(57)【要約】【課題】キャスク用レジンを連続的にキャスク内に充填し、かつレジン充填の作業時間を大幅に短縮する。【解決手段】エポキシ樹脂からなる主剤、中性子吸収剤及び難燃剤を含む液１２を収容するタンク１３と、主剤を硬化させる硬化剤を含む液１６を収容する他のタンク１７と、これら各タンクに収容した液をそれぞれ各タンクからキャスク１に向って連続的に注入する注入機構２０，２１と、この注入機構によるキャスク１への注入経路に配置され、各液を混合するスタティックミキサ３３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂からなる主剤、中性子吸収剤及び難燃剤を含む液を収容するタンクと、前記主剤を硬化させる硬化剤を含む液を収容する他のタンクと、これら各タンクに収容した液をそれぞれ前記各タンクからキャスクに向って連続的に注入する注入機構と、この注入機構による前記キャスクへの注入経路に配置され、前記各液を混合するスタティックミキサとを備えたことを特徴とするキャスク用レジンの充填装置。
【請求項２】
前記注入機構は、前記タンクから液を押し出す複数のピストン及びシリンダと、前記ピストンを駆動する駆動部とを備えた請求項１記載のキャスク用レジンの充填装置。
【請求項３】
請求項１記載のキャスク用レジンの充填装置を使用して、前記キャスクに前記レジンを充填する方法であって、あらかじめ前記主剤と前記中性子吸収剤と前記難燃剤とを混合した液と、前記取材を硬化させる硬化剤に中性子吸収剤と難燃剤等とを混合した液の少なくとも二液を準備し、前記各液を前記注入機構により押し出し、前記スタティックミキサを通すことにより前記各液を混合させた後、前記キャスク内に連続的に充填することを特徴とするキャスク用レジンの充填方法。
【請求項４】
前記各液は、前記注入機構及び前記スタティックミキサに適合する粘度となるように予め配合調整する請求項３記載のキャスク用レジンの充填方法。
【請求項５】
前記各液は、前記スタティックミキサによる混合作業に適合するように、温度調整する請求項３記載のキャスク用レジンの充填方法。
【請求項６】
前記主剤及び前記硬化剤の組成は、前記スタティックミキサによる混合後にレジン充填作業に適合する時間で硬化が行なわれるように、予め配合調整する請求項３記載のキャスク用レジンの充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントにおける使用済燃料の輸送、貯蔵又は輸送・貯蔵兼用の容器（以下「キャスク」という。）に、中性子遮蔽用レジンを充填するためのキャスク用レジンの充填装置及び充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４及び図５に、レジンの充填対象となるキャスクとして、使用済燃料の輸送・貯蔵兼用キャスク１を例示している。図４はキャスク１の縦断面図であり、図５は横断面図（図４のＡ−Ａ線断面図）である。
【０００３】
このキャスク１は、上端が開口する有底縦型筒状のキャスク本体１ａと、このキャスク本体１ａの上端開口部を密閉する一次蓋２及び二次蓋３とを有し、内部に使用済燃料体４がバスケット５を介して収納される構成となっている。キャスク本体１ａの外周部には、キャスク搬送等の取扱いを行うための複数のトラニオン５が設けられている。
【０００４】
このような構成のキャスク１において、キャスク本体１ａの底壁部及び周壁部の外面側ならびに二次蓋３の外面側が、所定の間隔をあけて略全体を覆う外殻壁６によって囲まれている。この外殻壁６によって形成されるキャスク１の略全体を覆う空間がレジン充填用空間とされ、この空間にレジン７が充填されている。
【０００５】
レジン７は、例えば主剤であるエポキシ樹脂、中性子吸収材及び難燃剤等に、硬化剤を加えて構成され、キャスク１の上記空間部に充填され、固化される。
【０００６】
ところで、従来では、このレジンをキャスクの各空間部に充填する場合、レジンの主剤、硬化剤、及び中性子吸収剤や難燃剤等の充填剤を回転翼を使って混合し、その混合液を直ちにキャスク１内に充填する方法が取られていた。しかしながら、この方法においては、混合液が硬化するまでに充填できる範囲の限られた量の混合液を作り、その後直ちに充填作業を行うという作業を、全ての充填が終了するまでに何度も繰り返す必要があった。
【０００７】
なお、レジンの混合液を冷却して反応速度を緩和し、硬化時間を遅らせること等により、一度にできるだけ長時間の充填が行えるようにする技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１１６８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来のレジン充填方法においては、レジンの硬化時間による制約により、混合液を一度に作る量が限られるため、混合液を作る回数が増えてしまい、その都度充填作業が滞るために全てのレジンを充填するために必要な時間が長くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、例えば冷却することにより硬化時間を遅らせるような対策をした場合においても、硬化するまでの時間に制約されることに変わりは無く、決定的な対策にはならないこと。また冷却装置等の余分な装置が必要となるという問題があった。
【００１０】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、レジンを連続的にキャスク内に充填し、かつレジン充填の作業時間を大幅に短縮することができるキャスク用レジンの充填装置及び充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、エポキシ樹脂からなる主剤、中性子吸収剤及び難燃剤を含む液を収容するタンクと、前記主剤を硬化させる硬化剤を含む液を収容する他のタンクと、これら各タンクに収容した液をそれぞれ前記各タンクからキャスクに向って連続的に注入する注入機構と、この注入機構による前記キャスクへの注入経路に配置され、前記各液を混合するスタティックミキサとを備えたことを特徴とするキャスク用レジンの充填装置を提供する。
【００１２】
請求項２に係る発明では、前記注入機構は、前記タンクから液を押し出す複数のピストン及びシリンダと、前記ピストンを駆動する駆動部とを備えたキャスク用レジンの充填装置を提供する。
【００１３】
請求項３に係る発明では、前記キャスク用レジンの充填装置を使用して、前記キャスクに前記レジンを充填する方法であって、あらかじめ前記主剤と前記中性子吸収剤と前記難燃剤とを混合した液と、前記取材を硬化させる硬化剤に中性子吸収剤と難燃剤等とを混合した液の少なくとも二液を準備し、前記各液を前記注入機構により押し出し、前記スタティックミキサを通すことにより前記各液を混合させた後、前記キャスク内に連続的に充填することを特徴とするキャスク用レジンの充填方法を提供する。
【００１４】
請求項４に係る発明では、前記各液の構成剤の粒径及び組成は、前記注入機構及び前記スタティックミキサに適合する粘度となるように予め配合調整するキャスク用レジンの充填方法を提供する。
【００１５】
請求項５に係る発明では、前記各液は、前記スタティックミキサによる混合作業に適合するように、温度調整するキャスク用レジンの充填方法を提供する。
【００１６】
請求項６に係る発明では、前記主剤及び前記硬化剤の組成は、前記スタティックミキサによる混合後にレジン充填作業に適合する時間で硬化が行なわれるように、予め配合調整するキャスク用レジンの充填方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エポキシ樹脂からなる主剤、中性子吸収剤及び難燃剤を含む液を収容するタンクと、主剤を硬化させる硬化剤を含む液を収容する他のタンクから、各液をそれぞれ注入機構によってキャスク側に連続的に注入し、キャスクへの注入経路にスタティックミキサを配置して、前記各液を混合することにより、レジンを連続的にキャスク内に充填し、かつレジン充填の作業時間を大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るキャスク用レジンの充填装置及び充填方法の実施例について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、キャスク用レジン充填装置１１を示す全体構成図である。図２は、スタティックミキサの構成を拡大して示す要部断面図である。図３は、スタティックミキサの内部エレメントをさらに拡大して示す拡大断面図である。なお、以下の例ではレジンとして二液を混合する場合について説明する。また、レジンを充填するキャスク１については、図４および図５に示した構成を参照する。
【００１９】
まず、図１を参照してレジン充填装置１１の全体構成を説明する。本実施形態の充填装置１１は、エポキシ樹脂からなる主剤、中性子吸収剤及び難燃剤を含む第１液１２を収容する第１タンク１３を備えている。この第１タンク１３は例えば縦長円筒状のもので、下端側が下方に向って次第に小径となる逆円錐状となり、さらに下端側が一定の小径管部となる漏斗状の構成となっている。この第１タンク１３の上端開口部には、平坦な円板上の蓋体１４が被着され、この蓋体１４の周縁の複数個所がクリップ状の係止具１５によって開閉可能に係止されている。
【００２０】
また、第１タンク１３に隣接する配置で、他の液すなわち第２液１６を収容する第２タンク１７を備えている。第２液は、主剤を硬化させる硬化剤を含むものであり、具体的には、硬化剤とともに、中性子吸収材及び難燃剤を含む構成とされている。第２タンク１５は、第１タンク１２と同様に、縦長円筒状のもので、下端側が下方に向って次第に小径となる逆円錐状となり、さらに下端側が一定の小径管部となる漏斗状の構成となっている。この第２タンク１１７の上端開口部にも、平坦な円板上の蓋体１８が被着され、この蓋体１８の周縁の複数個所がクリップ状の係止具１９によって開閉可能に係止されている。
【００２１】
なお、第１液１２及び第２液１６を収容するタンク１３，１７の容積は、レジン充填装置として実用上都合の良い大きさのものにしてあり、レジン７の総量が入る大きさのものでなくてもよい。また、第１液１２及び第２液１６を入れるタンク１３，１７には、液体中に空気が混入することを防止するため、必要に応じて真空脱泡装置を接続してもよい。
【００２２】
第１タンク１３および第２タンク１７の下端には、第１液１２および第２液１６をそれぞれ個別に取り出し、キャスク１側に向って注入するための第１，第２の注入機構２０，２１が連結されている。
【００２３】
第１、第２の注入機構２０、２１は、キャスクへの注入経路となる互いに平行な水平管路２０ａ，２１ａをそれぞれ有している。これらの管路２０ａ，２１ａの一端側には、それぞれ第１タンク１３および第２タンク１７から液を押し出すピストン２２，２３及びシリンダ２４，２５が設けられ、各管路２０ａ，２１ａの他端側には、各ピストン２２，２３をそれぞれピストンロッド２６，２７を介して駆動するエアシリンダ機構等の駆動部２８，２９が設けられている。なお、ピストンロッド２６，２７の途中部分は、共通なスライド支持機構３０によって支持されている。シリンダ２４，２５の内径及びピストン２２，２３のストロークは、レジン７を製作するために定められた配合比で第１液１２及び第２液１６が押し出されるように決められている。なお、シリンダ２４，２５の内径及びピストン２２，２３のストロークを同じにして、駆動部２８，２９の駆動回数を個々に調整することにより、第１液１２及び第２液１６が定められた配合比になるようにしてもよい。
【００２４】
第１、第２の注入機構２０、２１のシリンダ２４，２５の各一端側、すなわち液押し出し側となる端部には、それぞれ可撓性のチューブ３１，３２が連結され、これらのチューブ３１，３２の先端が、第１液１２と第２液１６とを混合する１体のスタティックミキサ３３に連結され、スタティックミキサ３３で混合された第１液１２と第２液１６の混合液がさらにホース３４を介してキャスク１に供給されるようになっている。
【００２５】
ここで、図２および図３を参照してスタティックミキサ３３の構成について説明する。図２および図３に示すように、スタティックミキサ３３は、例えば縦方向に配置された１本の流路管３５内の中心部に液混合用のスクリュー３６を固定配置したものである。スクリュー３６は上下方向に長い長尺のもので、例えば上下端部が支持部材３７，３８によって流路管３５内に固定支持されている。スクリュー３６は、例えば右捩りスクリュー形のエレメント３６ａと、左捩りスクリュー形のエレメント３６ｂとを複数有し、これらのエレメント３６ａ，３６ｂを軸方向に沿って複数体、交互に直列に配置した構成とされている。
【００２６】
そして、スタティックミキサ１５内では、第１，第２の注入機構２０，２１によりチューブ３１，３２を介して押し出されてきた第１液１２と第２液１６とが流れ込み、エレメント３６ａ部分ではこれらが一緒に右旋回し、次のエレメント３６ｂ部分では左旋回する。このようにして、エレメント３６ａ，３６ｂの数だけ第１液１２と第２液１６の混合流が反転を繰り返すうちに十分に混合、均質化される。このようにして得られたレジン７はホース３４を介してキャスク１の所定箇所に充填される。
【００２７】
次に、レジン７の充填方法について詳細に説明する。
【００２８】
まず、レジン充填に使用する溶液は、混合後に固化するように、それぞれの組成が異なる第１液１２及び第２液１６の二液に分け、キャスク内各部に充填するために必要な量を予め準備しておく。すなわち、あらかじめ主剤と中性子吸収剤と難燃剤とを混合した液と、硬化剤に中性子吸収剤と難燃剤等とを混合した液の少なくとも二種類の液を準備する。
【００２９】
具体的には上述したように、第１液１２は主剤であるエポキシ樹脂、中性子吸収材及び難燃剤等から構成されており、第２液１６は硬化剤、中性子吸収材及び難燃剤等から構成されている。第１液１２及び第２液１６とも所定の配合比になるように、それぞれ用意した原材料を別の容器と攪拌装置を使用し、均質になるよう攪拌混合したものである。また、この際に液体の中に空気が混じらないように真空脱泡を行うことが望ましい。
【００３０】
なお、第１液１２および第２液１６の構成剤の粒径及び組成は、注入機構２０，２１及びスタティックミキサ３３に適合する粘度となるように配合調整しておく。
【００３１】
同様に、第１液１２の主剤及び第２液１６の硬化剤の組成は、スタティックミキサ３３による混合後にレジン７の充填作業に適合する時間で硬化が行なわれるように、配合調整しておく。さらに、レジン７は温度の違いにより硬化時間及び粘度が変動する。このため、環境温度等に左右されることが無い様に必要に応じて第１液、第２液を温度調整し、スタティックミキサ３３に適合するように、また混合後のレジン充填作業に適合するように、所定の硬化時間及び粘度に設定してもよい。また、押し出し速度を調整して、第１液及び第２液が所定の配合比で押し出されるようにしてもよい。
【００３２】
このように、あらかじめ原材料を攪拌混合し、キャスク各部への充填に必要な量の第１液１２及び第２液１６を準備し、二液をそれぞれ個別にタンク１３，１７に収容する。第１液１２及び第２液１６は、主剤と硬化剤とを別々にしているため、いずれも単独では硬化することは無く、二液が混合されてはじめて硬化が始まる。
【００３３】
次に、二液をそれぞれ別々にタンク１３，１７に入れ、駆動部２８，２９のピストン２２，１３ｂを所定のストロークで駆動する。ピストン２２，２３が駆動部２８，２９によりピストンロッド２６，２７の戻り方向（図１の矢印ａ方向）に移動する行程で、各タンク１３，１７内から第１液１２及び第２液１６が各シリンダ２４，２５内にそれぞれ流入し、次に各ピストン２２，２３が駆動部２８，２９によりピストンロッド２６，２７の突出方向（図１の矢印ｂ方向）に移動する行程で、第１液及び第２液がそれぞれシリンダ２４，２５内でスタティックミキサ１５側に移動する。
【００３４】
そして、各ピストン２２，２３に設定された戻りストロークの違い、あるいはシリンダ２４，２５の内径の違い等により、第１液１２及び第２液１６が所定の配合比でチューブ３１，３２に押し出され、スタティックミキサ１５に流入する。なお、ピストン２２，２３の駆動速度を調整して、第１液１２及び第２液１６が所定の配合比で押し出されるようにしてもよい。
【００３５】
スタティックミキサ１５内では、図２および図３に示すように、エレメント３６ａ部分ではこれらが一緒に右旋回し、次のエレメント３６ｂ部分では左旋回する。このようにして、エレメント３６ａ，３６ｂの数だけ第１液１２と第２液１６の混合流が反転を繰り返すうちに十分に混合、均質化される。
【００３６】
エレメント３０により第１液と第２液が一緒に右旋回し、次にエレメント３１により左旋回する。エレメントの数だけ第１液及び第２液の混合流が反転を繰り返すうち、十分に混合、均質化される。このようにしてできたレジン７を、ホース１７を介してキャスク１の所定箇所に充填する。
【００３７】
なお、レジン充填中には、第１液及び第２液を注入機構のタンク１３，１７に随時供給する。
【００３８】
このようにして、スタティックミキサ１５及び注入機構２０，２１を備えたレジン充填装置を使用することにより、第１液１２と第２液１６とが所定の配合比で十分に均一に混合されたレジン７を連続的にキャスク１内に充填することができる。
【００３９】
第１液１２と第２液１６は、それぞれ適当な粘度に配合調整されているため、注入機構２０，２１の駆動能力で液体の移動がスムーズに行われ、スタティックミキサ３３内での旋廻、混合も良好に行われる。
【００４０】
また、第１液１２及び第２液１６は、スタティックミキサ３３による混合後に適当な時間で硬化が行なわれるように、主剤及び硬化剤の配合調整を最適化しているため、レジン７の硬化時間により充填作業が制約されることは無く、更に硬化後も割れや引け等の無い良好な品質のレジン７を得ることができる。
【００４１】
なお、以上の実施形態においては、レジン７として二液を混合する場合について説明したが、三液以上を混合する場合についても適用することができる。その場合には、タンクおよび注入機構等を、液に対応して３組設置する等、装置構成要素を適宜増設すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るキャスク用レジンの充填装置の一実施形態を示す全体構成図。
【図２】図１に示したスタティックミキサの構成を拡大して示す要部断面図。
【図３】図２に示したスタティックミキサの内部エレメントをさらに拡大して示す拡大断面図。
【図４】輸送・貯蔵兼用キャスクの構成例を示す縦断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図（横断面図）。
【符号の説明】
【００４３】
１  キャスク
７  レジン
１１  充填装置
１２  第１液
１３  第１タンク
１４  蓋体
１５  係止具
１６  第２液
１７  第２タンク
１８  蓋体
１９  係止具
２０  第１の注入機構
２１  第２の注入機構
２０ａ，２１ａ  管路
２２，２３  ピストン
２４，２５  シリンダ
２６，２７  ピストンロッド
２８，２９  駆動部
３０  スライド支持機構
３１，３２  チューブ
３３  スタティックミキサ
３６ａ  エレメント
３６ｂ  エレメント
３４  ホース
３５  流路管
３６  スクリュー
３７，３８  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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