JP3600551B2 - 放射性物質用の金属密閉容器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発熱を伴う放射性物質を収納する、いわゆるキャニスタ、金属キャスク等の金属密閉容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉の使用済燃料に代表される高放射性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の再使用可能な有用物質を回収するため、再処理される。そして、これらの使用済燃料は、再処理を行うまでの間、密閉された状態で貯蔵される。この場合、使用済燃料は、原子力発電所で金属密閉容器としてのキャニスタに収納され、更に、このキャニスタは輸送用キャスクに収納された状態で、トラック等により中間貯蔵施設や再処理施設に搬送され貯蔵される。あるいは、使用済燃料は、輸送貯蔵用金属キャスクに収納された状態で搬送および貯蔵される。
【０００３】
通常、キャニスタは、金属からなる筒状の容器本体と、この容器本体内に配置されたバスケットと、を有し、使用済燃料は、バスケットにより支持された状態で容器本体内に複数体封入される。また、容器本体の上部開口は、溶接された一次蓋および二次蓋によって閉塞される。なお、金属キャスクは、金属Ｏリングで閉塞されることを除いて、ほぼ同様に構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されたキャニスタおよび金属キャスクでは、各燃料集合体とバスケットとの間に約５〜１０ｍｍ程度の半径方向の隙間があり、また、燃料集合体と蓋との間には、軸方向に約１０〜３０ｍｍの隙間がある。そのため、地震時等に衝撃を受けた場合、燃料集合体とバスケット、また、燃料集合体と蓋とが衝突して燃料集合体に大きな衝撃荷重が作用し、その結果、燃料被覆管の損傷等を生じる可能性がある。この場合、使用済燃料から放射性物質が漏洩し、燃料集合体およびキャニスタの健全性が損なわれる。
【０００５】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、大きな衝撃が作用した場合でも放射線の漏洩を防止し、健全性を担保できる金属密閉容器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る金属密閉容器は、下端が閉塞され、他端に上端開口を有したほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体内に配置されているとともに、それぞれ上記容器本体の軸方向に沿って延びた細長い複数の装填部を形成したバスケットと、上記装填部内に装填され上記容器本体の軸方向に沿って延びた放射性物質集合体と、上記容器本体の上端開口を閉塞した蓋体と、上記放射性物質集合体に装着され、放射性物質集合体と上記バスケットとの間の半径方向の隙間に位置した緩衝部材と、上記放射性物質集合体と蓋体との間の軸方向の隙間に位置したスペーサと、を備え、上記バスケットの各装着部は、軸方向一端で上記蓋体側の端に位置した端開口を有し、上記端開口を通して上記放射性物質集合体を上記装着部内へ装填可能に形成され、上記緩衝部材は、上記装着部内に装填された上記放射性物質集合体に対し、上記装着部の端開口を通して装着可能に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
上記のように構成された金属密閉容器によれば、放射性物質集合体とバスケットとの隙間に、緩衝部材を配置することにより、バスケットに対する放射性物質集合体のがたを大幅に低減することができる。そのため、金属密閉容器に大きな衝撃が作用した場合でも、放射性物質集合体とバスケットとの衝突を防止し、放射性物質集合体の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能な金属密閉容器を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るキャニスタを備えたコンクリートキャスクについて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、コンクリート製貯蔵容器としてのコンクリートキャスク１０は、遮蔽構造体として機能するコンクリート容器１２を備え、このコンクリート容器内には、キャニスタ１４が収納されている。後述するように、キャニスタ１４は、金属によって形成されているとともに両端が閉塞した円筒形状に形成され、内部に放射性物質として使用済燃料集合体４２が収納されている。
【００１４】
コンクリートキャスク１０のコンクリート容器１２は、底部の閉塞された円筒形状を有し、例えば、高さ約６ｍ、直径約４ｍ程度に形成され、また、コンクリートの壁厚は、約０．９ｍ程度に形成されている。コンクリート容器１２の上端開口は、外面が炭素鋼板によって覆われたコンクリート製の蓋２０により閉塞されている。なお、コンクリート容器１２のコンクリート壁内には、図示しない配筋が施されている。
【００１５】
コンクリート容器１２内には、コンクリート容器の内周面および蓋２０により、円柱形状の収納部２２が規定されている。そして、この収納部２２内にキャニスタ１４が収納されている。キャニスタ１４は、収納部２２の底面に形成された複数のリブ３１上に載置されているとともに、コンクリート容器１２と同軸的に配置されている。また、キャニスタ１４は、その外周面がコンクリート容器１２の内周面との間に所定の隙間、例えば、１０ｃｍ程度の隙間を持った状態で、収納部２２内に収納されている。
【００１６】
そして、キャニスタ１４の外周面とコンクリート容器１２の内周面との間の上記隙間により、冷却空気が流れる冷却空気流路２４が形成されている。この冷却空気流路２４は、キャニスタ１４の外周面の全周に亘って、かつ、外周面の軸方向全長に亘って形成されている。
【００１７】
コンクリート容器１２の底部には複数、例えば４つの吸気口２６が形成され、また、コンクリート容器１２の上端部には、４つの排気口２８が形成され、それぞれ冷却空気流路２４に連通している。４つの吸気口２６は、コンクリート容器１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、コンクリート容器１２の底部外周面に開口している。また、排気口２８は、コンクリート容器１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、コンクリート容器１２の上端部外周面に開口している。
【００１８】
これらの吸気口２６、排気口２８、および冷却空気流路２４は、空気の自然循環冷却によりコンクリートキャスク１０を除熱する除熱部を構成している。すなわち、吸気口２６からコンクリート容器１２内に導入された冷却空気としての外気は、冷却空気流路２４を通ってキャニスタ１４の周囲を流れ、その間、キャニスタ１４およびコンクリート容器１２を除熱し冷却する。そして、キャニスタ１４からの熱によって加熱され昇温した冷却空気は、排気口２８からコンクリート容器１２の外部に排出される。
【００１９】
一方、コンクリート容器１２の内周面には、炭素鋼等の金属からなる円筒状のライナ３０が設けられている。金属からなるライナ３０は、コンクリートに比較して伝熱性が高く、キャニスタ１４から発生した熱の伝熱を促進するとともに、放射線、主としてγ線、を遮蔽する機能を有している。
【００２０】
次に、キャニスタ１４の構成について詳細に説明する。図２ないし図４に示すように、金属密閉容器として機能するキャニスタ１４は、下端が閉塞された筒状の容器本体１５と、容器本体の上端開口１１を閉塞した後述の蓋体と、を備えている。そして、容器本体１５内には、バスケット４０により支持された状態で、使用済燃料集合体４２が複数体封入されている。
【００２１】
そして、キャニスタ１４は、封入された放射性物質が外部に漏洩しないよう、溶接密閉構造を有している。また、容器本体１５内には、ヘリウムガス等の不活性ガスまたは窒素ガスが負圧状態あるいは正圧状態で充填されている。
【００２２】
すなわち、容器本体１５の上端部内周面には複数、例えば４つの支持台３５が固定され、円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられている。この支持台３５上には、円環状の支持板３６を介して、または直接、円盤状の遮蔽板３８が載置され、容器本体１５の上端開口部１１を閉塞している。
【００２３】
また、容器本体１５の上端開口部１１内には、遮蔽板３８に重ねて円盤状の一次蓋３２および二次蓋３４が装着され、容器本体の上端開口１１を閉塞している。また、一次蓋３２および二次蓋３４の外周部の上端側部分は、全周に亘って、容器本体１５の内周面に溶接されている。
【００２４】
二次蓋３４の内面には、複数の軸対称の凹所３９が形成されている。そして、二次蓋３４の内面は、これらの凹所３９を除き、一次蓋３２の上面に密着している。これら複数の凹所３９により、一次蓋３２と二次蓋３４との間には、モニタリングの検査空間として機能する密閉空間が形成され、この密閉空間内は負圧あるいは正圧に維持されている。これにより、キャニスタ１４内部と外部との間に圧力障壁が形成され、一次蓋と二次蓋とが密着しているにも拘わらずモニタリングが可能となる。
【００２５】
このようにして、容器本体１５の上端開口１１は、蓋体としての遮蔽板３８、一次蓋３２、および二次蓋３４によって気密に閉塞されている。これら容器本体１５、遮蔽板３８、一次蓋３２、および二次蓋３４は、例えば、Ｃｒ＋３Ｍｏ＞３４％のＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、あるいはＳＵＳ３１７等の腐食に強い金属によって形成されている。
【００２６】
一方、図２ないし図５に示すように、容器本体１５内に配置されたバスケット４０は、容器本体のほぼ全長に亘って延び、その横断面が格子状に形成されている。これにより、バスケット４０は、それぞれ容器本体１５の軸方向に沿って延びた断面矩形状の複数の装填部４４を形成している。また、バスケット４０は、ボロン（Ｂ）とアルミニウム又はＳＵＳとの複合材料によって構成されている。
【００２７】
使用済燃料集合体４２は、例えば、原子炉の使用済燃料のような、崩壊熱に伴う発熱と放射線の発生を伴う放射性物質を含んでいる。使用済燃料集合体４２は、それぞれ燃料被覆管内に使用済燃料を封入してなる細長い多数本の燃料棒４５と、これらの燃料棒の上端、中間部、および下端を保持した上部ノズル４６、中間ノズル４７、および下部ノズル４８と、を備え、全体としてほぼ角柱状に形成されている。そして、各使用済燃料集合体４２は、バスケット４０の装填部４４に挿入された状態で保持され、容器本体１５内のほぼ全長に亘って延びている。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、各使用済燃料集合体４２は、緩衝部材により装填部４４内でのがた付きが抑えられ、バスケット４０との衝突が防止されている。すなわち、図７に示すように、緩衝部材５０は、矩形枠状の本体５１と本体から延出した複数の係合爪５２とを有し、アルミニウム等によって形成されている。また、本体５１には、それぞれ軸方向に沿って延びた複数の貫通孔５３が形成され、大きな衝撃を受けた際、緩衝部材の潰れを許容する。
【００２９】
そして、緩衝部材５０は、使用済燃料集合体４２をバスケット４０の装填部４４に挿入した後、バスケット４０の上端側から使用済燃料集合体の上端部外面に装着され、使用済燃料集合体の上端部とバスケットとの間の隙間に配置される。この場合、緩衝部材５０は、係合爪５２が使用済燃料集合体４２の上部ノズル４６下縁と係合することにより使用済燃料集合体に取付けられ、本体５１は上部ノズル４６外周面を覆った状態に保持されている。
【００３０】
以上のように構成されたコンクリートキャスクのキャニスタ１４によれば、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に、緩衝部材５０を配置することにより、バスケットに対する使用済燃料集合体のがた付きを大幅に低減することができる。そのため、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との衝突を防止し、使用済燃料集合体の損傷を防止することができる。また、緩衝部材５０は、複数の貫通孔５３を有し潰れ易い構成であるため、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００３１】
次に、この発明の他の実施の形態に係るキャニスタについて説明する。なお、、以下に説明する各実施の形態において、前述した第１の実施の形態と同一の部分に同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００３２】
図８に示すように、この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタによれば、１つの使用済燃料集合体４２に対して複数、例えば、８つの緩衝部材５０が設けられている。各緩衝部材５０は、例えばアルミニウムにより断面Ｕ字状に形成され、バスケット４０の上端部に上方から嵌合されている。また、大きな衝撃を受けた際に潰れ易いように、各緩衝部材５０には複数の貫通孔５３が形成されている。そして、８つの緩衝部材５０は、使用済燃料集合体４２の上部ノズル４６外面を囲むように配置され、それぞれ上部ノズル外面とバスケット４０との隙間内に延出している。
【００３３】
使用済燃料集合体４２をキャニスタ１４に収納する場合、予め緩衝部材５０をバスケット４０に取付けておき、使用済燃料集合体４２をバスケットの装填部４４に上方から挿入する。そこで、使用済燃料集合体４２を円滑に収納できるように、各緩衝部材５０の上端部には、上方かつ外方に傾斜して延びたガイド面５４が形成されている。
【００３４】
以上のように構成された第２の実施の形態においても、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に、緩衝部材５０を配置することにより、バスケットに対する使用済燃料集合体のがた付きを大幅に低減し、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。また、緩衝部材５０は、複数の貫通孔５３を有し潰れ易い構成であるため、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００３５】
図９に示すように、この発明の第３の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との間の隙間には、複数のパイプ状の緩衝部材５０が配置され、使用済燃料集合体を囲んでいる。各緩衝部材５０は例えばアルミニウムの中空パイプにより構成されている。また、各緩衝部材５０は、装填部４４のほぼ全長に亘って、かつ、装填部の軸方向に沿って延びている。なお、バスケット４０は、それぞれ装填部４４の内面に形成された複数の位置決め溝５６を有し、各位置決め溝は、装填部４４のほぼ全長に亘って、かつ、装填部の軸方向に沿って延びている。そして、各緩衝部材５０は、位置決め溝５６内に配置され、所望の位置に保持されている。
【００３６】
図１０に示すように、この発明の第４の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との間の隙間には、粒子状の緩衝材６０が充填されている。緩衝材６０としては、例えば、径が２〜３ｍｍのアルミニウム粒子あるいは中空球を用いている。
【００３７】
以上のように構成された第３および第４の実施の形態においても、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に、パイプ状の緩衝部材５０を配置、あるいは粒状の緩衝材６０を充填することにより、バスケットに対する使用済燃料集合体のがた付きを大幅に低減し、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。また、緩衝部材５０および緩衝材６０は、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００３８】
図１１および図１２に示すように、この発明の第５の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられ、第２スペーサ６４は装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。そして、第１および第２スペーサ６２、６４はその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、第１および第２スペーサ６２、６４は、装着部４４の内面と平行な方向で、かつ装着部の軸方向と直交する方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００３９】
また、バスケット４の上端部には４つの押圧部材６６が嵌合され、装填部４４の４つの角部と対応する位置にそれぞれ位置している。各押圧部材６６は、断面がほぼ十字状に形成され、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に挿入された４つの押圧部６７を有している。各押圧部６７は、先細となるように傾斜した押圧面６８を有している。
【００４０】
装填工程では、バスケット４０の装填部４４内に使用済燃料集合体４２および４組の第１および第２スペーサ６２、６４を装填した後、４つの押圧部材６６を上方からバスケット４０の上端部に嵌合する。すると、図１２に示すように、各組の第１および第２スペーサ６２、６４は、その両側に位置した押圧部材６６の押圧面６８により、互いに相反する方向に押圧される。そのため、第１および第２スペーサ６２、６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００４１】
従って、上記のように構成された第５の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００４２】
図１３および図１４に示すように、この発明の第６の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられ、第２スペーサ６４は装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。そして、第１および第２スペーサ６２、６４はその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、第１および第２スペーサ６２、６４は、装着部４４の軸方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００４３】
装填工程では、バスケット４０の装填部４４内に使用済燃料集合体４２を装填した後、４組の第１および第２スペーサ６２、６４の内、各第２スペーサ６４を使用済燃料集合体とバスケットとの間に挿入する。次に、各第２スペーサ６４を使用済燃料集合体４２と第２スペーサ６４との間に上方から挿入し、装填部４４の軸方向に沿って第２スペーサ６４上を摺動させ下端部近傍まで押し込む。それにより、第１および第２スペーサ６２、６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００４４】
従って、上記のように構成された第６の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００４５】
図１５に示すように、この発明の第７の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の上端部のみ、或いは、軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は２つに分解され、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられている。第２スペーサ６４は一対の分割スペーサ６４ａに分割され、装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。更に、分割された一対の分割スペーサ６４ａは、押圧部材としてのバイメタル６４ｂを介して互いに連結されている。なお、押圧部材としては形状記憶合金を用いてもよい。
【００４６】
そして、第１および第２スペーサ６２、６４はその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、分割スペーサ６４ａは、装着部４４の内面と平行な方向で、かつ装着部の軸方向と直交する方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００４７】
上記のように構成された第７の実施の形態によれば、キャニスタ内部が２００℃程度の高温になると、各組のバイメタル６４が伸びて一対の分割スペーサ６４ａを押し広げ、一対の第１スペーサ６２に押付ける。そのため、各組の第１および第２スペーサ６２、６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００４８】
従って、上記のように構成された第７の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００４９】
図１６に示すように、この発明の第８の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の上端部のみ、或いは、軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は一対の分割スペーサ６２ａに分解され、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられている。また、これら一対の分割スペーサ６２ａは、押圧部材としてのバネ状の形状記憶合金６２ｂを介して互いに連結されている。更に、第２スペーサ６４は装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。
【００５０】
そして、一対の分割スペーサ６２ａと第２スペーサ６４とはその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、分割スペーサ６２ａは、装着部４４の内面と平行な方向で、かつ装着部の軸方向と直交する方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００５１】
上記のように構成された第８の実施の形態によれば、キャニスタ内部が２００℃程度の高温になると、各スペーサ組の形状記憶合金が縮んで一対の分割スペーサ６２ａを互いに接近する方向に引張り、第２スペーサ６４に押付ける。そのため、各組の第１スペーサを構成する分割スペーサ６２および第２スペーサ６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００５２】
従って、上記のように構成された第８の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００５３】
上述した第１ないし第８の各実施の形態において、使用済燃料集合体４２の軸方向のがた付きを防止する第３スペーサを組合わせて用いてもよい。
例えば、図１７に示すように、キャニスタ内において、遮蔽板３８の内面には複数の複数の第３スペーサ８０が固定されている。第３スペーサ８０はこの発明におけるスペーサとして機能し、円筒状、角筒状、円柱状、角柱状等に形成され、遮蔽板３８に溶接あるいはボルト止めされている。そして、各第３スペーサ８０は、キャニスタの軸方向に沿って遮蔽板３８からバスケット４０の装填部４４内に延出し、所定の隙間を置いて使用済燃料集合体の上端と対向している。なお、第３スペーサ８０と使用済燃料集合体４２との隙間は、使用済燃料の照射成長を考慮して適宜設定される。
【００５４】
このように、各使用済燃料集合体４２と遮蔽板３８との間の軸方向の隙間に第３スペーサ８０を設けることにより、使用済燃料集合体４２の軸方向のがた付きを防止することができる。そのため、キャニスタ１４に軸方向の大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２と遮蔽板３８との衝突を防止し、使用済燃料集合体の損傷を防止することができる。また、第３スペーサ８０を潰れ易い構造とすることにより、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００５５】
また、第３スペーサ８０は遮蔽板３８に固定する場合に限らず、図１８に示すように、複数の第３スペーサを保持板８２に固定し、この保持板をバスケット４０上に載置する構成としてもよい。
【００５６】
この場合、各第３スペーサ８０は、円筒状、角筒状、円柱状、角柱状等に形成され、保持板８２に溶接されている。そして、各第３スペーサ８０は、キャニスタの軸方向に沿って保持板８２から上下に延出している。各第３スペーサ８０の下部はバスケット４０の装填部４４内に延出し、所定の隙間を置いて使用済燃料集合体の上端と対向している。また、各第３スペーサ８０の上部は遮蔽板３８と所定の隙間を置いて対向している。
このような構成においても、第３スペーサ８０によって使用済燃料集合体４２の軸方向のがた付きを防止することができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、緩衝部材やスペーサ等の各部材を構成する材料は上述した実施の形態に限らず、必要に応じて選択可能である。また、使用済燃料集合体およびバスケットの装填部の形状は角柱形状としたが、これに限らず、必要に応じて他の形状を採用しても良い。
【００５８】
更に、この発明は、上述したキャニスタに限らず、金属キャスク等の他の金属密閉容器にも適用可能である。また、バスケットは、前述した一体構造のものに限らず、装填部を規定した複数の筒状部材を組合わせて形成してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、大きな衝撃が作用した場合でも、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能な金属密閉容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るキャニスタを備えたコンクリートキャスクの断面図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】上記キャニスタの一部を破断して示す斜視図。
【図４】上記キャニスタの断面図。
【図５】上記キャニスタにおけるバスケットを示す斜視図。
【図６】上記キャニスタに収納される使用済燃料集合体を示す斜視図。
【図７】上記バスケットおよび使用済燃料集合体を示す平面図および断面図、並びに、緩衝部材を示す斜視図。
【図８】この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、および緩衝部材を示す平面図および断面図。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、および緩衝部材を示す平面図。
【図１０】この発明の第４の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、および緩衝材を示す平面図。
【図１１】この発明の第５の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、スペーサ、および押圧部材を示す平面図。
【図１２】上記第５の実施の形態に係るキャニスタにおけるスペーサの押圧動作を概略的に示す図。
【図１３】この発明の第６の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す平面図。
【図１４】上記第６の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す断面図。
【図１５】この発明の第７の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す平面図。
【図１６】この発明の第８の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す平面図。
【図１７】第３スペーサを備えたこの発明の他の実施の形態に係るキャニスタを概略的に示す断面図。
【図１８】第３スペーサを備えたこの発明の更に他の実施の形態に係るキャニスタを概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１０…コンクリートキャスク、 １４…キャニスタ
１５…容器本体、 ３２…一次蓋
３４…二次蓋、 ４０…バスケット
４２…使用済燃料集合体、 ４４…装填部
４５…燃料棒、 ４６…上部ノズル
５０…緩衝部材、 ５１…本体
５２…係合爪、 ５３…貫通孔
６０…緩衝材、 ６２…第１スペーサ
６４…第２スペーサ、 ６６…押圧部材
６８…押圧面、 ６２ａ、６４ａ…分割スペーサ
６４ｂ…バイメタル、 ６２ｂ…形状記憶合金
８０…第３スペーサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、発熱を伴う放射性物質を収納する、いわゆるキャニスタ、金属キャスク等の金属密閉容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉の使用済燃料に代表される高放射性物質は、解体処理されるとともに、プルトニウム等の再使用可能な有用物質を回収するため、再処理される。そして、これらの使用済燃料は、再処理を行うまでの間、密閉された状態で貯蔵される。この場合、使用済燃料は、原子力発電所で金属密閉容器としてのキャニスタに収納され、更に、このキャニスタは輸送用キャスクに収納された状態で、トラック等により中間貯蔵施設や再処理施設に搬送され貯蔵される。あるいは、使用済燃料は、輸送貯蔵用金属キャスクに収納された状態で搬送および貯蔵される。
【０００３】
通常、キャニスタは、金属からなる筒状の容器本体と、この容器本体内に配置されたバスケットと、を有し、使用済燃料は、バスケットにより支持された状態で容器本体内に複数体封入される。また、容器本体の上部開口は、溶接された一次蓋および二次蓋によって閉塞される。なお、金属キャスクは、金属Ｏリングで閉塞されることを除いて、ほぼ同様に構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されたキャニスタおよび金属キャスクでは、各燃料集合体とバスケットとの間に約５〜１０ｍｍ程度の半径方向の隙間があり、また、燃料集合体と蓋との間には、軸方向に約１０〜３０ｍｍの隙間がある。そのため、地震時等に衝撃を受けた場合、燃料集合体とバスケット、また、燃料集合体と蓋とが衝突して燃料集合体に大きな衝撃荷重が作用し、その結果、燃料被覆管の損傷等を生じる可能性がある。この場合、使用済燃料から放射性物質が漏洩し、燃料集合体およびキャニスタの健全性が損なわれる。
【０００５】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、大きな衝撃が作用した場合でも放射線の漏洩を防止し、健全性を担保できる金属密閉容器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る金属密閉容器は、下端が閉塞され、他端に上端開口を有したほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体内に配置されているとともに、それぞれ上記容器本体の軸方向に沿って延びた細長い複数の装填部を形成したバスケットと、上記装填部内に装填され上記容器本体の軸方向に沿って延びた放射性物質集合体と、上記容器本体の上端開口を閉塞した蓋体と、上記放射性物質集合体に装着され、放射性物質集合体と上記バスケットとの間の半径方向の隙間に位置した緩衝部材と、上記放射性物質集合体と蓋体との間の軸方向の隙間に位置したスペーサと、を備え、上記バスケットの各装着部は、軸方向一端で上記蓋体側の端に位置した端開口を有し、上記端開口を通して上記放射性物質集合体を上記装着部内へ装填可能に形成され、上記緩衝部材は、上記装着部内に装填された上記放射性物質集合体に対し、上記装着部の端開口を通して装着可能に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
上記のように構成された金属密閉容器によれば、放射性物質集合体とバスケットとの隙間に、緩衝部材を配置することにより、バスケットに対する放射性物質集合体のがたを大幅に低減することができる。そのため、金属密閉容器に大きな衝撃が作用した場合でも、放射性物質集合体とバスケットとの衝突を防止し、放射性物質集合体の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能な金属密閉容器を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るキャニスタを備えたコンクリートキャスクについて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、コンクリート製貯蔵容器としてのコンクリートキャスク１０は、遮蔽構造体として機能するコンクリート容器１２を備え、このコンクリート容器内には、キャニスタ１４が収納されている。後述するように、キャニスタ１４は、金属によって形成されているとともに両端が閉塞した円筒形状に形成され、内部に放射性物質として使用済燃料集合体４２が収納されている。
【００１４】
コンクリートキャスク１０のコンクリート容器１２は、底部の閉塞された円筒形状を有し、例えば、高さ約６ｍ、直径約４ｍ程度に形成され、また、コンクリートの壁厚は、約０．９ｍ程度に形成されている。コンクリート容器１２の上端開口は、外面が炭素鋼板によって覆われたコンクリート製の蓋２０により閉塞されている。なお、コンクリート容器１２のコンクリート壁内には、図示しない配筋が施されている。
【００１５】
コンクリート容器１２内には、コンクリート容器の内周面および蓋２０により、円柱形状の収納部２２が規定されている。そして、この収納部２２内にキャニスタ１４が収納されている。キャニスタ１４は、収納部２２の底面に形成された複数のリブ３１上に載置されているとともに、コンクリート容器１２と同軸的に配置されている。また、キャニスタ１４は、その外周面がコンクリート容器１２の内周面との間に所定の隙間、例えば、１０ｃｍ程度の隙間を持った状態で、収納部２２内に収納されている。
【００１６】
そして、キャニスタ１４の外周面とコンクリート容器１２の内周面との間の上記隙間により、冷却空気が流れる冷却空気流路２４が形成されている。この冷却空気流路２４は、キャニスタ１４の外周面の全周に亘って、かつ、外周面の軸方向全長に亘って形成されている。
【００１７】
コンクリート容器１２の底部には複数、例えば４つの吸気口２６が形成され、また、コンクリート容器１２の上端部には、４つの排気口２８が形成され、それぞれ冷却空気流路２４に連通している。４つの吸気口２６は、コンクリート容器１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、コンクリート容器１２の底部外周面に開口している。また、排気口２８は、コンクリート容器１２の円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられ、コンクリート容器１２の上端部外周面に開口している。
【００１８】
これらの吸気口２６、排気口２８、および冷却空気流路２４は、空気の自然循環冷却によりコンクリートキャスク１０を除熱する除熱部を構成している。すなわち、吸気口２６からコンクリート容器１２内に導入された冷却空気としての外気は、冷却空気流路２４を通ってキャニスタ１４の周囲を流れ、その間、キャニスタ１４およびコンクリート容器１２を除熱し冷却する。そして、キャニスタ１４からの熱によって加熱され昇温した冷却空気は、排気口２８からコンクリート容器１２の外部に排出される。
【００１９】
一方、コンクリート容器１２の内周面には、炭素鋼等の金属からなる円筒状のライナ３０が設けられている。金属からなるライナ３０は、コンクリートに比較して伝熱性が高く、キャニスタ１４から発生した熱の伝熱を促進するとともに、放射線、主としてγ線、を遮蔽する機能を有している。
【００２０】
次に、キャニスタ１４の構成について詳細に説明する。図２ないし図４に示すように、金属密閉容器として機能するキャニスタ１４は、下端が閉塞された筒状の容器本体１５と、容器本体の上端開口１１を閉塞した後述の蓋体と、を備えている。そして、容器本体１５内には、バスケット４０により支持された状態で、使用済燃料集合体４２が複数体封入されている。
【００２１】
そして、キャニスタ１４は、封入された放射性物質が外部に漏洩しないよう、溶接密閉構造を有している。また、容器本体１５内には、ヘリウムガス等の不活性ガスまたは窒素ガスが負圧状態あるいは正圧状態で充填されている。
【００２２】
すなわち、容器本体１５の上端部内周面には複数、例えば４つの支持台３５が固定され、円周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられている。この支持台３５上には、円環状の支持板３６を介して、または直接、円盤状の遮蔽板３８が載置され、容器本体１５の上端開口部１１を閉塞している。
【００２３】
また、容器本体１５の上端開口部１１内には、遮蔽板３８に重ねて円盤状の一次蓋３２および二次蓋３４が装着され、容器本体の上端開口１１を閉塞している。また、一次蓋３２および二次蓋３４の外周部の上端側部分は、全周に亘って、容器本体１５の内周面に溶接されている。
【００２４】
二次蓋３４の内面には、複数の軸対称の凹所３９が形成されている。そして、二次蓋３４の内面は、これらの凹所３９を除き、一次蓋３２の上面に密着している。これら複数の凹所３９により、一次蓋３２と二次蓋３４との間には、モニタリングの検査空間として機能する密閉空間が形成され、この密閉空間内は負圧あるいは正圧に維持されている。これにより、キャニスタ１４内部と外部との間に圧力障壁が形成され、一次蓋と二次蓋とが密着しているにも拘わらずモニタリングが可能となる。
【００２５】
このようにして、容器本体１５の上端開口１１は、蓋体としての遮蔽板３８、一次蓋３２、および二次蓋３４によって気密に閉塞されている。これら容器本体１５、遮蔽板３８、一次蓋３２、および二次蓋３４は、例えば、Ｃｒ＋３Ｍｏ＞３４％のＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、あるいはＳＵＳ３１７等の腐食に強い金属によって形成されている。
【００２６】
一方、図２ないし図５に示すように、容器本体１５内に配置されたバスケット４０は、容器本体のほぼ全長に亘って延び、その横断面が格子状に形成されている。これにより、バスケット４０は、それぞれ容器本体１５の軸方向に沿って延びた断面矩形状の複数の装填部４４を形成している。また、バスケット４０は、ボロン（Ｂ）とアルミニウム又はＳＵＳとの複合材料によって構成されている。
【００２７】
使用済燃料集合体４２は、例えば、原子炉の使用済燃料のような、崩壊熱に伴う発熱と放射線の発生を伴う放射性物質を含んでいる。使用済燃料集合体４２は、それぞれ燃料被覆管内に使用済燃料を封入してなる細長い多数本の燃料棒４５と、これらの燃料棒の上端、中間部、および下端を保持した上部ノズル４６、中間ノズル４７、および下部ノズル４８と、を備え、全体としてほぼ角柱状に形成されている。そして、各使用済燃料集合体４２は、バスケット４０の装填部４４に挿入された状態で保持され、容器本体１５内のほぼ全長に亘って延びている。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、各使用済燃料集合体４２は、緩衝部材により装填部４４内でのがた付きが抑えられ、バスケット４０との衝突が防止されている。すなわち、図７に示すように、緩衝部材５０は、矩形枠状の本体５１と本体から延出した複数の係合爪５２とを有し、アルミニウム等によって形成されている。また、本体５１には、それぞれ軸方向に沿って延びた複数の貫通孔５３が形成され、大きな衝撃を受けた際、緩衝部材の潰れを許容する。
【００２９】
そして、緩衝部材５０は、使用済燃料集合体４２をバスケット４０の装填部４４に挿入した後、バスケット４０の上端側から使用済燃料集合体の上端部外面に装着され、使用済燃料集合体の上端部とバスケットとの間の隙間に配置される。この場合、緩衝部材５０は、係合爪５２が使用済燃料集合体４２の上部ノズル４６下縁と係合することにより使用済燃料集合体に取付けられ、本体５１は上部ノズル４６外周面を覆った状態に保持されている。
【００３０】
以上のように構成されたコンクリートキャスクのキャニスタ１４によれば、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に、緩衝部材５０を配置することにより、バスケットに対する使用済燃料集合体のがた付きを大幅に低減することができる。そのため、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との衝突を防止し、使用済燃料集合体の損傷を防止することができる。また、緩衝部材５０は、複数の貫通孔５３を有し潰れ易い構成であるため、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００３１】
次に、この発明の他の実施の形態に係るキャニスタについて説明する。なお、、以下に説明する各実施の形態において、前述した第１の実施の形態と同一の部分に同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００３２】
図８に示すように、この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタによれば、１つの使用済燃料集合体４２に対して複数、例えば、８つの緩衝部材５０が設けられている。各緩衝部材５０は、例えばアルミニウムにより断面Ｕ字状に形成され、バスケット４０の上端部に上方から嵌合されている。また、大きな衝撃を受けた際に潰れ易いように、各緩衝部材５０には複数の貫通孔５３が形成されている。そして、８つの緩衝部材５０は、使用済燃料集合体４２の上部ノズル４６外面を囲むように配置され、それぞれ上部ノズル外面とバスケット４０との隙間内に延出している。
【００３３】
使用済燃料集合体４２をキャニスタ１４に収納する場合、予め緩衝部材５０をバスケット４０に取付けておき、使用済燃料集合体４２をバスケットの装填部４４に上方から挿入する。そこで、使用済燃料集合体４２を円滑に収納できるように、各緩衝部材５０の上端部には、上方かつ外方に傾斜して延びたガイド面５４が形成されている。
【００３４】
以上のように構成された第２の実施の形態においても、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に、緩衝部材５０を配置することにより、バスケットに対する使用済燃料集合体のがた付きを大幅に低減し、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。また、緩衝部材５０は、複数の貫通孔５３を有し潰れ易い構成であるため、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００３５】
図９に示すように、この発明の第３の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との間の隙間には、複数のパイプ状の緩衝部材５０が配置され、使用済燃料集合体を囲んでいる。各緩衝部材５０は例えばアルミニウムの中空パイプにより構成されている。また、各緩衝部材５０は、装填部４４のほぼ全長に亘って、かつ、装填部の軸方向に沿って延びている。なお、バスケット４０は、それぞれ装填部４４の内面に形成された複数の位置決め溝５６を有し、各位置決め溝は、装填部４４のほぼ全長に亘って、かつ、装填部の軸方向に沿って延びている。そして、各緩衝部材５０は、位置決め溝５６内に配置され、所望の位置に保持されている。
【００３６】
図１０に示すように、この発明の第４の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との間の隙間には、粒子状の緩衝材６０が充填されている。緩衝材６０としては、例えば、径が２〜３ｍｍのアルミニウム粒子あるいは中空球を用いている。
【００３７】
以上のように構成された第３および第４の実施の形態においても、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に、パイプ状の緩衝部材５０を配置、あるいは粒状の緩衝材６０を充填することにより、バスケットに対する使用済燃料集合体のがた付きを大幅に低減し、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。また、緩衝部材５０および緩衝材６０は、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００３８】
図１１および図１２に示すように、この発明の第５の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられ、第２スペーサ６４は装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。そして、第１および第２スペーサ６２、６４はその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、第１および第２スペーサ６２、６４は、装着部４４の内面と平行な方向で、かつ装着部の軸方向と直交する方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００３９】
また、バスケット４の上端部には４つの押圧部材６６が嵌合され、装填部４４の４つの角部と対応する位置にそれぞれ位置している。各押圧部材６６は、断面がほぼ十字状に形成され、使用済燃料集合体４２とバスケット４０との隙間に挿入された４つの押圧部６７を有している。各押圧部６７は、先細となるように傾斜した押圧面６８を有している。
【００４０】
装填工程では、バスケット４０の装填部４４内に使用済燃料集合体４２および４組の第１および第２スペーサ６２、６４を装填した後、４つの押圧部材６６を上方からバスケット４０の上端部に嵌合する。すると、図１２に示すように、各組の第１および第２スペーサ６２、６４は、その両側に位置した押圧部材６６の押圧面６８により、互いに相反する方向に押圧される。そのため、第１および第２スペーサ６２、６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００４１】
従って、上記のように構成された第５の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００４２】
図１３および図１４に示すように、この発明の第６の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられ、第２スペーサ６４は装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。そして、第１および第２スペーサ６２、６４はその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、第１および第２スペーサ６２、６４は、装着部４４の軸方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００４３】
装填工程では、バスケット４０の装填部４４内に使用済燃料集合体４２を装填した後、４組の第１および第２スペーサ６２、６４の内、各第２スペーサ６４を使用済燃料集合体とバスケットとの間に挿入する。次に、各第２スペーサ６４を使用済燃料集合体４２と第２スペーサ６４との間に上方から挿入し、装填部４４の軸方向に沿って第２スペーサ６４上を摺動させ下端部近傍まで押し込む。それにより、第１および第２スペーサ６２、６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００４４】
従って、上記のように構成された第６の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００４５】
図１５に示すように、この発明の第７の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の上端部のみ、或いは、軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は２つに分解され、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられている。第２スペーサ６４は一対の分割スペーサ６４ａに分割され、装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。更に、分割された一対の分割スペーサ６４ａは、押圧部材としてのバイメタル６４ｂを介して互いに連結されている。なお、押圧部材としては形状記憶合金を用いてもよい。
【００４６】
そして、第１および第２スペーサ６２、６４はその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、分割スペーサ６４ａは、装着部４４の内面と平行な方向で、かつ装着部の軸方向と直交する方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００４７】
上記のように構成された第７の実施の形態によれば、キャニスタ内部が２００℃程度の高温になると、各組のバイメタル６４が伸びて一対の分割スペーサ６４ａを押し広げ、一対の第１スペーサ６２に押付ける。そのため、各組の第１および第２スペーサ６２、６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００４８】
従って、上記のように構成された第７の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００４９】
図１６に示すように、この発明の第８の実施の形態に係るキャニスタによれば、各装填部４４において、使用済燃料集合体４２の各側面とバスケット４０との間の隙間には、それぞれアルミニウムで形成された楔状の第１および第２スペーサ６２、６４が挿入されている。第１および第２スペーサ６２、６４は、装填部４４の上端部のみ、或いは、軸方向ほぼ全長に亘って延びている。また、第１スペーサ６２は一対の分割スペーサ６２ａに分解され、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面に接触して設けられている。また、これら一対の分割スペーサ６２ａは、押圧部材としてのバネ状の形状記憶合金６２ｂを介して互いに連結されている。更に、第２スペーサ６４は装填部４４の内面、すなわち、バスケット４０に接触して設けられている。
【００５０】
そして、一対の分割スペーサ６２ａと第２スペーサ６４とはその傾斜面同士が接触した状態で、装填部４４の軸方向と直交する方向に重なって位置している。また、分割スペーサ６２ａは、装着部４４の内面と平行な方向で、かつ装着部の軸方向と直交する方向に沿って摺動自在に設けられている。
【００５１】
上記のように構成された第８の実施の形態によれば、キャニスタ内部が２００℃程度の高温になると、各スペーサ組の形状記憶合金が縮んで一対の分割スペーサ６２ａを互いに接近する方向に引張り、第２スペーサ６４に押付ける。そのため、各組の第１スペーサを構成する分割スペーサ６２および第２スペーサ６４は、楔形状による相互作用によって、それぞれ使用済燃料集合体４２の側面および装填部４４の内面に押付けられる。
【００５２】
従って、上記のように構成された第８の実施の形態によれば、使用済燃料集合体４２は第１および第２スペーサ６２、６４によってがた付きが抑えられ、キャニスタ１４に大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２の損傷を防止することができる。その結果、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００５３】
上述した第１ないし第８の各実施の形態において、使用済燃料集合体４２の軸方向のがた付きを防止する第３スペーサを組合わせて用いてもよい。
例えば、図１７に示すように、キャニスタ内において、遮蔽板３８の内面には複数の複数の第３スペーサ８０が固定されている。第３スペーサ８０はこの発明におけるスペーサとして機能し、円筒状、角筒状、円柱状、角柱状等に形成され、遮蔽板３８に溶接あるいはボルト止めされている。そして、各第３スペーサ８０は、キャニスタの軸方向に沿って遮蔽板３８からバスケット４０の装填部４４内に延出し、所定の隙間を置いて使用済燃料集合体の上端と対向している。なお、第３スペーサ８０と使用済燃料集合体４２との隙間は、使用済燃料の照射成長を考慮して適宜設定される。
【００５４】
このように、各使用済燃料集合体４２と遮蔽板３８との間の軸方向の隙間に第３スペーサ８０を設けることにより、使用済燃料集合体４２の軸方向のがた付きを防止することができる。そのため、キャニスタ１４に軸方向の大きな衝撃が作用した場合でも、使用済燃料集合体４２と遮蔽板３８との衝突を防止し、使用済燃料集合体の損傷を防止することができる。また、第３スペーサ８０を潰れ易い構造とすることにより、大きな衝撃作用した場合には潰れて衝撃を吸収することができる。従って、使用済燃料集合体４２の損傷を一層確実に防止することが可能となる。以上のことから、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能なキャニスタを得ることができる。
【００５５】
また、第３スペーサ８０は遮蔽板３８に固定する場合に限らず、図１８に示すように、複数の第３スペーサを保持板８２に固定し、この保持板をバスケット４０上に載置する構成としてもよい。
【００５６】
この場合、各第３スペーサ８０は、円筒状、角筒状、円柱状、角柱状等に形成され、保持板８２に溶接されている。そして、各第３スペーサ８０は、キャニスタの軸方向に沿って保持板８２から上下に延出している。各第３スペーサ８０の下部はバスケット４０の装填部４４内に延出し、所定の隙間を置いて使用済燃料集合体の上端と対向している。また、各第３スペーサ８０の上部は遮蔽板３８と所定の隙間を置いて対向している。
このような構成においても、第３スペーサ８０によって使用済燃料集合体４２の軸方向のがた付きを防止することができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、緩衝部材やスペーサ等の各部材を構成する材料は上述した実施の形態に限らず、必要に応じて選択可能である。また、使用済燃料集合体およびバスケットの装填部の形状は角柱形状としたが、これに限らず、必要に応じて他の形状を採用しても良い。
【００５８】
更に、この発明は、上述したキャニスタに限らず、金属キャスク等の他の金属密閉容器にも適用可能である。また、バスケットは、前述した一体構造のものに限らず、装填部を規定した複数の筒状部材を組合わせて形成してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、大きな衝撃が作用した場合でも、放射線の漏洩を防止し、長期間に亘って健全性を担保可能な金属密閉容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るキャニスタを備えたコンクリートキャスクの断面図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】上記キャニスタの一部を破断して示す斜視図。
【図４】上記キャニスタの断面図。
【図５】上記キャニスタにおけるバスケットを示す斜視図。
【図６】上記キャニスタに収納される使用済燃料集合体を示す斜視図。
【図７】上記バスケットおよび使用済燃料集合体を示す平面図および断面図、並びに、緩衝部材を示す斜視図。
【図８】この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、および緩衝部材を示す平面図および断面図。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、および緩衝部材を示す平面図。
【図１０】この発明の第４の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、および緩衝材を示す平面図。
【図１１】この発明の第５の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、スペーサ、および押圧部材を示す平面図。
【図１２】上記第５の実施の形態に係るキャニスタにおけるスペーサの押圧動作を概略的に示す図。
【図１３】この発明の第６の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す平面図。
【図１４】上記第６の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す断面図。
【図１５】この発明の第７の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す平面図。
【図１６】この発明の第８の実施の形態に係るキャニスタのバスケット、使用済燃料集合、およびスペーサを示す平面図。
【図１７】第３スペーサを備えたこの発明の他の実施の形態に係るキャニスタを概略的に示す断面図。
【図１８】第３スペーサを備えたこの発明の更に他の実施の形態に係るキャニスタを概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１０…コンクリートキャスク、 １４…キャニスタ
１５…容器本体、 ３２…一次蓋
３４…二次蓋、 ４０…バスケット
４２…使用済燃料集合体、 ４４…装填部
４５…燃料棒、 ４６…上部ノズル
５０…緩衝部材、 ５１…本体
５２…係合爪、 ５３…貫通孔
６０…緩衝材、 ６２…第１スペーサ
６４…第２スペーサ、 ６６…押圧部材
６８…押圧面、 ６２ａ、６４ａ…分割スペーサ
６４ｂ…バイメタル、 ６２ｂ…形状記憶合金
８０…第３スペーサ
Claims (4)
- 下端が閉塞され、他端に上端開口を有したほぼ筒状の容器本体と、
上記容器本体内に配置されているとともに、それぞれ上記容器本体の軸方向に沿って延びた細長い複数の装填部を形成したバスケットと、
上記装填部内に装填され上記容器本体の軸方向に沿って延びた放射性物質集合体と、
上記容器本体の上端開口を閉塞した蓋体と、
上記放射性物質集合体に装着され、放射性物質集合体と上記バスケットとの間の半径方向の隙間に位置した緩衝部材と、
上記放射性物質集合体と蓋体との間の軸方向の隙間に位置したスペーサと、を備え、
上記バスケットの各装着部は、軸方向一端で上記蓋体側の端に位置した端開口を有し、上記端開口を通して上記放射性物質集合体を上記装着部内へ装填可能に形成され、上記緩衝部材は、上記装着部内に装填された上記放射性物質集合体に対し、上記装着部の端開口を通して装着可能に形成されている放射性物質用の金属密閉容器。 - 上記緩衝部材は、上記放射性物質集合体の前記端開口側に位置した上端部外面を覆う枠状の本体と、本体から延出し上記放射性物質集合体に係合した係合部と、を備え、上記本体には緩衝部材の潰れを許容する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質用の金属密閉容器。
- 上記スペーサは、上記蓋体に固定され、上記蓋体から上記装着部の端開口を通して装着部内に延出し、上記装着部内に装填された放射性物質集合体の端と対向していることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属密閉容器。
- 上記バスケットの上記蓋体側の端に載置された保持板を備え、上記スペーサは上記保持板に固定され、この保持板から上記装着部の端開口を通して装着部内に延出し、上記装着部内に装填された放射性物質集合体の端と対向していることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属密閉容器。
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