JP2004004038A - 使用済み核燃料を使用済み核燃料プールから貯蔵キャスクに移送するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済核燃料のキャニスターを移送キャスクから貯蔵キャスクへ移すのに用いられる装置を提供する。
【解決手段】本装置は、キャニスター５０が通過する穴の部分を取り囲む放射線吸収遮蔽材と、装置を貯蔵キャスク９０の頂面に固定する手段と、移送キャスクの底面を装置に固定する手段と、底部リッド３２を底面から外すと水平方向に動かせるようになっている手段とを備え、移送キャスク固定手段と貯蔵キャスク固定手段は、装置が移送キャスクと貯蔵キャスクの両方に固定されると、移送キャスクの空洞、穴、貯蔵キャスクの空洞が整列するように、装置上に配置されている。又、他の面で、密封可能な底部リッド３２を備えた移送キャスクを提供する。
【選択図】　　　図１１

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、使用済み核燃料を輸送及び貯蔵する分野に、厳密には、使用済み核燃料を使用済み核燃料プールから貯蔵キャスクへ移送することに関する。
【０００２】
原子炉の操作においては、核燃料アッセンブリは、そのエネルギーを所定レベルまで使い果たした後、除去するのが通例になっている。商業的な核エネルギー産業では、燃料アッセンブリは、一般的に、濃縮ウランが詰まっている長くて中空のジルカロイ管の集合体である。使用済み核燃料は、使い果たし続いて除去する際、なお放射性が高く相当な熱を発生するので、梱包、輸送及び貯蔵に当たっては十分な注意を払う必要がある。特に、使用済み核燃料は、極めて危険な中性子及びガンマ光子を放出する。これら中性子及びガンマ光子が常に含まれているということは、避けられないことである。
【０００３】
原子炉から核燃料を抜く際には、使用済み核燃料が原子炉から取り出され、使用済み核燃料プール内に沈められているキャニスターに入れられる。プールは、使用済み核燃料の冷却を促進し、キャニスター自体の放射線遮蔽性に加えて、更に放射線遮蔽性を提供する。しかし、キャニスターだけでは十分に放射能を封じ込めることはできない。従って、放射線遮蔽性を追加しなければ、使用済み核燃料が充填されたキャニスターを、使用済み核燃料プールから取り出し又は移送することはできない。使用済み核燃料を「乾燥状態」で貯蔵することが望ましいので、キャニスターは、最終的には、使用済み核燃料プールから取り出す必要がある。従って、使用済み核燃料の輸送及び長期貯蔵の間には追加の放射線遮蔽性を提供する装置が必要である。
【０００４】
最新の設備では、この追加の放射線遮蔽性は、キャスクと呼ばれる大型の円筒形コンテナ内に使用済み核燃料が充填されたキャニスターを配置することにより実現されている。今日の産業で使用されているキャスクには、貯蔵キャスク及び移送キャスクの２つのタイプがある。移送キャスクは、使用済み核燃料のキャニスターを或る場所から別の場所へ移送するのに用いられ、貯蔵キャスクは、使用済み核燃料を長期間「乾燥状態」で貯蔵するのに用いられる。移送キャスク及び貯蔵キャスクの両方は、使用済み核燃料のキャニスターを収容することのできる空洞を有しており、使用済み核燃料が放出する放射線を環境から遮蔽するように設計されている。
【０００５】
貯蔵キャスクは、鋼、鉛、コンクリート及び環境的に適性のある水素含有材料で作られる大型の重い構造に設計されている。しかし、貯蔵キャスクを設計する際に重要なのは、使用済み核燃料を長期貯蔵するために十分な放射線遮蔽性を提供することなので、（考慮するにしても）寸法及び重量は二次的に考慮されることが多い。その結果、貯蔵キャスクの重量及び寸法は、しばしば持ち上げ及び取り扱いに関する問題を発生させる。一般的な貯蔵キャスクの重量は約１５０トンで高さは１５フィートを上回る。従って、貯蔵キャスクに関する共通の問題は、貯蔵キャスクが重すぎて、大多数の核原子力発電所のクレーンでは持ち上げることができないということである。もう１つの共通の問題は、貯蔵キャスクが大きすぎて、使用済み核燃料プール内に入れることができないということである。従って、使用済み核燃料のキャニスターを貯蔵キャスク内に貯蔵するためには、キャニスターを、プールから取り出し、準備領域（ステージ領域）で準備し、貯蔵キャスクに移す必要がある。この移送手順の全段階を通して、適切な放射線遮蔽が必要である。
【０００６】
使用済み核燃料を充填したキャニスターを貯蔵プールから取り出し、貯蔵キャスクへ移送するのは、移送キャスクを使えば容易に行える。使用済み核燃料を充填したキャニスターを輸送するのに移送キャスクを利用する設備では、開いている移送キャスクの空洞内に空のキャニスターが入れられる。次に、キャニスターと移送キャスクは、貯蔵プール内に沈められる。使用済み核燃料の各アッセンブリが使い果たされると、原子炉から取り出され、貯蔵プール内に下ろされ、（移送キャスク内の）沈められているキャニスターに入れられる。次に、使用済み核燃料を充填したキャニスターには、リッドが取り付けられ、使用済み核燃料と水をプール内でプールから閉じ込める。次に、キャニスターと移送キャスクは、クレーンでプールから取り出され、準備領域に配置され、使用済み核燃料を「乾燥状態」で貯蔵するための準備が行われる。準備領域では、キャニスター内にある水は、キャニスターから排出される。これは脱水と呼ばれる。脱水されると、使用済み核燃料は、真空乾燥のような適したプロセスを使って乾燥される。乾燥されると、キャニスターにはヘリウムのような不活性ガスが充填される。次に、キャニスターは密封され、キャニスターと移送キャスクは再び発電所のクレーンによって持ち上げられ、開いている貯蔵キャスクへ運ばれる。次に、移送キャスクは貯蔵キャスクの上に乗せられ、キャニスターが貯蔵キャスク内に降ろされる。
【０００７】
使用済み核燃料を充填したキャニスターは、移送キャスクから貯蔵キャスクへ降ろす間、絶対に直接環境に曝さないようにする必要があるので、移送キャスクは、キャニスターを直接貯蔵キャスク内へ降ろすことができるよう、引き出すことのできる底部を有している。従来技術の移送キャスクでは、長方形の区画室が移送キャスクの底部に取り付けられている。この長方形の区画室には、２枚の格納式滑動プレートが設けられている。これらの格納式プレートは、閉じると移送キャスクの空洞の床となり、その上に使用済み核燃料を充填したキャニスターが載せられる。この格納式プレートを一杯に引き込むと、移送キャスクから貯蔵キャスクに繋がる通路から障害が取り除かれることになり、この通路を通してキャニスターを降ろすことができるようになる。格納式プレートと長方形の区画室によって、キャニスターが移送キャスクと貯蔵キャスクとの間を移動する際にはキャニスターに放射線遮蔽性が確保できるが、この移送キャスクの設計と移送手順には欠点が多い。
【０００８】
先ず、使用済み核燃料を充填したキャニスターの外側表面は、キャニスターが貯蔵キャスク内に入れられた後、周囲の空気と継続的に接触することに注目しなければならない。従って、キャニスターの外側表面は決して放射能汚染しないように維持されることがが望ましい。しかし、プレートを格納式にするために必要な装置（ローラー、トラックなど）があるため、格納式プレートを密封するのは事実上不可能なので、キャニスターの外側表面と移送キャスク空洞の壁との間の空間へプールの水（乳濁液中に放射能粒子を含んでいるかもしれない）が侵入するのを防ぐという点では、従来技術による移送キャスクの格納式プレートは有効ではない。従って、キャニスターの外側表面は汚染され得る。この汚染の脅威に対処するため、電力発電所は、その空間を外部ソースからの清浄水で継続的に洗浄するというような様々な方法を採用している。そのような方法は、プール内の燃料充填プロセスを非常に複雑にするので、燃料充填時間、コスト、プール上で働かなくてはならない作業スタッフへのリスクを更に増大させる。
【０００９】
第二に、上記のように、キャニスターを移送キャスクから貯蔵キャスクへ移すのは、移送キャスクが貯蔵キャスクの上に積み重ねられている状態で行われる。移送キャスクと貯蔵キャスクを積み重ねると、相当の高さとなり３５フィートを超える。従って、特に震動事象が発生した場合の、物理的安定性が懸念される。従って、移送キャスクと貯蔵キャスクを１つに固定して、積み重ねを強固にするのが望ましい。しかし、移送キャスクの底部には格納式プレートアッセンブリが在るため、締め付け小部品を配置する設計自由度がない。その結果、従来技術の移送キャスク設計では、移送キャスクと貯蔵キャスクは互いに物理的に接続されることなく積み重ねらるという望ましくない状況となっている。
【００１０】
第三に、（格納式プレートと長方形の区画室を含んでいる）格納式ドアアッセンブリは非常に重く、１２，０００パウンドを上回る重量になる。従って、放射線遮蔽が最も必要な領域、即ち移送キャスクの円筒形本体を軽くして重い底部領域を受け容れ、発電所のクレーンのつり上げ能力内に留めおくようにしなければならない。移送キャスクの円筒形本体により提供される放射線遮蔽の量は、その重量に正比例するので、重い格納式ドアアッセンブリは、放射線遮蔽の量を低下させることになる。
【００１１】
第四に、ローラー及びトラックのような格納式ドアアッセンブリの装置は、適切に作動するための潤滑剤即ち油脂を必要とする。この潤滑剤をプール内に入れると、プールの水を汚染するという望ましくない結果をもたらしかねない。
【００１２】
最後に、格納式ドアアッセンブリを採用している従来技術の移送キャスク設計は、幾つかの原子力発電所の使用済み核燃料プールに適合しないかもしれない。これは、長方形の区画室が、しばしば格納式プレートの存在により必要な大きな投影面積を有することになるからである。
【００１３】
【発明の概要】
上記及びその他の問題は本発明によって解決されるが、本発明のある態様は、使用済み核燃料のキャニスターを移送キャスクから貯蔵キャスクへ移すのに用いるための装置であり、移送キャスクは、底面と、底面に固定し且つ底面から外せるようになっている底部リッドと、キャニスターを収容できるようになっている空洞とを有しており、貯蔵キャスクは、頂面と、キャニスターを収容できるようになっている空洞を有しており、本装置は、キャニスターが通過できる穴の部分を取り囲んでいる放射線吸収遮蔽材と、本装置を貯蔵キャスクの頂面に固定するための手段と、移送キャスクの底面を本装置に固定するための手段とを備えており、移送キャスクの固定手段及び貯蔵キャスクの固定手段は、本装置が移送キャスクと貯蔵キャスクの両方に固定されている場合は、移送キャスクの空洞と、穴と、貯蔵キャスクの空洞とが実質的に整列するように装置上に配置されており、更に、底部リッドが底面から外されると、底部リッドを水平方向に動かすための手段を備えている。
【００１４】
水平方向移動手段は、開位置と閉位置との間で底部リッドを動かすようになっているのが望ましい。水平方向移動手段が開位置にある場合、移送キャスクの空洞から、連結装置の穴を通過して、貯蔵キャスクの空洞までの間に障害の無い通路が形成される。水平方向移動手段が閉位置にある場合、水平方向移動手段は、移送キャスクの底部リッドを収容する位置にある。水平方向移動手段が底部リッドを収容し、底部リッドを開位置まで動かした場合、底部リッドは、放射線吸収遮蔽材と共に実質的に穴を取り囲んで密封し、穴は障害の無い状態になっているのが望ましい。更に、底部リッドは円形であり、放射線吸収遮蔽材は、半円形部と一対の実質的に平行な脚部とを備えたＵ字型であり、底部リッドの直径は前記両脚部間の垂直距離と実質的に等しいことが望ましい。水平方向移動手段は滑動可能なトレーを備えていてもよく、放射線吸収遮蔽材は滑動可能なトレーが滑動する低摩擦トラックを備えていてもよい。
【００１５】
本装置は、更に、頂部プレートと底部プレートを備えており、上部及び底部プレートは、キャニスターが通過できる開口を有しており、前記開口は実質的に穴と整列しているのが望ましい。この実施形態では、水平方向移動手段は滑動可能なトレーを備えており、底部プレートは滑動可能なトレーが滑動する低摩擦トラックを備えている。
【００１６】
更に、本装置は、移送キャスクが本装置に固定されて底部リッドが外された場合に、移送キャスクの底部リッドを制御された方式で水平方向移動手段の上に降ろすための手段を更に備えていることが望ましい。これらの降下手段は、１つ又は複数の空気圧又は油圧リフターであってもよいし、水平方向移動手段上に直接配置されていてもよい。
【００１７】
本装置を貯蔵キャスクに固定するための本装置の手段は、複数のボルト孔であってもよく、その場合、本装置は、複数のボルト孔を通って伸張し、貯蔵キャスクの頂面上に配置されているねじ孔とねじ係合するボルトによって、貯蔵キャスクの頂面に固定される。更に、移送キャスクを固定するための本装置の手段は、複数のねじ孔であってもよく、その場合、移送キャスクは、移送キャスクの底面に配置されている穴を通って伸張し、本装置の複数のねじ孔とねじ係合するボルトによって、本装置に固定される。
【００１８】
放射線吸収遮蔽材は実質的にＵ字型であり、コンクリート又は鉛で作られているのが望ましい。更に、本装置を移送キャスクに固定するための手段と、本装置を貯蔵キャスクに固定するための手段は、本装置を移送キャスク及び貯蔵キャスクの両方に同時に固定し、両方から同時に外せるように、本装置上に配置されているのが望ましい。
【００１９】
別の様態では、本発明は、使用済み核燃料のキャニスターを、使用済み核燃料プールから貯蔵キャスクへ移すための移送キャスクであって、この移送キャスクは：頂面と、底面と、キャニスターを収容できるようになっている空洞とを有する円筒形の本体であって、底面は、底部リッドを固定し、外すための手段と、連結装置に固定するための手段を備えており、頂面は、キャスクリッドを固定するための手段を備えている円筒形の本体と；底面に固定されると空洞の床として機能する底部リッドと；キャスクリッドと；底部リッドと底面の間に配置されている底部シールと；円筒形本体の頂面又はその近くに在り、キャニスターが空洞内に在る場合は、キャニスターと円筒形本体との間に位置する環状シールと；を備えている。
【００２０】
底部リッドが底面に固定されると、密閉シールが形成されるのが望ましい。更に、底部リッドを固定するための手段及び連結装置に固定するための手段は、移送キャスクが連結装置に固定されている状態で、底部リッドを底面から外して取り除くことができるように底面に配置されているのが望ましい。このことは、底部リッド及び底面が円形である場合に、円形の底部の外周が底面の外周よりも小さいことによって実現できる。
【００２１】
更に、移送キャスクの底面は、底部フランジにより形成されているのが望ましい。この実施形態では、底部リッドを固定するための手段は、複数の底部リッドボルト孔であってもよく、その場合、底部リッドは複数のねじ孔を備えており、円形の底部リッドは、底部リッドボルト孔を通って伸張し、円形の底部リッドのねじ孔とねじ係合するボルトによって底部フランジに固定される。更に、この実施形態では、連結装置に固定するための手段は、複数の連結装置接続孔であってもよく、その場合、移送キャスクは、底部フランジの連結装置接続孔を通って伸張し、連結装置上に配置されているねじ孔とねじ係合するボルトによって連結装置に固定される。底部フランジは、外周部分を有する円形であってもよく、その場合、連結装置に固定するための手段は、底部リッドを固定するための手段よりも外周部分の近くとなる。
【００２２】
底部シールは、底部リッドの溝に填め込まれたガスケットであってもよい。更に、環状シールは円形のガスケットであってもよい。
更に別の様態では、本発明は、使用済み核燃料を使用済み核燃料プールから貯蔵キャスクに移送するためのシステムであって、このシステムは、燃料キャニスターと、移送キャスクと、貯蔵キャスクと、上記装置を備えており、前記貯蔵キャスクは、頂面と、前記装置を固定するための手段と、キャニスターを収容できるようになっている空洞を備えており、前記移送キャスクは、底面と、底面に固定し、底面から外せるようになっている底部リッドと、前記装置に固定するための手段と、キャニスターを収容できるようになっている空洞を備えている。
【００２３】
本システムでは、移送キャスクは、底部リッドと底面の間に位置する底部シールと、キャニスターが移送キャスクの空洞内に入っているときに、キャニスターと移送キャスクの間に位置する環状シールとを備えているのが望ましい。本装置の移送キャスク固定手段と貯蔵キャスク固定手段は、本装置を移送キャスク及び貯蔵キャスクに同時に固定し、同時に外せるように、本装置上に配置されているのが望ましい。最後に、移送キャスクを本装置に固定するための手段は、移送キャスクを本装置に固定した状態で、底部リッドを底面から外して取り除くことができるように、移送キャスク上に配置されているのが望ましい。
【００２４】
更に別の様態では、本発明は、使用済み核燃料を原子炉から貯蔵キャスクへ移すための方法であって、この方法は、取り外し可能な底部リッドとキャニスターを入れた空洞を有する移送キャスクを使用済み核燃料プール内に沈める段階と；キャニスターに使用済み核燃料を入れる段階と；請求項１の装置を、キャニスターを収容できるようになっている空洞を有する貯蔵キャスクに固定する段階と；移送キャスクをプールから出して移送キャスクを本装置に固定する段階と；底部リッドを外して、本装置で水平方向に動かす段階と；キャニスターを、移送キャスクから貯蔵キャスクの空洞内に降ろす段階と、から成っている。本方法は、使用済み核燃料をキャニスターに入れた後、リッドをキャニスターに固定する段階と、移送キャスクを準備領域に下ろし、乾燥貯蔵に向けてキャニスターを準備する段階と、キャスクリッドを移送キャスクに固定する段階と、を更に含んでいるのが望ましい。
【００２５】
【図面の詳細な記述】
図１は、従来技術による移送キャスク１０であり、円筒形本体１１と格納式ドアアッセンブリ１２を有している。空洞１３内に入れられた使用済み核燃料のキャニスターから放出される放射線を環境から遮蔽するために、通常、円筒形本体１１は、鉛のようなガンマ線吸収材料と適切な水素含有材料で作られている。格納式ドアアッセンブリ１２は、長方形区画室１４を備えている。長方形区画室１４は、格納式プレート１６、１７（図２）が配置されているスペース１５を形成している。従来技術による移送キャスク１０は、更に、リッド穴１９を有するキャスクリッド１８を備えている。
【００２６】
図２に示すように、従来技術による移送キャスク１０に使用済み核燃料のキャニスター２０を充填した後、移送キャスク１０は、貯蔵キャスク２１の上に設置される。これは、キャニスター２０を、移送キャスク１０から貯蔵キャスク２１へ移し易くするためである。しかし、先に詳細に議論したように、この工程の間は、従来技術による移送キャスク１０は、貯蔵キャスク２１に固定されず、単に貯蔵キャスク２１の上に載っているだけである。従来技術による移送キャスク１０が貯蔵キャスク２１の上に載せられると、格納式プレート１６、１７が開位置まで動かされる。格納式プレート１６、１７は、適切に作動するために潤滑剤を必要とするローラーを有している。格納式プレート１６、１７が開位置に動かされると、移送キャスク１０の空洞と貯蔵キャスク２１の空洞との間に障害の無い通路が形成される。而して、永久貯蔵するために、キャニスター２０を、クレーン２２によって、従来技術による移送キャスク１０から貯蔵キャスク２１へ降ろすことができるようになる。しかし、先に議論したように、従来技術による移送キャスク１０には多くの欠点がある。
【００２７】
図３は、本発明の或る実施形態である、密閉可能な底部リッド３２を有する移送キャスク３０を示している。移送キャスク３０は、円筒形本体３１、円形底部リッド３２及びキャスクリッド３３を備えている。キャスクリッド３３は、空洞穴３４と、キャスクリッド３３の周囲に環状に配置されている複数のキャスクリッドボルト孔４３とを含んでいる。空洞穴３４は、確実なキャニスター移送操作を行うのに必要な、空洞４０（図５）へのアクセスを容易にする。円筒形本体３１は、底部フランジ３５、頂部フランジ３６、ドレン弁３７、充填穴３８及びクレーンハンドル３９を備えている。底部フランジ３５は、複数の底部リッドボルト孔４１と複数の連結装置接続孔４２を有しており、共に底部フランジ３５の周囲に環状に配置されている。以下に議論する理由で、連結装置接続孔４２は、底部リッドボルト孔４１よりも底部フランジ３５の外周部５５近くに配置されている。
【００２８】
図４に示すように、円形底部リッド３２には、複数のねじ孔５１と環状溝５２が設けられている。環状溝５２には、環状ガスケット５３（図５）を填め込めるようになっている。円形底部リッド３２は、炭素鋼で作るのが望ましく、十分な放射線遮蔽性能がある厚さである。ねじ孔５１は、円形底部リッド３２の全厚を貫通して伸張してはいない。更に、円形底部リッド３２は、１枚の円形プレートでもよいし、何枚かの円形プレートを溶接するか留め具で締め付けて一体にしたものでもよい。図示の例では、円形底部リッド３２は、２枚の円形プレートを溶接して一体化したものである。
【００２９】
図５に示すように、移送キャスク３０の円筒形本体３１は、空洞４０内に入れられた使用済み核燃料のキャニスター５０（図６）を十分に放射線遮蔽できるように作られている。円筒形本体３１は、円筒形内側シェル４３を備えている。内側シェルは、空洞４０を形成しており、キャスクリッド３３を取り外すと、中にキャニスター５０（図６）を入れることができる。底部リッド３２は、固定されると、空洞４０の床として機能する。円筒形本体３１は、内側シェル４３と同軸で内側シェル４３を取り巻いている円筒形外側シェル４４を更に備えている。内側シェル４３と外側シェル４４は、共に炭素鋼で作られている。内側シェル４３と外側シェル４４は、頂部フランジ３６及び底部フランジ３５に溶接され、コンクリート、鉛又は鋼のような放射線吸収材料を保持することができる環体４５を形成している。鉛が望ましいが、それは、放射性使用済み核燃料を空洞４０内に入れた際に、鉛が、ガンマ線を最も効果的に遮蔽することができるからである。
【００３０】
円筒形本体３１は、ジャケットシェル４６を更に備えている。ジャケットシェル４６は外側シェル４４と同軸で、外側シェル４４を取り巻いている。ジャケットシェル４６は頂面４７を有している。ジャケットシェル４６の底部は底部フランジ３５の上部に溶接され、頂面４７は外側シェル４４に溶接され、第２環帯４８を形成しており、以後「ジャケット４８」と呼ぶことにする。ジャケット４８には、水のような中性子吸収液体を入れることができるようになっており、放射性使用済み核燃料が空洞４０内に入れられた際には、中性子遮蔽層を形成する。ジャケット４８への液の充填及び排出を容易にするため、ジャケットシェル４６は、１つ又は複数の排出バルブ３７と１つ又は複数の充填孔３８を備えている。
【００３１】
更に、移送キャスク３０は、外側シェル４４からジャケットシェル４６へ放射状に伸張する複数のラジアルプレート（図示せず）を備えている。ラジアルプレートは、移送キャスク３０の回りに円周状に配置されている。各ラジアルプレートは、一端が外側シェル４４に、他端がジャケットシェル４６に、溶接されている。ラジアルプレートは、熱伝導を良くするためのフィンとして作用する。
【００３２】
図示の実施形態では、底部フランジ３５は円筒形本体３１の底面を形成している。円形底部リッド３２は、底部リッドボルト孔４１を通って伸張し、円形底部リッド３２に配置されている対応するねじ孔５１（図４）とねじ係合するボルト４９によって、底部フランジ３５に固定されている。その結果、空洞４０が形成され、円形底部リッド３２は床として機能する。円形底部３２を底部フランジ３５に固定する前に、環状ガスケット５３が環状溝５２（図４）に填め込まれる。円形底部リッド３２を底部フランジ３５にボルト４９を十分に締め付けて固定すると、環状ガスケット５３は、空洞４０の底部を気密封止する。先に述べたように、底部フランジ３５には更に、底部リッドボルト孔４１よりも外周部５５近くに連結装置接続孔４２が設けられている。連結装置接続孔４２を、底部リッドボルト孔４１より外周部５５にかなり近接して配置することによって、円形底部リッド３２が底部フランジ３５に固定されている場合でも、移送キャスク３０を連結装置７０（図７）に固定することができるようになる。
【００３３】
図示の実施形態では、頂部フランジ３６は、円筒形本体３１の頂面を形成している。頂部フランジ３６には、円周状に配置された複数のねじ孔５７が設けられている。キャスクリッド３３は、キャスクリッド孔４３（図３）を通って伸張し頂部フランジ３６のねじ孔５７とねじ係合するボルト５４によって、円筒形本体３１に固定されている。キャスクリッド３３は、中に入っているキャニスター５０（図６）を放射線遮蔽するよう、コンクリートと炭素鋼で作られている。キャスクリッド３３は、更に、キャスクリッド３３を持ち上げ、取り外し易くするためのリッドハンドル５６を備えている。
【００３４】
図６に示すように、空洞４０（図５）は、キャスクリッド３３を円筒形本体３１から取り外せば、キャニスター５０を入れることができるようになっている。図では、キャニスター５０は既に空洞４０内に入れられており、キャスクリッド３３は頂部フランジ３６に固定されている。キャニスター５０が空洞４０内にあるとき、内側シェル４３とキャニスター５０の外側壁との間に小さな環状空間（符号は付けていない）が形成される。この小さな環状空間は、キャニスター５０の直径が空洞４０の直径よりも僅かに小さいことにより生じる。先に議論したように、円形底部リッド３２が底部フランジ３５に固定されると、ガスケット５３が空洞４０の底部を気密封止する。キャニスター５０が中に入っているとき、空洞４０の上部を気密封止するために、頂部フランジ３６とキャニスター５０の外側表面の頂部との間に、環状シール５９が配置される。その結果、この小さな環状空間は、底部に加え上部も気密封止される。そのため、移送キャスク３０及びキャニスター５０が以下に述べるようにプール内に降ろされたとき、キャニスター５０の外側表面がプールの水に曝されることはない。
【００３５】
最後に、ハンドル３９は、燃料棒取り出し、移送及び貯蔵処置を通して、クレーン６０が移送キャスク３０を係合し、持ち上げ、移送するのを容易にする。
図７は、本発明の装置の或る実施形態である、使用済み核燃料のキャニスターを本発明の移送キャスクから貯蔵キャスクへ移す際に利用するためのキャスク連結装置７０を示している。図示の実施形態では、キャスク連結装置７０は、頂部プレート７１、底部プレート７２、放射線吸収遮蔽材７３及び滑動可能なトレー７４を備えている。底部プレート７２及び頂部プレート７１は、炭素鋼で作られており、それぞれ、コンクリートのような放射線吸収材料が詰め込まれた基本的にＵ字型の鋼壁を備えた放射線吸収遮蔽材７３に溶接されている。
【００３６】
頂部プレート７１は、複数のねじ孔７５、複数のガイド突起７６及び開口８０を備えている。ねじ孔７５は、放射線吸収遮蔽材７３内へ伸張しており、移送キャスク３０（図９）を連結装置７０に固定するのに用いられる。ねじ孔７５は、開口８０近くに、部分的に開口８０を取り囲んで配置されている。開口８０は、キャニスター５０（図６）が通過できるほどに大きいが、底部フランジ３５（図６）が開口８０内に落ちず頂部プレート７１上に載るほどに小さくなっている。頂部プレート７１は、更に、移送キャスク３０を降ろして、連結装置７０に固定する際に、移送キャスク３０（図９）を連結装置７０上に正確に位置決めするのを助けるガイド突起７６を備えている。
【００３７】
底部プレート７２は、複数の貯蔵キャスク接続孔７７、低摩擦トラック７８及び開口８１を備えている（図８）。開口８１は、実質的に開口８０と整列しており、キャニスター５０（図６）が通過できるほどの大きさになっている。キャスク接続孔７７は、放射線吸収遮蔽材７３の凹部内に設けられている。貯蔵キャスク接続孔７７は、連結装置７０を貯蔵キャスク９０（図９）の頂面に固定するのに用いられる。図示の実施形態では、（１つしか見えないが）３つのキャスク接続孔７７がある。底部プレート７２は、更に、滑動可能なトレー７４の水平方向移動をガイドするための低摩擦トラック７８を備えている。低摩擦トラック７８は、滑動可能なトレー７４がその上を滑動するための潤滑剤又は油脂を必要としないような構造になっている。具体的には、低摩擦トラック７８は、鋼で作られており、鋼製のガイド内に配置されたローラー軸受けを含んでおり、ローラー軸受けだけが滑動可能なトレー７４と接触している。滑動可能なトレー７４は、滑動可能なトレー７４の底部に溶接されたガイド（図示せず）を有しており、ローラー軸受けと係合し、その滑動を制御している。
【００３８】
以下に更に詳しく述べるが、滑動可能なトレー７４は、円形底部リッド３２の降下を制御するために、複数の空圧リフター７９を備えている（図７）。更に、滑動可能なトレー７４は、円形底部リッド３２（図４）が滑動可能なトレー７４上に載っているときに、円形底部リッド３２を受け止めて安定させることのできる隆起リング８１を備えている。滑動可能なトレー７４は、鋼で作られており、閉位置と開位置との間で水平方向に移動することができる。
【００３９】
図７では、滑動可能なトレー７４は閉位置にある。滑動可能なトレー７４が閉位置にあるとき、滑動可能なトレー７４は、開口８１（図８）を覆っており、移送キャスク３０が連結装置７０に固定されるとき（図９）、円形底部リッド３２（図４）を受け止めることができる位置にある。
【００４０】
図８では、滑動可能なトレー７４は開位置にある。滑動可能なトレー７４が開位置にあるとき、滑動可能なトレー７４は開口８１を塞いでいない。従って、キャニスター５０は、移送キャスク３０の空洞４０から穴８３及び開口８０、８１を通って、貯蔵キャスク９０の空洞９１へと通過することができる（図１１）。放射線吸収遮蔽材７３は、キャニスター５０が通過する穴８３を部分的に取り囲んでいる。
【００４１】
図１３は、本発明による方法の或る実施形態のフローチャートである。図１３の各段階は、連結装置７０及び移送キャスク３０を利用して、以下詳細に説明する。具体的には、図１３の各段階を、できるだけ図９−１２に関連付けて論じることとする。
【００４２】
本発明の方法により原子炉から使用済み核燃料を取り出し、貯蔵する場合、最初は、キャスクリッド３３は移送キャスク３０の円筒形本体３１に固定されておらず、キャニスターリッド５８もキャニスター５０に固定されていない。次に、開いているキャニスター５０が開いている移送キャスク３０の空洞４０内に降ろされ、円形底部リッド３２が底部フランジ３５に固定される。次に、移送キャスク３０（開いているキャニスター５０を空洞４０内に収容している）が使用済み核燃料プール内に沈められて、図１３のステップ１３００が完了する。移送キャスク３０が完全に沈められ、使用済み核燃料プールの底部に接地すると、使用済み核燃料が必要に応じて原子炉から取り出され、開いているキャニスター５０内に入れられ、図１３のステップ１３１０が完了する。使用済み核燃料がキャニスター５０に完全に充填されると、キャニスターリッド５８がキャニスター５０に固定され、キャニスター５０内のプール水及び使用済み核燃料両方を密封する。このようにして、図１３のステップ１３２０が完了する。
【００４３】
この時点で、移送キャスク３０（及び中に入っているキャニスター５０）は、プールから取り出す準備が整ったことになる。しかし、そうする前に、連結装置７０が貯蔵キャスク９０に固定される（図９）。図９に示すように、連結装置７０は、貯蔵キャスク９０の頂面９２に、キャスク接続孔７７（図７）が頂面９２に設けられているねじ孔９３（図１０）と整列するように連結装置７０を頂面９２上に位置決めすることにより、固定される。次に、ボルト９４を、キャスク接続孔７７を通して挿入し、ねじ孔９３とねじ係合させる。この時点では、連結装置７０の滑動可能なトレー７４は、閉位置にある（図７）。このようにして、図１３のステップ１３３０は完了する。
【００４４】
ステップ１３３０が完了すると（或いは実施中でも実施後でもよい）、クレーン６０（図６）が（空洞４０内にキャニスター５０を入れた）移送キャスク３０をプールから持ち上げて、図１３のステップ１３４０を完了する。次に、移送キャスク３０が準備領域に設置され、そこでプール水がキャニスター５０から排出され、使用済み核燃料は乾燥され、キャニスターへはヘリウムのような不活性ガスが充填され、再密封される。キャニスター５０は、これで乾燥貯蔵の準備が整い、図１３のステップ１３５０が完了する。
【００４５】
先に述べたように、この時点でキャスクリッド３３（図３）が円筒形本体３１に固定され、ステップ１３６０が完了する。次に、閉じられた移送キャスク３０は、クレーン６０で持ち上げられ、貯蔵キャスク９０に固定されている連結装置７０の上方に位置決めされる。移送キャスク３０が連結装置７０上方に位置決めされると、クレーン６０は、移送キャスク３０を連結装置７０上に降ろす（図９参照）。移送キャスク３０が連結装置７０の頂部プレート７１上に降ろされる際に、突起ガイド７６が、移送キャスク３０を適切な載置位置へガイドするのを助ける。移送キャスク３０は、底部フランジ３５の連結装置接続孔４２（図３）が連結装置７０のねじ孔７５（図７）と整列するように位置決めされる。適切に位置決めされると、ボルト９５を、連結装置接続ホール４２に挿入し、ねじ孔７５とねじ係合する。これで、図１３のステップ１３７０は完了する。
【００４６】
図１０に示すように、連結装置７０を、貯蔵キャスク９０及び移送キャスク３０の両方にに適切に固定すると、移送キャスク３０の空洞４０と、連結装置の穴８３及び開口８０、８１（図８）と、貯蔵キャスク９０の空洞９１とは、実質的に整列する。互いに適切に固定されると、円形底部リッド３２は、ボルト４９（図５）を取り外して底部フランジ３５から外される。空圧リフター７９（図７）は、円形底部リッド３２と係合し、円形底部リッド３２を環状リング８１内の滑動可能なトレー７４上まで降ろす。
【００４７】
図１１に示すように、滑動可能なトレー７４は、円形底部リッド３２を受け止めた後、先に説明した開位置まで動かされる。この様に、滑動可能なトレー７４が低摩擦トラック７８上を滑動して、円形底部リッド３２が水平方向に取り外されると、キャニスター５０が移送キャスク３０から貯蔵キャスク９０へと通過できる無障害の通路が形成される。この様にして、図１３のステップ１３８０は完了する。更に、円形底部リッド３２及び滑動可能なトレー７４が開位置に動かされるとき、放射線吸収遮蔽材７３は、円形底部リッド３２と協働で、キャニスター５０が通過する移送キャスク３０と貯蔵キャスク９０との間の空間を実質的に封じ込める。図示の実施形態では、このことは、Ｕ字型放射線遮蔽材７３を、放射線遮蔽材７３の両脚（即ちＵ字の真っ直ぐな両部分）間の垂直な距離に実質的に等しくなるように設計することによって実現されている。この設計であれば、放射線が外部環境を許容不可能なレベルに汚染することなく、キャニスター５０を貯蔵キャスク９０内に降ろすことができる。
【００４８】
移送キャスク３０の空洞４０と貯蔵キャスク９０の空洞９１との間に無障害の通路が形成されると、キャニスター５０は、空洞４０から空洞９１へ、キャニスター５０が完全に貯蔵キャスク９０内に入るまで下げられる（図１２）。この降下プロセスは、クレーン６０で実行される。クレーン６０は、空洞穴３４を介してキャニスターリッド５８に配置したキャニスターハンドル５９を係止する。このようにして、クレーン６０が図１３のステップ１３９０を完了させる。
【００４９】
上記議論は、本発明の代表的な実施形態を開示し説明しているに過ぎない。当業者には理解頂けるように、本発明は、その精神又は基本的な特性から逸脱することなく別の具体的形態でも実施することができる。具体的には、連結装置７０は、上部及び底部プレート７１、７２を有さないように作ることもできる。その場合、滑動可能なトレー７４は、放射線遮蔽材７３の内部に配置されている低摩擦トラック７８上を滑動することになる。そのような実施形態では、貯蔵キャスク及び移送キャスクは、放射線遮蔽材に直接固定される。従って、本発明の開示は分かり易くすることを意図しており、特許請求の範囲に述べる本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】格納式ドアアッセンブリを有する、従来技術による移送キャスクの斜視図である。
【図２】貯蔵キャスクの頭上に配置されている格納式ドアアッセンブリを有する従来技術による移送キャスクの斜視図であり、使用済み核燃料のキャニスターが、従来技術による移送キャスクから貯蔵キャスクへ降ろされている。
【図３】本発明による移送キャスクの或る実施形態の斜視図であり、移送キャスクは密封可能な底部リッドを有している。
【図４】本発明による、移送キャスクの底部を気密封止するのに用いられる底部リッドの或る実施形態の上面図である。
【図５】部分的に断面表示している、本発明による移送キャスクの或る実施形態の斜視図である。
【図６】部分的に断面表示している、使用済み核燃料のキャニスターを充填している本発明による移送キャスク或る実施形態の斜視図である。
【図７】本発明による装置の或る実施形態であるキャスク連結装置の斜視図で、連結装置の滑動可能トレーは閉位置にある。
【図８】本発明によるシステムの或る実施形態であるキャスク連結装置の斜視図で、連結装置の滑動可能トレーは開状態にある。
【図９】本発明によるシステムの実施形態である、円形底部リッドと、連結装置と、貯蔵キャスクを備えた移送キャスクの斜視図であり、本システムは積み重ね状態にある。
【図１０】部分的に断面表示している、積み重ね状態にある本発明によるシステムの或る実施形態の斜視図であり、移送キャスクの底部リッドは外され、閉位置にある連結装置の滑動可能なトレー上に降ろされている。
【図１１】部分的に断面表示している、積み重ね状態にある本発明によるシステムの或る実施形態の斜視図であり、滑動可能なトレーは開位置にあって、キャニスターが貯蔵キャスク内に完全に降ろされている。
【図１２】部分的に断面表示している、積み重ね状態にある本発明によるシステムの或る実施形態の斜視図であり、滑動可能なトレーは開位置にあり、キャニスターは貯蔵キャスク内に一杯に降ろされている。
【図１３】本発明による方法の或る実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
３０　　移送キャスク
３１　　円筒形本体
３２　　底部リッド
３３　　キャスクリッド
３５　　底部フランジ
４０　　空洞
４１　　リッドボルト孔
４２　　連結装置接続孔
４３　　内側シェル
４６　　ジャケットシェル
５１　　ねじ孔
５０　　キャニスター
５２　　環状溝
５３　　環状ガスケット
５８　　キャニスターリッド
５９　　環状シール
７０　　連結装置
７１　　頂部プレート
７２　　底部プレート
７３　　放射線吸収遮蔽材
７４　　トレー
７５　　ねじ孔
７６　　ガイド突起
７７　　貯蔵キャスク接続孔
７８　　低摩擦トラック
７９　　リフター
８０　　開口
８１　　開口
８３　　穴
９０　　貯蔵キャスク
９１　　空洞
９２　　頂面
９３　　ねじ孔

Claims (31)

1. 使用済み核燃料のキャニスターを移送キャスクから貯蔵キャスクへ移すのに用いるための装置であって、前記移送キャスクは、底面と、前記底面に固定し且つ前記底面から外せるようになっている底部リッドと、前記キャニスターを収容できるようになっている空洞とを有しており、前記貯蔵キャスクは、頂面と、前記キャニスターを収容できるようになっている空洞とを有している装置において、
   前記キャニスターが通過できる穴の部分を取り囲む放射線吸収遮蔽材と、
   前記装置を前記貯蔵キャスクの前記頂面に固定するための手段と、
   前記移送キャスクの前記底面を前記装置に固定するための手段と、
   前記底部リッドが前記底面から外されると、前記底部リッドを水平方向に移動させることができるようになっている手段と、を備えており、
   前記移送キャスク固定手段と前記貯蔵キャスク固定手段とは、前記装置が前記移送キャスク及び前記貯蔵キャスクの両方に固定されると、前記移送キャスクの前記空洞、前記穴及び前記貯蔵キャスクの前記空洞が実質的に整列するように、前記装置上に配置される装置。
2. 前記水平方向移動手段は、前記底部リッドを開位置と閉位置との間で動かせるようになっている、請求項１に記載の装置。
3. 前記水平方向移動手段は、前記底部リッドを受け入れ、前記底部リッドを前記開位置へ動かし、前記底部リッドは、前記放射線吸収遮蔽材と共に前記穴を実質的に取り囲んで封鎖する、請求項２に記載の装置。
4. 前記底部リッドは円形であり、前記放射線吸収遮蔽材は、半円形部と一対の実質的に平行な脚部とを備えたＵ字型であり、前記底部リッドの直径は、前記両脚部間の垂直距離に実質的に等しい、請求項３に記載の装置。
5. 前記水平方向移動手段は滑動可能なトレーを備えており、前記放射線吸収遮蔽材は、前記滑動可能なトレーがその上を滑動する低摩擦トラックを備えている、請求項３に記載の装置。
6. 頂部プレートと底部プレートとを更に備えており、前記頂部及び底部プレートは、キャニスターが通過できる開口を有しており、前記開口は前記穴と整列している、請求項１に記載の装置。
7. 前記水平方向移動手段は滑動可能なトレーを備えており、前記底部プレートは、その上を前記滑動可能なトレーが滑動する低摩擦トラックを備えている、請求項６に記載の装置。
8. 前記移送キャスクの前記底部リッドを、制御された方式で前記水平方向移動手段の上に降ろすための手段を更に備えている、請求項１に記載の装置。
9. 前記降ろす手段は、１つ又は複数の油圧又は空気圧式リフターである、請求項８に記載の装置。
10. 前記油圧又は空気圧式リフターは、前記水平移動手段上に配置されている、請求項９に記載の装置。
11. 前記貯蔵キャスクの固定手段は複数のボルト孔であり、前記装置は、前記複数のボルト孔を通って伸張し前記貯蔵キャスクの前記頂面に配置されているねじ孔とねじ係合するボルトによって、前記貯蔵キャスクの前記頂面に固定される、請求項１に記載の装置。
12. 前記移送キャスクの固定手段は複数のねじ孔であり、前記移送キャスクは、前記移送キャスクの前記底面に配置されている穴を通って伸張し前記複数のねじ孔とねじ係合するボルトによって、前記装置に固定される、請求項１に記載の装置。
13. 前記放射線吸収遮蔽材は実質的にＵ字型である、請求項１に記載の装置。
14. 前記放射線吸収遮蔽材は、コンクリート、鉛又は鋼で作られている、請求項１に記載の装置。
15. 前記移送キャスクの固定手段及び前記貯蔵キャスクの固定手段は、前記装置が、前記移送キャスク及び貯蔵キャスクの両方に同時に固定され、両方から同時に外せることができるように、前記装置上に配置されている、請求項１に記載の装置。
16. 使用済み核燃料のキャニスターを、使用済み核燃料プールから貯蔵キャスクへ移すための移送キャスクにおいて、
    頂面と、底面と、前記キャニスターを収容できるようになっている空洞とを有する円筒形本体であって、前記底面は、底部リッドを固定し且つ外すための手段と、連結装置に固定するための手段とを備えており、前記頂面は、キャスクリッドを固定する手段を備えている、円筒形本体と、
    前記底面に固定されると、前記空洞の床として機能する底部リッドと、
    キャスクリッドと、
    前記底部リッドと前記底面との間に配置されている底部シールと、
    前記円筒形本体の頂面か又はその近くに在り、前記キャニスターが前記空洞内に入っている場合、前記キャニスターと前記円筒形本体の間に位置する環状シールと、を備えている移送キャスク。
17. 前記底部リッドが前記底面に固定されている場合、気密シールが形成されている、請求項１６に記載の移送キャスク。
18. 前記底部リッドを固定するための手段及び前記連結装置を固定するための手段は、前記移送キャスクが連結装置に固定された状態で、前記底部リッドを前記底面から外し、取り除くことができるように、前記底面上に配置されている、請求項１６に記載の移送キャスク。
19. 前記底部リッドは外周を有する円形であり、前記底面は外周を有する円形であり、前記円形の底部リッドの外周は前記底面の外周より小さい、請求項１６に記載の移送キャスク。
20. 前記移送キャスクの前記底面は、底部フランジによって形成されている、請求項１６に記載の移送キャスク。
21. 底部リッドを固定するための手段は複数の底部リッドボルト孔であり、前記底部リッドは複数のねじ孔を備えており、前記底部リッドは、前記底部リッドボルト孔を通って伸張し前記底部リッドの前記ねじ孔とねじ係合するボルトによって、前記底部フランジに固定される、請求項２０に記載の移送キャスク。
22. 前記連結装置に固定するための手段は複数の連結装置接続孔であり、前記移送キャスクは、前記底部フランジの前記連結装置接続孔を通って伸張し前記連結装置に配置されているねじ孔とねじ係合するボルトによって、連結装置に固定される、請求項２０に記載の移送キャスク。
23. 前記底部フランジは外周部を有する円形であり、前記連結装置に固定するための手段は、前記底部リッドを固定するための手段より、前記外周部に近接している、請求項２０に記載の移送キャスク。
24. 前記底部シールは、前記底部リッドの溝に填め込まれるガスケットから成る、請求項１６に記載の移送キャスク。
25. 前記環状シールは円形のガスケットである、請求項１６に記載の移送キャスク。
26. 使用済み核燃料を使用済み核燃料プールから貯蔵キャスクへ移送するためのシステムであって、燃料キャニスターと、移送キャスクと、貯蔵キャスクと、請求項１に記載の装置とを備えており、前記貯蔵キャスクは、頂面と、前記装置を固定するための手段と、前記キャニスターを収容できるようになっている空洞とを有しており、前記移送キャスクは、底面と、前記底面に固定し且つ前記底面から外せるようになっている底部リッドと、前記装置に固定するための手段と、前記キャニスター収容できるようになっている空洞とを有している、システム。
27. 前記移送キャスクは、前記底部リッドと前記底面との間に位置する底部シールと、前記キャニスターが前記移送キャスクの空洞内に入っている場合に、前記キャニスターと前記移送キャスクとの間に位置する環状シールとを備えている、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記装置の移送キャスクの固定手段及び前記貯蔵キャスクの固定手段は、前記装置が、前記移送キャスク及び貯蔵キャスクの両方に同時に固定でき且つ両方から同時に外せるように、前記装置上に配置されている、請求項２６に記載のシステム。
29. 前記移送キャスクの、前記装置に固定するための手段は、前記移送キャスクが前記装置に固定された状態で、前記底部リッドを前記底面から外して取り除くことができるように、前記移送キャスク上に配置されている、請求項２６に記載のシステム。
30. 使用済み核燃料を原子炉から貯蔵キャスクへ移すための方法において、
    取り外し可能な底部リッドと、キャニスターが入っている空洞とを有する移送キャスクを使用済み核燃料プール内に沈める段階と、
    使用済み核燃料を前記キャニスターに入れる段階と、
    請求項１に記載の前記装置を、前記キャニスターを収容できるようになっている空洞を有する貯蔵キャスクに固定する段階と、
    前記移送キャスクを前記プールから取り出し、前記移送キャスクを前記装置に固定する段階と、
    前記底部リッドを外して、前記底部リッドを前記装置で水平方向に移動させる段階と、
    前記キャニスターを、前記移送キャスクから前記貯蔵キャスクの前記空洞内に降ろす段階と、から成る方法。
31. 前記使用済み核燃料を前記キャニスターに入れる段階の後で、リッドを前記キャニスターに固定する段階と、
    前記移送キャスクを準備領域内に降ろして、乾燥貯蔵に備えて前記キャニスターを準備する段階と、
    キャスクリッドを前記移送キャスクに固定する段階と、を更に含んでいる、請求項３０に記載の方法。

Images