報告書番号

N18008

タイトル（和文）

コンクリートキャスク流量調節器装置の開発および新たなSCC対策の提案

タイトル（英文）

Development of Flow Rate Adjustment Devices for Concrete Casks and Proposition of New SCC Countermeasures

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
東日本大震災での福島第一原子力発電所事故以来、原子力規制委員会は、使用済燃料の乾式貯蔵を推奨している。今後の使用済燃料対策に対して、コスト面で有利であり製造期間の短いコンクリートキャスクの実用化が期待されている。日本でのコンクリートキャスク導入に対しては、キャニスタの応力腐食割れ(SCC)の課題を解決する必要がある。
目 的
実機形状を模擬した1/4.5 縮尺キャスク模型[1]を用いて、流量調節器(図1)により、キャニスタ表面最低温度[2]を乾燥状態である100℃以上に保持できることを確認する。更に、新たなSCC 対策を提案する。
主な成果
1. キャスク模型を用いた流量調節試験
(1) 流量調節によるキャニスタ表面温度保持
キャニスタ表面で最も低温になる位置の温度を制御信号に用いて、この位置の温度がSCC 発生の閾値である100℃を下回った状態から、流量調節器(図2)を起動させ、100℃以上の温度に保たせることができることを確認した(図3）。
(2) 給気口全閉時のキャニスタ表面温度
貯蔵初期には、100℃以上であるキャニスタ温度が時間の経過とともに低下し、100℃程度に低下した場合には、給気口を全閉しても除熱上問題がないことが分かった(図4）。
2. 新たなSCC 対策の提案(図5)
(1) SCC 防止キャニスタ架台SCC は、溶接部に付着する塩化物が限界量を超えた際に生じる。本対策は、給気口から近く、最も塩分が付着する可能性があるキャニスタ下部溶接線を対象とし、その高さ以上の壁を有する架台を設け、キャニスタと壁の間に腐食防止液を充填することで、この部分を塩分環境から完全に遮断するものである。
(2) ゼーベック効果を利用した電子防錆装置
キャニスタの高温と外気の低温を利用し、キャスクに取り付けた熱電半導体で電子を発生させ、キャニスタ表面全面に対して、電子を常に補給することで、電子防錆を行う。

概要 （英文）

It is necessary to solve a problem of stress corrosion cracking (SCC) in order to introduce the concrete cask in Japan. One way of countermeasures against SCC is to keep the surface temperature of the canister over 100 ℃. In this study, I developed a flow rate adjustment device to control a flow rate of cooling air flowing through a flow cannel of the cask automatically and keep the surface temperature of the canister over 100 ℃. I investigated the operation of the device by using simple duct equipment which simulated the flow channel of the cask. In this test, it was found that in the case of controlling flow at an air outlet, when the air outlet is closed, the air temperature at the air outlet increases rapidly. This fact was not appropriate to control the flow rate. In considering this result, I performed tests that the device was set at an air inlet of a 1/4.5 scale cask model which simulated an actual cask. And I confirmed that the device could keep the canister surface temperature over 100 ℃. Also, for the cask which has low temperature after about 43 years of storage, I confirmed that there was not a problem on the safety even if the air inlet was closed. Moreover, I proposed two new ways of the countermeasures against SCC. One was to cover a welded part at the canister lower part with a corrosion control liquid. And the other was to generate electrons by Seebeck effect using high temperature of the canister and low temperature of atmospheric air and supply them to the whole area of the canister surface.

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