JP7148432B2

JP7148432B2 - 放射性物質の貯蔵容器

Info

Publication number: JP7148432B2
Application number: JP2019024679A
Authority: JP
Inventors: 純下条; 健一萬谷; 謙太郎田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: JP2020134197A

Description

本発明は、放射性物質の貯蔵容器に関する。

特許文献１に開示されているように、放射性物質の貯蔵容器は、放射性物質を収容する容器本体と、容器本体の開口を密封する一次蓋と、一次蓋の外側に設置される二次蓋とを備えている。

上記貯蔵容器では、一次蓋の密封機能が万が一損なわれたとしても、放射性物質が容器本体の外部に放出しないように、容器本体内の圧力は負圧（大気圧よりも低い圧力）とされる。これに対して、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力は正圧（大気圧よりも高い圧力）とされる。万が一、一次蓋の密封機能が損なわれたとしても、一次蓋と二次蓋との間の空間から容器本体内へ当該空間のガスが流出することで、放射性物質が容器本体の外部にただちに放出することを防止することができる。

管理者は、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力が所定の圧力よりも低下していないか監視することで、一次蓋の密封機能が正常に維持されているかを監視する。特許文献１には、次の装置を用いて当該空間の圧力を連続監視することが開示されている。一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力は、圧力検出器、圧力伝播管、およびバルブなどで構成される圧力監視系と称されている二次蓋に設置された装置を用いて監視される。

特開２０１６－２１７８９０号公報

ここで、上記圧力伝播管は、二次蓋に形成された貫通孔に接続されている。この圧力伝播管と貫通孔との接続構造は特許文献１に具体的に開示されていないが、当該接続構造は、従来、例えば次のような構造とされる。（１）フランジ部を有する圧力伝播管が用いられ、金属ガスケットなどのシール部材を介して上記フランジ部が二次蓋にボルト締め固定される。（２）圧力伝播管が二次蓋に溶接固定される。

上記の接続構造には、次の問題がある。（１）の場合、圧力検出器などから構成される装置の交換作業は比較的簡単に行える。しかしながら、交換作業の際に、ガスケットシール面にキズをつけてしまう場合があり、その場合、耐圧部材である二次蓋を修理する必要が生じる。（２）の場合、部品交換が必要となった際に溶接部を除去して再溶接する必要があり、この作業は、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響が大きい。

本発明の目的は、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる構造を備える放射性物質の貯蔵容器を提供することである。

本発明に係る放射性物質の貯蔵容器は、放射性物質を収容する容器本体と、前記容器本体の開口を密封する一次蓋と、前記一次蓋の外側に設置された二次蓋であって、前記一次蓋との間の空間の圧力を前記一次蓋および前記容器本体と共に保持する二次蓋と、前記二次蓋に設置された密封監視装置であって、前記圧力を監視するための密封監視装置と、前記密封監視装置に取り付けられた配管であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための配管と、を備える。前記配管よりも外径が大きい筒状部材であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための筒状部材が、前記二次蓋に固定される。

本発明の貯蔵容器によれば、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための上記密封監視装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る貯蔵容器の側面図である。図１に示す貯蔵容器の平面図である。図２のＡ－Ａ断面図である。本発明の第２実施形態に係る貯蔵容器の図３に相当する図である。本発明の第３実施形態に係る貯蔵容器の図３に相当する図である。本発明の第４実施形態に係る貯蔵容器の図３に相当する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１～３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る放射性物質の貯蔵容器１００について説明する。貯蔵容器１００は、放射性物質（例えば使用済燃料）を収容する容器本体１と、容器本体１の開口を密封する一次蓋２（図３参照）と、一次蓋２の外側に設置され、一次蓋２との間の空間Ｓ１の圧力を上記一次蓋２および容器本体１と共に保持する二次蓋３（図３参照）とを備えている。なお、容器本体１（貯蔵容器１００）は、縦置き設置されてもよいし、横置き設置されてもよい。図１、２は、縦置き設置された容器本体１（貯蔵容器１００）を示す。また、貯蔵容器１００は、放射性物質の貯蔵専用の貯蔵容器であってもよいし、放射性物質の輸送にも用いられる輸送兼用の貯蔵容器（輸送兼用貯蔵容器）であってもよい。

容器本体１は、例えば有底筒形状とされ、その材質は、炭素鋼などの金属材料などである。容器本体１の内部には、例えば格子状に形成された金属製のバスケット（不図示）が配置される。また、容器本体１の外周部には、ハンドリング用の複数のトラニオン９が取り付けられる。

一次蓋２は、容器本体１の開口を密封する蓋である。放射性物質の密封を維持するために、一次蓋２と容器本体１との間には金属ガスケット２８（シール部材）が設置される。ここで、金属ガスケット２８は、容器本体１と一次蓋２の外周縁部との間に設置される（図３参照）。また、二次蓋３は、一次蓋２との間の空間Ｓ１の圧力を一次蓋２および容器本体１と共に保持する蓋である。当該空間Ｓ１の圧力を保持するために、二次蓋３と容器本体１との間には金属ガスケット２９（シール部材）が設置される。ここで、金属ガスケット２９は、金属ガスケット２８よりも外側において、容器本体１と二次蓋３の外周縁部との間に設置される（図３参照）。

なお、一次蓋２および二次蓋３の材質は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼などの金属、または、それらを溶接肉盛で組み合わせたものである。これら蓋２、３部分を容器本体１の内部から外部へ中性子が透過することを抑制するために、一次蓋２の内部または二次蓋３の内部には中性子遮蔽材が設置される。本実施形態では、二次蓋３の内部に中性子遮蔽材からなる中性子遮蔽層７が設置されている。

図３に示すように、貯蔵容器１００は、一次蓋２と二次蓋３との間の空間Ｓ１の圧力を監視するための密封監視装置４を有する。この密封監視装置４は、二次蓋３に設置される。

金属ガスケット２８の不具合などにより、一次蓋２の密封機能が万が一損なわれたとしても、放射性物質が外部に放出しないように、容器本体１内の圧力は、負圧（大気圧よりも低い圧力）とされる。これに対して、一次蓋２と二次蓋３との間の空間Ｓ１の圧力は正圧（大気圧よりも高い圧力）とされる。万が一、一次蓋２の密封機能が損なわれると、空間Ｓ１から容器本体１内へ、当該空間Ｓ１のガスが流出し、その結果、空間Ｓ１の圧力は低下する。管理者は、空間Ｓ１の圧力が所定の圧力よりも低下していないかを、密封監視装置４を用いて連続監視することで、一次蓋２の密封機能が正常に維持されているかを連続的に確認することができる。なお、一次蓋２と二次蓋３との間の空間Ｓ１、および容器本体１内には、ヘリウムガスなどの不活性ガスが充填される。

密封監視装置４は、空間Ｓ１の圧力を測定する圧力センサ４ａ、ならびに、配管およびバルブなどの付属品から構成される。二次蓋３には空間Ｓ１に連通する貫通孔１３（ガス圧導入路）が設けられ、空間Ｓ１の圧力（ガス）は、この貫通孔１３を介して、圧力センサ４ａに導かれる。

圧力センサ４ａの信号を外部に取り出すためのケーブル１２（図２参照）が、ダクト１８に挿入され、監視盤１９に接続される。圧力センサ４ａの信号は、ケーブル１２を介して監視盤１９に入力される。このような構成により、一次蓋２と二次蓋３との間の空間Ｓ１の圧力（ガス圧力）が連続監視されることで、一次蓋２の密封機能が損なわれていないか（容器本体１内が密封状態に維持されているか）を連続的に確認することが可能になる。

図３を参照しつつ、密封監視装置４まわりの構成について詳述する。密封監視装置４を中性子遮蔽層７側から支持するサポート部材１０が、二次蓋３に形成された凹部３ａに設置される。このサポート部材１０は、密封監視装置４が設置される二次蓋３内の設置空間Ｓ２の一部を形成する円板状の部材である。

上記サポート部材１０には孔１０ａが設けられており、この孔１０ａに、空間Ｓ１の圧力を密封監視装置４に導入するための筒状部材としてのボス１１が嵌め込まれた状態とされる。ボス１１の外径は、空間Ｓ１の圧力を密封監視装置４に導入するための、密封監視装置４に取り付けられた配管１４の外径よりも大きい。ボス１１は、二次蓋３に設けられた貫通孔１３と配管１４とを連通させるための孔１１ａを有する。

上記ボス１１は、二次蓋３に固定される。ボス１１は、二次蓋３に例えば全周溶接により固定される。この全周溶接による溶接部１５を図３に示す。また、配管１４はフランジ部１４ａを有し、ボス１１と配管１４とは、フランジ部１４ａにて、シール部材１６（例えば、金属ガスケット）を介して係止部材１７によりネジ締結により接続される。係止部材１７は、例えばボルトである。

上記構成によると、密封監視装置４を交換などする場合、作業者は、二次蓋３にボス１１を固定したまま、ボス１１から配管１４を取り外すなどすればよい。そのため、作業者が、二次蓋３を傷つけたり、二次蓋３に直接、交換部品を再溶接したりする必要がないので、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響は抑制される。

ボス１１の材質は、炭素鋼、ステンレス鋼などの金属である。二次蓋３にボス１１を溶接にて固定する場合、溶接後の焼鈍熱処理が不要となるステンレス鋼でボス１１が形成されることが好ましい。

なお、図３に示すように、ボス１１に、所定の深さの凹部１１ｂが形成されてもよい。凹部１１ｂが形成されていることで、配管１４の配置が容易となる。

密封監視装置４が設置される二次蓋３内の設置空間Ｓ２を覆う保護カバー５が、係止部材８にて二次蓋３に取り付けられる。保護カバー５は、外部からの落下物などから設置空間Ｓ２を保護するための部材であって、係止部材８は、例えばボルトである。保護カバー５とサポート部材１０との間には、設置空間Ｓ２を密封するためのシール部材２０が設置される。当該シール部材２０により、密封監視装置４の設置空間Ｓ２に、雨水、ほこりなどが侵入することが防止される。

図３に示すように、中性子遮蔽層７の設置領域と上記設置空間Ｓ２とが連通しないように、ボス１１は、サポート部材１０にシール溶接または全周溶接により固定されていることが好ましい。なお、シール溶接とは、接合強度を得るための溶接ではなく、気密性（漏れ止め性能）を得るための溶接（簡易な溶接）のことをいう。また、全周溶接とは、接合強度および気密性（漏れ止め性能）の両方を得るための溶接のことをいう。例示として、全周溶接による溶接部２１を図３に示している。

密封監視装置４部分の気密性を確認するために、上記保護カバー５の代わりに試験用のカバープレート（不図示）を設置し、設置空間Ｓ２を真空引きすることでヘリウムガスのリーク試験を実施する場合がある。この場合に、シール溶接または全周溶接によりボス１１とサポート部材１０とが固定されていないと、中性子遮蔽層７の設置領域の空気が設置空間Ｓ２に流れ込むので、真空引きを適正に行うことができない。よって、空間Ｓ１の圧力の維持には直接関係しないが、ボス１１は、サポート部材１０にシール溶接または全周溶接により固定されていることが好ましい。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る貯蔵容器の図３に相当する図である。第１実施形態と第２実施形態との相違点について説明する。なお、第２実施形態に関し、第１実施形態の構成部材と同様の構成部材については同一の符号を付している（第３実施形態以降の実施形態についても同様）。

第１実施形態では、ボス１１は二次蓋３に全周溶接により固定される。これに対して、第２実施形態では、ボス２２は、二次蓋３にネジ締結により固定されると共に、二次蓋３にシール溶接される。

二次蓋３に設けられた貫通孔１３と密封監視装置４側の配管１４とを連通させるための孔２２ａを有するボス２２は、ボス本体部２３と、ボス本体部２３から突出するネジ込み部２４とを有する。このネジ込み部２４が二次蓋３にネジ込まれ、ボス本体部２３と二次蓋３との境界部分がシール溶接される。このシール溶接による溶接部２５を図４に示している。ボス２２と二次蓋３との接合強度は、ネジ込み部２４（ネジ締結）により得られ、気密性はシール溶接により得られる。

第１実施形態では、上記接合強度および気密性はいずれも全周溶接（溶接部１５）により確保される。この場合、十分な接合強度が得られていることを確認するための溶接部１５の体積検査（放射線透過試験、超音波探傷試験など）が必要となる可能性がある。一方、機械的なネジ締結による固定とシール溶接との組み合わせによると、強度はネジ締結で確保されるため溶接部はシール性の確保のみの機能とすることができ、上記体積検査は不要であり、溶接部２５（シール溶接部）は表面検査だけで済む。また、機械的なネジ締結により固定とシール溶接との組み合わせによると、溶接部を最小限にとどめることができ、製造を簡素化することができる。

第１実施形態では、ボス１１と配管１４（配管１４のフランジ部１４ａ）とが、シール部材１６を介してネジ締結により接続される。これに対して、第２実施形態では、ボス２２と配管１４とがシール溶接により接続される。ボス２２と配管１４とのシール溶接による溶接部２６を図４に示している。

第１実施形態として示すシール部材１６を介してのネジ締結による接続は、第２実施形態として示すシール溶接（溶接部２６）による接続に比べて、密封監視装置４の交換が容易であるという長所がある。一方、第２実施形態として示すシール溶接（溶接部２６）による接続は、第１実施形態として示すシール部材１６を介してのネジ締結による接続に比べて、ボス２２と配管１４との気密性をより確実に維持できるという長所がある。

なお、第１実施形態の場合と同様、中性子遮蔽層７の設置領域と設置空間Ｓ２とが連通しないように、ボス２２は、サポート部材１０にシール溶接または全周溶接により固定されてもよい（溶接部３９）。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る貯蔵容器の図３に相当する図である。第３実施形態における筒状部材としてのボス２７は、中性子遮蔽層７およびサポート部材１０を貫通している。

放射性物質の輸送兼用の貯蔵容器（輸送貯蔵兼用容器）の場合は、０．３ｍ落下試験において、接続部の健全性が維持できる強度を有すること、および一次蓋２と二次蓋３間の不活性ガスの漏洩が生じないように気密性を有することが設計要件として要求される。仮に、中性子遮蔽層７を貫通するように小径配管が設置されると、その配管長が長くなり構造強度の点で問題になる可能性がある（０．３ｍ落下事象で小径配管に中性子遮蔽材の荷重が作用し小径配管が破損する可能性がある）。

これに対して、本実施形態のように、配管１４よりも外径が大きいボス２７が、中性子遮蔽層７およびサポート部材１０を貫通していると、構造強度に優れた配管構成となる。なお、ボス２７は、中性子遮蔽層７およびサポート部材１０の両方ではなく、中性子遮蔽層７のみを貫通する長さを有するものであってもよい。

第２実施形態の場合と同じく、ボス２７は、例えば、二次蓋３にネジ締結により固定されると共に、二次蓋３にシール溶接される。ボス２７が有するネジ込み部３１が二次蓋３にネジ込まれ、ボス本体部３０と二次蓋３との境界部分がシール溶接される（溶接部３２）。また、ボス２７と配管１４とはシール溶接により接続される（溶接部３３）。

また、第１実施形態の場合と同じく、中性子遮蔽層７の設置領域と設置空間Ｓ２とが連通しないように、ボス２７は、サポート部材１０にシール溶接または全周溶接により固定されてもよい（溶接部４０）。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る貯蔵容器の図３に相当する図である。第１～第３実施形態の貯蔵容器では、二次蓋３の内部に中性子遮蔽層７が設置されている。これに対して、第４実施形態では、二次蓋３の内部ではなく、一次蓋２の内部に中性子遮蔽層７が設置されている。第１～第３実施形態と第４実施形態との主な相違点は、この点にある。

第２実施形態の場合と同じく、例えば、ボス３４は、二次蓋３にネジ締結により固定されると共に、二次蓋３にシール溶接される。ボス３４が有するネジ込み部３６が二次蓋３にネジ込まれ、ボス本体部３５と二次蓋３との境界部分がシール溶接される（溶接部３７）。また、ボス３４と配管１４とはシール溶接により接続される（溶接部３８）。

上記の実施形態は次のように変更可能である。

図３に示す第１実施形態において、図４～６に示す第２～４実施形態のように、ボス１１が、二次蓋３にネジ締結により固定されると共に、二次蓋３にシール溶接されてもよい。また、図４～６に示す第２～４実施形態において、図３に示す第１実施形態のように、各ボス２２、２７、３４が、二次蓋３に全周溶接により固定されてもよい。

図３に示す第１実施形態において、図４～６に示す第２～４実施形態のように、ボス１１と配管１４とがシール溶接により接続されてもよい。また、図４～６に示す第２～４実施形態において、図３に示す第１実施形態のように、各ボス２２、２７、３４と配管１４とがシール部材１６を介してネジ締結により接続されてもよい。

その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。

１：容器本体
２：一次蓋
３：二次蓋
４：密封監視装置
７：中性子遮蔽層
１０：サポート部材
１１：ボス（筒状部材）
１４：配管
１４ａ：フランジ部
１６：シール部材
２２、２７、３４：ボス（筒状部材）
１００：貯蔵容器（放射性物質の貯蔵容器）
Ｓ１：空間（一次蓋と二次蓋との間の空間）
Ｓ２：設置空間（密封監視装置の設置空間）

Claims

放射性物質を収容する容器本体と、
前記容器本体の開口を密封する一次蓋と、
前記一次蓋の外側に設置された二次蓋であって、前記一次蓋との間の空間の圧力を前記一次蓋および前記容器本体と共に保持する二次蓋と、
前記二次蓋に設置された密封監視装置であって、前記圧力を監視するための密封監視装置と、
前記密封監視装置に取り付けられた配管であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための配管と、
を備え、
前記配管よりも外径が大きい筒状部材であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための筒状部材が、前記二次蓋に固定されており、
前記二次蓋は、その内部に中性子遮蔽層を有し、
前記筒状部材が、前記中性子遮蔽層を貫通している、放射性物質の貯蔵容器。
請求項１に記載の放射性物質の貯蔵容器において、
前記筒状部材が、前記二次蓋に全周溶接により固定されている、放射性物質の貯蔵容器。
請求項１に記載の放射性物質の貯蔵容器において、
前記筒状部材が、前記二次蓋にネジ締結により固定されていると共に、前記二次蓋にシール溶接されている、放射性物質の貯蔵容器。
請求項１～３のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器において、
前記密封監視装置を前記中性子遮蔽層側から支持するサポート部材であって、前記密封監視装置が設置される前記二次蓋内の設置空間の一部を形成するサポート部材を備え、
前記筒状部材が、前記サポート部材にシール溶接または全周溶接により固定されている、放射性物質の貯蔵容器。
請求項４に記載の放射性物質の貯蔵容器において、
前記筒状部材が、前記中性子遮蔽層および前記サポート部材を貫通している、放射性物質の貯蔵容器。
請求項１～５のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器において、
前記配管はフランジ部を有し、
前記筒状部材と前記フランジ部とがシール部材を介してネジ締結により接続されている、放射性物質の貯蔵容器。
請求項１～５のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器において、
前記筒状部材と前記配管とがシール溶接により接続されている、放射性物質の貯蔵容器。
請求項１～７のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器であって、放射性物質の輸送にも用いられる、輸送兼用貯蔵容器。
放射性物質を収容する容器本体と、
前記容器本体の開口を密封する一次蓋と、
前記一次蓋の外側に設置された二次蓋であって、前記一次蓋との間の空間の圧力を前記一次蓋および前記容器本体と共に保持する二次蓋と、
前記二次蓋に設置された密封監視装置であって、前記圧力を監視するための密封監視装置と、
前記密封監視装置に取り付けられた配管であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための配管と、
を備え、
前記配管よりも外径が大きい筒状部材であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための筒状部材が、前記二次蓋に固定されており、
前記二次蓋には、前記空間に連通する貫通孔が設けられ、
前記筒状部材は、前記貫通孔と前記配管とを常時、連通させるための孔を有する、放射性物質の貯蔵容器。