JP6532753B2 - 放射性物質収納容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内筒と外筒との間の空間に、伝熱部材およびブロック状の中性子遮蔽体が設けられる放射性物質収納容器の製造方法に関する。

例えば特許文献１の放射性物質収納容器では、内筒に収納される放射性物質の崩壊熱を外部へ除熱するため、内筒と外筒との間の空間に、断面Ｌ字型の伝熱部材（熱良導体）が所定間隔で配置されている。そして、互いに隣り合う２つの伝熱部材の間に、樹脂製のブロック状の中性子遮蔽体が設けられている。このように、中性子遮蔽体をブロック状とすることで、放射性物質収納容器の組立作業に先立って中性子遮蔽体を準備しておくことができる。このため、組立時に現場での樹脂の鋳込み作業が不要となり、放射性物質収納容器の生産効率を向上させることが可能となっている。

特開平９−４９８９８号公報

ところで、特許文献１では、伝熱部材が外筒の内周面に溶接固定されているが、外筒の内周面は筒状の閉空間に面しているため、このような溶接作業が困難となるおそれがある。さらに、伝熱部材や中性子遮蔽体が組み付けられた外筒の内部に内筒を挿入する作業も容易ではない。これらの理由により、特許文献１の放射性物質収納容器においては、生産効率をさらに向上させる余地があった。

上記課題に鑑みて、本発明は、内筒と外筒との間の空間に伝熱部材および中性子遮蔽体が設けられる放射性物質収納容器の生産効率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、放射性物質が内部に収納される内筒と、前記内筒の外側に間隔を空けて設けられる外筒との間の空間に、前記内筒および前記外筒に接触する伝熱部材が周方向に複数設けられるとともに、互いに隣り合う２つの前記伝熱部材の間にブロック状の中性子遮蔽体が設けられる放射性物質収納容器の製造方法であって、前記外筒を、周方向に分割された複数の外筒分割体として準備する準備工程と、前記伝熱部材の一端部を前記外筒分割体に固定するとともに、互いに隣り合う２つの前記伝熱部材の間に前記中性子遮蔽体を配置することで、前記外筒分割体、前記伝熱部材および前記中性子遮蔽体が一体化された分割体ユニットを製作するユニット製作工程と、前記伝熱部材の他端部を前記内筒に接触させた状態で、複数の前記分割体ユニットを前記内筒の周りで互いに連結させるユニット連結工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、外筒が、周方向に分割された複数の外筒分割体として準備され、この外筒分割体に伝熱部材および中性子遮蔽体を一体的に組み付けることで分割体ユニットを製作する。この際、周方向に分割された外筒分割体の内側は閉空間ではなく開放空間となっているため、外筒分割体に伝熱部材を固定する作業が容易となる。また、複数の分割体ユニットを内筒の周りで互いに連結させることで、放射性物質収納容器が製造されるため、内筒を外筒の内部に挿入する作業が不要となる。したがって、本発明によれば、放射性物質収納容器の生産効率を向上させることが可能となる。

本実施形態にかかる放射性物質収納容器の縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 伝熱部材の一部斜視図である。 放射性物質収納容器の製造工程を示す模式図である。 分割体ユニットの製作工程の詳細を示す模式図である。

本発明にかかる放射性物質収納容器の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態にかかる放射性物質収納容器の縦断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。

放射性物質収納容器１は、全体として軸方向に延びる形状を有しており、不図示の放射性物質が内部に収納される有底円筒状の容器本体１０と、容器本体１０の上部開口にボルト等で固定される蓋部１１とを有して構成される。容器本体１０の軸方向の両端部には、放射性物質収納容器１を移動させる際に移送用クレーン等が把持するためのトラニオン１２が、周方向に所定の間隔（例えば９０度間隔）で設けられている。

容器本体１０は、放射性物質を収納するための内部空間を有する有底円筒状の内筒１３と、内筒１３の外側に間隔を空けて設けられる円筒状の外筒１４とを有する。内筒１３と外筒１４との間に形成される空間には、図２に示すように、複数の伝熱部材１５および中性子遮蔽体１６が配置される。このような構成を具備する放射性物質収納容器１によれば、収納された放射線物質の崩壊熱が、伝熱部材１５を介して外部に除熱されるとともに、放射線（主に中性子）を中性子遮蔽体１６によって遮蔽している。

各部の詳細について説明する。内筒１３は、円筒状の筒材１７の下端部に底板１８が溶接されることで有底円筒状に構成されている。ガンマ線遮蔽機能と構造強度を確保するため、筒材１７および底板１８はともに、例えば炭素鋼からなる。底板１８の下方には、樹脂やゴム等からなる中性子遮蔽材１９が、カバー材２０に覆われた状態で設けられる。外筒１４は、例えば炭素鋼やステンレス鋼からなる円筒状の薄板部材であり、中性子遮蔽体１６を覆う。蓋部１１は、内筒１３の上部開口を閉塞する一次蓋２１、一次蓋２１の上方に設けられる二次蓋２２により構成されている。二次蓋２２の外側には、中性子遮蔽材２３および中性子遮蔽材２３を覆うカバー材２４が設けられる。一次蓋２１は、例えば炭素鋼やステンレス鋼からなり、中性子遮蔽材２３は、主に樹脂やゴム等からなる。

図２に示すように、伝熱部材１５は、内筒１３と外筒１４とにわたって概ね径方向に沿って延びる連結部１５ａと、連結部１５ａの外筒１４側の端部から周方向（図２では左側）に突出する突出部１５ｂと、連結部１５ａの内筒１３側の端部から周方向（図２では右側）に突出する第２突出部１５ｃとを有しており、断面形状がＺ字形状となっている。このような伝熱部材１５が、内筒１３と外筒１４との間の環状の空間に、周方向に並んだ状態で複数設けられている。

伝熱部材１５は、突出部１５ｂの先端部が外筒１４の内周面に溶接され溶接部１５ｄとされるとともに、第２突出部１５ｃが内筒１３（筒材１７）の外周面に圧接される。これによって、内筒１３内で発生する崩壊熱が、内筒１３、伝熱部材１５、そして外筒１４を伝い、外部に除熱されるようになっている。伝熱部材１５を構成する材料は、熱伝導率が高い銅や銅合金が適しているが、これ以外にも鉄、鉄鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等を使用することが可能である。

互いに隣り合う２つの伝熱部材１５の間には、例えば樹脂やゴム等の水素を多く含有する材料からなるブロック状の中性子遮蔽体１６が配置される。放射線のストリーミングを防止するため、中性子遮蔽体１６の側面と伝熱部材１５の連結部１５ａの間に隙間ができないように、これら両部材はできるだけ密着させた状態で配置される。なお、本実施形態では、中性子遮蔽体１６を１つのブロックで構成しているが、組立時の便宜のため、中性子遮蔽体１６を周方向あるいは軸方向に複数に分割してもよい。

図３は、伝熱部材の一部斜視図である。図３に示すように、伝熱部材１５の突出部１５ｂには、先端側から基端側に向かって連結部１５ａの手前まで形成されるスリット１５ｅが、軸方向に所定間隔で複数設けられている。また、突出部１５ｂは、上述のように外筒１４の内周面に溶接されるが、軸方向において断続的に溶接される。その結果、図３に示すように、溶接部１５ｄが軸方向に所定間隔で複数形成されることになる。

次に、放射性物質収納容器１の製造方法について説明する。図４は、放射性物質収納容器の製造工程を示す模式図であり、図５は、分割体ユニットの製作工程の詳細を示す模式図である。

まず、図４（ａ）に示すように、外筒１４が周方向に２分割された半割形状を有する外筒分割体１４ａを２つ準備する（準備工程）。このような外筒分割体１４ａは、例えば鋼板を曲げ加工することによって製作される。続いて、外筒分割体１４ａに伝熱部材１５を溶接固定し、互いに隣り合う２つの伝熱部材１５の間に中性子遮蔽体１６を設ける。これによって、図４（ｂ）に示すように、外筒分割体１４ａ、伝熱部材１５および中性子遮蔽体１６が一体化された分割体ユニット２５が製作される（ユニット製作工程）。

ここで、分割体ユニット２５を製作する手順の詳細について、図５を参照しつつ説明する。まず、１つ目の伝熱部材１５の突出部１５ｂの先端部１５ｄを、外筒分割体１４ａの内周面に溶接することで、外筒分割体１４ａに１つ目の伝熱部材１５を固定する（図５（ａ）参照）。続いて、伝熱部材１５の突出部１５ｂが突出している側に、中性子遮蔽体１６を配置し、さらにこの中性子遮蔽体１６に対して１つ目の伝熱部材１５の反対側に２つ目の伝熱部材１５を配置する（図５（ｂ）参照）。

このとき、１つ目と２つ目の伝熱部材１５によって中性子遮蔽体１６が挟まれ、中性子遮蔽体１６の両側面が、１つ目と２つ目の伝熱部材１５の連結部１５ａにそれぞれ密着するように配置される。また、第２突出部１５ｃによって、内筒１３の外周面がほとんど隙間なく覆われるように、互いに隣接する２つの伝熱部材１５の第２突出部１５ｃ同士が、周方向に略連続するように配置される。このような配置により、放射線のストリーミングが防止可能となっている。

その後、２つ目の伝熱部材１５の突出部１５ｂの先端部１５ｄを、外筒分割体１４ａの内周面に溶接することで、外筒分割体１４ａに２つ目の伝熱部材１５を固定する（図５（ｃ）参照）。これによって、１つ目と２つ目の伝熱部材１５の間に中性子遮蔽体１６が組み付けられる。そして、図５（ｄ）に示すように、上述の工程を繰り返すことにより、分割体ユニット２５が製作される。

図４に戻って、説明を続ける。分割体ユニット２５が２つ準備できると、別工程で製作された内筒１３を準備する（図４（ｃ）参照）。そして、２つの分割体ユニット２５を、伝熱部材１５の第２突出部１５ｃが内筒１３の外周面に接触するように、内筒１３の外側に嵌め込む。この状態で、２つの外筒分割体１４ａの周方向の端面同士を溶接することで、２つの分割体ユニット２５を内筒１３の周りで互いに連結させる（ユニット連結工程）。

その結果、図４（ｄ）に示すように、内筒１３と外筒１４との間の環状の空間に、伝熱部材１５および中性子遮蔽体１６が周方向に交互に複数設けられた放射性物質収納容器１が完成する。このとき、外筒分割体１４ａの溶接時の収縮により、伝熱部材１５の第２突出部１５ｃを内筒１３に確実に圧接させることができる。なお、２つの分割体ユニット２５を連結させる方法は溶接に限らず、ボルト固定等の他の方法であってもよい。

（効果）
本実施形態では、外筒１４が、周方向に分割された複数の外筒分割体１４ａとして準備され、この外筒分割体１４ａに伝熱部材１５および中性子遮蔽体１６を一体的に組み付けることで分割体ユニット２５を製作する。この際、周方向に分割された外筒分割体１４ａの内側は閉空間ではなく開放空間となっているため、外筒分割体１４ａに伝熱部材１５を固定する作業が容易となる。また、複数の分割体ユニット２５を内筒１３の周りで互いに連結させることで、放射性物質収納容器１が製造されるため、内筒１３を外筒１４の内部に挿入する作業が不要となる。したがって、本実施形態によれば、放射性物質収納容器１の生産効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、伝熱部材１５の一端部に、周方向に突出する突出部１５ｂが設けられており、ユニット製作工程において、突出部１５ｂの先端部が外筒分割体１４ａに溶接される。このため、溶接部１５ｄを連結部１５ａから遠ざけることができ、溶接による熱の影響が連結部１５ａまで及び難く、溶接ひずみによる連結部１５ａの変形を抑えることができる。したがって、中性子遮蔽体１６を連結部１５ａに密着させた状態で配置することができ、伝熱部材１５の溶接時に生じる伝熱部材１５と中性子遮蔽体１６との間の隙間を最小限に抑え、放射線のストリーミングを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、ユニット製作工程において、突出部１５ｂが軸方向において断続的に溶接される。このように、溶接を連続的に行うのではなく、断続的に行うことで、溶接ひずみに起因する伝熱部材１５の変形を抑えることができる。

また、本実施形態のユニット製作工程では、外筒分割体１４ａに溶接された伝熱部材１５の突出部１５ｂが突出している側に中性子遮蔽体１６を配置する工程と、中性子遮蔽体１６に対して伝熱部材１５の反対側に他の伝熱部材１５を配置し、２つの伝熱部材１５で中性子遮蔽体１６を挟んだ状態で他の伝熱部材１５を外筒分割体１４ａに溶接する工程と、が繰り返される。こうして、中性子遮蔽体１６の組み付けが行われることで、中性子遮蔽体１６を２つの伝熱部材１５の間に挿入する手間が省け、中性子遮蔽体１６の組み付けを効率的に行うことができる。

また、本実施形態では、伝熱部材１５の他端部に、周方向に突出する第２突出部１５ｃが設けられており、ユニット連結工程において、第２突出部１５ｃを内筒１３に接触させている。したがって、互いに隣り合う２つの伝熱部材１５の間に配置された中性子遮蔽体１６が、径方向内側に抜け落ちることを第２突出部１５ｃによって防止することができ、組付作業が一層容易となる。また、伝熱部材１５と内筒１３の外周面とを広い面積でより確実に接触させることができるので、除熱性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、第２突出部１５ｃが、周方向において突出部１５ｂの反対方向に突出している。このため、突出部１５ｂの溶接を行う際に、第２突出部１５ｃが溶接作業の邪魔になることがなく、溶接作業を円滑に行うことができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、伝熱部材１５を溶接によって外筒分割体１４ａに固定するものとしたが、他の手段（例えばボルト等）により伝熱部材１５を外筒分割体１４ａに固定するようにしてもよい。また、伝熱部材１５を溶接固定する場合に、突出部１５ｂを設けることは必須ではない。

また、上記実施形態では、伝熱部材１５に第２突出部１５ｃを設けて、第２突出部１５ｃを内筒１３に圧接させるものとした。しかしながら、第２突出部１５ｃを溶接やボルト等で内筒１３に固定することで、第２突出部１５ｃを内筒１３により密着させるようにしてもよい。また、第２突出部１５ｃを省略することも可能である。

また、上記実施形態では、伝熱部材１５の両端部に互いに異なる方向に突出する突出部１５ｂ、１５ｃを設けるものとした（断面形状がＺ字形状のものとした）が、両端部に設けられる突出部が同じ方向に突出する、断面形状がコの字形状のものとしてもよい。さらには、上述のように、両端部に突出部１５ｂ、１５ｃを設けることは必須ではなく、一方の端部にのみ突出部が設けられた、断面形状がＬ字形状のものでもよいし、いずれの端部にも突出部がないものとしてもよい。

また、上記実施形態では、伝熱部材１５の溶接を軸方向において断続的に行い、さらに、突出部１５ｂにスリット１５ｅが設けられるものとしたが、伝熱部材１５の変形を抑えることができる条件で溶接を連続的に行ってもよいし、スリット１５ｅを省略してもよい。

また、上記実施形態では、外筒１４が２つの外筒分割体１４ａを連結させることで構成されるものとしたが、外筒分割体１４ａの個数は２つに限定されない。

また、上記実施形態では、内筒１３および外筒１４を円筒形状のものとしたが、これらを多角筒形状としてもよい。

１ 放射性物質収納容器
１３ 内筒
１４ 外筒
１４ａ 外筒分割体
１５ 伝熱部材
１５ａ 連結部
１５ｂ 突出部（外側突出部）
１５ｃ 第２突出部（内側突出部）
１５ｅ スリット
１６ 中性子遮蔽体
２５ 分割体ユニット

Claims (5)

1. 放射性物質が内部に収納される内筒と、前記内筒の外側に間隔を空けて設けられる外筒との間の空間に、前記内筒および前記外筒に接触する伝熱部材が周方向に複数設けられるとともに、互いに隣り合う２つの前記伝熱部材の間にブロック状の中性子遮蔽体が設けられる放射性物質収納容器の製造方法であって、
   前記外筒を、前記周方向に分割された複数の外筒分割体として準備する準備工程と、
   前記伝熱部材の内側端部には前記周方向に突出する内側突出部が設けられており、前記伝熱部材の外側端部を前記外筒分割体に固定するとともに、互いに隣り合う２つの前記伝熱部材の間に前記中性子遮蔽体を連続して配置し、前記内側突出部同士が前記周方向に略連続するように前記伝熱部材を配置することで、前記外筒分割体、前記伝熱部材および前記中性子遮蔽体が一体化された分割体ユニットを製作するユニット製作工程と、
   前記伝熱部材の内側端部が前記内筒の外周面に接触するように、複数の前記分割体ユニットを前記内筒の外側に嵌め込み、前記伝熱部材の内側端部を前記内筒に接触させた状態で、複数の前記分割体ユニットを前記内筒の周りで互いに連結させるユニット連結工程と、
   を備えることを特徴とする放射性物質収納容器の製造方法。
2. 前記伝熱部材の前記外側端部に、前記周方向に突出する外側突出部が設けられており、
   前記ユニット製作工程において、前記外側突出部の先端部が前記外筒分割体に溶接される請求項１に記載の放射性物質収納容器の製造方法。
3. 前記ユニット製作工程において、前記放射性物質収納容器の軸方向において前記外側突出部が断続的に溶接される請求項２に記載の放射性物質収納容器の製造方法。
4. 前記ユニット製作工程では、
   前記外筒分割体に溶接された前記伝熱部材の前記外側突出部が突出している側に前記中性子遮蔽体を配置する工程と、
   前記中性子遮蔽体に対して前記伝熱部材の反対側に他の前記伝熱部材を配置し、２つの前記伝熱部材で前記中性子遮蔽体を挟んだ状態で前記他の伝熱部材を前記外筒分割体に溶接する工程と、
   が繰り返される請求項２または３に記載の放射性物質収納容器の製造方法。
5. 前記ユニット連結工程において、前記内側突出部を前記内筒に接触させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射性物質収納容器の製造方法。

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