JP2001129713A

JP2001129713A - 筒状体の加工装置および筒状体の加工方法

Info

Publication number: JP2001129713A
Application number: JP31171299A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Shimokusu; 善昭下楠; Yoshihiko Azumaguchi; 嘉彦東口; Hisahiro Matsuoka; 寿浩松岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】胴本体のキャビティ内を容易に加工できるこ
と。【解決手段】固定テーブル１４１は、胴本体１０１内
を貫通して支持台１６５により支持されている。固定テ
ーブル１４１には可動テーブル１４２、サドル１４３が
設けられており、サドル１４３にはスピンドルユニット
１４６が設けられている。スピンドルユニット１４６の
スピンドル軸にはフェースミル１４７が取り付けてあ
る。クランプ装置１５０を用いてキャビティ１０２内で
固定テーブル１４１を固定し、可動テーブル１４２を軸
方向に送ることで、キャビティ１０２内を加工すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼を終えた使
用済み核燃料集合体を収容、貯蔵するものであって、胴
本体のキャビティ内を加工するのに適当な筒状体の加工
装置および筒状体の加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終
え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み核燃料
という。使用済み核燃料は、ＦＰなど高放射能物質を含
むので熱的に冷却する必要があるから、原子力発電所の
冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ月間）冷却される。そ
の後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、トラック等
で貯蔵施設や再処理施設に搬送、貯蔵される。使用済み
核燃料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、バ
スケットと称する格子状断面を有する保持要素を用い
る。当該使用済み核燃料集合体は、当該バスケットに形
成した複数の収納空間であるセルに１体ずつ挿入され、
これにより、輸送中の振動などに対する適切な保持力を
確保している。

【０００３】このようなキャスクの従来例としては、
「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業
出版プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公
報などにて様々な種類のものが開示されている。以下に
本発明の開発にあたり、その前提となったキャスクにつ
いて説明する。なお、当該キャスクは、説明の便宜のた
めに示すものであり、いわゆる公知、公用に該当するも
のではない。

【０００４】図１９は、キャスクの一例を示す斜視図で
ある。図２０は、図１９に示したキャスクの軸方向断面
図である。キャスク５００は、筒形状の胴本体５０１
と、胴本体５０１の外周に設けた中性子遮蔽体であるレ
ジン５０２と、その外筒５０３、底部５０４および蓋部
５０５から構成されている。胴本体５０１および底部５
０４は、γ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品である。ま
た、蓋部５０５は、ステンレス鋼製等の一次蓋５０６お
よび二次蓋５０７からなる。胴本体５０１と底部５０４
は、突き合わせ溶接により結合してある。一次蓋５０６
および二次蓋５０７は、胴本体５０１に対してステンレ
ス製等のボルトにより固定されている。蓋部５０５と胴
本体５０１との間には、金属製のＯリングが介在し、内
部の気密を保持している。

【０００５】胴本体５０１と外筒５０３との間には、熱
伝導を行う複数の内部フィン５０８が設けられている。
内部フィン５０８は、熱伝導効率を高めるためその材料
には銅を用いる。レジン５０２は、この内部フィン５０
８により形成される空間に流動状態で注入され、冷却す
ることで固化形成する。バスケット５０９は、６９本の
角パイプ５１０を図１９のような束状に集合させた構造
であり、胴本体５０１のキャビティ５１１内に拘束状態
で挿入してある。

【０００６】当該角パイプ５１０は、挿入した使用済み
核燃料集合体が臨界に達しないように中性子吸収材（ホ
ウ素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金からなる。な
お、キャスク本体５１２の両側には、キャスク５００を
吊り下げるためのトラニオン５１３が設けられている
（一方は省略）。また、キャスク本体５１２の両端部に
は、内部に緩衝材として木材などを組み込んだ緩衝体５
１４が取り付けられている（一方は省略）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際に上記
キャスク５００を製作する場合には、通常、使用済み核
燃料集合体の収容数、寸法および重量などの設計条件に
ついて検討する必要がある。具体的には、その収容数が
多いうえ、外径が小さく、重量の軽いキャスクが好まし
いものといえる。ところが、上記キャスク５００の構成
によれば、キャビティ５１１内面に対して最外周の角パ
イプ５１０で線接触することになるから、バスケット５
０９とキャビティ５１１の間に空間領域Ｓが生じ、セル
５１５から胴本体５０１への熱伝導が効率的に行えな
い。また、空間領域Ｓの存在により胴本体５０１の径が
大きくなってしまうため、キャスク５００が重くなって
しまう。

【０００８】これに対し、キャスク外部に漏れる放射線
量は、中性子およびγ線の総量で規制されているから、
キャスク５００の軽量化を図るには胴本体５０１の厚さ
を小さくすればよいことになる。しかし、γ線遮蔽体で
もあるから、胴本体５０１側に、γ線遮蔽機能を確保す
るだけの厚さが要求されることになる。また、上記キャ
スク５００では、従来にない６９個の燃料集合体を収容
可能にしているが、所定重量に納めるため当該構成で胴
本体５０１の径を小さくすると、使用済み核燃料集合体
の収容数が少なくなってしまう。

【０００９】上記のような課題に対し、本願発明者ら
は、胴本体のキャビティ内をバスケットの外形に合わせ
ることにより対処するようにしている（図３参照）。こ
のようにすれば、角パイプとキャビティとの間の空間領
域を減少させ、熱伝導率の向上を図ることが可能にな
る。また、キャビティ内の空間領域をなくすことによ
り、胴本体の外径を小さくすることが可能になる。一
方、胴本体の外径を、図２０に示したような胴本体５０
１と同じくした場合、より多くの角パイプを挿入するこ
とが可能になる。この発明は、上記のような胴本体のキ
ャビティ内を容易に加工できるようにすることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる筒状体の加工装置は、筒状体の
キャビティ内を貫通し両端にて支持された固定テーブル
と、固定テーブル上を筒状体の軸方向に移動制御される
可動テーブルと、可動テーブルの移動方向と直交する方
向に移動制御されるサドルと、サドルに設けられ、その
回転軸が筒状体の軸方向に対して直交するスピンドルユ
ニットと、スピンドル軸に取り付けた工具とを備えたも
のである。

【００１１】固定テーブルが筒状体のキャビティ内を貫
通しているから、可動テーブルを軸方向に送ることでス
ピンドルユニットをキャビティ内で支持できる。スピン
ドルユニットは、サドル上に設けられ、当該サドルが可
動テーブル移動方向と直交する方向に移動制御されてい
るから、可動テーブルを送り制御することで、切り込み
量を制御しつつ工具によってキャビティ内を加工するこ
とができる。かかる構成の筒状体の加工装置によれば、
キャビティ内を容易に加工することが可能である。ま
た、この加工装置は、使用済み燃料集合体を収容するキ
ャスクの胴本体を加工するのに最適であるが（請求項
６）、これに限られず、筒状のものならばどのようなも
のにも適用可能である。なお、加工装置は、横型および
縦型のいずれでもよい。

【００１２】また、請求項２にかかる筒状体の加工装置
は、上記筒状体の加工装置において、さらに、前記筒状
体を支持する回転支持手段を設けたものである。回転支
持手段により筒状体を支持することで、当該筒状体を回
転させながら加工することができる。例えば工具により
キャビティ内の一面を加工した後、胴本体を回転させて
つぎの一面を加工することができる。これにより、筒状
体のキャビティ内の加工をより容易にすることができ
る。

【００１３】また、請求項３にかかる筒状体の加工装置
は、上記筒状体の加工装置において、さらに、前記サド
ルに対してスピンドルユニットを反転できる反転構造を
設けたものである。反転構造を設けてスピンドルユニッ
トを反転させることにより、キャビティ内の反対側を加
工することが可能になる。このような構成にすること
で、工具による加工範囲が広がるから、キャビティ内が
より加工しやすくなる。なお、前記反転機構には、例え
ばスピンドルユニットを着脱構造として構造的に反転さ
せたり、回転テーブルにより自動反転させるようにする
ことなど、当事者が容易に想定できるものを含むものと
する。

【００１４】また、請求項４にかかる筒状体の加工装置
は、上記筒状体の加工装置において、さらに、前記スピ
ンドルユニットの両側にスピンドル軸を設け、この両側
のスピンドル軸に工具を設けたものである。スピンドル
ユニットの両側に工具を設けることにより、キャビティ
内の反対側を加工することができるようになる。このた
め、加工範囲が広がるから、キャビティ内がより加工し
やすくなる。

【００１５】また、請求項５にかかる筒状体の加工装置
は、上記筒状体の加工装置において、さらに、加工時の
反力をキャビティ内面で受ける反力受けを、前記スピン
ドルユニット、サドルまたは可動テーブルに設けたもの
である。固定テーブルを胴本体のキャビティ内に貫通し
た構造のため、機械的な剛性が不足するが、加工時の反
力を受ける反力受けを設けることにより、当該剛性の不
足を補うことが可能である。後述する実施の形態におい
ては、反力受けをスピンドルユニットに設けたものを示
すが、これ以外にサドルや可動テーブルに設けることも
できる。

【００１６】また、請求項７にかかるキャスク製造方法
は、固定テーブルを筒状体のキャビティ内に貫通支持し
ておき、この固定テーブルに設けた可動テーブルを筒状
体の軸方向に移動させ、当該可動テーブルと共に移動す
るスピンドルユニットの工具によって、前記キャビティ
内を切削するようにしたものである。このキャスク製造
方法には、例えば上記したキャスク製造装置などを用い
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００１８】（実施の形態１）図１は、キャスクを示す
斜視図である。図２は、図１に示したキャスクの径方向
断面図である。図３は、図１に示したキャスクの軸方向
断面図である。キャスク１００は、胴本体１０１のキャ
ビティ１０２内面をバスケット１３０の外周形状に合わ
せて機械加工したものである。キャビティ１０２内面の
機械加工は、後述する専用の加工装置によって機械加工
する。胴本体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能
を有する炭素鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わ
りにステンレス鋼を用いることもできる。前記胴本体１
０１と底板１０４は、溶接により結合する。また、耐圧
容器としての密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と
胴本体１０１との間には金属ガスケットを設けておく。

【００１９】胴本体１０１と外筒１０５との間には、水
素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を
有するレジン１０６が充填されている。また、胴本体１
０１と外筒１０５との間には熱伝導を行う複数の銅製内
部フィン１０７が溶接されており、前記レジン１０６
は、この内部フィン１０７によって形成される空間に流
動状態で注入され、冷却固化される。なお、内部フィン
１０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高
い密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン
１０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１
０８が設けられる。この熱膨張しろ１０８は、ホットメ
ルト接着剤等にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１０
５内面に配し、レジン１０６を注入固化した後、ヒータ
ーを加熱して溶融排出することにより形成する（図示省
略）。

【００２０】蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１
１により構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽
するステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状であ
る。また、二次蓋１１１もステンレス鋼製または炭素鋼
製の円盤形状であるが、その上面には中性子遮蔽体とし
てレジン１１２が封入されている。一次蓋１１０および
二次蓋１１１は、ステンレス製または炭素鋼製のボルト
１１３によって胴本体１０１に取り付けられている。さ
らに、一次蓋１１０および二次蓋１１１と胴本体１０１
との間にはそれぞれ金属ガスケットが設けられ、内部の
密封性を保持している。また、蓋部１０９の周囲には、
レジン１１４を封入した補助遮蔽体１１５が設けられて
いる。

【００２１】キャスク本体１１６の両側には、キャスク
１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられ
ている。なお、図１では、補助遮蔽体１１５を設けたも
のを示したが、キャスク１００の搬送時には補助遮蔽材
１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付ける（図２参
照）。緩衝体１１８は、ステンレス鋼材により作成した
外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１９を組
み込んだ構造である。バスケット１３０は、使用済み核
燃料集合体を収容するセル１３１を構成する６９本の角
パイプ１３２からなる。角パイプ１３２には、Ａｌまた
はＡｌ合金粉末に中性子吸収性能を持つＢまたはＢ化合
物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはアルミニ
ウム合金を用いる。また、中性子吸収材としては、ボロ
ンの他にカドミウムを用いることができる。

【００２２】図４は、上記角パイプの製造方法を示すフ
ローチャートである。まず、アトマイズ法などの急冷凝
固法によりＡｌまたはＡｌ合金粉末を作製すると共に
（ステップＳ４０１）、ＢまたはＢ化合物の粉末を用意
し（ステップＳ４０２）、これら両粒子をクロスロータ
リーミキサー等によって１０〜１５分間混合する（ステ
ップＳ４０３）。

【００２３】前記ＡｌまたはＡｌ合金には、純アルミニ
ウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ
系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム
合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆ
ｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。ま
た、前記ＢまたはＢ化合物には、Ｂ４Ｃ、Ｂ２Ｏ３な
どを用いることができる。ここで、アルミニウムに対す
るボロンの添加量は、１．５重量％以上、７重量％以下
とするのが好ましい。１．５重量％以下では十分な中性
子吸収能が得られず、７重量％より多くなると引っ張り
に対する延びが低下するためである。

【００２４】つぎに、混合粉末をラバーケース内に封入
し、ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）により常温で全方
向から均一に高圧をかけ、粉末成形を行う（ステップＳ
４０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力を２００ＭＰ
ａとし、成形品の直径が６００ｍｍ、長さが１５００ｍ
ｍになるようにする。ＣＩＰによって全方向から均一に
圧力を加えることにより、成形密度のばらつきが少ない
高密度な成形品を得ることができる。

【００２５】続いて、前記粉末成形品を缶に真空封入
し、３００℃まで昇温する（ステップＳ４０５）。この
脱ガス工程にて缶内のガス成分および水分を除去する。
つぎの工程では、真空脱ガスした成形品をＨＩＰ（Hot
Isostatic Press ）により再成形する（ステップＳ４０
６）。ＨＩＰの成形条件は、温度４００℃〜４５０℃、
時間３０ｓｅｃ、圧力６０００ｔｏｎとし、成形品の直
径が４００ｍｍになるようにする。続いて、缶を除去す
るために外削、端面削を施し（ステップＳ４０７）、ポ
ートホール押出機を用いて当該ビレットを熱間押出しす
る（ステップＳ４０８）。この場合の押出条件として、
加熱温度を５００℃〜５２０℃、押出速度を５ｍ／ｍｉ
ｎとする。なお、この条件は、Ｂの含有量により適宜変
更する。

【００２６】つぎに、押出成形後、引張矯正を施すと共
に（ステップＳ４０９）、非定常部および評価部を切断
し、製品とする（ステップＳ４１０）。完成した角パイ
プは、図５に示すように、断面の一辺が１６２ｍｍ、内
側が１５１ｍｍの四角形状となる。寸法公差は、要求さ
れる規格の関係でマイナス公差を０にとる。また、内側
角のＲが５ｍｍであるのに対し、外側角のＲを０．５ｍ
ｍのシャープエッジに成形する。

【００２７】エッジ部分のＲが大きい場合、バスケット
１３０に応力が加わると、角パイプ１３２の特定部位
（エッジ近傍）に応力集中が起こって破損の原因となり
うる。このため、角パイプ１３２をシャープエッジにす
ることで、隣接する角パイプ１３２に対して応力が素直
に伝わるから、角パイプ１３２の特定部位に対する応力
集中を避けることができる。なお、この角パイプ１３２
の他の製造方法として、本願出願人により平成１１年５
月２７日付け（「バスケット及びキャスク」）で既に出
願済みのものがあるから、そちらを参照して製造しても
よい。

【００２８】図６は、上記角パイプの挿入方法を示す斜
視図である。上記工程により製造した角パイプ１３２
は、キャビティ１０２内の加工形状に沿って順次挿入さ
れる。ここで、角パイプ１３２に曲げとねじれが生じて
いること、寸法のマイナス公差が０であることから、角
パイプ１３２を適当に挿入しようとすると、公差の累積
や曲げの影響を受けて挿入しにくくなり、無理に挿入す
ると角パイプ１３２に過剰な応力が加わることになる。
そこで、製造した全部または一部の角パイプ１３２の曲
げ及びねじれをレーザ測定器などにより予め測定し、コ
ンピュータを用いることで、当該測定データに基づき最
適な挿入位置を割り出すようにする。このようにすれ
ば、キャビティ１０２内に角パイプ１３２を容易に挿入
することができるし、それぞれの角パイプ１３２にかか
る応力を均一にすることができる。

【００２９】また、図６および図２に示すように、キャ
ビティ１０２のうちセル数が５個または７個となる角パ
イプ列の両側には、それぞれダミーパイプ１３３が挿入
されている。このダミーパイプ１３３は、胴本体１０１
の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化す
ること、角パイプ１３２を確実に固定することを目的と
する。このダミーパイプ１３３にもボロン入りアルミニ
ウム合金を用い、上記同様の工程により製作する。な
お、このダミーパイプ１３３は省略することもできる。

【００３０】つぎに、胴本体１０１のキャビティ１０２
の加工について説明する。図７および図８は、この発明
の実施の形態１にかかる加工装置を示す構成図である。
図９は、図７および図８に示したスピンドルユニットを
示す構成図である。この加工装置１４０は、胴本体１０
１内を貫通すると共にキャビティ１０２内に載置固定さ
れる固定テーブル１４１と、固定テーブル１４１上を軸
方向に摺動する可動テーブル１４２と、可動テーブル１
４２上にて位置決め固定されているサドル１４３と、サ
ドル１４３上に設けられスピンドル１４４および駆動モ
ータ１４５からなるスピンドルユニット１４６と、スピ
ンドル軸に設けたフェースミルなどの工具１４７とから
構成されている。工具１４７は、異なる径のものを用意
しておく。

【００３１】駆動モータ１４５の回転は、歯車輪列から
なる減速機１５５を介してスピンドル１４４に伝達され
る。また、スピンドルユニット１４６上には、キャビテ
ィ１０２内形状に従って当接部を成形した反力受け１４
８が設けられている。この反力受け１４８は、着脱自在
であって蟻溝１６０に沿ってスライドする。また、反力
受け１４８は、スピンドルユニット１４６に対するクラ
ンプ装置１４９を有しており、所定位置にて固定するこ
とができる。クランプ装置１４９は、短ストロークのシ
リンダからなる。

【００３２】さらに、スピンドルユニット１４６は、サ
ドル１４３上で１８０°反転設置可能であり、そのとき
の位置決めを行うためスピンドルユニット１４６側から
位置決め軸１６１が延出している。この位置決め軸１６
１はサドル１４３に設けた位置決め穴（図示省略）に嵌
合する。また、スピンドルユニット１４６には係止部１
６２が設けられており、この係止部１６２をサドル１４
３に設けた溝１６３に係合し、シリンダ１６４によって
拘束する。

【００３３】さらに、固定テーブル１４１の下部溝内に
は、複数のクランプ装置１５０が取り付けられている。
図１０は、クランプ装置１５０を示す構成図である。こ
のクランプ装置１５０は、シリンダ１５１と、シリンダ
１５１の軸に設けたくさび状の移動ブロック１５２と、
当該移動ブロック１５２と傾斜面で当接する固定ブロッ
ク１５３とから構成されている。シリンダと固定ブロッ
クは、固定テーブル１４１の溝内面に取り付けられる。

【００３４】シリンダ１５１の軸を駆動すると、移動ブ
ロック１５２が固定ブロック１５３に当接し、くさびの
効果により移動ブロック１５２が多少下方に移動する
（図中実線で示す）。これにより、移動ブロック１５２
の下面がキャビティ１０２内面に押し当てられるから、
固定テーブル１４１をキャビティ１０２内で固定するこ
とができる。クランプ装置１５０は、固定テーブル１４
１に対して４個設けられている。

【００３５】また、胴本体１０１はローラからなる回転
支持台１５４上に載せられており、径方向に回転自在と
なる。また、スピンドルユニット１４６とサドル１４３
との間にスペーサ（図示省略）をかますことにより、固
定テーブル１４１上の工具１４７の高さを調整すること
ができる。スペーサの厚さは、上記角パイプ１３２の一
辺の寸法と同じである。サドル１４３は、可動テーブル
１４２に設けたモータ１５６を回転させることにより胴
本体１０１の径方向に移動する。可動テーブル１４２
は、固定テーブル１４１の端部に設けたサーボモータ１
５７とボールネジ１５８により移動制御される。なお、
加工が進むにつれてキャビティ１０２内の形状が変わる
ので、反力受け１４８やクランプ機構１５０の移動ブロ
ック１５２を適当な形状のものに変更する必要がある。

【００３６】固定テーブル１４１は、その両端を支持台
１６５により支持されている。また、胴本体１０１の端
部下方には、チップコンベア１６６が設置されている。
なお、上記可動テーブル１４２、サドル１４３およびス
ピンドルユニット１４６等は、図示しない一般的な制御
装置により制御されている。図１１は、胴本体内に固定
テーブルを挿入固定する場合を示す説明図である。同図
（ａ）に示すように、一方の支持台１６５ａは、床面の
レール１６８上をスライド可能な構造になっており、他
方の支持台１６５ｂは、床面に固定されている。固定テ
ーブル１４１は、胴本体１０１の外にあるとき、前記支
持台１６５ａと頂部にローラを備えた仮支持台１６７と
によって支持されている。

【００３７】同図（ｂ）に示すように、胴本体１０１を
回転支持台１５４上に載せ、固定テーブル１４１ごと支
持台１６５ａを移動させると、仮支持台１６７上を固定
テーブル１４１が動いて胴本体１０１のキャビティ１０
２内に挿入される。つぎに、ある程度挿入したら前記仮
支持台１６７を取り外し、同図（ｃ）に示すように、固
定テーブル１４１の端部を支持台１６５ｂによって支持
する。

【００３８】図１２は、加工の過程におけるスピンドル
ユニットの状態を示す説明図である。同図（ａ）では、
キャビティ１０２内の図中左側を加工する場合を示す。
反力受け１４８の端部は、未加工部分の円弧形状に沿っ
た形状であり、クランプ装置１５０によりキャビティ１
０２内部に当接状態で固定することができる（この当接
は、反力受け１４８がキャビティ１０２内を摺動できる
程度とする）。一方、当該固定テーブル１４１は、上記
クランプ装置１５０によってキャビティ１０２内にて拘
束される。

【００３９】つぎに、同図（ｂ）では、スピンドルユニ
ット１４６の反転状態を示しており、この方向において
も反力受け１４８によってクランプすることでスピンド
ルユニット１４６を固定状態にすることができる。ま
た、加工が進むにつれてキャビティ１０２の内部形状が
筒状から平面状に変わってしまうため、同図（ｃ）に示
すように、一部の反力受け１４８ａをブロック形状にす
る。また、同図においては、スペーサ１６７を設けてス
ピンドルユニット１４６の高さ位置を調整した状態を示
す。また、同図に示した反力受け１４８の形状は例示で
あって、加工工程のパターンにより種々の形状が考えら
れる。このため、反力受け１４８の端部は、加工時の反
力を受けることになる面に沿った形状に合わせて加工あ
るいは成形することが必要である。また、当該反力受け
１４８ａの頂部にローラを設けてもよい（図示省略）。

【００４０】図１３および図１４は、キャビティ内の加
工方法を示す説明図である。まず、クランプ装置１５０
および反力受け１４８により固定テーブル１４１をキャ
ビティ１０２内の所定位置にて固定する（図示省略）。
つぎに、同図（ａ）に示すように、固定テーブル１４１
に沿ってスピンドルユニット１４６を所定の切削速度に
て移動させ、工具１４７によるキャビティ１０２内の切
削を行う。これにより、キャビティ１０２内の一部（切
削部Ａ１）が平面切削される。

【００４１】つぎに、同図（ｂ）に示すように、クラン
プ装置１５０を解放して回転支持台１５４上で胴本体１
０１を９０度回転させ、再び固定する。そして、上記同
様に工具１４７にて切削を行う（切削部Ｂ１）。以降、
前記同様の工程をさらに２回繰り返すことで、キャビテ
ィ１０２内を同図（ｃ）に示すような形状に加工する
（切削部Ｃ１、Ｄ１）。

【００４２】つぎに、スピンドルユニット１４６を１８
０度回転させ、同図（ｄ）に示すように、前記削り残し
た部分の切削を行う（切削部Ａ２）。続いて、同図
（ｅ）に示すように、回転支持台１５４上で胴本体１０
１を９０度回転させ、上記同様に工具１４７にて切削を
行う（切削部Ｂ２）。そして、この場合も胴本体１０１
を９０度回転させながら加工を繰り返すことで、キャビ
ティ１０２内を同図（ｆ）に示すような形状に加工する
ことができる（切削部Ｃ２、Ｄ２）。

【００４３】続いて、同図（ｇ）に示すように、スピン
ドルユニット１４６にスペーサ１６７をかませることで
当該スピンドルユニット１４６の位置を高くする。そし
て、当該位置にて工具１４７を軸方向に送り、キャビテ
ィ１０２内の切削を行う（切削部Ｅ１）。これを９０度
回転させながら繰り返すことで、角パイプ１３２を挿入
するのに必要な形状がほぼ完成する（同図（ｈ）に示す
切削部Ｅ１〜Ｅ４）。

【００４４】つぎに、同図（ｈ）に示すように、スピン
ドルユニット１４６を１８０度回転させると共に、ダミ
ーパイプ１３３を挿入する部分を切削するため、大きな
径の工具１４７に交換する。そして、上記同様、９０度
回転させながら切削加工を繰り返す（同図（ｉ）に示す
切削部Ｆ１〜Ｆ４）。さらに、スピンドルユニット１４
６を１８０度回転し、胴本体１０１を９０度回転させな
がら切削加工を繰り返す（切削部Ｆ５〜Ｆ８）。これに
より、同図（ｉ）に示すような形状のキャビティ１０２
を形成する。

【００４５】なお、このキャビティ１０２の加工手順
は、上記図１３および図１４の場合に限られない。３種
類の径の工具１４７を用いて加工したり、加工の順番を
変えたりするなど、当業者が想定可能な範囲で適宜変更
することができる。また、上記図１３および図１４で
は、反力受け１４８の図示を省略したが、当該加工時に
は常に一定の位置に固定しておくと共に、その端部の形
状をキャビティ１０２の内径状に適合するように加工過
程に応じて適宜選択するようにする。

【００４６】キャスク１００に収容する使用済み核燃料
集合体は、核分裂性物質および核分裂生成物などを含
み、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴うため、キャス
ク１００の除熱機能、遮蔽機能および臨界防止機能を貯
蔵期間中（６０年程度）、確実に維持する必要がある。
この実施の形態にかかるキャスク１００では、胴本体１
０１のキャビティ１０２内を機械加工して角パイプ１３
２で構成したバスケット１３０の外側を密着状態（空間
領域なし）で挿入するようにしており、さらに、胴本体
１０１と外筒１０５との間に内部フィン１０７を設けて
いる。このため、燃料棒からの熱は、角パイプ１３２或
いは充填したヘリウムガスを通じて胴本体１０１に伝導
し、主に内部フィン１０７を通じて外筒１０５から放出
されることになる。以上から、角パイプ１３２からの熱
伝導率が向上し、崩壊熱の除熱を効率的に行うことがで
きるようになる。

【００４７】また、使用済み核燃料集合体から発生する
γ線は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる胴本体１
０１、外筒１０５、蓋部１０９などにおいて遮蔽され
る。また、中性子はレジン１０６によって遮蔽され、放
射線業務従事者に対する被ばく上の影響をなくすように
している。具体的には、表面線当量率が２ｍＳｖ／ｈ以
下、表面から１ｍの線量当量率が１００μＳｖ／ｈ以下
になるような遮蔽機能が得られるように設計する。さら
に、セル１３１を構成する角パイプ１３２には、ボロン
入りのアルミニウム合金を用いているので、中性子を吸
収して臨界に達するのを防止することができる。

【００４８】以上、このキャスク１００によれば、胴本
体１０１のキャビティ１０２内を機械加工しバスケット
１３０の外周を構成する角パイプ１３２を密着状態で挿
入するようにしたので、角パイプ１３２からの熱伝導率
を向上させることができる。また、キャビティ１０２内
の空間領域をなくすことができるから、胴本体１０１を
コンパクトかつ軽量にすることができる。なお、この場
合であっても、角パイプ１３２の収容数が減少すること
はない。逆に、胴本体１０１の外径を図２０に示すキャ
スクと同じにすれば、それだけセル数を確保できるか
ら、使用済み核燃料集合体の収納数を増加することがで
きる。具体的に当該キャスク１００では、使用済み核燃
料集合体の収容数を多くでき且つ重量を抑えることがで
きる。また、現実の問題として、上記構成を採用するこ
とにより、要求される重量制限、寸法制限を満たした上
で多くの使用済み燃料集合体を収容することが可能にな
った。

【００４９】（実施の形態２）図１５は、この発明の実
施の形態２にかかる加工装置を示す側面図である。図１
６は、図１５に示した加工装置の上面図である。この加
工装置２００は、上記実施の形態１が横型であるのに対
し、切屑の排出を容易にするため縦型にした点が異なっ
ている。この加工装置２００は、胴本体１０１内を貫通
すると共にキャビティ１０２内に縦方向に配置固定され
る固定テーブル２４１と、固定テーブル２４１上の直動
案内によって軸方向に移動する可動テーブル２４２と、
可動テーブル２４２に設けた直動案内上にて位置決めさ
れているサドル２４３と、サドル２４３上に設けられス
ピンドル２４４および駆動モータ２４５からなるスピン
ドルユニット２４６と、スピンドル軸に設けた工具２４
７とから構成されている。工具２４７は、異なる径のも
のを用意しておく。

【００５０】また、スピンドルユニット２４６は、その
両側にスピンドル軸が突出しており、このため当該スピ
ンドルユニット２４６の両側に工具２４７を装着するこ
とができる。駆動モータ２４５の回転は、歯車輪列から
なる減速機と、傘歯車からなる回転軸方向の変換機構
（図示省略）を介してスピンドル２４４に伝達される。
また、可動テーブル２４２には、バランスウエイト２４
５が取り付けてある。可動テーブル２４２は、固定テー
ブル２４１の上端部に設けたサーボモータ２４８とボー
ルネジ２４９により移動制御される。

【００５１】また、スピンドルユニット２４６には、キ
ャビティ１０２内形状に従って当接部を成形した反力受
け２５０が設けられている。反力受け２５０の詳細な構
造は、上記実施の形態１と略同様であるから説明を省略
する。また、この加工装置２００では、スピンドルユニ
ット２４６のみならず、固定テーブル２４１とキャビテ
ィ１０２内との間にも反力受け２５１が設けられてい
る。

【００５２】固定テーブル２４１は、その下端をスライ
ド部２５２によって支持されている。スライド部２５２
により、固定テーブル２４１を胴本体１０１の径方向に
移動することができる。また、スライド部２５２には、
ロック機構が設けられている（図示省略）。一方、固定
テーブル２４１の上端は、アーム２５３により支持され
ている。固定テーブル２４１の両側には、支持固定用の
柱２５４、２５５が設置されており、一方の柱２４４の
上部に前記アーム２５３が取り付けられている。このア
ーム２５３は、柱２５４上部面の直動案内２５６に沿っ
て移動することができ、さらに、左右側に設けたロック
機構２５７（図１６参照）により所定の位置にて当該ア
ーム２５３を位置決め固定することができる。ロック機
構２５７は、例えばジャッキからなり可動部先端を両側
の側壁２５８に押し付けてアーム２５３の固定を行うも
のである。また、他方の柱２５５の上部には、刃物交換
用の作業台２５９が設置されている。この作業台２５９
は、胴本体１０１側にスライドする。

【００５３】図１７は、胴本体の固定方法を示す説明図
である。胴本体１０１は、左右の柱２５４、２５５に設
けた回転支持部２６５により支持固定されている。回転
支持部２６５は、先端にローラ２６６を取り付けた構造
であり、さらに、胴本体１０１を入れる側の回転支持部
２６５ａは、シリンダ２６７により揺動可能になってい
る。また、シリンダ２６７には、電磁ブレーキなどのロ
ック機構（図示省略）が設けられている。なお、シリン
ダ２６７のほかにボールネジを用いることもできる。ま
た、上記回転支持部２６５に代えて、図１８に示すよう
な固定板２６８を用いるようにしてもよい。

【００５４】図１５に戻り、胴本体１０１は、その下端
部を固定冶具２７０により固定されている。固定冶具２
７０は、回転テーブル２７１上に設けられており、ボル
トおよびナットで構成したロック機構２７２により径方
向にスライドして固定することができる。回転テーブル
２７１は、その下面に配置された支持ローラ２７３によ
り回転する。支持ローラ２７３は、支持テーブル２７４
上に固定されている。さらに、回転テーブル２７１は、
両側の柱２５４、２５５に設けたガイドローラ２７５に
より回転支持されている。支持テーブル２７４に対して
回転テーブル２７１は、位置決めピン２７６により所定
回転位置で固定することができる。これにより、胴本体
１０１を所定回転位置にて拘束することができる。ま
た、角度割り出し可能な回転テーブル２７１を使用する
ことにより、任意の角度でも可能になる。

【００５５】なお、上記では、スピンドルユニット２４
６の両側に工具２４７を設けたが、実施の形態１のよう
にスピンドルユニット２４６をサドル２４３面で反転可
能な構造にしてもよい。また、上記可動テーブル２４
２、サドル２４３およびスピンドルユニット２４６等
は、図示しない一般的な制御装置により制御されてい
る。

【００５６】胴本体１０１の設置をするには、まず、ア
ーム２５３と固定テーブル２４１を切離し、アーム２５
３を柱２５４側に戻し、固定テーブル２９１のみが立っ
た状態にする。つぎに、搬送してきた胴本体１０１をク
レーン（図示省略）により吊り下げて回転テーブル２７
１上の固定冶具２７０上に載置し、胴本体１０１を当該
固定冶具２７０により拘束する。また、胴本体１０１を
設置する際には前記回転支持部２６５ａが解放している
が、当該胴本体１０１を固定冶具２７０に設置した後は
回転支持部２６５ａが作動するから胴本体１０１が拘束
固定される。また、胴本体１０１を載置、拘束した後、
回転テーブル２７１を位置決めピン２７６によって位置
決めする。これにより、支持テーブル２７４上にて胴本
体１０１の回転方向の位置決めがなされる。

【００５７】つぎに、固定テーブル２４１の上端を固定
する場合、アーム２５３を固定テーブル２４１側にスラ
イドさせ、アーム２５３と固定テーブル２４１を取り付
けると共に固定テーブル２４１の上端をアーム２５３で
支持固定し、スピンドルユニット２４６を所定位置に位
置決めする。固定テーブル２４１は、アーム２５３およ
びスライド部２５２のロック機構２５７を解除すること
で、径方向に移動可能になる。

【００５８】つぎに、この加工装置２００により胴本体
１０１を加工するときは、上記図１３および図１４に示
した加工例と同様に行う。すなわち、胴本体１０１を９
０°毎回転しつつキャビティ１０２内を加工してゆく。
ここで、同図に示す例と異なるのは、実施の形態２にか
かる加工装置２００ではスピンドルユニット２４６の反
転工程がないため、キャビティ１０２内の反対面を加工
する場合には、サドル２４３を径方向に移動して反対側
の工具２４７により加工することである。

【００５９】なお、キャビティ１０２の反対面を加工す
る際には、反力受け２５０、２５１を取り外して加工面
と反対側に取り付けるようにする。また、同図では、ス
ピンドルユニット２４６にスペーサをかまして固定テー
ブルに対する垂直方向の位置決めを行っているが、この
実施の形態２にかかる加工装置２００では、アーム２５
３およびスライド部２５２により固定テーブル２４１自
体を移動することで位置決めを行うようにしている。

【００６０】以上、この加工装置２００では、縦型にす
ることで切屑の排出が容易になる。また、工具２４７を
スピンドルユニット２４６の両側に設けることにより反
転せずに反対面を加工できる。このため、キャビティ１
０２内の加工が容易になる。

【００６１】なお、上記実施の形態１および２では、加
工装置１００を胴本体１０１の加工に用いたが、加工対
象は胴本体１０１に限定されない。胴本体１０１のよう
な筒状体、例えば熱交換器の筐体、ＰＷＲ用炉心の中性
子反射体などに用いることができる。このような筒状体
に適用すれば当該筒状体の内部加工を容易に行うことが
できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
筒状体の加工装置（請求項１）では、固定テーブルを筒
状体のキャビティ内を貫通支持し、この固定テーブル上
に可動テーブルを設けると共にこれと直交方向に移動す
るサドルを設け、当該サドル上に工具を有するスピンド
ルユニットを配置したので、筒状体のキャビティ内を容
易に加工することが可能になる。

【００６３】つぎに、この発明の筒状体の加工装置（請
求項２）では、筒状体を支持する回転支持台を設けたの
で、筒状体を回転させながら加工できる。このため、筒
状体のキャビティ内の加工をより容易にすることが可能
になる。

【００６４】つぎに、この発明の筒状体の加工装置（請
求項３）では、サドルに対してスピンドルユニットを反
転できる反転構造を設けた。また、この発明の筒状体の
加工装置（請求項４）では、スピンドルユニットの両側
にスピンドル軸を設け、この両側のスピンドル軸に工具
を設けた。このため、筒状体のキャビティ内をさらに容
易に加工することが可能になる。

【００６５】つぎに、この発明の筒状体の加工装置（請
求項５）では、加工時の反力をキャビティ内面で受ける
反力受けを、前記スピンドルユニット、サドルまたは可
動テーブルに設けたので、装置の剛性を補充して適性な
加工をすることができる。また、上記筒状体の加工装置
（請求項６）は、使用済み燃料集合体を収容するキャス
クの胴本体を加工するのに最適である。

【００６６】つぎに、この発明のキャスク製造方法（請
求項７）では、固定テーブルを筒状体のキャビティ内に
貫通支持しておき、この固定テーブル上に設けた可動テ
ーブルを筒状体の軸方向に移動させ、当該可動テーブル
と共に移動するスピンドルユニットの工具によりキャビ
ティ内を切削するようにしたので、筒状体のキャビティ
内を容易に加工することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１にかかるキャスクを示
す斜視図である。

【図２】図１に示したキャスクを示す径方向断面図であ
る。

【図３】図１に示したキャスクを示す軸方向断面図であ
る。

【図４】角パイプの製造方法を示すフローチャートであ
る。

【図５】角パイプの断面形状を示す説明図である。

【図６】上記角パイプの挿入方法を示す斜視図である。

【図７】この発明の実施の形態１にかかる加工装置を示
す構成図である。

【図８】図７に示した加工装置を示す構成図である。

【図９】図７および図８に示したスピンドルユニットを
示す構成図である。

【図１０】クランプ装置を示す構成図である。

【図１１】胴本体内に固定テーブルを挿入固定する場合
を示す説明図である。

【図１２】加工の過程におけるスピンドルユニットの状
態を示す説明図である。

【図１３】キャビティ内の加工方法を示す説明図であ
る。

【図１４】キャビティ内の加工方法を示す説明図であ
る。

【図１５】この発明の実施の形態２にかかる加工装置を
示す側面図である。

【図１６】図１５に示した加工装置の上面図である。

【図１７】胴本体の固定方法を示す説明図である。

【図１８】胴本体の他の固定方法を示す説明図である。

【図１９】キャスクの一例を示す斜視図である。

【図２０】図１９に示したキャスクを示す軸方向断面図
である。

【符号の説明】

１００キャスク１０１胴本体１０２キャビティ１０４底板１０５外筒１０６レジン１０７内部フィン１０８熱膨張しろ１０９蓋部１１０一次蓋１１１二次蓋１１５補助遮蔽体１１６キャスク本体１１７トラニオン１１８緩衝体１３０バスケット１３１セル１３２角パイプ１４０加工装置１４１固定テーブル１４２可動テーブル１４３サドル１４４スピンドル１４５駆動モータ１４６スピンドルユニット１４７工具１５５減速機１４８反力受け１４９クランプ装置１５０クランプ装置１５４回転支持台１５７サーボモータ１６５支持台１６６チップコンベア１６７仮支持台１６８レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松岡寿浩神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内Ｆターム(参考） 3C022 AA04 AA07 AA08 AA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状体のキャビティ内を貫通し両端にて
支持された固定テーブルと、固定テーブル上を筒状体の軸方向に移動制御される可動
テーブルと、可動テーブルの移動方向と直交する方向に移動制御され
るサドルと、サドルに設けられ、その回転軸が筒状体の軸方向に対し
て直交するスピンドルユニットと、スピンドル軸に取り付けた工具と、を備えたことを特徴
とする筒状体の加工装置。
【請求項２】さらに、前記筒状体を支持する回転支持
手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の筒状体
の加工装置。
【請求項３】さらに、前記サドルに対してスピンドル
ユニットを反転できる反転構造を設けたことを特徴とす
る請求項１または２に記載の筒状体の加工装置。
【請求項４】さらに、前記スピンドルユニットの両側
にスピンドル軸を設け、この両側のスピンドル軸に工具
を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の筒
状体の加工装置。
【請求項５】さらに、加工時の反力をキャビティ内面
で受ける反力受けを、前記スピンドルユニット、サドル
または可動テーブルに設けたことを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一つに記載の筒状体の加工装置。
【請求項６】前記筒状体が、キャスクの胴本体である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の
筒状体の加工装置。
【請求項７】固定テーブルを筒状体のキャビティ内に
貫通支持しておき、この固定テーブルに設けた可動テー
ブルを筒状体の軸方向に移動させ、当該可動テーブルと
共に移動するスピンドルユニットの工具によって、前記
キャビティ内を切削するようにしたことを特徴とする筒
状体の加工方法。