JP2023056325A - 放射性物質収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質からの崩壊熱による温度分布における最高温度を抑制することで、要求される基準温度に対する裕度を確保する。【解決手段】放射性物質収納容器は、放射性物質を収納するための容器であり、少なくとも一部の表面は、面内方向における第１熱伝導率と面外方向に沿った第２熱伝導率とが異なる異方性伝熱材によって覆われる。【選択図】図５

Description

本開示は、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物質を収納するための放射性物質収納容器が知られている。この種の放射性物質収納容器は、例えば本体胴の内部空間に設けられたバスケット内に放射性物質を収納するが、収納された放射性物質からの崩壊熱によって温度上昇が生じる。例えば特許文献１には、放射性物質が収納されるバスケットにヒートパイプを埋込設置することで、除熱性能を向上させた放射性物質収納容器が開示されている。

特開平１－２５９２９９号公報

バスケットに収納された放射性物質からの崩壊熱は、熱伝達や輻射によって、放射性物質収納容器の構造レイアウトや放射性物質の収納レイアウトに応じて、放射性物質収納容器に特定の箇所を最高温度とする熱分布を形成する。放射性物質収納容器に収納可能な放射性物質の数、量又は熱量などは、このような熱分布における最高温度が要求される基準温度を満たす範囲で設定される。そのため、放射性物質収納容器の設計において、放射性物質の収納時における熱分布における最高温度に裕度を持たせることが重要である。上記特許文献１では、バスケットにヒートパイプを埋込設置することで除熱性能の向上を図っているが、その効果範囲はヒートパイプの近傍に限定的であり、放射性物質の収納時における熱分布における最高温度に裕度を持たせるに至っていない。

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、収納する放射性物質からの崩壊熱による温度分布における各部材の最高温度を抑制することで、要求される基準温度に対する裕度を確保可能な放射性物質収納容器を提供することを目的とする。

本開示の少なくとも一実施形態に係る放射性物質収納容器は、上記課題を解決するために、
放射性物質を収納するための放射性物質収納容器であって、
少なくとも一部の表面は、面内方向における第１熱伝導率と面外方向に沿った第２熱伝導率とが異なる異方性伝熱材によって覆われる。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、収納する放射性物質からの崩壊熱による温度分布における各部材の最高温度を抑制することで、要求される基準温度に対する裕度を確保可能な放射性物質収納容器を提供できる。

幾つかの実施形態に係る放射性物質収納容器の基本構成を示す斜視図である。 図１に示す放射性物質収納容器の軸方向の断面図である。 図１に示す放射性物質収納容器の径方向の断面図である。 第１異方性伝熱材及び第２異方性伝熱材における熱伝導の異方性を示す模式図である。 一実施形態に係る放射性物質収納容器の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。 図５に示す放射性物質収納容器における温度分布の解析結果である。 他の実施形態に係る放射性物質収納容器の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。 他の実施形態に係る放射性物質収納容器の径方向に沿った断面構造を示す模式図である。 他の実施形態に係る放射性物質収納容器の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。 他の実施形態に係る放射性物質収納容器の蓋部に設けられたガスケットが挿入されるための凹部の近傍の拡大断面図である。 他の実施形態に係る放射性物質収納容器の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。 放射性物質収納容器１が備えるバスケットを構成するピースの斜視図である。 図１２のピースから構成されるバスケットを有する放射性物質収納容器における熱伝導の様子を模式的に示す図である。 放射性物質収納容器における熱伝導の他の例を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は幾つかの実施形態に係る放射性物質収納容器１の基本構成を示す斜視図であり、図２は図１に示す放射性物質収納容器１の軸方向の断面図であり、図３は図１に示す放射性物質収納容器１の径方向の断面図である。

放射性物質収納容器１は、使用済燃料等の放射性物質を輸送及び貯蔵するためのキャスクであり、放射性物質を収納するためのバスケット２と、バスケット２を囲む本体胴４と、本体胴４を閉じる蓋部６と、本体胴４を囲む外筒８とを備える。バスケット２は複数のピース（図１２を参照）が組み合わされることにより、軸方向から見て格子状（マトリクス状）に配列された放射性物質の収納スペースを有する。本体胴４は、バスケット２を収納するための内部空間１０を有する略円筒形状を有し、一端側に開口部１２を有するとともに他端側が底部１４で閉じられた有底形状を有する。
尚、バスケット２は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、ボロン添加ステンレス鋼、アルミ合金、ボロン添加アルミ合金などの金属材料から構成される。

蓋部６は、本体胴４の開口部１２を閉じることにより、内部空間１０に配置されるバスケット２に収納された放射性物質を外部から隔離する。本実施形態では、蓋部６は、内部空間１０に面する第１蓋部６ａと、第１蓋部６ａより外側に設けられた第２蓋部６ｂとを備えた二重構造を有する。第１蓋部６ａ及び第２蓋部６ｂは、本体胴４の開口部１２に設けられた第１段差部１２ａ及び第２段差部１２ｂにそれぞれ対応するフランジ形状を有しており、ボルト穴１６に挿入されたボルト１８によって本体胴４に対して締結されることにより着脱可能に固定される（図２を参照）。
尚、ボルト穴１６及びボルト１８は、第１蓋部６ａ及び第２蓋部６ｂのそれぞれにおいて周方向に沿って所定の間隔で複数設けられる。

第１蓋部６ａ及び第２蓋部６ｂのうち第１段差部１２ａ及び第２段差部１２ｂに対向する面上には、それぞれ凹部２０（ガスケット溝）が設けられる。凹部２０は周方向に沿って延在し、ガスケット２２が配置されることにより、開口部１２における本体胴４と蓋部６との気密性を向上させている。

本体胴４の外周側には、本体胴４の外周面を覆うように外筒８が設けられている。外筒８は本体胴４と同様に略円筒形状を有し、本体胴４に対して同軸に設けられる。本体胴４の外表面と外筒８の内表面との間には伝熱フィン２４が周方向に間隔を空けて複数設けられる。これらの伝熱フィン２４は、本体胴４と外筒８とを接続するように設けられており、伝熱フィン２４を介して本体胴４内部で発生する熱を放射性物質収納容器１の外表面に逃がす機能を有する。

また放射性物質収納容器１は、バスケット２に収納された放射性物質からの中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材２６を備える。中性子遮蔽材２６は例えば樹脂材である。本実施形態では、中性子遮蔽材２６として、第１中性子遮蔽材２６ａ、第２中性子遮蔽材２６ｂ、第３中性子遮蔽材２６ｃが設けられている。第１中性子遮蔽材２６ａは、本体胴４の外表面及び外筒８の内表面の間で伝熱フィン２４が設けられている空間に対して充填されることで、放射性物質収納容器１の側方に設けられる。第２中性子遮蔽材２６ｂは、蓋部６に設けられており、より具体的には、第１蓋部６ａ及び第２蓋部６ｂの間に内蔵されている。第３中性子遮蔽材２６ｃは本体胴４の底部１４に内蔵されている。
尚、上記構成を有する放射性物質収納容器１は、床面上に架台５０を介して縦置姿勢で保管されるが、本発明は横置き姿勢で保管される場合に適用してもよい。

上述の基本構成を有する放射性物質収納容器１は、以下に図５～図１４を参照して説明するように、その少なくとも一部の表面が異方性伝熱材３０によって覆われる。異方性伝熱材３０は面内方向における第１熱伝導率σ１と面外方向に沿った第２熱伝導率σ２とが異なり、例えばグラフェンシートのようなグラフェンが積層された構成材である。これにより、放射性物質収納容器１に収納された放射性物質からの崩壊熱を異方性伝熱材３０によって放射性物質収納容器の広い範囲にわたって分散させ、特定の箇所が高温になることを防止できる。その結果、放射性物質収納容器１における最高温度を低減させ、要求される基準温度に対する裕度を向上でき、裕度向上による放射性物質の収納数の増加や、高燃焼度燃料の収納が可能となる。

また以下の各実施形態では、異方性伝熱材３０は、第１熱伝導率σ１が第２熱伝導率σ２より大きい第１異方性伝熱材３０ａと、第２熱伝導率σ２が第１熱伝導率σ１より大きい第１異方性伝熱材３０ｂとの少なくとも一方を含む。図４は第１異方性伝熱材３０ａ及び第２異方性伝熱材３０ｂにおける熱伝導の異方性を示す模式図である。図４では、異方性伝熱材３０が、被設置部材１´（例えば、前述の放射性物質収納容器１の少なくとも一部）上に設置された様子を模式的に示している。第１異方性伝熱材３０ａは第１熱伝導率σ１が第２熱伝導率σ２より大きいことにより、面内方向に沿った熱伝達に優れている。一方、第２異方性伝熱材３０ｂは第２熱伝導率σ２が第１熱伝導率σ１より大きいことにより、面外方向に沿った熱伝達に優れている。このような第１異方性伝熱材３０ａ及び第２異方性伝熱材３０ｂは、例えばグラフェンシートのような熱伝導性に異方性がある材料の積層方向を調整することで適宜実現可能である。

尚、グラフェンが積層されて構成された異方性伝熱材３０において熱伝導率が高い方向における熱伝導率（第１異方性伝熱材３０ａにおける第１熱伝導率σ１、及び、第２異方性伝熱材３０ｂにおける第２熱伝導率σ２）は例えば７００～１９５０［Ｗ／ｍ・Ｋ］であり、熱伝導率が低い方向における熱伝導率（第１異方性伝熱材３０ａにおける第２熱伝導率σ２、及び、第２異方性伝熱材３０ｂにおける第１熱伝導率σ１）は例えば１０～２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。

図５は一実施形態に係る放射性物質収納容器１の軸方向に沿った断面構造を示す模式図であり、図６は図５に示す放射性物質収納容器１における温度分布の解析結果である（図６では図５の構成を簡略化して示している）。本実施形態では、第１異方性伝熱材３０ａが本体胴４の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる（図５では、第１異方性伝熱材３０ａが本体胴４の内表面及び外表面の両方に設けられている場合を例示しているが、いずれか一方にのみ設けられていてもよい）。

本実施形態によれば、バスケット２に収納された放射性物質からの崩壊熱は、仮に第１異方性伝熱材３０ａが設けられていない場合には、図６の左側に示すように、バスケット２から崩壊熱が周囲に伝達されることで、放射性物質収納容器１の軸方向中心部の近傍に温度が高い箇所が生じる。それに対して、本体胴４の内表面又は外表面の少なくとも一方に第１異方性伝熱材３０ａを設けることで、図６の右側に示すように、バスケット２からの崩壊熱は面内方向（軸方向）に沿って伝達され、本体胴４の広い範囲に対して分散される。その結果、バスケット２の最高温度が低減され、基準温度に対する裕度が確保できる。

また図５では図示を省略しているが、図２を参照して前述したように、本体胴４の外表面及び外筒８の内表面の間には第１中性子遮蔽材２６ａが設けられている。そのため図５の第１異方性伝熱材３０ａは、第１中性子遮蔽材２６ａに沿って配置されている。一般的に中性子遮蔽材は、放射性物質収納容器１の構成部材のうち比較的基準温度に対する裕度が小さいが、このように第１中性子遮蔽材２６ａに沿って第１異方性伝熱材３０ａを設けることで、裕度が小さい第１中性子遮蔽材２６ａの温度を好適に低減できる。

図７は他の実施形態に係る放射性物質収納容器１の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。本実施形態では、第１異方性伝熱材３０ａが外筒８の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる（図７では、第１異方性伝熱材３０ａが外筒８の内表面及び外表面の両方に設けられている場合を例示しているが、いずれか一方にのみ設けられていてもよい）。

本実施形態によれば、外筒８の内表面又は外表面の少なくとも一方に第１異方性伝熱材３０ａを設けることで、図５を参照して前述した実施形態と同様に、バスケット２からの崩壊熱は面内方向（軸方向）に沿って伝達され、外筒８の広い範囲に対して分散される。その結果、外筒８の最高温度が低減され、基準温度に対する裕度が確保できる。

図８は他の実施形態に係る放射性物質収納容器１の径方向に沿った断面構造を示す模式図である。

本実施形態では、第１異方性伝熱材３０ａは、本体胴４と外筒８との間に設けられた複数の伝熱フィン２４の表面を覆うように設けられる。これにより、バスケット２に収納された放射性物質からの崩壊熱が伝熱フィン２４の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器１における最高温度を好適に低減できる。

また伝熱フィン２４の表面を覆う第１異方性伝熱材３０ａは、伝熱フィン２４に隣接する本体胴４又は外筒８の少なくとも一方に至るまで延びてもよい。図８の例では、伝熱フィン２４の表面を覆う第１異方性伝熱材３０ａが本体胴４の外表面を介して、隣り合う他の伝熱フィン２４の表面に至るように延びている。これにより、本体胴４の熱を第１異方性伝熱材３０ａによって効率よく伝熱フィン２４を通して外筒８に逃がすことができるため、バスケット２に収納された放射性物質からの崩壊熱をより広い範囲に分散できる。本実施形態では特に、伝熱フィン２４の表面を覆う第１異方性伝熱材３０ａが本体胴４の外表面を介して、隣り合う別の伝熱フィン２４に至るように設けられることで、本体胴４の周方向全体にわたって第１異方性伝熱材３０ａによって熱が分散されるように構成されている。

図９は他の実施形態に係る放射性物質収納容器１の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。本実施形態では、第１異方性伝熱材３０ａが蓋部６の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる（図９では、第１異方性伝熱材３０ａが蓋部６（第１蓋部６ａ）の内表面（内部空間１０に位置するバスケット２に対向する面）に設けられている場合を例示しているが、蓋部６の外表面に設けられていてもよい）。これにより、バスケット２に収納された放射性物質からの崩壊熱が蓋部６の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、蓋部６の最高温度が低減され、基準温度に対する裕度が確保できる。

また図９では図示を省略しているが、図２を参照して前述したように、蓋部６（第１蓋部６ａ及び第２蓋部６ｂの間）には第２中性子遮蔽材２６ｂが設けられている。そのため図９の第１異方性伝熱材３０ａは、第２中性子遮蔽材２６ｂに沿って配置されている。一般的に中性子遮蔽材は、放射性物質収納容器１の構成部材のうち比較的基準温度に対する裕度が小さいが、このように第２中性子遮蔽材２６ｂに沿って第１異方性伝熱材３０ａを設けることで、裕度が小さい第２中性子遮蔽材２６ｂの温度を好適に低減できる。

図１０は他の実施形態に係る放射性物質収納容器１の蓋部６に設けられたガスケット２２が挿入されるための凹部２０の近傍の拡大断面図である。蓋部６に設けられる第１異方性伝熱材３０ａは、第１蓋部６ａ又は第２蓋部６ｂの少なくとも一方における凹部２０を覆うように設けられてもよい。図１０では、第１蓋部６ａ又は第２蓋部６ｂに設けられた凹部２０に沿って、その周囲の表面に至るように第１異方性伝熱材３０ａが凹部２０を覆っている様子が示されている。凹部２０に配置されるガスケット２２は、放射性物質収納容器１の構成部材のうち比較的基準温度に対する裕度が小さいが、このようにガスケット２２が配置される凹部２０を第１異方性伝熱材３０ａで覆うことで、放射性物質からの崩壊熱が凹部２０に集中することを抑制し、凹部２０に配置されるガスケット２２の温度を好適に低減できる。

尚、第１蓋部６ａは第２蓋部よりバスケット２側に位置するため、バスケット２に収納された放射性物質収納容器１からの崩壊熱の影響を受けやすい。そのため、第１蓋部６ａに設けられた凹部２０のみを第１異方性伝熱材３０ａで覆うようにしてもよい。この場合、第１異方性伝熱材３０ａの施工範囲を崩壊熱の影響を受けやすい第１蓋部６ａの凹部２０に限定することで、コスト削減を図りながらも、凹部２０に配置されるガスケット２２の温度を好適に低減できる。

図１１は他の実施形態に係る放射性物質収納容器１の軸方向に沿った断面構造を示す模式図である。本実施形態では、第１異方性伝熱材３０ａが本体胴４の底部１４の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる（図１１では、第１異方性伝熱材３０ａが底部１４の内表面（内部空間１０に位置するバスケット２に対向する面）に設けられている場合を例示しているが、底部１４の外表面に設けられていてもよい）。これにより、バスケット２に収納された放射性物質からの崩壊熱が本体胴４の底部１４の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、本体胴４の底部１４の最高温度が低減され、基準温度に対する裕度が確保できる。

また図２を参照して前述したように、本体胴４の底部１４には第３中性子遮蔽材２６ｃが設けられている。そのため図１１の第１異方性伝熱材３０ａは、第３中性子遮蔽材２６ｃに沿って配置されている。一般的に中性子遮蔽材は、放射性物質収納容器１の構成部材のうち比較的基準温度に対する裕度が小さいが、このように第３中性子遮蔽材２６ｃに沿って第１異方性伝熱材３０ａを設けることで、裕度が小さい第３中性子遮蔽材２６ｃの温度を好適に低減できる。

図１２は放射性物質収納容器１が備えるバスケット２を構成するピース３５の斜視図であり、図１３は図１２のピース３５から構成されるバスケット２を有する放射性物質収納容器１における熱伝導の様子を模式的に示す図である。図１２に示すように、ピース３５は、略板形状を基本とした中空体として構成されており、長手方向に沿って縁部に少なくとも１つの凹状の係合部３６を有する。バスケット２は、このような係合部３６が組み合わされることで複数のピース３５から構成される。

本実施形態では、バスケット２を構成する各ピース３５の内表面又は外表面の少なくとも一部に、異方性伝熱材３０が設けられる（図１２では一例として、ピース３５の外表面を覆うように異方性伝熱材３０が設けられている様子が示されている）。この異方性伝熱材３０は第１異方性伝熱材３０ａであってもよく、第２異方性伝熱材３０ｂであってもよい。また第１異方性伝熱材３０ａ及び第２異方性伝熱材３０ｂの両方を併用してもよい。これらの異方性伝熱材３０は、バスケット２に収納される放射性物質の熱分布に応じて設けることができる。このように熱伝導率の異方性が異なる２種類の異方性伝熱材３０を熱分布に応じてバスケット２を構成するピース３５に設けることで、放射性物質収納容器１の構造変更を抑えつつ、放射性物質収納容器１における最高温度を好適に低減できる。

尚、バスケット２と本体胴４の内面との間には、例えばアルミニウム合金等の伝熱性材料からなる伝熱サポート部材が設けられることがあるが、このような伝熱サポート部材の表面の少なくとも一部に異方性伝熱材３０を設けてもよい。

図１３では、バスケット２に収納された放射性物質からの崩壊熱が、放射性物質が集中している中央側から端部に向けて伝達された後、径方向に沿って周囲の本体胴４に向けて放熱される様子が示されている。このような熱伝達を実現するために、例えば、バスケット２のうち温度が高くなる中央側に第１異方性伝熱材３０ａを配置することで、バスケット２の端部に向けて熱量を分散することで最高温度を低減させるとともに、バスケット２の端部側（上方又は下方）に第２異方性伝熱材３０ｂを配置することで、バスケット２から周囲にある本体胴４への放熱を促進することができる。

図１４は放射性物質収納容器１における熱伝導の他の例を模式的に示す図である。この例では、架台５０上に設置された放射性物質収納容器１において、上部に比べて下部の放熱量が大きくなるように、外筒８の外表面に対して異方性伝熱材３０が設けられる。このような熱伝導を実現するために、図１４では、外筒８の外表面の上部に対して第２異方性伝熱材３０ｂを設けるととともに、外筒８の外表面の下部に対して第１異方性伝熱材３０ａを設ける。これにより、バスケット２では、第１異方性伝熱材３０ａが設けられた下部と、第２異方性伝熱材３０ｂが設けられた上部との間で温度差が大きくなることで、図１４に示す熱伝達を実現することができる。このような外筒８の上下方向に沿った温度差は放射性物質収納容器１の周囲に上方に向かう上昇気流を発生させるため、放射性物質収納容器１と外気との間での熱交換を促進し、除熱性を向上できる。

以上説明したように上述の各実施形態によれば、収納する放射性物質からの崩壊熱による温度分布における最高温度を抑制することで、要求される基準温度に対する裕度を確保可能な放射性物質収納容器１を提供できる。

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）一態様に係る放射性物質収納容器は、
放射性物質を収納するための放射性物質収納容器（１）であって、
少なくとも一部の表面は、面内方向における第１熱伝導率（σ１）と面外方向に沿った第２熱伝導率（σ２）とが異なる異方性伝熱材（３０）によって覆われる。

上記（１）の態様によれば、放射性物質を収納するための放射性物質収納容器の少なくとも一部の表面が異方性伝熱材で覆われる。これにより、放射性物質収納容器に収納された放射性物質からの崩壊熱を異方性伝熱材によって放射性物質収納容器の広い範囲にわたって分散させ、特定の箇所が高温になることを防止できる。その結果、放射性物質収納容器における各部材の最高温度を低減させ、各部材ごとに要求される基準温度に対する裕度を向上でき、裕度向上による放射性物質の収納数の増加や、高燃焼度燃料の収納が可能となる。

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記放射性物質収納容器は、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）と、
前記バスケットを囲む本体胴（４）と、
前記本体胴の端部を閉じるための蓋部（６）と、
前記本体胴を囲む外筒（８）と、
を備える放射性物質収納容器であって、
前記異方性伝熱材は、前記バスケット、前記本体胴、蓋部及び前記外筒の少なくとも一部に設けられる。

上記（２）の態様によれば、放射性物質収納容器の主要構成であるバスケット、本体胴、蓋部、外筒の少なくとも一部に対して異方性伝熱材が設けられる。これにより、これらの部材に伝達される崩壊熱を分散させ、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記異方性伝熱材は、前記第１熱伝導率が前記第２熱伝導率より大きい第１異方性伝熱材（３０ａ）を含む。

上記（３）の態様によれば、放射性物質収納容器の少なくとも一部は、面内方向に沿った第１熱伝導率が、面外方向に沿った第２熱伝導率より大きな第１異方性伝熱材によって覆われる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が特定の箇所に集中することなく面内方向に沿って分散されることで、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（４）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）を囲む本体胴（４）を備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記本体胴の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる。

上記（４）の態様によれば、放射性物質収納容器の本体胴の内表面又は外表面の少なくとも一方に、第１異方性伝熱材が設けられる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が本体胴の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（５）他の態様では、上記（３）又は（４）の態様において、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）を囲む本体胴（４）と、
前記本体胴を囲む外筒（８）と
を備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記外筒の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる。

上記（５）の態様によれば、放射性物質収納容器の外筒の内表面又は外表面の少なくとも一方に、第１異方性伝熱材が設けられる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が外筒の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（６）他の態様では、上記（３）から（５）のいずれか一態様において、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）を囲む本体胴（４）と、
前記本体胴を囲む外筒（８）と、
前記本体胴の外表面、及び、前記外筒の内表面の間に、周方向に間隔を空けて設けられた複数の伝熱フィン（２４）を更に備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記複数の伝熱フィンの表面を覆うように設けられる。

上記（６）の態様によれば、放射性物質収納容器が有する伝熱フィンに、第１異方性伝熱材が設けられる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が伝熱フィンの特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（７）他の態様では、上記（３）から（６）のいずれか一態様において、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）を囲む本体胴（４）と、
前記本体胴の一端を閉じる蓋部（６）と
を備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記蓋部の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる。

上記（７）の態様によれば、放射性物質収納容器の蓋部の内表面又は外表面の少なくとも一方に、第１異方性伝熱材が設けられる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が蓋部の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（８）他の態様では、上記（３）から（７）のいずれか一態様において、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）を囲む本体胴（４）と、
前記本体胴の一端を閉じ、前記本体胴との間にガスケット（２２）が配置される凹部（２０）が設けられた蓋部（６）と
を備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記凹部を覆うように設けられる。

上記（８）の態様によれば、放射性物質収納容器の蓋部が有するフランジ部に設けられた凹部を覆うように、第１異方性伝熱材が設けられる。凹部に配置されるガスケットは、放射性物質収納容器の構成部材のうち比較的基準温度に対する裕度が小さいが、このようにガスケットが配置される凹部を第１異方性伝熱材で覆うことで、放射性物質からの崩壊熱が凹部に集中することを抑制し、凹部に配置されるガスケットの温度を好適に低減できる。

（９）他の態様では、上記（３）から（８）のいずれか一態様において、
前記放射性物質を収納するためのバスケット（２）を囲む本体胴（４）を備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記本体胴の底部（１４）の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる。

上記（９）の態様によれば、放射性物質収納容器を構成する本体胴の底部の内表面又は外表面の少なくとも一方に、第１異方性伝熱材が設けられる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が底部の特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（１０）他の態様では、上記（３）から（９）のいずれか一態様において、
前記放射性物質からの中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材（２６）を備え、
前記第１異方性伝熱材は、前記中性子遮蔽材に沿って設けられる。

上記（１０）の態様によれば、放射性物質収納容器が備える中性子遮蔽材に沿って、第１異方性伝熱材が設けられる。中性子遮蔽材は、放射性物質収納容器の構成部材のうち比較的基準温度に対する裕度が小さいが、このように中性子遮蔽材に沿って第１異方性伝熱材を設けることで、裕度が小さい中性子遮蔽材の温度を好適に低減できる。

（１１）他の態様では、上記（１）から（１０）のいずれか一態様において、
前記異方性伝熱材は、前記第２熱伝導率が前記第１熱伝導率より大きい第２異方性伝熱材（３０ｂ）を含む。

上記（１１）の態様によれば、放射性物質収納容器の少なくとも一部は、面外方向に沿った第２熱伝導率が、面内方向に沿った第１熱伝導率より大きな第２異方性伝熱材によって覆われる。これにより、放射性物質からの崩壊熱が特定の箇所に集中することなく面外方向に沿って分散されることで、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（１２）他の態様では、上記（１１）の態様において、
前記放射性物質を収容するためのバスケット（２）を備え、
前記第２異方性伝熱材は、前記バスケットを構成するピース（３５）の内表面又は外表面の少なくとも一部に設けられる。

上記（１２）の態様によれば、放射性物質収納容器のバスケットの構成ピースの内表面又は外表面の少なくとも一方に、第２異方性伝熱材が設けられる。これにより、放射性物質からの崩壊熱がバスケットの特定の箇所に集中することなく広い範囲に対して分散できるので、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（１３）他の態様では、上記（１）から（１２）のいずれか一態様において、
前記異方性伝熱材は、
前記面内方向の熱伝導率が前記面外方向の熱伝導率より大きい第１異方性伝熱材（３０ａ）と、
前記面外方向の熱伝導率が前記面内方向の熱伝導率より大きい第２異方性伝熱材（３０ｂ）と、
を含み、
前記第１異方性伝熱材及び前記第２異方性伝熱材は、前記放射性物質の熱分布に応じて設けられる。

上記（１３）の態様によれば、熱伝導率の異方性が異なる２種類の異方性伝熱材を熱分布に応じて放射性物質収納容器に設けることで、放射性物質収納容器の構造変更を抑えつつ、放射性物質収納容器における最高温度を好適に低減できる。

（１４）他の態様では、上記（１３）の態様において、
前記放射性物質収納容器が設置された状態において、前記第１異方性伝熱材は、前記第２異方性伝熱材より下方に設けられる。

上記（１４）の態様によれば、設置状態にある放射性物質収納容器において、第１異方性伝熱材が第２異方性伝熱材より下方に設けられる。これにより、放射性物質収納容器の下部における放熱量が上部に比べて増加して、放射性物質収納容器に上下方向の温度差が生じる。このような温度差は放射性物質収納容器の周囲に上方に向かう気流を発生させるため、放射性物質収納容器の熱交換を促進し、除熱性を向上できる。

（１５）他の態様では、上記（１）から（１４）のいずれか一態様において、
前記異方性伝熱材は、グラフェンシートを含んでなる。

上記（１５）の態様によれば、熱伝達率に異方性を有するグラフェンシートを用いて、前述の異方性伝熱材を実現してもよい。

１ 放射性物質収納容器
２ バスケット
４ 本体胴
６ 蓋部
６ａ 第１蓋部
６ｂ 第２蓋部
８ 外筒
１０ 内部空間
１２ 開口部
１２ａ 第１段差部
１２ｂ 第２段差部
１４ 底部
１６ ボルト穴
１８ ボルト
２０ 凹部
２２ ガスケット
２４ 伝熱フィン
２６ 中性子遮蔽材
２６ａ 第１中性子遮蔽材
２６ｂ 第２中性子遮蔽材
２６ｃ 第３中性子遮蔽材
３０ 異方性伝熱材
３０ａ 第１異方性伝熱材
３０ｂ 第２異方性伝熱材
３５ ピース
３６ 係合部
５０ 架台

Claims (15)

1. 放射性物質を収納するための放射性物質収納容器であって、
   少なくとも一部の表面は、面内方向における第１熱伝導率と面外方向に沿った第２熱伝導率とが異なる異方性伝熱材によって覆われる、放射性物質収納容器。
2. 前記放射性物質収納容器は、
   前記放射性物質を収納するためのバスケットと、
   前記バスケットを囲む本体胴と、
   前記本体胴の端部を閉じるための蓋部と、
   前記本体胴を囲む外筒と、
   を備える放射性物質収納容器であって、
   前記異方性伝熱材は、前記バスケット、前記本体胴、蓋部及び前記外筒の少なくとも一部に設けられる、請求項１に記載の放射性物質収納容器。
3. 前記異方性伝熱材は、前記第１熱伝導率が前記第２熱伝導率より大きい第１異方性伝熱材を含む、請求項１又は２に記載の放射性物質収納容器。
4. 前記放射性物質を収納するためのバスケットを囲む本体胴を備え、
   前記第１異方性伝熱材は、前記本体胴の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる、請求項３に記載の放射性物質収納容器。
5. 前記放射性物質を収納するためのバスケットを囲む本体胴と、
   前記本体胴を囲む外筒と
   を備え、
   前記第１異方性伝熱材は、前記外筒の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる、請求項３又は４に記載の放射性物質収納容器。
6. 前記放射性物質を収納するためのバスケットを囲む本体胴と、
   前記本体胴を囲む外筒と、
   前記本体胴の外表面、及び、前記外筒の内表面の間に、周方向に間隔を空けて設けられた複数の伝熱フィンを更に備え、
   前記第１異方性伝熱材は、前記複数の伝熱フィンの表面を覆うように設けられる、請求項３から５のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
7. 前記放射性物質を収納するためのバスケットを囲む本体胴と、
   前記本体胴の一端を閉じる蓋部と
   を備え、
   前記第１異方性伝熱材は、前記蓋部の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる、請求項３から６のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
8. 前記放射性物質を収納するためのバスケットを囲む本体胴と、
   前記本体胴の一端を閉じ、前記本体胴との間にガスケットが配置される凹部が設けられた蓋部と
   を備え、
   前記第１異方性伝熱材は、前記凹部を覆うように設けられる、請求項３から７のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
9. 前記放射性物質を収納するためのバスケットを囲む本体胴を備え、
   前記第１異方性伝熱材は、前記本体胴の底部の内表面又は外表面の少なくとも一方に設けられる、請求項３から８のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
10. 前記放射性物質からの中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材を備え、
    前記第１異方性伝熱材は、前記中性子遮蔽材に沿って設けられる、請求項３から９のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
11. 前記異方性伝熱材は、前記第２熱伝導率が前記第１熱伝導率より大きい第２異方性伝熱材を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
12. 前記放射性物質を収容するためのバスケットを備え、
    前記第２異方性伝熱材は、前記バスケットを構成するピースの内表面又は外表面の少なくとも一部に設けられる、請求項１１に記載の放射性物質収納容器。
13. 前記異方性伝熱材は、
    前記面内方向の熱伝導率が前記面外方向の熱伝導率より大きい第１異方性伝熱材と、
    前記面外方向の熱伝導率が前記面内方向の熱伝導率より大きい第２異方性伝熱材と、
    を含み、
    前記第１異方性伝熱材及び前記第２異方性伝熱材は、前記放射性物質の熱分布に応じて設けられる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。
14. 前記放射性物質収納容器が設置された状態において、前記第１異方性伝熱材は、前記第２異方性伝熱材より下方に設けられる、請求項１３に記載の放射性物質収納容器。
15. 前記異方性伝熱材は、グラフェンシートを含んでなる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の放射性物質収納容器。

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