JP5634924B2 - 放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法およびその仕立作業用蓋部補助遮蔽体 - Google Patents
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Description
本発明は、放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法と、その仕立作業用蓋部補助遮蔽体に関する。
原子力発電所で使用された核燃料等の放射性物質は、発電所にある水プール内に一定期間冷却、保管されたのち、キャスクと呼ばれる放射性物質輸送貯蔵容器に収納され、そのまま再処理工場に輸送されるか、一時貯蔵されたのち再処理工場に輸送される。この放射性物質輸送貯蔵容器は、底板を有する筒状の容器本体に一次蓋と二次蓋を内外二重に取り付けて、収納した放射性物質を閉じ込めるとともに、これらの放射性物質が発するガンマ線や中性子等の放射線を遮蔽するものである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものは、輸送時の放射線漏れを防止するために、二次蓋の外側に輸送用三次蓋を取り付けるようにしている。
この放射性物質輸送貯蔵容器の一次蓋と二次蓋は、一方がガンマ線遮蔽能力の高い鋼等の金属材料で形成され、他方が中性子遮蔽能力の高い水素を多く含む高分子材料で形成されることが多い。一次蓋と二次蓋の両方にガンマ線と中性子を部分的に遮蔽する能力を持たせ、両方の遮蔽蓋で互いに補佐するようにガンマ線と中性子を遮蔽するようにしたものもある。また、通常、放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体の上端部には、内周側を低くした段差部が設けられており、一次蓋はこの段差部に外周部をボルトで取り付けられる。
このような放射性物質輸送貯蔵容器に放射性物質を収納して、容器本体に一次蓋と二次蓋を取り付ける仕立作業を行う際には、まず、放射性物質が保管された水プール内に容器本体を沈めて、放射性物質を容器内に収納し、水中で一次蓋を被せる。こののち、一次蓋を被せた容器本体を水プールの外にクレーン等で搬出し、一次蓋をボルト締めで取り付けるとともに、容器本体内の水を一次蓋に設けた水排出口から排出する。通常、水を排出された容器本体の内部は、真空乾燥されたのち、ヘリウムガス等の不活性なガスで充填される。この容器本体内のガス圧は、放射線を帯びたガスが外部へ漏れないように、０．８気圧程度の負圧とされる。最後に、二次蓋をボルト締めで取り付けることにより、仕立作業が完了する。一次蓋と二次蓋の間には正圧空間が設けられ、この正圧空間にヘリウムガス等が充填される。正圧空間のガス圧は、万が一容器内のガスが一次蓋のシール部から漏れても、外部へ漏れ出さないように、４気圧程度とされる。
特許文献１に記載された従来の放射性物質輸送貯蔵容器は、一次蓋のみを被せた状態で、一次蓋のボルト締め作業や容器内の水の排出作業等の仕立作業を行う必要があるので、作業者の放射線被ばく量が多くなる問題がある。一次蓋が主にガンマ線を遮蔽するものである場合は、作業者は主に中性子を被ばくし、一次蓋が主に中性子を遮蔽するものである場合は、作業者は主にガンマ線を被ばくする。また、一次蓋がガンマ線と中性子を部分的に遮蔽するものである場合は、作業者は、それぞれの被ばく量は少なくなるが、ガンマ線と中性子の両方を被ばくする。
このような作業者の放射線被ばくを防止するためには、一次蓋の厚みを厚くして、ガンマ線と中性子の両方を遮蔽できるものとすることが考えられるが、容器は一次蓋および二次蓋が取り付けられた状態で、クレーンの吊上げ制限重量以内に設計する必要があり、一次蓋と二次蓋の間に正圧空間を設けるために、一次蓋および二次蓋は蓋間圧力に耐えうる厚みを有している必要があるが、遮蔽設計上の観点から一次蓋の厚さだけを厚くすると、二次蓋の厚さが蓋間圧力に耐えられなくなる問題があり、結果として、一次蓋のみでは、ガンマ線と中性子の両方を十分に遮蔽することはできない。また、別の制限重量として、容器を水プールから引き上げる場合があり、この場合、放射性物質装荷後の容器本体、一次蓋および容器内の水の合計重量が制限されることになることから、一次蓋の厚さを厚くすると、この制限重量を満足することができなくなる。
そこで、本発明の課題は、放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業における作業者の放射線被ばくを防止することである。
上記の課題を解決するために、本発明の放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法は、放射性物質が保管された水プールの水中で、有底筒状の放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体内に放射性物質を収納したのち、前記容器本体に一次蓋を被せて水プールの外に搬出して、被せた一次蓋を容器本体に取り付けるとともに、前記容器本体内の水を排出したのち、前記一次蓋の外側に二次蓋を取り付ける放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法において、前記一次蓋を容器本体に取り付ける前に、前記一次蓋の外面に蓋部補助遮蔽体を取り付け、前記二次蓋を取り付ける前に、前記取り付けた蓋部補助遮蔽体を取り外す方法を採用した。
すなわち、一次蓋を容器本体に取り付ける前に、一次蓋の外面に蓋部補助遮蔽体を取り付け、二次蓋を取り付ける前に、取り付けた蓋部補助遮蔽体を取り外すことにより、一次蓋のボルト締め作業や容器内の水の排出作業等の仕立作業中に、一次蓋と蓋部補助遮蔽体とで、容器本体内からのガンマ線や中性子の放射線を十分に遮蔽し、仕立作業における作業者の放射線被ばくを防止できるようにした。
前記一次蓋が前記容器本体に被せられる前に、前記蓋部補助遮蔽体を前記一次蓋に取り付けることにより、放射線を被ばくしない安全な状態で、蓋部補助遮蔽体を水プールの外で容易に一次蓋に取り付けることができる。
また、本発明の放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業用蓋部補助遮蔽体は、放射性物質が保管された水プールの水中で、有底筒状の放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体内に放射性物質を収納したのち、前記容器本体に一次蓋を被せて水プールの外に搬出して、被せた一次蓋を容器本体に取り付けるとともに、前記容器本体内の水を排出したのち、前記一次蓋の外側に二次蓋を取り付ける放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業時に用いられる仕立作業用蓋部補助遮蔽体であって、前記蓋部補助遮蔽体は、前記一次蓋を容器本体に取り付ける前に、前記一次蓋の外面に取り付けられ、前記二次蓋を取り付ける前に取り外され、前記蓋部補助遮蔽体は、前記一次蓋に設けられた前記容器本体内の水を排出する排出口を取り囲むように開口部を備える構成を採用した。
すなわち、蓋部補助遮蔽体を、一次蓋が容器本体に取り付けられる前に、一次蓋の外面に取り付け、前記二次蓋を取り付ける前に取り外すことにより、仕立作業中に、一次蓋と蓋部補助遮蔽体とで、容器本体内からの放射線を十分に遮蔽し、仕立作業における作業者の放射線被ばくを防止できるようにした。
前記蓋部補助遮蔽体を、前記一次蓋に設けられた前記容器本体内の水を排出する排出口を取り囲むように開口部を備えたものとすることにより、容器内の水の排出作業を容易に行うことができる。また、この開口部を利用して、容器内の真空乾燥や容器内へのガス充填作業も好適に行うことができる。
前記一次蓋が、同一ピッチ円上で複数のボルトにより前記容器本体の上端部に取り付けられるものである場合は、前記蓋部補助遮蔽体の外径寸法を、前記同一ピッチ円上の複数のボルトの内側端を結ぶ円の直径よりも小さくすることにより、一次蓋のボルト締め作業を容易に行うことができる。
前記一次蓋が、その外面の中心部にハンドリング用治具の取り付け部を備える場合は、前記蓋部補助遮蔽体を、前記ハンドリング用治具の取り付け部を取り囲むように開口部を備えるものとすることにより、蓋部補助遮蔽体を取り付けた状態で一次蓋を容易にハンドリングすることができる。
前記一次蓋が、前記容器本体の上端部に設けられた内周側を低くした段差部に取り付けられ、取り付けられたときの前記外面の高さ位置が容器本体の上端よりも低くなるものである場合には、前記蓋部補助遮蔽体の厚さ寸法を、前記蓋部補助遮蔽体が前記一次蓋の外面に取り付けられたときに、前記蓋部補助遮蔽体の上面が前記容器本体の上端よりも高くなる厚さに形成することにより、蓋部補助遮蔽体を予め一次蓋に取り付けて、容器本体に被せるようにすれば、水プールから搬出した蓋の上に溜まる水を少なくして、蓋の上の水の排除作業を軽減することができる。
本発明に係る放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法は、一次蓋を容器本体に取り付ける前に、一次蓋の外面に蓋部補助遮蔽体を取り付け、二次蓋を取り付ける前に、取り付けた蓋部補助遮蔽体を取り外すようにしたので、仕立作業における作業者の放射線被ばくを防止することができる。
また、本発明に係る放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業用蓋部補助遮蔽体は、一次蓋が容器本体に取り付けられる前に、一次蓋の外面に取り付け、前記二次蓋を取り付ける前に取り外すものとしたので、仕立作業における作業者の放射線被ばくを防止することができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法を示す概念図である。この放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業では、まず、原子力発電所で使用された核燃料等の放射性物質Ｍが保管された水プール３１に、有底筒状の放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体１を沈め、容器本体１に放射性物質Ｍを収納する。こののち、蓋部補助遮蔽体４を外面に取り付けた一次蓋２をクレーン３２で吊り下げて容器本体１に被せ、一次蓋２を被せた容器本体１を、水プール３１の外にクレーン３２で吊り上げて、作業デッキ３３上に搬出する。
つぎに、前記作業デッキ３３上で、容器本体１に被せた一次蓋２を、作業者がボルト締めで取り付けるとともに、容器本体１内の水を水排出装置３４で排出する。図示は省略するが、水排出装置３４は、後述する一次蓋２の水排出口２ｂから二重管を容器内に挿入し、二重管の外管から圧縮空気を供給して、内管から容器内の水を排出するものである。一次蓋２に別途の空気供給口を設け、この空気供給口に圧縮空気供給管を挿入し、水排出口２ｂに挿入した水排出管から水を排出するようにしてもよい。こののち、水を排出された容器内は、水排出口２ｂを利用して、真空乾燥装置３５によって真空乾燥され、ヘリウム充填装置３６によってヘリウムガスを充填される。ヘリウムガスを充填した容器内のガス圧は０．８気圧程度の負圧とされる。
最後に、前記一次蓋２と蓋部補助遮蔽体４を取り付けてヘリウムガスを充填された容器本体１は、蓋部補助遮蔽体４を取り外されたのち、二次蓋３を取り付けられ、後述する一次蓋２と二次蓋３の間の正圧空間１１にヘリウムガスが充填されて、仕立作業が完了する。正圧空間１１のガス圧は４気圧程度とされる。仕立作業が完了した放射性物質輸送貯蔵容器は、そのまま再処理工場に輸送されるか、一時貯蔵されたのち再処理工場に輸送される。
後述するように、前記一次蓋２はガンマ線遮蔽能力の高い炭素鋼で形成され、蓋部補助遮蔽体４は中性子遮蔽能力の高い水素を多く含有するポリプロピレン樹脂で形成されているので、作業デッキ３３上の作業員は、一次蓋２のボルト締め作業や容器内の水排出作業等の仕立作業中にガンマ線や中性子の被ばくを低減することができる。
図２に示すように、前記放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体１は、炭素鋼で形成された円筒状の内筒１ａと外筒１ｂの間に、例えばエポキシ樹脂系中性子遮蔽材１ｃが設けられ、炭素鋼とエポキシ樹脂系中性子遮蔽材で形成された底板１ｄが取り付けられている。また、一次蓋２はガンマ線遮蔽能力の高い炭素鋼で形成され、二次蓋３と蓋部補助遮蔽体４は水素を多く含有する中性子遮蔽能力の高いポリプロピレン樹脂で形成されている。
前記蓋部補助遮蔽体４を形成する材料は、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂系材料や、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム等のゴム系材料とすることもでき、コンクリートとすることもできる。また、一次蓋２が中性子遮蔽能力の高い材料で形成されている場合は、蓋部補助遮蔽体４は、ガンマ線遮蔽能力の高い炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン、鉛、銅、銅合金等の金属材料で形成するとよく、一次蓋２がガンマ線と中性子を部分的に遮蔽するものである場合は、蓋部補助遮蔽体４は、水素が多く含有される樹脂系材料やゴム系材料と金属材料とを組み合わせて形成するとよい。
図３（ａ）、（ｂ）は、前記蓋部補助遮蔽体４を一次蓋２の外面に取り付けた状態を示す。一次蓋２の外周部には、容器本体１に取り付けるボルト５ａ用の複数のボルト穴２ａが同一ピッチ円上に設けられ、その内周側の１箇所に水排出口２ｂが設けられている。水排出口２ｂの周りの外面には、前記水排出装置３４の二重管を固定するための座部材６が取り付けられ、座部材６の上面には、二重管を位置決めする位置決めピン６ａが設けられている。また、一次蓋２の中心部には４箇所にねじ穴２ｃが設けられ、これらのねじ穴２ｃに、吊り下げ用等のハンドリング用治具７がボルト５ｂで取り付けられている。ハンドリング用治具７の下面には、４箇所に脚部７ａが設けられ、これらの脚部７ａのボルト孔にボルト５ｂが通されている。
前記蓋部補助遮蔽体４の外径寸法は、同一ピッチ円上の複数のボルト穴２ａに装着されるボルト５ａの内側端を結ぶ円の直径よりも小さく形成され、水排出口２ｂの周りの座部材６を取り囲む開口部４ａが設けられている。また、蓋部補助遮蔽体４の中心部には、ハンドリング用治具７の脚部７ａを取り囲む４箇所の開口部４ｂが設けられている。蓋部補助遮蔽体４は、開口部４ｂと４５°位相をずらした４箇所の位置で、下面側からボルト５ｃによってハンドリング用治具７に取り付けられたのち、ボルト５ｂでハンドリング用治具７と一緒に一次蓋２に取り付けられている。
図４は、前記蓋部補助遮蔽体４を取り付けた一次蓋２を容器本体１に取り付けた状態を示す。容器本体１の内筒１ａの上端部には、内周側を低くした段差部８が設けられ、一次蓋２の外周部は、段差部８に設けられた複数のねじ穴９ａにボルト５ａで取り付けられている。なお、内筒１ａの上端部の外周側には、ポリエチレン樹脂で形成されたリング状の中性子遮蔽部材１０が装着されている。上述したように、蓋部補助遮蔽体４の外径寸法は、ボルト穴２ａに装着される複数のボルト５ａの内側端を結ぶ円の直径よりも小さく形成されているので、作業者は容易にボルト５ａのボルト締め作業を行うことができる。
また、前記一次蓋２の外面に取り付けられた蓋部補助遮蔽体４の厚さ寸法は、その上面が容器本体１の上端よりも高くなる厚さに形成されている。したがって、一次蓋２を被せた容器本体１を水プール３１から搬出したときに蓋の上に溜まる水を少なくして、蓋の上の水の排除作業を軽減することができる。
図５は、前記一次蓋２から蓋部補助遮蔽体４を取り外して、二次蓋３を容器本体１に取り付けた状態を示す。二次蓋３は、一次蓋２の外周側で、容器本体１の内筒１ａの上端面に設けられた複数のねじ穴９ｂに、ボルト５ｄで取り付けられている。一次蓋２と二次蓋３の間には、ヘリウムガスが充填される正圧空間１１が形成されている。
実施例として、上述した蓋部補助遮蔽体を用いた放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業中における蓋部補助遮蔽体の上方での中性子線量当量率を計算した。比較例として、蓋部補助遮蔽体を用いない場合の一次蓋の上方での中性子線量当量率も計算した。計算条件は以下の通りである。
（放射性物質）
・種類：ＢＷＲ８×８ＳＴＥＰII燃料
・最高燃焼度：４３０００ＭＷＤ／ｔＵ
・平均燃焼度：４００００ＭＷＤ／ｔＵ
・冷却年数：１６年
（遮蔽計算コード）
・計算コード：二次元輸送計算コード（ＤＯＴ３．５）
・断面積ライブラリ：中性子２２群、ガンマ線１８群ＤＬＣ２３キャスクライブラリ
（放射性物質）
・種類：ＢＷＲ８×８ＳＴＥＰII燃料
・最高燃焼度：４３０００ＭＷＤ／ｔＵ
・平均燃焼度：４００００ＭＷＤ／ｔＵ
・冷却年数：１６年
（遮蔽計算コード）
・計算コード：二次元輸送計算コード（ＤＯＴ３．５）
・断面積ライブラリ：中性子２２群、ガンマ線１８群ＤＬＣ２３キャスクライブラリ
表１に、上記中性子線量当量率の計算結果を示す。この計算結果より、蓋部補助遮蔽体を用いない比較例では、単位時間当たりの中性子強度が１０９０μＳｖ／ｈであるのに対して、蓋部補助遮蔽体を用いた実施例では、中性子強度が７μＳｖ／ｈと著しく低減されている。したがって、本発明に係る放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法は、作業者の被ばく量を安全上問題ないレベルに抑えることができる。
上述した実施形態では、一次蓋を容器本体に被せる前に、蓋部補助遮蔽体を一次蓋に取り付けるようにしたが、一次蓋を被せた容器本体をプールの外に搬出した後で、蓋部補助遮蔽体を一次蓋に取り付けることもできる。
Ｍ 放射性物質
１ 容器本体
１ａ 内筒
１ｂ 外筒
１ｃ 中性子遮蔽材
１ｄ 底板
２ 一次蓋
２ａ ボルト孔
２ｂ 水排出口
２ｃ ねじ穴
３ 二次蓋
４ 蓋部補助遮蔽体
４ａ、４ｂ 開口部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ ボルト
６ 座部材
６ａ 位置決めピン
７ ハンドリング用治具
７ａ 脚部
８ 段差部
９ａ、９ｂ ねじ穴
１０ 中性子遮蔽部材
１１ 正圧空間
３１ 水プール
３２ クレーン
３３ 作業デッキ
３４ 水排出装置
３５ 真空乾燥装置
３６ ヘリウム充填装置
１ 容器本体
１ａ 内筒
１ｂ 外筒
１ｃ 中性子遮蔽材
１ｄ 底板
２ 一次蓋
２ａ ボルト孔
２ｂ 水排出口
２ｃ ねじ穴
３ 二次蓋
４ 蓋部補助遮蔽体
４ａ、４ｂ 開口部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ ボルト
６ 座部材
６ａ 位置決めピン
７ ハンドリング用治具
７ａ 脚部
８ 段差部
９ａ、９ｂ ねじ穴
１０ 中性子遮蔽部材
１１ 正圧空間
３１ 水プール
３２ クレーン
３３ 作業デッキ
３４ 水排出装置
３５ 真空乾燥装置
３６ ヘリウム充填装置
Claims (6)
- 放射性物質が保管された水プールの水中で、有底筒状の放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体内に放射性物質を収納したのち、前記容器本体に一次蓋を被せて水プールの外に搬出して、被せた一次蓋を容器本体に取り付けるとともに、前記容器本体内の水を排出したのち、前記一次蓋の外側に二次蓋を取り付ける放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法において、前記一次蓋を容器本体に取り付ける前に、前記一次蓋の外面に蓋部補助遮蔽体を取り付け、前記二次蓋を取り付ける前に、前記取り付けた蓋部補助遮蔽体を取り外すようにしたことを特徴とする放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法。
- 前記一次蓋が前記容器本体に被せられる前に、前記蓋部補助遮蔽体を前記一次蓋に取り付けるようにした請求項１に記載の放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法。
- 放射性物質が保管された水プールの水中で、有底筒状の放射性物質輸送貯蔵容器の容器本体内に放射性物質を収納したのち、前記容器本体に一次蓋を被せて水プールの外に搬出して、被せた一次蓋を容器本体に取り付けるとともに、前記容器本体内の水を排出したのち、前記一次蓋の外側に二次蓋を取り付ける放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業時に用いられる仕立作業用蓋部補助遮蔽体であって、前記蓋部補助遮蔽体は、前記一次蓋を容器本体に取り付ける前に、前記一次蓋の外面に取り付けられ、前記二次蓋を取り付ける前に取り外され、
前記蓋部補助遮蔽体は、前記一次蓋に設けられた前記容器本体内の水を排出する排出口を取り囲むように開口部を備える放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業用蓋部補助遮蔽体。 - 前記一次蓋は、同一ピッチ円上で複数のボルトにより前記容器本体の上端部に取り付けられるものであり、前記蓋部補助遮蔽体の外径寸法を、前記同一ピッチ円上の複数のボルトの内側端を結ぶ円の直径よりも小さくした請求項３に記載の放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業用蓋部補助遮蔽体。
- 前記一次蓋は、その外面の中心部にハンドリング用治具の取り付け部を備え、前記蓋部補助遮蔽体は、前記ハンドリング用治具の取り付け部を取り囲むように開口部を備える請求項３又は４に記載の放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業用蓋部補助遮蔽体。
- 前記一次蓋が、前記容器本体の上端部に設けられた内周側を低くした段差部に取り付けられ、取り付けられたときの前記外面の高さ位置が容器本体の上端よりも低くなるものであり、前記蓋部補助遮蔽体の厚さ寸法は、前記蓋部補助遮蔽体が前記一次蓋の外面に取り付けられたときに、前記蓋部補助遮蔽体の上面が前記容器本体の上端よりも高くなる厚さに形成されている請求項３乃至５のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業用蓋部補助遮蔽体。
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| JP2011062493A Active JP5634924B2 (ja) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | 放射性物質輸送貯蔵容器の仕立作業方法およびその仕立作業用蓋部補助遮蔽体 |
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