(57)【要約】【課題】輸送容器から粉状物質が漏洩する現象を再現すること。【解決手段】粉状物質漏洩再現装置２００は、燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、気体及び気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質ＰＤを内部に有することができる第２室Ｓ０２と、第２室Ｓ０２内の気体の圧力を調節する気体供給装置１１０と、第２室Ｓ０２内と第２室Ｓ０２の外部とを連通する孔であるリークパス２４１を有し、リークパス２４１の内径ｄを変更できるリークパス再現部２４０と、を含んで構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、気体及び前記気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質を内部に有することができる輸送容器内再現室と、
前記輸送容器内再現室内の前記気体の圧力を調節する圧力調節手段と、
前記輸送容器内再現室内と前記輸送容器内再現室の外部とを連通する孔であるリークパスを有し、前記リークパスの内径を変更できるリークパス再現部と、
を含んで構成されることを特徴とする粉状物質漏洩再現装置。
【請求項２】
前記リークパス再現部は、
前記リークパスが形成される部材が、前記輸送容器内再現室を構成するケーシング部材から着脱できるように構成され、
異なる内径の前記リークパスを有する部材に取り替えられることで、前記リークパスの内径が変更されることを特徴とする請求項１に記載の粉状物質漏洩再現装置。
【請求項３】
前記粉状物質漏洩再現装置は、
前記輸送容器内再現室に前記粉状物質を供給するための粉状物質供給部と、
前記輸送容器内再現室に前記気体を供給するための気体供給部と、
を含んで構成され、
前記気体供給部は、前記粉状物質供給部から供給される前記粉状物質に向かって、前記気体を吹き付けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉状物質漏洩再現装置。
【請求項４】
前記粉状物質漏洩再現装置は、
前記輸送容器内再現室の温度を調節する温度調整手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の粉状物質漏洩再現装置。
【請求項５】
気体を供給すると共に前記気体の圧力を調節できる気体供給手段と、
燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、前記気体供給手段から導かれた前記気体及び前記気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質を内部に有することができる輸送容器内再現室と、
前記輸送容器内再現室内と前記輸送容器内再現室の外部とを連通する孔であるリークパスを有し、前記リークパスの内径を変更できるリークパス再現部と、
前記リークパスを介して、前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定する粉状物質量測定手段と、
を含んで構成されることを特徴とする粉状物質漏洩試験装置。
【請求項６】
燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、気体及び前記気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質を内部に有することができる輸送容器内再現室と、
前記輸送容器内再現室内の前記気体の圧力を調節する圧力調節手段と、
前記輸送容器内再現室内と前記輸送容器内再現室の外部とを連通する孔であるリークパスを有し、前記リークパスの内径を変更できるリークパス再現部と、
を含んで構成される粉状物質漏洩再現装置を用いた粉状物質漏洩試験方法であって、
所定の大きさの前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする粉状物質漏洩試験方法。
【請求項７】
前記リークパスの大きさを変化させて、各大きさの前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする請求項６に記載の粉状物質漏洩試験方法。
【請求項８】
前記輸送容器内再現室内の前記気体の圧力と、前記輸送容器内再現室の外部の圧力との差圧を変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の粉状物質漏洩試験方法。
【請求項９】
前記粉状物質の大きさを変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の粉状物質漏洩試験方法。
【請求項１０】
前記輸送容器内再現室の温度を変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の粉状物質漏洩試験方法。
【請求項１１】
前記リークパスを介して流れる前記気体の流動方向を鉛直方向に対して変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の粉状物質漏洩試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉状物質漏洩再現装置及び粉状物質漏洩試験装置ならびに粉状物質漏洩試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料棒集合体を輸送する場合、燃料棒集合体は、輸送容器に格納されて輸送される。輸送容器は、本体と蓋部との間にシール部材が介在される。これにより、輸送容器は、シール部材によって本体と蓋部との間の隙間がシールされる。
【０００３】
ここで、輸送容器は、クレーンによって吊り上げられることがある。輸送容器は、落下することがないように、細心の注意が払われて輸送されており、現在でも、燃料棒集合体の輸送には十分な安全が確保されている。
【０００４】
しかしながら、燃料棒集合体をより安全に輸送するためには、輸送容器が落下したり、輸送容器が転倒したりして、前記輸送容器が衝撃を受ける場合があることを想定しておく必要がある。具体的には、燃料棒集合体をより安全に輸送するためには、輸送容器が衝撃を受けた際に、前記シール部材による本体と蓋部との間のシールが不十分になる場合を想定しておく必要がある。
【０００５】
仮に前記シール部材による本体と蓋部との間のシールが不十分になると、輸送容器の内部から、例えば気体が漏洩する場合がある。この漏洩した気体を検出する技術として、特許文献１には、輸送容器の蓋に金属シールを設けた場合のガス漏洩試験を実現する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、仮に前記シール部材による本体と蓋部との間のシールが不十分になった場合に輸送容器から漏洩する物は、輸送容器内に気体の他にも、例えば、燃料棒や輸送容器を構成する材料が細かく砕けて粉状になった物質も含まれる。以下、燃料棒や輸送容器を構成する材料が細かく砕けて粉状になった物質を粉状物質という。
【０００８】
仮に前記シール部材による本体と蓋部との間のシールが不十分になると、粉状物質は、輸送容器内の気体と共に、シールが不十分となった本体と蓋部との隙間を介して輸送容器から漏洩する。よって、燃料棒集合体をより安全に輸送するためには、前記シール部材による本体と蓋部との間のシールが不十分になった場合を想定して、輸送容器から漏洩する粉状物質の量を試験によってあらかじめ調査しておく必要がある。
【０００９】
しかしながら、実際の輸送容器は大型であり、シールが不十分となった部分がシール部材のどこに生じたかを見つけ出すことが困難である。よって、実際の輸送容器を試験に用いて、輸送容器から漏洩する粉状物質の量を測定することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、輸送容器から粉状物質が漏洩する現象を再現することと、輸送容器から漏洩する粉状物質の量を測定することとのうち、少なくとも一方を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置は、燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、気体及び前記気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質を内部に有することができる輸送容器内再現室と、前記輸送容器内再現室内の前記気体の圧力を調節する圧力調節手段と、前記輸送容器内再現室内と前記輸送容器内再現室の外部とを連通する孔であるリークパスを有し、前記リークパスの内径を変更できるリークパス再現部と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る粉状物質漏洩試験装置は、気体を供給すると共に前記気体の圧力を調節できる気体供給手段と、燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、前記気体供給手段から導かれた前記気体及び前記気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質を内部に有することができる輸送容器内再現室と、前記輸送容器内再現室内と前記輸送容器内再現室の外部とを連通する孔であるリークパスを有し、前記リークパスの内径を変更できるリークパス再現部と、前記リークパスを介して、前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定する粉状物質量測定手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置は、輸送容器内再現室内の圧力が、衝撃を受けた際の輸送容器の内部の圧力に調節されることによって、輸送容器内を再現できる。また、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置は、輸送容器が衝撃を受けた際に生じると想定されるリークパスを再現できる。
【００１４】
これにより、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置は、燃料棒を格納する輸送容器内から、シールが不十分となった本体と蓋部との隙間を介して粉状物質が漏洩する現象を再現できる。
【００１５】
また、本発明に係る粉状物質漏洩試験装置は、燃料棒を格納する輸送容器内から、シールが不十分となった本体と蓋部との隙間を介して粉状物質が漏洩する現象を再現すると共に、輸送容器から漏洩すると考えられる粉状物質の量を測定できる。
【００１６】
本発明の好ましい態様としては、前記リークパス再現部は、前記リークパスが形成される部材が、前記輸送容器内再現室を構成するケーシング部材から着脱できるように構成され、異なる内径の前記リークパスを有する部材に取り替えられることで、前記リークパスの内径が変更されることが望ましい。
【００１７】
前記リークパスは、微細な孔であり、内径を連続的に変化する構造を実現することが困難である。よって、上記構成により、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置を用いれば、あらかじめ異なる内径に形成されたリークパスをそれぞれ有する部材をリークパス再現部に取り付けることができる。これにより、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置を用いれば、前記リークパスの内径を容易に変更することができる。
【００１８】
本発明の好ましい態様としては、前記粉状物質漏洩再現装置は、前記輸送容器内再現室の温度を調節する温度調整手段を備えることが望ましい。
【００１９】
前記温度調整手段は、例えば、ヒーターである。上記構成により、本発明に係る粉状物質漏洩試験装置を用いれば、輸送容器内再現室の温度を所定の温度に調節して、輸送容器内再現室から漏洩する粉状物質の量を測定できる。
【００２０】
本発明の好ましい態様としては、前記粉状物質漏洩再現装置は、前記輸送容器内再現室に前記粉状物質を供給するための粉状物質供給部と、前記輸送容器内再現室に前記気体を供給するための気体供給部と、を含んで構成され、前記気体供給部は、前記粉状物質供給部から供給される前記粉状物質に向かって、前記気体を吹き付けることが望ましい。
【００２１】
上記構成により、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置は、粉状物質供給部から供給された粉状物質を、気体供給部から供給される気体の流れによって、輸送容器内再現室内に飛散させる。これにより、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置は、輸送容器内再現室内で粉状物質をエアロゾル化できる。
【００２２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る粉状物質漏洩試験方法は、燃料棒を格納する輸送容器内を再現する部屋であって、気体及び前記気体中に飛散してエアロゾル化した粉状物質を内部に有することができる輸送容器内再現室と、前記輸送容器内再現室内の前記気体の圧力を調節する圧力調節手段と、前記輸送容器内再現室内と前記輸送容器内再現室の外部とを連通する孔であるリークパスを有し、前記リークパスの内径を変更できるリークパス再現部と、を含んで構成される粉状物質漏洩再現装置を用いた粉状物質漏洩試験方法であって、所定の大きさの前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することを特徴とする。
【００２３】
上記の粉状物質漏洩試験方法により、前記リークパスの内径を調節することで、所定の大きさのリークパスを介して輸送容器内再現室から漏洩した粉状物質の量を測定できる。これにより、仮に輸送容器が落下したり転倒したりして衝撃を受けた場合に、シールが不十分になった部分から漏洩すると想定される粉状物質の量を推定できる。なお、ここでの所定の大きさとは、例えば、輸送容器のシール部材に生じる複数のリークパスの面積を合計し、１つのリークパスに集約した場合の大きさである。
【００２４】
本発明の好ましい態様としては、前記リークパスの大きさを変化させて、各大きさの前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することが望ましい。
【００２５】
上記の粉状物質漏洩試験方法により、リークパスの大きさの変化によって、輸送容器内再現室から漏洩する粉状物質の量がどのように変化するかを調査できる。
【００２６】
本発明の好ましい態様としては、前記輸送容器内再現室内の前記気体の圧力と、前記輸送容器内再現室の外部の圧力との差圧を変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することが望ましい。
【００２７】
上記の粉状物質漏洩試験方法により、前記差圧の変化によって、輸送容器内再現室から漏洩する粉状物質の量がどのように変化するかを調査できる。
【００２８】
本発明の好ましい態様としては、前記粉状物質の大きさを変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することが望ましい。
【００２９】
上記の粉状物質漏洩試験方法により、粉状物質の大きさの変化によって、輸送容器内再現室から漏洩する粉状物質の量がどのように変化するかを調査できる。
【００３０】
本発明の好ましい態様としては、前記輸送容器内再現室の温度を変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することが望ましい。
【００３１】
上記の粉状物質漏洩試験方法により、輸送容器内再現室内の気体の温度の変化によって、輸送容器内再現室から漏洩する粉状物質の量がどのように変化するかを調査できる。
【００３２】
本発明の好ましい態様としては、前記リークパスを介して流れる前記気体の流動方向を鉛直方向に対して変化させて、前記リークパスを介して前記輸送容器内再現室から漏洩した前記粉状物質の量を測定することが望ましい。
【００３３】
上記の粉状物質漏洩試験方法により、リークパスを介して流れる気体の流動方向を鉛直方向に対して変化した場合に、輸送容器内再現室から漏洩する粉状物質の量がどのように変化するかを調査できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、輸送容器から粉状物質が漏洩する現象を再現することと、輸送容器から漏洩する粉状物質の量を測定することとのうち、少なくとも一方を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、キャスクの中心軸を含む面で、キャスクのシール部材を切って示す断面図である。
【図２】図２は、リークパス再現部の中心軸を含む面で粉状物質漏洩試験装置を切って示す断面図である。
【図３】図３は、リークパスを介して漏洩する粉状物質の質量濃度と差圧との関係の例を、リークパスの内径毎に示すグラフである。
【図４】図４は、リークパスの方向が鉛直方向上向きに配置される粉状物質漏洩試験装置を示す断面図である。
【図５】図５は、リークパスの方向が鉛直方向下向きに配置される粉状物質漏洩試験装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置及び粉状物質漏洩試験装置ならびに粉状物質漏洩試験方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３７】
（実施形態）
図１は、キャスクの中心軸を含む面で、キャスクのシール部材を切って示す断面図である。輸送容器から漏洩する粉状物質の量をあらかじめ調査する試験装置である粉状物質漏洩試験装置の構成を説明する前に、まずは、輸送容器の構成を説明する。輸送容器は、例えば、図１に示すキャスク９００である。キャスク９００は、リサイクル燃料である燃料棒を内部に格納する。なお、輸送容器は、キャスクに限定されず、新燃料を格納する容器であってもよい。
【００３８】
キャスク９００は、胴本体９１０と、蓋部９２０と、シール部材９３０とを含んで構成される。胴本体９１０は、筒状の部材である。蓋部９２０は、胴本体９１０の中心軸ＣＬ０１方向の片方側に設けられる。シール部材９３０は、例えば、金属製のオーリングである。シール部材９３０は、胴本体９１０と蓋部９２０との隙間に設けられる。
【００３９】
具体的には、胴本体９１０は、中心軸ＣＬ０１と交差する平面である台座面９１１が形成される。また、蓋部９２０は、台座面９１１と対向する平面であるシール面９２１が形成される。シール部材９３０は、台座面９１１とシール面９２１との間に、例えば切れ目なく環状に設けられる。
【００４０】
シール部材９３０は、例えば、内側オーリング９３１と、外側オーリング９３２とを含んで構成される。内側オーリング９３１は、外側オーリング９３２よりも中心軸ＣＬ０１側に配置される。このように、シール部材９３０は、内側オーリング９３１と外側オーリング９３２との２つで、胴本体９１０と蓋部９２０との間の隙間を低減してシールする。
【００４１】
図２は、リークパス再現部の中心軸を含む面で粉状物質漏洩試験装置を切って示す断面図である。図２に示す本実施形態の粉状物質漏洩試験装置１００は、胴本体９１０と蓋部９２０とのシールが不十分になった状態を再現し、胴本体９１０と蓋部９２０とのシールが不十分になった部分を介して、キャスク９００の内部の気体に混じってキャスク９００の内部から漏洩する粉状物質ＰＤの量を調査するための試験装置である。
【００４２】
以下、胴本体９１０と蓋部９２０とのシールが不十分になった部分をリークパスという。リークパスは、環状に形成されるシール部材９３０に複数形成されることがある。粉状物質漏洩試験装置１００は、これらの複数のリークパスが１箇所に集約された場合を再現する。
【００４３】
つまり、粉状物質漏洩試験装置１００を用いることによって、環状に形成されるシール部材９３０に複数形成されるリークパスのそれぞれの面積を合計した広さの１つのリークパスから漏洩する粉状物質ＰＤの量を測定できる。
【００４４】
ここで、粉状物質ＰＤの大きさが同じであり、キャスク９００の内部の圧力と外部の圧力との差が同じ場合、シール部材９３０に複数形成されるリークパスのそれぞれから漏洩する粉状物質ＰＤの量を合計した量は、シール部材９３０に複数形成されるリークパスのそれぞれの面積を合計した広さのリークパスから漏洩する粉状物質ＰＤの量以下となる。
【００４５】
例えば、粉状物質ＰＤの大きさよりも小さいリークパスがシール部材９３０に複数形成された場合、粉状物質ＰＤは、前記リークパスを介してキャスク９００から漏洩しない。しかしながら、複数の前記リークパスを１つに集約すると、集約されたリークパスは、粉状物質ＰＤの大きさよりも大きさが大きくなる場合がある。この場合、粉状物質ＰＤは、集約された前記リークパスを介してキャスク９００から漏洩することがある。
【００４６】
このように、シール部材９３０に複数形成されるリークパスのそれぞれから漏洩する粉状物質ＰＤの量を合計した量は、シール部材９３０に複数形成されるリークパスのそれぞれの面積を合計した広さのリークパスから漏洩する粉状物質ＰＤの量と必ずしも一致しない。
【００４７】
しかしながら、仮にキャスク９００が衝撃を受けてキャスク９００の内部から漏洩すると想定される粉状物質ＰＤの実際の量は、粉状物質漏洩試験装置１００を用いて測定した量よりも多くなるのではなく、粉状物質漏洩試験装置１００を用いて測定した量以下となる。よって、粉状物質漏洩試験装置１００を用いて測定した結果が安全を十分に確保できる結果であれば、仮にキャスク９００が衝撃を受けたとしても、キャスク９００は安全を十分に確保できると判断できる。
【００４８】
粉状物質漏洩試験装置１００は、気体供給手段としての気体供給装置１１０と、粉状物質量測定手段としての粉状物質量測定装置１９０と、粉状物質漏洩再現装置２００とを含んで構成される。気体供給装置１１０は、キャスク９００の内部の気体と同じ気体を所定の圧力で粉状物質漏洩再現装置２００に供給する。なお、気体供給装置１１０が粉状物質漏洩再現装置２００に供給する気体は、例えばヘリウムである。
【００４９】
粉状物質量測定装置１９０は、粉状物質漏洩再現装置２００を通過した気体に含まれる粉状物質ＰＤの量を測定する装置である。具体的には、粉状物質量測定装置１９０は、例えば、粉状物質漏洩再現装置２００を通過した気体及び粉状物質ＰＤの質量に対する粉状物質ＰＤの質量から求められる粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５０】
以下に、粉状物質量測定装置１９０が、粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する際に用いる手法の例を示す。但し、粉状物質量測定装置１９０が、粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する際に用いる手法は、以下に記す手法に限定されず、粉状物質ＰＤの質量濃度を測定できる手法であればよい。
【００５１】
（β線吸収法）
粉状物質量測定装置１９０は、ろ紙上に捕集した粉状物質ＰＤにβ線を供給し、シンチレーション検出器や電離箱、半導体検出器などで粉状物質ＰＤによるβ線の吸収量の増加量を検出する。粉状物質量測定装置１９０は、この検出結果に基づいて粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５２】
（圧電天秤法）
粉状物質量測定装置１９０は、粉状物質ＰＤを静電的に水晶振動子上に捕集する。粉状物質量測定装置１９０は、水晶振動子上に捕集された粉状物質ＰＤの質量が変化すると、水晶振動子の振動数が変化する。粉状物質量測定装置１９０は、この水晶振動子の振動数の変化量に基づいて粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５３】
（フィルタ振動法）
粉状物質量測定装置１９０は、円錐状振動子を含んで構成され、ろ紙上に捕集した粉状物質ＰＤによる前記円錐状振動子の振動数の低下に基づいて粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５４】
（光散乱法）
粉状物質ＰＤに光が衝突すると光の散乱が起こる。このとき、光の散乱強度は、粉状物質ＰＤの質量に比例する。粉状物質量測定装置１９０は、光の散乱強度に基づいて粉状物質漏洩再現装置２００を通過した気体に対する粉状物質ＰＤの相対濃度の指示値を得る。
【００５５】
（吸光光度法）
粉状物質量測定装置１９０は、ろ紙上に捕集した粉状物質ＰＤによる吸光量及び反射量の変化に基づいて粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５６】
（光透過法）
粉状物質ＰＤを含む気体中に光を投射すると、粉状物質ＰＤによって光の一部が遮断される。粉状物質量測定装置１９０は、粉状物質ＰＤが含まれていない気体中に光を投射した場合の受光量と、粉状物質ＰＤを含む気体中に光を投射した場合の受光量とに基づいて、粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５７】
（摩擦静電気検出法）
２つの粉状物質ＰＤが互いに接触すると、２つの粉状物質ＰＤの間で電荷の移動が生じる。これにより、摩擦静電気が生じる。粉状物質量測定装置１９０は、プローブ状のセンサーを含んで構成される。
【００５８】
粉状物質ＰＤが前記センサーに衝突したり、前記センサー近傍を通過したりすると、前記センサーと粉状物質ＰＤとの間で電荷が移動する。これにより生じた電流の大きさに基づいて、粉状物質量測定装置１９０は、粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００５９】
次に、粉状物質漏洩再現装置２００の構成を説明する。粉状物質漏洩再現装置２００は、気体供給装置１１０と、粉状物質量測定装置１９０との間に配置されて、シール部材９３０に形成されるリークパスを介して粉状物質ＰＤがキャスク９００の内部から漏洩する現象を再現する。
【００６０】
粉状物質漏洩再現装置２００は、気体供給装置１１０から粉状物質量測定装置１９０に向かって順に、第１室Ｓ０１と、輸送容器内再現室としての第２室Ｓ０２と、第３室Ｓ０３とが配置される。第１室Ｓ０１と、第２室Ｓ０２と、第３室Ｓ０３とは、例えば、筒状に形成されるケーシングに囲まれて成る空間である。第２室Ｓ０２は、キャスク９００内を再現する部屋である。
【００６１】
粉状物質漏洩試験装置１００は、気体供給装置１１０から第１室Ｓ０１に気体が供給され、第２室Ｓ０２を介して第３室Ｓ０３に至った気体に含まれる粉状物質ＰＤの質量濃度を粉状物質量測定装置１９０が測定する。
【００６２】
粉状物質漏洩再現装置２００は、気体供給部２２０と、粉状物質供給部２３０と、リークパス再現部２４０と、差圧計２５０と、温度調節手段としてのヒーター２６０とを含んで構成される。気体供給部２２０は、第１室Ｓ０１と第２室Ｓ０２との間に形成される。
【００６３】
気体供給部２２０は、内径が第１室Ｓ０１のケーシングの内径よりも小さく形成される絞部２２１を含んで構成される。気体供給装置１１０から第１室Ｓ０１に供給された気体は、気体供給部２２０を通過する際に絞部２２１によって流速が上昇する。
【００６４】
粉状物質供給部２３０は、粉状物質ＰＤを第２室Ｓ０２に供給するための孔である。粉状物質供給部２３０は、第２室Ｓ０２に形成される。粉状物質供給部２３０が形成される位置は、気体供給部２２０に近いほど好ましい。これは、気体供給部２２０に近いほど、第２室Ｓ０２内を流れる気体の流速が速いためである。
【００６５】
本実施形態では、粉状物質供給部２３０は、気体供給部２２０と隣接する部分に設けられる。これにより、気体供給部２２０は、粉状物質供給部２３０から供給される粉状物質ＰＤに向かって、気体を吹き付けることとなる。よって、粉状物質漏洩再現装置２００は、粉状物質供給部２３０を介して第２室Ｓ０２に供給された粉状物質ＰＤを、絞部２２１から吹き出された気体によって、第２室Ｓ０２内に飛散させてエアロゾル化できる。
【００６６】
なお、粉状物質供給部２３０が気体供給部２２０と隣接する位置に形成されなくても、粉状物質漏洩再現装置２００は、絞部２２１から吹き出された気体によって、粉状物質ＰＤを第２室Ｓ０２内に飛散させてエアロゾル化できる構成であればよい。
【００６７】
ここで、気体供給部２２０は、第２室Ｓ０２に気体を供給する機能と、粉状物質供給部２３０から供給された粉状物質ＰＤを第２室Ｓ０２内に飛散させる機能との両方を実現するが、粉状物質漏洩再現装置２００は、第２室Ｓ０２に気体を供給するための手段と、粉状物質供給部２３０から供給された粉状物質ＰＤを第２室Ｓ０２内に飛散させるための手段とが別々に設けられてもよい。
【００６８】
この場合、粉状物質漏洩再現装置２００は、第１室Ｓ０１及び絞部２２１は形成されずに、気体供給装置１１０から気体が直接第２室Ｓ０２に供給される。一方、粉状物質漏洩再現装置２００は、粉状物質供給部２３０の近傍に、気体の噴出し口が設けられ、前記噴出し口から噴出された気体によって粉状物質ＰＤが第２室Ｓ０２内に飛散される。
【００６９】
上記構成であっても、粉状物質漏洩再現装置２００は、第２室Ｓ０２に気体を供給すると共に、粉状物質供給部２３０から供給された粉状物質ＰＤを第２室Ｓ０２内に飛散させることができる。但し、粉状物質漏洩再現装置２００は、気体供給部２２０が、第２室Ｓ０２に気体を供給する機能と、粉状物質供給部２３０から供給された粉状物質ＰＤを第２室Ｓ０２内に飛散させる機能との両方を実現する方が、部品点数が低減されるため好ましい。
【００７０】
リークパス再現部２４０は、第２室Ｓ０２と第３室Ｓ０３との間に形成される。リークパス再現部２４０は、所定の内径ｄに形成されるリークパス２４１を含んで構成される。リークパス２４１は、第２室Ｓ０２と第３室Ｓ０３とを連通する孔である。リークパス２４１は、本実施形態では、内径ｄが第２室Ｓ０２の内径よりも小さい絞部で形成される。
【００７１】
ここで、リークパス２４１の内径ｄは、シール部材９３０に複数形成されるリークパスのそれぞれの面積を合計した広さに基づいて設定される。よって、リークパス２４１の内径ｄは、第２室Ｓ０２の内径よりも必ずしも小さいとは限らない。但し、リークパス２４１の内径ｄが第２室Ｓ０２の内径よりも大きくなる場合は想定し難いため、現実的には、リークパス２４１は、絞部として形成される。
【００７２】
リークパス再現部２４０は、リークパス２４１が形成される部材が、第２室Ｓ０２及び第３室Ｓ０３を構成するケーシングから取り外せるように形成される。これにより、粉状物質漏洩再現装置２００は、リークパス２４１の内径ｄが異なる部材が第２室Ｓ０２及び第３室Ｓ０３を構成するケーシングに取り付けられることにより、色々な大きさのリークパスを再現できる。
【００７３】
差圧計２５０は、第２室Ｓ０２内の気体の圧力と、第３室Ｓ０３内の気体の圧力との差である差圧Ｐ０１を測定する。つまり、リークパス再現部２４０を境に、気体の流れの上流側と下流側との差圧Ｐ０１を測定する。
【００７４】
ヒーター２６０は、第２室Ｓ０２の温度を調節する手段である。ヒーター２６０は、例えば、第２室Ｓ０２のケーシングに取り付けられて第２室Ｓ０２の温度を調節する。ここで、第２室Ｓ０２の温度とは、具体的には、第２室Ｓ０２を構成するケーシングの温度、及び、第２室Ｓ０２内の気体の温度である。
【００７５】
ここで、本実施形態のヒーター２６０は、第２室Ｓ０２のケーシングの温度を調節することで、前記ケーシングと接触する気体の温度も調節するが、ヒーター２６０は、例えば、第２室Ｓ０２内に伝熱部が設けられて、第２室Ｓ０２内の気体の温度を直接調節するものでもよい。
【００７６】
次に上記構成の粉状物質漏洩試験装置１００による試験方法を説明する。まず、気体供給装置１１０から第１室Ｓ０１に気体を供給する。この時、作業員は、差圧計２５０を確認して差圧Ｐ０１が所定の圧力になるように、気体供給装置１１０から第１室Ｓ０１に供給する気体の圧力を調節する。ここで、所定の圧力とは、想定しているキャスク９００の内部の圧力と外部の圧力との差圧である。
【００７７】
なお、粉状物質漏洩試験装置１００は、作業員が差圧計２５０を確認しながら、圧力調節手段としての気体供給装置１１０を操作して差圧Ｐ０１を調節する構成であるが、粉状物質漏洩試験装置１００は、例えば、コンピュータを含んで構成されて、あらかじめ設定されている所定の圧力に差圧Ｐ０１が一致するように、前記コンピュータが気体供給装置１１０を自動で制御する構成でもよい。
【００７８】
また、作業員は、ヒーター２６０を操作して、第２室Ｓ０２の温度を所定の温度に調節する。ここで、所定の温度とは、例えば想定しているキャスク９００の内部の温度である。
【００７９】
次に、粉状物質漏洩試験装置１００は、粉状物質供給部２３０を介して第２室Ｓ０２に粉状物質ＰＤが供給される。ここで、上述のように、第１室Ｓ０１にされた気体は、気体供給部２２０で流速が上昇させられて第２室Ｓ０２に供給される。
【００８０】
よって、粉状物質供給部２３０を介して第２室Ｓ０２に供給された粉状物質ＰＤは、気体供給部２２０で流速が上昇された気体によって、第２室Ｓ０２内に飛散されてエアロゾル化する。次に、エアロゾル化した粉状物質ＰＤを含む第２室Ｓ０２内の気体は、リークパス２４１を介して第３室Ｓ０３に漏洩する。
【００８１】
次に、粉状物質漏洩試験装置１００は、第３室Ｓ０３内の気体に含まれる粉状物質ＰＤの質量濃度を粉状物質量測定装置１９０が測定する。このようにして、粉状物質漏洩試験装置１００は、所定の大きさのリークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度を測定する。
【００８２】
ここで、キャスク９００が衝撃を受けた際に生じるリークパスの大きさは、常に一定の大きさとは限らない。そこで、リークパス再現部２４０を異なる内径ｄのリークパス２４１が形成される部材に取り替えて上述の試験方法で試験する。これにより、粉状物質漏洩試験装置１００は、リークパス２４１の内径が変化した場合の、粉状物質ＰＤの質量濃度の変化を調査できる。
【００８３】
また、上述の試験方法は、差圧Ｐ０１が所定の圧力で一定であることを前提にした試験方法である。キャスク９００の内部の圧力は、キャスク９００の種類によってそれぞれ異なる場合がある。例えば、燃料棒と共に内部に水が格納される湿式のキャスクでは、燃料棒と共に内部に水が格納されない乾式のキャスクに比べて差圧Ｐ０１が大きく異なる。
【００８４】
ここで、想定される最大の圧力で差圧Ｐ０１を一定とし、粉状物質漏洩試験装置１００を用いて粉状物質ＰＤの質量濃度を測定しても、キャスク９００を安全に輸送できるか否かは判断できる。しかしながら、差圧Ｐ０１が変動した場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度の変化を調査できれば、キャスク９００を安全に輸送できるか否かをより確実に判断できる。
【００８５】
差圧Ｐ０１が変動した場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度の変化を調査する場合、気体供給装置１１０から第１室Ｓ０１に供給される気体の圧力を徐々に変化させる。これにより、粉状物質漏洩試験装置１００は、差圧Ｐ０１を徐々に変化させて、リークパス２４１を介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度の変化を調査できる。
【００８６】
図３は、リークパスを介して漏洩する粉状物質の質量濃度と差圧との関係の例を、リークパスの内径毎に示すグラフである。図３に実線で示す曲線は、リークパスの大きさが内径ｄ０１の場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度と差圧との関係を示す曲線である。
【００８７】
また、図３に破線で示す曲線は、リークパスの大きさが内径ｄ０２の場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度と差圧との関係を示す曲線である。また、図３に一点鎖線で示す曲線は、リークパスの大きさが内径ｄ０３の場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度と差圧との関係を示す曲線である。なお、内径ｄ０１＞内径ｄ０２＞内径ｄ０３である。
【００８８】
リークパスの大きさを例えば内径ｄ０１で一定とし、差圧Ｐ０１を徐々に変化させると、図３に実線で示すようなグラフが得られる。また、リークパスの大きさを、例えば内径ｄ０２や内径ｄ０３と変化させて同様の試験を行うことにより、図３に破線や一点鎖線で示すような複数のグラフが得られると考えられる。
【００８９】
ここで、キャスク９００が衝撃を受けた際に、キャスク９００内で生じる粉状物質ＰＤの大きさも常に一定の大きさとは限らない。そこで、粉状物質供給部２３０から第２室Ｓ０２に供給する粉状物質ＰＤの大きさを変えて上述の試験方法で試験する。
【００９０】
これにより、粉状物質漏洩試験装置１００は、粉状物質ＰＤの大きさが変化した場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度の変化を調査できる。
【００９１】
また、粉状物質漏洩試験装置１００を用いた試験方法の一つとして、ヒーター２６０を制御することで第２室Ｓ０２の温度を徐々に変化させて上述の試験方法で試験する方法もある。これにより、粉状物質漏洩試験装置１００は、第２室Ｓ０２の温度が変化した場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度の変化を調査できる。
【００９２】
ここで、キャスク９００は、通常、図１に示す中心軸ＣＬ０１が鉛直方向に沿うように設置される。蓋部９２０は中心軸ＣＬ０１に交差する方向、例えば水平方向に平面が沿うように胴本体９１０に取り付けられる。しかしながら、仮にキャスク９００が落下したり転倒したりすると、キャスク９００の中心軸ＣＬ０１は鉛直方向に沿うとは限らない。
【００９３】
これにより、シール部材９３０に形成されるリークパスの方向も水平方向に沿うとは限らない。よって、あらゆる方向にリークパスが向くことを想定しておくと好ましい。なお、リークパスの方向とは、リークパスを介して流れる気体の流動方向である。
【００９４】
図４は、リークパスの方向が鉛直方向上向きに配置される粉状物質漏洩試験装置を示す断面図である。図５は、リークパスの方向が鉛直方向下向きに配置される粉状物質漏洩試験装置を示す断面図である。
【００９５】
あらゆる方向にリークパスが向くことを想定して粉状物質漏洩試験を行う場合、図２に示す粉状物質漏洩試験装置１００全体を傾けて、リークパス２４１の中心軸ＣＬ０２を水平方向に対して傾けて試験してもよいが、粉状物質漏洩試験装置１００全体を傾けて試験できない場合、粉状物質漏洩試験装置１００は、図４に示す粉状物質漏洩再現装置３００や、図５に示す粉状物質漏洩再現装置４００を含んで構成される。
【００９６】
図４に示す粉状物質漏洩再現装置３００のリークパス再現部３４０は、リークパス３４１の方向が鉛直方向上向きに形成される。具体的には、リークパス３４１は、中心軸ＣＬ０２が鉛直方向に沿って設けられる。また、第３室Ｓ０３は、第２室Ｓ０２の鉛直方向上側に配置される。これにより、第２室Ｓ０２内の粉状物質ＰＤを含む気体は、リークパス３４１を介して鉛直方向上側に向かって流動する。
【００９７】
上記構成により、粉状物質漏洩再現装置３００を含んで構成される粉状物質漏洩試験装置１００を用いれば、リークパスが鉛直方向上側に向いた場合に、リークパスを介して漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度を測定できる。
【００９８】
図５に示す粉状物質漏洩再現装置４００のリークパス再現部４４０は、リークパス４４１の方向が鉛直方向下向きに形成される。具体的には、リークパス４４１は、中心軸ＣＬ０２が鉛直方向に沿って設けられる。また、第３室Ｓ０３は、第２室Ｓ０２の鉛直方向下側に配置される。これにより、第２室Ｓ０２内の粉状物質ＰＤを含む気体は、リークパス４４１を介して鉛直方向下側に向かって流動する。
【００９９】
上記構成の場合、第２室Ｓ０２内の粉状物質ＰＤは、重力に引かれてリークパス再現部４４０のリークパス４４１が形成される部分に積もることが想定される。この場合、リークパス４４１の開口は、粉状物質ＰＤによって塞がる。
【０１００】
このように、粉状物質漏洩再現装置４００を含んで構成される粉状物質漏洩試験装置１００を用いれば、リークパスに粉状物質ＰＤが積もってリークパスが塞がれた状態で、リークパスを介して鉛直方向下側に向かって漏洩する粉状物質ＰＤの質量濃度を測定できる。
【０１０１】
なお、図４に示す粉状物質漏洩再現装置３００や、図５に示す粉状物質漏洩再現装置４００は、中心軸ＣＬ０２の方向を鉛直方向としたが、中心軸ＣＬ０２の方向は、鉛直方向に限定されない。例えば、中心軸ＣＬ０２の方向は、鉛直方向と水平方向との両方に交差する方向であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように、本発明に係る粉状物質漏洩再現装置及び粉状物質漏洩試験装置ならびに粉状物質漏洩試験方法は、輸送容器から粉状物質が漏洩する現象を再現することに有用であり、特に、輸送容器から漏洩する粉状物質の量を測定することに適している。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  粉状物質漏洩試験装置
１１０  気体供給装置
１９０  粉状物質量測定装置
２００  粉状物質漏洩再現装置
２２０  気体供給部
２２１  絞部
２３０  粉状物質供給部
２４０  リークパス再現部
２４１  リークパス
２５０  差圧計
２６０  ヒーター
３００  粉状物質漏洩再現装置
３４０  リークパス再現部
３４１  リークパス
４００  粉状物質漏洩再現装置
４４０  リークパス再現部
４４１  リークパス
９００  キャスク
９１０  胴本体
９１１  台座面
９２０  蓋部
９２１  シール面
９３０  シール部材
９３１  内側オーリング
９３２  外側オーリング
ＣＬ０１  中心軸
ＣＬ０２  中心軸
ｄ  内径
ｄ０１  内径
ｄ０２  内径
ｄ０３  内径
Ｐ  粉状物質
Ｐ０１  差圧
Ｓ０１  第１室
Ｓ０２  第２室
Ｓ０３  第３室
【図１】
2010169446.tif 000003
【図２】
2010169446.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010169446.tif 000006
【図５】
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