(57)【要約】      （修正有）【課題】胴におけるクラックの発生を抑制し得る高い耐久性を有する放射性物質輸送貯蔵容器を製造し得る方法を提供する。【解決手段】鉄系材料からなる胴１１を用意する工程と、内筒１１ａの外周面１１ｃ上において周方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに鉄系材料からなる接続部材を固着する固着工程と、複数の接続部材が固着された内筒１１ａに対して焼鈍熱処理を行う焼鈍工程と、焼鈍工程の後に、内筒１１ａよりも熱伝導率が高い非鉄材料により構成された複数の伝熱フィンのそれぞれを、複数の接続部材のうち当該伝熱フィンに対応する接続部材に対して溶接する工程と、内筒１１ａと外筒１２との間において、複数の伝熱フィンのうち内筒１１ａの周方向に互いに隣り合う伝熱フィン同士の間にそれぞれ位置するように中性子遮蔽体１５を配置する工程と、複数の中性子遮蔽体１５の外側に外筒１２を配置する工程と、を行う。【選択図】図１
2020012761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に放射性物質を収容する筒状の胴と底板とを有する内筒と、前記内筒の外側において前記内筒の外周面から径方向に離間した位置に設けられている外筒と、前記放射性物質から前記内筒に伝えられた熱を前記外筒に伝達するように前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間に配され、かつ前記内筒の周方向に互いに間隔を置いて並ぶ複数の伝熱フィンと、前記内筒と前記外筒との間において前記内筒の周方向において隣り合う伝熱フィン同士の間にそれぞれ設けられた複数の中性子遮蔽体と、を備える放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、
鉄系材料からなる前記胴を用意する工程と、
前記内筒の外周面上において周方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに鉄系材料からなる接続部材を固着する固着工程と、
前記複数の接続部材が固着された前記内筒に対して焼鈍熱処理を行う焼鈍工程と、
前記焼鈍工程の後に、前記内筒よりも熱伝導率が高い非鉄材料により構成された前記複数の伝熱フィンのそれぞれを、前記複数の接続部材のうち当該伝熱フィンに対応する前記接続部材に対して溶接する溶接工程と、
前記内筒と前記外筒との間において、前記複数の伝熱フィンのうち前記内筒の周方向に互いに隣り合う伝熱フィン同士の間にそれぞれ位置するように前記中性子遮蔽体を配置する中性子遮蔽体配置工程と、
前記複数の中性子遮蔽体の外側に前記外筒を配置する外筒配置工程と、を備える、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記固着工程において、予め作製された前記接続部材を前記内筒に対して溶接することにより固着させる、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記固着工程において、特定の方向に延びる中心軸を持つ前記接続部材を、当該接続部材の中心軸と前記内筒の中心軸とが平行となるように固着させる、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記固着工程において、鉄系材料からなる溶接材料を肉盛溶接することにより当該溶接材料によって前記接続部材を形成する、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項５】
請求項１−４のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記固着工程において、前記内筒の中心軸の延びる方向に間隔をおいて並ぶ複数の位置のそれぞれに前記接続部材を設ける、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項６】
請求項１−５のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記複数の伝熱フィンのそれぞれについて、一の方向に沿って延びており、内側端部が他の方向に沿って延びる伝熱フィンを用意し、当該伝熱フィンを前記内側端部が前記内筒の外周面に沿うように溶接する、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項７】
請求項１−５のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記複数の伝熱フィンのそれぞれについて、一の方向に沿って延びており、外側端部が他の方向に沿って延びる伝熱フィンを用意し、当該伝熱フィンを前記外側端部が前記外筒の内周面に沿うように溶接する、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記伝熱フィンとして、他の方向に沿って延びる内側端部をさらに有する伝熱フィンを用意し、当該伝熱フィンを前記外側端部が前記外筒の内周面に沿うと共に、前記内側端部が前記内筒の外周面に沿うように溶接する、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項９】
請求項１−８のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記内筒及び前記接続部材として、それぞれ、炭素鋼材、合金鋼材またはステンレス鋼材を用いる、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項１０】
請求項１−９のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記伝熱フィンとして、銅材、銅合金材、アルミニウム材またはアルミニウム合金材を用いる、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項１１】
請求項１−１０のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、
前記外筒を構成するための複数の外筒構成部材であって当該外筒をその周方向に分割した形状を有するものを用意する工程をさらに備え、
前記溶接工程、前記中性子遮蔽体配置工程及び前記外筒配置工程が、前記複数の伝熱フィンのそれぞれの外側端部に前記外筒構成部材を溶接する外筒溶接工程と、前記複数の伝熱フィンのうちの一つの伝熱フィンを前記複数の接続部材のうち当該伝熱フィンに対応する前記接続部材に溶接してその溶接した伝熱フィンに隣接する位置に前記複数の中性子遮蔽体のうちの一つを配置することを前記複数の伝熱フィン及び複数の中性子遮蔽体について周方向に順に繰り返すことにより前記内筒の周囲に前記伝熱フィンと前記中性子遮蔽体を交互に配置する交互配置工程と、前記外筒溶接工程及び前記交互配置工程により周方向に配置された前記複数の外筒構成部材のうち互いに周方向において隣接する外筒構成部材同士を溶接することにより前記外筒を形成する外筒形成工程と、により実行される、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記複数の外筒構成部材の全てについて前記外筒溶接工程を行うことにより当該外筒構成部材及びこれに対応する伝熱フィンからなる複数のユニットを作製しておき、当該複数のユニットを構成している前記複数の伝熱フィン及び前記複数の中性子遮蔽体について前記交互配置工程を実行することにより、当該複数の伝熱フィン及び当該複数の中性子遮蔽体の周囲に前記複数の外筒構成部材を周方向に配列する、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記複数の外筒構成部材のうちの一部の外筒構成部材をこれに対応する伝熱フィンに溶接する前に前記交互配置工程を実行し、当該交互配置工程の完了後に前記一部の外筒構成部材をこれに対応する伝熱フィンに溶接する、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【請求項１４】
請求項１−１０のいずれかに記載の放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、前記中性子遮蔽体配置工程の前に前記溶接工程及び前記外筒配置工程が先行して行われ、前記中性子遮蔽体配置工程は、当該中性子遮蔽体を構成する流動状態の材料を前記内筒と前記外筒との間における前記複数の伝熱フィン同士の間の複数の空間にそれぞれ流し込んでから当該樹脂を固化して前記中性子遮蔽体を成形することにより、行われる、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば原子炉等から取り出された使用済燃料等の放射性物質を輸送や貯蔵するために用いられる放射性物質輸送貯蔵容器（以下、「キャスク」と称することがある。）が知られている。特許文献１には、キャスクの一例が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のキャスクは、放射性物質を収納する放射性物質収納部を有する胴と、外筒と、伝熱フィンとを備えている。外筒は、胴の外周部に設けられており、外筒と有底円筒状の胴との間の空間には中性子遮蔽体が収容される。伝熱フィンは、胴と外筒との両方に直接溶接されている。
【０００４】
特許文献１には、高強度な炭素鋼により胴を構成し、高い熱伝導率を有する銅により伝熱フィンを構成した場合は、伝熱フィンを構成する銅が炭素鋼により構成された胴に溶け込み、当該銅が溶け込んだ部分が硬化するため、クラックが発生する虞がある旨が記載されている。これに鑑み、特許文献１に記載の発明では、伝熱性の高い金属材料からなる母材と、胴をなす金属材料に対して親和性を有する金属材料からなり、母材の両端部に配置された接合材とにより伝熱フィンを構成している。このようにすることで伝熱フィンを構成する金属が胴に溶け込むことによる硬化を抑制することができる旨が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１７８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のような接合材を有する伝熱フィンを用いたとしても、胴のうち、伝熱フィンが溶接された部位近傍には溶接による残留応力が生じ、最悪の場合クラックが生じる場合があるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、胴におけるクラックの発生を抑制し得る高い耐久性を有する放射性物質輸送貯蔵容器を製造し得る方法を提供することにある。
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究の結果、伝熱フィンを胴に対して直接溶接することにより胴に残留応力が発生し、その残留応力が原因でクラックが発生する可能性があることから、本発明を成すに至った。
【０００９】
課題を解決するための手段として、本発明は、その内側に放射性物質を収容する筒状の胴と底板とを有する内筒と、前記内筒の外側において前記内筒の外周面から径方向に離間した位置に設けられている外筒と、放射性物質から前記内筒に伝えられた熱を前記外筒に伝達するように前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間に配され、かつ前記内筒の周方向に互いに間隔を置いて並ぶ複数の伝熱フィンと、前記内筒と前記外筒との間において前記内筒の周方向において隣り合う伝熱フィン同士の間にそれぞれ設けられた複数の中性子遮蔽体と、を備える放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法であって、鉄系材料からなる前記胴を用意する工程と、前記内筒の外周面上において周方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに鉄系材料からなる接続部材を固着する固着工程と、前記複数の接続部材が固着された前記内筒に対して焼鈍熱処理を行う焼鈍工程と、前記焼鈍工程の後に、前記内筒よりも熱伝導率が高い非鉄材料により構成された前記複数の伝熱フィンのそれぞれを、前記複数の接続部材のうち当該伝熱フィンに対応する前記接続部材に対して溶接する溶接工程と、前記内筒と前記外筒との間において、前記複数の伝熱フィンのうち前記内筒の周方向に互いに隣り合う伝熱フィン同士の間にそれぞれ前記中性子遮蔽体を配置する中性子遮蔽体配置工程と、前記複数の中性子遮蔽体の外側に前記外筒を配置する外筒配置工程と、を備える、放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を提供する。
【００１０】
本放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法によれば、胴におけるクラックの発生を抑制し得る耐久性に優れた放射性物質輸送貯蔵容器を製造することができる。具体的には、次の通りである。本放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法では、接続部材を固着する固着工程の後に、焼鈍工程を行う。この焼鈍工程を行うことにより、前記接続部材が固着した部分を含む前記内筒の残留応力を小さくすることができる。さらに、本放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法では、伝熱フィンを内筒に対して直接溶接するのではなく、内筒に固着させた接続部材に対して溶接する。このため、伝熱フィンの溶接に起因する熱影響が胴に直接及ばない。よって、焼鈍工程後に伝熱フィンを溶接しても、胴に残留応力が発生しにくく、胴の優れた耐久性が確保される。従って、本放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法によれば、胴におけるクラックの発生を抑制し得る耐久性に優れた放射性物質輸送貯蔵容器を製造することができる。
【００１１】
また、本放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法では、焼鈍工程の後に伝熱フィンを接続部材に対して溶接する。このため、伝熱フィンを、内筒を焼鈍するための熱処理にさらす必要がなく、伝熱フィンの変形を抑制することができる。
【００１２】
なお、胴の残留応力を低減するために、伝熱フィンを溶接した後に焼鈍工程を行うことも考えられるが、鉄系材料により構成された胴と、胴よりも熱伝導率が高い非鉄材料により構成された伝熱フィンとでは、通常、線膨張係数が大きく異なるため、伝熱フィンを溶接した後に焼鈍工程を行った場合、伝熱フィンの形状が大きく変形し、所望の形状寸法を有する伝熱フィンが得られなくなる。従って、伝熱フィンを溶接した後に焼鈍工程を行うことは実際上困難である。これに対して本発明では、前記のように、伝熱フィンの溶接の前に前記焼鈍工程を行いながらも前記胴の残留応力を低く抑えることが可能である。
【００１３】
前記固着工程において、予め作製された前記接続部材を前記内筒に対して溶接することにより固着させてもよい。接続部材を内筒に対して溶接することにより内筒の溶接箇所に大きな残留応力が発生するが、その後に行われる焼鈍工程により残留応力が解消される。従って、胴におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００１４】
前記固着工程において、特定の方向に延びる中心軸を持つ前記接続部材を、当該接続部材の中心軸と前記内筒の中心軸とが平行となるように固着させてもよい。
【００１５】
前記固着工程において、鉄系材料からなる溶接材料を肉盛溶接することにより当該溶接材料によって前記接続部材を形成してもよい。この場合、接続部材を予め作製しておく必要がない。
【００１６】
前記固着工程において、前記内筒の中心軸の延びる方向に間隔をおいて並ぶ複数の位置のそれぞれに前記接続部材を設けてもよい。
【００１７】
前記複数の伝熱フィンのそれぞれについて、一の方向に沿って延びており、内側端部が他の方向に沿って延びる伝熱フィンを用意し、当該伝熱フィンを前記内側端部が前記内筒の外周面に沿うように溶接することが好ましい。この場合、伝熱フィンと内筒との接触面積を大きくし得るため、放射性物質輸送貯蔵容器の伝熱性を向上することができる。
【００１８】
前記複数の伝熱フィンのそれぞれについて、一の方向に沿って延びており、外側端部が他の方向に沿って延びる伝熱フィンを用意し、当該伝熱フィンを前記外側端部が前記外筒の内周面に沿うように溶接することが好ましい。このようにすることにより、伝熱フィンと外筒との接触面積を大きくし得るため、放射性物質輸送貯蔵容器の伝熱性を向上することができる。放射性物質輸送貯蔵容器の伝熱性をさらに向上する観点から、前記伝熱フィンとして、他の方向に沿って延びる内側端部をさらに有する伝熱フィンを用意し、当該伝熱フィンを前記外側端部が前記外筒の内周面に沿うと共に、前記内側端部が前記内筒の外周面に沿うように溶接することがより好ましい。
【００１９】
前記内筒及び前記接続部材として、それぞれ、炭素鋼材、合金鋼材またはステンレス鋼材を用いることが好ましい。このように、高強度の材料からなる胴及び接続部材を用いることにより、放射性物質輸送貯蔵容器の耐久性を向上することができる。
【００２０】
前記伝熱フィンとして、銅材、銅合金材、アルミニウム材またはアルミニウム合金材を用いることが好ましい。この場合、伝熱フィンの熱伝導率を高めることができるため、放射性物質輸送貯蔵容器の伝熱性を向上することができる。
【００２１】
本発明に係る放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法の好ましい態様の例である第１の態様では、当該製造方法が前記外筒を構成するための複数の外筒構成部材であって当該外筒をその周方向に分割した形状を有するものを用意する工程をさらに備え、前記溶接工程、前記中性子遮蔽体配置工程及び前記外筒配置工程が、前記複数の伝熱フィンのそれぞれの外側端部に前記外筒構成部材を溶接する外筒溶接工程と、前記複数の伝熱フィンのうちの一つの伝熱フィンを前記複数の接続部材のうち当該伝熱フィンに対応する前記接続部材に溶接してその溶接した伝熱フィンに隣接する位置に前記複数の中性子遮蔽体のうちの一つを配置することを前記複数の伝熱フィン及び前記複数の中性子遮蔽体について周方向に順に繰り返すことにより前記内筒の周囲に前記伝熱フィンと前記中性子遮蔽体を交互に配置する交互配置工程と、前記外筒溶接工程及び前記交互配置工程により周方向に配列された前記複数の外筒構成部材のうち互いに周方向において隣接する外筒構成部材同士を溶接することにより前記外筒を形成する外筒形成工程と、により実行される。
【００２２】
この第１の態様では、前記複数の伝熱フィン及び前記複数の中性子遮蔽体のそれぞれが軸方向に長い形状を有するものであってもこれらを容易に内筒の周囲に配置することが可能である。この第１の態様では、例えば、前記複数の外筒構成部材の全てについて前記外筒溶接工程を行うことにより当該外筒構成部材及びこれに対応する伝熱フィンからなる複数のユニットを作製しておき、当該複数のユニットを構成している前記複数の伝熱フィン及び前記複数の中性子遮蔽体について実行することにより、当該複数の伝熱フィン及び当該複数の中性子遮蔽体の周囲に前記複数の外筒構成部材を周方向に配列することができる。あるいは、前記複数の外筒構成部材のうちの一部の外筒構成部材をこれに対応する伝熱フィンに溶接する前に前記交互配置工程を実行し、当該交互配置工程の完了後に前記一部の外筒構成部材をこれに対応する伝熱フィンに溶接してもよい。
【００２３】
本発明に係る放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法の好ましい態様の例である第２の態様では、前記中性子遮蔽体配置工程の前に前記溶接工程及び前記外筒配置工程が先行して行われ、前記中性子遮蔽体配置工程は、当該中性子遮蔽体を構成する流動状態の材料を前記内筒と前記外筒との間における前記複数の伝熱フィン同士の間の複数の空間にそれぞれ流し込んでから当該樹脂を固化して前記中性子遮蔽体を成形することにより、行われる。この方法では、前記複数の伝熱フィン同士の間に配置されるべき複数の中性子遮蔽体を一括して成形することが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法によれば、胴におけるクラックの発生を抑制し得る高い耐久性を有する放射性物質輸送貯蔵容器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射性物質輸送貯蔵容器の模式的断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ模式的断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る放射性物質輸送貯蔵容器の模式的側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る放射性物質輸送貯蔵容器の模式的断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表すフローチャート図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるユニットの模式的側面図である。
【図８】図７の矢印ＶＩＩＩから視たユニットの模式的裏面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表す模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表す模式図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の第１の変形例における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第１の変形例における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表す模式図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る放射性物質輸送貯蔵容器の模式的断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表すフローチャート図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る放射性物質輸送貯蔵容器の一部分の模式的横断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る放射性物質輸送貯蔵容器の一部分の模式的横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳述する。
【００２７】
（第１の実施形態）
まず、本実施形態において製造される放射性物質輸送貯蔵容器（キャスク）１について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示すキャスク１は、例えば、原子炉等から取り出された使用済燃料等の放射性物質を輸送や貯蔵するために用いられる容器である。
【００２９】
キャスク１は、胴１１と、外筒１２と、一次蓋２０ａと、二次蓋２０ｂと、複数の伝熱フィン３０（図２を参照。）と、複数の接続部材４０（図２を参照。）と、複数の中性子遮蔽体１３（図１を参照。）と、中性子遮蔽体１５，１６（図１を参照。）と、を備えている。
【００３０】
図１に示すように、胴１１は、有底筒状、具体的には、有底円筒状である。詳細には、胴１１は、円筒状の内筒１１ａと、内筒１１ａの一方側開口（下側開口）を塞ぐ底板１１ｂとを有している。内筒１１ａの他方側開口（上側開口）は、一次蓋２０ａにより塞がれる。この蓋２０と胴１１とにより区画形成された内部空間に放射性物質が封入される。よって、胴１１及び蓋２０には、高い耐久性が求められる。このため、胴１１及び蓋２０は、それぞれ、鉄系材料により構成されていることが好ましい。なかでも、胴１１及び蓋２０は、それぞれ、炭素鋼材、合金鋼材、ステンレス鋼材等により構成されていることがより好ましい。
【００３１】
外筒１２は、筒状であり、詳細には、略円筒状である。外筒１２は、内筒１１ａの外側において、内筒１１ａとは径方向に離間して設けられている。具体的には、外筒１２は、内筒１１ａの外径よりも大きな内径を有しており、内筒１１ａと同軸上に設けられている。このため、外筒１２の内周面１２ｃと内筒１１ａの外周面１１ｃとの間には、全周にわたって空間が設けられている。
【００３２】
外筒１２に対しても、胴１１及び蓋２０と同様に、高い耐久性が求められる。このため、外筒１２は、それぞれ、鉄系材料により構成されていることが好ましい。なかでも、外筒１２は、炭素鋼材、合金鋼材、ステンレス鋼材等により構成されていることがより好ましい。
【００３３】
図２〜図４に示すように、本実施形態では、外筒１２は、複数の外筒構成部材１２ａに分割されている。換言すれば、当該外筒１２は当該複数の外筒構成部材１２ａにより構成されている。当該複数の外筒構成部材１２ａは、内筒１１ａの中心軸の延びる方向から視た際に、周方向に沿って配されている。複数の外筒構成部材１２ａは、周方向において隣り合う外筒構成部材１２ａが溶接されることにより一体化され、略円筒状の外筒１２を構成している。
【００３４】
複数の接続部材４０は、内筒１１ａの外周面１１ｃ上において周方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに固着されている。具体的には、複数の接続部材４０は、内筒１１ａの外周面１１ｃ上において周方向に等間隔に設けられている。各接続部材４０は、特定の方向（具体的には、内筒１１ａの中心軸の延びる方向）に延びる中心軸を有している。各接続部材４０は、当該接続部材４０の中心軸と内筒１１ａの中心軸とが平行になるように内筒１１ａの外周面１１ｃに対して溶接されている。
【００３５】
それぞれの接続部材４０は、内筒１１ａと同様に、鉄系材料により構成されていることが好ましい。なかでも、接続部材４０は、炭素鋼材、合金鋼材、ステンレス鋼材等により構成されていることがより好ましい。この場合、接続部材４０の内筒１１ａへの溶接時に生じる残留応力を小さくする観点からは、接続部材４０は、内筒１１ａと同じ材料により構成されていることがより好ましい。
【００３６】
複数の伝熱フィン３０は、放射性物質から内筒１１ａに伝えられた熱を外筒１２に伝達するように、内筒１１ａの外周面１１ｃと外筒１２の内周面１２ｃとの間に配されている。複数の伝熱フィン３０は、内筒１１ａの周方向に互いに間隔を置いて並んでいる。複数の伝熱フィン３０は、それぞれ、内筒１１ａの中心軸の延びる方向に沿って設けられている。各伝熱フィン３０は、一枚の板により構成されていてもよいし、内筒１１ａの中心軸の延びる方向において複数に分割されていてもよい。
【００３７】
複数の伝熱フィン３０は、それぞれ、内筒１１ａの径方向に沿うように設けられている。各伝熱フィン３０の内側端部３２は、接続部材４０に溶接されている。一方、伝熱フィン３０の外側端部３３は、外筒１２の内周面１２ｃと接触するように、周方向に沿って延びている。外側端部３３は、外筒１２の内周面１２ｃに対して溶接されている。このように、伝熱フィン３０の内側端部が接続部材４０を介して内筒１１ａに接続されていると共に、外側端部３３が外筒１２に接続されている。このため、内筒１１ａの熱は、複数の伝熱フィン３０及び接続部材４０を介して外筒１２に伝達される。本実施形態では、外側端部３３は、外筒１２の内周面１２ｃと接触するように、周方向に沿って延びている。このため、伝熱フィン３０と外筒１２の内周面１２ｃとの接触面積が大きい。従って、内筒１１ａの熱が伝熱フィン３０を介して外筒１２に伝達されやすい。
【００３８】
内筒１１ａからの伝熱を促進する観点から、伝熱フィン３０は、熱伝導率の高い材料により構成されていることが好ましい。具体的には、伝熱フィン３０は、例えば、銅材、銅合金材、アルミニウム材またはアルミニウム合金材により構成されていることが好ましい。
【００３９】
なお、本実施形態では、図８に示すように、伝熱フィン３０のうち外筒１２に対して溶接される前記外側端部３３に軸方向に相互に間隔をおいてスリット３３ａが形成されている。このため、溶接時に外側端部３３が熱膨張したとしても外側端部３３が、外側端部３３の厚み方向に変形することが抑制される。
【００４０】
前記複数の中性子遮蔽体１３は、本発明に係る「複数の中性子遮蔽体」に相当するものであり、前記のように内筒１１ａの周方向に互いに間隔を置いて並ぶ前記複数の伝熱フィン３０のそれぞれの間に配置される。換言すれば、前記複数の伝熱フィン３０及び前記複数の中性子遮蔽体１３は前記内筒１１ａの周囲において周方向に交互に並ぶように配置されている。
【００４１】
この実施の形態では、図１に示すように、底板１１ｂとカバー部材１４ａとの間、及び、二次蓋２０ｂ内のそれぞれにもそれぞれ前記中性子遮蔽体１５，１６が設けられている。これら中性子遮蔽体１３，１５，１６は、内部に格納された放射性物質からの中性子がキャスク１から放出されることを抑制する。これらの中性子遮蔽体１３，１５，１６は、それぞれ、中性子を遮蔽する機能を持つ材料からなる。具体的には、中性子を遮蔽する材料としては、例えば、樹脂やゴム等の水素を多く含む材料により構成することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、複数の中性子遮蔽体１３がそれぞれ独立して設けられているが、本発明に係る複数の中性子遮蔽体は、その一部、例えば軸方向両端部の少なくとも一方、において他の中性子遮蔽体と一体につながっていてもよい。
【００４３】
次に、キャスク１の製造方法の一例について、図５〜図１１を参照しながら詳述する。
【００４４】
まず、図５に示すように、鉄系材料からなる胴１１を用意する（ステップＳ１：胴の用意）。胴１１の作製方法は特に限定されない。胴１１は、例えば、鍛造材或いは鋳造等により作製することができる。
【００４５】
次に、図２及び図６に示すように、内筒１１ａの外周面１１ｃ上において周方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに、特定の方向に延びる中心軸を持つ接続部材４０を当該接続部材４０の中心軸と内筒１１ａの中心軸とが平行となるように固着させる（ステップＳ２：固着工程）。
【００４６】
接続部材４０を固着させる方法は特に限定されないが、本実施形態においては、接続部材４０を内筒１１ａの外周面１１ｃに対して溶接することにより固着させる。
【００４７】
次に、複数の接続部材４０が溶接された胴１１に対して焼鈍熱処理を行う（ステップＳ３：焼鈍工程）。そうすることにより、接続部材４０を胴１１に対して溶接した際に生じた残留応力を低減することができる。
【００４８】
なお、焼鈍熱処理の条件は、胴１１及び接続部材４０の材質や、接続部材４０の溶接条件等により適宜設定することができる。焼鈍熱処理は、例えば、胴１１及び接続部材４０が炭素鋼により構成されている場合の保持温度は５９５℃〜７００℃であることが好ましく、保持時間は溶接の厚さに応じて適宜設定される。
【００４９】
次に、外筒１２を構成するための複数の外筒構成部材１２ａを用意する（ステップＳ４：用意工程）。その外筒構成部材１２ａを複数の伝熱フィン３０のうち、当該外筒構成部材１２ａに対応する伝熱フィン３０の外側端部３３に対して溶接することにより複数の略Ｌ字状のユニット３５（図９を参照）を作製する（ステップＳ５：外筒溶接工程）。また、ユニット３５を構成している伝熱フィン３０の外側端部３３の基端部に、外筒構成部材１２ａの延びる方向とは反対方向に延びるように裏当金部材３４を溶接する。
【００５０】
次に、図９に示すように、前記複数のユニット３５をそれぞれ構成している前記複数の伝熱フィン３０のうちの一つの内側端部３２を前記複数の接続部材４０のうち当該伝熱フィン３０に対応する接続部材４０に対して溶接する（ステップＳ６：ユニット溶接工程）。その後、図１０に示すように、前記複数の中性子遮蔽体１３のうちの一つの中性子遮蔽体１３を、前記接続部材４０に溶接された前記伝熱フィン３０に対して内筒１１ａの周方向において隣接する位置、より詳しくは当該伝熱フィン３０を挟んで前記外筒構成部材１２と反対の側に隣接する位置、に配置する（ステップＳ７：中性子遮蔽体配置工程）。このような接続部材４０に対する伝熱フィン３０の溶接（ステップＳ６）とこれに隣接する中性子遮蔽体１３の配置（ステップＳ７）とをすべての伝熱フィン３０（この実施の形態ではユニット３５）について繰り返す（ステップＳ８でＮＯ）ことにより、前記外筒１１ａの周囲に前記伝熱フィン３０と前記中性子遮蔽体１３とを交互に配置する（交互配置工程）。図１１に示すように、ユニット３５を配置する際に、当該ユニット３５を構成している外筒構成部材１２ａと伝熱フィン３０の外側端部３３の先端部を、隣接するユニット３５の裏当金部材３４に対して溶接により仮付けを行っておくことが好ましい。
【００５１】
前記ユニット溶接工程及び前記交互配置工程の実行により、前記外筒１１ａの周囲で交互に並ぶ前記複数の伝熱フィン３０及び前記複数の中性子遮蔽体１３の外側に、当該複数のフィン３０のそれぞれに溶接された複数の外筒構成部材１２ａが周方向に配列された状態になる。そこで、これらの外筒構成部材１２ａのうち周方向に隣り合う外筒構成部材１２ａ同士を溶接することにより、当該複数の外筒構成部材１２ａを一体化して外筒１２を完成させる（ステップＳ９：外筒配置工程）。このようにして、この第１の実施の形態では本発明に係る「ユニット溶接工程」「中性子遮蔽体配置工程」及び「外筒配置工程」が実行され、これにより、放射性物質輸送貯蔵容器１を完成させることができる。
【００５２】
本実施形態に係るキャスク１の製造方法によれば、胴１１におけるクラックの発生を抑制し得る耐久性に優れたキャスク１を製造することができる。具体的には、次の通りである。本実施形態に係るキャスク１の製造方法では、接続部材４０を固着する固着工程の後に、焼鈍工程を行う。この焼鈍工程を行うことにより、内筒１１ａの接続部材４０が溶接された部分の残留応力を小さくすることができる。さらに、本実施形態に係るキャスク１の製造方法では、伝熱フィン３０を内筒１１ａに対して直接溶接するのではなく、内筒１１ａに溶接された接続部材４０に対して溶接する。このため、伝熱フィン３０の溶接に起因する熱影響が内筒１１ａに直接及ばない。よって、焼鈍工程後に伝熱フィン３０を溶接しても、内筒１１ａに残留応力が発生しにくく、内筒１１ａの優れた耐久性が確保される。従って、本実施形態に係るキャスク１の製造方法によれば、内筒１１ａにおけるクラックの発生を抑制し得る耐久性に優れたキャスク１を製造することができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るキャスク１の製造方法では、焼鈍工程の後に伝熱フィン３０を接続部材４０に対して溶接する。このため、伝熱フィン３０を、内筒１１ａを焼鈍するための熱処理にさらす必要がなく、伝熱フィン３０の変形を抑制することができる。
【００５４】
なお、胴の残留応力を低減するために、伝熱フィンを溶接した後に焼鈍工程を行うことも考えられる。しかしながら、鉄系材料により構成された胴と、胴よりも熱伝導率が高い非鉄材料により構成された伝熱フィンとでは、通常、線膨張係数が大きく異なる。このため、伝熱フィンを溶接した後に焼鈍工程を行った場合、伝熱フィンの形状が大きく変形し、所望の形状寸法を有する伝熱フィンが得られなくなる。従って、伝熱フィンを溶接した後に焼鈍工程を行うことは実際上困難である。よって、高い形状精度を有する放射性物質輸送貯蔵容器を製造することが困難である。
【００５５】
本実施形態に係るキャスク１の製造方法では、接続部材４０を溶接等により固着させる際に内筒１１ａに大きな残留応力が発生した場合であっても、その後の焼鈍工程（ステップＳ３）により残留応力が解消されるため、残留応力に起因する内筒１１ａの損傷を抑制することができる。
【００５６】
本実施形態では、伝熱フィン３０の外側端部３３が外筒１２の内周面１２ｃに沿うように伝熱フィン３０を外筒１２に対して溶接する。このため、伝熱フィン３０と外筒１２との接触面積を大きくし得る。従って、伝熱性に優れたキャスク１を製造することができる。
【００５７】
本実施形態では、外筒１２を複数の外筒構成部材１２ａに分割し、ユニット３５の溶接と、中性子遮蔽体１３の配置とを交互に行う。このため、中性子遮蔽体１３の配置が容易となる。
【００５８】
中性子遮蔽体１３の配置をより容易にする観点からは、図１２に示すように、前記複数の伝熱フィン３０のうち少なくとも最初に接続部材４０に溶接されるべき伝熱フィン３０には、予め外筒構成部材１２ａを溶接しておかずに接続部材４０への溶接を先行させることが好ましい。そうすることにより、前記複数の中性子遮蔽体１３のうち最後に配置されるべき中性子遮蔽体１３のための空間を径方向の外側に開放することができ、当該空間に前記最後の中性子遮蔽体１３を当該径方向に沿って容易に挿入することができる。換言すれば、当該中性子遮蔽体１３の配置を完了した後に、図１３に示すようにその外側に最後の外筒構成部材１２ａを配置して対応する伝熱フィン３０に溶接することにより、当該外筒構成部材１２ａが邪魔になることなく最後の中性子遮蔽体１３を容易に配置することができる。
【００５９】
本実施形態では、隣り合う外筒構成部材１２ａ間の隙間に裏当金部材３４が設けられている。このため、溶接金属が中性子遮蔽体１３側に漏れることが抑制される。また、隣り合う外筒構成部材１２ａ間に隙間が設けられた状態で溶接を行うため、隣り合う外筒構成部材１２ａ間の隙間にばらつきがある場合においても、隣り合う外筒構成部材１２ａ同士を容易に行うことができる。
【００６０】
また、溶接金属が中性子遮蔽体１３側に漏れることを抑制する観点、外筒１２の形状精度を高める観点から、図１４に示すように、隣り合う外筒構成部材１２ａの先端部同士が周方向において当接するように複数の外筒構成部材１２ａを配置してもよい。
【００６１】
なお、第１の実施形態では、固着工程において、特定の方向に延びる中心軸を持つ接続部材４０を当該接続部材４０の中心軸と内筒１１ａの中心軸とが平行となるように固着させるが、例えば、固着工程において、内筒の中心軸の延びる方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに接続部材を設けてもよい。
【００６２】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００６３】
（第２の実施形態）
図１５は、本発明の第２の実施形態における放射性物質輸送貯蔵容器の製造方法を表すフローチャートである。
【００６４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、鉄系材料からなる胴１１を用意する（ステップＳ１：胴の用意）。
【００６５】
次に、内筒１１ａの外周面１１ｃ上において周方向に並ぶ複数の位置のそれぞれに、特定の方向に延びる中心軸を持つ接続部材４０を当該接続部材４０の中心軸と内筒１１ａの中心軸とが平行となるように固着させる（ステップＳ２：固着工程）。具体的には、接続部材４０を内筒１１ａの外周面１１ｃに対して溶接することにより固着させる。
【００６６】
次に、複数の接続部材４０が溶接された胴１１に対して焼鈍熱処理を行う（ステップＳ３：焼鈍工程）。そうすることにより、接続部材４０を胴１１に対して溶接した際に生じた残留応力を低減することができる。
【００６７】
本実施形態では、胴１１を焼鈍した後に、胴１１の周囲に、外筒１２を配置する（ステップＳ１０：外筒配置工程）。この実施の形態に係る外筒１２は、前記第１の実施の形態に係る外筒１２、すなわち周方向に並ぶ複数の外筒構成部材１２ａに分割された外筒１２、と異なり、全周にわたって一体に連続している円筒体である。
【００６８】
次に、すべての伝熱フィン３０の内側端部３２を内筒１１ａの外周面１１ｃ上に溶接すると共に、外側端部３３を外筒１２の内周面１２ｃおよび接続部材４０にそれぞれ溶接する（ステップＳ１１：溶接工程）。
【００６９】
その後、内筒１１ａ、外筒１２及び伝熱フィン３０により区画形成された複数の空間のそれぞれに中性子遮蔽体１３を配置する（ステップＳ１２：中性子遮蔽体配置工程）。当該中性子遮蔽体１３の配置は、当該中性子遮蔽体１３を構成する流動状態の材料（例えば樹脂材料）を前記内筒１１ａと前記外筒１２との間における前記複数の伝熱フィン３０同士の間の複数の空間にそれぞれ流し込んでから当該材料を固化して前記中性子遮蔽体１３を成形することにより、行われる。この方法では、前記複数の伝熱フィン３０同士の間に配置されるべき複数の中性子遮蔽体３０を一括して成形することが可能である。
【００７０】
第２の実施形態では、外筒構成部材１２ａの溶接を行わず、予め一体に設けられた外筒１２を用いるので、外筒１２の形状精度をより高めることができる。また、ユニット３５の作製や、外筒構成部材１２ａの溶接等の工程を行う必要がないので、放射性物質輸送貯蔵容器１の製造工程を簡略化することができる。その結果、より形状精度が高い放射性物質輸送貯蔵容器１を製造することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では外筒１２を配置した後に伝熱フィン３０の両端部の溶接を行うが、例えば、外筒１２を配置する前に伝熱フィン３０の接続部材４０に対する溶接を行った後に、外筒１２を配し、外筒１２と伝熱フィン３０との溶接を行ってもよい。
【００７２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図１６を参照しながら説明する。
【００７３】
第１の実施形態では、予め形成した接続部材４０を内筒１１ａに溶接するが、例えば、図１６に示すように、固着工程において、鉄系材料からなる溶接材料を肉盛溶接することにより当該溶接材料そのものによって接続部材４０を形成してもよい。本実施形態では、接続部材４０を予め形成しておく必要がないため、キャスク１の部品数を少なくすることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、伝熱フィン３０の内側端部３２が内筒１１ａの外周面１１ｃに沿うように溶接する。このため、伝熱フィン３０と接続部材４０若しくは内筒１１ａとの接触面積を大きくし得る。また、伝熱フィン３０の外側端部３３が外筒１２の内周面１２ｃに沿うように溶接する。このため、伝熱フィン３０と外筒１２の外周面１１ｃとの接触面積を大きくし得る。従って、キャスク１の伝熱性を向上することができる。
【００７５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について、図１７を参酌しながら説明する。
【００７６】
第１の実施形態では、伝熱フィン３０が内筒１１ａの径方向に延びるように伝熱フィン３０を溶接するが、例えば、図１７に示すように、伝熱フィン３０が内筒１１ａの径方向に対して傾斜した方向に延びるように伝熱フィン３０を溶接してもよい。
【００７７】
内筒１１ａ内に密封された放射性物質から放出される中性子は、内筒１１ａの径方向外側に向かって放出される。本実施形態では、伝熱フィン３０が内筒１１ａの径方向に対して傾斜した方向に延びるように伝熱フィン３０を溶接する。このため、径方向において中性子遮蔽体１３が存在しない箇所が存在しなくなる。よって、内筒１１ａ内に密封された放射性物質から内筒１１ａの径方向外側に向かって放出される中性子が中性子遮蔽体１３により、より確実に遮蔽される。従って、キャスク１から中性子が放出されることを抑制することができる。
【００７８】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば下記のような態様を包含する。
【００７９】
本発明においては、伝熱フィンを溶接する前に、接続部材を固着させた胴に対して焼鈍熱処理工程を行えばよく、その余の工程の実施の順番は特に限定されない。例えば、第１の実施の形態と同様に外筒が複数の外筒構成部材に分割されている場合であっても、複数の伝熱フィンのすべてをこれに対応する接続部材に溶接した後に中性子遮蔽体を配置し、その後、各伝熱フィンに対して外筒構成部材を溶接してもよい。
【００８０】
本発明に係る接続部材は、溶接以外の方法により内筒に固着されてもよい。例えば、接続部材は、内筒に対してボルト等により固定されてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１    放射性物質輸送貯蔵容器（キャスク）
１１    胴
１１ａ  内筒
１１ｂ  底板
１１ｃ  外周面
１２    外筒
１２ａ  外筒構成部材
１２ｃ  内周面
１３    中性子遮蔽体
１４ａ  カバー部材
１４ｂ  カバー部材
１５    中性子遮蔽体
２０ａ  一次蓋
２０ｂ  二次蓋
３０    伝熱フィン
３２    内側端部
３３    外側端部
３３ａ  スリット
３４    裏当金部材
３５    ユニット
４０    接続部材
【図１】
2020012761.tif 000003
【図２】
2020012761.tif 000004
【図３】
2020012761.tif 000005
【図４】
2020012761.tif 000006
【図５】
2020012761.tif 000007
【図６】
2020012761.tif 000008
【図７】
2020012761.tif 000009
【図８】
2020012761.tif 000010
【図９】
2020012761.tif 000011
【図１０】
2020012761.tif 000012
【図１１】
2020012761.tif 000013
【図１２】
2020012761.tif 000014
【図１３】
2020012761.tif 000015
【図１４】
2020012761.tif 000016
【図１５】
2020012761.tif 000017
【図１６】
2020012761.tif 000018
【図１７】
2020012761.tif 000019