(57)【要約】【課題】ガスの漏出に起因する空間内の異常な圧力変化を確実に検知することができる圧力変化抑制体、およびこれを用いた収納容器の提供を目的とする。【解決手段】本発明の圧力変化抑制体１１は、放射性物質ｍを収納する容器本体２と、この容器本体２の開口部を閉塞する一次蓋３１と、この一次蓋３１を覆う二次蓋３２と、一次蓋３１と二次蓋３２との間に形成され所定のガスｇが充填された空間６と、この空間６内の圧力を測定する圧力計７とを有し、空間６内の圧力が容器本体２内の圧力に対して正圧に保持される収納容器１における空間６内に配置される抑制体であって、空間６を囲繞するいずれの部材３１、３２、２の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする。【選択図】図５
2018205110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、この空間内の圧力を測定する圧力計とを有し、前記空間内の圧力が前記容器本体内の圧力に対して正圧に保持される収納容器における前記空間内に配置される抑制体であって、
前記空間を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする圧力変化抑制体。
【請求項２】
鉄ニッケル合金および／または鉄ニッケルコバルト合金で形成されている請求項１に記載の圧力変化抑制体。
【請求項３】
空間に露出する表面に所定容積の凹部が設けられている請求項１または請求項２に記載の圧力変化抑制体。
【請求項４】
放射性物質を収納する容器本体と、
この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、
この一次蓋を覆う二次蓋と、
前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、
前記空間内の圧力を測定する圧力計と、
前記空間内に配置された請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧力変化抑制体とを備えている収納容器。
【請求項５】
圧力変化抑制体が空間内に挿脱可能である請求項４に記載の収納容器。
【請求項６】
圧力変化抑制体が空間内に固定可能である請求項４または請求項５に記載の収納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力変化抑制体および収納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所にて発生する使用済核燃料の一部は、再処理される前に中間貯蔵施設にて数十年に亘って貯蔵される。この貯蔵方法には湿式と乾式とがあり、中でも放射性廃棄物の発生量が少なくかつメンテナンスが容易である点で、特に金属製の収納容器を用いた貯蔵方法が国内で実施されている。
【０００３】
このような放射性物質を収納する容器には、安全上、収納された放射性物質を長期に亘って外部に漏出させないことが求められる。この要求を満たすものとして、例えば、収納容器に二重構造の蓋を設け、この二重構造の蓋間に形成された空間に正圧のガスを封入してこのガスの温度および圧力を監視することで放射性物質の貯蔵における異常を検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この技術によれば、上記空間内に封入されたガスの温度および圧力を測定することにより温度変化に起因するガスの圧力変化の影響を取り除くことができるため、上記温度および圧力を監視することで異常なガスの漏出を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６４１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の技術では、ガスの圧力を測定するための圧力センサと共に温度を測定するための温度センサを設ける必要があるため、これらの取り付け構造が複雑になると共にセンサ故障に伴うリスクも増大する虞がある。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、収納容器に配置することでガスの漏出に起因する空間内の異常な圧力変化を確実に検知することができる圧力変化抑制体、およびこれを用いた収納容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
（１）放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、この空間内の圧力を測定する圧力計とを有し、前記空間内の圧力が前記容器本体内の圧力に対して正圧に保持される収納容器における前記空間内に配置される抑制体であって、
前記空間を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする圧力変化抑制体、
（２）鉄ニッケル合金および／または鉄ニッケルコバルト合金で形成されている前記（１）に記載の圧力変化抑制体、
（３）空間に露出する表面に所定容積の凹部が設けられている前記（１）または（２）に記載の圧力変化抑制体、
（４）放射性物質を収納する容器本体と、
この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、
この一次蓋を覆う二次蓋と、
前記一次蓋と前記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、
前記空間内の圧力を測定する圧力計と、
前記空間内に配置された前記（１）から（３）のいずれか１項に記載の圧力変化抑制体とを備えている収納容器、
（５）圧力変化抑制体が空間内に挿脱可能である前記（４）に記載の収納容器、および
（６）圧力変化抑制体が空間内に固定可能である前記（４）または（５）に記載の収納容器に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、収納容器に配置することでガスの漏出に起因する空間内の異常な圧力変化を確実に検知することができる圧力変化抑制体、およびこれを用いた収納容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の圧力変化抑制体を示す概略斜視図である。
【図２】図１の他の形態を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の圧力変化抑制体の作用を説明するための概略図であって、（ａ）は従来の収納容器における作用、（ｂ）は本発明の収納容器における作用をそれぞれ示している。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す収納容器の概略縦断面図である。
【図５】図４の一部を拡大して示す概略縦断面図である。
【図６】図１のさらに他の形態を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１および第２の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施形態にのみ限定されるものではない。
【００１２】
＜圧力変化抑制体＞
本発明の圧力変化抑制体は、放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、上記一次蓋と上記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、この空間内の圧力を測定する圧力計とを有し、上記空間内の圧力が上記容器本体内の圧力に対して正圧に保持される収納容器における上記空間内に配置される抑制体であって、上記空間を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の圧力変化抑制体を示す概略斜視図である。当該圧力変化抑制体１１は、例えば、図４に示す収納容器１等に配置されるものである。
【００１４】
ここで、まず当該圧力変化抑制体１１が用いられる収納容器１について説明する。収納容器１は、例えば図４に示すように、概略的に、容器本体２と、一次蓋３１と、二次蓋３２と、空間６と、圧力計７とにより構成されている。
【００１５】
容器本体２は、例えば、原子力発電所で一定期間使用され、原子炉の圧力容器から取り出された核燃料棒などの放射性物質ｍを収納する。この容器本体２は、例えば図４に示すような有底円筒状の本体であり、本体胴２１と底板２２とを有している。なお、容器本体２内の圧力は、通常０．０８ＭＰａ程度であるが、後述する空間６内の圧力が容器本体２内の圧力に対して正圧に保持されている限り特に限定されない。本体胴２１および底板２２を構成する材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００１６】
一次蓋３１は、容器本体２の開口部を閉塞する。具体的には、この一次蓋３１は、金属パッキン４を介して容器本体２を閉塞しており、図５に示すように、ボルト５により一次蓋３１と容器本体２とが締結されている。一次蓋３１を構成する材料としては、例えば、上述した本体胴２１および底板２２を構成する材料と同様の材料を採用することができる。
【００１７】
ここで、上述した本体胴２１、底板２２、一次蓋３１のそれぞれには、放射性物質ｍから放射されるγ線および中性子線が外部に漏洩するのを抑制するため、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂等の遮蔽材８が封入されている。
【００１８】
二次蓋３２は、一次蓋３１を覆う。この二次蓋３２は、具体的には、金属パッキン４を介して後述する空間６を閉塞しており、ボルト５により二次蓋３２と容器本体２の本体胴２１とが締結されている。二次蓋３２を構成する材料としては、例えば、上述した本体胴２１および底板２２を構成する材料と同様の材料を採用することができる。
【００１９】
空間６は、一次蓋３１と二次蓋３２との間に形成され、一次蓋３１、二次蓋３２、および容器本体２の本体胴２１により囲繞されている。この空間６には、所定のガスｇが充填されており、空間６内の圧力が容器本体内２ａの圧力に対して正圧に保持されている。
【００２０】
上記所定のガスｇとしては、例えば、ヘリウムガス等が挙げられる。空間６内の圧力は、通常０．４ＭＰａ程度に設定されるが、この空間６内の圧力が後述する容器本体２内の圧力に対して正圧に保持されている限り特に限定されない。
【００２１】
なお、周囲温度の変化に対するガスが充填される空間（空間６のうちの圧力変化抑制体１１が占有する領域を除く領域）の容積の変化割合を大きくできる観点、および金属パッキン４からのガスｇの漏出に伴う圧力変化の感度を向上させる観点からは、上記容積はより小さい方が好ましい。一方、上記容積が小さいとガスｇを補充する作業の頻度が増える。このため、上記容積の変化割合および感度とガスｇの補充頻度とを考慮し、容積およびこれに伴う圧力変化抑制体１１の寸法を決定することが好ましい。なお、ガスｇの補充は、正常な貯蔵時においても発生する金属パッキン４を介した空間６から容器本体内２ａおよび大気への極微量なガスｇの移動（リーク）に起因する空間６内のガスｇの減少を補うために行われる作業である。このガスの補充作業の頻度が３〜４ヶ月程度あれば現実的である。
【００２２】
圧力計７は、空間６内の圧力を測定する。この圧力計７は、放射性物質ｍを収納容器１に収納している間、空間６からのガスｇの異常な漏出を監視するために設けられている。圧力計７としては、上記所定のガスｇの圧力を精度よく測定できれば特に限定されず、例えば、ブルドン管ゲージ、ダイアフラム気圧計などの機械式圧力計等を採用することができる。
【００２３】
次に、当該圧力変化抑制体１１について説明する。当該圧力変化抑制体１１は、収納容器１における空間６内に配置される。この圧力変化抑制体１１は、空間６を囲繞するいずれの部材の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されている。
【００２４】
当該圧力変化抑制体１１を形成する材料としては、上記体積膨張率を有する限り特に限定されず、例えば、金属材料、セラミック材料等を採用することができる。
【００２５】
これらの中で、圧力変化抑制体１１を形成する材料としては、鉄ニッケル合金、鉄ニッケルコバルト合金、およびセラミックが好ましく、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金がより好ましい。上記鉄−ニッケル合金としては、例えば、インバー（３６Ｎｉ−Ｆｅ）等が挙げられる。上記鉄−ニッケル−コバルト合金としては、例えば、スーパーインバー（３２Ｎｉ−５Ｃｏ−Ｆｅ）、コバール（２９Ｎｉ−１７Ｃｏ−Ｆｅ）等が挙げられる。なお、上記材料は、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
このように、当該圧力変化抑制体１１を上記材料で形成することで、圧力変化抑制体１１の温度に対する体積膨張の変化を抑制することができ、ガスｇの漏出に起因する空間６内の異常な圧力変化をより確実に検知することができる。また、これらの材料で形成することで、γ線や中性子線の遮蔽能向上、当該圧力変化抑制体１１の強度向上、および放射性物質ｍの冷却能向上を期待することもできる。
【００２７】
当該圧力変化抑制体１１の形状としては、空間６内におけるガスｇが充填される容積を所定範囲に規定することができる限り特に限定されず、例えば図１に示すような円盤形状とすることができるが、空間６に露出する表面に所定容積の凹部１２０が設けられていることが好ましい。上記凹部１２０としては、図２に示す圧力変化抑制体１２のように、例えば、切り欠き１２１、穴１２２、またはこれらの組合せ等を採用することができる。
【００２８】
このように、当該圧力変化抑制体１１を上記形状とすることで、ガスｇが充填される空間６内の容積を適切に調整することができ、上記空間６内に充填されたガスｇの温度に対する圧力変化を調整することができる。
【００２９】
ここで、当該圧力変化抑制体１１の作用および効果について説明する。空間６に封入されるガスｇの圧力は、収納容器１周囲の温度（気温）変化に対し、（１）上記ガスｇの温度変化による圧力変化、および（２）容器本体２、一次蓋３１および二次蓋３２の温度変化に伴う空間の容積変化による圧力変化の二つの要因により変化する。
【００３０】
例えば、収納容器１の周囲温度が上昇した場合、ガスｇの圧力は、上記（１）の要因では圧力の上昇、上記（２）の要因では容積増大による圧力の減少を生じるため、これら（１）および（２）の要因により圧力変化が互いに打ち消し合う方向に作用する。上記（２）の要因による作用は、上記（１）の要因による作用よりも小さいため、当該圧力変化抑制体１１を備えていない従来の収納容器では温度上昇に伴いガスの圧力が上昇する（図３（ａ）参照）。しかしながら、当該圧力変化抑制体１１を備える収納容器１では、当該圧力変化抑制体１１の体積膨張率が小さいので、周囲温度の上昇による空間６内のガスｇが充填された領域の体積変化をより増大させることができ（（Ｖ４／Ｖ３）＞（Ｖ２／Ｖ１）：Ｖ１〜Ｖ４は空間６内のガスｇが充填された領域の容積であって、Ｖ１は温度上昇前の従来の収納容器の容積、Ｖ２は温度上昇後の従来の収納容器の容積、Ｖ３は温度上昇前の収納容器１の容積、Ｖ４は温度上昇後の収納容器１の容積をそれぞれ示す）、上記（２）の要因による作用を高めて圧力変化をより小さくすることができる（図３（ｂ）参照）。その結果、当該圧力変化抑制体１１を備える収納容器１では、この圧力変化抑制体１１が、周囲温度の変化に伴うガスｇの圧力変化を小さくさせる（若しくは無くす）という作用を生じさせる。
【００３１】
このように、当該圧力変化抑制体１１が、空間６を囲繞するいずれの部材（本実施形態では、一次蓋３１、二次蓋３２および容器本体２）の体積膨張率よりも小さな体積膨張率を有する材料で形成されているので、ガスｇの漏出に起因する空間６内の異常な圧力変化を確実に検知することができる。
【００３２】
＜収納容器＞
本発明の収納容器は、放射性物質を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を閉塞する一次蓋と、この一次蓋を覆う二次蓋と、上記一次蓋と上記二次蓋との間に形成され所定のガスが充填された空間と、上記空間内の圧力を測定する圧力計と、上記空間内に配置された当該圧力変化抑制体圧力変化抑制体とを備えている。
【００３３】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態を示す収納容器の概略縦断面図である。図５は、図４の一部を拡大して示す概略縦断面図である。当該収納容器１は、図４および図５に示すように、概略的に、容器本体２と、一次蓋３１と、二次蓋３２と、空間６と、圧力計７と、圧力変化抑制体１１とにより構成されている。
【００３４】
当該収納容器１において、容器本体２は放射性物質ｍを収納する。一次蓋３１は容器本体２の開口部を閉塞する。二次蓋３２は一次蓋３１を覆う。空間６は一次蓋３１と二次蓋３２との間に形成され所定のガスｇが充填されている。圧力計７は空間６内の圧力を測定する。圧力変化抑制体１１は空間６内に配置されている。
【００３５】
なお、本実施形態における容器本体２、一次蓋３１、二次蓋３２、空間６、圧力計７および圧力変化抑制体１１の構成は、それぞれ＜圧力変化抑制体＞の項で上述した構成と同様であるので、同一部位には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３６】
ここで、当該収納容器１は、圧力変化抑制体１１が空間内に挿脱可能であることが好ましい。圧力変化抑制体１１の空間６内への着脱機構としては特に限定されず、例えば、フックによる着脱機構等を採用することができる。これにより、例えば放射性物質ｍを保管する際（中間貯蔵施設における貯蔵の直前など）に圧力変化抑制体１１を空間６内に配置することができ、上記保管までの当該収納容器１の取り回しなどを容易に行うことができる。
【００３７】
また、当該収納容器１は、圧力変化抑制体１１が空間６内に固定可能であることが好ましい。圧力変化抑制体１１の空間６内への固定機構としては特に限定されず、例えば、圧力変化抑制体１１の少なくとも外周の一部を、上記空間６を囲繞する少なくともいずれかの部材の内壁に当接することで固定するようにしてもよく、圧力変化抑制体１１をボルト、フック等の固定部材（不図示）を用いて固定するようにしてもよい。これにより、空間６を囲繞する部材（例えば、一次蓋３１、二次蓋３２、容器本体２など）との衝突を防止することができ、上記部材や圧力変化抑制体１１の損傷を未然に防ぐことができる。
【００３８】
このように、当該収納容器１は、上記構成であることで、ガスｇの漏出に起因する空間６内の異常な圧力変化を確実に検知することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００４０】
例えば、上述した実施形態では、円盤形状の圧力変化抑制体１１、および切り欠き１２１や穴１２２を有する圧力変化抑制体１２について説明したが、ガスｇが充填される空間６内の容積を調整するものとして、例えば図６に示すように、一次蓋３１と容器本体２とを固定するボルト５どうしの隙間を埋めるような突起部１２３を有する圧力変化抑制体１３や、これを備えた収納容器（不図示）であってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
ｍ  放射性物質
１１、１２、１３  圧力変化抑制体
１  収納容器
２  容器本体
３１  一次蓋
３２  二次蓋
６  空間
７  圧力計
【図１】
2018205110.tif 000003
【図２】
2018205110.tif 000004
【図３】
2018205110.tif 000005
【図４】
2018205110.tif 000006
【図５】
2018205110.tif 000007
【図６】
2018205110.tif 000008