JP2011085523A - 放射性物質格納容器および放射性物質格納容器の使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送時および据置時に関わらず、衝撃に対する密封の信頼性を損なわずに、製造コストの抑制を図ることができるキャスク等の放射性物質格納容器等を提供する。
【解決手段】開口部２５を有する有底の胴本体５と、一次蓋６を開口部２５に装着して構成された一次蓋構造２と、二次蓋７を開口部２５に装着して構成された二次蓋構造３と、三次蓋８を開口部２５に装着して構成された三次蓋構造４と、を備えたキャスク１において、搬送時には、一次蓋６、二次蓋７および三次蓋８が装着され、二次蓋７および三次蓋８は、胴本体５を密封状態とする一方、据置時には、一次蓋６および二次蓋７が装着されると共に三次蓋８が取り外され、一次蓋６および二次蓋７は、胴本体５を密封状態とし、一次蓋６は、搬送時において落下などの事故事象にて想定される胴本体５の収納物からの衝撃により、胴本体５の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に放射性物質を格納可能な放射性物質格納容器およびその使用方法に関するものである。

従来、このような放射性物質格納容器として、例えば、胴本体と、胴本体の開口部に取り付けられた支持蓋と、支持蓋の外側に取り付けられた一次蓋および二次蓋からなる密封蓋と、を備えた燃料集合体格納容器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この燃料集合体格納容器において、支持蓋は、胴本体に収納された収納物からの荷重を支持可能に構成されており、この支持蓋を設けることで、収納物の衝突エネルギを吸収し、落下や衝突等の衝撃に対する燃料集合体格納容器の密封の信頼性を向上させている。このとき、支持蓋には密封機能が備わっておらず、支持蓋と胴本体の開口部との隙間は大きくなっている。

特開２００４−９３５０７号公報

ところで、このような放射性物質格納容器は、汎用性を高めるべく、輸送時や貯蔵時において兼用可能に構成されている。このとき、放射性物質格納容器は、安全性に関する評価基準が設けられ（つまり、評価すべき事象が定められ）、この評価基準を満たすことで、放射性物質格納容器の安全性を担保している。ここで、評価すべき事象は、輸送時と貯蔵時とで異なり、一般的には、輸送時において評価すべき事象は、貯蔵時のそれと比して厳しい。これは、放射性物質格納容器の輸送時は、落下等の衝撃を考慮する必要があるからである。また、放射性物質格納容器の製品寿命までの期間のうち、そのほとんどの期間が貯蔵時の使用期間となっており、輸送時の使用期間は貯蔵時の使用期間に比して微小なものとなっている。

ここで、放射性物質格納容器の一形態である従来の燃料集合体格納容器では、輸送時における評価基準を満たすべく、支持蓋を設けて安全性を向上させている。一方、支持蓋は密封性を有していないことから、二重の密封性確保の観点を考慮し、輸送時においても、貯蔵時においても、一次蓋および二次蓋からなる密封蓋を外すことはできない。よって、従来の燃料集合体格納容器では、輸送時および貯蔵時において、支持蓋と、一次蓋および二次蓋からなる密封蓋と、を装着する必要がある。以上から、従来の燃料集合体格納容器では、微小な使用期間となる輸送時において適切な性能となるが、一方、長大な使用期間となる貯蔵時において過剰な性能となってしまう。これにより、従来の燃料集合体格納容器では、貯蔵時において燃料集合体格納容器の性能が過剰である分、製造コストの増大を招いていた。

そこで、本発明は、輸送などの搬送時および貯蔵などの据置時に関わらず、衝撃に対する密封の信頼性を損なうことなく適切な性能を発揮すると共に、製造コストの抑制を図ることができる放射性物質格納容器およびその使用方法を提供することを課題とする。

本発明の放射性物質格納容器は、内部と外部とを連通する開口部を有し、放射性物質を含む収納物を内部に格納可能な有底の容器本体と、最内側に配置される一次蓋を開口部に装着して構成された一次蓋構造と、一次蓋の外側に配置される二次蓋を開口部に装着して構成された二次蓋構造と、二次蓋の外側に配置される三次蓋を開口部に装着して構成された三次蓋構造と、を備えた放射性物質格納容器において、搬送時の容器本体の開口部には、一次蓋、二次蓋および三次蓋が装着されており、二次蓋および三次蓋は、容器本体を密封状態とする一方、据置時の容器本体の開口部には、一次蓋および二次蓋が装着されると共に三次蓋が取り外されており、一次蓋および二次蓋は、容器本体を密封状態とし、一次蓋構造は、搬送時において想定される収納物からの衝撃により、容器本体の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、搬送時において、容器本体には、一次蓋、二次蓋および三次蓋が装着される。このとき、想定される収納物からの衝撃とは、放射性物質格納容器が落下等の事故事象が発生した際に想定される収納物からの過大な衝撃であり、一次蓋構造は、搬送時に想定される衝撃が加わった場合、容器本体の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成されている。以上から、一次蓋構造は、搬送時において想定される収納物からの衝撃を一次蓋構造が塑性変形することで吸収することができる。そして、搬送時において、放射性物質格納容器の密封性は、二次蓋および三次蓋により確保することができる。一方、据置時においては、搬送時に想定される過大な衝撃を考慮する必要性が少ない。このため、容器本体には、一次蓋および二次蓋が装着される一方で、三次蓋が取り外される。このとき、放射性物質格納容器の密封性は、一次蓋および二次蓋により確保することができる。これにより、放射性物質格納容器の搬送時および据置時において、放射性物質格納容器の密封性を確保することができ、放射性物質格納容器の性能を適切に発揮することができる。また、三次蓋は、搬送時においてのみ用いられることから、各容器本体に応じて製造する必要がなく、三次蓋を使い回すことができるため、その分、放射性物質格納容器の製造コストを低減することができる。

この場合、一次蓋構造は、二次蓋構造に比して、衝撃による塑性変形が容易であることが、好ましい。

この構成によれば、二次蓋構造よりも一次蓋構造のほうが塑性変形し易いため、収納物からの衝撃をより好適に吸収することができる。

この場合、一次蓋構造、二次蓋構造および三次蓋構造は、一次蓋と容器本体との間、二次蓋と容器本体との間、および三次蓋と容器本体との間を、それぞれ気密に封止するガスケットを有していることが、好ましい。

この構成によれば、一次蓋、二次蓋および三次蓋と容器本体との間隙を気密に封止することができるため、搬送時および据置時において放射性物質格納容器の密封性を好適に確保することができる。なお、一次蓋および二次蓋に適用されるガスケットは金属製であることが、好ましく、この構成によれば、放射性物質格納容器の密封性をより好適に確保することができる。

この場合、一次蓋は、一次蓋と容器本体との間に介設されたガスケットの密封性を保持するための撓み量を超えて、衝撃による塑性変形が可能に構成されていることが、好ましい。

この構成によれば、ガスケットの撓み量を考慮せずに、一次蓋を構成することができるため、一次蓋の剛性を好適に低下させることができる。これにより、一次蓋を、塑性変形し易くすることができるため、一次蓋は、搬送時において想定される収納物からの衝撃をより好適に吸収することができる。

この場合、一次蓋と二次蓋との間の距離は、衝撃により塑性変形する一次蓋が、二次蓋に対して作用した場合であっても、二次蓋の形状を維持可能な距離となっていることが、好ましい。

この構成によれば、搬送時において、一次蓋に衝撃が加えられ、一次蓋が塑性変形しても、一次蓋と二次蓋との間の距離は、二次蓋の形状を維持可能な距離となっている。このため、搬送時において衝撃が加わったとしても、二次蓋は塑性変形することなく、二次蓋による放射性物質格納容器の密封性を確保することができる。

この場合、一次蓋と二次蓋との間には、塑性変形する一次蓋からの衝撃を吸収可能な緩衝体が介設されていることが、好ましい。

この構成によれば、搬送時において、一次蓋に衝撃が加えられ、一次蓋が塑性変形しても、緩衝体によって一次蓋の塑性変形による衝撃を吸収することができ、二次蓋へ衝撃が伝達することを抑制することができる。

本発明の放射性物質格納容器の使用方法は、内部と外部とを連通する開口部を有し、放射性物質を含む収納物を内部に格納可能な有底の容器本体と、最内側に配置される一次蓋を開口部に装着して構成された一次蓋構造と、一次蓋の外側に配置される二次蓋を開口部に装着して構成された二次蓋構造と、二次蓋の外側に配置される三次蓋を開口部に装着して構成された三次蓋構造と、を備えた放射性物質格納容器の使用方法であって、一次蓋構造は、搬送時において想定される収納物からの衝撃により、容器本体の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成され、放射性物質格納容器は、搬送時において、容器本体の開口部に一次蓋、二次蓋および三次蓋を装着して、二次蓋および三次蓋により、容器本体を密封状態とする一方、据置時において、容器本体の開口部に一次蓋および二次蓋を装着すると共に三次蓋を取り外し、一次蓋および二次蓋により、容器本体を密封状態とすることを特徴とする。

この構成によれば、搬送時において、容器本体には、一次蓋、二次蓋および三次蓋が装着される。このため、放射性物質格納容器の密封性は、二次蓋および三次蓋により確保しつつ、一次蓋構造は、搬送時において想定される収納物からの衝撃を吸収することができる。一方、据置時において、容器本体には、一次蓋および二次蓋が装着される一方で、三次蓋が取り外される。このため、放射性物質格納容器の密封性は、一次蓋および二次蓋により確保することができる。これにより、放射性物質格納容器の搬送時および据置時において、放射性物質格納容器の密封性を確保することができ、放射性物質格納容器の性能を適切に発揮することができる。また、三次蓋は、搬送時においてのみ用いられることから、各容器本体に応じて製造する必要がなく、三次蓋を使い回すことができるため、その分、放射性物質格納容器の製造コストを低減することができる。

本発明の放射性物質格納容器およびその使用方法によれば、搬送時および据置時において、衝撃が加わったとしても、放射性物質格納容器の密封性を確保することができるため、放射性物質格納容器の性能を適切に発揮することができ、また、製造コストを低減することができる。

図１は、本実施例に係るキャスクを軸方向に切ったときの断面図である。 図２は、本実施例に係るキャスクを径方向に切ったときの部分断面図である。 図３は、本実施例に係るキャスクを軸方向に切ったときの部分断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る放射性物質格納容器について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

本発明に係る放射性物質格納容器は、いわゆる、内部に使用済みの燃料集合体を収納可能なキャスクである。なお、本実施例では、キャスクに適用して説明するが、例えば、放射性物質を収納可能なキャニスタ等に適用しても良い。本実施例に係るキャスクは、貯蔵などの据置時や輸送などの搬送時において兼用可能に構成されている。このため、キャスクは、据置時の安全性に関する評価基準、および搬送時の安全性に関する評価基準を満たす必要がある。

図１および図２に示すように、キャスク１は、胴本体（容器本体）５と、一次蓋６を胴本体５の開口部２５に装着して構成された一次蓋構造２と、二次蓋７を胴本体５の開口部２５に装着して構成された二次蓋構造３と、三次蓋８を胴本体５の開口部２５に装着して構成された三次蓋構造４と、を備えている。また、キャスク１は、内側端部を胴本体５の外周に放射状に取り付けた複数の伝熱板１１と、複数の伝熱板１１の外側端部に取り付けられた外筒１２と、胴本体５の内部に配置したバスケット１３とを備え、胴本体５、複数の伝熱板１１および外筒１２で区画された複数の区画空間２０には、中性子遮蔽材１４が配設されている。

胴本体５は、内部に中空円柱状のキャビティ２１が形成された有底円筒形状に構成されており、その肉厚は、γ線を遮蔽可能な厚さとなっている。そして、胴本体５は、例えば炭素鋼やステンレス鋼で構成され、胴本体５の軸方向において、一方の端部（上側端部）がキャビティ２１と外部とを連通する開口部２５となっており、他方の端部（下側端部）が底部２６となっている。

バスケット１３は、キャビティ２１内に収納した複数の角パイプ３０を結束して構成されており、複数の角パイプ３０は、原子力発電の燃料となる燃料集合体を収納する複数のセル３１となっている。角パイプ３０は、例えばボロンを添加したアルミニウム合金で構成される。また、バスケット１３と胴本体５との間のキャビティ２１には、スペーサ３５が介装されている。このスペーサ３５は、角パイプ３０に収納された燃料集合体の崩壊熱を角パイプ３０から胴本体５に熱を伝えている。

複数の伝熱板１１は、例えば胴本体５と同種の材料、もしくは、銅やアルミニウムで構成され、胴本体５から外筒１２に熱を伝えている。このため、燃料集合体の崩壊熱は、角パイプ３０からスペーサ３５を介して胴本体５に伝えられた後、胴本体５から伝熱板１１を介して外筒１２に伝えられ、外筒１２の外周面から大気中に放出される。

中性子遮蔽材１４は、レジン等を用いて構成され、上記の複数の区画空間２０に充填することで成形される。この中性子遮蔽材１４によって、燃料集合体から放出される中性子を遮蔽し、キャスク１の外部へ漏洩する中性子を低減している。

なお、キャスク１の搬送時において、このキャスク１の開口部２５側の端部には、図示しない上部緩衝材が取り付けられ、また、底部２６側の端部には、下部緩衝材が取り付けられる。

続いて、図３を参照して、本発明の特徴部分である胴本体５の開口部２５周りの一次蓋構造２、二次蓋構造３および三次蓋構造４について説明する。胴本体５の開口部２５の内周面側には、段付き加工が施されている。つまり、開口部２５の内周面側には、胴本体５の軸方向において、最も底部２６側（最内側）に位置する第１段部４０と、第１段部４０の開口部２５側（外側）に位置する第２段部４１と、第２段部４１の開口部２５側に位置する第３段部４２とが形成されている。

第１段部４０は、胴本体５の内周面Ｓ１と、胴本体５の内周面Ｓ１に対し胴本体５の径方向外側に連なって延在する環状の第１規制面５１と、で構成されており、この第１規制面５１には、後述する一次蓋６の第１係止面６２が当接している。第２段部４１は、第１規制面５１の径方向外側に連なると共に内周面Ｓ１の内径Ｒ１よりも大径となる開口下側内周面Ｓ２と、開口下側内周面Ｓ２に対し胴本体５の径方向外側に連なって延在する環状の第２規制面５２と、で構成されており、この第２規制面５２には、後述する二次蓋７の第２係止面６６が当接している。第３段部４２は、第２規制面５２の径方向外側に連なると共に開口下側内周面Ｓ２よりも大径となる開口上側内周面Ｓ３と、開口上側内周面Ｓ３に対し胴本体５の径方向外側に連なって延在する環状の第３規制面５３と、で構成されており、この第３規制面５３には、後述する三次蓋８の第３係止面７２が当接している。

ここで、第１規制面５１、第２規制面５２および第３規制面５３には、各規制面５１，５２，５３に各蓋６，７，８を連結するためのボルト穴５５が複数穿孔されている。

次に、一次蓋構造２について説明するに、一次蓋構造２は、胴本体５の開口部２５に装着可能な一次蓋６と、一次蓋６を開口部２５に締結する第１蓋ボルト（第１締結ボルト）７８ａと、一次蓋６と胴本体５との間を気密に封止する第１金属ガスケット６４と、を備えている。

一次蓋６は、胴本体５の内径Ｒ１（図１参照）と略同径となる円盤状に形成され、一次蓋６の開口部２５側（上側）には、径方向に突出する第１張出部６１が周方向に亘って環状に形成されている。つまり、一次蓋６の第１張出部６１の外径は、開口下側内周面Ｓ２における胴本体５の内径Ｒ２と略同径に形成されている。

一次蓋６の第１張出部６１は、その底部２６側（下側）の面が上記の第１規制面５１に当接する環状の第１係止面６２となっている。そして、第１係止面６２には、第１ガスケット溝６３が周方向に亘って環状に形成されており、この第１ガスケット溝６３には、第１金属ガスケット６４が取り付けられている。このため、開口部２５の第１段部４０に一次蓋６を装着すると、一次蓋６の第１係止面６２は、第１段部４０の第１規制面５１に当接し、第１金属ガスケット６４は、第１段部４０と一次蓋６との間を気密に封止する。これにより、一次蓋６は、胴本体５を密封することが可能となる。また、一次蓋６の上面には、緩衝体７０を設けることができ、これにより、緩衝体７０は、二次蓋７に対する衝撃を吸収することが可能となる。なお、緩衝体７０は、二次蓋７の下面に設けることも可能である。

二次蓋構造３は、胴本体５の開口部２５に装着可能な二次蓋７と、二次蓋７を開口部２５に締結する第２蓋ボルト（第２締結ボルト）７８ｂと、二次蓋７と胴本体５との間を気密に封止する第２金属ガスケット６８と、を備えている。

二次蓋７は、一次蓋６と略同様に構成され、開口下側内周面Ｓ２における胴本体５の内径Ｒ２と略同径となる円盤状に形成され、二次蓋７の開口部２５側（上側）には、径方向に突出する第２張出部６５が周方向に亘って環状に形成されている。つまり、二次蓋７の第２張出部６５の外径は、開口上側内周面Ｓ３における胴本体５の内径Ｒ３と略同径に形成されている。

二次蓋７の第２張出部６５は、その底部２６側（下側）の面が上記の第２規制面５２に当接する環状の第２係止面６６となっている。そして、第２係止面６６には、第２ガスケット溝６７が周方向に亘って環状に形成されており、この第２ガスケット溝６７には、第２金属ガスケット６８が取り付けられている。このため、開口部２５の第２段部４１に二次蓋７を装着すると、二次蓋７の第２係止面６６は、第２段部４１の第２規制面５２に当接し、第２金属ガスケット６８は、第２段部４１と二次蓋７との間を気密に封止する。これにより、二次蓋７は、胴本体５を密封することが可能となる。

三次蓋構造４は、胴本体５の開口部２５に装着可能な三次蓋８と、三次蓋８を開口部２５に締結する第３蓋ボルト（第３締結ボルト）７８ｃと、三次蓋８と胴本体５との間を気密に封止する第３ガスケット７４と、を備えている。

三次蓋８は、キャスク１の搬送時において胴本体５に装着される一方で、キャスク１の据置時において胴本体５から取り外される。そして、三次蓋８は、一次蓋６と略同様に構成され、開口上側内周面Ｓ３における胴本体５の内径Ｒ３と略同径となる円盤状に形成され、三次蓋８の開口部２５側（上側）には、径方向に突出する第３張出部７１が周方向に亘って環状に形成されている。つまり、三次蓋８の第３張出部７１の外径は、胴本体５の外径Ｒ４と略同径に形成されている。

三次蓋８の第３張出部７１は、その底部２６側（下側）の面が上記の第３規制面５３に当接する環状の第３係止面７２となっている。そして、第３係止面７２には、第３ガスケット溝７３が周方向に亘って環状に形成されており、この第３ガスケット溝７３には、第３ガスケット７４が取り付けられている。このため、開口部２５の第３段部４２に三次蓋８を装着すると、三次蓋８の第３係止面７２は、第３段部４２の第３規制面５３に当接し、第３ガスケット７４は、第３段部４２と三次蓋８との間を気密に封止する。これにより、三次蓋８は、胴本体５を密封することが可能となる。

なお、各蓋６，７，８の各張出部６１，６５，７１には、各蓋６，７，８を各段部４０，４１，４２に固定するための固定孔７７が複数貫通形成されている。そして、各固定孔７７に各蓋ボルト７８ａ，７８ｂ，７８ｃを挿通し、各規制面５１，５２，５３に穿孔されたボルト穴５５に各蓋ボルト７８ａ，７８ｂ，７８ｃを締結することで、各蓋６，７，８を各段部４０，４１，４２に固定できる。なお、各蓋ボルト７８ａ，７８ｂ，７８ｃは、炭素鋼で構成されている。

ここで、キャスク１には安全性に関する評価基準が設けられ（つまり、評価すべき事象が定められ）ており、この評価基準を満たす（評価すべき事象をクリアする）ことで、キャスク１の安全性を確保している。ここで、評価すべき事象は、搬送時と据置時とで異なり、一般的には、搬送時において評価すべき事象は、据置時のそれと比して厳しい。これは、搬送中のキャスク１は、約９ｍの高さからの落下衝撃等を考慮する必要があるからである。

搬送時におけるキャスク１の評価基準の判定方法としては、例えば、図示しない上部緩衝材および下部緩衝材をキャスク１に装着し、各緩衝材を装着したキャスク１の蓋側を直下にして、約９ｍの高さから鉛直落下させる。キャスク１の落下後、キャスク１の密封性が維持されている場合は、安全性に関する評価基準を満たすものとしている。

本実施例では、上記の評価基準を満たすべく、一次蓋構造２は、搬送時において想定され得る衝撃により、容器本体の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成されている。ここで、想定され得る衝撃とは、搬送時におけるキャスク１の評価基準の判定方法において、キャスク１を落下させたときに、キャスク１の内部に収納された燃料集合体やバスケット１３等の収納物が一次蓋６に加える衝撃である。

このとき、一次蓋構造２は、二次蓋構造３に比して、塑性変形が容易に構成されることが好ましく、具体的に、本実施例では、一次蓋６の厚さを二次蓋７の厚さに比して薄くすることが、好ましい。つまり、一次蓋６および二次蓋７は、高強度炭素鋼等の同じ材料を用いて、一次蓋６の厚さを二次蓋７の厚さに比して薄くすることで、一次蓋６の剛性は、二次蓋７の剛性に比して低くなるため、一次蓋６は、二次蓋７に比して塑性変形が容易となる。

また、一次蓋６は、第１金属ガスケット６４の撓み量を超えて、塑性変形可能なように構成されている。つまり、胴本体５の密封状態を保持するためには、第１金属ガスケット６４に設定された所定の撓み量の範囲内に収まるように、一次蓋６を開口部２５に装着する必要があり、この場合、一次蓋６の剛性を高くする必要がある。これに対し、一次蓋６を第１金属ガスケット６４の撓み量を超えて、塑性変形可能なように構成することで、一次蓋６の剛性をより低下できることから、一次蓋６の厚さを好適に薄くすることができる。これにより、一次蓋６は、想定され得る衝撃によって塑性変形することにより、胴本体５に収納した収納物からの衝撃を好適に吸収することができる。なお、一次蓋６の肉厚は、二次蓋７の肉厚に比して薄くなっていることが好ましいが、一次蓋６の肉厚は、三次蓋８の肉厚に対して、厚く形成されてもよいし、薄く形成されてもよい。

また、一次蓋６と二次蓋７との間隙は、二次蓋７と三次蓋８との間隙よりも広くなるように構成されている。このとき、一次蓋６と二次蓋７との間隙は、一次蓋６の塑性変形により、二次蓋７が塑性変形しないような距離となっている。つまり、想定され得る衝撃により一次蓋６が塑性変形したときに、変形後の一次蓋６が二次蓋７に接触し、一次蓋６に加わった衝撃の一部が二次蓋７に伝達したとしても、二次蓋７が一次蓋６の衝撃力に抗して、二次蓋７の形状を維持可能となっている。これにより、搬送時における二次蓋７の密封性を確保することができる。なお、一次蓋６と二次蓋７との間隙は、塑性変形した一次蓋６が二次蓋７に接触しないような距離であっても良い。以上のように、必要以上に一次蓋６と二次蓋７との間の距離をとる必要がないため、胴本体５の軸方向への長さを抑制することができ、これにより、胴本体５を構成する材料の使用量を抑制することが可能となるため、キャスク１の製造コストを低減することができる。このとき、二次蓋７および三次蓋８は、搬送時におけるキャスク１の評価基準の判定方法においてキャスク１を落下させたときに衝撃が加えられた場合であっても、密封性を維持可能なように構成されている。また、一次蓋６は、搬送時における衝撃が加わらなければ、密封性を維持可能なように構成されている。

次に、一次蓋６の厚さを決定する手順について簡単に説明する。先ず、一次蓋６および二次蓋７のそれぞれの厚さを足し合わせた合計厚さが、内部に格納した使用済燃料集合体を起因とするγ線を遮蔽可能であるか否かを考慮して必要な最低厚さを決定する。この後、搬送時においてキャスク１を水平状態などの落下姿勢で落下させたときの衝撃を考慮して、二次蓋７および三次蓋８のそれぞれの必要な最低厚さを決定する。そして、キャスク１を垂直状態で落下させたときの衝撃および一次蓋６と二次蓋７の塑性変形が可能な空間距離と緩衝体７０の設置などを考慮して、一次蓋６の必要な厚さを決定する。さらに、上記にて決定した必要厚さから一次蓋６、二次蓋７および三次蓋８のそれぞれの厚さを最終的に決定する。上記手順により一次蓋６の厚さを決定することで、一次蓋６の厚さを、従来の構成に比して薄くすることができ、一次蓋６を好適に塑性変形させることができる。

続いて、上記のように構成されたキャスク１の使用方法について説明する。上記のように構成されたキャスク１は、その搬送時において、胴本体５に一次蓋６、二次蓋７および三次蓋８が装着される。一方で、キャスク１は、その据置時において、胴本体５に一次蓋６および二次蓋７が装着され、三次蓋８は取り外される。

搬送時におけるキャスク１は、一次蓋６で胴本体５に収納された収納物からの衝撃を吸収可能としており、二次蓋７および三次蓋８で密封性を確保している。つまり、搬送時において、一次蓋６に対し収納物から衝撃が加わった際、一次蓋６が塑性変形することで、収納物からの衝撃を吸収する。一方、上記したように二次蓋７および三次蓋８は、搬送時において衝撃が加わっても、塑性変形せず、密封性を確保可能に構成されている。このとき、二次蓋７は、キャスク１の密封性を十分に確保でき、三次蓋８も、キャスク１の密封性を十分に確保できることから、二次蓋７と三次蓋８とによる二重の密封性を確保することができ、より安全に密封性を維持することが可能となっている。

また、搬送時において、もしキャスク１に落下等の事故事象が発生した場合は、そのキャスク１は貯蔵施設に据え置きすることなく、キャスク１に装着されている各蓋６，７，８を取り外すことができる共に収納されている燃料集合体を取り出すことができる施設に送られる。このため、搬送時において衝撃が加えられたキャスク１は貯蔵されることはない。

一方、据置時におけるキャスク１は、一次蓋６および二次蓋７で密封性を確保している。つまり、貯蔵などの据置時において、搬送時に想定され得る過大な衝撃を考慮する必要性が少ないので、各蓋６，７の塑性変形を考慮する必要がない、そのため、一次蓋６および二次蓋７は、密封性を確保可能に構成することができる。このとき、一次蓋６は、キャスク１の密封性を十分に確保でき、二次蓋７も、キャスク１の密封性を十分に確保できることから、一次蓋６と二次蓋７とによる二重の密封性を確保することができ、より安全に密封性を維持することが可能となっている。

以上の構成によれば、輸送などの搬送時において、胴本体５には、一次蓋６、二次蓋７および三次蓋８が装着される。このため、一次蓋６は、搬送時における収納物からの衝撃を吸収することができ、また、キャスク１の密封性は、二次蓋７および三次蓋８で確保することができる。一方、貯蔵などの据置時において、胴本体５から三次蓋８が取り外されることで、胴本体５には、一次蓋６および二次蓋７が装着される。このため、キャスク１の密封性は、一次蓋６および二次蓋７で確保することができる。また、三次蓋８は、搬送時においてのみ用いられることから、キャスク１毎に製造する必要がなく、三次蓋８を使い回すことができるため、その分、キャスク１の製造コストを低減することができる。

また、一次蓋６の厚さを、二次蓋７の厚さに比して薄くすれば、二次蓋７に比して一次蓋６を塑性変形可能に構成することができる。また、衝撃により塑性変形させない場合と比して一次蓋６を構成する材料の使用量を抑制することができ、これにより、一次蓋６の製造コストを低減することができる。

さらに、各金属ガスケット６４，６８，７４により、一次蓋６、二次蓋７および三次蓋８と、胴本体５の開口部２５との間隙を気密に封止することができるため、搬送時においてキャスク１の密封性を好適に確保することができる。

また、搬送時における衝撃により一次蓋６が塑性変形しても、一次蓋６と二次蓋７との間の距離は、二次蓋７が塑性変形しないような距離、すなわち、二次蓋７の形状を維持可能な距離となっている。このため、搬送時において衝撃が加わったとしても、二次蓋７によるキャスク１の密封性を確保することができる。

さらに、一次蓋６の上面に緩衝体７０を配設する、すなわち、一次蓋６と二次蓋７との間に緩衝体７０を配設することで、一次蓋６が塑性変形しても、緩衝体７０により衝撃を吸収することができるため、二次蓋７へ衝撃が伝達することを抑制することができる。これにより、一次蓋６と二次蓋７との間の距離を縮めることができるため、胴本体５の軸方向における長さをさらに抑制することができる。

なお、本実施例では、一次蓋構造２を二次蓋構造３に比して塑性変形が容易となるように、一次蓋６の厚さを二次蓋７の厚さに比して薄くすることが好ましいとしたが、これに限らず、下記する構成によって、一次蓋構造２を二次蓋構造３に比して塑性変形が容易となるようにしてもよい。

具体的に、一次蓋構造２を二次蓋構造３に比して塑性変形が容易となるようにするには、一次蓋６の剛性を二次蓋７の剛性に比して低くするか、または、一次蓋６を開口部２５に締結する蓋ボルト７８ａの剛性を、二次蓋７を開口部２５に締結する蓋ボルト７８ｂの剛性に比して弱くするか、のすくなくとも一方の構成とすることが好ましい。

一次蓋６の剛性を二次蓋７の剛性に比して低くする場合、例えば、二次蓋７を構成する材料として高強度炭素鋼を用い、一次蓋６を構成する材料としてステンレス鋼を用いてもよい。つまり、一次蓋６の材料を、二次蓋７の材料に比して剛性の低いものを用いれば、一次蓋６の剛性を二次蓋７の剛性に比して低くすることができる。また、一次蓋６の剛性を二次蓋７の剛性に比して低くする場合、例えば、一次蓋６に切り込み加工を行ってもよい。つまり、一次蓋６に切り込みを入れることで、一次蓋６の剛性を二次蓋７の剛性に比して低くすることができる。

一方で、一次蓋構造２における蓋ボルト７８ａの剛性を、二次蓋構造３における蓋ボルト７８ｂの剛性に比して弱くする場合、例えば、一次蓋構造２に用いられる蓋ボルト７８ａの本数を、二次蓋構造３に用いられる蓋ボルト７８ｂの本数に比して少なくしても良い。また、例えば、一次蓋構造２に用いられる蓋ボルト７８ａの径を、二次蓋構造３に用いられる蓋ボルト７８ｂの径に比して、小径に構成してもよい。さらに、例えば、一次蓋構造２に用いられる蓋ボルト７８ａを構成する材料（例えば、ステンレス鋼）を、二次蓋構造３に用いられる蓋ボルト７８ｂを構成する材料（例えば、炭素鋼）に比して、剛性の低いものを用いてもよい。

上記のような構成によって、一次蓋構造２を二次蓋構造３に比して塑性変形を容易に構成することができ、これにより、一次蓋６を、塑性変形し易くすることができるため、一次蓋６は、搬送時において想定される収納物からの衝撃をより好適に吸収することができる。

以上のように、本発明に係る放射性物質格納容器は、使用済みの燃料集合体を収納するキャスクにおいて有用であり、特に、輸送と貯蔵とを兼用するキャスクに適している。

１ キャスク
２ 一次蓋構造
３ 二次蓋構造
４ 三次蓋構造
５ 胴本体
６ 一次蓋
７ 二次蓋
８ 三次蓋
１１ 伝熱板
１２ 外筒
１３ バスケット
１４ 中性子遮蔽材
２１ キャビティ
２５ 開口部
２６ 底部
３０ 角パイプ
３１ セル
３５ スペーサ
４０ 第１段部
４１ 第２段部
４２ 第３段部
５１ 第１規制面
５２ 第２規制面
５３ 第３規制面
６１ 第１張出部
６２ 第１係止面
６３ 第１ガスケット溝
６４ 第１金属ガスケット
６５ 第２張出部
６６ 第２係止面
６７ 第２ガスケット溝
６８ 第２金属ガスケット
７１ 第３張出部
７２ 第３係止面
７３ 第３ガスケット溝
７４ 第３ガスケット
Ｓ１ 胴本体の内周面
Ｓ２ 開口下側内周面
Ｓ３ 開口上側内周面
Ｒ１ 胴本体の内径
Ｒ２ 開口下側内周面における胴本体の内径
Ｒ３ 開口上側内周面における胴本体の内径
Ｒ４ 胴本体の外径

Claims (7)

1. 内部と外部とを連通する開口部を有し、放射性物質を含む収納物を内部に格納可能な有底の容器本体と、
   最内側に配置される一次蓋を前記開口部に装着して構成された一次蓋構造と、
   前記一次蓋の外側に配置される二次蓋を前記開口部に装着して構成された二次蓋構造と、
   前記二次蓋の外側に配置される三次蓋を前記開口部に装着して構成された三次蓋構造と、を備えた放射性物質格納容器において、
   搬送時の前記容器本体の前記開口部には、前記一次蓋、前記二次蓋および前記三次蓋が装着されており、前記二次蓋および前記三次蓋は、前記容器本体を密封状態とする一方、
   据置時の前記容器本体の前記開口部には、前記一次蓋および前記二次蓋が装着されると共に前記三次蓋が取り外されており、前記一次蓋および前記二次蓋は、前記容器本体を密封状態とし、
   前記一次蓋構造は、搬送時において想定される前記収納物からの衝撃により、前記容器本体の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成されていることを特徴とする放射性物質格納容器。
2. 前記一次蓋構造は、前記二次蓋構造に比して、前記衝撃による塑性変形が容易であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質格納容器。
3. 前記一次蓋構造、前記二次蓋構造および前記三次蓋構造は、前記一次蓋と前記容器本体との間、前記二次蓋と前記容器本体との間、および前記三次蓋と前記容器本体との間を、それぞれ気密に封止するガスケットを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質格納容器。
4. 前記一次蓋は、前記一次蓋と前記容器本体との間に介設された前記ガスケットの密封を保持するための撓み量を超えて、前記衝撃による塑性変形が可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の放射性物質格納容器。
5. 前記一次蓋と前記二次蓋との間の距離は、前記衝撃により塑性変形する前記一次蓋が、前記二次蓋に対して作用した場合であっても、前記二次蓋の形状を維持可能な距離となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器。
6. 前記一次蓋と前記二次蓋との間には、塑性変形する前記一次蓋の衝撃を吸収可能な緩衝体が介設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器。
7. 内部と外部とを連通する開口部を有し、放射性物質を含む収納物を内部に格納可能な有底の容器本体と、最内側に配置される一次蓋を前記開口部に装着して構成された一次蓋構造と、前記一次蓋の外側に配置される二次蓋を前記開口部に装着して構成された二次蓋構造と、前記二次蓋の外側に配置される三次蓋を前記開口部に装着して構成された三次蓋構造と、を備えた放射性物質格納容器の使用方法であって、
   前記一次蓋構造は、搬送時において想定される前記収納物からの衝撃により、前記容器本体の密封の開放を許容する塑性変形が可能なように構成され、
   前記放射性物質格納容器は、
   搬送時において、前記容器本体の前記開口部に前記一次蓋、前記二次蓋および前記三次蓋を装着して、前記二次蓋および前記三次蓋により、前記容器本体を密封状態とする一方、
   据置時において、前記容器本体の前記開口部に前記一次蓋および前記二次蓋を装着すると共に前記三次蓋を取り外し、前記一次蓋および前記二次蓋により、前記容器本体を密封状態とすることを特徴とする放射性物質格納容器の使用方法。

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