JP4246894B2

JP4246894B2 - キャスクおよびキャスクの製造方法

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Publication number: JP4246894B2
Application number: JP2000244367A
Authority: JP
Inventors: 勝成大園; 英之太田; 憲治名島; 智博伊藤; 信二大亀
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002055195A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼を終えた使用済み核燃料集合体を収容するキャスクに関するものであって、特に、中性子の遮蔽構造や熱伝導構造等に特徴を有するキャスクおよびキャスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、使用済み核燃料という。この使用済み核燃料は、核分裂性物質および核分裂生成物などを含んでおり崩壊熱を発生することから熱的に冷却する必要があり、原子力発電所の冷却ピット内で所定期間（たとえば、１〜３年間）冷却される。その後、使用済み核燃料は、放射能の遮蔽容器であるキャスクに収容され、所定の貯蔵室内において長期に渡って貯蔵される。
【０００３】
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）や特開昭６２−２４２７２５号公報などにて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、当該キャスクは、説明の便宜のために示すものであり、いわゆる公知、公用に該当するものではない。
【０００４】
図１６は従来のキャスクの正面図、図１７は図１６のキャスクの長手中央付近における径方向断面図である。これら図１６、１７に示すように、キャスク１００は、筒形状のキャスク本体１０１と、その一端の蓋部１０２、および他端の底板１０３とを備えて構成されている。このうち、キャスク本体１０１は、図１７に示すように、円筒状の胴本体１０４と、この胴本体１０４の外周全体を覆う外筒１０５を備えて構成されている。これら、胴本体１０４および外筒１０５はγ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品である。
【０００５】
そして、これら胴本体１０４と外筒１０５との間には、図１７に示すように、熱伝導を行う複数の伝熱フィン１０６がほぼ一定間隔で設けられている。各伝熱フィン１０６は、銅にて形成された板状体であり、その一方の側辺を胴本体１０４の外周面に、その他方の側辺を外筒１０５の内周面に溶接等の方法により固定されている。そして、胴本体１０４に収容した使用済み核燃料集合体から発生した崩壊熱が、これら複数の伝熱フィン１０６を介して外筒１０５に伝導され、この外筒１０５から周囲雰囲気中に輻射および対流により放熱される。
また、これら胴本体１０４、外筒１０５、および複数の伝熱フィン１０６にて区画された複数の空間部１０７には、そのほぼ全域に、中性子遮蔽体であるレジン１０８が充填されている。
【０００６】
なお、胴本体１０４の内部には、複数の角パイプ１０９を束状に組み合わせて構成されたバスケット１１０が設けられている。この角パイプ１０９は、その内部に挿入した使用済み核燃料集合体が臨界に達しないように中性子吸収材（ホウ素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金から形成されている。
【０００７】
このような構造を備えるキャスク１００の製造は、以下のように行なわれていた。まず、胴本体１０４の外周面に伝熱フィン１０６を所定間隔で溶接固定する。次に、胴本体１０４を外筒１０５にて覆い、伝熱フィンと外筒内面を溶接固定する。そして、伝熱フィン１０６等にて区画された空間部１０７に、レジン１０８を鋳込み、固化させていた。ここで、レジン１０８を鋳込む前に、空間部１０７にはカオウール（セラミック系の断熱綿）等を貼り付けていた。これは、胴本体１０４からの熱によってレジン１０８が熱膨張するため、この膨張代（ボイド層）を確保する必要があるからである。この膨張代を図１７において符号１１１にて示す（レジン１０８と外筒１０５との間が膨代１１１）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のキャスクにおいて、胴本体１０４、外筒１０５、および伝熱フィン１０６にて区画された狭い空間部１０７にカオウール等を貼り付ける作業は非常に困難であり、キャスク１００の製造コストを上昇させる一因となっていた。したがって、簡易な作業によって、レジン１０８等の中性子遮蔽体の膨張代を形成する構造および製造方法が要望されていた。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な作業によって中性子遮蔽体の膨張代を確保すること等のできる、キャスクおよびキャスクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１にかかるキャスクは、使用済み核燃料集合体を収めるバスケットを収容すると共にγ線を遮蔽する円筒状の胴本体と、この胴本体の外周を覆う円筒状の外筒と、これらの胴本体と外筒の相互間に所定間隔で配置された複数の伝熱体とを備え、胴本体、外筒、および各伝熱体にて区画された空間部には、中性子を遮蔽する中性子遮蔽体と、この中性子遮蔽体の少なくとも一側方に並設された構造体と、を備えて構成されている。
【００１１】
このような構成においては、胴本体、外筒、および各伝熱体にて区画された空間部に対して構造体を貼り合わせ等によって配置し、この構造体に対してレジン等の中性子遮蔽体を配置することによって、中性子遮蔽体の膨張代を確保することができる。この構造体は、従来のカオウール等とは異なり、構造体たり得る一定の剛性を有するものであるため、伝熱体等による空間部に配置することが容易である。したがって、従来に比べて、膨張代を容易に形成することができ、キャスクの製造コストを低減することができる。ここで、構造体としては、レジン等の中性子遮蔽体を空間部内に配置する際の押圧力に抗して所定の膨張代を確保し得る強度を備え、かつ、中性子遮蔽体が熱膨張した際にはこの膨張力に屈して当該中性子遮蔽体の膨張を許容し得る強度を備える全ての構造体を用いることができ、たとえば、ハニカム構造の中空円筒等を用いることができる。
【００１２】
また、請求項２にかかるキャスクは、構造体を中性子遮蔽体の膨張空間よりも広面に形成し、この空間部保持体の一部に中性子遮蔽体を配置したことを特徴として構成されている。
【００１３】
すなわち、構造体は少なくともその一部を中性子遮蔽体に並設されるものであればよく、膨張空間に対応した幅に形成されて中性子遮蔽体の側方にのみ配置される場合の他、膨張空間よりも広面に形成されてその一部分に中性子遮蔽体が配置されてもよい。特に、後者の場合には、広面に形成した構造体によって熱伝導等を行なうことができ、構造体の機能として、膨張空間を形成する以外の付加価値を設けることができる。このような例としては、ハニカム構造の中空円筒の一部のセルに、レジン等を鋳込む場合が挙げられる。なお、広面とは、後述する幅方向の寸法と、奥行き方向の寸法のいずれか一方または両方が大きいことを意味する。
【００１４】
また、請求項３にかかるキャスクは、構造体を熱伝導性のある材質にて形成し、この構造体を胴本体と外筒との全域に配置したことを特徴として構成されている。
【００１５】
この場合には、胴本体と外筒とを固定するフィンを必要最小限とした状態で、胴本体熱の放熱とレジン熱の放熱とを構造体を介して行なうことができる。
【００１６】
また、請求項４にかかるキャスクは、構造体を、胴本体と外筒に対して接触させたことを特徴として構成されている。
【００１７】
この場合には、胴本体の熱が構造体に伝導されると共に、構造体の熱が外筒に伝導されるので、この構造体を介して胴本体と外筒との間の熱伝導を促進することができる。したがって、伝熱体のみにて伝熱を行なう場合に比べて、キャスク全体の放熱性が向上する。また、構造体によって胴本体と外筒との間隔が一定に支持され、キャスク全体の剛性が向上する。
【００１８】
また、請求項５にかかるキャスクは、構造体を、ハニカム構造としたことを特徴として構成されている。
【００１９】
構造体の構造は、上述のような所要の強度を得ることができる限りにおいて任意であるが、ハニカム構造とした場合には構造体を軽量かつ高剛性にすることができる。なお、ハニカム構造とは、ほぼ同一横断面形状のセルを複数隣接させた構造を意味し、各セルが六角形である場合の他、方形である場合等を含む。
【００２０】
また、請求項６にかかるキャスクは、構造体を、アルミニウム系材、炭素繊維強化プラスチック、または、これらの複合材にて形成したことを特徴として構成されている。
【００２１】
構造体の材質は、上述のような所要の強度を得ることができる限りにおいて任意であるが、これらアルミニウム系材や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）にて形成した場合には、軽量かつ高熱伝導率の構造体を形成することができ、キャスク全体の軽量化や放熱性の向上を図ることができる。特に、ＣＦＲＰの樹脂成分に含まれる水素によって中性子の減速作用を得ることができる。ただし、一般に、高い熱伝導率を有するＣＦＲＰは高価であるため、このＣＦＲＰを極力減らす代わりに、その分の熱伝導を、軽量で熱伝導率が高いアルミニウム系材にて行なうことができる。
【００２２】
また、請求項７にかかるキャスクの製造方法は、使用済み核燃料集合体を収めるバスケットを収容すると共にγ線を遮蔽する円筒状の胴本体の外周面に、複数の伝熱体を所定間隔で固定する第１の工程と、第１の工程の後、上記複数の伝熱体の相互間に、中性子遮蔽体の膨張空間を形成するための構造体を配置する第２の工程と、第２の工程の前後いずれかに、胴本体の外周を円筒状の外筒にて覆う第３の工程と、第３の工程の後、胴本体、外筒、および各伝熱体にて区画された空間部に、少なくとも構造体の一部と中性子遮蔽体とが並設されるように、中性子を遮蔽する中性子遮蔽体を配置する第４の工程とを備えることを特徴とする。
【００２３】
これは構造体を用いたキャスクの製造方法の一例を示すものであり、この方法によれば、伝熱体を胴本体に固定した後、外筒を胴本体に被せる前後いずれかの時点において空間部に構造体を配置することにより、容易に膨張空間を形成することができる。
【００２４】
また、請求項８にかかるキャスクの製造方法は、構造体は、胴本体、外筒、および各伝熱体にて区画された空間部に略対応する形状に形成され、上記第４の工程において、構造体の端面の全部または一部を封止した後、当該構造体に中性子遮蔽体を配置することを特徴とする。
【００２５】
この方法によれば、中性子遮蔽体が構造体に入り込む可能性がある場合に、この中性子遮蔽体を配置する前に、構造体の端面を封止することにより、中性子遮蔽体の流入を容易に防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるキャスクの実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、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。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１にかかるキャスクの正面図、図２は図１のキャスクの一部を破断した状態の斜視図、図３は図１のキャスクの縦断面図、図４は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図５は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図６は図１のＣ−Ｃ矢視断面図、図７はレジン鋳込み前の図４の要部拡大図、図８はレジン鋳込み後の図４の要部拡大図である。本実施の形態は概略的に、胴本体の近傍にのみ構造体を配置したキャスクおよびキャスクの製造方法にかかるものである。
【００２８】
図１、２に示すように、キャスク１は、円筒形状のキャスク本体２と、その上端の蓋部３、および下端の底板４とを備えて構成されている。キャスク本体２および底板４は従来と同様に炭素鋼製の鍛造品である。この他、キャスク本体２等は、ステンレス鋼材にて形成することもできる。キャスク本体２は、円筒状の胴本体５と、この胴本体５の外周全体を覆う外筒６にて構成されている。この胴本体５の内部には、使用済み核燃料を収容する複数の角パイプ８を束状に集合して構成されたバスケット９が設けられている。この角パイプ８は、従来と同様に、その内部に挿入した使用済み核燃料集合体が臨界に達しないように中性子吸収材（ホウ素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金から形成されている。
【００２９】
また、図４に示すように、胴本体５と外筒６との間には、伝熱体としての複数の伝熱フィン１０がほぼ一定間隔で設けられている。これら複数の伝熱フィン１０は、熱伝導率の高い銅系材にて形成されるもので、胴本体５に溶接にて固定されると共に、外筒６に溶接することにより、胴本体５からの熱を外筒６に伝導する。
【００３０】
ここで、胴本体５、外筒６、および各伝熱フィン１０にて区画される複数の空間部１１には、図４、８に示すように、構造体１２と、中性子遮蔽体としてのレジン１３が配置されている。このうち、構造体１２は、図８に示すように、レジン１３の膨張代を確保するためのもので、その横断面形状を、複数の正六角形のセル１２ａを組み合わせたハニカム形状として構成されている。この構造体１２は、各空間部１１の幅（周方向の寸法）に対応した幅Ｗ１と、レジン１３の膨張代に対応する奥行き（径方向の寸法）Ｄ１にて形成されており、胴本体５に密着する位置に配置されている。また、レジン１３は、空間部１１のうち、構造体１２を除いた全ての部分に配置されている。ただし、中性子遮蔽体としては、他の材料を用いることもできる。
【００３１】
つぎに、構造体１２の材質および形状等についてさらに詳細に説明する。この構造体１２は、レジン１３の膨張代を確保するための任意の材質および形状にて形成することができる。より具体的には、レジン１３を鋳込む際の当該レジン１３による押圧力（液圧）に抗して所定の膨張代を確保し得る強度を備え、かつ、レジン１３が熱膨張した際にはこの膨張力に屈して当該レジン１３の膨張を許容し得る強度を備える、全ての材質および形状にて形成することができる。
【００３２】
したがって、形状については、単なる中空筒状に形成されてもよく、あるいは複数の方形からなる多孔状に形成してもよい。また、材質については、炭素鋼やステンレス鋼等の鉄系材、非鉄鋼材、あるいは硬質樹脂等にて形成してもよい。また、空間部１１における構造体１２の配置位置は、図示の如き胴本体５に隣接する位置の他、外筒６に隣接する位置や、あるいは径方向における中央位置に配置してもよく、胴本体５や外筒６との間に隙間を生じさせることも可能である。
【００３３】
しかしながら、構造体１２は、図示のように正六角形のセル１２ａを組み合わせたハニカム構造とすることが好ましい。この場合には、径方向の押圧力に対する剛性を高めることができるため、構造体１２を最小限の奥行きＤ１にて形成すると共に、最も薄厚に形成することができるため、キャスク１の重量を低減することができる。
【００３４】
また、構造体１２は、熱伝導率の高い材質にて形成することが好ましい。この場合には、構造体１２を介して、胴本体５から外筒６への熱伝導を促進することができる。そして、このように構造体１２によって熱伝導を行なう場合には、たとえば、伝熱フィン１０の数を従来よりも低減することにより、キャスク１の軽量化を図ることができる。なお、この熱伝導性を向上させるためには、構造体１２は、胴本体５や外筒６に対して直接的に接触するように配置されることが好ましく、特に、面接触にて接触することが好ましい。
【００３５】
さらに、構造体１２は、上述のように熱伝導率が高いことに加えて、軽量な材質を用いることが好ましい。このような材質としては、Ａｌ系の金属（Ａｌ地金、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｃｕ系等）や、ＦＲＰ(Fiberglass Reinforced Plastics、繊維強化プラスチック)、繊維の中でも伝熱性および耐熱性に優れる炭素繊維（フェルト等）を基材として用いたＣＦＲＰ(Carbon Fiberglass Reinforced Plastics、炭素繊維強化プラスチック)を挙げることができる。このＣＦＲＰの補強体のマトリックスとなる樹脂としては、不飽和ポリエステル、エポキシ、ジアリルフタレートや、ポリイミドやポリアミドイミド等の耐熱性プラスチックを使用することができる。
【００３６】
このように、構造体１２を、Ａｌ系の金属やＣＦＲＰにて形成し、あるいはＡｌ系の金属とＣＦＲＰを複合的に用いて形成した場合には、構造体１２を高熱伝導率で軽量かつ高強度にすることができるので、キャスク全体の放熱性を向上させることができると共に、軽量化を図ることができる。特に、ＣＦＲＰを用いて構造体１２を形成した場合には、その樹脂成分に含まれる水素によって中性子の減速作用を得ることができる。
【００３７】
このような構造体１２を用いたキャスク１の製造は以下のように行われる。まず、胴本体５と外筒６をそれぞれ形成する。そして、胴本体５の外周面に、複数の伝熱フィン１０を溶接にて固定する。また、別工程において、Ａｌ系合金やＣＦＲＰをプレス加工およびろう付け等することによって構造体１２を形成する。そして、この構造体１２を胴本体５の外周面に貼り合わせる。その後、胴本体５に外筒６を被せる。なお、構造体１２の貼り合わせは、胴本体５に外筒６を被せた後に行なうことも可能である。
【００３８】
その後、空間部１１のうち、構造体１２の配置されていない部分に、各スペース内にレジン１３を鋳込み、このレジン１３を固化させる。この時、レジン１３が構造体１２のセル１２ａの内部にも入り込んでしまう可能性がある場合には、これを防止するため、構造体１２の端部を予め封止しておくことが好ましい。この状態を図７に示す。この図７において、構造体１２の上端部には、金属製または樹脂製の蓋部１４が載置されており、構造体１２へのレジン１３の流入が防止されている。
【００３９】
つぎに、構造体１２の長手形状等について説明する。図１〜３に示すように、キャスク本体２には、上部に４つ、下部に２つの、吊り具としてのトラニオン１５が設けられている。そして、このトラニオン１５を介して、キャスク搬送時の吊り上げや固定が行なわれる。これら各トラニオン１５は、図５、６に示すように、その基部１５ａを胴本体５と外筒６の間に配置した状態で固定されている。ここで、レジン１３および構造体１２は、面取り部１ａを除いた箇所であって、トラニオン１５の基部１５ａに干渉しない全ての位置に配置されている。
【００４０】
すなわち、構造体１２は、基本的にはキャスク１の長手寸法に対応する長手形状に形成されているが、これら面取り部１ａまたは基部１５ａに対応する下側部分は切断されている。したがって、これら面取り部１ａまたは基部１５ａに干渉することなく、構造体１２を配置することができる（なお、図５、６の断面において、実際には伝熱フィン１０に対応する位置には構造体１２が配置されておらず、構造体１２が断続的に配置される。ただし、図５、６においては図示簡略化のため、構造体１２を連続的に示す。図１０、１１において同様である）。なお、構造体１２は、必ずしもキャスク１の長手寸法に対応する長手形状に形成される必要はなく、複数の構造体１２を、キャスク１の長手寸法に積み上げてもよい。
【００４１】
（実施の形態２）
図９は実施の形態２にかかる図４に対応する断面図、図１０は図５に対応する断面図、図１１は図６に対応する断面図、図１２はレジン鋳込み前の図９の要部拡大図、図１３はレジン鋳込み後の図９の要部拡大図である。なお、特に説明なき構成は上述した実施の形態１と同じであり、同じ構成を同符号にて示す。本実施の形態は概略的に、空間部の全面に構造体を配置したキャスクおよびキャスクの製造方法にかかるものである。
【００４２】
これら各図に示すように、各空間部１１には、構造体２０が配置されている。この構造体２０は、図１３に示すように、当該空間部１１に対応する幅Ｗ１および奥行きＤ２（＞Ｄ１）にて形成されており、その内面を胴本体５の外周面５ａに面接触させると共に、その外面を外筒６の内周面６ａに面接触させている。したがって、胴本体５の熱が構造体２０を介して直接的に外筒６に伝導される。このように、伝熱フィン１０による伝導に加えて、構造体２０による伝導を行なうことにより、キャスク全体の放熱性を一層高めることができる。また、構造体２０の奥行きＤ２が増えることによって、キャスク全体の剛性が向上すると共に、ＣＦＲＰによる中性子遮蔽機能が向上する。
【００４３】
このように形成された構造体２０のうち、胴本体５に隣接するセル２０ａを除いたセル２０ｂには、レジン２１が鋳込まれている。したがって、胴本体５に隣接するセル２０ａは、上述の実施の形態１の構造体と同様にレジン２１の膨張代を確保するものとして機能し、他のセル２０ｂは、レジン２１と略一体となって、上述の熱伝導や中性子遮蔽等を行なう。
【００４４】
このように、空間部１１の全域に構造体２０を配置する一方、この構造体２０の一部のセルにのみレジン２１を鋳込むことによって、レジン２１の膨張代を形成してもよい。ただし、この場合に、レジン２１を鋳込まないセルは、胴本体５に隣接するセル２０ａには限定されず、外筒６に隣接するセルや、径方向の中央位置のセルであってもよい。すなわち、膨張代は、外筒６の近傍位置や、径方向の中央位置に設けてもよい。これらレジン２１および構造体２０は、図９〜１１に示すように、上述の実施の形態１と同様に、面取り部１ａを除いた箇所であって、トラニオン１５の基部１５ａに干渉しない全ての位置に配置されている。
【００４５】
このような構造体２０を用いたキャスクの製造は、基本的には、上述の実施の形態１と同様に行なうことができる。すなわち、胴本体５と外筒６をそれぞれ形成し、胴本体５に伝熱フィン１０を溶接にて固定し、また、別工程において構造体２０を形成する。この時、構造体２０は、空間部１１に対応する幅Ｗ１および奥行きＤ２よりも、若干大きな幅および若干大きな奥行きにて形成される。そして、胴本体５に外筒６を被せた後、その上方または下方から、空間部１１に対して構造体２０を圧入する。この時の圧力によって、構造体２０は、弾性変形して幅Ｗ１および奥行きＤ２となり、胴本体５と外筒６に接触した状態で空間部１１に配置される。
【００４６】
その後、構造体２０のセル２０ｂにレジン２１を鋳込み、このレジン２１を固化させる。この時、レジン２１がセル２０ａに入り込むことを防止するため、構造体２０の端部を予め封止しておくことが好ましい。この状態を図１２に示す。この図１２において、構造体２０のセルのうち、胴本体５に隣接するセル２０ａの上端部は、蓋部１４にて封止されてレジン２１の流入が防止されている。
【００４７】
（実施の形態３）
図１４は実施の形態３にかかる構造体周辺の拡大斜視図、図１５は図１４の構造体の第２の構造体周辺の拡大斜視図である。なお、特に説明なき構成は上述した実施の形態２と同じであり、同じ構成を同符号にて示す。本実施の形態は概略的に、第１の構造体と第２の構造体を異なる方向に配置したキャスクおよびキャスクの製造方法にかかるものである。
【００４８】
図１４において、胴本体５と外筒６との間には、第１の構造体３０Ａと第２の構造体３０Ｂとが配置されている。第１の構造体３０Ａは、胴本体５に接するように配置されて、その内部に図示しないレジンを注入されるもので、実施の形態２の構造体２０と同様に、そのハニカム構造がキャスクの長手方向に沿うように配置されている。
一方、第２の構造体３０Ｂは、外筒６に接するように配置されるもので、図１５に示すように、そのハニカム構造を構成するセル３０ａの壁部がキャスクの径方向に沿うように配置されており、レジンを注入されることなく、このレジンの膨張空間部を形成する。このように、構造体としては、複数の構造体を組み合わせて構成することもでき、また、ハニカム構造がキャスクの径方向に沿うように配置することもできる。
【００４９】
また、図１５に示すように、第２の構造体３０Ｂの側面の全面は、蓋部３１にて封止されて、第１の構造体３０Ａへのレジン注入時に、このレジンが第２の構造体３０Ｂに流入することが防止されている。そして、レジン注入後、このレジンが膨張した際の圧力によって、蓋部３１が破られ、このレジンが第２の構造体３０Ｂに侵入することができる。すなわち、第２の構造体３０Ｂは、レジンの膨張空間部を形成する。
このように第２の構造体３０Ｂを形成した場合には、蓋部３１を広面のシート状に形成して第２の構造体３０Ｂの側面全面に貼付等しておけばよく、実施の形態１、２のように構造体の上面の一部のみを封止する場合に比べて、蓋部３１の形成が容易である。
【００５０】
さて、これまで説明した構成以外にも、構造体を用いて種々の有用な構造を構成することができる。例えば、熱伝導性のある構造体を、胴本体と外筒との間の全域に充填するようにしてもよい。この場合の構造体としては、ハニカム構造、パンチングメタル板、メッシュ状等のアルミ材が重量軽減面および熱伝導面から最適であるが、銅材またはその他の良熱伝導性材でもよい。鋼（銅本体）と銅あるいはアルミ（フィン）のような異種材溶接はその溶接が技術的に困難であったが、構造体を充填すれば、フィン数そのものの削減が行ない得、コスト削減効果がある。すなわち、胴本体と外筒との間隔を保つのに最低限の数のフィンのみを設け、フィン、胴本体外周、外筒内周とで囲まれる全域に熱伝導性の構造体を充填する。この場合に、構造体は、胴本体熱の放熱機能およびレジン熱の放熱機能を有する。
【００５１】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明にかかるキャスク（請求項１）によれば、胴本体、外筒、および各伝熱体にて区画された空間部には、中性子を遮蔽する中性子遮蔽体と、この中性子遮蔽体の少なくとも一側方に並設された構造体とを備えたので、従来に比べて、膨張代を容易に形成することができ、キャスクの製造コストを低減することができる。
【００５２】
また、この発明にかかるキャスク（請求項２）によれば、構造体を中性子遮蔽体の膨張空間よりも広面に形成し、この空間部保持体の一部に中性子遮蔽体を配置したことにより、広面に形成した構造体によって熱伝導等を行なうことができ、構造体の機能として、膨張空間を形成する以外の付加価値を設けることができる。
【００５３】
また、この発明にかかるキャスク（請求項３）によれば、構造体を熱伝導性のある材質にて形成し、この構造体を胴本体と外筒との全域に配置したので、胴本体と外筒とを固定するフィンを必要最小限とした状態で、胴本体熱の放熱とレジン熱の放熱とを構造体を介して行なうことができる。
【００５４】
また、この発明にかかるキャスク（請求項４）によれば、構造体を、胴本体と外筒に対して接触させたことにより、この構造体を介して胴本体と外筒との間の熱伝導を促進することができ、キャスク全体の放熱性が向上する。
【００５５】
また、この発明にかかるキャスク（請求項５）によれば、構造体を、ハニカム構造としたので、構造体を軽量かつ高剛性にすることができる。
【００５６】
また、この発明にかかるキャスク（請求項６）によれば、構造体を、アルミニウム系材、炭素繊維強化プラスチック、または、これらの複合材にて形成したので、軽量かつ高熱伝導率の構造体を形成することができ、キャスク全体の軽量化や放熱性の向上を図ることができる。特に、ＣＦＲＰのカーボン成分に含まれる水素によって中性子の減速作用を得ることができる。
【００５７】
また、この発明にかかるキャスクの製造方法（請求項７）によれば、伝熱体を所定間隔で固定する第１の工程と、構造体を配置する第２の工程と、胴本体の外周を円筒状の外筒にて覆う第３の工程と、中性子遮蔽体を配置する第４の工程とを備えたので、伝熱体を胴本体に固定した後、外筒を胴本体に被せる前後いずれかの時点において空間部に構造体を配置することにより、容易に膨張空間を形成することができる。
【００５８】
また、この発明にかかるキャスクの製造方法（請求項８）によれば、構造体は、胴本体、外筒、および各伝熱体にて区画された空間部に略対応する形状に形成され、上記第４の工程において、構造体の端面の全部または一部を封止した後、当該構造体に中性子遮蔽体を配置するので、構造体に中性子遮蔽体が流入することを容易に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるキャスクの構成を示す正面図である。
【図２】図１に示したキャスクの一部を破断した状態を示す斜視図である。
【図３】図１に示したキャスクの構成を示す縦断面図である。
【図４】図１に示したＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】図１に示したＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】図１に示したＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図７】レジン鋳込み前の図４の内容を示す要部拡大図である。
【図８】レジン鋳込み後の図４の内容を示す要部拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態２にかかる図４に対応するキャスクの構成を示す断面図である。
【図１０】図５に対応するキャスクの構成を示す断面図である。
【図１１】図６に対応するキャスクの構成を示す断面図である。
【図１２】レジン鋳込み前の図９の内容を示す要部拡大図である。
【図１３】レジン鋳込み後の図９の内容を示す要部拡大図である。
【図１４】この発明の実施の形態３にかかる構造体周辺の拡大斜視図である。
【図１５】図１４の構造体の第２の構造体周辺の拡大斜視図である。
【図１６】従来におけるキャスクの構成を示す正面図である。
【図１７】図１６に示したキャスクの長手中央付近における構成を示す径方向断面図である。
【符号の説明】
１、１００キャスク
１ａ面取り部
２、１０１キャスク本体
３、１０２蓋部
４、１０３底板
５、１０４胴本体
６、１０５外筒
８、１０９角パイプ
９、１１０バスケット
１０、１０６伝熱フィン
１１、１０７空間部
１２、２０構造体
３０Ａ第１の構造体
３０Ｂ第２の構造体
１３、２１、１０８レジン
１４、３１蓋部
１５トラニオン

Claims

使用済み核燃料集合体を収めるバスケットを収容すると共にγ線を遮蔽する円筒状の胴本体と、
前記胴本体の外周を覆う円筒状の外筒と、
前記胴本体と前記外筒との間に所定間隔で配置される複数の伝熱体と、
前記胴本体と前記外筒と複数の前記伝熱体とで区画された空間部の全域に配置され、
中性子を遮蔽する中性子遮蔽体を鋳込む際の前記中性子遮蔽体による押圧力に抗して所定の膨張代を確保し得る強度を有し、かつ、前記中性子遮蔽体が熱膨張した際にはこの膨張力に屈して前記中性子遮蔽体の膨張を許容し得る強度を有し、
セルを複数隣接させたハニカム構造であり、
熱伝導性のある材質で形成される
構造体と、
前記構造体の複数の前記セルのうちの一部の前記セルに配置される前記中性子遮蔽体と、
を備え、
前記構造体は、前記セルのうち、前記中性子遮蔽体が配置される前記セル以外の前記セルが前記膨張代となることを特徴とするキャスク。
前記構造体の複数の前記セルのうち、前記中性子遮蔽体が鋳込まれない前記セルは、前記中性子遮蔽体の膨張空間よりも広面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャスク。
前記構造体は、前記胴本体と前記外筒とに接触して配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のキャスク。
前記構造体は、アルミニウム系材、炭素繊維強化プラスチック、または、これらの複合材にて形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のキャスク。
使用済み核燃料集合体を収めるバスケットを収容すると共にγ線を遮蔽する円筒状の胴本体の外周面に、複数の伝熱体を所定間隔で固定する第１の工程と、
前記第１の工程の後、複数の前記伝熱体の相互間に、中性子を遮蔽する中性子遮蔽体の膨張空間を形成するための構造体を配置する第２の工程と、
前記第２の工程の前後いずれかに、前記胴本体の外周を円筒状の外筒にて覆う第３の工程と、
第３の工程の後、前記構造体の端面の一部を封止した後、前記胴本体、前記外筒、および前記各伝熱体にて区画された空間部に対応する形状、かつ、中空筒状に形成された前記構造体に前記中性子遮蔽体を配置する第４の工程と、
を備えることを特徴とするキャスクの製造方法。