JP4064646B2 - 放射性物質の密閉容器、密閉容器の密閉溶接方法、および密閉溶接方法に用いる排気装置 - 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封入する密閉金属容器、いわゆるキャニスタ、密閉容器の密閉溶接方法、および密閉溶接方法に用いる排気装置に関する。
【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度燃料として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ている場合がある。このような高放射性物質の貯蔵方法としては、貯蔵プール等による湿式法、あるいは、キャスク等による乾式法が知られている。
【０００３】
乾式法は、水に代わり空気によって自然冷却を行う貯蔵方法であり、湿式法に比較して運転コストが低いことから注目を集め、開発が進められている。乾式法に用いるキャスクとしては、コンクリート構造物によって使用済燃料を遮蔽するコンクリートキャスク、あるいは金属キャスク等が知られている。これらのキャスクは、上部および底部が閉塞された筒状の容器本体を備えている。そして、使用済燃料は、筒状の金属密閉容器、いわゆるキャニスタに封入され、更に、このキャニスタを上述したキャスクの容器本体に収納配置することにより、放射性物質を遮蔽した状態で貯蔵される。
【０００４】
通常、キャニスタは、上記金属製の密閉容器と、この密閉容器内に配置されたバスケットと、を有し、使用済燃料は、バスケットによって支持された状態で、密閉容器内に複数体封入されている。そして、このようなキャニスタは、底面が閉塞した筒状の容器本体と、容器本体の上部開口を閉塞した蓋と、を備え、通常、以下の工程によって使用済燃料の封入が行なわれる。
まず、上部開口が開いたキャニスタの容器本体を冷却水内に浸して容器本体内を冷却水で満たし、この状態で容器本体内にバスケットおよび使用済燃料を収納する。これにより、使用済燃料を冷却水によって一時的に遮蔽し放射線の漏洩を防止する。
【０００５】
続いて、容器本体の上部開口に一次蓋を落とし込んで閉じ、容器本体内から適量の水抜きを行った後、一次蓋を容器本体に溶接して容器本体の上部開口を密閉する。そして、一次蓋に設けられた排水口を介して容器本体内から冷却水を完全に排水した後、この排水口を封止し、更に、一次蓋に重ねて二次蓋を配置し、容器本体に溶接する。これにより、高い密閉性を持って使用済燃料を封入したキャニスタが形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなキャニスタの密閉工程において、容器本体に対する一次蓋の溶接作業は、使用済燃料からの放射線を遮蔽するため、容器本体内に冷却水を漲水した状態で行われる。しかしながら、溶接作業は非常に長い時間を要し、この溶接作業の間、容器本体内の冷却水は使用済燃料によって加熱され徐々に蒸発する。そして、発生した水蒸気は、容器本体内に充満し、容器本体の内面と一次蓋との隙間を通って容器本体の外方へ流出する。
【０００７】
通常、シール溶接は、溶融した溶着金属が重力により自然落下し、うら波を形成するよう施工するが、このとき、溶接箇所である容器本体の内面と一次蓋との間に水蒸気が侵入し、溶接部にボイド欠陥等の溶接欠陥が生じてしまう。このような溶接欠陥がある場合、溶接部の強度低下をきたすとともに、この欠陥箇所から放射性物質が漏洩し、キャニスタの健全性、即ち、キャニスタの放射性物質密封性能を維持することが困難となる。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、溶接欠陥の発生を防止し密閉性に優れた密閉金属容器、この密閉容器の密閉溶接方法、および密閉溶接方法に用いる排気装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る密閉容器は、下端が閉塞されているとともに上端開口部を有し、放射性物質を収納するほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口部内に装着され、周縁部が容器本体の内周面に溶接される蓋体と、を備え、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向する外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ、上記溶接部の溶接時、シールドガスを充填あるいは流動させて上記溶接部に容器本体内部から水蒸気が侵入するのをシールドするための空間部を有していることを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係る他の密閉容器は、下端が閉塞されているとともに上端開口部を有し、放射性物質を収納するほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口部内に装着され、上記上端開口を閉塞する遮蔽板と、上記上端開口部の近傍で上記容器本体の内周面に設けられた支持部と、上記支持部上に載置された円環状の支持板と、上記容器本体の内周面と上記遮蔽板との隙間を密閉するためのシール材と、上記遮蔽板に重ねて上記容器本体の上端開口部内に装着され、周縁部が容器本体の内周面に溶接される蓋体と、を備え、上記遮蔽板は上記支持板上に載置され、上記シール材は上記遮蔽板に設けられ上記支持板に密着するように備えられ、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向する外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ、上記溶接部の溶接時、シールドガスを充填あるいは流動させて上記溶接部に容器本体内部から水蒸気が侵入するのをシールドするための空間部を有していることを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された放射性物質の密閉容器によれば、蓋体の溶接時、蓋体の空間部にシールドガスを充填あるいは流動させることにより、溶接部への水蒸気の侵入を防止することができる。従って、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく蓋体を確実に溶接することが可能となる。
【００１２】
また、遮蔽蓋と容器本体との隙間をシール材によって密閉することにより、蓋体を溶接する際、水蒸気がこの隙間を通って溶接箇所に侵入することを一層確実に防止できる。その結果、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく蓋体を確実に溶接することができ、密閉性が向上し、放射性物質密封性に優れた密閉容器を提供することができる。
【００１３】
一方、この発明に係る放射性物質を収納した密閉容器の密閉溶接方法は、下端が閉塞されているとともに上端開口を有したほぼ筒状の容器本体に水を充填し、上記容器本体内に放射性物質を配置して水に浸漬し、上記容器本体の上端開口部内に蓋体を装着して上記上端開口部を閉塞し、上記蓋体に形成された排出孔を通して上記容器本体内に給気しながら、この排出孔を通して容器本体内を同時に排気し、容器本体内に生じた水蒸気を外部に排出し、上記水蒸気を外部に排出しながら、上記蓋体の周縁部を上記容器本体に溶接し、容器本体の上端開口部を密閉することを特徴としている。
【００１４】
また、この発明に係る他の密閉容器の密閉溶接方法は、下端が閉塞されているとともに上端開口を有したほぼ筒状の容器本体に水を充填し、上記容器本体内に放射性物質を配置して水に浸漬し、上記容器本体の上端部内に遮蔽板を装着して上記上端開口を閉塞するとともに、上記上端開口部の近傍で上記容器本体の内周面に設けられた支持部上に載置されその上に上記遮蔽板を載置する円環状の支持板に密着するように上記遮蔽板に設けられたシール材により、上記容器本体の内周面と上記遮蔽板との隙間を密閉し、上記遮蔽板に重ねて上記容器本体の上端開口部内に蓋体を装着して上記上端開口部を閉塞し、上記蓋体および遮蔽板に形成された排出孔を通して上記容器本体内に給気しながら、この排出孔を通して容器本体内を同時に排気し、容器本体内に生じた水蒸気を外部に排出し、上記水蒸気を外部に排出しながら、上記蓋体の周縁部を上記容器本体に溶接し、容器本体の上端開口部を密閉することを特徴としている。
【００１５】
更に、この発明に係る密閉容器の密閉溶接方法によれば、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向した外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ空間部を有し、上記蓋体の溶接時、上記空間部にシールドガスを充填あるいは流動させ上記溶接部への水蒸気の侵入を防止することを特徴としている。
【００１６】
上記のような密閉容器の密閉溶接方法によれば、容器本体内を排気して水蒸気を排出しながら蓋体を溶接することにより、溶接部への水蒸気の侵入を防止し、溶接欠陥を生じることなく蓋体を確実に溶接することが可能となる。
また、蓋体の溶接時、蓋体の空間部にシールドガスを充填あるいは流動させることにより、溶接部への水蒸気の侵入を一層確実に防止しすることができる。溶接欠陥がなく、密閉性が高く放射性物質密封性に優れた密閉容器を得ることができる。
【００１７】
更に、この発明に係る排気装置は、蓋体および／あるいは遮蔽板の排出孔に挿通可能に形成され、上記容器本体内に開口する給気口と上記容器本体の外部に開口する吸気口とを有した給気管と、上記給気管内に配置され二重管構造をなしているとともに、上記容器本体内に開口する排気口と上記容器本体の外部に延出した延出部とを有した排気管と、上記排気管の延出部に接続され、この排気管を通して上記容器本体内を排気するとともに、給気管を通して上記容器本体内に外気を給気する吸引手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成の排気装置によれば、１つの排出孔を利用して、容器本体内を同時に排気および給気することが可能となる。すなわち、吸引手段により非気口から容器本体内の蒸気を含む空気を排気し、これに合わせ給気管から容器本体内に給気して容器本体の内部圧を調整することにより、容器本体内で発生した水蒸気を容器本体の外部へ排出し、溶接部に多量の水蒸気が入り込むことを防止することができる。従って、放射性物質からの放射線を水により遮蔽した状態で溶接した場合でも、溶接部にボイド欠陥が発生しない良好な周辺環境作りが可能であり、健全な溶接の精度向上が期待できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施の形態に係るキャニスタについて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、金属密閉容器としてのキャニスタ１４は、下端が閉塞されているとともに上端開口１４ａを有したほぼ円筒状の容器本体４０を備えている。容器本体４０は、例えば、ステンレス鋼等の金属によって形成されている。そして、容器本体４０内には、バスケット１６により支持された状態で、使用済燃料集合体１８が複数体封入されている。これらの使用済燃料集合体１８は、例えば、原子炉の使用済燃料であり、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。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。
【００２０】
すなわち、容器本体４０の上端部内周面には複数、例えば４つの支持台４２（本発明中の「支持部」）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４２上には、円環状の支持板３８が載置されている。この支持板３８は、容器本体４０の内径とほぼ等しい外径を有している。
【００２１】
また、支持板３８上には円盤状の遮蔽板４４が載置され、容器本体４０の上端開口部を閉塞している。遮蔽板４４の下面外周部には全周に亘って溝が形成され、この溝には、シール材として、耐熱性弾性材、セラミック等からなるＯリング４６が嵌合されている。そして、Ｏリング４６は、支持板３８の上面に密着し、容器本体４０の内周面と遮蔽板４４との隙間を気密に密閉している。
【００２２】
容器本体４０の上端開口部内には、遮蔽板４４に重ねて円盤状の一次蓋４８が装着され、容器本体の上端開口を閉塞している。そして、一次蓋４８の外周部の上端側部分は、全周に亘って、容器本体４０の内周面に溶接されている。遮蔽板４４および一次蓋４８には、後述するように容器本体４０内の排気、排水、および容器本体内への給気に利用する排出孔５０が形成され、この排気孔は一次蓋４８に固定された栓体５１によって封止されている。更に、一次蓋４８の外周部には、後述するように、溶接時にシールドガスを充填あるいは流動させるための空間を規定する溝が全周に亘って形成され、溶接部の下側に位置している。
【００２３】
また、容器本体４０の上端開口部内には、一次蓋４８に重ねて円盤状の二次蓋５２が装着されている。二次蓋５２の上端側の周縁部は容器本体４０の内周面に溶接され、それにより、二次蓋は容器本体４０の上端開口を閉塞している。二次蓋５２は、その下面に形成された複数の凸部５５を有し、これらの凸部５５を介して一次蓋４８の上面に直接当接している。
【００２４】
このように、容器本体４０の上端開口１４ａは、遮蔽板４４、一次蓋４８、および二次蓋５２によって気密に閉塞されている。これら遮蔽板４４、一次蓋４８、および二次蓋５２は、例えばステンレス鋼等の金属によって形成されている。なお、一次蓋４８と二次蓋５２との間の密閉空間内には、ヘリウム等が所定の圧力で封入されている。
【００２５】
上記のように構成されたキャニスタ１４に対する使用済燃料集合体１８の装填方法、およびキャニスタの蓋密閉溶接方法について以下に説明する。
図３に示すように、除染ピット６２において、キャニスタ１４の容器本体４０を、その上端が開口した状態で輸送用キャスク６３に収納し、燃料装填準備を行う。なお、容器本体４０内には予めバスケット１６を装着しておく。続いて、容器本体４０が収納された輸送用キャスク６３を、図示しない天井クレーンにより、冷却水６４が漲水されたキャスクローディングピット６５へ移送し、冷却水の中に沈める。
【００２６】
このキャスクローディングピット６５において、使用済燃料ピット６６内の使用済燃料ラック６０に保管されていた使用済燃料集合体１８を、ピットクレーン６７により、１本ずつ引き出し、容器本体４０内のバスケット１６に順次装填する。そして、所定本数の使用済燃料集合体１８を容器本体４０内に装填した後、容器本体４０の上端開口部内に支持板３８および遮蔽板４４を順次装着する。
【００２７】
続いて、天井クレーンにより、輸送用キャスク６３をキャスクローディングピット６５から引き上げ、前述の除染ピット６２へ移送する。そして、除染ピット６２において、冷却水６４の水面が使用済燃料集合体１８の僅か上方に位置するように、容器本体４０内から適量の冷却水を水抜き取った後、容器本体４０に対して一次蓋４８の溶接、完全脱水、真空乾燥、不活性ガス置換、密封作業及び気密漏洩検査を行う。更に、二次蓋５２の溶接、および一次蓋４８と二次蓋５２との間の空間における不活性ガス置換、密封作業、気密漏洩検査を行うことにより、キャニスタ１４の蓋密閉溶接が終了し、使用済燃料を収納したキャニスタが完成する。
【００２８】
その後、キャスク６３の上端開口を蓋７５によって閉塞し、搬出前確認検査を行うことにより、発送前準備が完了する。そして、このようにキャニスタ１４を収納した輸送用キャスク６３は、発電所から貯蔵施設まで輸送される。
【００２９】
次に、キャニスタ１４における蓋の密閉溶接方法について詳細に説明する。 上述したように、容器本体４０の上端開口部内に支持板４２および遮蔽板４４を装填し、適量の冷却水６４を抜き取った後、図４に示すように、容器本体の上端開口部内に一次蓋４８を装填する。ここで、前述したように、遮蔽板４４の下面外周にはＯリング４６が設けられ支持板３８に密着していることから、遮蔽板４４と容器本体４０内面との隙間は、このＯリングによって、容器本体の内部から密封されている。
【００３０】
また、図４ないし図６に示すように、一次蓋４８の外周部において、その上端部は溶接部３４を形成するとともに、この溶接部の下方には、すなわち、溶接部に対して容器本体４０の下端側には、全周に渡って延びた溝３６が形成されている。また、一次蓋４８の外周部には、溝３６に連通しているととも一次蓋４８の上面に開口した給気孔３２が形成されている。この給気孔３２は、一次蓋４８の円周方向に離間して、例えば２つ設けられている。
【００３１】
一次蓋４８を装填した状態において、一次蓋の外周部は容器本体４０の内周面と隣接対向して位置し、溶接部３４の下方には、溝３６により、ほぼ密閉された環状の空間３０が形成される。
【００３２】
そして、図７に示すように、一次蓋４８を装着した後、溶接装置７０により、一次蓋の上端側周縁部を容器本体の内周面に順次溶接していく。この溶接作業は、使用済燃料集合体１８からの放射線を遮蔽するため、容器本体４０内に冷却水６４が漲水されたままの状態で行う。一次蓋４８の溶接には長時間を要するため、溶接作業の間、容器本体４０内の冷却水６４は使用済燃料集合体１８からの熱によって加熱され徐々に蒸発する。そして、発生した水蒸気は、容器本体４０の内周面と一次蓋４８との隙間を通って容器本体の上端開口側へ流出しようとする。しかしながら、容器本体４０の内周面と一次蓋４８との隙間は一次蓋に設けられたＯリング４６によって密閉されているため、この隙間に流入する水蒸気が大幅に低減される。従って、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく一次蓋４８の溶接を行うことができる。
【００３３】
更に、本実施の形態によれば、上記溶接作業を行う際、遮蔽板４４および一次蓋４８の排出孔５０を利用して後述する排気装置５を装着するとともに、シールドガス供給装置２０を一次蓋４８の給気孔３２に接続する。そして、排気装置５により、容器本体４０内に発生する水蒸気を容器本体外に排気しながら、また、シールドガス供給装置２０により、一次蓋３８の溝３６によって形成された空間３０にシールドガスを流した状態で、溶接装置７０により一次蓋４８の溶接を行う。
【００３４】
ここで、排気装置５について説明する。図８に示すように、この排気装置５は、一次蓋４８および遮蔽板４４の排出孔５０に挿通可能に形成された給気管８と、この給気管８内にほぼ同軸的に配置され二重管構造をなした排気管９と、を備えている。給気管８は、排出孔５０に挿通された際に容器本体４０内に開口する給気口８ａと容器本体の外部に開口する吸気口８ｂとを有している。また、排気管９は、容器本体４０内に開口する排気口９ａと、容器本体の外部に延出した延出部９ｂとを有している。給気管８の給気口８ａおよび排気管９の排気口９ａはそれぞれラッパ状に形成され、互いにほぼ同軸的に配置されている。
【００３５】
給気管８の外周にはフランジを有した環状のアダプタ７が固定されている。そして、排出孔５０に給気管８を挿通した状態で、アダプタ７を一次蓋４８の排気孔に嵌合し、Ｏリング６を介して密着させることにより、排出孔５０を気密に閉塞することができる。
【００３６】
また、排気装置５は、排気管９の延出部９ａに接続された吸引ポンプ１０を備え、この吸引ポンプは、排気管９を通して容器本体４０内を排気するとともに、給気管８を通して容器本体内に外気を給気する吸引手段として機能する。更に、排気装置５は、吸気口８ｂの近傍で給気管８内に設けられたバタフライ弁１１と、このバタフライ弁の開度を調整して容器本体４０内への給気量を調整する流量調整部１２と、を備えている。
【００３７】
そして、溶接作業の間、排気装置５の吸引ポンプ１０を作動させ、排気管９の排気口９ａから容器本体４０内に発生した蒸気を含む空気を排気し、同時に、給気管８に設けたバタフライ弁１１を流量調整部１２により、容器本体４０の内部圧を調整する。これにより、容器本体４０内部で発生した蒸気を容器本体外に効率よく排出することができ、水蒸気が一次蓋４８の溶接部３４へ流入することを確実に防止することが可能となる。
【００３８】
一方、シールドガス供給装置２０は、図７に示すように、シールドガスとして、例えば、アルゴン等の不活性ガスを貯蔵した貯蔵タンク２２と、一次蓋４８の給気孔３２に接続されるガス供給管２４と、貯蔵タンク２２内のシールドガスをガス供給管２４を介して給気孔３２に供給するポンプ２６と、を備えている。
【００３９】
そして、溶接作業の間、一次蓋４８の溶接部３４の下方に形成された空間３０に、シールドガス供給装置２０によってシールドガスを供給し、この空間３０にシールドガスを充満させるか、あるいは、シールドガスを流動させる。したがって、このシールドガスにより、溶接部３４へ流入しようとする水蒸気を遮蔽することができ、溶接部への水蒸気の流入を一層確実に防止可能となる。
【００４０】
上述した方法により一次蓋４８を溶接した後、容器本体４０内の水を排出する。この場合、例えば、図９に示すように、加圧ポンプ７２により一次蓋４８および遮蔽板４４の排出孔５０を介して容器本体４０内を加圧し、同じく、排出孔５０を通して容器本体内挿入された排水パイプ７３から容器本体内の水を外部に排水する。
【００４１】
続いて、真空乾燥、不活性ガス置換、密封作業及び気密漏洩検査を行った後、図２に示すように、栓体５１によって一次蓋４８の排出孔５０を封止する。その後、容器本体４０の上端開口部内に二次蓋５２を装着し、一次蓋４６上に重ねて配置する。そして、前述した溶接装置７０により、二次蓋５２の周縁部を容器本体４０の内周面に溶接する。その後、一次蓋４８と二次蓋５２との間の空間における不活性ガス置換、密封作業、気密漏洩検査を行うことにより、キャニスタ１４の蓋密閉溶接作業が終了する。
【００４２】
以上のように構成されたキャニスタ１４およびその蓋密閉溶接方法によれば、遮蔽板４４と容器本体４０との隙間をＯリング４６によって密閉することにより、一次蓋４８を溶接する際、水蒸気がこの隙間を通って溶接箇所に流入することを防止することができる。その結果、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく一次蓋４８を確実に溶接することができ、密閉性が向上し、放射線遮蔽性に優れたキャニスタを得ることができる。
【００４３】
また、一次蓋４８の溶接時、排気装置５により容器本体４０内を排気し水蒸気を排出しながら一次蓋を溶接することにより、溶接部への水蒸気の侵入を一層確実に防止し、溶接欠陥を生じることなく一次蓋を確実に溶接することが可能となる。
この際、上記構成の排気装置５によれば、１つの排出孔５０を利用して、容器本体４０内を同時に排気および給気することが可能となる。すなわち、吸引ポンプ１０により排気口９ａから容器本体４０内の水蒸気を含む空気を排気し、これに合わせ給気管８から容器本体内に給気して容器本体の内部圧を調整することにより、容器本体内で発生した水蒸気を容器本体の外部へ排出し、溶接部に多量の水蒸気が入り込むことを防止することができる。従って、使用済燃料集合体１８からの放射線を冷却水６４により遮蔽した状態で溶接作業を行う場合でも、溶接部にボイド欠陥が発生しない良好な周辺環境作りが可能であり、健全な溶接の精度向上が期待できる。
【００４４】
更に、本実施の形態によれば、一次蓋４８の溶接時、一次蓋の外周部に形成された空間３０にシールドガスを充填あるいは流動させることにより、溶接部への水蒸気の侵入を一層確実に防止しすることができ、その結果、溶接欠陥がなく、密閉性が高く放射線遮蔽性に優れたキャニスタを得ることができる。
【００４５】
なお、上述した実施の形態では、一次蓋の溶接時、排気装置５による水蒸気の排出と、シールドガスによる水蒸気遮蔽とを同時に行う構成としたが、いずれか一方のみを行う方法としても良い。この場合でも、水蒸気に起因する溶接欠陥の発生を防止し、密閉性の高いキャニスタを得ることができる。
【００４６】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタ１４について説明する。図１０に示すように、第２の実施の形態によれば、容器本体４０の上端開口部は、一次蓋４８および二次蓋５２のみによって閉塞され、遮蔽板４４が省略されている。他の構成は前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４７】
そして、第２の実施の形態において、一次蓋４８の密閉溶接方法は上述した第１の実施の形態と同様であり、使用済燃料集合体１８を冷却水に漲水した状態で、溶接装置により一次蓋の上端周縁部を順次溶接して行く。この際、前述した排気装置５を用いて容器本体４０内の水蒸気を外部に排出するとともに、シールドガス供給装置２０により、一次蓋４８の外周部に形成された空間３０にシールドガスを充填あるいは流動させる。
【００４８】
従って、第２の実施の形態においても、一次蓋４８を溶接する際、水蒸気が溶接箇所に流入することを防止でき、その結果、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく一次蓋４８を確実に溶接することができ、密閉性が向上したキャニスタを得ることができる。
【００４９】
そして、第２の実施の形態においても、一次蓋の溶接時、排気装置５による水蒸気の排出、およびシールドガスによる水蒸気遮蔽の、いずれか一方のみを行う方法としても良く、この場合でも、溶接部に水蒸気が到達することを防止して溶接欠陥の発生を防止することができ、密閉性の高いキャニスタを得ることができる。
【００５０】
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、第１の実施の形態で用いたシール材はＯリングに限定されることなく、必要に応じて種々選択可能であり、例えば、金属ワイヤ、シールテープ、耐熱チューブあるいは耐熱ペースト等を用いてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、放射性物質からの放射線を遮蔽した状態で蓋体の溶接を行う場合においても、水蒸気に起因する蓋体の溶接欠陥の発生を防止し、密閉性が向上した密閉容器、密閉容器の密閉溶接方法、および排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るキャニスタを一部破断して示す斜視図。
【図２】上記キャニスタを上端部分を破断して示す側面図。
【図３】上記キャニスタへの使用済燃料装填工程および蓋溶接工程を概略的に示す図。
【図４】上記キャニスタの遮蔽板および一次蓋の装着工程を示す断面図。
【図５】上記キャニスタの一次蓋を一部破断して示す斜視図。
【図６】上記一次蓋の外周部を拡大して示す断面図。
【図７】上記キャニスタの一次蓋を溶接する工程を示す断面図。
【図８】上記キャニスタの蓋溶接時に使用する排気装置を示す断面図。
【図９】上記キャニスタの密閉工程において、容器本体内の冷却水を排水する工程を示す断面図。
【図１０】この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタの要部を示す断面図。
【符号の説明】
５…排気装置
８…給気管
８ａ…給気口
８ｂ…吸気口
９…排気管
９ａ…排気口
９ｂ…延出部
１０…吸引ポンプ
１１…バタフライ弁
１２…流量調整部
１４…キャニスタ
１８…使用済燃料集合体
２０…シールドガス供給装置
３０…空間
３８…支持板
４０…容器本体
４２…支持台
４４…遮蔽板
４６…Ｏリング
４８…一次蓋
５０…排気孔
５２…二次蓋
７０…溶接装置
【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封入する密閉金属容器、いわゆるキャニスタ、密閉容器の密閉溶接方法、および密閉溶接方法に用いる排気装置に関する。
【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度燃料として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ている場合がある。このような高放射性物質の貯蔵方法としては、貯蔵プール等による湿式法、あるいは、キャスク等による乾式法が知られている。
【０００３】
乾式法は、水に代わり空気によって自然冷却を行う貯蔵方法であり、湿式法に比較して運転コストが低いことから注目を集め、開発が進められている。乾式法に用いるキャスクとしては、コンクリート構造物によって使用済燃料を遮蔽するコンクリートキャスク、あるいは金属キャスク等が知られている。これらのキャスクは、上部および底部が閉塞された筒状の容器本体を備えている。そして、使用済燃料は、筒状の金属密閉容器、いわゆるキャニスタに封入され、更に、このキャニスタを上述したキャスクの容器本体に収納配置することにより、放射性物質を遮蔽した状態で貯蔵される。
【０００４】
通常、キャニスタは、上記金属製の密閉容器と、この密閉容器内に配置されたバスケットと、を有し、使用済燃料は、バスケットによって支持された状態で、密閉容器内に複数体封入されている。そして、このようなキャニスタは、底面が閉塞した筒状の容器本体と、容器本体の上部開口を閉塞した蓋と、を備え、通常、以下の工程によって使用済燃料の封入が行なわれる。
まず、上部開口が開いたキャニスタの容器本体を冷却水内に浸して容器本体内を冷却水で満たし、この状態で容器本体内にバスケットおよび使用済燃料を収納する。これにより、使用済燃料を冷却水によって一時的に遮蔽し放射線の漏洩を防止する。
【０００５】
続いて、容器本体の上部開口に一次蓋を落とし込んで閉じ、容器本体内から適量の水抜きを行った後、一次蓋を容器本体に溶接して容器本体の上部開口を密閉する。そして、一次蓋に設けられた排水口を介して容器本体内から冷却水を完全に排水した後、この排水口を封止し、更に、一次蓋に重ねて二次蓋を配置し、容器本体に溶接する。これにより、高い密閉性を持って使用済燃料を封入したキャニスタが形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなキャニスタの密閉工程において、容器本体に対する一次蓋の溶接作業は、使用済燃料からの放射線を遮蔽するため、容器本体内に冷却水を漲水した状態で行われる。しかしながら、溶接作業は非常に長い時間を要し、この溶接作業の間、容器本体内の冷却水は使用済燃料によって加熱され徐々に蒸発する。そして、発生した水蒸気は、容器本体内に充満し、容器本体の内面と一次蓋との隙間を通って容器本体の外方へ流出する。
【０００７】
通常、シール溶接は、溶融した溶着金属が重力により自然落下し、うら波を形成するよう施工するが、このとき、溶接箇所である容器本体の内面と一次蓋との間に水蒸気が侵入し、溶接部にボイド欠陥等の溶接欠陥が生じてしまう。このような溶接欠陥がある場合、溶接部の強度低下をきたすとともに、この欠陥箇所から放射性物質が漏洩し、キャニスタの健全性、即ち、キャニスタの放射性物質密封性能を維持することが困難となる。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、溶接欠陥の発生を防止し密閉性に優れた密閉金属容器、この密閉容器の密閉溶接方法、および密閉溶接方法に用いる排気装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る密閉容器は、下端が閉塞されているとともに上端開口部を有し、放射性物質を収納するほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口部内に装着され、周縁部が容器本体の内周面に溶接される蓋体と、を備え、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向する外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ、上記溶接部の溶接時、シールドガスを充填あるいは流動させて上記溶接部に容器本体内部から水蒸気が侵入するのをシールドするための空間部を有していることを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係る他の密閉容器は、下端が閉塞されているとともに上端開口部を有し、放射性物質を収納するほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口部内に装着され、上記上端開口を閉塞する遮蔽板と、上記上端開口部の近傍で上記容器本体の内周面に設けられた支持部と、上記支持部上に載置された円環状の支持板と、上記容器本体の内周面と上記遮蔽板との隙間を密閉するためのシール材と、上記遮蔽板に重ねて上記容器本体の上端開口部内に装着され、周縁部が容器本体の内周面に溶接される蓋体と、を備え、上記遮蔽板は上記支持板上に載置され、上記シール材は上記遮蔽板に設けられ上記支持板に密着するように備えられ、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向する外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ、上記溶接部の溶接時、シールドガスを充填あるいは流動させて上記溶接部に容器本体内部から水蒸気が侵入するのをシールドするための空間部を有していることを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された放射性物質の密閉容器によれば、蓋体の溶接時、蓋体の空間部にシールドガスを充填あるいは流動させることにより、溶接部への水蒸気の侵入を防止することができる。従って、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく蓋体を確実に溶接することが可能となる。
【００１２】
また、遮蔽蓋と容器本体との隙間をシール材によって密閉することにより、蓋体を溶接する際、水蒸気がこの隙間を通って溶接箇所に侵入することを一層確実に防止できる。その結果、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく蓋体を確実に溶接することができ、密閉性が向上し、放射性物質密封性に優れた密閉容器を提供することができる。
【００１３】
一方、この発明に係る放射性物質を収納した密閉容器の密閉溶接方法は、下端が閉塞されているとともに上端開口を有したほぼ筒状の容器本体に水を充填し、上記容器本体内に放射性物質を配置して水に浸漬し、上記容器本体の上端開口部内に蓋体を装着して上記上端開口部を閉塞し、上記蓋体に形成された排出孔を通して上記容器本体内に給気しながら、この排出孔を通して容器本体内を同時に排気し、容器本体内に生じた水蒸気を外部に排出し、上記水蒸気を外部に排出しながら、上記蓋体の周縁部を上記容器本体に溶接し、容器本体の上端開口部を密閉することを特徴としている。
【００１４】
また、この発明に係る他の密閉容器の密閉溶接方法は、下端が閉塞されているとともに上端開口を有したほぼ筒状の容器本体に水を充填し、上記容器本体内に放射性物質を配置して水に浸漬し、上記容器本体の上端部内に遮蔽板を装着して上記上端開口を閉塞するとともに、上記上端開口部の近傍で上記容器本体の内周面に設けられた支持部上に載置されその上に上記遮蔽板を載置する円環状の支持板に密着するように上記遮蔽板に設けられたシール材により、上記容器本体の内周面と上記遮蔽板との隙間を密閉し、上記遮蔽板に重ねて上記容器本体の上端開口部内に蓋体を装着して上記上端開口部を閉塞し、上記蓋体および遮蔽板に形成された排出孔を通して上記容器本体内に給気しながら、この排出孔を通して容器本体内を同時に排気し、容器本体内に生じた水蒸気を外部に排出し、上記水蒸気を外部に排出しながら、上記蓋体の周縁部を上記容器本体に溶接し、容器本体の上端開口部を密閉することを特徴としている。
【００１５】
更に、この発明に係る密閉容器の密閉溶接方法によれば、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向した外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ空間部を有し、上記蓋体の溶接時、上記空間部にシールドガスを充填あるいは流動させ上記溶接部への水蒸気の侵入を防止することを特徴としている。
【００１６】
上記のような密閉容器の密閉溶接方法によれば、容器本体内を排気して水蒸気を排出しながら蓋体を溶接することにより、溶接部への水蒸気の侵入を防止し、溶接欠陥を生じることなく蓋体を確実に溶接することが可能となる。
また、蓋体の溶接時、蓋体の空間部にシールドガスを充填あるいは流動させることにより、溶接部への水蒸気の侵入を一層確実に防止しすることができる。溶接欠陥がなく、密閉性が高く放射性物質密封性に優れた密閉容器を得ることができる。
【００１７】
更に、この発明に係る排気装置は、蓋体および／あるいは遮蔽板の排出孔に挿通可能に形成され、上記容器本体内に開口する給気口と上記容器本体の外部に開口する吸気口とを有した給気管と、上記給気管内に配置され二重管構造をなしているとともに、上記容器本体内に開口する排気口と上記容器本体の外部に延出した延出部とを有した排気管と、上記排気管の延出部に接続され、この排気管を通して上記容器本体内を排気するとともに、給気管を通して上記容器本体内に外気を給気する吸引手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成の排気装置によれば、１つの排出孔を利用して、容器本体内を同時に排気および給気することが可能となる。すなわち、吸引手段により非気口から容器本体内の蒸気を含む空気を排気し、これに合わせ給気管から容器本体内に給気して容器本体の内部圧を調整することにより、容器本体内で発生した水蒸気を容器本体の外部へ排出し、溶接部に多量の水蒸気が入り込むことを防止することができる。従って、放射性物質からの放射線を水により遮蔽した状態で溶接した場合でも、溶接部にボイド欠陥が発生しない良好な周辺環境作りが可能であり、健全な溶接の精度向上が期待できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施の形態に係るキャニスタについて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、金属密閉容器としてのキャニスタ１４は、下端が閉塞されているとともに上端開口１４ａを有したほぼ円筒状の容器本体４０を備えている。容器本体４０は、例えば、ステンレス鋼等の金属によって形成されている。そして、容器本体４０内には、バスケット１６により支持された状態で、使用済燃料集合体１８が複数体封入されている。これらの使用済燃料集合体１８は、例えば、原子炉の使用済燃料であり、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。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。
【００２０】
すなわち、容器本体４０の上端部内周面には複数、例えば４つの支持台４２（本発明中の「支持部」）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４２上には、円環状の支持板３８が載置されている。この支持板３８は、容器本体４０の内径とほぼ等しい外径を有している。
【００２１】
また、支持板３８上には円盤状の遮蔽板４４が載置され、容器本体４０の上端開口部を閉塞している。遮蔽板４４の下面外周部には全周に亘って溝が形成され、この溝には、シール材として、耐熱性弾性材、セラミック等からなるＯリング４６が嵌合されている。そして、Ｏリング４６は、支持板３８の上面に密着し、容器本体４０の内周面と遮蔽板４４との隙間を気密に密閉している。
【００２２】
容器本体４０の上端開口部内には、遮蔽板４４に重ねて円盤状の一次蓋４８が装着され、容器本体の上端開口を閉塞している。そして、一次蓋４８の外周部の上端側部分は、全周に亘って、容器本体４０の内周面に溶接されている。遮蔽板４４および一次蓋４８には、後述するように容器本体４０内の排気、排水、および容器本体内への給気に利用する排出孔５０が形成され、この排気孔は一次蓋４８に固定された栓体５１によって封止されている。更に、一次蓋４８の外周部には、後述するように、溶接時にシールドガスを充填あるいは流動させるための空間を規定する溝が全周に亘って形成され、溶接部の下側に位置している。
【００２３】
また、容器本体４０の上端開口部内には、一次蓋４８に重ねて円盤状の二次蓋５２が装着されている。二次蓋５２の上端側の周縁部は容器本体４０の内周面に溶接され、それにより、二次蓋は容器本体４０の上端開口を閉塞している。二次蓋５２は、その下面に形成された複数の凸部５５を有し、これらの凸部５５を介して一次蓋４８の上面に直接当接している。
【００２４】
このように、容器本体４０の上端開口１４ａは、遮蔽板４４、一次蓋４８、および二次蓋５２によって気密に閉塞されている。これら遮蔽板４４、一次蓋４８、および二次蓋５２は、例えばステンレス鋼等の金属によって形成されている。なお、一次蓋４８と二次蓋５２との間の密閉空間内には、ヘリウム等が所定の圧力で封入されている。
【００２５】
上記のように構成されたキャニスタ１４に対する使用済燃料集合体１８の装填方法、およびキャニスタの蓋密閉溶接方法について以下に説明する。
図３に示すように、除染ピット６２において、キャニスタ１４の容器本体４０を、その上端が開口した状態で輸送用キャスク６３に収納し、燃料装填準備を行う。なお、容器本体４０内には予めバスケット１６を装着しておく。続いて、容器本体４０が収納された輸送用キャスク６３を、図示しない天井クレーンにより、冷却水６４が漲水されたキャスクローディングピット６５へ移送し、冷却水の中に沈める。
【００２６】
このキャスクローディングピット６５において、使用済燃料ピット６６内の使用済燃料ラック６０に保管されていた使用済燃料集合体１８を、ピットクレーン６７により、１本ずつ引き出し、容器本体４０内のバスケット１６に順次装填する。そして、所定本数の使用済燃料集合体１８を容器本体４０内に装填した後、容器本体４０の上端開口部内に支持板３８および遮蔽板４４を順次装着する。
【００２７】
続いて、天井クレーンにより、輸送用キャスク６３をキャスクローディングピット６５から引き上げ、前述の除染ピット６２へ移送する。そして、除染ピット６２において、冷却水６４の水面が使用済燃料集合体１８の僅か上方に位置するように、容器本体４０内から適量の冷却水を水抜き取った後、容器本体４０に対して一次蓋４８の溶接、完全脱水、真空乾燥、不活性ガス置換、密封作業及び気密漏洩検査を行う。更に、二次蓋５２の溶接、および一次蓋４８と二次蓋５２との間の空間における不活性ガス置換、密封作業、気密漏洩検査を行うことにより、キャニスタ１４の蓋密閉溶接が終了し、使用済燃料を収納したキャニスタが完成する。
【００２８】
その後、キャスク６３の上端開口を蓋７５によって閉塞し、搬出前確認検査を行うことにより、発送前準備が完了する。そして、このようにキャニスタ１４を収納した輸送用キャスク６３は、発電所から貯蔵施設まで輸送される。
【００２９】
次に、キャニスタ１４における蓋の密閉溶接方法について詳細に説明する。 上述したように、容器本体４０の上端開口部内に支持板４２および遮蔽板４４を装填し、適量の冷却水６４を抜き取った後、図４に示すように、容器本体の上端開口部内に一次蓋４８を装填する。ここで、前述したように、遮蔽板４４の下面外周にはＯリング４６が設けられ支持板３８に密着していることから、遮蔽板４４と容器本体４０内面との隙間は、このＯリングによって、容器本体の内部から密封されている。
【００３０】
また、図４ないし図６に示すように、一次蓋４８の外周部において、その上端部は溶接部３４を形成するとともに、この溶接部の下方には、すなわち、溶接部に対して容器本体４０の下端側には、全周に渡って延びた溝３６が形成されている。また、一次蓋４８の外周部には、溝３６に連通しているととも一次蓋４８の上面に開口した給気孔３２が形成されている。この給気孔３２は、一次蓋４８の円周方向に離間して、例えば２つ設けられている。
【００３１】
一次蓋４８を装填した状態において、一次蓋の外周部は容器本体４０の内周面と隣接対向して位置し、溶接部３４の下方には、溝３６により、ほぼ密閉された環状の空間３０が形成される。
【００３２】
そして、図７に示すように、一次蓋４８を装着した後、溶接装置７０により、一次蓋の上端側周縁部を容器本体の内周面に順次溶接していく。この溶接作業は、使用済燃料集合体１８からの放射線を遮蔽するため、容器本体４０内に冷却水６４が漲水されたままの状態で行う。一次蓋４８の溶接には長時間を要するため、溶接作業の間、容器本体４０内の冷却水６４は使用済燃料集合体１８からの熱によって加熱され徐々に蒸発する。そして、発生した水蒸気は、容器本体４０の内周面と一次蓋４８との隙間を通って容器本体の上端開口側へ流出しようとする。しかしながら、容器本体４０の内周面と一次蓋４８との隙間は一次蓋に設けられたＯリング４６によって密閉されているため、この隙間に流入する水蒸気が大幅に低減される。従って、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく一次蓋４８の溶接を行うことができる。
【００３３】
更に、本実施の形態によれば、上記溶接作業を行う際、遮蔽板４４および一次蓋４８の排出孔５０を利用して後述する排気装置５を装着するとともに、シールドガス供給装置２０を一次蓋４８の給気孔３２に接続する。そして、排気装置５により、容器本体４０内に発生する水蒸気を容器本体外に排気しながら、また、シールドガス供給装置２０により、一次蓋３８の溝３６によって形成された空間３０にシールドガスを流した状態で、溶接装置７０により一次蓋４８の溶接を行う。
【００３４】
ここで、排気装置５について説明する。図８に示すように、この排気装置５は、一次蓋４８および遮蔽板４４の排出孔５０に挿通可能に形成された給気管８と、この給気管８内にほぼ同軸的に配置され二重管構造をなした排気管９と、を備えている。給気管８は、排出孔５０に挿通された際に容器本体４０内に開口する給気口８ａと容器本体の外部に開口する吸気口８ｂとを有している。また、排気管９は、容器本体４０内に開口する排気口９ａと、容器本体の外部に延出した延出部９ｂとを有している。給気管８の給気口８ａおよび排気管９の排気口９ａはそれぞれラッパ状に形成され、互いにほぼ同軸的に配置されている。
【００３５】
給気管８の外周にはフランジを有した環状のアダプタ７が固定されている。そして、排出孔５０に給気管８を挿通した状態で、アダプタ７を一次蓋４８の排気孔に嵌合し、Ｏリング６を介して密着させることにより、排出孔５０を気密に閉塞することができる。
【００３６】
また、排気装置５は、排気管９の延出部９ａに接続された吸引ポンプ１０を備え、この吸引ポンプは、排気管９を通して容器本体４０内を排気するとともに、給気管８を通して容器本体内に外気を給気する吸引手段として機能する。更に、排気装置５は、吸気口８ｂの近傍で給気管８内に設けられたバタフライ弁１１と、このバタフライ弁の開度を調整して容器本体４０内への給気量を調整する流量調整部１２と、を備えている。
【００３７】
そして、溶接作業の間、排気装置５の吸引ポンプ１０を作動させ、排気管９の排気口９ａから容器本体４０内に発生した蒸気を含む空気を排気し、同時に、給気管８に設けたバタフライ弁１１を流量調整部１２により、容器本体４０の内部圧を調整する。これにより、容器本体４０内部で発生した蒸気を容器本体外に効率よく排出することができ、水蒸気が一次蓋４８の溶接部３４へ流入することを確実に防止することが可能となる。
【００３８】
一方、シールドガス供給装置２０は、図７に示すように、シールドガスとして、例えば、アルゴン等の不活性ガスを貯蔵した貯蔵タンク２２と、一次蓋４８の給気孔３２に接続されるガス供給管２４と、貯蔵タンク２２内のシールドガスをガス供給管２４を介して給気孔３２に供給するポンプ２６と、を備えている。
【００３９】
そして、溶接作業の間、一次蓋４８の溶接部３４の下方に形成された空間３０に、シールドガス供給装置２０によってシールドガスを供給し、この空間３０にシールドガスを充満させるか、あるいは、シールドガスを流動させる。したがって、このシールドガスにより、溶接部３４へ流入しようとする水蒸気を遮蔽することができ、溶接部への水蒸気の流入を一層確実に防止可能となる。
【００４０】
上述した方法により一次蓋４８を溶接した後、容器本体４０内の水を排出する。この場合、例えば、図９に示すように、加圧ポンプ７２により一次蓋４８および遮蔽板４４の排出孔５０を介して容器本体４０内を加圧し、同じく、排出孔５０を通して容器本体内挿入された排水パイプ７３から容器本体内の水を外部に排水する。
【００４１】
続いて、真空乾燥、不活性ガス置換、密封作業及び気密漏洩検査を行った後、図２に示すように、栓体５１によって一次蓋４８の排出孔５０を封止する。その後、容器本体４０の上端開口部内に二次蓋５２を装着し、一次蓋４６上に重ねて配置する。そして、前述した溶接装置７０により、二次蓋５２の周縁部を容器本体４０の内周面に溶接する。その後、一次蓋４８と二次蓋５２との間の空間における不活性ガス置換、密封作業、気密漏洩検査を行うことにより、キャニスタ１４の蓋密閉溶接作業が終了する。
【００４２】
以上のように構成されたキャニスタ１４およびその蓋密閉溶接方法によれば、遮蔽板４４と容器本体４０との隙間をＯリング４６によって密閉することにより、一次蓋４８を溶接する際、水蒸気がこの隙間を通って溶接箇所に流入することを防止することができる。その結果、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく一次蓋４８を確実に溶接することができ、密閉性が向上し、放射線遮蔽性に優れたキャニスタを得ることができる。
【００４３】
また、一次蓋４８の溶接時、排気装置５により容器本体４０内を排気し水蒸気を排出しながら一次蓋を溶接することにより、溶接部への水蒸気の侵入を一層確実に防止し、溶接欠陥を生じることなく一次蓋を確実に溶接することが可能となる。
この際、上記構成の排気装置５によれば、１つの排出孔５０を利用して、容器本体４０内を同時に排気および給気することが可能となる。すなわち、吸引ポンプ１０により排気口９ａから容器本体４０内の水蒸気を含む空気を排気し、これに合わせ給気管８から容器本体内に給気して容器本体の内部圧を調整することにより、容器本体内で発生した水蒸気を容器本体の外部へ排出し、溶接部に多量の水蒸気が入り込むことを防止することができる。従って、使用済燃料集合体１８からの放射線を冷却水６４により遮蔽した状態で溶接作業を行う場合でも、溶接部にボイド欠陥が発生しない良好な周辺環境作りが可能であり、健全な溶接の精度向上が期待できる。
【００４４】
更に、本実施の形態によれば、一次蓋４８の溶接時、一次蓋の外周部に形成された空間３０にシールドガスを充填あるいは流動させることにより、溶接部への水蒸気の侵入を一層確実に防止しすることができ、その結果、溶接欠陥がなく、密閉性が高く放射線遮蔽性に優れたキャニスタを得ることができる。
【００４５】
なお、上述した実施の形態では、一次蓋の溶接時、排気装置５による水蒸気の排出と、シールドガスによる水蒸気遮蔽とを同時に行う構成としたが、いずれか一方のみを行う方法としても良い。この場合でも、水蒸気に起因する溶接欠陥の発生を防止し、密閉性の高いキャニスタを得ることができる。
【００４６】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタ１４について説明する。図１０に示すように、第２の実施の形態によれば、容器本体４０の上端開口部は、一次蓋４８および二次蓋５２のみによって閉塞され、遮蔽板４４が省略されている。他の構成は前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４７】
そして、第２の実施の形態において、一次蓋４８の密閉溶接方法は上述した第１の実施の形態と同様であり、使用済燃料集合体１８を冷却水に漲水した状態で、溶接装置により一次蓋の上端周縁部を順次溶接して行く。この際、前述した排気装置５を用いて容器本体４０内の水蒸気を外部に排出するとともに、シールドガス供給装置２０により、一次蓋４８の外周部に形成された空間３０にシールドガスを充填あるいは流動させる。
【００４８】
従って、第２の実施の形態においても、一次蓋４８を溶接する際、水蒸気が溶接箇所に流入することを防止でき、その結果、水蒸気に起因する溶接欠陥を生じることなく一次蓋４８を確実に溶接することができ、密閉性が向上したキャニスタを得ることができる。
【００４９】
そして、第２の実施の形態においても、一次蓋の溶接時、排気装置５による水蒸気の排出、およびシールドガスによる水蒸気遮蔽の、いずれか一方のみを行う方法としても良く、この場合でも、溶接部に水蒸気が到達することを防止して溶接欠陥の発生を防止することができ、密閉性の高いキャニスタを得ることができる。
【００５０】
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、第１の実施の形態で用いたシール材はＯリングに限定されることなく、必要に応じて種々選択可能であり、例えば、金属ワイヤ、シールテープ、耐熱チューブあるいは耐熱ペースト等を用いてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、放射性物質からの放射線を遮蔽した状態で蓋体の溶接を行う場合においても、水蒸気に起因する蓋体の溶接欠陥の発生を防止し、密閉性が向上した密閉容器、密閉容器の密閉溶接方法、および排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るキャニスタを一部破断して示す斜視図。
【図２】上記キャニスタを上端部分を破断して示す側面図。
【図３】上記キャニスタへの使用済燃料装填工程および蓋溶接工程を概略的に示す図。
【図４】上記キャニスタの遮蔽板および一次蓋の装着工程を示す断面図。
【図５】上記キャニスタの一次蓋を一部破断して示す斜視図。
【図６】上記一次蓋の外周部を拡大して示す断面図。
【図７】上記キャニスタの一次蓋を溶接する工程を示す断面図。
【図８】上記キャニスタの蓋溶接時に使用する排気装置を示す断面図。
【図９】上記キャニスタの密閉工程において、容器本体内の冷却水を排水する工程を示す断面図。
【図１０】この発明の第２の実施の形態に係るキャニスタの要部を示す断面図。
【符号の説明】
５…排気装置
８…給気管
８ａ…給気口
８ｂ…吸気口
９…排気管
９ａ…排気口
９ｂ…延出部
１０…吸引ポンプ
１１…バタフライ弁
１２…流量調整部
１４…キャニスタ
１８…使用済燃料集合体
２０…シールドガス供給装置
３０…空間
３８…支持板
４０…容器本体
４２…支持台
４４…遮蔽板
４６…Ｏリング
４８…一次蓋
５０…排気孔
５２…二次蓋
７０…溶接装置
Claims (13)
- 下端が閉塞されているとともに上端開口部を有し、放射性物質を収納するほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口部内に装着され、周縁部が容器本体の内周面に溶接される蓋体と、を備え、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向する外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ、上記溶接部の溶接時、シールドガスを充填あるいは流動させて上記溶接部に容器本体内部から水蒸気が侵入するのをシールドするための空間部を有していることを特徴とする放射性物質の密閉容器。
- 上記蓋体は、上記溶接部の溶接時、上記容器本体内への給気および容器本体内の排気を同時に行うための排出孔を有していることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質の密閉容器。
- 下端が閉塞されているとともに上端開口部を有し、放射性物質を収納するほぼ筒状の容器本体と、上記容器本体の上端開口部内に装着され、上記上端開口を閉塞する遮蔽板と、上記上端開口部の近傍で上記容器本体の内周面に設けられた支持部と、上記支持部上に載置された円環状の支持板と、上記容器本体の内周面と上記遮蔽板との隙間を密閉するためのシール材と、上記遮蔽板に重ねて上記容器本体の上端開口部内に装着され、周縁部が容器本体の内周面に溶接される蓋体と、を備え、上記遮蔽板は上記支持板上に載置され、上記シール材は上記遮蔽板に設けられ上記支持板に密着するように備えられ、上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向する外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ、上記溶接部の溶接時、シールドガスを充填あるいは流動させて上記溶接部に容器本体内部から水蒸気が侵入するのをシールドするための空間部を有していることを特徴とする放射性物質の密閉容器。
- 上記蓋体および遮蔽板は、上記溶接部の溶接時、上記容器本体内への給気および容器本体内の排気を同時に行うための排出孔を有していることを特徴とする請求項３に記載の放射性物質の密閉容器。
- 上記シール材は、上記遮蔽板に設けられ上記支持板に密着したＯリングを備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の放射性物質の密閉容器。
- 上記蓋体は、上記外周部の全周に亘って形成され上記空間部を規定した溝を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射性物質の密閉容器。
- 放射性物質を収納した密閉容器の密閉溶接方法において、下端が閉塞されているとともに上端開口を有したほぼ筒状の容器本体に水を充填し、上記容器本体内に放射性物質を配置して水に浸漬し、上記容器本体の上端開口部内に蓋体を装着して上記上端開口部を閉塞し、上記蓋体に形成された排出孔を通して上記容器本体内に給気しながら、この排出孔を通して容器本体内を同時に排気し、容器本体内に生じた水蒸気を外部に排出し、上記水蒸気を外部に排出しながら、上記蓋体の周縁部を上記容器本体に溶接し、容器本体の上端開口部を密閉することを特徴とする密閉容器の密閉溶接方法。
- 放射性物質を収納した密閉容器の密閉溶接方法において、下端が閉塞されているとともに上端開口部を有したほぼ筒状の容器本体に水を充填し、上記容器本体内に放射性物質を配置して水に浸漬し、上記容器本体の上端部内に遮蔽板を装着して上記上端開口を閉塞するとともに、上記上端開口部の近傍で上記容器本体の内周面に設けられた支持部上に載置されその上に上記遮蔽板を載置する円環状の支持板に密着するように上記遮蔽板に設けられたシール材により、上記容器本体の内周面と上記遮蔽板との隙間を密閉し、上記遮蔽板に重ねて上記容器本体の上端開口部内に蓋体を装着して上記上端開口部を閉塞し、上記蓋体および遮蔽板に形成された排出孔を通して上記容器本体内に給気しながら、この排出孔を通して容器本体内を同時に排気し、容器本体内に生じた水蒸気を外部に排出し、上記水蒸気を外部に排出しながら、上記蓋体の周縁部を上記容器本体に溶接し、容器本体の上端開口部を密閉することを特徴とする密閉容器の密閉溶接方法。
- 上記蓋体は上記容器本体の内周面に隣接対向した外周部を有し、この外周部は、上記容器本体の内周面に溶接される溶接部と、上記溶接部に対して上記容器本体の下端側に設けられ空間部を有し、上記蓋体の溶接時、上記空間部にシールドガスを充填あるいは流動させ上記溶接部への水蒸気の侵入を防止することを特徴とする請求項７又は８に記載の密閉容器の密閉溶接方法。
- 上記シールドガスとして不活性ガスを用いることを特徴とする請求項９に記載の密閉容器の密閉溶接方法。
- 請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の密閉容器の密閉溶接方法に用いる排気装置において、上記排出孔に挿通可能に形成され、上記容器本体内に開口する給気口と上記容器本体の外部に開口する吸気口とを有した給気管と、上記給気管内に配置され二重管構造をなしているとともに、上記容器本体内に開口する排気口と上記容器本体の外部に延出した延出部とを有した排気管と、上記排気管の延出部に接続され、この排気管を通して上記容器本体内を排気するとともに、給気管を通して上記容器本体内に外気を給気する吸引手段と、を備えていることを特徴とする排気装置。
- 上記給気管の給気口および上記排気管の排気口はそれぞれラッパ状に形成され、互いにほぼ同軸的に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の排気装置。
- 上記吸気口の近傍で上記給気管内に設けられ、上記容器本体内への給気量を調整する流量調整部を備えていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の排気装置。
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