JP2003500669A - 酸化ウラン輸送容器 - Google Patents

酸化ウラン輸送容器

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Abstract

(57)【要約】 酸化ウラン輸送容器は、酸化ウランの入った内容器を収容するための複数のキャビティを含む。キャビティは、外容器内に規則的配列（好ましくは３×３配列）で内容器を収容するための外容器内のスリーブからなる。スリーブ間及びスリーブと容器壁との間の隙間に密度の異なるプラスチックフォーム材が設けられる。下面に高密度ポリウレタンフォームを有する容器カバーは、内容器の上端部を収容するための陥凹部を有する。内容器の側壁は、ステンレス鋼層、カドミウムのような核毒物の層、ポリエチレンのような核減速材の層、任意には耐火性を向上させるためのセラミック材料の層、及びステンレス鋼の外壁を積層してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術的背景】
本発明は、外容器内の複数の独立したキャニスタで酸化ウランを輸送するため
の容器に関し、さらに具体的には、特に臨界安全性を保証するように構成されて
いてしかも単位容積当りの酸化ウラン質量が最大となるように配列した酸化ウラ
ン輸送容器に関する。
【０００２】 現在、酸化ウランは従来の５５ガロンドラム缶に類似した複数の独立したキャ
ニスタで輸送されている。各容器は、断熱層を取り囲む外部金属スリーブを含ん
でいる。断熱層は、酸化ウランを収容した単一の内キャニスタを取り囲んで封入
している。このようなドラム缶様容器は通例シーバーンキャリヤに入れて輸送さ
れるが、シーバーンは基本的に２０×８×８の概略寸法を有する大型トレーラサ
イズの輸送キャリヤである。現在の慣行では、臨界安全性を担保する必要性（す
なわち、中性子移動を制御して臨界質量を回避する必要性）に合致したシーバー
ンに上述のドラム缶様容器約５４個を個別に装填する。しかし、こうしたドラム
缶様キャニスタで輸送できる酸化ウランの容量は比較的小さく、しかも各容器を
個別に取扱う必要がある。そこで、酸化ウランを一段と効率的に輸送して単位容
積当りの酸化ウラン質量を増加させ、もって臨界安全性を担保しながら労力及び
輸送費を低減させることの必要性が認められる。
【０００３】
【発明の概要】
本発明の実施形態では、臨界安全性を保証するとともに輸送できる単位容積当
りの酸化ウラン質量を格段に増加させるようにして複数の内容器を収容する新規
な改良マルチキャビティ酸化ウラン輸送容器が提供される。具体的には、本発明
は容器本体と蓋を有する外容器を提供する。容器本体は、酸化ウランの入った個
々の内容器を収容するための規則的配列のキャビティを含んでいる。単位容積当
りの質量を最大にしながら臨界安全性を保証するため、各内容器は核毒物及び核
減速材を積層した側壁を有する。例えば、内容器のステンレス鋼製内壁は、核毒
物であるカドミウムと減速材であるポリエチレンで裏打ちされる。減速材は中性
子を減速してカドミウム毒物に捕獲させる。耐火性を高めるため、減速材及び毒
物の上にセラミック材料を積層してもよい。酸化ウランは別個のペール又は袋に
入れてから内容器内に配置すればよく、内容器はそれを密閉するための蓋を有す
る。
【０００４】 外容器のキャビティは好ましくはステンレス鋼製の円筒形スリーブからなり、
該スリーブは規則的配列（例えば、好ましい３×３配列）で外容器の底部から直
立している。スリーブ間のスペースは、ポリウレタンフォームなどの発泡プラス
チック材料で充填されている。最も外側の内容器と外容器の壁体との間のスペー
スも同様にポリウレタンフォームなどのフォーム材で充填されている。ただし、
後者の外側スペースは内側フォーム材の密度よりも高密度のフォーム材を含んで
いる。その結果、容器本体の外周部の高密度フォーム材は容器本体と内容器との
間に耐火性・耐衝撃性層を形成し、低密度発泡プラスチック材料は追加の耐火・
耐衝撃材をなす。容器本体の上方にはカバープレートが設けられ、容器本体内の
スリーブに対応した位置に個々の開口が設けられていて内容器をスリーブ内に容
易に配置することができる。
【０００５】 外容器は、使用時に容器本体を密封する蓋を含んでいる。蓋はその下面にポリ
ウレタンなどの高密度発泡プラスチック材料の層を含んでいる。カバープレート
の開口を通して突出した内容器の上端部を収容するための、プラスチック材料に
は複数の下方に開いた陥凹部が設けられている。その結果、内容器は外容器内に
完全に封入され、内容器間及び内容器と外容器との間には耐衝撃性・耐火性フォ
ームが設けられる。
【０００６】 本発明の好ましい実施形態では、外容器本体はフォークリフトのフォークを差
し込むための細長い略直方形のポケットの対を複数含んでいて、ポケットは互い
に交差するように形成されている。このようにして、容器のどの側からもフォー
クリフトのフォークをポケットに差し込んで外容器を持ち上げることができる。
さらに、所定の温度で融解し得る材料からなる１以上のプラグが外容器の壁体に
設けられている。火災が起こった場合には、プラグの融解で空いた開口を通して
発泡プラスチック材料の発泡ガスが放出され、容器の破裂を防ぐ。
【０００７】 本発明の好ましい実施形態では、外容器と、該外容器内に互いに離隔しかつ外
容器とも離隔した規則的配列で配置された複数の貯蔵内容器とを含んでなる酸化
ウラン輸送容器であって、各貯蔵内容器が所定量の酸化ウランを収容するための
円筒からなり、該円筒が密閉頂部、密閉底部、及び核毒物と核減速材を周囲に積
層した円筒形側壁を有していて、貯蔵内容器間及び貯蔵内容器と外容器の間のス
ペースがプラスチック材料で充填されている、輸送容器が提供される。
【０００８】
【好ましい実施の形態】
図面、特に図１を参照すると、酸化ウラン輸送用の従来の容器（全体を符号１
０で示す）が示してある。容器１０は、酸化ウランの入った内キャニスタ１２、
及び内キャニスタ１２を取り囲んでいるとともに着脱自在の蓋１６を有する外容
器１４を、外壁及び蓋と内キャニスタ１２との間に配置された断熱材（一般にプ
ラスチック材料）と共に含んでいる。容器１０は標準的な５５ガロンドラム缶に
似たもので、長年にわたって酸化ウラン用の標準的輸送容器として用いられてい
る。
【０００９】 次に図２を参照すると、本発明に従って構成された容器（全体を符号２０で示
す）が示してあり、容器２０は外容器本体２２と蓋２４を含む。外容器本体２２
は略直方形で、図３で全体を符号３２で示す複数の内容器を規則的配列で閉じこ
めるための、側壁２６と底壁２８と頂壁３０とを有する。外容器本体２２内には
、好ましくは汚染スリーブ３４によって画成される複数のキャビティが設けられ
、その中に輸送のため内容器が収納される。外容器本体とその蓋について詳細に
説明する前に、まず内容器について説明する。
【００１０】 図３及び図４を参照すると、各内容器は底壁３６、上蓋Ｌ及び円筒形側壁３８
からなる。底壁３６並びに側壁３８を構成する内壁４０及び外壁４２はステンレ
ス鋼で作られる。側壁３８の内壁４０と外壁４２の間には、好ましくは核毒物４
４と核減速材４６を含む層状構造物が配置される。図４に最も明瞭に示されてい
る通り、核毒物４４は内壁４０の外面を覆い、核減速材４６は核毒物４４の外面
を覆う。核毒物４４は好ましくは中性子吸収用のカドミウムからなり、核減速材
４６は好ましくはプラスチック材料（ポリエチレンなど）からなる。任意には、
防火構造を追加するため、核減速材４６と側壁３８の外壁４２との間にセラミッ
ク層４８を挿入してもよい。こうして、核毒物、核減速材及び適宜セラミック層
を側壁３８の内壁４０と外壁４２の間に挿む。底壁３６及び蓋Ｌは、好ましくは
核毒物と減速材及びセラミック材料を含まないが、所望に応じてこれらの物質を
含んでいてもよい。酸化ウランはペール缶Ｐに入れて内容器３２内に配置しても
よく、図３にはかかる部材Ｐを３つ示してある。
【００１１】 図５〜図８に、蓋Ｌと内容器３２の側壁３８との３通りの連結機構を示す。図
５を参照すると、側壁３８を外側に巻いて取付用ロールフランジ５０が形成され
ている。蓋Ｌａは、ロールフランジ５０に被せるための周縁環状溝５２を含んで
いる。蓋Ｌａとフランジの間には適当なシールを設けてもよい。この形態の蓋は
、蓋の底面に溶接した板５４で補強し得る。蓋Ｌａを容器３２に固定するため、
環状Ｃ字形クランプのような適当なクランプ（図示せず）を溝５２とフランジ５
０の周りに配置してもよい。また、容器３２を密封するため、Ｏリングシールの
ような適当なシール（図示せず）をフランジ５０と溝５２の間に挿んでもよい。
【００１２】 図６を参照すると、取付フランジ６０が内容器３２の側壁３８に好ましくは溶
接によって固定されている。取付フランジ６０は、外側に向いた環状フランジ６
２を有している。この形態の蓋Ｌｂは、フランジ６２に被せるための半径方向外
側に向いたフランジ６４を有している。両フランジ６２及び６４の間には、Ｏリ
ング型シール６６が設けられる。蓋Ｌｂは蓋の外面から突出した複数のハンドル
要素６８を含んでいて、クレーンのような機械で内容器３２を取扱うことができ
る。
【００１３】 図６の蓋Ｌｂを取付フランジ６０に固定するため、突き合わせフランジ６２及
び６４の周りに略Ｃ字形の環状クランプ７０を巻き付けて、両端を互いに溶接す
る。外側締付バンド７２をクランプ７０の周囲に固定するが、バンド７２はその
両端にねじ部品を有していて、そのねじ締め作用によってクランプ７０の周りの
バンド７２を締付ける。
【００１４】 図７及び図８を参照すると、蓋Ｌｃはその周辺に複数のボルト穴を有する略平
坦な蓋からなる。内容器側壁には、ねじ切り止まり穴７６を有するフランジ７４
が取付けられている。環状シール７８（好ましくはシリコーンゴム製のもの）が
蓋Ｌｃと取付フランジ７４の間に設けられ、蓋のボルト穴及び取付フランジの止
まり穴と合致する位置に開口８０を有している。蓋Ｌｃを取付フランジ７４に乗
せ、ボルト穴とシール穴を位置合せした後で、ボルト８２を取付フランジにねじ
込んで蓋を内容器に固定すればよい。
【００１５】 次に図２及び図９を参照すると、前述の外容器本体２２は、汚染バリアをなす
複数の直立スリーブ３４を含んでいる。スリーブ３４は、内容器を入れるための
上部開放端を有する。そこで、スリーブ３４内での汚染は、汚染バリアの表面が
滑らかであるので、容易に除去できる。図示した通り、内容器を収容するための
外容器本体内のキャビティは規則的配列（好ましくは３×３配列）で配置される
。スリーブ３４を取り囲み容器本体２２の容積の残部を充填しているのがプラス
チック材料、好ましくは発泡ポリウレタン材料である。ポリウレタンフォームは
２通りの異なる密度で容器本体内に配置される。第１フォーム９０はスリーブ３
４間、つまりスリーブ３４間の隙間に配置され、所定の密度（例えば、６〜１０
lb/ft3）を有する。外容器本体２２の側壁２６と低密度ポリウレタンフォームの
内面との間には、高密度ポリウレタンフォーム９２が配置される。この第２高密
度フォームの密度はおよそ１５lb/ft3とし得る。このフォームは容器を補強し、
耐火性だけでなく衝撃吸収性をもたらす。高密度フォーム９２は、図１０に示す
通り外容器本体２２の底壁２８上にも配置される。こうして、内容器は、スリー
ブ３４収納時に、側壁２６との間を高密度フォームと低密度フォームで仕切られ
、底壁との間を高密度フォームで仕切られる。
【００１６】 外容器の蓋２４について説明する前に、やはり図２を参照すると、容器の底部
には、容器の各側面に開いた一対の縦方向に延びる直方形ガイド９６が設けられ
ている。ガイド９６は互いに離隔していて、その開放端を通してフォークリフト
のフォークを受入れる。容器の４つの各側面にガイドが対をなして開いているこ
とで、容器をどの側からもフォークリフトで持ち上げることができる。さらに、
外容器本体２２の周囲の１以上の箇所に側壁２６を貫通するプラスチックプラグ
９８（図２及び図１１）が設けられる。プラグは所定温度で融解する材料で作ら
れ、プラグが融解すると側壁２６を貫通する開口が空いて容器内部と周囲環境と
が連通する。その結果、万一容器が火災のような高温に暴露されたとしても、容
器内の加熱プラスチック材料から発生するガスを抜くことができ、外容器本体２
２の破裂を防ぐことができる。さらに、ボルトをねじ込んで蓋２４を外容器本体
２２に固定するための、複数の突出したねじソケット１００が側壁の内部に間隔
をおいて設けられている。また、内容器３２の長さはスリーブ３４の長さを上回
っており、内容器の上端部は外容器本体２２の頂壁３０に設けられた開口を通し
て突出している。
【００１７】 次に図１２及び図１３を参照すると、蓋２４は頂壁１０２と、頂壁１０２から
垂下する４つの側壁１０４と、蓋２４の角部に形成された４つの補強ガセット１
０６とを含んでいる。蓋２４は、蓋２４を本体２２にボルト留めするためのボル
ト１０８を差し込むための複数のボルト穴も含んでいる。
【００１８】 蓋２４の頂壁１０２の下面には、容器本体の外縁部に形成された高密度ポリウ
レタンフォームのような発泡プラスチック材料１１０が設けられている。発泡プ
ラスチック材料１１０の下側には、内容器の上端部を収容するため、容器本体の
頂壁３０を貫通する開口に対応した位置に複数の陥凹部１１２（図１３）が形成
されている。図１３に示す通り、陥凹部１１２は内容器の上端部の形状と相補的
な形状をなす。陥凹部は、内容器をスリーブ３４内に収納して蓋を容器本体２２
に取付けたときに内容器３２が容器２０内にしっかりと固定されるように、内容
器の蓋のクランプ用のボルトを収容するようにも形成される。
【００１９】 以上、本発明を現時点で最も実用的で好ましいと思料される実施形態について
説明してきたが、本発明は、開示した実施形態のみに限定されるものではなく、
請求項に記載された技術的思想及び技術的範囲に属する様々な修正及び均等な構
成にも及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 酸化ウランの輸送に用いられる従来技術のドラム缶様バレルの断
面図である。
【図２】 本発明に係る容器を示す部分切欠き断面斜視図である。
【図３】 本発明に係る内容器の一つを示す断面図である。
【図４】 本発明の内容器の積層側壁を示す拡大部分断面図である。
【図５】 本発明の好ましい形態の内容器の蓋と取付フランジとの好ましい
連結部を示す部分断面図である。
【図６】 内容器の側壁と蓋との別の形態の連結部を示す断面図である。
【図７】 図８の内容器に使用される蓋の端面図である。
【図８】 蓋と内容器との別の形態の連結部を示す内容器の部分断面図であ
る。
【図９】 外容器本体の上面図である。
【図１０】 外容器本体の側面図である。
【図１１】 外容器本体の側壁に設けられた融解性プラグの拡大部分断面図
である。
【図１２】 容器本体用の蓋の下面を示す部分切欠き底面図である。
【図１３】 図１２に示す蓋の側面図である。
【図１４】 本発明の容器の部分切欠き側面図である。
【符号の説明】
２０ 容器 ２２ 外容器本体 ２４ 蓋 ２６ 側壁 ２８ 底壁 ３０ 頂壁 ３２ 内容器 ３４ スリーブ ３６ 底壁 ３８ 側壁 ４０ 内壁 ４２ 外壁 ４４ 核毒物 ４６ 核減速材 ４８ セラミック層 ５０ 取付フランジ ５２ 溝 ６０ 取付フランジ ７０ クランプ ７４ 取付フランジ ９０ 低密度ポリウレタンフォーム ９２ 高密度ポリウレタンフォーム ９６ ガイド ９８ プラスチックプラグ １００ ねじソケット １０２ 頂壁 １０４ 側壁 １０６ 補強ガセット １１０ 発泡プラスチック材料 １１２ 陥凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｆ 9/36 ５０１ Ｇ２１Ｆ 5/00 Ｋ Ｓ Ｄ Ｍ (72)発明者 ダウニング，ロナルド・イー アメリカ合衆国、28409、ノース・カロラ イナ州、ウィルミトン、コウブ・ポイン ト、6604番 (72)発明者 フォーナシエロ，グレゴリー・ビー アメリカ合衆国、28412、ノース・カロラ イナ州、ウィルミントン、ウッドストッ ク・ドライブ、4190番 (72)発明者 ポールソン，ロン・イー アメリカ合衆国、28405、ノース・カロラ イナ州、ウィルミントン、グレゴリー・ロ ード、207番

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外容器と、該外容器内に互いに離隔しかつ外容器とも離隔し
    た規則的配列で配置された複数の貯蔵内容器とを含んでなる酸化ウラン輸送容器
    であって、各貯蔵内容器が所定量の酸化ウランを収容するための円筒からなり、
    該円筒が密閉頂部、密閉底部、及び核毒物と核減速材を周囲に積層した円筒形側
    壁を有していて、貯蔵内容器間及び貯蔵内容器と外容器の間のスペースがプラス
    チック材料で充填されている、輸送容器。
  2. 【請求項２】 外容器及び貯蔵内容器がステンレス鋼で作られている、請求
    項１記載の輸送容器。
  3. 【請求項３】 前記核毒物がカドミウムからなる、請求項１記載の輸送容器
    。
  4. 【請求項４】 前記核減速材がポリエチレンからなる、請求項３記載の輸送
    容器。
  5. 【請求項５】 前記スペースがポリウレタンプラスチックフォーム材で充填
    されている、請求項１記載の輸送容器。
  6. 【請求項６】 前記プラスチック材料が密度の異なる第１及び第２の別個の
    プラスチックフォーム材を含んでいて、該第１プラスチックフォーム材が内容器
    間の隙間に存在し、該第２プラスチックフォーム材が外容器を画成する側壁と第
    １プラスチックフォーム材の最も外側の部分との間で第１プラスチックフォーム
    材を取り囲んでいて、第２プラスチックフォーム材が第１プラスチックフォーム
    材よりも高い密度を有する、請求項１記載の輸送容器。
  7. 【請求項７】 前記外容器が、側壁と底壁とを有する容器本体及び該容器本
    体を覆って密閉するための蓋を含んでおり、蓋が耐火性及び耐衝撃性材料の層を
    含む、請求項１記載の輸送容器。
  8. 【請求項８】 容器本体及び蓋の中の材料が発泡プラスチック材料からなる
    、請求項７記載の輸送容器。
  9. 【請求項９】 前記蓋の中の発泡プラスチック材料の下側に、容器本体内に
    配置された内容器の突出した上端部を収容するための複数の陥凹部が形成されて
    いる、請求項８記載の輸送容器。
  10. 【請求項１０】 前記プラスチック材料が密度の異なる第１及び第２の別個
    のプラスチックフォーム材を含んでいて、該第１プラスチックフォーム材が内容
    器間の隙間に存在し、該第２プラスチックフォーム材が外容器を画成する側壁と
    第１プラスチックフォーム材の最も外側の部分との間で第１プラスチックフォー
    ム材を取り囲んでいて、第２プラスチックフォーム材が第１プラスチックフォー
    ム材よりも高い密度を有し、かつ蓋の中の発泡プラスチック材料が第１プラスチ
    ックフォーム材よりも高い密度を有するフォームからなる、請求項１記載の輸送
    容器。
  11. 【請求項１１】 前記外容器が、内容器を収納するため規則的配列で隔設さ
    れた複数の略円筒形の直立スリーブを含む、請求項１記載の輸送容器。
  12. 【請求項１２】 前記内容器の各々が蓋、蓋取付用フランジを有する容器本
    体部品、及び蓋と容器本体部品の間のシールを含んでいて、蓋が蓋取付用フラン
    ジにボルト留めされる、請求項１記載の輸送容器。
  13. 【請求項１３】 前記内容器の各々が蓋、蓋取付用フランジを有する容器本
    体部品、及び蓋と容器本体部品の間のシールを含んでいて、蓋が蓋取付用フラン
    ジにクランプされる、請求項１記載の輸送容器。
  14. 【請求項１４】 前記内容器の各々が蓋、及び蓋取付用ロールフランジを有
    する容器本体部品とを含んでいて、前記蓋が蓋取付用フランジに被さる周辺フラ
    ンジを有する、請求項１記載の輸送容器。
  15. 【請求項１５】 前記内容器の側壁がセラミック材料を含んでいて、内容器
    の各側壁がその外側に向かってステンレス鋼層、カドミウム層、ポリエチレン層
    、上記セラミック材料層及びステンレス鋼外層で構成されている、請求項１記載
    の輸送容器。
  16. 【請求項１６】 前記プラスチック材料が密度の異なる第１及び第２の別個
    のプラスチックフォーム材を含んでいて、該第１プラスチックフォーム材が内容
    器間の隙間に存在し、該第２プラスチックフォーム材が外容器を画成する側壁と
    第１プラスチックフォーム材の最も外側の部分との間で第１プラスチックフォー
    ム材を取り囲んでいて、第２プラスチックフォーム材が第１プラスチックフォー
    ム材よりも高い密度を有しており、前記外容器がその壁体を貫通した１以上のプ
    ラグであって所定温度で融解して外容器の壁体を通して上記プラスチックフォー
    ム材を周囲環境に暴露するプラグを有する、請求項１記載の輸送容器。
  17. 【請求項１７】 内容器が外容器内に３×３の規則的配列で配置される、請
    求項１記載の輸送容器。
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