JP2011232255A - 弁構造、差込治具、放射性物質格納容器および栓封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に流通孔を封止することができる弁構造、差込治具、キャスク等の放射性物質格納容器および栓封止方法を提供する。
【解決手段】放射性物質を内部に格納可能なキャスクに設けられ、キャスクの内部に溜まった冷却水を外部へ排出する際に使用されるドレン弁構造７０において、キャスクの内部と外部とを連通して、冷却水を流通させる流通孔７２と、流通孔７２に差し込んで封止可能な差込封止栓７３と、を有していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、放射性物質格納容器の内部に溜まった流体を外部へ排出する際に使用される弁構造、差込治具、放射性物質格納容器および栓封止方法に関するものである。

従来、このような弁構造として、使用済燃料輸送容器に設けられ、水の吸入、排出を行うためのドレン部およびベント部が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ドレン部では、輸送容器の容器本体に設けられたドレン孔と、ドレン孔を閉鎖する着脱可能なプラグとが設けられている。このプラグは、ねじ部が設けられたねじ込み式のものであり、ドレン部では、このプラグを回転させてドレン孔にねじ込むことで、ドレン孔にプラグを装着している。なお、ベント部も同様の構成となっている。

実開昭６１−２０３３９７号公報

しかしながら、従来のドレン部（およびベント部）の構成によれば、プラグを回転させてドレン孔に装着しなければならず、ドレン孔の封止作業が煩雑なものとなっていた。

そこで、本発明は、簡単に流通孔を封止することができる弁構造、差込治具、放射性物質格納容器および栓封止方法を提供することを課題とする。

本発明の弁構造は、放射性物質を内部に格納可能な放射性物質格納容器に設けられ、放射性物質格納容器の内部に溜まった流体を外部へ排出する際に使用される弁構造において、放射性物質格納容器の内部と外部とを連通して、流体を流通させる流通孔と、流通孔に差し込んで封止可能な差込封止栓と、を有していることを特徴とする。

この構成によれば、流通孔に差込封止栓を差し込むだけで、放射性物質格納容器を簡単に封止することができる。

この場合、差込封止栓は、流通孔に差し込まれる栓本体と、流通孔と栓本体との間を封止するシール部材とを有し、流通孔への差込方向を軸方向とした場合、栓本体の外周面には、その周方向に沿って封止溝が形成されており、シール部材は、封止溝に配設されていることが、好ましい。

この構成によれば、栓本体が差込方向または逆方向である引抜方向に移動しようとすると、シール部材は、栓本体の差込方向または引抜方向に摩擦による負荷を与えることができる。これにより、差込封止栓は、差込方向および引抜方向に移動し難くなるため、差込封止栓による封止解除の発生を抑制することができる。

この場合、放射性物質格納容器の外部から流通孔に差し込まれた差込封止栓の差込方向における位置を規制する規制部と、流通孔に差し込まれた差込封止栓の引抜方向への位置を規制するように、流通孔を閉塞可能な閉塞蓋と、をさらに備えたことが、好ましい。

この構成によれば、規制部は、差込封止栓が放射性物質格納容器の内部へ移動しないように、所定の位置に規制することができる。また、閉塞蓋は、差込封止栓が放射性物質格納容器の外部へ移動しないように、所定の位置に規制することができる。

この場合、差込封止栓は、差込治具により放射性物質格納容器の外部から流通孔へ向けて差し込まれ、差込封止栓には、差込治具と係合可能な被係合部が設けられていることが、好ましい。

この構成によれば、差込治具に差込封止栓を係合させることができるため、差込治具は、差込封止栓を保持しつつ、差込封止栓を流通孔へ差し込むことができる。

本発明の差込治具は、上記の差込封止栓の被係合部に係合可能な係合部と、係合部を差込方向および引抜方向に移動させる移動手段と、を備え、係合部は、被係合部に係合する係合動作と、被係合部への係合を解除する係合解除動作とを行うことを特徴とする。

この構成によれば、係合部が差込封止栓の被係合部へ係合することで、差込封止栓を保持することができ、移動手段により差込方向および引抜方向へ移動させることができる。これにより、差込封止栓を流通孔へ好適に差し込むことができる。

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、開口部を介して放射性物質を内部に格納可能な容器本体と、開口部に装着される蓋体と、蓋体に設けられた上記の弁構造と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、流通孔に差込封止栓を差し込むだけで、容器本体を簡単に封止することができる。これにより、容器本体に放射性物質を格納して封止する作業を迅速に行うことが可能となる。

この場合、容器本体の内部は、容器本体の外部に比して、圧力が低いことが、好ましい。

この構成によれば、容器本体の内部の圧力を低くすることができるため、差し込まれた差込封止栓は、流通孔を介して容器内部へ向けて吸引される。これにより、差込封止栓は、容器本体の内部側へ引っ張られるため、容器本体の外部側へ外れることがない。

本発明の栓封止方法は、内部と外部とを連通して流体を流通させる流通孔を備えた放射性物質格納容器と、流通孔に差し込まれる差込封止栓を移動させる差込治具とを使用して、流通孔を封止する栓封止方法であって、差込治具に保持させた差込封止栓を差込方向に移動させて、差込封止栓を流通孔へ差し込む差込工程と、差込工程後、差込封止栓の保持を解除する保持解除工程と、保持解除工程後、差込治具を引抜方向に移動させる引抜工程と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、差込封止栓を保持した差込治具を流通孔に差し込んだ後、差込治具を引き抜くことで、差込封止栓を流通孔に好適に差し込むことができ、放射性物質格納容器を簡単に封止することができる。

本発明の弁構造、差込治具、放射性物質格納容器および栓封止方法によれば、差込封止栓を流通孔に差し込むだけで、簡単に放射性物質格納容器を封止することができる。

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、図１の線Ａで囲んだ部分における部分断面図である。 図４は、使用済み燃料の装荷作業に関する説明図である。 図５は、キャスク内に溜まった冷却水の排出作業に関する説明図である。 図６は、差込封止栓により流通孔を封止する栓封止作業に関する一例の説明図である。 図７は、差込封止栓により流通孔を封止する栓封止作業に関する一例の説明図である。 図８は、差込封止栓により流通孔を封止する栓封止作業に関する一例の説明図である。 図９は、差込封止栓により流通孔を封止する栓封止作業に関する一例の説明図である。 図１０は、変形例１に係るキャスクおよびドレン管を軸方向に切ったときの部分断面図である。 図１１は、変形例２に係る差込封止栓を軸方向に切ったときの断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る弁構造、差込治具、放射性物質格納容器および栓封止方法について説明する。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。

本発明に係る弁構造を適用した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。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。

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１および図２に示すように、キャスク１は、内外を連通する開口部２５を有する胴本体（容器本体）５と、胴本体５の開口部２５に装着される一次蓋６と、胴本体５の開口部２５に装着された二次蓋７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、一次蓋６および二次蓋７周りの構成について説明する。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、底部２６側（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に連なって胴本体５の径方向外側に延在する環状の第１規制面５１と、を有している。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が当接する。第２段部４１は、第１規制面５１に連なると共に内周面Ｓ１の内径よりも大径となる開口側内周面Ｓ２と、開口側内周面Ｓ２に連なって胴本体５の径方向外側に延在する環状の第２規制面５２と、を有している。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が当接する。

一次蓋６は、胴本体５の内周面Ｓ１の内径と略同径となる円盤状に形成され、一次蓋６の開口部２５側には、径方向に突出する第１フランジ部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フランジ部６１の外径は、胴本体５の開口側内周面Ｓ２の内径と略同径に形成されている。

一次蓋６の第１フランジ部６１は、その底部２６側の面（下面）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。この一次蓋６を開口部２５の第１段部４０に装着すると、一次蓋６の第１係止面６２は、第１段部４０の第１規制面５１に当接する。このとき、第１係止面６２と第１規制面５１との間には、図示しないガスケットが設けられているため、第１段部４０と一次蓋６との間は気密に封止される。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には、胴本体５に溜まる流体を排出する際に使用されるドレン弁構造７０が設けられている。なお、ドレン弁構造７０については後述するが、胴本体５に溜まる流体としては、使用済みの燃料集合体を装荷する場合に胴本体５に溜まる冷却水である。

二次蓋７は、一次蓋６と略同様に構成され、開口側内周面Ｓ２における胴本体５の内径と略同径となる円盤状に形成され、二次蓋７の開口部２５側には、径方向に突出する第２フランジ部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フランジ部６５の外径は、胴本体５の外径と略同径に形成されている。

二次蓋７の第２フランジ部６５は、その底部２６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。この二次蓋７開口部２５の第２段部４１に装着すると、二次蓋７の第２係止面６６は、第２段部４１の第２規制面５２に当接する。このとき、第２係止面６６と第２規制面５２との間には、図示しないガスケットが設けられているため、第２段部４１と二次蓋７との間は気密に封止される。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。なお、各蓋６，７の各フランジ部６１，６５は、ボルトによって各段部４０，４１に固定され、これにより、各蓋６，７は、開口部２５にそれぞれ固定される。本実施例では、一次蓋６および二次蓋７を円盤状に形成したが、円盤状以外の形状でもよく、例えば、四角等の多角形状であってもよい。

図３は、図１の線Ａで囲んだ部分における部分断面図である。図３を参照して、一次蓋６に設けられたドレン弁構造７０について具体的に説明する。ドレン弁構造７０は、一次蓋６に形成された流通孔７２と、流通孔７２に差し込まれる差込封止栓７３と、差込封止栓７３を覆う閉塞蓋７４とを備えている。なお、差込封止栓７３としては、例えば、ステンレス鋼、合金鋼、炭素鋼、銅合金またはアルミニウム合金などの材料から選定し使用される。本実施例では、差込封止栓７３を覆う閉塞蓋７４を円盤状に形成したが、円盤状以外の形状でもよく、例えば、楕円や四角等の多角形状であってもよい。

流通孔７２は、最も細径となる流通流路Ｒ１と、流通流路Ｒ１よりも大径に形成された栓差込通路Ｒ２と、栓差込通路Ｒ２よりも大径に形成された蓋収容空間Ｒ３と、を有している。流通流路Ｒ１、栓差込通路Ｒ２および蓋収容空間Ｒ３はそれぞれ連通しており、栓差込通路Ｒ２には、差込封止栓７３が差し込まれ、蓋収容空間Ｒ３には、閉塞蓋７４が収容される。

また、流通孔７２は、胴本体５の開口部２５と同様に、段付き加工が施されている。つまり、流通孔７２の内周面側には、一次蓋６の厚み方向において、底部２６側（内側）に位置する第１規制段部７７と、第１規制段部７７の開口部２５側（外側）に位置する第２規制段部７８とが形成されている。

第１規制段部７７は、差し込まれる差込封止栓７３を差込方向に位置規制している。第１規制段部７７は、最も細径となる流通流路Ｒ１の内周面Ｓ３と、内周面Ｓ３に連なって一次蓋６の径方向外側に延在する環状の栓規制面８１と、を有している。この栓規制面８１には、差込封止栓７３の先端面が当接する。

第２規制段部７８は、栓規制面８１に連なると共に内周面Ｓ３の内径よりも大径となる栓差込通路Ｒ２の内周面Ｓ４と、内周面Ｓ４に連なって一次蓋６の径方向外側に延在する環状の蓋規制面８３と、を有している。この蓋規制面８３には、閉塞蓋７４が当接し、この閉塞蓋７４を固定するためのボルト穴８２が複数形成されている。

差込封止栓７３は、栓本体８４と、シール部材８５とを有している。栓本体８４は、円柱形状に形成されており、その先端側（図示下側）は、差込方向に先細となるテーパー形状となっている。栓本体８４の基端側には、後述する差込治具１９０と係合する被係合部８６が設けられている。被係合部８６は、差込封止栓７３の軸心に穿孔された差込孔８６ａと、差込孔８６ａの径方向外側に形成された係合溝８６ｂとを有している。また、栓本体８４は、その外周面の周方向に沿って円環状の栓側封止溝８７が形成されている。そして、この栓側封止溝８７に、円環状のシール部材８５が装着されている。なお、シール部材８５としては、例えば、ゴム等の弾性部材で構成されたＯリングが使用される。

この差込封止栓７３が栓差込通路Ｒ２に差し込まれると、シール部材８５は、栓本体８４と栓差込通路Ｒ２との間に挟まれ、これにより、栓本体８４と栓差込通路Ｒ２との間を封止する。そして、差込封止栓７３の先端面が栓規制面８１に当接することにより、差込封止栓７３が差込方向に位置規制される。このとき、シール部材８５は、差込封止栓７３の径方向に挟まれるため、栓差込通路Ｒ２の内周面Ｓ４にシール部材８５の摩擦による抵抗が生じ、これにより、差込封止栓７３は、差込方向および引抜方向への移動がし難くなる。

閉塞蓋７４は、円盤状に形成され、蓋収容空間Ｒ３に収容される。この閉塞蓋７４の底面（図示下面）には、周方向に沿って円環状の蓋側封止溝８９が形成されている。そして、この蓋側封止溝８９に、円環状のシール部材９０がそれぞれ装着されている。このとき、シール部材９０は、その径が栓差込通路Ｒ２よりも大径となっており、栓差込通路Ｒ２の外側に位置している。なお、シール部材９０としては、例えば、金属製のダブルＯリングが使用される。また、閉塞蓋７４の外縁部には、閉塞蓋７４を蓋規制面８３に固定するためのボルト挿通孔９１が複数貫通形成されている。

この閉塞蓋７４が蓋収容空間Ｒ３に収容されると、閉塞蓋７４は、その底面が蓋規制面８３に当接する。これにより、閉塞蓋７４は、差込方向に位置規制される。そして、この閉塞蓋７４のボルト挿通孔９１にボルト９５を挿通し、蓋規制面８３に形成されたボルト穴８２にボルト９５を締結することで、閉塞蓋７４は、蓋規制面８３に固定される。このとき、シール部材９０は、閉塞蓋７４の底面と蓋規制面８３との間に挟まれることで、閉塞蓋７４と蓋規制面８３との間を封止する。また、閉塞蓋７４は、蓋収容空間Ｒ３に収容されることで、差込封止栓７３を引抜方向へ位置規制する。

ここで、図４は、使用済み燃料の装荷作業に関する説明図である。図５は、キャスク内に溜まった冷却水の排出作業に関する説明図である。図６ないし図９は、差込封止栓により流通孔を封止する栓封止作業に関する一例の説明図である。

図４を参照して、上記のように構成されたキャスク１に、使用済みの燃料集合体を装荷する燃料装荷作業の手順について説明する。また、図５を参照して、燃料装荷作業中において、キャスク１内に溜まった冷却水を排出する冷却水排出作業について説明すると共に、図６ないし図９を参照して、燃料装荷作業中において、一次蓋６に形成された流通孔７２を封止する栓封止作業（栓封止方法）について説明する。

以下、具体的に説明すると、この燃料装荷作業では、先ず、一次蓋６および二次蓋７が装着されていない空の胴本体５を、冷却水が溜まった燃料取替ピット１００内に水没させる。この後、使用済みの燃料集合体１０３が、胴本体５の内部へ装荷される。胴本体５の内部へ燃料集合体１０３が装荷されたら、差込封止栓７３および閉塞蓋７４が装着されていない一次蓋６を燃料取替ピット１００に沈め、この一次蓋６が胴本体５の開口部２５へ装着される。一次蓋６の装着が完了すると、一次蓋６を装着した胴本体５は、燃料取替ピット１００外に引き上げられる。

引き上げられた胴本体５の内部には、冷却水が溜まっている。そして、引き上げられた胴本体５は、ボルトによって一次蓋６が胴本体５の開口部２５に固定される。この後、一次蓋６の流通孔７２には、胴本体５の内部に溜まった冷却水を排出すると共に、差込封止栓７３を流通孔７２に差し込むための差込治具１９０が取り付けられ、冷却水の排出作業と、差込封止栓の栓封止作業とが行われる。

図５に示すように、一次蓋６の流通孔７２の底部側（内側）には、シール部材１８２を介して当接するドレン管１８１が設けられている。このドレン管１８１は、その先端が胴本体５の底部２６に位置するように配設されている。ドレン管１８１の後端には、径方向外側に突出する円環状のフランジ部１８３が設けられている。そして、シール部材１８２は、ドレン管１８１のフランジ部１８３と一次蓋６の底面との間に介設され、流通孔７２を囲むように配設されている。

ここで、一次蓋６の流通孔７２に取り付けられる差込治具１９０について説明する。この差込治具１９０は、一次蓋６に装着されると共に内部に吸引流路Ｒ５を有した吸引管１９１と、差込封止栓７３の被係合部８６に係合する係合部１５１と、先端に係合部１５１が設けられた差込棒１５２と、差込棒１５２を差込方向および引抜方向に移動させる移動機構１５３とを備えている。

差込棒１５２は、差込封止栓７３に形成された差込孔８６ａとほぼ同径となっており、差込孔８６ａに挿入可能となっている。係合部１５１は、差込棒１５２の外周面から出没可能に設けられている。つまり、差込治具１９０は、差込棒１５２の外周面から係合部１５１を突出させる動作を係合動作とし、差込棒１５２の外周面から係合部１５１を没入させる動作を係合解除動作としている。移動機構１５３は、差込棒１５２を差込方向および引抜方向へ移動させている。

吸引管１９１は、開口部１９３を有する有底の第１円筒部１９５と、開口部１９３に設けられた吸引フランジ部１９７と、第１円筒部１９５の周面に設けられた第２円筒部１９９とを有している。

第１円筒部１９５は、その底面の中心に差込棒１５２を挿通する挿通孔２００が貫通形成されている。この挿通孔２００には、挿通された差込棒１５２との間を気密に封止するシール部材２０１が設けられている。そして、第１円筒部１９５は、その開口部１９３がキャスク１の底部２６側（図示下側）となるように配置され、その開口部１９３と流通孔７２とが向かい合うように配設される。吸引フランジ部１９７は、蓋収納空間Ｒ３に収納可能な大きさとなっており、蓋規制面８３に固定するためのボルト挿通孔２０２が貫通形成されている。第２円筒部１９９は、第１円筒部１９５の径方向外側に延在するように設けられ、第１円筒部１９５の内部と第２円筒部１９９の内部とが連通することで、吸引流路Ｒ５を形成している。なお、第２円筒部１９９には、排出流路Ｒ４が接続されている。

再度、図４を参照するに、冷却水の排出作業を行う場合、先ず、一次蓋６の流通孔７２と、胴本体５の内部に設けられたドレン管１８１との中心軸を一致させ、シール部材２０１により一次蓋６とドレン管１８１との間を気密に封止する。この後、一次蓋６に差込治具１９０が装着されたら、排出流路Ｒ４に介設された吸水ポンプ１３０が、ドレン管１８１を介して胴本体５の内部の冷却水を吸い出す。これにより、胴本体５の内部に溜まった冷却水は、ドレン管１８１を通って排出される。冷却水の排出作業が終了すると、続いて、流通孔７２を封止する栓封止作業が行われる。

図６ないし図９に示すように、栓封止作業では、差込治具１９０を用いて、流通孔７２に差込封止栓７３を差し込んでいる。なお、図６ないし図９では、栓封止作業の遷移を分かり易くするために、吸引管１９１の記載を省略している。

上記の差込治具１９０を用いた栓封止作業では、差込工程と、保持解除工程と、引抜工程とを行っている。以下、具体的に説明するに、図６に示すように、差込治具１９０は、差込封止栓７３の被係合部８６に、差込棒１５２の係合部１５１を係合させることで、差込棒１５２の先端に差込封止栓７３を予め保持している。

差込工程では、この状態から、移動機構１５３により差込棒１５２を差込方向に移動させることで、差込棒１５２の先端に保持した差込封止栓７３を、流通孔７２の栓差込通路Ｒ２に差し込む。すると、図７に示すように、差し込まれた差込封止栓７３は、栓規制面８１に突き当たることで、差込方向に位置規制され、栓差込通路Ｒ２との間をシール部材８５により封止する。

差込工程後、保持解除工程では、図８に示すように、係合部１５１を係合解除動作させて、係合部１５１と被係合部８６との係合を解除する。これにより、差込治具１９０は、差込封止栓７３の保持を解除する。

保持解除工程後、引抜工程では、図９に示すように、差込封止栓７３の保持が解除された差込棒１５２を、移動機構１５３により引抜方向に移動させる。これにより、差込治具１９０は、流通孔７２への差込封止栓７３の差し込みを終了する。流通孔７２へ差込封止栓７３が差し込まれたら、続いて、閉塞蓋７４が蓋収容空間Ｒ３に収容されて、ボルト９５により固定される。

再び、図４を参照するに、差込封止栓７３および閉塞蓋７４により流通孔７２を封止する栓封止作業が終了すると、胴本体５の内部の気体が、一次蓋６に設けられた図示しないベント孔に接続された吸引ポンプ１５５により吸引され、これにより、胴本体５の内部が真空乾燥される。すると、胴本体５の内部は、胴本体５の外部と比べて負圧となる。このため、差込封止栓７３は、負圧となった胴本体５の内部側へ向けて引っ張られる。胴本体５の内部を真空乾燥させたら、胴本体５の内部の負圧を維持しつつ、ヘリウムガスを供給し、ベント孔を封止する。その後、二次蓋７を胴本体５の開口部２５へ装着することで、キャスク１への使用済みの燃料集合体１０３の装荷作業を終了する。

以上の構成によれば、差込治具１９０に保持された差込封止栓７３を差込方向に移動させて、流通孔７２に差込封止栓７３を差し込むことにより、キャスク１を簡単に封止することができる。

また、差込封止栓７３に設けられたシール部材８５は、栓本体８４と栓差込通路Ｒ２の内周面Ｓ４との間に挟まれるため、シール部材８５は、栓本体８４の差込方向または引抜方向に摩擦による負荷を与えることができる。これにより、差込封止栓７３は、差込方向および引抜方向に移動し難くなるため、差込封止栓７３による封止解除の発生を抑制することができる。

また、第１規制段部７７は、差込封止栓７３の胴本体５の内部への移動を規制することができ、閉塞蓋７４は、差込封止栓７３の胴本体５の外部への移動を規制することができる。

また、差込治具１９０は、係合部１５１が係合動作を行うことで、差込封止栓７３を保持することができる一方で、係合部１５１が係合解除動作を行うことで、差込封止栓７３の保持を解除することができる。

また、胴本体５の内部の圧力を、胴本体５の外部の圧力に比して低くすることができるため、流通孔７２に差し込まれた差込封止栓７３は、胴本体５の内部へ向けて吸引される。これにより、差込封止栓７３は、胴本体５の内側へ引っ張られるため、胴本体５の外側へ外れることがない。

また、上記のような差込治具１９０を用いることで、冷却水の排出作業と、栓封止作業とを連続して行うことができるため、作業効率を向上させることができる。

続いて、図１０を参照し、変形例１に係るキャスク１８０およびドレン管１０５について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図１０は、変形例１に係るキャスクおよびドレン管を軸方向に切ったときの部分断面図である。変形例１のキャスク１８０は、上記したドレン管１８１が胴本体５の内部に収容されておらず、キャスク１８０の外部から別体のドレン管１０５を挿入する構成となっている。このため、変形例１のドレン管１０５は、一次蓋６への装着と排出流路Ｒ４の装着が実行可能に構成されている。以下、変形例１のキャスク１８０と、変形例１のドレン管１０５とについて説明する。

変形例１のキャスク１８０は、上記した実施例のキャスク１の構成から、ドレン管１８１を廃した構成となっている。

図１０に示すように、変形例１のドレン管１０５は、円筒状に形成されると共に先端が軸方向に対し斜めに切断された管本体１０６を有しており、この管本体１０６の後端部に２つのフランジ部１０７，１０８が設けられている。管本体１０６は、流通流路Ｒ１よりも細径となっており、胴本体５の底部２６に達する長さとなっている。２つのフランジ部１０７，１０８は、その一方が後端面に設けられた後端側フランジ部１０７であり、その他方が後端側フランジ部１０７よりも先端側に設けられた先端側フランジ部１０８である。

先端側フランジ部１０８は、円環状に形成されて管本体１０６に溶接されており、上記した蓋収容空間Ｒ３に収容可能な大きさとなっている。先端側フランジ部１０８の外縁部には、これを蓋規制面８３に固定するためのボルト挿通孔１１０が貫通形成されている。このため、ドレン管１０５を先端側から流通孔７２へ差し込むと、管本体１０６の先端側は、胴本体５の底部２６へ向かうと共に、管本体１０６の後端側は、その先端側フランジ部１０８が蓋規制面８３に当接する。これにより、ドレン管１０５は、差込方向に位置規制され、ドレン管１０５の先端側は、胴本体５の底部２６に位置する。そして、先端側フランジ部１０８のボルト挿通孔１１０にボルト９５を挿通し、蓋規制面８３に形成されたボルト穴８２にボルト９５を締結することで、ドレン管１０５は、蓋規制面８３に固定される。

後端側フランジ部１０７は、円環状に形成されて管本体１０６に溶接されており、先端側フランジ部１０８の径よりも短くなっている。後端側フランジ部１０７の外縁部には、冷却水を排出する排出流路Ｒ４に接続するためのボルト挿通孔１１２が貫通形成されている。なお、排出流路Ｒ４の接続端部にも、後端側フランジ部１０７とほぼ同様のフランジ部１２０が設けられており、このフランジ部１２０にもボルト挿通孔１２１が貫通形成されている。このため、後端側フランジ部１０７とフランジ部１２０とを互いに当接させ、ボルト挿通孔１１２およびボルト挿通孔１２１に挿入したボルト１２５をナット１２６で締結することで、後端側フランジ部１０７とフランジ部１２０とが連結される。なお、本実施例では、先端側フランジ部１０８および後端側フランジ部１０７を円環状形成したが、円環状以外の形状でもよく、例えば、四角等の多角形状であってもよい。

以上のように構成されたキャスク１８０およびドレン管１０５を用いて、キャスク１８０の内部に溜まった冷却水を排出する冷却水の排出作業と、流通孔を封止する栓封止作業とについて順に説明する。

冷却水の排出作業では、一次蓋６にドレン管１０５が装着されたら、フランジ部１０７に接続された排出流路Ｒ４に介設された吸水ポンプ１３０が、ドレン管１０５を介して胴本体５の内部の冷却水を吸い出す。これにより、胴本体５の内部に溜まった冷却水は、ドレン管１０５を介して排出される。胴本体５に溜まった冷却水が排出されると、ドレン管１０５を引き抜いて、差込治具１９０により流通孔７２を封止する栓封止作業が行われる。ここで、変形例１で用いられる差込治具１９０は、上記した本実施例の差込治具１９０の構成から、吸引管１９１を廃した構成となっている。

栓封止作業では、上記の実施例と同様に、差込工程と、保持解除工程と、引抜工程とが行われる。つまり、差込治具１９０は、差込棒１５２の先端に差込封止栓７３を予め保持した状態から、移動機構１５３により差込棒１５２を差込方向に移動させることで、差込封止栓７３を流通孔７２の栓差込通路Ｒ２に差し込む（差込工程）。差し込まれた差込封止栓７３は、栓規制面８３に突き当たることで、差込方向に位置規制され、栓差込通路Ｒ２との間をシール部材８５により封止する。この後、差込治具１９０は、係合部１５１を係合解除動作させて、係合部１５１と被係合部８６との係合を解除する（保持解除工程）。そして、差込治具１９０は、差込封止栓７３の保持が解除された差込棒１５２を、移動機構１５３により引抜方向に移動させる。これにより、差込治具１９０は、流通孔７２への差込封止栓７３の差し込みを終了する。

以上の構成においても、差込治具１９０に保持された差込封止栓７３を差込方向に移動させて、流通孔７２に差込封止栓７３を差し込むことにより、キャスク１８０を簡単に封止することができる。

なお、図１１に示すように、変形例２として、差込封止栓７３の先端面にさらにシール部材２０５を設けてもよい。図１１は、変形例２に係る差込封止栓を軸方向に切ったときの断面図である。シール部材２０５は、その径が流通通路Ｒ１よりも大径となっており、流通通路Ｒ１の外側に位置している。そして、シール部材２０５は、差込封止栓７３と栓規制面８１との間を封止している。なお、シール部材２０５としては、例えば、金属製のＯリングが使用される。この構成によれば、差込封止栓７３は、流通孔７２をさらに好適に封止することができる。

なお、本実施例および変形例１では、一次蓋６にドレン弁構造７０を設けたが、一次蓋６以外に設けてもよく、例えば、ドレン弁構造７０をキャスク１，１８０の胴本体５の底部２６側に設けてもよい。

以上のように、本発明に係る弁構造、差込治具、放射性物質格納容器および栓封止方法は、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、キャスクの内部を気密に封止する場合に適している。

１ キャスク
５ 胴本体
６ 一次蓋
７ 二次蓋
２１ キャビティ
２５ 開口部
２６ 底部
４０ 第１段部
４１ 第２段部
５１ 第１規制面
５２ 第２規制面
６１ 第１フランジ部
６５ 第２フランジ部
７０ ドレン弁構造
７２ 流通孔
７３ 差込封止栓
７４ 閉塞蓋
８１ 栓規制面
８３ 蓋規制面
８４ 栓本体
８５ シール部材
８６ 被係合部
８７ 栓側封止溝
８９ 蓋側封止溝
９０ シール部材
１００ 燃料取替ピット
１０３ 燃料集合体
１０５ ドレン管
１０６ 管本体
１０７ 後端側フランジ部
１０８ 先端側フランジ部
１５１ 係合部
１５２ 差込棒
１５３ 移動機構
１８０ キャスク（変形例１）
１９０ 差込治具
１９１ 吸引管
２０５ シール部材（変形例２）
Ｒ１ 流通流路
Ｒ２ 栓差込通路
Ｒ３ 蓋収容空間
Ｒ４ 排出流路

Claims (8)

1. 放射性物質を内部に格納可能な放射性物質格納容器に設けられ、前記放射性物質格納容器の内部に溜まった流体を外部へ排出する際に使用される弁構造において、
   前記放射性物質格納容器の内部と外部とを連通して、前記流体を流通させる流通孔と、
   前記流通孔に差し込んで封止可能な差込封止栓と、を有していることを特徴とする弁構造。
2. 前記差込封止栓は、前記流通孔に差し込まれる栓本体と、前記流通孔と前記栓本体との間を封止するシール部材とを有し、
   前記流通孔への差込方向を軸方向とした場合、前記栓本体の外周面には、その周方向に沿って封止溝が形成されており、
   前記シール部材は、前記封止溝に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の弁構造。
3. 前記放射性物質格納容器の外部から前記流通孔に差し込まれた前記差込封止栓の差込方向における位置を規制する規制部と、
   前記流通孔に差し込まれた前記差込封止栓の引抜方向への位置を規制するように、前記流通孔を閉塞可能な閉塞蓋と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の弁構造。
4. 前記差込封止栓は、差込治具により前記放射性物質格納容器の外部から前記流通孔へ向けて差し込まれ、
   前記差込封止栓には、前記差込治具と係合可能な被係合部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の弁構造。
5. 請求項４に記載の前記差込封止栓の前記被係合部に係合可能な係合部と、
   前記係合部を差込方向および引抜方向に移動させる移動手段と、を備え、
   前記係合部は、前記被係合部に係合する係合動作と、前記被係合部への係合を解除する係合解除動作とを行うことを特徴とする差込治具。
6. 内部と外部とを連通する開口部を有し、前記開口部を介して放射性物質を内部に格納可能な容器本体と、
   前記開口部に装着される蓋体と、
   前記蓋体に設けられた請求項１ないし４のいずれか１項に記載の弁構造と、を備えたことを特徴とする放射性物質格納容器。
7. 前記容器本体の内部は、前記容器本体の外部に比して、圧力が低いことを特徴とする請求項６に記載の放射性物質格納容器。
8. 内部と外部とを連通して流体を流通させる流通孔を備えた放射性物質格納容器と、前記流通孔に差し込まれる差込封止栓を移動させる差込治具とを使用して、前記流通孔を封止する栓封止方法であって、
   前記差込治具に保持させた前記差込封止栓を差込方向に移動させて、前記差込封止栓を前記流通孔へ差し込む差込工程と、
   前記差込工程後、前記差込封止栓の保持を解除する保持解除工程と、
   前記保持解除工程後、前記差込治具を引抜方向に移動させる引抜工程と、を備えたことを特徴とする栓封止方法。

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