JP2001201589A

JP2001201589A - キャスク製造方法

Info

Publication number: JP2001201589A
Application number: JP2000013386A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kami; 弘一上; Yoshiaki Shimokusu; 善昭下楠; Shigeru Matsumoto; 繁松元
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】キャスクの製造を容易にすること。【解決手段】胴部１０１ａのキャビティ内１０２を角
パイプ１３２から構成したバスケット１３０の外形に合
わせて機械加工し、底板１０４と、蓋部１０９を取り付
けるためのフランジ部１０１ｂとを胴部１０１ａに溶接
する。そして、胴部１０１ａの外周に複数の内部フィン
を溶接し、当該内部フィンに外筒１０５を溶接する。そ
の後、内部フィン、外筒１０５および胴部１０１ａによ
り形成した空間にレジン１０６を充填する。

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、貯蔵または輸送するもので
あって、製造が容易になるキャスク製造方法に関する。

【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または
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】

【発明が解決しようとする課題】従来から、このような
キャスクとして、「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、特開平６−９４８９２号公報、特
開平９−１５９７９６号公報などにて様々な種類のもの
が開示されている。また、このようなキャスクを製造す
るにあたっては、従来から各種の方法が提案されてきた
が、キャスク自体が大物であるためその製造には手間が
かかるのが常であった。この発明は、かかるキャスクの
製造方法に関するもので、製造が容易になるような新規
のキャスク製造方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００４】

【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にかかるキャスク製造方法は、筒状の胴
部の内面をバスケットの外形に合わせて機械加工する工
程と、底板と、蓋部を取り付けるためのフランジ部とを
胴部に溶接する工程と、胴部の外周に複数の内部フィン
を溶接する工程と、前記複数の内部フィンに外筒を溶接
する工程と、内部フィン、外筒および胴部により形成し
た空間にレジンを充填する工程とを含むものである。

【０００５】このキャスクは、バスケットの外形に合わ
せて胴部内面を加工するが、この場合、キャスクには圧
力容器としての構造性能が要求されるため、前記胴部に
鍛造材などを用いるようにしている。このため、内面加
工前は筒状体であり、これに底板が接合されていると内
面の機械加工が困難であるから、まず、筒状体のまま内
面に機械加工を施すようにする。つぎに、胴部に底板と
フランジ部を接合する。続いて、内部フィンを外周に溶
接し、その内部フィンに外筒を溶接する。溶接は、スポ
ット溶接などよりも熱伝導性の面からビートを有する通
常の溶接を用いるのが好ましい。また、内部フィンおよ
び外筒を先に接合するのは、別にレジンを固化させてか
ら取り付けるよりも、内部フィンなどによって形成した
空間にレジンを充填するほうが、製造しやすいためであ
る。

【０００６】使用済み核燃料集合体は、放射線を発生す
ると共に崩壊熱を伴う。上記のようにして製造したキャ
スクにおいては、かかる使用済み核燃料集合体をバスケ
ットのセル内に収容することになるが、ここで、胴本体
のキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状に加
工していることで、当該バスケットをキャビティ内に挿
入した場合に、外側のバスケット外面がキャビティ内面
に面接触することになる。また、キャビティ内の形状を
バスケットの外形に合わせたことで、バスケットとキャ
ビティとの間に空間領域が生じにくい。このため、前記
崩壊熱は、バスケットから胴部へと効率的に伝導し、内
部フィンを通じて外筒から外部に放出されることにな
る。

【０００７】また、キャビティ内の空間領域をなくした
ことにより、胴部の外径を小さくすることができる。反
対に、胴部の外径を維持した場合、より多くの使用済み
燃料集合体を挿入することが可能になる。なお、前記バ
スケットに中性子吸収機能を持たせた場合には、使用済
み核燃料集合体を収納した場合、燃料集合体同士の未臨
界寸法を小さくでき、さらにその収納数を増加すること
ができる。また、使用済み核燃料集合体から発生したγ
線は胴本体により遮蔽されると共に、中性子はレジンに
より遮蔽される。

【０００８】また、請求項２にかかるキャスク製造方法
は、上記キャスク製造方法において、さらに、前記胴部
に対する底板またはフランジ部の溶接に電子ビーム溶接
を用いたものである。このように、電子ビーム溶接を用
いることにより、１パスでの深い溶け込みが低入熱で得
られると共に溶接歪を小さく抑えることができるので、
キャスクの継手性能を高め且つ良好な寸法精度を得るこ
とができる。さらに、真空チャンバー内で溶接するの
で、活性金属を材料としたものであっても良好に溶接で
きる。

【０００９】また、請求項３にかかるキャスク製造方法
は、上記キャスク製造方法において、さらに、前記胴部
に炭素鋼を用いる場合、前記底板またはフランジ部との
接合面にステンレス鋼の肉盛りを施し、当該肉盛り部分
を機械加工して接合面を形成し、当該接合面にて前記底
板またはフランジ部を接合するようにしたものである。

【００１０】炭素鋼のまま溶接を施すと熱処理が必要に
なり、これにより寸法精度が低下することになるが、接
合面にステンレス鋼の肉盛りをして肉盛後に熱処理を行
うことにより、継手溶接時の熱処理が不要になるから、
機械加工後の熱処理が不要になる。このため、肉盛溶接
後の熱処理後、内面の機械加工を行うことにより、必要
な寸法精度を確保し、底板やフランジ部の接合を良好に
行うことができるから、キャスクの構造的健全性を高め
ることが可能になる。また、キャスクのような大物に熱
処理を施すのは非常に手間がかかるが、部品単体等の肉
盛りをすることで組立後の当該熱処理作業を省略できる
から、その分、キャスクの製造を容易にできる。

【００１１】また、請求項４にかかるキャスク製造方法
は、上記キャスク製造方法において、さらに、中性子吸
収材を基材に添加して角パイプを押出成形する工程と、
当該角パイプを前記胴部内に挿入してバスケットを構成
する工程とを含むものである。

【００１２】角パイプの基材、例えばアルミニウムなど
に中性子吸収材を添加して押出成形し、この角パイプを
胴部内に順次挿入してバスケットを構成する。角パイプ
は、中性子吸収材を含んでいるから当該角パイプ自体に
中性子吸収能があり、使用済み核燃料集合体の臨界を防
止することができる。この構成では、角パイプの間に中
性子吸収板などを介在させる必要がなく、その分、胴部
内の角パイプ挿入数を増加させることができる。さら
に、中性子吸収材を添加した板体を溶接することで角パ
イプを製造する場合に比べて、部品構成が簡素化され、
その製造を容易に行うことができる。

【００１３】

【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。図１は、この発明の
実施の形態にかかる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軸方向断面図である。図３
は、図１に示したキャスクの径方向断面図である。この
実施の形態にかかるキャスク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フラ
イス加工する。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１０１は、胴部１０１ａとフランジ部１０１ｂか
ら構成される。さらに、本体胴１０１と底板１０４と
は、溶接により結合してある。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。

【００１４】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、発熱固化される。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）。

【００１５】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。

【００１６】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製した
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。なお、バス
ケット１３０は、角パイプ１３２から構成したもの以外
に、板状部材を交互に組んだ構成の菓子折り型のバスケ
ットを用いるようにすることもできる（図示省略）。

【００１７】つぎに、このキャスク１００の組立方法に
ついて説明する。まず、図４に示すように、胴部１０１
ａ、フランジ部１０１ｂおよび底板１０４を準備する。
つぎに、胴部１０１ａのフランジ部接合面にはステンレ
ス鋼の肉盛り１０１ｃを施し、その後、胴部１０１ａに
中間焼鈍を施す。胴部１０１ａが炭素鋼であるため、ス
テンレス鋼の肉盛り１０１ｃを施すことで、接合面を機
械加工した後に熱処理をする必要がなくなる。なお、ト
ラニオン座をステンレス鋼で肉盛りした場合には、当該
部分に局部焼鈍を施す（図示省略）。さらに、胴部１０
１ａの底板接合面にもステンレス鋼の肉盛り１０１ｄを
施す。

【００１８】また、図５の（ａ）および（ｂ）に示すよ
うに、胴部１０１ａのキャビティ１０２内面の機械加工
を行う。加工形状は、バスケット１３０の外形に合わせ
た形状にする。機械加工を行うための加工装置およびキ
ャビティ１０２内面の加工形状については、後で詳述す
る。

【００１９】続いて、図６に示すように、胴部１０１ａ
に対してフランジ部１０１ｂを溶接し、胴本体１０１と
する。胴部１０１ａの接合面は、機械加工することによ
り寸法精度を出しておく。また、前記溶接には電子ビー
ム溶接を用いる。電子ビーム溶接によれば、胴部および
フランジ部に生じる溶接歪が小さいことなどの利点があ
る。なお、前記溶接の際には、胴部１０１ａとフランジ
部１０１ｂとを真空チャンバー内に入れ、高真空中で作
業を行う。また、胴部１０１ａと底板１０４も電子ビー
ム溶接により接合する。同じく、胴部１０１ａの底板接
合面も機械加工により寸法精度を出しておく。さらに、
これら溶接箇所には、必要に応じて熱応力を除去するた
めの局部焼鈍を施す。なお、当該溶接には、電子ビーム
溶接の他にサブマージアーク溶接を用いることができ
る。

【００２０】つぎに、図７に示すように、胴本体１０１
の外周面に矩形銅板の内部フィン１０７を複数溶接する
（同図（ａ））。溶接には、ＴＩＧ溶接またはＭＩＧ溶
接を用いる。また、内部フィン１０７を胴本体１０１に
溶接した後、外筒１０５をかぶせ当該外筒１０５と内部
フィン１０７とを溶接する（同図（ｂ））。内部フィン
１０７と外筒１０５を接合することにより、内部フィン
１０７と胴本体１０１および外筒１０５との間に空間Ｓ
が形成される。

【００２１】図８の（ａ）に示すように、中性子遮蔽体
であるレジン１０６は、流動状態で前記空間Ｓ内に充填
する。レジン１０６は、主剤であるエポキシ樹脂に対し
て耐火剤である水酸化アルミニウムおよび中性子を吸収
する炭化ホウ素の粉末を混合してなり、これにエポキシ
硬化剤を入れることで反応熱により前記空間Ｓ内で固化
させる。レジン１０６の充填は、流動状態で混合容器か
らキャスク１００の前記空間Ｓまで搬送注入する。レジ
ン１０６を当該空間Ｓに充填して放置すると、エポキシ
樹脂と硬化剤との反応熱により硬化する。レジン１０６
が硬化したら、同図（ｂ）に示すように、外筒１０５の
上部に半円形状の端板１０５ａを設置し、レジン１０６
の鋳込みを完了する。

【００２２】レジン１０６の鋳込みが完了したら、図９
に示すように、胴本体１０１のキャビティ１０２内にバ
スケット１３０を挿入する。バスケット１３０の挿入方
法については後述する。また、フランジ部１０１ｂの蓋
部接合面には、機械加工を施す。最後に、外面塗装を施
し、寸法検査、重量検査、耐圧検査などを行うことで、
キャスク１００の組立が完了する。また、使用済み核燃
料集合体の収容後、胴本体１０１には一次蓋１１０およ
び二次蓋１１１が順次取り付けられる。

【００２３】一次蓋１１０は、鋼製の鍛造材を削り出し
たものであるが、二次蓋１１１にはレジン１１２が封入
されている。この二次蓋１１１は、鋼製の円形板にレジ
ン１１２を充填する鋼製リング板を溶接し、当該リング
内にレジン１１２を鋳込むことにより製造する（図示省
略）。

【００２４】図１０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）。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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１１に示すように、外側角をシャープエッジに
成形する。

【００２９】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。

【００３０】また、角パイプ１３２は、アルミニウムを
基材とする他、ステンレスを基材として押出成形するこ
ともできる。しかし、上記のようにアルミニウムを基材
としたのは、軽いこと、熱伝導性が良いこと、ボ
ロン添加料を高くできること、押出成形体として高精
度が得られること、シャープエッジを形成しやすいこ
となどを理由とする。さらに、押出成形することによ
り、溶接によって角パイプを製造する場合に比べてその
製造を容易にすることができる。

【００３１】図１２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。

【００３２】また、図１２および図３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１０
１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。

【００３３】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１３はキャビティ１０２の
加工装置を示す概略斜視図である。この加工装置１４０
は、胴本体１０１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１４２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１４
４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工具１４７とから構成
されている。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１４８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（図示省略）に沿って図中矢印方
向にスライドする。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。

【００３４】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。
このクランプ装置１５０は、油圧シリンダ１５１と、油
圧シリンダ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とから構成されており、図中斜線部
側を固定テーブル１４１の溝内面に取り付けるようにす
る。油圧シリンダ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
点線で示す）。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。

【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１５５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１５５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、移動テーブル
１４２に設けたサーボモータ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。移動テーブル１
４２は、固定テーブル１４１の端部に設けたサーボモー
タ１５７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やクランプ装置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】図１４は、キャビティの加工方法の一例を
示す概略説明図である。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。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。当
該位置での切削が完了すると、クランプ装置１５０を外
して固定テーブル１４１を解放する。つぎに、同図
（ｂ）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、クランプ装置１５０にて固定テー
ブル１４１を固定する。そして、上記同様に工具１４７
にて切削を行う。以降、前記同様の工程をさらに２回繰
り返す。

【００３７】つぎに、スピンドルユニット１４６を１８
０度回転させ、同図（ｃ）に示すように、順次、キャビ
ティ１０２内の切削を行う。この場合も、上記同様に胴
本体１０１を９０度回転させながら加工を繰り返す。つ
ぎに、同図（ｄ）に示すように、スピンドルユニット１
４６にスペーサ１５５をかませることで当該スピンドル
ユニットの位置を高くする。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。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。
なお、ダミーパイプ１３３を挿入する部分の切削も、同
図（ｄ）に示すのと同様にして行えばよい。但し、スピ
ンドルユニット１４６の高さを調整するスペーサ厚は、
ダミーパイプ１３３の一辺と同じにする。なお、専用機
に拠らず一般の横中抉り機や縦型の中繰り機でも加工す
ることができる。

【００３８】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１にかかるキャスク１００では、胴本体
１０１のキャビティ１０２内を機械加工して角パイプ１
３２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
ある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。

【００３９】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。

【００４０】また、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
外径を変えなければ、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６９体にでき且つキャスク本体１１
６の外径を２５６０ｍｍ、重量を１２０ｔｏｎに抑える
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６９本の使用済み燃料集合体を収容すること
が可能になった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のキャス
ク製造方法（請求項１）では、筒状の胴部の内面をバス
ケットの外形に合わせて機械加工し、底板とフランジ部
とを胴部に溶接する。また、胴部の外周に複数の内部フ
ィンを溶接するとともに前記複数の内部フィンに外筒を
溶接し、これら内部フィン、外筒および胴部により形成
した空間にレジンを充填するようにする。このため、主
に胴部内面にバスケットの外形に合わせた機械加工を施
す場合、そのキャスクの製造が容易になる。

【００４２】また、この発明のキャスク製造方法（請求
項２）では、胴部に対する底板またはフランジ部の溶接
に電子ビーム溶接を用いたので、耐圧性および寸法精度
に優れ、残留応力の少ないキャスクを製造することがで
きる。

【００４３】また、この発明のキャスク製造方法（請求
項３）では、胴部に炭素鋼を用いる場合、前記底板また
はフランジ部との接合面にステンレス鋼の肉盛りを施
し、当該肉盛り部分を機械加工して接合面を形成し、当
該接合面にて前記底板またはフランジ部を接合するよう
にしたので、底板やフランジ部の接合を良好に行うこと
ができるから、キャスクの構造的健全性を高めることで
きる。また、機械加工後の熱処理を省略できるからキャ
スクの製造が容易になる。

【００４４】また、この発明のキャスク製造方法（請求
項４）では、中性子吸収材を基材に添加して角パイプを
押出成形し、当該角パイプを前記胴部内に挿入してバス
ケットを構成するようにしたので、角パイプ自体が中性
子吸収能を備えることができ、別体で中性子吸収板など
は不要になる。このため、角パイプの挿入本数を増加さ
せることができ、その分、使用済み核燃料集合体の収容
数を増やすことができる。また、押出成形を用いるので
角パイプの製造が容易になる。

【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】キャスクの組立方法を示す説明図である。

【図４】キャスクの組立方法を示す説明図である。

【図５】キャスクの組立方法を示す説明図である。

【図６】キャスクの組立方法を示す説明図である。

【図７】キャスクの組立方法を示す説明図である。

【図８】キャスクの組立方法を示す説明図である。

【図９】図１に示したキャスクを示す軸方向断面図であ
る。

【図１０】角パイプの製造方法を示すフローチャートで
ある。

【図１１】角パイプの断面形状を示す説明図である。

【図１２】上記角パイプの挿入方法を示す斜視図であ
る。

【図１３】キャビティの加工装置を示す概略斜視図であ
る。

【図１４】キャビティの加工方法の一例を示す概略説明
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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の胴部の内面をバスケットの外形に
合わせて機械加工する工程と、底板と、蓋部を取り付けるためのフランジ部とを胴部に
溶接する工程と、胴部の外周に複数の内部フィンを溶接する工程と、前記複数の内部フィンに外筒を溶接する工程と、内部フィン、外筒および胴部により形成した空間にレジ
ンを充填する工程と、を含むことを特徴とするキャスク
製造方法。
【請求項２】さらに、前記胴部に対する底板またはフ
ランジ部の溶接に電子ビーム溶接を用いたことを特徴と
する請求項１に記載のキャスク製造方法。
【請求項３】さらに、前記胴部に炭素鋼を用いる場
合、前記底板またはフランジ部との接合面にステンレス
鋼の肉盛りを施し、当該肉盛り部分を機械加工して接合
面を形成し、当該接合面にて前記底板またはフランジ部
を接合するようにしたことを特徴とする請求項１または
２に記載のキャスク製造方法。
【請求項４】さらに、中性子吸収材を基材に添加して
角パイプを押出成形する工程と、当該角パイプを前記胴部内に挿入してバスケットを構成
する工程と、を含むことを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一つに記載のキャスク製造方法。