JP3498404B2 - 使用済燃料保管容器の密封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、使用済燃料保管容器の
密封作業を容易に行なうことができる使用済燃料保管容
器の密封装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図３は従来の原子力発電設備の一例の概
略を示す断面図で、１はコンクリート製の格納容器胴、
２は圧力容器であり、前記の格納容器胴１の略中央部に
は、圧力容器２を支持する略円筒状の圧力容器ペデスタ
ル３が立設されている。 【０００３】４は原子炉遮蔽壁であり、該原子炉遮蔽壁
４は、前記の圧力容器ペデスタル３の上端部に圧力容器
２を取り囲むように立設され、前記の格納容器胴１の内
側部と原子炉遮蔽壁４の外周面との間がドライウェル５
になっている。 【０００４】６はサプレッションチェンバーであり、該
サプレッションチェンバー６は、前記のドライウェル５
の下方に位置するように、格納容器胴１の内方に設けら
れている。 【０００５】７はトップヘッドであり、該トップヘッド
７は、前記の圧力容器２の直上の格納容器胴１の開口部
を閉塞するようになっている。 【０００６】８は使用済燃料プールであり、該使用済燃
料プール８は、格納容器胴１の上端部の外側に設けられ
ており、この使用済燃料プール８には、放射線遮蔽材と
して水９が貯留されている。 【０００７】また、図３において、１０は燃料、１１は
シュラウド、１２はサポート、１３は給水管、１４は主
蒸気管を示している。 【０００８】上述した構成を有する原子力発電設備で
は、使用された燃料（使用済燃料）を前記の使用済燃料
プール８内に保存し、該使用済燃料プール８に貯留され
ている水９を循環冷却させることにより、使用済燃料の
崩壊熱を吸収するようになっている。 【０００９】しかし、使用済燃料プール８に保存される
使用済燃料の保管量は年々累積するので、限りのある使
用済燃料の保管スペースが年々減少する。 【００１０】また、停電時においても、使用済燃料プー
ル８の水を循環冷却できるようにするために非常用発電
設備を付帯させる必要がある。 【００１１】そこで、近年、使用済燃料を保管容器（キ
ャニスタ）に封入し、該保管容器を風冷冷却設備を具備
した使用済燃料保管設備において保管する乾式保管を具
体化することが検討されている。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水９が
貯留されている使用済燃料プール８の中で使用済燃料を
保管容器へ収納する際には、保管容器本体からの排水作
業を行なう必要があり、また、保管容器蓋の溶接を水中
で行なうことが困難であるという問題があった。 【００１３】本発明は、前述の実情に鑑み、保管容器本
体に外嵌し得る作業チェンバーを設けることにより、該
作業チェンバー及び保管容器本体の内部の水を排除する
ことができ、作業環境を整え得る使用済燃料保管容器の
密封装置を提供することを目的としてなしたものであ
る。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の使用済燃料保管容器の密封装置において
は、上部に挿入開口を有し且つ該挿入開口を閉止し得る
保管容器蓋を備えた保管容器本体に上方から外嵌可能な
作業開口を有する中空構造の作業チェンバーと、前記の
保管容器本体の上端部外周面に密着し得るように前記の
作業チェンバーの作業開口に設けたシール部材と、前記
の保管容器蓋を貫通するように設けた保管容器排水給気
管と、該保管容器排水給気管の上端に設けた管接続具
と、前記の作業チェンバーに接続した作業チェンバー給
気管及び作業チェンバー排水排気管と、作業チェンバー
の内部に設けられ且つ前記の保管容器蓋を保管容器本体
に対して溶接する自動溶接機と、前記の作業チェンバー
を上下方向へ摺動可能に貫通し下端が管接続具を介して
保管容器排水給気管に連通し得る作業チェンバー排水給
気管と、該作業チェンバー排水給気管を昇降させるエア
スクリューモータとを備え、保管容器本体の挿入開口を
閉止するように保管容器蓋を配置し且つ作業チェンバー
を保管容器本体の上方から外嵌させた際に、作業チェン
バー排水給気管が管接続具に当接し得るように構成して
いる。 【００１５】 【作用】本発明の使用済燃料保管容器の密封装置では、
保管容器本体が使用済燃料を収容し、作業チェンバーが
使用済燃料を収容し且つ保管容器蓋により挿入開口を閉
止された前記の保管容器本体を上方から覆い、シール部
材が保管容器本体及び作業チェンバーの各内部と外部と
の気水の流通を遮断し、作業チェンバー給気管により作
業チェンバーの内部へ供給する空気の圧力が作業チェン
バー内部の水を作業チェンバー排水管を通じて排除す
る。 【００１６】保管容器排水給気管に管接続具を介して接
続した作業チェンバー排水給気管により保管容器本体内
部に対する排水、乾燥、Ｈｅガスの置換を行ない、溶接
装置が前記の保管容器蓋を保管容器本体に対して溶接す
る。 【００１７】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。 【００１８】図１は本発明の使用済燃料保管容器の密封
装置の一実施例を示し、また、図２は使用済燃料保管容
器の一例を示している。 【００１９】１５は保管容器本体であり、該保管容器本
体１５は、その内部に使用済燃料１０ａを挿入するため
の挿入開口１６を上端に有し且つ下端が閉止された円筒
状に形成されている（図２参照）。 【００２０】１７は保管容器蓋であり、該保管容器蓋１
７は、前記の保管容器本体１５の挿入開口１６に装着さ
れ得る形状に形成されている。 【００２１】保管容器蓋１７には、該保管容器蓋１７を
上下方向に貫通するように保管容器排水給気管１９が取
り付けられており、該保管容器排水給気管１９の上端部
には、自動脱着配管継手（管接続具）１８が設けられて
いる（図１参照）。 【００２２】この自動脱着配管継手１８は、その上方か
ら後述する作業チェンバー排水給気管２７が同軸に押圧
されると、該作業チェンバー排水給気管２７と保管容器
排水給気管１９とを連通させ且つ通常は保管容器排水給
気管１９の内部と外部との連通を遮断するように構成さ
れている。 【００２３】また、保管容器排水給気管１９の下端部
は、前記の挿入開口１６に保管容器蓋１７を装着した状
態において、保管容器本体１５の底部近傍に位置するよ
うになっている。 【００２４】２８は中空構造の輸送容器本体であり、該
輸送容器本体２８は、使用済燃料プール８（図３参照）
の内部に配置されている。 【００２５】輸送容器本体２８の内縁上端部には、前記
の保管容器本体１５を直立した状態で支持するための支
持部材３０が内接するように設けられており、保管容器
本体１５は、その上端が支持部材３０の上方に位置し且
つ下端と輸送容器本体２８の内底部との間に所定の間隔
が保持され得るように、輸送容器本体２８に収納されて
いる。 【００２６】また、輸送容器本体２８の内部には、放射
線遮蔽材としてのシール水２９が予め充填されている。 【００２７】２０は中空構造の作業チェンバーであり、
該作業チェンバー２０は、下部に前記の保管容器本体１
５に上方から遊嵌し得る作業開口２１を有している（図
１参照）。 【００２８】２３はシール部材であり、該シール部材２
３は、前記の保管容器本体１５の上端部外周面に密着し
得るように、作業チェンバー２０の作業開口２１に設け
られている。 【００２９】２４は作業チェンバー給気管であり、該作
業チェンバー給気管２４には、給気弁２４ａが設けられ
ている。 【００３０】この作業チェンバー給気管２４の一端は、
前記の作業チェンバー２０に上部に気密を保持するよう
に接続され、また、作業チェンバー給気管２４の他端
は、給気装置（図示せず）に接続されている。 【００３１】２５は作業チェンバー排水排気管であり、
該作業チェンバー排水排気管２５には、排水排気弁２５
ａが設けられている。 【００３２】この作業チェンバー排水排気管２５の一端
は、前記の作業チェンバー２０の作業開口２１の近傍に
気密を保持するように接続され、また、作業チェンバー
排水排気管２５の他端は、前記のシール部材２３が保管
容器本体１５の上端部に密着するように作業チェンバー
２０を使用済燃料プール８（図３参照）の内部に配置し
た状態において、該使用済燃料プール８に貯留した水９
の水面よりも上方に位置するようになっている。 【００３３】２６は自動溶接機であり、該自動溶接機２
６は、前記の作業チェンバー２０の内部空間２０ａに配
置されている。 【００３４】この自動溶接機２６は、遠隔操縦によりガ
イドレール２２に案内されつつ作業チェンバー２０の内
周面に沿って移動し得られ且つ挿入開口１６に装着され
た保管容器蓋１７を保管容器本体１５に対して溶接固着
させ得るように構成されている。 【００３５】上記の自動溶接機２６には、前記の作業チ
ェンバー２０を気密を保ちつつ貫通するケーブル２６ａ
によって、たとえば、使用済燃料プール８の上方に仮設
された制御器（図示せず）からの制御信号が送信される
ようになっている。 【００３６】２７は作業チェンバー排水給気管であり、
該作業チェンバー排水給気管２７は、前記の作業チェン
バー２０の頂部中心に設けた支持部材３１に、気密を保
持しつつ上下方向及び周方向へ摺動し得るように取り付
けられている。 【００３７】この作業チェンバー排水給気管２７の上端
には、排水装置及び給気装置とが切換弁（いずれも図示
せず）を介して接続され、また、作業チェンバー排水給
気管２７の作業チェンバー２０の内部に位置している部
分の外周面には、おねじ部２７ａが形成されている。 【００３８】 この作業チェンバー排水給気管２７の下
端は、前記のシール部材２３が保管容器本体１５の上端
部に密着するように作業チェンバー２０を使用済燃料プ
ール８（図３参照）の内部に配置した状態において作業
チェンバー排水給気管２７を下降させると、前記の自動
脱着配管継手１８の上端に当接し得るようになってい
る。 【００３９】３２はエアスクリューモータであり、該エ
アスクリューモータ３２は、前記の作業チェンバー２０
の内部に配置され且つ作業チェンバー排水給気管２７の
おねじ部２７ａに螺着されている。 【００４０】このエアスクリューモータ３２に圧縮空気
を供給すると、エアスクリューモータ３２に対して前記
の作業チェンバー排水給気管２７が相対的に回動するよ
うになっている。 【００４１】３３ａ，３３ｂは給気管であり、該給気管
３３ａ，３３ｂは、前記の作業チェンバー２０の頂部に
気密を保持しつつ上下方向へ貫通するように取り付けら
れている。 【００４２】各給気管３３ａ，３３ｂの上端は、給気装
置（図示せず）に接続され、一方の給気管３３ａの下端
は、エアスクリューモータ３２の正回転給気ポートに接
続され、また、他方の給気管３３ｂの下端は、エアスク
リューモータ３２の逆回転給気ポートに接続されてい
る。 【００４３】すなわち、前記のエアスクリューモータ３
２は、作業チェンバー２０に対して各給気管３３ａ，３
３ｂにより上下方向及び周方向へは変位しないように支
持されており、一方の給気管３３ａに圧縮空気を供給す
ると、エアスクリューモータ３２によって作業チェンバ
ー排水給気管２７が回転しつつ下降し、また、他方の給
気管３３ｂに圧縮空気を供給すると、エアスクリューモ
ータ３２によって作業チェンバー排水給気管２７が回転
しつつ上昇するようになっている。 【００４４】３４はテレビカメラであり、該テレビカメ
ラ３４は、前記の自動溶接機２６による溶接状態や作業
チェンバー２０の内部状況を撮影し得るように該作業チ
ェンバー２０に内部に配置されており、このテレビカメ
ラ３４により出力される映像信号は、前記の作業チェン
バー２０を気密を保ちつつ貫通するケーブル３４ａによ
って、たとえば、使用済燃料プール８の上方に仮設され
た画像モニタ（図示せず）へ送信されるようになってい
る。 【００４５】以下、本実施例の作動を説明する。 【００４６】保管容器本体１５の内部に使用済燃料１０
ａを封入する際には、輸送容器本体２８及び保管容器本
体１５が配置されている使用済燃料プール８（図３参
照）の内部に水９を貯留しておき、クレーン等の揚重手
段によって、使用済燃料１０ａを挿入開口１６から保管
容器本体１５の内部に挿入したうえ、使用済燃料１０ａ
が挿入されている保管容器本体１５の挿入開口１６に保
管容器蓋１７を装着させる。 【００４７】更に、上記の揚重手段によって、シール部
材２３が保管容器本体１５の上端部に密着するように作
業チェンバー２０を使用済燃料プール８の内部に配置す
る（図１参照）。 【００４８】このとき、排水排気弁２５ａを閉止して作
業チェンバー排水排気管２５から外部へ空気が逃げない
ようにするとともに、作業開口２１が水平を保ちながら
作業チェンバー２０が水中に没するように注意し、作業
開口２１から作業チェンバー２０の内部空間２０ａ等に
水９が極力流入しないようにする。 【００４９】上記のように作業チェンバー２０が配置さ
れると、シール部材２３によって、保管容器本体１５並
びに作業チェンバー２０の内部と外部との間における気
水の流通が遮断される。 【００５０】作業チェンバー２０の設置が完了したなら
ば、給気装置（図示せず）から一方の給気管３３ａに圧
縮空気を供給し、作業チェンバー排水給気管２７が下降
するようにエアスクリューモータ３２を駆動する。 【００５１】これにより、作業チェンバー排水給気管２
７が回転しつつ下降し、該作業チェンバー排水給気管２
７の下端が自動脱着配管継手１８に上方から押圧され、
作業チェンバー排水給気管２７と保管容器蓋１７に取り
付けられている保管容器排水給気管１９とが自動脱着配
管継手１８を介して連通する。 【００５２】また、作業チェンバー２０の設置が完了し
た時点で、テレビカメラ３４及び画像モニタ（図示せ
ず）を作動させ、作業者が作業チェンバー２０の内部状
況を把握できるようにする。 【００５３】次いで、給気弁２４ａと排水排気弁２５ａ
とを開放し、給気装置（図示せず）から作業チェンバー
給気管２４を介して作業チェンバー２０の内部空間２０
ａに圧縮空気を供給すると、作業チェンバー２０を使用
済燃料プール８の内部に配置する際に作業開口２１の近
傍に流入した水が、作業チェンバー排水排気管２５から
使用済燃料プール８へ排出される。 【００５４】また、排水装置（図示せず）により、保管
容器本体１５の内部の水を、保管容器排水給気管１９、
自動脱着配管継手１８、作業チェンバー排水給気管２７
を介して外部へ排水する。 【００５５】保管容器本体１５の内部の排水作業が完了
した後、給気装置を作動させ、作業チェンバー給気管２
４、作業チェンバー２０の内部空間２０ａを介し保管容
器本体１５及び保管容器蓋１７に空気を吹き付け、これ
らの表面に付着している水分の除去を促進させるように
する。 【００５６】保管容器本体１５及び保管容器蓋１７の表
面が乾燥したならば、給気弁２４ａを閉止するととも
に、給気装置（図示せず）から作業チェンバー排水給気
管２７を介して作業チェンバー２０の内部空間２０ａ及
び保管容器本体１５の内部にヘリウムガス（不活性ガ
ス）を供給する。 【００５７】このとき、作業チェンバー２０の内部空間
２０ａ及び保管容器本体１５の内部の空気は、作業チェ
ンバー排水排気管２５を介して外部へ排出される。 【００５８】これら作業チェンバー２０の内部空間２０
ａ及び保管容器本体１５の内部の空気がヘリウムガスに
置換されたならば、排水排気弁２５ａを閉止するととも
に、給気装置によるヘリウムガスの供給を停止する。 【００５９】次いで、制御器（図示せず）によって自動
溶接機２６を作動させ、保管容器蓋１７の外縁部と保管
容器本体１５の挿入開口１６の内縁部とを相互に溶接固
着する。 【００６０】保管容器蓋１７を保管容器本体１５に固着
したならば、給気装置（図示せず）から他方の給気管３
３ｂに圧縮空気を供給し、作業チェンバー排水給気管２
７が上昇するようにエアスクリューモータ３２を駆動す
る。 【００６１】これにより、作業チェンバー排水給気管２
７が回転しつつ上昇し、該作業チェンバー排水給気管２
７の下端が自動脱着配管継手１８から離反し、作業チェ
ンバー排水給気管２７保管容器排水給気管１９との連通
が解除される。 【００６２】更に、制御器によって自動溶接機２６を作
動させ、自動脱着配管継手１８を溶接で開放しないよう
に固着する。 【００６３】上述した工程により、保管容器本体１５の
内部に対するヘリウムガスの充填、並びに保管容器蓋１
７と保管容器本体１５との固着が完了したならば、先に
述べた揚重手段によって、作業チェンバー２０の使用済
燃料プール８の外部へ引き上げる。 【００６４】このように、本実施例においては、保管容
器本体１５の排水作業を容易に行えるとともに、ヘリウ
ムガス（不活性ガス）雰囲気中で保管容器蓋１７を保管
容器本体１５に確実に溶接固着することができる。 【００６５】なお、本発明の使用済燃料保管容器の密封
装置は、上述した実施例のみに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更
を加え得ることは勿論である。 【００６６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明の使用済燃料
保管容器の密封装置によれば、下記のような種々の優れ
た効果を奏し得る。 【００６７】（１）保管容器本体の上端部を覆う作業チ
ェンバーと、該作業チェンバーの内部と外部とを連通す
る作業チェンバー排水排気管と、保管容器蓋を貫通する
保管容器排水給気管と、作業チェンバーの内部と外部と
を連通し且つ前記の保管容器排水給気管に連通可能な作
業チェンバー排水給気管とを備えているので、作業チェ
ンバー並びに保管容器本体の排水作業を容易に行うこと
ができ、更に、これらの内部を不活性ガス雰囲気にする
ことができる。 【００６８】（２）作業チェンバー並びに保管容器本体
の内部を不活性ガス雰囲気にすることができるので、作
業チェンバーの内部に配置した自動溶接機によって、保
管容器蓋を保管容器本体に確実に溶接固着することがで
きる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の使用済燃料保管容器の密封装置の一実
施例の概略を示す断面図である。 【図２】図１に関連する保管容器本体を収納した輸送容
器本体の一例の断面図である。 【図３】従来の原子力発電設備の一例の概略を示す断面
図である。 【符号の説明】 １５ 保管容器本体 １６ 挿入開口 １７ 保管容器蓋 １８ 管接続具（自動脱着配管継手） １９ 保管容器排水給気管 ２０ 作業チェンバー ２１ 作業開口 ２３ シール部材 ２４ 作業チェンバー給気管 ２５ 作業チェンバー排水排気管 ２６ 自動溶接機（溶接装置） ２７ 作業チェンバー排水給気管

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 上部に挿入開口を有し且つ該挿入開口を
   閉止し得る保管容器蓋を備えた保管容器本体に上方から
   外嵌可能な作業開口を有する中空構造の作業チェンバー
   と、前記の保管容器本体の上端部外周面に密着し得るよ
   うに前記の作業チェンバーの作業開口に設けたシール部
   材と、前記の保管容器蓋を貫通するように設けた保管容
   器排水給気管と、該保管容器排水給気管の上端に設けた
   管接続具と、前記の作業チェンバーに接続した作業チェ
   ンバー給気管及び作業チェンバー排水排気管と、作業チ
   ェンバーの内部に設けられ且つ前記の保管容器蓋を保管
   容器本体に対して溶接する自動溶接機と、前記の作業チ
   ェンバーを上下方向へ摺動可能に貫通し下端が管接続具
   を介して保管容器排水給気管に連通し得る作業チェンバ
   ー排水給気管と、該作業チェンバー排水給気管を昇降さ
   せるエアスクリューモータとを備え、保管容器本体の挿
   入開口を閉止するように保管容器蓋を配置し且つ作業チ
   ェンバーを保管容器本体の上方から外嵌させた際に、作
   業チェンバー排水給気管が管接続具に当接し得るように
   構成したことを特徴とする使用済燃料保管容器の密封装
   置。