CN107533874A - 使用完毕核燃料集合体收纳容器、使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体、使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明至少是具备收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶(2)以及收纳了金属桶(2)的大致六角筒形状的容器本体(3)的使用完毕核燃料集合体收纳容器(1、24、26)、该使用完毕核燃料集合体收纳容器(1、24、26)的集合体(18、20、22)、以及该使用完毕核燃料集合体收纳容器(1、24、26)的组装方法。

Description

使用完毕核燃料集合体收纳容器、使用完毕核燃料集合体收 纳容器的集合体、使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装 方法

技术领域

本发明涉及对收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶进行收纳并进行贮藏等的使用完毕核燃料集合体收纳容器、该使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体、以及该使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法。

本申请基于在日本于2015年4月28日申请的日本特愿2015-092233号来主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

一直以来，作为收纳并安全地保管放射性污染物质的收纳容器，例如已知专利文件1、2所记载的容器。在专利文件1所记载的收纳容器中，将放射性废弃物收纳在铸造容器中，并将收纳了放射性废弃物的铸造容器堆积保管。另外，在专利文件2所记载的放射性污染物质收纳容器中，在将放射性污染物质收纳在收纳空间内的大致六角柱的容器的各外侧面形成有凹部或是凸部。然后，在排列多个放射性污染物质收纳容器时，使第二收纳容器的凸部嵌合于第一收纳容器的凹部，使大致六角柱的容器的各外侧面相互抵接，以成为蜂窝构造的方式进行排列，以进行放射性污染物质的贮藏等。

相对于此，不同于放射性污染物质，在反应炉中使用的使用完毕核燃料集合体在使用之后不久例如为300℃以上的高温。因此，使用完毕核燃料集合体在水池的水中保管3～5年左右，在其周围温度例如变为100℃以下的状态下保管在干式贮藏容器内。

作为干式贮藏容器，例如，已知对将多个使用完毕核燃料棒连结的燃料集合体进行收纳的大致圆筒形状的金属桶(cask)。由于收纳在内部的核燃料集合体在水中保管的情况下也进行反应，故这些多个金属桶为高温状态。因此，在此种金属桶内收纳了核燃料集合体的物体隔开间隔立起，或者，横着卧倒地贮藏在具备耐震性以及放射线屏蔽能力的牢固的建筑物内。

另外，作为其他干式贮藏手段，已知具有屏蔽能力的大致圆筒形的混凝土制的桶。将核燃料集合体收纳在这些混凝土制的桶内的物体在室外隔开间隔排列。

在我国，在对使用完毕核燃料集合体进行保管的情况下，需要将用地边界处的放射线的放射线量抑制为一年1西弗特以下的容许值。因此，考虑用地的大小等制约，采取将多个金属桶保管在屏蔽放射线的建筑物内的贮藏方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-167094号公报；

专利文献2：日本特许第5205540号公报。

发明内容

发明要解决的问题

但是，即使是使用完毕核燃料集合体也进行反应，从而金属桶变得高温，因而难以像专利文献1、2所记载的放射性污染物质那样，将金属桶收纳在密闭的贮藏容器中并使其相互紧贴地进行保管。另外，在具备耐震性和屏蔽能力的建筑物中分散地贮藏收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶不仅成本高，而且在确保设置建筑物的用地方面花费费用。

本发明是鉴于此种实际情况而完成的，其不需要屏蔽能力高的建筑物，目的在于提供能够使使用完毕核燃料集合体相互集聚地进行保管且能够冷却金属桶的使用完毕核燃料集合体收纳容器、该使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体、以及该使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法。

另外，本发明的其他目的是，提供具备充分的屏蔽能力和耐冲击性且提高了放射线的屏蔽性的使用完毕核燃料集合体收纳容器、该使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体、以及该使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法。

用于解决问题的方案

本发明的第一方式是一种使用完毕核燃料集合体收纳容器，其具备：收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶；收纳了金属桶的大致六角筒形状的容器本体；以及在容器本体的大致六角筒形状的外侧面形成且向内侧凹陷并沿长度方向延伸的凹部，凹部在与其他容器本体将外侧面彼此接合时形成冷却用气体的外部冷却通路。

根据本发明的第一方式，能够在室外贮藏和保管将金属桶收纳在放射线屏蔽性和耐冲击性高的容器本体中的物体。此外，使用完毕核燃料集合体收纳容器能够在使容器本体的大致六角筒形状的外侧面彼此抵接以形成蜂窝构造的聚集状态下贮藏使用完毕核燃料集合体。此外，通过在形成于容器本体的至少任一外侧面形成的凹部形成供外部空气流通的外部冷却通路，能够冷却金属桶，能够抑制金属桶变得高温的情况。

本发明的第二方式是一种使用完毕核燃料集合体收纳容器，其具备：收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶；收纳了金属桶的大致六角筒形状的容器本体；以及在容器本体的内侧面以及金属桶之间形成且在下部和上部处与外部空气连通的设有冷却用气体的供气路和排气路的内部冷却通路。

根据本发明的第二方式，能够在室外贮藏和保管将金属桶收纳在放射线屏蔽性和耐冲击性高的容器本体中的物体。此外，多个使用完毕核燃料集合体收纳容器能够在使容器本体的大致六角筒形状的外侧面彼此抵接以形成蜂窝构造的聚集状态下贮藏使用完毕核燃料集合体。此外，通过外部空气流通容器本体的内侧面以及金属桶之间的内部冷却通路，能够冷却金属桶，能够抑制金属桶变得高温的情况。

本发明的第三方式是在容器本体的内侧面设有防止金属桶的晃动的止动件的第一方式或第二方式的使用完毕核燃料集合体收纳容器。

根据本发明的第三方式，即使在将使用完毕核燃料集合体收纳容器设置在室外的地面上时因地震等而振动，也能够通过止动件来防止金属桶相对于容器本体相对振动且冲突的情况。

本发明的第四方式是在容器本体的上表面设有顶端变细状的烟囱的第一至第三方式中的任一者的使用完毕核燃料集合体收纳容器。

根据本发明的第四方式，通过在容器本体的上表面设置顶端变细状的烟囱，能够将在外部冷却通路、内部冷却通路中与金属桶进行了热交换的气体从上表面排出并使其通到顶端变细状的烟囱中。由此，能够加快气体在外部冷却通路、内部冷却通路中的流速，以促进金属桶的冷却效果。

本发明的第五方式是一种使用完毕核燃料集合体收纳容器，具备：收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶；以及收纳了金属桶的大致六角筒形状的容器本体，容器本体由具备将从蒸发岩型沉积矿床的矿石中采集的硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石作为主体的骨材、以及为固结材料的水泥，且去除了蒸发岩型沉积矿床的矿石中含有的硼钠钙石和天然硼酸，将硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石作为骨材与水泥混合来制造的中子屏蔽混凝土形成。

根据本发明的第五方式，通过金属桶从核燃料集合体中放射的中子线等放射线能够由形成容器本体的中子屏蔽混凝土屏蔽。因此，能够降低从使用完毕核燃料集合体收纳容器放出到外部环境中的放射线的放射线量并将其限制在容许值内。

本发明的第六方式是容器本体由比重3.5以上的重混凝土形成的第一至第四方式中的任一者的使用完毕核燃料集合体收纳容器。

根据本发明的第六方式，通过金属桶从核燃料集合体中放射的中子线等放射线能够由形成容器本体的高比重的重混凝土屏蔽。因此，能够降低从使用完毕核燃料集合体收纳容器放出到外部环境中的放射线量并将其限制在容许值内。

本发明的第七方式是一种使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，其是排列了多个使用完毕核燃料集合体收纳容器的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，该使用完毕核燃料集合体收纳容器具备收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶、以及收纳了金属桶的具有大致六角筒形状的外侧面的容器本体。多个容器本体使外侧面彼此抵接以成为蜂窝构造的方式排列，以多个容器本体的至少一个外侧面分别与外部空气接触的方式形成有不设置使用完毕核燃料集合体收纳容器的空间。

根据本发明的第七方式，关于以成为蜂窝构造的方式聚集地排列的多个使用完毕核燃料集合体收纳容器，由于各容器本体的至少一个外侧面面对去除了使用完毕核燃料集合体收纳容器的空间，因而通过使外部空气穿过该空间流通，能够冷却容器本体内的金属桶。

本发明的第八方式是一种使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，其是排列了多个使用完毕核燃料集合体收纳容器的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，使用完毕核燃料集合体收纳容器具备收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶、以及收纳了金属桶的具有大致六角筒形状的外侧面的容器本体。多个容器本体使外侧面彼此抵接以成为蜂窝构造的方式排列，在排列在外侧的多个使用完毕核燃料集合体收纳容器的更外侧排列有不收纳金属桶的多个容器本体

根据本发明的第八方式，从多个使用完毕核燃料收纳容器内的金属桶放射的放射线被其他使用完毕核燃料集合体收纳容器的容器本体的壁面屏蔽，能够将放射线量降低至容许值内。虽然一部分放射线被放射到外部，但是通过穿过不收纳金属桶的空的容器本体而被屏蔽，能够将线量降低至容许值内。此外，能够提高冷却效果。

本发明的第九方式是一种使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法，其具备：设置基台的工序；在基台上载置收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶的工序；以及利用具备盖部和大致六角筒形状的侧筒部的部件覆盖所述金属桶并固定于所述基台的工序。

根据本发明的第九方式，能够将具备盖部和大致六角筒形状的侧筒部的部件盖在载置于基台的金属桶上并固定。由此，能够以少的工序数且容易地组装使用完毕核燃料集合体收纳容器。

发明效果

根据本发明的使用完毕核燃料集合体收纳容器，能够通过覆盖金属桶的容器本体来降低放出到外部的放射线的线量，并且使冷却用气体穿过容器本体外侧面的基于凹部的外部冷却通路、或是在容器本体的内侧面和金属桶之间形成的内部冷却通路流通，能够直接或者间接地冷却收纳在容器本体中的金属桶。

因此，即使是收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶，也能够收纳在容器本体中，并在使容器本体的外侧面彼此抵接以使容器本体聚集的状态下贮藏和保管使用完毕核燃料集合体。

另外，在使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法中，能够简单地进行金属桶和容器本体的组装、以及金属桶的收纳。

另外，根据本发明所涉及的核燃料集合体收纳容器，通过将硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石作为骨材的中子屏蔽混凝土制的容器本体，能够屏蔽穿过金属桶从核燃料集合体放射的中子线等放射线，能够降低放出到外部的放射线的线量。

另外，根据本发明所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，通过将大致六角筒状的容器本体的外侧面彼此抵接以将使用完毕核燃料收纳容器排列为蜂窝构造，能够以较少的占有空间配置较多的收纳容器。

另外，能够通过覆盖金属桶的容器本体将放出到外部的放射线降低至容许值以下，并且由于排列为蜂窝构造的多个使用完毕核燃料集合体收纳容器的至少一个外侧面在空间中分别与外部空气接触，故即使是蜂窝构造的集合体，也能够冷却各个使用完毕核燃料集合体收纳容器内的金属桶。

另外，能够通过覆盖金属桶的容器本体将放出至外部的放射线降低至容许值以下，并且由于在外侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器的更外侧排列不收纳金属桶的空的容器本体，故能够将放射到外部的放射线量降低至容许值以下并且能够提高冷却效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器的立体图。

图2是图1所示的使用完毕核燃料集合体收纳容器的A-A线纵截面图。

图3是图2所示的金属桶和容器本体的内侧面之间的B部分放大截面图。

图4是使多个使用完毕核燃料集合体收纳容器排列为蜂窝构造的集合体的俯视图。

图5是示出图4所示的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体的排列状态的一部分的放大立体图。

图6是示出使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体的在地面上的排列状态的图，(a)是在平坦的地面上保管的集合体的侧视图，(b)是利用线约束并保管集合体的状态的侧视图，(c)是将集合体保管在平坦的碟上的侧截面图。

图7是示出本发明的第二实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体的图，是使空的容器本体排列在集合体外侧的俯视图。

图8是示出第三实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体的俯视图。

图9是第三实施方式的变形例所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器的立体图。

图10是示出第四实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器的纵截面图。

图11是示出使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体的变形例的部分放大俯视图。

具体实施方式

以下，说明本发明的第一实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器及其集合体。

图1以及图2所示的使用完毕核燃料集合体收纳容器1是将金属桶2收纳在混凝土制的成大致六角筒形状的容器本体3内的收纳容器，该金属桶2将使结束了原子炉内的反应的燃料棒集合的使用完毕核燃料集合体收纳在内部。收纳了这些多个使用完毕核燃料集合体的金属桶2大致具有圆筒形状。本发明的使用完毕核燃料集合体收纳容器能够与保管场所是否是室内无关地，用较少的占有空间来有效地保管使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体。

在图1中，使用完毕核燃料集合体收纳容器1的容器本体3具有载置金属桶2的大致六角形板状的基台5、外侧面6a形成为大致六角形筒状且内侧面6b形成为大致圆筒状的侧筒部6、以及设在侧筒部6上部开口的大致圆盘状的盖部7。盖部7嵌合于侧筒部6的上部开口6c以作为有盖六角筒被一体地保持，能够根据需要从侧筒部6卸下。

基台5、侧筒部6以及盖部7都由具有屏蔽从使用完毕核燃料集合体放出的中子等的放射线的能力的混凝土形成。此外，若具有放射线的屏蔽能力，则容器本体3还可以用混凝土以外的材质形成。

在图2所示的容器本体3的侧筒部6中，收纳金属桶2的圆筒状的内侧面6b的上部形成朝上侧以圆形的阶梯状扩大直径的带阶梯的开口6c。具有带阶梯的外周面的圆盘状的盖部7嵌合于开口6c，并在盖部7的扩大直径圆盘部7a处通过螺栓等固定于侧筒部6的上部。此外，容器本体3的侧筒部6和基台5的接合部也与侧筒部6的开口6c和盖部7的嵌合部同样地具有带阶梯形状。由此，能够通过侧筒部6来可靠地屏蔽从金属桶2放射的放射线。

容器本体3的侧筒部6具有接近正六角筒的6个面的外侧面6a，且各个外侧面6a具备在其宽度方向的中央部形成的凹部10。该凹部10从外侧面6a中央的下端到上端遍布长度方向的全长形成，还延长到基台5的各个面地形成。凹部10构成外部冷却通路10A，外部冷却通路10A供在容器本体3的外侧面6a形成的外部空气通过。通过外部空气在各外侧面6a处沿着凹部10在上侧与下侧之间流通，能够通过容器本体3来冷却金属桶2。

另外，容器本体3的侧筒部6的内侧面6b在与金属桶2之间形成若干间隙的情况下形成大致圆筒状。

在侧筒部6的下部的基台5附近，设有与侧筒部6的外侧面6a连通的供气口的供气路13沿径向方向延伸地形成，供气路13连通于大致圆筒状的内部冷却通路12的下端部。此外，设于侧筒部6的各供气路13从内部冷却通路12放射状地且阶梯状地屈曲，向径向方向外侧延伸，且在6个面的外侧面6a的凹部10处分别开口。由此，能够通过侧筒部6的壁面屏蔽从金属桶2放射到供气路13内的放射线。

另外，侧筒部6的内部冷却通路12的上部的侧筒部6内形成为截面大致L字状，并连通于设有在上表面6d开口的排气口的排气路14。此外，各排气路14从内部冷却通路12的上端附近放射状地向径向方向外侧延伸，并在由六边形构成的上表面6d的各角部附近分别开口。设于上表面6d的排气路14的排气口还可以是供气路13的正上方，能够形成在上表面6d的任意位置。但是，在本实施方式中，排气路14的排气口形成在壁厚较大的角部。

另外，在图2所示的容器本体3内的内部冷却通路12中，在内侧面6d，在与金属桶2的间隙K内，为了抑制金属桶2由于地震等而振动的情况，经由安装部件16安装有止动件15。如图3所示，止动件15优选地例如使用能够耐高温的金属，在与金属桶2之间形成例如10～15mm左右的微小间隙。

为了防止金属桶2振动而与侧筒部6的内侧面6b冲突，优选地，止动件15沿侧筒部6的内侧面6b的周向方向以既定间隔，例如，90度间隔设置，沿上下方向也以适当的间隔设置。或者，止动件15还可以沿内侧面6b螺旋状地排列。

根据本实施方式的使用完毕核燃料集合体收纳容器1具有上述构成。接着，参照图1以及图2说明使用完毕核燃料集合体收纳容器1的组装方法。

根据本实施方式的使用完毕核燃料集合体收纳容器1例如由于是设置在室外的地面上的收纳容器，因而具备设置在地面上的基台5。然后，在基台5的中央载置金属桶2。接着，通过从金属桶2的上方盖上嵌合盖部7的侧筒部6以覆盖金属桶2，能够通过具备基台5和侧筒部6以及盖部7的容器本体3来包围金属桶2。最后，通过进行侧筒部6和基台5的螺纹紧固等，使用完毕核燃料集合体收纳容器1的组装完成。

对利用如此获得的多个使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体18的作用进行说明。

在根据本实施方式的多个使用完毕核燃料集合体收纳容器1中，通过使各容器本体3的外侧面6a彼此相互抵接以将多个容器本体3密集排列，能够如图4所示地形成蜂窝构造的集合体18。

所获得的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体18如图5所示，通过使第一使用完毕核燃料集合体收纳容器1和第二使用完毕核燃料集合体收纳容器1用外侧面6a彼此抵接，通过设置在各外侧面6a的一对凹部10形成外部冷却通路10A。此外，在各外侧面6a的凹部10，与内部冷却通路12连通的供气路13开口。

因此，即使是使多个使用完毕核燃料集合体收纳容器1紧贴在室外的地面上以成为蜂窝构造的方式集合而获得的集合体18的状态，外部空气也从上方流入由紧贴的外侧面6a彼此的一对凹部10构成的外部冷却通路10A内并流到下方。然后，外部空气通过在各使用完毕核燃料集合体收纳容器1的各外侧面6a的凹部10的下侧形成的供气路13，流通过容器本体3的内侧面6b和金属桶2之间的内部冷却通路12内，以冷却金属桶2。之后，与金属桶2的热交换所伴随的高温的外部空气通过与各使用完毕核燃料集合体收纳容器1的上表面6d连通的排气路14放出到外部。

因而，即使使使用完毕核燃料集合体收纳容器1相互以成为蜂窝构造的方式紧贴，也形成通过分别设于各使用完毕核燃料集合体收纳容器1的6个面的外侧面6a的外部冷却通路10A、供气路13、内部冷却通路12、排气路14的冷却流路，能够高效地冷却容器本体3内的金属桶2。

此外，通过收纳在使用完毕核燃料集合体收纳容器1内的金属桶2而放出的放射线由于其周围的混凝土制的容器本体3而衰减，而且通过旁边的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的容器本体3而衰减。因此，能够将从集合体18外侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1放射到外部空气的放射线量抑制在一年1西弗特以下的容许值内。

另外，如图4以及图6的(a)所示，在本实施方式中，将使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体18以成为蜂窝构造的方式紧贴排列在室外用地内以贮藏、保管。因此，即使发生地震等，也能够防止使用完毕核燃料集合体收纳容器1因为相互干涉而跌倒。而且，如图6的(b)所示，各使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体18还可以在室外等由线17等约束而得到保持。而且，如图6的(c)所示，各使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体18还可以通过载置在平坦的碟状的部件19、地板面等而得到保持。在这些情况下，集合体18中的各个使用完毕核燃料集合体收纳容器1以及收纳在其中的金属桶2不会倒下或损伤。

基于这些原因，根据本实施方式的使用完毕核燃料集合体收纳容器1、其集合体18不需要收纳于具有耐震性的建筑物，也不需要用于载置的牢固的根基。因此，使用完毕核燃料集合体收纳容器1的贮藏和运送也是容易的。另外，使用完毕核燃料集合体收纳容器1不仅是沿横向方向紧贴地排列，还可以在向上方向重叠地排列的状态下贮藏使用完毕核燃料集合体。

如上所述，根据依照本实施方式的使用完毕核燃料集合体收纳容器1及其集合体18，使用完毕核燃料集合体收纳容器1能够通过基于在大致六边形的各外侧面6a形成的凹部10的外部冷却通路10A、设于凹部10的供气路13、内部冷却通路12、以及排气路14来冷却金属桶2。因此，即使是在以成为蜂窝构造的方式相互紧贴以作为集合体18贮藏多个使用完毕核燃料集合体收纳容器11的情况下，也能够通过基于各使用完毕核燃料集合体收纳容器1之间的凹部10的外部冷却通路10A，冷却全部的金属桶2。

此外，通过利用混凝土制的容器本体3来屏蔽从金属桶2放射的放射线，能够衰减放射线量，关于透射容器本体3的放射线，也利用邻接地排列的其他使用完毕核燃料集合体收纳容器1的容器本体3来进行屏蔽，从而能够进一步衰减放射线量。因此，能够将在与集合体18的外部环境处的年线量抑制为1西弗特以下的容许值以下，是安全的。

另外，不需要将使用完毕核燃料集合体收纳容器1间隔地保管在屏蔽放射线的建筑物内，也不需要牢固的基础地面，在室外紧贴排列在地面上故也容易进行贮藏、保管、运送，因而占有空间小，能够以低成本贮藏、保管、运送。

此外，根据本发明的使用完毕核燃料集合体收纳容器1及其集合体18不限定于上述实施方式中记载的内容，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变形、置换等。以下说明本发明的其他实施方式、变形例等，对于与根据上述实施方式的各部件或零件相同或同一的部件，使用相同的符号来进行说明。

接着，图7是示出本发明的第二实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体20的图。

在图7中，通过以成为蜂窝构造的方式紧贴排列使用完毕核燃料集合体收纳容器1，穿过多个使用完毕核燃料集合体收纳容器1的容器本体3的来自金属桶2的放射线通过穿过多个侧筒部6的壁面而被屏蔽且衰减。因此，与外部环境的边界处的放射线量可靠地变为一年1西弗特以下的容许值内。

但是，在设置在集合体20的最外侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1中，从金属桶2放射的放射线仅透过一个侧筒部6的壁面并放出到外部环境中，因而，放射线量有可能比年容许值大。

因此，在本第二实施方式中，在使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体20的最外侧排列由不收纳金属桶2的空的容器本体3构成的虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A，以用虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A包围使用完毕核燃料集合体收纳容器1。

由于采用此种构成，在使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体20中，从配置在最外侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1放射到外侧的放射线通过穿过虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A的侧筒部6的壁面而被屏蔽，因而能够将一年的放射线量限制在1西弗特以下的容许值内。此外，能够通过空的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A来冷却其内侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1。

此外，在即使通过在集合体20的外侧排列一层虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A以包围使用完毕核燃料集合体收纳容器1的构成，放射线量的降低也不充分的情况下，能够通过例如在外侧排列两层、三层和多层虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A来将一年的放射线量可靠地限制在1西弗特以下的容许值内。

接着，图8是示出本发明的第三实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体22的图。

在图8所示的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体22中，在与第二实施方式所示的构造同样地以成为蜂窝构造的方式紧贴排列使用完毕核燃料集合体收纳容器1并用虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A包围其外侧的构造中，内侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1以既定间隔被去除，形成了大致六角柱形状的空间。设该空间为空孔23。

在本实施方式中，空孔23的排列在除了外侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1之外的其他多个使用完毕核燃料集合体收纳容器1中，采用大致六角筒形状的容器本体3的至少一个外侧面6a与空孔23面对的构成。

由此，除了虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A之外的各使用完毕核燃料集合体收纳容器1在六个面的外侧面6a中，通过基于凹部10的外部冷却通路10A和使用完毕核燃料集合体收纳容器1内的内部冷却通路12使外部空气接触金属桶2并流通，从而能够冷却金属桶2。此外，在与空孔23面对的六个使用完毕核燃料集合体收纳容器1中，基于凹部10的外部冷却通路10A与空孔23连通，因而进一步提高了金属桶2的冷却功能。

此外，若在使用完毕收纳容器1的集合体22中不在外侧设置虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A，那么外侧的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的金属桶2的冷却效果进一步提高。

另外，作为第三实施方式的变形例，还可以在使用完毕核燃料集合体收纳容器1的集合体22中，去除虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器1A，作为其他使用完毕核燃料集合体收纳容器1的代替，排列具备没有凹部10的容器本体3的图9所示的使用完毕核燃料集合体收纳容器24。

在该情况下，在空孔23内下降的外部空气从具有在与空孔23面对的外侧面6a设置的供气路13入侵内部冷却通路12内并冷却金属桶2，且通过上表面6d的排气路14放出到外部空气。因而，根据本变形例的集合体22，即使不在容器本体3的外侧面6a设置凹部10，也能够冷却使用完毕核燃料集合体收纳容器24内的金属桶2。

接着，通过图10来说明本发明的第四实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器26。

本实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器26的基本构成与第一实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器1相同。但是，作为不同点，在使用完毕核燃料集合体收纳容器26中，排气路14在内部冷却通路12的延长线上延伸并在盖部7的上表面开口。

另外，在容器本体3的侧筒部6的上表面6d，安装有由冷却塔构成的烟囱28。烟囱28在从覆盖容器本体3的上表面6d的大径的开口(入口)朝上方锥状地缩小直径的屋顶部28a的上端具有小径的开口(出口)，且在其上表面形成有第二屋顶部28b。

因此，通过烟囱28来使从容器本体3的排气路14的开口排出的排气集中，从而加快排气的流速，提高金属桶2的冷却效率。此外，烟囱28虽然是钢制，但还可以是混凝土制。另外，烟囱28还可以不与容器本体3一体地形成，而是分开形成。

根据具备上述构成的本第四实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器26，从容器本体3的供气口流入内部的供气路13的外部气体由于从下侧朝上侧在内部冷却通路12中流动，故能够高效地冷却金属桶2的外周面。

此外，通过在容器本体3的上表面6d设置烟囱28，从排气路14的排气口排出到烟囱28的外部空气提高流速地排出，因而能够进一步提高内部冷却通路12的流速，以进一步提高金属桶2的冷却效果。

然后，作为在使用完毕核燃料集合体收纳容器1中收纳金属桶2的容器本体3的材质，使用具有屏蔽放射线的能力的混凝土。作为能够屏蔽放射线的混凝土，能够使用包含利用硅酸盐水泥等的普通混凝土等在内的各种混凝土。特别优选地，将放射线屏蔽性能之中中子屏蔽性能高的混凝土用于容器本体3。在本实施方式中，以下说明作为容器本体3的材质使用的中子屏蔽混凝土。

根据本实施方式的中子屏蔽混凝土具备从蒸发岩型沉积矿床的矿石中筛选采集的硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石等将硼作为主体的硼骨材、以及为固结材料的水泥，去除蒸发岩型沉积矿床的矿石中含有的硼钠钙石和天然硼酸，将为骨材的硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石作为骨材与水泥混合来制造。

另外，蒸发岩型沉积矿床的矿石中含有的硼钠钙石和天然硼酸容易溶解于水，首先溶解于水并阻碍水泥的水合反应，因而硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石难以与水泥固化。但是，根据上述中子屏蔽混凝土，如果通过事先去除蒸发岩型沉积矿床的矿石中含有的硼钠钙石和天然硼酸，使从蒸发岩型沉积矿床的矿石中筛选采集的为含硼矿物的硬硼钙石、水氯硼钙石与水泥混揉且混合，那么能够获得具备充分的中子屏蔽性能的含硼混凝土。

关于该中子屏蔽混凝土，在本发明人的日本特愿2013-272471号申请中有详细的公开。

另外，作为其他放射线屏蔽性能高的混凝土，能够使用比重3.5以上的高比重混凝土(G混)。该高比重混凝土作为主要成分包含砂、碎石子、磁铁矿、铁矿石、氧化铁粉、氧化矿渣等重骨材。

在本实施方式所涉及的使用完毕核燃料集合体收纳容器1中，容器本体3由上述含有硼矿物的含硼混凝土或者比重3.5以上的高比重混凝土制造，或者，在普通混凝土的外侧表面或者内侧表面涂布或者层叠含硼混凝土或高比重混凝土而构成。

通过将此种混凝土用作容器本体3的材质，能够屏蔽从金属桶2放射的放射线以使透过的线量减少，以将集合体18的外部边界处的放射线的线量抑制为一年1西弗特以下。

此外，在上述第一实施方式中，通过将使用完毕核燃料集合体收纳容器1中的侧筒部6形成为六角形筒状并在各外侧面6a形成凹部10，在接合相邻的使用完毕核燃料集合体收纳容器1彼此时，通过凹部10彼此形成大致六角形状的外部冷却通路10A。但是，如果代替其，如图11所示地在相互抵接的使用完毕核燃料集合体收纳容器1的一个外侧面6a设置凹部10，那么能够形成与供气路13连通的外部冷却通路10A。

另外，与外部冷却通路10A、内部冷却通路12连通的供气路13以及排气路14不需要在容器本体3的六个面都形成，能够形成在六个面之中的至少一个面即可。

另外，在本发明中，使用完毕核燃料集合体收纳容器1还可以仅设置在容器本体3的外侧面6a中的基于凹部10的外部冷却通路10A、以及在容器本体3的内侧面6b和金属桶2之间形成的内部冷却通路12中的任一者。

在设置基于凹部10的外部冷却通路10A的情况下，能够通过外部空气在凹部10中流通来经由容器本体3间接地冷却金属桶2。另外，在将烟囱28设置于容器本体3的上表面6d的情况下，能够进一步加速外部冷却通路10A的外部空气的流通以提高冷却效果。

另外，在设置内部冷却通路12的情况下能够使外部空气通过供气路13和排气路14流通以直接冷却金属桶2。

产业上的利用可能性

根据基于本发明的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，不仅能够以较少的占有空间来配置较多的收纳容器，还能够将放射到外部的放射线的线量降低至容许值以下并且提高冷却效果。

符号说明

1、24、26 使用完毕核燃料集合体收纳容器

1A 虚设的使用完毕核燃料集合体收纳容器

2 金属桶

3 容器本体

5 基台

6 侧筒部

6a 外侧面

6b 内侧面

6d 上表面

10 凹部(外部冷却通路)

10A 外部冷却通路

12 内部冷却通路

13 供气路

14 排气路

15 止动件

18、20 集合体

23 空孔

27 翼片

28 烟囱。

Claims (12)

1.一种使用完毕核燃料集合体收纳容器，其具备：

收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶；

收纳了所述金属桶的大致六角筒形状的容器本体；以及

在所述容器本体的大致六角筒形状的外侧面形成且向内侧凹陷并沿长度方向延伸的凹部，

所述凹部在与其他所述容器本体将外侧面彼此接合时形成冷却用气体的外部冷却通路。

2.根据权利要求1所述的使用完毕核燃料集合体收纳容器，在所述容器本体的内侧面设有防止所述金属桶的晃动的止动件。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的使用完毕核燃料集合体收纳容器，在所述容器本体的上表面设有顶端变细状的烟囱。

4.根据权利要求1所述的使用完毕核燃料集合体收纳容器，所述容器本体由比重3.5以上的重混凝土形成。

5.一种使用完毕核燃料集合体收纳容器，其具备：

收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶；

收纳了所述金属桶的大致六角筒形状的容器本体；以及

在所述容器本体的内侧面以及所述金属桶之间形成且在下部和上部处与外部空气连通的设有冷却用气体的供气路和排气路的内部冷却通路。

6.根据权利要求5所述的使用完毕核燃料集合体收纳容器，在所述容器本体的内侧面设有防止所述金属桶的晃动的止动件。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的使用完毕核燃料集合体收纳容器，在所述容器本体的上表面设有顶端变细状的烟囱。

8.根据权利要求5所述的使用完毕核燃料集合体收纳容器，所述容器本体由比重3.5以上的重混凝土形成。

9. 一种使用完毕核燃料集合体收纳容器，具备：

收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶；以及

收纳了所述金属桶的大致六角筒形状的容器本体，

所述容器本体由具备将从蒸发岩型沉积矿床的矿石中采集的硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石作为主体的骨材、以及为固结材料的水泥，且去除了所述蒸发岩型沉积矿床的矿石中含有的硼钠钙石和天然硼酸，将所述硬硼钙石以及/或者水氯硼钙石作为骨材与所述水泥混合来制造的中子屏蔽混凝土形成。

10.一种使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，其是排列了多个使用完毕核燃料集合体收纳容器的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，所述使用完毕核燃料集合体收纳容器具备收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶、以及收纳了所述金属桶的具有大致六角筒形状的外侧面的容器本体，

多个所述容器本体使外侧面彼此抵接以成为蜂窝构造的方式排列，

以所述多个所述容器本体的至少一个外侧面分别与外部空气接触的方式形成有不设置所述使用完毕核燃料集合体收纳容器的空间。

11.一种使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，其是排列了多个使用完毕核燃料集合体收纳容器的使用完毕核燃料集合体收纳容器的集合体，所述使用完毕核燃料集合体收纳容器具备收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶、以及收纳了所述金属桶的具有大致六角筒形状的外侧面的容器本体，

多个所述容器本体使外侧面彼此抵接以成为蜂窝构造的方式排列，

在排列在外侧的多个所述使用完毕核燃料集合体收纳容器的更外侧排列有不收纳所述金属桶的多个容器本体。

12.一种使用完毕核燃料集合体收纳容器的组装方法，具备：

设置基台的工序；

在所述基台上载置收纳了使用完毕核燃料集合体的金属桶的工序；以及

利用具备盖部和大致六角筒形状的侧筒部的部件覆盖所述金属桶并固定于所述基台的工序。