TW202145255A - 殘留應力改善方法及殘留應力改善裝置 - Google Patents

Abstract

於本發明的收容燃料集合體（9）的罐（8）的殘留應力改善方法中，將於筒狀的罐主體部（81）的上部開口焊接有罐蓋部（83）的罐（8）配置於筒狀的桶主體部（71）內，於桶主體部（71）內在罐（8）的上端部（86）的上方及周圍填充水。然後，於所填充的水中對罐（8）的上端部（86）中的特定區域賦予壓縮應力。藉此，可藉由所填充的水屏蔽輻射，並且容易地對罐（8）賦予壓縮應力。

Description

殘留應力改善方法及殘留應力改善裝置

本發明是有關於一種對收容燃料集合體的罐的殘留應力進行改善的技術。 [相關申請案的參照] 本申請案主張來自於2020年5月27日提出申請的日本專利申請案JP2020-92325的優先權的利益，並將該申請案的全部揭示內容併入本申請案中。

將自核反應爐取出的使用過的燃料集合體（以下簡稱為「燃料集合體」）暫時儲存於建築物內的儲存池中後，收容至儲存用的罐中。將罐以收容於輸送用的桶內的狀態搬運至儲存設施，重裝於例如混凝土製的儲存用容器中。

日本專利第6208962號公報（文獻1）中揭示有一種防止罐中應力腐蝕開裂的方法。於該方法中，對因蓋體（罐蓋部）的焊接而預定產生拉伸殘留應力的筒狀主體（罐主體部）的範圍預先賦予第一壓縮應力，於該範圍產生壓縮殘留應力的狀態下將蓋體焊接，藉此消除所產生的拉伸殘留應力。其後，僅對焊接時成為接近熔解的狀態的筒狀主體的上端與其附近的軸方向範圍賦予第二壓縮應力。

又，文獻1中亦揭示了：將罐裝入輸送用桶（桶主體部）後，利用輸送用桶與罐之間的上開口（環狀間隙），對罐的主體實施塑性加工的方法；或於該上開口中填充水，於焊接蓋體時對焊接處進行水冷，藉此縮窄焊接後產生拉伸殘留應力的軸方向範圍的方法。再者，日本專利第5208064號公報（文獻2）中記載了以設置於核反應爐壓力容器內的爐內構造物為對象實施的水射流噴丸（Water Jet Peening）方法。

然而，於如文獻1般於將罐配置於筒狀的桶主體部內的狀態下對罐賦予壓縮應力的情形時，無法屏蔽自罐內部朝向桶主體部的上部開口側的輻射。因此，對罐賦予壓縮應力的作業的困難性增大。

本發明的目標為對收容燃料集合體的罐的殘留應力進行改善的殘留應力改善方法，其目的在於容易地對罐賦予壓縮應力。

本發明的較佳的殘留應力改善方法包括：a）將於筒狀的罐主體部的上部開口焊接有罐蓋部的罐配置於筒狀的桶主體部內，於所述桶主體部內在所述罐的上端部的上方及周圍填充水的步驟；及b）於所填充的水中對所述罐的所述上端部的特定區域賦予壓縮應力的步驟。

根據本發明，可藉由所填充的水屏蔽輻射，並且容易地對罐賦予壓縮應力。

較佳為於所述b）步驟中，藉由自配置於所述所填充的水中的噴嘴噴射水，而利用水射流噴丸對所述特定區域賦予壓縮應力。

較佳為於所述桶主體部的內周面與所述罐的外周面之間設置環狀空間，於所述環狀空間填充水，於所述b）步驟中，自所述噴嘴噴射的水包括填充至所述環狀空間中的水。

較佳為於所述a）步驟中所填充的水、及於所述b）步驟中自所述噴嘴噴射的水為不含放射性物質的清水。

較佳為於所述a）步驟中，對所述桶主體部的上部設置向上方突出的環狀堰，於所述環狀堰內形成水的液面。

較佳為於所述桶主體部的內周面與所述罐的外周面之間設置環狀空間，所述罐的所述上端部的所述環狀空間的寬度大於所述罐的中央部的所述環狀空間的寬度，於在所述罐主體部的所述上部開口焊接所述罐蓋部時，於所述罐的所述上端部的周圍設置環狀屏蔽部。

本發明的目標亦為對收容燃料集合體的罐的殘留應力進行改善的殘留應力改善裝置。較佳的殘留應力改善裝置包括：水填充部，將於筒狀的罐主體部的上部開口焊接有罐蓋部的罐配置於筒狀的桶主體部內，於所述桶主體部內在所述罐的上端部的上方及周圍填充水；及壓縮應力賦予部，於所填充的水中對所述罐的所述上端部的特定區域賦予壓縮應力。

上述目的及其他目的、特徵、態樣及優點藉由以下參照隨附圖式所進行的該發明的詳細說明而變得明確。

圖1是表示本發明的一實施形態的殘留應力改善裝置1的結構的圖。於圖1中，示出包括下文所述的桶7及罐8的中心軸的截面（於示出桶7及罐8的其他圖中同樣）。殘留應力改善裝置1是對收容燃料集合體9的罐8的殘留應力進行改善的裝置。殘留應力改善裝置1於例如核反應爐建築物內設置於與儲存池P鄰接的操作層F（亦可為除污坑等）。儲存池P中貯存有水，於該水中浸漬燃料集合體9並儲存。儲存池P內的水（以下稱為「池水」）為包含放射性物質的污染水。

殘留應力改善裝置1包括桶置台11、環狀堰12、水填充部2、及壓縮應力賦予部3。於桶置台11載置輸送用的桶7的桶主體部71。桶7是由樹脂等中子屏蔽材及金屬、或混凝土等所形成。可將桶主體部71直接放置於操作層F。桶主體部71是以朝向圖1的上下方向的中心軸為中心的筒狀。於圖1的例子中，桶主體部71為大致圓筒狀。桶主體部71亦可為多邊形的筒狀等。於桶主體部71的上部及下部分別設置上通水孔711及下通水孔712。上通水孔711及下通水孔712貫通桶主體部71的側壁。經由上通水孔711及下通水孔712而能夠向桶主體部71內供給水、及自桶主體部71中回收水。

於桶主體部71的下部開口設置大致圓板狀的桶底部72。藉由桶底部72堵塞桶主體部71的下部開口。桶底部72相對於桶主體部71能夠拆裝，例如藉由螺栓緊固而固定於桶主體部71。亦可根據桶7的設計將桶底部72與桶主體部71一體地形成。於圖1所示的狀態下，桶主體部71的上部開口打開。於下文所述的作業中，利用螺栓緊固等將桶蓋部73固定於桶主體部71的上部開口（參照圖8），藉此將該上部開口堵塞。桶7主要由桶主體部71、桶底部72及桶蓋部73構成。

於桶主體部71內配置罐8。罐8例如由不鏽鋼等金屬形成，收容多個燃料集合體9。罐8包括罐主體部81、罐底部82、及罐蓋部83。罐主體部81是以朝向圖1的上下方向的中心軸為中心的筒狀。於圖1的例子中，罐主體部81為大致圓筒狀。罐主體部81亦可為多邊形的筒狀等。於罐主體部81的下部開口設置大致圓板狀的罐底部82。藉由罐底部82將罐主體部81的下部開口堵塞。

典型而言，於將燃料集合體9收容於罐主體部81內之前，罐底部82被焊接於罐主體部81的下部開口而被固定。又，於將燃料集合體9收容於罐主體部81內之前，利用珠擊等實施塑性加工（賦予壓縮應力），藉此預先改善於罐底部82的焊接時所產生的殘留應力。此處，殘留應力的改善意指減小焊接時所產生的殘留拉伸應力（包括將殘留應力轉換至壓縮側的情形。以下相同）。亦可根據設計將罐底部82與罐主體部81一體地形成。

於罐主體部81的上部開口設置大致圓板狀的罐蓋部83。藉由罐蓋部83堵塞罐主體部81的上部開口。如下文所述，於將燃料集合體9收容至罐主體部81內後，將罐蓋部83焊接於罐主體部81的上部開口而固定。又，藉由利用殘留應力改善裝置1進行的下文所述的處理，而改善罐蓋部83的焊接時所產生的殘留應力。於以下的說明中，將罐主體部81中位於罐蓋部83的附近的部位、及罐蓋部83總稱為「上端部86」。上端部86包括於將罐蓋部83焊接於罐主體部81的上部開口時罐8中產生殘留拉伸應力的部位。

於圖1所示的例子中，以筒狀的桶主體部71的中心軸與筒狀的罐主體部81的中心軸大致重疊的方式，將罐8配置於桶主體部71內。桶主體部71的內徑（直徑）略大於罐主體部81的外徑（直徑）。因此，於桶主體部71的內周面與罐8的外周面（罐主體部81的外周面）之間設置環狀空間79。環狀空間79設置於上下方向的罐8的大致整體。

圖2是表示罐8的上端部86附近的圖。如圖2所示，桶主體部71的上端部的內徑大於上下方向的中央部等其他位置的內徑。換言之，於桶主體部71的上端部的內周面側設置跨桶主體部71的整周（以桶主體部71的中心軸為中心的周方向的整周）的環狀切口部713。於以桶主體部71的中心軸為中心的徑方向上，環狀切口部713與罐8的上端部86相向。因此，罐8的上端部86中的環狀空間79的寬度大於罐8的中央部等中的環狀空間79的寬度。

環狀堰12為筒狀，於圖2的例子中，與桶主體部71同樣為大致圓筒狀。環狀堰12安裝於桶主體部71的上部，自該上部向上方突出。較佳的環狀堰12是利用將桶蓋部73（參照圖8）固定於桶主體部71時的螺栓孔，藉由螺栓緊固而固定於桶主體部71的上端面。於環狀堰12的底面設置有環狀的密封構件（省略圖示），環狀堰12的底面與桶主體部71的上端面之間的流體不可通過。環狀堰12於桶主體部71的上部亦可安裝於上端面以外。於圖2的例子中，桶主體部71的上端面位於與罐蓋部83的上表面（即，罐8的上端面）大致相同的高度、或較罐蓋部83的上表面略靠上方的位置。環狀堰12的上端位於較罐蓋部83的上表面足夠上方的位置。

如圖1所示，水填充部2包括流出線21、清水箱22、熱交換器23、流入線24、及送水泵25。流出線21將桶主體部71的上通水孔711與熱交換器23連接。下文對熱交換器23進行說明。於流出線21設置閥。清水箱22貯存作為不含放射性物質的水的清水。清水例如為純水。清水箱22連接於流出線21。流入線24將熱交換器23與桶主體部71的下通水孔712連接。於流入線24設置送水泵25及閥。

於水填充部2中，藉由驅動送水泵25，能夠將清水箱22內的清水經由流出線21、熱交換器23、流入線24及下通水孔712向桶主體部71內的環狀空間79供給。於圖1所示的狀態下，於所述環狀空間79中填充有清水。又，清水亦填充於罐8的上端部86的上方，於環狀堰12內形成清水的液面。於環狀堰12設置有溢流管13，於環狀堰12內的液面高於溢流管13的排出口的情形時，將清水經由溢流管13排出至清水箱22。於圖1中，為了將不含放射性物質的清水與含有放射性物質的池水加以區分，而對填充清水的空間標註虛線的影線，未對儲存池P內的池水標註影線（其他圖中同樣）。於以下的說明中，將於桶主體部71及環狀堰12的內部填充的水（即，於罐8的上端部86的上方、及環狀空間79中填充的水）稱為「填充水」。

於水填充部2中，於在環狀空間79中填充有清水的狀態下，藉由驅動送水泵25，環狀空間79的清水（即，填充水）經由上通水孔711向流出線21流出，被送向熱交換器23。又，通過熱交換器23的清水經由流入線24及下通水孔712向環狀空間79流入（返回）。如此，於水填充部2中，能夠使清水沿著自環狀空間79起依序經由上通水孔711、流出線21、熱交換器23、流入線24及下通水孔712而返回環狀空間79的循環路徑進行循環。

熱交換器23包括熱交換部231、及池水循環部232。池水循環部232包括泵233，使池水於儲存池P與熱交換部231之間循環。於熱交換部231中，自流出線21流入的清水與藉由池水循環部232進行循環的池水進行熱交換。於本實施形態中，由於罐8內的燃料集合體9的放熱量高，故而於熱交換器23中利用池水來冷卻自流出線21流入的清水。於燃料集合體9的放熱量低的情形時，可省略利用熱交換器23的冷卻（環狀空間79內的清水與池水的熱交換）。

如圖1及圖2所示，壓縮應力賦予部3包括噴嘴31、水供給部32、噴嘴移動部33、及支持部34。噴嘴31配置於桶主體部71及環狀堰12的內部的填充水中。圖1所示的水供給部32包括供給線321、泵322、供給箱323、及過濾器324。供給線321的一端連接於噴嘴31，另一端連接於流入線24。於供給線321中，自流入線24起朝向噴嘴31依序配置過濾器324、供給箱323及泵322。於流入線24中流動的清水的一部分於過濾器324中去除不需要物質後，流入供給箱323中。供給箱323中貯存清水。泵322使供給箱323內的清水升壓而向噴嘴31供給。藉此，於填充水中自噴嘴31噴射出高壓水。

如圖2所示，支持部34相對於罐蓋部83的上表面而被固定。例如，於罐蓋部83的上表面固定有屏蔽板51，將支持部34安裝於屏蔽板51。屏蔽板51例如為大致圓板狀，由屏蔽輻射的材料所形成。噴嘴移動部33包括第一移動機構331、第二移動機構332、及第三移動機構333。第一移動機構331沿著上下方向移動噴嘴31。第二移動機構332與第一移動機構331一起沿著徑方向移動噴嘴31。第三移動機構333由支持部34所支持，與第一移動機構331及第二移動機構332一起沿著周方向移動（轉動）噴嘴31。

圖3是表示將燃料集合體9收容於罐8中的處理的流程的圖。首先，如圖4所示，於操作層F中，將桶主體部71載置於桶置台11上，將罐主體部81配置於桶主體部71內（步驟S11）。於桶主體部71中，藉由桶底部72堵塞下部開口，並打開上部開口。於罐主體部81中，藉由罐底部82堵塞下部開口，並打開上部開口。

又，於桶主體部71的內周面與罐主體部81的外周面之間設置環狀的密封構件52（例如，充氣密封件）。密封構件52例如配置於環狀切口部713的下側附近。於密封構件52與桶主體部71的內周面之間、及密封構件52與罐主體部81的外周面之間，流體不可通過。又，於桶主體部71連接已說明的水填充部2。藉由水填充部2驅動送水泵25，而於桶主體部71內的環狀空間79中，將清水箱22內的清水填充至較密封構件52更靠下側的部分中。

其次，利用設置於核反應爐建築物的高架移動起重機等，如圖5所示般將桶主體部71與罐主體部81一起浸漬於儲存池P內。桶主體部71例如載置於在儲存池P的底部設置的桶置台61上。於圖5中，為了方便圖示，而使上通水孔711、下通水孔712及水填充部2相對於桶主體部71的位置與圖4左右反轉。其後，藉由燃料交換機62將儲存於儲存池P中的燃料集合體9搬運至（插裝於）罐主體部81內並加以收容（步驟S12）。

將特定數量的燃料集合體9收容至罐主體部81內後，於儲存池P內，將罐蓋部83嵌入罐主體部81的上部開口中（參照圖6）。其後，將桶主體部71與罐主體部81一起自儲存池P中取出（步驟S13）。於水填充部2中，清水於環狀空間79與熱交換器23之間持續循環，而抑制儲存池P外因罐主體部81內的燃料集合體9的放熱導致罐主體部81內的溫度變得過高。

對於自儲存池P取出的桶主體部71，例如於除污坑中進行外表面的除污，其後，如圖6所示，將桶主體部71載置於操作層F的桶置台11。再者，於圖6中，對填充池水的罐8內標註與填充清水的環狀空間79不同種類的影線。繼而，使用具有泵631的排水裝置63去除滯留於較環狀空間79中的密封構件52更靠上側的部分、及罐蓋部83的上方的池水。又，視需要進行罐蓋部83的上表面等的除污。所述池水的去除、及罐蓋部83等的除污可於除污坑中進行。

又，將已說明的屏蔽板51固定於罐蓋部83的上表面，並且將環狀屏蔽部53嵌入環狀切口部713中。環狀屏蔽部53與屏蔽板51同樣地由屏蔽輻射的材料所形成。環狀屏蔽部53的外徑略小於環狀切口部713的位置處的桶主體部71的內徑。環狀屏蔽部53的內徑例如與環狀切口部713以外的位置處的桶主體部71的內徑大致相同或略小於該內徑。於圖6所示的狀態下，藉由填充於環狀空間79中較密封構件52更靠下側的部分的清水來屏蔽自燃料集合體9釋放出的輻射（例如中子）。又，於在環狀切口部713安裝有環狀屏蔽部53的罐主體部81中，能夠屏蔽輻射的範圍與假設未設置環狀切口部713的情形時的罐主體部81為同等以上。

安裝屏蔽板51及環狀屏蔽部53後，對罐蓋部83安裝焊接裝置64。圖6所示的焊接裝置64例如為雷射焊接裝置，包括焊接頭641、頭移動部642、及支持部646。焊接頭641射出雷射光。頭移動部642及支持部646與圖2的壓縮應力賦予部3的噴嘴移動部33及支持部34相同。支持部646經由屏蔽板51而固定於罐蓋部83。頭移動部642包括第一移動機構643、第二移動機構644、及第三移動機構645。第一移動機構643沿著上下方向移動焊接頭641。第二移動機構644與第一移動機構643一起沿著徑方向移動焊接頭641。第三移動機構645由支持部34所支持，與第一移動機構643及第二移動機構644一起沿著周方向移動（轉動）焊接頭641。

於焊接裝置64中，焊接頭641射出雷射光，並且藉由頭移動部642移動。具體而言，來自焊接頭641的雷射光的照射位置沿著罐蓋部83的外周緣移動。藉此，將罐蓋部83的外周緣與罐主體部81的上部開口的邊緣於全周焊接。即，將罐蓋部83焊接於罐主體部81的上部開口（步驟S14）。於較佳的罐8中，沿著罐蓋部83的上表面的外周緣設置有環狀的切口部，於罐蓋部83的焊接後，將環狀構件嵌入該切口部中。然後，藉由焊接裝置64將環狀構件焊接於罐蓋部83及罐主體部81。焊接裝置64中的焊接法亦可為雷射焊接法以外（例如，電弧焊接法等）。

再者，於進行罐蓋部83的焊接之前，可自罐8內排出池水的一部分。例如，於罐蓋部83設置有多個埠831（參照下文所述的圖7），利用該埠831將池水的一部分排出，並且向罐8內供給惰性氣體。藉此，可抑制焊接時的水蒸氣的影響。再者，於屏蔽板51例如在與罐蓋部83的埠831相向的位置設置能夠開閉的孔部，能夠經由該孔部於埠831連接各種管。又，較佳為於罐蓋部83的焊接後，藉由進行特定的試驗或檢查來確認焊接部的完整性。於環狀構件的焊接、及下文所述的埠護蓋的焊接中相同。

罐蓋部83（及環狀構件）的焊接結束後，將焊接裝置64自罐蓋部83卸下。繼而，使用多個埠831將罐8內的全部池水排出。排出池水後，如圖7所示，將真空乾燥裝置65的連接管連接於罐蓋部83的埠831，進行罐8內的真空乾燥。罐8內的真空乾燥結束後，將氣體供給管連接於埠831，藉此於罐8內填充特定的氣體（例如，氦氣（He））（步驟S15）。於較佳的罐8中，填充氣體後，對多個埠831焊接埠護蓋。於該情形時，埠護蓋的焊接結束後，將焊接裝置64自罐蓋部83卸下。

繼而，如圖1所示，對桶主體部71及罐8設置殘留應力改善裝置1（步驟S16）。此時，如圖7所示，已將（於將桶主體部71浸漬於儲存池P中之前）水填充部2安裝於桶主體部71。因此，於殘留應力改善裝置1的設置中，環狀堰12、溢流管13及壓縮應力賦予部3被安裝於桶主體部71及罐8。

具體而言，於卸下環狀屏蔽部53的同時，將環狀堰12安裝於桶主體部71的上部。又，溢流管13的兩端部分別連接於環狀堰12及清水箱22。於壓縮應力賦予部3中，支持噴嘴31及噴嘴移動部33的支持部34經由屏蔽板51而被固定於罐蓋部83。又，水供給部32的供給線321的一端（與噴嘴31為相反側的一端）連接於流入線24。藉由以上，殘留應力改善裝置1的設置結束。再者，亦可將屏蔽板51自罐蓋部83卸下，將支持部34直接固定於罐蓋部83。

於本處理例中，將桶主體部71的內周面與罐8的外周面之間的密封構件52卸下後，藉由水填充部2將清水箱22內的清水經由流入線24進而向桶主體部71內供給。藉此，於環狀空間79中較設置有密封構件52的位置更靠上側的位置亦填充清水，而如圖1所示，於環狀堰12內在溢流管13的排出口附近形成清水的液面。即，於桶主體部71及環狀堰12的內部，於罐8的上端部86的上方及周圍亦填充清水（步驟S17）。

藉由填充於罐8的上端部86的上方及周圍的清水屏蔽自燃料集合體9釋放出而朝向上方的輻射。為了於上端部86的上方中的清水的層中實現某程度的輻射屏蔽能力，該清水的層的厚度（即，罐蓋部83的上表面距清水的液面的距離）例如為10 cm以上，較佳為30 cm以上，更佳為50 cm以上。

於壓縮應力賦予部3中，噴嘴31配置於環狀堰12及桶主體部71內的清水中、即填充水中。例如，噴嘴31的噴射口與罐8的上端部86的外表面（外周面或上表面）相向。藉由驅動水供給部32的泵322，而於填充水中將高壓水自噴嘴31向上端部86的外表面噴射。藉此，於填充水中產生孔蝕（cavitation），氣泡崩解時產生的衝擊壓力導致上端部86的外表面中噴嘴31的噴射口大致相向的區域產生塑性變形。即，藉由水射流噴丸對罐8的該區域賦予壓縮應力。

於壓縮應力賦予部3中，噴嘴31噴射高壓水，並且藉由噴嘴移動部33而移動。具體而言，對罐8的上端部86中的外周面的大致整體的區域、及上端部86的上表面中罐蓋部83的外周緣附近至外側的區域（以下將該些區域總稱為「對象區域」）依次噴射來自噴嘴31的高壓水。於表示罐8的截面的圖2中，以標註符號A1的粗實線表示上端部86的外表面中的對象區域。對象區域的整體位於填充水中。如此，對罐8的上端部86中的對象區域賦予壓縮應力，減小焊接時所產生的殘留拉伸應力（步驟S18）。所述步驟S17、步驟S18成為改善罐8的殘留應力的殘留應力改善處理。於殘留應力改善處理中，較佳為將殘留應力自拉伸側轉換至壓縮側。

如已說明般，桶主體部71中的環狀切口部713使得罐8的上端部86中的環狀空間79的寬度大於罐8的中央部等中的環狀空間79的寬度。因此，能夠將噴嘴31配置於與上端部86的外周面相向的位置，容易對該外周面賦予壓縮應力。於殘留應力改善裝置1中，可設置多個噴嘴31，於短時間內對對象區域賦予壓縮應力。又，可適當變更應賦予壓縮應力的對象區域。

於藉由壓縮應力賦予部3對上端部86賦予壓縮應力的期間，於圖1的水填充部2中，清水沿著自環狀空間79起依序經由上通水孔711、流出線21、熱交換器23、流入線24及下通水孔712而返回環狀空間79的循環路徑持續循環。藉此，可抑制罐8內的溫度變得過高。再者，亦可藉由關閉流出線21及流入線24的閥，而藉由自桶主體部71（及環狀堰12）的內部起依序經由溢流管13、清水箱22、流出線21、熱交換器23、流入線24、供給線321及噴嘴31而返回桶主體部71的內部的循環路徑（自噴嘴31噴射高壓水並且）使清水循環。

又，由於水供給部32的供給線321連接於自環狀空間79流出的清水的流路（於圖1的例子中為流入線24），故而因罐8內的燃料集合體9的放熱而溫度上升的清水被供給至噴嘴31。於水射流噴丸中，於高於常溫的溫度（例如，40℃～60℃）下容易產生孔蝕。因此，於自噴嘴31噴射環狀空間79中經加熱的水的壓縮應力賦予部3中，與利用常溫水的情形相比，能夠高效率地進行對罐8的上端部86的壓縮應力的賦予。根據燃料集合體9的放熱量等，亦可將水供給部32的供給線321連接於流出線21，而通過熱交換部231之前的清水流入供給線321中。又，於供給箱323亦可設置調整清水的溫度的溫度調整部。

對罐8的上端部86的壓縮應力的賦予結束後，停止水填充部2的泵25的驅動。又，例如利用下通水孔712將桶主體部71及環狀堰12的內部的清水排出。亦可於桶底部72設置能夠開閉的開口，將該內部的清水經由該開口排出。該內部的清水的排出結束後，自桶主體部71及罐8卸下水填充部2、環狀堰12、溢流管13及壓縮應力賦予部3。又，亦將屏蔽板51自罐蓋部83卸下。

繼而，如圖8所示，藉由利用螺栓緊固等將桶蓋部73固定於桶主體部71的上部開口，而堵塞該上部開口（步驟S19）。藉此，構成收容罐8的密封容器即桶7。於圖8的例子中，將真空乾燥裝置66的連接管連接於桶蓋部73的埠731，而進行桶7內的真空乾燥。桶7內的真空乾燥結束後，將氣體供給管連接於埠731，藉此於桶7內填充特定的氣體（例如，氦氣（He））。亦可省略桶7內的真空乾燥及氣體填充。藉由以上，將燃料集合體9收容於罐8中的處理結束。將罐8以收容至桶7內的狀態搬運至儲存設施。

如以上所說明般，於罐8的殘留應力改善方法中，於在罐主體部81的上部開口焊接有罐蓋部83的罐8配置於桶主體部71內的狀態下（參照圖1），於桶主體部71內在罐8的上端部86的上方及周圍填充水。然後，自配置於所填充的水中的噴嘴31噴射水，藉此利用水射流噴丸對罐8的上端部86中的特定的區域賦予壓縮應力。藉此，可藉由所填充的水屏蔽輻射，並且容易對罐8賦予壓縮應力。其結果為，可防止或抑制罐8中的應力腐蝕開裂。又，於水射流噴丸中，亦可抑制賦予壓縮應力時不需要物質的產生。

於殘留應力改善方法中，對桶主體部71的上部設置向上方突出的環狀堰12，於環狀堰12內形成水的液面。藉此，可於罐8的上端部86的上方容易地填充水。又，可容易地增大填充於該上端部86的上方的水的層的厚度，而可進一步提高自燃料集合體9釋放出而朝向上方的輻射的屏蔽能力。再者，於桶主體部71的上端位於較罐蓋部83的上表面以某種程度更靠上方的位置的情形時，亦可省略環狀堰12。

於桶主體部71的內周面與罐8的外周面之間設置環狀空間79，於該環狀空間79中填充水。藉此，亦可利用填充於環狀空間79中的水屏蔽自燃料集合體9釋放出的輻射。又，於對罐8的上端部86的壓縮應力的賦予中，自噴嘴31噴射的水包括填充於環狀空間79中的水。藉此，可利用燃料集合體9的放熱自噴嘴31噴射較佳溫度的水，而實現高效率地進行壓縮應力的賦予。根據設計，亦可將水供給部32獨立於包括環狀空間79的水的循環路徑設置，將未通過環狀空間79的水向噴嘴31供給。

較佳為罐8的上端部86中的環狀空間79的寬度大於罐8的中央部的環狀空間79的寬度。如此，藉由在上端部86的外周面與桶主體部71的內周面之間設置能夠配置噴嘴31的空間，而能夠容易地對上端部86的該外周面賦予壓縮應力。又，於將罐蓋部83焊接於罐主體部81的上部開口時，於罐8的上端部86的周圍設置環狀屏蔽部53（參照圖6）。其結果為，於罐蓋部83的焊接時，可抑制自上端部86與桶主體部71之間的所述空間漏出輻射。根據桶7的設計，亦可省略環狀切口部713，環狀空間79的寬度於上下方向的大致整體上為一定。

所述殘留應力改善方法、及殘留應力改善裝置1中能夠進行各種變形。

於所述實施形態中，藉由水射流噴丸對罐8的上端部86賦予壓縮應力，但亦可藉由其他方法對填充水中的上端部86賦予壓縮應力。例如，於採用雷射噴丸的情形時，自配置於填充水中的頭向罐8的上端部86射出雷射光。於該情形時，亦與水射流噴丸同樣地，可抑制賦予壓縮應力時的不需要物質的產生。於上端部86的周圍的水被污染不會成為問題的情形時，亦可採用使用球或輥的壓光等。

可於桶主體部71的內周面與罐8的外周面之間的環狀空間79填充清水以外的水（池水等）。圖3的步驟S17中於罐8的上端部86的上方及周圍填充的水、以及步驟S18中自噴嘴31噴射的水亦為同樣。另一方面，為了省略桶主體部71的內周面、及罐8的外表面的除污的工夫，較佳為如所述實施形態般於環狀空間79填充不含放射性物質的清水。同樣地，步驟S17中於罐8的上端部86的上方及周圍填充的水、以及步驟S18中自噴嘴31噴射的水較佳為清水。

於所述處理例中，於在罐8的上端部86的上方及周圍填充清水時，將桶主體部71的內周面與罐8的外周面之間的密封構件52卸下，但亦可於設置有密封構件52的狀態下，例如使用噴嘴31於罐8的上端部86的上方及周圍填充清水。如已說明般，於燃料集合體9的放熱量低的情形時，於環狀空間79中較密封構件52更靠下側的部分中可不填充水，於該情形時，於步驟S17中，可僅於密封構件52的上方、即僅於罐8的上端部86的上方及周圍填充清水。於不對環狀空間79的所述部分填充水的情形時，較佳為將該部分的壓力設為特定值以上。又，亦可藉由熱交換器23中的熱交換來冷卻填充於所述部分中的氣體（例如空氣）。

所述實施形態及各變形例中的結構只要互相不矛盾，則可適當組合。

已詳細地描寫了發明並進行了說明，但已述的說明為例示，並不進行限定。因此，只要不脫離本發明的範圍，則可謂能夠實現多數變形或態樣。

1:殘留應力改善裝置 2:水填充部 3:壓縮應力賦予部 7:桶 8:罐 9:燃料集合體 11、61:桶置台 12:環狀堰 13:溢流管 21:流出線 22:清水箱 23:熱交換器 24:流入線 25:送水泵 31:噴嘴 32:水供給部 33:噴嘴移動部 34、646:支持部 51:屏蔽板 52:密封構件 53:環狀屏蔽部 62:燃料交換機 63:排水裝置 64:焊接裝置 65、66:真空乾燥裝置 71:桶主體部 72:桶底部 73:桶蓋部 79:環狀空間 81:罐主體部 82:罐底部 83:罐蓋部 86:（罐的）上端部 231:熱交換部 232:池水循環部 233、322、631:泵 321:供給線 323:供給箱 324:過濾器 331、643:第一移動機構 332、644:第二移動機構 333、645:第三移動機構 641:焊接頭 642:頭移動部 711:上通水孔 712:下通水孔 713:環狀切口部 731、831:埠 F:操作層 P:儲存池 S11～S19:步驟

圖1是表示殘留應力改善裝置的結構的圖。 圖2是表示罐的上端部附近的圖。 圖3是表示將燃料集合體收容於罐中的處理的流程的圖。 圖4是用以對將燃料集合體收容於罐中的處理進行說明的圖。 圖5是用以對將燃料集合體收容於罐中的處理進行說明的圖。 圖6是用以對將燃料集合體收容於罐中的處理進行說明的圖。 圖7是用以對將燃料集合體收容於罐中的處理進行說明的圖。 圖8是用以對將燃料集合體收容於罐中的處理進行說明的圖。

1:殘留應力改善裝置

2:水填充部

3:壓縮應力賦予部

7:桶

8:罐

9:燃料集合體

11:桶置台

12:環狀堰

13:溢流管

21:流出線

22:清水箱

23:熱交換器

24:流入線

25:送水泵

31:噴嘴

32:水供給部

33:噴嘴移動部

34:支持部

51:屏蔽板

71:桶主體部

72:桶底部

79:環狀空間

81:罐主體部

82:罐底部

83:罐蓋部

86:(罐的)上端部

231:熱交換部

232:池水循環部

233、322:泵

321:供給線

323:供給箱

324:過濾器

711:上通水孔

712:下通水孔

713:環狀切口部

F:操作層

P:儲存池

Claims (7)

1. 一種殘留應力改善方法，對收容燃料集合體的罐的殘留應力進行改善，其包括： a）將於筒狀的罐主體部的上部開口焊接有罐蓋部的罐配置於筒狀的桶主體部內，於所述桶主體部內在所述罐的上端部的上方及周圍填充水的步驟；及 b）於所填充的水中對所述罐的所述上端部的特定區域賦予壓縮應力的步驟。
2. 如請求項1所述的殘留應力改善方法，其中 於所述b）步驟中，藉由自配置於所述所填充的水中的噴嘴噴射水，而利用水射流噴丸對所述特定區域賦予壓縮應力。
3. 如請求項2所述的殘留應力改善方法，其中 於所述桶主體部的內周面與所述罐的外周面之間設置環狀空間，於所述環狀空間填充水， 於所述b）步驟中，自所述噴嘴噴射的水包括填充至所述環狀空間中的水。
4. 如請求項2所述的殘留應力改善方法，其中 於所述a）步驟中所填充的水、及於所述b）步驟中自所述噴嘴噴射的水為不含放射性物質的清水。
5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的殘留應力改善方法，其中 於所述a）步驟中，對所述桶主體部的上部設置向上方突出的環狀堰，於所述環狀堰內形成水的液面。
6. 如請求項1至請求項4中任一項所述的殘留應力改善方法，其中 於所述桶主體部的內周面與所述罐的外周面之間設置環狀空間，所述罐的所述上端部的所述環狀空間的寬度大於所述罐的中央部的所述環狀空間的寬度， 於在所述罐主體部的所述上部開口焊接所述罐蓋部時，於所述罐的所述上端部的周圍設置環狀屏蔽部。
7. 一種殘留應力改善裝置，對收容燃料集合體的罐的殘留應力進行改善，其包括： 水填充部，將於筒狀的罐主體部的上部開口焊接有罐蓋部的罐配置於筒狀的桶主體部內，於所述桶主體部內在所述罐的上端部的上方及周圍填充水；及 壓縮應力賦予部，於所填充的水中對所述罐的所述上端部的特定區域賦予壓縮應力。

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