JP2017078580A

JP2017078580A - 放射性物質輸送貯蔵容器および放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法

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Publication number: JP2017078580A
Application number: JP2015205398A
Authority: JP
Inventors: 田中　謙太郎; Kentaro Tanaka; 謙太郎田中; 下条　純; Jun Shimojo; 純下条; 健一萬谷; Kenichi Mantani; 佳也秋下; Yoshiya Akishita; 真治松岡; Shinji Matsuoka
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-19
Also published as: JP6449749B2

Abstract

【課題】本体胴の内径寸法の管理を従来よりも緩和可能とする。【解決手段】筒体１１Ａの一端部に底板１１Ｂが溶接されることで環状の溶接部Ｗが形成されている本体胴１１に放射性物質が収容される放射性物質輸送貯蔵容器１であって、本体胴１１の内周面のうち本体胴１１の軸方向において溶接部Ｗを含む領域に、環状の周溝１０ｂが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、放射性物質が収容される放射性物質輸送貯蔵容器およびその製造方法に関する。

例えば特許文献１に記載されている放射性物質輸送貯蔵容器は、容器本体を構成する本体胴に格子状のバスケットが挿入されており、このバスケットによって構成される各格子空間に放射性物質である使用済燃料が収納されている。本体胴は、同じ材質からなる筒状の筒体に円盤状の底板が取り付けられた構成となっており、より詳細には、筒体の一端部に底板が溶接によって固定された構成となっている（明細書第００３４段参照）。

特開２０１４−６６５６７号公報

ここで、本体胴の内径寸法は、バスケットを適切に収容可能とするために、最も重要な寸法の１つとなっている。しかしながら、上述のように筒体と底板とを溶接固定する場合、この溶接部は容器本体において最も大きな溶接部となり、溶接時の熱収縮による変形が大きい。このため、本体胴の内径寸法が溶接時に許容誤差を超えて変化するおそれがあり、重要寸法である本体胴の内径寸法の管理が非常に困難であるという課題があった。

上記課題に鑑みて、本発明は、本体胴の内径寸法の管理を従来よりも緩和可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、筒体の一端部に底板が溶接されることで環状の溶接部が形成されている本体胴に放射性物質が収容される放射性物質輸送貯蔵容器であって、前記本体胴の内周面のうち前記本体胴の軸方向において前記溶接部を含む領域に、環状の周溝が形成されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明は、筒体の一端部に底板が溶接されることで環状の溶接部が形成されている本体胴に放射性物質が収容される放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記筒体の内周面の前記一端部に環状の切欠部を形成する切欠部形成工程と、表面に凹部が形成された前記底板を、前記凹部が前記切欠部と一体となって環状の周溝が形成されるように前記筒体の前記一端部に溶接する溶接工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、筒体と底板との溶接部の径方向内側に周溝が存在するため、溶接部における内径寸法は、溶接部以外の本体胴の内径寸法よりも周溝の深さ分だけ大きくなる。このため、溶接部の熱収縮の影響が本体胴の内径寸法に及ぶことを抑えることができ、本体胴の内径寸法の管理を従来よりも緩和することが可能となる。

放射性物質輸送貯蔵容器の斜視図である。放射性物質輸送貯蔵容器の縦断面図である。放射性物質輸送貯蔵容器の横断面図である。本体胴の製造方法を示す模式的な縦断面図である。本体胴の製造方法を示す模式的な縦断面図である。本体胴の製造方法を示す模式的な縦断面図である。本体胴の製造方法を示す模式的な縦断面図である。放射線透過試験の概要を示す模式的な横断面図である。放射線透過試験の概要を示す模式的な横断面図である。

（放射性物質輸送貯蔵容器の全体構成）
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかる放射性物質輸送貯蔵容器を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。なお、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明にかかる放射性物質輸送貯蔵容器の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明にかかる放射性物質輸送貯蔵容器は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

図１は、放射性物質輸送貯蔵容器の斜視図であり、図２は、放射性物質輸送貯蔵容器の縦断面図であり、図３は、放射性物質輸送貯蔵容器の横断面図である。なお、図３の横断面図は、後述する周溝１０ｂ（図２参照）が形成されていない軸方向位置における断面を図示したものである。

図１および図２に示すように、本実施形態にかかる放射性物質輸送貯蔵容器１は、上部が開口した有底筒形状の容器本体１０と、容器本体１０の上部開口を閉塞する蓋部２０と、容器本体１０の外周部に固定された複数のトラニオン３０と、容器本体１０に収容されるバスケット４０とを有して構成される。バスケット４０には、複数の格子空間４１が形成されており、各格子空間４１に放射性物質の一例としての使用済燃料Ｆが収納される。なお、図２および図３においては、バスケット４０の図示を省略している。

容器本体１０は、有底筒形状の本体胴１１と、本体胴１１の外側に空間を空けて設けられる筒形状の外筒１２と、本体胴１１と外筒１２の間の空間に配置される中性子遮蔽体１３とを有して構成されている。

本体胴１１は、円筒状に形成された筒体１１Ａの底部（一端部）に、底板１１Ｂが環状の溶接部Ｗで溶接された構成となっている。筒体１１Ａおよび底板１１Ｂはいずれも、ガンマ線遮蔽機能と構造強度を確保するため、例えば炭素鋼からなる。底板１１Ｂの外側（下側）には、樹脂やゴム等の材料を主としてなる中性子遮蔽体１４が、底部カバー１５に覆われて取り付けられており、これによって遮蔽層が形成されている。

本体胴１１の外側には、樹脂やゴム等の材料を主としてなる中性子遮蔽体１３が、例えば炭素鋼やステンレス鋼からなる円筒状の外筒１２に覆われており、これによって遮蔽層が形成されている。中性子遮蔽体１３同士の間には、使用済燃料Ｆの崩壊熱を除熱するため、本体胴１１と外筒１２との間に、例えば銅からなる伝熱フィン１６が設けられている。

蓋部２０は、一次蓋２１および二次蓋２２を有する二重蓋構造となっている。一次蓋２１および二次蓋２２は、いずれも例えば炭素鋼またはステンレス鋼からなる円盤状である。一次蓋２１は本体胴１１の上部開口に取り付けられ、二次蓋２２は一次蓋２１の外側（上側）において本体胴１１にボルト固定される。二次蓋２２の外側には、樹脂やゴム等の材料を主としてなる中性子遮蔽体２３が、蓋部中性子遮蔽材カバー２４に覆われて取り付けられており、これによって遮蔽層が形成されている。

本体胴１１の外周面には、放射性物質輸送貯蔵容器１を把持するための複数のトラニオン３０が外筒１２から露出するように設けられている。トラニオン３０は、移送用クレーン等により放射性物質輸送貯蔵容器１を縦起こし、横倒し、吊り上げて移動するため、あるいは、輸送時や貯蔵時に固縛するために取り付けられている。本実施形態では、トラニオン３０は、本体胴１１の外周面の上部および下部のそれぞれにおいて、周方向の０度、９０度、１８０度および２７０度の各位置の合計８箇所に嵌め込まれている。なお、トラニオン３０の設置箇所はこれに限らない。

容器本体１０には、上部開口から格子状のバスケット４０が挿入される。バスケット４０は、容器本体１０の軸方向に沿って延びており、軸方向から見て複数の格子空間４１が形成されており、各格子空間４１に使用済燃料Ｆが収納される。なお、本体胴１１（筒体１１Ａ）の内周面には、図３に示すように、軸方向に沿った嵌合溝１０ａが周方向に複数形成されており、この嵌合溝１０ａにバスケット４０の周縁角部を嵌合させた状態で、容器本体１０にバスケット４０が挿入できるようになっている。

ここで、図２に示すように、本体胴１１（筒体１１Ａ）の内周面のうち軸方向において溶接部Ｗを含む領域には、環状の周溝１０ｂが形成されている。この周溝１０ｂは、全周において均一な深さとされており、その深さは嵌合溝１０ａの深さ以上（本実施形態では嵌合溝１０ａよりも若干深いが、同じ深さでもよい）とされている。嵌合溝１０ａは、軸方向に沿って本体胴１１の上部開口から周溝１０ｂに至る範囲に形成されている。

周溝１０ｂには、周溝１０ｂの深さと略同じ厚みを有するリング状の補助遮蔽体５１が嵌め込まれている。この補助遮蔽体５１は、本体胴１１（筒体１１Ａあるいは底板１１Ｂ）と同じ材質でもよいし、異なる材質であってもよい。周溝１０ｂはガンマ線遮蔽体の欠損部となるが、補助遮蔽体５１を設けることで、遮蔽欠損を補うことができる。なお、補助遮蔽体５１を本体胴１１の開口から挿入できるようにするため、補助遮蔽体５１は周方向に３分割以上にされている（補助遮蔽体５１の外径は本体胴１１の内径よりも大きいため、２分割では周溝１０ｂに設置することができない）。

次に、本体胴１１の製造方法について、図４Ａ〜Ｄを参照しつつ説明する。図４Ａ〜Ｄは、本体胴１１の製造方法を示す模式的な縦断面図である。まず、図４Ａに示すように、概ね円筒形状を有する筒体１１Ａを準備する。続いて、図４Ｂに示すように、筒体１１Ａの一端部（図４Ｂでは右端部）に環状の切欠部１０ｃを形成する（切欠部形成工程）。この切欠部１０ｃは、最終的に本体胴１１の周溝１０ｂの一部を構成することになる。

切欠部１０ｃの形成後、図４Ｃに示すように、筒体１１Ａの周方向において適宜の箇所（図３参照）に、筒体１１Ａの他端部（図４Ｃでは左端部）から切欠部１０ｃに至る嵌合溝１０ａを軸方向に沿って形成する（嵌合溝形成工程）。この嵌合溝１０ａは、回転切削具Ｔを筒体１１Ａの他端部（図４Ｃでは左端部）から切欠部１０ｃに至るまで、筒体１１Ａの軸方向に沿って移動させることで形成される。

すべての嵌合溝１０ａが形成されると、図４Ｄに示すように、概ね円盤形状を有し、片側の面に円筒状の凹部１０ｄが形成された底板１１Ｂを準備する。そして、凹部１０ｄが形成された面を筒体１１Ａの一端部（図４Ｄでは右端部）の端面に突き合わせた状態で、底板１１Ｂを筒体１１Ａに溶接固定する（溶接工程）。ここで、筒体１１Ａに形成された環状の切欠部１０ｃの外径と、底板１１Ｂに形成された円筒状の凹部１０ｄの外径とは略同じとされており、切欠部１０ｃと凹部１０ｄとが向かい合った状態で一体となることで周溝１０ｂが形成される。

筒体１１Ａと底板１１Ｂとを溶接固定することによって、筒体１１Ａと底板１１Ｂとの境界部には環状の溶接部Ｗが形成され、この溶接部Ｗの径方向内側に環状の周溝１０ｂが形成されていることになる。溶接部Ｗに対しては、内部欠陥の有無を検査するための試験を実施する必要があり、例えば、体積検査として一般的に放射線透過試験（RT：Radiographic Testing）が実施される。

放射線透過試験の概要について、図５Ａおよび図５Ｂを参照しつつ説明する。図５Ａ、Ｂは、溶接部Ｗが形成されている軸方向位置における横断面を示している。図５Ａは、本実施形態のように、周溝１０ｂの深さを嵌合溝１０ａの深さ以上とした場合、図５Ｂは、周溝１０ｂの深さを嵌合溝１０ａの深さ未満とした場合について、それぞれ図示したものである。

放射線透過試験を実施する際には、溶接部Ｗの内側の全周にわたってフィルムＳが配置されるとともに、溶接部Ｗの外側に不図示の放射線照射装置が配置される。そして、放射線照射装置から溶接部Ｗに向かって放射線を照射し、溶接部Ｗの内部を透過した放射線によってフィルムＳを感光させることにより、溶接部Ｗの内部欠陥を検査する。

このとき、周溝１０ｂの深さが嵌合溝１０ａの深さよりも小さいと、図５Ｂに示すように、嵌合溝１０ａが形成されている周方向位置では、嵌合溝１０ａが形成されていない周方向位置よりも溶接部Ｗの肉厚が小さくなり、フィルムＳに写る画像の濃淡に差が生じる。この差が溶接部Ｗの内部欠陥によるものかどうかを判定するため、放射線透過試験に手間がかかることに加え、肉厚の違いによる画像差を内部欠陥と誤認することで検査精度が低下するおそれがあった。

しかしながら、本実施形態のように、周溝１０ｂの深さを嵌合溝１０ａの深さ以上としておくことで、図５Ａに示すように、溶接部Ｗの肉厚が全周において均一となり、周方向における嵌合溝１０ａの有無がフィルムＳに写る画像に反映されなくなる。このため、溶接部Ｗの内部欠陥をより正確かつ簡易に認識することができ、検査精度を向上させることができる。

（効果）
本実施形態の放射性物質輸送貯蔵容器１では、本体胴１１の内周面のうち本体胴１１の軸方向において溶接部Ｗを含む領域に、環状の周溝１０ｂが形成されている。また、本実施形態の放射性物質輸送貯蔵容器１の製造方法は、筒体１１Ａの内周面の一端部に環状の切欠部１０ｃを形成する切欠部形成工程と、表面に凹部１０ｄが形成された底板１１Ｂを、凹部１０ｄが切欠部１０ｃと一体となって環状の周溝１０ｂが形成されるように筒体１１Ａの一端部に溶接する溶接工程と、を備えている。

本実施形態によれば、筒体１１Ａと底板１１Ｂとの溶接部Ｗの径方向内側に周溝１０ｂが存在するため、溶接部Ｗにおける内径寸法は、溶接部Ｗ以外の軸方向位置における本体胴１１の内径寸法よりも周溝１０ｂの深さ分だけ大きくなる。このため、溶接部Ｗの熱収縮の影響が本体胴１１の内径寸法に及ぶことを抑えることができ、本体胴１１の内径寸法の管理を従来よりも緩和することが可能となる。

また、本実施形態では、周溝１０ｂの深さが全周において均一にされることで、溶接部Ｗの肉厚が全周において均一となっている。溶接部Ｗの肉厚が周方向位置によって異なる場合、フィルムＳに写った画像には周方向位置によって濃淡の差が生じるが、その差が溶接部Ｗの肉厚の違いによるものか、溶接部Ｗの内部欠陥によるものかを判断するのは困難である。このような問題を避けるために、溶接部Ｗの肉厚が同じ領域ごとに異なるフィルムＳを用意し、撮影を複数回行うという方法もあるが、そうすると、放射線透過試験に要する手間が増大する。そこで、上述のように、溶接部Ｗの肉厚を全周において均一としておくことで、１枚のフィルムＳを用いた１回の放射線透過試験で、溶接部Ｗの内部欠陥を精度よく検出することが可能となる。

また、本実施形態では、放射性物質を収納するバスケット４０の周縁部の一部が嵌合する嵌合溝１０ａが、軸方向に沿って、筒体１１Ａの他端部から周溝１０ｂに至るまで筒体１１Ａの内周面に形成されているので、バスケット４０の挿入が容易となる。特に、本実施形態では、上記切欠部形成工程の後に、嵌合溝１０ａを、筒体１１Ａの軸方向に沿って、筒体１１Ａの他端部から切欠部１０ｃに至るまで筒体１１Ａの内周面に形成する嵌合溝形成工程を実施するようにしている。したがって、図４Ｃに示す回転切削具Ｔの先端は、嵌合溝１０ａを形成し終えた時点で切欠部１０ｃに逃げることができ、回転切削具Ｔを強制的に径方向内側に移動させる必要がない。このため、回転切削具Ｔの先端にかかる負荷を軽減することができる。

また、本実施形態では、周溝１０ｂの深さを、嵌合溝１０ａの深さ以上としているため、図５Ａ、Ｂを参照しつつ説明したように、嵌合溝１０ａを設けた場合でも、溶接部Ｗの内部欠陥をより正確かつ簡易に認識することができ、検査精度を向上させることができる。ただし、図５Ｂに示すように、周溝１０ｂの深さを嵌合溝１０ａの深さ未満とした場合でも、複数回に分けて放射線透過試験を行うことで、内部欠陥を適切に検出することは可能であり、周溝１０ｂの深さを、嵌合溝１０ａの深さ以上とすることは本発明において必須要件ではない。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。

１：放射性物質輸送貯蔵容器
１０：容器本体
１０ａ：嵌合溝
１０ｂ：周溝
１０ｃ：切欠部
１０ｄ：凹部
１１：本体胴
１１Ａ：筒体
１１Ｂ：底板
４０：バスケット
５１：補助遮蔽体
Ｗ：溶接部

Claims

筒体の一端部に底板が溶接されることで環状の溶接部が形成されている本体胴に放射性物質が収容される放射性物質輸送貯蔵容器であって、
前記本体胴の内周面のうち前記本体胴の軸方向において前記溶接部を含む領域に、環状の周溝が形成されていることを特徴とする放射性物質輸送貯蔵容器。
前記周溝の深さが全周において均一にされることで、前記溶接部の肉厚が全周において均一となっている請求項１に記載の放射性物質輸送貯蔵容器。
前記放射性物質を収納するバスケットの周縁部の一部が嵌合する嵌合溝が、前記軸方向に沿って、前記筒体の他端部から前記周溝に至るまで前記筒体の内周面に形成されている請求項１または２に記載の放射性物質輸送貯蔵容器。
前記周溝の深さは、前記嵌合溝の深さ以上である請求項３に記載の放射性物質輸送貯蔵容器。
前記周溝に補助遮蔽体が設置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質輸送貯蔵容器。
筒体の一端部に底板が溶接されることで環状の溶接部が形成されている本体胴に放射性物質が収容される放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、
前記筒体の内周面の前記一端部に環状の切欠部を形成する切欠部形成工程と、
表面に凹部が形成された前記底板を、前記凹部が前記切欠部と一体となって環状の周溝が形成されるように前記筒体の前記一端部に溶接する溶接工程と、
を備えることを特徴とする放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
前記切欠部形成工程の後に、前記放射性物質を収納するバスケットの周縁部の一部が嵌合する嵌合溝を、前記筒体の軸方向に沿って、前記筒体の他端部から前記切欠部に至るまで前記筒体の内周面に形成する嵌合溝形成工程をさらに備える請求項６に記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。