲に沸点を有する冷却媒体を用いれば、パ
イプ回路２内の温度は液状放射性材料の沸点或は
液状放射性材料によるパイプ回路２の腐食速度が
過大となる点までは上昇しない。正常の状態で
は、循還している冷却媒体が液状放射性材料の温
度をできる限り低く保つており、正常な循還冷却
が行なわれない時だけ凝縮器１５を利用する二次
冷却系が作動するのである。

本発明のパイプ回路を取囲む冷却媒体は、パイ
プ回路から発生するかも知れない何等かの漏洩を
閉じ込める附加的な障壁として働らく。タンクの
中に貯蔵するのではなくパイプ回路の中に貯蔵す
ると、パイプ回路はジオメトリによつて安全に設
計することができるので、プルトニウムを含む液
体の緊急制御が容易でなる。本発明による貯蔵設
備構造は、パイプ回路が設置する前に試験できる
ので好都合である。液状放射性材料及び冷却媒体
が循還し、パイプ回路の表面積が大きいために液
状放射性材料から冷却媒体への熱伝導が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は液状放射性廃棄物の貯蔵装置の概要図
であり、そして第２図は液状放射性廃棄物の別の
貯蔵装置の概要図であつて、正常動作中に液状冷
却媒体を循還させる冷却系及び二次冷却系を示す
図である。 １：タンク、２：パイプ回路、３：側腕、４：
パルス室、５，６：空気流制御器、７：流体ポン
プ、８：側腕、１０：パイプ、１１：熱交換器、
１２，１３：ポンプ、１４：冷却塔、１５：凝縮
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液状放射性材料を収容しているパイプ回路、
   これらのパイプ回路内に液状放射性材料を循還さ
   せる手段、及びこれらのパイプ回路の外面に液状
   冷却媒体を循還させる手段を具備していることを
   特徴とする液状放射性材料貯蔵装置。 ２ 前記の液状冷却媒体がタンクの中に容れられ
   ており、前記のパイプ回路がタンク内の冷却媒体
   内に浸漬されていることを特徴とする特許請求の
   範囲１に記載の貯蔵装置。 ３ 前記の液状冷却媒体が同軸状パイプ間の環状
   間隙を通過し、同軸状パイプの内側のパイプの中
   に液状放射性材料を収容してあることを特徴とす
   る特許請求の範囲１に記載の貯蔵装置。 ４ 熱交換器及び液状冷却媒体をタンク或は同軸
   状パイプ間の環状間隙（場合によつて何れか）か
   らこの熱交換器に循還させて冷却媒体を冷却させ
   る手段を含んでいることを特徴とする特許請求の
   範囲２或は３の何れかに記載の貯蔵装置。 ５ 前記の冷却媒体用のポンプ手段が故障した際
   の結果を軽減するために二次冷却系を設けてあ
   り、この二次冷却系が、パイプ回路がタンク内の
   冷却媒体内に浸漬されている場合には冷却媒体の
   気化によつて生ずる蒸気を凝縮させる凝縮器及び
   凝縮物を前記のタンクに戻す手段を含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲４に記載の貯蔵装
   置。 ６ 前記の凝縮器が、冷却媒体が沸騰状態になつ
   ても冷却媒体の損失を避けるような充分な大きさ
   の空気凝縮器であることを特徴とする特許請求の
   範囲５に記載の貯蔵装置。 ７ 前記の液状放射性材料をパイプ回路内に循還
   させる手段が流体ポンプ手段であることを特徴と
   する特許請求の範囲１に記載の貯蔵装置。 ８ 前記の流体ポンプの動作が、空気圧によつて
   制御されているパルス化された液柱によつて行な
   われることを特徴とする特許請求の範囲７に記載
   の貯蔵装置。