JP2021510827A - 放射性物質のための、より正確な形状寸法の最適化された空間要件及びハウジングを有する貯蔵バスケット - Google Patents

Abstract

本発明は、放射性物質のための、ハウジング（４）を画成している貯蔵バスケット（１）に関する。前記ハウジングは互いに平行であり、且つ、各々が、前記バスケットの長手方向中心軸（６）に平行なハウジング軸（８）に沿って延在している。前記バスケットは、−複数の開口部（２４）により貫通された複数の横断プレート（２０）と；−前記バスケットの前記長手方向中心軸（６）に平行に配置された複数のハウジング管（２６）と、を含む。本発明によれば、前記ハウジング管（２６）が、前記長手方向中心軸（６）に沿って前記横断プレート（複数可）（２０）と交互に配置され、これにより、前記各ハウジング（４）の内側面（４ａ）が、前記軸（６）に沿って連続的に、少なくとも第１ハウジング管（２６）の内面と、第１横断プレート（２０）の前記開口部（２４）の１つの内面と、第２ハウジング管（２６）の内面とにより画成される。

Description

本発明は、放射性物質の輸送及び／又は保管の分野に関する。放射性物質は、例えば、未使用の若しくは照射済みの燃料の集合体、又は放射性廃棄物である。

貯蔵「装置」（“device”）又は「ラック」（“rack”）とも称されるバスケットが、放射性物質を各々が受け入れることができる複数の隣接するハウジングを備えている。バスケットは、パッケージの格納エンクロージャ内に収容され、且つ、３つの必須機能を同時に果たすことができるように設計されている。これらの機能を以下に簡単に説明する。

実際、第１の機能は、放射性物質により放出される熱の熱伝達である。一般に、アルミニウム、或いはその合金のうちの１つが、その良好な熱伝導特性により使用されている。

第２の機能は、中性子の吸収と、バスケットに核分裂性放射性物質を充填するときに貯蔵バスケットの亜臨界を維持する問題に関する。バスケットは、中性子吸収材料、例えばホウ素を使用して作製されている。

最後に、第３の必須の機能は、装置の機械的強度に関するものである。バスケットの全体的な機械的強度が、放射性物質の輸送／保管のための規制安全要件、特には「自由落下」テストと称されるテストに関して適合していなければならないことに留意されたい。

このようなバスケットを作製するための多くの技術的方法が既に知られている。例えば、平行に配置されて、放射性物質を受け入れるためのハウジングを各々が形成する管を設置することが考えられた。この場合、例えば特許文献１に開示されているように、管は、バスケットの長手方向中心軸に沿って互いに離間された横断プレート（横板）により互いに保持される。このようにするために、これらのプレートの各々が、管を通し穴に貫通させている。しかし、上述の機械的強度機能を満たすために、同一プレート内で、材料の最小限の厚さが、２つの隣り合う通し穴間で保持されなければならない。これにより、バスケットの横方向全寸がかなり大きくなる。

さらに、管は通常、バスケットの高さ全体に延在する。これが、ハウジングの全長にわたるハウジングの正確な形状寸法を得ることを困難にしている。ハウジング全長にわたり所望の真直度を得ることが、特に複雑でコスト高である。

欧州特許出願公開第１２１２７５５号明細書

従って、本発明の目的は、先行技術の実施形態に関する上述の欠点を少なくとも部分的に克服することである。

上記目的の１つを達成するために、本発明は、放射性物質を輸送及び／又は保管するためにパッケージの格納エンクロージャ内に配置されるべき、放射性物質のための貯蔵バスケットであって、当該バスケットは、放射性物質を各々が受け入れるための複数のハウジングを画成し、前記ハウジングが、互いに平行で、且つ各々が、前記バスケットの長手方向中心軸に平行なハウジング軸に沿って延在している。前記バスケットは、
−横断プレート又は複数の横断プレートを含み、当該横断プレートは前記バスケットの前記長手方向中心軸に沿って分布され、且つ当該軸に直交して配置されており、前記プレートの各々が、当該各プレートを貫通している複数の穴を有し、前記バスケットは、さらに、
−前記バスケットの前記長手方向中心軸に平行に配置された複数のハウジング管を含む。

本発明によれば、前記ハウジング管は、前記長手方向中心軸に沿って前記横断プレート（複数可）と交互に配置されており、これにより、前記各ハウジングの内側面が、前記軸に沿って連続的に、少なくとも第１ハウジング管の内面と、第１横断プレートの前記穴の１つの内面と、第２ハウジング管の内面とにより画成される。

このような、前記ハウジングの、前記バスケットの前記長手方向に沿ってセグメント化された設計により、これらのハウジングの全長にわたる望ましい真直性を得ることが容易になる。さらに、前記横断プレートの前記穴が前記ハウジングの一体的部分をこうして形成しているため、これらの穴を、機械的強度機能を満たすために必要な最小限の材料厚さを保持したままで、互いにより近くに配置できる。その結果、バスケットの横方向全寸が有利に低減される。

本発明は、さらに、以下の任意選択的な特徴の少なくともいずれかを、単独で、又は組み合わせて有する。

前記横断プレート（複数可）は、各々、その両対向面に、前記ハウジング管を保持するための保持手段を含む。

これらの保持手段は、好ましくは、前記ハウジング管の端部がその内部に差し込まれる凹部の形状を有する。

前記各ハウジングの前記内側面は、円形、正方形、矩形又は六角形の形状の断面を有し、或いは、当業者により適切とみなされるその他の任意の断面形状を有する。

前記横断プレート（複数可）は、各々、ディスク形状を有する。

前記ハウジング管の各々は、中性子吸収要素を好ましくは含まない鋼から作製される。また、前記各ハウジング管は内側管を形成しており、当該内側管は、中性子吸収要素、例えばホウ素を好ましくは含むアルミニウム合金から作製された外側管により取り囲まれている。

前記各内側管は、前記外側管の両対向端の各々から軸方向に突出している。

前記横断プレート（複数可）は鋼から作製されている。

また、前記バスケットは、上部プレート及び底部プレートも含み、これらのプレート間に、前記横断プレート（複数可）と前記ハウジング管とを交互に挟んでいる。

また、前記バスケットは、前記上部プレート、前記底部プレート及び前記横断プレート（複数可）を各々が貫通しているタイロッドも含む。

前記各ハウジングは、Ｎ（Ｎは１〜２０）個の前記横断プレートを使用して画成されている。

前記ハウジング管のいずれもの長さの、前記プレート又は前記横断プレートのいずれもの厚さに対する比率は３〜１５である。

前記ハウジング管の前記長さは２０ｃｍ〜７０ｃｍである。

最後に、本発明の目的の１つは放射性物質を輸送及び／又は保管するためのパッケージを提供することであり、当該パッケージは、側部本体、底部及び蓋により画成された格納キャビティを備え、前記パッケージに、上述の貯蔵バスケットが、前記格納エンクロージャ内に配置されて充填される。

本発明のさらなる利点及び特徴は、以下に記載する非限定的な詳細な説明により明らかになろう。

この説明を、添付図面を参照しつつ行う。

本発明の好ましい実施形態による、放射性物質を輸送及び／又は保管するためのパッケージの分解斜視図である。 図１のパッケージの貯蔵バスケットの、断面Ｐに沿った断面図である。 図２の線III−IIIに沿った断面図である。

最初に図１を参照すると、発明の好ましい実施形態による、放射性物質を輸送及び／又は保管するためのパッケージ１００が示されている。このパッケージ１００は貯蔵バスケット１を含み、貯蔵バスケット１内に放射性物質２が、互いに隣接し且つバスケットの長手方向中心軸６に平行なハウジング４内に入れられて貯蔵される。また、各ハウジング４は、バスケット１の中心軸６（パッケージの長手方向中心軸に対応している）に平行なハウジング軸８を有する。

パッケージ１００は、バスケット１がその内部に収容される格納エンクロージャ１２を画成している。慣用的に、パッケージは、外側本体１４と、固定底部１６と、エンクロージャ１２を閉鎖する着脱可能な蓋１８とにより形成されている。パッケージのバスケットに放射性物質２が充填されたときに、この全体を慣用的に「パッケージ」と称する。

貯蔵バスケット１は、ほぼ円筒状の軸６を有し、エンクロージャ１２の断面と相補的な円形断面を有する。また、ハウジング４も、好ましくは円形の円筒状の断面を有するが、この断面が、代替的に、ハウジング４内に受け入れられる放射性内容物の形状に適合するように、正方形、矩形であっても、又は六角形であってもよい。上述のハウジングの形状は、図２及び図３に記載されているハウジングの内側面４ａに対応している。

バスケット１上に設けられたハウジング４の個数が、図示されるように多数であり、例えば１０個より多いことに留意されたい。図示の例において、３２個のハウジングがバスケット１によりに画成されており、これらのハウジングの各々が、放射性物質２、例えば、未使用の若しくは照射済み燃料の集合体、又は放射性廃棄物を受け入れる。

図２に「ＬＬ」と示されている各ハウジングの最大幅（これらのハウジングの各々の内径に対応している）は、「ＤＰ」と示されているバスケットの外径に対して小さい変数を有するような幅である。より詳細には、寸法ＬＬと寸法ＤＰとの比は０．２以下であり、これは実際、ハウジング４がバスケット内に多数存在することを反映している。

バスケット１は、様々な要素を用いて作成され、特に、少なくとも１つの横断プレート２０、好ましくは複数の横断プレート２０を用いて作成される。横断プレート２０は、バスケットの長手方向中心軸６に平行なバスケットの長手方向２２に沿って互いに離間して配置されている。従って、これらの横断プレート２０（スラグとも称される）は、バスケット内を横切るように向けられ、すなわち、面Ｐ並びに軸６及び軸８に直交して配置されている。横断プレート２０は、好ましくは鋼から作製され、各々が、ほぼディスク形状であり、複数の穴２４が開けられている。穴２４の個数は、バスケット内のハウジング４の総数に対応している。

プレート２０の間に、バスケット１が、バスケットの長手方向中心軸６に平行に配置されたハウジング管２６を含む。プレート２０と同様に、円形断面の管２６は、中性子吸収要素を好ましくは有さない鋼、例えばステンレス鋼から作製される。この点に関し、「中性子吸収要素」とは熱中性子に対して１００バーン（barn）よりも大きい断面を有する要素を意味する。しかし、示されている実施形態において、各ハウジング管２６が内側管を形成しており、内側管は外側管２６ａにより取り囲まれ、外側管２６ａ自体は、中性子吸収要素を含有する材料、例えば、ホウ素、ガドリニウム、ハフニウム、カドミウム、又は、インジウムも含有するアルミニウム合金から作成される。非常に小さい半径方向の間隙が、各ペアを成す両方の同軸管２６，２６ａの間に設けられるため、１つの組立体間隙のみが実際に保持され得る。

より詳細には、２本の管２６が各横断プレート２０の各穴２４に、当該穴の両側に配置されることにより関連付けられている。本発明の特徴の１つは、実際、ハウジング管２６と、プレート２０を貫通する穴２４とを関連付けることによりハウジング４を形成することにある。こうして、横断プレート２０とハウジング管２６とが方向２２に沿って交互に配置されるため、各ハウジング４の内側面４ａは、連続的に、第１ハウジング管２６の内面、第１横断プレート２０の穴の１つの内面、そして、第２ハウジング管２６の内面、第２横断プレート２０の穴の１つの内面（以下同様に続く）により画成される。横断プレートの個数は、１〜２０、優先的には、５〜１５であることに留意されたい。もちろん、この個数は、バスケットの高さに依る。そして、管２６は、約２０ｃｍ〜７０ｃｍの長さを有することにより、類似の個数設けられる。図３に示されているこの長さ「Ｌ」はプレート２０の厚さ「Ｅ」よりも大きい。なぜなら、いずれのハウジング管２６の長さＬの、いずれの横断プレート２０の厚さＥに対する比率も３〜１５であるからである。ここで、プレート２０の厚さＥは、プレートの２０の外周から所定距離の、穴２４間の通常ゾーン（current zone）における厚さとみなされ、この厚さは、プレートの凹部において局所的に低減する。

この凹部が、ハウジング管２６のための保持手段として機能するソケット３０を形成し、ハウジング管２６の端部がこのソケットに差し込まれる。実際、管２６の外面がソケット３０の側壁によりガイドされ、一方、ソケット３０の底部は、管２６が軸方向に当接する肩部（ショルダ）を形成している。こうして、各穴２４に２つのソケット３０が具備されており、これらのそれぞれが、関連する横断プレート２０の両対向面に、両方の対応する管２６を保持するために設けられている。

好ましくは、鋼ハウジング管２６のみがソケット３０に侵入し、関連する外側管２６ａはソケット３０に侵入しない。このようにするために、各管２６は、外側管２６ａの両対向端の各々から軸方向に突出している。一方、これらの両対向端は、プレート２０の、厚さＥを有する通常部分（current part）に着座する。

最後に、バスケット１が、上部プレート３２及び底部プレート３４も備えており、これらのプレートの間に、横断プレート２０とハウジング管２６とを交互に挟んでいることに留意されたい。また、これらのプレート３２，３４は、放射性物質を通過させるための孔も有する。これらの孔は、タイロッド３６により互いに接続されている。タイロッド３６は、バスケットの周囲部にてプレート３２，３４を貫通し、また各横断プレート２０も貫通している。

この設計により機械的機能が、管２６、プレート２０及び、タイロッド３６の協働により保証され、一方、亜臨界機能が外側管２６ａにより保証される。

さらに、ハウジング４の、長手方向２２に沿ってセグメント化された設計が、ハウジングの全長にわたって望ましい真直性を得ることを可能にする。また、プレート２０の穴２４がハウジングの一体的部分であるため、機械的強度機能を満たすために、これらの穴を、互いの間の材料厚さを最小限に保持したまま、互いにより近くに配置できる。その結果、バスケット１の横方向全寸が有利に低減される。

以上に単に例示のために記載した貯蔵バスケット１及びパッケージ１００に、当業者が様々な改変を、添付の特許請求の範囲により定義される範囲内で行い得ることは当然である。

１ 貯蔵バスケット
２ 放射性物質
４ ハウジング
６ 長手方向中心軸
８ ハウジング軸
１２ 格納エンクロージャ
１８ 蓋
２０ 横断プレート
２４ 穴
２６ ハウジング管
２６ａ 外側管
３０ 保持手段
３２ 上部プレート
３４ 底部プレート
３６ タイロッド
１００ パッケージ
ＬＬ ハウジングの最大幅

Claims (14)

1. 放射性物質を輸送及び／又は保管するためにパッケージ（１００）の格納エンクロージャ（１２）内に配置されるべき、放射性物質（２）のための貯蔵バスケット（１）であって、当該バスケットが、放射性物質（２）を各々が受け入れるための複数のハウジング（４）を画成しており、前記ハウジングが互いに平行で、且つ各々が、前記バスケットの長手方向中心軸（６）に平行なハウジング軸（８）に沿って延在し、前記バスケットが、
   −横断プレート又は複数の横断プレート（２０）を含み、当該横断プレートが、前記バスケットの前記長手方向中心軸（６）に沿って分布され、且つ、当該軸に直交して配置されており、前記プレート（２０）の各々が、当該各プレート（２０）を貫通している複数の穴（２４）を有し、前記バスケットが、さらに、
   −前記バスケットの前記長手方向中心軸（６）に平行に配置された複数のハウジング管（２６）を含む前記バスケットにおいて、
   前記ハウジング管（２６）が、前記長手方向中心軸（６）に沿って前記横断プレート（複数可）（２０）と交互に配置され、これにより、前記各ハウジング（４）の内側面（４ａ）が前記軸（６）に沿って連続的に、少なくとも、第１ハウジング管（２６）の内面と、第１横断プレート（２０）の前記穴（２４）の１つの内面と、第２ハウジング管（２６）の内面とにより画成されている、バスケット。
2. 前記横断プレート（複数可）（２０）が、各々、その両対向面に、前記ハウジング管（２６）を保持するための保持手段（３０）を含む、請求項１に記載のバスケット。
3. 前記保持手段が、前記ハウジング管（２６）の端部がその内部に差し込まれるソケット（３０）の形状を有する、請求項１又は２に記載のバスケット。
4. 前記各ハウジング（４）の前記内側面（４ａ）が、円形、正方形、矩形又は六角形の形状の断面を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバスケット。
5. 前記横断プレート（複数可）（２０）が各々、ディスク形状を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバスケット。
6. 前記ハウジング管（２６）の各々が、中性子吸収要素を好ましくは含まない鋼から作製され、且つ、前記各ハウジング管（２６）が内側管を形成し、当該内側管が、中性子吸収要素、例えばホウ素を好ましくは含むアルミニウム合金から作製された外側管（２６ａ）により取り囲まれている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバスケット。
7. 前記各内側管（２６）が、前記外側管（２６ａ）の両対向端の各々から軸方向に突出している、請求項１〜６のいずれか一項に記載のバスケット。
8. 前記横断プレート（複数可）（２０）が鋼から作製されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバスケット。
9. 上部プレート（３２）及び底部プレート（３４）をさらに含み、これらのプレート間に、前記横断プレート（複数可）（２０）と前記ハウジング管（２６）とを交互に挟んでいる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバスケット。
10. 前記上部プレート（３２）、前記底部プレート（３４）及び前記横断プレート（複数可）（２０）を各々が貫通しているタイロッド（３６）をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバスケット。
11. 前記各ハウジング（４）が、Ｎ（Ｎは１〜２０）個の前記横断プレート（２０）を使用して画成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバスケット。
12. 前記ハウジング管（２６）の長さ（Ｌ）の、前記プレート又は前記横断プレート（２０）の厚さ（Ｅ）に対する比率が３〜１５である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバスケット。
13. 前記ハウジング管（２６）の前記長さが２０ｃｍ〜７０ｃｍである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のバスケット。
14. 放射性物質を輸送及び／又は保管するためのパッケージ（１００）であって、当該パッケージが、側部本体（１４）、底部（１６）及び蓋（１８）により画成された格納エンクロージャ（１２）を備え、前記パッケージに、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の貯蔵バスケット（１）が、前記格納エンクロージャ（１２）内に配置されて充填される、パッケージ（１００）。

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