JP3087896B1 - 放射性物質収納キャスク - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 キャスクを吊り上げた際にもシール性が低下
せず、脱着が容易で軽量なキャスク蓋を提供する。 【解決手段】 シールプレート１と支持フレーム２を分
離し、それぞれ独立にキャスクに固定するとともにシー
ルプレート１と支持フレーム２を互いに距離を変える猶
予を残して結合ピン５で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放射性物質を収納す
るキャスクに関し、特に使用済ターゲットの収納に用い
るキャスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】使用済の原子炉燃料や高エネルギ加速器
のビーム照射ターゲットは高レベルに放射化しており多
量の崩壊熱が発生するため、交換や処理の際の移動等の
取り扱いは冷却しながら遠隔操作で行う必要がある。特
に陽子ビーム照射核破砕ターゲットは中性子発生密度が
非常に大きいため照射終了後の誘導放射能及び崩壊熱が
大きくなり、取り扱い中のターゲットの厳重な密封及び
効率のよい冷却が必須となる。したがって、放射性物質
はキャスクと呼ばれる専用容器に収納されて取り扱われ
る。なお、キャスクには冷却機能が備わっていることが
多い。

【０００３】従来、例えば使用済原子炉燃料用のキャス
クとして図５に示したものが用いられている。図示した
キャスクは使用済燃料を収納するキャスク本体とパッキ
ンを備えたキャスク蓋からなり、キャスク下部に使用済
燃料集合体を格納し、水を充填した後キャスク蓋を多数
のボルトで締めて密封する。キャスク蓋に備えられたグ
リッパ受け口にクレーン等に取り付けたグリッパを挿入
してキャスクをクレーン等で持ち上げる構造になってい
る。密閉用パッキンには金属Ｏリングや高分子樹脂製パ
ッキンが用いられている。

【０００４】このキャスクは原子力発電での使用済燃料
用のものであり内容物の放射化が高レベルであって崩壊
熱が大きいため、冷却材としてキャスク内に水を充填す
るとともにキャスク外面に冷却用フィンを設け、自然対
流による冷却性能の向上を図っている。このキャスクで
は、キャスクを吊り上げる際、吊り上げによりキャスク
蓋とキャスク本体が引き離される方向に力が作用し、キ
ャスク蓋と本体との間隙が大きくなってパッキンのシー
ル性が低下するのを防止するため、蓋全面にわたって厚
みを増し全体としての剛性を高めるとともにボルトの太
さ、本数を増している。

【０００５】一方、例えばキャスクを陽子ビーム照射核
破砕ターゲット等の非常に高レベルに放射化した放射性
物質の収納に利用する際は、前記従来型のキャスク内に
充填された水だけでは十分な崩壊熱除去能力を得ること
ができず、収納した放射性物質やキャスク全体が著しく
高温になる。そのため、高度放射化物質を収納するキャ
スクは、冷却水タンクを備え冷却能力を増大させたもの
である必要がある。この場合外部に配する冷却水は相当
量必要になり、キャスクは比較的大型で大重量のものと
なる。さらに、低レベルの放射性物質を多量に収納する
キャスクなど、大型で大重量のキャスクも多い。

【０００６】キャスク重量が大きい場合はキャスクを吊
り上げる際にキャスク蓋とキャスク本体との間隙が大き
くなるが、高分子樹脂製パッキン等の弾性が大きいパッ
キンを用いるとキャスク蓋とキャスクとの間隙の変化を
パッキンが吸収するためシール性を維持することができ
る。

【０００７】しかし、特に高レベル放射性物質を収納す
るキャスクにおいて長期間にわたってシール性を確保す
る必要がある場合は、耐放射線性を考慮すると寿命の観
点から高分子樹脂製パッキンを用いることができないた
め金属Ｏリングを用いる必要がある。金属ＯリングはＯ
リングを密閉部の表面に押しつけ塑性変形させることで
表面とＯリングとの密着性を高くしてシール性を向上さ
せるものであるため、弾性範囲の大きい高分子樹脂製パ
ッキンとは異なり、密封後に密閉部の間隙が僅かでも大
きくなるとシール性が著しく低下するという特性を持っ
ている。

【０００８】したがって、長期間の保存が必要な大重量
キャスクではキャスク蓋とキャスク本体の間で変位が起
きないようキャスク蓋を肉厚で強固なものにしてキャス
ク蓋の変形を防ぎボルト数を増やして密着性を高める必
要がある。この場合、キャスク蓋の重量や構造が大きく
なり遠隔での蓋の脱着作業の煩雑化及び作業の長時間化
が避けられない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、放射性物質を長期間収納する大重量
キャスクにおいて、キャスクを持ち上げた際にもシール
性が低下せず、かつ脱着が容易で軽量なキャスク蓋を有
する放射性物質収納キャスクを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、シールと支持の機能が分離できることに注目して、
本発明の放射性物質収納キャスクはキャスク蓋をシール
プレートと支持フレームに分離し、それぞれ独立にボル
ト止めしてキャスク本体に固定することを特徴とする。
また、シールプレート及び支持フレームを連結部材で連
結しており、シールプレートと支持フレームは互いに距
離を変えることができるが一体として取り扱うことがで
きるものであることを特徴とする。

【００１１】シールプレートはボルト穴を備えた平板で
あり、パッキンを挟んで複数のボルトでキャスク本体に
固定しキャスクを密封する。キャスクに長期間にわたっ
て放射性物質を収納する場合には寿命の観点から高分子
樹脂製のパッキンは用いることができないため、パッキ
ンは金属Ｏリングであることが好ましい。支持フレーム
は取っ手とボルト穴を備えたフレームであり、シールプ
レートとは独立に複数のボルトでキャスク本体に固定す
る。なお、支持フレームはシールプレートを挟んでキャ
スク本体との間でボルト止めして取り付けてもよい。

【００１２】シールプレートに複数の結合ピンが立設さ
れ支持フレームに備えられたピン受けにはめ込まれてお
り、結合ピンの周囲にコイルバネが配され一端はシール
プレートに他端は支持フレームに取り付けられている。
これによりシールプレートと支持フレームは互いに距離
を変える余裕を持ちながら一体として挙動する。なお、
結合ピンは端部にストッパーが設けられ、ある距離以上
にシールプレートと支持フレームが分離しないよう規制
するものであってもよい。この場合コイルバネは省略す
ることができる。

【００１３】キャスクに放射性物質を装荷しキャスク蓋
を取り付ける際、連結され一体となっているシールプレ
ートと支持フレームをキャスク本体に載置し、それぞれ
独立にボルト止めしてキャスク本体に固定する。キャス
クはシールプレートにより密封される。キャスクを移送
する際は、支持フレーム上部に設けられたグリッパ受け
口にクレーン等に取り付けたグリッパを挿入し係合させ
てクレーン等で持ち上げて目的地まで運ぶ。放射性物質
を取り出す際は、ボルトを外し支持フレームを持ち上げ
ると支持フレームにシールプレートが追従して共に外れ
るため、簡易な操作でキャスク蓋を開けることができ
る。

【００１４】なお、グリッパ受け口の代わりに取っ手を
設け、取っ手を用いてクレーン等で持ち上げるようにし
てもよい。また、キャスク蓋の一端をヒンジでキャスク
本体に軸支し、キャスクとキャスク蓋を連結すると操作
が容易で簡単に位置決めできるなど便利である。

【００１５】キャスクを吊り上げる際支持フレームに上
向きの力が掛かるが、支持フレームに掛かった力は支持
フレームとキャスク本体との接続部でキャスク本体に伝
えられシールプレートには影響しない。また、キャスク
を吊り上げる際支持フレームにキャスクの重量が掛かる
ので支持フレームが多少変形する可能性があるが、シー
ルプレートと支持フレームは別体になっているので支持
フレームの変形はシールプレートに影響しない。

【００１６】したがって、キャスクを持ち上げる際にも
シールプレートとキャスク本体との間で変位が起きずシ
ール性が低下することはないため、シールプレートとキ
ャスク本体との密着力を維持する取付けボルトを少なく
することができ、遠隔でのキャスク蓋の脱着が簡易にな
る。

【００１７】また、シールプレートはキャスクをシール
する機能を有すればよいので非常に簡素化することがで
き、かつ支持フレームは多少の変形は許容されるのでキ
ャスク重量を支持することができるだけの強度を持てば
よいため、キャスク蓋は肉厚で強固なものである必要が
無い。したがってキャスク蓋を軽量化することができ
る。さらに、キャスク本体にキャスク蓋を取り付けてい
ない状態では前記結合ピン及びコイルバネによって支持
フレームとシールプレートが結合されており、脱着の際
に一体として取り扱えるため遠隔での取り扱いが容易に
なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の１
実施例における使用済ターゲット用キャスクの平面図で
あり、図２はキャスクの側面図である。図３は本発明の
１実施例における使用済ターゲット用キャスクの一部断
面図であり、図４はキャスク蓋を中心とした一部拡大図
である。図３及び図４には支持フレームの断面の状態と
グリッパを表示した。なお使用済ターゲット用キャスク
とは、例えば高エネルギ加速器によって加速した陽子を
ターゲットにぶつけることで中性子を発生させる陽子ビ
ーム照射核破砕中性子発生装置に使用したターゲットの
ように非常に高度に放射化した使用済ターゲットを収納
するキャスクである。

【００１９】図１において、キャスク蓋はシールプレー
ト１及び支持フレーム２を備えており、支持フレーム２
にはグリッパ受け口３及び取っ手４が設けられている。
シールプレート１と支持フレーム２は結合ピン５によっ
て連結されている。放射性物質収納時はシールプレート
１は図示しない金属Ｏリングを挟んでボルト穴６でキャ
スク本体にボルト止めされる。シールプレート１を固定
するボルトはシールに必要な数と強度があればよい。金
属Ｏリングはボルト締め付け圧によって塑性変形し、シ
ールプレート１とキャスク本体に密着してキャスクを密
閉する。支持フレーム２は一端はヒンジで軸支されてお
り、他端は放射性物質収納後にキャスク本体の鍔に設け
られたボルト穴にボルト止めされる。

【００２０】キャスクに放射性物質を収納しキャスクを
移動する際はグリッパ受け口３にグリッパを挿入してキ
ャスクを吊り上げる。なお、使用済ターゲットを収納す
るキャスクの場合、キャスクを横置した状態でターゲッ
トをキャスクに収納するため、グリッパで吊り下げると
きにはトラニオン７を支点とし取っ手４を用いてキャス
クを立てる必要がある。

【００２１】結合ピン５の周囲に図示しないコイルバネ
が配され、コイルバネの一端はシールプレート１に他端
は支持フレーム２に取り付けられている。キャスク蓋を
開けるときには、支持フレーム２をつかんでキャスク蓋
を持ち上げる。このときシールプレート１に自重が作用
して支持フレーム２と離れようとするが、シールプレー
ト１の重量とコイルバネの張力が釣り合ってそれ以上は
離れなくなるため、シールプレート１は支持フレーム２
に追従する。

【００２２】キャスク蓋が開いている状態では、支持フ
レーム２はヒンジによってキャスク本体に連結し、シー
ルプレート１は結合ピン５によって支持フレーム２に付
帯している。キャスクに放射性物質を収納し、キャスク
蓋を閉じる際、ヒンジを支点にして支持フレーム２を本
体側に倒すとシールプレート１もそれに伴って本体上に
載置される。結合ピン５により支持フレーム２とシール
プレート１の相対的位置が規定されており、支持フレー
ム２を倒すことでシールプレート１を本体上に載置した
ときに本体のボルト穴とシールプレート１のボルト穴６
が対応するため、シールプレート１と支持フレーム２を
それぞれボルト止めすることができる。

【００２３】したがって、キャスク蓋を閉じるのに支持
フレーム２を倒す操作とシールプレート１と支持フレー
ム２のそれぞれを比較的少数のボルトでボルト止めする
操作しか必要なく、キャスク蓋の閉止が容易である。キ
ャスク蓋を開く際も、ボルトを外した後ヒンジを支点に
して支持フレーム２を持ち上げるとそれに伴ってシール
プレート１も持ち上がるので、従来より少ないボルトを
外して支持フレーム２を持ち上げればよく操作が簡易で
ある。

【００２４】なお、シールプレート１と反対側の端にス
トッパーを設け、支持フレーム２とストッパーとの間に
コイルバネを挟み込んでシールプレート１と支持フレー
ム２が分離しないようにしてもよい。この場合、コイル
バネをシールプレート１及び支持フレーム２に取り付け
る必要はない。また、コイルバネを挟み込まずストッパ
ーのみによってシールプレート１と支持フレーム２の分
離を規制してもよい。

【００２５】コイルバネを支持フレーム２とストッパー
との間に挟み込む場合、ストッパーと支持フレーム２と
の接触による衝撃を防ぐことができるが、キャスクを吊
り上げる際コイルバネの変形に相当する反力がシールプ
レートに作用する。コイルバネを用いない場合、衝撃を
防ぐことはできないが、キャスクを吊り上げる際シート
プレート１に反力が作用しないためシールプレートのよ
り一層の簡素化が図れる。また、例えばシールプレート
１及び支持フレーム２にカギ型の突起を配し遊びを持た
せて係合させることによりシールプレート１と支持フレ
ーム２を連結する等、図示したような結合ピン５以外の
連結機構によってシールプレート１及び支持フレーム２
を連結してもよい。

【００２６】図２において、キャスク本体１１に使用済
ターゲット１２が収納されており、使用済ターゲット１
２下部の周囲に水タンク１３が取り付けられている。キ
ャスク本体１１のフランジ１４に図示しない金属Ｏリン
グを挟んでシールプレート１が取り付けられており、キ
ャスク本体１１のヒンジ１５及び鍔１６に支持フレーム
２が取り付けられている。なお、キャスク蓋を開く時
は、シールプレート１は結合ピン５によって支持フレー
ム２に連結されていて、支持フレーム２と共にヒンジ１
４を軸にして開口する。

【００２７】水タンク１３は使用済ターゲット１２の崩
壊熱を除去する役割を持つ。放射化した使用済ターゲッ
トの崩壊熱量は多大なものであるため水タンク１３は大
型のものであることが好ましい。また、使用済ターゲッ
ト自体も重いため使用済ターゲット収納キャスクは大重
量になる。

【００２８】使用済ターゲット１２はキャスク本体内部
に設けられた支持フランジ１７に支持され、シールプレ
ート１に備えられたケーシング押え１８によって使用済
ターゲット１２の浮き上がりや振動が押えられている。
ケーシング押え１８を備えず、使用済ターゲット１２の
フランジと係合し使用済ターゲット１２の浮き上がりや
振動を抑えるフック等を支持フランジ１７に設けて、使
用済ターゲット１２を固定するようにしてもよい。この
場合、使用済ターゲット１２をキャスクから取り出す際
にフック等を外す機構がキャスク内もしくは外部に設け
られている必要がある。

【００２９】ケーシング押え１８によって使用済ターゲ
ット１２を押さえる場合、シールプレート１にある程度
の負担がかかるが、支持フランジ１７に設けたフック等
によって使用済ターゲットを固定する場合、シールプレ
ート１に使用済ターゲット１２からの負担が一切かから
ないためシールプレート１をより一層簡素化することが
できる。

【００３０】支持フレーム２のグリッパ受け口３にはク
レーンのグリッパ１９が挿入されている。キャスクをク
レーンで吊り上げる際は鍔１６を介してキャスク本体１
１の重量が支持フレーム２に掛かり、キャスク重量はシ
ールプレート１には掛からないためシールプレート１を
固定するボルト数が比較的少なくボルト締め付け圧が小
さい場合でもシールプレート１とフランジ１４との間に
変位は生じず、金属Ｏリングによるシール性が低下する
ことはない。

【００３１】また、キャスクの重量によって支持フレー
ム２が多少変形するが、支持フレーム２が変形しても支
持フレーム２とシールプレート１とは独立しているため
支持フレーム２の変形がシールプレート１に影響するこ
とはなくシールプレート１によるキャスクの密閉性が低
下することはない。したがって支持フレーム２は損傷し
ない程度に変形が許容されるためキャスク重量を支持す
るのに必要な強度を持っていればよく、シールプレート
１も強度を必要とされないので支持フレーム２及びシー
ルプレート１は肉厚で強固なものである必要が無く、キ
ャスク蓋は軽量なものとなる。

【００３２】以上のように本実施例の放射性物質用キャ
スクはキャスク蓋のキャスク本体への固定が容易であり
キャスク蓋が軽量であるため遠隔での取り扱いや脱着が
簡易である。なお、本実施例ではパッキンとして金属Ｏ
リングを用いたが、長期間密着性を確保する必要がない
場合は高分子樹脂製パッキンを用いる等、他のガスケッ
トを用いることもできる。また、本実施例ではキャスク
蓋をキャスク本体にヒンジで連結したがキャスク蓋とキ
ャスク本体は分離できるものとしてもよい。さらに、本
実施例では本発明のキャスクを放射性物質用キャスクに
使用したが、密閉が必要な他の用途の容器に利用するこ
ともできる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り本発明の放射性物質収
納キャスクによれば、キャスク蓋のシールプレートと支
持フレームを分離してそれぞれ独立にキャスク本体に固
定するものであり、キャスクが大重量である場合にも吊
り上げた際にシールプレートのシール性能が低下するこ
とが無いためシールプレート及び支持フレームの取り付
け構造を簡素化することができ軽量にすることができる
ため、遠隔によるキャスク蓋の取り扱いや脱着が容易な
軽量の放射性物質収納キャスクを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例における使用済ターゲット用
キャスクの平面図である。

【図２】本発明の１実施例における使用済ターゲット用
キャスクの側面図である。

【図３】本発明の１実施例における使用済ターゲット用
キャスクの一部断面図である。

【図４】本発明の１実施例における使用済ターゲット用
キャスクのキャスク蓋を中心とした一部拡大図である。

【図５】従来の原子炉使用済燃料用キャスクの概念図で
ある。

【符号の説明】

１ シールプレート ２ 支持フレーム ３ グリッパ受け口 ４ 取っ手 ５ 結合ピン ６ ボルト穴 ７ トラニオン １１ キャスク本体 １２ 使用済ターゲット １３ 水タンク １４ フランジ １５ ヒンジ １６ 鍔 １７ 支持フランジ １８ ケーシング押え １９ グリッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 竜太郎 茨城県那珂郡東海村白方白根２−４ 日 本原子力研究所 中性子科学研究センタ ー内 (72)発明者 佐々木 忍 茨城県那珂郡東海村白方白根２−４ 日 本原子力研究所 中性子科学研究センタ ー内 (72)発明者 神永 雅紀 茨城県那珂郡東海村白方白根２−４ 日 本原子力研究所 中性子科学研究センタ ー内 (72)発明者 羽賀 勝洋 茨城県那珂郡東海村白方白根２−４ 日 本原子力研究所 中性子科学研究センタ ー内 (72)発明者 木下 秀孝 茨城県那珂郡東海村白方白根２−４ 日 本原子力研究所 中性子科学研究センタ ー内 (56)参考文献 特開 平11−295489（ＪＰ，Ａ) 特表 平11−502030（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21F 5/12 G21F 9/36

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射化した物質を収納するキャスクであ
   って、キャスク蓋がシールプレート及び支持フレームを
   互いに分離しないようにかつ互いに独立に変形できるよ
   うに備え、前記シールプレートはガスケットを介してキ
   ャスク本体に固定してキャスクを密封し、前記支持フレ
   ームは吊り上げ用係止具を備え前記シールプレートとは
   独立に該キャスク本体に固定して、該支持フレームの変
   形が前記シールプレートに及ばないようにしたことを特
   徴とする放射性物質収納キャスク。
2. 【請求項２】 前記シールプレートは連結部材を介して
   前記支持フレームに連結され、該連結部材は前記シール
   プレートと前記支持フレームの間隔を変化させることが
   できるものであることを特徴とする請求項１に記載の放
   射性物質収納キャスク。
3. 【請求項３】 前記ガスケットが金属Ｏリングであるこ
   とを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の放射
   性物質収納キャスク。
4. 【請求項４】 前記支持フレームの一端がキャスク本体
   にヒンジで軸支されていることを特徴とする請求項１か
   ら請求項３のいずれかに記載の放射性物質収納キャス
   ク。