JP2021188907A - 放射性物質収容容器 - Google Patents

Abstract

【課題】専用のボルトを蓋に貫通させたりすることなく、ガスケット周辺の残留水を除去することが可能な構造を有する放射性物質収容容器を提供すること。【解決手段】キャスク１００（放射性物質収容容器）は、放射性物質を収容する容器本体１と、容器本体１の開口を密封する一次蓋２と、一次蓋２と容器本体１の開口端に形成された蓋取付部１４との間に設置されるリング形状のガスケット５と、を備える。容器本体１の内部空間とガスケット取付溝１５とを連通させる第１溝２５、および一次蓋２の外側空間とガスケット取付溝１５とを連通させる第２溝２６が、ガスケット取付溝１５が形成された側の蓋側当接面２ａまたは本体側当接面１ａに形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、放射性物質収容容器に関する。

放射性物質収容容器の一例として、放射性物質を収容して、輸送、貯蔵する容器であるキャスクがある。

キャスクに使用済燃料を収納する際は、作業環境の線量率を低く抑えるために、使用済燃料貯蔵プール内にキャスクの容器本体を沈めた状態で使用済燃料の収納作業を行う。使用済燃料を収納後、プール内で容器本体に一次蓋を設置してプール外に搬出する。一次蓋内面の容器本体と接する部分には、キャスクに密封性を持たせるためのガスケットが取り付けられている。一次蓋のガスケットを取り付ける箇所には矩形断面の溝が周方向に加工されており、ガスケットはこの溝部分に取り付けられる。ガスケットは蓋ボルトの締結によって圧縮されることで、容器本体および一次蓋と密着し、密封境界を形成する。

使用済燃料を収納したキャスクをプール外に搬出した後、まず蓋ボルトを締結し、キャスクに密封性が付与される。キャスク内に残留する水は一次蓋に取り付けられた専用のオリフィス（貫通孔）から排水され、さらに真空乾燥により内面に付着した水分が除去される。一次蓋の外面に付着している水分についても同様に、二次蓋に取り付けられた蓋間圧力監視用のポートを通じて真空乾燥により水分が除去される。

このとき、容器本体と一次蓋のフランジ面とが密着していることで、ガスケットと上記矩形断面の溝との間のスペースは、一次蓋を通して真空乾燥が行われるキャスク内部、および二次蓋を通して真空乾燥が行われる一次蓋外部のいずれからも孤立している。そのため、上記スペースを真空乾燥することは難しい。上記スペースに残留水が存在すると、当該残留水によって、金属腐食（特に、ガスケットの外被であるアルミ材の腐食）が引き起こされる懸念があり、残留水を可能な限り除去する必要がある。特にガスケットはキャスクの密封性を維持する上で極めて重要な部品であり、ガスケット周辺の残留水を除去するための工夫が必要とされる。

ガスケット周辺の残留水を除去するための技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、一次蓋にボルトを貫通させ、ボルトの先端を容器本体の蓋取付部の面に押し当てることによって、蓋取付部と一次蓋との間に隙間を生じさせ、この隙間を利用して洗浄および乾燥を行うこととしている。

特開２００６−１２５９０５号公報

特許文献１に記載の残留水除去技術には、次のような問題がある。

蓋取付部と一次蓋との間に隙間を生じさせる際に、ガスケットの圧縮が弱まる。これにより密封境界が崩れて放射性物質がキャスク外に漏洩する懸念がある。

また、一次蓋を容器本体に締結するボルトとは別に、隙間を生じさせるための専用のボルトが必要であるため、一次蓋にボルト穴加工が必要となり一次蓋の構造が複雑化する。また、作業者の被ばく防止の観点から、作業時間を出来るだけ短くすることが望ましいところ、乾燥工程において専用のボルトを一次蓋に締め付ける作業が必要となる。

さらには、容器本体の蓋取付部の面にボルトを押し当てると、当該面に傷をつける懸念がある。このような傷には放射性物質が付着し易く且つ付着した放射性物質は除染しづらいため、容器本体の蓋取付部の面は、可能な限り滑らかな表面性状を保つことが望ましい。

本発明の目的は、専用のボルトを蓋に貫通させたりすることなく、ガスケット周辺の残留水を除去することが可能な構造を有する放射性物質収容容器を提供することである。

本発明に係る放射性物質収容容器は、放射性物質を収容する容器本体と、前記容器本体の開口を密封する蓋と、前記蓋と前記容器本体の開口端に形成された蓋取付部との間に設置されるリング形状のガスケットと、を備える。前記蓋は、前記蓋取付部との当接面である蓋側当接面を備え、前記容器本体の前記蓋取付部は、前記蓋との当接面である本体側当接面を備える。前記蓋側当接面、または前記本体側当接面に、前記ガスケットを取り付けるための周方向に延びるガスケット取付溝が形成されており、前記容器本体の内部空間と前記ガスケット取付溝とを連通させる第１溝、および前記蓋の外側空間と前記ガスケット取付溝とを連通させる第２溝が、前記ガスケット取付溝が形成された側の前記蓋側当接面または前記本体側当接面に、それぞれ少なくとも１つ形成されている。

本発明によれば、特許文献１に記載のキャスク（放射性物質収容容器）のように専用のボルトを蓋に貫通させたりすることなく、ガスケット周辺の残留水を除去することができる。

本発明の一実施形態に係るキャスク（放射性物質収容容器）の縦断面図である。 図１中に示す一次蓋の裏面を示す一次蓋の平面図である。 図３（ａ）は図２のＢ部拡大図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。 図１のＡ部詳細図である。 図４のＤ部拡大図である。 第２実施形態に係る一次蓋の裏面を示す一次蓋の平面図である。 図６のＥ部拡大図である。 座金の縦断面図である。 変形例に係る一次蓋の裏面を示す一次蓋の平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、放射性物質収容容器の一例として、キャスクに本発明を適用した場合について説明する。なお、キャスク以外の放射性物質収容容器に本発明が適用されてもよい。

キャスク１００は、使用済燃料などの放射性物質を収容して、輸送、貯蔵するために用いられるものであって、図１に示すように、放射性物質を収容する有底円筒形状の容器本体１と、容器本体１の開口を密封する一次蓋２（蓋）と、一次蓋２の外側に設置され、一次蓋２との間の空間Ｓ１の圧力を一次蓋２および容器本体１とともに保持する二次蓋３と、二次蓋３の外側に設置される三次蓋４とを備えている。三次蓋４は、キャスク１００を輸送する際に容器本体１に取り付けられる蓋であって、キャスク１００を輸送した後のキャスク１００の貯蔵状態では、特別な場合を除いて外される。容器本体１の外周部には、ハンドリング用の複数のトラニオン（不図示）が取り付けられる。キャスク１００は、縦置き設置されてもよいし、横置き設置されてもよい。

容器本体１内から外部への中性子の放出を抑えるために、容器本体１の外周面側には、側部中性子遮蔽層８が設けられ、容器本体１の底側、および二次蓋３には、それぞれ、底部中性子遮蔽層９、および蓋部中性子遮蔽層１０が設けられる。側部中性子遮蔽層８、底部中性子遮蔽層９、および蓋部中性子遮蔽層１０を構成する中性子遮蔽材は、例えば、エポキシ樹脂、もしくはポリエステル樹脂などの樹脂、またはシリコンゴム、もしくはエチレンポリプロピレンゴムなどのゴムである。

なお、キャスク１００を構成する容器本体１、一次蓋２、二次蓋３、および三次蓋４は、例えば炭素鋼などの金属材料で形成される。金属材料は、主として、ガンマ線を遮蔽する機能を有する材料であり、ある程度の中性子をも遮蔽するものが好ましい。容器本体１と一次蓋２とは複数のボルト１９にて締結され、容器本体１と二次蓋３とは複数のボルト２０にて締結される。

一次蓋２には、容器本体１内部の排水・乾燥を行うための貫通孔１１が設けられており、通常時、貫通孔１１はプラグ１２で塞がれている。

放射性物質の密封を維持するため、容器本体１と一次蓋２の外周縁部との間にリング形状のガスケット５が設置される。また、一次蓋２と二次蓋３との間の空間Ｓ１の圧力を保持するため、容器本体１と二次蓋３の外周縁部との間にリング形状のガスケット６が設置される。

また、一次蓋２と二次蓋３との間の空間Ｓ１の圧力を測定（監視）するための圧力監視装置７が二次蓋３に設置される。圧力監視装置７は、圧力センサ、ならびに、配管およびバルブなどの付属品から構成される。二次蓋３には、空間Ｓ１に連通する細孔１３（ガス圧導入路）が設けられ、圧力監視装置７を構成する配管は、この細孔１３に接続される。空間Ｓ１の圧力（ガス）は、細孔１３および配管を介して圧力センサに導かれる。空間Ｓ１、および容器本体１内には、ヘリウムガスなどの不活性ガスが充填される。

前記ガスケット５は、容器本体１の開口端に形成された蓋取付部１４（図４参照）と一次蓋２との間に設置される。一次蓋２の蓋取付部１４との当接面である蓋側当接面２ａに、ガスケット５を取り付けるための矩形断面のガスケット取付溝１５が形成される。このガスケット取付溝１５は、一次蓋２の全周にわたってその周方向に延びる環状の溝である。ガスケット取付溝１５に取り付けられる上記ガスケット５は、例えば二重金属ガスケットであって、図５に示すように、径の異なる二つのＯリング状金属ガスケット（内リング１６、外リング１７）がアルミニウム合金製の被覆材１８で被覆されてなる。なお、図５では、ガスケット５と本体側当接面１ａとが重なって図示されているが、容器本体１に一次蓋２がボルト１９にて締結されることでガスケット５は圧縮される。ガスケット５の圧縮により密封性が付与される。

一次蓋２には、ガスケット取付溝１５の底に開口するリークチェック孔２１が複数個所に設けられており、通常時、リークチェック孔２１はプラグ２２で塞がれている。リークチェック孔２１は、ガスケット５の密封機能が正常に働いていることを確認するためのリーク試験（例えばＨｅリーク試験）を行うための孔である。上記被覆材１８には複数個所に孔１８ａが設けられており、当該孔１８ａとリークチェック孔２１の開口とが合うように、ガスケット５はガスケット取付溝１５に取り付けられる。

また、一次蓋２には、ボルト１９が挿入される複数のボルト挿入孔２３が設けられている。ボルト挿入孔２３は、一次蓋２を貫通し、蓋側当接面２ａのうちのガスケット取付溝１５よりも外側に形成されている。蓋取付部１４の一次蓋２との当接面である本体側当接面１ａには、ボルト挿入孔２３に挿入されたボルト１９が螺合される複数のボルトねじ込み穴２４が設けられている。

本実施形態では、図２、図３に示すように、容器本体１の内部空間とガスケット取付溝１５とを連通させる第１溝２５、および一次蓋２の外側空間とガスケット取付溝１５とを連通させる第２溝２６が、蓋側当接面２ａ（蓋側）に形成されている。

ガスケット５周辺の残留水の除去は、次のようにしてなされる。

使用済燃料を収納したキャスク１００（容器本体１に一次蓋２が設置された状態のキャスク）をプール外に搬出した後、ボルト１９を締結し、キャスクに密封性が付与される。容器本体１内に残留する水は一次蓋２に設けられた貫通孔１１から排水され、さらに真空乾燥により内面に付着した水分が除去される。このとき、容器本体１の内部空間とガスケット取付溝１５とが第１溝２５によって連通されているので、ガスケット５を構成する内リング１６とガスケット取付溝１５との間の空間Ｇ１（図５参照）も真空乾燥される。

次いで、一次蓋２の外側に二次蓋３が設置され、二次蓋３はボルト２０にて容器本体１に締結される。一次蓋２の外面に付着している水分は二次蓋３に設けられた細孔１３を通じて真空乾燥により除去される。このとき、一次蓋２の外周面２ｂ（図４参照）と容器本体１との間には、一次蓋２の取り付け・取り外しの作業性を考慮して、ある程度の隙間が存在し、且つ、一次蓋２の外側空間とガスケット取付溝１５とが第２溝２６によって連通されているので、ガスケット５を構成する外リング１７とガスケット取付溝１５との間の空間Ｇ２も真空乾燥される。なお、外リング１７と内リング１６との間の空間Ｇ３は、プラグ２２が外されていることで、被覆材１８に設けられた孔１８ａおよびリークチェック孔２１を介して一次蓋２の外側空間と連通するので、同様に真空乾燥される。なお、ガスケット５が一次蓋２の全周にわたって配置されているため、密封性が損なわれることはない。

第１溝２５および第２溝２６は、それぞれ１つ設置されてもよいし、本実施形態のように複数、設置されてもよい。複数、設置する場合は、万一、１か所の第１溝２５および第２溝２６が異物の噛み込み等により詰まった場合であってもそれ以外の溝を通じて真空乾燥が可能であり、冗長性を担保できるという観点から望ましい。

本実施形態のキャスク１００によると、特許文献１に記載のキャスクのように専用のボルトを蓋に貫通させたりすることなく、ガスケット５周辺の残留水を除去することができる。また、蓋取付部１４と一次蓋２との間に隙間を生じさせるようなことはしないので、密封境界が崩れて放射性物質がキャスク１００外に漏洩する懸念はない。さらには、従来の排水・真空乾燥作業と全く同じ作業の中で、ガスケット５周辺を乾燥させることができ、非常に作業効率が良い。さらには、特許文献１の場合とは異なり、本体側当接面１ａに傷をつける懸念が圧倒的に小さいので、本体側当接面１ａに放射性物質が付着し易くなることをほぼ完全に防止することができる。

図２、図３に示す本実施形態の一次蓋２では、第２溝２６は、隣り合うボルト挿入孔２３の間を通り、一次蓋２の外周とガスケット取付溝１５と第２溝２６で連通されている。この構成によると、一次蓋２に第２溝２６を容易に形成することができる。

図６、図７は、第２実施形態に係る一次蓋２９を示す。一次蓋２と一次蓋２９との相違点は次の通りである。

図６、図７に示すように、一次蓋２９の外側空間とガスケット取付溝１５とを連通させる蓋側当接面２ａに形成された第２溝２６は、一次蓋２９の外周とボルト挿入孔２３とガスケット取付溝１５とを連通させる溝であって、一次蓋２９の外周とボルト挿入孔２３とを連通させる外側第２溝２６ｂと、ボルト挿入孔２３とガスケット取付溝１５とを連通させる内側第２溝２６ａとで構成される。

また、本実施形態では、隣り合うボルト挿入孔２３同士を連通させる第３溝２７が蓋側当接面２ａに形成されている。

ボルト１９の挿入を考慮して、ボルト１９とボルト挿入孔２３との間にはある程度の隙間が存在する。そのため、一次蓋２の外側空間とガスケット取付溝１５との間は、外側第２溝２６ｂ、ボルト挿入孔２３、および内側第２溝２６ａを介して連通する。また、周方向で隣り合う第２溝２６同士（外側第２溝２６ｂ同士、および内側第２溝２６ａ同士）は、ボルト挿入孔２３、および第３溝２７を介して連通する。

一次蓋２９の上面とボルト１９の頭部との間には座金（不図示）が挟み込まれる。この部分は特にシールされない。そのため、二次蓋３の細孔１３を利用した真空乾燥作業時、ボルト挿入孔２３からもいくらかガスが抜ける。本実施形態の一次蓋２９によると、一次蓋２９の外面に付着している水分を除去する真空乾燥作業時、前記空間Ｇ３の水分を、外側第２溝２６ｂに加えて、ボルト挿入孔２３からも排出することが可能となる。

なお、図８に示すような、径方向の内外面を連通する貫通孔２８ａを有する座金２８を、一次蓋２９の上面とボルト１９の頭部との間に挟み込んだ場合には、ボルト挿入孔２３からの水分の排出をより好適に行うことができる。座金２８に貫通孔２８ａを設けることに代えて、ボルト挿入孔２３の内外空間を連通させるための溝を座金２８の上面および下面の少なくともいずれか一方に設けてもよい。

図２、図３に示す一次蓋２においても、図６、図７に示す一次蓋２９においても、第１溝２５および第２溝２６は、いずれもキャスク１００の径方向に延びる直線形状の溝とされ、且つ第１溝２５と第２溝２６とは一直線上に配置されている。この構成によると、一次蓋２に第１溝２５および第２溝２６を容易に形成することができる。

上記の実施形態は次のように変更可能である。

一次蓋２９において、外側第２溝２６ｂが省略されて、ボルト挿入孔２３とガスケット取付溝１５とを連通させる内側第２溝２６ａのみで第２溝２６が構成されてもよい。

一次蓋２９において、第３溝２７が省略されてもよい。また、本実施形態の第３溝２７は、全てのボルト挿入孔２３同士を連通させる環状の溝とされているが、一部のボルト挿入孔２３同士を連通させる円弧状の溝とされてもよい。この場合、第２溝２６と連通するボルト挿入孔２３を、第３溝２７で連通させるボルト挿入孔２３に含むものとされる。また、第３溝２７は、蓋側当接面２ａではなく、本体側当接面１ａに形成されてもよい。

一次蓋２においても一次蓋２９においても、ガスケット取付溝１５、第１溝２５、および第２溝２６は、いずれも蓋側当接面２ａ（蓋側）に形成されているが、ガスケット取付溝１５、第１溝２５、および第２溝２６が、本体側当接面１ａ（容器本体側）に形成されてもよい。すなわち、第１溝２５、および第２溝２６は、ガスケット取付溝１５が形成された側の蓋側当接面２ａまたは本体側当接面１ａに形成されればよい。

キャスクは、一次蓋２、二次蓋３というように少なくとも２つの蓋を有する放射性物質収容容器であるが、１つの蓋のみを有する放射性物質収容容器に本発明が適用されてもよい。

図６、図７では、第２溝２６がボルト挿入孔２３をキャスクの径方向に横切って連通する実施例を示した。これに代えて、図９に示す一次蓋３０のように、第２溝２６がボルト挿入孔２３同士の間に設けられていてもよい。第２溝２６は第３溝２７をキャスクの径方向に横切って連通する。

その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。

１：容器本体
１ａ：本体側当接面
２、２９、３０：一次蓋（蓋）
２ａ：蓋側当接面
５：ガスケット
１４：蓋取付部
１５：ガスケット取付溝
１９：ボルト
２３：ボルト挿入孔
２５：第１溝
２６：第２溝
２７：第３溝
１００：キャスク（放射性物質収容容器）

Claims (7)

1. 放射性物質を収容する容器本体と、
   前記容器本体の開口を密封する蓋と、
   前記蓋と前記容器本体の開口端に形成された蓋取付部との間に設置されるリング形状のガスケットと、
   を備える放射性物質収容容器において、
   前記蓋は、前記蓋取付部との当接面である蓋側当接面を備え、
   前記容器本体の前記蓋取付部は、前記蓋との当接面である本体側当接面を備え、
   前記蓋側当接面、または前記本体側当接面に、前記ガスケットを取り付けるための周方向に延びるガスケット取付溝が形成されており、
   前記容器本体の内部空間と前記ガスケット取付溝とを連通させる第１溝、および前記蓋の外側空間と前記ガスケット取付溝とを連通させる第２溝が、前記ガスケット取付溝が形成された側の前記蓋側当接面または前記本体側当接面に、それぞれ少なくとも１つ形成されている、
   放射性物質収容容器。
2. 請求項１に記載の放射性物質収容容器において、
   前記ガスケット取付溝、前記第１溝、および前記第２溝が、いずれも前記蓋側当接面に形成されており、
   前記開口端に前記蓋を固定するためのボルトが挿入される複数のボルト挿入孔であって前記蓋を貫通する複数のボルト挿入孔が、前記蓋側当接面のうちの前記ガスケット取付溝よりも外側に形成されており、
   前記第２溝は、隣り合う前記ボルト挿入孔の間を通り、
   前記蓋の外周と前記ガスケット取付溝とが前記第２溝で連通されている、
   放射性物質収容容器。
3. 請求項１に記載の放射性物質収容容器において、
   前記ガスケット取付溝、前記第１溝、および前記第２溝が、いずれも前記蓋側当接面に形成されており、
   前記開口端に前記蓋を固定するためのボルトが挿入される複数のボルト挿入孔であって前記蓋を貫通する複数のボルト挿入孔が、前記蓋側当接面のうちの前記ガスケット取付溝よりも外側に形成されており、
   前記ボルト挿入孔と前記ガスケット取付溝とが前記第２溝で連通されている、
   放射性物質収容容器。
4. 請求項３に記載の放射性物質収容容器において、
   前記蓋の外周と前記ボルト挿入孔と前記ガスケット取付溝とが前記第２溝で連通されている、
   放射性物質収容容器。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の放射性物質収容容器において、
   隣り合う前記ボルト挿入孔同士を連通させる第３溝が、前記蓋側当接面または前記本体側当接面に形成されている、
   放射性物質収容容器。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の放射性物質収容容器において、
   前記第１溝および前記第２溝が、いずれも当該放射性物質収容容器の径方向に延びる直線形状の溝とされている、
   放射性物質収容容器。
7. 請求項６に記載の放射性物質収容容器において、
   前記第１溝と前記第２溝とが一直線上に配置されている、
   放射性物質収容容器。

Images