JP2006064625A

JP2006064625A - 放射性廃棄物の処分容器及びその製造方法

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Publication number: JP2006064625A
Application number: JP2004249831A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Mine; 達也嶺; Yutaka Nakamori; 裕中森
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】 TRU廃棄物を深地下に定置して処分処理する際に、複数個の廃棄物キャニスタを収納する処分容器であって、十分な耐圧性や強度を確保すると共に、量産性に優れ、溶接施工管理を簡便にしてコストを低減することができる放射性廃棄物の処分容器とその製造方法を提供する。
【解決手段】７本の廃棄物キャニスタ１を正六角形に配置させて収納させられる大きさの本体部2aを、例えば圧力容器用鋼板を深絞り加工等によって継ぎ目なしの底付筒体で形成し、本体部2aの開口側に底板2bを溶着して処分容器２とする。底板2bには適宜本数の棒ステー３を植設し、本体部2aの天井部2cの内側面に環状の棒ステー受け部４を設け、底板2bと本体部2aとを溶着した状態で棒ステー３の先端が棒ステー受け部４に接触、あるいは接近した状態にして、処分容器２の軸方向にかかる荷重を棒ステー３で受けるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、核燃料の再処理施設で発生する放射性廃棄物を深地下の処分坑道内に定置して処分するのに適した放射性廃棄物の処分容器及びその製造方法に関する。

再処理施設及びMOX燃料加工施設の燃料サイクル施設から発生する超ウラン(TRU)核種を含む放射性廃棄物は、半減期の比較的長いTRU核種を含んでいること、放射性核種濃度が比較的高いものから低いものまで広範囲に分布していること、廃棄物の性状はセメント、有機物、金属等を含み多種多様であることなどの特徴を有しており、再処理事業等の進展に伴い、その発生量の増加が見込まれる。TRU核種を含む放射性廃棄物の処分に関しては、「原子力の研究、開発及び利用に関する長期計画（平成６年６月原子力委員会）」において、全α核種の濃度が一応の区分目安値（約GBq/t）よりも高く、浅地中処分以外の地下埋設が適切と考えられるもの、特にTRU廃棄物については、高レベル放射性廃棄物の処分方策との整合性を図りつつ、具体的な処分概念の見通しが得られるよう技術的検討を進めるという方針が示されている。その後、α核種の濃度によって、余裕深度処分あるいは地層処分が適切とされるに至った。TRU廃棄物は、鋼製またはステンレススチール製の筒型容器であるキャニスタに収納されものと、ドラム缶に収納されるものとに分類される。このキャニスタあるいはドラム缶を複数個、極力コンパクトに処分容器である廃棄体容器に収納させ、深地下の処分坑道内に定置して処分することになる。なお、キャニスタやドラム缶を複数個収納した廃棄体容器を「廃棄体」と称する。

TRU廃棄物用のこの種の処分容器としては、コンクリート製のものが提案されているが、処分作業時に誤って落下させた際の衝撃強度の確保や、水密性、耐圧性などに難点があることに鑑みて、本願出願人は、特許文献１に記載された発熱性のTRU汚染放射性廃棄物の地層処分用廃棄体容器を提案した。

この地層処分用廃棄体容器は、円筒状の鋼製耐圧容器内に、発熱性のTRU汚染放射性廃棄物を封入した一定形状寸法の１次容器７本を正六角形に配置した後、頂部鏡を遠隔自動溶接して密閉するようにしたものであり、また、前記鋼製耐圧容器に、耐圧容器の頂部鏡の上方に環状又は円板状の頂板を設け、耐圧容器の底部鏡の下方に環状又は円板状の底板を設け、かつ、前記底板の上方に環状のフォーク受け部を設けたものである。

特開２０００−３２１３９７号

ところで、処分坑道内に定置処分する場合には、地層地下水にさらされるおそれがあり、地下水による腐食に十分に対応することができなければならない。また、例えば500mの深度の地下では、直径12〜13mの処分坑道を掘削することができるもので、該処分坑道内に積載して処分を行うが、良好な効率で積載することが望まれる。

しかしながら、特許文献１に記載された地層処分用廃棄体容器では、前記鋼製耐圧容器は、円筒状に溶接加工した胴部に、頂部鏡板と底部鏡板とをそれぞれ溶接して接続する構造としてある。すなわち、少なくとも３箇所の溶接作業を必要とする。溶接箇所が増加すれば溶接施工部の品質管理が煩雑となると共に、収納されている廃棄物中の放射性核種の漏洩の機会が増加するおそれがある。

また、この地層処分用廃棄体容器は、頂部鏡と底部鏡のそれぞれに環状又は円板状の頂板を設けて、該地層処分用廃棄体容器を円筒状の胴部の軸方向に数段に積載して定置するようにしてある。このため、処分坑道に適宜な高さが必要となり、あるいは高さが制限される場合には坑道長を大きくする必要がある。深地下における処分坑道の掘削作業を簡便に行うためには、その直径及び長さを小さくすることが作業性や経済性等から好ましく、廃棄体の処分スペースを小さくすることが好ましい。

また、段積みするための前記頂板を地層処分用廃棄体容器に設ける構造としてあるから、頂板の取付作業を要し、製造工程が複数化して製造コストを増加させることにもなる。

そこで、この発明は、複数個の廃棄物キャニスタ等を収納する処分容器であって、衝撃強度と耐圧性を確保し、溶接施工箇所を減じて放射性廃棄物の漏洩の機会を減じると共に、処分スペースを小さくして定置できるようにした放射性廃棄物の処分容器及びその製造方法を提供することを目的としているものである。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る放射性廃棄物の処分容器は、鋼製の継ぎ目なし底付筒体で形成され、放射性廃棄物を充填した複数個のキャニスタを収納する本体部と、該本体部の開口部を閉じる底板とからなり、前記本体部にキャニスタを収納した後、前記底板を本体部に溶着してなることを特徴としている。

この処分容器にキャニスタを収納させて密封するには、本体部に底板を溶着することによる。このため、溶接施工箇所が１箇所となり、放射性核種の漏洩の可能性が極力減じられる。この処分容器は本体部が筒体で形成されているから、該筒体の軸方向を水平方向として定置して、いわゆる俵積みに積載することができる。

また、請求項２の発明に係る放射性廃棄物の処分容器は、前記底板に棒ステーを植設し、前記本体部の天井部に環状の棒ステー受け部を設け、前記本体部にキャニスタを収納した後、前記底板を本体部に溶着し、前記底板を本体部に溶着した状態で前記棒ステーの先端が前記棒ステー受け部に当接、または接近した状態となることを特徴としている。

処分坑道内に定置処分した場合に、この処分容器に対して本体部の軸方向にかかる荷重は、前記棒ステーで受けることができる。また、適宜本数の棒ステーを適宜位置に配することにより、本体部に収納するキャニスタの位置決めを行うことができる。

また、請求項３の発明に係る放射性廃棄物の処分容器は、前記本体部の外周面に該本体部の軸方向に適宜間隔を設けて少なくとも一対の環状の間隙形成用リングを捲回し、これら間隙形成用リングに前記軸方向のガイドバーを設け、前記天井部の外側面に吊り金具を溶着したことを特徴としている。

処分容器を積載した状態で、処分容器同士の間隙にベントナイトペレット等の充填材を詰めて処分容器の定置状態を確保するが、処分容器を俵積み定置する場合、隣接する処分容器が密着するから、充填材を上方から詰め込む際にこの密着部から下側に詰め込むことができない場合が生じる。ところが、前記間隙形成用リングが捲回されていれば、隣接する処分容器同士の間に隙間が形成されるので、充填材は下側にも詰め込まれる。

また、処分容器を定置させる作業時に、定置位置の近傍までローラコンベアで搬送することが考えられる。このとき、前記間隙形成用リングがコンベアローラ間に巻き込まれてしまうおそれがあるが、前記ガイドバーが巻き込みを防止する。

さらに、処分容器を定置される作業時に、クレーンで容易に吊り下げることができるように、頂部に吊り金具を取り付けたものである。

そして、この発明に係る放射性廃棄物の処分容器の製造方法は、継ぎ目なしの底付筒体で形成され、放射性廃棄物を充填した複数個のキャニスタを収納する本体部と、該本体部の開口部に溶着して該開口部閉じる底板とからなり、前記本体部を深絞り加工により成形することを特徴している。

継ぎ目なしの底付筒体を形成するのに、深絞り加工により成形するようにしたものである。

この発明に係る放射性廃棄物の処分容器によれば、従来の鋼製円筒状の処分容器と同様に、７本のキャニスタを正六角形に配置させて収納することができる。しかも、従来の処分容器と同等に十分な座屈強度を確保できる。また、定置するための搬送作業時等に誤って落下させた場合の衝撃荷重や定置段積み荷重、想定される500mの地下の処分深度における地下水の静水頭（約５MPa）相当荷重によっても、処分容器の健全性の低下を回避できる。

また、溶接施工箇所が１箇所であるから、溶接施工部の品質管理が簡便となり、収納された廃棄物中の放射性核種の漏洩を確実に抑制することができる。しかも、溶接の品質管理に要するコストを低減でき、TRU廃棄物の処分システムのコストの低減を図ることができる。

また、請求項２の発明に係る放射性廃棄物の処分容器によれば、棒ステーによって収納するキャニスタを所定の状態に配置させることができると共に、棒ステー受け部と連繋することによって定置状態での耐圧強度を大きくすることができる。

また、請求項３の発明に係る放射性廃棄物の処分容器によれば、定置状態において確実に処分容器の周囲に充填材を詰めることができ、安定した定置状態を確保することができる。また、処分容器をクレーンなどにより搬送する際の作業性が良好となる。

また、この発明に係る放射性廃棄物の処分容器の製造方法によれば、深絞り加工によって鋼製の継ぎ目なしの底付筒体を容易に形成することができるから、処分容器の量産を果たすことができ、耐衝撃性や耐圧性等に優れた処分容器の製造コストを削減できる。

以下、図示した最良の実施形態に基づいて、この発明に係る放射性廃棄物の処分容器及びその製造方法を具体的に説明する。

図１及び図２に示すように、発熱性のTRU汚染放射性廃棄物、例えばハル・エンドピースは鋼製あるいはステンレススチール製の筒状容器であるキャニスタ１に収納され、ハル・エンドピース圧縮体キャニスタとされて、この発明に係る処分容器２に収納される。このとき、処分容器２には、図２に示すように、７本のキャニスタ１が正六角形に配置されて収容される。

前記処分容器２は、図１に示すように、キャニスタ１に被せて収納する本体部2aと底板2bとから構成されており、本体部2aと底板2bとはいずれも鋼製としてある。本体部2aは継ぎ目なしの底付筒体に形成されており、この底となる部分が処分容器２の天井部2cとなる。

底板2bには適宜本数の棒ステー３が植設されている。例えば、図２に示すように、７本のキャニスタ１を正六角形に配置させた場合、中央のキャニスタの外周に沿って正六角形となる位置に配してあれば、キャニスタ１を底板2bに載置させる際に容易に位置決めできて好ましい。

他方、前記本体部2aの天井部2cの内側面には、環状の棒ステー受け部４が取り付けられている。この棒ステー受け部４は、前記底板2bに本体部2aを被せた状態で、前記棒ステー３の先端が接触あるいは適宜間隙を設けて臨む位置となるように設けられている。

また、前記本体部2aの外周面には、適宜間隔を設けて一対の間隙形成用リング５が捲回されて取り付けられている。また、これら間隙形成用リング５には、ガイドバー６が本体部2aの軸と平行な方向を長手方向として設けられている。

さらに、本体部2aの天井部2cの外側面中央部には、吊り金具７が取り付けられている。

この処分容器２にキャニスタ１を収納するには、例えば、底板2bの中央に１本のキャニスタ１を、その周囲に正六角形状に６本のキャニスタ１を、合計７本のキャニスタ１を配置させる。このとき、前記棒ステー３によって位置決させる。次いで、前記本体部2aを被せて、該本体部2aと底板2bとを溶着させてキャニスタ１をこの処分容器２に収納させる。その後、本体部2aに形成された図示しない充填用開口からケイ砂などの充填材をキャニスタ１間の間隙に供給する。これにより、キャニスタ１が処分容器２内で移動しないようにする。なお、充填材の供給が円滑に行われるように、処分容器２内の空気抜き用開口を形成しておくことが好ましい。そして、充填材の供給が完了したならば、前記充填用開口と空気抜き用開口とを栓体を溶着して処分容器２を密閉する。

キャニスタ１が収納された処分容器２は、フォークリフト等の適宜な搬送手段によって深地下の処分坑道８に搬送される。さらに、適宜な搬送手段と積載手段とによって、図３に示すように、軸方向をほぼ水平の方向として俵積みに積載する。なお、搬送手段として例えばローラコンベアが用いられる場合、処分容器２の外周面に設けた前記間隙形成用リング５がコンベアローラに巻き込まれることを前記ガイドバー６が防止する。

そして、俵積みされた処分容器２同士の間隙に顆粒のベントナイトペレット等の充填材を詰め込んで、処分坑道内を密な状態に保持する。このとき、俵積みされた状態にある隣接する処分容器２同士の間には、前記間隙形成用リング５が介在されるから、密着することなく適宜な間隙が形成される。このため、充填材を俵積みの上方から供給しても、最下段まで落下するから、確実に充填材を詰めることができる。

例えば、深さ500mの地下処分坑道内に定置された状態では、約５MPaの地下水の静水頭に相当する荷重がかかる。この荷重に対して、前記棒ステー３の先端部が棒ステー受け部４に当接することにより対抗するから、処分容器２は座屈することがなく、廃棄物キャニスタ１を保護することができる。

前記処分容器２の本体部2aは、図４に示すように、底付の円筒形に形成することができ、深絞り加工によって形成する。

深絞りによって本体部2aを加工する際の加工条件を検討する。この本体部2aに収納される対象廃棄物としては、ハル・エンドピース圧縮体キャニスタを想定し、収容本数を７本とし、図２に示すように、正六角形に配置するものとする。このため、処分容器２の、外径Ｄを約1500mm、全高Ｈを約1500mmとし、本体部2aの肉厚ｔaを約36mm、底板の肉厚ｔbを約51mmと想定する。処分容器２に供給する充填材としてケイ砂約１トンを必要とする。また、材料としては圧力容器用鋼板(JIS SPV450相当)を用いるものとする。この条件による構造では、処分容器２が約３.１トン、キャニスタ１が７本の合計で約４.９トン、ケイ砂が約１トン、その他、棒ステー３や棒ステー受け部４、間隙形成用リング５等の外部付属部品等の合計が約１トンで、廃棄体として総合計約１０トンの重量が想定される。

以上の条件の処分容器２の本体部2aを深絞り加工する場合のプレス装置として、最大絞り圧力20000トン、最少しわ押え力60トン、ポンチ直径1400mm、ポンチ肩丸み半径360mm、ダイス肩丸み半径360mmの仕様のものが想定される。

また、加工条件として複数回の絞り加工を行うことで、本体部2aを完成することもできる。その場合には、１次加工後のワークを加熱炉に供して適宜な温度となるまで加熱した後２次加工することが好ましい。

そして、深絞り加工後に冷却工程を介して適宜に冷却する。さらに、本体部2aの成形加工後には、成型品の開口側の外縁部を、底板2bを溶着させるのに適宜な形状に切削加工等を行う。その後、前記棒ステー受け部４を天井部2cの内側面に、外側面に吊り金具７を、外周面に間隙形成用リング５とガイドバー６とをそれぞれ溶着させる。

TRU廃棄物の処分システムで、適宜本数の廃棄物キャニスタを収納するとともに、深地下の処分坑道への定置作業性が良好で、耐衝撃性と耐圧性とを備え、量産可能な処分容器とすることにより、TRU廃棄物の処分処理を促進できる。

この発明に係る放射性廃棄物の処分容器の概略構造を示す一部切断斜視図で、キャニスタを収納した状態を示している。キャニスタを収納したこの処分容器の中央部横断面図である。この処分容器を処分坑道に定置させた状態の概略を示す図である。この発明に係る処分容器の本体部を示し、絞り加工終了時の縦断面図であり、底板を併記してある。

符号の説明

１キャニスタ
２処分容器
2a 本体部
2b 底板
2c 天井部
３棒ステー
４棒ステー受け部
５間隙形成用リング
６ガイドバー
７吊り金具
８処分坑道

Claims

鋼製の継ぎ目なし底付筒体で形成され、放射性廃棄物を充填した複数個のキャニスタを収納する本体部と、該本体部の開口部を閉じる底板とからなり、前記本体部にキャニスタを収納した後、前記底板を本体部に溶着してなることを特徴とする放射性廃棄物の処分容器。
前記底板に棒ステーを植設し、前記本体部の天井部に環状の棒ステー受け部を設け、
前記本体部にキャニスタを収納した後、前記底板を本体部に溶着し、
前記底板を本体部に溶着した状態で前記棒ステーの先端が前記棒ステー受け部に当接、または接近した状態となることを特徴とする請求項１に記載の放射性廃棄物の処分容器。
前記本体部の外周面に該本体部の軸方向に適宜間隔を設けて少なくとも一対の環状の間隙形成用リングを捲回し、これら間隙形成用リングに前記軸方向のガイドバーを設け、
前記天井部の外側面に吊り金具を溶着したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射性廃棄物を処分容器。
継ぎ目なしの底付筒体で形成され、放射性廃棄物を充填した複数個のキャニスタを収納する本体部と、該本体部の開口部に溶着して該開口部閉じる底板とからなり、
前記本体部を深絞り加工により成形することを特徴する放射性廃棄物の処分容器の製造方法。