JP3978210B2 - キャスク - Google Patents

Description

この発明は、燃焼を終えた使用済み燃料集合体を収容、貯蔵するものであって、使用済み燃料集合体の崩壊熱を効率よく大気中へ放出できる放熱性能に優れたキャスク及びキャスクの製造方法に関する。

核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み燃料集合体という。使用済み燃料集合体は、ＦＰなど高放射能物質を含むので熱的に冷却する必要があるから、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（１〜３年間）冷却される。その後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、トラック等で再処理施設に搬送、貯蔵される。使用済み燃料集合体は、キャスク内に設置したバスケットのセルにそれぞれ１体ずつ挿入され、これにより、輸送中の振動などに対する適切な保持力を確保している。
このようなキャスクの従来例としては、「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業出版プロダクション）や特開平１−８６０９８号公報等に様々な種類のものが開示されている。以下に本発明の開発にあたり、その前提となったキャスクについて説明する。なお、下記内容は、説明の便宜のために示すものであり、いわゆる公知、公用に該当することを意味するものではない。
第５２図は、キャスクの一例を示す斜視図である。第５３図は、第５２図に示したキャスクの軸方向断面図である。キャスク５００は、筒形状の胴本体５０１と、胴本体５０１の外周に設けた中性子遮蔽体であるレジン５０２と、その外筒５０３、底部５０４及び蓋部５０５から構成されている。胴本体５０１及び底部５０４は、γ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品である。また、蓋部５０５は、ステンレス鋼製等の一次蓋５０６及び二次蓋５０７からなる。胴本体５０１と底部５０４は、突合せ溶接により結合してある。一次蓋５０６及び二次蓋５０７は、胴本体５０１に対してステンレス製等のボルトにより固定されている。蓋部５０５と胴本体５０１との間には、金属製のＯリングが介在し、内部の気密を保持している。
胴本体５０１と外筒５０３との間には、熱伝導を行う複数の伝熱フィン５０８が設けられている。レジン５０２は、この伝熱フィン５０８により形成される空間に流動状態で注入され、冷却することで固化形成する。第５３図に示すように、バスケット５０９は、複数の角パイプ５１０を束状に集合させた構造であり、胴本体５０１のキャビティ５１１内に挿入してある。
当該角パイプ５１０は、挿入した使用済み燃料集合体が臨界に達しないように中性子吸収体（ホウ素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金からなる。なお、キャスク本体５１２の両側には、キャスク５００を吊り下げるためのトラニオン５１３が設けられている（一方は省略）。また、キャスク本体５１２の両端部には、内部に緩衝材として木材などを組み込んだ緩衝体５１４が取り付けられている（一方は省略）。
ところで、バスケット５０９内に収納される使用済み燃料集合体は、貯蔵中に崩壊熱を発生する。この崩壊熱は、キャスク５００の外筒５０３から大気中に放出されるが、十分な放熱性能が得られないと蓋部５０５と胴本体５０１との間に介在するＯリングのクリープを進行させることがある。また、外筒５０３からの放熱が十分でない場合には、バスケット５０９を構成する材料にも耐熱性に優れたものを使用する必要があるので、キャスク５００の製造コスト増加を招く場合もある。特に高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体は発熱量が高く、これを収納するキャスク５００には高い放熱性能が求められる。
かかる問題点を解決するために、ＥＰ０８４３３１８Ａ１には、外筒に溝を備えたキャスクが開示されている。このキャスクは、外側に溝を形成した筒状の一体型外筒をキャスクの胴本体に嵌め込み、キャスクの胴本体と伝熱フィンとを熱的に結合させた構造である。そして、外筒に溝を形成する方法としては、鋳造や切削が挙げられている。しかし、伝熱フィンを介して外筒をキャスクの胴本体に取り付ける具体的な製法は開示されておらず、実現できるかどうかについては不明であった。
したがって、この発明は、使用済み燃料集合体が発する崩壊熱を効率よく大気中へ放出すること、放熱性能に優れたキャスクを効率的に製造することのうち、少なくとも一つを達成できるキャスク及びキャスクの製造方法を提供することを目的としている。

本発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成された複数の帯状部材をその端縁部で溶接した構成であり、一つの帯状部材の前記溝が形成されている面の反対面両側には端縁部を残して前記伝熱フィンが溶接されており、且つ前記帯状部材に隣接する他の帯状部材がそれぞれの端縁部付近で溶接されていることを特徴とする。
このキャスクは、外筒の外側に胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成されているので、外筒の表面積を溝がない場合よりも大きくできる。これによって、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出できるので、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、溝を形成した帯状部材を複数組み合わせて外筒を構成するので、鋳造や曲げ加工によらず容易に外筒を製造できる。さらに、胴本体の断面形状が円形のみならず多角形である場合にも、複数の帯状部材を組み合わせて外筒を構成するので、容易にキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向のうち少なくとも一方に向かう複数の溝が形成された複数の帯状部材をその端縁部で溶接した構成であり、一つの帯状部材の前記溝が形成されている面の反対面両側には端縁部を残して前記伝熱フィンを溶接することでユニットを構成し、このユニットを所定間隔で前記胴本体に前記伝熱フィンをもってユニット外側から溶接し、且つ隣合うユニットの帯状部材同士の間に別の帯状部材を渡して外側から溶接してあることを特徴とする。
このキャスクでは、外筒の外側に溝が形成されているので、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出できる。その結果、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、帯状部材と伝熱フィンとを溶接するとき、ユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接する際に、狭く長い空間で溶接することなく、すべて開放されている外側から行うことができるので、容易に外筒に溝を形成したキャスクを構成できる。なお、このキャスクには、胴本体に伝熱フィンを溶接してから帯状部材を溶接する場合も、先に帯状部材に伝熱フィンを溶接してからユニットを胴本体に溶接する場合も含まれる（以下同じ）。また、別の帯状部材を渡すとは、隣り合うユニットを構成する帯状部材同士の間に嵌め込む場合や、別の帯状部材の端縁部がユニットを構成する帯状部材の端縁部と重なって載っているような場合も含むものとする。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向のうち少なくとも一方に向かう複数の溝が外側に形成された複数の帯状部材をその端縁部で溶接した構成であり、一つの帯状部材の前記溝が形成されている面の反対面略中央には伝熱フィンを溶接することでユニットを構成し、このユニットを所定間隔で胴本体に前記伝熱フィンをもって溶接し、且つ隣合うユニットの帯状部材同士の間に別の帯状部材を渡して外側から溶接してあることを特徴とする。
このキャスクでは、外筒の外側に溝が形成されているので、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出でき、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、帯状部材と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいはユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接するときには、狭く長い空間で溶接することなくすべて開放されている外側から行うことができるので、容易に製造できる。また、帯状部材の略中央に伝熱フィンを溶接することで、帯状部材と別の帯状部材との溶接部と、伝熱フィンと帯状部材との溶接部とを離すことができるから、熱影響部が局所的に集中するのを防止することができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向のうち少なくとも一方に向かう複数の溝が外側に形成された複数の帯状部材をその端縁部で溶接した構成であり、一つの帯状部材の前記溝が形成されている面の反対面略中央には伝熱フィンを溶接すると共に、当該伝熱フィンをもって胴本体に片側から溶接してあり、且つ隣接する帯状部材同士がその端縁部付近で溶接されていることを特徴とする。
このキャスクでは、外筒の外側に溝が形成されているので、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出できる。その結果、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、帯状部材と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいは伝熱フィンをもって帯状部材を胴本体に溶接するときには、狭く長い空間で溶接することなくすべて開放されている外側から行うことができるので、容易に外筒に溝を形成したキャスクを製造できる。また、帯状部材の略中央に伝熱フィンを溶接することで、帯状部材同士の溶接部と、伝熱フィンと帯状部材との溶接部とを離すことができる。これにより、熱影響部が局所的に集中するのを防止することができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、上記帯状部材は断面山形又は谷形に曲げ形成されていることを特徴とする。このように、表面に溝を形成した帯状部材をさらに山形又は谷形に折り曲げているので、外筒の表面積をさらに大きくできる。これによって、さらに多くの熱を大気中に放出できるので、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、さらに高い安全性を確保できる。また、表面に溝を形成した帯状部材を複数組み合わせて外筒を構成するので、鋳造等の製法を利用するよりも容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体と、この胴本体の軸方向又は周方向のうち少なくとも一方に向かう複数の溝が形成された板状部材を折り曲げて構成されるユニットが、前記胴本体の周囲に前記溝を前記胴本体の外側に向けて複数配置されることにより構成される外筒とを有し、前記ユニットの一方の端部は前記胴本体に接合され、もう一方の端部は隣接する他のユニットの側面に接合されており、且つ前記胴本体と前記外筒との空間には中性子吸収体が設けられることを特徴とする。
このキャスクは、表面に溝が形成された板状部材を折り曲げてユニットを構成し、このユニットを組み合わせて外筒を構成する。このため、伝熱フィンと外筒とを一体で構成できるので、伝熱フィンと外筒を構成する帯状部材とを溶接する工程を省略して、さらに容易に外筒を製造できる。また、板状部材の表面には溝が形成されているので、外筒の表面積を大きくして放熱性能を向上させることができる。その結果、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても高い安全性を発揮することができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体と、内部に中性子吸収体を設けた筒状ユニットを前記胴本体の周囲に複数配置して構成した外筒とを有し、この外筒を構成する筒状ユニットの外側には前記胴本体の軸方向又は周方向のうち少なくとも一方に向かう複数の溝が形成されており、且つ前記筒状ユニットの外側に対向する側は前記胴本体と接しており、さらに前記筒状ユニットの残る両側がそれぞれ隣り合う他の筒状ユニットの側部側と接することを特徴とする。
このキャスクは、外側表面に溝が形成された筒状ユニットを複数組み合わせて構成した外筒を備える。このため、表面に形成された溝によって外筒外側の表面積を大きくできるので、より多くの崩壊熱を大気中に放出でき、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納した場合でも高い安全性を発揮できる。また、筒状ユニットを組み合わせて外筒を構成するので、組立ての際には隣のユニットと溝の位置を半ピッチずらせることで、容易に複雑なパターン（第３２図（ｂ））を構成できる。さらに、溶接工程が少なくて済み、外筒を比較的容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は軸に垂直な方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を表面に有する複数のリング板をこのリング板の軸方向に溶接した構造であり、前記リング板の内面略中央部にリング状の伝熱フィンを溶接してユニットを構成し、このユニットを伝熱フィンをもって片側から胴本体に溶接してあり、且つ隣接するユニットのリング板の端縁同士を外側から溶接したことを特徴とする。
このキャスクでは、外側に溝を形成したリング板を複数組み合わせて外筒を構成するので、外筒の表面積を大きくして放熱性を高くできる。また、リング板と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいはユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接するときには、狭く長い空間で溶接することなく、すべて開放されている外側から行うことができるので、外側に溝を形成した外筒を容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は軸に垂直な方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を表面に有する複数のリング板を軸方向に溶接した構造であり、一つのリング板の両側に端縁部を残してリング状の伝熱フィンを溶接することでユニットを構成し、このユニットを所定間隔で胴本体に前記伝熱フィンをもってユニット外側から溶接し、且つ隣合うユニットのリング板同士の間に別のリング板を配置して外側から溶接してあることを特徴とする。
このキャスクでは、外側に溝を形成したリング板を複数組み合わせて外筒を構成するので、外筒の表面積を大きくして放熱性を高くできる。また、リング板と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいはユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接するときには、狭く長い空間で溶接することなく、すべて開放されている外側から作業できる。また、隣のユニットと溝の位置を半ピッチずらすことで、容易に複雑なパターン（第３２図）も構成できる。これによって、表面に溝を形成した外筒を容易に製造できる。また、リング板の両側に端縁部を残して伝熱フィンを溶接している。このため、当該リング板と別のリング板とをその端縁部付近で溶接することで、伝熱フィンとリング板との溶接部を、リング板同士の溶接部から離すことができる。これにより、熱影響部が局所的に集中するのを防止することができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成された複数の板状部材をそれぞれの端部同士で溶接して構成されると共に、それぞれの前記板状部材には、少なくとも一つの前記伝熱フィンが取り付けられることを特徴とする。
このキャスクは、外筒の外側に、胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成されているので、外筒の表面積を溝がない場合よりも大きくできる。これによって、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出できるので、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、溝を形成した板状部材を複数組み合わせて外筒を構成するので、容易に外筒を製造できる。さらに、胴本体の断面形状が円形のみならず多角形である場合にも、複数の帯状部材を組み合わせて外筒を構成するので、容易にキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、上記溝の形成方向に垂直な上記溝の断面形状又は上記溝によって区切られる突起の形成方向に垂直な当該突起の断面形状のうち少なくとも一方は円弧状であることを特徴とする。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒には、前記胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成されており、前記溝の形成方向に垂直な前記溝の断面形状又は前記溝によって区切られる突起の形成方向に垂直な前記突起の断面形状のうち少なくとも一方は円弧状であることを特徴とする。
このような構成により、このキャスクでは外筒の表面積を大きくして放熱性能を向上させると共に、溝又はこの溝で区切られる突起のうち少なくとも一方の断面形状が円弧状であるから溝に放射性物質が蓄積し難い。これによって、除洗の際には外筒表面に付着した放射性物質を効率よく洗い落とすことができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、上記溝の形成方向に垂直な断面形状は上記外筒の径方向外側が開いた台形形状であることを特徴とする。
つぎの発明にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、前記外筒には、前記胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成されており、当該溝の形成方向に垂直な当該溝の断面形状は前記外筒の径方向外側が開いた台形形状であることを特徴とする。
このような構成によって、このキャスクは、放熱フィンの役割を果たす突起の側面における輻射の方向を外筒の外側に向けることができる。その結果、突起の側面同士間における輻射の影響を低減して、大気中に輻射される熱エネルギーをさらに大きくできるので、さらに放熱効率を高くできる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、上記胴本体の軸方向に向かう溝は、上記胴本体の軸方向に対して傾斜していることを特徴とする。このため、外筒の表面近傍を上昇する、外筒からの熱によって温められた空気は、傾きをもった溝によって上昇する流れが乱されるので、空気と外筒との伝熱が促進される。これによって、さらに放熱性能を向上させることができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、角パイプと、長手方向に垂直な断面形状がＬ字状で、且つ内側面には長手方向に向かう突起部が設けられたエレメントとを有し、前記角パイプの外側面と前記エレメントの内側面に設けられた突起部の端部とを当接させて使用済み燃料集合体を収納するセルを構成し、さらに一のセルを構成する角パイプの外側面及びこのセルを構成するエレメントの端部を、他のセルを構成するエレメントの外側面と当接させて前記セル同士を組み合わせることで構成したバスケットを備えたことを特徴とする。
このキャスクは、使用済み燃料集合体を収納する角パイプと、内側面に突起部を設けた断面Ｌ字状のエレメントとを組み合わせてセルを構成し、さらにこのセルを複数組み合わせたバスケットを備えている。また、前記セルは、エレメントに設けられた突起部によって角パイプとエレメントとの間に空間を作り、これをフラックストラップとしている。このフラックストラップによって、このバスケットは、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納しても、十分な安全性を確保できる。また、このバスケットに格納する高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料からは多くの崩壊熱が発生するが、このバスケットを収納するキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、崩壊熱を効率よく大気中に放出して十分な安全性を確保できる。
また、このバスケットを構成する角パイプ及びエレメントの表面積は無闇に大きくならないので、押し出し機の推力がそれ程大きくなくとも十分に製造できる。また、エレメントの形状もそれ程複雑ではないので、押し出しダイスの寿命も確保できる。その結果、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料を格納するキャスクを容易に製造でき、また、製造コストも低く抑えることができる。特に、ＢやＢ化合物を含有したＡｌ材のような難押し出し材でバスケットを構成する場合に、この発明の効果は顕著である。なお、突起部の端部とは、エレメントの側面に設けられた突起部の開放端をいい、角パイプと当接する部分である（以下同様）。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、角パイプと、長手方向に垂直な断面形状がＬ字状で、且つ内側面には長手方向に向かう突起部が設けられ、さらに外側面は平面に形成されたエレメントとを有し、前記角パイプの外側面と前記エレメントの内側面に設けられた突起部の端部とを当接させて使用済み燃料集合体を収納するセルを構成し、さらに一のセルを構成する角パイプの外側面及びこのセルを構成するエレメントの端部を、他のセルを構成するエレメントの外側面と平面で当接させて前記セル同士を組み合わせることで構成したバスケットを備えたことを特徴とする。
このキャスクは、エレメントの外側面を平面に形成し、一のセルを構成するエレメントの外側面と他のセルを構成する角パイプの外側面及び他のセルを構成するエレメントの端部とを平面で当接させて構成したバスケットを備える。このため、伝熱面積を大きくできるので、発熱量が大きい高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を収納した場合には、バスケットの内部から外部へ効率よくこの熱が伝えられる。そして、このバスケットを収納するキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、大量の崩壊熱を効率よく大気中に放出して十分な安全性を確保できる。これによって、バスケットの温度上昇を抑えることができるので、キャスク全体の安全性を高くでき、また、バスケットを構成する材料には無闇に耐熱温度が高いものを使用しなくともよいので、バスケットを設計する際の自由度を大きくできる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、上記エレメントのコーナー部外側を上記エレメントの長手方向全領域にわたって平面に形成し、且つ当該平面と組み合わされるように当該平面と平行にこのエレメントの一方の端部を平面に形成して、上記セルを組合せる際に一のエレメントのコーナー部外側と他のエレメントの前記一方の端部とを当接させることで構成したバスケットを備えたことを特徴とする。
このキャスクは、エレメントのコーナー部外側にエレメントの長手方向に向かう平面を設け、また、エレメントの一方の端部には、前記平面と平行な平面を形成する。そして、使用済み燃料集合体収納用バスケットを組み立てる際には、前記二つの平面同士を当接させて構成したバスケットを備える。前記バスケットを構成するエレメントのコーナー部外側等に形成された平面は、エレメントの長手方向に垂直な断面で見るとコーナー部外側が斜めに切り取られた形に形成されているので、エレメント同士が当接する面積を大きくできる。これによって、伝熱面積が大きくなるので、より効率よく使用済み燃料の崩壊熱をバスケットの外部へ逃がすことができる。そして、このバスケットを収納するキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、大量の崩壊熱を効率よく大気中に放出して、キャスクの十分な安全性を確保できる。また、バスケットを構成するエレメント同士が当接する面積は上記バスケットよりも大きくなるので、荷重が作用した場合にこの部分に発生する応力も小さくできる。これによって、応力伝達の際における負担を小さくできるので、キャスクの安全性、信頼性をより高くできる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、上記エレメントのコーナー部外側を上記エレメントの長手方向に垂直な断面が階段状となるように形成して上記エレメントの長手方向に向かう段部を設け、且つ階段状に形成した前記コーナー部外側の少なくとも一の段部と噛み合うようにこのエレメントの端部を階段状に形成して、上記セルを組み合わせる際に一のエレメントのコーナー部外側と他のエレメントの一方の端部とを噛み合わせることで構成したバスケットを備えたことを特徴とする。
このキャスクは、バスケットを構成するエレメントのコーナー部外側と端部とを階段状に形成し、セルを構成するエレメントのコーナー部と端部とを噛み合わせて組み立てたバスケットを備える。このため、上記バスケットと比較してエレメント同士が当接する面積をさらに大きくできるので、伝熱面積がより大きくなる。その結果、さらに効率よく使用済み燃料の崩壊熱がバスケットの外部へ伝わった場合でも、このバスケットを収納するキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、大量の熱を効率よく大気中に放出して、キャスクの十分な安全性を確保できる。また、エレメント同士の当接する面積がより大きくなるので、荷重が作用した場合にこの部分に発生する応力もより小さくできる。これによって、応力伝達の際における負担を小さくできるので、バスケットの信頼性をより高くできる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、角パイプと、長手方向に垂直な断面形状がＬ字状で、且つ外側面には長手方向に向かう突起部が設けられたエレメントとを有し、前記角パイプの内部に前記エレメントを配置し、且つ前記角パイプの内側面と前記エレメントに設けられた突起部の端部とを当接させて使用済み燃料集合体を収納するセルを構成して、さらに複数の当該セルを、エレメントが存在する側の角パイプ外側面と角パイプの壁面のみの角パイプ外側面とを当接させて組み合わせることで構成したバスケットを備えたことを特徴とする。
このキャスクは、長手方向に向かう溝を外側面に設けた、横断面が略Ｌ字状のエレメントを角パイプの内部へ配置して使用済み燃料集合体を収納するセルを構成し、このセルを複数組み合わせて構成したバスケットを備える。そして、エレメントの溝と角パイプの内壁とで仕切られた空間をフラックストラップとする。このフラックストラップによって、このバスケットは、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納しても、十分な安全性を確保できる。また、このバスケットに格納する高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料からは多くの崩壊熱が発生するが、このバスケットを収納するキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、崩壊熱を効率よく大気中に放出して十分な安全性を確保できる。
また、角パイプやエレメントにＢ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用しても押出し成形機の能力内でこれらを製造できる。これによって、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納するために、フラックストラップを備えた複雑な形状のバスケットであっても容易に製造できる。また、角パイプやエレメントを無理なく押出し成形できるので傷や肌荒れ等も低減でき、製品の歩留まりも向上する。
さらに、溶接によらず角パイプとエレメントとを組み合わせるだけなので、溶接継ぎ手部における性能劣化のおそれもなく、また使用済み燃料集合体収納用バスケットの製造も容易になる。また、エレメントを角パイプの内部に配置すれば、自動的にエレメントの動きが規制されるので、バスケットは角パイプを組み合わせるだけで構成できる。これによって高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を収納するバスケットをキャスクのキャビティ内に設置する際の手間が軽減されるので、キャスクを組み立てる際の手間を軽減できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、さらに、角部外側を階段状に形成し、且つ側面内部に当該側面外壁側と内壁側とを隔てる空間を設けた角パイプを複数組み合わせることにより構成されるバスケットであって、前記角パイプの角部外側同士を突合せて前記角パイプ同士を千鳥状に組み合わせ、さらに前記角パイプ内の空間及び当該角パイプの側面で囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を格納するバスケットを備えたことを特徴とする。
このキャスクは、側面内部に当該側面外壁側と内壁側とを隔てる空間をフラックストラップとして設けた複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて構成したバスケットを備える。このフラックストラップによって、このキャスクに収納されるバスケットは、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納することができる。このとき、角パイプ同士を千鳥状に配置しているので、角パイプの側面同士を合わせて構成するバスケットと比較して角パイプ側面の肉厚を薄くできる。これによって、伝熱性能が従来よりも向上するので、より多くの熱をバスケットの外に伝えることができる。このバスケットを収納するキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、バスケットから伝わる多くの熱を効率よく大気中に放出して十分な安全性を確保できる。
なお、この使用済み燃料収納用角パイプは角部を階段状に形成してあるため、厳密には角パイプとはいえない。しかし、このパイプの軸方向に垂直な断面内形状は四角形であり、外形も全体的に見ると略四角形であるため本発明においては角パイプの概念に含めるものとする。また、「角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて」とは、「角パイプ同士を互いに斜めに組み合わせる」ことをいい、例えば第１０図に示すような配列をいう。以下同様である。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、前記角パイプの角部外側は少なくとも二段の階段状に形成されていることを特徴とする。
このキャスクは、上記各キャスクにおいて、キャビティ内に格納するバスケットを構成する角パイプの角部外側を、少なくとも二段の階段状に形成してある。これによって、角部における肉厚を角パイプの側面における肉厚の半分以上確保でき、その分伝熱性能が向上するが、このキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、バスケットから伝わる多くの熱を効率よく大気中に放出して十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記に記載のキャスクにおいて、上記バスケットは、中性子吸収性能を有する矩形の板状部材の両縁に一定間隔をもって切込部を設けると共に当該切込部同士を相互に差し込むように前記板状部材を直交して交互に積み重ねて構成した角断面形状のバスケットであり、
前記胴本体内に形成されるキャビティ内を前記バスケットの外形に合わせた形状として前記バスケットの外周面を略密着状態で挿入し、且つ前記バスケットを構成する外側の板状部材の角断面形状の部分が前記キャビティ内面に接触した状態とすることを特徴とする。
使用済み燃料集合体は、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴う。この使用済み燃料集合体は、板状部材を組み合わせた格子状（菓子折り状）のバスケットのセル内に収容することになるが、ここで、胴本体のキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状にすることで、当該バスケットをキャビティ内に挿入した場合に、外側の板状部材（特に角断面形状の部分）がキャビティの内面に接触した状態になる。また、キャビティ内の形状をバスケットの外形に合わせることで、バスケットとキャビティとの空間をなくすか或いは微小にできる。このため、前記崩壊熱は、内部に導入するヘリウムガスや直接接触部分を介して、バスケットから胴本体へと効率的に伝導する。これによって、使用済み燃料集合体からの崩壊熱を効率よく胴本体に伝えることができると共に、外筒に形成した溝によってこの崩壊熱を胴本体から大気中へ効率よく放出できるので、キャスクの十分な安全性を確保できる。
また、キャビティ内の空間を微小或いは無くしたことにより、胴本体の外径を小さくすることができる。反対に、胴本体の外径が同じであれば、より多くのセルを形成できる。なお、上記接触状態とは、完全且つ常時、キャビティ内面とバスケット外面とが接触している必要はなく、僅かな隙間が存在したり一時的に接触が解かれたりする場合があることを含むものとする。また、上記板状部材には、図１３〜図１５に示すような中空構造のものも含まれる。
つぎの発明にかかるキャスクは、上記バスケットは、中性子吸収性能を有する矩形の板状部材の両縁に一定間隔をもって切込部を設けると共に当該切込部同士を相互に差し込むように前記板状部材を直交して交互に積み重ねて構成し、さらに外周面は伝熱板が設けられた角断面形状のバスケットであり、前記胴本体内に形成されるキャビティ内を前記バスケットの外形に合わせた形状とし、且つ前記キャビティの内形状が前記伝熱板と略密着状態になるようにすることを特徴とする。
このキャスクは、菓子折り形のバスケットの外形に合わせてキャビティを形成したので、バスケットから胴本体への熱伝導効率が向上する。特に、バスケット外周面に設けた伝熱板を介して胴本体に崩壊熱が効率的に伝わり、また、バスケットの角断面部分においては一部が胴本体に面接触していることでバスケットを確実に保持すると共に熱伝導効率の向上に寄与している。これによって、使用済み燃料集合体からの崩壊熱を効率よく胴本体に伝えることができると共に、外筒に形成した溝によってこの崩壊熱を胴本体から大気中へ効率よく放出できるので、キャスクの十分な安全性を確保できる。このキャスクは、特に発熱量の大きい使用済燃料集合体を収納する場合に好ましい構造である。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、帯状部材Ａ及び帯状部材Ｂの片面に、前記キャスク胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝を形成する工程と、前記帯状部材Ａの前記溝を形成した反対面の両側に端縁部を残して伝熱フィンを溶接してユニット化する工程と、複数のユニットを胴本体に対して前記伝熱フィンをもってユニット外側から溶接する工程と、前記帯状部材Ａと隣合う帯状部材Ａとの間に帯状部材Ｂを嵌め込み、帯状部材Ａ、Ｂそれぞれの端縁部付近で外側から溶接する工程とを含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、上記に記載のキャスクを組み立てる場合に好適である。まず、片面に複数の溝を形成した帯状部材Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化することで、これらを溶接しやすくする。これに対し、伝熱フィンを胴本体に溶接してから片面に複数の溝を形成した帯状部材を溶接してもよいが、この場合には当該帯状部材Ａの裏側から溶接することになるので、作業が多少面倒になる（以下同じ）。なお、上記キャスクに後者の方法を用いても構わない。
次に、ユニットを胴本体に溶接するにあたり、ユニットの外側から溶接するようにし、続いて帯状部材Ｂを帯状部材Ａの間に嵌め込んで溶接するときも、外側から溶接するようにする。これにより、従来のような狭くて長い空間内で専用溶接機を用いて溶接する必要がなくなり、すべて外側から溶接できるから、外筒に複数の溝を形成したキャスクの組立て作業を容易にすることができる。特に、組立て技術が未発達の外国においても既存の通常の溶接技術をもってキャスクを組み立てることが可能になる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、大掛かりな鋳造設備や曲げ装置が不要となり、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。さらに、胴本体の断面形状が円形のみならず多角形である場合にも、複数の帯状部材を組み合わせて外筒を構成するので、容易にキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、帯状部材Ａ及び帯状部材Ｂの片面に、前記キャスクの軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝を形成する工程と、帯状部材Ａの前記溝を形成した反対面の略中央に伝熱フィンを溶接することでユニット化する工程と、少なくとも２つのユニットを所定間隔で胴本体に対して並べ、前記伝熱フィンをもって溶接する工程と、隣合うユニットの帯状部材Ａと帯状部材Ａとの間に別の帯状部材Ｂを渡して外側から溶接する工程とを含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、上記に記載のキャスクを組み立てる場合に好適である。まず、片面に溝を形成した帯状部材Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化することで、これらを溶接しやすくする。次に、ユニットの伝熱フィンをもって胴本体に溶接するが、ユニットの断面がＴ字形状であるためその両側が開放されており、それゆえ外側からの溶接作業が可能となる。また、帯状部材Ａ、Ａの間に帯状部材Ｂを渡して溶接するときも、外側から溶接する。このため、従来のような狭くて長い空間内で専用溶接機を用いて溶接する必要がなくなり、すべて外側から溶接できるから、外筒に複数の溝を有するキャスクの組立て作業が容易にできる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、大掛かりな鋳造設備や曲げ装置が不要となり、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。さらに、胴本体の断面形状が円形のみならず多角形である場合にも、複数の帯状部材を組み合わせて外筒を構成するので、容易にキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、帯状部材Ａ及び帯状部材Ｂの片面に、前記キャスクの軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝を形成する工程と、帯状部材Ａの前記溝を形成した反対面の略中央に伝熱フィンを溶接する工程と、帯状部材Ａを胴本体に対して伝熱フィンをもって開放側から溶接する工程と、次の帯状部材Ａを胴本体に対して伝熱フィンをもって開放側から溶接すると共に、隣接する帯状部材Ａ同士をその端縁部付近で溶接する工程とを含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、上記に記載のキャスクを組み立てる場合に好適である。まず、片面に複数の溝を形成した帯状部材Ａと伝熱フィンとを溶接することで、溶接作業を容易にする。次に、帯状部材Ａを伝熱フィンをもって胴本体に溶接するが、断面がＴ字形状であるためその両側が開放されており、それゆえ外側から溶接することができる。また、帯状部材Ａ、Ａ同士を溶接するときも外側から溶接する。このため、従来のような狭くて長い空間内で専用溶接機を用いて溶接する必要がなくなり、すべて外側から溶接できるから、複数の溝が形成された外筒を有するキャスクの組立て作業を容易にすることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、大掛かりな鋳造設備や曲げ装置が不要となり、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。さらに、胴本体の断面形状が円形のみならず多角形である場合にも、溝を形成した複数の帯状部材を組み合わせて外筒を構成するので、容易にキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、帯状部材の片面に、前記胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝を形成する工程と、前記溝が形成されている面が外側になるように前記帯状部材を曲げて、この帯状部材の長手方向における両端縁部を溶接して環状のリング板Ａを形成する工程と、このリング板Ａの内面略中央部にリング状の伝熱フィンを溶接してユニット化する工程と、このユニットを胴本体に対して伝熱フィンをもって開放側から軸方向に溶接する工程と、次のユニットを胴本体に対して伝熱フィンをもって開放側から軸方向に溶接すると共に、隣接するリング板Ａの端縁同士を外側から溶接する工程とを含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、上記に記載のキャスクを組み立てる場合に好適である。まず、外側に複数の溝を形成したリング板Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化することで、これらを溶接しやすくする。次に、ユニットの伝熱フィンをもって胴本体に溶接するが、ユニットの断面がＴ字形状であるためその両側が開放されており、それゆえ外側から溶接できる。また、外側に複数の溝が形成されたリング板Ａ同士を溶接するときも、外側から溶接する。このため、従来のような狭くて長い空間内で専用溶接機を用いて溶接する必要がなくなり、すべて外側から溶接できるから、複数の溝が形成された外筒を有するキャスクの組立てが容易になる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、大掛かりな鋳造設備や曲げ装置が不要となり、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、帯状部材の片面に、前記キャスクの軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝を形成する工程と、前記溝が形成されている面が外側になるように前記帯状部材を曲げて、この帯状部材の長手方向における両端縁部を溶接して環状のリング板Ａを形成する工程と、このリング板Ａの内面略中央部にリング状の伝熱フィンを溶接してユニット化する工程と、このユニットを胴本体に対して伝熱フィンをもって開放側から軸方向に溶接する工程と、リング状に成形した成形中性子吸収体の略半分をユニット内に収める工程と、次のユニットを胴本体に対して伝熱フィンをもって開放側から軸方向に溶接すると共に隣接するリング板Ａの端縁同士を外側から溶接し且つ前記成形した成形中性子吸収体の残り半分をユニット内に収める工程と、を含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、上記に記載のキャスクを組み立てる場合に好適である。このキャスクでは、上記同様、外側に複数の溝を形成したリング板Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化し、ユニットの伝熱フィンをもって胴本体に溶接するため、開放状態にある外側から溶接ができる。続いて、リング状に成形した成形中性子吸収体をユニット内に収めた状態で、次のユニットを外側から溶接すると共に前記成形中性子吸収体をユニット内に収め、リング板Ａの端縁同士を外側から溶接する。これにより、従来のような狭くて長い空間内で専用溶接機を用いて溶接する必要がなくなり、すべて外側から溶接できるから、表面に複数の溝を有する外筒を備えたキャスクを容易に組み立てることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、大掛かりな鋳造設備や曲げ装置が不要となり、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、前記外筒を構成するための板状部材の片面に、前記キャスクの軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を形成する工程と、前記複数の溝が形成されている面が前記胴本体の外側に位置するように、前記板状部材を前記胴本体の外形の一部形状に合わせて曲げ成形する工程と、曲げ成形した前記板状部材の端部同士を接合して、筒状の外筒を構成する工程と、前記胴本体へ前記外筒を嵌め込む工程と、前記外筒の内面と前記胴本体の外面とを前記伝熱フィンによって連結する工程と、を含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、予め表面に溝を形成した板状部材を曲げ加工し、この板状部材同士をそれぞれの端部で溶接して筒状の外筒を製造する。そして、胴本体にこの外筒を嵌め込んだ後、伝熱フィンと胴本体の外面及び伝熱フィンと外筒内面とを溶接する。このように、板状部材を胴本体の外形の一部形状に合わせて曲げるため、外筒を構成する板状部材の個数を低減でき、キャスクの製造工程を簡略化できる。なお、外筒の内面と胴本体の外面とを伝熱フィンによって連結するにあたっては、伝熱フィンを予め外筒内面に接合してから伝熱フィンの残りの一端を胴本体外面に接合してもよいし、伝熱フィンを予め胴本体外面に接合してから伝熱フィンの残りの一端を外筒内面に接合してもよい。また、外筒を胴本体に嵌め込んでから、外筒の内面と胴本体の外面との間に伝熱フィンを配置して、伝熱フィンの端部を外筒の内面及び胴本体の外面と接合してもよい。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、前記外筒を構成するための板状部材の片面に、前記キャスクの軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を形成する工程と、前記複数の溝が形成されている面が前記胴本体の外側に位置するように、前記板状部材を前記胴本体の外形の一部形状に合わせて曲げ成形する工程と、曲げ成形した前記板状部材の前記溝が形成されている面とは反対面と、前記胴本体の外面とを前記伝熱フィンによって連結する工程と、前記伝熱フィンによって前記胴本体に取り付けた前記板状部材の端部同士を接合して、筒状の外筒を構成する工程と、含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、予め表面に溝を形成した板状部材を曲げ加工し、この板状部材を伝熱フィンを介して胴本体の外面に取り付ける。そして、胴本体に取り付けた板状部材の端部同士を接合して、筒状の外筒を構成する。このように、板を胴本体の外形の一部形状に合わせて曲げるため、外筒を構成する板状部材の個数を低減でき、キャスクの製造工程を簡略化できる。なお、板状部材の溝が形成されている側と反対面（溝側反対面）と胴本体の外面とを伝熱フィンによって連結するにあたっては、伝熱フィンを予め板状部材の溝側反対面に接合してから伝熱フィンの残りの一端を胴本体外面に接合してもよいし、伝熱フィンを予め胴本体外面に接合してから伝熱フィンの残りの一端を板状部材の溝側反対面に接合してもよい。また、板状部材と胴本体とを伝熱フィンによって接合しながら、隣り合う板状部材の端部同士を接合することによって外筒を形成してもよい。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、使用済み燃料集合体を収納する胴本体の外周に伝熱フィンを複数設け、その伝熱フィンの外周に外筒を取り付けたキャスクを製造するにあたり、板状部材の片面に、前記キャスクの軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を形成する工程と、前記複数の溝が形成されている面が外側になるように前記板状部材を円弧状に曲げる工程と、円弧状に曲げた前記板状部材の端部同士を接合して、筒状の外筒を構成する工程と、予め外周部へ放射状に複数の伝熱フィンを設けた胴本体へ前記外筒を嵌め込む工程と、前記外筒の内面と前記伝熱フィンの端部とを溶接する工程とを含むことを特徴とする。
このキャスクの製造方法は、予め表面に溝を形成した板状部材を曲げ加工し、この板状部材同士をそれぞれの端部で溶接して円筒状の外筒を製造する。そして、放射状に伝熱フィンを設けた胴本体に円筒状の外筒を嵌め込んだ後、伝熱フィンの端部と外筒内面とを溶接する。このように、板を円弧状に曲げるため、断面が円形の胴本体を持つキャスクを製造する場合に好適である。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、上記に記載のキャスクの製造方法において、上記溝の配列方向に上記溝の配列ピッチで複数の切削工具を配列して、上記帯状部材又は板状部材に複数の上記溝を同時に形成することを特徴とする。このため、複数の溝を同時に形成できるので、複数の溝を形成する手間を大幅に短縮できる。特に、表面に複数の溝を形成した複数の帯状部材を組み合わせて構成した外筒を備えたキャスクを製造する場合には、多くの複数の溝を形成した帯状部材を効率的に製造できるので、製造時間を大幅に短縮できる。

第１図は、この発明の実施の形態１にかかるキャスクを示す斜視図であり、第２図は、第１図に示したキャスクを示す径方向断面図であり、第３図は、一次蓋及び二次蓋と胴本体との密閉構造を示す断面図であり、第４図は、溝の部分の拡大図であり、第５図は、第４図のＢ−Ｂ断面図であり、第６図は、第２図に示したバスケットの一部拡大図であり、第７図は、角パイプと横断面Ｌ字状のエレメントとを組み合わせて構成した他のバスケットの一部を示す説明図であり、第８図は、角パイプと横断面Ｌ字状のエレメントとを組み合わせて構成した他のバスケットの一部を示す説明図であり、第９図は、角パイプの内部に横断面Ｌ字状のエレメントを配置したセルを組み合わせたバスケットの一部を示す説明図であり、第１０図は、角パイプを千鳥状に組んだバスケットを示す説明図であり、第１１図は、角パイプを千鳥状に組んだバスケットの他の例を示す説明図であり、第１２図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットを備える本発明のキャスクを示す径方向断面図であり、第１３図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットの構成を示す説明図であり、第１４図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットの構成を示す説明図であり、第１５図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットの構成を示す説明図であり、第１６図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットを備える本発明のキャスクの他の例を示す径方向断面図であり、第１７図は、この発明の実施の形態１にかかる外筒及び伝熱フィンの構造を示すキャスクの軸方向に垂直な一部断面図であり、第１８図は、この発明の実施の形態１にかかる外筒の一部を示す拡大図であり、第１９図は、この発明にかかる帯状部材の放熱面に溝を形成する加工装置を示す説明図であり、第２０図は、この発明にかかる溝の形成方法を示すフローチャートであり、第２１図は、上記バスケットを構成する板状部材の製造方法を示すフローチャートであり、第２２図は、キャビティの加工装置を示す概略斜視図であり、第２３図は、キャビティの加工方法を示す概略説明図であり、第２４図は、外筒及び伝熱フィンの組立て手順を示す説明図であり、第２５図は、上記外筒及び伝熱フィンの変形例を示す説明図であり、第２６図は、上記外筒及び伝熱フィンの変形例を示す説明図であり、第２７図は、上記外筒及び伝熱フィンの変形例を示す説明図であり、第２８図は、実施の形態１の第１変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図であり、第２９図は、実施の形態１の第２変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図であり、第３０図は、実施の形態１の第３変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図であり、第３１図は、実施の形態１の第４変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図であり、第３２図は、実施の形態２にかかるキャスクの外筒を示す説明図であり、第３３図は、この発明の実施の形態３にかかるキャスクの説明図であり、第３４図は、第３３図に示したキャスクの変形例であり、第３５図は、この発明の実施の形態４にかかるキャスクを示す説明図であり、第３６図は、第３５図のキャスクの変形例を示す説明図であり、第３７図は、第３５図に示すキャスクの外筒の変形例を示す説明図であり、第３８図は、この発明の実施の形態５にかかるキャスクの外筒を示す平面図であり、第３９図は、第３８図に示した外筒の変形例を示す平面図であり、第４０図は、この発明の実施の形態６にかかるキャスクを示す組立て図であり、第４１図は、第４０図のＡ−Ａ断面図であり、第４２図は、この発明の実施の形態６にかかるキャスクを示す組立て図であり、第４３図は、第４２図のＡ−Ａ断面図であり、第４４図は、この発明の実施の形態６にかかる変形例を示す組立て図であり、第４５図は、第４４図に示したキャスクの一部断面図であり、第４６図は、この発明の実施の形態７にかかるキャスクの外筒部分を示す一部断面図であり、第４７図は、実施の形態７の第１変形例にかかるキャスクの外筒部分を示す一部断面図であり、第４８図は、実施の形態７の第２変形例にかかるキャスクの外筒部分を示す一部断面図であり、第４９図は、この発明の実施の形態８にかかるキャスクを示す説明図であり、第５０図は、この発明の実施の形態８にかかるキャスクを示す説明図であり、第５１図は、実施の形態８の変形例にかかるキャスクを示す説明図であり、第５２図は、キャスクの一例を示す斜視図であり、第５３図は、第５２図に示したキャスクを示す軸方向断面図である。

以下、この発明にかかるキャスクにつき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。なお、この発明にかかるキャスクは、発熱量の大きいＰＷＲ（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ：加圧水型原子炉）用の使用済み燃料集合体を収納する場合に特に適するが、適用対象はこれに限られるものではない。
（実施の形態１）
第１図は、この発明の実施の形態１にかかるキャスクを示す斜視図である。第２図は、第１図に示したキャスクの径方向断面図である。このキャスク１００は、胴本体の軸方向に向かう溝３０ｓが形成された複数の帯状部材１０５ａ、１０５ｂによって構成した外筒１０を備えた点に特徴がある。なお、第１図では、外筒１０及び胴本体１０２を簡略に記載しているが、実際の外筒１０及び胴本体１０２は、第２図に示すような形状・構成である。次に、この実施の形態１にかかるキャスク１００の構成について説明する。
このキャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面をバスケット３０１ａの外周形状に合わせて機械加工したものである。キャビティ１０２内面の機械加工は、後述する専用の加工装置によってフライス加工する。バスケット３０１ａは、角パイプ３２０と横断面形状がＬ字状のエレメント３３０とを組み合わせたもので、格子状のセル３１０が複数形成される。そして、使用済み燃料集合体は、セル３１０内に格納される。バスケット３１０ａについては、後述する。
胴本体１０１及び底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。前記胴本体１０１と底板１０４は、溶接により結合する。また、耐圧容器としての密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１との間には金属ガスケットを設けておく。
胴本体１０１と外筒１０との間には、中性子吸収体１０６が備えられている。この中性子吸収体は、製造のし易さを考慮して、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するレジンを使用することが好ましい。また、胴本体１０１と外筒１０との間には熱伝導を行う複数の銅製の伝熱フィン１０７が溶接されており、前記中性子吸収体１０６は、この伝熱フィン１０７によって形成される空間に流動状態で注入され、冷却固化される。なお、当該空間内にアルミニウム製或いは銅製のハニカム体を配置し、このハニカム内に中性子遮蔽体を圧入充填するようにしてもよい（図示省略）。また、伝熱フィン１０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度で設けるようにするのが好ましい。中性子吸収体１０６と外筒１０との間には、数ｍｍの熱膨張しろが設けられる。
蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１１とにより構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽するステンレス鋼又は炭素鋼からなる円盤形状である。また、二次蓋１１１もステンレス鋼製又は炭素鋼製の円盤形状であるが、その上面には中性子吸収体１１２が封入されている。一次蓋１１０及び二次蓋１１１は、ステンレス製又は炭素鋼製のボルトによって胴本体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０及び二次蓋１１１と胴本体１０１との間にはそれぞれ環状の金属ガスケット（図示せず）が設けられ、内部の密封性を保持している。キャスク本体の両側には、キャスク１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられている。
このトラニオン１１７は、胴本体１０１に対して直接取り付けられる。このとき、トラニオン１１７の取り付け位置は、胴本体１０１の第２図に示す位置に設けるようにするのが好ましい。当該位置では、面一部分３０１ａよりも胴本体１０１の厚みに多少の余裕があるため、トラニオン座を加工してもγ線遮蔽の観点から影響が少ないからである。また、トラニオン１１７内には中性子吸収体１１７ａが充填される。
第３図は、一次蓋及び二次蓋と胴本体との密閉構造を示す断面図である。第４図は、溝の部分の拡大図である。また、第５図は、第４図のＢ−Ｂ断面図である。一次蓋１１０及び二次蓋１１１には周方向に向かう溝６２０が設けられており、この溝６２０に環状の金属ガスケット６１０が収められている。使用済み燃料集合体は水の満たされた使用済み燃料ピットで除熱されてからキャスク１００内に収納される。そして、キャスク１００を水の満たされたキャスクピット内に沈めて使用済み燃料集合体をキャスク１００内に収納した後、一次蓋１１０と二次蓋１１１とをキャスク１００の胴本体１０１に取り付けて密封する。このため、溝６２０内に水が残留するので、貯蔵前にこの水を取り除く必要がある。この手順について説明する。
一次蓋１１０及び二次蓋１１１には、溝６２０に気体を送り込む通気孔１９０が設けられており、胴本体１０１には、溝６２０内の水を外部に排出するための排水孔１９２が設けられている。また、第４図及び第５図に示すように、通気孔１９０と排水孔１９２との間には軟質金属等の密封部材１９４が設けられている。溝６２０内に残留した水を取り除くときには、通気孔１９０から高圧の気体を溝６２０内に送り込む。溝６２０内は密封部材１９４によって仕切られているため、溝６２０内に残留した水が第５図（ｂ）の矢印Ｄ方向に向かって移動して、排水孔１９２からキャスクの外部へ排出される。排水孔１９２は胴本体１０１側に設けられているので、溝６２０内の水は密封部材１９４の近傍に残留することなく溝６２０の外部へ排出される。溝６２０内の水を取り除いたら、通気孔１９０と排水孔１９２の入口にねじ式の止め栓を取り付けて密封する。
次に、キャスク１００のキャビティ１０２内に収納される使用済み燃料集合体を格納するバスケット３０１ａについて説明する。第６図は、第２図に示したバスケットの一部拡大図である。この発明にかかるバスケットの構成を示す説明図である。このバスケット３０１ａは、長手方向に向かう溝部が設けられたエレメント３３０を角パイプ３２０の外側へ当接させて使用済み燃料集合体を収納する一つのセル３１０を作り、このセル３１０を複数組み合わせて構成した点に特徴がある。
使用済み燃料集合体を収納するセル３１０を構成する角パイプ３２０は、ＡｌやＡｌ合金粉末に中性子吸収性能を持つＢ（ボロン）やＢ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材又はアルミニウム合金（以下Ｂ−Ａｌ材という）によって製造されている。これは、使用済み燃料集合体収納用バスケットには挿入した使用済み燃料集合体が臨界に達することを防止する機能が求められるからである。また、このようなＢ−Ａｌ材は強度と伸びとのバランスをとっており、耐衝撃性能が要求されるキャスク用の使用済み燃料集合体収納用バスケットに適している。
同様の理由から、長手方向に向かう溝が設けられたエレメントであるエレメント３３０も、Ａｌ又はＡｌ合金粉末に中性子吸収性能を持つＢ（ボロン）又はＢ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材又はアルミニウム合金によって製造することが好ましい。但し、この実施の形態においては必ずしもＢ−Ａｌ材を使用する必要はなく、角パイプ３２０のみで中性子吸収性能が確保できれば、他の材料を使用してもよい。
第６図（ｂ）に示すように、角パイプ３２０の断面内形状は正方形であり、その内部に使用済み燃料集合体を収納できるようになっている。そして、この角パイプ３２０は断面内寸法も使用済み燃料集合体の外形寸法に合わせてある。また、エレメント３３０は長手方向に垂直な断面がＬ字形状となっている。そして、第６図（ｂ）に示すように、エレメント３３０の角パイプ３２０と接する側には、エレメント３３０の長手方向に向かう突起部３３０ｔが設けられている。そして、この突起部３３０ｔによって仕切られた部分が、エレメント３３０の長手方向に向かう溝部３３０ｓを形成する。
なお、この例において突起部３３０ｔの個数は断面Ｌ字形のエレメント３３０の一辺当たり２個であるが、突起部３３０ｔの個数は２個に限定されない。突起部３３０ｔの個数を増やした場合には、角パイプ３２０とエレメント３３０との接する面積を大きくできるので、伝熱性能を高くでき好ましい。エレメント３３０のコーナー部内側３３０ｃｉには、エレメント３３０の長手方向に向かう段部３３０ａが設けられている。これにより、エレメント３３０のコーナー部内側３３０ｃｉは階段状に形成されて、この段部３３０ａが角パイプ３２０のコーナー部外側３２０ｃｏと当接する。この段部３３０ａによって、角パイプ３２０とエレメント３３０とのずれが防止できるので、使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ａを容易に組み立てることができる。また、この段部３３０ａによってセル３１０及びこれに収納される使用済み燃料集合体の荷重をより確実に伝達できるので、使用済み燃料集合体収納用バスケット３３０ａの信頼性も向上する。
使用済み燃料集合体を収納するセル３１０は、角パイプ３２０の外側面３２０ｓとエレメント３３０の突起部３３０ｔの端部、及び角パイプ３２０のコーナー部外側３２０ｃｏとエレメント３３０の段部３３０ａが当接して構成される。ここで、使用済み燃料集合体は、角パイプ３２０の内部に収納される。また、エレメント３３０に設けられた溝部３３０ｓがフラックストラップを形成して、角パイプ３２０の内部に収納された使用済み燃料集合体から放射される中性子を遮蔽する。
一のセル３１０を構成するエレメント３３０の外側面３３０ｂと他のセル３１０を構成する角パイプ３２０の外側面３２０ｓとが当接して複数のセル１０同士が組み合わされる。このようにして複数のセル１０を組み合わせて、使用済み燃料集合体を収納する使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ａ（第２図、第６図参照）が構成される。このとき、エレメント３３０の外側面３３０ｂと角パイプ３２０の外側面３２０ｓとは平面で当接させることが好ましい。角パイプ３２０の内部に収納される使用済み燃料集合体は崩壊熱を発生するので高温になるが、上記のようにすればエレメント３３０と角パイプ３２０との伝熱面積を大きくできるからである。
このバスケット３０１ａ（第２図、第６図参照）は、角パイプ３２０とエレメント３３０とを組み合わせたセル３１０を複数組み合わせて構成されている。このため、難押し出し材であるＢ−Ａｌ材を使用しても押出し成形機の能力内で角パイプ３２０とエレメント３３０とを製造できる。これによって、フラックストラップを備えた複雑な形状の使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ａであっても容易に製造できる。また、溶接によらず角パイプ３２０とエレメント３３０とを組み合わせるだけなので、溶接継ぎ手部における性能劣化のおそれもなく、またバスケット３０１ａの製造も容易になる。さらに、角パイプ３２０とエレメント３３０とは容易に分離できるので、一度組み立てたバスケット３０１ａを容易に分解して補修、再利用でき、経済的である。
第７図は、角パイプと横断面Ｌ字状のエレメントとを組み合わせて構成した他のバスケットの一部を示す説明図である。このバスケット３０１ｂは、エレメント３３１のコーナー部外側３３１ｃｏをエレメント３３１の長手方向全領域にわたって平面に形成してコーナー部当接面３３１ｃｐを設け、隣に配置されているエレメント３３１の端部３３１ｆにおけるコーナー部当接面３３１ｃｐを平行に形成して端部当接面３３１ｆｐを設け、コーナー部当接面３３１ｃｐと端部当接面３３１ｆｐとを当接させる点に特徴がある。
第７図（ｂ）に示すように、エレメント３３１のコーナー部外側３３１ｃｏは、長手方向に垂直な断面で見ると斜めに切り取られた形に形成されている。すなわち、当該コーナー部外側３３１ｃｏはエレメント３３１の長手方向全域にわたって平面に形成されており、この平面がコーナー部当接面３３１ｃｐとなる。また、エレメント３３１の端部３３１ｆは、コーナー部当接面３３１ｃｐと平行な平面に形成されており、この平面が端部当接面３３１ｆｐとなる。第９図（ａ）に示すように、使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｂを組み立てた際には、コーナー部当接面３３１ｃｐと端部当接面３３１ｆｐとが当接するようになっている。なお、コーナー部当接面３３１ｃｐ及び端部当接面３３１ｆｐは、隣に配置されているエレメント３３１の端部３３１ｆに形成された端部当接面３３１ｆｐと当接して、応力を伝達し、また、崩壊熱を伝える。
この使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｂは、エレメント３３１に形成されたコーナー部当接面３３１ｃｐと端部当接面３３１ｆｐとを当接させて組み立てられる。これらの当接面は、エレメント３３１の長手方向に垂直な断面で見るとエレメント３３１のコーナー部外側３３１ｃｏが斜めに切り取られた形に形成されている。このため、上記エレメント３３０と比較して、エレメント３３１同士が当接する面積を大きくできる。これによって、伝熱面積が大きくなるので、より効率よく使用済み燃料集合体の崩壊熱をバスケット３０１ｂの外部へ逃がすことができる。また、エレメント３３１同士の当接する面積がより大きくなるので、荷重が作用した場合にこの部分に発生する応力も上記エレメント３３０よりも小さくなる。これによって、応力伝達の際における負担を小さくできるので、使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｂの信頼性をより高くできる。
第８図は、角パイプと横断面Ｌ字状のエレメントとを組み合わせて構成した他のバスケットの一部を示す説明図である。この使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｃは、エレメント３３２のコーナー部外側３３２ｃｏに段部を設け、これと噛み合うように隣に配置されているエレメント３３２の端部３３２ｆにも段部を設ける。そして、両者を噛み合わせて使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｃを構成する点に特徴がある。
第８図（ｂ）に示すように、エレメント３３２のコーナー部外側３３２ｃｏには段部３３２ｃｙが設けられている。また、同図（ｃ）に示すように、エレメント３３２の端部３３２ｆにも、隣に配置されたエレメント３３２のコーナー部３３２ｃｏと噛み合うように、段部３３２ｆｙが設けられている。そして、第８図（ａ）に示すように、使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｃを組み立てた際には、コーナー部３３２ｃと端部３３２ｆとが噛み合う。
この使用済み燃料集合体収納用バスケット３０１ｃは、階段状に形成されたエレメント３３２のコーナー部３３２ｃと端部３３２ｆとを噛み合わせて組み立てられる。このため、上記エレメント３３１と比較して、Ｘ及びＹ方向（第８図（ａ）参照）に対する動き、すなわち、エレメント３３２の長手方向に垂直な方向に向かう動きを規制できる。これによって、キャスクが落下等した場合における衝撃によるずれをさらに抑えることができる。その結果、さらに信頼性の高いバスケット３０１ｃを構成することができる。また、Ｘ及びＹ方向に対してエレメント３３２の動きを規制できるので、バスケット３０１ｃの組立てもより容易になる。
また、このエレメント３３２は、上記エレメント３３１と比較して、エレメント３３２同士が当接する面積をさらに大きくできる。これによって、伝熱面積が大きくなるのでより効率よく使用済み燃料集合体の崩壊熱をバスケット３０１ｃの外部へ逃がすことができる。また、エレメント３３２同士の当接する面積がより大きくなるので、荷重が作用した場合にこの部分に発生する応力も、上記エレメント３３１よりも小さくなる。これによって、応力伝達の際における負担を小さくできるので、バスケット３０１ｃの信頼性をより高くでき、キャスクの安全性・信頼性向上に寄与する。
第９図は、角パイプの内部に横断面Ｌ字状のエレメントを配置したセルを組み合わせたバスケットの一部を示す説明図である。このバスケット３０１ｄは、長手方向に向かう溝を設けたエレメント３３７を角パイプ３２０の内部へ配置して使用済み燃料集合体を収納するセル３１６を構成する点に特徴がある。
角パイプ３２０及びエレメント３３７は、Ｂ−Ａｌ材を押出し成形することによって製造されている。第９図（ｂ）に示すように、エレメント３３７の長手方向に垂直な断面はＬ字形状である。エレメント３３７の外側面３３７ｂには長手方向に向かう突起部３３７ｔが一辺につき２本設けられている。そして、この突起部３３７ｔによって仕切られた空間が溝部３３７ｓとなる。なお、突起部３３７ｔの個数は一辺当たり２個に限定されるものではなく、第９図（ｃ）に示すように、突起部３３７ｔの個数を一辺当たり３個としてもよい。また、図示はしないがさらに多くの突起部３３７ｔを設けてもよい。
また、第９図（ｄ）に示すように、エレメント３３２のコーナー部外側３３７ｃｏに、エレメント３３７の長手方向に向かう段部３３７ｃｘを設けてもよい。このようにすると、バスケット３０１ｄを組み立てた場合には、この段部３３７ｃｘと角パイプ３２０のコーナー部内側３２０ｃｉとで囲まれる空間をフラックストラップとして利用できる。このフラックストラップによって、斜め隣のセルへ向かう中性子も遮蔽できるので、よりバスケット３０１ｄの安全性を高くできる。
第９図（ｅ）に示すように、角パイプ３２０の内部にエレメント３３７が配置されて、使用済み燃料集合体を収納するセル３１６が作られる。このとき、エレメント３３７の突起部３３７ｔ及びコーナー部外側３３７ｃｏが角パイプ３２０の内壁３２０ｉと当接する。このようにして構成された複数のセル３１６同士が組み合わされてバスケット３０１ｄが構成される。
このバスケット３０１ｄは、角パイプ３２０とエレメント３３７とを組み合わせたセル３１６を複数組み合わせて構成されている。このため、難押し出し材であるＢ−Ａｌ材を使用しても押出し成形機の能力内で角パイプ３２０とエレメント３３７とを製造できる。これによって、フラックストラップを備えた複雑な形状のバスケット３０１ｄであっても容易に製造できる。
また、溶接によらず角パイプ３２０とエレメント３３７とを組み合わせるだけなので、溶接継ぎ手部における性能劣化のおそれもなく、またバスケット３０１ｄの製造も容易になる。さらに、角パイプ３２０とエレメント３３７とは容易に分離できるので、一度組み立てたバスケット３０１ｄを容易に分解して補修、再利用でき、経済的である。また、エレメント３３７を角パイプ２０の内部に配置すれば、自動的にエレメント３３７の動きが規制されるので、バスケット３０１ｄは角パイプ３２０を組み合わせるだけで構成できる。これによってバスケット３０１ｄ及びキャスク１００をさらに容易に製造できる。
第１０図は、角パイプを千鳥状に組んだバスケットを示す説明図である。このバスケット３０１ｅは、横断面内形状が略正方形であり、パイプの角部（図中Ａで示す領域）は階段状に形成した角パイプ３２１を千烏状に配置して構成した点に特徴がある。この角パイプ３２１でバスケット３０１ｅを構成するときには、第１０図に示すように、角パイプ３２１同士を千鳥状に配置してコーナー部外側に設けられた段部同士を組み合わせる。すると、角パイプ３２１の内部及び角パイプ３２１の側面３２１ｓによって四方を囲まれた空間が、それぞれ燃料棒集合体を収納するセル３１７ａ、３１７ｂとなる。
この角パイプ３２１はフラックストラップ３７０が側面内に設けられているので、側面の板厚が大きい。したがって、角パイプ３２１同士のコーナー部外側をより広い面積で組み合わせることができるのでずれに対して強く、また容易に組立てることができる。また、突合せ部（図中Ａで囲んだ領域）の伝熱面積も大きくできるので、使用済み燃料集合体から発生する熱を、効率よくバスケット３０１ｅの外部へ伝えることができる。
第１１図は、角パイプを千鳥状に組んだバスケットの他の例を示す説明図である。このバスケット３０１ｆは、コーナー部外側の段部の数を増やしてコーナー部外側を多段の階段状に成形した角パイプ３２２を千鳥状に配置して構成した点に特徴がある。一段の階段状に成形した角パイプ３２１においては、第１０図に示すように、応力が集中する角部の板厚ｔ_１が壁面部の半分になる。しかしコーナー部を多段の階段状に形成すると、コーナー部の板厚ｔ_２として角パイプ３２１の側面における板厚の半分以上を確保することもできる。このため、コーナー部を一段の階段状に成形した角パイプ３２１と比較して、応力集中の影響を小さくできるので、より信頼性の高いバスケット３０１ｆを構成することができる。
以上、この発明に適用できるバスケットの例について説明したが、この発明に適用できるバスケットは、上記バスケットに限られるものではない。例えば、次に説明するような、帯状の板状部材同士を直交させて交互に積み重ねたバスケットもこの発明にかかるキャスク１００に収納することができる。
第１２図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットを備える本発明のキャスクを示す径方向断面図である。また、第１３図〜第１５図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットの構成を示す説明図である。また、第１６図は、板状部材を組み合わせて構成したバスケットを備える本発明のキャスクの他の例を示す径方向断面図である。このキャスク１００ａはＰＷＲ用であり、菓子折り形のバスケット３０１ｇを当該バスケット３０１ｇの外形に合わせた内形状を持つキャビティ１０２内に収容したものである。なお、キャスク１００ａを構成する外筒１０、胴本体１０１、伝熱フィン１０７等については、上記キャスク１００と同様なのでその説明を省略する。
キャビティ１０２内は、バスケット３０１ｇの外形に合わせた形状となっている。このバスケット３０１ｇは、第１３図に示すように、貫通孔３１１を有する矩形の板状部材３０９に切込部３１２を設け、板状部材３０９を直交させて交互に積み重ねることで構成されている。これによって、使用済み燃料集合体を収納する複数のセル３０７が形成される。前記貫通孔３１１は、板状部材３０９の長手方向にその断面が日の字になるように形成され、その中央のリブ３１３には、複数の連通孔が形成されている。
前記貫通孔３１１は、切込部３１２をもって他の板状部材３０９の貫通孔３１１と連通する。さらに、板状部材３０９の長手方向端面には、上下に位置する板状部材３０９の貫通孔３１１同士を連通するための連通孔３１４が設けられている。なお、ここでは断面が日の字状の板状部材３０９を用いたが、リブを増やして目の字形状の板状部材としてもよい。このようにすれば、板状部材の剛性を高めることができる。
また、板状部材３０９の上下端縁には、凹部３１５及び凸部３１６が形成されている。この凹部３１５と凸部３１６によって上下に位置する板状部材３０９同士の位置決めがなされる（第１４図参照）。これによって、セル３０７内に段差が発生するのが防止されるから、使用済み燃料集合体をセル３０７内にスムーズに収納することができる。また、板状部材３０９の端縁には凸部３１７が形成されている。また、図１５図に示すように、凸部３１７を設けることで板状部材３０９の端縁に段差ができるので、この隣接する段差の間に伝熱板３１８を渡す。これによってバスケット３０１の外周面が形成される。上記板状部材３０９及び伝熱板３１８の材料は、実施の形態１と同様の材料であるアルミニウム或いはアルミニウム合金にボロンを添加したものを用いる。なお、伝熱板３１８の取り付けは、同図に示すような凸部３１７を設ける方式に限定されない。例えば板状部材３０９の端縁に渡って伝熱板３１８を当て、スポット的な溶接などにより固定するようにしてもよい。
この伝熱板３１８は、キャビティ１０２の内面に略密着状態となるので、バスケット３０１ｇとキャビティ１０２との伝熱面積を極めて大きくすることができる。これにより、使用済燃料からの崩壊熱は、バスケット３０９ｇの外周面に設けた伝熱板３１８から直接、あるいはキャビティ１０２の内部に導入するヘリウムガスをかいして胴本体１０１へ効率的に伝わり、バスケット３０９ｇから胴本体１０１への伝熱性能を飛躍的に向上させることができる。
バスケット３０１ｇの外形は、その４面３０１ａが伝熱板３１８によって面一となり、他の４箇所が角断面形状の部分３０１ｇｂとなる。キャビティ１０２の内形状は、バスケット３０１ｇの面一部分３０１ｇａと略密着状態になるように面一となり（キャビティ面一部分１０２ａ）、バスケット３０１ｇの角断面形状の部分３０１ｇｂ（キャビティ角断面部分１０２ｂ）に対応する部分は、略当該形状に合わせたものになるが隅部分に空間Ｓを残したものとなる。
胴本体１０１のキャビティ内１０２を、バスケット３０１ｇの外形に合わせた形状にすることで、当該バスケット３０１ｇをキャビティ１０２内に挿入した場合には、外側の板状部材３０９（特に角断面形状の部分３０１ｇｂ）がキャビティ１０２の内面に接触した状態になる。また、キャビティ１０２内の形状をバスケット３０１ｇの外形に合わせたことで、バスケット３０１ｇとキャビティ１０２との空間をなくすか或いは微小にできる。このため、前記崩壊熱は、キャビティ１０２の内部に導入するヘリウムガスや直接接触部分を介して、バスケット３０１ｇから胴本体１０１へと効率的に伝導する。このように、バスケット３０９ｇの角断面部分３０１ｇｂにおいては、その一部が胴本体１０２内におけるキャビティ角断面部分１０２ｂに面接触することで、バスケット３０９ｇを確実に保持すると共に、熱伝導効率の向上に寄与するという効果も奏する。
次に、この空間Ｓを埋めるように、断面が三角形のダミーパイプ３０８を挿入する。このダミーパイプ３０８により、胴本体３０２の重量を軽減すると共に胴本体３０２の厚みを均一化することができる。また、バスケット３０１ｇのがたつきを抑えて確実に固定することができる。なお、断面三角形のダミーパイプ３０８に代えて、第１６図に示すような断面が四角形のダミーパイプ３０８ａを用いることもできる。この場合、キャビティ１０２の内形状も当該ダミーパイプ３０８ａに合わせた角断面形状となる。また、第１６図に示すように、外筒１０の外側曲がり部１０ｃは、断面曲面状でもよい。
トラニオン１１７は、胴本体３０２に対して直接取り付けられる。このとき、トラニオン１１７の取り付け位置は、胴本体１０１の角断面部分１０１ｂに設けるようにするのが好ましい。角断面部分１０１ｂでは、面一部分１０１ａよりも胴本体１０１の厚みに多少の余裕があるため、トラニオン座を加工してもγ線遮蔽の観点から影響が少ないからである。また、トラニオン１１７内にはレジン１１７ａが充填されるが、空間Ｓに設けたダミーパイプ３０８内にレジンを充填することで、トラニオン１１７のレジン非充填部分１１７ｂからの中性子の透過をある程度阻止できる。
以上、このキャスク１００ａによれば、菓子折り形のバスケット３０１ｇの外形に合わせてキャビティ１０２を形成したので、バスケット３０１から胴本体３０２への熱伝導効率が向上する。特に、バスケット外周面に設けた伝熱板３１８を介して胴本体３０２に崩壊熱が効率的に伝わり、また、バスケット３０１ｇの角断面部分３０１ｂにおいては、一部が胴本体３０２に面接触していることでバスケット３０１ｇを確実に保持すると共に熱伝導効率の向上に寄与する。さらに、空間Ｓにダミーパイプ３０８を挿入することで、バスケット３０１ｇの変形に抗することができるので、より良い保持ができる。また、熱伝導効率がさらに良くなる。なお、上記構成において、伝熱板３１８を省略してもある程度熱伝導効率を向上できることは言うまでもない。
第１７図は、この発明の実施の形態１にかかる外筒及び伝熱フィンの構造を示すキャスクの軸方向に垂直な一部断面図である。また、第１８図は、この発明の実施の形態１にかかる外筒の一部を示す拡大図である。この外筒１０は、胴本体１０１の軸方向（第１７図中紙面に垂直な方向）に向かう溝３０ｓを複数備えた複数の帯状部材１０５ａ、１０５ｂからなる分割構造である点に特徴がある。第１７図及び第１８図に示すように、外筒１０を構成する帯状部材１０５ａ及び１０５ｂには、放熱面１０５ｐ側に胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが複数形成されている。また、この溝３０ｓの形成方向に垂直な断面内形状は、溝３０ｓの形成の容易さを考慮して矩形としてある。
この溝３０ｓによって、帯状部材１０５ａ等の放熱面１０５ｐ側には放熱フィン３０ｆが形成される。また、この溝３０ｓの幅ｌは５〜１５ｍｍ程度で、深さｈは５〜１５ｍｍ程度である。帯状部材１０５ａ、１０５ｂの短手方向の長さＬは大体１８０〜２２０ｍｍ程度なので、溝３０ｓの幅ｌが１０ｍｍの場合には、９〜１１本の溝３０ｓと放熱フィン３０ｆが帯状部材１０５ａ等の放熱面１０５ｐに形成される。
帯状部材１０５ａ及び１０５ｂの材料は、炭素鋼やステンレス鋼を使用するが、第１８図（ｂ）に示すように、炭素鋼又はステンレス鋼と熱の良導体（銅やアルミニウム等）とのクラッド材を使用してもよい。この場合には、放熱面１０５ｐ側に炭素鋼又はステンレス鋼を配置する。これにより、帯状部材１０５ａや１０５ｂの温度分布を小さくして放熱性を改善できる。そして、後述するように、放熱面１０５ｐの反対面には、使用済み燃料集合体の崩壊熱を外筒１０に伝えるための伝熱フィン１０７が溶接される。この伝熱フィン１０７は熱伝導性の高い銅やアルミニウム等で製造されているので、このようなクラッド材を使用すれば、伝熱フィン１０７との溶接性を向上させることができる。このため、安価な溶接手段でも溶接部の信頼性を高くできる。これらの作用によって作業性を改善し、安価にキャスクを製造できる。
第１９図は、この発明にかかる帯状部材の放熱面に溝を形成する加工装置を示す説明図である。また、第２０図は、この発明にかかる溝の形成方法を示すフローチャートである。この溝３０ｓの形成方法においては、溝３０ｓの配列方向（この場合は帯状部材１０５ａの短手方向）に溝３０ｓの本数だけ切削用のバイト３２１を並べて配置した加工機械３００を使用する。このヘッド３２５は、第１９図（ｂ）に示すようにヘッド３２５の進行方向（紙面に対して垂直方向）に対して垂直な方向に向かって、溝３０ｓの数だけバイト３２１が取り付けられている。なお、同図（ｃ）に示すように、バイト３２１の代わりに、溝３０ｓの幅に等しい幅のフェースミル３２２を並べたヘッド３２５によって溝３０ｓを形成してもよい。また、後述する第３０図、第２８図に示すような溝３３ｓや３４ｓ等は、これらの形状に合わせたバイトやフェースミルで加工すると、工具の交換回数を少なくできる。また、第３２図に示す外筒１５や１５’は、第１９図（ｄ）に示すように、ヘッド３２５の前後に工具を取り付けると、ヘッド３２５の走行を最小にして加工できる。
まず、加工機械３００のベッド３０２に加工対象である帯状部材１０５ａを固定する（ステップＳ１０１）。次に、加工機械３００のヘッド３２５を所定の切込量だけ帯状部材１０５ａの方向へ動かす（ステップＳ１０２）。バイト３２１の切込量は、切削速度と帯状部材１０５ａの材質との関係によって、最適な量を選択する。その後、溝３０ｓを形成する方向（帯状部材１０５ａの長手方向、すなわち胴本体１０１の軸方向）へヘッド３２５を動かし、帯状部材１０５ａを切削して溝３０ｓを形成する（ステップＳ１０３）。そして、溝３０ｓの深さｈが所定の深さになるまで上記ステップを繰り返して（ステップＳ１０４）、溝３０ｓの加工が終了する（ステップＳ１０５）。
この加工方法によれば、複数の溝３０ｓを同時に形成できるので、加工に要する時間を大きく短縮できる。この発明にかかるキャスク１００の外筒１０は複数の帯状部材１０５ａ、１０５ｂを連結して構成するので、多数の帯状部材１０５ａ等を加工する必要があるため、この加工方法は極めて有効である。なお、本発明における溝３０ｓの形成方法においては、溝３０ｓを一本ずつ形成する形成方法を排除するものではない。また、板材の切削加工の他、圧延によって帯状部材１０５ａ等に溝３０ｓを一体として成形してもよい。なお、圧延による場合には、第３０図や第３１図に示す外筒１３や１４等を切削よりも容易に製造できる。
また、この発明にかかるキャスク１００の外筒１０は、複数の溝３０ｓが放熱面１０５ｐ側に形成されているので、溝３０ｓが形成されていない場合と比較して放熱面１０５ｐの表面積を大きくできる。例えば、溝３０ｓの深さｈを１０ｍｍ、溝３０ｓの幅を２０ｍｍとして、幅２００ｍｍの帯状部材１０５ａに溝３０ｓを１０本形成した場合には、溝３０ｓが形成されていない場合と比較して放熱面１０５ｐの面積をおよそ２倍とすることができる。これによって、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を収納するキャスク１００であっても、十分な安全性を確保できる。
ここで、第１７図に戻って説明する。帯状部材１０５ａの放熱面１０５ｐ側に溝３０ｓを形成したら、伝熱フィン１０７を帯状部材１０５ａの両端縁を残してその両側に夫々溶接する（溶接部２０５）。そして、帯状部材１０５ａの長手方向に垂直な断面が鳥居形状となる。また、伝熱フィン１０７は、胴本体１０１の表面の肉盛部２０１に対して溶接されている（溶接部２０６）。ここで、胴本体１０１が炭素鋼である場合には肉盛部２０１を純鉄で形成し、銅製の伝熱フィン１０７との溶接性を向上させる。帯状部材１０５ａと伝熱フィン１０７、１０７は、断面コの字形状のユニット１０５ｃとなり、胴本体１０１表面に一定間隔で複数溶接されている。
第１７図（ｂ）に示すように、帯状部材１０５ａの両端縁には段部２０２が形成されており、この段部２０２に帯状部材１０５ｂの段部２０３が嵌め込まれ、溶接されている（溶接部２０４）。また、同図から明らかなように、帯状部材１０５ａ、１０５ｂ同士の溶接部２０４と、伝熱フィン１０７と帯状部材１０５ａとの溶接部２０５とがある程度離されていることで、熱影響部の局所的な集中が防止されている。これにより、外筒１０や伝熱フィン１０７の熱変形が防止され内部応力が緩和される。上記溶接には、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接など従来から慣用されている溶接法を用いることができる。なお、外筒１０の内側には、中性子吸収体等の熱伸びを吸収するためのボイド層２０７ｂを形成するためのアルミニウム製のハニカム材２０７が取り付けられている。また、第１７図（ｃ）のに示すように帯状部材１０５ｂを作ると、帯状部材１０５ａ、ｂの端部２０３’、２０４’同士の溶接部２０４’を突合せ溶接にできるので、外筒１０を軽量にできる。
（バスケットを構成する部材の製造方法）
第２１図は、上記バスケットを構成する部材（角パイプ３１０等）の製造方法を示すフローチャートである。まず、アトマイズ法などの急冷凝固法によりＡｌ又はＡｌ合金粉末を作製すると共に（ステップＳ４０１）、Ｂ（ボロン）又はＢ化合物の粉末を用意し（ステップＳ４０２）、これら両粒子をクロスロータリーミキサー等によって１０〜１５分間混合する（ステップＳ４０３）。
前記Ａｌ又はＡｌ合金には、純アルミニウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。また、前記Ｂ又はＢ化合物には、Ｂ_４Ｃ、Ｂ_２Ｏ_３などを用いることができる。ここで、アルミニウムに対するボロンの添加量は、１．５重量％以上、７重量％以下とするのが好ましい。１．５重量％以下では十分な中性子吸収性能が得られず、７重量％より多くなると引っ張りに対する延びが低下するためである。
次に、混合粉末をラバーケース内に封入し、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）により常温で全方向から均一に高圧をかけ、粉末成形を行う（ステップＳ４０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力を２００ＭＰａとし、成形品の直径が６００ｍｍ、長さが１５００ｍｍになるようにする。ＣＩＰによって全方向から均一に圧力を加えることにより、成形密度のばらつきが少ない高密度な成形品を得ることができる。
続いて、前記粉末成形品を缶に真空封入し、３００℃まで昇温する（ステップＳ４０５）。この脱ガス工程にて缶内のガス成分及び水分を除去する。次の工程では、真空脱ガスした成形品をＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）により再成形する（ステップＳ４０６）。ＨＩＰの成形条件は、温度４００℃〜４５０℃、時間３０ｓｅｃ、圧力６０００ｔｏｎとし、成形品の直径が４００ｍｍになるようにする。続いて、缶を除去するために外削、端面削を施し（ステップＳ４０７）、ポートホール押出機を用いて当該ビレットを熱間押出しする（ステップＳ４０８）。この場合の押出条件として、加熱温度を５００℃〜５２０℃、押出速度を５ｍ／ｍｉｎとする。なお、この条件は、Ｂの含有量により適宜変更する。次に、押出成形後、引張矯正を施すと共に（ステップＳ４０９）、非定常部及び評価部を切断し、板角パイプ３１０とする（ステップＳ４１０）。
（胴本体の加工方法）
次に、胴本体１０１のキャビティ１０２の加工について説明する。第２２図は、キャビティの加工装置を示す概略斜視図である。この加工装置１４０は、胴本体１０１内を貫通すると共にキャビティ１０２内に載置固定される固定テーブル１４１と、固定テーブル１４１上を軸方向に摺動する可動テーブル１４２と、可動テーブル１４２上にて位置決め固定されているサドル１４３と、サドル１４３上に設けられスピンドル１４４及び駆動モータ１４５からなるスピンドルユニット１４６と、スピンドル軸に設けたフェースミル１４７とから構成されている。また、スピンドルユニット１４６上には、キャビティ１０２内形状に従って当接部を成形した反力受け１４８が設けられている。この反力受け１４８は、着脱自在であって蟻溝（図示省略）に沿って図中矢印方向にスライドする。また、反力受け１４８は、スピンドルユニット１４６に対するクランプ装置１４９を有しており、所定位置にて固定することができる。
さらに、固定テーブル１４１の下部溝内には、複数のクランプ装置１５０が取り付けられている。このクランプ装置１５０は、油圧シリンダ１５１と、油圧シリンダ１５１の軸に設けたくさび状の移動ブロック１５２と、当該移動ブロック１５２と傾斜面で当接する固定ブロック１５３とから構成されており、図中斜線部側を固定テーブル１４１の溝内面に取り付けるようにする。油圧シリンダ１５１の軸を駆動すると、移動ブロック１５２が固定ブロック１５３に当接し、くさびの効果により移動ブロック１５２が多少下方に移動する（図中点線で示す）。これにより、移動ブロック１５２の下面がキャビティ１０２内面に押し当てられるから、固定テーブル１４１をキャビティ１０２内で固定することができる。
また、胴本体１０１はローラからなる回転支持台１５４上に載せられており、径方向に回転自在となる。また、スピンドルユニット１４６とサドル１４３との間にスペーサ１５５をかますことにより、固定テーブル１４１上のフェースミル１４７の高さを調整することができる。スペーサ１５５の厚さは、セルの寸法と略同じである。サドル１４３は、可動テーブル１４２に設けたハンドル１５６を回転させることにより胴本体１０１の径方向に移動する。可動テーブル１４２は、固定テーブル１４１の端部に設けたサーボモータ１５７とボールネジ１５８により移動制御される。なお、加工が進むにつれてキャビティ１０２内の形状が変わるので、反力受け１４８やクランプ装置１５０の移動ブロック１５２を適当な形状のものに変更する必要がある。
第２３図は、キャビティの加工方法を示す概略説明図である。まず、クランプ装置１５０及び反力受け１４８により固定テーブル１４１をキャビティ１０２内の所定位置にて固定する。次に、同図（ａ）に示すように、固定テーブル１４１に沿ってスピンドルユニット１４６を所定の切削速度にて移動させ、フェースミル１４７によるキャビティ１０２内の切削を行う。当該位置での切削が完了すると、クランプ装置１５０を外して固定テーブル１４１を解放する。次に、同図（ｂ）に示すように、回転支持台１５４上で胴本体１０１を９０度回転させ、クランプ装置１５０にて固定テーブル１４１を固定する。そして、上記同様にフェースミル１４７にて切削を行う。以降、前記同様の工程をさらに２回繰り返す。
次に、スピンドルユニット１４６を１８０度回転させ、同図（ｃ）に示すように、順次、キャビティ１０２内の切削を行う。この場合も、上記同様に胴本体１０１を９０度回転させながら加工を繰り返す。次に、同図（ｄ）に示すように、スピンドルユニット１４６にスペーサ１５５をかませることで当該スピンドルユニットの位置を高くする。そして、当該位置にてフェースミル１４７を軸方向に送り、キャビティ１０２内の切削を行う。これを９０度回転させながら繰り返すことで、バスケット３０１ａを挿入するのに必要な形状がほぼ完成する。なお、ダミーパイプ３０８を挿入する部分の切削も、同図（ｄ）に示すのと同様にして行えばよい。但し、スピンドルユニット１４６の高さを調整するスペーサ厚は、ダミーパイプ３０８の一辺と同じにする。
第２４図は、外筒及び伝熱フィンの組立て手順を示す説明図である。まず、同図（ａ）に示すように、帯状部材１０５ａを作業面に置き、その両側に伝熱フィン１０７を立て支持する。このとき、帯状部材１０５ａの両端縁は多少外側に出る程度残しておく。この幅によって溶接部２０４と溶接部２０５（第９図（ｂ）参照）の間隔が決まる。次に、同図（ｂ）に示すように、作業者Ｗにより伝熱フィン１０７を溶接し、これらを断面コの字形状のユニット１０５ｃとする。このユニット１０５ｃは、胴本体１０１の周囲に所定間隔で配置できるだけの個数を予め製作しておくか、タイムリーに製作する。
次に、同図（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ユニット１０５ｃを胴本体１０１に溶接する。ユニット１０５ｃはその伝熱フィン１０７部分を肉盛部２０１に乗せて溶接する。このとき、作業者Ｗは、ユニット１０５ｃの外側から溶接するが、自動溶接機があればそれで溶接してもよい。また、隣接するユニット１０５ｃが溶接されていてもまずこれらは所定間隔で溶接されるので、当該隙間Ｌからトーチや電極棒（Ｔ）を入れて溶接を行うことができる。また、胴本体１０１は回転支持台２０８と治具２０９により支持され、これらにより胴本体１０１を回転させながらユニット１０５ｃの溶接ができるようになっている。
そして、同図（ｅ）及び（ｆ）に示すように、帯状部材１０５ｂを隣接する帯状部材１０５ａ、１０５ａの間に渡してその段部２０３を帯状部材１０５ａの段部２０２に嵌め込み、帯状部材１０５ａと帯状部材１０５ｂとの表面側の境目を溶接する（溶接部２０４）。そして、隣接する帯状部材１０５ａの間すべてに帯状部材１０５ｂを溶接することでキャスク１００の外筒１０が完成する。
外筒１０及び伝熱フィン１０７を組み立てるに当たり、上記手順に従って製造することで外筒１０と伝熱フィン１０７とから構成される狭く長い空間内での溶接が不要になる。すなわち、従来例では外筒５０３及び伝熱フィン５０８で形成した空間内に自走式溶接機を走行させて溶接するようにしていたが、上記構造の外筒１０及び伝熱フィン１０７を上記手順に従って組み立てることですべての溶接が外部から行うことが可能になり、専用の溶接機がなくても通常の溶接設備でキャスクを組み立てることができる。このため、キャスクの組立て作業が極めて容易になる。また、通常の溶接設備によってキャスクを組み立てることができるので、新たな設備投資が不要となりキャスクの製造コストを低減できる。
第１図及び２に戻り説明する。キャスク１００に収容する使用済み燃料集合体は、核分裂性物質及び核分裂生成物などを含み、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴うため、キャスク１００の除熱機能、放射線の遮蔽機能及び臨界防止機能を貯蔵期間中（６０年程度）、確実に維持する必要がある。この実施の形態１にかかるキャスク１００では、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工してバスケット３０１ａの外周面を密着状態（略空間なし）で挿入するようにしており、さらに、胴本体１０１と外筒１０との間に伝熱フィン１０７を設けている。このため、使用済み燃料集合体からの崩壊熱は、バスケット或いは充填したヘリウムガスを通じて胴本体１０１に伝導し、主に伝熱フィン１０７を通じて外筒１０の放熱面１０５から放出されることになる。以上から、バスケット３０１ａからの熱伝導率が向上し、崩壊熱を効率的に除熱できるようになる。
また、使用済み燃料集合体から発生するγ線は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる胴本体１０１、底板１０４、外筒１０、蓋部１０９等において遮蔽される。また、中性子は中性子吸収体１０６によって遮蔽され、放射線業務従事者に対する被ばく上の影響をなくすようにしている。具体的には、表面線当量率が２ｍＳｖ／ｈ以下、表面から１ｍの線量当量率が１００μＳｖ／ｈ以下になるような遮蔽機能が得られるように設計する。さらに、セルを構成する角パイプ３２０及びエレメント３３０には、ボロン入りのアルミニウム合金を用いているので、中性子を吸収して臨界に達するのを防止することができる。
（外筒及び伝熱フィンの変形例）
第２５図〜第２７図は、上記外筒及び伝熱フィンの変形例を示す説明図である。このように、伝熱フィン２１０を斜めに傾斜させるようにしてもよい。その他の構成は上記キャスクと同一である。伝熱フィン２１０を斜めに設置することで使用済み燃料集合体からの中性子放出方向（図中矢印）に必ず中性子吸収体１０６が存在することになるので、中性子が伝熱フィン２１０を貫通して外部に漏れるのを抑制することができる。なお、同図では伝熱フィン２１０の傾斜を交互にしたが、すべての伝熱フィンを一方向に傾斜させるようにしてもよい（図示省略）。
また、第２６図に示すように、帯状部材２１１ａの端縁に帯状部材２１１ｂを重ねるようにして溶接してもよい。この場合も帯状部材２１１ａ及び伝熱フィン１０７により断面コの字形状のユニットを製作してそれぞれ胴本体１０１に溶接し、隣接する帯状部材２１１ａの間すべてに帯状部材２１１ｂを溶接する。かかる構成でも、上記同様にキャスクの組立てを容易にでき、且つ溶接部２１２、２１３を離すことで熱影響部の局所的な集中が防止できる。また、帯状部材端縁の段加工や開先加工を省略できるから外筒２１１の構造を簡単にできる。
また、第２７図に示す構成では、伝熱フィン２１４自体を断面コの字形状に作り、当該伝熱フィン２１４の上面に帯状部材１０５ａを載せ、伝熱フィン２１４の角縁部にて帯状部材１０５ａと溶接している（溶接部２１５）。このようにすれば、伝熱フィン２１４を帯状部材１０５ａに載せて溶接できるので組立てが容易になる。また、上記同様、狭く長い空間内での溶接をなくし、すべて外側から溶接できるのでキャスクの組立てを容易にでき、且つ溶接部２０４、２１５を離すことで熱影響部の局所的な集中を防止できる。さらに、銅製の伝熱フィン２１４を帯状部材１０５ａに面接触させているからキャスク内部の崩壊熱を効率的に外筒１０に伝達し、外部に放熱することができる。なお、放熱経路を図中一点鎖線で示す。また、帯状部材１０５ａと接する部分と、胴本体１０１と帯状部材１０５ａまでの部分とで、伝熱フィン２１４の厚さを変えることによって、より合理的な形状としてもよい（図示せず）。
以上、この実施の形態１にかかるキャスク１００によれば、キャスク１００の軸方向に向かう複数の溝３０ｓが外筒１０の放熱面１０５ｐ側に形成されているので、溝３０ｓが形成されていないキャスクと比較して放熱面１０５ｐの表面積を大きくできる。これによって、溝３０ｓが形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出できるので、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を収納するキャスク１００であっても、十分な安全性を確保できる。また、キャスク１００を垂直に立てて保管する場合には、外筒１０の周囲において空気が対流する方向と、溝３０ｓ及び放熱フィン３０ｆの方向とが一致するので、放熱効率をより高くできる。
次に、外筒１０を分割構造にして予め溝３０ｓを形成した帯状部材１０５ａと伝熱フィン１０７とで構成したユニット１０５ｃを複数製作し、これを所定間隔で胴本体１０１に対して外側から溶接すると共に、隣接する帯状部材１０５ａの間すべてに帯状部材１０５ｂを渡して外側から溶接してある。このため、狭くて長い空間内での溶接を不要としているので、溶接作業を容易に行うことができ、特別な専用溶接機などは必要ない。また、広く慣用されている溶接設備でキャスク１００の組立てが可能であるので、大方の企業で容易に外筒１０に溝を形成して放熱効果を高めたキャスク１００を組み立てることができる。さらに、外筒１０を細かく分割して構成するので、特に、第２図に示すような断面外形状が略八角形の胴本体１０１であっても、胴本体１０１の外形形状に合わせて放熱性に優れた外筒１０を作ることができる。また、溝３０ｓを形成した帯状部材１０５ａを複数溶接して外筒１０を構成するので、溝を形成した板状部材を折り曲げる必要もなく、また、大掛かりな鋳造設備も必要としないので、容易に外筒１０を製造できる。さらに、外筒１０を大量に製造する際には切削のみによらず、圧延で製造すればより安価に外筒１０の主要部材である帯状部材１０５ａ、１０５ｂを製造できる。
また、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工しバスケット３０１ａの外周面を略密着状態で挿入するようにしたので、バスケット３０１ａからの伝熱を向上させることができる。特に、バスケット最外周に配置された角パイプ３２０やエレメント３３０が胴本体１０１のキャビティ１０２内に接触するので、バスケット３０１ａを確実に保持すると共に伝熱性能の向上に寄与している。
さらに、キャビティ１０２内の不要な空間をなくすことができるから、胴本体１０１をコンパクト且つ軽量にすることができる。なお、この場合であっても、使用済み燃料集合体の収容数が減少することはない。逆に、胴本体１０１の外径を第４６図に示すキャスク５００と同じにすれば、それだけセル数を確保できるから、使用済み燃料集合体の収納本数を増加することができる。具体的に当該キャスク１００において、ＢＷＲ用よりも外形寸法の大きいＰＷＲ用使用済み燃料集合体では、使用済み燃料集合体の収容数を２１体にできる。このとき、キャスク本体の外径は２５００ｍｍ程度、質量は１２０ｔｏｎ以下に抑えることができる。
（変形例１）
第２８図は、実施の形態１の第１変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図である。このキャスクの外筒１１は、実施の形態１にかかるキャスクの外筒１０と略同様の構造であるが、キャスクの胴本体１０１の軸方向（図中矢印Ｚ方向）に対して傾き角θをもった溝３１ｓを、外筒１１の放熱面側（図中紙面上方の面）に複数設けた点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同一であるので説明を省略すると共に、同一の符号を使用する。
第２８図に示すように、外筒１１を形成する帯状部材１０５ａの放熱面側には、キャスクの胴本体１０１の軸方向に対して傾き角θをもって複数の溝３１ｓが形成されている。溝３１ｓの深さｈと幅ｌとは、実施の形態１で説明した通りである。また、溝３１ｓは実施の形態１で説明した形成方法により、帯状部材１０５ａを傾けて固定して加工することで形成できる。また、傾き角θは、特にキャスクの貯蔵に重点をおくと、１５度〜３０度が好ましい。
溝３１ｓの傾き角θが０度付近の場合には、外筒周囲の冷却空気がキャスク下部から上部まで乱れずに上昇するので、キャスク上部においては放熱量が少なくなる。一方、この外筒１１においては、外筒１１からの熱によって温められた空気は外筒１１の放熱面近傍を上昇するが、傾きをもった放熱フィン３１ｆによってその流れが乱されるので、空気と放熱フィン３１ｆとの伝熱が促進される。すなわち、空気は外筒１１の放熱面近傍を上昇する際に、傾きをもった放熱フィン３１ｆに沿って流れる際に放熱フィン３１ｆ端から剥離しやすく、この剥離によって周囲の冷たい空気が流れ込むので効率よく放熱できる。これによって、実施の形態１にかかる外筒１０と比較して、さらに放熱性能を向上させることができる。また、帯状部材１０５ａ、１０５ｂの溝３１ｓの位置を半ピッチずらすことにより、さらに高い放熱性能を発揮するパターンを作ることもできる。
（変形例２）
第２９図は、実施の形態１の第２変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図である。このキャスクの外筒１２は、実施の形態１にかかるキャスクの外筒１０と略同様の構造であるが、胴本体１０１の周方向に向かう溝３２ｓを外筒１２の放熱面側（図中紙面上方の面）に設けた点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同一であるので説明を省略すると共に、同一の符号を使用する。
第２９図（ａ）に示すように、外筒１２を形成する帯状部材１０５ａの放熱面側には、溝３２ｓが複数本形成されている。この溝３２ｓによって、帯状部材１０５ａ等の放熱面側には放熱フィン３２ｆが形成される。なお、溝３２ｓの深さｈと幅ｌとは、実施の形態１で説明した通りである。また、溝３２ｓは実施の形態１で説明した形成方法によって形成できる。さらに、同図（ｂ）に示すように、帯状部材１０５ａ、１０５ｂの溝３１ｓの位置を半ピッチずらせることで、さらに放熱性能を向上できるパターンを構成できる。
この実施の形態１の第２変形例にかかるキャスクの外筒１２では、キャスクの周方向に向かう溝３２ｓを外筒１２の放熱面側に設けたので、外筒１２の表面積を大きくして放熱性能を高くできる。また、キャスク１００を横置きして保管する場合には、外筒１２の周囲において空気が対流する方向と、溝３２ｓ及び放熱フィン３２ｆの方向とが一致するので、放熱効率をより高くできる。
（変形例３）
第３０図は、実施の形態１の第３変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図である。このキャスクの外筒１３は、実施の形態１にかかるキャスクの外筒１０と略同様の構造であるが、溝３３ｓ又は溝３３ｓによって区切られる突起である放熱フィン３３ｆをのうち少なくとも一方の横断面形状を円弧状に形成した点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同一であるので説明を省略すると共に、同一の符号を使用する。
第３０図に示すように、外筒１３を形成する帯状部材１０５ａの放熱面１０５ｐ側には、断面内形状が円弧状に形成された溝３３ｓが複数本形成されている。この溝３３ｓによって、帯状部材１０５ａ等の放熱面２１ｐ側には放熱フィン３３ｆが形成される。また、第３０図（ｃ）に示すように、溝３３’ｓのみならず、放熱フィン３３’ｆの形成方向に垂直な断面形状も円弧状に形成してもよい。このようにすれば、外筒１３の外側から鋭角部分をなくすことができるので、除染が容易となる。また、外筒１３の表面に塗装等の保護膜も塗布しやすく、且つ剥がれ難いものにできる。なお、溝３３及び３３’の半径ｒは５〜１５ｍｍ程度であり、また、帯状部材１０５ａの幅ついては実施の形態１で説明した通りである。また、図示はしないが、放熱フィンの先端のみを断面円弧状に形成し、溝は実施の形態１で説明した外筒１０（第１７図、第１８図参照）のようにしてもよい。このようにすると、放熱フィン部分の面積を実施の形態１にかかる外筒１０よりも大きくできるので、放熱性能を向上させることができる。
溝３３ｓを形成するには実施の形態１にかかる形成方法及び加工機械３００が適用できるが、使用する工具を変更する。この溝３０ｓを加工するためのバイト３２４は、第３０図（ｂ）に示すように、刃の外形状を溝３３ｓの断面内形状と同じ形状としたものである。このようなバイト３２４を使用することによって、帯状部材１０５ａの放熱面１０５ｐ側に、断面内形状が円弧状に形成された溝３３ｓを形成することができる。
また、圧延によって帯状部材１０５ａ等に溝３３ｓを一体として形成してもよい。圧延によれば、切削よりも容易に溝３３ｓを成形できるので、断面が半円状の溝３３ｓであっても容易に形成できる。また、第３０図（ｃ）に示すように、フィン３３’ｆの形成方向に垂直な断面形状を円弧状とする場合であっても、容易に帯状部材１０５ａ等を製造できる。
この実施の形態１の第３変形例にかかるキャスクの外筒１３、１３’では、溝３３ｓ等の断面内形状が円弧状であるので放射性物資が蓄積し難い。このため、外筒１３に付着した放射性物質を効率よく洗い落とすことができるので、除洗作業を効率よく進めることができる。また、溝３３ｓ等の形成方向に垂直な断面内形状は円弧状であるため、外筒１３等の表面積を従来例よりも大きくできるので、放熱性能も高くできる。
（変形例４）
第３１図は、実施の形態１の第４変形例にかかるキャスクの外筒を示す説明図である。このキャスクの外筒１４は、実施の形態１の第３変形例にかかるキャスクの外筒１３と略同様の構造であるが、溝３４ｓの形成方向に垂直な断面形状を台形に形成した点が異なる。その他の構成は実施の形態１の第３変形例と同一であるので説明を省略すると共に、同一の符号を使用する。
第３１図に示すように、外筒１４を形成する帯状部材１０５ａの放熱面１０５ｐ側には、胴本体１０１の軸方向に垂直な断面内形状が放熱面１０５ｐ側に広がった台形に形成された溝３４ｓが複数本形成されている。このため、溝３４ｓによって区切られる放熱フィン３４ｆの軸方向に垂直な断面形状は、外側が狭い台形形状となる。なお、溝３４ｓの深さｈ及び溝３４ｓの平均幅ｌ_Ａについては実施の形態１で説明した通りである。また、溝３４ｓの広がり角αは、４５度〜６０度程度が好ましい。
第３１図に示すように、外筒１４からの輻射を線で表示すると、ａ点の輻射熱がｄ点の近傍に寄りすぎた場合には、ｄ点からの放熱が小さくなる。また、ａ点及びｃ点の輻射熱がｅ点の近傍を通ると、ｅ点の周辺における空気が熱せられてｅ点からの放熱が少なくなる。ｅ点とｆ点とを比較すると、ｆ点の温度が低くなるので、ｆ点からの放熱は少なくなる。したがって、ｆ点の領域を広くとった場合には、放熱量が小さくなるため不経済であるが、ｆ点周辺の空気は比較的冷たいので、広がり角αは、応分の領域を与えられる上記４５度〜６０度が好ましい。
溝３４ｓを形成するには実施の形態１にかかる形成方法及び加工機械３００が適用できるが、使用する工具を変更する。この溝３４ｓを加工するためのバイト（図示せず）は、刃の外形状を溝３４ｓの断面内形状と同じ形状としたものを使用すればよい。また、圧延によって帯状部材１０５ａ等に溝３４ｓを一体として形成してもよい。
この実施の形態１の第４変形例にかかるキャスクの外筒１４は、外側（放熱面１０５ｐ側）が狭い台形形状の放熱フィン３４ｆが形成されているので、当該放熱フィン３４ｆの側面における輻射の方向を外筒１４の外側に向けることができる（第３１図（ｂ）中の上方向）。これによって、隣り合う放熱フィン３４ｆの側面同士における輻射の影響を低減して、大気中に輻射される熱エネルギーを大きくできるので、実施の形態１にかかるキャスクの外筒１０よりもさらに放熱効率を高くできる。なお、実施の形態１及びその変形例で説明した溝の構成、溝の形成方法その他の発明の構成は、以下の実施の形態においても適用できる。
（実施の形態２）
第３２図は、実施の形態２にかかるキャスクの外筒を示す説明図である。このキャスクの外筒１５は、実施の形態１にかかるキャスクの外筒１０と略同様の構造であるが、胴本体１０１の軸方向（図中Ｚ方向）に向かう溝３５ｓ_１のみならず、キャスク１００の周方向に向かう溝３５ｓ_２も形成した点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同一であるので説明を省略すると共に、同一の符号を使用する。
帯状部材１０５ａの放熱面（図中紙面の上方向）には、胴本体１０１の軸方向に向かう溝３５ｓ_１と胴本体の周方向に向かう溝３５ｓ_２とが形成されている。この溝３５ｓ_１と溝３５ｓ_２とによって区切られた部分が放熱フィン３５ｆとなる。溝３５ｓ_１と３５ｓ_２と、実施の形態１で説明したように、溝３５ｓ_１又は３５ｓ_２の配列方向に切削工具を並べた工作機械によって形成できる。
このように胴本体１０１の軸方向に垂直な方向に向かう溝３５ｓ_２をさらに形成してあるので、外筒１５の表面を流れる空気の流れを、実施の形態１にかかる外筒１０（第１図等参照）よりもさらに乱流にできる。これによって、実施の形態２にかかるキャスクの外筒１５は放熱性能をさらに向上させることができる。また、キャスク１００が縦置きであっても横置きであっても、溝３５ｓ_１又は３５ｓ_２を重力の方向に対して平行にできるので、キャスク１００の設置方向を問わず、自然対流の作用を十分に発揮させて効率的に放熱できる。また、第３２図（ｂ）に示すように、外筒１５’の放熱面にはフィン３５’ｆ千鳥状に形成してもよい。このような構成によっても外筒１５’の表面を流れる空気の流れの乱れを大きくできるので、放熱性能を向上させることができる。なお、実施の形態２で説明した溝の構成、溝の形成方法その他の発明の構成は、以下の実施の形態においても適用できる。
（実施の形態３）
第３３図は、この発明の実施の形態３にかかるキャスクの説明図である。このキャスクは、断面山形に形成された帯状部材の伝熱面に、胴本体１０１の軸方向に向かう複数の溝３０ｓを設けて構成した外筒１６を備えた点に特徴がある。板状の帯状部材２１６ａ及び２１６ｂ等は、放熱面２１６ｐ側に溝３０ｓが形成された後、曲げ装置によって断面山形に曲げ成形される。この帯状部材２１６ａの両端縁に伝熱フィン１０７を溶接（溶接部２０５）することでユニット化され、胴本体１０１の肉盛部２０１上に溶接されている（溶接部２０６）。また、帯状部材２１６ｂも同様に曲げ成形されており、当該帯状部材２１６ｂの段部２０３を帯状部材２１６ａの段部２０２に嵌め込み、外側から溶接されている（溶接部２０４）。帯状部材２１６ａ、ｂの内側面には、ボイド層を形成するハニカム材２０７が設けられている。当該帯状部材２１６ａ、ｂと伝熱フィン１０７との空間には、中性子の吸収を行う中性子吸収材（例えばレジン）が充填されている。前記ハニカム材２０７で形成されるボイド層は、中性子吸収材の熱膨張を吸収して、溶接部の剥離や外筒１６の変形を防止する（以下同様）。
このような構成においても、すべての溶接作業を外側から行うことができるため、上記同様にキャスクの組立てを容易にでき、且つ溶接部２０４、２０５を離すことで熱影響部の局所的な集中が防止できる。また、帯状部材２１６ａ、ｂが山形になっていることから、さらに外筒１６の表面積が大きくできるので放熱効果をさらに向上することができる。また、外筒に対して複数の板状の放熱フィンを突き出したキャスクでは、放熱フィンと外筒との隅を清掃しにくいが、この山形形状の外筒１６の場合には狭い隅がないので外筒表面の清掃を行いやすいという利点がある。なお、山形ではなく谷形にしても同様の効果がある（図示省略）。
また、第３４図に示すように、伝熱フィン１０７の端縁頂部に帯状部材２１７の端縁を載せると共に隣接する帯状部材２１７の端縁と突合せ、当該突合部分を溶接するようにしてもよい（溶接部２１９）。帯状部材２１７の端縁には開先を形成しておく。このように外筒１６’を断面山形形状にし、さらに複数の溝３０ｓを設けることによって外筒１６’の表面積をさらに大きくできるので、キャスクの放熱性能をさらに向上できる。
（実施の形態４）
第３５図は、この発明の実施の形態４にかかるキャスクを示す説明図である。このキャスクは、胴本体１０１の軸方向に向かう複数の溝３０ｓを形成した帯状部材１０５ａの中央に伝熱フィン１０７を溶接して（溶接部２２２）断面Ｔ字形状のユニット２２０ａとし、このユニット２２０ａを複数組み合わせて構成した外筒１７を備えた点に特徴がある。溝３０ｓの形成手順及び溶接手順は実施の形態１と略同様である。まず帯状部材１０５ａの放熱面１０５ｐ側に複数の溝３０ｓを形成した後、帯状部材１０５ａに伝熱フィン１０７を溶接してユニット２２０ａとする。この伝熱フィン１０７と帯状部材１０５ａとの溶接は、片側から行っても良く、また強度を確保するため両側から行なうようにしてもよい（溶接部２２２）。次に、このユニット２２０ａを所定間隔で胴本体１０１に溶接する。なお、胴本体１０１には肉盛部２０１が設けられ、当該肉盛部２０１上に伝熱フィン１０７が溶接される。また、前記溶接は、伝熱フィン１０７の両側から行うことができる。そして、隣接する帯状部材１０５ａの間すべてに帯状部材１０５ｂを嵌め込んで溶接をする（溶接部２０４）。
かかる構造においても、外筒１７の放熱面１０５ｐ側に形成した溝３０ｓと放熱フィン３０ｆとによって放熱面１０５ｐの表面積を大きくできるので、放熱性能を高くできる。また、狭く長い空間内での溶接をなくし、すべての溶接作業を外側から行うことができるため、上記同様にキャスクの組立てを容易にできる。さらに、断面をＴの字形状とすることで、帯状部材１０５ａ、１０５ｂの幅を小さくできるので、円形の胴本体１０１に配置しても略円形の外筒１７を構成できる。また、上記実施の形態１及び２に比べて溶接部２２２、２０４との距離をさらに離すことができるので、熱影響部の局所的な集中がより防止される。
なお、第３６図に示す外筒１７’のように、伝熱フィン２２４の端部を曲げ加工して断面Ｌ字形状とし、帯状部材１０５ａに対して面接触するようにしてもよい。この場合、伝熱フィン２２４と帯状部材１０５ａとの溶接は、伝熱フィン２２４の角縁部にて帯状部材１０５ａと溶接する（溶接部２２３）。このようにすれば、伝熱フィン２２４を帯状部材１０５ａに載せて溶接できるので組立てが容易になる。また、伝熱フィン２２４を帯状部材１０５ａに面接触させているからキャスク内部の崩壊熱を効率的に外筒１７’に伝達し、放熱することができる。なお、放熱経路を図中一点鎖線で示す。
第３７図は、第３５図に示すキャスクの外筒の変形例を示す説明図である。このキャスクの外筒１７’’は、外筒１７’’が放熱面２２６ｐ側に複数の溝３０ｓを形成した複数の帯状部材２２６ａ、ｂ、ｃ、ｄから構成され、それぞれがその中央部で伝熱フィン１０７と溶接されており（溶接部２２７）、断面Ｔの字形状のユニット２２８となっている。この外筒１７’’の組立ては、まずユニット２２８ａの伝熱フィン１０７を胴本体１０１に片側から溶接する（溶接部２２９ａ）。次に、ユニット２２８ｂの伝熱フィン１０７を胴本体１０１に開放されている片側から溶接すると共に（溶接部２２９ｂ）、帯状部材２２６ａ、２２６ｂ同士を溶接する（溶接部２３０ａ）。
続いて同様にユニット２２８ｃの伝熱フィン１０７を胴本体１０１に開放されている片側から溶接すると共に（溶接部２２９ｃ）、帯状部材２２６ｂ、２２６ｃ同士を溶接する（溶接部２３０ｂ）。ユニット２２８ｄについても溶接部２２９ｄをもって伝熱フィン１０７を胴本体１０１に溶接し、溶接部２３０ｃをもって帯状部材２２６ｃ、２２６ｄを溶接する。ここで、第３７図（ｂ）に示すように、最後の帯状部材２２９と溶接される帯状部材２２６ｄは幅が小さいものを用い、最後に溶接するユニットの伝熱フィン１０７を胴本体１０１に溶接しやすくすると作業の効率が向上し好ましい。
このようにすれば、帯状部材２０６ａ〜ｄや伝熱フィン１０７を、すべて胴本体１０１の外側から溶接でき、狭く長い空間での溶接が不用であるから、キャスクの組立て作業を容易に行うことができる。また、溶接部２３０と溶接部２２７とを十分に離しているので、熱影響部が局所的に集中するのを防止することができる。
（実施の形態５）
第３８図は、この発明の実施の形態５にかかるキャスクの外筒を示す平面図である。上記実施の形態では複数の帯状部材を溶接して外筒を形成するようにしているが、胴本体１０１の軸方向（図中のＺ方向）に向かう複数の溝３０ｓを形成した帯状部材１０５ａをキャスク軸方向端部で連結した形状にしてもよい。伝熱フィン１０７（図中点線で示す）は、一つの板状部材２３１に対して所定間隔で４つ溶接される。さらに、帯状部材１０５ａは、伝熱フィン１０７とともに所定間隔を持って胴本体に溶接され、その抜き部１０５ｄ及び隣接する板状部材２３１の間隔には、胴本体１０１の軸方向に向かう複数の溝３０ｓが形成された帯状部材１０５ｂが嵌め込まれ、溶接される。なお、連結部２３３に対向する位置には伝熱フィン１０７が配置されていないので、溶接作業の邪魔になることはない。
また、第３９図に示すように、胴本体１０１の軸方向（図中のＺ方向）に向かう複数の溝３０ｓが形成された板状部材２３４を略コの字形状にして、隣接する板状部材２３４と連結部２３５をもって連結するようにしてもよい。この構成では、板状部材２３４により形成された抜き部２３６に、胴本体１０１の軸方向（図中のＺ方向）に向かう複数の溝３０ｓが形成された帯状部材１０５ｂを嵌め込んで溶接する。これにより、外筒２３７が形成される。
（実施の形態６）
第４０図は、この発明の実施の形態６にかかるキャスクを示す組立て図である。第４１図は、第４０図のＡ−Ａ断面図である。このキャスク４００は、外筒４０１を構成するリング状に形成したユニット４０２の外側に、キャスク４００の胴本体１０１の軸方向（図中Ｚ方向）に向かう複数の溝３０ｓを形成し、当該ユニット４０２を胴本体１０１の軸方向に順次挿入して溶接形成したものである。また、第４２図、第４０図に示すように、外筒４０１を構成するリング状に形成したユニット４０２の外側に、キャスク４００の胴本体１０１の周方向に向かう複数の溝３０ｓを形成し、当該ユニット４０２を胴本体１０１の軸方向に順次挿入して溶接形成してもよい。さらに図示はしないが、実施の形態１の変形例で説明したように、ユニット４０２の外側には、胴本体１０１の軸方向に向かう溝と周方向に向かう溝とを両方形成してもよい。また、第４０図に示す例では、隣接する４０３の山を半ピッチずらして組立てると、第３２図（ｂ）に示すような冷却フィンのパターンを容易に作ることができる。
まず、実施の形態１で説明した方法によって、帯状板の表面に溝３０ｓを形成する。この溝３０ｓは、外筒４０１を構成したときにキャスクの胴本体１０１の軸方向（図中Ｚ方向）に向かうように形成される。なお、キャスク４００の胴本体１０１の周方向に向かって溝３０ｓを形成する場合（第４２図、第４０図参照）には、外筒４０１を構成したときにキャスクの胴本体１０１の周方向に向かうように溝３０ｓを形成する。
溝３０ｓが形成された帯状板は、溝３０ｓを外側にして曲げ装置によって曲げられた後、両端部が溶接その他の手段によって接合されてリング板４０３となる。そして、このリング板４０３の内周面にリング状の伝熱フィン４０４を溶接して、リング状のユニット４０２が構成される（溶接部４０５）。このユニット４０２は、その伝熱フィン４０４を胴本体１０１の周方向に設けた肉盛部４０６上に溶接することで固定される。また、ユニット４０２は胴本体１０１に対して複数取り付けられ、隣接するユニット４０２のリング板４０３の周縁同士は溶接されており（溶接部４０７）、このリング板４０３の周縁同士を溶接することで形成される空間には、予め型を用いて固化させたリング状の中性子吸収体４０８が配置される（第４１図、第４０図参照）。
このキャスク４００を組み立てる場合、まず胴本体１０１に最初のユニット４０２ａを挿入し、その伝熱フィン４０４を胴本体１０１の肉盛部４０６に溶接する。次に、レジン等でできたリング状の中性子吸収体４０８ａを胴本体１０１に挿入し、約半分を既に溶接固定したユニット４０２ａに収める。続いて次のユニット４０２ｂを胴本体１０１に挿入すると共にその内部に前記中性子吸収体４０８ａの約半分を収め、最初のユニット４０２ａのリング板４０３と次のユニット４０２ｂのリング板４０３とを溶接する（溶接部４０７）。このとき、ユニット４０２ｂの伝熱フィン４０４の溶接は開放されている片側からのみ行う（溶接部４０９）。これを所定の数だけ繰り返し、最後のユニット４０２を取り付けることで外筒４０１の組立てが完了する。なお、リング状の中性子吸収体４０８を挿入し難い場合は、リング状の中性子吸収体４０８を周方向に分割し、円弧状の中性子吸収体４０８ｘを前記空間に収容するようにしてもよい。ここで、外筒４０１の両側には蓋４１０が設けられている。
また、中性子吸収体４０８ａでは埋めきれない隙間Ｓに流体状態の中性子吸収体（例えばレジン）を注入して固化させると、より効果的な中性子の遮蔽が可能となる（第４１図（ｂ））。この場合には、第４１図（ｂ）に示すように、伝熱フィン４０４に設けた中性子吸収材注入用の孔４０４ｈから、液状の中性子吸収材を注入する。さらに、第４１図（ｃ）は、リング状の中性子吸収体４０８を使用しないで、外筒４０１を胴本体１０１に取り付けた後で中性子吸収体を注入する場合を示している。この方式では、外筒４０１を胴本体１０１に取り付けた後、中性子吸収材を伝熱フィン４０４に設けた孔４０４ｈから注入する。なお、リング板４０３の内面にはハニカム材２０７が取り付けられてボイド層を構成しており、中性子吸収体の熱膨張を吸収する。
このような構成にすれば、複数のリング板４０３の外側に形成された溝３０ｓと放熱フィン３０ｆとによって外筒４０１の表面積を大きくできるので、放熱性能を向上させることができる。また、狭く長い空間内での溶接作業をなくし、すべて外側から溶接できるようになるため、溶接作業を容易に行うことができ、特別な専用溶接機などは必要なくなる。さらに、広く慣用されている溶接設備でキャスク４００の組立てが可能であるので、大方の企業で容易に組み立てることができる。これによって、放熱性に優れたキャスク４００を容易に製造できる。また、溶接部４０５と溶接部４０７とが離れているので、熱影響部の局所的な集中を防止することができる。
第４４図は、この発明の実施の形態６にかかる変形例を示す組立て図である。第４５図は、第４４図に示したキャスクの一部断面図である。このキャスク４５０は、上記実施の形態４において、外筒４５１のユニット４５２を円弧状の２分割構造にした点に特徴がある。円弧板４５３は、表面に複数の溝３０ｓを形成した板状部材を半円状に曲げて作られる。円弧板４５３の内面端縁には多少の余裕を残してそれぞれ伝熱フィン４５４が溶接され（溶接部４５５）、一つのユニット４５２を形成している。また、このユニット４５２は、所定間隔で胴本体１０１に溶接されており、且つユニット４５２の円弧板４５３と円弧板４５３との間には円弧板４５６が嵌め込まれて溶接されている（溶接部４５７）。また、ユニット４５２同士、円弧板４５６同士は胴本体１０１の周方向で溶接され、リング状の一体構造となる。ユニット４５２により形成される空間、ユニット４５２及び円弧板４５６により形成される空間には、円弧状に成形した中性子吸収体４５８が配置されている。なお、第４４図（ａ）に示すように、円弧板４５３と円弧板４５６とを、放熱フィン３０ｆの半ピッチだけずらすと、容易に放熱フィン３０ｆを千鳥状に配置することができる。
このキャスク４５０を組み立てる場合、まず胴本体１０１に中性子吸収体４５８を載せて、この中性子吸収体４５８を内部に収容するようにユニット４５２ａを被せる。そして、ユニット４５２ａの伝熱フィン４５４を胴本体１０１の周囲に設けた肉盛部４５９上に載せ、開放されている両側から溶接する（溶接部４６０）。続いて残り半分の中性子吸収体４５８を胴本体１０１に載せ、前記同様中性子吸収体４５８を内部に収容するようにユニット４５２を被せると共に、各ユニットの円弧板端部同士を溶接する。また、胴本体１０１の軸方向に所定間隔をあけて中性子吸収体４５８ｂとともにユニット４５２ｂを溶接し、これを必要数繰り返す。
ここで、ユニット４５２ｂを取り付ける場合、ユニット４５２ａ、４５２ｂ同士の間に中性子吸収体４５８ｃを予め配置しておく。なお、中性子吸収体４５８ｃは、第４４図（ｂ）に示すように厚さ方向に３分割されており、ユニット４５２ａ及びユニット４５２ｂの影の部分に配置しやすくしてある。この分割した中性子吸収体４５８ｃ_１〜４５８ｃ_３を取り付けた後は、中性子吸収体４５８ｃは両側のユニット４５２ａ、４５２ｂの円弧板端縁で係止され、外れないようになる。
そして、各ユニット４５２の間すべてに円弧板４５６を嵌め込み、円弧板４５３と円弧板４５６とを外側から溶接する。これにより外筒４５１の組立てが完了する。なお、成形した中性子吸収体を用いず、円弧板４５３に設けた穴から中性子吸収体を充填するようにしてもよい（図示省略）。上記構成であっても、円弧板４５３の放熱面４５３ｐ側に形成された溝３０ｓと放熱フィン３０ｆとによって外筒４５１の表面積を大きくできるので、放熱性能を向上させることができる。また、狭く長い空間内での溶接作業をなくし、すべて外側から溶接できるようになるため、溶接作業を容易に行うことができ、特別な専用溶接機などは必要なくなる。この方法によっても、放熱性に優れたキャスク４５０を容易に製造できる。さらに、溶接部４５５と溶接部４５７が離れているので、熱応力の局所的な集中を回避することができる。なお、上記中性子吸収体４５８（４５８ｃ）を周方向に分割し、ユニット４５２ａ、４５２ｂを溶接してから当該ユニット４５２ａ、４５２ｂの間に前記分割した中性子吸収体４５８ｃを順次入れ込み、円弧板４５６を被せて溶接するようにしてもよい（図示省略）。
（実施の形態７）
第４６図は、この発明の実施の形態７にかかるキャスクの外筒部分を示す一部断面図である。このキャスクは、胴本体１０１から外筒１９に崩壊熱を伝える放熱フィン５５０ｆと外筒１９とを一体で構成し、さらに放熱面５５０ｐには胴本体１０１の軸方向へ向かう溝３０ｓを複数形成した点に特徴がある。
外筒１９は、板状部材を断面Ｌ字状に折り曲げたユニット５５０を組み合わせて構成される。このユニット５５０の放熱面５５０ｐ側には、胴本体１０１の軸方向に向かう複数の溝３０ｓが形成されており、溝３０ｓによって区切られる突起が放熱フィン３０ｆとなる。なお、上述したように、溝３０ｓは胴本体１０１の周方向に向かって設けてもよいし、胴本体１０１の軸方向と周方向との両方向に向かって設けてもよい。
ユニット５５０の一方の端部５５０ｔ_１は、胴本体１０１に溶接されている。また、ユニット５５０のもう一方の端部５５０ｔ_２は、隣に配置されたユニット５５０の側面と溶接部５６０で溶接されている。また、外筒１９と胴本体１０１との間に形成される空間には、中性子吸収体５７０を設ける。このように、複数のユニット５５０を胴本体１０１の全周にわたって接合することによって、外側に胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが形成された外筒１９が構成される。
実施の形態７にかかるキャスクの外筒１９は、外側に複数の溝３０ｓが形成されているので、外筒１９の表面積を大きくして放熱性能を高くできる。また、放熱フィン５５０ｆと外筒１９とを一体で構成しているので、実施の形態１〜５にかかるキャスクの外筒１０等と比較して、溶接箇所が少なくて済むので、放熱性に優れたキャスクをより容易に製造できる。なお、第４６図（ｂ）に示すように、外筒１９を構成するユニット５５０’のように、外筒１９の外側となる部分の断面を山形形状に形成してもよい。このようにすると、さらに外筒１９の表面積を大きくできるので、さらに放熱性能を高くできる。なお、図示はしないが、当該部分を断面谷型や断面円弧状に形成してもよく、これらの場合であっても外筒１９の表面積をより大きくできるので、放熱性能をより高くできる。第４６図（ｃ）は、耐熱性と熱伝導性とを具備するために、クラッド材を使用したものである。第４６図（ｄ）は、胴本体１０１側を溶接しない例を示す。この構造においては、通常の温度では（第４６図（ｅ））、接触面Ａには押付け力が残るようにして組立てられており、火災時（第４６図（ｂ））には冷却フィンが胴本体１０１から離れるようにしてある。このようにすれば、万一火災が発生して外筒１９側が熱せられても、冷却フィンは胴本体１０１から離れるので、胴本体１０１を通ってキャスク内部に流入する熱を最小限に抑えることができる。これにより、火災時におけるキャスクの安全性を確保できる。
（変形例１）
第４７図は、実施の形態７の第１変形例にかかるキャスクの外筒部分を示す一部断面図である。この外筒２０は、放熱面５５１ｐ側に胴本体１０１の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝３０ｓを複数形成した筒状ユニット５５１を胴本体１０１の全周にわたって配置して構成した点に特徴がある。
外筒２０を構成する筒状ユニット５５１は、押出しやすい金属（例えばアルミニウム）を押出し成形した筒状の部材であり、外筒２０の外側となる部分、すなわち放熱面５５１ｐ側の断面が山形形状に形成されている。なお、この部分の断面形状は山形に限られず、谷形や円弧状、あるいは直線状であってもよい。また、外筒２０の外側となる部分には、胴本体１０１の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう溝３０ｓが複数形成されている。なお、図示はしないが、実施の形態１で説明したように、溝３０ｓの断面は円弧状や台形形状であってもよい。筒状ユニット５５１の放熱面５５１ｐに対向する面は、キャスクの胴本体１０１の外側に取り付けてある。
筒状ユニット５５１は押出し成形によって製造することができるが、この場合には、溝３０ｓを押出し成形と同時に形成できる。さらに、予め溝３０ｓを形成した板材を折り曲げ、端部同士を溶接して筒状ユニット５５１を製造してもよい。また、押出し成形等とは別工程によって溝３０ｓを形成してもよい。溝３０ｓの形成には、実施の形態１で説明した方法が適用できる。
筒状ユニット５５１を胴本体１０１に取り付けるには、溶接その他の接合手段を用いる他、筒状ユニット５５１の内部から胴本体１０１にねじ止め等の締結手段を用いることができる。また、隣り合う筒状ユニット５５１同士は、それぞれの側面同士が接するように組み合わされた後、溶接部５６０で溶接されて、外筒２０を構成する。
筒状ユニット５５１の内部には、中性子吸収体５７０が備えられており、胴本体１０１内部に収納した使用済み燃料から放出される中性子を吸収する。外筒２０の組立てを容易にするために、この中性子吸収体５７０は、筒状ユニット５５１を胴本体１０１に取り付けた後に、筒状ユニット５５１内へ配置することが好ましい。また、第４７図（ａ）に示すように、隣り合う筒状ユニット５５１と接する筒状ユニット５５１の側面は、胴本体の径方向に対して傾き角βだけ傾いている。これによって、放射状に中性子が放出される場合でも、必ず中性子吸収体５７０に吸収されるようになるので、安全性を高めることができる。
さらに、第４７図（ｂ）に示す外筒２０’のように、隣り合う筒状ユニット５５２と接する筒状ユニット５５２の側面に、ユニット５５１の長手方向に向かう段部５５２ａを設けて、この部分を階段状に形成してもよい。この段部５５２ａによって、隣り合う筒状ユニット５５２同士の間に隙間が生じた場合であっても、より確実に中性子を捕らえることができる。
この外筒２０を備えたキャスクは、外筒２０の放熱面５５１ｐの断面が山形形状に形成され、且つ放熱面５５１ｐには胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが複数形成されている。このため、放熱面５５１ｐの表面積を大きくできるので、より多くの崩壊熱を大気中に放出できる。また、筒状ユニット５５１を組み合わせて外筒２０を構成するので、実施の形態１等にかかる外筒１０等と比較して溶接工程が少なくて済み、放熱性に優れたキャスクを比較的容易に製造できる。
（変形例２）
第４８図は、実施の形態７の第２変形例にかかるキャスクの外筒部分を示す一部断面図である。この外筒２１は、上記変形例１にかかる外筒２０と略同様の構成であるが、筒状ユニット５５３の側面に設けた突起５５３ｔ同士を当接させて複数の筒状ユニット５５３を組み合わせて構成し、隣り合う筒状ユニット５５３同士の間に形成された空間５５３ａにも中性子吸収体５７０を配置する点が異なる。その他は上記変形例１と同様なので説明を省略する。
第４８図（ｂ）に示すように、筒状ユニット５５３は筒状の部材であり、その側面には２本の突起５５３ｔが形成されている。そして、隣り合う筒状ユニット５５３の突起５５３ｔが当接して組み合わせられて、胴本体１０１の周囲に外筒２１が形成される。また、筒状ユニット５５３の放熱面５５３ｐ側には、胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが複数形成されており、放熱面５５３ｐの表面積を大きくしてある。なお、図示はしないが、実施の形態１で説明したように、溝３０ｓの断面は円弧状や台形形状であってもよい。また、第４８図（ａ）に示すように、筒状ユニット５５３の内部には、ハニカム材２０７が配置されてボイド層を形成する。
筒状ユニット５５３は、内部からのねじ止め等の締結手段によって胴本体１０１に取り付けることもできる。また、筒状ユニット５５３同士は、外側の端部５５３ｔのみを溶接部５６０で溶接して、外筒２１を構成することができる。また、第４８図（ｃ）に示すように、筒状ユニット５５３の胴本体１０１側においては端部５５３ｔを設けず、隣り合う筒状ユニット５５３と接しないように構成してもよい。
筒状ユニット５５３の内部及び隣り合う筒状ユニット５５３同士の間に形成される空間５５３ａには中性子吸収体５７０が設けられており、使用済み燃料集合体から放出される中性子を吸収する。中性子吸収体５７０には、中性子吸収能を持ったレジン等が使用される。このレジンは混練後においては流動性を持つが所定の時間経過すると硬化する樹脂である。空間５５３ａは、ある程度の開口面積を有しているので、中性子吸収体は比較的容易にこの部分へ流し込むことができる。筒状ユニット５５３は、外筒２１の外面で溶接されているのみなので、キャスクを解体する際には、この溶接部を除去するだけで筒状ユニット５５３は取り外せる。
この外筒２１を備えたキャスクにおいても、外筒２１の放熱面５５３ｐには胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが複数形成されているので、放熱面５５３ｐの表面積を大きくでき、これによってより多くの崩壊熱を大気中に放出できる。また、筒状ユニット５５３を組み合わせて外筒２１を構成するので、実施の形態１等にかかる外筒１０等と比較して溶接工程が少なくて済み、放熱性に優れたキャスクを比較的容易に製造できる。さらに、外筒２１を構成する筒状ユニット５５３同士の間にも中性子吸収体５７０が充填されているので、筒状ユニット５５３同士の間に生ずる隙間を埋めることができる。これにより、空間５５３ａに充填された中性子吸収体５７０が中性子漏れを防止するので、安全性を十分に確保できる。
（実施の形態８）
第４９図及び第５０図は、この発明の実施の形態８にかかるキャスクを示す説明図である。このキャスク４８０は、外周に胴本体１０１の軸方外周に胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓを複数形成した外筒４８２の内周と、胴本体１０１に放射状に設けられた複数の伝熱フィン４８５の端部とを接合して構成した点に特徴がある。
このキャスクの外筒４８２は、断面円弧状の外筒構成部材４８２ａと４８２ｂとを、それぞれの端部で接合して構成してある。そして、外筒４８０を構成する外筒構成部材４８２ａと４８２ｂとの放熱面４８２ｐには、キャスクの胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが複数形成されている。次に、このキャスク４８０の製造方法について説明する。
外筒構成部材４８２ａ及び４８２ｂは、一方の面に溝３０ｓを形成した後、曲げ機によって溝３０ｓを形成した面が外側になるように断面円弧状に成形する。すなわち、一方の面に溝３０ｓを形成した板状部材を、胴本体１０１の外形の一部形状に合わせて曲げることにより、外筒構成部材４８２ａ及び４８２ｂを製造することができる。なお、溝３０ｓの形成には、実施の形態１で説明した方法が適用できる。断面円弧状に曲げられた外筒構成部材４８２ａ及び４８２ｂは、それぞれの端部同士を溶接その他の接合手段によって接合されて、外側に溝３０ｓが形成された円筒状の外筒４８２が完成する。
なお、本実施の形態では、外筒４８２を２分割し、２個の外筒構成部材４８２ａと４８２ｂとによって外筒４８２を構成したが、外筒４８２の分割は２分割に限定されるものではない。ここで、外筒４８２の分割数が増加すると外筒構成部材が増える結果、それぞれの外筒構成部材同士を接合する手間は要する。しかし、個々の外筒構成部材の幅は小さくできるので、溝３０ｓの形成が容易になる。したがって、溶接の手間が煩雑にならない程度の数に外筒４８２を分割して、外筒４８２を構成することが好ましい。
外筒４８２を組み立てたら、伝熱フィン４８５を外周に溶接したキャスクの胴本体１０１に外筒４８２を嵌め込む。外筒４８２を嵌め込んだら、外筒４８２の内面と伝熱フィン４８５の端部とを接合する。また、第５０図に示すように、外筒構成部材４８２ａと４８２ｂとを接合する前に、まず外筒構成部材４８２ａ及び４８２ｂを伝熱フィン４８５の端部と接合してから両者を溶接してもよい。さらに、外筒構成部材４８２ａを、伝熱フィン４８５を介して胴本体１０１に取り付け、次に外筒構成部材４８２ｂを、伝熱フィン４８５を介して胴本体１０１に取り付けてから、両外筒構成部材４８２ａ、４８２ｂ同士を接合してもよい。また、実施の形態８にかかるキャスク４８０では、外筒４８２を構成するそれぞれの外筒構成部材４８２ａ、４８２ｂに、少なくとも一つの伝熱フィン４８５が取り付けられる。
伝熱フィン４８５と外筒４８２の内面とを溶接するときには、隣り合う伝熱フィン４８５と外筒４８２の内面とで形成される空間内を、伝熱フィン４８５の長手方向に向かって接合することになるので、専用の接合ロボットを使用する。すべての伝熱フィン４８５を外筒４８２の内面に接合した後、隣り合う伝熱フィン４８５と外筒４８２の内面とで形成される空間に中性子吸収体を充填して、キャスク４８０が完成する。
このキャスク４８０は、外筒４８２の外側に胴本体１０１の軸方向へ向かう溝３０ｓが複数形成されているので、放熱面４８２ｐの表面積を大きくできる。これによって、キャスク４８０内に収納される使用済み燃料集合体の崩壊熱をより効率よく大気中へ放出できる。また、板状部材を円弧状に曲げて外筒４８２を構成するため、断面が円形の胴本体を持つキャスクを製造する場合に好適である。
（変形例）
第５１図は、実施の形態８の変形例にかかるキャスクを示す説明図である。このキャスク４８０_２は、実施の形態８にかかるキャスク４８０と略同様の構成であるが、キャスク４８０_２を構成する外筒４８２_２及び胴本体１０１の軸方向に垂直な断面形状が略八角形である点が異なる。他の構成は上記キャスク４８０と同様である。
このキャスクの外筒４８２_２は、第５１図（ａ）、（ｂ）に示すように、断面略八画形状の外筒４８２_２を２分割した外筒構成部材４８２ｃ_１と４８２ｃ_２とを、それぞれの端部４８２ｔ_２で接合して構成してある。そして、外筒４８２_２を構成する外筒構成部材４８２ｃ_１と４８２ｃ_２との放熱面４８２ｐ_２には、キャスクの胴本体１０１の軸方向に向かう溝３０ｓが複数形成されている。次に、このキャスク４８０_２の製造方法について説明する。
外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２は、上記一方の面に溝３０ｓを形成した後、曲げ装置によって溝３０ｓを形成した面が外側になるように上記形状に成形する。すなわち、一方の面に溝３０ｓを形成した板状部材を、胴本体１０１の外形形状の一部に合わせて曲げ成形することで、外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２を製造することができる。なお、溝３０ｓの形成には、実施の形態１で説明した方法が適用できる。上記形状に曲げられた外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２は、それぞれの端部４８２ｔ_２同士を溶接その他の接合手段によって接合されて、外側に溝３０ｓが形成された断面略八角形の筒状の外筒４８２_２が完成する。
なお、外筒４８２_２の分割は２分割に限定されるものではなく、第５１図（ｃ）に示すように４個の外筒構成部材４８２ｄ_１〜４８２ｄ_２をそれぞれの端部４８２ｔ_３で接合して外筒４８２_２を構成してもよい。すなわち、外筒の分割は、４分割やそれ以上の分割でもよい。外筒の分割数が増加すると外筒構成部材が増える結果、それぞれの外筒構成部材同士を接合する手間は要する。しかし、個々の外筒構成部材の幅は小さくできるので、溝３０ｓの形成が容易になる。したがって、接合の手間が煩雑にならない程度の数に外筒を分割して、これを構成することが好ましい。
外筒４８２_２を組み立てたら、伝熱フィン４８５を外周に溶接したキャスクの胴本体１０１に外筒４８２_２を嵌め込む。外筒４８２_２を嵌め込んだら、外筒４８２の内面と伝熱フィン４８５の端部とを溶接する。なお、外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２等を接合する前に、まず外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２等を伝熱フィン４８５の端部と溶接してから外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２等それぞれの端部で接合してもよい。さらに、外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２等を、伝熱フィン４８５を介して胴本体１０１の外側に順次取り付けてもよい。このように、実施の形態８の変形例にかかるキャスク４８０_２では、外筒４８２_２を構成するそれぞれの外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２等に、少なくとも一つの伝熱フィン４８５が取り付けられる（第５１図（ｂ）、（ｃ））。
伝熱フィン４８５と外筒４８２_２の内面とを接合するとき、あるいは伝熱フィン４８５と胴本体１０１の外面とを接合するときには、隣り合う伝熱フィン４８５と外筒４８２_２の内面、あるいは伝熱フィン４８５と胴本体１０１の外面とで形成される空間内を、伝熱フィン４８５の長手方向に向かって接合することになる。このため、専用の接合ロボットを使用することが好ましい。すべての伝熱フィン４８５を外筒４８２_２の内面に溶接した後、隣り合う伝熱フィン４８５と外筒４８２の内面とで形成される空間に中性子吸収体を充填して、キャスク４８０_２が完成する。
このキャスク４８０_２は、外筒４８２_２の外側に胴本体１０１の軸方向へ向かう溝３０ｓが複数形成されているので、放熱面４８２ｐ_２の表面積を大きくできる。これによって、キャスク４８０_２内に収納される使用済み燃料集合体の崩壊熱をより効率よく大気中へ放出できる。また、板状部材を曲げて製造した複数の外筒構成部材４８２ｃ_１及び４８２ｃ_２等を接合して外筒４８２_２を構成するため、軸方向に垂直な断面外形状が略八角形の胴本体を持つキャスクを製造する場合に好適である。
以上、この発明にかかるキャスクでは、胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を形成した複数の帯状部材を組み合わせて構成した外筒を備えた。このため、外筒の表面積を溝がない場合よりも大きくできるので、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、溝を形成した帯状部材を複数組み合わせて外筒を構成するので、鋳造や曲げ加工によらず容易に外筒を製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、複数の溝を備えた帯状部材を複数組み合わせて構成した外筒を備えたので、より多くの熱を大気中に放出できる。その結果、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、帯状部材と伝熱フィンとを溶接するとき、ユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接する際に、狭く長い空間で溶接することなく、すべて開放されている外側から行うことができるので、容易に外筒に溝を形成したキャスクを構成できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、複数の溝を備えた帯状部材を複数組み合わせて構成した外筒を備えたので、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出でき、燃焼度の高い使用済み燃料集合体を収納する場合であっても、十分な安全性を確保できる。また、帯状部材と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいはユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接するときには、狭く長い空間で溶接することなくすべて開放されている外側から行うことができるので、容易に外筒に溝を形成したキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、複数の溝を備えた帯状部材を複数組み合わせて外筒を構成したので、溝が形成されていない場合よりも多くの熱を大気中に放出できる。また、帯状部材と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいは伝熱フィンをもって帯状部材を胴本体に溶接するときには、狭く長い空間で溶接することなくすべて開放されている外側から行うことができるので、容易に外筒に溝を形成したキャスクを製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、表面に溝を形成した帯状部材をさらに山形又は谷形に折り曲げるようにしたので、外筒の表面積をさらに大きくできる。これによって、さらに多くの熱を大気中に放出できるので、さらに高い安全性を確保できる。また、表面に溝を形成した帯状部材を複数組み合わせて外筒を構成するので、鋳造等の製法を利用するよりも容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、表面に溝が形成された板状部材を折り曲げてユニットを構成し、このユニットを組み合わせて外筒を構成した。このため、伝熱フィンと外筒とを一体で構成できるので、さらに容易に外筒を製造できる。また、板状部材の表面には溝が形成されているので、外筒の表面積を大きくして放熱性能を向上させることができる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、外側表面に溝が形成された筒状ユニットを複数組み合わせて構成した外筒を備えたので、表面に形成された溝によって外筒外側の表面積を大きくして、より多くの崩壊熱を大気中に放出できる。また、筒状ユニットを組み合わせて外筒を構成するので溶接工程が少なくて済み、外筒を比較的容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、外側に溝を形成したリング板を複数組み合わせて外筒を構成したので、外筒の表面積を大きくして放熱性を高くできる。また、リング板と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいはユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接するときには、すべて開放されている外側から溶接できるので、外側に溝を形成した外筒を容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクは、外側に溝を形成したリング板を複数組み合わせて外筒を構成したので、外筒の表面積を大きくして放熱性を高くできる。また、リング板と伝熱フィンとを溶接するとき、あるいはユニット化した状態で伝熱フィンをもって胴本体に溶接するときには、すべて開放されている外側から作業できるので、表面に溝を形成した外筒を容易に製造できる。また、リング板の両側に端縁部を残して伝熱フィンを溶接しているので、熱影響部が局所的に集中するのを防止することができる。
つぎの発明にかかるキャスクは、外筒の外側に、胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝を形成したので、外筒の表面積を溝がない場合よりも大きくできる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、外筒の表面に形成される複数の溝又は突起のうち少なくとも一方の断面形状を円弧状とした。このため、外筒の表面積を大きくして放熱性能を向上できると共に、断面形状が円弧状であるから溝に放射性物質が蓄積し難くなる。これによって、除洗の際には外筒表面に付着した放射性物質を効率よく洗い落とすことができる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、外筒の表面に形成される複数の溝の断面形状は、外筒の径方向外側が開いた台形形状であることを特徴とする。これによって、溝によって区切られる突起の側面における輻射の方向を外筒の外側に向けることができる。その結果、フィンの役割を果たす突起の側面同士間における輻射の影響を低減して、大気中に輻射される熱をさらに大きくできるので、さらに放熱効率を高くできる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、外筒に形成される複数の溝を、上記胴本体の軸方向に対して傾斜させた。このため、外筒の表面近傍を上昇する空気は、傾きをもった溝によって流れが乱されるので、空気と外筒との伝熱が促進される。その結果、さらに放熱性能を向上させることができる。
また、この発明にかかるキャスクでは、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納するバスケットと、放熱性の高い外筒とを備えるようにした。このため、多くの崩壊熱を発生する高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納しても、崩壊熱を効率よく大気中に放出してキャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、一のセルを構成するエレメントの外側面と他のセルを構成する角パイプの外側面及び他のセルを構成するエレメントの端部とを平面で当接させて構成したバスケットを備えるようにした。このため、伝熱面積を大きくできるので、バスケットの内部から外部へ効率よくこの熱が伝えられる。そして、伝熱性能が向上した分だけ多く伝えられる崩壊熱は、放熱性の高い外筒によって効率よく大気中へ放出される。これによって、発熱量の大きい高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納しても、大量の崩壊熱を効率よく大気中に放出してキャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、バスケットを構成するエレメントのコーナー部外側に設けた平面と、エレメントの一方の端部に設けた平面とを当接させて構成したバスケットを備えるようにした。このため、エレメント同士の伝熱面積が大きくなるので、より効率よく使用済み燃料の崩壊熱をバスケットの外部へ逃がすことができる。そして、伝熱効率が向上した分多く伝えられる崩壊熱は、放熱性の高い外筒によって効率よく大気中へ放出されるので、大量の崩壊熱を効率よく大気中に放出して、キャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、バスケットを構成するエレメントのコーナー部外側と端部とを階段状に形成し、セルを構成するエレメントのコーナー部と端部とを噛み合わせて組み立てたバスケットを備えた。このため、上記バスケットと比較してエレメント同士の伝熱面積がより大きくなるので、より伝熱性能が向上する。そして、伝熱性能が向上した分の崩壊熱は、放熱性の高い外筒により効率よく大気中に放出されるので、発熱量の大きい高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納しても、キャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、長手方向に向かう溝を外側面に備える横断面が略Ｌ字状のエレメントを角パイプの内部へ配置したセルを有するバスケットを備え、高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を格納するようにした。そして、このキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、熱の発生の多い高燃焼度・短冷却期間の使用済み燃料集合体を安全に収納できる。
また、この発明にかかるキャスクでは、複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて構成し、角パイプの側面同士を合わせて構成するバスケットよりも角パイプ側面の肉厚を薄くしたバスケットを備えるようにした。これによって、伝熱性能が向上し、より多くの熱をバスケットの外に伝えることができる。このようなバスケットであっても、このキャスクは放熱性の高い外筒を備えているので、バスケットから伝わる多くの熱を効率よく大気中に放出してキャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、内部に格納するバスケットを構成する角パイプの角部外側を、少なくとも二段の階段状に形成した。これによって、角部における肉厚を角パイプの側面における肉厚の半分以上確保できるので、その分伝熱性能が向上する。そして、伝熱性能が向上した分の熱は、放熱性の高い外筒によって効率よく大気中に放出できるので、キャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、胴本体のキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状にすることで、当該バスケットをキャビティ内に挿入した場合に、外側の板状部材がキャビティの内面に接触した状態とした。これにより、前記崩壊熱は、内部に導入するヘリウムガスや直接接触部分を介して、バスケットから胴本体へと効率的に伝導する。これによって、使用済み燃料集合体からの崩壊熱を効率よく胴本体に伝えることができると共に、外筒に形成した溝によってこの崩壊熱を胴本体から大気中へ効率よく放出できるので、キャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクでは、バスケット外周面に設けた伝熱板を介して胴本体に崩壊熱が効率的に伝わり、また、バスケットの角断面部分においては一部が胴本体に面接触していることでバスケットを確実に保持すると共に熱伝導効率の向上に寄与するようにした。これによって、使用済み燃料集合体からの崩壊熱を効率よく胴本体に伝えることができると共に、外筒に形成した溝によってこの崩壊熱を胴本体から大気中へ効率よく放出できるので、キャスクの十分な安全性を確保できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法は、まず、片面に複数の溝を形成した帯状部材Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化することで、これらの溶接作業を行いやすくした。次に、ユニットを胴本体に溶接するにあたり、ユニットの外側から溶接するようにし、続いて帯状部材Ｂを帯状部材Ａの間に嵌め込んで溶接するときも、外側から行うようにした。これにより、すべて外側から溶接できるから、外筒に溝を形成したキャスクの組立て作業を容易にすることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、まず、片面に溝を形成した帯状部材Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化することで、これらの溶接作業を行いやすくした。次に、ユニットの伝熱フィンをもって胴本体に溶接するが、ユニットの断面がＴ字形状であるためその両側が開放されており、それゆえ外側からの溶接作業を可能とした。また、帯状部材Ａ、Ａの間に帯状部材Ｂを渡して溶接するときも、外側から溶接するようにした。このため、すべて外側から溶接できるから、外筒に溝を形成したキャスクの組立て作業を容易にすることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、まず、片面に溝を形成した帯状部材Ａと伝熱フィンとを溶接することで、溶接作業を容易にした。次に、帯状部材Ａを伝熱フィンをもって胴本体に溶接するが、断面がＴ字形状であるためその両側が開放されており、それゆえ外側からの溶接作業を可能とした。また、帯状部材Ａ、Ａ同士を溶接するときも外側から行うようにした。このため、すべて外側から溶接できるから、外筒に溝を形成したキャスクを容易に組立てることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、まず、外側に複数の溝を形成したリング板Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化することで、これらの溶接作業を行いやすくした。次に、ユニットの伝熱フィンをもって胴本体に溶接するが、ユニットの断面がＴ字形状であるためその両側が開放されており、それゆえ外側からの溶接作業を可能とした。また、リング板Ａ同士を溶接するときも、外側から溶接した。このため、すべて外側から溶接できるから、外筒に複数の溝を形成したキャスクの組立て作業を容易にすることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、このキャスクでは、外側に複数の溝を形成したリング板Ａと伝熱フィンとを溶接してユニット化し、ユニットの伝熱フィンをもって胴本体に溶接するようにしたため、開放状態にある外側から溶接作業が可能である。続いて、リング状に成形した成形中性子吸収体をユニット内に収めた状態で、次のユニットを外側から溶接すると共に前記成形中性子吸収体をユニット内に収め、リング板Ａの端縁同士を外側から溶接するようにした。これにより、すべて外側から溶接できるから、複数の溝を有する外筒を備えたキャスクの組立て作業を容易にすることができる。また、鋳造や曲げ加工によらず外筒の表面に溝を形成できるので、表面に溝を備えた外筒を有するキャスクを容易に製造できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、板を胴本体の外形の一部形状に合わせて曲げるため、外筒を構成する板状部材の個数を低減でき、キャスクの製造工程を簡略化できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、板を胴本体の外形の一部形状に合わせて曲げるため、外筒を構成する板状部材の個数を低減でき、キャスクの製造工程を簡略化できる。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、予め表面に溝を形成した板状部材を曲げ加工し、この板状部材同士を端部で溶接して円筒状の外筒を製造してから、放射状に伝熱フィンを設けた胴本体にこの外筒を嵌め込んだ後、伝熱フィンの端部と外筒内面とを溶接するようにした。このように、板を円弧状に曲げるため、断面が円形の胴本体を持つキャスクを製造する場合に好適である。
つぎの発明にかかるキャスクの製造方法では、帯状部材等に形成する溝の配列方向に、この溝の配列ピッチで複数の切削工具を配列して、帯状部材等に複数の溝を同時に形成するようにした。このため、帯状部材等に複数の溝を形成する手間を大幅に短縮できる。特に、複数の帯状部材を組み合わせて外筒を構成する場合には、多くの複数の溝を形成した帯状部材を効率的に製造できるので、製造時間を大幅に短縮できる。

以上のように、本発明にかかるキャスク及びキャスクの製造方法は、燃焼を終えた使用済み燃料集合体の収容、貯蔵に適し、特に、使用済み燃料集合体の崩壊熱を効率よく大気中へ放出できる放熱性能に優れたキャスクやその製造等に適している。

Claims (2)

1. 使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、
   前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向の少なくとも一方に向かう複数の溝が形成された複数の帯状部材をその端縁部で溶接した構成であり、一つの帯状部材の前記溝が形成されている面の反対面両側には端縁部を残して前記伝熱フィンが溶接されており、且つ前記帯状部材に隣接する他の帯状部材がそれぞれの端縁部付近で溶接されていることを特徴とするキャスク。
2. 使用済み燃料集合体を収容する複数のセルを形成したバスケットを内部に収容する胴本体を有し、この胴本体の外周に伝熱フィンを複数設けてその伝熱フィンの外周に外筒を取り付け、伝熱フィンと外筒との空間に中性子吸収体を設けたキャスクにおいて、
   前記外筒は、前記胴本体の軸方向又は周方向のうち少なくとも一方に向かう複数の溝が形成された複数の帯状部材をその端縁部で溶接した構成であり、一つの帯状部材の前記溝が形成されている面の反対面両側には端縁部を残して前記伝熱フィンを溶接することでユニットを構成し、このユニットを所定間隔で前記胴本体に前記伝熱フィンをもってユニット外側から溶接し、且つ隣り合うユニットの帯状部材同士の間に別の帯状部材を渡して外側から溶接してあることを特徴とするキャスク。

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