JP2011501162A - 放射性物質の輸送及び保存のためのパッケージアセンブリと内部支持構造体 - Google Patents

Abstract

放射性物質の輸送及び保存のためのパッケージアセンブリと内部支持構造体が、一般的に、容器中に設けられた内部支持構造体を具備し、この内部支持構造体は、非金属材によって形成されている。前記パッケージは、放射性物質を、臨界未満の状態に維持するように構成されている。

Description

本開示の実施形態は、概して放射性物質の輸送及び／もしくは保存のための内部支持構造体とパッケージアセンブリ、特に非金属性の内部支持構造体を有するパッケージアセンブリとに関わる。

関連出願についての説明
本適用は、説明が参照により本書に明確に含まれる２００７年１０月１９日付で提出された米国の仮特許出願６０／９９９７８８の効果を主張している。

従来の放射性物質の輸送用アセンブリの内部もしくはバスケットは、金属部品、即ち鋼鉄（ステンレスもしくはカーボン）もしくはアルミニウムに、通常限られていた。これら部品は、種々の事故的状況の克服を実証的に記録しているが、金属部品は、輸送用パッケージの重量を大いに増やす傾向があり、また、部品互換性のための再現可能な形状となる保証がほとんど無いので、製造費が高くなる傾向がある。

優れた熱的及び構造的特徴を有する非金属材が、自動車産業、航空宇宙産業、並びに軍需産業で、ボンネットの部品、航空機の構造の部品、並びに弾道装甲それぞれの内部に生じる高温に対して使用するために、開発されてきた。このような産業で受理されている非金属材の適用によって、これら適用を放射性物質の輸送用パッケージの分野に拡大することが、開発の可能性のある領域である。

合成物の適切な選択によって、衝撃負荷と高温との両立を克服できる非金属材が、放射性物質の輸送用パッケージの必要条件を満たし得る。大量生産を伴う構成部品のために非金属材を使用することの更なる効果は、工具の品質に従って、部品が再現可能な形状で、経済的に形成され得ることである。このような再現可能な形状は、プロセスの標準化及びプロセス効率の向上のために、部品を互換可能にしている。

従って、衝撃負荷と高温にさらされることとの両立を克服できる非金属材によって形成された内部もしくはバスケットを有する改良された放射性物質の輸送用パッケージが、必要である。

本概要は、下記の発明の実施形態で更に説明される着想から精選されたものを、簡潔に紹介するために与えられている。本概要は、請求項に記載の内容の重要な特徴を特定するものでも、請求項に記載の内容の範囲を決定する目的で使用されるものでもない。

本発明の一実施形態に従えば、放射性物質のためのパッケージアセンブリが提供される。このパッケージアセンブリは、一般的に、外側の容器と、この外側の容器中に配置されている内側の容器と、この内側の容器中に配置されており非金属材によって形成されている内部支持構造体とを具備している。このパッケージは、放射性物質を臨界未満の状態に維持するように構成されている。

本発明の他の実施形態に従えば、放射性物質のためのパッケージアセンブリが提供される。このパッケージアセンブリは、容器と、この容器中に配置されており非金属材によって形成されている内部支持構造体とを具備している。このパッケージは、放射性物質を臨界未満の状態に維持するように構成されている。

本発明の更なる他の実施形態に従えば、放射性物質のパッケージアセンブリのための内部支持構造体が提供される。この内部支持構造体は、それぞれが非金属材によって形成されている第１及び第２の部分を備えた少なくとも１つの支持トレーを一般的に有している。この内部支持構造体は、放射性物質を臨界未満の状態に維持するように構成されている。

図１は、本開示の種々の態様に従って形成されたパッケージアセンブリの一部を破断した断面斜視図である。 図２は、図１のパッケージアセンブリの分解図である。 図３は、図１のパッケージアセンブリの横断面図である。 図４は、図１のパッケージアセンブリの部分的な分解図である。 図５は、図１のパッケージアセンブリの部分的な分解図である。 図６は、図１のパッケージアセンブリの部分的な分解図である。 図７は、図１のパッケージアセンブリの部分的な分解図である。

本発明の前述の態様及び種々の付随する効果が、添付の図面と関連して、以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解されるだろう。

本開示の実施形態は、放射性物質を輸送及び／もしくは保存するためのパッケージアセンブリを対象にしており、パッケージアセンブリは、非金属性の内部支持構造体を有している。図１乃至３を参照すると、本開示の一実施形態に従って形成され、全体を通して２０で図示されたパッケージアセンブリが示されている。このパッケージアセンブリ２０は、通例、カバー部分２４及びベース部分２６を有し、内側のキャビティ２８（図３参照）を規定した外側の容器２２を有している。更に、パッケージアセンブリ２０は、前記外側の容器２２の内側のキャビティ２８中に収容されるように構成されている内側の容器３０を有している。この内側の容器３０は、カバー部分３２とベース部分３４とを有し、内側のキャビティ３６（図３参照）を規定している。

更に、このパッケージアセンブリ２０は、前記内側の容器３０の内側のキャビティ３６中に収容され得るように構成されている内部支持構造体４０を有している。この内部支持構造体４０は、パッケージアセンブリ２０内の収容部品の臨界管理を保護及び維持するように構成されている。以下に詳しく説明されているように、前記内部支持構造体４０は、非金属材によって形成されている。図示されている実施形態では、前記内部支持構造体４０は、複数の支持トレー５０（図７参照）を有している。しかしながら、非金属材でできた他の内部支持構造体４０、例えば内部バッフル、バスケット、ウェアパッド（wear pads）、振動吸収剤、並びにパッケージアセンブリ２０内の収容部品の臨界管理を保護及び維持するために適切な形状の他の支持構造体もまた、本開示の範囲内である。

前記支持トレー５０は、第１の部分５２と第２の部分５４（図７参照）とを有しており、このような第１及び第２の部分５２、５４は、内部支持構造体４０を形成するために積み重ね可能である。パッケージアセンブリ２０の金属部品、例えば、前記外側及び内側の容器２２、３０の部分が、鋼鉄、例えば全層の隅肉溶接（full-thickness fillet welds）を有するタイプ３０４のステンレス鋼によって形成され得る。

ここに説明されているアセンブリ２０の実施形態は、放射性物質の保存及び／もしくは輸送のために設計及び構成されている。この実施形態は、ウランペレットと燃料ロッド体（fuel rod bundles）、例えば、１９９７年４月２３日付け提出の公開国際出願ＷＯ９７／４１５６５で開示されている低ボイド反応燃料（ＬＶＲＦ）体を有するが、これに制限されない。この開示は、参照によって本書に含まれる。図示されている実施形態では、アセンブリ２０は、燃料体（fuel bundles）Ｂ（図７参照）を収容している。

放射性物質は、例えばＬＶＲＦの場合、１．３３％まで濃縮された酸化ウランであっても良く、また、可燃性毒物として作用する酸化ジスプロシウムを含んでいても良い。従って、アセンブリ２０のこの実施形態は、輸送スタッフ、その他の人々、並びに環境を、火事の結果生じる潜在的に危険な物質、アセンブリ２０に対する浸水、衝撃、もしくは、損傷から保護するように最低限構成されている。最小設計パラメータが、アセンブリの認証のために必要な通常のクラッシュ、落下、パンク、仮想火事（hypothetical fire）、浸水の検査を受ける時に周囲に放出されない放射性物質の汚染を含んでいる。

これら設計認証パラメータにも関わらず、説明されたこのアセンブリ２０の実施形態は、他の放射性物質もしくは非放射性物質を保存及び／もしくは輸送するためにも使用されることができる。このような物質は、例えば、研究用原子炉、加圧水原子炉、沸騰水原子炉、ぺブルベッド炉（pebble bed reactors）、並びに他の原子炉のための核分裂燃料アセンブリである。また、このような物質は、燃料体、燃料ペレット、及び／もしくは、小瓶、小型缶、あるいは他の容器のような放射性物質の容器を形成し得る。

更に、本開示のアセンブリ２０は、輸送可能となるように、例えば、フォークリフト、ハイウェイトラック、鉄道車両のような適切な輸送手段によって輸送されるように、大きさを設定され、構成されている。しかしながら、例えば保管及び／もしくは保管と輸送との混ざった適用で使用される運搬できないアセンブリもしくは固定されたアセンブリもまた、本開示の範囲内であることが理解されるだろう。更に、外側及び内側の容器２２、３０は、一連の図４乃至７のパッケージアセンブリ２０の模範的な分解図に見られるように、通例、扱いやすく、且つ、内容物を定期的に検査できるように開きやすく、デザインされている。

構内操作の必要性のために、アセンブリ２０の種々の部品が、互換可能であるように構成され得る。前記内側の容器３０は、通例前記外側の容器２２と一緒に運搬されるが、外側の容器２２と一緒には保管されないので、前記内側の容器３０は、運搬のために使用されるいかなる外側の容器２２とも互換可能である必要がある。同様に、前記内部支持構造体４０は、ローディングの間、及びプロセスの間、一方の内側の容器３０から他方の内側の容器へと移動され得るので、前記内部支持構造体４０は、前記内側の容器３０と互換可能であっても良い。このような互換性は、個々の部品の精密な製造を必要とする。

ここに開示されている前記アセンブリ２０の実施形態は、外側の容器２２と、内側の容器３０と、内部支持構造体４０とを有しているが、本開示の実施形態は、アセンブリ２０の分離した部材、例えば分離した内部支持構造体４０、もしくは、分離した支持トレー５０、即ち内側の容器３０もしくは外側の容器２２を含まない部材もまた対象としていることが理解されるだろう。更に、本開示の実施形態は、部品の他の組み合わせ、例えば、内側の容器３０内に収容され得、即ち、外側の容器２２を含まない内部支持構造体４０も対象にされ得ることが理解されるだろう。

パッケージアセンブリ２０の個々の部品が、前記外側の容器２２即ち周りを覆っているアセンブリから最初に、詳細に説明される。図１乃至３を参照すると、外側の容器２２は、アセンブリ２０の最も外側の容器であり、これの内容物に対する適切な保護を与えるように構成されている。この関連で、この外側の容器２２は、外側の容器２２もしくは内容物への損傷を最小限にして事故的状況に耐えるように、特に構成されている。このような事故的状況は、正常な状態の輸送（ＮＣＴ）の４フィート（約１．２１ｍ）の自由落下（例えば平面落下、ＣＧオーバートップコーナードロップ（CG over top corner drop）、並びにＣＧオーバーボトムショートエッジ（CG over bottom short edge））、輸送の事故的状況（ＡＣＴ）の３０フィート（約９．１４ｍ）の自由落下（例えば平面落下、ＣＧオーバートップコーナードロップ、ＣＧオーバーボトムショートエッジ）、及びパンク落下試験（puncture drop test）（例えば４０インチ（約１０１．６ｃｍ）の高さから６インチ（約１５．２４ｃｍ）の直径の棒鋼にパッケージアセンブリを落下させること）を含む。

図示されている実施形態では、前記外側の容器２２は、一般的に、カバー部分２４及びベース部分２６を有して内側のキャビティ２８を規定している平坦な側面の矩形ボックスであり得る。非制限的な一例では、前記平坦な側面の矩形ボックスは、約５２インチ（約１３２ｃｍ）の長さ、約４１．６インチ（約１０５．６ｃｍ）の幅、約３１．６インチ（約８０．２ｃｍ）の高さを有し得る。しかしながら、他の形状及び大きさの外側の容器が、アセンブリ２０の他の部品と対応する限り、本開示の範囲内であることが理解されるであろう。

前記外側の容器２２のベース部分２６は、適切な支持材、例えば、１／４インチ（約０．６ｃｍ）の厚さのプレートによって形成され、フォークリフトのフォークに適合するようにデザインされた前記ベース部分２６の隆起構造を形成している定形の鋼板によって支持されている。図２に見られるように、前記ベース部分２６の上面が、前記外側の容器２２中で内側の容器３０の位置を決定するために、この内側の容器３０のベース部分３４の底面にある複数の位置決め孔（図示されていない）中に受けられ得る複数の位置決めピン５６を有し得る。

図３を参照すると、前記外側の容器２２のカバー部分２４は、好ましくは、外側の鋼板のような外側の層６０と、内側の鋼板のような内側の層６２と、これら外側及び内側の層間のクッション層６４とを有するサンドウィッチ状の構造となるように形成されている。前記クッション層６４は、適切な緩衝、圧縮、もしくはクッション材であり得、１０ｌｂ／ｆｔ^３（約０．１６０２ｇ／ｃｍ^３）のポリウレタンフォームを有しているが、これに制限されない。適切なカバー部分２４のサンドウィッチ状の構造の非制限的な例として、このカバー部分２４は、０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）の厚さの外側の鋼板６０と、０．０８インチ（約０．２ｃｍ）の厚さの内側の鋼板６２と、前記外側及び内側の層６０、６２間に１０ｌｂ／ｆｔ^３（約０．１６０２ｇ／ｃｍ^３）のポリウレタンフォームとを名目上有する２．３インチ（約５．８４ｃｍ）の厚さのクッション層６４を有している。このクッション層６４は、好ましくは、水分侵入を防ぐために前記外側及び内側の層６０、６２間にシールされている。

前記外側の容器２２の端部及び隅部が、好ましくは、前記外側の容器２２の一体性を改良するように補強されている。図２及び３を参照すると、前記４つの垂直な端部６６と上側の隅部６８とが、二重の鋼板、例えば、０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）の厚さの補強用の外側の鋼板によって補強され得る。更に、前記上側の隅部６８は、前記ベース部分２６から前記カバー部分２４を持ち上げるためのリフティングポケット７０を形成するように構成され得る。各ポケット７０の外開口が、ケーブルとスエージ加工された端部固定具とに適合するように構成されたスロットを有し得る。更に、各ポケット７０は、水を排出させるための排水口７２を有し得る。前記リフティングポケット７０が、図示されている実施形態では、前記外側の容器２２の４つの上側の隅部６８の各々のところに示されているけれども、ポケットが、前記カバー部分２４のいかなる位置でも適切に配置され得ることが、理解されるであろう。

前記カバー部分２４の前記ベース部分２６への取着が、いかなる適切な取着法によっても果たされ得る。図示されている実施形態では、前記カバー部分２４は、チューブ及びロッドの取着システムによって、前記ベース部分２６に取着されている。図２及び３を参照すると、前記カバー部分２４は、このカバー部分２４の骨組みの下側の端部のところに、複数のチューブ８２を有している。更に、前記ベース部分２６は、前記カバー部分２４の前記チューブに適合する複数の別のチューブ８４を有している。１つの非制限的な例として、これらチューブ類は、壁厚が０．１２インチ（約０．３ｃｍ）である鋼鉄チューブによって、外径が１インチ（約２．５４ｃｍ）となり得る。図示されている実施形態では、３つのチューブ８２が、前記カバー部分２４に取着されており、２つの別のチューブ８４が、前記ベース部分２６に取着されている。しかしながら、他のチューブの構成も本開示の範囲内であることが理解されるであろう。

少なくとも１つの保持ロッド８６が、交互になっている前記チューブ８２、８４に挿入され（もしくは「縫合され」）得、これらチューブ８２、８４によって前記カバー部分２４を前記ベース部分２６に取着させている。前記ロッド８６は、一端のところで先が細くなっており、ロッドが接続されている前記外側の容器２２の側面とほぼ同じ長さである。ロッド８６は、一端のところに、ショートハンドル８８を有し得る。このショートハンドル８８は、前記ロッド８６を所定の位置に摺動させるために使用され得るが、完全に挿入されたロッド８６を取着させるためにも使用され得る。この関連で、前記ロッド８６が挿入されると、前記ハンドル８８は、前記外側の容器２２の前記ベース部分２６に近接する固定位置へと回転され得る（図３参照）。そして、前記ロッド８６は、保持ピン９０、例えばヒッチ・ピン（hitch pin）、もしくはいかなる他の適切な固定装置によって、前記保持ロッド８６が所定の位置にとどまり、且つ、前記外側の容器２２のカバー部分２４が前記ベース部分２６に取着し続けるように、所定の位置に固定され得る。前記チューブ及びロッドの取着システムは、一体性を失うことなく局所的な損傷に耐えることができる強いけれど柔軟な接続を提供する。

組み立てられる時、前記カバー部分２４とベース部分２６との間の隙間が、接着剤もしくは他の適切な取着手段によって前記外側の容器２２のベース部分２６に取着され得るダスト・シール（dust seal）（図示されていない）、例えば、編組セラミック・スリーブ材料（braided ceramic sleeving material）によって、塞がれ得る。

更に、前記外側の容器２２のためのカバー部分２４は、例えば火事の場合、アセンブリ２０に発生したガスを放出するために、換気メカニズムを有し得る。１つの適切な実施形態では、この換気メカニズムは、前記外側の容器２２のカバー部分２４の外側の表面にある換気口４６に位置されている火消耗プラグ（fire-consumable plugs）４８である（図２及び図４参照）。

図２乃至４を参照して、前記内側の容器３０もしくはカーゴ・アセンブリが、詳しく説明される。前記内側の容器３０は、放射性物質、例えば、燃料体、もしくは輸送の間（前記外側の容器２２と一緒に）、及び、保存の間（代表的には前記外側の容器２２を除いて）収容される他の内容物を、保護及び制限するように構成されている。輸送の間、前記外側の容器２２は、一般的に、落下及び通常の取扱いでの保護を与え、前記内側の容器３０は、一般的に、火事の防止を与える。保存の間は、落下もしくは取り扱いでの事故の危険性がほとんどないので、前記内側の容器３０は、外側の容器２２無しで、無放射性物質を保存するために使用されることができる。

図示されている実施形態では、前記内側の容器３０は、カバー部分３２及びベース部分３４を有して内側のキャビティ３６を規定するほぼ平らな側面の矩形のボックスである。図２乃至４に見られるように、前記内側の容器３０は、前記外側の容器２２の内側のキャビティ２８中に受け入れられ、適合するように構成されている。１つの非制限的な例では、前記平らな側面の矩形のボックスは、約４８．１インチ（約１２２．１７ｃｍ）の長さ、約３７．７インチ（約９５．７５ｃｍ）の幅、約２２．７インチ（約５７．６５ｃｍ）の高さを有し得る。しかしながら、他の形状及び大きさの内側の容器が、アセンブリ２０の他の部品に対応する限り、本開示の範囲内であることが理解されるだろう。

図３に見られるように、前記内側の容器３０のカバー部分３２の壁は、好ましくは、外側の層９２、例えば外側の鋼板と、内側の層９４、例えば内側の鋼板と、前記外側及び内側の層９２、９４間の耐火性の断熱層９６とを有している。この断熱層９６は、いかなる適切な断熱材料でも良く、この断熱材料は、セラミック断熱材、例えば、ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ ＤＵＲＡＢＯＡＲＤ ＴＹＰＥ ＬＤ（登録商標）の名前でＵＮＩＦＲＡＸによって製造されている合成物のようなアルミナ・シリカ断熱材（alumina silica insulation）を含むが、これに制限されない。適切なカバー部分３２のサンドウィッチ状の構造の非制限的な例として、前記カバー部分３２は、０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）の厚さの外側の鋼板９２と、０．０８インチ（約０．２ｃｍ）の厚さの内側の鋼板９４と、これら外側及び内側の層９２、９４間の１インチ（約２．５４ｃｍ）の厚さの断熱層９６とを有している。前記断熱層９６は、好ましくは、水分侵入を防ぐために、前記外側及び内側の層９２、９４間を封じている。一実施形態では、（前記カバー部分３２の側壁及び上壁を有する）前記内側の容器３０の全ての側面が、耐火性の断熱層９６を有している。
前記カバー部分３２は、このカバー部分３２の内部に接続されている中心壁９８を有し得る。この中心壁９８は、前記内側の容器３０の内側のキャビティ３６を２つの部分に分けるために使用され得る。非制限的な例として、前記中心壁９８は、Ｕ字型の強化材によって分離されている０．０８インチ（約０．２ｃｍ）の２つの鋼板によって形成されており、１．５インチ（約３．８１ｃｍ）の断面の厚さを有し得る。前記中心壁９８の下側の端部が、例えば、直径１インチ（約２．５４ｃｍ）、厚さ０．１２インチ（約０．３ｃｍ）の鋼鉄チューブによって更に強化され得る。

更に、前記カバー部分３２は、内側の容器３０のベース部分３４からこのカバー部分３２を持ち上げるために、リフティングポケット７４を有し得る（図４参照）。前記外側の容器２２の前記リフティングポケット７０のように、各ポケット７４の外開口が、ケーブルとスエージ加工された端部固定具とに適合するように構成されたスロットを有し得る。更に、各ポケット７４は、水を排出させるための排水孔７６を有し得る。図示されている実施形態では、前記リフティングポケット７４は、前記カバー部分３２の上側の端部の各々の中間に位置されており、しかしながら、ポケットが、前記カバー部分３２のいかなる位置でも適切に配置されることが理解されるだろう。

外側の容器２２のための前記カバー部分２４のように、内側の容器３０のための前記カバー部分３２は、例えば火事において、内側の容器３０中に発生された気体を放出するための換気メカニズムを更に有している。１つの適切な実施形態では、この換気メカニズムは、前記内側の容器３０の前記カバー部分３２の外側の表面にある換気孔１０２中に配置されている１つ以上の火消耗プラグ１００である（図３、４参照）。

前記内側の容器３０のベース部分３４は、適切な支持材料、例えば１／４インチ（約０．６３ｃｍ）の厚さの鋼鉄プレートによって形成されており、前記ベース部分３４上の隆起構造を形成している定形の鋼板によって支持されている。外側の容器２２の前記ベース部分２６のように、前記内側の容器３０のベース部分３４は、フォークリフトのフォークと互換できるように構成されている。一実施形態では、前記ベース部分３４の少なくとも１つの部分（例えば、このベース部分３４の中心の領域）が、セラミックの断熱層、例えば、溶接によって前記ベース部分３４に取り付けられている０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）の厚さの鋼板のような鋼鉄の壁に囲まれている１インチ（約２．５４ｃｍ）の厚さのセラミック断熱ボードの層で覆われ得る。

前記カバー部分３２の前記ベース部分３４への取着が、いかなる適切な取着方法によっても果たされ得る。図示されている実施形態では、前記カバー部分３２は、前記ベース部分３４に、チューブおよびロッド取着システムによって取着されている。このシステムは、前述の外側の容器２２のためのロッド取着システムに類似している。この点に関して、前記カバー部分３２は、前記カバー部分３２の構造の下側の端部のところに複数のチューブ１０４を有している。更に、前記ベース部分３４は、前記カバー部分３２の前記チューブ１０４に対応する複数の別のチューブ１０６を有している。１つの非制限的な例として、これらチューブ類は、壁厚が０．１２インチ（約０．３ｃｍ）である鋼鉄チューブによって、外径が１インチ（約２．５４ｃｍ）となり得る。１つ以上のロッド１０８が、前記チューブ１０４、１０６を通って前記ベース部分３４にカバー部分３２を取着させるために、前記チューブ１０４、１０６に挿入され（もしくは「縫合され」）得る。図示されている実施形態では、前記ロッド１０８は、ハンドル１１０及び保持ピン１１２の取着システムによって取着されている。

組み立てられる時、前記カバー部分３２と前記ベース部分３４との間の隙間が、ダスト・シール（図示されていない）、例えば、接着剤もしくは他の適切な取着方法によって前記内側の容器３０の前記ベース部分３４に取着され得る編組セラミック・スリーブ材によって閉じられ得る。

図６及び図７を参照して、前記内部支持構造体４０が、詳しく説明される。前記内部支持構造体４０は、放射性物質を臨界未満の状態に維持するよう構成されており、複数の分離した支持トレー５０を有している。一実施形態では、支持トレー５０は、互いに積み重ね可能である（図７参照）。

図７を参照すると、図示されている実施形態の前記支持トレー５０は、それぞれ上側の部分及び下側の部分である第１の部分５２及び第２の部分５４を有している。図示されている実施形態では、前記第１及び第２の部分は、互いに取着するとほぼ水平な円筒形のキャビティ１１８を形成する溝１１４及び溝１１６を有している。このほぼ水平な円筒形のキャビティ１１８は、複数の燃料体Ｂを収容し且つ保護している。非制限的な例として、支持トレー５０の前記第１の部分５２は、高さが約３．９インチ（約９．９ｃｍ）であり、支持トレー５０の前記第２の部分５４は、高さが約１．４インチ（約３．５５ｃｍ）である。しかしながら、他の形状及び大きさの支持トレー５０が、アセンブリ２０の他の部品に対応する限り、本開示の範囲内であることが理解されるだろう。

位置決め装置が、内側の容器３０に対して前記支持トレー５０の位置を決めるのと同時に、それぞれの支持トレー５０と、近接する支持トレー５０と、積み重なっているトレー５０との第１及び第２の部分の位置を決めるために、使用され得る。図示されている実施形態では、前記ベース部分３４の上側部分が、複数の位置決めピン１２０を有している。これら位置決めピン１２０は、前記内側の容器３０内で前記支持トレー５０の位置を決めるために、支持トレー５０の前記第２の部分５４の下側にある位置決め孔１２２中に受けられ得る（図６参照）。更に、図７に見られるように、積み重なっている支持トレー５０は、重なり合っている個々の支持トレーの第１及び第２の部分５２、５４のそれぞれに、位置決めピン１２４と位置決め孔１２６とを有している。図示されている実施形態では、前記位置決めピン１２４と位置決め孔１２６とは、第１及び第２の部分５２、５４それぞれの、水平な円筒形のキャビティ１１８を形成している溝１１４と溝１１６との間の突起部に位置されている。更に、近接する支持トレー５０は、近接する積み重なった第２の部分５４と第１の部分５２との間に、位置付けピン１２８と位置付け孔１２２（図６参照）とを有し得る。

図５乃至７を参照すると、積み重ねられた３つの支持トレー５０が示されている。各支持トレー５０は、６つの燃料体Ｂを収容するように構成されており、従って、３つのトレーの積み重ねが、１８個の燃料体Ｂを収容している（図７参照）。アセンブリ２０によって支持されている２つの積み重ねは、合計３６個の燃料体Ｂを収容している（図５、６参照）。しかしながら、数に関わらず燃料体を収容するための他の構成も、本開示の範囲内であることが理解されるだろう。更に、前記支持トレーは、前記容器を所定の位置に保持するための適切な止め具を有し得ることが理解されるだろう。非制限的な例として、図示されている実施形態の支持トレーは、前記支持トレー５０がある角度に傾いた場合に、前記燃料体Ｂが支持トレー５０内、もしくは、支持トレー５０の側面の外で摺動するのを防ぐためのエンドストップ１３０を有している。

ほぼ水平な円筒形のキャビティ１１８の形状が示されているが、前記第１及び第２の部分５２、５４は、もっとも好ましくは、燃料体、燃料ペレット、他の放射性物質、及び／もしくは、放射性物質の容器、もしくは他の材料を収容するように、他の構造で構成され得ることが、理解されるだろう。前記内部支持構造体４０は、この支持構造体４０が収容している内容物を保護するように適切に構成されている一方で、規定の確認および検査のためにこれら容器の簡単な使用を可能にしている。前記内部支持構造体４０は、利用可能にしてプローブの衝突を最小限にするために、例えば検査官によって使用される放射線感知プローブのようなプローブと、互換可能でなければならない。

前述のように、前記内部支持構造体４０は、非金属材によって形成されている。前記内部支持構造体４０は、好ましくは、高歪み速度の脆性破壊反応（例えば３０フィート（約９．１４ｍ）の自由落下のような輸送の事故的状況）に対する抵抗力と、規定の火と追加された保管場所の火とに関わる温度（例えば３０分、５５０℃）に耐える能力とを有する材料によって形成されている。前記内部支持構造体４０は、好ましくは、約５００゜Ｆ（約１９０℃）までの耐熱性を有している。

１つの適切な実施形態では、前記内部支持構造体４０は、約１５１．６９ＭＰａ（２２キロポンド毎平方インチ（ｋｓｉ））の最小抗帳力を有し得る。他の適切な実施形態では、前記内部支持構造体４０は、２３ｆｔ−ｌｂ／ｉｎの最小のアイゾット衝撃値（ノッチ付）（a minimum Izod impact (notched)）を有し得る。前記支持トレーの抗張力及び衝撃力は、前記内部支持構造体４０の構成に直接関係しており、この事項は、特定の形成構造とペイロード要件（payload requirements）とに従属している。

１つの適切な実施形態では、前記内部支持構造体４０は、軽量ポリマー成形材料のような合成材料によって形成され得る。本開示の実施形態に従えば、ポリマーは、繊維によって強化され得る。繊維は、ケブラー繊維、グラファイト、ステンレス鋼、繊維ガラス、及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。一実施形態では、繊維ガラスによって強化されたポリエステルトレーが、１．８４ｇ／ｃｍ^３の密度（公称密度（nominal density）は１．９２ｇ／ｃｍ^３）によってモールド成形されている。他の実施形態では、繊維ガラスによって強化されたポリマートレーのための適切な密度は、約０．６ｇ／ｃｍ^３乃至約２．８ｇ／ｃｍ^３の範囲内である。

適切なモールド成形材料は、強化された及び強化されていない熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の双方を有し得る。しかしながら、構造的及び熱的要件を満たすモールド成形可能なポリマー材料が許容されることが、理解されるだろう。非制限的な例として、適切な熱硬化性樹脂は、ポリエステル、ビニルエステル、及びエポキシ樹脂を有し得る。非制限的な例として、適切な熱可塑性樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）とポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）を有し得る。

材料が、予め硬化されたシートとして提供され得、このシートは、圧力と熱とによって、トレー部品にモールド成形される。他の実施形態では、前記支持トレーのアセンブリを形成する合成材料は、難燃性の材料、もしくは、抑制剤、例えば、亜鉛、アンティモニー、ブロム、アルミニウム・トリ・水化物（aluminum tri-hydrate）、もしくは、他の規定の難燃性または抑制剤を含み得る。

非制限的な例として、前記支持トレー５０は、約３／１６インチ（約０．４７ｃｍ）の厚さを有する強化されたポリエステル樹脂によってモールド成形され得る。更に、他の非制限的な例として、前記支持トレー５０は、前記支持トレー５０に更なる強度及び剛性を与えるように約３／１６インチ（約０．４７ｃｍ）の厚さを有する各トレー部分の後ろ側に、補強ウェブを有し得る。更に他の非制限的な例として、前記支持トレー５０には、放射性物質のための軟性の界面を提供して放射性物質を前記支持トレー５０中に取着させるのを補助するように、緩衝性のフォーム（図示されていない）、例えば、弾性のポリウレタンフォームが、内張りされ得る。このようなフォームは、接着剤によって、前記支持トレー５０に取着され得る。

熱硬化性樹脂ポリマーの内部支持構造体を形成する適切な方法が、次の方法、（１）従来のウェット・レイアップ（wet lay-up）、（２）樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）、（３）ＲＴＭ−ｌｉｔｅ、（４）バルク成形材料（ＳＭＣ）、（５）エポキシ・プリプレグの少なくとも１つを有し得る。熱可塑性樹脂のポリマー支持構造体を形成する適切な方法が、次の方法、（１）射出成形、（２）真空成形、（３）ＳＦ成形法の少なくとも１つを含み得る。他のモールド成形プロセスは、他の材料と同様に、繊維で補強されたポリマーと補強されていないポリマーとの双方に対して使用され得る。

前記内部支持構造体４０は、この内部支持構造体４０を摩耗から保護するために、最も好ましくは、ウェア・パッド及び／もしくは振動減衰装置を有している。前記内部支持構造体４０は、非金属性の構造であるので、保護されない場合、前記内部支持構造体４０の分離した部品間のいかなる界面のところで、並びに、前記内部支持構造体４０と前記内側の容器３０との間のいかなる界面のところで、摩耗する傾向があり得る。このような摩耗は、パッケージアセンブリ２０中に望ましくない埃を生じさせるか、パッケージアセンブリ２０の一体性に対して不利に作用する。

図７に見られるように、図示されている実施形態の支持トレー５０は、前記支持トレーの第１の部分５２と第２の部分５４との間の界面のところに、保護ライニング（protective linings）もしくはウェア・パッド（wear pads）を有し得る。非制限的な例として、前記支持トレー５０の第１及び第２の部分５２、５４それぞれの、界面位置付けピン(interfacing locator pins)１２４及び／もしくは位置付け孔１２６は、保護ライニングもしくはウェア・パッドを有し得る。更に、近接する積み重なった第２の部分５４と第１の部分５２との間の界面位置付けピン１２８及び位置付け孔１２２（図６参照）が、保護ライニングを有し得る。更に、前記支持トレー５０の他の界面領域、例えば、ポリマー支持トレーの成形中に形成されるリブ１３４が、保護ライニングもしくはウェア・パッドを有し得る。適切なウェア・パッドは、ポリエチレンもしくは他の耐摩耗性材料によって製造され得る。

図３を参照すると、前記内部支持構造体４０は、この内部支持構造体４０に対する摩耗を更に防ぐために、振動減衰のための１つ以上のプレロードメカニズム（preload mechanisms）を更に有し得る。図示されている実施形態では、前記プレロードメカニズムは、圧縮フォームのような圧縮構造として示されており、前記内側の容器３０の上側の隅部に位置されている。しかしながら、適切なプレロードメカニズムは、前記内部支持構造体４０の周りのいかなる場所にも位置され得る。１つの非制限的な例として、前記プレロードメカニズム１３６は、前記内側の容器３０のカバー部分３２と一体成形され得る。他の非制限的な例として、前記プレロードメカニズムは、前記内側の容器３０のベース部分３４と一体成形され得る。更に、バネ、付勢部材、並びに他の圧縮構造を有するがこれに限定されない他の形式のプレロードメカニズムが、本開示の範囲内であることが、理解されるだろう。

[例 トレーの材料]
１つの非制限的な例では、適切な軽量ガラス繊維によって補強されたポリエステル樹脂の熱硬化性樹脂の支持トレーが、密度１．８４ｇ／ｃｍ^３（公称密度は１．９２ｇ／ｃｍ^３）でモールド成形され、以下の成分を有している。

構造的特徴及び／もしくは方法論的行動に特有な用語によって説明されているけれど、添付の請求項は、前述の特有の特徴もしくは行動に必ずしも制限されないことが理解されるだろう。むしろ、前述の特有の特徴および行動は、請求項の実施例として説明されている。図示されている実施形態が、図示及び説明されているけれど、種々の変更が、本開示の精神及び範囲から逸れることなく為され得ることが理解されるだろう。

独占的な特性または権利が主張される本開示の実施形態は、以下のように規定される。

Claims (25)

1. （ａ）外側の容器と、
   （ｂ）この外側の容器中に配置されている内側の容器と、
   （ｃ）この内側の容器中に配置されている内部支持構造体と、
   を具備する放射性物質のためのパッケージアセンブリであり、この内部支持構造体は、非金属材によって形成されており、このパッケージは、放射性物質を臨界未満の状態に維持するように構成されているパッケージアセンブリ。
2. 前記非金属材は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とから成るグループから選択される請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
3. 前記熱硬化性樹脂は、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ樹脂、及びこれらの混合物から成るグループから選択される請求項２に記載のパッケージアセンブリ。
4. 前記非金属材は、補強されている請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
5. 前記非金属材は、ケブラー繊維、グラファイト、ステンレス鋼、繊維ガラス、及びこれらの組み合わせから成るグループから選択される繊維によって補強される請求項４に記載のパッケージアセンブリ。
6. 前記内部支持構造体は、少なくとも１つの支持トレーを有している請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
7. 前記少なくとも１つの支持トレーは、繊維ガラスによって強化されたポリエステル熱硬化性樹脂成形材料によって形成されている請求項６に記載のパッケージアセンブリ。
8. 前記内部支持構造体は、非金属材によって形成された複数の支持トレーを有している請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
9. 前記内部支持構造体は、難燃性の材料を含んでいる請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
10. 前記内部支持構造体は、放射性物質を固定するための緩衝フォームが内張りされている請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
11. 前記外側の容器の一部分は、少なくとも、ポリウレタンフォームの内側の層を有するサンドウィッチ状の構造を有している請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
12. 前記内側の容器の少なくとも１つの部分は、耐火性断熱の内側の層を有するサンドウィッチ状の構造を有している請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
13. 前記内側の容器は、前記内部支持構造体への振動を減衰するための１つ以上のプレロードメカニズムを有している請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
14. 前記放射性物質は、放射性物質の燃料アセンブリ、燃料ペレット、燃料ロッド、及び容器から成るグループから選択される請求項１に記載のパッケージアセンブリ。
15. （ａ）容器と、
    （ｂ）この容器中に配置された内部支持構造体と、
    を具備する放射性物質のためのパッケージアセンブリであり、前記内部支持構造体は、非金属材によって形成されており、前記パッケージは、放射性物質を臨界未満の状態に維持するように構成されているパッケージアセンブリ。
16. 前記非金属材は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂から成るグループから選択される請求項１５に記載のパッケージアセンブリ。
17. 前記熱硬化性樹脂は、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ樹脂、及びこれらの混合物から成るグループから選択される請求項１６に記載のパッケージアセンブリ。
18. 前記非金属材は、補強されている請求項１５に記載のパッケージアセンブリ。
19. 前記非金属材は、ケブラー繊維、グラファイト、ステンレス鋼、繊維ガラス、及びこれらの組み合わせから成るグループから選択される繊維によって補強される請求項１８に記載のパッケージアセンブリ。
20. 前記内部支持構造体は、少なくとも１つの支持トレーを有する請求項１５に記載のパッケージアセンブリ。
21. 前記容器の少なくとも１つの部分は、耐火性断熱の内側の層を有するサンドウィッチ状の構造を有している請求項１５に記載のパッケージアセンブリ。
22. 放射性物質ためのパッケージアセンブリの内部支持構造体であり、この支持構造体は、非金属材によって形成された第１及び第２の部分を有する少なくとも１つの支持トレーを有しており、前記内部支持構造体は、放射性物質を臨界未満の状態に維持するように構成されている内部支持構造体。
23. 前記非金属材は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂から成るグループから選択される請求項２２に記載のパッケージアセンブリ。
24. 前記熱硬化性樹脂は、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ樹脂、及びこれらの混合物から成るグループから選択される請求項２３に記載のパッケージアセンブリ。
25. 前記非金属材は、ケブラー繊維、グラファイト、ステンレス鋼、繊維ガラス、及びこれらの組み合わせから成るグループから選択される繊維によって補強される請求項２２に記載のパッケージアセンブリ。

Images