JP2011232256A - 冷却材排出装置および冷却材排出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャスクの内部に溜まった冷却水を効率良く排出することができる冷却材排出装置および冷却材排出方法を提供する。
【解決手段】放射性物質を格納するキャスクの内部に溜まった冷却水を外部へ排出する冷却材排出装置において、キャスクには、外部と内部とを連通する流通孔が設けられており、先端部がキャスクの底部に達するように流通孔に挿入されるドレン管１０５と、ドレン管１０５の後端部に接続され、冷却材を吸引可能な吸水ポンプと、を備えた。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出装置および冷却材排出方法に関するものである。

従来、内部に溜まった冷却材を外部へ排出するための水抜き用治具が着脱可能に取り付けられる放射性物質収納容器が知られている（例えば、特許文献１参照）。放射性物質収納容器は、上面が開口した容器本体と、開口に取り付けられる蓋とを備えている。蓋には貫通孔が形成され、この貫通孔に水抜き用治具が装着される。水抜き用治具は、ドレンパイプを有しており、ドレンパイプは、容器本体の内部に取り付けられた接続用パイプと、外部から接続用パイプに接続される主ドレンパイプとから構成されている。このため、水抜き用治具を装着する前に、蓋に形成された貫通孔と、容器本体の内部に取り付けられた接続用パイプとが合致するように、容器本体に蓋が取り付けられる。

実開平２−８１４９９号公報

しかしながら、従来の放射性物質収納容器では、貫通孔と接続用パイプとが合致するように蓋が取り付けられる。このため、蓋の取付作業において、容器本体に対する蓋の取付精度が求められる。よって、蓋の取付作業では、取付精度が求められる分、迅速に行うことが難しく、これにより、冷却水を効率良く外部へ排出することが困難となる。

そこで、本発明は、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を効率良く排出することができる冷却材排出装置および冷却材排出方法を提供することを課題とする。

本発明の冷却材排出装置は、放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出装置において、放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、先端部が放射性物質格納容器の底部に達するようにドレン孔に挿入されるドレン管と、ドレン管の後端部に接続され、冷却材を吸引可能な吸引手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ドレン孔にドレン管を挿入し、吸引手段によりドレン管を介して冷却材を吸引することにより、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を排出することができる。このため、従来のように、容器本体の内部にドレン管の一部が取り付けられる構成とはなっていないため、容器本体に対する蓋の取付精度が求められない。これにより、蓋の取付作業が迅速に行える分、冷却材の排出を効率良く行うことができる。

この場合、ドレン管の外側に給気流路を形成し、ドレン孔に給気流路を接続可能な給気管と、給気管に接続されると共に給気可能な給気手段と、を備えたことが、好ましい。

この構成によれば、ドレン孔を介して放射性物質格納容器の内部へ気体を給気しながら、ドレン孔を介して放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を排出することができる。これにより、放射性物質格納容器の内部へ気体を給気する分、冷却材の排出をさらに効率良く行うことができる。

本発明の他の冷却材排出装置は、放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出装置において、放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、先端部が放射性物質格納容器の底部に達するようにドレン孔に挿入されるドレン管と、放射性物質格納容器の外部に設けられ、放射性物質格納容器の内部へ向けて給気可能な給気手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ドレン孔にドレン管を挿入し、給気手段により放射性物質格納容器の内部に気体を供給して加圧することにより、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材をドレン管を介して排出することができる。このため、従来のように、容器本体の内部にドレン管の一部が取り付けられる構成とはなっていないため、容器本体に対する蓋の取付精度が求められない。これにより、蓋の取付作業が迅速に行える分、冷却材の排出を効率良く行うことができる。

本発明の冷却材排出方法は、放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出方法であって、放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、ドレン孔に、先端部が放射性物質格納容器の底部に達するように、ドレン管を挿入するドレン管挿入工程と、ドレン管挿入工程後、ドレン管の後端部に接続された吸引手段により、ドレン管を介して放射性物質格納容器の内部の冷却材を吸引する冷却材吸引工程と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ドレン孔にドレン管を挿入し、吸引手段によりドレン管を介して冷却材を吸引することにより、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を効率良く排出することができる。

本発明の他の冷却材排出方法は、放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出方法であって、放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、ドレン孔に、先端部が放射性物質格納容器の底部に達するように、ドレン管を挿入するドレン管挿入工程と、ドレン管挿入工程後、放射性物質格納容器の外部から放射性物質格納容器の内部へ向けて給気する給気手段により、ドレン管を介して放射性物質格納容器の内部の冷却材を排出する冷却材排出工程と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ドレン孔にドレン管を挿入し、給気手段により放射性物質格納容器の内部に気体を供給して加圧することにより、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材をドレン管を介して排出することができる。

本発明の冷却材排出装置および冷却材排出方法によれば、ドレン孔にドレン管を挿入し、吸引手段または給気手段によりドレン管を介して冷却材を排出することで、放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を効率良く排出することができる。

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周り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、本発明に係る冷却材排出装置および冷却材排出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。

本発明に係る冷却材排出装置は、放射性物質格納容器として用いられるキャスクの内部に溜まった冷却材を外部へ排出している。なお、キャスクは、内部に使用済みの燃料集合体を格納するものである。本実施例では、放射性物質格納容器として、キャスクを適用した場合について説明するが、内部に冷却材を溜める放射性物質格納容器であれば、何れであってもよい。先ず、図１および図２を参照して、キャスクについて説明する。

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（詳細は後述）。なお、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（冷却材）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ている。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を開口部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に貫通形成された流通孔（ドレン孔）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１５０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１０３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（冷却水排出方法）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、先ず、装着された一次蓋６がボルトによって胴本体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ために冷却水排出装置（冷却材排出装置）１０１が装着され、冷却水の排出作業が行われる。

ここで、図４および図５を参照して、冷却水排出装置１０１について説明する。冷却水排出装置１０１は、ドレン管１０５と、ドレン管１０５に接続された排出流路Ｒ４と、排出流路Ｒ４に介設された吸水ポンプ（吸引手段）１３０とを備えている。

ドレン管１０５は、円筒状に形成された管本体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、管本体１０６が一次蓋６に装着され、この状態において、その先端が胴本体５の底部２６に当接しても排水経路を確保可能なように、管本体１０６の先端は、軸方向に対し斜めに切断された構造や、切り欠きを有する構造となっている。また、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の先端部は、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。

排出流路Ｒ４は、その一方の端部が、後端側フランジ部１０７に接続される接続端部となっており、接続端部には、フランジ部１２０が設けられている。このフランジ部１２０は、後端側フランジ部１０７と同様に構成され、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。

吸水ポンプ１３０は、排出流路Ｒ４に介設されたドレン管１０５を介して、胴本体５に溜まった冷却水を吸引している。

続いて、上記の冷却水排出装置１０１を用いて冷却水を排出する冷却水排出作業について、説明する。冷却水排出作業は、ドレン管挿入工程と、冷却材排出工程と、を有している。ドレン管挿入工程では、ドレン管１０５の先端部が胴本体５の底部２６に達するように、流通孔７２からドレン管１０５が挿入される。挿入されたドレン管１５０は、その先端側フランジ部１０８が蓋収容空間Ｒ３に収容されて蓋規制面８３に固定される。

ドレン管挿入工程後に行われる冷却材排出工程では、吸水ポンプ１３０を駆動させることにより、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を通って外部に排出される。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１５０を用いて、流通孔７２に差込封止栓７３を差し込んでいる。この差込治具１５０は、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１５０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。

上記の差込治具１５０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１５０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１５０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１５０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。この後、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、流通孔７２にドレン管１０５を挿入し、吸水ポンプ１３０により胴本体５の冷却水を吸引することができるため、胴本体５の内部に溜まった冷却水を簡単に排出することができる。このため、胴本体５に一次蓋６を装着する際、一次蓋６の胴本体５への取付精度が求められない分、一次蓋６の取付作業を迅速に行うことができ、これにより、冷却水の排出作業を効率良く行うことができる。

続いて、図１０を参照し、変形例１に係る冷却水排出装置１７０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周りを軸方向に切ったときの部分断面図である。変形例１の冷却水排出装置１７０は、上記した本実施例の冷却水排出装置１０１の構成に加え、ドレン管１７１の外側に設けられた給気管１７２と、給気管１７２に接続されたブロアー（給気手段）１７３とが設けられている。以下、変形例１の冷却水排出装置１７０について、具体的に説明する。

ドレン管１７１は、上記実施例のドレン管１０５の構成から、先端側フランジ部１０８を廃した構成となっている。このため、ドレン管１７１は、管本体１０６と、後端側フランジ部１０７とで構成されている。

給気管１７２は、ドレン管１７１の外側に設けられており、ドレン管１７１と給気管１７２とを組み合わせた構造は二重管構造となっている。この給気管１７２は、開口部１９３を有する有底の第１円筒部１９５と、開口部１９３に設けられた給気フランジ部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、その底面の中心にドレン管１７１を挿通する挿通孔２００が形成され、この挿通孔２００に挿通されたドレン管１７１と一体となっている。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。給気フランジ部１９７は、蓋収容空間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、給気流路Ｒ６を形成している。なお、第２円筒部１９９には、ブロアー１７３が接続されており、ブロアー１７３は、給気管１７２を介して、胴本体５に気体を給気している。

以上のように構成された変形例１の冷却水排出装置１７０を用いて、キャスク１の内部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。

先ず、ドレン管１７１の先端部が胴本体５の底部２６に達するように、流通孔７２からドレン管１７１が挿入される。このとき、ドレン管１７１と一体となった給気管１７２は、その給気フランジ部１９７が蓋収容空間Ｒ３に収容されて蓋規制面８３に固定される（ドレン管挿入工程）。

一次蓋６にドレン管１７１および給気管１７２が装着されたら、排出流路Ｒ４を介してドレン管１７１に接続された吸水ポンプ１３０が、ドレン管１７１を介して胴本体５の内部の冷却水を吸い出す。同時に、給気管１７２の第２円筒部１９９に接続されたブロアー１７３が、給気管１７２を介して胴本体５の内部に気体を給気する。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１７１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、この状態において、流通孔７２を封止する栓封止作業が行われる。

以上の構成によれば、冷却水排出装置１７０は、流通孔７２を介して胴本体５の内部へ気体を給気しながら、流通孔７２を介して胴本体５の内部に溜まった冷却水を排出することができる。これにより、冷却水排出装置１７０は、胴本体５の内部へ気体を給気する分、冷却水の排出をさらに効率良く行うことができる。

なお、変形例１の冷却水排出装置１７０では、ドレン管１７１に吸水ポンプ１３０が接続され、給気管１７２にブロアー１７３が接続されたが、吸水ポンプ１３０を廃した構成としても良い。このように構成された冷却水排出装置１７０は、ブロアー１７３から給気管１７２を介して胴本体５の内部へ気体を供給し、胴本体５の内部を加圧することで、胴本体５の内部に溜まった冷却水をドレン管１７１を介して排出する。

この構成によれば、冷却水排出装置１７０は、流通孔７２にドレン管１７１を挿入し、ブロアー１７３により胴本体５の内部に気体を加圧供給することで、胴本体５の内部に溜まった冷却水を簡単に排出することができる。このため、胴本体５に一次蓋６を装着する際、一次蓋６の胴本体５への取付精度が求められない分、一次蓋６の取付作業を迅速に行うことができ、これにより、冷却水の排出作業を効率良く行うことができる。

なお、上記したドレン弁構造７０の差込封止栓７３は、流通孔７２に差し込むことで、流通孔７２を封止する構成としたが、この構成に限らない。つまり、差込封止栓７３に代えて、流通孔７２にねじ込んで流通孔７２を封止するねじ込み式の封止栓を用いてもよい。

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、本発明に係る冷却材排出装置および冷却材排出方法は、使用済みの燃料集合体を収納するキャスクに溜まった冷却水を排出する場合において有用であり、特に、ドレン管を用い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
４０ 第１段部
４１ 第２段部
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
１００ 燃料取替ピット
１０１ 冷却水排出装置
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
１３０ 吸水ポンプ
１５０ 差込治具
１７０ 冷却水排出装置（変形例１）
１７１ ドレン管（変形例１）
１７２ 給気管
１７３ ブロアー
１９３ 開口部
１９５ 第１円筒部
１９７ 給気フランジ部
１９９ 第２円筒部
Ｒ１ 流通流路
Ｒ２ 栓差込通路
Ｒ３ 蓋収容空間
Ｒ４ 排出流路
Ｒ６ 給気流路

Claims (5)

1. 放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出装置において、
   前記放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、
   先端部が前記放射性物質格納容器の底部に達するように前記ドレン孔に挿入されるドレン管と、
   前記ドレン管の後端部に接続され、前記冷却材を吸引可能な吸引手段と、を備えたことを特徴とする冷却材排出装置。
2. 前記ドレン管の外側に給気流路を形成し、前記ドレン孔に前記給気流路を接続可能な給気管と、
   前記給気管に接続されると共に給気可能な給気手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷却材排出装置。
3. 放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出装置において、
   前記放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、
   先端部が前記放射性物質格納容器の底部に達するように前記ドレン孔に挿入されるドレン管と、
   前記放射性物質格納容器の外部に設けられ、前記放射性物質格納容器の内部へ向けて給気可能な給気手段と、を備えたことを特徴とする冷却材排出装置。
4. 放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出方法であって、
   前記放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、
   前記ドレン孔に、先端部が前記放射性物質格納容器の底部に達するように、ドレン管を挿入するドレン管挿入工程と、
   前記ドレン管挿入工程後、前記ドレン管の後端部に接続された吸引手段により、前記ドレン管を介して前記放射性物質格納容器の内部の冷却材を吸引する冷却材排出工程と、を備えたことを特徴とする冷却材排出方法。
5. 放射性物質を格納する放射性物質格納容器の内部に溜まった冷却材を外部へ排出する冷却材排出方法であって、
   前記放射性物質格納容器には、外部と内部とを連通するドレン孔が設けられており、
   前記ドレン孔に、先端部が前記放射性物質格納容器の底部に達するように、ドレン管を挿入するドレン管挿入工程と、
   前記ドレン管挿入工程後、前記放射性物質格納容器の外部から前記放射性物質格納容器の内部へ向けて給気する給気手段により、前記ドレン管を介して前記放射性物質格納容器の内部の冷却材を排出する冷却材排出工程と、を備えたことを特徴とする冷却材排出方法。

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