JP2018205110A - Pressure change suppressor and storage container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力変化抑制体および収納容器に関する。 The present invention relates to a pressure change suppressing body and a storage container.
原子力発電所にて発生する使用済核燃料の一部は、再処理される前に中間貯蔵施設にて数十年に亘って貯蔵される。この貯蔵方法には湿式と乾式とがあり、中でも放射性廃棄物の発生量が少なくかつメンテナンスが容易である点で、特に金属製の収納容器を用いた貯蔵方法が国内で実施されている。 Some of the spent nuclear fuel generated at nuclear power plants is stored for decades at intermediate storage facilities before being reprocessed. This storage method includes a wet type and a dry type. Particularly, a storage method using a metal storage container is implemented in Japan in that the amount of radioactive waste generated is small and maintenance is easy.
このような放射性物質を収納する容器には、安全上、収納された放射性物質を長期に亘って外部に漏出させないことが求められる。この要求を満たすものとして、例えば、収納容器に二重構造の蓋を設け、この二重構造の蓋間に形成された空間に正圧のガスを封入してこのガスの温度および圧力を監視することで放射性物質の貯蔵における異常を検知する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A container that stores such a radioactive substance is required to prevent leakage of the stored radioactive substance to the outside for a long time for safety. In order to satisfy this requirement, for example, a double-structure lid is provided in the storage container, and a positive pressure gas is sealed in a space formed between the double-structure lids to monitor the temperature and pressure of the gas. Thus, a technique for detecting abnormalities in storage of radioactive substances has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この技術によれば、上記空間内に封入されたガスの温度および圧力を測定することにより温度変化に起因するガスの圧力変化の影響を取り除くことができるため、上記温度および圧力を監視することで異常なガスの漏出を検知することができる。 According to this technique, the temperature and pressure of the gas sealed in the space can be measured to eliminate the influence of the gas pressure change caused by the temperature change. Therefore, by monitoring the temperature and pressure, Abnormal gas leakage can be detected.
しかしながら、上述したような従来の技術では、ガスの圧力を測定するための圧力センサと共に温度を測定するための温度センサを設ける必要があるため、これらの取り付け構造が複雑になると共にセンサ故障に伴うリスクも増大する虞がある。 However, in the conventional technology as described above, it is necessary to provide a temperature sensor for measuring the temperature together with a pressure sensor for measuring the pressure of the gas. Risk may also increase.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、収納容器に配置することでガスの漏出に起因する空間内の異常な圧力変化を確実に検知することができる圧力変化抑制体、およびこれを用いた収納容器を提供することにある。 The present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object of the present invention is to reliably detect an abnormal pressure change in a space due to gas leakage by being arranged in a storage container. An object of the present invention is to provide a pressure change suppressing body and a storage container using the same.
本発明は、
(1)放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、この空間内の圧力を測定する圧力計とを有し、前記空間内の圧力が前記容器本体内の圧力に対して正圧に保持される収納容器における前記空間内に配置される抑制体であって、
前記空間を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする圧力変化抑制体、
(2)鉄ニッケル合金および/または鉄ニッケルコバルト合金で形成されている前記(1)に記載の圧力変化抑制体、
(3)空間に露出する表面に所定容積の凹部が設けられている前記(1)または(2)に記載の圧力変化抑制体、
(4)放射性物質を収納する容器本体と、
この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、
この一次蓋を覆う二次蓋と、
前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、
前記空間内の圧力を測定する圧力計と、
前記空間内に配置された前記(1)から(3)のいずれか1項に記載の圧力変化抑制体とを備えている収納容器、
(5)圧力変化抑制体が空間内に挿脱可能である前記(4)に記載の収納容器、および
(6)圧力変化抑制体が空間内に固定可能である前記(4)または(5)に記載の収納容器に関する。
The present invention
(1) A container body that stores radioactive substances, a primary lid that closes the opening of the container body, a secondary lid that covers the primary lid, and a predetermined lid formed between the primary lid and the secondary lid. And a space in the storage container in which the pressure in the space is maintained at a positive pressure relative to the pressure in the container body. A suppressor disposed within the body,
A pressure change suppressor characterized by being formed of a material having a volume expansion coefficient smaller than the volume expansion coefficient of any member surrounding the space;
(2) The pressure change suppressor according to (1), which is formed of an iron nickel alloy and / or an iron nickel cobalt alloy,
(3) The pressure change suppressor according to (1) or (2), wherein a concave portion having a predetermined volume is provided on a surface exposed to the space,
(4) a container body for storing a radioactive substance;
A primary lid for closing the opening of the container body;
A secondary lid covering the primary lid;
A space formed between the primary lid and the secondary lid and filled with a predetermined gas;
A pressure gauge for measuring the pressure in the space;
A storage container comprising the pressure change suppressing body according to any one of (1) to (3) disposed in the space;
(5) The storage container according to (4), wherein the pressure change suppressing body can be inserted into and removed from the space, and (6) the pressure change suppressing body can be fixed within the space (4) or (5). It relates to the storage container described in 1.
本発明は、収納容器に配置することでガスの漏出に起因する空間内の異常な圧力変化を確実に検知することができる圧力変化抑制体、およびこれを用いた収納容器を提供することができる。 The present invention can provide a pressure change suppressing body capable of reliably detecting an abnormal pressure change in a space caused by gas leakage by being arranged in a storage container, and a storage container using the same. .
以下、本発明の第1および第2の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施形態にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described in the drawings.
<圧力変化抑制体>
本発明の圧力変化抑制体は、放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、上記一次蓋と上記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、この空間内の圧力を測定する圧力計とを有し、上記空間内の圧力が上記容器本体内の圧力に対して正圧に保持される収納容器における上記空間内に配置される抑制体であって、上記空間を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする。
<Pressure change suppressor>
The pressure change suppressing body of the present invention includes a container main body that stores a radioactive substance, a primary lid that closes an opening of the container main body, a secondary lid that covers the primary lid, the primary lid, and the secondary lid, A space filled with a predetermined gas and a pressure gauge for measuring the pressure in the space, and the pressure in the space is maintained at a positive pressure relative to the pressure in the container body. It is a suppressing body disposed in the space in the storage container, and is formed of a material having a volume expansion coefficient smaller than that of any member surrounding the space.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態の圧力変化抑制体を示す概略斜視図である。当該圧力変化抑制体11は、例えば、図4に示す収納容器1等に配置されるものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a pressure change suppressing body according to a first embodiment of the present invention. The said pressure
ここで、まず当該圧力変化抑制体11が用いられる収納容器1について説明する。収納容器1は、例えば図4に示すように、概略的に、容器本体2と、一次蓋31と、二次蓋32と、空間6と、圧力計7とにより構成されている。
Here, first, the
容器本体2は、例えば、原子力発電所で一定期間使用され、原子炉の圧力容器から取り出された核燃料棒などの放射性物質mを収納する。この容器本体2は、例えば図4に示すような有底円筒状の本体であり、本体胴21と底板22とを有している。なお、容器本体2内の圧力は、通常0.08MPa程度であるが、後述する空間6内の圧力が容器本体2内の圧力に対して正圧に保持されている限り特に限定されない。本体胴21および底板22を構成する材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。
The
一次蓋31は、容器本体2の開口部を閉塞する。具体的には、この一次蓋31は、金属パッキン4を介して容器本体2を閉塞しており、図5に示すように、ボルト5により一次蓋31と容器本体2とが締結されている。一次蓋31を構成する材料としては、例えば、上述した本体胴21および底板22を構成する材料と同様の材料を採用することができる。
The
ここで、上述した本体胴21、底板22、一次蓋31のそれぞれには、放射性物質mから放射されるγ線および中性子線が外部に漏洩するのを抑制するため、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂等の遮蔽材8が封入されている。
Here, in order to suppress leakage of γ rays and neutron rays radiated from the radioactive substance m to the
二次蓋32は、一次蓋31を覆う。この二次蓋32は、具体的には、金属パッキン4を介して後述する空間6を閉塞しており、ボルト5により二次蓋32と容器本体2の本体胴21とが締結されている。二次蓋32を構成する材料としては、例えば、上述した本体胴21および底板22を構成する材料と同様の材料を採用することができる。
The
空間6は、一次蓋31と二次蓋32との間に形成され、一次蓋31、二次蓋32、および容器本体2の本体胴21により囲繞されている。この空間6には、所定のガスgが充填されており、空間6内の圧力が容器本体内2aの圧力に対して正圧に保持されている。
The space 6 is formed between the
上記所定のガスgとしては、例えば、ヘリウムガス等が挙げられる。空間6内の圧力は、通常0.4MPa程度に設定されるが、この空間6内の圧力が後述する容器本体2内の圧力に対して正圧に保持されている限り特に限定されない。
Examples of the predetermined gas g include helium gas. The pressure in the space 6 is normally set to about 0.4 MPa, but is not particularly limited as long as the pressure in the space 6 is maintained at a positive pressure with respect to the pressure in the
なお、周囲温度の変化に対するガスが充填される空間(空間6のうちの圧力変化抑制体11が占有する領域を除く領域)の容積の変化割合を大きくできる観点、および金属パッキン4からのガスgの漏出に伴う圧力変化の感度を向上させる観点からは、上記容積はより小さい方が好ましい。一方、上記容積が小さいとガスgを補充する作業の頻度が増える。このため、上記容積の変化割合および感度とガスgの補充頻度とを考慮し、容積およびこれに伴う圧力変化抑制体11の寸法を決定することが好ましい。なお、ガスgの補充は、正常な貯蔵時においても発生する金属パッキン4を介した空間6から容器本体内2aおよび大気への極微量なガスgの移動(リーク)に起因する空間6内のガスgの減少を補うために行われる作業である。このガスの補充作業の頻度が3〜4ヶ月程度あれば現実的である。
It should be noted that the rate of change in volume of the space filled with the gas with respect to the change in the ambient temperature (the region excluding the region occupied by the pressure
圧力計7は、空間6内の圧力を測定する。この圧力計7は、放射性物質mを収納容器1に収納している間、空間6からのガスgの異常な漏出を監視するために設けられている。圧力計7としては、上記所定のガスgの圧力を精度よく測定できれば特に限定されず、例えば、ブルドン管ゲージ、ダイアフラム気圧計などの機械式圧力計等を採用することができる。
The pressure gauge 7 measures the pressure in the space 6. The pressure gauge 7 is provided to monitor abnormal leakage of the gas g from the space 6 while the radioactive substance m is stored in the
次に、当該圧力変化抑制体11について説明する。当該圧力変化抑制体11は、収納容器1における空間6内に配置される。この圧力変化抑制体11は、空間6を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されている。
Next, the pressure
当該圧力変化抑制体11を形成する材料としては、上記体積膨張率を有する限り特に限定されず、例えば、金属材料、セラミック材料等を採用することができる。
The material for forming the pressure
これらの中で、圧力変化抑制体11を形成する材料としては、鉄ニッケル合金、鉄ニッケルコバルト合金、およびセラミックが好ましく、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金がより好ましい。上記鉄−ニッケル合金としては、例えば、インバー(36Ni−Fe)等が挙げられる。上記鉄−ニッケル−コバルト合金としては、例えば、スーパーインバー(32Ni−5Co−Fe)、コバール(29Ni−17Co−Fe)等が挙げられる。なお、上記材料は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, as a material for forming the pressure
このように、当該圧力変化抑制体11を上記材料で形成することで、圧力変化抑制体11の温度に対する体積膨張の変化を抑制することができ、ガスgの漏出に起因する空間6内の異常な圧力変化をより確実に検知することができる。また、これらの材料で形成することで、γ線や中性子線の遮蔽能向上、当該圧力変化抑制体11の強度向上、および放射性物質mの冷却能向上を期待することもできる。
In this way, by forming the pressure
当該圧力変化抑制体11の形状としては、空間6内におけるガスgが充填される容積を所定範囲に規定することができる限り特に限定されず、例えば図1に示すような円盤形状とすることができるが、空間6に露出する表面に所定容積の凹部120が設けられていることが好ましい。上記凹部120としては、図2に示す圧力変化抑制体12のように、例えば、切り欠き121、穴122、またはこれらの組合せ等を採用することができる。
The shape of the pressure
このように、当該圧力変化抑制体11を上記形状とすることで、ガスgが充填される空間6内の容積を適切に調整することができ、上記空間6内に充填されたガスgの温度に対する圧力変化を調整することができる。
Thus, by making the said pressure
ここで、当該圧力変化抑制体11の作用および効果について説明する。空間6に封入されるガスgの圧力は、収納容器1周囲の温度(気温)変化に対し、(1)上記ガスgの温度変化による圧力変化、および(2)容器本体2、一次蓋31および二次蓋32の温度変化に伴う空間の容積変化による圧力変化の二つの要因により変化する。
Here, the operation and effect of the pressure
例えば、収納容器1の周囲温度が上昇した場合、ガスgの圧力は、上記(1)の要因では圧力の上昇、上記(2)の要因では容積増大による圧力の減少を生じるため、これら(1)および(2)の要因により圧力変化が互いに打ち消し合う方向に作用する。上記(2)の要因による作用は、上記(1)の要因による作用よりも小さいため、当該圧力変化抑制体11を備えていない従来の収納容器では温度上昇に伴いガスの圧力が上昇する(図3(a)参照)。しかしながら、当該圧力変化抑制体11を備える収納容器1では、当該圧力変化抑制体11の体積膨張率が小さいので、周囲温度の上昇による空間6内のガスgが充填された領域の体積変化をより増大させることができ((V4/V3)>(V2/V1):V1〜V4は空間6内のガスgが充填された領域の容積であって、V1は温度上昇前の従来の収納容器の容積、V2は温度上昇後の従来の収納容器の容積、V3は温度上昇前の収納容器1の容積、V4は温度上昇後の収納容器1の容積をそれぞれ示す)、上記(2)の要因による作用を高めて圧力変化をより小さくすることができる(図3(b)参照)。その結果、当該圧力変化抑制体11を備える収納容器1では、この圧力変化抑制体11が、周囲温度の変化に伴うガスgの圧力変化を小さくさせる(若しくは無くす)という作用を生じさせる。
For example, when the ambient temperature of the
このように、当該圧力変化抑制体11が、空間6を囲繞するいずれの部材(本実施形態では、一次蓋31、二次蓋32および容器本体2)の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されているので、ガスgの漏出に起因する空間6内の異常な圧力変化を確実に検知することができる。
In this way, the pressure
<収納容器>
本発明の収納容器は、放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、上記一次蓋と上記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、上記空間内の圧力を測定する圧力計と、上記空間内に配置された当該圧力変化抑制体圧力変化抑制体とを備えている。
<Storage container>
The storage container of the present invention includes a container main body for storing a radioactive substance, a primary lid for closing the opening of the container main body, a secondary lid for covering the primary lid, and the primary lid and the secondary lid. A space filled with a predetermined gas, a pressure gauge for measuring the pressure in the space, and the pressure change suppressing body pressure change suppressing body disposed in the space.
[第2の実施形態]
図4は、本発明の第2の実施形態を示す収納容器の概略縦断面図である。図5は、図4の一部を拡大して示す概略縦断面図である。当該収納容器1は、図4および図5に示すように、概略的に、容器本体2と、一次蓋31と、二次蓋32と、空間6と、圧力計7と、圧力変化抑制体11とにより構成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a storage container showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing a part of FIG. 4 in an enlarged manner. As shown in FIGS. 4 and 5, the
当該収納容器1において、容器本体2は放射性物質mを収納する。一次蓋31は容器本体2の開口部を閉塞する。二次蓋32は一次蓋31を覆う。空間6は一次蓋31と二次蓋32との間に形成され所定のガスgが充填されている。圧力計7は空間6内の圧力を測定する。圧力変化抑制体11は空間6内に配置されている。
In the
なお、本実施形態における容器本体2、一次蓋31、二次蓋32、空間6、圧力計7および圧力変化抑制体11の構成は、それぞれ<圧力変化抑制体>の項で上述した構成と同様であるので、同一部位には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
The configurations of the
ここで、当該収納容器1は、圧力変化抑制体11が空間内に挿脱可能であることが好ましい。圧力変化抑制体11の空間6内への着脱機構としては特に限定されず、例えば、フックによる着脱機構等を採用することができる。これにより、例えば放射性物質mを保管する際(中間貯蔵施設における貯蔵の直前など)に圧力変化抑制体11を空間6内に配置することができ、上記保管までの当該収納容器1の取り回しなどを容易に行うことができる。
Here, the
また、当該収納容器1は、圧力変化抑制体11が空間6内に固定可能であることが好ましい。圧力変化抑制体11の空間6内への固定機構としては特に限定されず、例えば、圧力変化抑制体11の少なくとも外周の一部を、上記空間6を囲繞する少なくともいずれかの部材の内壁に当接することで固定するようにしてもよく、圧力変化抑制体11をボルト、フック等の固定部材(不図示)を用いて固定するようにしてもよい。これにより、空間6を囲繞する部材(例えば、一次蓋31、二次蓋32、容器本体2など)との衝突を防止することができ、上記部材や圧力変化抑制体11の損傷を未然に防ぐことができる。
Further, the
このように、当該収納容器1は、上記構成であることで、ガスgの漏出に起因する空間6内の異常な圧力変化を確実に検知することができる。
Thus, the said
なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 In addition, this invention is not limited to the structure of embodiment mentioned above, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included. Is done.
例えば、上述した実施形態では、円盤形状の圧力変化抑制体11、および切り欠き121や穴122を有する圧力変化抑制体12について説明したが、ガスgが充填される空間6内の容積を調整するものとして、例えば図6に示すように、一次蓋31と容器本体2とを固定するボルト5どうしの隙間を埋めるような突起部123を有する圧力変化抑制体13や、これを備えた収納容器(不図示)であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the disk-shaped pressure
m 放射性物質
11、12、13 圧力変化抑制体
1 収納容器
2 容器本体
31 一次蓋
32 二次蓋
6 空間
7 圧力計
Claims (6)
前記空間を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする圧力変化抑制体。 A container body that stores radioactive substances, a primary lid that closes the opening of the container body, a secondary lid that covers the primary lid, and a predetermined gas formed between the primary lid and the secondary lid. It has a filled space and a pressure gauge for measuring the pressure in the space, and is disposed in the space in the storage container in which the pressure in the space is held at a positive pressure relative to the pressure in the container body. A suppressed body,
A pressure change suppressing body characterized in that it is formed of a material having a volume expansion coefficient smaller than that of any member surrounding the space.
この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、
この一次蓋を覆う二次蓋と、
前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、
前記空間内の圧力を測定する圧力計と、
前記空間内に配置された請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の圧力変化抑制体とを備えている収納容器。 A container body for storing radioactive substances;
A primary lid for closing the opening of the container body;
A secondary lid covering the primary lid;
A space formed between the primary lid and the secondary lid and filled with a predetermined gas;
A pressure gauge for measuring the pressure in the space;
The storage container provided with the pressure change suppression body of any one of Claims 1-3 arrange | positioned in the said space.
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Cited By (1)
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WO2022177862A1 (en) * | 2021-02-16 | 2022-08-25 | Deep Isolation, Inc. | Hazardous waste canister systems and methods |
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WO2022177862A1 (en) * | 2021-02-16 | 2022-08-25 | Deep Isolation, Inc. | Hazardous waste canister systems and methods |
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