JP2006170795A - 放射性物質収納容器及び放射性物質貯蔵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質収納容器及び放射性物質貯蔵方法において、冷却性能の向上を図る一方で、製造コストの上昇を抑制する。
【解決手段】胴本体１２の外周側に複数の伝熱フィン１７を介して外筒１６を連結し、この胴本体１２と外筒１６との空間部にレジン１８を装着し、内部のキャビティ１３に使用済み燃料集合体を収納して蓋部２２により密封可能とし、この外筒１６の外周面に、複数のバンド部材５２を連結することにより構成される放熱部材５１を着脱自在に締結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼を終えた使用済み燃料集合体を収納収容、貯蔵するものであって、使用済み燃料集合体の崩壊熱を効率良く大気中へ放出できる放熱性能に優れた放射性物質収納容器及び放射性物質貯蔵方法に関する。

核燃料サイクルの終期にあって、燃焼を終えて使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み燃料集合体という。この使用済み燃料集合体は、ＦＰなど高放射能物質を含むために熱的に冷却する必要があることから、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（１〜３年間）冷却される。その後、放射性物質収納容器であるキャスクに収納され、トラック等で再処理施設に搬送して貯蔵される。使用済み燃料集合体は、キャスク内に設置したバスケットのセルにそれぞれ１体ずつ挿入され、これにより輸送中の振動などに対する適切な保持力を確保している。

このようなキャスクは、一般的に、上部が開口して円筒形状をなす胴本体と、この胴本体の外周部に設けられた中性子遮蔽体であるレジンと、このレジンの外周部に設けられた外筒と、胴本体の上部に固定される蓋部とから構成されている。胴本体は、γ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品であり、蓋部は、ステンレス鋼製等の一次蓋及び二次蓋７からなり、この一次蓋及び二次蓋は、胴本体にＯリングを介して嵌合し、ステンレス製等のボルトにより固定されている。また、胴本体と外筒との間には、熱伝導を行う複数の伝熱フィンが設けられている。レジンは、この伝熱フィンにより形成される空間に流動状態で注入され、冷却することで固化形成する。

従って、使用済み燃料集合体は、キャスクに収納された状態で、再処理施設で適正な年数、つまり、所定の温度以下に冷却されるまで保管される。

このようなキャスクとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２００１−３１８１８７号公報

ところで、キャスク内に収納される使用済み燃料集合体は、貯蔵中に崩壊熱を発生する。この崩壊熱は、キャスクの外筒から大気中に放出されるが、十分な放熱性能が得られないと蓋部と胴本体との間に介在するＯリングのクリープを進行させることがある。また、外筒からの放熱が十分でない場合には、バスケットを構成する材料にも耐熱性に優れたものを使用する必要があるので、キャスクの製造コスト増加を招く場合もある。特に、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体は発熱量が高く、これを収納するキャスクには高い放熱性能が求められる。

そのため、従来のキャスクでは、胴本体と外筒との間に複数の伝熱フィンを設け、この伝熱フィンにより形成される空間にレジンを挿入し、使用済み燃料集合体の崩壊熱を胴本体から各放熱フィンを介して外筒に伝達し、この外筒から空気中に放熱している。ところが、この従来のキャスクは、外筒の外周面が平坦であるため、放熱面積が小さくて十分な冷却性能を得ることができない。

そこで、上記特許文献１では、キャスクの外面を山形部または谷形部を設けることで、放熱面積を大きくしている。しかし、キャスクの外面に山形部や谷形部を設けることは製造上困難であり、製造コストが上昇してしまうという問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、冷却性能の向上を図る一方で、製造コストの上昇を抑制した放射性物質収納容器及び放射性物質貯蔵方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１の発明の放射性物質収納容器は、放射性物質を収納する胴本体と、該胴本体の外周部に設けられた複数の伝熱フィンと、該伝熱フィンの外周部に設けられた外筒と、前記胴本体と該外筒との間に設けられた中性子遮蔽体と、前記外筒の外周部に着脱自在に設けられた放熱部材とを有することを特徴とするものである。

請求項２の発明の放射性物質収納容器では、前記放熱部材は、前記外筒の外周面に周方向に沿って互いに連結された複数のバンド部材からなることを特徴としている。

請求項３の発明の放射性物質収納容器では、前記複数のバンド部材は、一体に設けられたフランジ部同士が互いに締結されて連結されることを特徴としている。

請求項４の発明の放射性物質収納容器では、前記複数のバンド部材は、一体に設けられたフランジ部が前記外筒に形成されたフランジ部に締結されて連結されることを特徴としている。

請求項５の発明の放射性物質収納容器では、前記放熱部材は、前記外筒の外周面に形成された凹部に嵌合した位置で固定されることを特徴としている。

請求項６の発明の放射性物質収納容器では、前記放熱部材は、前記外筒の外周面に磁力により着脱自在であることを特徴としている。

また、請求項７の発明の放射性物質貯蔵方法は、外周部に放熱部材が装着された放射性物質収納容器に放射性物質を収納し、この収納状態で所定の貯蔵施設内に設置し、所定期間の経過後、前記放射性物質収納容器から前記放熱部材を取り外して再利用することを特徴とするものである。

請求項８の発明の放射性物質貯蔵方法では、前記放射性物質収納容器に前記放射性物質を収納した状態で前記貯蔵施設内に設置し、前記放射性物質収納容器の外面温度が所定温度以下になったら、前記放射性物質収納容器から前記放熱部材を取り外して再利用することを特徴としている。

請求項９の発明の放射性物質貯蔵方法では、前記放射性物質収納容器から前記放熱部材を取り外す作業は、遠隔位置から作業ロボットを操作することにより行うことを特徴としている。

更に、請求項１０の発明の放射性物質貯蔵方法は、放射性物質収納容器に放射性物質を収納し、この収納状態で所定の貯蔵施設内に設置すると共に、前記放射性物質収納容器の外周部に所定間隔をあけてガイド壁を設置し、該ガイド壁の下部からこのガイド壁と前記放射性物質収納容器との空間部に侵入して上方に流れる自然冷却風により前記放射性物質収納容器を冷却することを特徴とするものである。

請求項１１の発明の放射性物質貯蔵方法では、前記放射性物質収納容器の外面温度が所定温度以下になったら、前記ガイド壁または前記放射性物質収納容器を移動して該ガイド壁を再利用することを特徴としている。

請求項１の発明の放射性物質収納容器によれば、放射性物質を収納する胴本体の外周部に複数の伝熱フィンを解して外筒を設けると共に、この胴本体と外筒との間に中性子遮蔽体を設け、外筒の外周部に放熱部材を着脱自在に設けたので、放熱部材により放熱面積を拡大することで、冷却性能を向上することができ、放熱部材を着脱自在とすることで、外筒の外周部の構造を変更する必要はなく、また、放熱部材を再利用することができ、製造コストの上昇を抑制することができる。

請求項２の発明の放射性物質収納容器によれば、放熱部材を、外筒の外周面に周方向に沿って互いに連結された複数のバンド部材により構成したので、複数のバンド部材を連結して外筒の外周部に装着することで、外筒に対して放熱部材の着脱を容易に行うことができる。

請求項３の発明の放射性物質収納容器によれば、複数のバンド部材を、一体に設けられたフランジ部同士を互いに締結して連結したので、バンド部材同士を容易に連結することができ、外筒に対する放熱部材の着脱性を向上することができる。

請求項４の発明の放射性物質収納容器によれば、複数のバンド部材に一体に設けられたフランジ部を外筒に形成されたフランジ部に締結して連結したので、バンド部材を直接外筒に固定することができ、外筒に対する放熱部材の着脱性を向上することができる。

請求項５の発明の放射性物質収納容器によれば、放熱部材を、外筒の外周面に形成された凹部に嵌合した位置で固定したので、放熱部材を事前に外筒の凹部に嵌合した状態で固定することができ、外筒に対する放熱部材の着脱性を向上することができる。

請求項６の発明の放射性物質収納容器によれば、放熱部材を、外筒の外周面に磁力により着脱自在としたので、放熱部材を外筒に対して容易に着脱することができ、外筒に対する放熱部材の着脱性を向上することができる。

また、請求項７の発明の放射性物質貯蔵方法によれば、外周部に放熱部材が装着された放射性物質収納容器に放射性物質を収納し、この収納状態で所定の貯蔵施設内に設置し、所定期間の経過後、放射性物質収納容器から放熱部材を取り外して再利用するようにしたので、貯蔵施設では放熱部材により放熱面積を拡大することで、冷却性能を向上することができ、所定期間の経過後は放熱部材を取り外し、新たに搬入する放射性物質収納容器に装着して再利用することで、外筒の外周部の構造を変更する必要はなく、製造コストの上昇を抑制することができる。

請求項８の発明の放射性物質貯蔵方法によれば、放射性物質収納容器に放射性物質を収納した状態で貯蔵施設内に設置し、放射性物質収納容器の外面温度が所定温度以下になったら、放射性物質収納容器から放熱部材を取り外して再利用するようにしたので、放射性物質収納容器の外面温度を基準として放熱部材の取り外しを行うことで、放熱部材の再利用を効率的に行うことができる。

請求項９の発明の放射性物質貯蔵方法によれば、放射性物質収納容器から放熱部材を取り外す作業は、遠隔位置から作業ロボットを操作することにより行うようにしたので、作業者に被爆の危険性がなく、作業の安全性を向上することができる。

更に、請求項１０の発明の放射性物質貯蔵方法によれば、放射性物質収納容器に放射性物質を収納し、この収納状態で所定の貯蔵施設内に設置すると共に、放射性物質収納容器の外周部に所定間隔をあけてガイド壁を設置し、ガイド壁の下部からこのガイド壁と放射性物質収納容器との空間部に侵入して上方に流れる自然冷却風により放射性物質収納容器を冷却するようにしたので、放射性物質収納容器の周辺の対流を促進することで、冷却性能を向上することができる。

請求項１１の発明の放射性物質貯蔵方法によれば、放射性物質収納容器の外面温度が所定温度以下になったら、ガイド壁または放射性物質収納容器を移動してこのガイド壁を再利用するようにしたので、放射性物質収納容器の外面温度を基準としてガイド壁を移動するか、放射性物質収納容器を別の場所に移動して保管するなどし、このガイド壁の再利用を効率的に行うことができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る放射性物質収納容器及び放射性物質貯蔵方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの正面図、図２は、実施例１のキャスクの平面図、図３は、実施例１のバンド部材の連結部を表すキャスクの要部拡大図、図４は、図３のIV−IV断面図、図５は、実施例１のキャスクの一部断面概略図、図６は、実施例１のキャスクの水平断面図、図７は、実施例１のキャスクを貯蔵するための貯蔵施設を表す概略図ある。

まず、実施例１の放射性物質収納容器としてのキャスクについて図５及び図６に基づいて詳細に説明する。図５及び図６に示すように、キャスク１１において、胴本体１２は円筒形状をなし、内部に設けられるキャビティ１３内面がバスケット１４の外周形状に合わせて機械加工されており、このキャビティ１３内面の機械加工は、専用の加工装置を用いてフライス等によって加工する。胴本体１２の下部には底部１５が溶接により結合されており、この胴本体１２及び底部１５は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品となっているが、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。

胴本体１２の外周側には所定の隙間を開けて外筒１６が配設されており、胴本体１２の外周面と外筒１６の内周面との間には、熱伝導を行う銅製の伝熱フィン１７が周方向に均等間隔で複数溶接されている。そして、胴本体１２と外筒１６との空間部に水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するレジン（中性子遮蔽体）１８が流動状態で図示しないパイプ等を介して注入され、冷却固化されている。この場合、内部フィン１７は、放熱を均一に行うために熱量の多い部分に高い密度で設けるようにするのが好ましい。また、底部１５の下側には複数の連結板１９により所定の隙間を開けて底板２０が連結されており、この底部１５と底板２０との空間部にレジン（中性子遮蔽体）２１が設けられている。なお、レジン１８，２１と外筒１６または底板２０との間には、数ｍｍの熱膨張しろが設けられており、この熱膨張しろは、ホットメルト接着剤等にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１６の内周面または底板２０の上面に配設し、レジン１８，２１を注入して固化した後、ヒーターを加熱して溶融排出することによって形成する。

胴本体１２の上部開口を閉塞する蓋部２２は、一次蓋２３と二次蓋２４によって構成されている。一次蓋２３は、γ線を遮蔽するステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。また、二次蓋２４も、ステンレス鋼製または炭素鋼製の円盤形状であるが、その上面には、レジン（中性子遮蔽体）２５が封入されている。この一次蓋２３及び二次蓋２４は、ステンレス鋼製または炭素鋼製のボルト２６により胴本体１２の上端部に取付けられている。この場合、一次蓋２３及び二次蓋２４と胴本体１２との間に、それぞれ図示しない金属ガスケットが介装され、内部の密封性を確保している。また、蓋部２２の周囲には、レジン２７を封入した補助遮蔽体２８が設けられている。

キャスク１１の内部に設けられるバスケット１４は、使用済みの燃料集合体を収納するセル２９を構成する複数本の角パイプから構成されている。この角パイプには、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末に中性子吸収性能をもつボロンまたはボロン化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはアルミニウム合金を用いる。また、中性子吸収材としては、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。

また、胴本体１２の外周面の両側には、キャスク１１を吊り下げるためのトラニオン３０が設けられている。キャスクは、内部に使用済みの燃料集合体を収納した後、貯蔵施設まで搬送されるが、このキャスク１１の搬送時には、胴本体１２の上端部に取付けた補助遮蔽体２８を取外し、キャスクの上端部及び下端部に図示しない緩衝体を取付ける。この緩衝体は、ステンレス鋼材によって作成されたハウジング内にレッドウッド材などの緩衝材を組み込んだ構造となっている。また、キャスク１１が貯蔵施設に搬入された後は、この緩衝体を取外し、据付台３１を用いて起立状態で保管する。

即ち、図７に示すように、貯蔵施設４１は、全体がコンクリート壁によって構成され、設置床４２、天井壁４３、複数の側壁４４を有している。そして、設置床４２の両側には多数の吸気口４５が形成された換気塔４６が設けられている。この貯蔵施設４１内において、設置床４２上には、多数のキャスク１１が所定間隔をおいて整列配置されている。各キャスクは、前述したように使用済の燃料集合体を収納している。また、貯蔵施設４１の一側には、搬入用ゲート４７を有する搬入用ピット４８が設けられており、キャスク１１は、運搬車両によりこの搬入用ピット４８から貯蔵施設４１の内部に搬入される。貯蔵施設４１の上部にはキャスク移送用クレーン４９が移動自在に設けられており、搬入用ピット４８に搬入されたキャスク１１は、このキャスク移送用クレーン４９により移送され、所定の位置に配置される。

ところで、キャスク１１内に収納される使用済み燃料集合体は、貯蔵中に崩壊熱を発生することから、高い耐熱性並びに高い放熱性が必要となる。一般的には、図５および図６に示すように、胴本体１２と外筒１６との間に複数の伝熱フィン１７を設け、使用済み燃料集合体の崩壊熱をこの胴本体１２から各放熱フィン１７を介して外筒１６に伝達し、この外筒１６から空気中に放熱している。また、貯蔵施設４１では、一方の換気塔４６の各吸気口４５から空気を内部に取り入れ、配置されている多数のキャスク１１の周囲に供給することで冷却し、温まった空気を他方の換気塔４６の各吸気口４５から外部に排出している。しかし、複数の伝熱フィン１７及び外筒１６だけでは、放熱面積が小さくて十分な冷却性能を得ることができない。

そこで、この実施例１では、図１乃至図４に示すように、外筒１６の外周部に放熱部材５１を着脱自在に設け、この放熱部材５１が装着されたキャスク１１に使用済み燃料集合体を収納し、この収納状態でキャスク１１を貯蔵施設４１に搬送して貯蔵することで、冷却する。そして、所定期間の経過後、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、キャスク１１から放熱部材５１を取り外して再利用するようにしている。従って、放熱部材５１の装着により放熱面積を拡大して冷却性能を向上する一方、放熱部材５１を再利用することで製造コストの上昇を抑制する。

即ち、放熱部材５１は、外筒１６の外周面に周方向に沿って互いに連結された複数（本実施例では３つ）のバンド部材５２から構成されている。このバンド部材５２は、外筒１６の外周面に沿って湾曲形状をなすバンド本体５２ａと、このバンド本体５２ａの各端部が折曲されて一体に形成されたフランジ部が５２ｂとから構成され、各フランジ部５２ｂに締結ボルト５３が貫通可能な連結孔５２ｃが形成されている。そして、バンド部材５２は、バンド本体５２ａの表面に山部と谷部とが交互に形成されることで多数の放熱フィン５４が形成され、その表面積（放熱面積）が拡大されている。

一方、キャスク１１にて、外筒１６の外周面には、バンド部材５２が嵌入可能な凹部１６ａが全周にわたって形成されており、凹部１６ａは、キャスク１１の上部、中央部、下部の３箇所に形成されている。この凹部１６ａの幅は、バンド５２の幅よりも若干広く、深さは、バンドの厚さの約半分となっている。

そして、放熱部材５１をキャスク１１に装着するには、まず、３つのバンド部材５２のフランジ部５２ｂ同士を締結ボルト５３及びナット５５により仮締結し、各バンド部材５２をリング状に連結する。次に、この連結状態にあるバンド部材５２をキャスク１１における外筒１６の外周面に遊嵌する。そして、各バンド部材５２を外筒１６の凹部１６ａに嵌合しながら、３つの締結ボルト５３を順にナット５５に螺合させていくことで、各バンド部材５２を外筒１６の外周面に締結する。すると、放熱部材５１は、キャスク１１に固定される。

ここで、キャスク１１の貯蔵方法について説明する。図１及び図２に示すように、まず、前述したように、放熱部材５１としての３つのバンド部材５２を外筒１６の外周面に締結してキャスクを構成する。次に、キャスク１１の内部に使用済み燃料集合体を収納し、蓋部２２を固定して密封する。そして、キャスク１１の上端部及び下端部に緩衝体を装着し、車両により貯蔵施設４１まで搬送する。

貯蔵施設４１では、図７に示すように、使用済み燃料集合体を収納したキャスク１１を据付台３１に設置した状態で設置床４２上に設置し、この状態で所定期間（数年）放置する。すると、この貯蔵期間に、キャスク１１内に収納される使用済み燃料集合体は、貯蔵中に崩壊熱を発生するが、この崩壊熱は、胴本体１２から各放熱フィン１７を介して外筒１６に伝達され、この外筒１６及び外筒１６に取付けられた放熱部材５１から空気中に放熱されることで冷却される。また、貯蔵施設４１内にて、空気が取り入れて各キャスク１１の周囲を循環することで冷却される。

そして、使用済み燃料集合体を収納したキャスク１１が所定期間貯蔵されると、使用済み燃料集合体からの崩壊熱の発生が減少し、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になる。この場合、貯蔵施設４１内やキャスク１１外面の温度管理を行うことで、この時期を検出するようにすることが望ましい。

キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、必要以上の冷却性能（放熱面積）を必要としないため、キャスク１１から放熱部材５１を取り外す。このキャスク１１から放熱部材５１を取り外す作業は、前述の装着作業の逆の手順により行うものであるが、作業者が遠隔位置から図示しない作業ロボットを操作することにより行うことが望ましく、作業が円滑に行うことができると共に、安全な作業環境でおこなうことで被爆等危険が防止される。そして、キャスク１１から取外された放熱部材５１は、車両等により貯蔵施設４１から搬出され、原子炉施設などに搬送して新たなキャスク１１に装着することで再利用される。

このように実施例１のキャスク１１にあっては、胴本体１２の外周側に複数の伝熱フィン１７を介して外筒１６を連結し、この胴本体１２と外筒１６との空間部にレジン１８を装着し、内部のキャビティ１３に使用済み燃料集合体を収納して蓋部２２により密封可能とし、この外筒１６の外周面に、複数のバンド部材５２を連結することにより構成される放熱部材５１を着脱自在に締結している。

従って、放熱部材５１によりキャスク１１の放熱面積を拡大することで、使用済み燃料集合体が発生する崩壊熱を確実に放出して冷却することができ、胴本体１２と蓋部２２との間に介在するＯリングの寿命を延長することができると共に、バスケット１４を構成する材料として耐熱性に優れたものを使用することによる製造コスト増加を抑制することができる。

また、放熱部材５１を着脱自在とすることで、外筒１６の外周部の構造を大幅に変更する必要はなく、また、放熱部材５１を再利用することができ、キャスク１１の製造コストの上昇を抑制することができる。更に、放熱部材５１を複数のバンド部材５２により構成することで、この放熱部材５１を簡単な構成で、且つ、低コストで製造することができ、また、高い着脱性能を確保することで作業性を向上することができる。

また、実施例１の放射性物質貯蔵方法にあっては、放熱部材５１を外筒１６の外周面に締結してキャスクを構成し、内部に使用済み燃料集合体を収納して蓋部２２により密封し、この状態で貯蔵施設４１に搬送して所定期間放置して冷却し、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、キャスク１１から放熱部材５１を取り外し、この放熱部材５１を新たなキャスク１１に装着することで再利用するようにしている。

従って、放熱部材５１を用いることで、使用済み燃料集合体を貯蔵中のキャスク１１の冷却性能を向上することができ、所定期間の経過後はこの放熱部材５１を取り外し、新たなキャスク１１に装着して再利用することで、外筒１６の外周部の構造を大幅に変更する必要はなく、製造コストの上昇を抑制することができる。

図８は、本発明の実施例２に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平面図、図９は、実施例２のバンド部材の連結部を表すキャスクの要部拡大図ある。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２において、図８及び図９に示すように、キャスク１１における外筒１６の外周部に放熱部材６１が着脱自在に設けられており、この放熱部材６１は、外筒１６の外周面に周方向に沿って互いに連結された複数（本実施例では２つ）のバンド部材６２から構成されている。このバンド部材６２は、外筒１６の外周面に沿って湾曲形状をなすバンド本体６２ａと、このバンド本体６２ａの各端部が折曲されて一体に形成されたフランジ部が６２ｂとから構成され、各フランジ部６２ｂに図示しない連結孔が形成されている。そして、バンド部材６２は、バンド本体６２ａの表面に山部と谷部とが交互に、且つ、格子状に形成されることで多数の放熱フィン６４が形成され、その表面積（放熱面積）が拡大されている。

一方、キャスク１１にて、外筒１６の外周面には、周方向に対向して２つのフランジ部１６ｂが一体に形成されており、このフランジ部１６ｂに図示しない連結孔が形成されている。この各フランジ部１６ｂは、バンド部材６２が装着される高さに、バンド部材６２のフランジ部６２ｂに対応して形成されている。

そして、放熱部材６１をキャスク１１に装着するには、まず、各バンド部材６２の一方のフランジ部６２ｂにより外筒１６のフランジ部１６ｂを挟持し、各フランジ部６２ｂ，１３ｂの連結孔に締結ボルト６３を挿通してナット６５に螺合することで締結する。次に、各バンド部材６２の他方のフランジ部６２ｂにより外筒１６のフランジ部１６ｂを挟持し、各フランジ部６２ｂ，１３ｂの連結孔に締結ボルト６３を挿通してナット６５螺合することで締結する。すると、放熱部材６１は、キャスク１１に固定される。

なお、放熱部材６１を用いたキャスク１１の貯蔵方法については、前述した実施例１とほぼ同様であるため、説明は省略する。

このように実施例２のキャスク１１にあっては、胴本体１２の外周側に複数の伝熱フィン１７を介して外筒１６を連結し、この胴本体１２と外筒１６との空間部にレジン１８を装着し、内部のキャビティ１３に使用済み燃料集合体を収納して蓋部２２により密封可能とし、この外筒１６の外周面に、複数のバンド部材６２を外筒１６のフランジ部１６ｂを用いて連結することにより構成される放熱部材６１を着脱自在に締結している。

従って、放熱部材６１によりキャスク１１の放熱面積を拡大することで、使用済み燃料集合体が発生する崩壊熱を確実に放出して冷却することができ、また、放熱部材６１を着脱自在とすることで、外筒１６の外周部の構造を大幅に変更する必要はなく、また、放熱部材６１を再利用することができ、キャスク１１の製造コストの上昇を抑制することができる。そして、放熱部材６１を複数のバンド部材６２により構成し、外筒１６のフランジ部１６ｂを用いてキャスク１１に装着することで、この放熱部材６１を簡単な構成で、且つ、低コストで製造することができ、また、取付作業性を向上することができる。

図１０は、本発明の実施例３に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平面図ある。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３において、図１０に示すように、キャスク１１における外筒１６の外周部に放熱部材７１が着脱自在に設けられており、この放熱部材７１は、外筒１６の外周面に周方向に沿って互いに連結された複数のバンド部材７２から構成されている。このバンド部材７２は、外筒１６の外周面に沿って湾曲形状をなすと共に所定の幅を有するバンド本体７２ａと、このバンド本体７２ａの各端部が折曲されて一体に形成されたフランジ部が７２ｂとから構成され、各フランジ部７２ｂに図示しない連結孔が形成されている。そして、バンド部材７２は、外周面に凹凸形状をなす多数の放熱フィンが形成され、その表面積（放熱面積）が拡大されている。

一方、キャスク１１にて、外筒１６の外周面には、周方向に沿って全周にわたるフランジ部１６ｃが一体に形成されている。

そして、放熱部材７１をキャスク１１に装着するには、まず、各バンド部材７２のフランジ部７２ｂ同士を締結ボルト７３及びナット７５により仮締結し、各バンド部材７２を円筒状に連結する。次に、この連結状態にあるバンド部材７２をキャスク１１における外筒１６の外周面に遊嵌し、下端部を外筒１６のフランジ部１６ｃに載置する。そして、各各締結ボルト７３を順にナット７５に螺合させていくことで、各バンド部材７２を外筒１６の外周面に締結する。すると、放熱部材７１は、キャスク１１に固定される。

このように実施例３のキャスク１１にあっては、胴本体１２の外周側に複数の伝熱フィン１７を介して外筒１６を連結し、この胴本体１２と外筒１６との空間部にレジン１８を装着し、内部のキャビティ１３に使用済み燃料集合体を収納して蓋部２２により密封可能とし、この外筒１６の外周面に、複数のバンド部材７２を外筒１６のフランジ部１６ｃを用いて連結することにより構成される放熱部材７１を着脱自在に締結している。

従って、放熱部材７１によりキャスク１１の放熱面積を拡大することで、使用済み燃料集合体が発生する崩壊熱を確実に放出して冷却することができ、また、放熱部材７１を着脱自在とすることで、外筒１６の外周部の構造を大幅に変更する必要はなく、また、放熱部材７１を再利用することができ、キャスク１１の製造コストの上昇を抑制することができる。そして、放熱部材７１を複数のバンド部材７２により構成し、各バンド部材７２を仮連結した状態で外筒１６のフランジ部１６ｃに載置し、更にこの各バンド部材７２を締結することでキャスク１１に装着することができ、この放熱部材７１を簡単な構成で、且つ、低コストで製造することができ、また、取付作業性を向上することができる。

なお、上述した実施例１、２、３にて、放熱部材５１，６１，７１を２つまたは３つのバンド部材５２，６２，７２により構成したが、その個数が限定されることはなく、外筒１６の形状に応じて適宜設定すればよいものである。また、外筒１６に装着する放熱部材５１，６１，７１の個数も１つまたは３つに限定されるものではなく、その幅も各実施例に限定されるものではない。

図１１は、本発明の実施例４に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平面図、図１２は、放熱部材の斜視図ある。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４において、図１１及び図１２に示すように、キャスク１１における外筒１６の外周部に放熱部材８１が磁力により着脱自在に設けられている。即ち、この放熱部材８１は、外筒１６の外周面に沿って湾曲形状をなす板材の裏面に磁石８２が固定される一方、表面に凹凸形状をなす多数の放熱フィン８３が傾斜して形成され、その表面積（放熱面積）が拡大されている。そのため、放熱部材８１は、裏面の磁石８２により外筒１６の外周面に吸着することで、この放熱部材８１はキャスク１１に固定される。

このように実施例４のキャスク１１にあっては、胴本体１２の外周側に複数の伝熱フィン１７を介して外筒１６を連結し、この胴本体１２と外筒１６との空間部にレジン１８を装着し、内部のキャビティ１３に使用済み燃料集合体を収納して蓋部２２により密封可能とし、この外筒１６の外周面に、放熱部材８１を磁石８２により着脱自在としている。

従って、放熱部材８１によりキャスク１１の放熱面積を拡大することで、使用済み燃料集合体が発生する崩壊熱を確実に放出して冷却することができ、また、放熱部材８１を着脱自在とすることで、外筒１６の外周部の構造を大幅に変更する必要はなく、また、放熱部材８１を再利用することができ、キャスク１１の製造コストの上昇を抑制することができる。そして、放熱部材８１を磁石８２により外筒１６に固定することで、キャスク１１に装着することができ、この放熱部材７１を簡単な構成で、且つ、低コストで製造することができ、また、取付作業性を向上することができる。更に、放熱部材７１に放熱フィン８３を傾斜して形成したことで、キャスク１１の起立状態、横倒し状態にかかわらず、所定の冷却性能を確保することができる。

なお、上述した各実施例にて、放熱フィン５４，６４，７４，８３の形状を凹凸形状、格子形状、傾斜形状としたが、その形状は各実施例に限定されるものではなく、その他、Ｖ字形状やスリット形状であってもよく、または、内部に冷却流体を封入して見掛けの熱伝導率を増加するようにしても良い。

図１３は、本発明の実施例５に係る放射性物質貯蔵方法を説明するためのキャスクの設置状態を表す概略図ある。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例５の放射性物質貯蔵方法において、図１３に示すように、貯蔵設備にて、設置床上に使用済み燃料集合体が収納されたキャスク１１を据付台３１を用いて設置し、このキャスク１１の周囲に所定間隔をあけてガイド壁としての移動可能なガイド筒９１を設置している。このガイド筒９１は、キャスク１１の外径より大きく、ほぼ同じ高さを有しており、下部に複数の開口部９２が形成されている。

従って、キャスク１１の周囲に所定間隔をあけてガイド筒９１を設置すると、キャスク１１の外周部から使用済み燃料集合体の崩壊熱が放出されることで、キャスク１１とガイド筒９１との間の空間部に上方への対流が発生する。そのため、新たな空気がガイド筒９１の各開口部９２下部からこのキャスク１１とガイド筒９１との空間部に侵入し、上方に流れて上部から排出される自然冷却風が発生することとなり、所謂、煙突効果によりキャスク１１を効率的に冷却することができる。

そして、使用済み燃料集合体を収納したキャスク１１が所定期間貯蔵されると、使用済み燃料集合体からの崩壊熱の発生が減少し、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になる。キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、必要以上の冷却性能を必要としないため、キャスク１１の周囲に設けられたガイド筒９１を別の場所に移動して再利用する。

このように実施例５の放射性物質貯蔵方法にあっては、使用済み燃料集合体が収納されたキャスク１１の外周部に所定間隔をあけてガイド筒９１を設置し、このガイド筒９１の下部に形成された開口部９２からキャスク１１とこのガイド筒９１との空間部に侵入して上方に流れる自然冷却風によりキャスク１１を冷却するようにしている。

従って、簡単な構成でキャスク１１の周辺の対流を促進することで、キャスク１１の冷却性能を向上することができる。また、により隣接するキャスク１１からの輻射熱を遮断して冷却効率を向上することができる。

また、実施例５では、キャスク１１の周囲に所定間隔をあけて移動可能なガイド筒９１を設置し、この状態で所定期間放置して冷却し、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、ガイド筒９１を移動して再利用するようにしている。従って、ガイド筒９１を再利用することで、保管コストの上昇を抑制することができる。

図１４は、本発明の実施例６に係る放射性物質貯蔵方法を説明するためのキャスクの設置状態を表す概略図ある。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例６の放射性物質貯蔵方法において、図１４に示すように、貯蔵設備にて、設置床上に使用済み燃料集合体が収納されたキャスク１１を据付台３１を用いて設置し、多数のキャスク１１を仕切るようにその周囲に所定間隔をあけて複数のガイド壁１０１，１０２を格子状に設置している。このガイド壁１０１，１０２は、キャスク１１とほぼ同じ高さを有しており、下部に図示しない開口部が形成されている。

従って、キャスク１１の周囲に複数のガイド壁１０１，１０２を格子状に設置すると、キャスク１１の外周部から使用済み燃料集合体の崩壊熱が放出されることで、キャスク１１と各ガイド壁１０１，１０２との間の空間部に上方への対流が発生する。そのため、新たな空気が各ガイド壁１０１，１０２の下部からこのキャスク１１と各ガイド壁１０１，１０２との空間部に侵入し、上方に流れて上部から排出される自然冷却風が発生することとなり、所謂、煙突効果によりキャスク１１を効率的に冷却することができる。

そして、使用済み燃料集合体を収納したキャスク１１が所定期間貯蔵されると、使用済み燃料集合体からの崩壊熱の発生が減少し、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になる。キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、必要以上の冷却性能を必要としないため、キャスク１１を別の保管場所に移動して保管し、各ガイド壁１０１，１０２を再利用する。

このように実施例６の放射性物質貯蔵方法にあっては、使用済み燃料集合体が収納されたキャスク１１の外周部に複数のガイド壁１０１，１０２を所定間隔をあけて格子状に設置し、この各ガイド壁１０１，１０２の下部に形成された開口部からキャスク１１とこの各ガイド壁１０１，１０２との空間部に侵入して上方に流れる自然冷却風によりキャスク１１を冷却するようにしている。

従って、簡単な構成でキャスク１１の周辺の対流を促進することで、キャスク１１の冷却性能を向上することができる。また、各ガイド壁１０１，１０２により隣接するキャスク１１からの輻射熱を遮断して冷却効率を向上することができる。

また、実施例６では、キャスク１１の外周部に複数のガイド壁１０１，１０２を所定間隔をあけて格子状に設置し、この状態で所定期間放置して冷却し、キャスク１１の外面温度が所定温度以下になったら、キャスク１１を別の保管場所に移動してガイド壁１０１，１０２再利用するようにしている。従って、ガイド壁１０１，１０２を再利用することで、保管コストの上昇を抑制することができる。

本発明に係る放射性物質収納容器及び放射性物質貯蔵方法は、冷却性能を向上させる一方で、製造コストの上昇を抑制するものであり、いずれの種類の放射性物質収納容器にも適用することができる。

本発明の実施例１に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの正面図である。 実施例１のキャスクの平面図である。 実施例１のバンド部材の連結部を表すキャスクの要部拡大図である。 図３のIV−IV断面図である。 実施例１のキャスクの一部断面概略図である。 実施例１のキャスクの水平断面図である。 実施例１のキャスクを貯蔵するための貯蔵施設を表す概略図である。 本発明の実施例２に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平面図である。 実施例２のバンド部材の連結部を表すキャスクの要部拡大図である。 本発明の実施例３に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平面図である。 本発明の実施例４に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平面図である。 放熱部材の斜視図である。 本発明の実施例５に係る放射性物質貯蔵方法を説明するためのキャスクの設置状態を表す概略図である。 本発明の実施例６に係る放射性物質貯蔵方法を説明するためのキャスクの設置状態を表す概略図である。

符号の説明

１１ キャスク（放射性物質収納容器）
１２ 胴本体
１６ 外筒
１６ａ 凹部
１６ｂ フランジ部
１７ 伝熱フィン
１８ レジン（中性子遮蔽体）
２２ 蓋部
３１ 据付台
４１ 貯蔵施設
５１，６１，７１，８１ 放熱部材
５２，６２，７２ バンド部材
５２ａ，６２ａ，７２ａ バンド本体
５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ フランジ部
５３，６３，７３ 締結ボルト
５４，６４ 放熱フィン
９１ ガイド筒（ガイド壁）
９２ 開口部
１０１，１０２ ガイド壁

Claims (11)

1. 放射性物質を収納する胴本体と、該胴本体の外周部に設けられた複数の伝熱フィンと、該伝熱フィンの外周部に設けられた外筒と、前記胴本体と該外筒との間に設けられた中性子遮蔽体と、前記外筒の外周部に着脱自在に設けられた放熱部材とを有することを特徴とする放射性物質収納容器。
2. 請求項１に記載の放射性物質収納容器において、前記放熱部材は、前記外筒の外周面に周方向に沿って互いに連結された複数のバンド部材からなることを特徴とする放射性物質収納容器。
3. 請求項２に記載の放射性物質収納容器において、前記複数のバンド部材は、一体に設けられたフランジ部同士が互いに締結されて連結されることを特徴とする放射性物質収納容器。
4. 請求項１に記載の放射性物質収納容器において、前記複数のバンド部材は、一体に設けられたフランジ部が前記外筒に形成されたフランジ部に締結されて連結されることを特徴とする放射性物質収納容器。
5. 請求項１に記載の放射性物質収納容器において、前記放熱部材は、前記外筒の外周面に形成された凹部に嵌合した位置で固定されることを特徴とする放射性物質収納容器。
6. 請求項１に記載の放射性物質収納容器において、前記放熱部材は、前記外筒の外周面に磁力により着脱自在であることを特徴とする放射性物質収納容器。
7. 外周部に放熱部材が装着された放射性物質収納容器に放射性物質を収納し、この収納状態で所定の貯蔵施設内に設置し、所定期間の経過後、前記放射性物質収納容器から前記放熱部材を取り外して再利用することを特徴とする放射性物質貯蔵方法。
8. 請求項７に記載の放射性物質貯蔵方法において、前記放射性物質収納容器に前記放射性物質を収納した状態で前記貯蔵施設内に設置し、前記放射性物質収納容器の外面温度が所定温度以下になったら、前記放射性物質収納容器から前記放熱部材を取り外して再利用することを特徴とする放射性物質貯蔵方法。
9. 請求項７に記載の放射性物質貯蔵方法において、前記放射性物質収納容器から前記放熱部材を取り外す作業は、遠隔位置から作業ロボットを操作することにより行うことを特徴とする放射性物質貯蔵方法。
10. 放射性物質収納容器に放射性物質を収納し、この収納状態で所定の貯蔵施設内に設置すると共に、前記放射性物質収納容器の外周部に所定間隔をあけてガイド壁を設置し、該ガイド壁の下部からこのガイド壁と前記放射性物質収納容器との空間部に侵入して上方に流れる自然冷却風により前記放射性物質収納容器を冷却することを特徴とする放射性物質貯蔵方法。
11. 請求項１０に記載の放射性物質貯蔵方法において、前記放射性物質収納容器の外面温度が所定温度以下になったら、前記ガイド壁または前記放射性物質収納容器を移動して該ガイド壁を再利用することを特徴とする放射性物質貯蔵方法。

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