JP4022238B2 - 放射性物質格納容器の密閉構造 - Google Patents

Description

この発明は、燃焼を終えたリサイクル燃料集合体を収納する放射性物質格納容器の密閉構造に関し、更に詳しくは、密閉手段とこの密閉手段とは異なるシール部材により構成される放射性物質格納容器の密閉構造に関する。

核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終えた核燃料集合体を、リサイクル燃料集合体という。リサイクル燃料集合体は、ＦＰなど高放射性物質を含むので熱的に冷却する必要がある。このため、このリサイクル燃料集合体は、原子力発電所内の冷却ピットで所定時間（３〜６ヶ月間）冷却される。その後、放射性物質格納容器であるキャスクに収納され、車両又は船舶で再処理施設に輸送貯蔵される。また、リサイクル燃料集合体は上述のように、高放射性物質であるためこれを収納するキャスクは、この放射性物質がキャスク外部に漏れないようするための密閉構造が必要とされる。

図１１は、従来のキャスクの蓋部の構造を示す図である。同図に示すように、キャスク１００は、胴本体１１０と、蓋部１２０とで構成されている。胴本体１１０は、リサイクル燃料集合体などの放射性物質を収納するキャビティ１１１を有する有底円筒状であり、かつ炭素鋼製あるいはステンレス鋼製の鍛造品であり、γ線遮蔽機能を発揮するのに十分な厚みを有している。また、キャビティ１１１上方の開口部１１２は、胴本体１１０の軸方向の断面形状が階段状の形状となっており、段差部１１３が設けられている。なお１１４は、中性子を吸収するための中性子遮蔽体である。蓋部１２０は、一次蓋１３０および二次蓋１４０とから構成されている。一次蓋１３０および二次蓋１４０は、鋼製の円板状部材であり、それぞれその外周にフランジ部１３１，１４１が設けられている。また、二次蓋１４０には、その内部に中性子を吸収するための中性子遮蔽体１４２が設けられている。

上記キャスク１００にリサイクル燃料集合体などの放射性物質を収納する際には、放射性物質をキャビティ１１１内に収納し、胴本体１１０の開口部１１２内に一次蓋１３０を取り付け、すなわち胴本体１１０の段差部１１３と一次蓋１３０のフランジ部１３１との間にガスケット１６１を介在させて、ボルト１５１でこの一次蓋１３０を胴本体１１０に固定する。そして、胴本体１１０の開口部１１２を覆うように、二次蓋１４０をこの胴本体１１０に取り付ける、すなわち胴本体１１０の上面１１５と二次蓋１４０のフランジ部１４１との間にガスケット１６２を介在させて、ボルト１５２でこの二次蓋１４０を胴本体１１０に固定することで、キャスク１００の密閉構造を構成する。つまり、従来では、胴本体１１０と一次蓋１３０および二次蓋１４０との間に、密閉手段であるガスケット１６１，１６２を介在させることで、放射性物質格納容器であるキャスク１００の密閉の信頼性を確保している。

また、従来は、放射性物質格納容器の密閉構造の信頼性を向上させるために、上記密閉手段に加えてシール部材が溶接により取り付けられた密閉構造が提案されている（例えば、特許文献１）。この密閉構造は、胴本体１１０（特許文献１では、キャスク１０）と一次蓋１３０（特許文献１では、内蓋３６）および二次蓋１４０（特許文献１では、外蓋３８）との間を密閉手段（特許文献1では、Ｏリング４２、５２）により密閉し、さらに一次蓋１３０と胴本体１１０を固定するボルト１６１（特許文献１では、ボルト４０）の上方、すなわち胴本体１１０と一次蓋１３０とで形成されている空間部をシール部材（特許文献１では、シールリング４４）で覆い、シール部材とこの胴本体１１０の上面およびシール部材と一次蓋１３０の上面を溶接（密封溶接部４６、４８）する構造である。

特開昭６１−１７６８９１（図３）

ところで、キャスク１００が落下等した際には、胴本体１１０のキャビティ１１１内に収納された放射性物質は一次蓋１３０に衝突する。この衝突により一次蓋１３０は、胴本体１１０の開口部１１２内でこの胴本体１１０の軸方向あるいは径方向に撓んだり、ずれたりする恐れがある。このとき、一次蓋１３０が胴本体１１０の径方向に移動する場合は、上記特許文献１にかかる放射性物質格納容器の密閉構造では、シール部材の一方の端部が一次蓋１３０の上面に溶接されているためシール部材も同様に胴本体１１０の径方向に移動しようとする。しかし、このシール部材の他方の端部は、胴本体１１０の上面に溶接されているので、シール部材は移動することができない。従って、シール部材と胴本体１１０あるいはシール部材と一次蓋１３０とのいずれかの溶接部には、溶接部をせん断する方向に力がかかり、溶接部がせん断される恐れがある。つまり、放射性物質格納容器であるキャスク１００が落下または衝突した際にシール部材と胴本体１１０またはシール部材と内蓋である一次蓋１３０との溶接部がせん断されると、放射性物質格納容器の密閉の信頼性が低下する恐れがある。

また、胴本体１１０のキャビティ１１１にリサイクル燃料集合体などの放射性物質を収納した後に、一次蓋１３０および二次蓋１４０をこの胴本体１１０に固定するキャスク１００の密閉作業は、高放射線下での作業となる。従って、胴本体１１０の開口部１１２にシール部材を挿入する作業時間やこのシール部材を溶接する作業時間の短縮、すなわち放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮を図り、作業員の安全性を向上することが必要である。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射性物質格納容器の密閉の信頼性を向上させるとともに、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際におけるこの放射性物質格納容器の密閉の信頼性を維持することができること、あるいは密閉作業時間の短縮を図り作業員の安全性を向上することの少なくとも一つを達成できる放射性物質格納容器の密閉構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するためにこの発明では、少なくともキャビティ内にリサイクル燃料集合体その他の放射性物質を収納するとともに、前記キャビティの周囲に中性子遮蔽体を設けた胴本体と、前記胴本体に取り付けられた蓋部と、前記胴本体と前記蓋部を密閉する密閉手段とを備える放射性物質格納容器の密閉構造において、前記蓋部は、前記胴本体のキャビティ上方の開口部内に取り付けられる内蓋と、前記内蓋の外側に取り付けられる外蓋とを備え、前記密閉手段とは異なり、かつ少なくとも前記胴本体の径方向に可とう性を有し、前記内蓋が取り付けられた前記胴本体の開口部に挿入されるシール部材をさらに備え、前記シール部材は、前記内蓋を覆い、かつ当該シール部材の端部に前記胴本体の軸方向に延在する腕部を有し、前記腕部が前記胴本体の開口部の内周面に当該胴本体の径方向に付勢された状態で接触し、かつ先端部が当該胴本体に溶接されることで、前記シール部材が前記外蓋と前記内蓋との間に取り付けられることを特徴とする。

この発明によれば、外蓋と内蓋との間に少なくとも胴本体の径方向に可とう性を有する密閉手段とは異なるシール部材が溶接により取り付けられているので、すなわち密閉手段とシール部材とにより胴本体の開口部を密閉しているので、放射性物質格納容器の密閉の信頼性を向上させることができる。また、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際にシール部材が胴本体の径方向に移動しても、このシール部材が撓むことでシール部材と胴本体との溶接部の変位量を低減でき、この溶接部がせん断される恐れを少なくでき、上記放射性物質格納容器の密閉の信頼性を維持することができる。さらに、シール部材と胴本体との溶接部の溶接線は１本であり、このシール部材の溶接作業時間を短縮でき、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮を図れ、作業員の安全性を向上することができる。また、この発明によれば、シール部材は、シール部材の端部に胴本体の軸方向に延在する腕部を有し、腕部の先端部を胴本体に溶接するので、上記放射性物質格納容器の密閉構造における作用効果に加えて、シール部材を溶接する際に、このシール部材の腕部の先端部と胴本体の溶接部を内蓋が取り付けられた胴本体の開口部から視認することができ、シール部材の溶接作業を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮を図ることができる。また、放射性物質格納容器を開封するためにシール部材を取り外す際に、シール部材と胴本体との溶接部を内蓋が取り付けられた胴本体の開口部から視認することができるので、この溶接部を容易にせん断することができ、シール部材の開封作業を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮をさらに図れ、作業員の安全性をさらに向上することができる。さらに、この発明よれば、腕部は、胴本体の開口部の内周面および／または内蓋の外周面に胴本体の径方向に付勢された状態で接触しているので、シール部材をリング状の空間部あるいは胴本体の開口部に挿入した際に、この挿入されたシール部材の挿入位置を維持することができる。これにより、シール部材を溶接する際に、このシール部材を挿入位置で保持する保持手段を必要としないので、シール部材の溶接を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮をさらに図れ、作業員の安全性をさらに向上することができる。

また、この発明では、前記内蓋は、その外周面に前記開口部に設けられた段差部に当接するフランジ部を有し、前記シール部材は、前記内蓋の外周面と前記フランジ部の上面と前記胴本体の開口部の内周面とにより形成されるリング状の空間部に挿入されていることを特徴とする。

これらの発明によれば、この発明によれば、シール部材は、内蓋が取り付けられた胴本体の開口部に挿入され、胴本体に溶接により取り付けられているので、すなわち密閉手段とシール部材とにより胴本体の開口部を密閉しているので、放射性物質格納容器の密閉の信頼性を向上させることができる。また、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際にシール部材が胴本体の径方向に移動しても、このシール部材が撓むことでシール部材と胴本体との溶接部の変位量を低減でき、この溶接部がせん断される恐れを少なくでき、上記放射性物質格納容器の密閉の信頼性を維持することができる。さらに、シール部材と胴本体の開口部との溶接部の溶接線は１本となり、このシール部材の溶接作業時間を短縮でき、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮を図れ、作業員の安全性を向上することができる。

また、この発明では、上記放射性物質格納容器の密閉構造において、前記シール部材は、前記胴本体の軸方向に突出する突出部を有することを特徴とする。

この発明によれば、シール部材は、胴本体の軸方向に突出する突出部を有するので、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際にシール部材が胴本体の径方向に移動しても、シール部材、特にシール部材の突出部が撓み、シール部材と胴本体またはシール部材と内蓋との溶接部の変位量をさらに低減でき、この溶接部がせん断される恐れをさらに小さくでき、上記放射性物質格納容器の密閉の信頼性をさらに維持することができる。

また、この発明では、上記放射性物質格納容器の密閉構造において、前記シール部材が溶接される前記胴本体にリング状の溶接突起部を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、シール部材が溶接される胴本体および／または内蓋にリング状の溶接突起部を設けるので、胴本体または一次蓋自体に比べて、胴本体および／または内蓋にシール部材を溶接する溶接個所の熱容量が小さでき、すなわちシール部材の熱容量に近づけることができ、シール部材の溶接を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮をさらに図れ、作業員の安全性をさらに向上することができる。ここで、溶接突起部は、胴本体や内蓋を切削することで設けても良いし、リング状の部材を胴本体や内蓋に取り付けても良い。

この発明にかかる放射性物質格納容器の密閉構造は、放射性物質格納容器の密閉の信頼性を向上させるとともに、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際におけるこの放射性物質格納容器の密閉の信頼性を維持することができるという効果を奏する。また、密閉作業時間の短縮を図り作業員の安全性を向上するという効果を奏する。

以下、この発明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。

図１は、参考例の放射性物質格納容器の軸方向断面図である。ここで、放射性物質格納容器には、キャスクやキャニスタ等が含まれる。同図に示すように、放射性物質格納容器１は、胴本体２と、蓋部３とにより構成されている。胴本体２は、開口部２ａを有する中空円筒形状であり、その底部に円板状の底板４が溶接によって取り付けられている。この胴本体２の中空部と底板４とで形成される空間であるキャビティ２ｂ内にリサイクル燃料集合体などの放射性物質Ｒを装荷する図示しないバスケット等が収納されている。ここで、胴本体２および底板４は、炭素鋼製の鍛造品でありγ線遮蔽機能を発揮するのに十分な厚みを有している。なお、胴本体２の外形に合わせた内部形状を有するコンテナ内に金属ビレットを装入し、胴本体２の内径に合わせた外径を有する穿孔ポンチで、この金属ビレットを熱間拡張成形することによって胴本体２と底板４を一体に成形して良いし、鋳造により製造しても良い。

また、胴本体２の外周部には、外筒５が図示しないアルミニウム板や銅板等の熱の良導材料で形成される複数の伝熱フィンを介して取り付けられている。この伝熱フィンには、キャビティ２ｂ内に収納された放射性物質Ｒから発生する崩壊熱が胴本体２を介して伝わる。この伝熱フィンに伝わった放射性物質Ｒからの崩壊熱は、外筒５に伝導された後、外筒５の表面から大気中に放出される。この外筒５と胴本体２との間には、水素を多く含有する高分子材料であるレジン、ポリウレタン、シリコンなどの中性子吸収体６が充填されている。なお、底板４にも同様に中性子吸収体６が封入されている。

蓋部３は、同図に示すように、内蓋である一次蓋７と外蓋である二次蓋８とにより構成されている。この一次蓋７および二次蓋８は、γ線を遮蔽する炭素鋼製またはステンレス鋼製の円板形状である。一次蓋７は、その外周部に胴本体２の開口部２ａとキャビティ２ｂとの間に設けられた段差部２ｃに当接するフランジ部７ａが設けられている。一方、二次蓋８は、その外周部に胴本体２の上面２ｄに当接するフランジ部８ａが設けられ、中性子吸収体６が封入されている。一次蓋７および二次蓋８は、それぞれ複数個のボルト９ａ、９ｂで胴本体２に固定されている。なお、８ｂは、放射性物質格納容器１が落下または衝突した際に、一次蓋７にかかる荷重を二次蓋８に分担させるための荷重伝達機構である荷重用突起である。

放射性物質格納容器１の密閉構造は、密閉手段であるガスケット１０ａ、１０ｂとシール部材１２により構成されている。ガスケット１０ａ、１０ｂは、リング状の金属製であり、それぞれ胴本体２と一次蓋７との間および胴本体２と二次蓋８との間に介在されている。

図２は、参考例のシール部材の構成例を示す図であり、同図（ａ）は図１のＡ部分拡大図、同図（ｂ）はシール部材の平面図、同図（ｃ）は空間部に挿入される前のシール部材の軸方向断面図である。シール部材１２は、同図（ｂ）に示すように、リング状であり、炭素鋼製あるいはステンレス鋼製である。このリング状のシール部材１２は、同図（ａ）に示すように、一次蓋７のフランジ部７ａの上方、すなわちこの一次蓋７の外周面とフランジ部７ａの上面（ボルト９ａの上面も含まれる）と胴本体２の開口部２ａの内周面とに形成されるリング状の空間部１１に挿入されている。シール部材１２は、胴本体２の軸方向の上方に突出部１２ａと胴本体２の軸方向の下方に突出部１２ｂ、１２ｃが設けられている。また、シール部材１２の両端部は、胴本体２の軸方向（同図（ｂ）では、上方）に延在する腕部１２ｄ、１２ｅが設けられている。すなわち、シール部材１２は、その軸方向断面形状が上記空間部１１に挿入された状態では、Ｍ字を逆にした形状となっている。

シール部材１２の空間部１１に挿入する前の形状は、同図（ｃ）に示すように、その腕部１２ｄ、１２ｅの先端部１２ｆ、１２ｇの幅ｄ１が、シール部材１２を挿入する空間部１１の幅ｄ２よりも広い形状、すなわち、その軸方向断面形状がＷ字の形状である。従って、胴本体２および一次蓋７の製作公差により、空間部１１の幅ｄ1が不均一な場合においても、シール部材１２の突出部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが撓むことで、シール部材１２を空間部１１に容易に挿入することができる。また、空間部１１に挿入されたシール部材１２の腕部１２ｄ、１２ｅは、それぞれ胴本体２の開口部２ａの内周面と一次蓋７の外周面に付勢された状態で接触する。これにより、シール部材１２は、空間部１１に挿入された挿入位置を維持することができ、シール部材１２を溶接する際にこのシール部材１２を挿入位置で保持する保持手段を必要とせず、シール部材１２の溶接作業を容易に行うことができる。また、空間部１１に挿入されたシール部材１２の先端部１２ｆ、１２ｇは、胴本体２の開口部２ａの内周面と一次蓋７の外周面に接触した状態を維持できるので、シール部材１２の溶接作業を容易に行うことができる。また、腕部１２ｄ、１２ｅの先端部１２ｆ、１２ｇは、一次蓋７が取り付けられた胴本体２の開口部２ａから視認することができ、シール部材１２の溶接作業を容易に行うことができる。さらに、シール部材１２は、リング状であり、且つ空間部１１に容易に挿入することができるので、製作に高い精度が要求されず、このシール部材１２の製造コストを低減することができる。

胴本体２の開口部２ａの内周面と一次蓋７の外周面には、腕部１２ｄ、１２ｅの先端部１２ｆ、１２ｇが接触する位置に、それぞれ溶接用突起部２ｅ、７ｂが切削加工などにより設けられている。シール部材１２は、このシール部材１２の腕部１２ｄの先端部１２ｆと胴本体２の溶接用突起部２ｅと、腕部１２ｅの先端部１２ｇと溶接用突起部７ｂとを溶接することで、シール部材１２は胴本体２と一次蓋７との間に取り付けられている。このシール部材１２の溶接は、例えば、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接などにより行われる。また、胴本体２の溶接用突起部２ｅおよび一次蓋７の溶接用突起部７ｂは、胴本体２または一次蓋７自体に比べて熱容量が小さいので、すなわちシール部材１２の先端部１２ｆ、１２ｇの熱容量に近づくので、シール部材１２の溶接を容易に行うことができる。

一次蓋７が撓んだり、ずれることで、この一次蓋７が胴本体２の径方向に移動すると、図２（ａ）に示すシール部材１２が挿入されている空間部１１の幅ｄ１が変位する（長くなったり、短くなったりする）。シール部材１２の腕部１２ｄ、１２ｅの幅は、空間部１１の幅ｄ１の変位に追従して変位するが、このシール部材１２の突起部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが撓むことで、上記変位量を吸収される。従って、シール部材１２と胴本体２および一次蓋７との溶接部Ｓの変位量を低減することができる。これにより、放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際にシール部材１２が胴本体２の径方向に移動しても、この溶接部がせん断される恐れを少なくできる。

なお、シール部材１２の腕部１２ｄ、１２ｅの長さを図３（ａ）に示すように、同一の長さとしても良い。これにより、放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際に、一次蓋７の胴本体２の径方向の移動による空間部１１の幅の変位に追従して変位するが、このシール部材１２の突起部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが撓むことで、上記変位量を吸収し、且つシール部材１２と胴本体２および一次蓋７との溶接部Ｓの変位量が均一にすることができるので、この溶接部Ｓのいずれかの変位量が大きくなることを防止でき、この溶接部がせん断される恐れをさらに少なくできる。これにより、放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際にシール部材１２が胴本体２の径方向に移動しても、この放射性物質格納容器１の密閉の信頼性をさらに維持することができる。また、一次蓋７が胴本体２の径方向に移動する量がわずかである場合は、図３（ｂ）に示すように、シール部材１２のその軸方向断面形状をシール部材１２の成形が容易な形状、すなわち突出部１２ａ、１２ｂ、１２ｃがないＵ字形状としても良い。この場合は、シール部材１２の空間部１１に挿入する前の形状が、その腕部１２ｄ、１２ｅの先端部１２ｆ、１２ｇの幅が、シール部材１２を挿入する空間部１１の幅よりも広い形状であることが好ましい。

放射性物質格納容器１を上記のような密封構造とすることにより、放射性物質格納容器１の密閉の信頼性を向上させることができるとともに、放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際にシール部材１２が胴本体２の径方向に移動しても、この放射性物質格納容器１の密閉の信頼性を維持することができる。

図４は、シール部材の他の構成例を示す図である。同図（ａ）に示すように、シール部材１２´は、シール部材１２と同様にリング状の空間部１１に挿入されている。シール部材１２´は、胴本体２の近傍にこの胴本体２の軸方向の下方に突出部１２ｂが設けられている。また、シール部材１２´の胴本体２側の端部は、胴本体２の軸方向（同図（ａ）では、上方）に延在する腕部１２ｄが設けられている。胴本体２の開口部２ａの内周面と一次蓋７の外周面には、シール部材１２´の腕部１２ｄの先端部１２ｆと一次蓋７側の端部１２ｈのそれぞれが接触する位置に、溶接用突起部２ｅ、７ｂ´が切削加工などにより設けられている。シール部材１２´は、このシール部材１２´の腕部１２ｄの先端部１２ｆを胴本体２の溶接用突起部２ｅに、端部１２ｈを溶接用突起部７ｂ´に溶接することで、胴本体２と一次蓋７との間に取り付けられている。

このシール部材１２´の端部１２ｈが開口部１１に挿入されないので、シール部材１２´をこの開口部１１に挿入する際に、腕部１２ｄの先端部１２ｆと胴本体２の溶接用突起部２ｅとの位置を合わせるだけで、シール部材１２´の空間部１１に対する挿入位置を設定することができる。また、シール部材１２´の溶接は、腕部１２ｄの先端部１２ｆと胴本体２の溶接用突起部２ｅから行うのが良い。これにより、シール部材１２´を空間部１１の挿入位置に保持することができる。なお、溶接用突起部７ｂ´の高さは、その上面に溶接されるシール部材１２´の端部１２ｈの上面が一次蓋７の上面を越えない高さに設定されている。これは、一次蓋７が胴本体２の軸方向に移動して二次蓋８と接触した際に、シール部材１２´の端部１２ｈと溶接用突起部７ｂ´との溶接部Ｓが二次蓋８の下面に接触して損傷しないようにするためである。

この放射性物質格納容器1の密封構造は、シール部材１２の代わりにシール部材１２´を空間部１１に挿入され、このシール部材１２´を胴本体２と一次蓋７とに溶接した点を除けば、図１に示す放射性物質格納容器１と同様である。放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際に、一次蓋７が胴本体２の径方向に移動し、シール部材１２´の端部１２ｈと腕部１２ｄとの幅が、空間部１１の幅の変位に追従して変位しても、このシール部材１２´の突起部１２ｂが撓むことで、上記変位量を吸収する。従って、シール部材１２´と胴本体２および一次蓋との溶接部Ｓのいずれについても、この溶接部Ｓの変位量を低減できる。これにより、放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際にシール部材１２´が胴本体２の径方向に移動しても、この溶接部Ｓがせん断される恐れがない。従って、放射性物質格納容器１を上記のような密封構造とすることにより、放射性物質格納容器１の密閉の信頼性を向上させることができるとともに、放射性物質格納容器１が落下又は衝突した際にシール部材１２´が胴本体２の径方向に移動しても、この放射性物質格納容器１の密閉の信頼性を維持することができる。

ここで、放射性物質格納容器１の密閉状態は、一次蓋７と二次蓋８との間の圧力を監視することで行うが、この圧力を正確に検知するためには一定量の容積が必要である。上記シール部材１２´では、その下部、すなわちシール部材１２´の下面と一次蓋７のフランジ７ａの上面との間の空間の容積を大きくできるので、この空間内で圧力を検知すれば、放射性物質格納容器１の密閉状態の監視を的確に行うことができる。なお、同図（ｂ）に示すように、一次蓋７の溶接用突起部７ｂ´を設けずに、シール部材１２´の一次蓋７側の端部をこの一次蓋７自体に直接溶接しても良い。これにより、シール部材１２´と一次蓋７との溶接部を強固なものとすることができる。

上記参考例では、蓋部３が内蓋である一次蓋７と外蓋である二次蓋８とで構成される放射性物質格納容器１の密閉構造について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、内蓋を二重構造とした放射性物質格納容器にも用いることができる。図５は、内蓋を二重構造とした放射性物質格納容器の密閉構造の構成例を示す図である。この放射性物質格納容器1´が図１に示す放射性物質格納容器１と異なる点は、内蓋を一次蓋７と支持蓋１３との二重構造にした点である。この放射性物質格納容器1´の蓋部３は、一次蓋７と二次蓋８と支持蓋１３により構成されている。支持蓋１３は、一次蓋７および二次蓋８と同様にγ線を遮蔽する炭素鋼製またはステンレス鋼製の円板形状であり、その外周部に胴本体２の開口部２ａの段差部２ｃの下側、すなわちキャビティ２ｂ側に設けられた段差部２ｆに当接するフランジ部１３ａが設けられている。支持蓋１３は、複数個のボルト９ｃで胴本体２に、一次蓋７と間隙２ｇを設けた状態で固定されている。

この放射性物質格納容器1´の密封構造は、図１に示す放射性物質格納容器１と同様に、胴本体２と一次蓋７との間および胴本体２と二次蓋の間に介在されている密閉手段であるガスケット１０ａ、１０ｂと、空間部１１に挿入され胴本体２と一次蓋７とに溶接されたシール部材１２とにより構成されている。図５に示す放射性物質格納容器1´が落下や衝突し、胴本体２のキャビティ２ｂ内に収納された図示しない放射性物質が支持蓋１３に衝突することで、支持蓋１３が胴本体２の開口部２ａ内でこの胴本体２の軸方向あるいは径方向に撓んだり、ずれたりしても、支持蓋１３からの荷重は間隙２ｇがあるため一次蓋７に分担されない。つまり、支持蓋１３が胴本体２の径方向に移動しても、一次蓋７は支持蓋１３の移動に追従して移動しないので、一次蓋７が自重で撓んだり、ずれたりしない限り、この一次蓋７の空間部１１に挿入され、溶接されているシール部材１２は、胴本体２の径方向の変位を生じない。従って、放射性物質格納容器1´を上記のような密封構造とすることにより、放射性物質格納容器1´の密閉の信頼性を向上させることができるとともに、放射性物質格納容器1´が落下又は衝突した際に支持蓋１３が移動しても、シール部材１２が胴本体２の径方向に移動しないので、この放射性物質格納容器1´の密閉の信頼性をさらに維持することができる。

なお、図６に示すように、シール部材１２を胴本体２と支持蓋１３との間、すなわち支持蓋１３の外周面とフランジ部１３ａの上面（ボルト９ｃの上面も含まれる）と胴本体２の開口部２ａの内周面とに形成されるリング状の空間部１４に挿入し、溶接により取り付けても良い。この放射性物質格納容器1´の密封構造は、図１に示す放射性物質格納容器１と同様に、胴本体２と一次蓋７との間および胴本体２と二次蓋の間に介在されている密閉手段であるガスケット１０ａ、１０ｂと空間部１４に挿入され胴本体２と支持蓋１３とに溶接されたシール部材１２とにより構成されている。放射性物質格納容器1´が落下又は衝突した際にこの支持蓋１３が胴本体２の径方向に移動し、シール部材１２の腕部１２ｄ、１２ｅの幅が空間部１４の幅の変位に追従して変位しても、このシール部材１２の突起部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが撓むことで、上記変位量を吸収する。従って、シール部材１２と胴本体２および支持蓋１３との溶接部Ｓのいずれについても、この溶接部Ｓの変位量を低減することができる。これにより、放射性物質格納容器1´が落下又は衝突した際にシール部材１２が胴本体２の径方向に移動しても、この溶接部Ｓがせん断される恐れを少なくできる。従って、放射性物質格納容器1´を上記のような密封構造とすることにより、放射性物質格納容器1´の密閉の信頼性を向上させることができるとともに、放射性物質格納容器1´が落下又は衝突した際にシール部材１２が胴本体２の径方向に移動しても、この放射性物質格納容器1´の密閉の信頼性を維持することができる。

ここで、上記放射性物質格納容器1´、1´のシール部材１２を図３（ａ）に示すような腕部１２ｄ、１２ｅの長さを同一の長さとしたシール部材１２や図３（ｂ）に示すような突出部１２ａ、１２ｂ、１２ｃがない成形が容易な形状としてもよい。また、シール部材１２の代わりにシール部材１２´を用いても良い。

〔第一実施形態〕
図７は、第一実施形態の放射性物質格納容器の軸方向断面図である。図７に示す第一実施形態の放射性物質格納容器２０は、図１に示す参考例の放射性物質格納容器１とその基本的構成は同一であるので説明は省略する。この放射性物質格納容器２０が、図１に示す放射性物質格納容器１と異なる点は、内蓋である一次蓋７と外蓋である二次蓋８との間に、シール部材１５を設けた点にある。この放射性物質格納容器３０の密閉構造は、密閉手段であるガスケット１０ａ、１０ｂとシール部材１５により構成されている。

図８は、第一実施形態のシール部材の構成例を示す図であり、同図（ａ）は図７のＢ部分拡大図、同図（ｂ）はシール部材の平面図、同図（ｃ）は空間部に挿入される前のシール部材の軸方向断面図である。シール部材１５は、同図（ｂ）に示すように、円板状であり、炭素鋼製あるいはステンレス鋼製である。この円板状のシール部材１５は、同図（ａ）に示すように、一次蓋７と二次蓋８との間で、かつ一次蓋７の上面を覆うように胴本体２の開口部２ａに挿入されている。シール部材１５は、その端部近傍に胴本体２の軸方向の上方に突出部１５ａが設けられている。また、シール部材１５の端部は、胴本体２の軸方向（同図（ｂ）では、上方）に延在する腕部１５ｂが設けられている。

シール部材１５の開口部２ａに挿入する前の形状は、同図（ｃ）に示すように、その腕部１５ｂの先端部１５ｃの幅ｄ３が、シール部材１５を挿入する開口部２ａの幅ｄ４よりも広い形状である。従って、シール部材１５の製作公差により、先端部１５ｃの幅ｄ４が不均一な場合においても、シール部材１５の突出部１５ａが撓むことで、シール部材１５は開口部２ａに容易に挿入することができる。また、開口部２ａに挿入されたシール部材１５の腕部１５ｂは、胴本体２の開口部２ａの内周面に付勢された状態で接触する。これにより、シール部材１５は、開口部２ａに挿入された挿入位置を維持することができ、シール部材１５を溶接する際にこのシール部材１５を挿入位置で保持する保持手段を必要とせず、シール部材１５の溶接作業を容易に行うことができる。また、開口部２ａに挿入されたシール部材１５の先端部１５ｃは、胴本体２の開口部２ａの内周面に接触した状態を維持できるので、シール部材１５の溶接作業を容易に行うことができる。また、腕部１５ｂの先端部１５ｃは、胴本体２の開口部２ａから視認することができ、シール部材１５の溶接作業を容易に行うことができる。

胴本体２の開口部２ａの内周面には、腕部１５ｂの先端部１５ｃが接触する位置に、溶接用突起部２ｅが切削加工などにより設けられている。シール部材１５は、このシール部材１５の腕部１５ｂの先端部１５ｃと胴本体２の溶接用突起部２ｅとを溶接することで、一次蓋７と二次蓋８との間に取り付けられている。このシール部材１５の溶接は、例えば、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接などにより行われる。また、胴本体２の溶接用突起部２ｅは、胴本体２自体に比べて熱容量が小さいので、すなわちシール部材１５の先端部１５ｃの熱容量に近づくので、シール部材１５の溶接を容易に行うことができる。さらに、シール部材１５と胴本体２との溶接部Ｓは一箇所、つまり溶接部Ｓの溶接線は１本であるので、このシール部材１５の溶接作業時間を短縮できる。また、溶接部Ｓが一箇所なので、シール部材１５の溶接部Ｓをせん断し、このシール部材１５を胴本体２の開口部２ａから取り外す作業を短時間で行うことができる。

放射性物質格納容器２０が落下又は衝突した際に、一次蓋７が撓んだり、ずれることで、この一次蓋７は胴本体２の軸方向あるいは径方向に移動する場合がある。一次蓋７が胴本体２の径方向だけに移動した場合は、シール部材１５は一次蓋７に固定されていないため、このシール部材１５が一次蓋７に接触していても胴本体２の径方向に対する変位量は少ない。一次蓋７が胴本体２の軸方向と径方向に移動した場合は、まず、一次蓋７がシール部材１５を介して二次蓋８の荷重用突起部８ｂに衝突する。この際、シール部材１５は、一次蓋７と二次蓋８との間に密着するので、シール部材１５の胴本体の径方向に対する変位量は、一次蓋７が移動した際の変位量に追従する。上記いずれの場合においても、シール部材１５の突起部１５ａが撓むことで、上記変位量を吸収する。従って、シール部材１５と胴本体２との溶接部Ｓの変位量を低減することができる。これにより、放射性物質格納容器２０が落下又は衝突した際にシール部材１５が胴本体２の径方向に移動しても、この溶接部Ｓがせん断される恐れを少なくできる。

なお、上記実施形態例では、放射性物質格納容器２０が落下または衝突した際に、一次蓋７にかかる荷重を二次蓋８に分担させるため荷重伝達機構として、二次蓋８に荷重用突起８ｂを設けたが、図９（ａ）に示すように、シール部材１５の上面に荷重用突起１５ｄを設けても良い。また、図９（ｂ）に示すように、荷重用突起１５ｄは、シール部材１５の下側に設けても良い。

放射性物質格納容器２０を上記のような密封構造とすることにより、放射性物質格納容器２０の密閉の信頼性を向上させることができるとともに、放射性物質格納容器２０が落下又は衝突した際にシール部材１２が胴本体２の径方向に移動しても、この放射性物質格納容器２０の密閉の信頼性を維持することができる。

図１０は、参考例の放射性物質格納容器の要部断面図である。図１０に示す参考例の放射性物質格納容器３０は、図１に示す参考例の放射性物質格納容器１とその基本的構成は同一であるので説明は省略する。この放射性物質格納容器３０が、図１に示す放射性物質格納容器１と異なる点は、蓋部３を覆うシール部材１６を設けた点にある。この放射性物質格納容器３０の密閉構造は、密閉手段であるガスケット１０ａ、１０ｂとシール部材１６とにより構成されている。

シール部材１６は、円板部１６ａと外周部１６ｂとから構成され、その軸方向断面形状が凹状であり、炭素鋼製あるいはステンレス鋼製である。このシール部材１６は、放射性物質格納容器３０に一次蓋７と二次蓋８が取り付けられた状態で、蓋部３、すなわち二次蓋８の外周面を覆うように被せられている。シール部材１６の外周部１６ｂの下端部には、胴本体２の径方向に延在する腕部１６ｃが設けられている。シール部材１６は、このシール部材１６の腕部１６ｃの先端部１６ｄと外筒５とを溶接することで、蓋部３を覆うように取り付けられている。なお、シール部材１６が取り付けられた放射性物質格納容器３０は、輸送時に図示しない緩衝体が蓋部３を覆うように、すなわちシール部材１６を覆うように取り付けられている。ここで、外筒５は、胴本体２自体に比べて熱容量が小さいので、すなわちシール部材１６の先端部１６ｃの熱容量に近づくので、シール部材１６の溶接を容易に行うことができる。さらに、シール部材１６と外筒５との溶接部Ｓは一箇所、つまり溶接部Ｓの溶接線は１本であるので、このシール部材１６の溶接作業時間を短縮できる。また、溶接部Ｓが一箇所なので、この溶接部Ｓをせん断することで、このシール部材１６を胴本体２に設けられた外筒５から取り外す作業を短時間で行うことができる。また、腕部１６ｃの先端部１６ｄは、放射性物質格納容器３０の上方から視認することができ、シール部材１６の溶接作業を容易に行うことができる。

放射性物質格納容器３０が落下又は衝突した際に、一次蓋７が撓んだり、ずれることで、一次蓋７が胴本体２の軸方向と径方向に移動した場合は、まず、一次蓋７がシール部材１５を介して二次蓋８の荷重用突起部８に衝突する。一次蓋７の荷重は、一次蓋７が二次蓋８に衝突することで二次蓋８が分担するため、この二次蓋８も胴本体２の軸方向と径方向に移動する。シール部材１６の外周部１６ｂは、二次蓋８の外周面に密着しているので、シール部材１６の胴本体２の径方向に対する変位量は、二次蓋８が移動した際の変位量に追従する。シール部材１６は、シール部材１６の外周部１６ｂと腕部１６ｃとの接合部１６ｅが撓むことで、上記変位量を吸収する。従って、シール部材１６と外筒５との溶接部Ｓの変位量を低減することができる。これにより、放射性物質格納容器２０が落下又は衝突した際にシール部材１６が胴本体２の径方向に移動しても、この溶接部Ｓがせん断される恐れを少なくできる。

放射性物質格納容器３０を上記のような密封構造とすることにより、放射性物質格納容器３０の密閉の信頼性を向上させることができるとともに、放射性物質格納容器３０が落下又は衝突した際にシール部材１６が胴本体２の径方向に移動しても、この放射性物質格納容器３０の密閉の信頼性を維持することができる。

以上のように、参考例によれば、外蓋と内蓋との間に少なくとも胴本体の径方向に可とう性を有する密閉手段とは異なるシール部材が溶接により取り付けられているので、すなわち密閉手段とシール部材とにより胴本体の開口部を密閉しているので、放射性物質格納容器の密閉の信頼性を向上させることができる。また、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際にシール部材が胴本体の径方向に移動しても、このシール部材が撓むことでシール部材と胴本体との溶接部の変位量を低減でき、この溶接部がせん断される恐れを少なくでき、上記放射性物質格納容器の密閉の信頼性を維持することができる。さらに、シール部材と胴本体との溶接部の溶接線は１本であり、このシール部材の溶接作業時間を短縮でき、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮を図れ、作業員の安全性を向上することができる。

また、参考例によれば、シール部材は、シール部材の端部に胴本体の軸方向に延在する腕部を有し、腕部の先端部を胴本体に溶接するので、シール部材を溶接する際に、このシール部材の腕部の先端部と胴本体の溶接部を内蓋が取り付けられた胴本体の開口部から視認することができ、シール部材の溶接作業を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮を図ることができる。また、放射性物質格納容器を開封するためにシール部材を取り外す際に、シール部材と胴本体との溶接部を内蓋が取り付けられた胴本体の開口部から視認することができるので、この溶接部を容易にせん断することができ、シール部材の開封作業を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮をさらに図れ、作業員の安全性をさらに向上することができる。

また、参考例によれば、腕部は、胴本体の開口部の内周面および／または内蓋の外周面に胴本体の径方向に付勢された状態で接触しているので、シール部材をリング状の空間部あるいは胴本体の開口部に挿入した際に、この挿入されたシール部材の挿入位置を維持することができる。これにより、シール部材を溶接する際に、このシール部材を挿入位置で保持する保持手段を必要としないので、シール部材の溶接を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮をさらに図れ、作業員の安全性をさらに向上することができる。

また、参考例によれば、シール部材は、胴本体の軸方向に突出する突出部を有するので、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際にシール部材が胴本体の径方向に移動しても、シール部材、特にシール部材の突出部が撓み、シール部材と胴本体またはシール部材と内蓋との溶接部の変位量をさらに低減でき、この溶接部がせん断される恐れをさらに小さくでき、上記放射性物質格納容器の密閉の信頼性をさらに維持することができる。

また、参考例によれば、シール部材が溶接される胴本体および／または内蓋にリング状の溶接突起部を設けるので、胴本体または一次蓋自体に比べて、胴本体および／または内蓋にシール部材を溶接する溶接個所の熱容量が小さでき、すなわちシール部材の熱容量に近づけることができ、シール部材の溶接を容易に行うことができ、放射性物質格納容器の密閉作業時間の短縮をさらに図れ、作業員の安全性をさらに向上することができる。

また、参考例によれば、少なくとも胴本体の径方向に可とう性を有する密閉手段とは異なるシール部材で蓋部を覆い、シール部材の端部を胴本体に設けた中性子遮蔽体を覆う外筒に溶接より取り付けるので、すなわち密閉手段とシール部材とにより胴本体の開口部を密閉しているので、放射性物質格納容器の密閉の信頼性を向上させることができる。また、放射性物質格納容器が落下又は衝突した際にシール部材が胴本体の径方向に移動しても、このシール部材が撓むことで、シール部材と胴本体の外筒との溶接部の変位量を低減でき、この溶接部がせん断される恐れを少なくでき、上記放射性物質格納容器の密閉の信頼性を維持することができる。さらに、シール部材は、胴本体と蓋部を密閉手段により密閉した後に胴本体の外筒に溶接により取り付けるので、すでに高放射線下の作業ではないので、作業員の安全性を向上することができる。

参考例の放射性物質格納容器の軸方向断面図である。 参考例のシール部材の構成例を示す図であり、同図（ａ）は図１のＡ部分拡大図、同図（ｂ）はシール部材の平面図、同図（ｃ）は空間部に挿入される前のシール部材の軸方向断面図である。 シール部材の他の構成例を示す図である。 シール部材の他の構成例を示す図である。 内蓋を二重構造とした放射性物質格納容器の密閉構造の構成例を示す図である。 内蓋を二重構造とした放射性物質格納容器の密閉構造の構成例を示す図である。 第一実施形態の放射性物質格納容器の軸方向断面図である。 第一実施形態のシール部材の構成例を示す図であり、同図（ａ）は図７のＢ部分拡大図、同図（ｂ）はシール部材の平面図、同図（ｃ）は空間部に挿入される前のシール部材の軸方向断面図である。 シール部材の他の構成例を示す図である。 参考例の放射性物質格納容器の軸方向断面図である。 従来のキャスクの蓋部の構造を示す図である。

符号の説明

１，１´ 放射性物質格納容器
２ 胴本体
３ 蓋部
４ 底板
５ 外筒
６ 中性子遮蔽体
７ 内蓋
８ 外蓋
９ａ〜ｃ ボルト
１０ａ，ｂ ガスケット
１１ 空間部
１２，１２´ シール部材
１２ａ〜ｃ 突出部
１２ｄ，ｅ 腕部
１３ 支持蓋
１４ 空間部
１５ シール部材
１６ シール部材
２０ 放射性物質格納容器
３０ 放射性物質格納容器

Claims (4)

1. 少なくともキャビティ内にリサイクル燃料集合体その他の放射性物質を収納するとともに、前記キャビティの周囲に中性子遮蔽体を設けた胴本体と、前記胴本体に取り付けられた蓋部と、前記胴本体と前記蓋部を密閉する密閉手段とを備える放射性物質格納容器の密閉構造において、
   前記蓋部は、前記胴本体のキャビティ上方の開口部内に取り付けられる内蓋と、前記内蓋の外側に取り付けられる外蓋とを備え、
   前記密閉手段とは異なり、かつ少なくとも前記胴本体の径方向に可とう性を有し、前記内蓋が取り付けられた前記胴本体の開口部に挿入されるシール部材をさらに備え、
   前記シール部材は、前記内蓋を覆い、かつ当該シール部材の端部に前記胴本体の軸方向に延在する腕部を有し、
   前記腕部が前記胴本体の開口部の内周面に当該胴本体の径方向に付勢された状態で接触し、かつ先端部が当該胴本体に溶接されることで、前記シール部材が前記外蓋と前記内蓋との間に取り付けられることを特徴とする放射性物質格納容器の密閉構造。
2. 前記内蓋は、その外周面に前記開口部に設けられた段差部に当接するフランジ部を有し、前記シール部材の腕部は、前記内蓋の外周面と前記フランジ部の上面と前記胴本体の開口部の内周面とにより形成されるリング状の空間部に挿入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格納容器の密閉構造。
3. 前記シール部材は、前記胴本体の軸方向に突出する突出部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質格納容器の密閉構造。
4. 前記シール部材が溶接される前記胴本体にリング状の溶接突起部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の放射性物質格納容器の密閉構造。

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