JPH06103359B2 - 放射性構造体の貯蔵キャスク及びその製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に貯蔵キャスクに
関し、特に、使用済燃料集合体を原子力発電所の施設で
貯蔵するための安価で且つ重量が最少限度に抑えられた
キャスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】放射性の物質、例えば、使用済燃料集合
体の輸送及び貯蔵に用いられるキャスクは先行技術にお
いて知られている。かかるキャスクは一般に、鋼製の外
側容器だけでなく、鋳鉄から一体成形された円筒形内側
容器も有する。使用済燃料集合体内の放射性同位体の崩
壊により生じた熱を放散させるための複数の半径方向に
延びるフィンが外側容器の周囲に設けられることが多
い。さらに、使用済燃料集合体により放出される中性子
線を吸収するための中性子吸収材料の層、例えば、水素
含有量の多いコンクリート又はポリウレタン材の層が、
内側容器と外側容器の間に設けられている。最後に、通
常は、キャスク内に収納される使用済燃料集合体を間隔
を置いた状態で整然と配列する着脱自在なバスケット組
立体が内側容器の内部に設けられる。従来、かかるバス
ケット組立体は、互いに溶接されて使用済燃料集合体を
収納する列状のセルを形成する板状のステンレス鋼で形
成されている。隣合う燃料集合体の間に臨界核反応が生
じないようにするため、これらステンレス鋼板はかかる
反応を妨害するホウ素の板と積層される場合が多い。そ
の上、燃料集合体の間で放射される熱中性子束の量を最
少限に抑えるため、２つの隣合う燃料集合体毎の境界部
には全て２つの互いに平行な関係をなして間隔を隔てた
板で形成されたフラックストラップも設けられている。

【０００３】従来、かかるキャスクは、種々の米国連邦
政府の規制の中の米国原子力規制委員会（ＮＲＣ）によ
り作成された貯蔵条件と輸送条件の両方を満足させる対
をなす方針をもって設計されていた。貯蔵条件を満足さ
せるためには、かかる全てのキャスクの表面放射線量を
任意の箇所で毎時約２００ミリレム以下にするのが良
い。さらに、キャスクは、キャスク内に収納された使用
済燃料集合体により生じる崩壊熱を効果的に放出できな
ければならない。もし効果的な放熱メカニズムが無けれ
ば、キャスク内の温度は、特にもし水がキャスク内部に
存在するようになっていた場合、危険な圧力レベルを生
じさせるに十分高くなる場合がある。輸送条件を満足さ
せるためには、ＮＲＣの規制では、キャスクは約１５０
Ｇの瞬間的な力をキャスクに及ぼす仮想車両事故（これ
は、キャスクを９ｍの高さから不撓性の面上に落とすこ
とによりシュミレートされた）の場合の機械的衝撃と同
じ大きさの機械的衝撃に耐え得るべきことが定められて
いる。この点においては、かかる機械的衝撃が加わった
後でもキャスクの壁が依然として放射性廃棄物を収容し
続ければ充分という訳では無い。さらに、キャスクは、
あらゆる箇所において水密性を維持し、外部の水がキャ
スクの内部へ漏れ込む機会をもたないようにすると共に
使用済燃料棒から放出中の中性子を熱化する必要があ
る。その上、キャスク内のバスケット構造体はその周囲
に内側キャスク壁により加えられる約１５０Ｇの衝撃力
に耐えることができ、この場合、その個々の廃棄物収容
セルが著しくは変形しないことが必要である。もしこれ
らセルがかかる変形を生じると、セル間に取り付けられ
ている中性子フラックストラップの有効性が損なわれ、
それによりキャスク内に臨界状態が生じることになる場
合がある。

【０００４】これら２つの判定基準を同時に解決するた
め、従来型キャスクの内側容器の壁を一体に成形すると
共に円筒形に形作って大きな値のＧ力に耐えれるように
している。さらに、バスケット組立体は、仮想衝撃荷重
限度に耐えると共に所要の中性子フラックストラップと
なるよう、多数の比較的厚手のステンレス鋼板で作られ
ている。

【０００５】最近、原子力発電所自体に貯蔵される使用
済燃料集合体が次第に増大するにつれ、使用済燃料集合
体を地上のコンクリート製パッド上に安全に貯蔵できる
貯蔵専用キャスクの開発が要望されている。かかるキャ
スクは原子力発電所の現場で限られた範囲で持ち運びや
すい重量及び構造のものであるべきであり、それでい
て、かかるキャスクからの表面放射線量はＮＲＣの規定
する２００ミリレムの限度未満であるべきであるが、キ
ャスク内の内部構造体は、キャスクが原子炉施設の外部
に移送されることは無いので、仮想車両事故に関連した
大きなＧ限度に耐え得る必要は無い。かかる貯蔵専用の
キャスクに関しては、２０〜４０Ｇ程度のＧ限度に耐え
れば足り、これは、約１フィート未満の落下高さでシミ
ュレートできる。また、輸送用キャスクのバスケット組
立体の設計において採られた安全措置は、貯蔵専用のキ
ャスクには当てはまりそうもない。

【０００６】従来型キャスクを用いて原子力発電所の現
場で使用済燃料集合体を単に貯蔵することは可能であろ
うが、厚手の鉄製内側容器が円筒形なので、使用済燃料
集合体は、使用する遮蔽材料の重量との兼ね合いにおい
て最適効率よりも低くなる。かかる非効率の原因は、キ
ャスクの内側容器の内部が、キャスク内に収納されてい
る列状の矩形燃料集合体の形状と相補するよう矩形（又
は、少なくとも多角形）、外壁が円筒形であることに依
る。かかるキャスクについての最大許容表面放射線量は
キャスク上の各箇所において毎時最大２００ミリレムな
ので、内側容器の半径を十分に大きく取って、容器の壁
が最も薄い円筒形容器の周囲に沿う箇所の何れにおいて
も（一般に、燃料集合体の矩形列のコーナー部で生じ
る）、この最大許容表面放射線レベルを越えないように
しなければならない。この最小限度の遮蔽力につき課さ
れる要件により、円筒形内側容器の壁は、容器の周囲の
他の箇所でおいて必要な厚さよりも必然的に一層厚くな
る。標準サイズの輸送／貯蔵キャスクでは、かかる円筒
形の内側及び外側容器を用いると、このキャスクの壁の
中には大量の過度で且つ不用な遮蔽材が存在することに
なる。重量に関する他の非効率の原因として、バスケッ
ト組立体に比較的重量のあるステンレス鋼が用いられて
いること、及び隣合う燃料集合体間に中性子フラックス
トラップが設けられていることが挙げられる。これら２
つの原因により詰まる所、従来技術で用いられているバ
スケット組立体が、施設内貯蔵目的のために必要な限度
の重量よりも重くなってしまう。かかる従来型バスケッ
ト組立体は又、フラックストラップに必要なスペースを
取らなければならないので、最大本数の燃料集合体を収
容できない。それゆえ、かかるフラックストラップを設
ける場合には大型のバスケットが必要になり、これによ
り、周囲の遮蔽壁の円周長さ（それ故、重量）が増大す
ることになる。施設内貯蔵目的のためのかかる従来型キ
ャスクの使用と関連したもう一つの欠点は、キャスク製
作に伴う費用に関してである。矩形又は多角形の内部を
備えた一体成形の壁を有する円筒形内側容器を製作する
には、費用のかかる機械加工作業を大掛かりに実施する
必要がある。さらに、バスケット組立体で用いられる重
くて高価なステンレス鋼を互いに溶接する場合、キャス
ク製作費が全体的に相当増すことになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】大まかに言うと、本発明
は、従来型輸送／貯蔵キャスクに関し高価であることを
含む欠点を無くし、或いは、少なくとも改善する安価で
重量が最少限度に抑えられた燃料集合体貯蔵キャスクに
係る。本発明の貯蔵キャスクは、横断面が多角形の放射
性構造体を貯蔵するキャスクにおいて、放射性構造体と
形状が相補する横断面が多角形のキャスク内部を画定す
る壁組立体と、壁組立体の底部に取り付けられた床板
と、壁組立体の頂部に着脱自在に装着できる蓋とを有
し、壁組立体は、互いに平行な状態で接合された側縁部
を備え、厚さが一様な複数の平らな金属製板状壁部材か
ら成ることを特徴とする。壁組立体は、表面放射線量を
毎時１００ミリレム未満にするに充分な厚さのものであ
り、キャスクの壁組立体を形成する板状壁部材の側縁部
は、壁組立体の全厚の５０％以下、好ましくは、約１０
％に過ぎない距離にわたって侵入する溶接部により互い
に接合される。壁組立体は複数の板状壁部材を積層して
形成できるが、好ましい実施例では、キャスクの製作を
簡単にするため、たった一つの板状壁部材を用いて壁組
立体の各側部を形成する。壁組立体の横断面形状は、碁
盤目状のバスケット組立体内にぎっしり列状に詰め込ま
れた燃料集合体を収容するため、代表的には正方形又は
矩形である。

【０００８】結果的に得られるキャスクの重量を最少限
度に抑えるため、板状壁部材の相互接合状態の側縁部
は、壁組立体の周囲に一定距離を隔てた箇所にコーナー
部を形成し、これらコーナー部は、壁組立体の遮蔽特性
がその周囲全体に亙り実質的に等しくなる程度まで面取
りされている。さらに、２つの別々の板状壁部材の互い
に隣接した状態で接合されている側縁部は、板状壁部材
間の境界部内に放射線のストリーミング（streaming)路
の形成を回避する相互嵌合部分を有する。

【０００９】上述のように、キャスクは、キャスク壁組
立体の内部に収容された燃料集合体を相互離隔状態で整
然と配列するバスケット組立体を更に有する。このバス
ケット組立体は、２組の互いに平行で且つ等間隔を置い
た仕切り板で形成するのが良く、これら２組の仕切り板
は碁盤目状に互いに組まれて燃料集合体の複数の貯蔵セ
ルを形作っている。好ましい実施例では、バスケット組
立体を形成する仕切り板の外縁部を摺動自在に受け入れ
るための互いに平行で且つ等間隔を置いて位置した溝
が、壁組立体の内壁の周りに設けられている。仕切り板
は、アルミニウムとホウ素の軽量且つ安価な合金で形成
するのが良く、そうすれば、隣合う燃料集合体間に臨界
核反応が生じることが無いようになる。

【００１０】板状壁部材を溶接及び機械加工が容易な金
属で作るのが良いが、材質として板材又は鋳物形態の低
炭素鋼が好ましい。というのは、これは安価であり、し
かも、厚肉品の状態で入手できるからである。

【００１１】本発明の貯蔵用キャスク製作方法では、４
つの溶接可能な金属製板状壁部材を、床板に設けられた
突起部の周りに当接関係をなして垂直方向に配置し、次
に、板状壁部材の厚さの５０％未満、好ましくは約１０
％未満の距離に亙り侵入する溶接部によって側縁部に沿
い接合する。なお、板状壁部材は各々、製作された状態
のキャスクの表面放射線を毎時約１００ミリレム未満に
低減するに十分な厚さのものである。本発明の製作方法
は、板状壁部材を当接させて溶接する前に、機械加工に
より、当接状態の側縁部に相互に嵌合する凹部と突出部
分を形成してキャスク内に収納される列状の燃料集合体
から発生する放射線のストリーミング路を無くす工程を
有する。板状壁部材の接合後、バスケット組立体を形成
する板状壁部材の外縁部を摺動自在に受け入れてこれを
保持する等間隔を置いて位置する互いに平行な溝を板状
壁部材の各々の内面に設けるのが良い。バスケット組立
体の外縁部をこれら溝内に滑り込ませ、蓋をキャスクの
開口端に着脱自在に装着するのが良い。

【００１２】

【実施例】今、第１図及び第２図を参照すると（図中、
同一の参照番号は同一の部分を示す）、本発明の貯蔵キ
ャスク１は主構成要素として、バスケット組立体７を収
納する矩形内部５を備えた低炭素鋼製の内部壁組立体３
を有し、バスケット組立体７は、複数の使用済燃料集合
体９を、キャスク１の矩形内部５と形状が相補するコン
パクトな矩形の配列状態で収納する。キャスク１は更
に、水素含有量の高い中性子吸収コンクリート又はセメ
ント層１３を含む外部壁組立体１１を有し、このコンク
リート層１３は、内部壁組立体３の外面とキャスク１の
周囲に設けられた複数の周囲方向フィン１５の内面との
間に位置している。一般的に言って、内部壁組立体３の
材質である低炭素鋼は、使用済燃料組立体９から出るγ
線をキャスクの表面上で測定して許容レベルまで低減
し、他方、水素含有量の高いコンクリート層１３は、燃
料集合体１０から放出される中性子線を許容レベルまで
低減する。キャスク１の局所的な移動及び取扱いを容易
にするため、上部及び下部の運搬用ラグ１６が溶接によ
り内部壁組立体３に直接取り付けられている。キャスク
１の床となるよう床板１７が内部壁組立体３と外部壁組
立体１１の双方の底部の周りに溶接され、他方、着脱自
在な蓋９がキャスク１のための水密の天井／屋根を構成
している。内部壁組立体３及び外部壁組立体１１のコー
ナー部２０は図示のように面取りされていて不要な遮蔽
物重量がキャスク１から取り除かれていることに注目す
ることが重要である。

【００１３】第３Ａ図は、内部壁組立体３の好ましい実
施例の横断面を示している。キャスク１のこの実施例で
は、内部壁組立体３の各側部は、単一の中実板状壁部材
２３で形成されている。これら板状壁部材２３は各々、
キャスク１の矩形内部５に収納されている列状の使用済
燃料集合体９から出るγ線を毎時１００ミリレム以下の
レベルに低減するに十分な厚さになっている。最新型の
燃料集合体に封入される核分裂性ウランの濃度は高いの
で（例えば、４％ウランの初期濃縮度、４５ＧＷＤ／Ｔ
までのバーンアップ、今日の原子力発電施設の使用済燃
料プール内における最新型燃料集合体の保管時間の量の
減少、例えば、５年間の冷却期間）、本発明者は、キャ
スク１の表面上のγ線を所望量まで減ずるためには各板
状壁部材２３が厚さ約１２インチの鋼に匹敵する厚さの
ものであるべきことを算定している。

【００１４】板状壁部材２３は各々、図示のように相補
状態で嵌合する凹部のある側縁部２５とフランジのつい
た側縁部２７を有する。このように凹部とフランジが設
けられているので、キャスクの矩形内部５に収納されて
いる燃料集合体９から出る放射線についての真っ直ぐな
ストリーミング路が無くなるだけではなく、板状壁部材
２３を溶接によって接合する際に板状壁部材２３の側縁
部を正しい状態に相互保持し易くなるのでキャスク１の
組み立てが容易になる。後者の点に関し、重要なことに
は、板状壁部材２３の側縁部の接合に用いられる溶接部
はこれら板状壁部材の厚さを完全に貫通してはいないこ
とに注目すべきである。それどころか、溶接部は比較的
浅いものが２つしか施されておらず、即ち、深さが１／
４インチしかない内側溶接部２９及び深さが好ましくは
３／４インチの外側溶接部３１である。内側溶接部２９
と外側溶接部３１の組合せにより、接合状態にある板状
壁部材２３の境界に存在する割れ目が効果的に封止さ
れ、従って、貯蔵中において水または封入された不活性
ガスは内部壁組立体３の内外いずれからも割れ目中に漏
入しないようになり、更に、上記組合せにより、原子炉
施設内貯蔵専用のキャスク１に要求される２０〜４０Ｇ
の最大限度荷重に耐えるに十分強固な接合部で板状壁部
材２３が相互に接合される。内側溶接部２９及び外側溶
接部３１が得られやすいよう、板状壁部材２３は全て好
ましくは低炭素鋼、即ち溶接が容易であるだけでなく強
固且つ安価で、しかも機械加工が容易な金属で作られ
る。各板状壁部材の凹部付き側縁部２５は好ましくは、
特に内側壁組立体３の重量を軽減し、それにより貯蔵キ
ャスク１の総重量を軽減するための面取り部３２を有す
る。かかる面取りは内部壁組立体３の遮蔽有効性を損な
わないで行うことができる。その理由として、燃料集合
体９から生じる放射線は矩形内部５の中心線に関し放射
状に進行すること、及び、かかる放射線に対する面取り
部の遮蔽量は任意の板状壁部材２３の中間部分における
遮蔽量と同一（または僅かに大きい）であることが挙げ
られる。

【００１５】第３Ｂ図は、積層構造の板状壁部材３３
ａ，３３ｂ，３３ｃを用いる本発明の内部壁組立体３の
変形例を示している。積層構造の板状壁部材３３ａ，３
３ｂ，３３ｃで形成された内部壁組立体３は、中央溶接
部３５（中間板状壁部材３３ｂを互いに接合している）
だけではなく、外側溶接部２９，３１によっても互いに
保持されている。これは上述の単一板状壁部材２３と同
様である。この場合も又、積層状態の板状壁部材３３
ａ，３３ｂ，３３ｃの厚さ全体を貫通する溶接部２９，
３１又は３５は存在しない。しかしながら、当接状態に
ある板状壁部材３３ａの内側コーナー部には内側溶接部
２９が設けられており、その目的は組み立て後に得られ
る壁組立体３の矩形内部５を密封することにあり、これ
に対し、外側溶接部３１は当接状態の板状壁部材３３ｃ
の外面に沿って位置しているが、その目的は組み立て後
に得られる内部壁組立体３の外面を水その他の流体から
密封することにある。この実施例では、積層状態の板状
壁部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃのそれぞれの厚さは約４
インチであるが、溶接部２９，３１，３５のそれぞれの
深さは約１／２インチである。積層状態の板状壁部材３
３ｃの外側コーナー部３４は図示のように面取りされて
いる。その結果、当接関係にある積層状態の板状壁部材
３３ａ，３３ｂ，３３ｃの間に生じるジグザクの通路
は、望ましくないストリーミングを阻止する内部壁組立
体３の矩形内部５に収納される燃料集合体９から出る放
射線のための曲がりくねった通路を構成している。

【００１６】第１図、第２図及び第４図を参照すると、
内部壁組立体の内面３６には、複数の互いに平行で且つ
等間隔をおいて位置した溝３８が設けられている。これ
ら溝３８はバスケット組立体７の外縁部４０を摺動自在
に受け入れる。内部壁組立体３の外面４２は外部壁組立
体１１に当接し、外部壁組立体１１は上述のセメント層
１３及び周囲方向フィン１５と複数の互いに平行で且つ
等間隔の伝熱リブ４６を組み合わせて形成されている。

【００１７】次に、第４図を特に参照すると、伝熱リブ
４６の内方縁部はそれぞれ一対の溶接部４７ａ，４７ｂ
によって内部壁組立体３の外面４２に固定され、溶接部
４７ａ，４７ｂは伝熱リブを外面４２に直角に接合して
いる。周囲方向フィン１５の各々の側縁部は図示のよう
に溶接部５０ａ，５０ｂによって伝熱リブ４６の外方縁
部に固定されている。伝熱リブ４７と周囲方向フィン１
５は共にそれぞれ好ましくはこれらの相互溶接を容易に
するため板状壁部材２３と同種の低炭素鋼で作られてい
る。第３Ａ図と第４図を両方参照すれば最も良く分かる
ように、溶接部４７ａ，４７ｂを施し、溶接部５０ａ，
５０ｂを施して全部を完成させると、内部壁組立体３と
周囲方向フィン１５の内面と各伝熱リブ４６の側面との
間には、複数のセメント収容セル５２が形成される。後
で一層詳細に説明するように、内部壁組立体３及び外部
壁組立体１１の組み立てを終え、そして床板１７をこれ
ら壁組立体の底部の周りに固定した後、水素含有量の多
いセメント５４をセメント収容セル５２に注入する。伝
熱リブ４６及び周囲方向フィン１５の目的は、キャスク
１の矩形内部５を占める使用済燃料集合体９内の放射性
同位体の崩壊によって生じる熱を消散させることにあ
る。放射状に配向したフィンに代えて、周囲方向フィン
１５を用いて得られる利点は、１９８９年１０月１３日
に出願された米国特許出願第０７／４２１，２６２号
（発明の名称はFuel Rod Shipping Cask Having Periph
eral Fin、発明者はLarry E. Efferdingであるが、これ
はウエスチングハウス・エレクトリック・コーポレイシ
ョンに譲渡されている）に明確に記載されている。かか
る米国特許出願の明細書全体を本明細書の一部をなすも
のとしてここに引用する。

【００１８】セメント収容セル５２の各々の頂端部は、
第５図で最も良く分かる板状キャップ５６で覆われてい
る。板状キャップ５６の内縁部と外縁部は共に、周囲方
向フィン１５の上縁部と内部壁組立体３の内面３６の上
縁部の周りにしっかりと固定されている。その目的は、
セメント収容セル５２を、水その他の流体から完全に封
止することにある。蓋１９が内部及び外部壁組立体３，
１１の上縁部周りの水封止手段となり易いようにするた
め、板状キャップ５６は弾性ガスケット６２によって包
囲された段部６０を有する。ガスケット６２を構成する
ガスケット材料を、正方形のコーナー部を持たせた状態
には形成できないので、段部６０のコーナー部６４は好
ましくは約２インチの半径で丸みが付けられている。複
数の等間隔を隔てたボルト孔６６が、段部６０とその外
縁部との間で、板状キャップ５６の周りに設けられてい
る。もう一度第１図を参照すれば分かるように、ボルト
孔６６は蓋１９の外縁部の周りに位置する複数の等間隔
を置いて設けられたボルト孔７０との位置合せが可能で
ある。蓋１９は更に、蓋１９を板状キャップ５６上に下
降させると、板状キャップ５６の上端で段部６０内に嵌
まり込む密封フランジ７４を有する。板状キャップ５６
への蓋１９の固定のためボルト７２が用いられる。貯蔵
キャスク１から不要な重量を除くため、蓋１９のコーナ
ー部７７は完全な面取りが施されずに図示のように傾斜
がつけられている。

【００１９】第１図を再び参照すると、床板１７は内部
壁組立体３の矩形内部５と形状が相補していてキャスク
１の製作の際に内部５に収納される矩形又は正方形の突
起部分８１を有している。上述したように、床板１７は
突起部分８１の外縁部と内部壁組立体３の内面３６との
間に位置した溶接部（図示せず）及び周囲方向フィン１
５の底縁部と床板１７のベースの上方外縁部との間の溶
接部によって内部壁組立体３と外部壁組立体１１の双方
に固定されている。床板１７のコーナー部８３は、内部
壁組立体３及び外部壁組立体１１によって形成されたキ
ャスク本体の面取りコーナー部と一致するよう面取りさ
れている。これらコーナー部８３を蓋１９のコーナー部
７７と同様な傾斜を付けても良いが、かかる傾斜を付け
ると、もし万が一地震又は事故が起きた場合にひっくり
返り易くなり、キャスク１の安定性が損なわれる場合が
ある。したがって、コーナー部８３は、キャスク１を床
板１７上に立てる時のキャスク１の安定性を高めるた
め、面取りはされているが、傾斜は付けられていない。

【００２０】次に、第１図及び第８図を参照すると、バ
スケット組立体７は互いに平行で等間隔を置いたプレー
ト又は仕切り板の２つの組８７，８９で形成されてい
る。第８図を参照すると最も良く分かるように、異なる
組８７，８９の仕切り板はそれぞれ互いに嵌合するスロ
ット９１，９３を有し、仕切り板の組８７，８９が碁盤
目状に組み合って燃料集合体９の正方形の周囲と寸法が
非常に近い複数のセル９５を形成している。キャスク１
は輸送キャスクと関連した１５０Ｇの衝撃限度に耐える
必要がないので、隣り合う燃料集合体９の間に中性子束
トラップ（フラックストラップ）を設ける必要がない。
さらに、従来型キャスクで用いられている比較的重くて
高価なステンレス鋼に代えて、ホウ酸を混ぜたアルミニ
ウムを仕切り板の平行な組８７，８９に用いるのがよ
い。

【００２１】本発明のキャスク製作方法では、先ず最初
にキャスクの床板１７を準備する。次に、各板状壁部材
２３を機械加工により低炭素鋼から作って各板状壁部材
が相補形状を成す凹部付きの側縁部２５及びフランジ付
きの側縁部２７を有するようにする。次に、クレーンを
用いて板状壁部材２３の底縁部を床板１７の外縁部の周
りの定位置に運び、各板状壁部材２３の凹部付きの側縁
部２５及びフランジ付きの側縁部２７がその隣の仕切り
板２３の凹部付きの側縁部２５及びフランジ付きの側縁
部２７と相補状態で嵌合するようにする。次に、好まし
くは４つの板状壁部材２３を、壁組立体３の外面４２の
周りに引張り状態で設けた弾性結束材料（図示せず）に
よって正しい位置に相互仮止めする。このように位置決
めした状態で、全ての板状壁部材２３を、上述の内側溶
接部２９により、次いで、外側溶接部３１により接合す
る。さらに、各板状壁部材２３の底縁部を床板１７の突
起部分８１の外縁部に接合する。本発明の製作方法の次
の工程では、伝熱リブ４６を溶接部４７ａ，４７ｂによ
って内部壁組立体３の外面４２の周りに取り付ける。さ
らに、これら伝熱リブ４６の底縁部を別の溶接部（図示
せず）によって床板１７の外縁部に固定する。

【００２２】本発明の製作方法の最終工程を説明する
と、周囲方向フィン１５をその長さ全体に亘って延びる
溶接部５０ａ，５０ｂにより伝熱リブ４６の外方端部ま
たは末端部に固定する。各周囲方向フィン１５の底縁部
を上述の方法で床板１７の外縁部の周りに溶接する。こ
れらの工程を終えると、複数の水密セメント収容セル５
２がキャスク１の周囲に形成されている。次いで、水素
含有量の高いセメントをこれらセル５２の各々の中に注
入する。セメントに完全乾燥させる機会を与えた後、板
状キャップ５６を内部壁組立体３及び外部壁組立体１１
の頂縁部に装着してその内縁部及び外縁部に沿って溶接
し、それにより板状キャップ５６をキャスク構造体の残
りの部分に固定する。次に、溝３６を内部壁組立体３の
内面の周りに設ける。これを終えた後、バスケット組立
体７を、上述の互いに平行なスロット付きの仕切り板８
７，８９の組から形成する。挿入を容易且つ迅速にする
ための案内として役立つ溝３６を利用して、スロット付
き仕切り板８７，８９を一つずつ内部壁組立体３の矩形
内部５に挿入する。仕切り板８７，８９をキャスク内部
５内の定位置に据え付けた後、市販の遠隔溶接装置をセ
ル開口部内へ挿入し、仕切り板８７，８９の長さ全体に
わたって接合部毎に溶接部を間歇的に施すことにより、
仕切り板を溶接する。このように、上述のように製作し
たキャスク１をバスケットの形体を形作る器具として用
いて現場において、バスケット組立体７に剛性を付与す
るので、製作費が相当節約できる。使用済燃料集合体９
をバスケット組立体７に形成された各セル９５の中へ下
降させた後、蓋１９を板状キャップ５６上に下降させ、
その密封フランジ７４を段部６０内でガスケット６２上
に嵌着させる。次に、ボルト７２により蓋１９をこの位
置に固定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の貯蔵キャスクの展開斜視図
であり、キャスク矩形内部へのバスケット組立体の嵌入
方法及び内部壁組立体と外部壁組立体への床板と蓋のそ
れぞれの取付け方法を示す図である。

【図２】第２図は、２−２線における第１図に示すキャ
スクの横断面側面図である。

【図３】第３Ａ図は、３Ａ−３Ａ線における第１図に示
すキャスクの横断面平面図、第３Ｂ図はキャスクの内部
壁組立体に関し、内部壁組立体が積層状態の板状壁部材
で構成されているような変形例の構造を示す図である。

【図４】第４図は、一点鎖線で描いた円の囲む第３Ａ図
の部分の拡大図である。

【図５】第５図は、蓋を除去した状態で示す第１図のキ
ャスクの平面図である。

【図６】第６図は、番号「６」で指示した一点鎖線の円
によって囲まれた第５図の部分の拡大図である。

【図７】第７図は、番号「７」で示した一点鎖線の円に
よって囲まれた第５図の部分の拡大図である。

【図８】第８図は、キャスクのバスケット組立体を形成
する仕切り板のうち２つの斜視図であり、これら仕切り
板が碁盤目状に互いにどのように嵌合するかを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 貯蔵キャスク ３ 内部壁組立体 ５ 矩形内部 ７ バスケット組立体 ９ 燃料集合体 １１ 外部壁組立体 １５ フィン １７ 床板 １９ 着脱自在な蓋 ２０ コーナー部 ２３ 板状壁部材 ２５ 凹部が設けられた側縁部 ２７ フランジが設けられた側縁部 ３２ 面取り部 ４６ 伝熱リブ

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面が多角形の放射性構造体を貯蔵す
   るキャスクにおいて、放射性構造体と形状が相補する横
   断面が多角形のキャスク内部を画定する壁組立体と、壁
   組立体の底部に取り付けられた床板と、壁組立体の頂部
   に着脱自在に装着できる蓋とを有し、壁組立体は、互い
   に平行な状態で接合された側縁部を備え、厚さが一様な
   複数の平らな金属製板状壁部材から成ることを特徴とす
   る貯蔵キャスク。
2. 【請求項２】 放射性構造体は列状に配置された燃料集
   合体であり、壁組立体の厚さは表面放射線量を毎時１０
   ０ミリレム未満にするのに十分なものであることを特徴
   とする請求項１の貯蔵キャスク。
3. 【請求項３】 壁組立体の壁は、複数の金属製板状壁部
   材の層を積層して形成したものであることを特徴とする
   請求項１の貯蔵キャスク。
4. 【請求項４】 同一の前記層内の隣合う板状壁部材の側
   縁部は溶接部によって接合されていることを特徴とする
   請求項３の貯蔵キャスク。
5. 【請求項５】 同一の前記層内の隣合う板状壁部材を接
   合する溶接部は、板状壁部材の厚さの一部に延びている
   ことを特徴とする請求項４の貯蔵装置。
6. 【請求項６】 同一の前記層内の隣合う板状壁部材を接
   合する溶接部は、板状壁部材の厚さの約半分までしか延
   びていないことを特徴とする請求項４の貯蔵キャスク。
7. 【請求項７】 壁組立体の各壁は単一の板状壁部材で構
   成され、隣合う板状壁部材の互いに平行な側縁部は、全
   ての板状壁部材の厚さ全体の約２０％以上にわたっては
   侵入しない溶接部によって接合されていることを特徴と
   する請求項１の貯蔵キャスク。
8. 【請求項８】 板状壁部材の接合状態にある側縁部は壁
   組立体の周囲の一定箇所にコーナー部を形成し、各コー
   ナー部は、キャスクの重量を軽減するため、壁組立体の
   遮蔽特性がコーナー部と板状壁部材の中央部分で実質的
   に等しくなる程度まで面取りされていることを特徴とす
   る請求項１の貯蔵キャスク。
9. 【請求項９】 板状壁部材の材質は低炭素鋼であること
   を特徴する請求項１の貯蔵キャスク。
10. 【請求項１０】 壁組立体の各壁は、多くて３つの板状
    壁部材を積層して形成したものであることを特徴とする
    請求項３の貯蔵キャスク。
11. 【請求項１１】 ２つの異なる板状壁部材の互いに平行
    な状態で接合された側縁部は、板状壁部材の境界部に放
    射線のストリーミング路が形成されないようにする相互
    嵌合部分を有することを特徴とする請求項７の貯蔵キャ
    スク。
12. 【請求項１２】 列状に配置された横断面が多角形の放
    射性構造体を貯蔵するキャスクであって、放射性構造体
    列と形状が相補したキャスク内部を画定する壁組立体
    と、壁組立体の底部に取り付けられた床板と、壁組立体
    の頂部に着脱自在に装着できる蓋とを有し、壁組立体は
    互いに平行な側縁部を備えた複数の別個の平らな金属製
    板状壁部材から成り、側縁部は板状壁部材の厚さの途中
    まで侵入しているに過ぎない溶接部によって接合されて
    いることを特徴とする貯蔵キャスク。
13. 【請求項１３】 ２つの別々の板状壁部材の互いに隣接
    した状態で接合されている側縁部は、板状壁部材間の境
    界部に放射線のストリーミング路が生じないようにする
    相互嵌合部分を有することを特徴とする請求項１２の貯
    蔵キャスク。
14. 【請求項１４】 相互嵌合部分は形状が実質的に相補し
    ており、相互に接合された板状壁部材の間の境界部によ
    り得られる放射線遮蔽力は、板状壁部材の厚さ全体によ
    って得られる遮蔽力とほぼ同じであることを特徴とする
    請求項１３の貯蔵キャスク。
15. 【請求項１５】 壁組立体の各壁は、複数の板状壁部材
    層で形成されていることを特徴とする請求項１２の貯蔵
    キャスク。
16. 【請求項１６】 壁組立体の各壁は単一の部材で形成さ
    れ、板状壁部材の厚さは互いに実質的に等しく、そし
    て、表面放射線量を少なくとも毎時１００ミリレムに低
    減するに十分な、放射性構造体により放出される放射線
    に対する遮蔽力を発揮するにほどのゅのであることを特
    徴とする請求項１２の貯蔵キャスク。
17. 【請求項１７】 放射性構造体を相互に離隔した状態で
    配列するバスケット組立体を更に有することを特徴とす
    る請求項１２の貯蔵キャスク。
18. 【請求項１８】 バスケット組立体は複数の仕切り板を
    有し、各仕切り板はバスケット組立体周囲の外縁部で終
    端し、板状壁部材の内面は外縁部を受け入れる溝を有す
    ることを特徴とする請求項１７の貯蔵キャスク。
19. 【請求項１９】 仕切り板の材質は、アルミニウムとホ
    ウ素の合金であることを特徴とする請求項１８の貯蔵キ
    ャスク。
20. 【請求項２０】 隣合う板状壁部材の側縁部は、板状壁
    部材間の境界部を封止すると共に板状壁部材間の結合部
    を補強するため、壁組立体の内部と外部にそれぞれ施さ
    れた内側溶接部と外側溶接部の両方によって互いに接合
    されていることを特徴とする請求項１２の貯蔵キャス
    ク。
21. 【請求項２１】 矩形の列状に配置された使用済燃料集
    合体の貯蔵キャスクであって、使用済燃料集合体列と形
    状が相補した矩形のキャスク内部を画定する壁組立体
    と、壁組立体の底部に取り付けられた床板と、壁組立体
    の頂部に着脱自在に装着される蓋とを有し、壁組立体は
    複数の別個の平らな金属製板状壁部材から成り、壁組立
    体の各壁はキャスク内への使用済燃料集合体列の収納時
    に壁組立体の表面放射線量を毎時１００ミリレム以下に
    低減するに十分な厚さの単一の板状壁部材で形成され、
    板状壁部材は該板状壁部材の厚さの途中まで侵入してい
    るに過ぎない溶接部によって接合された互いに平行な側
    縁部を備えることを特徴とする貯蔵キャスク。
22. 【請求項２２】 ２つの別々の板状壁部材の側縁部を接
    合する溶接部は、板状壁部材の厚さ全体のうち全部で約
    ２０％に侵入するに過ぎないことを特徴とする請求項２
    １の貯蔵キャスク。
23. 【請求項２３】 ２つの別々の板状壁部材の側縁部を接
    合する溶接部は、板状壁部材の厚さ全体のうち全部で約
    １０％に侵入するに過ぎないことを特徴とする請求項２
    １の貯蔵キャスク。
24. 【請求項２４】 ２つの別々の板状壁部材の相互に隣接
    状態で接合された側縁部は、板状壁部材間の境界部に放
    射線のストリーミング路が生じないようにし、しかも壁
    組立体を製作し易くする相互嵌合部分を有することを特
    徴とする請求項２１の貯蔵キャスク。
25. 【請求項２５】 板状壁部材のうちの１つの側縁部は凹
    部を有し、該側縁部に接合される板状壁部材の側縁部は
    凹部と嵌合する突出部分を有し、凹部と突出部分との間
    の境界部は、燃料集合体列からの放射線の放出方向に関
    し、折れ曲がった路を構成していることを特徴とする請
    求項２４の貯蔵キャスク。
26. 【請求項２６】 放射性構造体を相互に離隔した状態で
    配列するバスケット組立体を更に有することを特徴とす
    る請求項２１の貯蔵キャスク。
27. 【請求項２７】 バスケット組立体は複数の仕切り板を
    有し、各仕切り板はバスケット組立体周囲の外縁部で終
    端し、板状壁部材の内面は外縁部を受け入れる溝を有す
    ることを特徴とする請求項２６の貯蔵キャスク。
28. 【請求項２８】 バスケット組立体は、平行に且つ等間
    隔を置いて配置された仕切り板の第１及び第２の組を有
    し、第１の組は正方形のセルの列を構成するため、第２
    の組と直交方向に碁盤目状に組まれ、各セルは燃料組立
    体列をそれぞれ一つずつ収納することを特徴とする請求
    項２７の貯蔵キャスク。
29. 【請求項２９】 矩形列状に配置された使用済燃料集合
    体を貯蔵するキャスクであって、使用済燃料集合体列と
    形状が相補した矩形のキャスク内部を画定する壁組立体
    を有し、壁組立体は、４つの低炭素鋼製板状壁部材を有
    し、各板状壁部材は、キャスク内への使用済燃料集合体
    列の収納時において壁組立体の表面放射線量を毎時１０
    ０ミリレム以下に減ずるに十分な厚さを有し、各板状壁
    部材は壁組立体の単一の壁となり、板状壁部材は壁組立
    体の内部と外部にそれぞれ施された内側溶接部と外側溶
    接部とによって接合される互いに平行な側縁部を備え、
    任意の２つの板状壁部材間の溶接部の深さの合計は板状
    壁部材の厚さ全体の２０％未満であり、互いに隣接した
    状態で接合された側縁部は板状壁部材間の境界部に放射
    線のストリーミング路が生じないようにする相互嵌合部
    分を備えており、バスケット組立体が壁組立体の内部に
    設けられ、バスケット組立体は互いに平行で等間隔を置
    いて配置された仕切り板の第１及び第２の組を有し、仕
    切り板の第１の組と第２の組は、使用済燃料集合体を収
    納する矩形列状のセルを画定するよう互いに直交方向に
    碁盤目状に組むことができ、バスケット組立体の周囲長
    さは仕切り板の外縁部によって定まり、外縁部は壁組立
    体を形成する板状壁部材の内面に設けられた互いに平行
    で且つ等間隔を置いて位置した溝に摺動自在に受け入れ
    られ、更に、床板が壁組立体の底部に取り付けられ、床
    板の中央部分には、壁組立体によって画定される矩形内
    部の底部に嵌入できる隆起した矩形の突起部が設けら
    れ、蓋が壁組立体の頂部に着脱自在に装着されることを
    特徴とする貯蔵キャスク。
30. 【請求項３０】 壁組立体の外部の周りに取り付けられ
    た複数の互いに平行な伝熱リブと、伝熱リブの相互間に
    取り付けられた複数の周囲方向へ向いた伝熱フィンと、
    平行な伝熱リブと壁組立体の外部と周囲方向フィンの内
    面の間に形成された空間内に設けられる中性子吸収材料
    の層とを更に有することを特徴とする請求項２９の貯蔵
    キャスク。
31. 【請求項３１】 仕切り板の材質は、アルミニウムとホ
    ウ素の合金であることを特徴とする請求項２９の貯蔵キ
    ャスク。
32. 【請求項３２】 隣合う板状壁部材間の相互嵌合部分は
    形状が相補していることを特徴とする請求項２９の貯蔵
    キャスク。
33. 【請求項３３】 接合状態にある板状壁部材によって形
    成されるコーナー部は面取りされていて、板状壁部材の
    コーナー部及び中央部分を通って放出される放射線量は
    同一であることを特徴とする請求項２９の貯蔵キャス
    ク。
34. 【請求項３４】 ４つの溶接可能な金属製の板状壁部材
    で形成される横断面が矩形の列状放射性構造体の貯蔵キ
    ャスクを製作する方法であって、各板状壁部材は、キャ
    スク内への放射性構造体の収納時において貯蔵キャスク
    の表面放射線量を毎時約１００ミリレム未満に低減する
    に十分な厚さのものであり、前記製作方法において、各
    板状壁部材の側縁部を相互に当接して接合し、それによ
    り放射性構造体列の外部と形状が相補した内部及び２つ
    の開口端を備えた壁組立体を形成し、側縁部を、板状壁
    部材の厚さ全体の５０％未満にわたり侵入する溶接部に
    よって互いに接合することを特徴とする貯蔵キャスクの
    製作方法。
35. 【請求項３５】 側縁部を壁組立体の内面と外面にそれ
    ぞれ施した第１及び第２の溶接部によって接合し、２つ
    の溶接部の厚さの合計は、板状壁部材の厚さの２０％未
    満であることを特徴とする請求項３４の貯蔵キャスク製
    作方法。
36. 【請求項３６】 当接状態にある板状壁部材の側縁部に
    それぞれ機械加工により凹部と突出部分を形成し、放射
    性構造体列によって放出される放射線のストリーミング
    路を無くすことを特徴とする請求項３４の貯蔵キャスク
    製作方法。
37. 【請求項３７】 バスケット組立体を形成する板状壁部
    材の外縁部を摺動自在に受け入れてこれらを保持するた
    めの等間隔を置いて設けられた互いに平行な溝を各板状
    壁部材の内面に形成することを特徴とする請求項３４の
    貯蔵キャスク製作方法。
38. 【請求項３８】 床板を壁組立体の開口端のうち一方に
    固定することを特徴とする請求項３４の貯蔵キャスク製
    作方法。
39. 【請求項３９】 仕切り板を溝内で摺動させることによ
    りバスケット組立体を壁組立体の内部に取り付け、別々
    の仕切り板の当接状態にある縁部を互いに溶接すること
    を特徴とする請求項３８の貯蔵キャスク製作方法。
40. 【請求項４０】 仕切り板は相互に嵌合するスロットを
    有しており、別々の仕切り板の当接状態にある縁部を互
    いに溶接する前に、壁組立体の内部で仕切り板を互いに
    嵌合させることを特徴とする請求項３９の貯蔵キャスク
    製作方法。