JP4296645B2

JP4296645B2 - Nuclear fuel material storage container, neutron shielding material and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4296645B2
Application number: JP22692499A
Authority: JP
Inventors: 研一矢吹; 靖弘荻原; 順二田中; 武白木; 康夫筒井; 秀男大西
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: JP2001051093A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば使用済ウラン酸化物などの核燃料物質を貯蔵するための核燃料物質貯蔵容器、これに用いられる中性子遮蔽材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウラン酸化物あるいはプルトニウム酸化物をはじめとする核燃料物質は、核燃料物質貯蔵容器に収容され、保管または搬送される。このとき核燃料物質貯蔵容器の容器本体外周には、中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材が設けられる。この中性子遮蔽材の材質としては中性子遮蔽効果の大きい有機材料が挙げられる。有機材料のプラスチックは軽量で、弾性、可塑性、機械加工性に優れているとともに、再処理施設で特に必要とされる耐薬品性が良好であり、中でも高分子量ポリエチレンは耐衝撃性に優れ使用限界照射線量の値が高いので、安全性や耐久性の点でも有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高分子量ポリエチレンは分子量が大きいために成形加工性に難点があり、一般的に圧縮成形法によって板状の加工素材を成形し使用している。したがって従来の中性子遮蔽材は、高分子量ポリエチレンの板材を機械加工によってブロック状とし、これを貯蔵容器の周囲に積み木式に積み上げて組み立てられていた。しかし、このような方法では大量の部品（ブロック）を必要とするとともにこの部品を加工するための時間が長くなるといった問題があった。また、検査や組立施工などにも長時間を必要とするため、製品価格や施工コストは上昇し、効率が悪かった。さらに、板材をブロック状にするときの切断時に大量の屑が発生するため、材料ロスが多くなるとともにこの屑の処理やコストの上昇が問題であった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、短期間で容易に製造され、経済的にも有利な核燃料物質貯蔵容器、これに用いられる中性子遮蔽材及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、核燃料物質が収容される貯蔵容器本体と、この貯蔵容器本体を収納するための複数の空間部を有したバスケット本体と、前記バスケット本体の空間部内に設けられ前記核燃料物質から放出される中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材と、前記バスケット本体の空間部に収納された貯蔵容器本体を固定するための固定手段とを備え、前記中性子遮蔽材は、密度が０．８３０ｇ／ｃｍ ^３以上、極限粘度が２．５ｄｌ／ｇ以上の高分子量ポリエチレンからなる厚みが、３．０ｍｍ未満のシートを複数重に巻いて筒状に形成され前記貯蔵容器本体の外周を覆うように配されたものであることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、シート状に形成された高分子量ポリエチレンを筒状に巻いた中性子遮蔽材を備えたため、貯蔵容器本体内部に収容された核燃料物質から放出される中性子は確実に遮蔽される。また、シートを巻いたものであるため半径方向に弾性を有するので外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができるとともに、短時間且つ容易に形成することができる。そして外周に中性子遮蔽材を配した貯蔵容器本体は、バスケット本体の空間部内部に固定手段によって固定されているので、保管や搬送は安定して行われる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、核燃料物質を収容した貯蔵容器本体の外周を覆うように配され前記核燃料物質から放出される中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材であって、密度が０．８３０ｇ／ｃｍ ^３以上、極限粘度が２．５ｄｌ／ｇ以上の高分子量ポリエチレンからなる厚みが、３．０ｍｍ未満となるシートを複数重に巻いて筒状に形成されたものであることを特徴とする中性子遮蔽材である。
【０００８】
本発明によれば、中性子遮蔽材は、シート状に形成された高分子量ポリエチレンを筒状に巻いたものであるため、短時間且つ容易に形成することができる。また、シートを巻いた構成であるため、筒状に形成された中性子遮蔽材は半径方向に弾性を有するようになり、外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の中性子遮蔽材であって、前記シートは、押出成形によって形成された厚肉パイプを外周側から厚みが、３．０ｍｍ未満となるように桂剥きして形成されることを特徴とする中性子遮蔽材である。
【００１０】
本発明によれば、高分子量ポリエチレンからなるシートは、押出成形によって形成された厚肉パイプを外周側から桂剥きして形成されるため、材料ロスを抑えつつ短時間で得ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の中性子遮蔽材であって、前記高分子量ポリエチレンからなるシートを複数重に巻いて形成される複数の円筒状部材が同軸状となるように連結されたものであって、相接するそれぞれ接続端部は雄雌のテーパ形状に形成されたことを特徴とする中性子遮蔽材である。
【００１２】
本発明によれば、中性子遮蔽材を複数の円筒状部材が連結されたものとすることによって、貯蔵容器本体が大型化した場合においても容易に対応することができるとともに簡単な施工で形成することができる。さらに、この複数の円筒状部材の相接するそれぞれ接続端部を雄雌のテーパ形状に形成することによって中性子の遮蔽の確実性は向上される。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、核燃料物質を収容した貯蔵容器本体の外周を覆うように配され前記核燃料物質から放出される中性子を遮蔽するための中性子遮蔽材の製造方法であって、前記中性子遮蔽材は、密度が０．８３０ｇ／ｃｍ ^３以上、極限粘度が２．５ｄｌ／ｇ以上の高分子量ポリエチレンを押出成形によって厚肉パイプ状に形成するとともにこの厚肉パイプを外周側から厚みが、３．０ｍｍ未満となるように桂剥きしてシートを形成し、
このシートを前記貯蔵容器本体の外周形状に沿うように複数重に筒状に巻くことによって形成されることを特徴とする中性子遮蔽材の製造方法である。
【００１６】
本発明によれば、中性子遮蔽材は、高分子量ポリエチレンからなるシートを貯蔵容器本体の外周形状に沿うように巻くことによって、短時間で効率良く形成されるとともに、半径方向に弾性を有するようになり、外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができる。さらにシートは、押出成形によって形成された高分子量ポリエチレンからなる厚肉パイプを桂剥きすることによって得られるため、材料ロスを抑えつつ短時間に効率良く形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による核燃料物質貯蔵容器を図面を参照して説明する。図１は本発明の核燃料物質貯蔵容器１００全体の側方断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００１８】
図１、図２において、核燃料物質貯蔵容器１００は、バスケット本体１と、核燃料物質を収容させる容器本体２と、容器本体２の外周に設けられた中性子遮蔽材３と、固定手段である容器本体固定板４とを備えている。
【００１９】
バスケット本体１は、例えばＳＳ４００といった圧延鋼などの金属からなっており、容器本体２を収納するための有底の空間部５が４つ設けられたものである。このバスケット本体１には複数の柱部６が設けられており、これら柱部６によってバスケット本体１全体の強度が確保されている。また柱部６は、上端６ａがバスケット本体１上面より突出するように設けられているとともに下端６ｂには係合穴６ｃが設けられている。すなわち、バスケット本体１を段積みさせた場合において、下段のバスケット本体１の柱部６の上端６ａを、上段のバスケット本体１の柱部６の下端６ｂに形成された係合穴６ｃに係合させることによってバスケット本体１の段積みは安定して実現されるようになっている。
【００２０】
容器本体２は、例えばウラン酸化物などの核燃料物質を収納させるためのものであり、ＳＵＳ３０４といったステンレス鋼などから形成されている。また容器本体２の上部開口部にはボルトによって固定される蓋２ｂが取り付けられるようになっている。
【００２１】
容器本体固定板４は、空間部５に収納された容器本体２を固定するためのものであって、例えばＳＳ４００といった圧延鋼などの金属から形成されている。この容器本体固定板４は下向きに開口した筒部４ａを有しており、筒部４ａの先端を容器本体２の肩部２ａに当接させつつバスケット本体１に固定されることによって容器本体２を固定するようになっている。
【００２２】
中性子遮蔽材３は円筒状に形成されたものであって、空間部５のそれぞれの内部に設けられている。容器本体２はこれら中性子遮蔽材３を備えた空間部５にそれぞれ収納可能となっている。
【００２３】
図３に示すように、中性子遮蔽材３の内側には、例えばカドミウムなどからなる中性子吸収材８の層が設けられており、さらに内側には内側ステンレス層７が設けられている。一方、中性子遮蔽材３の外側には、外側ステンレス層９が設けられている。そして容器本体２は内側ステンレス層７の内部に収納されるようになっている。これら内側ステンレス層７、外側ステンレス層９、中性子吸収材８はそれぞれ例えば１〜１０ｍｍ程度の厚みを有している。
【００２４】
中性子吸収材８は、図４に示すように複数のシートが複数の層を有するように設けられたものである。すなわち、２枚のシートを筒状に配置して内層とするとともに、それぞれの相接する離間部分８ａを覆うように２枚のシートを配置して外層としたものであって、４枚のシートから構成されている。したがって、各シートの離間部分８ａは他のシートによって覆われる構成となっており、中性子の遮蔽効果は向上されている。なお、各シートを重なり合わせ、離間部分８ａが無くなるように配置することによって中性子の遮蔽の確実性はさらに向上する。また、内側ステンレス層７や外側ステンレス層９も、中性子吸収材８と同じ方法で設けることが可能である。
【００２５】
中性子遮蔽材３は、エチレンもしくはエチレンを主体とした重合体であり、密度が０．８３０ｇ／ｃｍ ^３以上、極限粘度が２．５ｄｌ／ｇ以上、好ましくは５．０ｄｌ／ｇ以上の高分子量ポリエチレンからなるシートを円筒状に巻いたものである。この高分子量ポリエチレンシートとしては、厚みが３．０ｍｍ未満であることが望ましく、３．０ｍｍ未満とすることによって容易に円筒状に巻くことができる。
【００２６】
また、中性子遮蔽材３は内径が５００ｍｍ〜６００ｍｍ程度になるように巻かれるため、ひとつのシートの長さは５ｍ以上のものを使用することが望ましい。また、使用される容器本体２の大きさを考慮した場合、シートの幅は５００ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２７】
極限粘度が５．０ｄｌ／ｇ以上の高分子量ポリエチレンのシートは、押出成形によって成形された厚肉パイプを外周から桂剥きすることによって形成される。すなわち、高分子量ポリエチレンパウダーを加熱溶融し、押出成形法によって高分子量ポリエチレン製の厚肉パイプを形成し、次いでこの厚肉パイプを回転させつつその外周面にカッター刃をあてがうことによって、桂剥きの要領で高分子量ポリエチレンシートは形成される。極限粘度が５．０ｄｌ／ｇ未満の高分子量ポリエチレンシートについても、前記方法で形成されるのが一般的であるが、Ｔ−ダイシート成形法によってシートを形成することが可能である。このようにして形成させたシートを円筒状に巻くことによって、図５、６に示すような中性子遮蔽材３が形成される。
【００２８】
具体的には、容器本体２が外径５００ｍｍ、高さ１０００ｍｍのＳＵＳ３０４製である場合、まず、厚肉パイプ用ダイを備えた押出成形機によって例えば外径５００ｍｍ、内径１８６ｍｍ，長さ１２００ｍｍの高分子量ポリエチレン製大口径厚肉パイプを形成する。そしてこの厚肉パイプをスカイビング・レースＤＦ−１３型（田之内鉄工所製）などを用いて外周面側から順次連続的に桂剥きにして、厚み１．０ｍｍ、幅１２００ｍｍ、長さ８８ｍの連続シートを形成させる。そして、このシートを内径を５００ｍｍに規制しつつ４０周巻き上げることによって、図５、図６に示すような円筒状の中性子遮蔽材３が形成される。
【００２９】
以上のような構成を持つ核燃料物質貯蔵容器１００において核燃料物質を貯蔵する場合、まず、容器本体２に核燃料物質を収容させる。そして、容器本体２の開口部に蓋２ｂをし、ボルトなどによって固定させる。また、バスケット本体１のそれぞれの空間部５には、外側ステンレス層９、中性子遮蔽材３、中性子吸収材８、内側ステンレス層１０をあらかじめ設けておく。そして、核燃料物質を収容した容器本体２を、中間子遮蔽材３の内部に挿入する。
【００３０】
容器本体２を、中性子遮蔽材３が備えられた空間部５に収納したら、バスケット本体１の上方より容器本体固定板４を覆い、筒部４ａを容器本体２の肩部２ａに当接させる。そして、この容器本体固定板４をバスケット本体１に例えばボルトやコンクリートなどによって固定することによって容器本体２はバスケット本体１に固定されつつ収容される。
そしてこの容器本体２を収容したバスケット本体１を、柱部６の上端６ａと係合穴６ｃとを係合させつつ積み上げることによって核燃料物質貯蔵容器１００は保管あるいは搬送される。
【００３１】
このように、中性子遮蔽材３は、シート状に形成された高分子量ポリエチレンを円筒状に巻いたものであるため、短時間かつ容易に形成することができる。また、シートを巻いたものであるため半径方向に弾性を有するので外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができる。すなわち、ブロック状や一体成形の中性子遮蔽材においては外力が加わると割れたりするおそれがあるが、シートを巻いた構成とすることにより破損は防止される。
【００３２】
そして、容器本体２内部に収容されている核燃料物質から放出される中性子は、容器本体２の外周を覆うように配された円筒状の中性子遮蔽材３によって確実に遮蔽される。さらに容器本体２は、バスケット本体１の空間部５内部に容器本体固定板４によって固定されているので、保管や搬送は安定して行われる。
【００３３】
さらに、高分子量ポリエチレンシートは、押出成形によって形成された厚肉パイプを外周側から桂剥きして形成されるため、材料ロスを抑えつつ短時間で得られる。すなわち、従来の高分子量ポリエチレンの板材から小さなブロックを削り出す方法では、材料のロスが製品重量の例えば少なくとも３倍程度発生していたが、本発明のように厚肉パイプの外周面から順次連続的に桂剥きする方法においては材料ロスを１０％未満に抑えることができる。
【００３４】
また、高分子量ポリエチレンシートを巻いて円筒形状にする方法は、容器本体２の外径寸法の仕様変更に容易に対応することが可能である。さらに、厚肉パイプを備蓄して必要なときにシート状にすればよいため、中性子遮蔽材３は必要なときに効率良く短時間で形成されることが可能であり、例えば製品として即時に納めることができる。
【００３５】
柱部６を設けたことによってバスケット本体１全体の強度は確保されているため、例えば落下してしまった場合においても、バスケット本体１は局部変形のみが生じて全体の変形には至らず、容器本体２には影響を及ぼさない。したがって、安全性は向上されている。
【００３６】
さらに、容器本体２を収容したバスケット本体１を、柱部６の上端６ａと係合穴６ｃとを係合させつつ積み上げてることによって例えば１０００本といった大量の容器本体２を一度に安定して保管することができる。
【００３７】
また、中性子吸収材８を併用することによって中性子遮蔽材３の機能を補うことができるので、容器本体２に収容された核燃料物質から放出される中性子の遮蔽の確実性はさらに向上される。
【００３８】
なお、上述のように中性子遮蔽材３をあらかじめ空間部５に備えさせてから容器本体２を収納するのではなく、容器本体２の外周に直接中性子遮蔽材３を巻き付けてから空間部５に収納することも可能である。すなわち容器本体２を回転機構に設置して回転させつつ、厚肉パイプを連続的にシート状に桂剥きすると同時にこのシートを回転する容器本体２の外周に連続的に巻き付けることも可能である。
【００３９】
次に、本発明の中性子遮蔽材の第２実施形態を図７、図８を参照しながら説明する。
図７、図８において、中性子遮蔽材１３は、複数の円筒状部材が連結されたものであって、相接するそれぞれ接続端部は雄雌のテーパ形状に形成されている。すなわち、中性子遮蔽材１３は、２つの円筒状の部材１３ａ、１３ｂからなっており、それぞれの部材の接続部分は、雄雌のテーパー状に形成されて嵌合されている。
【００４０】
この２つの部材１３ａ、１３ｂからなる中性子遮蔽材１３を形成するために、まず押出成形法によって得られた高分子量ポリエチレン製の厚肉パイプを桂剥きにし、例えば厚み１．０ｍｍ、最大幅１１５０ｍｍ、長さ５０ｍの連続シートを形成する。次いで、この形成されたシートを内径５００ｍｍに規制しつつ４０回巻き上げることにより２つの円筒状部材が形成される。形成されたこれらの部材のうち、一方の部材の端面が雄形テーパーに、他方の部材の端面が雌形テーパーになるように旋盤で加工することにより、２つの円筒状部材１３ａ、１３ｂが得られる。これらの円筒状部材１３ａ、１３ｂの雄雌のテーパー部分を嵌合させるように連結することによって中性子遮蔽材１３が得られる。
形成された中性子遮蔽材１３の内部には、例えば外径５００ｍｍ、高さ１０００ｍｍのＳＵＳ３０４製容器本体２が挿入可能となる。
【００４１】
このように中性子遮蔽材１３を複数の円筒状部材１３ａ、１３ｂが連結されたものとすることによって、例えば高さが１０００ｍｍを越える長身の容器本体２に対しても円筒状部材１３ａ、１３ｂ、…を複数個連結させることによって容易に対応することができる。さらにこの複数の円筒状部材１３ａ、１３ｂの相接するそれぞれ接続端部を雄雌のテーパ形状に形成することによって、各部材１３ａ、１３ｂは安定して連結され中性子の遮蔽の確実性は向上される。さらに、各部材１３ａ、１３ｂは接続端部を嵌合することによって連結されるため、中性子遮蔽材１３を組み立てるときの施工は極めて簡単に行うことができる。
【００４２】
次に、図９、１０を参照しながら中性子遮蔽材の第３実施形態について説明する。
これらの図に示すように、中性子遮蔽材２３は、厚み１．０ｍｍ、幅９５０ｍｍ、長さ３０ｍの高分子量ポリエチレン製の第１シート２３ａと、厚み１．０ｍｍ、幅１０５０ｍｍ、長さ３０ｍの高分子量ポリエチレン製の第２シート２３ｂとを、外径５００ｍｍ、高さ２０００ｍｍのＳＵＳ３０４製容器本体２の高さの中央付近で互いに相接させつつ外周に巻き付けてなる内層２４と、内層２４の外側に第２シート２３ｂと第１シート２３ａとを先に巻き付けた内層２４側とそれぞれ異なった位置、すなわち互いに逆の位置に巻き付けた外層２５とからなっており、計４本の円筒状部材から構成されたものである。
【００４３】
この第１、第２シート２３ａ、２３ｂは、押出成形法によって得られた高分子量ポリエチレン製の厚肉パイプを桂剥きにすることによって得られる。このとき、それぞれの第１、第２シート２３ａ、２３ｂの所望の幅に合わせて厚肉パイプの長さを定めることが可能であるが、幅広のシートをスリットするなどして所望の幅の第１、第２シート２３ａ、２３ｂを得ることも可能である。
【００４４】
このように、幅の異なる複数のシートを互いに相接するように容器本体２の外周に巻き付けるとともに、さらにこれらのシートを容器本体２の外周に互いに逆に位置するように巻き付けることによって、これらのシートの相接部分の形状は複雑化される。したがって、容器本体２に収容された核燃料物質からの中性子の放出の遮蔽の確実性は向上される。また、複数のシートを組み合わせる構成であるため、長身の容器本体２に対しても容易に対応することができるとともに、例えば幅広のシートを所望の幅にスリットするなどして、様々なサイズの容器本体２に対しても容易に対応することができる。
【００４５】
なお、この場合においても、容器本体２の外周に第１、第２シート２３ａ、２３ｂを直接巻き付ける方法の他に、内径を規制しつつ内層２４を円筒状に巻き次いでその外側に外層２５を設けて中性子遮蔽材２３としたのち、この内部に容器本体２を挿入することも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の核燃料物質貯蔵容器、中性子遮蔽材及びその製造方法は、以下のような効果を有するものである。
請求項１に記載の発明によれば、シート状に形成された高分子量ポリエチレンを筒状に巻いた中性子遮蔽材を備えたため、貯蔵容器本体内部に収容された核燃料物質から放出される中性子は確実に遮蔽される。また、シートを巻いたものであるため半径方向に弾性を有するので外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができるとともに、短時間且つ容易に形成することができる。そして外周に中性子遮蔽材を配した貯蔵容器本体は、バスケット本体の空間部内部に固定手段によって固定されているので、保管や搬送は安定して行われる。
【００４７】
請求項２に記載の発明によれば、中性子遮蔽材は、シート状に形成された高分子量ポリエチレンを筒状に巻いたものであるため、短時間且つ容易に形成することができる。また、シートを巻いた構成であるため、筒状に形成された中性子遮蔽材は半径方向に弾性を有するようになり、外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができる。
【００４８】
請求項３に記載の発明によれば、高分子量ポリエチレンからなるシートは、押出成形によって形成された厚肉パイプを外周側から桂剥きして形成されるため、材料ロスを抑えつつ短時間で得ることができる。
【００４９】
請求項４に記載の発明によれば、中性子遮蔽材を複数の円筒状部材が連結されたものとすることによって、貯蔵容器本体が大型化した場合においても容易に対応することができるとともに簡単な施工で形成することができる。さらに、この複数の円筒状部材の相接するそれぞれ接続端部を雄雌のテーパ形状に形成することによって中性子の遮蔽の確実性は向上される。
【００５１】
請求項６に記載の発明によれば、中性子遮蔽材は、高分子量ポリエチレンからなるシートを貯蔵容器本体の外周形状に沿うように巻くことによって、短時間で効率良く形成されるとともに、半径方向に弾性を有するようになり、外力が加わっても破損することなくたわんで元の形状に戻ることができる。さらにシートは、押出成形によって形成された高分子量ポリエチレンからなる厚肉パイプを桂剥きすることによって得られるため、材料ロスを抑えつつ短時間に効率良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の核燃料物質貯蔵容器の実施形態の一例を示す側方断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】中性子遮蔽材近傍の層構成を説明する図である。
【図４】中性子吸収材の配置を説明する図である。
【図５】中性子遮蔽材の第１実施形態を説明する斜視図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】中性子遮蔽材の第２実施形態を説明する斜視図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】中性子遮蔽材の第３実施形態を説明する斜視図である。
【図１０】図９の断面図である。
【符号の説明】
１バスケット本体
２容器本体
３、１３、２３中性子遮蔽材
４容器本体固定板（固定手段）
５空間部
６柱部
７内側ステンレス層
８中性子吸収材
９外側ステンレス層
１３ａ、１３ｂ円筒状部材
２４内層
２５外層
１００核燃料物質貯蔵容器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nuclear fuel material storage container for storing nuclear fuel material such as spent uranium oxide, a neutron shielding material used therefor, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Nuclear fuel materials such as uranium oxide or plutonium oxide are stored in a nuclear fuel material storage container and stored or transported. At this time, a neutron shielding material for shielding neutrons is provided on the outer periphery of the container body of the nuclear fuel material storage container. Examples of the material of the neutron shielding material include organic materials having a large neutron shielding effect. Organic plastics are lightweight and have excellent elasticity, plasticity, and machinability, as well as good chemical resistance especially required in reprocessing facilities. Among them, high-molecular-weight polyethylene has excellent impact resistance and is the limit of use. Since the value of irradiation dose is high, it is advantageous in terms of safety and durability.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the high molecular weight polyethylene has a large molecular weight, it has a difficulty in molding processability. In general, a plate-like processed material is molded and used by a compression molding method. Therefore, the conventional neutron shielding material has been assembled by making a block of high molecular weight polyethylene into a block shape by machining and stacking it in the form of a building block around the storage container. However, such a method has a problem that a large amount of parts (blocks) are required and a time for processing the parts becomes long. In addition, inspection and assembly work require a long time, so the product price and construction cost increased and the efficiency was poor. Furthermore, since a large amount of waste is generated at the time of cutting when the plate material is made into a block shape, the material loss is increased and the processing of the waste and the cost increase are problems.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a nuclear fuel material storage container that is easily manufactured in a short period of time and is economically advantageous, a neutron shielding material used therefor, and a method of manufacturing the same. It is an object.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a storage container main body in which nuclear fuel material is stored, a basket main body having a plurality of space portions for storing the storage container main body, and the basket A neutron shielding material for shielding neutrons emitted from the nuclear fuel material provided in a space portion of the main body, and a fixing means for fixing a storage container main body housed in the space portion of the basket main body, The neutron shielding material is formed in a cylindrical shape by winding a plurality of sheets having a thickness of less than 3.0 mm made of high molecular weight polyethylene having a density of 0.830 g / cm ³ or more and an intrinsic viscosity of 2.5 dl / g or more. It is arranged to cover the outer periphery of the storage container body.
[0006]
According to the present invention, since the neutron shielding material in which the high molecular weight polyethylene formed in a sheet shape is wound in a cylindrical shape is provided, neutrons emitted from the nuclear fuel material accommodated inside the storage container body are reliably shielded. Further, since the sheet is wound, it has elasticity in the radial direction, so that it can be bent and returned to its original shape without being damaged even when an external force is applied, and can be easily formed in a short time. And since the storage container main body which has arrange | positioned the neutron shielding material on the outer periphery is being fixed by the fixing means inside the space part of a basket main body, storage and conveyance are performed stably.
[0007]
The invention according to claim 2 is a neutron shielding material for shielding neutrons emitted from the nuclear fuel material disposed so as to cover the outer periphery of the storage container main body containing the nuclear fuel material, and has a density of 0.830 g. / Cm ³ or more, the thickness consisting of high molecular weight polyethylene having an intrinsic viscosity of 2.5 dl / g or more is formed into a cylindrical shape by winding a plurality of sheets having a thickness of less than 3.0 mm. Neutron shielding material.
[0008]
According to the present invention, the neutron shielding material can be formed in a short time and easily because the sheet is formed by winding high molecular weight polyethylene formed in a sheet shape. In addition, since the sheet is wound, the cylindrical neutron shielding material has elasticity in the radial direction, and can be returned to its original shape without being damaged even when an external force is applied. .
[0009]
Invention of Claim 3 is a neutron shielding material of Claim 2, Comprising: The said sheet | seat is set so that thickness may become less than 3.0 mm from the outer peripheral side by the thick pipe formed by extrusion molding. It is a neutron shielding material characterized by being formed by peeling katsura.
[0010]
According to the present invention, the sheet made of high molecular weight polyethylene can be obtained in a short time while suppressing material loss because the thick pipe formed by extrusion molding is peeled off from the outer peripheral side.
[0011]
Invention of Claim 4 is a neutron shielding material of Claim 2 or 3, Comprising: The several cylindrical member formed by winding the sheet | seat which consists of the said high molecular weight polyethylene in multiple layers becomes coaxial. The connecting end portions that are connected to each other are formed into male and female tapered shapes, and are neutron shielding materials.
[0012]
According to the present invention, a plurality of cylindrical members are connected to the neutron shielding material, so that even when the storage container body is enlarged, it can be easily handled and formed by simple construction. Can do. Furthermore, the reliability of neutron shielding is improved by forming the connecting end portions of the plurality of cylindrical members in contact with each other in a male and female tapered shape.
[0015]
The invention according to claim 5 is a method for manufacturing a neutron shielding material, which is arranged so as to cover an outer periphery of a storage container main body containing nuclear fuel material and shields neutrons emitted from the nuclear fuel material, The shielding material is formed from a high-molecular-weight polyethylene having a density of 0.830 g / cm ³ or more and an intrinsic viscosity of 2.5 dl / g or more into a thick-walled pipe by extrusion molding . Strip the Katsura so that it is less than 3.0 mm to form a sheet,
It is a method for producing a neutron shielding material, characterized in that the sheet is formed by winding a plurality of sheets into a cylindrical shape so as to follow the outer peripheral shape of the storage container body.
[0016]
According to the present invention, the neutron shielding material is formed efficiently in a short time by winding a sheet made of high molecular weight polyethylene along the outer peripheral shape of the storage container body, and has elasticity in the radial direction. Thus, even if an external force is applied, the original shape can be bent without being damaged. Further, since the sheet is obtained by peeling a thick pipe made of high molecular weight polyethylene formed by extrusion molding, it can be efficiently formed in a short time while suppressing material loss.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a nuclear fuel material storage container according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of the entire nuclear fuel material storage container 100 of the present invention, and FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG.
[0018]
1 and 2, a nuclear fuel material storage container 100 includes a basket body 1, a container body 2 that contains nuclear fuel material, a neutron shielding material 3 provided on the outer periphery of the container body 2, and a container body that is a fixing means. And a fixed plate 4.
[0019]
The basket body 1 is made of a metal such as rolled steel such as SS400, and is provided with four bottomed space portions 5 for housing the container body 2. The basket body 1 is provided with a plurality of column portions 6, and the strength of the entire basket body 1 is secured by these column portions 6. The column portion 6 is provided with an upper end 6a protruding from the upper surface of the basket body 1, and an engagement hole 6c is provided at the lower end 6b. That is, when the basket body 1 is stacked, the upper end 6a of the column portion 6 of the lower basket body 1 is engaged with the engagement hole 6c formed in the lower end 6b of the column portion 6 of the upper basket body 1. By doing so, stacking of the basket body 1 is realized stably.
[0020]
The container body 2 is for containing a nuclear fuel material such as uranium oxide, and is made of stainless steel such as SUS304. Further, a lid 2b fixed by a bolt is attached to the upper opening of the container body 2.
[0021]
The container main body fixing plate 4 is for fixing the container main body 2 accommodated in the space 5, and is made of a metal such as rolled steel such as SS400. The container main body fixing plate 4 has a cylindrical portion 4 a that opens downward. The container main body 2 is fixed to the basket main body 1 while the tip of the cylindrical portion 4 a is in contact with the shoulder 2 a of the container main body 2. Is supposed to be fixed.
[0022]
The neutron shielding material 3 is formed in a cylindrical shape, and is provided in each space portion 5. The container main body 2 can be stored in the space 5 provided with the neutron shielding material 3.
[0023]
As shown in FIG. 3, a layer of a neutron absorbing material 8 made of, for example, cadmium is provided inside the neutron shielding material 3, and an inner stainless steel layer 7 is further provided inside. On the other hand, an outer stainless steel layer 9 is provided outside the neutron shielding material 3. The container body 2 is accommodated in the inner stainless steel layer 7. Each of the inner stainless steel layer 7, the outer stainless steel layer 9, and the neutron absorber 8 has a thickness of about 1 to 10 mm, for example.
[0024]
The neutron absorber 8 is provided such that a plurality of sheets have a plurality of layers as shown in FIG. That is, two sheets are arranged in a cylindrical shape as an inner layer, and two sheets are arranged as an outer layer so as to cover the adjacent spaced apart portions 8a. It is composed of Accordingly, the separation portion 8a of each sheet is covered with another sheet, and the neutron shielding effect is improved. In addition, the reliability of neutron shielding is further improved by overlapping the sheets and arranging them so that there is no space 8a. The inner stainless steel layer 7 and the outer stainless steel layer 9 can also be provided by the same method as the neutron absorber 8.
[0025]
The neutron shielding material 3 is ethylene or a polymer mainly composed of ethylene, and has a density of 0.830 g / cm ³ or more and an intrinsic viscosity of 2.5 dl / g or more, preferably 5.0 dl / g or more. The sheet | seat which consists of is wound cylindrically. The high molecular weight polyethylene sheet preferably has a thickness of less than 3.0 mm, and can be easily wound into a cylindrical shape by making the thickness less than 3.0 mm.
[0026]
Moreover, since the neutron shielding material 3 is wound so that the inner diameter is about 500 mm to 600 mm, it is desirable to use one sheet having a length of 5 m or more. In consideration of the size of the container body 2 to be used, the width of the sheet is desirably 500 mm or more.
[0027]
A high molecular weight polyethylene sheet having an intrinsic viscosity of 5.0 dl / g or more is formed by peeling a thick pipe formed by extrusion from the outer periphery. That is, high molecular weight polyethylene powder is heated and melted, a thick pipe made of high molecular weight polyethylene is formed by an extrusion method, and then the cutter blade is applied to the outer peripheral surface of the thick pipe while rotating it. In this way, a high molecular weight polyethylene sheet is formed. A high molecular weight polyethylene sheet having an intrinsic viscosity of less than 5.0 dl / g is generally formed by the above-described method, but the sheet can be formed by a T-die sheet molding method. A neutron shielding material 3 as shown in FIGS. 5 and 6 is formed by winding the sheet thus formed into a cylindrical shape.
[0028]
Specifically, when the container main body 2 is made of SUS304 having an outer diameter of 500 mm and a height of 1000 mm, first, for example, by an extrusion molding machine equipped with a thick pipe die, the outer diameter is 500 mm, the inner diameter is 186 mm, and the length is 1200 mm. A large diameter thick pipe made of molecular weight polyethylene is formed. Then, this thick pipe is stripped successively from the outer peripheral surface side using a skiving race DF-13 type (manufactured by Tanouchi Iron Works) and the like, and the thickness is 1.0 mm, the width is 1200 mm, and the length is 88 m. A continuous sheet is formed. And this sheet | seat is rolled up 40 times, controlling an internal diameter to 500 mm, The cylindrical neutron shielding material 3 as shown in FIG. 5, FIG. 6 is formed.
[0029]
When nuclear fuel material is stored in the nuclear fuel material storage container 100 having the above-described configuration, first, the nuclear fuel material is stored in the container body 2. And the lid | cover 2b is put on the opening part of the container main body 2, and it fixes with a volt | bolt etc. In addition, an outer stainless steel layer 9, a neutron shielding material 3, a neutron absorber 8, and an inner stainless steel layer 10 are provided in advance in each space 5 of the basket body 1. Then, the container body 2 containing the nuclear fuel material is inserted into the meson shielding material 3.
[0030]
When the container main body 2 is stored in the space 5 provided with the neutron shielding material 3, the container main body fixing plate 4 is covered from above the basket main body 1, and the cylindrical portion 4 a is brought into contact with the shoulder portion 2 a of the container main body 2. Then, by fixing the container body fixing plate 4 to the basket body 1 with, for example, bolts or concrete, the container body 2 is housed while being fixed to the basket body 1.
The nuclear fuel material storage container 100 is stored or transported by stacking the basket body 1 containing the container body 2 while engaging the upper end 6a of the column portion 6 and the engagement hole 6c.
[0031]
Thus, since the neutron shielding material 3 is obtained by winding high molecular weight polyethylene formed in a sheet shape into a cylindrical shape, it can be easily formed in a short time. Further, since the sheet is wound, it has elasticity in the radial direction, so that it can be bent and returned to its original shape without being damaged even when an external force is applied. That is, in the block-shaped or integrally formed neutron shielding material, there is a risk of cracking when an external force is applied, but damage is prevented by adopting a configuration in which a sheet is wound.
[0032]
And the neutron emitted from the nuclear fuel substance accommodated in the inside of the container main body 2 is reliably shielded by the cylindrical neutron shielding material 3 arranged so as to cover the outer periphery of the container main body 2. Furthermore, since the container main body 2 is fixed inside the space 5 of the basket main body 1 by the container main body fixing plate 4, storage and transportation are performed stably.
[0033]
Furthermore, since the high molecular weight polyethylene sheet is formed by peeling a thick pipe formed by extrusion from the outer peripheral side, it can be obtained in a short time while suppressing material loss. That is, in the conventional method of cutting out a small block from a high molecular weight polyethylene plate, material loss occurs, for example, at least about 3 times the product weight. In particular, the material loss can be suppressed to less than 10% in the method of peeling off the katsura.
[0034]
Moreover, the method of winding a high molecular weight polyethylene sheet into a cylindrical shape can easily cope with a change in the specification of the outer diameter of the container body 2. Furthermore, since the thick-walled pipes need only be stocked and formed into a sheet shape when necessary, the neutron shielding material 3 can be formed efficiently and in a short time when necessary, for example, immediately stored as a product. be able to.
[0035]
Since the strength of the entire basket body 1 is ensured by providing the column portion 6, even when the basket body 1 is dropped, for example, the basket body 1 only undergoes local deformation and does not cause the entire deformation. The main body 2 is not affected. Therefore, safety is improved.
[0036]
Furthermore, the basket body 1 containing the container body 2 is stacked while engaging the upper end 6a of the column portion 6 and the engagement hole 6c, thereby stably storing a large number of container bodies 2 such as 1000 at a time. can do.
[0037]
Moreover, since the function of the neutron shielding material 3 can be supplemented by using the neutron absorbing material 8 in combination, the certainty of shielding neutrons emitted from the nuclear fuel material accommodated in the container body 2 is further improved.
[0038]
As described above, the container body 2 is not stored after the neutron shielding material 3 is provided in the space portion 5 in advance, but the neutron shielding material 3 is wound directly around the outer periphery of the container body 2 and then stored in the space portion 5. It is also possible to do. That is, it is possible to continuously wind the thick pipe around the outer periphery of the rotating container body 2 at the same time that the thick pipe is continuously peeled into a sheet while the container body 2 is installed and rotated.
[0039]
Next, a second embodiment of the neutron shielding material of the present invention will be described with reference to FIGS.
7 and 8, the neutron shielding material 13 is formed by connecting a plurality of cylindrical members, and the connecting end portions that are in contact with each other are formed into male and female tapered shapes. That is, the neutron shielding material 13 is composed of two cylindrical members 13a and 13b, and the connecting portion of each member is formed in a male and female taper shape and fitted.
[0040]
In order to form the neutron shielding material 13 composed of the two members 13a and 13b, first, a thick pipe made of high molecular weight polyethylene obtained by extrusion molding is peeled off, for example, a thickness of 1.0 mm, a maximum width of 1150 mm, A continuous sheet having a length of 50 m is formed. Next, two cylindrical members are formed by winding the formed sheet 40 times while regulating the inner diameter to 500 mm. Of these formed members, two cylindrical members 13a and 13b are obtained by machining with a lathe so that the end surface of one member is a male taper and the end surface of the other member is a female taper. It is done. The neutron shielding material 13 is obtained by connecting the male and female tapered portions of the cylindrical members 13a and 13b so as to be fitted.
For example, a SUS304 container body 2 having an outer diameter of 500 mm and a height of 1000 mm can be inserted into the formed neutron shielding material 13.
[0041]
As described above, by connecting the neutron shielding material 13 to the plurality of cylindrical members 13a, 13b, the cylindrical members 13a, 13b,... It is possible to easily cope with this by connecting a plurality. Further, by forming the connecting end portions of the plurality of cylindrical members 13a and 13b in a male-female tapered shape, the members 13a and 13b are stably connected, and the reliability of neutron shielding is improved. The Furthermore, since each member 13a, 13b is connected by fitting a connection end part, construction when assembling the neutron shielding material 13 can be performed very easily.
[0042]
Next, a third embodiment of the neutron shielding material will be described with reference to FIGS.
As shown in these drawings, the neutron shielding material 23 includes a first sheet 23a made of high molecular weight polyethylene having a thickness of 1.0 mm, a width of 950 mm, and a length of 30 m, and a high thickness of 1.0 mm, a width of 1050 mm, and a length of 30 m. A second sheet 23b made of molecular weight polyethylene is wound around the outer periphery while being in contact with each other near the center of the height of the SUS304 container body 2 having an outer diameter of 500 mm and a height of 2000 mm, and on the outer side of the inner layer 24 The inner layer 24 is wound around the second sheet 23b and the first sheet 23a, and the outer layer 25 is wound at positions different from each other, that is, at positions opposite to each other, and is composed of a total of four cylindrical members. It is a thing.
[0043]
The first and second sheets 23a and 23b can be obtained by peeling a thick pipe made of high molecular weight polyethylene obtained by extrusion molding. At this time, it is possible to determine the length of the thick pipe according to the desired width of each of the first and second sheets 23a, 23b. It is also possible to obtain the first and second sheets 23a and 23b.
[0044]
In this way, a plurality of sheets having different widths are wound around the outer periphery of the container body 2 so as to be in contact with each other, and further, these sheets are wound around the outer periphery of the container body 2 so as to be opposite to each other. The shape of the contact portion of the sheet is complicated. Therefore, the certainty of shielding neutron emission from the nuclear fuel material accommodated in the container body 2 is improved. Moreover, since it is the structure which combines a some sheet | seat, while being able to respond | correspond easily also to the tall container main body 2, for example, a wide sheet | seat is slit to desired width etc., and various sizes of containers The main body 2 can be easily handled.
[0045]
Even in this case, in addition to the method of directly winding the first and second sheets 23a and 23b around the outer periphery of the container body 2, the inner layer 24 is wound in a cylindrical shape while regulating the inner diameter, and the outer layer 25 is provided on the outer side. After the neutron shielding material 23 is formed, the container body 2 can be inserted into the inside.
[0046]
【The invention's effect】
The nuclear fuel material storage container, neutron shielding material and method for producing the same of the present invention have the following effects.
According to the first aspect of the present invention, since the neutron shielding material in which the high molecular weight polyethylene formed in a sheet shape is wound in a cylindrical shape is provided, neutrons released from the nuclear fuel material accommodated inside the storage container body are surely obtained. Shielded by. Further, since the sheet is wound, it has elasticity in the radial direction, so that it can be bent and returned to its original shape without being damaged even when an external force is applied, and can be easily formed in a short time. And since the storage container main body which has arrange | positioned the neutron shielding material on the outer periphery is being fixed by the fixing means inside the space part of a basket main body, storage and conveyance are performed stably.
[0047]
According to the invention described in claim 2, since the neutron shielding material is obtained by winding high molecular weight polyethylene formed in a sheet shape into a cylindrical shape, it can be easily formed in a short time. In addition, since the sheet is wound, the cylindrical neutron shielding material has elasticity in the radial direction, and can be returned to its original shape without being damaged even when an external force is applied. .
[0048]
According to the invention described in claim 3, since the sheet made of high molecular weight polyethylene is formed by peeling the thick pipe formed by extrusion from the outer peripheral side, it is obtained in a short time while suppressing material loss. be able to.
[0049]
According to the fourth aspect of the present invention, the plurality of cylindrical members are connected to the neutron shielding material, so that it is possible to easily cope with a case where the storage container body is enlarged and simple. It can be formed by construction. Furthermore, the reliability of neutron shielding is improved by forming the connecting end portions of the plurality of cylindrical members in contact with each other in a male and female tapered shape.
[0051]
According to the invention described in claim 6, the neutron shielding material is efficiently formed in a short time by winding a sheet made of high molecular weight polyethylene so as to follow the outer peripheral shape of the storage container body, and in the radial direction. It becomes elastic and can be returned to its original shape without bending even if an external force is applied. Further, since the sheet is obtained by peeling a thick pipe made of high molecular weight polyethylene formed by extrusion molding, it can be efficiently formed in a short time while suppressing material loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of an embodiment of a nuclear fuel material storage container according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a layer configuration in the vicinity of a neutron shielding material.
FIG. 4 is a diagram illustrating the arrangement of neutron absorbers.
FIG. 5 is a perspective view for explaining a first embodiment of a neutron shielding material.
6 is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 7 is a perspective view for explaining a second embodiment of the neutron shielding material.
8 is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 9 is a perspective view for explaining a third embodiment of the neutron shielding material.
10 is a cross-sectional view of FIG. 9. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Basket main body 2 Container main body 3, 13, 23 Neutron shielding material 4 Container main body fixing plate (fixing means)
5 Space part 6 Column 7 Inner stainless steel layer 8 Neutron absorber 9 Outer stainless steel layer 13a, 13b Cylindrical member 24 Inner layer 25 Outer layer 100 Nuclear fuel material storage container

Claims

A storage container body containing nuclear fuel material;
A basket body having a plurality of spaces for storing the storage container body;
A neutron shielding material provided in the space of the basket body for shielding neutrons emitted from the nuclear fuel material;
A fixing means for fixing the storage container main body stored in the space of the basket main body,
The neutron shielding material is formed in a cylindrical shape by winding a plurality of sheets having a thickness of less than 3.0 mm made of high molecular weight polyethylene having a density of 0.830 g / cm ³ or more and an intrinsic viscosity of 2.5 dl / g or more. A nuclear fuel material storage container, wherein the storage container body is disposed so as to cover an outer periphery of the storage container body.

A neutron shielding material arranged to cover the outer periphery of a storage container main body containing nuclear fuel material for shielding neutrons emitted from the nuclear fuel material, having a density of 0.830 g / cm ³ or more and an intrinsic viscosity of 2 A neutron shielding material characterized by being formed into a cylindrical shape by winding a plurality of sheets each having a thickness of less than 3.0 mm with a high molecular weight polyethylene of .5 dl / g or more .

The neutron shielding material according to claim 2,
The neutron shielding material, wherein the sheet is formed by peeling a thick pipe formed by extrusion from the outer peripheral side so that the thickness is less than 3.0 mm .

The neutron shielding material according to claim 2 or 3,
A plurality of cylindrical members formed by winding a plurality of sheets made of the high molecular weight polyethylene are coaxially connected,
A neutron shielding material characterized in that each connecting end portion in contact with each other is formed into a male and female tapered shape.

A method for producing a neutron shielding material for shielding neutrons that are arranged so as to cover an outer periphery of a storage container main body containing nuclear fuel material and emitted from the nuclear fuel material,
The neutron shielding material has a density of 0.830 g / cm ³ or more, the thickness of the thick pipe from the outer peripheral side with an intrinsic viscosity forms a thick pipe shape by extrusion 2.5 dl / g or more high molecular weight polyethylene Is peeled off to form a sheet so that it is less than 3.0 mm ,
A method for producing a neutron shielding material, wherein the sheet is formed by winding a plurality of sheets in a cylindrical shape along the outer peripheral shape of the storage container body.