JP2002156495A

JP2002156495A - キャスクおよび金属ガスケット

Info

Publication number: JP2002156495A
Application number: JP2000351699A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Akamatsu; 哲郎赤松; Masanari Osono; 勝成大園; Kazuo Murakami; 和夫村上; Yasuhiro Sakaguchi; 康弘坂口; Kazuo Asada; 和夫浅田; Koji Takeshita; 興二竹下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】金属ガスケットをＯリングに換装する作業を
省略すること。【解決手段】金属ガスケット２のシール面９に多数の
微小凹凸１０を形成する。この微小凹凸１０に金属ガス
ケット２の外皮５が食い込むことで密封が得られる。こ
れにより、二次蓋５０８の移動による金属ガスケット２
の横ずれが生じても、密封性を維持できる。

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
用済み燃料集合体を収容する圧力容器であって、金属ガ
スケットの換装作業を省略できるようにしたキャスクお
よび金属ガスケットに関する。

【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、使用済み燃料集
合体という。使用済み燃料集合体は、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約６０年間冷却される。その後、
遮蔽容器であるキャスクに収納され、トラック等で再処
理施設に搬送、貯蔵される。キャスク内には、高放射能
物質が収容されているので、当該キャスクの密封には厳
重なる注意が必要である。

【０００３】図９は、従来のキャスクの構造を示す断面
図である。図１０は、図９に示したキャスクの一部拡大
図である。このキャスク５００は、ステンレス製または
炭素鋼製の胴本体５０１と、キャスク外面を構成する外
筒５０２と、胴本体５０１と外筒５０２との間に充填さ
れる水素を含有した高分子材料のレジン５０３と、胴本
体５０１の下部に溶接され、レジン５０４を封入した構
造の底板５０５と、胴本体５０１に溶接一体化したフラ
ンジ部５０６に設けた一次蓋５０７および二次蓋５０８
とから構成される。使用済み燃料集合体を収納するバス
ケット５１３は、胴本体５０１のキャビティ５０９内に
配置される。前記一次蓋５０７と二次蓋５０８は、図１
０に示すように、ボルト５１０、５１１によってフラン
ジ部５０６に固定され、二次蓋５０８にはレジン５１２
が封入されている。

【０００４】前記バスケット５１３は、ボロン（Ｂ）と
アルミニウムとの複合材料によって形成した複数のセル
から構成されている。また、このキャスク５００のキャ
ビティ５０９内にはヘリウムガスが負圧状態で充填され
ており、その一方、一次蓋５０７と二次蓋５０８の間の
空隙内は正圧となり、これによってキャスク内部と外部
との間に圧力障壁を形成している。また、二次蓋５０８
には、蓋間空間の圧力を測定するための孔５１４が設け
られており、この孔５１４の出口には圧力センサー５１
５が設けられている。

【０００５】前記一次蓋５０７には、キャスク内のガス
置換を行うためのバルブ５１６が設けられており、当該
バルブ５１６はバルブカバー５１７によって覆われてい
る。一次蓋５０７と胴本体５０１との間、二次蓋５０８
と胴本体５０１との間の密封には、長期間に渡って密封
機能を維持する観点から耐熱性、耐食性を有し耐久性の
高い金属ガスケット５１８、５１９を用いる。

【０００６】図１１は、キャスクのシール部を示す拡大
図である。なお、一次蓋５０７と胴本体５０１との間お
よび二次蓋５０８と胴本体５０１との間のシール部は同
様のシール構造となる。ガスケット溝５２０は機械加工
により形成され、使用する金属ガスケット５１８、５１
９は二連リング構造のものを用いる。この金属ガスケッ
ト５１８、５１９は、腐食や高温酸化に強いインコネル
（商標名：クロム16%、鉄7%を含むニッケル系合金）に
よって製作したコイルスプリング５２１に、同じくイン
コネル製の内皮５２２で被覆し、さらに、アルミニウム
製の外皮５２３により内外輪をまとめて被覆した構成で
ある。

【０００７】ガスケット溝５２０に対しては、外皮５２
３部分に設けたボルト穴を用いて固定する。前記金属ガ
スケット５１８、５１９には、例えば原子力用キャスク
に対する使用実績が多い、日本バルカー工業株式会社製
「トライバック」やフランス国のCEFILAC社製の「ヘリ
コフレックスシール」などを用いることができる。

【０００８】金属ガスケットの塑性変形率と密封性能の
温度・時間依存性はLarson-Miller Parameter（ＬＭＰ）
により表すことが可能であり、その詳細は、「使用済燃
料貯蔵キャスクの長期密封性能評価手法の開発」（加
藤、伊東、三枝、日本原子力学会誌、Vol.38,No.6,95〜
101,1996）により開示されている。一般的に、金属ガス
ケットの長期密封性能は、密封保持限界のLMPを求め、
所定温度における限界時間を予測することにより行う。

【０００９】また、金属ガスケット５１８、５１９の内
周側には、合成ゴム製のＯリングを嵌めこむＯリング溝
５２４が機械加工されている。通常、キャスク５００の
貯蔵時には、合成ゴム製のＯリングは用いない。貯蔵時
に合成ゴム製のＯリングを用いないのは、高温（１５０
℃前後）、高線量条件下においての使用に耐えることが
できないからである。

【００１０】一方、金属ガスケット５１８、５１９は、
以下の理由によりキャスク輸送時の使用には不向きであ
る。金属ガスケット５１８、５１９を用いた場合、メー
カー推奨値である漏えい率（１×１０^-9Ｐａ・ｍ³／
ｓ）に対する二次蓋５０８と胴本体５０１とのずれ量は
０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度が限界となるが、実際にキ
ャスク５００が落下した場合のずれ量は数ｍｍとなり、
両者は１桁近く相違する。従って、金属ガスケット５１
８、５１９を装着したキャスク５００が落下した場合は
上記推奨値を超える可能性があり、このため、従来のキ
ャスク５００では、輸送時に二次蓋５０８の金属ガスケ
ット５１８を合成ゴム製のＯリングに換装してからキャ
スク輸送を行わなければならなかった。

【００１１】これに対して、合成ゴム製のＯリングは、
高温、高線量下においても数ヶ月程度（輸送にかかる期
間）であれば、落下による横ずれに対しても十分な密封
機能を保持できることが確認されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のキャスク５
００では、金属ガスケット５１８と合成ゴム製のＯリン
グを換装するには、いったん二次蓋５０８を取り外し、
この二次蓋５０８のＯリング溝５２４にＯリングを装着
する必要がある。そして、二次蓋５０８を再びキャスク
に取り付け、その後に機密検査を行う。また、これらの
作業は全て高線量下にて行われるため、キャスク５００
をプール内に沈めた状態で行わなければならない。或い
は、厚い遮蔽壁に囲まれたホットセル内にキャスク５０
０を設置し、遠隔作業によって行わなければならない。
このようなことから従来のキャスク５００では、シール
の換装作業に手間とコストがかかるという問題点があっ
た。

【００１３】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、金属ガスケットのみによってキャスク
の輸送および貯蔵ができるように工夫して、金属ガスケ
ットの換装作業を省略できるキャスクおよび金属ガスケ
ットを提供することを目的とする。

【００１４】

【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に係るキャスクは、γ線の遮蔽を行う胴
本体に底付きのキャビティが形成され、このキャビティ
内に使用済み燃料集合体を収納するバスケットを収め、
前記胴本体のキャビティ開口側に蓋を取り付けると共に
胴本体の端部と蓋の周縁部との間に断面が円形部分を持
つリング状の金属ガスケットを介在させ前記キャビティ
内の密封を保持するキャスクにおいて、前記金属ガスケ
ットの表面を軟質金属で構成し、当該金属ガスケットに
よるシール面に、最大粗さが２μｍ以上２０μｍ以下の
多数の微小凹凸を形成したことを特徴とする。

【００１５】一般的に金属ガスケットにより密封を行う
場合、シール面を鏡面仕上げするのが通常であるが、か
かる密封方式では金属ガスケットが動いたときにシール
面にキズができ、これがリークパスとなって漏洩が生じ
てしまう。このため、キャスクの蓋のような輸送中の落
下などにより移動する可能性があるものには使用するこ
とができなかった。これに対して、この発明では、従来
とは逆にシール面に微小凹凸を設けた粗面とすること
で、蓋が移動しても金属ガスケットの密封性を維持でき
るようにしている。

【００１６】すなわち、密封のために金属ガスケットを
つぶしたとき、当該金属ガスケットがシール面に挟まれ
てその表面に形成した微小凹凸に食い込んだ状態にな
り、通常はこの状態で密封が維持されている。つぎに、
蓋が径方向に移動した場合、金属ガスケットがシール面
の間をベアリングのボールが回転するような挙動をする
から、微小凹凸への食い込みが維持される。この結果、
蓋の移動が発生しても、金属ガスケットによる密封はそ
のまま維持されることになる。また、最大粗さは２μｍ
以上２０μｍ以下とするのが好ましい。最大粗さが２μ
ｍ未満のときは金属ガスケットの横すべりが発生し、Ｒ
ｍａｘが２０μｍより大きいと食い込みがうまく行かず
シール性が悪くなるためである。なお、前記シール面
は、金属ガスケットを入れるガスケット溝面と、このガ
スケット溝面の対向面を指す。

【００１７】また、請求項２に係るキャスクは、γ線の
遮蔽を行う胴本体に底付きのキャビティが形成され、こ
のキャビティ内に使用済み燃料集合体を収納するバスケ
ットを収め、前記胴本体のキャビティ開口側に蓋を取り
付けると共に胴本体の端部と蓋の周縁部との間に断面が
円形部分を持つリング状の金属ガスケットを介在させ前
記キャビティ内の密封を保持するキャスクにおいて、前
記金属ガスケットによるシール面に軟質金属のコーティ
ング層を設け、前記金属ガスケットの外表面に最大粗さ
が２μｍ以上２０μｍ以下の多数の微小凹凸を形成した
ことを特徴とする。

【００１８】このように、微小凹凸を設けるのは、金属
ガスケットの外皮であってもよい。シール面側には軟質
金属のコーティング層を設け、微小凹凸による食い込み
が得られるようにする。当該構成であっても同様に、蓋
が径方向に移動しても金属ガスケットがシール面の間を
ベアリングのボールのように回転するから、横ずれする
ことなく微小凹凸への食い込みが維持され、密封機能が
損なわれることはない。

【００１９】また、請求項３に係るキャスクは、上記キ
ャスクにおいて、さらに、前記金属ガスケットによるシ
ール面のうち、当該金属ガスケットとの接触領域に突起
を設けたことを特徴とする。金属ガスケットをガスケッ
ト溝内において所定の締代を与えた状態で長期間保持す
ると、構成材（特に外皮）に塑性流動が起こり、接触面
圧が低下する結果、密封破壊が生じ得る。そこでこの発
明では、シール面の金属ガスケットとの接触領域に突起
を設け、この突起をもって塑性流動を抑制するようにし
た。また、突起を設けることにより当該部分での面圧が
高まり、より密封性が向上する。塑性流動が抑制される
ことにより金属ガスケットの接触面圧の低下を防止でき
るから、キャスクを長期間保管した場合でも所定の密封
性能を維持することが可能になる。

【００２０】また、請求項４に係るキャスクは、γ線の
遮蔽を行う胴本体に底付きのキャビティが形成され、こ
のキャビティ内に使用済み燃料集合体を収納するバスケ
ットを収め、前記胴本体のキャビティ開口側に蓋を取り
付けると共に胴本体の端部と蓋の周縁部との間に断面が
円形部分を持つリング状の金属ガスケットを介在させ前
記キャビティ内の密封を保持するキャスクにおいて、前
記金属ガスケットによるシール面に、当該金属ガスケッ
ト外形に合わせた曲面部を形成したことを特徴とする。
金属ガスケットの外形に合わせた曲面部を形成すること
により、均一な面圧が得られると共に曲面部の隅部にて
塑性流動が抑制される。

【００２１】また、請求項５に係るキャスクは、γ線の
遮蔽を行う胴本体に底付きのキャビティが形成され、こ
のキャビティ内に使用済み燃料集合体を収納するバスケ
ットを収め、前記胴本体のキャビティ開口側に蓋を取り
付けると共に胴本体の端部と蓋の周縁部との間に断面が
円形部分を持つリング状の金属ガスケットを介在させ前
記キャビティ内の密封を保持するキャスクにおいて、前
記金属ガスケットを入れるガスケット溝内の径方向両隅
に曲面または斜面を形成したことを特徴とする。

【００２２】金属ガスケットがつぶされたときに、通常
は対向するシール面にて接触面圧を得ていたが、蓋が移
動した場合に金属ガスケットが横ずれしても、ガスケッ
ト溝内の径方向両隅に形成した曲面または斜面において
接触を確保することができる。このため、金属ガスケッ
トが横ずれした場合でも密封性を維持できる。

【００２３】また、請求項６に係るキャスクは、γ線の
遮蔽を行う胴本体に底付きのキャビティが形成され、こ
のキャビティ内に使用済み燃料集合体を収納するバスケ
ットを収め、前記胴本体のキャビティ開口側に蓋を取り
付けると共に胴本体の端部と蓋の周縁部との間に断面が
円形部分を持つリング状の金属ガスケットを介在させ前
記キャビティ内の密封を保持するキャスクにおいて、前
記金属ガスケットによるシール面に軟質金属のコーティ
ング層を形成するようにしたことを特徴とする。

【００２４】シール面に軟質金属をコーティングするこ
とで、キャスク輸送時に金属ガスケットに横ずれが発生
しても、新たな軟質金属のコーティング面で密封領域が
形成される。このため、金属ガスケットの横ずれによっ
ても密封性能を維持することができる。なお、対する金
属ガスケットの外皮は硬質金属であっても（請求項
７）、軟質金属であってもよい。

【００２５】また、請求項７に係るキャスクは、上記キ
ャスクにおいて、さらに、前記金属ガスケットの外皮に
硬質金属を用いたことを特徴とする。金属ガスケットの
外皮に硬質金属を用いることで、当該外皮の塑性流動を
防止することができる。このため、キャスクを長期間保
管した場合でも所定の密封性能を維持することができ
る。

【００２６】また、請求項８に係るキャスクは、上記キ
ャスクにおいて、さらに、前記軟質金属に接触すること
になる、前記金属ガスケットの外皮に用いるか或いはシ
ール面を構成する硬質金属として、ＳＵＳ３１７または
ＳＵＳ６２５を用いたことを特徴とする。

【００２７】軟質金属と硬質金属のように異なる金属を
接触させた場合、電位差腐食によるピッチングが発生す
るが、この発明では硬質金属としてＳＵＳ３１７または
ＳＵＳ６２５を選択することで、これを防止することが
できる。なお、前記シール面には、材質自体がＳＵＳ３
１７またはＳＵＳ６２５で構成されているもののほか、
シール面にＳＵＳ３１７またはＳＵＳ６２５の肉盛りを
して形成したものも含まれる。

【００２８】また、請求項９に係るキャスクは、上記キ
ャスクにおいて、前記金属ガスケットが、環状コイルス
プリングと、それぞれのコイルスプリングを被覆する内
皮とを備え、これらを外皮によって一体化すると共に当
該外皮の径方向中央付近に緩衝構造を設けたことを特徴
とする。

【００２９】また、請求項１０に係る金属ガスケット
は、二重リングを構成する径の異なる同心の環状コイル
スプリングと、それぞれのコイルスプリングを被覆する
内皮とを備え、これらを外皮によって一体化すると共に
当該外皮の径方向中央付近に緩衝構造を設けたことを特
徴とする。

【００３０】このように、金属ガスケットを二重リング
状とし、その中央付近に緩衝構造を設けることで、蓋の
移動によって片方のリング側が横ずれを起こしても、そ
れを緩衝構造によって吸収できる。このため、横ずれの
影響を最小に抑えることができるから、キャスク輸送時
の蓋の移動によっても密封機能を維持することができ
る。

【００３１】

【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。

【００３２】［実施の形態１]図１は、この発明の実施
の形態１にかかるキャスクの密封構造を示す断面図であ
る。この密封構造１は、例えばキャスク５００の二次蓋
５０８と胴本体５０１のフランジ部との間に設けられ
る。金属ガスケット２は、リング状のコイルスプリング
３に内皮４を被覆し、さらに、外皮５により内外輪をま
とめて被覆したもので、外皮５の径方向中央に緩衝構造
６を設けた構成である。この金属ガスケット２のリング
径は２ｍ程度、内輪７および外輪８それぞれの断面直径
は５．５ｍｍ程度、外皮５の厚さは０．４ｍｍ、内皮４
の厚さは０．２ｍｍとなる。外皮５の材料には、アルミ
ニウム、銀、銅、ニッケルなどの軟質金属が用いられて
おり、内皮４およびコイルスプリング３にはインコネル
を用いる。前記緩衝構造６は、外皮５の中央を断面波形
に成形したものであり、この波形部分で横方向の移動を
緩衝する。

【００３３】また、シール面９であるガスケット溝面９
ａおよびその対向面９ｂには、微小凹凸１０が多数形成
されている。この微小凹凸１０は、サンドブラスト、シ
ョットブラスト、化学腐食などの方法により形成する。
また、微小凹凸１０の最大粗さ（Ｒｍａｘ：maximum r
oughness）は、２μｍ以上２０μｍ以下とするのが好ま
しい。Ｒｍａｘが２μｍより小さいと金属ガスケット２
の横ずれが発生し、Ｒｍａｘが２０μｍより大きいと金
属ガスケット２の外皮５が完全に食い込まず、密封性が
不十分になるからである。また、微小凹凸１０の平均粗
さ（Ｒａ：average roughness）は、０．６μｍ以上
１．２μｍ以下とするのが好ましい。微小凹凸１０を形
成した状態で金属ガスケット２をつぶすと、図２に示す
ように、微小凹凸１０が軟質金属の外皮５に食い込んで
（アンカー作用）その表面と馴染む結果、良好な密封を
得ることができる（シール領域Ｓ）。また、凸部での面
圧が高くなって当該部分においてより密封性が高くな
る。

【００３４】つぎに、二次蓋５０８および胴本体５０１
には、γ線を遮蔽すると共に機械的強度を保つためステ
ンレス鋼や炭素鋼が用いられる。その一方、金属ガスケ
ット２の外皮５にはアルミニウムや銀などの軟質金属が
用いられているため、異種金属の接触により両者間に電
位差が発生する。このため、金属ガスケット２が電解腐
食を起こしリーク原因となる。そこで、この発明では、
二次蓋５０８や胴本体５０１の材料として、モリブデン
を含むＳＵＳ３１７またはＳＵＳ６２５を選択し、電解
腐食を防止するようにしている。また、同材料を選択し
た他の理由は、これらが溶接性に優れておりキャスクの
ように一般的に溶接部分が多いものに適しているためで
ある。また、ＳＵＳ３１７およびＳＵＳ６２５のほか
に、ＳＵＳ３１４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２６、ＳＵ
Ｓ３４５などを用いることもできる。さらに、二次蓋５
０８および胴本体５０１にＳＵＳ３１７などを用いなく
ても、同材による肉盛りを施すことでシール面９を形成
するようにしてもよい（図示省略）。

【００３５】上記キャスク５００において、輸送中にキ
ャスクが落下して二次蓋５０８が径方向に移動した場合
（図１中矢印Ａ）、金属ガスケット２の外皮５が微小凹
凸１０に食い込んでいることから、当該金属ガスケット
２が横ずれせず、回転変形（図１中矢印Ｂ）すると共に
全体的に蓋移動方向に移動するような挙動を示す（図１
中矢印Ｃ）。このとき、金属ガスケット２の外皮５は、
新たな微小凹凸１０に食い込んで新たなシール領域Ｓｎ
を形成する。

【００３６】このように、二次蓋５０８が径方向に移動
した場合でも、金属ガスケット２の密封破壊が起こらず
密封機能を維持できるから、Ｏリングに換装しなくても
キャスク５００の輸送を行うことが可能になる。また、
キャスク５００を長期間保管していると、金属ガスケッ
ト２に加えた締付力によって塑性流動が起こり、接触面
圧の低下によって密封性能が低下するが、この密封構造
１では、微小凹凸１０を形成することによって外皮５の
表面の塑性流動がある程度抑制されるから、接触面圧の
低下を防止できるといった副次的効果も得られる。これ
は、微小凹凸１０のＲｍａｘが大きいほど効果的であ
る。なお、上記密封構造は、一次蓋５０７と胴本体５０
１との間に適用され得ることは言うまでもない（以下に
同じ）。

【００３７】［実施の形態２］図３は、この発明の実施
の形態２にかかる密封構造を示す断面図である。この密
封構造２０は、金属ガスケット２のシール領域Ｓに突起
２１を設けた点に特徴がある。この他については上記実
施の形態１の密封構造１と同じであるので、その説明を
省略する。図４は、図３に示したシール領域の拡大図で
ある。このように、突起２１を設けることにより当該突
起２１が金属ガスケット２の外皮５に食い込み、これに
より当該部分における面圧が高められると共に外皮５の
塑性流動が効果的に抑制される。

【００３８】すなわち、金属ガスケット２の外皮５に
は、長期間の締付力が作用することで塑性流動（図４中
矢印Ｄ）が発生するが、前記突起２１が外皮５に対して
相当量食い込んでおり、当該突起２１により流れが絞ら
れる結果、塑性流動が抑制される。塑性流動の抑制は、
高温下で長期間の保管を要求されるキャスク５００にお
いて、金属ガスケット２の接触面圧の低下を防止して密
封性を維持することを可能にする。当該突起２１は、そ
の高さが０．１ｍｍ程度（外皮５の１／４程度）にする
のが好ましく、さらに突起２１の先端には外皮５が毟り
取られないように所定のＲを与えるのが好ましい。ま
た、突起２１と突起２１との間隔Ｌは、２．０ｍｍ〜
２．５ｍｍ程度とする。

【００３９】［実施の形態３］図５は、この発明の実施
の形態３にかかる密封構造を示す断面図である。この密
封構造３０は、上記実施の形態用いる金属ガスケット２
は上記実施の形態１のものと同じであるが、シール面９
に金属ガスケット２と同径の曲面３１が環状に形成され
ている点に特徴がある。シール面９は実施の形態１のよ
うな微小凹凸を持たず、通常の仕上げ面である。この状
態で金属ガスケット２をつぶすことで当該金属ガスケッ
ト２に対して均一の面圧が得られ、塑性流動が生じ難く
なる。また、曲面３１と平面との角部３２が外皮５に食
い込むことにより、当該角部３２によって塑性流動が抑
制される。この結果、長期使用による密封性能の低下を
防止できる。

【００４０】［実施の形態４］図６は、この発明の実施
の形態４にかかる密封構造を示す断面図である。この密
封構造４０は、ガスケット溝４１の径方向両隅に曲面４
２を設けた点に特徴がある。金属ガスケット２には実施
の形態１と同じものを用いる。かかる構成によれば、二
次蓋５０８の移動によって金属ガスケット２が横ずれし
た場合であっても、金属ガスケット２の外皮５が曲面４
２に接触することで新たなシール領域が生じる。図中で
は外皮５と曲面４２との隙間が相当にあるが、実際に金
属ガスケット２をつぶしたときは前記ガスケット溝４１
の形状にそって塑性変形しており、曲面４２に既に弾性
変形の状態で接触しているか或いは塑性変形した状態で
接触しているかもしれない。

【００４１】また、曲面４２に代えて斜面を設けるよう
にしてもよい（図示省略）。特に上記実施の形態１のよ
うな多数の微小凹凸１０をシール面９に設ければ、より
効果的である。すなわち、微小凹凸１０に外皮５が食い
込むことで金属ガスケット２が回転変形しながら横ずれ
するようになり、そのとき、外皮５が曲面４２に接触し
て所定の面圧が得られるようになれば、密封性能の低下
をより小さく抑えることができる。さらに、上記実施の
形態２のような突起２１をシール面９に設けてもよい。
このようにすれば、塑性流動が抑制されるから、高温下
において長期間使用してもリークが発生するほど密封性
能が低下することはない。以上から、この実施の形態４
にかかる密封構造４０であっても、Ｏリングに換装する
ことなくキャスク５００を輸送することができる。

【００４２】［実施の形態５］図７は、この発明の実施
の形態５にかかる密封構造を示す断面図である。この密
封構造５０では、アルミニウムや銀などの軟質金属をシ
ール面９にコーティングしてある。コーティング層５１
は、例えば肉盛りや溶射によって形成するものとし、そ
の厚さは２０μｍ〜４０μｍとする。金属ガスケット２
は、上記実施の形態１と同じものを用いるか、或いは外
皮５をステンレスなどの硬質金属により形成したものを
用いることができる。

【００４３】輸送中にキャスク５００が落下して二次蓋
５０８が径方向に移動した場合、金属ガスケット２が横
ずれを起こし、これによってもとのシール領域の密封が
破壊されるが、横ずれ後に接触した面と馴染むことで新
しいシール領域が形成される。このため、キャスク５０
０を輸送する際にＯリングに換装する必要がない。ま
た、金属ガスケット２の外皮５を硬質金属により構成し
た場合は、クリープが生じ難くなるから、長期間に渡っ
て密封性能を維持することができる。一方、金属ガスケ
ット２の外皮５をコーティング層５１と同じ軟質金属に
よって構成した場合は、電解腐食の発生を防止できる。
硬質金属を用いる場合であって電解腐食を防止したいと
きは、Ｍｏを含むＳＵＳ３１７などを用いるのが好まし
い。

【００４４】また、図８に示すように、金属ガスケット
２の外皮５にステンレスなどの硬質金属を用いると共に
多数の微小凹凸５２を形成するようにしてもよい。この
ようにすれば、コーティング層５１に微小凹凸５２が食
い込んで密封を得ることができる。かかる構成におい
て、二次蓋５０８が径方向に移動した場合、金属ガスケ
ット２が実施の形態１に示したような挙動をするため、
当該金属ガスケット２が横ずれせず、新たに食い込んだ
部分でシール領域が形成される。このため、キャスク輸
送時におけるＯリング換装作業を省略できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のキャス
ク（請求項１）では、金属ガスケットの表面を軟質金属
で構成し、当該金属ガスケットによるシール面に、最大
粗さが２μｍ以上２０μｍ以下の多数の微小凹凸を形成
したので、キャスクの輸送時に蓋が移動しても、金属ガ
スケットによる密封性能を維持することができる。この
ため、キャスク輸送時のＯリングへの換装作業が不要に
なる。

【００４６】また、この発明のキャスク（請求項２）で
は、金属ガスケットによるシール面に軟質金属のコーテ
ィング層を設け、前記金属ガスケットの外表面に最大粗
さが２μｍ以上２０μｍ以下の多数の微小凹凸を形成し
たので、キャスクの輸送時に蓋が移動しても、金属ガス
ケットによる密封性能を維持することができる。このた
め、キャスク輸送時のＯリングへの換装作業が不要にな
る。

【００４７】また、この発明のキャスク（請求項３）で
は、金属ガスケットによるシール面のうち、当該金属ガ
スケットとの接触領域に突起を設けたので、金属ガスケ
ットの構成材の塑性流動が抑制されて接触面圧の低下が
防止されるから、キャスクを長期間保管した場合でも所
定の密封性能を維持することができる。

【００４８】また、この発明のキャスク（請求項４）で
は、金属ガスケットによるシール面に、当該金属ガスケ
ット外形に合わせた曲面部を形成したので、金属ガスケ
ットの構成材の塑性流動が抑制されて接触面圧の低下が
防止されるから、キャスクを長期間保管した場合でも所
定の密封性能を維持することができる。

【００４９】また、この発明のキャスク（請求項５）で
は、金属ガスケットを入れるガスケット溝内の径方向両
隅に曲面または斜面を形成したので、キャスクの輸送時
に蓋が移動しても、金属ガスケットによる密封性能を維
持することができる。このため、キャスク輸送時のＯリ
ングへの換装作業が不要になる。

【００５０】また、この発明のキャスク（請求項６）で
は、金属ガスケットによるシール面に軟質金属のコーテ
ィング層を形成するようにしたので、キャスク輸送時に
蓋が移動しても、金属ガスケットによる密封性能を維持
することができる。このため、キャスク輸送時のＯリン
グへの換装作業が不要になる。

【００５１】また、この発明のキャスク（請求項７）で
は、シール面に軟質金属のコーティング層を形成した場
合において、金属ガスケットの外皮に硬質金属を用いる
ようにしたので、塑性流動を抑制して密封性能を長期間
維持できる。

【００５２】また、この発明のキャスク（請求項８）で
は、軟質金属に接触することになる、前記金属ガスケッ
トの外皮に用いるか或いはシール面を構成する硬質金属
として、ＳＵＳ３１７またはＳＵＳ６２５を用いたの
で、電位差腐食によるピッチングを防止できる。このた
め、長期間の保管中においても確実に密封性を保つこと
ができる。

【００５３】また、この発明のキャスク（請求項９）お
よび金属ガスケット（請求項１０）では、金属ガスケッ
トが、環状コイルスプリングと、それぞれのコイルスプ
リングを被覆する内皮とを備え、これらを外皮によって
一体化すると共に当該外皮の径方向中央付近に緩衝構造
を設けたので、蓋の移動による横ずれを緩衝できる。こ
のため、キャスク輸送時においても密封機能を維持でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１にかかるキャスクの密
封構造を示す断面図である。

【図２】図１に示したシール領域の拡大図である。

【図３】この発明の実施の形態２にかかる密封構造を示
す断面図である。

【図４】図３に示したシール領域の拡大図である。

【図５】この発明の実施の形態３にかかる密封構造を示
す断面図である。

【図６】この発明の実施の形態４にかかる密封構造を示
す断面図である。

【図７】この発明の実施の形態５にかかる密封構造を示
す断面図である。

【図８】この発明の実施の形態５にかかる密封構造の変
形例を示す断面図である。

【図９】従来のキャスクの構造を示す断面図である。

【図１０】図９に示したキャスクの一部拡大図である。

【図１１】キャスクのシール部を示す拡大図である。

【符号の説明】

１００キャスク１密封構造２金属ガスケット３コイルスプリング４内皮５外皮６緩衝構造９シール面１０微小凹凸２１突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上和夫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 (72)発明者坂口康弘兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者浅田和夫兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者竹下興二兵庫県加古川市加古川町北在家15番地株式会社関西技研内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 γ線の遮蔽を行う胴本体に底付きのキャ
ビティが形成され、このキャビティ内に使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを収め、前記胴本体のキャビ
ティ開口側に蓋を取り付けると共に胴本体の端部と蓋の
周縁部との間に断面が円形部分を持つリング状の金属ガ
スケットを介在させ前記キャビティ内の密封を保持する
キャスクにおいて、前記金属ガスケットの表面を軟質金属で構成し、当該金
属ガスケットによるシール面に、最大粗さが２μｍ以上
２０μｍ以下の多数の微小凹凸を形成したことを特徴と
するキャスク。
【請求項２】 γ線の遮蔽を行う胴本体に底付きのキャ
ビティが形成され、このキャビティ内に使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを収め、前記胴本体のキャビ
ティ開口側に蓋を取り付けると共に胴本体の端部と蓋の
周縁部との間に断面が円形部分を持つリング状の金属ガ
スケットを介在させ前記キャビティ内の密封を保持する
キャスクにおいて、前記金属ガスケットによるシール面に軟質金属のコーテ
ィング層を設け、前記金属ガスケットの外表面に最大粗
さが２μｍ以上２０μｍ以下の多数の微小凹凸を形成し
たことを特徴とするキャスク。
【請求項３】さらに、前記金属ガスケットによるシー
ル面のうち、当該金属ガスケットとの接触領域に突起を
設け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。
【請求項４】 γ線の遮蔽を行う胴本体に底付きのキャ
ビティが形成され、このキャビティ内に使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを収め、前記胴本体のキャビ
ティ開口側に蓋を取り付けると共に胴本体の端部と蓋の
周縁部との間に断面が円形部分を持つリング状の金属ガ
スケットを介在させ前記キャビティ内の密封を保持する
キャスクにおいて、前記金属ガスケットによるシール面に、当該金属ガスケ
ット外形に合わせた曲面部を形成したことを特徴とする
キャスク。
【請求項５】 γ線の遮蔽を行う胴本体に底付きのキャ
ビティが形成され、このキャビティ内に使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを収め、前記胴本体のキャビ
ティ開口側に蓋を取り付けると共に胴本体の端部と蓋の
周縁部との間に断面が円形部分を持つリング状の金属ガ
スケットを介在させ前記キャビティ内の密封を保持する
キャスクにおいて、前記金属ガスケットを入れるガスケット溝内の径方向両
隅に曲面または斜面を形成したことを特徴とするキャス
ク。
【請求項６】 γ線の遮蔽を行う胴本体に底付きのキャ
ビティが形成され、このキャビティ内に使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを収め、前記胴本体のキャビ
ティ開口側に蓋を取り付けると共に胴本体の端部と蓋の
周縁部との間に断面が円形部分を持つリング状の金属ガ
スケットを介在させ前記キャビティ内の密封を保持する
キャスクにおいて、前記金属ガスケットによるシール面に軟質金属のコーテ
ィング層を形成するようにしたことを特徴とするキャス
ク。
【請求項７】さらに、前記金属ガスケットの外皮に硬
質金属を用いたことを特徴とする請求項６に記載のキャ
スク。
【請求項８】さらに、前記軟質金属に接触することに
なる、前記金属ガスケットの外皮に用いるか或いはシー
ル面を構成する硬質金属として、ＳＵＳ３１７またはＳ
ＵＳ６２５を用いたことを特徴とする請求項６または７
に記載のキャスク。
【請求項９】前記金属ガスケットが、環状コイルスプ
リングと、それぞれのコイルスプリングを被覆する内皮
とを備え、これらを外皮によって一体化すると共に当該
外皮の径方向中央付近に緩衝構造を設けたことを特徴と
する請求項１〜８のいずれか一つに記載のキャスク。
【請求項１０】二重リングを構成する径の異なる同心
の環状コイルスプリングと、それぞれのコイルスプリン
グを被覆する内皮とを備え、これらを外皮によって一体
化すると共に当該外皮の径方向中央付近に緩衝構造を設
けたことを特徴とする金属ガスケット。