TWI269311B - Metal gasket and manufacturing method therefor, and radioactive substance containment vessel - Google Patents

Description

1269311 構成。此外，在圓筒500的空腔5〇9内係以負壓狀態填充氦 氣。另一方面，主盍507與副蓋5〇8間的空隙内係形成正壓， 如此，在圓筒500内部與外部之間形成壓力障壁。再者，在 副蓋508係設有用以檢測蓋間空間的壓力之孔5 14，在該孔 5 1 4的出口係設有壓力感測器5丨5。 在前述主蓋507係設有用以置換圓筒5〇〇内的氣體之閥 516，該閥516係由閥蓋517所覆蓋。主蓋5〇7與圓筒本體5〇工 之間，及副蓋508與圓筒本體5〇1之間的密封，從經長時間 維持密封功能的觀點，可使用具耐熱性、耐蝕性且耐久性 高之金屬墊圈518、519。 圖7係顯示用於圓筒的密封之金屬墊圈及 的放大圖。另外，主蓋507與圓筒本體5〇1之間及二: 與圓筒本體5G1之間的密封部係形成相同的密封構造。利用 機械加工形成墊圈溝525,所使用的金屬墊圏5i8、5i9係使 用雙環構造者。該金屬墊圈518、519的構成係&钱或古 =氧化強的絡鎳鐵合金（商標名：鎳系合金）所製作之螺旋^ 黃521由同樣為鉻鎳鐵合金製的内殼522所覆蓋，且利用鋁 製外殼523統整内外輪而覆蓋。圖7⑷係顯示金屬墊圈 518(519)使用前的狀態。金屬㈣518(51，定副蓋⑽等 與圓筒本體5Q1等時，如圖7(b)所示，藉由拾緊力可 並發揮密封功能。 —對塾:溝525使用設於外殼⑵部分之螺栓孔而加以固 定。在前述金屬墊圈5丨8、5丨9，例士斜 彻"$如對核能用圓筒的使用 貫例很夕，可使用日本巴爾卡工業株式會社製「卜Η"

O:\90\90842.DOC 1269311 V夕」或法國CEFILAC社製的r、v ] ^ ^ / y a v 一" 等。此外，上述金屬墊圈中，確 」 入斤此 維侏在封性之構造係單環型 =葡塾圈，而在外殼523與内殼522之間形成固體潤滑材被 设，以抑制漏洩之金屬墊圈係揭示於特許文獻一。 【特許文獻】 曰本實公平5 一 75154號公報pl，圖丨，圖2 然而，將回收燃料集合體收納於圓筒500内時，其作業係 f環箍内進行，收納回收燃料集合體後，必須利用真空^ &將内部的水排出。但是’上述金屬墊圈係'雙構造，由於 利科殼把持環狀職彈簧，故水會蓄積於㈣的環内而 有在前述排水時難以進行排出之問題點。另一方面，由於 該金屬墊圈係將板狀内殼纏繞於螺旋彈簧，故製造上，必 須將開π部份朝外側以進行纏繞作f。如此，$易於排出 内部的水，難以使兩方的内殼開口朝内側。 因此，本發明係鑑於上述而成者，其目的在於提供一種 可去除金屬墊圈中的水分而經長時間可發揮充分的密封性 旎之金屬墊圈及其製造方法，及放射性物質儲存容器。 【發明内容】 為了達成上述之目的，本發明之金屬墊圈係介於用以收 納回收燃料集合體之放射性物質儲存容器的圓筒本體，及 安裝於該圓筒本體的空腔開口之蓋之間而維持空腔内的贫 封，在該金屬墊圈中，其特徵係金屬墊圈具有環狀螺旋.彈 簧、用以被覆該螺旋彈簧之内殼、及用以被覆該内殼之外 设，在内设δ又有排水孔。其特徵最好係内殼先於外殼的經

O:\90\90842.DOC 1269311 向側路出，在所露出的徑方向側設置排水孔。 f用排水孔，將封閉於内殼的水排出至外部。另外，最 ^述徑方向至少相對於該徑方向係州度以内。超過該範 圍％ ’水會滞留在密封面與外殼之間而難以乾燥。又，排 水孔的形狀也可為圓形或矩形。 -、^月之金屬墊圈係介於用以收納回收燃料集合體 之放射性物質儲存容器的圓筒本體，及安裝於該圓筒本體 的空腔開口之蓋之間而維持空腔内的密封，在該金屬墊圈 中-特徵係金屬墊圈將不同環箍徑的二個環狀螺旋彈赞 配置為同心、狀且被覆前述螺旋彈簣而構成雙環，此外，在 前述内殼上被覆外殼且利用該外殼連接環間而一體化，在 金屬墊圈的内殼徑方向側設有排水孔。如此，纟内殼設有 排水孔，可有效地將内殼中的水排出外部。 其次，發明之金屬墊圈係介於用以收納回收燃料集合體 之放射性物質儲存容器的圓筒本體，及安裝於該圓筒本體 的空腔開口之蓋之間而維持空腔内的密封，在該金屬墊圈 中，其特徵係金屬墊圈的構造係將板材形成環狀且剖面圓 環形，又形成彈簧以使其端部者相重疊，在該彈簧設有外 殼，此外，在該金屬墊圈設有排水孔。 本發明中’使板材成形以使剖面為圓環狀，且將其形成 環狀而為彈黃。其次’在該彈簧外側設有外殼。由於該彈 簧形成剖面圓環狀，使水易進入内部，故藉由在金屬墊圈 將排水孔穿孔，可易於排出内部的水。 其次’發明之金屬塾圈的製造方法，其特徵係在板材將 O:\90\90842.DOC •10- 1269311 排水孔穿孔，ϋ由將該板材纏繞於形成環狀的螺旋彈菁表 面，由該板材構成内殼，之後，對該内殼纏繞外殼。〜" 其次’發明之放射性物質儲存容器，其優點係將上述金 屬墊圈介於用以收納回收燃料集合體之圓筒的圓筒本體， 及安裝於該圓筒本體的空腔開口之蓋之間。 【實施方式】 以下’參照圖示詳細說明本發明。另外，本發明並不偈 限於本實施形態。此外，在下述實施形態之構成要素，可 包含業者容易假設者或實質上相同者。另外，本發明之金 屬墊圈的使用範圍並無特別限制，例如，也可使用於圓筒 的密封或原子爐儲存容器的密封部分等。此外，該金屬墊 圈尤其適於可在比較高溫環境下以數十年單位維持密閉性 能之用途，其中以用以收納回收燃料集合體而搬運，且長 時間儲存之圓筒為最佳。 (實施形態一） 圖1係顯不本發明實施形態一之圓筒的密封構造的說明 圖。圖2係顯示本發明實施形態一之金屬墊圈的剖面圖。該 圓筒的密封構造10，其特徵點係在内殼設有排水孔1〇1。另 外，其次說明之金屬墊圈2 〇係所謂的雙環型者，其將不同 壞箍徑Df的二個螺旋彈簧30a、3〇b配置為同心狀，再利用 外豉50—邊被覆兩者，一邊將之結合。但是，可使用於本 啦明之金屬塾圈並不限於此型，如圖2(b)所示，可包含外殼 50上部為平面之金屬墊圈2〇’或（c)之單環型金屬墊圈。 如圖1所示，密封構造10係設於例如圓筒5〇〇的副蓋5〇8

O:\90\90842.DOC -11 - 1269311 與圓筒本體501的突緣部之間。另外，在圓筒的主蓋與圓筒 本體5 0 1之間當然可使用本發明之密封構造及金屬墊圈（以 下相同）。如圖2所示，金屬墊圈20係在環狀螺旋彈簧30被 覆内殼40，且利用外殼50統整内外輪而被覆之構造。在從 外殼5 0露出於外部之内殼4〇的徑方向内側（將外周環與内 周環之間稱為内側），穿孔有排水孔丨〇 1。此外，該排水孔 101係穿孔於不與外殼50相干擾之位置。如此，只在内殼4〇 設有排水孔1〇1即完成。此外，在内殼40將排水孔1〇1穿孔 後’内殼40形成圓環狀以纏繞於螺旋彈簧3〇a、3〇b，且進 行該螺旋彈| 3 0 a、3 0 b的被覆。 此外’金屬墊圈20的環箍徑Df(從圓筒本體5〇1的中心c 至金屬墊圈20的距離）係2 m左右，内輪7〇及外輪8〇的剖面 直徑D係分別為5·5 mm左右，外殼5〇的厚度係〇4，内 殼40的厚度係〇·2 mm。外殼5〇的材料方面可使用鋁、銀、 銅鎳專软貝金屬^以確保密封性能。再者，内殼4〇及螺 旋彈簧30方面可使用腐蝕或高溫氧化強的鉻鎳鐵合金（登 錄商標）或不銹鋼等鎳系合金，以在高溫環境下可維持彈 性。欲更加提升高溫的耐久性時，可使用c〇含有量多之十 彳壬二7夕（登錄商標）等。 副蓋508或主蓋、及圓筒本體5〇1方面，可使用用以遮蔽 放射線且保持機械強度之不銹鋼或碳鋼。另一方面，金屬 墊圈20的外殼5G方面，為發揮密封性能，係使賴或銀等 軟質金屬。如此’藉由異種金屬的接觸，纟兩者間產生電 位差’形成金屬墊圈20引發電解腐蝕而使密封漏洩的原

O:\90\90842.DOC 1269311 因。如此，在圓筒的副蓋508或圓筒本體501的材料方面， 使用含鉬之SUS3 17或SUS625，以防止電解腐蝕。 又，由於SUS317或SUS625的熔接性佳，故如同圓筒，一 般使用於熔接部分多者。此外，除了 SUS3 17或SUS 625外， 也可使用 SUS314、SUS316、SUS3 26、SUS345 等。再者， 副蓋508及圓筒本體501方面，即使不使用SUS3 17等，藉由 施以相同材料之多樣化，也可形成密封面9〇(未圖示）。 此外，也可使用腐蝕電位比含有圓筒的副蓋5〇8或圓筒本 體501的材料所使用的鉬之SUS3 17或SUS625高之鋁作為外 设50。如此，由於易於交換之金屬墊圈2〇的外殼5〇比副蓋 5〇8或圓筒本體501更易於腐蝕，故於電解腐蝕中可保護= 蓋508或圓筒本體5〇1。 其火，針對使用於金屬墊圈2〇之環狀螺旋彈簧％作說 明。圖3係顯不本發明實施形態_之金屬墊圈的螺旋彈菁的 說明圖。如該圖所示’螺旋彈簣观藉由將作為鎳基合金 之鉻鎳鐵合金(登錄商標)或不銹鋼或可耐更高溫的十彳乇 - 7夕（登錄商標）等線材以不設空隙方式捲起而製作。因 為“邊的線之間若有空隙，為密封而擠壓金屬塾圈Μ :’無法以均等的力量彈回内殼4〇與外殼50(參照圖2)，長 卿用：會無法發揮所期待的密封性能。 長 使’金屬塾圈2〇(參照圖2)中，為得到密封壓力， 使用螺鉍彈簧3〇的直線徑 力 的彎曲岡i者而必須^螺旋彈黃30 起直線，故^ 彈簧3G的直線徑d太寬，即會難以捲 故螺旋彈酱30的捲線_也會擴大。其結果’要

O:\90\90842.DOC -13 - 1269311 東同在封壓力之金屬墊圈2〇的剖面直徑D比密封壓力低者 大。另外’螺旋彈簧30的彎曲剛性係指往螺旋彈簧％的徑 方向施加力量P時，對碟始碟# 1 Λ , 才對螺紅弹黃30的徑方向之變形難度（以 下相同）。 人針對排水孔1 〇丨作說明。環箍内，將回收燃料集合 體收納於圓筒’並從環箍取出，利用真空乾燥而進行脫 水。此時，螺旋彈簧30内會浸水，尤其在金屬墊圈2〇内側 使内殼40開口 40s時’内殼3(^的内部容易浸水。此外，在 内側未開口前，水會從外殼50與内殼4〇間的空隙浸入而蓄 積於内殼30b的内部。再者，水也會從外殼5〇與内殼4〇的合 併面浸入而蓄積於内部。金屬墊圈2〇内部的水從圓筒5〇〇 内排水時’從前述排水孔101排出外部。又，由於在内側具 有開口 40s之内殼40a係從其開口 40S排出内部的水，故特別 不需排水孔。例如，開口 40s位於比較上方（外殼5〇的連接 部分50a附近），必須形成易蓄積水的形狀（圖示省略）。此 外’在外殼50與内殼40間的合併面’為排出蓄積的水而必 須有孔1 0 Γ。 其次’製造金屬塾圈20時’首先’在利用内殼4〇捲起螺 旋彈簧30之狀態將排水孔1〇1、10Γ穿孔時，必須注咅、不將 該螺旋彈簧30加工。為此，首先將内殼40纏繞在螺旋彈菩 3 〇前，先將排水孔1 〇 1、101 f穿孔，之後，對螺旋彈箬3 〇進 行纏繞。如此，可易於進行穿孔作業，而不會損傷螺旋彈 I 3 0 〇 另外，上述實施形態中，内殼40的孔位置朝徑方向内側

O:\90\90842.DOC -14- 1269311 (繫有二個環的中心之線穿孔，假設朝斜下方時，與密封 面相合時會使開口失去作用。具體而言，最好排水孔101 的位置係以内側方向的線L為中心之±45度以内。 (實施形態二） 圖4係顯示本發明實施形態二之金屬墊圈的剖面圖。如圖 4(a)所示，金屬墊圈係使内殼2〇〇形成圓環狀，且使不同環 箍徑的二個内殼2 1 0配置為同心狀。此外，兩者利用外殼5〇 而被覆並相互結合，全體形成雙環狀。再者，可使用於本 發明之金屬墊圈200並不限於此型，如圖4(b)所示，也可使 用於以一値内殼210與外殼2〇〇被覆之所謂的單環型金屬墊 圈 250 〇 外殼220的材料方面可使用鋁、銀、銅、鎳等軟質金屬， 以禮保密封性能。此外’内殼21G方面使用对腐姓或高溫氧 化強的鉻鎳鐵合金（登錄商標）等鎳系合金，以於高溫環境下 可、准持彈)·生。欲更加k升两溫的财久性時，可使用c 〇含有 里夕之夕（登錄商標）等。内殼21〇形成圓環狀以 使部分重疊，藉由密封時的壓縮使重疊部分21〇3滑動而整 體地將内殼2Η)的直徑縮小。亦即，由於只縮小内殼21〇的 直徑，不會擴大内殼210的接觸面，以可確實地密封。 在兩方的内殼21〇内側，朝圓周方向將多數排水孔23〇、 230’穿孔。該排水孔23〇、23〇’係將侵入内部的水排出於外 部者，其位置在徑方向内侧且位於厚度方向（圖中高度方向） 的大致中央。例如，設於下方時，由於與外殼5〇相干擾， 故必須對該外殼50進行穿孔加工。此外，設於密封面附近

O:\90\90842.DOC -15 - 1269311 圖5係顯示以往之圓筒的構造的剖面圖。 圖6係圖5所示圓筒的部分放大圖。 圖7(a)、7(b)係顯示用於圓筒的密封之金屬墊圈及圓筒的 密封部的放大圖。 【圖式代表符號說明】 10 密封構造 20 金屬塾圈 30 螺旋彈簧 40 内殼 50 外殼 90 密封面 101 排水孔 O:\90\90842.DOC -17-

Claims (1)

126沒如!102293號專利申請案 -一—^· -·.———… 中文申請專利範圍替換本(94年12月）t α 。 · Ύ 拾、申請專利範園·· 1· - =金屬塾圈’其係介於收納回收燃料集合體之放射性 物質儲存容器的圓筒本體及安裝於該圓筒本體的空腔開 口足蓋之間而維持空腔内的密封者，其特徵在於·· s金屬墊圈具有環狀螺旋彈簧、被覆該螺旋彈簧之内 殼及被覆該内殼之外殼；且 在内殼設有排水孔。 2·如請求項1之一種金屬墊圈，其中上述内殼於上述外殼的 裣方向側露出，在所露出的徑方向侧設置排水孔。 3·如請求項丨之一種金屬墊圈，其中將不同環箍徑的二個上 述環狀螺旋彈簧配置成同心狀； 上述金屬墊圈内側的内殼從外殼露出，並在所露出的 内贫又的徑方向側設置上述排水孔。 4· 一種金屬墊圈，其係介於收納回收燃料集合體之放射性 物質儲存容器的圓筒本體及安裝於該圓筒本體的空腔開 口之盍之間而維持空腔内的密封者，其特徵在於·· 至屬墊圈係以將板材形成環狀且剖面圓環形，並且其 端邵彼此互相重疊之方式形成彈簧，同時在該彈簧設有 外殼之構造，更在該金屬墊圈設有排水孔。 5· —種金屬墊圈之製造方法，其特徵係在板材穿設排水 孔’藉由將該板材纏繞於形成環狀的螺旋彈簧表面，由 該板材構成内殼，之後對該内殼纏繞外殼。 6.如請求項5之一種金屬墊圈之製造方法，其中避開前述排 水孔而對該内殼纏繞外殼。 O:\90\90842-941229.DOC

巧.…:,鍵.)正 1269311 7. 一種放射性物質儲存容器，其優點係使上述申請專利範 圍第1至4項中任一項之金屬墊圈介於收納回收燃料集合 體之容器的圓筒本體及安裝於該圓筒本體的空腔開口之 蓋之間。 O:\90\90842-941229.DOC -2- 1269311 Ί in . , f 步、 g ,Vrf. / -,.. . . - , ...· .V . · *· · ~" ·-··· * 4 < 第093102293號專利申請案 中文圖式替換頁（94年12月） 200

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