JP5611994B2 - 閉鎖を改善した使用済み核燃料用の貯蔵容器 - Google Patents

Description

本発明は、核廃棄物、特に、使用済み核燃料を貯蔵するための容器に関する。

照射済燃料の管理の範囲内で、照射済燃料は、原子炉で使用された後、通常、原子炉施設に隣接する、核燃料施設として知られた建物内のプール内で冷却工程を受ける。

この冷却工程の完了次第、照射済燃料はプールから取り出され、それから、貯蔵場所に搬出されて最終的な排出を待ち、再処理するか、或いは地層処分（geologic stockpiling）することができる。

プールにおける前記冷却工程は、冷却池の容量の減少が原因で、持続時間が限られている。

この事情において、それは、第一の閉じ込めバリアを形成する複数の容器内で照射済燃料の調整を図り、各容器を、第二の閉じ込めバリアを形成する容器内に配置し、アッセンブリの機械的性能を確保する。この容器は、該容器をその容器の一時的な貯蔵場所に移送することを目的としている。次に、容器は、適合した構造体内に貯蔵された容器から取り出される。

前記容器は、横断面視円形の円筒形状の胴部と、本体部の一端部に溶接された底部と、を備えている。

前記燃料が容器内に配置された後、プラグが胴部の自由端の上に溶接され、このプラグは、しっかりとした閉鎖を確保すると共に、さらに容器を移動させるための把持手段を形成する。

胴部上のプラグの溶接は、ワイヤを添加することによって行われる。また、プラグの表面と容器の胴部との間で確実に溶接が行われるようにするために、溶接装置は、特有の方向付けの役割を担わなければならないので、比較的複雑な溶接装置が使用される必要がある。

また、溶接部は、プラグが装着された容器を持ち上げるのに十分でなければならない。

それ故、本願発明の目的は、使用済み燃料を収容するように作られた容器であって、閉鎖を改善した容器を提供することである。

上記目的を達成する容器は、断面視円形状の円筒形状の胴部と、前記胴部の第一長手方向端部を密閉する底部と、前記胴部の第二長手方向端部を塞ぐカバーと、を備え、前記第二長手方向端部は、前記胴部の内面から突出するフランジ部を備えていると共に、前記カバーのための支持体を形成するように作られており、前記カバーは、前記フランジ部に溶接されるように作られている。

本発明によれば、プラグの胴部への固定は、プラグの胴部への直接溶接ではなく、プラグのフランジ部への溶接によって達成され、溶接ゾーンは、胴部の軸線に向かって半径方向にオフセットされ、溶接ゾーンは容易に接近可能であるので、溶接装置は、もはや複雑な方向付けを行う必要がない。

言い換えると、溶接手段がより接近しやすい溶接ゾーンにするために、本発明は、プラグの溶接ゾーンを容器の内側方向に向けて半径方向にオフセットすることを提供し、溶接部の形成を改善し、溶接手段を簡素化する。

フランジ部の内面が、プラグの外周側面と合致する階段状の形を有していることが好ましい。したがって、プラグは、フランジ部上に載置され、溶接用の添加材料が必要とされない。

好ましくは、容器の操作手段を主に形成する第二プラグを使用することができ、第一プラグは密閉バリアを形成する。このため、第一プラグは、胴部の開口端に対して胴部の内側に下げた位置に配置され、第二プラグは、第一プラグを覆うように胴部に取り付けられている。

本発明の要旨は、主に、使用済み核燃料を閉じ込めるための容器であり、長手方向軸線を持つスリーブであって、第一長手方向端部が底部によって閉鎖されていると共に、第二長手方向自由端部が容器に装填させるように作られた、スリーブと、溶接ゾーンの高さ位置で行われる溶接手段によって前記第二長手方向自由端部をしっかりと閉鎖するように作られたプラグと、を備えており、前記溶接ゾーンは、前記スリーブの内面に対して、前記容器の内側に向けて半径方向にオフセットされ、前記容器は、前記第二長手方向自由端部の側面に、前記スリーブの内面から突出するフランジ部を備えており、前記プラグは、前記フランジ部の少なくとも１つの内径と実質的に等しい少なくとも１つの外径を持ち、前記プラグは、前記フランジ部に溶接されるように作られている。

前記フランジ部は、前記スリーブの内面に溶接されていることが好ましい。

半径方向のオフセットは、前記第二長手方向自由端部の前記側面に、前記スリーブの内面にフランジ部が固定される手段によって得ることができ、前記プラグは、前記フランジ部の少なくとも１つの内径と実質的に等しい少なくとも１つの外径を持ち、前記プラグは、前記フランジ部に溶接されるように作られている。

好ましくは、前記フランジ部は、前記長手方向軸線に対して実質的に垂直な段部を形成する環状面によって接続された大内径の第一部分と小内径の第二部分とを備えており、前記プラグは、前記プラグを前記段部に載置するように、前記フランジ部の内側面に合致する外側面を備えている。

前記容器は、前記プラグと区別される前記容器の操作手段を備え、該手段は、前記スリーブの前記長手方向自由端部の高さ位置で前記スリーブに固定され、前記フランジ部は、前記スリーブの前記長手方向自由端部から下げた位置に配置されて前記スリーブ内に固定されていることが好ましい。

前記操作手段は、例えば、カバーの中央に把持部材を有するカバーによって形成されている。ワイヤを添加することなく前記カバーを前記スリーブに溶接できるように、前記カバーは、前記スリーブの前記長手方向自由端部の厚さに近似する厚さの縁部を有することが好ましい。

好ましくは、本発明に係る容器は、装填の押込み手段を備えることができ、前記押込み手段は、容器の内側に結合されている。

容器が断面視円形の場合、前記押込み手段は、ケーシングによって形成することができ、該ケーシングの長さが前記容器の内部の長さと実質的に等しく、且つ該ケーシングの横断面視形状が正方形であり、前記正方形の対角線の長さは、前記容器の内径と実質的に等しい。

また、前記ケーシングは、装填物から放出された熱を排出するための手段を備えることができる。

前記熱の前記排出手段は、例えば、最大寸法の方向に、少なくとも前記ケーシングの外面の一部に長手方向に延在するフィンを備える。

前記プラグは、前記容器の排水、容器の内側からのエアの掃出し及び前記容器の加圧を行うための第一及び第二コネクタを備えることが好ましい。前記容器の内側に配置された排出管が提供されることができ、前記管は、前記容器の底部に配置された第一自由端部と、前記容器内に収容された水を吸引するための前記コネクタの１つに接続された第二端部と、を有している。

本発明の別の要旨は、本発明に係る容器に対して装填及び閉鎖を行うための方法であり、装填物を前記容器の内側に配置するステップと、前記プラグを前記フランジ部内に配置するステップと、添加材料なしで前記プラグを前記フランジ部に溶接するステップと、を備えている。

また、装填及び閉鎖の前記方法は、前記スリーブの前記自由端部に把持手段を配置すると共に該把持手段を前記スリーブに溶接する、後のステップを備えることができる。

本発明は、下記の説明及び添付図面により、さらに良く理解されるだろう。

図１は本発明に係る容器の実施形態の縦断面図であり、使用済み燃料は図示していない。 図２Ａは図１の詳細図である。 図２Ｂは図１の詳細図である。 図２Ｃは図１の容器の自由端の拡大図である。 図３Ａは、本発明に係る容器内に配置させることができる押込み手段（wedging means）の斜視図である。 図３Ｂは、本発明に係る容器内に配置させることができる押込み手段（wedging means）の斜視図である。 図４は、図１に示すＡ−Ａ間の横断面図である。

図１は、本発明に係る容器の実施形態を示しており、これは、例えばステンレス鋼からなる、軸線Ｘを持つ断面視円形状の円筒形状のスリーブ２を備えている。スリーブ２は、第一長手方向端部４と第二長手方向端部６とを有している。スリーブ２の第一端部４は、容器の底部を形成するプレート８によって閉鎖されている。このプレート８は、例えば溶接によってスリーブ２に固定されている。プレート８及びスリーブ２は、例えばフローターニングなどによって、一体に形成されていてもよい。

第二長手方向端部６は、容器の装着端部を形成すると共に、プラグ１０によってしっかりと閉鎖されるように作られており、プラグ１０は、容器が装填されるときに適所に置かれる。

本発明によれば、スリーブ２の第二端部６の高さ位置に中間フランジ部１２が備えられ、そこにプラグ１０が固定される。

中間フランジ部１２は、第二長手方向端部６の高さ位置でスリーブ２の内面に固定されたリング状のものである。

フランジ部１２は、特に図２Ａ及び図２Ｂに表されている。

フランジ部１２は、スリーブ２の内面に溶接されている。

好ましくは、フランジ部１２は、大内径の第一部分と小内径の第二部分とによって形成された階段状の内部側面１４を有しており、当該第一及び第二部分は、軸線Ｘに対して垂直な環状面１６によって接続されており、容器の外側に向かって方向づけられていると共に、プラグのための支持体を形成するように作られている。

プラグ１０の外周面には、フランジ部１２のそれに合致する外側面が設けられている。したがって、前記外周面は、大外径の第一部分と小外径の第二部分とを有しており、当該第一及び第二部分は、前記環状面１６の上に載置されるように作られた段部を形成する環状面１８によって接続されている。プラグの大外径部分の直径は、フランジ部の大内径部分の直径と実質的に等しく、プラグの小外径部分の直径は、フランジ部の小内径部分の直径と実質的に等しい。

本発明によれば、容器の閉鎖中、プラグ１０は、プラグ１０の大外径部分とフランジ部１２の大内径部分との外輪郭間の接触の高さ位置でフランジ部１２に溶接されている。

本発明によって、使用される溶接手段２３（図２Ｂに破線で示す。）は簡素化される。つまり、それらは、溶接ゾーンに到達させるために複雑な方向付けの役割を担う必要がない。また、割増の材料を添加させることなく溶接を行うことができ、溶接方法及び溶接用装置が簡素化することができる。溶接部は、フランジ部１２の輪郭を作り上げる材料とプラグ１０の輪郭を作り上げる材料との融合によって形成される。

注意すべきは、前記燃料の装填に先立ってフランジ部をスリーブに溶接することであり、それにより、スリーブに対するフランジ部の溶接が、非常に簡素化される。

プラグ１０は、厳重な防護を形成すると共に、スリーブ２、ベース及びプラグによって画定された容積部（volume V）に使用済み燃料を閉じ込める。

安全上の理由で、使用済み燃料を有する容器をプール内の水中で装填させることができる。この装填方法では、容積部（volume V）が水で満たされ、その水が排出されることを伴うので、この容積部とそこに収容された燃料とを乾燥させる必要がある。

図２Ａで明らかなように、水を排出するように形成されたチューブ２１は、容器内に配置されており、このチューブは、容器の底部内で終端する第一吸引端部と、プラグ１０に向けて終端する第二排出端部と、を備えており、この端部は、プラグによって運ばれた第一排出コネクタ２２に連結されるように形成されており、該コネクタはプラグ１０を貫通するコネクタ２４に取り付けられている。また、このコネクタは、容器を乾燥させるのに役立つことができる。また、プラグ１０は、容器の乾燥中及び容器の加圧中に空気を排出するための第二コネクタ２６を備えている。

最後に、容器を閉鎖するための異なる工程が完了したとき、それら第一コネクタ２２、２４及び第二コネクタ２６は、容器の内側の湿度を測定し、時間をかけて容器の性能を検証する。

特に有利な様態としては、図１及び図２Ｂに示すように、容器が、プラグ１０を操作することなく容器を操作するための手段２８を備えている。

前記手段２８は、スリーブに固定されたカバーを形成し、このカバーは、スリーブの上に直接溶接することによりプラグ１０を被覆する。このため、プラグ１０は、スリーブ２の自由端から十分下げた位置に配置されてスリーブ２内に固定されており、この長手方向自由端は、カバー２８を受容している。

カバー２８の主な機能は、容器を密閉することではなく、例えば、オーバーヘッドクレーンに吊り下げられた装置によって、容器の操作を可能にすることである。このため、カバー２８は、外側に向けて突出した把持システム３０を備えている。説明された例において、この把持システム３０は、カバーの中央から突出した部品である。また、把持システムは、凹所状に形成することもできる。

この有利な例において、密閉機能及び操作機能は明確に区別できる。したがって、フランジ部１２を介したスリーブに対するプラグ１０のきつい固定は、けん引に対する大きな機械的抵抗を与える必要がなく、そして、スリーブ２に対するカバー２８の機械的固定によって、容器を持ち上げている間のけん引力に対応され、カバー２８の機械的固定は、きつくなるように形成されていない。この機能の区別は、容器の製造及び監視を簡略化する。

さらに、容器によって提供される閉じ込めの安全性の水準が向上することが理解され、スリーブ２に対するカバー２８の固定で密閉することもできる。

カバーがスリーブの長手方向自由端に固定されているので、スリーブに対する溶接によるカバーの固定は、プラグ１０をスリーブに固定するのと同様の困難に直面しないことに留意すべきである。しかし、全体的な方法を簡素化するため、ワイヤ無しで溶接することによってプラグに用いられるのと同じようにカバーをスリーブに取り付けることができる。このため、図２Ｃに示すように、カバーの径方向外周面は、スリーブの端部の厚さと実質的に等しい厚さのリング２８．１によって形成されており、それにより、ワイヤーレス溶接を達成することができる。また、カバー２８は、スリーブの内面に配設された環状の支持面２９の上に載置する環状の段部２８．２を備えている。このカバーの設計により、フランジ部に対するプラグの溶接方法及びスリーブに対するカバーの溶接方法は、同一であって設備を変更する必要がなく、全過程が速い。

変形例として、フランジ部がスリーブと一体的に作製され、溶接工程を行わないようにする。

また、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、容器は、容器内に配置された装填物を容器の中央で実質的に保持するための手段３２を備えることが特に好ましい。

それらの押込み手段３２は、例えば図示されているように、断面視正方形のケーシング３３によって形成されており、ケーシング３３の対角線の寸法は、容器の内径と実質的に等しく、容器内におけるケーシング３３の不動化を確保している。使用済み燃料はケーシング３３の内側に配置され、ケーシング３３は使用済み核燃料を横方向に保持している。ケーシングは、容器の内側の容積部の長さと実質的に同一の長さを有している。

特に有利な様態では、ケーシング３３は、それの外面から突出し、容器の外側に前記燃料から放出される熱の排出を容易にする冷却フィン３４を備えている。

図３Ａにおいて、フィン３４は、ケーシング３３の全長に亘って延在している。図３Ｂにおいて、押込み手段の変形例を示しており、ケーシング３３は、ケーシング３３の２つの長手方向端部のそれぞれに、サイズを縮めた４つのフィン３４´が備え付けられており、フィン３４´はケーシング３３の長さの限られた一部分のみに亘って延在している。このケーシング３３は、例えば、４枚のシート３３ａ〜３３ｄによって形成されている。また、複数のフィン３４が、ケーシング３３の全長に亘って分布していてもよい。

図４は容器内のケーシング３３を示している。

ケーシングは異なる断面形状、例えば八角形の断面形状であってもよいことが理解される。

それらの押込み手段は取り外し可能であることが好ましい。それらは、必要に応じて、特に容器の形状の機能に応じて、適所に設置される。

本発明に係る容器の装填工程および閉鎖工程は、これから記載される。

本発明に係る容器は、使用済み核燃料が装填される。

次に、プラグ１０がフランジ部１２内の適所に設置される。

次に、溶接手段（図２Ｂに破線で示す）により、プラグとフランジ部とが閉じられると共にプラグとフランジ部とが溶接される。本発明によれば、溶接手段は、溶接ゾーンが容易に接近可能であるので、容器の長手方向軸線Ｘと実質的に平行に進入させることができる。

操作カバー２８が提供された場合には、カバー２８は、例えば同じ方法で、容器の長手方向自由端に取り込まれると共に溶接される。

次に、容器は、操作する準備が整えられる。

本発明によれば、容器は、しっかりと閉鎖することができるように作られる。

プラグが把持手段としての役目も果たす容器は、本発明の範囲から逸脱しないことが理解される。

２・・・スリーブ
４・・・第一長手方向端部
６・・・第二長手方向端部
８・・・プレート
１０・・・プラグ
１２・・・フランジ部
２８・・・カバー
３２・・・押込み手段
３３・・・ケーシング

Claims (14)

1. 使用済み核燃料を閉じ込めるための容器であって、
   長手方向軸線（Ｘ）を持つスリーブ（２）であって、底部によって閉鎖された第一長手方向端部（４）、及び前記容器に装填させるように作られた第二長手方向自由端部（６）を有するスリーブと、
   溶接によって前記第二長手方向自由端部（６）をしっかりと閉鎖するように作られたプラグ（１０）と、
   を備えており、
   前記第二長手方向自由端部（６）には、前記スリーブ（２）の内面から突出して溶接箇所が前記容器の内側に向けて半径方向にオフセットされるフランジ部（１２）が設けられており、
   前記プラグ（１０）は、前記フランジ部（１２）の少なくとも１つの内径と実質的に等しい少なくとも１つの外径を持ち、前記プラグ（１０）は、前記フランジ部（１２）に溶接されるように作られている、容器。
2. 前記フランジ部（１２）が前記スリーブ（２）の内面に溶接されている、請求項１に記載された容器。
3. 前記フランジ部が、前記長手方向軸線（Ｘ）に対して実質的に垂直な段部を形成する環状面（１６）によって接続された大内径の第一部分と小内径の第二部分とを備えており、前記プラグ（１０）が、前記プラグ（１０）を前記段部（１６）に載置するように、前記フランジ部（１２）の内側面に合致する外側面を備えている、請求項２に記載の容器。
4. 前記プラグ（１０）と区別される前記容器の操作手段（２８）を備え、該手段が、前記スリーブ（２）の前記長手方向自由端部（６）の高さ位置で前記スリーブ（２）に固定され、前記フランジ部（１２）が、前記操作手段（２８）から下げた位置に配置されて前記スリーブ（２）内に固定されている、請求項２または３に記載の容器。
5. 前記操作手段（２８）は、カバーの中央に把持部材を有するカバーによって形成されている、請求項４に記載の容器。
6. ワイヤを添加することなく前記カバーを前記スリーブに溶接できるように、前記カバーが、前記第二長手方向自由端部に当接する縁部であって、前記スリーブの前記第二長手方向自由端部のうち当該縁部が当接する部分の厚さに近似する厚さを有する、縁部を有する、請求項５に記載の容器。
7. 装填の押込み手段（３２）を備え、前記押込み手段（３２）が前記容器の内側に組み込まれている、請求項１から６の何れか一項に記載の容器。
8. 前記容器が断面視円形であり、前記押込み手段（３２）が、ケーシング（３３）によって形成することができ、該ケーシングの長さが前記容器の内部の長さと実質的に等しく、且つ該ケーシングの横断面視形状が正方形であり、前記正方形の対角線の長さが前記容器の内径と実質的に等しい、請求項７に記載の容器。
9. 前記ケーシング（３３）が、装填物から放出された熱を排出するための手段（３４）を備える、請求項８に記載の容器。
10. 前記熱の前記排出手段（３４）は、最大寸法の方向に、少なくとも前記ケーシング（３３）の外面の一部に長手方向に延在するフィンを備える、請求項９に記載の容器。
11. 前記プラグが、前記容器の排水、前記容器の内側からのエアの掃出し及び前記容器の加圧を行うための第一コネクタ（２２、２４）及び第二コネクタ（２６）を備える、請求項１から１０の何れか一項に記載の容器。
12. 前記容器の内側に配置された排出管を備え、前記管が、前記容器の底部に配置された第一自由端部と、前記容器内に収容された水を吸引するための前記コネクタ（２２）の１つに接続された第二端部と、を有する、請求項１１に記載の容器。
13. 請求項１から１２の何れか一項に記載された容器に対して装填及び閉鎖を行うための方法であり、
    装填物を前記容器の内側に配置するステップと、
    前記プラグ（１０）を前記フランジ部（１２）内に配置するステップと、
    添加材料なしで前記プラグ（１０）を前記フランジ部（１２）に溶接するステップと、
    を備える、方法。
14. 前記スリーブ（２）の前記長手方向自由端部（６）に操作手段（２８）を配置すると共に該操作手段を前記スリーブ（２）に溶接する、後のステップを備える、請求項１３に記載された装填及び閉鎖を行うための方法。

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