(57)【要約】【課題】キャスクの内部を効率よく乾燥させることができるキャスク乾燥システムを提供する。【解決手段】減圧乾燥機構（真空ポンプ５）が、キャスク１の内部を減圧し、それに伴って蒸発する水分を排気させることにより、キャスク１の内部を乾燥させる。加熱乾燥機構（ヒータ３１）が、キャスク１の内部を温めることにより、キャスク１の内部に存在する水分の蒸発を促進する。キャスク１の内部を減圧することにより乾燥させるだけでなく、キャスク１の内部を温めることにより、キャスク１の内部に存在する水分を蒸発させることができる。これにより、キャスク１の内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えた状態で、キャスク１の内部を減圧し、水蒸気を排気させることができるため、収納物の崩壊熱量や周囲環境温度にかかわらず、キャスク１の内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料又は放射性廃棄物が収納されたキャスクの内部を乾燥させるためのキャスク乾燥システムであって、
前記キャスクの内部を減圧し、それに伴って蒸発する水分を排気させることにより、当該キャスクの内部を乾燥させる減圧乾燥機構と、
前記キャスクの内部を温めることにより、当該キャスクの内部に存在する水分の蒸発を促進する加熱乾燥機構とを備えたことを特徴とするキャスク乾燥システム。
【請求項２】
前記加熱乾燥機構は、前記キャスクを外部から加熱することにより、前記キャスクの内部を温めることを特徴とする請求項１に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項３】
前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの底部外周面に取り付けられたヒータを有することを特徴とする請求項２に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項４】
前記加熱乾燥機構は、取付部材をさらに有し、
前記取付部材は、前記ヒータの外側に設けられ、前記ヒータを前記キャスクの底部外周面に押圧して取り付けることを特徴とする請求項３に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項５】
前記加熱乾燥機構は、前記取付部材の外側を覆う断熱材をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項６】
前記キャスクの内部の圧力を検知する圧力センサと、
前記減圧乾燥機構による乾燥を停止させた状態で、前記圧力センサにより検知される圧力を監視し、その結果に基づいて前記キャスクの内部が乾燥しているか否かを判定する乾燥判定処理部とをさらに備え、
前記加熱乾燥機構は、前記乾燥判定処理部により前記キャスクの内部が乾燥していると判定された場合に、前記キャスクの加熱を停止させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項７】
前記加熱乾燥機構は、加熱ガスを前記キャスクの内部に供給することにより、前記キャスクの内部を温めることを特徴とする請求項１に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項８】
前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの内部から流出する前記加熱ガスを、当該キャスクの内部に循環させることなく排気しながら、当該キャスクの内部を温めることを特徴とする請求項７に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項９】
前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの内部から流出する前記加熱ガスから水分を除去し、再度加熱して当該キャスクの内部に循環させながら当該キャスクの内部を温めることを特徴とする請求項７に記載のキャスク乾燥システム。
【請求項１０】
前記キャスクの内部に供給される前記加熱ガスの湿度を検知する第１湿度センサと、
前記キャスクの内部から流出する前記加熱ガスの湿度を検知する第２湿度センサと、
前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサによりそれぞれ検知される湿度から算出される相対湿度を監視し、その結果に基づいて前記キャスクの内部が乾燥しているか否かを判定する乾燥判定処理部とをさらに備え、
前記加熱乾燥機構は、前記乾燥判定処理部により前記キャスクの内部が乾燥していると判定された場合に、前記キャスクの内部への前記加熱ガスの供給を停止させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のキャスク乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済燃料又は放射性廃棄物が収納されたキャスクの内部を乾燥させるためのキャスク乾燥システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用済燃料や固体放射性廃棄物などは、キャスクと呼ばれる容器内に収納物として収納された状態で輸送又は貯蔵される（例えば、下記特許文献１参照）。このような輸送又は貯蔵の前の準備段階として、収納物は水中でキャスク内に収納され、密閉されたキャスクが水中から取り出された後、当該キャスク内の水が排水される。このとき、キャスク内には、ある程度の水分が付着したまま残留することとなる。
【０００３】
キャスク内に残留した水分は、燃料被覆管との酸化反応により機械的な強度劣化を招いたり、化学反応又は放射線分解により水素ガスを発生したりする原因となる。そのため、収納物を輸送又は貯蔵する前の段階で、キャスクの内部を乾燥させて、水分を完全に除去する必要がある。そこで、キャスクの内部を減圧し、それに伴って蒸発する水分を排気させることにより、キャスクの内部を乾燥させるという方法が従来から用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０４４６５６号公報
【特許文献２】特開２０１７−０４４６６１号公報
【特許文献３】特開２０１７−０４４６６６号公報
【特許文献４】特開２０１７−０４４６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の方法では、キャスクの内部を減圧して排気を行う際に、キャスク内の水分が付着していた箇所で蒸発潜熱が奪われ、温度低下が生じることとなる。そのため、蒸発させるべき水分量に対して、キャスク及び収納物の初期温度が十分に高温でない場合には、水分の温度低下又は凍結により飽和蒸気圧の降下が発生し、乾燥効率が著しく低下するおそれがある。
【０００６】
また、キャスク内に収納される使用済燃料の崩壊熱量が小さい場合や、収納物が有意な崩壊熱量のない放射性廃棄物である場合などには、蒸発潜熱が奪われる際の温度低下に対抗してキャスクの内部温度を上昇させる要因が小さくなる。そのため、キャスクの周囲環境から重量物であるキャスクの内部に熱が伝わりキャスク内が温まるまでの間、乾燥効率が著しく低下するおそれがある。
【０００７】
このように、乾燥効率が著しく低下した場合には、キャスクの内部を乾燥させるための作業期間が長期化してしまうという問題がある。このような問題は、キャスクの周囲環境温度に左右されるため、冬季などには、その影響が特に顕著になる。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、キャスクの内部を効率よく乾燥させることができるキャスク乾燥システム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】
【０００９】
（１）本発明に係るキャスク乾燥システムは、使用済燃料又は放射性廃棄物が収納されたキャスクの内部を乾燥させるためのキャスク乾燥システムであって、減圧乾燥機構と、加熱乾燥機構とを備える。前記減圧乾燥機構は、前記キャスクの内部を減圧し、それに伴って蒸発する水分を排気させることにより、当該キャスクの内部を乾燥させる。前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの内部を温めることにより、当該キャスクの内部に存在する水分の蒸発を促進する。
【００１０】
このような構成によれば、キャスクの内部を減圧することにより乾燥させるだけでなく、キャスクの内部を温めることにより、キャスクの内部に存在する水分を蒸発させることができる。これにより、キャスクの内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えた状態で、キャスクの内部を減圧し、水蒸気を排気させることができるため、収納物の崩壊熱量や周囲環境温度にかかわらず、キャスクの内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００１１】
（２）前記加熱乾燥機構は、前記キャスクを外部から加熱することにより、前記キャスクの内部を温めてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、キャスクを外部から加熱することにより、キャスクの内部を温めて、キャスクの内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えることができる。
【００１３】
（３）前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの底部外周面に取り付けられたヒータを有していてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、キャスクの底部外周面に取り付けられたヒータにより、キャスクの底部に溜まりやすい水分に対して効率よく熱を与えることができる。特に、キャスクの底面に中性子遮蔽体が設けられている場合には、中性子遮蔽体のある底面方向から加熱する場合と比較して、中性子遮蔽体のない底部外周面側から加熱する方が、キャスクを外部から効率よく加熱することができる。また、多くのキャスクにある底部側面の空間を利用すれば、キャスク設置場所における取扱上の邪魔にならないように、外筒外径をはみ出さない範囲でヒータを設置することも可能である。
【００１５】
（４）前記加熱乾燥機構は、取付部材をさらに有していてもよい。前記取付部材は、前記ヒータの外側に設けられ、前記ヒータを前記キャスクの底部外周面に押圧して取り付けるものである。
【００１６】
このような構成によれば、取付部材によりヒータを押圧して、キャスクの底部外周面に密着させることができる。これにより、キャスクの底部外周面を均一に加熱して、キャスクの内部を効率よく温めることができる。
【００１７】
（５）前記加熱乾燥機構は、前記取付部材の外側を覆う断熱材をさらに有していてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、取付部材の外側を断熱材で覆うことにより、ヒータからの熱を効率よくキャスクの底部外周面に伝えることができるだけでなく、安全な作業が可能となる。また、多くのキャスクにある底部側面の空間を利用すれば、キャスク設置場所における取扱上の邪魔にならないように、外筒外径をはみ出さない範囲で断熱材を設置することも可能である。
【００１９】
（６）前記キャスク乾燥システムは、圧力センサと、乾燥判定処理部とをさらに備えていてもよい。前記圧力センサは、前記キャスクの内部の圧力を検知する。前記乾燥判定処理部は、前記減圧乾燥機構による乾燥を停止させた状態で、前記圧力センサにより検知される圧力を監視し、その結果に基づいて前記キャスクの内部が乾燥しているか否かを判定する。この場合、前記加熱乾燥機構は、前記乾燥判定処理部により前記キャスクの内部が乾燥していると判定された場合に、前記キャスクの加熱を停止させてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、圧力センサにより検知されるキャスクの内部の圧力を監視し、その結果に基づいてキャスクの内部が乾燥しているか否かを正確に判定することができる。したがって、その判定結果に基づいてキャスクの加熱を停止させることにより、キャスクの内部の水分を除去するのに必要十分な期間だけ、キャスクの内部を効率よく温めることができる。
【００２１】
（７）前記加熱乾燥機構は、加熱ガスを前記キャスクの内部に供給することにより、前記キャスクの内部を温めてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、加熱ガスをキャスクの内部に供給することにより、キャスクの内部を温めて、キャスクの内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えることができる。
【００２３】
（８）前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの内部から流出する前記加熱ガスを、当該キャスクの内部に循環させることなく排気しながら、当該キャスクの内部を温めてもよい。
【００２４】
このような構成によれば、キャスクの内部から流出する加熱ガスをキャスクの内部に循環させることなく排気する方式（ワンスルー方式）のキャスク乾燥システムにおいて、キャスクの内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００２５】
（９）前記加熱乾燥機構は、前記キャスクの内部から流出する前記加熱ガスから水分を除去し、再度加熱して当該キャスクの内部に循環させながら当該キャスクの内部を温めてもよい。
【００２６】
このような構成によれば、キャスクの内部から流出する加熱ガスを再度加熱してキャスクの内部に循環させる方式（循環方式）のキャスク乾燥システムにおいて、キャスクの内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００２７】
（１０）前記キャスク乾燥システムは、第１湿度センサと、第２湿度センサと、乾燥判定処理部とをさらに備えていてもよい。前記第１湿度センサは、前記キャスクの内部に供給される前記加熱ガスの湿度を検知する。前記第２湿度センサは、前記キャスクの内部から流出する前記加熱ガスの湿度を検知する。前記乾燥判定処理部は、前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサによりそれぞれ検知される湿度から算出される相対湿度を監視し、その結果に基づいて前記キャスクの内部が乾燥しているか否かを判定する。この場合、前記加熱乾燥機構は、前記乾燥判定処理部により前記キャスクの内部が乾燥していると判定された場合に、前記キャスクの内部への前記加熱ガスの供給を停止させてもよい。
【００２８】
このような構成によれば、キャスクの内部に供給される加熱ガスの湿度と、キャスクの内部から流出する加熱ガスの湿度との相対湿度を監視し、その結果に基づいてキャスクの内部が乾燥しているか否かを正確に判定することができる。したがって、その判定結果に基づいてキャスクの加熱を停止させることにより、キャスクの内部の水分を除去するのに必要十分な期間だけ、キャスクの内部を効率よく温めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、キャスクの内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えた状態で、キャスクの内部を減圧し、水蒸気を排気させることができるため、収納物の崩壊熱量や周囲環境温度にかかわらず、キャスクの内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るキャスク乾燥システムの構成例を示した概略図であり、外部加熱方式のキャスク乾燥システムを示している。
【図２】ヒータの変形例について説明するための断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るキャスク乾燥システムの構成例を示した概略図であり、内部加熱方式（ワンスルー方式）のキャスク乾燥システムを示している。
【図５】本発明の第３実施形態に係るキャスク乾燥システムの構成例を示した概略図であり、内部加熱方式（循環方式）のキャスク乾燥システムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
１．外部加熱方式のキャスク乾燥システム
図１は、本発明の第１実施形態に係るキャスク乾燥システムの構成例を示した概略図であり、外部加熱方式のキャスク乾燥システムを示している。このキャスク乾燥システムは、キャスク１の内部を乾燥させるためのものであり、ボンベ２、水分量計測装置３、水分回収部４、真空ポンプ５、フィルタ６、放射性ガス検知部７、ガス回収装置８及びデータ処理部９などを備えている。
【００３２】
キャスク１の内部には、使用済燃料又は放射性廃棄物などの収納物が収納され、当該収納物はキャスク１内に収納された状態で輸送又は貯蔵される。このような輸送又は貯蔵の前の準備段階として、収納物は水中でキャスク１内に収納され、密閉されたキャスク１が水中から取り出された後、当該キャスク１内の水が排水される。このときにキャスク１内に残留した水分を除去し、キャスク１の内部を乾燥させるために、本実施形態に係るキャスク乾燥システムが用いられる。
【００３３】
キャスク１内には、ボンベ２から導入路１１を介してガスを導入することができる。キャスク１内の収納物の輸送時又は貯蔵時には、ボンベ２から供給されるガスがキャスク１内に充填される。キャスク１内に充填されるガス（充填ガス）としては、Ｈｅガスを例示することができるが、これに限られるものではない。本実施形態において、ボンベ２は、充填ガスを供給するためのガス供給源を構成している。導入路１１の途中には、バルブ１２が設けられており、このバルブ１２を開状態とすることにより、ボンベ２からキャスク１内にガスを導入することができる。
【００３４】
キャスク１内には、導入路１１以外にも、導出路１３が連通している。導出路１３の途中に真空ポンプ５が設けられており、この真空ポンプ５を駆動させることにより、キャスク１内を減圧することができる。水分量計測装置３及び水分回収部４は、導出路１３における真空ポンプ５よりも上流側に設けられている。一方、フィルタ６、放射性ガス検知部７及びガス回収装置８は、導出路１３における真空ポンプ５よりも下流側に設けられている。
【００３５】
水分量計測装置３は、導出路１３内のガスの圧力、温度、湿度及び酸素濃度などを測定するための装置である。導出路１３における水分量計測装置３の上流側及び下流側には、それぞれバルブ１５，１６が設けられている。また、導出路１３におけるバルブ１５の上流側には、バイパス流路１４の一端部が接続され、導出路１３におけるバルブ１６の下流側には、バイパス流路１４の他端部が接続されている。また、バイパス流路１４には、バルブ１７が設けられている。
【００３６】
これにより、バルブ１５，１６，１７を開状態とし、真空ポンプ５を駆動させたときには、キャスク１内のガスは水分量計測装置３及びバイパス流路１４を通って下流側へと導かれる。一方、バルブ１５，１６を閉状態とし、バルブ１７を開状態として、真空ポンプ５を駆動させたときには、バイパス流路１４を介してキャスク１内のガスを導出することができる。このとき、キャスク１内のガスは計測機器保護の観点から、水分量計測装置３を通ることなく下流側へと導かれる。
【００３７】
水分回収部４は、キャスク１内から導出路１３を介して導出されるガスに含まれる水分を回収する。真空ポンプ５を駆動させることによりキャスク１内を減圧した場合には、キャスク１内の水分が蒸発し、導出路１３を介してキャスク１内から排気される。その水蒸気を水分回収部４で回収することにより、キャスク１から排気されるガスを乾燥させることができる。本実施形態において、真空ポンプ５は、キャスク１の内部を減圧し、それに伴って蒸発する水分を排気させることにより、キャスク１の内部を乾燥させる減圧乾燥機構を構成している。
【００３８】
フィルタ６は、キャスク１から導出路１３を介して導出されるガスに含まれる異物などを捕獲する。放射性ガス検知部７は、導出路１３内を流れるガス中の放射性物質（例えばクリプトンガス）を検知する。導出路１３におけるフィルタ６の下流側には、分岐流路１８の一端部が接続され、その接続部よりも下流側に分岐流路１８の他端部が接続されている。この分岐流路１８に放射性ガス検知部７が設けられている。これにより、導出路１３内を流れるガスの一部を分岐流路１８に導き、そのガス中の放射性物質を放射性ガス検知部７により検知することができる。
【００３９】
ガス回収装置８は、導出路１３内を流れるガスを回収するための装置である。導出路１３における分岐流路１８との接続部よりも下流側には、分岐流路１９の一端部が接続され、その接続部よりも下流側に分岐流路１９の他端部が接続されている。この分岐流路１９にガス回収装置８が設けられており、分岐流路１９におけるガス回収装置８の上流側及び下流側には、それぞれバルブ２０，２１が設けられている。また、導出路１３における分岐流路１９との接続部よりも下流側には、バルブ２２が設けられている。
【００４０】
放射性ガス検知部７により放射性物質が検出された場合には、バルブ２２を閉状態にするとともに、バルブ２０，２１を開状態にすることにより、導出路１３内のガスが排気されずにガス回収装置８へと導かれる。これにより、放射性物質を含むガスが排気されるのを防止することができる。一方、放射性ガス検知部７により放射性物質が検出されていないときには、バルブ２０，２１を閉状態にするとともに、バルブ２２を開状態にすることにより、導出路１３内のガスを排気することができる。
【００４１】
本実施形態では、キャスク１の外部に設けられたヒータ３１により、キャスク１を外部から加熱することができるようになっている。キャスク１は、例えばヒータ３１上に設けられており、キャスク１の底面がヒータ３１により加熱される。より具体的には、キャスク１が設置される床面（例えばコンクリート面）に、断熱材３２を介してヒータ３１が設置され、そのヒータ３１上にキャスク１が設置される。図１には図示しないが、キャスク１の周囲は断熱材により覆われていてもよい。
【００４２】
上記のようなヒータ３１は、キャスク１を外部から加熱することにより、キャスク１の内部を温めるための加熱乾燥機構を構成している。ヒータ３１を用いてキャスク１の内部を温めることにより、キャスク１の内部に存在する水分の蒸発を促進することができる。すなわち、真空ポンプ５でキャスク１の内部を減圧することにより乾燥させるだけでなく、ヒータ３１でキャスク１の内部を温めることにより、キャスク１の内部に存在する水分を蒸発させることができる。
【００４３】
これにより、キャスク１の内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えた状態で、キャスク１の内部を減圧し、水蒸気を排気させることができるため、収納物の崩壊熱量や周囲環境温度にかかわらず、キャスク１の内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００４４】
本実施形態において、水分量計測装置３は、キャスク１の内部の圧力を検知する圧力センサとして機能する。具体的には、バルブ１５を開状態にするとともに、バルブ１６，１７を閉状態にすることにより、キャスク１の内部の圧力を水分量計測装置３で検知することができる。ただし、水分量計測装置３の代わりに、キャスク１の内部の圧力を検知するための圧力センサが別途設けられた構成であってもよい。
【００４５】
データ処理部９は、例えばコンピュータにより構成されており、水分量計測装置３からの出力信号に基づいてデータ処理を行う。本実施形態において、データ処理部９は、キャスク１の内部が乾燥しているか否かを判定する乾燥判定処理部として機能する。すなわち、データ処理部９は、水分量計測装置３により検知されるキャスク１の内部の圧力に基づいて、キャスク１の内部が乾燥しているか否かを判定することができる。
【００４６】
キャスク１の内部を乾燥させる際には、まず、キャスク１、収納物及び周囲温度に応じた出力でヒータ３１を駆動し、キャスク１の内部を温める。次に、バルブ１２，２０，２１を閉状態にするとともに、バルブ１５，１６，２２を開状態にして、真空ポンプ５を駆動させる。これにより、キャスク１の内部が徐々に乾燥し、乾燥に伴って水分量計測装置３で検出される導出路１３内のガスの圧力が徐々に低下する。そして、キャスク１内の水分がなくなってくると、水分量計測装置３で検出される導出路１３内のガスの圧力が急激に低下するため、その急激な圧力低下を検知した時点で、真空ポンプ５の駆動が停止されるとともに、バルブ１６，１７が閉じられる。
【００４７】
これにより、バルブ１５が開状態のまま、バルブ１６，１７が閉状態となるため、キャスク１の内部の圧力を水分量計測装置３で検知することができる。そして、この状態が一定時間だけ維持されることにより、真空ポンプ５による乾燥（真空乾燥）を停止させた状態で、水分量計測装置３により検知されるキャスク１の内部の圧力が監視される。
【００４８】
上記のような監視中にキャスク１の内部の圧力が上昇すれば、データ処理部９（乾燥判定処理部）は、キャスク１の内部が完全には乾燥していないと判定する。この場合には、バルブ１６が開かれ、真空ポンプ５の駆動が再開されることにより、再び真空乾燥が行われる。
【００４９】
一方、監視中にキャスク１の内部の圧力が上昇しなければ、データ処理部９は、キャスク１の内部が完全に乾燥していると判定する。この場合には、ヒータ３１の駆動が停止されることにより、ヒータ３１による乾燥（加熱乾燥）が終了する。このようにしてキャスク１の内部が完全に乾燥した後、バルブ１２が開かれることにより、ボンベ２からキャスク１内にＨｅガスなどの充填ガスが充填され、キャスク１内の圧力が所定の圧力とされた状態でキャスク１が密閉される。キャスク１内の収納物は、この状態で輸送又は貯蔵されることとなる。
【００５０】
本実施形態では、水分量計測装置３により検知されるキャスク１の内部の圧力を監視し、その結果に基づいてキャスク１の内部が乾燥しているか否かを正確に判定することができる。したがって、その判定結果に基づいてキャスク１の加熱を停止させることにより、キャスク１の内部の水分を除去するのに必要十分な期間だけ、キャスク１の内部を効率よく温めることができる。
【００５１】
２．ヒータの変形例
図２は、ヒータ３１の変形例について説明するための断面図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【００５２】
上記実施形態では、キャスク１がヒータ３１上に設けられ、キャスク１の底面がヒータ３１により加熱されるような構成について説明した。これに対して、図２及び図３に示す変形例では、キャスク１の底部外周面にヒータ３１が取り付けられている点が異なっている。このようなヒータ３１は、キャスク１を外部から加熱することにより、キャスク１の内部を温めるための加熱乾燥機構を構成している。
【００５３】
キャスク１は、内部空間１００が形成された中空状の本体１０１と、内部空間１００を閉塞するための蓋１０２とを備えている。内部空間１００には、使用済燃料又は放射性廃棄物などの収納物が収納される。本体１０１は、円筒状の側面壁１１１と、側面壁１１１の下端部を閉塞する底面壁１１２とが一体的に形成された構成を有している。蓋１０２は、本体１０１に上方から取り付けられることにより、側面壁１１１の上端部に形成された開口１１３を閉塞する。本体１０１及び蓋１０２は、例えば合金鋼、ステンレス鋼などの金属により形成されている。
【００５４】
底面壁１１２の下面には、例えば円形の凹部１１３が形成されている。この凹部１１３の内径は、内部空間１００の内径と同一又はそれ以上であり、下方から見たときに内部空間１００全体に重なるように形成されている。凹部１１３内には、樹脂により形成された中性子遮蔽体１０３が配置され、その下方からカバー１０４により凹部１１３が閉塞されている。
【００５５】
側面壁１１１の外周面には、中性子遮蔽体１０５が被せられている。また、中性子遮蔽体１０５の外周面には、外筒１０６が被せられている。外筒１０６の上端には、中性子遮蔽体１０５の上方を閉塞する上端板１６１が取り付けられている。また、外筒１０６の下端には、中性子遮蔽体１０５の下方を閉塞する下端板１６２が取り付けられている。中性子遮蔽体１０５及び外筒１０６は、いずれも側面壁１１１の上端部から他端部まで延びており、内部空間１００の外周全体を覆っている。
【００５６】
中性子遮蔽体１０５及び外筒１０６が配置されないことによる底面壁１１２の外周面（キャスク１の底部外周面）の空間にヒータ３１が設けられることにより、円環状にヒータ３１が配置される。ヒータ３１は、例えばシリコンゴムシート内に発熱線が張り巡らされたシリコンラバーヒータにより構成されている。シリコンラバーヒータは、薄くて軽く、キャスク１の底部外周面を均一に加熱することができるという利点があるが、シリコンラバーヒータ以外のヒータ３１を用いることも可能である。底面壁１１２の外周面（キャスク１の底部外周面）には熱電対などの温度センサ（図示せず）が設けられ、当該温度センサにより検知される温度に基づいて、ヒータ３１への通電のオン／オフ制御、又は、通電量の制御が行われる。
【００５７】
ヒータ３１は、取付部材３２を用いてキャスク１の底部外周面に取り付けられる。取付部材３２は、例えばステンレス鋼又はアルミなどの金属により形成された薄板により構成されている。取付部材３２は、ヒータ３１の外側に設けられ、ヒータ３１をキャスク１の底部外周面に押圧して取り付けるためのものである。この例では、取付部材３２が複数（例えば３つ）の分割片３２１に分割されており、各分割片３２１の内面（キャスク１側の面）にヒータ３１が取り付けられている。これらの分割片３２１が周方向に並べて配置され、互いに連結されることにより、円環状の取付部３２が構成される。
【００５８】
具体的には、各分割片３２１の周方向両端部には、径方向に突出する突出部３２２が形成されている。ヒータ３１の外側に各分割片３２２を周方向に並べて配置した状態では、隣接する突出部３２２の間に空間が形成されている。隣接する突出部３２２同士は、例えばボルト及びナットにより構成される固定具３２３によって連結される。この例では、固定具３２３としてのボルト及びナットを互いに締め付けて、隣接する突出部３２２同士を近接させることにより、ヒータ３１を各分割片３２１で締め付けてキャスク１の底部外周面に押圧することができる。
【００５９】
ただし、固定具３２３は、ボルト及びナットに限らず、例えばＵ字状のロック部材を隣接する突出部３２２に跨らせて固定する構成などであってもよいし、他の任意の固定方法を採用することができる。また、取付部材３２は、３つではなく、２つ又は４つ以上に分割された構成であってもよいし、分割されていない構成であってもよい。
【００６０】
取付部材３２の外側には、断熱材３３が設けられる。断熱材３３の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばロックウールなどを用いることができる。断熱材３３は、取付部材３２の外側に接着されてもよいし、面ファスナなどの他の固定方法を用いて固定されてもよい。この断熱材３３により、ヒータ３１及び取付部材３２の外側を覆って断熱することができる。
【００６１】
図２及び図３に示す変形例では、キャスク１の底部外周面に取り付けられたヒータ３１により、キャスク１の底部に溜まりやすい水分に対して効率よく熱を与えることができる。この例では、キャスク１の底面に中性子遮蔽体１０３が設けられているため、その中性子遮蔽体１０３を介してキャスク１の底面に効率よく熱を伝えることは困難である。そのため、図２及び図３に示すように、キャスク１の底部外周面にヒータ３１を取り付けて、中性子遮蔽体１０３のない底部外周面側から加熱することにより、キャスク１を外部から効率よく加熱することができる。特に、この例ではキャスク１の底部側面の空間にヒータ３１を取り付けることにより、キャスク１の設置場所における取扱上の邪魔にならないように、外筒１０６の外径をはみ出さない範囲でヒータ３１を設置することができる。
【００６２】
また、この例では、取付部材３２によりヒータ３１を押圧して、キャスク１の底部外周面に密着させることができる。これにより、キャスク１の底部外周面を均一に加熱して、キャスク１の内部を効率よく温めることができる。
【００６３】
さらに、この例では、取付部材３２の外側を断熱材３３で覆うことにより、ヒータ３１からの熱を効率よくキャスク１の底部外周面に伝えることができるだけでなく、安全な作業が可能となる。また、この例ではキャスク１の底部側面の空間に断熱材３３を取り付けることにより、キャスク１の設置場所における取扱上の邪魔にならないように、外筒１０６の外径をはみ出さない範囲で断熱材３３を設置することができる。
【００６４】
この例では、ヒータ３１、取付部材３２及び断熱材３３が加熱乾燥機構を構成しているが、取付部材３２及び断熱材３３の少なくとも一方が省略された構成であってもよい。また、ヒータ３１と、取付部材３２及び断熱材３３の少なくとも一方とが、分離されずに一体的に構成されていてもよい。
【００６５】
３．内部加熱方式（ワンスルー方式）のキャスク乾燥システム
図４は、本発明の第２実施形態に係るキャスク乾燥システムの構成例を示した概略図であり、内部加熱方式（ワンスルー方式）のキャスク乾燥システムを示している。
【００６６】
このキャスク乾燥システムは、加熱されたガス（加熱ガス）をキャスク１の内部に供給することにより、キャスク１の内部を温めて乾燥させる。特に、本実施形態では、キャスク１の内部から流出する加熱ガスを、キャスク１の内部に循環させることなく排気しながら、キャスク１の内部を温める方式（ワンスルー方式）について説明する。なお、以下の説明において、図１に示した第１実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施形態では、導入路１１の途中に、加熱ガスをキャスク１の内部に供給するための加熱ガス流路２３が接続されている。この加熱ガス流路２３にヒータ４１が設けられており、大気その他の任意のガスがヒータ４１により温められ、加熱ガス流路２３及び導入路１１を介してキャスク１の内部に供給される。本実施形態において、導入路１１、加熱ガス流路２３及びヒータ４１は、キャスク１の内部を温めて乾燥させるための加熱乾燥機構を構成している。
【００６８】
加熱ガス流路２３には、バルブ２４が設けられている。このバルブ２４を開いた状態でヒータ４１を駆動させるとともに、真空ポンプ５を駆動させてキャスク１内を減圧することにより、ヒータ４１で加熱されたガスをキャスク１内に導入することができる。キャスク１内に導入された加熱ガスは、キャスク１内を通って導出路１３へと流出する。
【００６９】
ヒータ４１の上流側には、ヒータ４１を介して加熱ガス流路２３に流入するガスの湿度を検知する湿度計４２が設けられている。この湿度計４２は、キャスク１の内部に供給される加熱ガスの湿度を検知する第１湿度センサを構成している。一方、水分量計測装置３は、キャスク１の内部から流出する加熱ガスの湿度を検知する第２湿度センサを構成している。
【００７０】
本実施形態では、データ処理部９（乾燥判定処理部）が、湿度計４２及び水分量計測装置３によりそれぞれ検知される湿度に基づいて、キャスク１の内部が乾燥しているか否かを判定する。より具体的には、湿度計４２により検知される湿度と、水分量計測装置３により検知される湿度との間の相対湿度が算出され、その相対湿度に基づいてキャスク１の内部が乾燥しているか否かを判定することができるようになっている。
【００７１】
キャスク１の内部を乾燥させる際には、バルブ１２，２０，２１を閉状態にするとともに、バルブ１５，１６，２２，２４を開状態にして、ヒータ４１及び真空ポンプ５を駆動させる。これにより、キャスク１の内部が減圧されるとともに、ヒータ４１で加熱されたガスがキャスク１内を通って排気される。この状態で、湿度計４２及び水分量計測装置３によりそれぞれ検知される湿度から算出される相対湿度が監視される。
【００７２】
上記のような監視中に相対湿度が一定の基準値よりも小さくなれば、データ処理部９（乾燥判定処理部）は、キャスク１の内部が完全に乾燥していると判定する。この場合、ヒータ３１の駆動が停止されることにより、ヒータ４１による乾燥（加熱乾燥）が終了する。このようにしてキャスク１の内部が完全に乾燥した後、バルブ２４を閉じてキャスク１内の残存加熱ガスを排気してから真空ポンプ５の駆動を停止し、バルブ１６，１７が閉じられるとともに、バルブ１２が開かれることにより、ボンベ２からキャスク１内にＨｅガスなどの充填ガスが充填され、キャスク１内の圧力が所定の圧力とされた状態でキャスク１が密閉される。キャスク１内の収納物は、この状態で輸送又は貯蔵されることとなる。
【００７３】
本実施形態では、加熱ガスをキャスク１の内部に供給することにより、キャスク１の内部を温めて、キャスク１の内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えることができる。特に、本実施形態では、キャスク１の内部から流出する加熱ガスをキャスク１の内部に循環させることなく排気する方式（ワンスルー方式）のキャスク乾燥システムにおいて、キャスク１の内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、キャスク１の内部に供給される加熱ガスの湿度（湿度計４２で検知される湿度）と、キャスク１の内部から流出する加熱ガスの湿度（水分量計測装置３で検知される湿度）との相対湿度を監視し、その結果に基づいてキャスク１の内部が乾燥しているか否かを正確に判定することができる。したがって、その判定結果に基づいてキャスク１の加熱を停止させることにより、キャスク１の内部の水分を除去するのに必要十分な期間だけ、キャスク１の内部を効率よく温めることができる。
【００７５】
４．内部加熱方式（循環方式）のキャスク乾燥システム
図５は、本発明の第３実施形態に係るキャスク乾燥システムの構成例を示した概略図であり、内部加熱方式（循環方式）のキャスク乾燥システムを示している。
【００７６】
このキャスク乾燥システムは、加熱されたガス（加熱ガス）をキャスク１の内部に供給することにより、キャスク１の内部を温めて乾燥させる。特に、本実施形態では、キャスク１の内部から流出する加熱ガスから水分を除去し、再度加熱してキャスク１の内部に循環させながらキャスク１の内部を温める方式（循環方式）について説明する。なお、以下の説明において、図１に示した第１実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７７】
本実施形態では、導入路１１の途中に、加熱ガスをキャスク１の内部に循環させながら供給するための循環流路２５の一端部が接続されている。循環流路２５の他端部は、導出路１３における真空ポンプ５の上流側、より具体的には水分回収部４と真空ポンプ５との間に接続されている。循環流路２５には、バルブ２６、ヒータ５１及び循環ポンプ５２が設けられている。また、導出路１３における真空ポンプ５よりも下流側、より具体的には真空ポンプ５とガス回収装置８との間には、バルブ２７が設けられている。
【００７８】
バルブ２６を開くとともに、バルブ２７を閉じた状態で、ヒータ５１及び循環ポンプ５２を駆動させれば、キャスク１から導出路１３に導出されたガスが、循環流路２５を通ってヒータ５１により温められ、導入路１１を介してキャスク１の内部に再び供給される。本実施形態において、導入路１１、循環流路２５、ヒータ５１及び循環ポンプ５２は、キャスク１の内部を温めて乾燥させるための加熱乾燥機構を構成している。
【００７９】
循環流路２５におけるヒータ５１の上流側には、ヒータ５１に供給されるガスの湿度を検知する湿度計５３が設けられている。この湿度計５３は、キャスク１の内部に供給される加熱ガスの湿度を検知する第１湿度センサを構成している。一方、水分量計測装置３は、キャスク１の内部から流出する加熱ガスの湿度を検知する第２湿度センサを構成している。
【００８０】
本実施形態では、データ処理部９（乾燥判定処理部）が、湿度計５３及び水分量計測装置３によりそれぞれ検知される湿度に基づいて、キャスク１の内部が乾燥しているか否かを判定する。より具体的には、湿度計５３により検知される湿度と、水分量計測装置３により検知される湿度との間の相対湿度が算出され、その相対湿度に基づいてキャスク１の内部が乾燥しているか否かを判定することができるようになっている。
【００８１】
キャスク１の内部を乾燥させる際には、バルブ１２，２０，２１，２６を閉状態にするとともに、バルブ１５，１６，２２，２７を開状態にして、真空ポンプ５を駆動させる。これにより、キャスク１の内部が減圧される。その後、真空ポンプ５の駆動が停止されるとともに、バルブ２７が閉じられることにより、キャスク１の内部が減圧状態で保たれる。そして、この状態でバルブ２６が開かれるとともに、ヒータ５１及び循環ポンプ５２が駆動される。これにより、キャスク１内のガスが循環流路２５を介して循環しながら、ヒータ５１で加熱されるため、キャスク１の内部が温められる。この状態で、湿度計５３及び水分量計測装置３によりそれぞれ検知される湿度から算出される相対湿度が監視される。
【００８２】
上記のような監視中に相対湿度が一定の基準値よりも小さくなれば、データ処理部９（乾燥判定処理部）は、キャスク１の内部が完全に乾燥していると判定する。この場合、ヒータ５１及び循環ポンプ５２の駆動が停止されることにより、ヒータ５１による乾燥（加熱乾燥）が終了する。このようにしてキャスク１の内部が完全に乾燥した後、真空ポンプ５が駆動されるとともに、バルブ２７が開かれて、キャスク１内のガスが排気される。その後、真空ポンプ５の駆動が停止され、バルブ１６，１７が閉じられるとともに、バルブ１２が開かれることにより、ボンベ２からキャスク１内にＨｅガスなどの充填ガスが充填され、キャスク１内の圧力が所定の圧力とされた状態でキャスク１が密閉される。キャスク１内の収納物は、この状態で輸送又は貯蔵されることとなる。
【００８３】
本実施形態では、加熱ガスをキャスク１の内部に供給することにより、キャスク１の内部を温めて、キャスク１の内部の除去すべき水分量に対して十分な熱量を与えることができる。特に、本実施形態では、キャスク１の内部から流出する加熱ガスを再度加熱してキャスク１の内部に循環させる方式（循環方式）のキャスク乾燥システムにおいて、キャスク１の内部を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、キャスク１の内部に供給される加熱ガスの湿度（湿度計５３で検知される湿度）と、キャスク１の内部から流出する加熱ガスの湿度（水分量計測装置３で検知される湿度）との相対湿度を監視し、その結果に基づいてキャスク１の内部が乾燥しているか否かを正確に判定することができる。したがって、その判定結果に基づいてキャスク１の加熱を停止させることにより、キャスク１の内部の水分を除去するのに必要十分な期間だけ、キャスク１の内部を効率よく温めることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１    キャスク
２    ボンベ
３    水分量計測装置
４    水分回収部
５    真空ポンプ
６    フィルタ
７    放射性ガス検知部
８    ガス回収装置
９    データ処理部
１１  導入路
１２  バルブ
１３  導出路
１４  バイパス流路
１８  分岐流路
１９  分岐流路
２３  加熱ガス流路
２５  循環流路
３１  ヒータ
３２  断熱材
４１  ヒータ
４２  湿度計
５１  ヒータ
５２  循環ポンプ
５３  湿度計
【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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