JP4298293B2 - ウラニウムを含む核分裂性物質を粉末或いはペレットの形態で輸送するための包装装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、ウラニウムを含む核分裂性物質を粉末或いはペレットの形態で輸送するための包装装置に関するものである。
【０００２】
本発明は、ウラニウム２３５を含有する物質のような、連鎖反応を生じる可能性のある全てのウラニウムを含む核分裂性物質の輸送に適用される。これらの物質のうち、特定の例としては、わずかに濃縮された酸化ウランＵＯ_２の粉末及びペレット、すなわち、質量に関して５％未満のウラニウム２３５を含有する粉末及びペレットがある。
【０００３】
（背景技術）
酸化ウランの粉末またはペレットの輸送を目的とした既存の容器には、内部に核分裂性物質を収容する閉鎖空洞を形成する、中空本体が含まれている。中空本体は、形状が全体に円筒形である。
【０００４】
具体的に言うと、核分裂性物質は、通常、金属スクリーンを備えた蓋体によって閉じられた金属ボトル内に詰め込まれる。これらのボトルの外部幾何学形状は、中空本体によって形成される空洞の幾何学形状と一致するように設計される。
【０００５】
容器の中空本体には、その端部の少なくとも一方に、空洞に進入して、核分裂性物質を挿入し、引き出すことを可能にする開口部が含まれている。通常の輸送条件下では、この開口部は、ねじ込み式キャップのような閉鎖装置によって密封されている。
【０００６】
核分裂性物質の輸送は、このために利用される容器に対してますます厳しい条件を課す国際規制によって管理されている。
【０００７】
これらの条件は、臨界条件、輸送される物質の閉じ込め、及び、電離放射線に対する公衆の保護に関する危険を阻止することに関するものである。
【０００８】
第１の事例の場合、核分裂性の放射性物質を保持するのに適した容器は、これらの物質によって放出される中性子の無制御な増倍を回避するように設計しなければならない。これに反して、連鎖反応が生じ始めると、容器付近にいる人に重大な影響を及ぼすことになる可能性がある。実際、そうした人は、ほぼ瞬間的に、極めて大量に放出される中性子による放射線に被曝することになる。
【０００９】
この現象は、多数の容器がずらりと並べて配置されている場合には必ず、とりわけ、それらが、輸送中に生じる事故の結果として劣化することになる場合には、増幅される。これが、規制によって、輸送事故条件に関する無作為検査が核分裂性物質の輸送を目的とした容器に対して義務付けられている理由である。
【００１０】
臨界条件の危険を阻止するには、核分裂性物質の閉じ込めも必要になる。この機能は、核分裂性物質によって占められる可能性のある閉鎖空間を形成する容器の全ての構成要素によって保証される。この１組の構成要素は、容器の「閉じ込め筐体」として知られるものを形成する。
【００１１】
既存の容器の場合、閉じ込め筐体には、通常、容器本体、その閉鎖装置、及び、閉鎖装置との間に挿入される密封手段が含まれている。
【００１２】
さらに、最新の国際規制では、輸送容器の臨界未満条件を評価するため、可能性のある閉じ込め筐体に対する水の浸透に関する説明責任が課せられている。
【００１３】
この規制強化は、核分裂性物質と水が混合すると、水に含まれる水素によって、中性子の増倍が大幅に増幅されるという事実によって説明される。従って、臨界事故の危険が増大する可能性がある。
【００１４】
既存の容器の場合、可能性のある閉じ込め筐体内への水の浸透が生じると、その輸送能力が低下することになる。この結果、操業コストが増大する。
【００１５】
さらに、最近の国際規制では、地面に立っている容器の上に重いプレートを落下させるテストが課せられている。
【００１６】
この要件は、質量が５００ｋｇ未満で、容積質量が１０００ｋｇ／ｍ^３未満の容器に関するものである。従って、その要件は、ウラニウムを含む核分裂性物質が、酸化ウランＵＯ_２の粉末またはペレットの形態をなす場合に、その輸送に利用される既存の容器の大部分に適用可能である。
【００１７】
しかし、これらの物質を輸送するために設計された既存の容器の構造では、このテストの結果として、粉末またはペレット用の閉じ込め筐体の密封性が損なわれることになる。
【００１８】
これらの条件下において、古典的な設計の容器が新たな規制を遵守すると、例えば、これらの容器で輸送可能な核分裂性物質の量が一変して減少することになる。
【００１９】
流体物質、とりわけ、有毒または危険化学製品の粉末或いはペレットの形で輸送のより一般的な領域において、米国特許出願第５３９５００７号明細書及び第５５９５３１９号明細書の両文書は、再利用可能な容器に関するものである。この容器には、閉鎖外部筐体と、閉鎖内部筐体が含まれており、互いに分離され、その間に、緩衝材が挿入されている。筐体のそれぞれに形成され、変形可能な管状部品によって接続された進入口によって、流体物質の出入口が得られる。通常は、別個のキャップによって、これらの進入口のそれぞれが密封されている。
【００２０】
本発明の目的は、具体的に言うと、その独創的な設計によって、最新の規制要件が満たされ、同時に、最大輸送能力が保持される、粉末またはペレット状のウラニウムを含む核分裂性物質の輸送を目的とした包装装置を提供することにある。
【００２１】
（発明の開示）
本発明によれば、この目的は、前記核分裂性物質を収容するのに適したボトルと、蓋体によって閉じられかつ容器開口部を介して前記ボトルを受け入れるための空洞を有する容器とで構成され、前記ボトルが、キャップによってしっかりと閉じられて核分裂性物質の閉じ込め筐体を形成する前記キャップと係合するボトル開口部を含んでおり、前記容器が、外側壁、前記空洞を形成する内側壁、及び、前記外側壁を前記内側壁から分離するスペース内に配置された熱機械的保護用の緩衝材料層を有していることを特徴とする包装装置によって得られる。
【００２２】
この独創的な構成では、閉じ込め筐体が、そのキャップによって閉じられた、核分裂性粉末或いはペレットの形で物質を収容するボトルによって構成されているため、激しい衝撃によって、容器にかなりの変形が生じることになっても、前記核分裂性物質の閉じ込めに影響が及ぶことはない。
【００２３】
閉じ込めの防護は、さらに、容器の外側壁と、ボトルが納められる内側壁との間における緩衝材料層の存在によって保証される。実際、この材料は、漸次変形するので、外側壁が受ける衝撃を緩和し、その衝撃が内側壁に伝わるのを制限する。緩衝材料層は、可能性のある火事に対するボトルの熱的防護も保証する。
【００２４】
本発明の望ましい実施態様によれば、前記キャップが、ガスケットを挟んで、前記ボトルの開口部にねじ込まれる。この構成によって、ボトル内への進入が容易になり、同時に、特に厳しい衝撃によって変形を生じることになる場合にも、閉じ込めを保つことが可能になる。
【００２５】
望ましい実施態様の場合、前記ボトルが、前記ボトルの開口部につながる括れ部と、主円筒部と、前記括れ部を前記主円筒部に接続する円錐台部を有している。従って、ボトルの円錐台部は、ボトルの軸に沿って向けられた衝撃の影響下において、変形しても、閉じ込めが台無しにならないようにするのに適している。
【００２６】
従って、ボトル開口部の直径は、少なくとも主円筒部の直径の６０％であることが有利である。
【００２７】
ボトル及びそのキャップの限界変形の場合でさえ、閉じ込めの保持をさらに助けるため、ボトル及びそのキャップは、プラスチック材料、ステンレス鋼、及び、アルミ合金を含むグループから選択された材料で造るのが望ましい。
【００２８】
本発明の望ましい実施態様の場合、前記ボトル及びキャップの材料が、ポリエチレンである。
【００２９】
熱機械的保護用の緩衝材料層は、フェノール系樹脂フォームが有利である。
【００３０】
さらに、前記容器の蓋体が、バヨネット機構によって前記容器の開口部と相互に係合していることが望ましい。この機構は、激しい衝撃の場合に、核分裂性物質を収容したボトルが軸方向に放出されるのを妨げる。
【００３１】
本発明の望ましい実施態様の場合、容器ストッパが、前記蓋体と、前記空洞内における前記ボトルのキャップとの間に挿入されている。
【００３２】
この容器ストッパは、軽量合金製が好都合な、有孔金属板を内蔵しているのが有利である。この金属板によって、その開口部のレベルで、半径方向において、容器が受ける衝撃が緩和される。従って、それは、ボトルの過剰な変形の回避、従って、その閉じ込めの保持にも役立つことになる。
【００３３】
この場合、緩衝材料層及びプラスタのような断熱材の層も、容器ストッパ内に、例えば、それぞれ、有孔金属板の外側の面及び内側の面に組み込まれる。
【００３４】
電離放射線からの公衆の防護を保証するため、内側壁には、中性子線吸収層を組み込んだ周壁が含まれている。この周壁は、底壁によって完全なものになる。
【００３５】
（発明を実施するための最良の形態）
単一の図に例示のように、本発明による閉じ込め装置には、粉末或いはペレットの形で、主として、ウラニウムを含む核分裂性の物質を収容するためのボトル１０と、内部にボトル１０を納めることが可能な空洞１４を形成する容器１２が含まれている。
【００３６】
「ウラニウムを含む核分裂性の粉末或いはペレット状物質」という用語は、この場合、並びに、本文全体を通じて、粉末またはペレットの形態、または、他の任意の同等の形態をなす、ウラニウムを含有した全ての核分裂性物質を表わしている。留意すべきは、核分裂性粉末或いはペレット状物質は、直接、ボトル１０内に収容することもできるし、あるいは、さらに、ボトル１０内に納められることになる、取り扱いを容易にする可撓性プラスチック材料で造られた１つ以上のポケットに収容することもできるという点である。
【００３７】
本発明は、核分裂性物質のうち、それ専用というわけではないが、質量に関して５％未満のウラニウム２３５を含有する酸化ウランＵＯ_２の粉末及びペレットの輸送に有効に適用される。
【００３８】
図に例示された閉じ込め装置は、慣例に従い、円筒形の幾何学形状を示している。結果として、ボトル１０及び容器１２は、両方とも、縦軸がほぼ垂直方向に向いている。
【００３９】
ボトル１０には、図では見えない、平面端によって底部に向かって閉じられた、均一な直径の主円筒部分１６が含まれている。主円筒部１６は、円錐台部１８によって上方に延長されている。円錐台部１８の上方端にある、その外周表面にネジ山が設けられた括れ部２０に、ボトルの終端がくる。括れ部２０には、核分裂性物質をボトル１０内に送り込み、ボトル内から取り出すことができるようにする開口部が内部に形成されている。
【００４０】
ボトル１０のキャップ２２が、ガスケット２４を挟んで、括れ部２０のネジ山に合わせてねじ込み、ボトル１０の開口部をしっかりと閉じるように設けられている。
【００４１】
すなわち、ガスケット２４は、それぞれ、キャップ２２の底部と括れ部２０の上方端エッジに形成される、２つの向かい合ったフラットな表面の間に挿入されるように設けられた、断面が矩形の、平坦な環状接合部である。取り扱いをより容易にするため、ガスケット２４は、キャップ２２がねじ込まれる間、及び、取り外される間、キャップの底部に結合されているように、キャップ２２の底部に収容されるのが望ましい。
【００４２】
上述の構成の場合、ガスケット２４を挟んで、キャップ２２によってしっかりと密封されたボトル１０は、それに収容される核分裂性物質用の閉じ込め筐体を形成する。換言すれば、ボトル１０に収容される核分裂性粉末或いはペレットの形で物質は、そのキャップ２２によって閉鎖されると、前記ボトルによって外部に対して閉じ込められる。
【００４３】
ボトル１０並びにそのキャップ２２は、プラスチック材料、ステンレス鋼、または、アルミ合金のような材料で造られている。
【００４４】
本発明の望ましい実施態様の場合、この材料は、高密度のポリエチレンである。この材料を有効に利用すると、ボトル及び／またはそのキャップの幾何学変形の仮定の状況においても、核分裂性物質の閉じ込めを保つことが保証される。実際、ポリエチレンの可撓性及び弾性は、破壊の恐れを伴うことなく、かなりの幾何学変形を可能にする。さらに、この材料が変形すると、ボトルの開口部の可能性のある楕円化に付随して、キャップの同等の楕円化が生じるので、接合部２４によって保証された密封性が保たれる。
【００４５】
ボトルがその縦軸に沿って圧縮された場合には、ポリエチレンの弾性変形とボトル１０の部分１８の円錐台形状が相俟って、閉じ込めが台無しになるのが回避される。実際、これは、結果として、ただ単に円錐台部１８の長さが短くなるだけである。
【００４６】
留意すべきは、変形しても、そのシールが破壊されないという、ボトル１０の性質のおかげで、括れ部２０に形成された開口部の直径を比較的大きい値にすることが可能になり、さらに、ボトルを充填し、空にするのがいっそう容易になる。従って、ボトル１０の開口部の直径は、少なくとも、ボトルの主円筒部の直径の６０％に相当するのが望ましい。
【００４７】
単一図によって例示されているように、容器１２には、主として、外側壁２６と、空洞１４を形成する内側壁２８が含まれている。これら２つのコンポーネントは、熱機械的保護用の緩衝材料層３０が充填されるスペースによって分離されている。
【００４８】
具体的に言うと、外側壁２６は、できればステンレス鋼の、薄板金で造られている。この薄板金は、直径が一定の円筒部及びほぼフラットな底部を構成している。前述の円筒部の上方端は、開放されており、バヨネット機構で雌部３２のその内面に嵌合させられる。
【００４９】
内側壁２８も、できればステンレス鋼の、薄板金で造られている。この薄板金は、直径が一定の円筒部及びほぼフラットな底部を構成している。これら２つの部分は、緩衝材料層３０を収容する前記スペースが、容器１２の周囲と底部に設けられるように、外側壁２６の対応する部分の全ポイントにおいて、間隔があけられている。
【００５０】
さらに、内側壁の円筒部には、２つの同軸金属壁が含まれており、その壁間に、中性子線吸収層３４が収容される。この材料は、中性子線吸収樹脂であり、臨界危険の阻止を保証する。
【００５１】
内側壁２８の上方端は、通常、容器１２の閉鎖を確実なものにする部品が取り除かれると、空洞１４にボトル１０を挿入し、そこからボトルを取り出すことができるように、開放されている。
【００５２】
内側壁２８は、やはり、ステンレス鋼製の段状壁３６によって、外側壁２６と機械的に接続されている。この壁３６によって、バヨネット機構の雌部３２の下方で、内側壁２８の上方端と外側壁２６の上方端が接続されている。こうして、壁３６によって、緩衝材料層３０を収容する空間も上部近くで閉鎖される。
【００５３】
図に示された本発明の望ましい実施態様の場合、緩衝材料層３０は、フェノール樹脂フォームによって構成されている。
【００５４】
この材料の利点は、加えられる力の方向に関係なく、同じかまたはきわめてよく似た変形を生じるという点である。従って、この緩衝材料層によれば、容器の落下角度に関係なく、等方性で、有効な衝撃に対する緩衝作用が保証される。
【００５５】
自動的に消火可能であり、熱伝導率が最低で、かつ、耐熱性に優れるというのも、フェノール樹脂フォームの利点である。従って、この材料によって、ボトル１０の極めて優れた断熱も保証される。
【００５６】
この単一図に示されるように、ボトル１０を送り込み、取り除くため、容器１２の上方端に形成された開口部は、通常、その下に容器ストッパ４０が位置する蓋体３８によって閉鎖されている。
【００５７】
具体的に言うと、蓋体３８は、できればステンレス鋼製の、金属部品である。蓋体３８には、その雌部３２が外側壁２６の上方部分によって支持された、バヨネット機構の雄部４４をその外部表面に含む、周囲部４２が含まれている。バヨネット機構の雄部４４及び雌部３２は、係合させると、互いに協働して、容器１２の蓋体３８を強化するように設けられている。さらに、蓋体３８の周囲部４２は、外側壁２６の上方部分にはめ込まれる。
【００５８】
蓋体３８には、その周囲領域が下方に突き出した底部４６が、雄部４４と雌部３２の係合時に、段状壁３６の上方肩４８によって支持されるように設けられている。発泡体で造られた精巧な接合部５０が、上方肩４８上に突き出している。この接合部によって、蓋体３８の下方への埃及び湿気の侵入が阻止される。とは言うものの、これは、ボトル１０内への核分裂性材料の閉じ込めを確実にする、接合部２４に匹敵するガスケットを構成するものでは決してない。
【００５９】
蓋体３８には、さらに、周囲部４２の内部において、底部４６の上方に配置される、横材５２のような把持しやすい部分が含まれている。この把持しやすい部分によって、オペレータは、どういうふうに容器１２を閉じたいのか、あるいは、開きたいのかに従って蓋体３８を一方に、あるいは、もう一方に回転させることが可能になる。
【００６０】
さらに、雄部４４と雌部３２の係合時に、蓋体３８の回転を妨げるための装置（不図示）が設けられている。この装置には、例えば、外側壁２６の上方部分並びに蓋体の周囲部４２を半径方向に通る穴内に配置されたブロッキング・スラグが含まれている。回転防止装置には、前述のスラグに匹敵する、穴の中に封入されたケーブルを含むことも可能である。
【００６１】
容器１２のストッパ４０は、接合部を介在させずに、段状壁３６の低い肩５４に支持されるように、蓋体３８の下方に配置される。従って、こうしたボトルが空洞１４内に納められると、ストッパ４０は、蓋体３８の下方の面及びボトル１０のキャップ２２の上方の面から間隔をあけた位置につく。
【００６２】
容器１２のストッパ４０は、外部がディスク形状をしている。ストッパは、上方の熱機械的保護層５８と下方の断熱層６０との間に配置された有孔板５６が含まれている。できればステンレス鋼製の、金属ライニング６２によって、結果得られる全体が包まれる。
【００６３】
有孔板５６は、できればアルミ合金製の、中実の金属プレートである。有孔板は、その全厚さ及びその全表面にわたって、例えば、図に例示のような円形断面の穿孔が貫通している。
【００６４】
有孔板５６の機能は、容器の上方部分に設けられた進入開口部近くにおいて、容器１２の外側壁２６に対して半径方向に加えられる衝撃を緩和することにある。緩衝作用は、穿孔が存在することによって可能になる、半径方向における有孔板５６の制御された変形によって得られる。緩衝作用は、容器１２の上方部分の制御された楕円化の形をとり、ボトル１０の閉じ込めが台無しにならないようになっている。
【００６５】
対照的に、容器１２の軸に沿って作用する衝撃は、有孔板５６によって緩和されず、その上に突き出した熱機械的保護層５８によって緩和されることになる。この保護層５８は、外側壁２６と内側壁２８の間に挿入されたものと同じ緩衝材料層３０、すなわち、フェノール樹脂フォームで造られるのが好都合である。
【００６６】
緩衝材料層３０と同じように、緩衝材料の層５８は、ボトル１０の機械的保護と断熱を同時に保証する。
【００６７】
下方層６０の機能は、容器１２の開口部近くにおける断熱を完全なものにすることである。下方層はプラスタで造られるのが望ましい。
【００６８】
積み込み及び積み下ろし時の作業、並びに、閉じ込め装置を閉じる間の人為的ミスを減らすため、オプションにより、小形の可撓性の鎖を利用して、ストッパ４０と蓋体３８を接続することが可能である。この小形の鎖は、例えば、ステンレス鋼から作られる。
【００６９】
蓋体３８に湿気が溜まるのを避けるため、戸外に中間貯蔵される場合、蓋体３８の上に、プラスチック材料製の保護キャップ６４をかぶせることも可能である。保護キャップ６４は、従って、容器１２の外側壁２６の上方エッジに納められる。
【００７０】
例証として、単一図に関連して解説したばかりのような、本発明による閉じ込め装置によれば、最も厳格な規制で定められたあらゆる状況下において、それに収容されたウラニウムを含む核分裂性粉末或いはペレットの形で物質の閉じ込めが容易に維持される。この結果は、最も細かい粉末も透さない、従って、前記物質用の閉じ込め筐体を構成することになる内部ボトルと、その設計により、前記閉じ込めを台無しにする可能性のあるボトルの変形を有効に回避する容器とを併用することによって得られる。
【００７１】
図示のように、外側壁２６、緩衝材料層３０及び内側壁２８をベント６６が貫通している。これらのベント６６は、通常、外側壁２６の近くにおいて、溶接可能なタペットによって塞がれている。ベント６６は、火災の場合に、中性子線吸収樹脂３４及び緩衝材料層３０によって遊離されたガスの排気を可能にする。容器１２のストッパ４０に、同等のベントを設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による閉じ込め装置を例示する、いくつかの部分を取り除いた分解図である。
【符号の説明】
１０ ボトル
１２ 容器
１４ 空洞
１６ 主円筒部
１８ 円錐台部
２０ 括れ部
２２ キャップ
２４ ガスケット
２６ 外側壁
２８ 内側壁
３０ 緩衝材料層
３２ バヨネット機構
３４ 中性子線吸収層
３８ 蓋体
４４ バヨネット機構
５６ 有孔金属板
５８ 緩衝材料の層
６０ 熱保護層

Claims (11)

1. ウラニウムを含む核分裂性物質を粉末或いはペレットの形態で輸送するための包装装置であって、
   前記核分裂性物質を収容するのに適したボトル（１０）と、蓋体（３８）によって閉じられかつ容器開口部を介して前記ボトル（１０）を受け入れるための空洞（１４）を有する容器（１２）とで構成され、
   前記ボトル（１０）が、キャップ（２２）によってしっかりと閉じられて核分裂性物質の閉じ込め筐体を形成する前記キャップと係合するボトル開口部を含んでおり、
   前記容器（１２）が、外側壁（２６）、前記空洞（１４）を形成する内側壁（２８）、及び、前記外側壁（２６）を前記内側壁（２８）から分離するスペース内に配置された熱機械的保護用の緩衝材料層（３０）を有しており、
   前記内側壁（２８）が周壁及び底壁を含んでおり、前記周壁に中性子線吸収層（３４）が組み込まれていることを特徴とする包装装置。
2. 前記キャップ（２２）が、ガスケット（２４）を挟んで、前記ボトル（１０）の開口部にねじ込まれることを特徴とする、請求項１に記載の包装装置。
3. 前記ボトル（１０）が、前記ボトルの開口部につながる括れ部（２０）と、主円筒部（１６）と、前記括れ部（２０）を前記主円筒部（１６）に接続する円錐台部（１８）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の包装装置。
4. 前記ボトル（１０）の開口部の直径が、少なくとも主円筒部（１６）の直径の６０％であることを特徴とする請求項３に記載の包装装置。
5. 前記ボトル（１０）及びそのキャップ（２２）が、プラスチック材料、ステンレス鋼、及び、アルミ合金を含むグループから選択された材料で造られていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の包装装置。
6. 前記ボトル（１０）及びキャップ（２２）の材料が、ポリエチレンであることを特徴とする請求項５に記載の包装装置。
7. 前記熱機械的保護用の緩衝材料層（３０）がフェノール樹脂フォームであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の包装装置。
8. 前記蓋体（３８）が、バヨネット機構（３２，４４）によって前記容器（１２）の開口部と相互に係合していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の包装装置。
9. 容器ストッパ（４０）が、前記蓋体（３８）と、前記空洞（１４）内における前記ボトル（１０）のキャップ（２２）との間に挿入されていることを特徴とする請求項１〜８の内の何れか１つに記載の包装装置。
10. 前記容器ストッパ（４０）が、有孔金属板（５６）を内蔵していることを特徴とする請求項９に記載の包装装置。
11. 前記容器ストッパ（４０）が、緩衝材料の層（５８）及び熱保護層（６０）を内蔵していることを特徴とする請求項１０に記載の包装装置。

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