JP2015004576A - 放射性物質収納用バスケットおよび放射性物質収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得ること。【解決手段】複数の板材４３を上下方向に積み重ねて立設させるとともに、複数の板材４３を積み重ね方向と直交する横方向で交差して組み合わせ、横方向に平行かつ所定間隔で上下方向に延在する複数の放射性物質収納部４２を区画形成するバスケット本体４１を有し、バスケット本体４１は、少なくとも一部の板材４３が、強度部材となる剛板材４３Ａと、中性子吸収体となる中性子吸収板材４３Ｂとを横方向に重ね合わせて構成され、中性子吸収板材４３Ｂが上下方向で中性子吸収性能を異ならせて形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、放射性廃棄物を収納し、搬送、貯蔵する放射性物質収納用バスケットおよび放射性物質収納容器に関する。

原子力発電プラントの原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設や再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。このような放射性物質収納容器は、上部が開口した底付きの円筒形状をなす胴部と、複数の放射性廃棄物を個々に収納可能な複数のセルを有するバスケットと、胴部の上部に固定される蓋部とから構成されている。

従来、例えば、特許文献１に記載された使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットは、ボロン添加ステンレス鋼板およびアルミニウム合金板の重合枠板を縦横に交差させてバスケット格子を構成している。

また、従来、例えば、特許文献２に記載されたバスケット構造および使用済燃料キャスクは、ボロン添加アルミニウム合金からなる枠板と、枠板を支持するとともにステンレス鋼からなる枠板間構造体とを重ね合わせて燃料収納格子を構成している。

また、従来、例えば、特許文献３に記載された使用済燃料輸送兼貯蔵容器の燃料収納バスケットは、中性子吸収性能および高温下での剛性を有するボロン入りステンレス鋼からなる帯状の板材を格子状に組み付けた第１の単位バスケットと、中性子吸収性能および良伝熱性を有するボロン入りアルミニウム合金からなる帯状の板材を格子状に組み付けた格子状の第２の単位バスケットとを積み重ねて一体化している。

また、従来、例えば、特許文献４に記載された核燃料集合体の貯蔵用および／または運搬用の貯蔵装置および容器は、複数の隣接したハウジングを有し、ハウジングの各々は、側壁を有するとともに核燃料集合体を受け入れることができ、側壁は、積み重ねられるとともに交差したスロット付き構造アセンブリを使用したもので、各構造アセンブリは、鋼とチタンとその合金から選択される材料からなる環状断面要素の内部に、アルミニウムを含む材料からなる板を位置している。

また、従来、例えば、特許文献５に記載された放射性物質の収納容器のバスケットは、中性子吸収材を含むステンレス鋼板により複数の収納用区画をもつ格子状に形成され、ステンレス鋼板の一部または全部の外側に、ステンレス鋼板よりも熱伝達性の高い材料からなる熱伝導板が配設されている。

また、従来、例えば、特許文献６に記載された使用済燃料収納用バスケットは、キャスクに内設され使用済燃料を収納する格子状に形成されたバスケットであり、第１の領域と、第１の領域よりも単位体積あたりのボロン含有量が小さくバスケットの横断面上で第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とから構成されている。

また、従来、例えば、特許文献７に記載された使用済燃料の収納設備は、使用済燃料を垂直に収納した状態で、使用済燃料の上・下端部低燃焼度領域が位置する部分にのみ中性子吸収材を装着している。

特開２００７−２１２３８５号公報 特開２００８−２９２２５１号公報 特開２００２−０９８７９１号公報 特開２００８−１３４２４７号公報 特開平０２−１８６３００号公報 特開２００９−２３６７４８号公報 特開平０５−１０７３９０号公報

放射性物質収納用バスケットおよび放射性物質収納容器においては、上述した特許文献１〜特許文献５に示すように、バスケットの強度向上や、中性子吸収性能の向上や、熱伝達性の向上を図ることが望まれている。

その一方で、上述した特許文献６においては、バスケットの横断面上で中心付近の格子は、使用済燃料と両面が対向しており、また付近の使用済燃料の数も多いため、使用済燃料からの中性子照射や、付近の使用済燃料から生じて付近の格子を透過してくる中性子の照射により、中性子束が大きいとしている。このため、特許文献６に記載された使用済燃料収納用バスケットでは、バスケットの横断面上で、中心付近の第１の領域よりも外側に位置する第２の領域において、第１の領域よりも単位体積あたりのボロン含有量を小さくしている。

ここで、放射性物質収納容器に収納される放射性物質として適用される燃料集合体は、複数の燃料棒が束ねられ、かつ上端部および下端部に支持部材が固定されている。このような放射性物質を収納するにあたり、放射性物質の上下方向において、燃料集合体の上端部および下端部は、支持部材があるため中性子束が比較的小さく、上端部と下端部との間は燃料棒により中性子束が比較的大きい。

したがって、放射性物質の構造上、中性子束が大きく異なるのは、横断面方向よりも上下方向であり、この上下方向で必要な中性子吸収性能を付与することが望まれている。

なお、上述した特許文献７においては、燃料集合体の上端部および下端部の低燃焼度領域が位置する部分にのみ中性子吸収材を装着している。しかし、特許文献７に示す使用済燃料の収納設備では、中性子束が比較的小さい位置に中性子吸収材を配置しているため、中性子束が比較的大きい燃料集合体の上端部と下端部との間は、中性子吸収性能を担保することができない。

本発明は上述した課題を解決するものであり、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得ることのできる放射性物質収納用バスケットおよび放射性物質収納容器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本発明の放射性物質収納用バスケットは、複数の板材を上下方向で積み重ねて立設させるとともに、複数の前記板材を積み重ね方向と直交する横方向で交差して組み合わせ、横方向に平行かつ所定間隔で上下方向に延在する複数の放射性物質収納部を区画形成するバスケット本体を有し、前記バスケット本体は、少なくとも一部の板材が、強度部材となる剛板材と、中性子吸収体となる中性子吸収板材とを横方向に重ね合わせて構成され、前記中性子吸収板材が上下方向で中性子吸収性能を異ならせて形成されることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、板材が、強度部材となる剛板材と、中性子吸収体となる中性子吸収板材とを横方向に重ね合わせて構成されることで、強度および中性子吸収性能を得ることができる。しかも、上下方向で中性子吸収板材の中性子吸収性能を異ならせることにより、放射性物質における上下方向の中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を得ることができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記中性子吸収板材が、上下方向で中性子吸収材の含有率を異ならせて形成されることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、中性子吸収板材の横方向の板厚を上下方向で等しくし、この中性子吸収板材と重なり合う剛板材の横方向の板厚を上下方向で等しくすることができるため、上下方向で均一な強度を得ることができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記中性子吸収板材が、上下方向で横方向の板厚を異ならせて形成されることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、中性子束が小さく強度を向上したい部分において、中性子吸収板材の横方向の板厚を薄くし、剛板材の横方向の板厚を厚くして、強度をより向上することができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記剛板材が、上下方向で連続して当接されることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、上下方向に連続する剛板材によって、上下方向の強度をより向上することができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記剛板材と前記中性子吸収板材とが、上下方向において横方向に交互に反転して配置されることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、剛板材と中性子吸収板材とを上下方向において横方向で交互に反転させることで、剛板材が上下方向で積み重ねられる板材の両面に存在するため、各放射性物質収納部に収納された放射性物質の外周に面して剛板材が存在するため、衝撃などにより放射性物質の位置がズレた場合などであっても、剛板材により放射性物質の荷重を受けることができ、放射性物質の破損を防ぐことができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、上下方向の各前記剛板材が、互いに嵌合して設けられることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、相互の嵌合により、上下方向の各剛板材が強固に連結されるため、上下方向および横方向の強度をより向上することができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記剛板材と前記中性子吸収板材との重ね合わせた面の少なくとも一方に凹部が形成され、当該凹部により前記板材が延在する横方向に貫通する貫通孔が形成されることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、貫通孔が放射性物質からの高速中性子を減速させるためのフラックストラップとして機能するため、中性子を減衰させる作用をより高めることができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記剛板材と前記中性子吸収板材とが、相互の嵌合により重ね合わされることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、剛板材と中性子吸収板材とが相互の嵌合により重ね合わされることにより、剛板材と中性子吸収板材とをズレなく重ね合わせることができ、組み立て性を向上することができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、前記剛板材は、炭素鋼からなることを特徴とする。

炭素鋼は、ステンレス鋼よりも優れた熱伝達性を有するとともに、加工性に優れており、アルミニウム合金と比較して強度、靱性、伸びなどに優れている。従って、この放射性物質収納用バスケットによれば、剛板材を炭素鋼で形成することで、熱伝達性および強度を向上するとともに、加工時の製造コストを低減することができる。熱伝達性の向上を図ることで、放射性物質収納部をより低温にできるため、放射性物質収納部に収納される放射性物質の健全性をより長期に亘り維持することができる。

また、本発明の放射性物質収納用バスケットでは、炭素鋼からなる前記剛板材は、表面保護膜が設けられることを特徴とする。

この放射性物質収納用バスケットによれば、炭素鋼からなる剛板材に表面保護膜を設けることで、剛板材における錆の発生を防止することができる。

上記の目的を達成するための本発明の放射性物質収納容器は、一方に開口部が形成されて他方に閉塞部が形成されて筒形状をなす胴部と、前記開口部を閉塞するように前記胴部に対して着脱可能な蓋部と、前記胴部内に収容される上述したいずれか一つの放射性物質収納用バスケットと、を有することを特徴とする。

この放射性物質収納容器によれば、放射性物質収納用バスケットのバスケット本体を構成する板材が、強度部材となる剛板材と、中性子吸収体となる中性子吸収板材とを横方向に重ね合わせて構成されることで、強度および中性子吸収性能を得ることができる。しかも、上下方向で中性子吸収板材の中性子吸収性能を異ならせることにより、放射性物質における上下方向の中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を得ることができる。従って、放射性物質における上下方向の中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を有する放射性物質収納容器を得ることができる。

本発明によれば、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向で合理的な中性子吸収性能を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの側断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの組み立て斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図９は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。 図１１は、本発明の実施例に係る評価結果を示す図表である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態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、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの側断面図であり、図２は、本実施形態に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの平断面図である。

放射性物質収納容器としてのキャスク１１は、胴部１２と蓋部１３と放射性物質収納用バスケット１４とから構成されている。胴部１２は、胴本体２１の一方、つまり、上部に開口部２２が形成され、他方、つまり、下部に底部（閉塞部）２３が形成された円筒形状をなしており、内部に放射性物質（例えば、使用済燃料集合体）を収納可能となっている。すなわち、胴本体２１は、内部にキャビティ２４が設けられ、このキャビティ２４は、その内面が放射性物質収納用バスケット１４の外周形状に合わせた形状となっている。放射性物質収納用バスケット１４は、複数の放射性物質（図示略）を個々に収納するセルを複数有している。放射性物質収納用バスケット１４の構成の詳細については後述する。そして、胴本体２１は、下部に底部２３が溶接により結合されており、この胴本体２１および底部２３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。胴本体２１および底部２３は、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。また、胴本体２１および底部２３は、球状黒鉛鋳鉄や炭素鋼鋳鋼などの鋳造品を用いることもできる。

胴部１２は、胴本体２１の外周側に所定の隙間を空けて外筒２５が配設されており、胴本体２１の外周面と外筒２５の内周面との間に、熱伝達を行う銅製の伝熱フィン２５ａが周方向に等間隔で複数溶接されている。そして、胴部１２は、胴本体２１と外筒２５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ボロンまたはボロン化合物を含有したレジン（中性子遮蔽体）２６が流動状態で図示しないパイプ等を介して注入され、固化されている。

また、胴部１２は、底部２３の下側に複数の連結板２７により所定の隙間を空けて底板２８が連結されていてもよく、この連結板２７と底板２８との空間部にレジン（中性子遮蔽体）２９が設けられている。更に、胴部１２は、外周部における所定の位置にトラニオン３０が固定されている。

胴部１２における胴本体２１の開口部２２を閉塞する蓋部１３は、一次蓋部３１と二次蓋部３２によって構成されている。一次蓋部３１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、二次蓋部３２も、ステンレス鋼製または炭素鋼製の円盤形状であるが、その内部にレジン（中性子遮蔽体）３３が封入されている。この一次蓋部３１および二次蓋部３２は、ステンレス鋼製または炭素鋼製のボルト（図示略）により胴本体２１の上端部に着脱自在に取付けられている。この場合、一次蓋部３１および二次蓋部３２と胴本体２１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。なお、レジン３３は、一次蓋部３１の内部に設けられていてもよく、一次蓋部３１にのみ設けられていてもよい。また、蓋部１３の周囲には、レジンを封入した補助遮蔽体３４が設けられる場合もある。

放射性物質収納用バスケット１４について詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの組み立て斜視図であり、図４〜図１０は、本実施形態に係る放射性物質収納用バスケットの拡大縦断面図である。

本実施形態の放射性物質収納用バスケット１４は、図１に示すようにバスケット本体４１を有する。バスケット本体４１は、互いに平行かつ所定間隔で配置されるセルとしての放射性物質収納部４２が上下方向Ａで連続して形成されている。上下方向Ａとは、キャスク１１において胴部１２の円筒形状の中心軸に沿う方向であり、胴本体２１の上下方向Ａに相当する。

また、放射性物質収納用バスケット１４は、図２に示すように、バスケット本体４１の周囲にサポート部材４５が設けられている。サポート部材４５は、バスケット本体４１の外形をなすもので、胴本体２１の内面と接触し、バスケット本体４１から胴本体２１に熱を伝えるものである。このサポート部材４５は、炭素鋼やアルミニウム合金のような熱伝達性の高い材料からなる。また、サポート部材４５は、製作を容易とするため上下方向Ａや、上下方向Ａに直行する横方向に適宜分割されていてもよい。また、サポート部材４５は、バスケット本体４１に対し、ボルト止めや溶接などにより結合され、バスケット本体４１との熱の伝達を良好としている。ボルト止めであれば、修理時などにおいてバスケット本体４１とサポート部材４５の分解組み立てが容易である。

バスケット本体４１は、図３に示すように、複数の板材４３を、上下方向Ａで積み重ねて立設させるとともに、複数の板材４３を積み重ね方向と直交する横方向で交差して組み合わせて形成されている。これにより、バスケット本体４１は、横方向に平行かつ所定間隔で上下方向Ａに延在する複数の放射性物質収納部４２を区画形成する。各板材４３は、上端部および下端部に切欠４３ａが設けられており、横方向で交差する相互の切欠４３ａを噛み合わせるようにして組み合わされている。このため、上下に積み重ねられる各板材４３の間に横方向で交差する各板材４３が挿入されるように組み合わされる。また、切欠４３ａは、上下に積み重ねられる各板材４３同士の上端と下端とが当接し合うように、上下方向Ａの寸法が設定されている。

なお、図３において、バスケット本体４１は、複数の板材４３を積み重ね方向と直行する横方向で直交して組み合わせて平面視が矩形状の格子状に形成された形態を示している。これに限らず、例えば、バスケット本体４１は、複数の板材４３を積み重ね方向と直交する横方向で交差して組み合わせて平面視が三角形状などの矩形状以外に形成されていてもよい。

また、バスケット本体４１は、板材４３が、強度部材となる剛板材４３Ａと、中性子吸収体となる中性子吸収板材４３Ｂとを横方向に重ね合わせて構成されている。なお、板材４３は、上述したように切欠４３ａの噛み合わせで組み立てられるため、当該切欠４３ａへの挿入により剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとの重ね合わせを接着することなく保持することができる。

剛板材４３Ａは、炭素鋼、ステンレス鋼またはアルミニウム合金からなる。また、中性子吸収板材４３Ｂは、中性子吸収材として炭化ホウ素を含むセラミック層をステンレス鋼板またはアルミニウム合金板で包んだ構成である。また、中性子吸収板材４３Ｂは、アルミニウムまたはアルミニウム合金の中性子吸収材としてボロン、またはボロン化合物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により構成されてもよい。なお、中性子吸収板材４３Ｂは、ボロンの他にガドリニウムを用いることができる。また、中性子吸収板材４３Ｂは、アルミニウムまたはアルミニウム合金の他にステンレス鋼を用いることができる。

ここで、個々の放射性物質収納部４２に収納される放射性物質として適用される燃料集合体は、複数の燃料棒が束ねられ、かつ上端部および下端部に支持部材が固定されている。このような放射性物質を収納するにあたり、放射性物質の上下方向において、燃料集合体の上端部および下端部は、支持部材があるため中性子束（一定時間単位に一定空間を通過する中性子の数）が比較的小さく、上端部と下端部との間は燃料棒により中性子束が比較的大きい。

このため、本実施形態の放射性物質収納用バスケット１４は、中性子吸収板材４３Ｂが、上下方向Ａで中性子吸収性能を異ならせて形成されている。

具体的には、中性子束が比較的大きい部分（例えば、上述した放射性物質の中央部分）において、中性子吸収性能が高くなるようにする。また、中性子束が比較的小さい部分（例えば、上述した放射性物質の上端部分および下端部分）において、中性子吸収性能が低くなるよう、または中性子吸収性能を有さないようにする。中性子吸収性能を有さないようにする場合は、板材４３を剛板材４３Ａのみとする。

このように、本実施形態の放射性物質収納用バスケット１４は、複数の板材４３を上下方向Ａで積み重ねて立設させるとともに、複数の板材４３を積み重ね方向と直交する横方向で交差して組み合わせ、横方向に平行かつ所定間隔で上下方向Ａに延在する複数の放射性物質収納部４２を区画形成するバスケット本体４１を有し、バスケット本体４１は、少なくとも一部の板材４３が、強度部材となる剛板材４３Ａと、中性子吸収体となる中性子吸収板材４３Ｂとを横方向に重ね合わせて構成され、中性子吸収板材４３Ｂが上下方向Ａで中性子吸収性能を異ならせて形成される。

この放射性物質収納用バスケット１４によれば、板材４３が、強度部材となる剛板材４３Ａと、中性子吸収体となる中性子吸収板材４３Ｂとを横方向に重ね合わせて構成されることで、強度および中性子吸収性能を得ることができる。しかも、上下方向Ａで中性子吸収板材４３Ｂの中性子吸収性能を異ならせることにより、放射性物質における上下方向Ａの中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を得ることができる。

なお、バスケット本体４１をなす板材４３を、強度部材となる剛板材４３Ａと、中性子吸収体となる中性子吸収板材４３Ｂとを横方向に重ね合わせて構成すると、強度を得る機能と、中性子を吸収する機能とが分離される。このため、例えば、強度および中性子吸収の機能を１枚にまとめた板材４３と比較すると、板材４３の横方向の板厚を薄く形成することが可能になる。この結果、バスケット本体４１における放射性物質の収納効率の向上、ひいてはキャスク１１における放射性物質の収納効率の向上を図ることができる。

上下方向Ａで中性子吸収板材４３Ｂの中性子吸収性能を異ならせる具体的な構成は、図４に示す場合、剛板材４３Ａおよび中性子吸収板材４３Ｂの横方向の板厚を、上下方向Ａで等しくし、中性子吸収板材４３Ｂが、上下方向Ａで中性子吸収材の含有率を異ならせて形成されている。この場合、各板材４３は、横方向の板厚が、上下方向Ａで等しく形成される。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、中性子吸収板材４３Ｂの横方向の板厚を上下方向Ａで等しくし、この中性子吸収板材４３Ｂと重なり合う剛板材４３Ａの横方向の板厚を上下方向Ａで等しくすることができるため、上下方向Ａで均一な強度を得ることができる。

また、図５および図６に示す場合、中性子吸収板材４３Ｂが、上下方向Ａで横方向の板厚を異ならせて形成されている。この場合、中性子吸収板材４３Ｂは、上下方向Ａで中性子吸収材の含有率が等しく形成され、かつ各板材４３は、横方向の板厚が、上下方向Ａで等しく形成されている。なお、図６に示す場合は、上端部分および下端部分において、中性子吸収板材４３Ｂを設けず剛板材４３Ａのみとしたものである。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、中性子束が小さく強度を向上したい部分、例えば、上述した放射性物質の上端部分や下端部分において、中性子吸収板材４３Ｂの横方向の板厚を薄くし、剛板材４３Ａの横方向の板厚を厚くして、強度をより向上することができる。

また、図４〜図１０に示す場合、剛板材４３Ａが、上下方向Ａで連続して当接されている。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、上下方向Ａに連続する剛板材４３Ａによって、上下方向Ａの強度をより向上することができる。

また、図７に示す場合、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとが、上下方向Ａにおいて横方向で交互に反転して配置されている。すなわち、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとを横方向で重ね合わせた板材４３が、横方向で反転して配置されている。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとを上下方向Ａにおいて横方向で交互に反転させることで、剛板材４３Ａが上下方向Ａで積み重ねられる板材４３の両面に存在するため、各放射性物質収納部４２に収納された放射性物質の外周に面して剛板材４３Ａが存在するため、衝撃などにより放射性物質の位置がズレた場合などであっても、剛板材４３Ａにより放射性物質の荷重を受けることができ、放射性物質の破損を防ぐことができる。

また、図８に示す場合、剛板材４３Ａが、上下方向Ａで互いに凸部４３Ａａと凹部４３Ａｂとで嵌合して設けられている。図８において、板材４３は、上端部と下端部とを除き、その間が同じ構成とされて横方向で反転されているが、図４〜図７、図９および図１０に示す形態において、剛板材４３Ａが、上下方向Ａで互いに凸部４３Ａａと凹部４３Ａｂとで嵌合して設けられてもよい。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、凸部４３Ａａと凹部４３Ａｂとの嵌合により、各剛板材４３Ａが強固に連結されるため、上下方向Ａおよび横方向の強度をより向上することができる。

また、図９に示す場合、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとの重ね合わせた面に凹部４３Ａｃ，４３Ｂｃが形成され、当該凹部４３Ａｃ，４３Ｂｃにより板材４３が延在する横方向に貫通する貫通孔４３Ｃが形成されている。なお、貫通孔４３Ｃは、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとの重ね合わせた面の少なくとも一方に形成された凹部４３Ａｃまたは凹部４３Ｂｃにより形成されてもよい。また、貫通孔４３Ｃは、１つの板材４３に複数形成されてもよい。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、貫通孔４３Ｃが放射性物質からの高速中性子を減速させるためのフラックストラップとして機能するため、中性子を減衰させる作用をより高めることができる。

また、図１０に示す場合、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとを重ね合わせた相互の面が、凸部４３Ａｄと凹部４３Ｂｄとを嵌合して重ね合わされている。なお、図１０では、剛板材４３Ａに凸部４３Ａｄが設けられ、中性子吸収板材４３Ｂに凹部４３Ｂｄが設けられているが、これに限らず、図には明示しないが、剛板材４３Ａに凹部が設けられ、中性子吸収板材４３Ｂに凸部が設けられていてもよい。また、図には明示しないが、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとにそれぞれ凸部および凹部が設けられて、互いの凸部と凹部とを嵌合して重ね合わされてもよい。

このように構成すると、強度および中性子吸収性能を得るとともに、放射性物質の上下方向Ａで合理的な中性子吸収性能を得る効果を得たうえで、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとが相互の嵌合により重ね合わされることにより、剛板材４３Ａと中性子吸収板材４３Ｂとをズレなく重ね合わせることができ、組み立て性を向上することができる。

また、本実施形態の放射性物質収納用バスケット１４では、剛板材４３Ａは、炭素鋼（例えば、ＳＧＶ４８０やＳＧＶ６５０）からなることが好ましい。

炭素鋼は、ステンレス鋼よりも優れた熱伝達性があり除熱性能を有するとともに、加工性に優れており、アルミニウム合金と比較して強度、靱性、伸びなどに優れている。従って、剛板材４３Ａを炭素鋼で形成することで、熱伝達性および強度を向上するとともに、加工時の製造コストを低減することができる。熱伝達性の向上を図ることで、放射性物質収納部４２をより低温にできるため、放射性物質収納部４２に収納される放射性物質の健全性をより長期に亘り維持することができる。

特に、炭素鋼は、優れた熱伝達性および強度を有することから、強度上必要な板厚で設計できる。一方、ステンレス鋼からなるバスケット本体４１では、強度に加えて熱伝達性を保証するために強度上必要な板厚以上となり、放射性物質の収納効率が低下する。従って、剛板材４３Ａを炭素鋼により形成することで、バスケット本体４１における放射性物質の収納効率の向上、ひいてはキャスク１１における放射性物質の収納効率の向上を図ることができる。

しかも、炭素鋼は、ステンレス鋼と比較すると溶接が容易である。上述したバスケット本体４１は、板材４３を切欠４３ａにより組み立てているが、交差部分において切欠４３ａ部分の熱伝達性に制約が生じるおそれがあるが、切欠４３ａを用いず溶接により接合することで、上記制約を解消することができ、熱伝達性および強度をより向上することができる。

また、本実施形態の放射性物質収納用バスケット１４では、炭素鋼からなる剛板材４３Ａは、表面保護膜が設けられることが好ましい。表面保護膜としては、メッキ（ニッケルメッキ）、溶射、不動態化処理、蒸着処理、プラズマ処理、塗装などにより施すことができる。

従って、炭素鋼からなる剛板材４３Ａに表面保護膜を設けることで、剛板材４３Ａにおける錆の発生を防止することができる。

また、本実施形態の放射性物質収納容器（キャスク１１）は、一方に開口部２２が形成されて他方に閉塞部（底部２３）が形成されて筒形状をなす胴部１２と、開口部２２を閉塞するように胴部１２に対して着脱可能な蓋部１３と、胴部１２内に収容される上述した放射性物質収納用バスケット１４と、を有する。

このキャスク１１によれば、放射性物質収納用バスケット１４のバスケット本体４１を構成する板材４３が、強度部材となる剛板材４３Ａと、中性子吸収体となる中性子吸収板材４３Ｂとを横方向に重ね合わせて構成されることで、強度および中性子吸収性能を得ることができる。しかも、上下方向Ａで中性子吸収板材４３Ｂの中性子吸収性能を異ならせることにより、放射性物質における上下方向Ａの中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を得ることができる。従って、放射性物質における上下方向Ａの中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を有するキャスク１１を得ることができる。

図１１は、本発明の実施例に係る評価結果を示す図表である。本実施例では、条件が異なるバスケット本体について、比較例１、比較例２、比較例３および実施例において、未臨界性能、除熱性能、構造強度性能、防食性能、構造、製作および製造コストに関する評価を行った。

比較例１では、構造材として、ボロン添加アルミニウム合金製の板（ボロン・アルミニウム板という）を用いたものであり、構造として、単一の板材であるボロン・アルミニウム板を格子状に組み立てたものである（図３参照）。この比較例１では、未臨界性能、除熱性能、構造強度性能および防食性能を確保する部材がボロン・アルミニウム板となる。

比較例２では、構造材として、ボロン添加ステンレス合金製の板（ボロン・ステンレス板という）と銅板とを用いたものであり、構造として、２種の板材であるボロン・ステンレス板と銅板とを重ね合わせて格子状に組み立てたものである（図３参照）。この比較例２では、未臨界性能および構造強度性能を確保する部材がボロン・ステンレス板となり、除熱性能および防食性能を確保する部材がボロン・ステンレス板および銅板となる。

比較例３では、構造材として、鍛造アルミニウム合金のブロック（鍛造アルミニウムブロックという）とボロン添加アルミニウム合金製のシート状薄板（ボロン・アルミニウム薄板という）とを用いたものであり、構造として、鍛造アルミニウムブロックの表面にボロン・アルミニウム薄板を貼り付けたものである。鍛造アルミニウムブロックは、図には明示しないが、例えば、図１および図２に示すバスケットを一塊で鍛造し、細部を加工したものである。この比較例３では、未臨界性能を確保する部材がボロン・アルミニウム薄板となり、除熱性能、構造強度性能および防食性能を確保する部材が鍛造アルミニウムブロックとなる。

上述した実施形態にて説明した放射性物質収納用バスケットである実施例では、構造材として、炭素鋼とボロン添加アルミニウム合金製のシート状薄板（ボロン・アルミニウム薄板という）とを用いたものであり、構造として、２種の板材である炭素鋼とボロン・アルミニウム薄板とを重ね合わせて格子状に組み立てたものである（図３参照）。この実施例では、未臨界性能を確保する部材がボロン・アルミニウム薄板となり、除熱性能を確保する部材が炭素鋼およびボロン・アルミニウム薄板となり、構造強度性能を確保する部材が炭素鋼であり、防食性能を確保する部材が炭素鋼の表面に施された表面保護膜（ここではニッケルメッキ）である。

図１１に示すように、比較例１は、全ての性能をボロン・アルミニウム板で機能させている。このため、比較例１は、除熱性能の評価が「優」であり、防食性能の評価が「良」であり、未臨界性能および構造強度性能の評価が「可」である。また、比較例１は、単一板材を格子状に組み立てたものであるため、構造が簡素となり評価が「優」である。しかし、比較例１では、ボロン・アルミニウムを構造強度部材として製造するため、製法が極めて特殊であり、製造性・歩留まりが悪い。また、硬度が高いため機械加工性が悪い。このため、製作および製造コストの評価が「不可」である。

また、比較例２は、未臨界性能および構造強度性能をボロン・ステンレス板で機能させ、除熱性能および防食性能をボロン・ステンレス板および銅板で機能させている。このため、比較例２は、構造強度性能および防食性能の評価が「良」であり、未臨界性能の評価が「可」であるが、ステンレスは熱伝達性が悪いため除熱性能の評価が「不可」である。また、比較例２は、２種の板材を重ね合わせて格子状に組み立てたものであるため、構造が比較的簡素であり評価が「良」である。また、また、比較例２では、ボロン・ステンレスを構造強度部材として製造するため、製法が極めて特殊であり、製造性・歩留まりが悪い。また、硬度が高いため機械加工性が悪い。このため、製造コストの評価が比較例１と比べると「良」であるが、製作の評価が「不可」である。

また、比較例３は、未臨界性能をボロン・アルミニウム薄板で機能させ、除熱性能、構造強度性能および防食性能を鍛造アルミニウムブロックで機能させている。このため、比較例３は、除熱性能の評価が「優」であり、未臨界性能および防食性能の評価が「良」であり、構造強度性能の評価が「可」である。しかし、比較例３では、鍛造アルミニウムブロックを極めて複雑な形状に加工する必要があるため、構造の評価が「不可」である。さらに、比較例３では、ボロン・アルミニウム薄板の製造は容易であるが、鍛造アルミニウムブロックを極めて複雑な形状に加工する必要があり高精度かつ多大な機械加工を要するため、製作および製造コストの評価が「不可」である。

一方、実施例は、未臨界性能をボロン・アルミニウム薄板で機能させ、除熱性能を炭素鋼およびボロン・アルミニウム薄板で機能させ、構造強度性能を炭素鋼で機能させ、防食性能を炭素鋼の表面に施された表面保護膜で機能させている。このため、構造強度の評価が「優」であり、未臨界性能、除熱性能および防食性能の評価が「良」である。しかも、実施例は、２種の板材を重ね合わせて格子状に組み立てたものであるため、構造が比較的簡素であり評価が「良」である。さらに、実施例は、ボロン・アルミニウム薄板の製造は容易であり、かつ炭素鋼は機械加工が容易であるため、製作および製造コストの評価が「優」である。

このように、比較例１〜比較例３では、未臨界性能、除熱性能、構造強度性能、防食性能、構造、製作および製造コストのうち「良」以上の評価の項目があるものの、「不可」の評価となる項目を含んでいる。これに対し、実施例では、未臨界性能、除熱性能、構造強度性能、防食性能、構造、製作および製造コストの全てが「良」以上の評価であり、優れていることがわかる。

１１ キャスク（放射性物質収納容器）
１２ 胴部
１３ 蓋部
１４ 放射性物質収納用バスケット
２２ 開口部
２３ 底部（閉塞部）
４１ バスケット本体
４２ 放射性物質収納部
４３ 板材
４３Ａ 剛板材
４３Ａａ 凸部
４３Ａｂ 凹部
４３Ａｃ 凹部
４３Ａｄ 凸部
４３Ｂ 中性子吸収板材
４３Ｂｃ 凹部
４３Ｂｄ 凹部
４３Ｃ 貫通孔
Ａ 上下方向

Claims (11)

1. 複数の板材を上下方向で積み重ねて立設させるとともに、複数の前記板材を積み重ね方向と直交する横方向で交差して組み合わせ、横方向に平行かつ所定間隔で上下方向に延在する複数の放射性物質収納部を区画形成するバスケット本体を有し、
   前記バスケット本体は、少なくとも一部の板材が、強度部材となる剛板材と、中性子吸収体となる中性子吸収板材とを横方向に重ね合わせて構成され、前記中性子吸収板材が上下方向で中性子吸収性能を異ならせて形成されることを特徴とする放射性物質収納用バスケット。
2. 前記中性子吸収板材が、上下方向で中性子吸収材の含有率を異ならせて形成されることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質収納用バスケット。
3. 前記中性子吸収板材が、上下方向で横方向の板厚を異ならせて形成されることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質収納用バスケット。
4. 前記剛板材が、上下方向で連続して当接されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケット。
5. 前記剛板材と前記中性子吸収板材とが、上下方向において横方向に交互に反転して配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケット。
6. 上下方向の各前記剛板材が、互いに嵌合して設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケット。
7. 前記剛板材と前記中性子吸収板材との重ね合わせた面の少なくとも一方に凹部が形成され、当該凹部により前記板材が延在する横方向に貫通する貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケット。
8. 前記剛板材と前記中性子吸収板材とが、相互の嵌合により重ね合わされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケット。
9. 前記剛板材は、炭素鋼からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケット。
10. 炭素鋼からなる前記剛板材は、表面保護膜が設けられることを特徴とする請求項９に記載の放射性物質収納用バスケット。
11. 一方に開口部が形成されて他方に閉塞部が形成されて筒形状をなす胴部と、
    前記開口部を閉塞するように前記胴部に対して着脱可能な蓋部と、
    前記胴部内に収容される前記請求項１〜１０のいずれか一つに記載の放射性物質収納用バスケットと、
    を有することを特徴とする放射性物質収納容器。

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