JP2505493B2 - 使用済原子燃料輸送・貯蔵容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、原子力発電プラントの原子炉から取出され
た使用済燃料集合体を輸送または貯蔵する容器に関す
る。

〈従来の技術〉 従来の使用済原子燃料輸送・貯蔵容器（以下輸送貯蔵
容器と記す）を第10図に示す。

図示のように、輸送貯蔵容器１は、底部を有する円筒
状の容器本体（キャスク）２と、キャクス２内に設けら
れるバスケット３と、キャスク２の開口部を密閉する蓋
４と、キャスク２の外周及び底面に施されるキャスクカ
バー５と、蓋４をシールするシールカバー６とからな
る。バスケット３には使用済の原子燃料集合体が一本づ
つ収納される複数個の収納枠3aが設けられている。蓋４
はボルト７によってキャスク２に固定されている。

第11図に示すように、ピット11内の水中で使用済の原
子燃料がバスケット３の収納枠3a内に収められ、開口部
に蓋４がかぶせられて吊具12が取付けられる。吊具12に
より輸送貯蔵容器１は操作床13上に引き上げられ（第12
図参照）、操作床13上で作業員により蓋４をキャスク２
にボルト７で固定する。続いて図示しないドレン弁を介
して輸送貯蔵容器１内の水を抜き、輸送もしくは貯蔵準
備が完了する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の輸送貯蔵容器１は、蓋の密閉がピット11内の水
中で行なえないため操作床13上で作業員の手作業で行な
われている。また、輸送貯蔵容器１内の水抜きも操作床
13上で行なわれている。このため、輸送貯蔵容器１には
遮蔽に対して厳しい制限が設けられているが、作業員が
長時間輸送貯蔵容器１に近づいてボルト止めや水抜きの
作業を行なわなければならず、作業員の放射線に対する
被曝量の増加が問題であった。

一方、輸送貯蔵容器１内は水抜きされて内部が空気乾
燥されるが、原子燃料集合体の隙間に入り込んだ付着水
分は空気乾燥ではなかなか除去できず乾燥に長時間を要
する問題があった。

ところで、バスケット３内の原子燃料が臨界に達する
のを防止するために、収納枠3a内には中性子減速材とし
て水の層が設けられている。近年、原子燃料の濃縮率が
4.3〜4.5％に高められてきているため、原子燃料が臨界
に達するのを防止するためには収納枠3a間または水の層
の厚さを大きくしなければならなかった。このためバス
ケット３の外径が大きくなりキャスク２が大型化する問
題があった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、蓋の密閉
及び容器内の水抜き乾燥が遠隔操作で短時間に行なえ、
しかも濃縮率の高い原子燃料を収容しても容器を大型化
することなく原子燃料が臨界に達することのない使用済
原子燃料輸送・貯蔵容器を提供し、もって作業員の放射
線被曝量の低減と容器の輸送費及び貯蔵費の増加防止を
図ることを目的とする。

〈問題点を解決するてめの手段〉 上記目的を達成するための本考案の構成は、円筒状の
容器本体内にバスケットを設け、該バスケット内に中性
子吸収材を配し、前記容器本体の開口部を蓋で密閉する
使用済原子燃料輸送・貯蔵容器であって、遠隔操作でも
って前記蓋を前記開口部に密閉させ得る密閉手段を該蓋
に設け、前記中性子吸収材として水と炭化ホウ素粉末焼
成黒鉛化品もしくは炭化ホウ素粉末焼成黒鉛化品を使用
し、前記バスケット内に加圧流体を供給するための加圧
弁を前記容器本体に設け、前記バスケット内の流体を排
出するための排出弁を前記容器本体に設けたことを特徴
とする。

〈作用〉 ピット内の水中で使用済原子燃料をバスケット内に収
容し、容器本体に蓋をかぶせ密閉手段により遠隔操作で
蓋を密閉する。排出弁を介して容器内の水を抜くと共に
加圧弁を介して容器本体内に加圧流体を供給し容器内の
水抜き及び乾燥を行なう。中性子吸収材に中性子の吸収
・減速効果を有する炭化ホウ素粉末焼成黒鉛化品を用い
ているので、容器を大型化せずに濃縮率の高い原子燃料
が臨界に達することを防ぐ。

〈実施例〉 第１図には本発明の一実施例に係る使用済原子燃料輸
送・貯蔵容器の断面側面、第２図乃至第７図にはその蓋
を示してある。また第８図にはそのバスケットの部分断
面、第９図にはその使用状態を示してある。

第１図に示すように、使用済燃料輸送・貯蔵容器（以
下輸送貯蔵容器と記す）21は、底部を有する円筒状の容
器本体（キャスク）22と、キャスク22内に設けられるバ
スケット23と、キャスク22の開口部を密閉する蓋24と、
キャスク22の外周及び底面に施されるキャスクカバー25
と、蓋24をシールするシールカバー26と、バスケット23
内に加圧流体を供給するためにキャスク22に設けられる
加圧弁27と、バスケット23内の流体を排出するためにキ
ャスク22に設けられる排出弁28とからなる。バスケット
23には使用済の原子燃料集合体が一本づつ収納される複
数個の収納枠23aが設けられている。

第８図に示すように、バスケット23の収納枠23aの配
列は縦軸及び横軸に対し対称である。バスケット23はバ
スケットシェル23bに囲まれ、バスケットシェル23b内に
収納枠23aが適宜配列される。収納枠23a間には炭化ホウ
素（B₄C）粉末焼成黒鉛化品29と水30、またはB₄C粉末焼
成黒鉛化品29のみの層が設けられ、また収納枠23aの外
側にもB₄C粉末焼成黒鉛化品29の層が設けられている。

従って、B₄C粉末焼成黒鉛化品29は中性子吸収効果及
び中性子減速材効果を持つので、原子燃料の濃縮度が上
っても厚さを薄くすることが可能で、バスケット23を大
きくすることなく高濃縮度の原子燃料が臨界に達するこ
とを防止できる。

第２図、第３図に基づいて密閉手段が設けられた蓋24
の構成を説明する。

蓋24の本体31には作動スクリュー32がねじ込まれ、作
動スクリュー32にはカラー33が取付けられている。カラ
ー33には複数組（図示例は八組）のリンク34の一端が回
動自在に取付けられ、リンク34の他端にはリンク35の一
端が回動自在に取付けられている。リンク35の他端には
シャーキー36がピンジョイントを介して設けられ、シャ
ーキー36の上面はテーパ面36aとなっている。シャーキ
ー36はキャスク22の内側に設けられた輪状溝22aに挿入
されるようになっており、輪状溝22aにはシャーキー36
のテーパ面36aと対向するテーパ面が形成されている。
リンク35は本体31の上面の溝31aの中に収められてい
る。

作動スクリュー32の中心に設けられた六角穴に工具を
挿入し、第１図に示すように、作動スクリュー32を本体
31にねじ込むことにより、リンク34,35によりシャーキ
ー36の中心が放射線上を外側方向に動き、シャーキー36
はキャスク22の輪状溝22aに挿入される。シャーキー36
が輪状溝22aに挿入されると、テーパ面36aが輪状溝22a
のテーパ面に押されて本体31が下方に押される。本体31
が下方に押されると本体31の座のテーパ面がキャスク22
の座のテーパ面に押し付けられ、Ｏリング37により密閉
される。作動スクリュー32の六角穴に挿入される工具を
遠隔操作することにより、蓋24の密閉を遠隔で行なうこ
とができる。

第４図乃至第７図に基づいて蓋24の他の実施例を説明
する。

本体41には歯車42が回転可能に支持され、本体41には
複数本のガイドピン43にガイドされて内歯歯車44が回転
自在に支持され、内歯歯車44と歯車42は噛み合ってい
る。内歯歯車44の下面にはジグザグ状の溝45が設けら
れ、溝45には多数のローラ46が設けられている。それぞ
れのローラ46には第２図，第３図で示したものと同一の
シャーキー36が取付けられ、内歯歯車44が回転すること
によりローラ46が溝45に案内されてシャーキー36が放射
線方向に移動する。

歯車42の工具穴42aに工具を挿入し歯車42を回転させ
ると、内歯歯車44がガイドピン43にガイドされて回転す
る。内歯歯車44が回転すると、ローラ46と溝45の関係が
第４図の状態から第６図の状態になり、シャーキー36が
放射状外側方向に押し出され、シャーキー36は輪状溝22
aに挿入される（第６図，第７図参照）。シャーキー36
が溝22aに挿入されると、第１図で示した蓋24と同様に
本体41が下方に押され、第７図に示すようにキャスク22
が密閉される。歯車42の工具穴42aに挿入される工具を
遠隔操作することにより、蓋の密閉を遠隔で行なうこと
ができる。

上述した輪送貯蔵容器21は、第９図に示すようにキャ
スクカバー25が取付けられた状態でピット51の水中の底
面に置かれ、使用済の原子燃料集合体が装荷される。蓋
24がキャスク22に装着され、遠隔工具52を作動スクリュ
ー32の六角穴もしくは歯車42の工具穴42aに挿入して操
作し、シャーキー36を輪状溝22aに挿入して蓋24を遠隔
操作でキャスク22に密閉する。

排出弁28を閉じると共にベント配管53を介して加圧弁
27から加圧して蓋24からの漏洩を吸引装置（図示省略）
で検査する。漏洩がないことを確認した後、排出弁28を
開いて加圧弁27から加圧空気をキャスク22内に送入し、
器内水を排出弁28からドレン配管54を経由して排出す
る。次に加圧弁27からフレオンアルコールをキャスク22
内に注入し、燃料集合体の隙間等に付着した残留水が押
し出されキャスク22の底にたまる。フレオンアルコール
を加圧弁27からの加圧空気で排出することで残留水は残
らず排出され、残留フレオンアルコールは揮発して容易
に排出される。尚、使用したフレオンアルコールについ
ては、回収し水分離後再使用する。従って、キャスク22
内の残留水が容易に除去され作業時間が短縮される。

残留水を除去した後、排出弁28を真空系に連結してキ
ャスク22内を真空にし、加圧弁を開いてHe（ヘリウム）
ガスをキャスク22内に送入してキャスク22内に充填する
と、蓋24の密閉からキャスク22内の水抜き乾燥まで搬出
の準備がピット51の水中で全て完了する。

上述した輸送貯蔵容器21は、蓋24に密閉手段を設け、
キャスク22に加圧弁27及び排出弁28を設けたので、ピッ
ト51の水中で蓋24の密閉及びキャスク22内の水抜き乾燥
が遠隔操作でもって行なえる。しかも中性子吸収材とし
てB₄C粉末焼成黒鉛化品29を使用しているので、濃縮率
の高い原子燃料を収容してもキャスク22を大型化しなく
ても原子燃料が臨界に達しない。

〈発明の効果〉 本発明の使用済原子燃料輸送・貯蔵容器は、蓋の密閉
及び容器内の水抜き乾燥が遠隔操作で短時間に行なえ、
しかも濃縮率の高い原子燃料を収容しても容器を大型化
することなく原子燃料が臨界に達することがない。この
結果、作業員が容器に近ずくことが減少し、作業員の放
射線被曝量の低減が図れると共に、容器の大型化を防い
で輸送費及び貯蔵費の増加防止が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る使用済原子燃料輸送・
貯蔵容器の断面側面図、第２図，第３図はこの蓋の平面
図及び断面側面図、第４図は蓋の他の例を表わす平面
図、第５図は第４図中のＶ−Ｖ線断面図、第６図，第７
図は蓋を密閉した状態の平面図及び断面図、第８図はバ
スケットの部分断面図、第９図は第１図に示した容器の
使用説明図、第10図は従来の使用済原子燃料輸送・貯蔵
容器の断面側面図、第11図，第12図はその使用説明図で
ある。 図面中、 21は使用済燃料輸送・貯蔵容器（輸送貯蔵容器）、22は
容器本体（キャスク）、23はバスケット、24は蓋、27は
加圧弁、28は排出弁、29は炭化ホウ素（B₄C）粉末焼成
黒鉛化品、31は作動スクリュー、34,35はリンク、36は
シャーキー、42は歯車、44は内歯歯車、45は溝、46はロ
ーラ、51はピットである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大出 良夫 兵庫県神戸市兵庫区小松通５丁目１番16 号 株式会社神菱ハイテック内 (72)発明者 橋場 憲司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の容器本体内にバスケットを設け、
   該バスケット内に中性子吸収材を配し、前記容器本体の
   開口部を蓋で密閉する使用済原子燃料輸送・貯蔵容器で
   あって、遠隔操作でもって前記蓋を前記開口部に密閉さ
   せ得る密閉手段を該蓋に設け、前記中性子吸収材として
   水と炭化ホウ素粉末焼成黒鉛化品もしくは炭化ホウ素粉
   末焼成黒鉛化品を使用し、前記バスケット内に加圧流体
   を供給するための加圧弁を前記容器本体に設け、前記バ
   スケット内の流体を排出するための排出弁を前記容器本
   体に設けたことを特徴とする使用済原子燃料輸送・貯蔵
   容器。