JP2002243888A - 放射性物質の封入方法および冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容器本体内を短時間で乾燥させ、高い密閉性を
持って放射性物質を金属密閉容器内へ封入することが可
能な放射性物質の封入方法を提供する。 【解決手段】キャニスタ３０の容器本体３２内に使用済
燃料集合体３６を挿入し容器本体内の冷却水を排水した
後、給気管７４を通して容器本体内の底部に加熱気体を
供給し残留水を蒸発させる。同時に、容器本体内をポン
プ８０により所定の真空度まで排気する。残留水の蒸発
および真空排気を行う間、容器本体の外側に設けられた
冷却用ジャケット８２を通して冷却水を循環させ、容器
本体内を１００℃以上でかつ所定の耐熱温度よりも低い
温度に維持する。

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、発熱を伴う放射
性物質を金属密閉容器、いわゆるキャニスタに封入する
放射性物質の封入方法、およびこの封入方法に用いる冷
却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の使用済燃料に代表される高放射
性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の
再度燃料として使用可能な有用物質を回収するため、再
処理される。そして、これらの使用済燃料は、再処理を
行うまでの間、密閉された状態で貯蔵されている。この
ような高放射性物質の貯蔵方法としては、プール水下の
ラック貯蔵と比較して運転コストが低いことから、キャ
スク等による乾式法が知られている。

【０００３】乾式法に用いるキャスクとしては、コンク
リート構造物によって使用済燃料を遮蔽するコンクリー
トキャスク、あるいは金属キャスク等が知られている。
これらのキャスクは、上部および底部が閉塞された筒状
の容器本体を備えている。コンクリートキャスクにおい
て、使用済燃料は、筒状の金属密閉容器、いわゆるキャ
ニスタに封入され、更に、このキャニスタを上述したコ
ンクリートキャスク内に収納配置することにより、放射
性物質を遮蔽した状態で貯蔵する。

【０００４】通常、キャニスタは、底面が閉塞した筒状
の容器本体と、容器本体の上部開口を閉塞した蓋と、を
備え、容器本体内にはバスケットが配置されている。そ
して、酸化ウラン等の使用済燃料は燃料被覆管に収納さ
れ、いわゆる燃料集合体とされた後、容器本体内に挿入
され、バスケットによって支持された状態でキャニスタ
内に複数体封入される。このようなキャニスタでは、通
常、以下の工程によって使用済燃料が封入される。ま
ず、上部開口が開いたキャニスタの容器本体を冷却水内
に浸して容器本体内を冷却水で満たし、この状態で容器
本体内にバスケットおよび燃料棒を収納する。これによ
り、使用済燃料を冷却水によって一時的に遮蔽し放射
線、特に中性子を防止する。

【０００５】続いて、容器本体の上部開口に遮蔽蓋およ
び一次蓋を落とし込んで閉じた後、容器本体内から適量
の水を抜き取るとともに、一次蓋を容器本体に溶接して
容器本体の上部開口を密閉する。そして、一次蓋に設け
られた排水口を介して容器本体内から冷却水を排水し、
続いて、容器本体内を真空排気した後、排水口を封止す
る。更に、一次蓋に重ねて二次蓋を配置し、容器本体に
溶接する。これにより、高い密閉性を持って使用済燃料
を封入したキャニスタが形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、使用
済燃料の封入工程は、使用済燃料からの放射線を防止す
るため、容器本体内に冷却水を漲水した状態で行われ
る。従って、使用済燃料の収納後、キャニスタの容器本
体内から冷却水を完全に抜き取り、更に、真空排気して
容器本体内部を完全に乾燥する必要がある。

【０００７】このような排水および真空排気工程では、
冷却水の排水に従って各燃料棒の温度が徐々に上昇す
る。そして、燃料棒の周囲に残った冷却水は蒸発して水
蒸気となり、容器本体の外部に排気される。しかしなが
ら、通常、燃料棒の発熱温度はその長手方向中央部が最
も高く、下端部は比較的低くなっている。そのため、容
器本体内の底部は温度上昇が遅く、底部に溜まった冷却
水の蒸発も遅くなる。従って、容器本体内部を完全に真
空乾燥させるためには数十時間を必要とし、この間、燃
料棒の中央部およびキャニスタ中央部の温度が３００℃
程度まで上昇し、燃料被覆管の許容温度を超えてしまう
恐れがある。

【０００８】そして、燃料被覆管が許容温度を超えて損
傷した場合には、使用済燃料の密閉性が損なわれ、キャ
ニスタの健全性、即ち、キャニスタの放射線遮蔽性能を
維持することが困難となる。

【０００９】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、容器本体内を短時間で乾燥させ、高い
密閉性を持って放射性物質を金属密閉容器内へ封入する
ことが可能な放射性物質の封入方法、およびこの封入方
法に用いる冷却装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る放射性物質の封入方法は、底部が閉
塞したほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口
部を閉塞した一次蓋および二次蓋と、を有した金属密閉
容器に放射性物質を封入する放射性物質の封入方法にお
いて、上端の開口した上記容器本体を水中に沈め、容器
本体内を水で満たす工程と、上記水中で、上記容器本体
内に放射性物質を装填する工程と、上記放射性物質の装
填後、水中で、上記容器本体の上端開口部内に遮蔽体を
装着する工程と、上記遮蔽体の装着後、上記容器本体を
水中から引き上げるとともに、上記遮蔽体が露出するま
で上記容器本体内から所定量の水を抜き取る工程と、上
記水の抜き取り後、上記一次蓋を上記容器本体の上端開
口部内に配置し、容器本体に溶接する工程と、上記一次
蓋の溶接後、この一次蓋および遮蔽体に設けられた排出
口から上記容器本体内の水を排水する工程と、上記排水
後、上記排出口から上記容器本体内の底部に加熱気体を
供給して上記底部に残留した水を蒸発させる工程と、上
記残留水を蒸発させた後、上記排出口を通して上記容器
本体内を真空に排気する工程と、上記蒸発工程および排
気工程の間、上記容器本体の外側を冷却し、容器本体内
を１００℃以上でかつ所定の耐熱温度以下の温度に維持
する冷却工程と、上記排気工程の後、上記排出口を密閉
するとともに、上記二次蓋を上記容器本体の上端開口部
内に配置し、容器本体に溶接する工程と、を備えたこと
を特徴としている。

【００１１】また、この発明に係る放射性物質の封入方
法によれば、上記冷却工程は、上記容器本体の外側に冷
却用ジャケットを装着し、この冷却用ジャケットに冷却
媒体を流す工程を含んでいることを特徴としている。

【００１２】更に、この発明によれば、上記排水工程
は、上記排出口を通して上記容器本体の底部まで延びた
排水管を上記容器本体内に挿入し、上記排出口から容器
本体内に加圧気体を供給して上記排水管から水を排水す
る工程を含んでいることを特徴としている。そして、こ
の発明に係る放射性物質の封入方法によれば、上記蒸発
工程は、上記給気管を通して上記容器本体の底部に加熱
気体を供給する工程を含んでいることを特徴としてい
る。

【００１３】上記冷却工程において、上記冷却用ジャケ
ットの流水量を調整して上記容器本体内の温度を調整す
る。冷却用ジャケットに流す冷却水としては、大気温度
よりも低い約５ないし１０℃の冷却水を用いることが望
ましい。また、上記冷却工程により、上記容器本体内の
温度を１００℃ないし２５０℃の範囲に維持することが
望ましい。

【００１４】更に、この発明に係る放射性物質の封入方
法によれば、金属密閉容器の容器本体を予め輸送用容器
内に収納した状態で、放射性物質の封入を行う。すなわ
ち、底部が閉塞したほぼ筒状の容器本体と、上記容器本
体の上端開口部を閉塞した一次蓋および二次蓋と、を有
した金属密閉容器に放射性物質を封入する放射性物質の
封入方法において、上端の開口した輸送用容器の収納部
に、上端の開口した空の上記金属密閉容器の容器本体を
配置する工程と、上記輸送用容器の上端開口の近傍で、
上記容器本体外面と上記輸送用容器の内面との間に設け
られた環状の密閉部材により、容器本体外面と輸送用容
器内面との間を密閉し、上記本体の上端開口側から上記
容器本体と上記輸送用容器内面との間への流体の侵入を
防止する工程と、上記密閉部材により上記容器本体外面
と輸送用容器内面との間を密閉した状態で、上記容器本
体が収納された上記輸送用容器を水中に沈め、容器本体
内を水で満たす工程と、上記水中で、上記容器本体内に
放射性物質を装填する工程と、上記放射性物質の装填
後、水中で、上記容器本体の上端開口部内に遮蔽体を装
着する工程と、上記遮蔽体の装着後、上記容器本体を水
中から引き上げるとともに、上記遮蔽体が露出するまで
上記容器本体内から所定量の水を抜き取る工程と、上記
水の抜き取り後、上記一次蓋を上記容器本体の上端開口
部内に配置し、容器本体に溶接する工程と、上記一次蓋
の溶接後、この一次蓋および遮蔽体に設けられた排出口
から上記容器本体内の水を排水する工程と、上記排水
後、上記排出口から上記容器本体内の底部に加熱気体を
供給して上記底部に残留した水を蒸発さる工程と、上記
残留水を蒸発させた後、上記排出口を通して上記容器本
体内を真空に排気する工程と、上記蒸発工程および排気
工程の間、上記輸送用容器の外側を冷却し、上記容器本
体内を１００℃以上でかつ所定の耐熱温度以下の温度に
維持する冷却工程と、上記排気工程の後、上記排出口を
密閉するとともに、上記二次蓋を上記容器本体の上端開
口部内に配置し、容器本体に溶接する工程と、を備えた
ことを特徴としている。

【００１５】上記のように構成された放射性物質の封入
方法によれば、容器本体内から水を抜き取った後、この
容器本体内に加熱気体を供給することにより、比較的温
度が上がり難い容器本体内の底部に残留した水を加熱
し、短時間で蒸発させ排出することができ、その後、真
空排気することにより短時間で容器本体内部を完全に乾
燥することが可能となる。そして、この間、容器本体あ
るいは輸送用容器の外側を冷却して容器本体内を１００
℃以上でかつ所定の耐熱温度よりも低い温度に維持する
ことにより、放射性物質の過度の発熱を防止し、放射性
物質を収納している被覆管等の損傷を防止することがで
きる。

【００１６】従って、高い密閉性を持って放射性物質を
金属密閉容器内へ封入し、健全性、即ち、優れた放射線
遮蔽性能を維持可能な放射性物質の封入方法、およびこ
の封入方法に用いる冷却装置を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の実施の形態に係る放射性物質の封入方法について詳
細に説明する。まず、本封入方法を適用する適用する輸
送用キャスクについて説明と、図１に示すように、この
輸送用キャスク１１は、ステンレス、炭素鋼等の金属に
よって形成されたほぼ円筒状の本体１０と、本体の外側
に隙間を置いて、かつ、本体１０と同軸的に配置され、
キャスク外面を構成した外筒１２と、本体１０と外筒１
２との間に設けられ中性子遮蔽体として機能するレジン
層１４と、を備えている。レジン層１４は、例えば、水
素を含有した高分子材料から形成されている。本体１０
はその上端が開口しているとともに、下端は底壁１８に
よって閉塞されている。これにより、本体１０内には収
納部１７が形成されている。なお、熱輻射率の向上を図
るため、本体１０の内面には塗装処理が施されている。

【００１８】そして、輸送用キャスク１１の本体１０
内、つまり、収納部１７には、金属密閉容器としてのキ
ャニスタ３０が収納され、更に、このキャニスタ３０内
には、放射性物質としての使用済燃料集合体が収納され
ている。

【００１９】詳細に述べると、図１ないし図３に示すよ
うに、キャニスタ３０は、下端が閉塞されているととも
に上端開口部３２ａを有したほぼ円筒状の容器本体３２
を備えている。この容器本体３２は、例えば、ＳＵＳ３
２９Ｊ４Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、スーパーステンレス
等の金属によって形成されている。また、容器本体３２
の内面および外面は、塗料によって塗装されている。

【００２０】そして、容器本体３２は、輸送用キャスク
１１側の本体１０の内径よりも僅かに小さな外径を有
し、本体１０内に挿入可能となっている。容器本体３２
内には、バスケット３４により支持された状態で、使用
済燃料集合体３６が複数体封入されている。これら使用
済燃料集合体３６は、例えば、原子炉の使用済燃料かな
らなり、崩壊熱に伴う発熱および放射線の発生を伴う放
射性物質を含んでいるとともに、細長い燃料被覆管に収
納され燃料棒として構成されている。バスケット３４
は、ボロン（Ｂ）とアルミニウム又はＳＵＳとの複合材
料によって構成されている。また、アルミニウムで形成
されたバスケット３４の表面は、アルマイト処理等の熱
輻射率の高い材料によりコーティングされている。

【００２１】そして、キャニスタ３０は、封入された放
射性物質が外部に漏洩しないよう、溶接密閉構造を有し
ている。また、容器本体３２内には、ヘリウムガスが負
圧状態あるいは正圧状態で充填されている。すなわち、
容器本体３２の上端部内周面には複数、例えば４つの支
持台３８が固定され、円周方向に沿って互いに等間隔離
間して設けられている。この支持台３８上には、円環状
の支持板３９を介して、あるいは、直接、円盤状の遮蔽
板４０が載置され、容器本体３２の上端開口部を閉塞し
ている。遮蔽板４０の下面外周部には全周に亘って溝が
形成され、この溝には、シール材として、耐熱性弾性
材、セラッミック等からなるＯリング４１が嵌合されて
いる。そして、Ｏリング４１は、支持板３９の上面に密
着し、容器本体３２の内周面と遮蔽板４０との隙間を気
密に密閉している。

【００２２】容器本体３２の上端開口部内には、遮蔽板
４０に重ねて円盤状の一次蓋４２が装着され、容器本体
の上端開口を閉塞している。そして、一次蓋４２の外周
部の上端側部分は、全周に亘って、容器本体３２の内周
面に溶接されている。遮蔽板４０および一次蓋４２に
は、後述するように容器本体３２内の排気、排水、およ
び容器本体内への給気に利用する排出口４３が形成さ
れ、この排出口４３は一次蓋４２に固定された栓体４５
によって封止されている。

【００２３】また、容器本体３２の上端開口部内には、
一次蓋４２に重ねて円盤状の二次蓋４４が装着されてい
る。二次蓋４４の上端側の周縁部は容器本体３２の内周
面に溶接され、それにより、二次蓋は容器本体３２の上
端開口を閉塞している。二次蓋４４は、その下面に形成
された複数の凹部４６を有し、これらの凹所４６を除
き、一次蓋４２の上面に接触している。

【００２４】これら複数の凹所４６によって一次蓋４２
と二次蓋４４との間には、モニタリングの検査空間とし
て機能する密閉空間が形成され、この密閉空間内は負圧
あるいは正圧に維持されている。これにより、キャニス
タ３０内部と外部との間に圧力障壁が形成され、モニタ
リングが可能となる。

【００２５】このように、容器本体３２の上端開口３２
ａは、遮蔽板４０、一次蓋４２、および二次蓋４４によ
って気密に閉塞されている。これら遮蔽板４０、一次蓋
４２、および二次蓋４４は、例えばステンレス等の金属
によって形成されている。

【００２６】上記のように構成されたキャニスタ３０
は、輸送用キャスク１１の本体１０の収納部１７内に同
軸的に収納され、底壁１８上に載置されている。この状
態において、キャニスタ３０の外周面と本体１０の内面
との間には、僅かな隙間が形成されている。

【００２７】図１および図４に示すように、本体１０の
収納部１７の内径は、キャニスタ３０の外径よりも僅か
に大きく形成されているとともに、収納部１７の上端部
の内径は、他の部分よりも大きく設定され、段付き状に
形成されている。これにより、収納部１７の上端部内に
は、検査器を挿入可能な環状の検査空間１６が形成さ
れ、キャニスタ３０の上端部外周、つまり、一次蓋４２
および二次蓋４４の外側に位置している。

【００２８】また、この検査空間１６内には、密閉部材
として機能する構造物、例えば、環状の弾性チューブ５
０が配設されている。この弾性チューブ５０は、外部か
ら加圧空気を供給することにより膨らませることができ
る。そして、弾性チューブ５０は、本体１０の内周面に
固定され、検査空間１６において、本体の内周面および
キャニスタ３０の外周面に液密に接触している。これに
より、弾性チューブ５０は、本体１０内面とキャニスタ
外面との間を密閉し、本体１０の上端開口側から本体と
キャニスタ３０との間への流体の侵入を防止している。

【００２９】本体１０の上端部外周には、弾性チューブ
５０によって密閉された空間に連通した供給孔５２が１
つあるいは複数形成されている。本実施の形態におい
て、供給孔５２は、弾性チューブ５０の下方で検査空間
１６に連通している。そして、この供給孔５２を通し
て、本体１０の外側から、弾性チューブ５０によって密
閉されたキャニスタ３０外面と本体１０内面との空間へ
流体を供給可能となっている。通常、供給孔５２は、栓
体５４によって閉じられている。

【００３０】図１および図４に示すように、輸送用キャ
スク１１の本体１０の上端開口は、ステンレス、炭素鋼
等の金属からなる蓋体２０によって閉塞されている。こ
の蓋体２０は、複数のボルト２１により本体１０の上端
面にボルト止めされている。そして、蓋体２０の内面
は、キャニスタ３０の２次蓋４４外面に密着している。

【００３１】更に、輸送用キャスク１１は、本体１０の
上端部および下端部にそれぞれ装着された衝撃吸収体、
すなわち、ショックアブソーバ２２、２４を備えてい
る。これらのショックアブソーバ２２、２４は衝撃吸収
材として、例えば木材によってほぼ円板状に形成されて
いる。

【００３２】そして、ショックアブソーバ２２は、本体
１０の上端部に嵌合およびねじ止めされ、蓋体２０の外
面全体を覆っている。また、ショックアブソーバ２４
は、本体１０の下端部に嵌合およびねじ止めされ、底壁
１８の外面全体を覆っている。

【００３３】次に、上記のように構成された輸送用キャ
スク１１に収納されているキャニスタに使用済燃料集合
体３６を封入する封入方法について説明する。図５に示
すように、まず、除染ピット６２において、キャニスタ
３０の容器本体３２を、その上端が開口した状態で輸送
用キャスク１１の本体１０に収納する。なお、この段階
において、ショックアブソーバ２２、２４、および蓋体
２０は取り除かれている。また、容器本体３２内には予
めバスケット３４を装着しておく。

【００３４】続いて、本体１０の上端部内面に固定され
た弾性チューブ５０に加圧空気を供給して弾性チューブ
を膨らませ、本体１０の内面およびキャニスタ３０の容
器本体３２の上端部外周に密着させる。これにより、本
体１０内面とキャニスタ３０外面との間を弾性チューブ
５０によって密閉し、本体１０の上端開口側から本体と
キャニスタ３０との間への流体の侵入を防止する。

【００３５】更に、供給孔５２を通して、本体１０の外
側から、弾性チューブ５０によって密閉されたキャニス
タ３０外面と本体１０内面との空間へ、汚染されていな
い空気等の気体を充填し、栓体５４によって供給孔５２
を閉じる。これにより、弾性チューブ５０によって密閉
された空間内を空気によって満たすとともに、この空間
内の圧力を外部の圧力と同等以上に維持し、一層確実に
流体の侵入を防止可能とする。以上の工程により、燃料
装填準備が終了する。なお、充填する流体は、空気に限
らず他の気体としても、あるいは、純水等の液体を用い
てもよい。

【００３６】続いて、容器本体３２が収納された輸送用
キャスク１１の本体１０を、図示しない天井クレーンに
より、冷却水６４が漲水されたキャスクローディングピ
ット６５へ移送し、冷却水の中に沈める。これにより、
容器本体３２内部および本体１０の上端部内が水によっ
て満たされる。この際、本体１０内面とキャニスタ３０
外面との間の空間は、弾性チューブ５０によって密閉さ
れているとともに空気が充填されていることから、汚染
された冷却水６４が、本体１０の上端開口を通して本体
１０と容器本体３２との間へ流入することはない。

【００３７】図５および図６に示すように、キャスクロ
ーディングピット６５において、使用済燃料ピット６６
内の使用済燃料ラック６０に保管されていた使用済燃料
集合体３８を、ピットクレーン６７により、１本ずつ引
き出し、容器本体３２内のバスケット３４に順次装填す
る。そして、所定本数の使用済燃料集合体３６を容器本
体３２内に装填した後、容器本体３２の上端開口部３２
ａ内に支持板および遮蔽板４０を順次装着する。

【００３８】続いて、天井クレーンにより、輸送用キャ
スク１１の本体１０をキャスクローディングピット６５
から引き上げ、前述の除染ピット６２へ移送する。その
後、図７に示すように、除染ピット６２において、冷却
水６４の水面が使用済燃料集合体３６の僅か上方に位置
するように、容器本体３２内から適量の冷却水を水抜き
取るとともに、弾性チューブ５０の上に溜まっている冷
却水を抜き取る。

【００３９】この状態で、キャニスタ３０の容器本体３
２の上端開口部３２ａ内に一次蓋４２を装着し、更に、
一次蓋４２の上端周縁部を容器本体３２の内面に溶接
し、容器本体の上端開口部を閉塞する。溶接後、図８に
示すように、本体１０の上端開口側から検査空間１６に
検査器、例えば、赤外線センサ７０を挿入し、溶接部の
外側に配置する。そして、この赤外線センサ７０によ
り、密閉容器３２の外面側で一次蓋４２の溶接部に対し
てほぼ垂直な方向から溶接部の溶接状態を検査する。な
お、検査器は、赤外線センサに限らず、超音波センサ等
の検査器を用いてもよい。

【００４０】その後、容器本体３２内の完全脱水、真空
乾燥、不活性ガス置換、密封作業及び気密漏洩検査を行
う。この場合、例えば、図９に示すように、加圧ポンプ
７２により一次蓋４２および遮蔽板４０の排出口４３を
介して容器本体３２内を加圧し、同じく、排出口４３を
通して容器本体内の底部まで挿入された排水パイプ７３
から容器本体内の水を外部に排水する。

【００４１】上記排水工程により容器本体３２内から水
をほぼ排水した後、容器本体内の底部に残留した水を蒸
発させて完全乾燥するとともに、容器本体内を真空排気
する。すなわち、図１０に示すように、一次蓋４２およ
び遮蔽板４０の排出口４３を通して、給気管７４および
排気管７５を容器本体３２内の底部まで挿入する。この
場合、給気管７４および排気管７５は二重管構造とし、
例えば、給気管７４が排気管７４の内側を通って延びる
構造としている。吸気管７４には、ヒータ７６、吸気ポ
ンプ７７、およびＮ_２を貯溜したタンク７８が順に接続
されている。また、排気管７５には排気ポンプ８０が接
続されている。

【００４２】更に、輸送キャスクの外筒１２の外周面上
に脱着自在な筒状の冷却用ジャケット８２を装着する。
冷却用ジャケット８２の下端部と上端部との間には循環
パイプ８４が接続され、この循環パイプの中途部には、
冷水循環ポンプ８５および熱交換器８６が接続されてい
る。冷却用ジャケット８２内および循環パイプ８４内
は、冷却媒体としての冷却水で満たされている。また、
熱交換器８６には、５〜１０℃の冷水を供給する冷水発
生チラー８８が接続されている。

【００４３】なお、これらの冷却用ジャケット８２、循
環パイプ８４、循環ポンプ８５、熱交換器８６、冷水発
生チラー８８は、この発明における冷却装置を構成して
いる。そして、冷水供給部として機能する冷水発生チラ
ー８８は、熱交換器８６と共に温度調整部を構成してい
る。なお、冷却媒体は水に限らず、代替フロン等の気体
を用いてもよい。

【００４４】この状態で、吸気ポンプ７７を駆動するこ
とにより、タンク７８からＮ_２ガスを吸引し、ヒータ７
６によって１００℃に以上に加熱した後、吸気管７４を
通して容器本体３２の底部に供給する。これにより、容
器本体３２内の底部に残留していた水をＮ２ガスによっ
て加熱し蒸発させる。なお、Ｎ_２ガスは不純物を含んで
いないとともに、空気よりも熱伝導性が高いため、加熱
気体として用いた場合に有効である。しかしながら、加
熱気体として清浄な空気を用いてもよい。

【００４５】上記のような残留水の蒸発工程を行いなが
ら、吸気ポンプ８０を駆動し、排気管７５を通して容器
本体３２内を排気する。これにより、蒸発した水分を容
器本体３２外へ排気し、容器本体内を完全乾燥する。そ
して、残留水を蒸発させながら排気することにより、容
器本体３２内を完全乾燥することができる。

【００４６】容器本体３２内の完全乾燥が終了した後、
吸気ポンプ７７を停止して加熱気体の供給を停止すると
ともに、吸気ポンプ８０により容器本体３２内を続いて
排気し、数ｍｍＨｇ程度の真空度まで真空排気する。

【００４７】一方、上述した蒸発工程および真空排気工
程を行っている間、冷水循環ポンプ８５および冷水発生
チラー８８を作動させる。これにより、冷却用ジャケッ
ト８２内および循環パイプ８４内を通って冷却水が循環
する。この場合、冷却水は、熱交換器８６を通る際、冷
水発生チラー８８から供給された冷水との間で熱交換さ
れ、５〜１０℃の温度に冷やされた後、冷却用ジャケッ
ト８２内に供給される。そして、冷却水は冷却用ジャケ
ット８２内を流れることにより、キャスク本体１０およ
びこのキャスク本体内に収納されたキャニスタ３０を外
側から冷却する。また、冷却用ジャケット８２内を流れ
て温度上昇した冷却水は、熱交換器８６を通ることによ
り再び５〜１０℃に冷却された後、冷却用ジャケット８
２に供給される。

【００４８】これにより、蒸発工程および真空排気工程
の間、容器本体３２内を１００℃よりも高くかつ所定の
耐熱温度よりも低い温度、例えば、２５０℃以下に維持
する。容器本体３２内の温度調整は、冷却用ジャケット
８２内を流れる冷却水の流量によって、つまり、冷水循
環ポンプ８５の吐出量によって調整することができ、あ
るいは、冷水発生チラー８８から供給する冷水の温度を
調整することによっても調整することができる。

【００４９】上述した蒸発工程および真空排気工程が終
了した後、一次蓋４２および遮蔽板４０の排出口４３を
通して容器本体３２内にヘリウム等の不活性ガスを充
填、置換する。その後、一次蓋４２の排出口４３を栓体
４５で閉塞し、この栓体を溶接した後、気密漏洩検査を
行う。

【００５０】次に、容器本体３２の上端開口部３２ａ内
に二次蓋４４を装着し、その外周縁部を容器本体の内面
に溶接した後、上記と同様の方法で、赤外線センサ７０
により溶接状態を検査する。なお、二次蓋４４を溶接す
る工程においても、冷却用ジャケット８２を通して冷却
水を循環させ、容器本体３２内の温度を１００℃〜２５
０℃に維持する。

【００５１】続いて、一次蓋４２と二次蓋４４との間の
空間における不活性ガス置換、密封作業、溶接部検査、
気密漏洩検査を行うことにより、キャニスタ３０への使
用済燃料の封入作業が終了し、使用済燃料を収納したキ
ャニスタが完成する。

【００５２】キャニスタ３０の完成後、キャスク本体１
０から冷却用ジャケット８２を取り外す。続いて、図１
および図４で示したように、輸送用キャスク１１の本体
１０の上端開口を蓋体２０によって閉塞し、更に、本体
１０を洗浄する。次に、栓体５４を取り外し、前述した
密閉空間に充填されていた空気あるいは純水等を抜き出
した後、この密閉空間にヘリウムを充填し栓体を再度装
着する。最後に、本体１０の上端および下端にショック
アブソーバ２２、２４を装着した後、搬出前確認検査を
行うことにより、発送前準備が完了する。このようにし
てキャニスタ３０を収納した輸送用キャスク１１は、ト
ラック等により発電所から貯蔵施設まで輸送される。

【００５３】上記のように構成された放射性物質の封入
方法によれば、キャニスタ３０の容器本体３２内から水
を抜き取った後、この容器本体内に加熱気体を供給する
ことにより、比較的温度が上がり難い容器本体３２内の
底部に残留した水を加熱し、短時間で蒸発させ排出する
ことができる。従って、その後、真空排気することによ
り短時間で容器本体内部を完全に乾燥することが可能と
なる。そして、この間、冷却用ジャケット８２に冷却水
を流すことにより、容器本体３２の外側を冷却して容器
本体内を１００℃以上でかつ所定の耐熱温度よりも低い
温度に維持することができ、放射性物質の過度の発熱を
防止し、放射性物質を収納している被覆管等の損傷を防
止することができる。

【００５４】従って、高い密閉性を持って使用済燃料集
合体をキャニスタ３０内へ封入することができ、健全
性、即ち、優れた放射線遮蔽性能を維持可能な放射性物
質の封入方法、およびこの封入方法に用いる冷却装置を
得ることができる。

【００５５】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、上述した実施の形態では、キャニスタの
容器本体を輸送用キャスクの本体内に収納した状態で、
使用済燃料を封入する方法を示したが、これに限らず、
キャスク内に収納することなく、キャニスタの容器本体
内に使用済燃料を封入してもよい。この場合、冷却用ジ
ャケット８２は、キャニスタの容器本体外面に直接装着
して使用する。

【００５６】また、図９で示した容器本体３２内の排水
工程において、図１１に示す第２の実施の形態のよう
に、キャニスタの容器本体３２を収納した輸送用キャス
クの本体１０を振動台９０上に載置し、本体１０および
容器本体３２に振動を与えながら排水するようにしても
良い。あるいは、振動台９０を回転させ、本体１０およ
び容器本体３２に遠心力を作用させた状態で排水するよ
うにしても良い。

【００５７】このように、キャニスタ３０の容器本体３
２に振動あるいは遠心力を作用させることにより、容器
本体内のバスケット３４や使用済燃料集合体３６の表面
に付着している水を容器本体の底部に積極的に落とすこ
とができ、容器本体内を一層短時間で排水することが可
能となる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、容器本体内を短時間で乾燥させ、高い密閉性を持っ
て放射性物質を金属密閉容器内へ封入することが可能な
放射性物質の封入方法、および冷却装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る輸送用キャスクの
縦断面図。

【図２】上記輸送用キャスクに収納されたキャニスタの
一部を破断して示す斜視図。

【図３】上記キャニスタの一部を破断して示す側面図。

【図４】上記キャニスタの上端部を拡大して示す断面
図。

【図５】上記キャニスタへの使用済燃料装填工程および
蓋溶接工程を概略的に示す図。

【図６】上記使用済燃料装填工程において、輸送用キャ
スク本体を水中に沈めた状態を示す断面図。

【図７】上記使用済燃料装填工程において、キャニスタ
の一次蓋を装着する工程を示す断面図。

【図８】上記蓋溶接工程の後、溶接部を検査する状態を
示した、上記輸送用キャスクの本体上部、および輸送用
キャスクに収納されたキャニスタの上端部の断面図。

【図９】上記キャニスタ内から水を排水する工程を示す
断面図。

【図１０】上記キャニスタ内に残留した水を蒸発させる
工程、および上記キャニスタに内を真空排気する工程、
冷却工程を示す図。

【図１１】この発明の第２の実施の形態に係る封入方法
において、キャニスタを振動あるいは回転させる工程を
示す断面図。

【符号の説明】

１０…輸送用容器の本体 １１…輸送用キャスク １２…外筒 １４…レジン層 ３０…キャニスタ ３２…容器本体 ３２ａ…上端開口部 ３６…使用済燃料集合体 ４２…一次蓋 ４３…排出口 ４４…二次蓋 ７４…給気管 ７５…排気管 ７７…給気ポンプ ７６…ヒータ ８２…冷却用ジャケット ８４…循環パイプ ８５…冷水循環ポンプ ８６…熱交換器 ８８…冷水発生チラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 一雄 兵庫県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 名島 憲治 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目８番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 入野 光博 東京都港区高輪２−19−13 株式会社菱友 システム技術内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部が閉塞したほぼ筒状の容器本体と、上
   記容器本体の上端開口部を閉塞した一次蓋および二次蓋
   と、を有する金属密閉容器に放射性物質を封入する放射
   性物質の封入方法において、 上端の開口した上記容器本体を水中に沈め、容器本体内
   を水で満たす工程と、 上記水中で、上記容器本体内に放射性物質を装填する工
   程と、 上記放射性物質の装填後、水中で、上記容器本体の上端
   開口部内に遮蔽体を装着する工程と、 上記遮蔽体の装着後、上記容器本体を水中から引き上げ
   るとともに、上記遮蔽体が露出するまで上記容器本体内
   から所定量の水を抜き取る工程と、 上記水の抜き取り後、上記一次蓋を上記容器本体の上端
   開口部内に配置し、容器本体に溶接する工程と、 上記一次蓋の溶接後、この一次蓋および遮蔽体に設けら
   れた排出口から上記容器本体内の水を排水する工程と、 上記排水後、上記排出口から上記容器本体内の底部に加
   熱気体を供給して上記底部に残留した水を蒸発させる工
   程と、 上記残留水を蒸発させた後、上記排出口を通して上記容
   器本体内を真空に排気する工程と、 上記蒸発工程および排気工程の間、上記容器本体の外側
   を冷却し、容器本体内を１００℃以上でかつ所定の耐熱
   温度よりも低い温度に維持する冷却工程と、 上記排気工程の後、上記排出口を密閉するとともに、上
   記二次蓋を上記容器本体の上端開口部内に配置し、容器
   本体に溶接する工程と、 を備えたことを特徴とする放射性物質の封入方法。
2. 【請求項２】上記冷却工程は、上記容器本体の外側に冷
   却用ジャケットを装着し、この冷却用ジャケットに冷却
   媒体を流す工程を含んでいることを特徴とする請求項１
   に記載の放射性物質の封入方法。
3. 【請求項３】上記排水工程は、上記排出口を通して上記
   容器本体の底部まで延びた排水管を上記容器本体内に挿
   入し、上記排出口から容器本体内に加圧気体を供給して
   上記排水管から水を排水する工程を含んでいることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の放射性物質の封入方
   法。
4. 【請求項４】上記蒸発工程は、上記排出口を通して上記
   容器本体の底部まで延びた給気管を上記容器本体内に挿
   入し、この給気管を通して上記容器本体の底部に加熱気
   体を供給する工程を含んでいることを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれ１項に記載の放射性物質の封入方
   法。
5. 【請求項５】上記冷却工程において、上記冷却用ジャケ
   ットにおける冷却媒体の流量を調整して上記容器本体内
   の温度を調整することを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれか１項に記載の放射性物質の封入方法。
6. 【請求項６】上記冷却工程において、約５ないし１０℃
   の範囲の冷却水を上記冷却用ジャケットに流すことを特
   徴とする請求項５に記載の放射性物質の封入方法。
7. 【請求項７】上記冷却工程において、上記容器本体内の
   温度を１００℃ないし２５０℃の範囲に維持することを
   特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放
   射性物質の封入方法。
8. 【請求項８】底部が閉塞したほぼ筒状の容器本体と、上
   記容器本体の上端開口部を閉塞した一次蓋および二次蓋
   と、を有した金属密閉容器に放射性物質を封入する放射
   性物質の封入方法において、 上端の開口した輸送用容器の収納部に、上端の開口した
   空の上記金属密閉容器の容器本体を配置する工程と、 上記本体の上端開口の近傍で、上記容器本体外面と上記
   輸送用容器の内面との間に設けられた環状の密閉部材に
   より、容器本体外面と輸送用容器内面との間を密閉し、
   上記輸送用容器の上端開口側から上記容器本体と上記輸
   送用容器内面との間への流体の侵入を防止する工程と、 上記密閉部材により上記容器本体外面と輸送用容器内面
   との間を密閉した状態で、上記容器本体が収納された上
   記輸送用容器を水中に沈め、容器本体内を水で満たす工
   程と、 上記水中で、上記容器本体内に放射性物質を装填する工
   程と、 上記放射性物質の装填後、水中で、上記容器本体の上端
   開口部内に遮蔽体を装着する工程と、 上記遮蔽体の装着後、上記容器本体を水中から引き上げ
   るとともに、上記遮蔽体が露出するまで上記容器本体内
   から所定量の水を抜き取る工程と、 上記水の抜き取り後、上記一次蓋を上記容器本体の上端
   開口部内に配置し、容器本体に溶接する工程と、 上記一次蓋の溶接後、この一次蓋および遮蔽体に設けら
   れた排出口から上記容器本体内の水を排水する工程と、 上記排水後、上記排出口から上記容器本体内の底部に加
   熱気体を供給して上記底部に残留した水を蒸発さる工程
   と、 上記残留水を蒸発させた後、上記排出口を通して上記容
   器本体内を真空に排気して乾燥する工程と、 上記蒸発工程および排気工程の間、上記輸送用容器の外
   側を冷却し、上記容器本体内を１００℃以上でかつ所定
   の耐熱温度以下の温度に維持する冷却工程と、 上記排気工程の後、上記排出口を密閉するとともに、上
   記二次蓋を上記容器本体の上端開口部内に配置し、容器
   本体に溶接する工程と、 を備えたことを特徴とする放射性物質の封入方法。
9. 【請求項９】上記冷却工程は、上記輸送用容器の外側に
   冷却用ジャケットを装着し、この冷却用ジャケットに冷
   却媒体を流す工程を含んでいることを特徴とする請求項
   ８に記載の放射性物質の封入方法。
10. 【請求項１０】上記蒸発工程は、上記排出口を通して上
    記容器本体の底部まで延びた給気管を上記容器本体内に
    挿入し、この給気管を通して上記容器本体の底部に加熱
    気体を供給する工程を含んでいることを特徴とする請求
    項８又は９に記載の放射性物質の封入方法。
11. 【請求項１１】上記冷却工程において、上記冷却用ジャ
    ケットにおける冷却媒体の流量を調整して上記容器本体
    内の温度を調整することを特徴とする請求項８ないし１
    ０のいずれか１項に記載の放射性物質の封入方法。
12. 【請求項１２】上記排水工程は、上記輸送用容器を振動
    あるいは回転させて容器本体内に残留した水を容器本体
    の底部に落下させる工程を含んでいることを特徴とする
    請求項１なしし１１のいずれか１項に記載の放射性物質
    の封入方法。
13. 【請求項１３】請求項１ないし１２のいずれか１項に記
    載の放射性物質の封入方法に用いる冷却装置において、 上記容器の外側に脱着自在に装着される冷却用ジャケッ
    トと、 上記冷却用ジャケット内に接続された配管、およびこの
    配管に設けられたポンプを有し、上記冷却用ジャケット
    内を通して冷却媒体を循環させる循環機構と、 上記配管に設けられ、上記冷却用ジャケットに供給する
    冷却媒体を所定の温度に維持する温度調整部と、 を備えていることを特徴とする冷却装置。
14. 【請求項１４】上記温度調整部は、上記配管に設けられ
    た熱交換器と、上記熱交換器に所定温度の冷水を供給す
    る冷水供給部と、を備えていることを特徴とする請求項
    １３に記載の冷却装置。