TWI619123B - 儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法以及儲存桶 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法及儲存桶，可形成為在來自核燃料的放射線受屏蔽的狀態下，在整個外表面上產生壓縮殘留應力的狀態。儲存桶1之應力腐蝕破裂防止方法是在因為將蓋體4焊接至金屬製的主體2的上部2a而產生拉伸殘留應力的主體2的範圍賦予壓縮應力，以防止應力腐蝕破裂。在因為蓋體4的焊接而預定會產生拉伸殘留應力的主體2的範圍L內預先賦予第1壓縮應力，在範圍L內產生壓縮殘留應力的狀態下對蓋體4進行焊接，藉以消除拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力，而在範圍L的整個區域內產生壓縮殘留應力。

Description

儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法以及儲存桶

本發明是有關於一種在收藏放射性廢料即核燃料的狀態下進行密封且設置於核廢料儲存設施中的儲存桶(canister)、以及儲存桶之應力腐蝕破裂(stress corrosion crack)防止方法。

放射性廢料即核燃料在核能發電廠等的核設施內收藏於儲存桶中，並且自上述儲存桶移送至用以對核燃料進行長期保管的圖1的核廢料儲存設施100。在上述儲存設施100內，是將儲存桶102設置於護箱(cask)101內，有可能產生金屬製的儲存桶102的應力腐蝕破裂。儲存桶102的應力腐蝕破裂是在如下情形時產生：在構成儲存桶102的沃斯田鐵系不鏽鋼材中殘留有拉伸應力殘留，且處於海鹽等的腐蝕環境下。為了使自核燃料產生的熱自儲存桶102的表面散出，如圖1所示在護箱101的上下形成有通氣口101a、101b。外部空氣貫通於上述兩個通氣口101a、101b，因此儲存桶102持續暴露於外部空氣。在日本國內，核廢料儲存設施100是修建於沿岸，從而無法避免海鹽等的腐蝕環境。

殘留於儲存桶102內的拉伸應力是將蓋體焊接至用以構成儲存桶102的主體時所產生的拉伸殘留應力。因此，已知有如下技術：在焊接後實施塑性加工而使殘留於儲存桶102內的拉伸應力消失，形成為產生有壓縮殘留應力的狀態，從而防止應力腐蝕破裂(參照非專利文獻1)。而且，例如在將蓋體焊接至儲存桶102的主體之後，進行用以在經焊接的部位及其附近賦予壓縮應力的操作。更具體而言，在核能發電廠內將核燃料裝入至儲存桶102的主體，對一次蓋進行焊接，接著對二次蓋進行焊接而對核燃料進行密封。在收藏有核燃料的儲存桶102的主體的上部及各蓋體上，因焊接而產生有拉伸殘留應力。在上述部分，例如藉由噴擊(peening)法等而進行賦予壓縮應力的塑性加工，使拉伸殘留應力消失，而形成為遍及儲存桶102的外表面的整個區域殘留有壓縮應力的狀態。在日本國內儲存核燃料時，使儲存桶102處於此種狀態是用以防止應力腐蝕破裂的必要條件。

由於收納有核燃料的儲存桶102被密封，因此放射性物質不會向外部洩漏，然而放射線會透過壁厚薄的主體向外部洩漏。為了防止儲存桶102的應力腐蝕破裂，需要在面對儲存桶102的狀態下進行塑性加工的操作，但是自儲存桶102洩漏出來的放射線的影響成為問題。

[先前技術文獻]

[非專利文獻]

[非專利文獻1]2011年5月，財團法人電力中央研究所 發行，電力中央研究所報告，研究報告N10035，藉由混凝土護箱方式來儲存使用完畢的燃料的實用化研究

收藏有核燃料的儲存桶102是裝入至具有厚的壁厚的移送用護箱中而移送至核儲存設施。為了抑制放射線的影響，在池(pool)內將儲存桶102裝入至移送用護箱之後，利用上部開口附近的間隙空間，實施用以防止應力腐蝕破裂的塑性加工。因蓋體的焊接而殘留拉伸應力是自主體的上端朝向底部直至比較深的範圍。因此，需要操作至距離上部開口較深的位置，但若例如將移送用護箱的上部設為更開放的形狀，則會產生放射劑量(dosage)上升的問題。

因此，鑒於如上所述的先前技術的問題，本發明的目的在於提供一種儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法以及儲存桶，可形成為在已屏蔽來自核燃料的放射線的狀態下在整個外表面上產生有壓縮殘留應力的狀態。

為了形成為如下狀態，即，一面抑制放射線的影響，一面在整個外表面上產生有壓縮殘留應力，重要的是使得可在儲存桶與移送用護箱間的較淺的上部開口進行施工，本發明者著眼於上述情況而採用如下的技術手段。

即，本發明的儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法是在因為 將蓋體焊接至金屬製的筒狀主體的上部，而產生有拉伸殘留應力的上述筒狀主體的範圍內賦予壓縮應力，從而防止應力腐蝕破裂，上述儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法的特徵在於：在因為上述蓋體的焊接而預定會產生上述拉伸殘留應力的上述筒狀主體的範圍內預先賦予第1壓縮應力，在上述範圍內產生有壓縮殘留應力的狀態下對上述蓋體進行焊接，藉以消除欲產生的拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力而在上述範圍的整個區域內產生壓縮殘留應力。

根據本發明，在因蓋體的焊接而預定產生拉伸殘留應力的筒狀主體的範圍內預先賦予第1壓縮應力，因此由焊接而產生的拉伸殘留應力得以消除，伴隨於此，用以賦予第2壓縮應力的施工範圍縮小。藉此，可在儲存桶與移送用護箱間的較淺的上部開口進行施工，從而形成為遍及筒狀主體的外表面的整個區域產生有壓縮殘留應力的狀態。

賦予上述第1壓縮應力的上述筒狀主體的範圍較佳為自上述筒狀主體的上端朝向軸向內側的軸向範圍，且上述軸向範圍L滿足下述關係式。

L≧2.5

(r：筒狀主體的外半徑，t：筒狀主體的厚度)

因蓋體的焊接而產生拉伸殘留應力的筒狀主體的軸向 範圍是以上述關係式的右邊表示，因此只要將賦予第1壓縮應力的軸向範圍設為滿足上式的範圍，即可形成為遍及筒狀主體的外表面的整個區域產生有壓縮殘留應力的狀態。

賦予上述第1壓縮應力的操作可藉由各式各樣的施工方法來進行，但較佳為例如藉由氧化鋯噴丸法或壓光法進行的施工方法。

本發明的儲存桶是將蓋體焊接至金屬製的筒狀主體的上部而構成，在內置有核燃料的密封狀態下設置於護箱內，上述儲存桶的特徵在於：在因為上述蓋體的焊接而預定會產生拉伸殘留應力的上述筒狀主體的範圍內預先賦予第1壓縮應力，在上述範圍內產生有壓縮殘留應力的狀態下對上述蓋體進行焊接，藉以消除拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力而形成為在上述範圍的整個區域內產生有壓縮殘留應力的狀態。

根據本發明，在因蓋體的焊接而預定產生拉伸殘留應力的筒狀主體的範圍內已預先賦予第1壓縮應力，因此由焊接而產生的拉伸殘留應力得以消除，用以賦予第2壓縮應力的施工範圍縮小。藉此，可在儲存桶與移送用護箱間的較淺的上部開口進行施工，從而可形成為遍及筒狀主體的外表面的整個區域產生有壓縮殘留應力的狀態。

儲存桶只要設為如下構成即可：在護箱與上述筒狀主體間的上部開口，可進行賦予上述第2壓縮應力的施工。

具體而言，當將上述蓋體設為包括焊接至上述筒狀主體 的上端的上蓋以及在上述上蓋的內部側與上述筒狀主體焊接的下蓋時，只要將上述下蓋的焊接位置設為自上述筒狀主體的上端至以上述關係式的右邊表示的L最小值為止的軸向範圍內即可。

如上所述，根據本發明，由焊接而產生的拉伸殘留應力得以消除，因此用以賦予第2壓縮應力的施工範圍縮小，從而可在儲存桶與移送用護箱間的較淺的上部開口進行施工。藉此，可形成為在已屏蔽來自核燃料的放射線的狀態下遍及筒狀主體的外表面的整個區域產生有壓縮殘留應力的狀態。

1‧‧‧儲存桶

2‧‧‧主體

2a‧‧‧主體的上部

2b‧‧‧主體的內周面

2c‧‧‧主體的下端部

2d‧‧‧主體的上端

2e‧‧‧軸向中央部

3‧‧‧底部構件

4‧‧‧蓋體

5‧‧‧一次蓋構件

6‧‧‧二次蓋構件

7‧‧‧有底筒狀主體

7a‧‧‧有底筒狀主體的底部

10‧‧‧護箱

11‧‧‧上部開口

12‧‧‧一次蓋構件的焊接部位的下端

30‧‧‧沃斯田鐵系不鏽鋼材

30a‧‧‧沃斯田鐵系不鏽鋼材的一個表面

31‧‧‧噴擊部分

50‧‧‧核燃料

100‧‧‧儲存設施

101‧‧‧護箱

102‧‧‧儲存桶

101a‧‧‧通氣口

101b‧‧‧通氣口

d‧‧‧移送用護箱的厚度

h‧‧‧上部開口的深度

L‧‧‧賦予第1壓縮應力的軸向範圍

r‧‧‧筒狀主體的外半徑

s1‧‧‧軸向範圍

s2‧‧‧深度

t‧‧‧筒狀主體的厚度

w‧‧‧上部開口的徑向尺寸

圖1是核儲存設施的概略圖。

圖2是表示本發明的一實施形態的儲存桶的側視圖。

圖3是用以說明儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法的順序的流程圖。

圖4是設置有底部構件的主體的立體圖。

圖5是主體的焊接部分及其附近的放大圖。

圖6(a)是說明本發明的概念的說明圖，圖6(b)是與其相對應的現有技術的說明圖。

圖7是表示藉由雷射焊接法及電弧焊接法的主體外表面上的軸向殘留應力的曲線圖。

圖8是用以說明對壓縮應力處理部施加有拉伸應力時的殘留 應力值的變化的圖。

圖9是在移送用護箱內的儲存桶的局部放大圖。

圖10是表示經水冷的情形時以及未經水冷的情形時的主體外表面上的軸向殘留應力的曲線圖。

圖11是表示經水冷的情形時以及未經水冷的情形時的主體外表面上的圓周方向殘留應力的曲線圖。

一面參照附圖，一面說明本發明的實施形態。圖2是表示本發明的一實施形態的儲存桶1的側視圖。上述儲存桶1是用以收藏使用完畢的核燃料50，且在收藏使用完畢的核燃料50之後，設置於核儲存設施內。儲存桶1為沃斯田鐵系不鏽鋼製，包括縱長的圓筒狀的主體2(筒狀主體)、封堵上述主體2的底部的底部構件3、以及封堵主體2的上部2a的蓋體4。將底部構件3及蓋體4焊接至主體2，對儲存桶1進行密封，以防止放射性物質洩漏。通常，儲存桶1是以主體2的外徑為1700mm左右，高度為4600mm左右，厚度為13mm左右而構成。

本實施形態的蓋體4包括內側的一次蓋構件5(下蓋)、以及外側的二次蓋構件6(上蓋)。再者，構成對主體2進行密封的蓋體的蓋構件的數量並無限定，亦可使用1個或3個以上的蓋構件。將一次蓋構件5的周緣與主體2的內周面2b加以焊接，與此同時將二次蓋構件6的周緣與主體2的內周面2b加以焊接。底部構件3與主體2的下端部2c焊接。

圖3表示用以說明儲存桶1之應力腐蝕破裂防止方法的順序的流程圖。本實施形態的儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法(以下，稱為應力腐蝕破裂防止方法)是藉由使壓縮應力殘留來防止應力腐蝕破裂的方法，在因蓋體4的焊接而預定產生拉伸殘留應力的主體2的軸向範圍內預先賦予第1壓縮應力，藉由在上述軸向範圍內產生有壓縮應力的狀態下對蓋體4進行焊接，而消除拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力。詳細而言，對主體2賦予第1壓縮應力之後，將使用完畢的核燃料收納至設置於池中的移送護箱內且有底的主體2中，將蓋體4自動焊接至上述主體2而對上述主體2進行密封。在上述狀態下，在主體2的上部賦予第2壓縮應力。其後，將移送用護箱與儲存桶1一併移送至核儲存設施而對使用完畢的核燃料進行儲存。

以下按照順序進行說明。首先，將底部構件3焊接至筒狀的主體2而形成為圖4所示的有底筒狀主體7。在有底筒狀主體7的底部7a上，存在焊接時所產生的拉伸殘留應力。因此，例如藉由噴丸法等而實施塑性加工，使上述殘留拉伸應力消失，從而形成為殘留有壓縮應力的狀態。藉此，可防止底部7a的應力腐蝕破裂。再者，在上述操作時，未收藏核燃料且亦不存在包圍主體2的構造物，因此不會產生操作空間不足以及放射線暴露的問題。

圖5是主體2的焊接部分及其附近的放大圖。對各蓋構件5、蓋構件6進行焊接之前，在因焊接而預定產生拉伸殘留應力的主體2的範圍內預先進行用以賦予第1壓縮應力的施工。主體2 的上部2a中的賦予第1壓縮應力的範圍L為自主體2的上端2d朝向軸向內側的軸向範圍，且上述範圍L滿足下述關係式。因此，賦予第1壓縮應力的軸向範圍L需要為自主體2的上端2d至以上述關係式的右邊表示的L最小值(以下稱為L最小值)的範圍，或者較其更深的範圍。L最小值在通常的儲存桶1中為300mm左右。

L≧2.5

(r：筒狀主體的外半徑，t：筒狀主體的厚度)

圖6(a)是說明本發明的應力腐蝕破裂防止方法的概念的說明圖，圖6(b)是與其相對應的現有技術的說明圖。因二次蓋構件6的焊接而產生的拉伸殘留應力的軸向範圍是自主體2的上端2d至L最小值的範圍。因此，至少在上述範圍內預先賦予第1壓縮應力而產生壓縮殘留應力，藉此可消除焊接時所產生的拉伸殘留應力。在焊接時，主體2的上端2d及其附近範圍s1成為接近於熔解的狀態，因此唯有上述軸向範圍s1內所賦予的壓縮殘留應力亦消失。因此，在賦予第2壓縮應力的步驟中，僅對上述較淺的軸向範圍s1進行處理，便可形成為遍及主體2的外表面的整個區域產生有壓縮殘留應力的狀態。藉此，可使賦予第2壓縮應力的深度(軸向範圍s1)淺於先前的深度s2。再者，不賦予第1壓縮應力的範圍即L範圍以外的部分，只要事先利用某些方法來 賦予壓縮殘留應力即可。

在本實施形態中，將內側的一次蓋構件5焊接至主體2，接著焊接外側的二次蓋構件6。因二次蓋構件6的焊接，而在自主體2的上端2d至L最小值為止的軸向範圍內產生拉伸殘留應力。同樣地因一次蓋構件5的焊接亦會產生拉伸殘留應力。一次蓋構件5的焊接位置只要設為自主體2的上端2d至L最小值為止的軸向範圍內即可。賦予第1壓縮應力的軸向範圍L的外端為主體2的上端2d，藉此可消除因一次蓋構件5以及二次蓋構件6的焊接而產生的拉伸殘留應力。

自主體2的上端2d至L最小值的範圍如上所述是產生拉伸殘留應力的範圍，因此需要對上述範圍賦予第1壓縮應力P1。賦予第1壓縮應力P1的軸向範圍L亦可設為自主體2的上端2d至下端部2c為止，或自主體2的上端2d至軸向中央部2e為止，在操作上較佳為至L最小值的範圍+朝向內側100mm左右的範圍，更佳為至L最小值的範圍+朝向內側50mm左右的範圍。只要將用以賦予第1壓縮應力P1的塑性加工進行至L最小值的範圍+100mm左右為止，即可更確實地消除因焊接而產生的拉伸殘留應力。

在各蓋構件5、蓋構件6上亦產生有由焊接而產生的拉伸殘留應力，但成為問題的是暴露於外部空氣中的外側的二次蓋構件6。對上述二次蓋構件6亦可同樣地實施用以賦予第1壓縮應力的塑性加工，但移送用護箱的上方已被開放，因此不存在操作 空間上的問題，並非必須對蓋體4賦予第1壓縮應力。對主體2及蓋體4進行焊接時的焊接法並無限定，但較佳為使用雷射焊接法或電弧焊接法。圖7是表示藉由上述焊接法進行焊接時的主體的外表面上的軸向殘留應力的曲線圖。關於拉伸殘留應力的區域，電弧焊接法大於雷射焊接法，從而可知更佳為雷射焊接法。

對用以賦予第1壓縮應力及第2壓縮應力的塑性加工進行說明。沃斯田鐵系不鏽鋼材由於進行鏽皮(scale)處理，故而產生有壓縮殘留應力，但由鏽皮處理而產生的壓縮殘留應力的深度至多為200μm左右。因此，需要實施用以賦予第1壓縮應力及第2壓縮應力的塑性加工。用以賦予壓縮應力的塑性加工法並無限定，例如有雷射噴擊法(laser peening method)、水射流噴擊法(water jet peening method)、噴丸法等各種噴擊法。雷射噴擊法以及水射流噴擊法並非通常的方法，操作性低，施工成本高。在噴丸法中，例如已知有鑄鋼丸(cast steel shot)、氧化鋁丸(alumina shot)、氧化鋯丸。若為鑄鋼丸，則壓縮層的深度例如約為0.4mm，從而有可能產生紅鏽。若為氧化鋁丸，則表面變粗糙的方面不存在問題，但壓縮層深度約為0.5mm，從而與鑄鋼丸同樣地產生有壓縮殘留應力的深度變得比較淺。

若為氧化鋯丸，則氧化鋯的韌性大，壓縮層的深度約為0.7mm，從而可加深壓縮殘留應力的深度。在本實施形態中，是採用氧化鋯丸，以5kg/cm²G的空氣壓對直徑為1.0μm的氧化鋯粒進行照射，使覆蓋範圍(coverage)為3。壓縮層的深度為0.7 mm。在上述3種丸的形態中，最佳為氧化鋯丸。

作為用以賦予壓縮應力的其他的塑性加工法，已知有壓光法(burnishing method)。所謂壓光法，是指將前端設置有硬質的球材的按壓元件貼放在作為對象的材料表面上而進行滾壓的塑性加工法。上述方法可不產生粉塵而獲得深的壓縮層，因此最適用於在核能發電設備內的操作。在各種噴擊法中，經處理的表面性狀為緞紋表面拋光，在壓光法中，經處理的表面性狀為鏡面，因此無論採用何種方法，均可藉由目視而簡單地確認經施工的範圍，故而操作性提高。

圖8是用以說明對沃斯田鐵系不鏽鋼材的壓縮應力處理部已賦予拉伸應力時的殘留應力值的變化的圖。對規定尺寸的沃斯田鐵系不鏽鋼材30的一個表面30a實施藉由氧化鋯丸的噴擊處理，自左右施加拉伸載荷，測量此時的噴擊部分31的殘留應力值的變化。所測量的結果為圖8的曲線圖。曲線圖中的縱向鏈線表示0.2%保證應力(proof stress)即243MPa。噴擊部分31的殘留應力值在不超過0.2%保證應力時為「壓縮」，因此只要不超過0.2%保證應力，即使拉伸載荷起作用，殘留應力亦處於壓縮側。儲存桶1是以0.2%保證應力的1/3而設計，因此所賦予的壓縮殘留應力不會消失。

核燃料儲存設施是修建於沿岸，因此儲存桶1在護箱內一直暴露於鹽分環境中。若預先使壓縮殘留應力存在，雖可防止應力腐蝕破裂，但亦需要考慮由鹽分引起的孔蝕的問題。若由鹽 分引起的孔蝕行進至較壓縮殘留應力層的深度更深部，則有可能產生應力腐蝕破裂。因此，推測出與在沿岸的環境條件相近的相對濕度：15%(室溫)下的最大孔蝕深度。基於1000個小時的最大孔蝕深度，設為孔蝕直線性成長者而算出推測值。再者，根據儲存桶的溫度及氣象資料求出的應力腐蝕破裂有可能進展的時間的累計在本州北端為3853個小時後，在中部日本海沿岸為15021個小時。引用自「2011年5月，財團法人電力中央研究所發行，電力中央研究所報告，研究報告N10035，藉由混凝土護箱方式來儲存使用完畢的燃料的實用化研究(非專利文獻1)」。

以下，揭示最大孔蝕深度的推測值。

(研磨處理)

SUS304L：161μm(本州北端)、625μm(中部日本海沿岸)

SUS316L：213μm(本州北端)、829μm(中部日本海沿岸)

(噴擊處理)

SUS304L：114μm(本州北端)、442μm(中部日本海沿岸)

SUS316L：182μm(本州北端)、706μm(中部日本海沿岸)

(壓光處理)

SUS316L：215μm(本州北端)，838μm(中部日本海沿岸)

藉由研磨處理的壓縮殘留應力層的深度為0，藉由氧化鋯丸的噴擊處理而獲得的壓縮殘留應力層的深度為800μm，藉由壓光處理而獲得的壓縮殘留應力層的深度為1500μm。

不產生應力腐蝕破裂的條件為(孔蝕深度<壓縮殘留應 力層的深度)，因此只要實施噴擊處理或壓光處理，藉由賦予第1壓縮應力以及第2壓縮應力而預先形成不超過1mm左右的壓縮殘留應力層，即不會產生由孔蝕的影響所引起的應力腐蝕破裂。即使在製造儲存桶1時，存在因摩擦或碰撞而使材料表層發生若干損傷的情況，其損傷深度亦不超過數百μm左右，因此只要預先形成不超過1mm左右的壓縮殘留應力層，即亦可防止由損傷的影響所引起的應力腐蝕破裂。壓縮殘留應力層越深越好，但自操作性的角度考慮至多為2mm左右，較佳為上述1mm左右。

藉由實施以上的應力腐蝕破裂防止方法，可獲得本發明的儲存桶。即，本發明的儲存桶1是將蓋體4焊接至金屬製的筒狀的主體2的上部2a而構成，且在內置有核燃料的密封狀態下設置於護箱內，並且在因蓋體4的焊接而預定產生拉伸殘留應力的主體2的範圍內預先賦予第1壓縮應力，藉由在上述範圍內產生有壓縮殘留應力的狀態下對蓋體4進行焊接，來消除拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力而形成為在上述範圍的整個區域內產生有壓縮殘留應力的狀態。

圖9是裝入至移送用護箱10的儲存桶1的局部放大圖。為了抑制放射線的影響，將儲存桶1裝入至移送用護箱10之後，實施用以防止應力腐蝕破裂的塑性加工。在先前，實施塑性加工的範圍是自主體的上部至向下較深的範圍，但在本實施形態的儲存桶1中，則限定在自主體2的上部2a向下較淺的範圍s1。只要利用儲存桶1與移送用護箱10間的上部開口11，即足以進行用於 塑性加工的操作，上述塑性加工用以賦予第2壓縮應力。移送用護箱10的厚度d為200mm左右。

自主體2的上端2d至L最小值的範圍在通常的儲存桶1中如上所述為300mm左右。在本實施形態中，上部開口11的徑向尺寸w為125mm左右，上部開口11的深度h(軸向尺寸)為145mm左右。上部開口11的深度h只要設為自一次蓋構件5的焊接部位的下端12至底部側為儲存桶1的厚度t的2倍左右即可。再者，上述尺寸並無限定，可適當變更。只要藉由以上的方法而形成儲存桶1，即可在已屏蔽來自核燃料的放射線的狀態下，消除所有的拉伸殘留應力，從而形成為在主體2的整個區域內產生有壓縮殘留應力的狀態。

根據本實施形態，在因蓋體4的焊接而預定產生拉伸殘留應力的主體2的範圍內預先賦予第1壓縮應力，因此由焊接而產生的拉伸殘留應力得以消除，伴隨於此用以賦予第2壓縮應力的施工範圍縮小。藉此，可在儲存桶1與移送用護箱10間的較淺的上部開口11進行施工，從而可形成為在已屏蔽來自核燃料的放射線的狀態下遍及主體2的外表面的整個區域產生有壓縮殘留應力的狀態。

上述實施形態是揭示本發明的儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法以及儲存桶的一例，並非起限制性的作用。亦可在儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法中包含其他步驟，以及變更儲存桶的形狀、尺寸等。

例如參照圖9，亦可將水填充至移送用護箱10與儲存桶1之間的上部開口11，在上述狀態下進行各蓋構件5、蓋構件6的焊接。即，上述儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法是在因蓋體的焊接而預定產生拉伸殘留應力的筒狀主體的範圍內預先賦予第1壓縮應力，藉由在上述範圍內產生有壓縮殘留應力的狀態下對蓋體進行焊接，而消除拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力而在上述範圍的整個區域內產生壓縮殘留應力，並且藉由在蓋體的焊接時一面對焊接部位進行水冷，一面進行蓋體的焊接，來進一步縮小賦予第2壓縮應力的範圍。

圖10是表示已對焊接部位進行水冷時以及未進行水冷時的主體外表面上的軸向殘留應力的曲線圖，圖11是表示已對焊接部位進行水冷時以及未進行水冷時的主體外表面上的圓周方向殘留應力的曲線圖。如自圖10及圖11所知，可確認所殘留的軸向應力及所殘留的圓周方向應力均是拉伸應力的產生區域變窄。由於一面進行冷卻一面進行焊接，故而主體的膨脹得以抑制，從而可使焊接後的拉伸殘留應力所產生的軸向範圍進一步變窄。藉此，可進一步縮小用以賦予第2壓縮應力的施工範圍。

2‧‧‧主體

2a‧‧‧主體的上部

2b‧‧‧主體的內周面

2d‧‧‧主體的上端

5‧‧‧一次蓋構件

6‧‧‧二次蓋構件

L‧‧‧賦予第1壓縮應力的軸向範圍

r‧‧‧筒狀主體的外半徑

t‧‧‧筒狀主體的厚度

Claims (6)

1. 一種儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法，在因為將蓋體焊接至金屬製的筒狀主體的上部，而產生拉伸殘留應力的上述筒狀主體的範圍賦予壓縮應力，從而防止應力腐蝕破裂，上述儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法的特徵在於：在因為上述蓋體的焊接而預定會產生上述拉伸殘留應力的上述筒狀主體的範圍內預先賦予第1壓縮應力，在上述範圍內產生有壓縮殘留應力的狀態下對上述蓋體進行焊接，藉以消除欲產生的上述拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力而在上述範圍的整個區域內產生上述壓縮殘留應力。
2. 如申請專利範圍第1項所述的儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法，其中賦予上述第1壓縮應力的上述筒狀主體的範圍為自上述筒狀主體的上端朝向軸向內側的軸向範圍，且上述軸向範圍L滿足下述關係式：L≧2.5，其中r為筒狀主體的外半徑，t為筒狀主體的厚度。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的儲存桶之應力腐蝕破裂防止方法，其中上述第1壓縮應力是藉由氧化鋯噴丸法或壓光法而賦予。
4. 一種儲存桶，將蓋體焊接至金屬製的筒狀主體的上部而構 成，且在內置有核燃料的密封狀態下設置於護箱內，上述儲存桶的特徵在於：在因為上述蓋體的焊接而預定會產生拉伸殘留應力的上述筒狀主體的範圍內預先賦予第1壓縮應力，在上述範圍內產生有壓縮殘留應力的狀態下對上述蓋體進行焊接，藉以消除欲產生的上述拉伸殘留應力，其後賦予第2壓縮應力而形成為在上述範圍的整個區域內產生有上述壓縮殘留應力的狀態。
5. 如申請專利範圍第4項所述的儲存桶，具有如下構成，即，可在上述護箱與上述筒狀主體間的上部開口賦予上述第2壓縮應力，從而在上述範圍的整個區域內產生上述壓縮殘留應力。
6. 如申請專利範圍第5項所述的儲存桶，其中賦予上述第1壓縮應力的上述筒狀主體的範圍為自上述筒狀主體的上端朝向軸向內側的軸向範圍，且上述軸向範圍L滿足下述關係式：L≧2.5，其中r為筒狀主體的外半徑，t為筒狀主體的厚度，上述蓋體包括：上蓋，焊接至上述筒狀主體的上端；以及下蓋，在上述上蓋的內部側與上述筒狀主體焊接；且上述下蓋的焊接位置處於自上述筒狀主體的上端至以上述關係式的右邊表示的L最小值為止的軸向範圍內。