JPWO2021049974A5

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Publication number: JPWO2021049974A5
Application number: JP2022516692A
Authority: JP
Publication date: 2023-09-20

Description

本発明は、核技術の分野、特に、環境に有害な物質から環境を保護するためのデバイスに関し、当該デバイスは、原子力プラント、原子力船からの放射性廃棄物、化学産業の毒性物質及び他の有害な産業廃棄物などの、特に有毒な廃棄物の貯蔵、輸送及び処分に使用することができる。

この目的は、３～３０重量％の量で遊離シリコンを含むシリコンカーバイドを反応焼成して作成され、表面が気相シリコンカーバイドの層で覆われたキャニスターの外側層が、金属発泡体（発泡アルミニウム、発泡チタン、銅発泡体等）であって、発泡アルミニウムの特定の場合では６０～７０％の開放気孔率及び５～６ｍｍの孔径を有する金属発泡体で作成され、当該孔が、４０～５０ｐｍの分散度を有する炭化ホウ素粉末で満たされ、ＨＬＷ（高レベル廃棄物）によって放出される核放射線から環境を保護する、という形式で実現される。

技術的操作（廃棄物の充填、輸送容器に廃棄物を充填する時に容器を移動すること、及び他の行為）の間に可能な衝撃に備えて、シリコンカーバイドキャニスターが無傷であることを保証する数値に衝撃力を減少させるためには、容器の外側層は５０～６０％の開放気孔率及び５～６ｍｍの孔径を有する金属発泡体で作成され、当該孔は、４０～５０ミクロンの分散度を有する炭化ホウ素（Ｂ ₄ Ｃ）粉末で満たされ、ＨＬＷによって放出される核放射線から環境を保護する。

外側層のパラメータ（キャニスターを破壊から保護するアルミニウム発泡体の厚さ、その多孔率、孔のサイズ、孔に配置された粉末の量）は、キャニスターの大きさ及びその重量に依存する。これらのパラメータの決定は、数学的方法によって行われ、全ての計算はＡＮＳＹＳプログラムで実施される。初期データとして、容器の重量は１７０ｋｇであり、キャニスターの材料の強度は２７０ＭＰａであり、１．２ｍの高さから落下させた場合のキャニスターのストレスは２０～２５ＭＰａを越えてはならなかった。これらの条件下で、計算の結果は、以下のとおりであった。６０～７０％の多孔率、５～６ｍｍの孔径を有するアルミニウム発泡体の厚さは、１１０ｍｍである。

反応性焼成したシリコンカーバイドで作成されたキャニスターを、以下の技術を用いて製造する。必要な外形を有するビレット（billet）を静水圧によって必要な処方の充填物から押圧し、次いで、Ｔ＝１５０℃での重合、Ｔ＝９００℃での炭素化、Ｔ＝１５００℃でのケイ化の熱処理を行い、３～３０重量％の遊離のシリコンの含有量を有するシリコンカーバイドキャニスターを得た。サンドブラスト処理後、シリコンカーバイド層を気相法によってキャニスターの外側表面に適用する。この方法で得られたキャニスターの外側表面上に、１１０ｍｍの厚さの金属発泡体（アルミニウム発泡体、チタン発泡体、銅発泡体など）の層を配置し、１．５ｍｍ厚のスチールシェルリングを金属発泡体の頂部に配置する。金属発泡体の孔は、４０～５０ミクロンの分散度を有するＢ₄Ｃ粉末で満たされる（図１参照）。

５０～６０％の多孔率、５～６ｍｍの孔径を有し、４０～５０ミクロンの分散度を有する炭化ホウ素粉末で埋められたアルミニウム発泡体の外側層を備えたシリコンカーバイドキャニスターを含む実験容器の外形及び堅さの安定性の実験的決定は、１．２ｍの高さからの投出試験による試験センター、即ち「ＴＳＮＩＩＭＡＳＨ－ＡＮＡＬＩＲＩＫＡ－ＰＲＯＣＨＮＯＳＴ」試験センターに従って行った。

容器は、以下のものを含む（図１）：
１反応性焼成したシリコンカーバイドで作成されたキャニスター
２孔と連通し、６０～７０％の多孔率を有し、その孔が炭化ホウ素の粉末で満たされた金属発泡体の層
３金属シェルリング
４高度に活性な廃棄物で満たされたスチールキャニスター
５高度に活性な廃棄物
６キャニスターとキャニスターの内側表面との間の間隙
７炭化ホウ素粉末の充填物
８反応性焼成したシリコンカーバイドで作成されたキャニスターの蓋であり、反応溶接によってキャニスターに溶接された蓋。

Claims

３～３０重量％の量で遊離シリコンを含む反応焼成されたシリコンカーバイドで作成されたキャスクを含み、該キャスクの表面上に堆積された気相シリコンカーバイドを有する、固体放射性廃棄物を貯蔵し、輸送し、及び処分するための容器であって、前記キャスクの外側層が６０～７０％の開口気泡率及び５～６ｍｍの孔径を有する金属発泡体で作成され、孔が４０～５０ミクロンの分散度を有する粉末で満たされ、キャニスターが１～１．５ｍｍの厚さを有するステンレス鋼で作成され、且つ固体放射性廃棄物を受けることを意図されたキャニスターがシリコンカーバイドキャスクの内側に配置され、シリコンカーバイドキャスクとステンレス鋼キャニスターとの間の５ｍｍの間隙がＨＬＷによって放出される核放射線から環境を保護する粉末で満たされ、シリコンカーバイドキャスクが反応溶接法を用いてシリコンカーバイドで作成されたカバーでシールされることを特徴とする、容器。
アルミニウム、銅、ニッケル、スチール、ブロンズなどを含む金属の群から選択される、開口気泡率を有する金属発泡体として使用される金属発泡体を特徴とする、請求項１に記載の容器。
ＨＬＷによって放出される核放射線から環境を保護する炭化ホウ素粉末を用いることを特徴とする、請求項１に記載の容器。