(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子吸収性能を有する矩形の板状部材の両縁に一定間隔をもって切込部を設けると共に当該切込部同士を相互に差し込むように前記板状部材を直交して交互に積み重ねて構成した角断面形状のバスケットと、
γ線の遮蔽を行うと共にキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状として前記バスケットの外周面を略密着状態で挿入し、且つ前記バスケットを構成する外側の板状部材の角断面形状の部分が前記キャビティ内面に接触した胴本体と、
胴本体の外周に配置した中性子遮蔽体とを備え、
前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容することを特徴とするキャスク。
【請求項２】
中性子吸収性能を有すると共に使用済み燃料集合体を収納する複数のセルを鋳造一体成形し、４面が面一で、他の４面を角断面形状としたバスケットと、
γ線の遮蔽を行うと共にキャビティ内を前記バスケットの外形に合わせた形状として前記バスケットの外面がキャビティ内面に接触した状態とする胴本体と、
胴本体の外周に配置した中性子遮蔽体とを備え、
前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容するとともに、前記バスケットの角断面形状の部分が前記胴本体に面接触することを特徴とするキャスク。
【請求項３】
中性子吸収性能を有する矩形の板状部材の両縁に一定間隔をもって切込部を設けると共に当該切込部同士を相互に差し込むように前記板状部材を直交して交互に積み重ねて構成した角断面形状のバスケットと、
当該バスケットの外周面に設けた伝熱板と、
γ線の遮蔽を行うと共にキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状とし、且つ前記キャビティの内形状が前記伝熱板と略密着状態になるようにした胴本体と、
胴本体の外周に配置した中性子遮蔽体とを備え、
前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容することを特徴とするキャスク。
【請求項４】
前記キャビティ内の一部を、前記バスケットの外形に合わせた形状にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のキャスク。
【請求項５】
さらに、ダミーパイプを設けると共に、前記キャビティ内であって胴本体の厚さに余裕がある部分を当該ダミーパイプに合わせた形状にし、前記ダミーパイプを、前記板状部材に接する状態でバスケットと共にキャビティ内に挿入したことを特徴とする請求項１または３に記載のキャスク。
【請求項６】
さらに、前記ダミーパイプの両端を塞いだことを特徴とする請求項５に記載のキャスク。
【請求項７】
外周に中性子遮蔽体を有し且つγ線の遮蔽を行う胴本体のキャビティ内を、中性子吸収性能を有する複数の角パイプをキャビティ内に挿入した状態で当該角パイプにより構成される角断面形状のバスケットの外形に合わせた形状とし、さらに、両端を塞いだ中空のダミーパイプを設けると共に、前記キャビティ内の当該ダミーパイプ対応部分を当該ダミーパイプに合わせた形状にし、前記ダミーパイプを、前記角パイプに接する状態でバスケットと共にキャビティ内に挿入し、前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容して貯蔵するようにしたことを特徴とするキャスク。
【請求項８】
さらに、両端を塞いだダミーパイプ内にヘリウムガスなどの熱伝導媒体を封入することを特徴とする請求項６または７に記載のキャスク。
【請求項９】
さらに、前記胴本体の外形は略正八角形であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のキャスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼を終えた使用済み燃料集合体を収容、貯蔵するものであって、熱伝導効率を向上すること、使用済み燃料集合体の収容数を増加すること、コンパクト化或いは軽量化することのできるキャスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み核燃料という。使用済み核燃料は、ＦＰなど高放射能物質を含むので熱的に冷却する必要があるから、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（１〜３年間）冷却される。その後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、トラック等で再処理施設に搬送、貯蔵される。使用済み燃料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、バスケットと称する格子状断面を有する保持要素を用いる。当該使用済み燃料集合体は、当該バスケットに形成した複数の収納空間であるセルに１体ずつ挿入され、これにより、輸送中の振動などに対する適切な保持力を確保している。
【０００３】
このようなキャスクの従来例としては、「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業出版プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公報などにて様々な種類のものが開示されている。以下に本発明の開発にあたり、その前提となったキャスクについて説明する。なお、下記内容は、説明の便宜のために示すものであり、いわゆる公知、公用に該当することを意味するものではない。
【０００４】
図２４は、キャスクの一例を示す斜視図である。図２５は、図２４に示したキャスクの軸方向断面図である。キャスク５００は、筒形状の胴本体５０１と、胴本体５０１の外周に設けた中性子遮蔽体であるレジン５０２と、その外筒５０３、底部５０４および蓋部５０５から構成されている。胴本体５０１および底部５０４は、γ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品である。また、蓋部５０５は、ステンレス鋼製等の一次蓋５０６および二次蓋５０７からなる。胴本体５０１と底部５０４は、突き合わせ溶接により結合してある。一次蓋５０６および二次蓋５０７は、胴本体５０１に対してステンレス製等のボルトにより固定されている。蓋部５０５と胴本体５０１との間には、金属製のＯリングが介在し、内部の気密を保持している。
【０００５】
胴本体５０１と外筒５０３との間には、熱伝導を行う複数の内部フィン５０８が設けられている。内部フィン５０８は、熱伝導効率を高めるためその材料には銅を用いる。レジン５０２は、この内部フィン５０８により形成される空間に流動状態で注入され、冷却することで固化形成する。バスケット５０９は、６９本の角パイプ５１０を図２４のような束状に集合させた構造であり、胴本体５０１のキャビティ５１１内に略拘束状態で挿入してある。
【０００６】
当該角パイプ５１０は、挿入した使用済み燃料集合体が臨界に達しないように中性子吸収材（ホウ素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金からなる。なお、キャスク本体５１２の両側には、キャスク５００を吊り下げるためのトラニオン５１３が設けられている（一方は省略）。また、キャスク本体５１２の両端部には、内部に緩衝材として木材などを組み込んだ緩衝体５１４が取り付けられている（一方は省略）。
【０００７】
なお、上記バスケット５０９には、角パイプ５１０を束状に集合させたもののみならず、菓子折り形や鋳造一体構造のものを用いることもある。菓子折り形のバスケットは、矩形板状のバスケット材料の両側に切り込みを入れ、この切り込みをもって直交させ交互に組みたてることで構成する。これにより複数のセルを有するバスケットを形成することができる。また、鋳造一体構造のバスケットは、鋳造によってバスケット全体を成形し、そのセルは、中子を用いて成形するか或いは機械加工によって形成するようにする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際に上記キャスク５００を製作する場合には、通常、使用済み燃料集合体の収容数、寸法および重量などの設計条件について検討する必要がある。具体的には、その収容数が多いうえ、外径が小さく、重量の軽いキャスクが好ましいものといえる。ところが、上記キャスク５００の構成によれば、キャビティ５１１内面に対して最外周の角パイプ５１０で線接触することになるから（これは菓子折り形のバスケットも鋳造一体構造のバスケットも同じである）、バスケット５０９とキャビティ５１１の間に空間Ｓが生じ、セル５１５から胴本体５０１への熱伝導が効率的に行えない。また、空間Ｓの存在により胴本体５０１の径が大きくなってしまうため、キャスク５００が重くなってしまう。
【０００９】
これに対し、キャスク外部に漏れる放射線量は、中性子およびγ線の総量で規制されているから、キャスク５００の軽量化を図るには胴本体５０１の厚さを小さくすればよいことになる。しかし、γ線遮蔽体でもあるから、胴本体５０１側に、γ線遮蔽機能を確保するだけの厚さが要求されることになる。また、上記キャスク５００では、従来にない６９個の燃料集合体を収容可能にしているが、所定重量に納めるため当該構成で胴本体５０１の径を小さくすると、使用済み燃料集合体の収容数が少なくなってしまう。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱伝導効率を向上すること、使用済み燃料集合体の収容数を増加すること、コンパクト化或いは軽量化すること、のいずれかの条件を満たすキャスクを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１にかかるキャスクは、中性子吸収性能を有する矩形の板状部材の両縁に一定間隔をもって切込部を設けると共に当該切込部同士を相互に差し込むように前記板状部材を直交して交互に積み重ねて構成した角断面形状のバスケットと、γ線の遮蔽を行うと共にキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状として前記バスケットの外周面を略密着状態で挿入し、且つ前記バスケットを構成する外側の板状部材の角断面形状の部分が前記キャビティ内面に接触した胴本体と、胴本体の外周に配置した中性子遮蔽体とを備え、前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容することを特徴とする。
【００１２】
使用済み燃料集合体は、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴う。この使用済み燃料集合体は、バスケットのセル内に収容することになるが、ここで、胴本体のキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状にすることで、当該バスケットをキャビティ内に挿入した場合に、外側の板状部材（特に角断面形状の部分）がキャビティ内面に接触した状態になる。また、キャビティ内の形状をバスケットの外形に合わせたことで、バスケットとキャビティとの空間をなくすか或いは微小にできる。このため、前記崩壊熱は、内部に導入するヘリウムガスや直接接触部分を介して、バスケットから胴本体へと効率的に伝導する。
【００１３】
また、キャビティ内の空間を微小或いは無くしたことにより、胴本体の外径を小さくすることができる。反対に、胴本体の外径を、図２５に示したような胴本体と同じくした場合、より多くのセルを形成できる。なお、上記接触状態とは、完全かつ常時、キャビティ内面とバスケット外面とが接触している必要はなく、僅かな隙間が存在したり一時的に接触が解かれる場合があることを含むものとする。また、上記板状部材には、実施の形態３に示すような中空構造のものも含まれる。
【００１４】
さらに、前記板状部材は中性子吸収機能を有するから、使用済み燃料集合体を収納した場合でも臨界に達することはない。また、使用済み燃料集合体から発生したγ線は胴本体により遮蔽されると共に、中性子は中性子遮蔽体により遮蔽される。
【００１５】
また、請求項２にかかるキャスクは、中性子吸収性能を有すると共に使用済み燃料集合体を収納する複数のセルを鋳造一体成形し、４面が面一で、他の４面を角断面形状としたバスケットと、γ線の遮蔽を行うと共にキャビティ内を前記バスケットの外形に合わせた形状として前記バスケットの外面がキャビティ内面に接触した状態とする胴本体と、胴本体の外周に配置した中性子遮蔽体とを備え、前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容するとともに、前記バスケットの角断面形状の部分が前記胴本体に面接触することを特徴とする。
【００１６】
バスケットを鋳造一体成形し、この角断面形状を持つバスケットの外形に胴本体のキャビティ内形を合わせることで、上記同様、バスケット外面がキャビティ内面に接触した状態になる。また、キャビティ内の形状をバスケットの外形に合わせたことで、バスケットとキャビティとの空間をなくすか或いは微小にできる。このため、前記崩壊熱は、内部に導入するヘリウムガスや直接接触部分を介して、バスケットから胴本体へと効率的に伝導する。さらに、胴本体の外径を小さくすることができる。反対に、胴本体の外径を、図２５に示したような胴本体と同じくした場合、より多くのセルを形成できる。
また請求項３にかかるキャスクは、中性子吸収性能を有する矩形の板状部材の両縁に一定間隔をもって切込部を設けると共に当該切込部同士を相互に差し込むように前記板状部材を直交して交互に積み重ねて構成した角断面形状のバスケットと、当該バスケットの外周面に設けた伝熱板と、γ線の遮蔽を行うと共にキャビティ内をバスケットの外形に合わせた形状とし、且つ前記キャビティの内形状が前記伝熱板と略密着状態になるようにした胴本体と、胴本体の外周に配置した中性子遮蔽体とを備え、前記キャビティ内に挿入したバスケットの各セル内に使用済み燃料集合体を収容することを特徴とする。
このキャスクは、菓子折り形のバスケットの外形に合わせてキャビティを形成したので、バスケットから胴本体への熱伝導効率が向上する。特に、バスケット外周面に設けた伝熱板を介して胴本体に崩壊熱が効率的に伝わり、また、バスケットの角断面部分においては一部が胴本体に面接触していることでバスケットを確実に保持すると共に熱伝導効率の向上に寄与している。
【００１７】
また、請求項４にかかるキャスクは、上記キャスクにおいて、前記キャビティ内の一部を、前記バスケットの外形に合わせた形状にしたことを特徴とする。このように、キャビティ内の全てをバスケットの外形に合わせる必要はなく、その一部を合わせることによっても、上記請求項１または２にかかるキャスクと同質の作用、効果を得ることができる。すなわち、キャビティ内の一部をバスケットの外形に合わせることで、キャビティ内面とバスケットとの接触面積を確保できると共にキャビティ内の空間を小さくすることができる。このため、熱伝導を効率的に行うことができるようになる。また、空間を縮小した分、胴本体の外径を小さくすることができ、反対に胴本体の外径をそのままにすることで、使用済み燃料集合体の収容数を増加させることができる。
【００１８】
また、請求項５にかかるキャスクは、上記キャスクにおいて、さらに、ダミーパイプを設けると共に、前記キャビティ内であって胴本体の厚さに余裕がある部分を当該ダミーパイプに合わせた形状にし、前記ダミーパイプを、前記板状部材に接する状態でバスケットと共にキャビティ内に挿入したことを特徴とする。
【００１９】
キャスク内をバスケットの外形に合わせた形状にした場合、胴本体の厚さが不均一になるが、胴本体はγ線を遮蔽するものであって所定厚が確保できればそれ以外の厚み部分はキャスクの重量を増加させる原因となる。そこで、このキャスクでは、キャビティ内であって厚さに余裕がある部分にダミーパイプに合わせた形状を設け、当該ダミーパイプを挿入することで軽量化を図るようにしている。
【００２０】
また、板状部材に接する状態で挿入するので、バスケットと胴本体との伝熱の媒介役を果たす。また、積み重ねた板状部材を固定する機能を持たせることもできる。なお、ダミーパイプの形状および個数は、必要により適宜選択する。また、板状部材に接する状態とは、上記同様に完全かつ常時、接している必要はないことを意味するものとする。
【００２１】
また、請求項６にかかるキャスクは、上記キャスクにおいて、さらに、前記ダミーパイプの両端を塞いだことを特徴とする。ダミーパイプの両端を塞ぐことにより燃料取扱施設において純水を注入した際、当該ダミーパイプ内に純水が侵入しないので、その結果、純水の注入量が少なくなってキャスクを軽量化できる。また、両端を塞いだダミーパイプは、燃料を収納しないセルに挿入してもよいし、燃料を収納しない角パイプをダミーパイプとしてもよい。また、角パイプにより構成したバスケットに設けるようにしてもよい（請求項７）。
【００２２】
また、請求項８にかかるキャスクは、上記キャスクにおいて、さらに、両端を塞いだダミーパイプ内にヘリウムガスなどの熱伝導媒体を封入することを特徴とする。これにより、キャスクの軽量化と共に熱伝導性を向上できる。また、請求項９に係るキャスクのように、さらに、前記胴本体の外形は略正八角形としてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるキャスクにつき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この発明の構成要素には、当該分野の当業者が容易に想定できるものが含まれることは言うまでもない。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１にかかるキャスクを示す斜視図である。図２は、図１に示したキャスクの軸方向断面図である。図３は、図１に示したキャスクの径方向断面図である。この実施の形態１にかかるキャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面をバスケット１３０の外周形状に合わせて機械加工したものである。キャビティ１０２内面の機械加工は、後述する専用の加工装置によってフライス加工する。胴本体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。前記胴本体１０１と底板１０４は、溶接により結合する。また、耐圧容器としての密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１との間には金属ガスケットを設けておく。
【００２５】
胴本体１０１と外筒１０５との間には、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するレジン１０６が充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５との間には熱伝導を行う複数の銅製内部フィン１０７が溶接されており、前記レジン１０６は、この内部フィン１０７によって形成される空間に流動状態で注入され、冷却固化される。なお、内部フィン１０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０８が設けられる。この熱膨張しろ１０８は、ホットメルト接着剤等にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１０５内面に配し、レジン１０６を注入固化した後、ヒーターを加熱して溶融排出することにより形成する（図示省略）。
【００２６】
蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１１により構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽するステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。また、二次蓋１１１もステンレス鋼製または炭素鋼製の円盤形状であるが、その上面には中性子遮蔽体としてレジン１１２が封入されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、ステンレス製または炭素鋼製のボルト１１３によって胴本体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０および二次蓋１１１と胴本体１０１との間にはそれぞれ金属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持している。また、蓋部１０９の周囲には、レジン１１４を封入した補助遮蔽体１１５が設けられている。
【００２７】
キャスク本体１１６の両側には、キャスク１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられている。なお、図１では、補助遮蔽体１１５を設けたものを示したが、キャスク１００の搬送時には補助遮蔽材１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付ける（図２参照）。緩衝体１１８は、ステンレス鋼材により作成した外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１９を組み込んだ構造である。
【００２８】
図４は、図１に示したバスケットの組立図である。このバスケット１３０は、矩形の板状部材１３５を直交して交互に積み上げて構成したものである。矩形の板状部材１３５の両側には、一定間隔をもって切込部１３６が形成され、この切込部１３６の間隔はセル幅、すなわち使用済み燃料集合体の幅によって決定される。矩形の板状部材１３５は、この切込部１３６が相互に差し込むように直交して交互に積み重ねられる。これによって、全体的に複数のセルを有するバスケット１３０が構成される。また、板状部材１３５の材料には、ＡｌまたはＡｌ合金粉末に中性子吸収性能を持つＢまたはＢ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはアルミニウム合金を用いる。また、中性子吸収材としては、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。
【００２９】
図５は、上記板状部材の製造方法を示すフローチャートである。まず、アトマイズ法などの急冷凝固法によりＡｌまたはＡｌ合金粉末を作製すると共に（ステップＳ４０１）、ＢまたはＢ化合物の粉末を用意し（ステップＳ４０２）、これら両粒子をクロスロータリーミキサー等によって１０〜１５分間混合する（ステップＳ４０３）。
【００３０】
前記ＡｌまたはＡｌ合金には、純アルミニウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。また、前記ＢまたはＢ化合物には、Ｂ４Ｃ、Ｂ２Ｏ３などを用いることができる。ここで、アルミニウムに対するボロンの添加量は、１．５重量％以上、７重量％以下とするのが好ましい。１．５重量％以下では十分な中性子吸収性能が得られず、７重量％より多くなると引っ張りに対する延びが低下するためである。
【００３１】
つぎに、混合粉末をラバーケース内に封入し、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）により常温で全方向から均一に高圧をかけ、粉末成形を行う（ステップＳ４０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力を２００ＭＰａとし、成形品の直径が６００ｍｍ、長さが１５００ｍｍになるようにする。ＣＩＰによって全方向から均一に圧力を加えることにより、成形密度のばらつきが少ない高密度な成形品を得ることができる。
【００３２】
続いて、前記粉末成形品を缶に真空封入し、３００℃まで昇温する（ステップＳ４０５）。この脱ガス工程にて缶内のガス成分および水分を除去する。つぎの工程では、真空脱ガスした成形品をＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  ）により再成形する（ステップＳ４０６）。ＨＩＰの成形条件は、温度４００℃〜４５０℃、時間３０ｓｅｃ、圧力６０００ｔｏｎとし、成形品の直径が４００ｍｍになるようにする。続いて、缶を除去するために外削、端面削を施し（ステップＳ４０７）、ポートホール押出機を用いて当該ビレットを熱間押出しする（ステップＳ４０８）。この場合の押出条件として、加熱温度を５００℃〜５２０℃、押出速度を５ｍ／ｍｉｎとする。なお、この条件は、Ｂの含有量により適宜変更する。つぎに、押出成形後、引張矯正を施すと共に（ステップＳ４０９）、非定常部および評価部を切断し、板状部材１３５とする（ステップＳ４１０）。そして、板状部材１３５に複数の切込部１３６を機械加工によって形成する（ステップＳ４１１）。
【００３３】
図６の（ａ）は、図３に示したダミーパイプを示す斜視図である。図３に示すように、キャビティ１０２のうちセル数が５個または７個となるセル列の両側には、それぞれダミーパイプ１３３が挿入されている。このダミーパイプ１３３は、胴本体１０１の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化することを目的とする。特に、厚みの均一化は、胴本体の特定部分に応力が集中するのを防止するのに効果がある。また、バスケット１３０を確実に固定する目的で用いることもできる。このダミーパイプ１３３の材料にはボロン入りアルミニウム合金を用い、上記同様の工程により製作する。
【００３４】
また、ダミーパイプ１３３は角パイプ状であるが、その両端は蓋１３３ａによって閉じられている（図３では蓋は図示省略）。蓋１３３ａを溶接してダミーパイプ１３３内を密封すれば、燃料取扱施設において純水を注入した際、当該ダミーパイプ１３３内に純水が侵入しないので、キャスク軽量化の効果がある。具体的には、キャスクの重量が制限されるのは、燃料収納後、キャスク内に水が入った状態でキャスクピットから吊り上げるとき、燃料取り出しの為に注水し、キャスクピットに吊り降ろすときであり、ダミーパイプ１３３内に純水が侵入しないことによって当該吊り上げ又は吊り降ろしのときのキャスク重量が小さくなることを意味する。
【００３５】
また、ダミーパイプ１３３の内部を密封することにより、内部に別の材料を充填することもできる。例えば内部にヘリウムガスを予め充填しておくことで、貯蔵の際のヘリウムガス導入作業を容易にできる。また、ヘリウムガスを封入することにより貯蔵時の熱伝導性を向上させることができる。なお、ヘリウムガスを導入する場合には、一方の蓋１３３ａにバルブを設けるようにするのが好ましい。また、ガス導入後はバルブを封止するようにするのが好ましい。ヘリウムガスのほか、熱伝導性の高い気体或いは流体を封入することでキャスクの熱伝導性を高めることができる。また、ダミーパイプ１３３の内部に上記レジンを封入することもできる。このようにすれば、デッドスペースとなるダミーパイプ１３３の内部空間を有効利用して、中性子吸収性能を向上させることができる。
【００３６】
図６の（ｂ）は、ダミーパイプの変形例を示す斜視図である。同図に示すように、ダミーパイプ１３４の断面形状が扇形になるようにしてもよい。この場合、キャビティ１０２のダミーパイプ対応部分が曲面になる（図示省略）。また、両側に蓋１３４ａを溶接することで内部を密封し、この中にヘリウムガスやレジンを導入できるのは、図６の（ａ）に示したダミーパイプ１３３と同様である。
【００３７】
つぎに、ダミーパイプ１３３は、上記のように胴本体１０１の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化することを目的とするから、必ずしも密封構造であることを要しない。このため、ダミーパイプ１３３の蓋１３３ａを省略してもよいし、図７の（ａ）に示すような、断面がＨ字形状のダミー部材１３７に代替することもできる。また、図７の（ｂ）に示すような、断面がＮ字形状のダミー部材１３８を用いることもできる。特に、断面がＮ字形状の場合は、弾性変形させて挿入することで、バスケット１３０を確実に固定することができる。なお、上記ダミーパイプ１３３は省略することもできる。
【００３８】
つぎに、胴本体１０１のキャビティ１０２の加工について説明する。図８はキャビティ１０２の加工装置を示す概略斜視図である。この加工装置１４０は、胴本体１０１内を貫通すると共にキャビティ１０２内に載置固定される固定テーブル１４１と、固定テーブル１４１上を軸方向に摺動する可動テーブル１４２と、可動テーブル１４２上にて位置決め固定されているサドル１４３と、サドル１４３上に設けられスピンドル１４４および駆動モータ１４５からなるスピンドルユニット１４６と、スピンドル軸に設けたフェースミル１４７とから構成されている。また、スピンドルユニット１４６上には、キャビティ１０２内形状に従って当接部を成形した反力受け１４８が設けられている。この反力受け１４８は、着脱自在であって蟻溝（図示省略）に沿って図中矢印方向にスライドする。また、反力受け１４８は、スピンドルユニット１４６に対するクランプ装置１４９を有しており、所定位置にて固定することができる。
【００３９】
さらに、固定テーブル１４１の下部溝内には、複数のクランプ装置１５０が取り付けられている。このクランプ装置１５０は、油圧シリンダ１５１と、油圧シリンダ１５１の軸に設けたくさび状の移動ブロック１５２と、当該移動ブロック１５２と傾斜面で当接する固定ブロック１５３とから構成されており、図中斜線部側を固定テーブル１４１の溝内面に取り付けるようにする。油圧シリンダ１５１の軸を駆動すると、移動ブロック１５２が固定ブロック１５３に当接し、くさびの効果により移動ブロック１５２が多少下方に移動する（図中点線で示す）。これにより、移動ブロック１５２の下面がキャビティ１０２内面に押し当てられるから、固定テーブル１４１をキャビティ１０２内で固定することができる。
【００４０】
また、胴本体１０１はローラからなる回転支持台１５４上に載せられており、径方向に回転自在となる。また、スピンドルユニット１４６とサドル１４３との間にスペーサ１５５をかますことにより、固定テーブル１４１上のフェースミル１４７の高さを調整することができる。サドル１４３は、可動テーブル１４２に設けたハンドル１５６を回転させることにより胴本体１０１の径方向に移動する。可動テーブル１４２は、固定テーブル１４１の端部に設けたサーボモータ１５７とボールネジ１５８により移動制御される。なお、加工が進むにつれてキャビティ１０２内の形状が変わるので、反力受け１４８やクランプ装置１５０の移動ブロック１５２を適当な形状のものに変更する必要がある。
【００４１】
図９は、キャビティの加工方法を示す概略説明図である。まず、クランプ装置１５０および反力受け１４８により固定テーブル１４１をキャビティ１０２内の所定位置にて固定する。つぎに、同図（ａ）に示すように、固定テーブル１４１に沿ってスピンドルユニット１４６を所定の切削速度にて移動させ、フェースミル１４７によるキャビティ１０２内の切削を行う。当該位置での切削が完了すると、クランプ装置１５０を外して固定テーブル１４１を解放する。つぎに、同図（ｂ）に示すように、回転支持台１５４上で胴本体１０１を９０度回転させ、クランプ装置１５０にて固定テーブル１４１を固定する。そして、上記同様にフェースミル１４７にて切削を行う。以降、前記同様の工程をさらに２回繰り返す。
【００４２】
つぎに、スピンドルユニット１４６を１８０度回転させ、同図（ｃ）に示すように、順次、キャビティ１０２内の切削を行う。この場合も、上記同様に胴本体１０１を９０度回転させながら加工を繰り返す。つぎに、同図（ｄ）に示すように、スピンドルユニット１４６にスペーサ１５５をかませることで当該スピンドルユニット１４６の位置を高くする。そして、当該位置にてフェースミル１４７を軸方向に送り、キャビティ１０２内の切削を行う。これを９０度回転させながら繰り返すことで、バスケット１３０を挿入するのに必要な形状がほぼ完成する。なお、ダミーパイプ１３３を挿入する部分の切削も、同図（ｄ）に示すのと同様にして行えばよい。但し、スピンドルユニット１４６の高さを調整するスペーサ厚は、ダミーパイプ１３３の一辺と同じにする。
【００４３】
キャスク１００に収容する使用済み燃料集合体は、核分裂性物質および核分裂生成物などを含み、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴うため、キャスク１００の除熱機能、遮蔽機能および臨界防止機能を貯蔵期間中（６０年程度）、確実に維持する必要がある。この実施の形態１にかかるキャスク１００では、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工してバスケット１３０の外周面を密着状態（略空間なし）で挿入するようにしており、さらに、胴本体１０１と外筒１０５との間に内部フィン１０７を設けている。このため、燃料棒からの熱は、バスケット１３０或いは充填したヘリウムガスを通じて胴本体１０１に伝導し、主に内部フィン１０７を通じて外筒１０５から放出されることになる。以上から、バスケット１３０からの熱伝導率が向上し、崩壊熱の除熱を効率的に行うことができるようになる。
【００４４】
また、使用済み燃料集合体から発生するγ線は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる胴本体１０１、外筒１０５、蓋部１０９などにおいて遮蔽される。また、中性子はレジン１０６によって遮蔽され、放射線業務従事者に対する被ばく上の影響をなくすようにしている。具体的には、表面線当量率が２ｍＳｖ／ｈ以下、表面から１ｍの線量当量率が１００μＳｖ／ｈ以下になるような遮蔽機能が得られるように設計する。さらに、セル１３１を構成する板状部材には、ボロン入りのアルミニウム合金を用いているので、中性子を吸収して臨界に達するのを防止することができる。
【００４５】
以上、この実施の形態１にかかるキャスク１００によれば、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工しバスケット１３０の外周面を略密着状態で挿入するようにしたので、バスケット１３０からの熱伝導率を向上させることができる。また、キャビティ１０２内の空間をなくすことができるから、胴本体１０１をコンパクトかつ軽量にすることができる。なお、この場合であっても、使用済み燃料集合体の収容数が減少することはない。逆に、胴本体１０１の外径を図２５に示すキャスク５００と同じにすれば、それだけセル数を確保できるから、使用済み燃料集合体の収納数を増加することができる。具体的に当該キャスク１００では、使用済み燃料集合体の収容数を６９体にでき且つキャスク本体１１６の外径を２５６０ｍｍ、重量を１２０ｔｏｎに抑えることができる。また、現実の問題として、上記構成を採用することにより、要求される重量制限、寸法制限を満たした上で６９本の使用済み燃料集合体を収容することが可能になった。
【００４６】
図１０は、上記キャスクの変形例を示す径方向断面図である。このキャスク２００の胴本体２０１では、バスケット１３０の外周面が完全に当接するようにキャビティ２０２内を平面加工するのではなく、一部が当接して多少の空間Ｓａ、Ｓｂが残るように加工する。すなわち、キャビティ２０２内部が円筒形状をしたキャビティ２０２の１２箇所に対し、バスケット１３０の一部が係合するような複数条の溝２０５を加工する。また、キャビティ２０２とバスケット１３０との間に形成される空間Ｓｂには、当該空間Ｓｂの形状に応じたダミーパイプを挿入する（図６の（ｂ）に示したダミーパイプ１３４が好適である）。
【００４７】
かかる構成によれば、加工装置による胴本体２０１の加工量を少なくできるので生産性が向上する。また、バスケット１３０が胴本体２０１に対して直に当接する部分が増加すると共にキャビティ２０２内の空間Ｓａ、Ｓｂを少なくできるので、上記実施の形態１のキャスク１００には劣るものの、図２４および図２５に示すキャスク５００に比べて熱伝導率を向上させることができる。さらに、キャスク２００をコンパクトかつ軽量にすることができる。なお、この他の構成要素については上記実施の形態１のキャスク１００と同じであるから、その説明を省略する。
【００４８】
［実施の形態２］
図１１は、この発明の実施の形態２にかかるキャスクを示す説明図である。このキャスク２１０では、鋳造一体構造のバスケット２１１を用いた点に特徴がある。その他の構成は、実施の形態１のキャスク１００と同じであるからその説明を省略すると共に同一の構成要素には同一の符号を付す。この鋳造バスケット２１１は、鋳造バスケット２１１全体をブロック単位で成形し、それを積み重ねることによって形成される。ブロック２１２は鋳造によって一体成形され、使用済み燃料集合体を収容するセル２１３は、このブロック２１２に機械加工を施すことにより形成する。例えば放電加工やワイヤカットを用いてセル２１３を形成することができる。また、鋳造の際、中子を用いてセル２１３を形成するようにしてもよい。
【００４９】
このようにして形成したブロック２１２は、図１１に示すように、キャビティ１０２内に積み重ねて収納される。キャビティ１０２内にブロック２１２を積層して挿入し、鋳造バスケット２１１を構成した状態で、ダミーパイプ２１４を挿入する。このダミーパイプ２１４は、実施の形態１に開示したものと同様の構成であり、その形状は図６および図７にて開示したものを適宜選択して採用できる。ダミーパイプ２１４を用いることで、鋳造バスケット２１１を用いた場合でも、胴本体１０１の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化することができる。
【００５０】
鋳造バスケット２１１に適する鋳造法としては、寸法精度等の観点から金属の鋳型による加圧鋳造法を用いるのが好ましい。また、真空鋳造法によっても巣が少ない良好なバスケットを得ることができる。鋳造バスケット２１１の材料には、アルミニウムまたはアルミニウム合金に対してボロンを添加したものを用いる。ＡｌまたはＡｌ合金には、純アルミニウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。また、前記ＢまたはＢ化合物には、Ｂ４Ｃ、Ｂ２Ｏ３などを用いることができる。ここで、アルミニウムに対するボロンの添加量は、１．５重量％以上、７重量％以下とするのが好ましい。１．５重量％以下では十分な中性子吸収性能が得られず、７重量％より多くなると引っ張りに対する延びが低下するためである。
【００５１】
図１２の（ａ）は、鋳造ブロックの変形例を示す斜視図である。この鋳造ブロック２１５は、ダミーパイプに相当する部分（ダミーセル２１６）を鋳造一体成形した点に特徴がある。このようにすれば、ダミーパイプを別製作して挿入する手間が省けるので、構造および組み立て作業が簡単になる。さらに、バスケットとダミーパイプとの接触界面がなくなるので、熱伝導効率が向上する。図１２に示した鋳造ブロック２１５は、ダミーセル２１６を中空構造にしたが、中実構造体としても構わない（図示省略）。また、鋳造ブロック２１５を同図（ｂ）に示すように、周方向に４分割したブロック２１５ａと、中心に設置した１パイプ２１５ｂとから構成してもよい。このようにすれば、鋳造設備の能力に応じて鋳造ブロック２１５を製造できる。以上のように、鋳造バスケット２１１をキャビティ１０２内に略密着状態で収容することで、当該鋳造バスケット２１１から胴本体１０１への熱伝導効率を向上させることができる。また、キャビティ１０２内の空間をなくすことができるから、胴本体１０１をコンパクトかつ軽量にすることができる。
【００５２】
図１３〜図１６は、上記キャスクの変形例を示す説明図である。図１３に示したキャスク２２０はＰＷＲ用であり、胴本体２２１および中性子遮蔽体２２２が正八角形状となっており、そのキャビティ２２３内に鋳造一体構造のバスケット２２４が挿入されている。この鋳造バスケット２２４は、上記同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金にボロンを添加した材料から構成されている。また、キャビティ２２３と鋳造バスケット２２４との間に生じる空間を埋めるため、断面が三角形状のダミーセル２２５が一体で形成されている（同図（ｂ）の拡大図参照）。これにより、鋳造バスケット２２４の外形が正八角形になり、同じく正八角形のキャビティ２２３に略密着状態で収容される。セル２２６とセル２２６との間には、純水やヘリウムガスが流れる貫通孔２２７が形成されている。
【００５３】
この鋳造バスケット２２４のセル２２６および貫通孔２２７は、放電加工やワイヤカットなどの機械加工により形成される。また、鋳造ブロックを積層して鋳造バスケット２２４とする点は、上記鋳造バスケット２１１と同じである。このキャスク２２０では、使用済み燃料集合体を収納するセル２２６を３７個形成したものであり、ダミーセル２２５は鋳造バスケット２２４の四隅に８個均等配置されている。また、ダミーセル２２５に蓋を設けて内部を密封するようにしてもよいし、内部にヘリウムガスやレジンを封入するようにしてもよい（図示省略）。さらに、同図では、ダミーセル２２５内は中空であったが中実にすることもできる。これらダミーセル２２５の有無、その形状や蓋の有無などは、キャスクに要求される重量制限、強度、熱伝導などの条件に基づいて適宜決定するのが好ましい。
【００５４】
また、ダミーセル２２５の形状は、断面が正三角形である必要はなく、例えば図１４の（ａ）に示すように、扇形状セル２２５ａであってもよいし、図１４の（ｂ）に示すように、複数の円形状セル２２５ｂであってもよい。さらに、図１４の（ｃ）に示すように、２つの三角形セル２２５ｃであってもよい。つぎに、図１５に示したキャスク２３０は、使用済み燃料集合体を収納するセル２３６を３２個形成したものであり、胴本体２３１および中性子遮蔽体２３２が八角形状となっている。ダミーセル２３５（同図（ｂ）拡大図参照）は、バスケット２３４の四隅に４個均等配置されている。セル２３６とセル２３６の間には、純水やヘリウムガスが流れる貫通孔２３７が形成されている。
【００５５】
図１６に示したキャスク２４０は、使用済み燃料集合体を収納するセル２４６が３２個形成されたものである。鋳造バスケット２４４の外側には、その四隅部分でキャビティ２４３と接触しない中実部２４５が形成されており（同図（ｂ）の拡大図参照）、キャビティ２４３面との間に所定の空間２４７が形成されている。これにより、完全に中実にした場合よりもキャスク２４０を軽量化できるという利点がある。一方、鋳造バスケット２４４の側面部は面一であり、キャビティ２４３内面と略密着状態となっている。このため、鋳造バスケット２４４から胴本体２４１への熱伝導がスムーズに行われる。また、キャビティ２４３内の空間を小さくできるから、キャスク２４０をコンパクトにできる。
【００５６】
［実施の形態３］
図１７は、この発明の実施の形態３にかかるキャスクを示す径方向断面図である。このキャスク３００は、ＰＷＲ用であり菓子折り形のバスケット３０１を当該バスケット３０１の外形に合わせた内形状を持つキャビティ３０６内に収容したものである。また、胴本体３０２の外形は略正八角形となっており、この周囲にレジンで構成した中性子遮蔽体３０３が設けられている。中性子遮蔽体３０３は、胴本体３０２と外筒３０４との間に複数渡した銅製の伝熱フィン３０５で区切った空間に充填されている。なお、当該空間内にアルミニウム製或いは銅製のハニカム体を配置し、このハニカム内に中性子遮蔽体を圧入充填するようにしてもよい（図示省略）。
【００５７】
外筒３０４は分割構造になっており、胴本体３０２に溶接した伝熱フィン３０５に渡して溶接されている。好ましくは、同図に示すように、伝熱フィン３０５を矩形の外筒部材３０４ａ両端縁に溶接して断面コの字形状のユニット３０４ｃとし、このユニット化した状態で胴本体３０２に溶接する。また、このユニット３０４ｃの溶接を一定間隔で行い、最後にユニット３０４ｃの外筒部材３０４ａ間に矩形の外筒部材３０４ｂを渡して外部から溶接する。かかる組み立て方法によれば、極めて狭い空間内で溶接作業を行う必要がなく、殆ど外部から溶接することができるため、溶接作業を簡単にすることができる。
【００５８】
また、このようにユニット３０４ｃを構成するとき、外筒部材３０４ａ、３０４ｂ同士の溶接部３０４ｄと、伝熱フィン３０５と外筒部材３０４ａとの溶接部３０４ｅとを離すようにすることで、熱影響部が局所的に集中するのを防止することができる。さらに、この取付方法のほか、全ての伝熱フィン３０５を胴本体３０２に溶接し、その後、矩形の外筒部材を順次伝熱フィン３０５の外周側端縁に溶接するようにしてもよい。なお、胴本体３０２は、実施の形態１のキャスク１００と同様にステンレス鋼製或いは炭素鋼製の鍛造品である。
【００５９】
つぎに、キャビティ３０６内は、バスケット３０１の外形に合わせた形状となっている。図１８は、バスケットの構成を示す説明図である。このバスケット３０１は、貫通孔３１１を有する矩形の板状部材３１０に切込部３１２を設け、板状部材３１０を直交させて交互に積み重ねることで構成されている。これによって、使用済み燃料集合体を収納する複数のセル３０７が形成される。前記貫通孔３１１は、板状部材３１０の長手方向にその断面が日の字になるように形成され、その中央のリブ３１３には、複数の連通孔が形成されている（図示省略）。また、前記貫通孔３１１は、切込部３１２をもって他の板状部材３１０の貫通孔３１１と連通する。さらに、板状部材３１０の長手方向端面には、上下に位置する板状部材３１０の貫通孔３１１同士を連通するための連通孔３１４が設けられている。なお、ここでは断面が日の字状の板状部材３１０を用いたが、リブを増やして目の字形状の板状部材としてもよい（図示省略）。このようにすれば、板状部材の剛性を高めることができる。
【００６０】
また、板状部材３１０の上下端縁には、凹部３１５および凸部３１６が形成されている。この凹部３１５と凸部３１６によって上下に位置する板状部材３１０同士の位置決めがなされる（図１９参照）。これによって、セル３０７内に段差が発生するのが防止されるから、使用済み燃料集合体をセル３０７内にスムーズに収納することができる。また、板状部材３１０の端縁には凸部３１７が形成されている。また、図２０に示すように、凸部３１７を設けることで板状部材３１０の端縁に段差ができるから、この隣接する段差の間に伝熱板３１８を渡す。これによってバスケット３０１の外周面が形成される。上記板状部材３１０および伝熱板３１８の材料は、実施の形態１と同様の材料であるアルミニウム或いはアルミニウム合金にボロンを添加したものを用いる。なお、伝熱板３１８の取り付けは、同図に示すような凸部３１７を設ける方式に限定されない。例えば板状部材３１０の端縁に渡って伝熱板３１８を当て、スポット的な溶接などにより固定するようにしてもよい（図示省略）。
【００６１】
バスケット３０１の外形は、その４面３０１ａが伝熱板３１８によって面一となり、他の４面３０１ｂが角断面形状となる。キャビティ３０６の内形状は、バスケット３０１の面一部分（３０１ａ）と略密着状態になるように面一となり、バスケット３０１の角断面部分（３０１ｂ）に対応する部分は、略当該形状に合わせたものになるが隅部分に空間Ｓを残したものとなる。つぎに、この空間Ｓを埋めるように、断面が三角形のダミーパイプ３０８を挿入する。このダミーパイプ３０８により、胴本体３０２の重量を軽減すると共に胴本体３０２の厚みを均一化することができる。また、バスケット３０１のがたつきを抑えて確実に固定することができる。なお、断面三角形のダミーパイプ３０８に代えて、図２１に示すような断面が四角形のダミーパイプ３０８ａを用いることもできる。この場合、キャビティ３０６の内形状も当該ダミーパイプ３０８ａに合わせた角断面形状となる。
【００６２】
トラニオン３０９は、胴本体３０２に対して直接取り付けられる。このとき、トラニオン３０９の取り付け位置は、胴本体３０２の角断面部分３０２ｂに設けるようにするのが好ましい。角断面部分３０２ｂでは、面一部分３０２ａよりも胴本体３０２の厚みに多少の余裕があるため、トラニオン座を加工してもγ線遮蔽の観点から影響が少ないからである。また、トラニオン３０９内にはレジン３０９ａが充填されるが、空間Ｓに設けたダミーパイプ３０８内にレジンを充填することで、トラニオン３０９のレジン非充填部分３０９ｂからの中性子の透過をある程度阻止できる。
【００６３】
以上、このキャスク３００によれば、菓子折り形のバスケット３０１の外形に合わせてキャビティ３０６を形成したので、バスケット３０１から胴本体３０２への熱伝導効率が向上する。特に、バスケット外周面に設けた伝熱板３１８を介して胴本体３０２に崩壊熱が効率的に伝わり、また、バスケット３０１の角断面部分３０１ｂにおいては一部が胴本体３０２に面接触していることでバスケット３０１を確実に保持すると共に熱伝導効率の向上に寄与している。さらに、空間Ｓにダミーパイプ３０８を挿入することで、バスケット３０１の変形に抗することができるので、より良い保持ができる。また、熱伝導効率が更に良くなる。なお、上記構成において、伝熱板３１８を省略してもある程度熱伝導効率を向上できることは言うまでもない。
【００６４】
［実施の形態４］
図２２は、この発明の実施の形態４にかかるキャスクの径方向断面図である。この実施の形態４にかかるキャスク４００は、上記実施の形態１に示したキャスクの菓子折り形のバスケットを角パイプ形のバスケット４３０に変更したものである。これ以外の構成は実施の形態１のキャスク１００と同じであるので、その説明を省略し同一の構成要素には同一の符号を付する。このバスケット４３０は、使用済み燃料集合体を収容するセル１３１を構成する６９本の角パイプ１３２からなる。角パイプ１３２には、上記同様、ＡｌまたはＡｌ合金粉末に中性子吸収性能を持つＢまたはＢ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはアルミニウム合金を用いる。また、中性子吸収材としては、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。角パイプ１３２の製造方法は、実施の形態１にて示した押出法によって行う。
【００６５】
上記角パイプ１３２は、例えば断面の一辺が１６２ｍｍ、内側が１５１ｍｍの四角形状となる。寸法公差は、要求される規格の関係でマイナス公差を０にとる。また、内側角のＲが５ｍｍであるのに対し、外側角のＲを０．５ｍｍのシャープエッジに成形する。エッジ部分のＲが大きい場合、バスケット４３０に応力が加わると、角パイプ１３２の特定部位（エッジ近傍）に応力集中が起こって破損の原因となりうる。このため、角パイプ１３２をシャープエッジにすることで、隣接する角パイプ１３２に対して応力が素直に伝わるから、角パイプ１３２の特定部位に対する応力集中を避けることができる。なお、この角パイプ１３２の他の製造方法として、本願出願人により平成１１年５月２７日付け（「バスケット及びキャスク」）で既に出願済みのものがあるから、そちらを参照して製造してもよい。
【００６６】
図２３は、上記角パイプの挿入方法を示す斜視図である。上記工程により製造した角パイプ１３２は、キャビティ１０２内の加工形状に沿って順次挿入される。ここで、角パイプ１３２に曲げとねじれが生じていること、寸法のマイナス公差が０であることから、角パイプ１３２を適当に挿入しようとすると、公差の累積や曲げの影響を受けて挿入しにくくなり、無理に挿入すると角パイプ１３２に過剰な応力が加わることになる。そこで、製造した全部または一部の角パイプ１３２の曲げ及びねじれをレーザ測定器などにより予め測定し、コンピュータを用いることで、当該測定データに基づき最適な挿入位置を割り出すようにする。このようにすれば、キャビティ１０２内に角パイプ１３２を容易に挿入することができるし、それぞれの角パイプ１３２にかかる応力を均一にすることができる。
【００６７】
また、図２２および図２３に示すように、キャビティ１０２のうちセル数が５個または７個となる角パイプ列の両側には、それぞれダミーパイプ４３３が挿入されている。このダミーパイプ４３３にもボロン入りアルミニウム合金を用い、上記同様の工程により製作する。また、このダミーパイプ４３３の両端には蓋が設けられている（図６の（ａ）参照）。ダミーパイプ４３３に蓋をしても良いし、内部を密封することにより、キャスク４００の軽量化を図ることができる。さらに、ダミーパイプ４３３の内部にヘリウムガスやレジンなどの中性子遮蔽材を充填するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上、この発明のキャスク（請求項１）によれば、外周に中性子遮蔽体を有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体のキャビティ内を、複数の板状部材を交互に積み重ねて構成した角断面形状のバスケット外形に合わせた形状にしたので、バスケットがキャビティ内面に面接触する部分ができると共にバスケットとキャビティとの空間がなくなるか或いは微小になる。このため、熱伝導率が向上し、使用済み燃料集合体の収容数を増加することができる。また、コンパクト化あるいは軽量化することができる。
【００６９】
また、この発明のキャスク（請求項２）によれば、外周に中性子遮蔽体を有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体のキャビティ内を、角断面形状を有する鋳造一体成形のバスケットの外形に合わせた形状にしたので、バスケットがキャビティ内面に面接触すると共にバスケットとキャビティとの空間がなくなるか或いは微小になる。このため、熱伝導率が向上し、使用済み燃料集合体の収容数を増加することができる。また、コンパクト化あるいは軽量化することができる。
【００７０】
また、この発明にかかるキャスク（請求項３）では、キャビティ内の一部を、前記バスケットの外形に合わせた形状にしたので、上記請求項１または２にかかるキャスクには劣るものの、その熱伝導率を向上し、使用済み燃料集合体の収容数を増加することができる。また、コンパクト化あるいは軽量化することができる。
【００７１】
また、この発明にかかるキャスク（請求項４）では、さらに、ダミーパイプを設けると共に、前記キャビティ内であって胴本体の厚さに余裕がある部分を当該ダミーパイプに合わせた形状にし、前記ダミーパイプを、前記板状部材に接する状態でバスケットと共にキャビティ内に挿入するようにした。このため、キャスクのさらに軽量化を図ることができる。また、熱伝導率を向上できる。
【００７２】
また、この発明のキャスク（請求項５および６）によれば、ダミーパイプの両端を塞いだことでキャスクを軽量化することができる。また、この発明にかかるキャスク（請求項７）では、両端を塞いだダミーパイプ内にヘリウムガスなどの熱伝導媒体を封入することで、キャスクの軽量化と共に熱伝導性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるキャスクを示す斜視図である。
【図２】図１に示したキャスクを示す軸方向断面図である。
【図３】図１に示したキャスクを示す径方向断面図である。
【図４】図１に示したバスケットの組立図である。
【図５】板状部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】ダミーパイプを示す斜視図である。
【図７】ダミーパイプの変形例を示す斜視図である。
【図８】キャビティの加工装置を示す概略斜視図である。
【図９】キャビティの加工方法を示す概略説明図である。
【図１０】キャスクの変形例を示す径方向断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２にかかるキャスクを示す説明図である。
【図１２】鋳造ブロックの変形例を示す斜視図である。
【図１３】図１１に示したキャスクの変形例を示す説明図である。
【図１４】図１１に示したキャスクの変形例を示す説明図である。
【図１５】図１１に示したキャスクの変形例を示す説明図である。
【図１６】図１１に示したキャスクの変形例を示す説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態３にかかるキャスクを示す径方向断面図である。
【図１８】バスケットの構成を示す説明図である。
【図１９】板状部材の組立状態を示す説明図である。
【図２０】板状部材に取り付ける伝熱板の組立図である。
【図２１】ダミーパイプの変形例である。
【図２２】この発明の実施の形態４にかかるキャスクの径方向断面図である。
【図２３】図２２に示した角パイプの挿入方法を示す斜視図である。
【図２４】キャスクの一例を示す斜視図である。
【図２５】図２４に示したキャスクを示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１００  キャスク
１０１  胴本体
１０２  キャビティ
１０４  底板
１０５  外筒
１０６  レジン
１０７  内部フィン
１０８  熱膨張しろ
１０９  蓋部
１１０  一次蓋
１１１  二次蓋
１１５  補助遮蔽体
１１６  キャスク本体
１１７  トラニオン
１１８  緩衝体
１３０  バスケット
１３１  セル
１３２  角パイプ
【図１】
0003600535.tif 000002
【図２】
0003600535.tif 000003
【図３】
0003600535.tif 000004
【図４】
0003600535.tif 000005
【図５】
0003600535.tif 000006
【図６】
0003600535.tif 000007
【図７】
0003600535.tif 000008
【図８】
0003600535.tif 000009
【図９】
0003600535.tif 000010
【図１０】
0003600535.tif 000011
【図１１】
0003600535.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003600535.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003600535.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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