JP2004294066A

JP2004294066A - Metal cask

Info

Publication number: JP2004294066A
Application number: JP2003082630A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamamoto; 浩市山本; Shinichi Mochizuki; 信一望月
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the weight of a metal cask for the transportation and storage of spent nuclear fuel assemblies and simplify a structure of each part. <P>SOLUTION: As to the shielding thickness of a bottom plate 8b of a main-body shank 8 accommodating the spent nuclear fuel assemblies in the metal cask 2, the center part is shaped more thickly than the peripheral part. The closer to the center part, therefore, the higher dose of γrays can be shielded efficiently. Moreover, a primary lid distribution hole 25 is shaped like a structure loaded with a plug and a pressurization regulator can be easily installed to facilitate pressurized drainage, vacuum drying and helium encapsulation. Furthermore, a quick coupler is placed in a hole for pressurization of secondary lid penetration holes 26 and a pressure sensor is installed in that for it of them. A lid and a neutron shield are installed in each of the holes for pressurization and the pressure sensor. Such a simple structure can control costs. In addition, the structure where a trunnion 28 is screwed into the main-body shank 8 improves the structural strength of the cask and can make it compact. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属キャスクに係り、特に、使用済核燃料集合体を運搬したり貯蔵するのに好適な、円筒型の金属キャスクの各部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属キャスクは、金属製外筒の内部に、本体胴と呼ばれる円筒構造の鉄製容器を有し、この鉄製容器内に使用済核燃料集合体を収納して、使用済核燃料集合体から放射されるγ線を遮蔽している。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記鉄製容器の使用済核燃料集合体挿入用開口部を塞ぐ一次蓋と、一次蓋の外側で金属製外板の一端を塞ぐ二次蓋とを備え、一次蓋には本体胴内に気体もしくは液体を流通させる流通孔が形成され、二次蓋にはキャスク内を加圧する加圧用貫通孔と、この加圧した圧力を検出して漏れなどを調べるための圧力センサ用貫通孔とが設けられている。これらの流通孔や貫通孔を塞ぐ手段として、一般にクイックカプラやバルブが用いられている。
【０００４】
また、金属キャスクを運搬したり取り扱う際に、１００〜１２０ｔの重量があるキャスク本体を吊下げるためのトラニオンが、鉄製本体胴にボルトによって固定され、トラニオン係止部が金属外筒の表面に突出している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８３２９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の金属キャスクには、次のような問題点があった。すなわち、▲１▼使用済核燃料集合体が放射するγ線は位置によって強弱があるにも拘らず、使用済核燃料集合体を収納する鉄製容器は、底板が平板構造、胴部は円筒構造であり、γ線の分布を考慮すると遮蔽厚が必要以上に厚い部分が存在した。
【０００７】
また、従来の一次蓋流通孔の構造は、クイックカプラ方式、バルブ方式などが用いられ、構造が複雑で、製作コストも高かった。さらに、二次蓋貫通孔の構造は、落下貫通試験に対応すべく圧力センサ蓋や加圧孔蓋の間に、カバープレート（例えば３５ｍｍ厚）を設置したりしていたので、部品点数も多く、構造が複雑であった。
【０００８】
また、従来のトラニオンはボルト止め構造であるので、輸送架台との取合いおよび遮蔽欠損を考慮すると、大型で複雑構造となっていた。
【０００９】
本発明の課題は、使用済核燃料集合体の運搬ないし貯蔵用の金属キャスクの重量を低減し各部構造を簡単化することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の金属キャスクは、金属製外筒の内部に設置した円筒状の本体胴内に、使用済核燃料集合体を収納する金属製キャスクであって、前記本体胴端部の円板状の底板は、中心部が周辺部より厚く形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
金属キャスクは、最高燃焼度の使用済燃料を鉄製容器の中心部に配置して収納する。このため、キャスク底部のγ線は中心部に近いほど高い線量となる。本発明の上記構造では、底板中心部の遮蔽厚を周辺部より厚くすることにより、γ線を効率的に遮蔽できる。またそのために、キャスクの重量を低減することができる。
【００１２】
また、本発明は、一次蓋に設置する流通孔の構造を、従来のクイックカプラ方式やバルブ方式を廃止し、プラグおよび流通孔蓋で構成した。そのため、流通孔にプラグを装填することにより遮蔽欠損のない構造を容易に実現でき、製作コストを抑えることができる。
【００１３】
さらに、流通孔蓋を外した状態の大径凹部に加圧調整装置が設置可能であり、加圧調整装置に設置したハンドルでプラグを接続し、プラグを緩め、引き抜くことにより流通孔が開口し、内部水を加圧排水したり、真空乾燥やヘリウム封入を行なうようにした。そのため、簡単な構造で効率的な取り扱いが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、二次蓋貫通孔のうち、一方の加圧用貫通孔は、クイックカプラ、加圧孔蓋および中性子遮蔽体で構成し、他方の圧力センサ用貫通孔は、圧力センサ、圧力センサ用蓋、および中性子遮蔽体で構成した。これにより、部品点数の少ないシンプルな構造となり、製作コストを抑えることができる。
【００１５】
また、本発明は、トラニオンをねじ込み構造とし、ねじ込み式のトラニオン本体と、中性子遮蔽材およびトラニオン内ブロックとで構成した。本発明によれば、従来のボルト固定構造を廃止したことにより、トラニオンのコンパクト化が可能であり、製作コストを抑え、遮蔽欠損を低減することができる。また、トラニオンの緩み防止構造として、座金方式、ナット固定方式、押しネジ固定方式等の緩み防止方式を採用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、使用済核燃料集合体を運搬ないし貯蔵する金属キャスクの各部の構造を改良したものである。すなわち、▲１▼使用済核燃料集合体を収納する鉄製容器の遮蔽厚をγ線の強弱に応じて変更し、▲２▼一次蓋流通孔をプラグ装填式にして遮蔽欠損を防止するとともに、加圧調整装置を容易に装着可能とし、▲３▼二次蓋貫通孔の構造を簡素化し、▲４▼トラニオンの取付構造を改善して部品点数を減らし、強度の向上を図ったものである。
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、使用済核燃料集合体を収納する金属キャスクの断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、金属キャスク２は、円筒状の金属製外筒９内に、同じく円筒状の本体胴８と呼ばれる鉄（例えば炭素鋼）製容器が設置され、さらに、本体胴８内に設置されている格子状のバスケット３に、使用済核燃料集合体１を、図１では左から右へ挿入して収納するようになっている。本体胴８と外筒９との間には中性子遮蔽材１０が充填されている。
【００１９】
本体胴８は、胴部８ａと、一端の底部８ｂと、他端の使用済核燃料集合体挿入用開口部を塞ぐ一次蓋２０とから構成される。本例では、底部８ｂ（以下、底板８ｂともいう）は、胴部８ａに溶接接合され、一次蓋２０は胴部８ａに一次蓋ボルト２１で固定される。いずれも本例ではγ線遮蔽能力のある炭素鋼を用いている。
【００２０】
さらに、一次蓋２０の外部側に、二次蓋２２が、二次蓋ボルト２３によって本体胴８に固定されている。そして、一次蓋２０には、空気やヘリウムなどの気体、もしくは水などの液体を本体胴８内に流通させる流通孔２５が設けられ、二次蓋２２には、キャスク内の圧力洩れを検出するための貫通孔２６が設けられている。
【００２１】
使用済核燃料集合体１は、鉄製本体胴８の内部の格子状に組んだバスケット３に挿入されて運搬ないし貯蔵される。この使用済核燃料集合体１から放射されるγ線は、この鉄（炭素鋼）製の本体胴８によって遮蔽される。
【００２２】
一方、使用済核燃料集合体１から放射される中性子は、ボロン添加アルミニウム合金等を用いたバスケット３で吸収されると共に、さらに、本体胴８とキャスク表面の金属板で構成した金属製外筒９との間に充填した中性子遮蔽材（例えばレジン）１０によって遮蔽される。本図では、キャスク両端に運搬時の衝撃を避けるためのドーナツ状の緩衝構造体１１や断熱材１２等が装備されている。
【００２３】
以下、本発明のいくつかの実施形態として、キャスク２の各部構造のうち、▲１▼本体胴底板８ｂ、▲２▼一次蓋２０の流通孔２５、▲３▼二次蓋２２の貫通孔２６、▲４▼トラニオン２８について、図面を参照して説明する。
【００２４】
（１）本体胴の構造。本体胴８内に収納される使用済核燃料集合体１は、最高燃焼度の使用済核燃料集合体を円筒中心部に配置して収納する。このため、キャスク底部のγ線は中心に近いほど高い線量となる。そこで本実施形態では、図１に示すように、円板状の本体胴底板８ｂに段部を設けて肉厚部８ｃを形成し、中心部の遮蔽厚のみを周辺部より厚くすることにより、γ線を効率的に遮蔽するようにした。線量が比較的少ない周辺部は、底板の肉厚を中心部より少なくできるので、キャスク重量を低減することができる。
【００２５】
（２）一次蓋流通孔の構造。使用済核燃料集合体は水中でキャスク内に挿入されるので、キャスク内は水が満たされる。キャスクを運搬し貯蔵するために、キャスク内の水を加圧排水し、次いで真空乾燥し、ヘリウムガスを封入する。これらの操作を行うために、一次蓋流通孔２５が設置されている。
【００２６】
図３は、流通孔２５の位置を示す一次蓋２０の上面図、図４は、プラグ３０を装填した流通孔２５の断面図、図５はプラグ３０の上面図および側面図、図６は、加圧排水、真空乾燥、ヘリウム封入等を行う加圧調整装置３１を流通孔２５に装着した状態を示す断面説明図である。
【００２７】
図３に示すように、一次蓋２０には、流通孔２５が２箇所に設けられている。この流通孔２５は、図４に示すように、一次蓋２０の表面部に形成した円筒状の大径凹部３２と、大径凹部３２の底部中央に形成され、大径凹部より径の小さい、内周部に雌ねじ３３が形成された中径凹部３４と、中径凹部３４の底部中央に形成され、中径凹部より径の小さい小径孔部３５とからなり、この小径孔部３５の孔内に、中径凹部３４にねじ係合する頭部３６を備えたプラグ３０が装填されている。
【００２８】
大径凹部３２には、大径凹部３２とほぼ同径の流通孔蓋３７が装着され、ボルト孔３８にボルトを挿入して一次蓋２０のねじ穴３９にねじ締結されている。流通孔蓋３７は底面が大径凹部３２の底面に当接し、頂面が一次蓋２０の表面と面一に装着されている。大径凹部底面と流通孔蓋３７との間にはガスケット４０を配置して気密を維持している。
【００２９】
また、中径凹部３４はクラッド４１で形成され、そのフランジ部４１ａが大径凹部底面となっている。クラッド４１には小径孔部３５を形成するパイプ４２が接続されている。中径凹部底面とプラグ頭部３６との間にはＯリング４３が配置され、シールされている。
【００３０】
本実施形態によれば、プラグを用いたことにより、従来のクイックカプラ方式やバルブ方式に比較して、構造が簡素化し、しかも遮蔽欠損のない構造が得られる。
【００３１】
次に、図６を参照して加圧調整装置３１について説明する。加圧調整装置３１はボックス型のハウジングで形成され、プラグ脱着用の取り外しハンドル４５を備えている。一次蓋２０を取り除いた状態で、大径凹部３２内に加圧調整装置３１を設置し、流通孔蓋３７をねじ止めするための一次蓋２０のねじ穴３９を利用して装着される。
【００３２】
一方、プラグ頭部には六角形の凹部４６が形成され、底部にねじ穴４７が形成されている。この六角形凹部４６およびねじ穴４７に、取り外しハンドル４５の軸先端部を係合させ回転し、プラグ３０を緩めてねじから離れたら引きぬくようにしてプラグ３０を流通孔から取り外す。
【００３３】
これにより流通孔２５が開口する。なお、ハンドル４５を逆回転させれば、プラグ３０を流通孔２５に装填できる。また、加圧調整装置３１には、流通孔２５を経由して気体もしくは液体を流通させるためのノズル４８が設けられている。
【００３４】
本実施形態では、流通孔２５が２ヵ所設置され、それぞれに加圧調整装置３１を取り付けて、一方の流通孔から内部水を排水するための加圧用空気を供給し、他方の流通孔から内部水を排水する。また、排水後は、キャスク内部を乾燥させるために流通孔２５から内部空気を吸引し真空乾燥を行い、次いで、流通孔２５からヘリウムガスをキャスク内に封入する。
【００３５】
本実施形態によれば、全く同一構造の加圧調整装置を、いずれの流通孔にも取り付けることができ、それぞれプラグの脱着が可能であり、一方で供給操作、他方で排出操作ができる。また、ヘリウムガスを用いるのは、伝熱性が良好な不活性ガスだからである。
【００３６】
（３）二次蓋貫通孔の構造。二次蓋２２は一次蓋２０の外側に設置される。この二次蓋２２に、キャスク内の圧力洩れを検出するための複数の貫通孔２６が設けられている。本実施形態では、一次蓋２０と二次蓋２２との間隔は約５ｍｍの空間となっており、この空間を一方の貫通孔から加圧し、他方の貫通孔で圧力検出してキャスク内の圧力洩れを検出する。
【００３７】
図７は、貫通孔２６の位置を示す二次蓋２２の上面図、図８は、圧力センサ用貫通孔２６ａの断面図、図９は、加圧用貫通孔２６ｂの断面図である。
【００３８】
図７に示すように、二次蓋２２には、圧力センサ用貫通孔２６ａが２箇所、加圧用貫通孔２６ｂが１箇所設けられている。圧力センサ用貫通孔２６ａを２箇所設置するのは、検出値が異なる場合、センサの少なくともいずれかが故障していることがわかるからである。
【００３９】
図８に示すように、二次蓋２２は、本体は炭素鋼で形成されているが、圧力センサ用貫通孔２６ａの周辺の外部側は、金属製外板９ａとの間隔に中性子遮蔽材（例えばレジン）１０の層が形成されている。このレジン層１０に二次蓋２２の表面に達する円筒状の圧力センサ用の貫通孔用凹部５０を形成して貫通孔２６ａを設置している。
【００４０】
圧力センサ用貫通孔２６ａは、二次蓋表面部に圧力センサ５１を設置可能なセンサ用凹部５２が設けられ、その外部側の貫通孔用凹部５０には、圧力センサ５１を被覆する圧力センサ蓋５３が、ガスケット５４を介在させて二次蓋２２に、ボルト５５でねじ止めされている。
【００４１】
センサ用凹部５２はステンレス製クラッド５６で形成され、そのフランジ部５６ａが圧力センサ蓋５３の底面と接触するようになっている。クラッド５６には二次蓋２２を貫通してステンレス製の圧力検出用パイプ５７が接続され、一次蓋との空間に開放されている。
【００４２】
圧力センサ蓋５３の底面には、圧力センサ５１を被覆する凹みと、フランジ部５６ａとの間にガスケット５４を設置するための溝５８が円形状に形成されている。また、この溝５８内の圧力を検査するための検査孔５９が設けられている。
【００４３】
圧力センサ蓋５３の外部側には、貫通孔用凹部５０とほぼ同径の円筒状の中性子遮蔽部材６０が、圧力センサ蓋５３にボルト６１でねじ止めされ、その外表面は外筒９と面一になっている。この中性子遮蔽部材６０は、ステンレス製円筒６２内に中性子遮蔽材１０を充填し、両端面を金属板６３で被覆している。
【００４４】
本実施形態によれば、圧力検出用パイプ５７内の圧力を圧力センサ５１で検出し、電気信号により外部に取り出すことができる。また、中性子遮蔽部材６０によって遮蔽欠損のない圧力センサ用貫通孔２６ａを構成できる。
【００４５】
図９に示すように、加圧孔用貫通孔２６ｂの周辺も、炭素鋼製の二次蓋２２の表面にレジン１０の層が形成され、レジン層１０に二次蓋２２の表面に達する円筒状の加圧貫通孔用凹部５０ｂを形成して加圧用貫通孔２６ｂを設置している。
【００４６】
加圧用貫通孔２６ｂは、二次蓋表面部に加圧用貫通孔を閉塞するクイックカプラ６５を設置する、カプラ用凹部６６をステンレス製クラッド６７で形成し、二次蓋表面部に設置する。カプラ用凹部６６には、二次蓋２２を貫通するステンレス製の加圧用パイプ６８が接合されている。これらカプラ用凹部６６や加圧用パイプ６８は、圧力センサ用貫通孔２６ａのセンサ用凹部５２や圧力検出用パイプ５７より小径となっている。
【００４７】
また、圧力センサ用貫通孔２６ａと同様に、加圧用貫通孔２６ｂの外部側には、クイックカプラ６５を被覆する加圧孔蓋６９が、ガスケット７０を介在させて二次蓋２２にボルト７１でねじ止めされ、さらに、加圧孔蓋６９の外部側には中性子遮蔽部材６０が加圧孔蓋６９にボルト７２でねじ止めされている。
【００４８】
本実施形態によれば、通常時は、遮蔽欠損のない加圧用貫通孔であり、圧力検査時は、加圧用貫通孔のカプラを外して加圧し、圧力センサ用貫通孔の圧力センサで圧力を検出して圧力漏れを簡単にチェックできる。また、落下貫通試験等に対しても対応でき、シンプルでコストの低い二次蓋貫通孔の構造が得られる。
【００４９】
（４）トラニオンの構造。金属キャスクは１００〜１２０ｔの重量がある。このようなキャスクを移動したり運搬したりする場合、キャスクに設置されているトラニオン２８に、吊下げチェーンなどを取り付けて持ち上げたりする（図１参照）。そのため、トラニオン２８には、構造強度の向上、遮蔽欠損の防止、およびコンパクト化等が求められる。
【００５０】
図１０は、トラニオンの一実施形態を示す断面図、図１１〜図１３は、それぞれトラニオンの緩み止め構造を示す断面図である。
【００５１】
図１０に示すように、本実施形態のトラニオン２８は、トラニオン本体８０と、トラニオン本体８０内の中性子遮蔽材１０と、トラニオン内ブロック８１とで構成され、外周部の一部にねじ８２が形成されている。このようなトラニオン２８を金属キャスク内の本体胴８のねじ穴８３にねじ込む構造とした。
【００５２】
また、トラニオンの緩み防止構造としては、▲１▼座金方式、▲２▼ナット固定方式、▲３▼押しネジ固定方式、の３種類がある。▲１▼座金方式は、図１１（ａ）に示すように、本体胴８のねじ穴８３にバネ座金８５を設置し、図１１（ｂ）に示すように、トラニオン先端底部で圧着することにより、ねじの係合部８６にフリクションが与えられてねじの緩みが防止される。
【００５３】
また、▲２▼ナット固定方式は、図１２に示すように、ねじ穴８３にトラニオン２８をねじ込んだ後、さらに、ナットリング８７で締めることによりねじ係合部８６が緩まないようにしたものである。
【００５４】
また、▲３▼押しネジ固定方式は、図１３に示すように、トラニオン本体８０の軸方向に、小径の押しねじ８８を装着し、その先端部で本体胴８のねじ穴８３底部を押し付けることによってトラニオン本体に反力を与え、ねじ係合部８６の緩みを防止するものである。
【００５５】
本実施形態によれば、トラニオンをねじ込み構造としたことにより、従来のボルト固定構造に比較して、構造強度が向上し、中性子遮蔽材の充填によって遮蔽欠損も防止される。さらに、強度向上によってコンパクト化が可能となり、コストも低下する。また、コンパクト化によってキャスク表面からの突出部を小さくできる。座金方式、ナット固定方式、押しネジ固定方式等により、トラニオンのねじ込みをさらに強固にできる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、使用済核燃料集合体を収納する金属キャスクの本体胴底板を、γ線の強度に応じた遮蔽厚にすることにより、金属キャスクの重量が低減し、また、そのために使用済核燃料集合体の収納体数の増加が可能となる。また、一次蓋流通孔、二次蓋貫通孔、あるいはトラニオンなどの各部構造を簡素化したので、製作コストが削減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属キャスクの一実施形態を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明における一次蓋の上面図。
【図４】本発明における一次蓋流通孔の断面図。
【図５】本発明におけるプラグの上面図および側面図。
【図６】本発明における加圧調整装置を、一次蓋流通孔に装着した状態を示す断面説明図。
【図７】本発明における二次蓋の上面図。
【図８】本発明における圧力センサ用貫通孔の断面図。
【図９】本発明における加圧用貫通孔の断面図。
【図１０】本発明におけるトラニオンの一例を示す断面図。
【図１１】本発明におけるトラニオンの緩み止め構造の一例を示す断面図。
【図１２】本発明におけるトラニオンの緩み止め構造の他の例を示す断面図。
【図１３】本発明におけるトラニオンの緩み止め構造のさらに別の例を示す断面図。
【符号の説明】
１使用済核燃料集合体
２金属キャスク
３バスケット
８本体胴
８ｂ本体胴底板
８ｃ肉厚部
９金属製外筒
１０中性子遮蔽材
１１緩衝構造体
１２断熱材
２２二次蓋
２５一次蓋流通孔
２６二次蓋貫通孔
２８トラニオン
プラグ３０
３１加圧調整装置
３７流通孔蓋
４５ハンドル
５１圧力センサ
５３圧力センサ蓋
６０中性子遮蔽部材
６５クイックカプラ
６９加圧孔蓋
８０トラニオン本体
８５バネ座金
８７ナットリング
８８押しねじ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal cask, and more particularly, to a cylindrical metal cask suitable for transporting and storing spent nuclear fuel assemblies.
[0002]
[Prior art]
Conventional metal casks have a cylindrical iron container called a main body inside a metal outer cylinder.The spent nuclear fuel assembly is housed in the iron container and radiated from the spent nuclear fuel assembly. Γ-rays are blocked. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
Further, a primary lid for closing the spent nuclear fuel assembly insertion opening of the iron container and a secondary lid for closing one end of a metal outer plate outside the primary lid are provided. Alternatively, a flow hole for flowing a liquid is formed, and a through hole for pressurizing the inside of the cask and a through hole for a pressure sensor for detecting the pressurized pressure and examining leakage are provided in the secondary lid. Has been. In general, quick couplers and valves are used as means for closing these flow holes and through holes.
[0004]
Further, when transporting or handling the metal cask, a trunnion for suspending the cask main body having a weight of 100 to 120 t is fixed to the iron main body by bolts, and the trunnion locking portion protrudes from the surface of the metal outer cylinder. ing.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-83291 A
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional metal cask has the following problems. (1) Despite the fact that the gamma rays emitted by the spent nuclear fuel assemblies vary depending on the position, the iron container for storing the spent nuclear fuel assemblies has a flat bottom plate and a cylindrical body. Considering the distribution of γ rays, there were portions where the shielding thickness was thicker than necessary.
[0007]
In addition, as a structure of the conventional primary lid circulation hole, a quick coupler system, a valve system, or the like is used, and the structure is complicated and the manufacturing cost is high. In addition, the structure of the secondary lid through-hole requires a cover plate (for example, 35 mm thick) between the pressure sensor lid and the pressure hole lid to support the drop penetration test. , The structure was complicated.
[0008]
Further, since the conventional trunnion has a bolted structure, it has a large and complicated structure in consideration of the connection with the transportation gantry and the shielding loss.
[0009]
An object of the present invention is to reduce the weight of a metal cask for transporting or storing spent nuclear fuel assemblies and to simplify the structure of each part.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a metal cask of the present invention is a metal cask for storing a spent nuclear fuel assembly in a cylindrical main body installed inside a metal outer cylinder, The disc-shaped bottom plate at the end is characterized in that the center is formed thicker than the periphery.
[0011]
In the metal cask, spent fuel having the highest burnup is stored in the center of the iron container. For this reason, the dose of γ-rays at the bottom of the cask increases as it approaches the center. In the above structure of the present invention, γ-rays can be efficiently shielded by making the shielding thickness at the center of the bottom plate thicker than at the periphery. In addition, the weight of the cask can be reduced.
[0012]
Further, in the present invention, the structure of the flow hole provided in the primary lid is constituted by a plug and a flow hole cover, omitting the conventional quick coupler system and valve system. For this reason, a structure without shielding loss can be easily realized by loading the plug into the flow hole, and the manufacturing cost can be reduced.
[0013]
Furthermore, a pressure adjusting device can be installed in the large-diameter recess with the flow hole cover removed, and the plug is connected with the handle installed on the pressure adjusting device, and the plug is loosened and pulled out to open the flow hole. The internal water was drained under pressure, and vacuum drying and helium sealing were performed. Therefore, efficient handling is possible with a simple structure.
[0014]
Further, in the present invention, among the secondary lid through-holes, one of the press-through holes is formed of a quick coupler, a press-hole lid and a neutron shield, and the other pressure-sensor through-hole is a pressure sensor, a pressure sensor. It consisted of a sensor lid and a neutron shield. As a result, a simple structure with a small number of parts is obtained, and the manufacturing cost can be reduced.
[0015]
Further, in the present invention, the trunnion has a screw-in structure, and is composed of a screw-in trunnion main body, a neutron shielding material and a trunnion inner block. According to the present invention, by eliminating the conventional bolt fixing structure, the trunnion can be made compact, the manufacturing cost can be reduced, and the shielding loss can be reduced. Further, as a structure for preventing the trunnion from loosening, a loosening prevention system such as a washer system, a nut fixing system, and a push screw fixing system can be adopted.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The outline of the embodiment of the present invention is an improvement of the structure of each part of the metal cask for transporting or storing spent nuclear fuel assemblies. That is, (1) the shielding thickness of the iron container for storing the spent nuclear fuel assembly is changed according to the intensity of γ-rays, and (2) the primary lid circulation hole is plug-mounted to prevent the shielding loss, and (3) The structure of the secondary lid through-hole is simplified, and (4) The trunnion mounting structure is improved to reduce the number of parts and improve the strength.
[0017]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a metal cask for storing a spent nuclear fuel assembly, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the metal cask 2 includes an iron (for example, carbon steel) container, also called a cylindrical main body body 8, installed in a cylindrical metal outer cylinder 9. In FIG. 1, the spent nuclear fuel assemblies 1 are inserted from left to right and stored in a lattice-like basket 3 installed in the body 8. A neutron shielding material 10 is filled between the main body 8 and the outer cylinder 9.
[0019]
The main body 8 includes a body 8a, a bottom 8b at one end, and a primary lid 20 at the other end for closing an opening for inserting a spent nuclear fuel assembly. In this example, the bottom 8b (hereinafter, also referred to as a bottom plate 8b) is welded to the body 8a, and the primary lid 20 is fixed to the body 8a with primary lid bolts 21. In each case, carbon steel having a γ-ray shielding ability is used in this example.
[0020]
Further, a secondary lid 22 is fixed to the main body 8 by a secondary lid bolt 23 outside the primary lid 20. The primary cover 20 is provided with a circulation hole 25 for allowing a gas such as air or helium or a liquid such as water to flow through the main body 8, and the secondary cover 22 detects pressure leakage in the cask. Through hole 26 is provided.
[0021]
The spent nuclear fuel assemblies 1 are inserted into a grid-like basket 3 inside the iron main body 8 and transported or stored. The gamma rays emitted from the spent nuclear fuel assembly 1 are shielded by the iron (carbon steel) body 8.
[0022]
On the other hand, neutrons radiated from the spent nuclear fuel assembly 1 are absorbed by the basket 3 using a boron-added aluminum alloy or the like, and furthermore, the metal outer cylinder 9 composed of the main body 8 and a metal plate on the surface of the cask. Is shielded by a neutron shielding material (for example, resin) 10 filled in between. In this drawing, a donut-shaped buffer structure 11 and a heat insulating material 12 for avoiding a shock during transportation are provided at both ends of the cask.
[0023]
Hereinafter, as some embodiments of the present invention, among the various structures of the cask 2, (1) the main body bottom plate 8 b, (2) the circulation hole 25 of the primary lid 20, and (3) the through hole 26 of the secondary lid 22. , (4) The trunnion 28 will be described with reference to the drawings.
[0024]
(1) The structure of the main body. The spent nuclear fuel assembly 1 housed in the main body 8 accommodates the spent nuclear fuel assembly having the highest burnup at the center of the cylinder. Therefore, the closer to the center, the higher the dose of γ-rays at the bottom of the cask becomes. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a step is provided on the disc-shaped main body bottom plate 8 b to form the thick portion 8 c, and only the shielding thickness at the central portion is made thicker than the peripheral portion. γ rays were efficiently shielded. In the peripheral part where the dose is relatively small, the thickness of the bottom plate can be made smaller than that in the central part, so that the cask weight can be reduced.
[0025]
(2) Structure of the primary lid circulation hole. Since the spent nuclear fuel assemblies are inserted into the cask in water, the cask is filled with water. To transport and store the cask, the water in the cask is pressurized and drained, then dried under vacuum and filled with helium gas. To perform these operations, a primary lid circulation hole 25 is provided.
[0026]
3 is a top view of the primary lid 20 showing the position of the flow hole 25, FIG. 4 is a sectional view of the flow hole 25 loaded with the plug 30, FIG. 5 is a top view and a side view of the plug 30, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view showing a state in which a pressure adjusting device 31 that performs pressurized drainage, vacuum drying, helium sealing, and the like is attached to a flow hole 25.
[0027]
As shown in FIG. 3, the primary lid 20 is provided with two circulation holes 25. As shown in FIG. 4, the flow hole 25 is formed in the cylindrical large-diameter recess 32 formed on the surface of the primary lid 20 and in the center of the bottom of the large-diameter recess 32 and has a smaller diameter than the large-diameter recess. An inner diameter recess 34 having an internal thread 33 formed on the inner periphery thereof, and a small diameter hole 35 formed at the bottom center of the middle diameter recess 34 and having a smaller diameter than the intermediate diameter recess are formed. , A plug 30 having a head portion 36 which is screw-engaged with the medium-diameter concave portion 34 is loaded.
[0028]
A flow hole cover 37 having substantially the same diameter as the large diameter recess 32 is attached to the large diameter recess 32, and a bolt is inserted into a bolt hole 38 and screwed into a screw hole 39 of the primary cover 20. The flow hole cover 37 has a bottom surface in contact with the bottom surface of the large-diameter concave portion 32, and a top surface is mounted flush with the surface of the primary cover 20. A gasket 40 is arranged between the bottom surface of the large-diameter concave portion and the flow hole cover 37 to maintain airtightness.
[0029]
The middle-diameter concave portion 34 is formed of the clad 41, and the flange portion 41a is a bottom surface of the large-diameter concave portion. The pipe 42 forming the small diameter hole 35 is connected to the clad 41. An O-ring 43 is arranged and sealed between the bottom surface of the middle diameter concave portion and the plug head 36.
[0030]
According to the present embodiment, by using the plug, the structure is simplified as compared with the conventional quick coupler system and valve system, and a structure without shielding loss is obtained.
[0031]
Next, the pressure adjusting device 31 will be described with reference to FIG. The pressure adjusting device 31 is formed of a box-shaped housing and includes a removal handle 45 for detaching and attaching a plug. With the primary lid 20 removed, the pressure adjusting device 31 is installed in the large-diameter recess 32, and is mounted using the screw hole 39 of the primary lid 20 for screwing the flow hole lid 37.
[0032]
On the other hand, a hexagonal concave portion 46 is formed in the plug head, and a screw hole 47 is formed in the bottom. The shaft end of the removal handle 45 is engaged with the hexagonal concave portion 46 and the screw hole 47 and rotated, and the plug 30 is loosened.
[0033]
Thereby, the circulation hole 25 is opened. If the handle 45 is rotated in the reverse direction, the plug 30 can be loaded into the communication hole 25. The pressure adjusting device 31 is provided with a nozzle 48 for flowing a gas or a liquid through the flow hole 25.
[0034]
In the present embodiment, two flow holes 25 are provided, and a pressure adjusting device 31 is attached to each of the two flow holes 25 to supply pressurized air for draining the internal water from one of the flow holes, and the other through the other flow hole. Drain the water. After draining, the inside air is sucked from the flow holes 25 to dry the inside of the cask, and vacuum drying is performed. Then, helium gas is sealed into the cask through the flow holes 25.
[0035]
According to the present embodiment, a pressure adjusting device having exactly the same structure can be attached to any of the flow holes, and the plug can be detached and attached, and the supply operation can be performed on the one hand and the discharge operation can be performed on the other. Helium gas is used because it is an inert gas having good heat conductivity.
[0036]
(3) Structure of the secondary lid through-hole. The secondary lid 22 is installed outside the primary lid 20. The secondary lid 22 is provided with a plurality of through holes 26 for detecting pressure leakage in the cask. In the present embodiment, the space between the primary lid 20 and the secondary lid 22 is a space of about 5 mm, and this space is pressurized from one through hole, pressure is detected by the other through hole, and the pressure in the cask is detected. Detect leaks.
[0037]
FIG. 7 is a top view of the secondary lid 22 showing the position of the through hole 26, FIG. 8 is a sectional view of the pressure sensor through hole 26a, and FIG. 9 is a sectional view of the pressurizing through hole 26b.
[0038]
As shown in FIG. 7, the secondary lid 22 is provided with two pressure sensor through holes 26a and one pressurizing through hole 26b. The reason why the pressure sensor through-holes 26a are provided at two places is that if the detection values are different, it is known that at least one of the sensors has failed.
[0039]
As shown in FIG. 8, the main body of the secondary lid 22 is formed of carbon steel, but the outer side around the pressure sensor through-hole 26 a is provided with a neutron shielding material ( For example, a layer of resin (resin) 10 is formed. In the resin layer 10, a through-hole recess 50 for a cylindrical pressure sensor reaching the surface of the secondary lid 22 is formed, and a through-hole 26 a is provided.
[0040]
The pressure sensor through-hole 26a is provided with a sensor recess 52 in which the pressure sensor 51 can be installed on the surface of the secondary cover, and the through-hole recess 50 on the outside thereof has a pressure sensor cover that covers the pressure sensor 51. 53 is screwed to the secondary lid 22 with a bolt 55 through a gasket 54.
[0041]
The sensor recess 52 is formed of a clad 56 made of stainless steel, and its flange portion 56 a comes into contact with the bottom surface of the pressure sensor lid 53. A pressure detecting pipe 57 made of stainless steel is connected to the clad 56 through the secondary lid 22 and is opened to the space between the clad 56 and the primary lid.
[0042]
On the bottom surface of the pressure sensor lid 53, a groove 58 for installing the gasket 54 between the recess covering the pressure sensor 51 and the flange portion 56a is formed in a circular shape. An inspection hole 59 for inspecting the pressure in the groove 58 is provided.
[0043]
On the outer side of the pressure sensor lid 53, a cylindrical neutron shielding member 60 having substantially the same diameter as the through hole recess 50 is screwed to the pressure sensor lid 53 with bolts 61. One. The neutron shielding member 60 has a stainless steel cylinder 62 filled with the neutron shielding material 10, and both end surfaces are covered with a metal plate 63.
[0044]
According to the present embodiment, the pressure in the pressure detection pipe 57 can be detected by the pressure sensor 51 and taken out to the outside by an electric signal. Further, the neutron shielding member 60 can form the pressure sensor through-hole 26a having no shielding loss.
[0045]
As shown in FIG. 9, a layer of the resin 10 is also formed on the surface of the secondary lid 22 made of carbon steel around the through-hole 26 b for the pressure hole, and the resin layer 10 has a cylindrical shape reaching the surface of the secondary lid 22. A pressurized through hole 26b is provided by forming a concave portion 50b for a pressurized through hole.
[0046]
The pressurizing through hole 26b is formed by forming a coupler concave portion 66 with a stainless steel clad 67 for installing a quick coupler 65 for closing the pressurizing through hole on the surface of the secondary lid. A stainless steel pressurizing pipe 68 that penetrates the secondary lid 22 is joined to the coupler recess 66. The coupler recess 66 and the pressurizing pipe 68 have a smaller diameter than the sensor recess 52 and the pressure detecting pipe 57 of the pressure sensor through hole 26a.
[0047]
Further, similarly to the pressure sensor through hole 26a, a pressure hole cover 69 covering the quick coupler 65 is provided on the outer side of the press through hole 26b with a bolt 71 to the secondary cover 22 with a gasket 70 interposed therebetween. The neutron shielding member 60 is screwed to the pressure hole lid 69 with a bolt 72 on the outside of the pressure hole lid 69.
[0048]
According to the present embodiment, at normal times, the through hole for pressurization has no shielding loss, and at the time of pressure test, the coupler of the through hole for pressurization is removed and pressurized, and the pressure is increased by the pressure sensor of the through hole for pressure sensor. Detect and easily check for pressure leaks. Further, it is possible to cope with a drop penetration test or the like, and a simple and low-cost structure of the secondary lid through-hole can be obtained.
[0049]
(4) Trunnion structure. The metal cask weighs 100 to 120 t. When moving or transporting such a cask, a suspension chain or the like is attached to a trunnion 28 installed in the cask and lifted (see FIG. 1). For this reason, the trunnion 28 is required to have improved structural strength, prevent shielding defects, and be compact.
[0050]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an embodiment of a trunnion, and FIGS. 11 to 13 are cross-sectional views each showing a locking structure of the trunnion.
[0051]
As shown in FIG. 10, the trunnion 28 of the present embodiment includes a trunnion main body 80, a neutron shielding material 10 in the trunnion main body 80, and a trunnion inner block 81, and a screw 82 is formed on a part of the outer peripheral portion. Have been. Such a trunnion 28 was screwed into the screw hole 83 of the main body 8 in the metal cask.
[0052]
There are three types of trunnion loosening prevention structures: (1) a washer system, (2) a nut fixing system, and (3) a push screw fixing system. {Circle around (1)} In the washer method, a spring washer 85 is installed in a screw hole 83 of the main body 8 as shown in FIG. 11 (a), and is crimped at a trunnion tip bottom as shown in FIG. 11 (b). The friction is applied to the screw engaging portion 86 to prevent the screw from loosening.
[0053]
(2) In the nut fixing method, as shown in FIG. 12, after the trunnion 28 is screwed into the screw hole 83, the screw engaging portion 86 is not loosened by further tightening with the nut ring 87. is there.
[0054]
As shown in FIG. 13, the push screw fixing method is to mount a small-diameter push screw 88 in the axial direction of the trunnion main body 80 and press the bottom of the screw hole 83 of the main body 8 with its tip. Thus, a reaction force is applied to the trunnion body to prevent the screw engagement portion 86 from being loosened.
[0055]
According to the present embodiment, the trunnion has a screw-in structure, so that the structural strength is improved as compared with the conventional bolt fixing structure, and the shielding loss is prevented by filling the neutron shielding material. Further, the compactness becomes possible by the improvement of the strength, and the cost is reduced. In addition, the projecting portion from the cask surface can be reduced by the compactness. The trunnion can be further firmly screwed in by a washer method, nut fixing method, push screw fixing method, and the like.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, the weight of the metal cask is reduced by making the main body bottom plate of the metal cask for storing the spent nuclear fuel assembly a shielding thickness corresponding to the intensity of γ-rays, and The number of storage units for nuclear fuel assemblies can be increased. Further, since the structure of each part such as the primary lid circulation hole, the secondary lid penetration hole, or the trunnion is simplified, the manufacturing cost is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a metal cask of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a top view of a primary lid according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a primary lid circulation hole according to the present invention.
FIG. 5 is a top view and a side view of a plug according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a state in which the pressure adjusting device according to the present invention is attached to a primary lid circulation hole.
FIG. 7 is a top view of a secondary lid according to the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a through hole for a pressure sensor according to the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a pressurizing through-hole according to the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing an example of a trunnion in the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a trunnion locking structure according to the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the trunnion locking structure according to the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing still another example of the trunnion loosening prevention structure according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spent nuclear fuel assembly 2 Metal cask 3 Basket 8 Main body 8b Main body bottom plate 8c Thick part 9 Metal outer cylinder 10 Neutron shielding material 11 Buffer structure 12 Heat insulating material 22 Secondary lid 25 Primary lid circulation hole 26 Secondary Cover through hole 28 Trunnion plug 30
31 pressure adjusting device 37 circulation hole cover 45 handle 51 pressure sensor 53 pressure sensor cover 60 neutron shielding member 65 quick coupler 69 pressurization hole cover 80 trunnion body 85 spring washer 87 nut ring 88 push screw

Claims

A metal cask for storing a spent nuclear fuel assembly in a cylindrical main body disposed inside a metal outer cylinder, wherein a disc-shaped bottom plate at an end of the main body has a peripheral portion at a center portion. A metal cask characterized by being formed thicker.

2. The metal cask according to claim 1, wherein the main body has a primary lid for closing an opening for inserting a spent nuclear fuel assembly at one end, and a gas or liquid circulation hole penetrating the primary lid. Is formed, the flow hole is formed with a large-diameter recess formed in the surface of the primary lid, a middle-diameter recess formed in the center of the bottom of the large-diameter recess, and an internal thread formed in the inner peripheral portion; A plug having a small-diameter hole formed in the center of the bottom of the large-diameter concave portion, the plug having a head inserted into the small-diameter hole and screwing into the medium-diameter concave portion; A flow hole cover having substantially the same diameter as the diameter recess is screwed to the primary cover, the bottom of the flow hole cover abuts the bottom surface of the large diameter recess, and the top surface is mounted flush with the surface of the primary cover. A metal cask characterized by the following:

3. The metal cask according to claim 2, wherein the flow hole is provided with a clad that forms the bottom surface of the large-diameter recess and the middle-diameter recess, and a pipe that forms the small-diameter hole portion, wherein the bottom surface of the large-diameter recess is provided. 4. A gasket is disposed between the plug hole and the flow hole cover, and an O-ring is disposed between the bottom surface of the middle-diameter concave portion and the plug head. A metal cask characterized in that a cutout groove is formed.

The metal cask according to any one of claims 2 to 3, wherein the large-diameter concave portion can be mounted with a pressure adjusting device in a state where the primary lid is removed, and the pressure adjusting device is A detaching means which is attached using a screw hole of the primary lid for screwing the flow hole cover and which is engaged with a screw hole formed in the plug head to remove the plug from the flow hole, A metal cask having a nozzle for flowing a gas or a liquid through the nozzle.

The metal cask according to any one of claims 1 to 4, further comprising a secondary lid outside a primary lid closing one end of the main body, wherein the secondary lid and the cask outer cylinder are connected to each other. A neutron shielding material is provided at intervals, the secondary lid includes a through hole for pressurizing the inside of the cask, and a through hole for a pressure sensor for detecting the pressure in the pressurized cask; The through-hole has a recess in which the pressure sensor can be installed on the surface of the secondary lid, and a pressure sensor lid covering the pressure sensor is provided with a gasket on the outside of the pressure-sensor through-hole. Screwed to the secondary lid, a neutron shielding member is screwed to the pressure sensor lid on the outside of the pressure sensor lid, and the pressure sensor lid has a groove for installing the gasket, Inspection means for inspecting the pressure in the groove. The pressurizing through-hole has a recess in the surface of the secondary lid in which a coupler for closing the pressurizing through-hole can be installed, and a pressurizing portion covering the coupler outside the press-through through-hole. A metal cask, wherein a hole cover is screwed to the secondary cover with a gasket interposed, and a neutron shielding member is screwed to the press hole cover outside the press hole cover.

The metal cask according to any one of claims 1 to 5, further comprising a trunnion configured to be screwed into the main body, and having a neutron shielding material and a block inside the trunnion in the trunnion main body. A characteristic metal cask.