(57)【要約】【課題】容器本体に液体の遮蔽材を用いる際に、製造が容易となる遮蔽構造を有する格納容器を提供する。【解決手段】使用済核燃料の格納室４が設けられた有底円筒状の容器本体２及びこの容器本体２の格納室３の開口部を閉鎖し得る蓋体３を具備すると共に、容器本体２の両端部に吊持用軸体８が設けられた格納容器１であって、両端部に設けられた吊持用軸体８，８同士間の容器本体２の外周部に液状遮蔽材16が充填される環状の液状遮蔽材充填室25を形成し、各吊持用軸体８に対応する容器本体２の外周に固形状遮蔽材11を環状に配置すると共に、これら各吊持用軸体８の内部に固形状遮蔽材12を配置したものである。【選択図】図１
2015230234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済核燃料の格納室が設けられた有底円筒状の容器本体およびこの容器本体の格納室の開口部を閉鎖し得る蓋体を具備するとともに、上記容器本体の両端部に吊持用軸体が設けられた格納容器であって、
上記両端部に設けられた吊持用軸体同士間の容器本体の外周部に液体の遮蔽材が充填される環状の液状遮蔽材充填室を形成し、
上記各吊持用軸体に対応する容器本体の外周に固体の遮蔽材を環状に配置するとともに、これら各吊持用軸体の内部に固体の遮蔽材を配置したことを特徴とする使用済核燃料の格納容器。
【請求項２】
格納室の開口部側である液状遮蔽材充填室の一端側に端部環状板体を配置して、当該液状遮蔽材充填室の一端側に液体の遮蔽材の膨張を吸収するための空気溜まりを有する液膨張用空間部およびその他端側に液充填用空間部を形成するとともに、
上記端部環状板体に貫通穴を形成して、液充填用空間部と液膨張用空間部との間で液体の遮蔽材が移動し得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載の使用済核燃料の格納容器。
【請求項３】
容器本体の軸心を含む縦断平面上で、液膨張用空間部の周囲を液体の遮蔽材が移動し得る循環移動通路を設けたことを特徴とする請求項２に記載の使用済核燃料の格納容器。
【請求項４】
端部環状板体に設けられた貫通穴に且つ液充填用空間部側の表面に、気体のシール部材を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の使用済核燃料の格納容器。
【請求項５】
シール部材を、両端が開口された平面視Ｃ字形状の第１環状管路および第２環状管路と、これら両環状管路の一端同士を各Ｃ字形状にされた管路中心線の内方位置で接続管路にて互いに接続するとともに、第１環状管路の他端を、端部環状板体に設けられた貫通穴に接続するとともに、第２環状管路の他端を、液充填用空間部に開口させたことを特徴とする請求項４に記載の使用済核燃料の格納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済核燃料の格納容器に関し、特に、その遮蔽構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
使用済核燃料の格納容器は、底部が閉塞された筒状の容器本体と、この容器本体の上端開口部を閉塞する蓋体とから構成されている。そして、この格納容器は、使用済核燃料を格納するものであるため、当然ながら、使用済核燃料から出る放射線が外部に漏れるのを防止する遮蔽構造にされている。
【０００３】
例えば、容器本体の壁部は、非常に厚くされたステンレスなどの炭素鋼により構成されるとともに、蓋体については、放射線を吸収し得る材料などで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
なお、放射線（特に、中性子線）を遮蔽する材料として、レジンに代表される固体の遮蔽材、またはエチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液に代表される液体の遮蔽材が一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９４１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、液体の遮蔽材は、容器本体に格納された使用済核燃料である収容物の発熱による温度上昇に伴い、液体の遮蔽材の封入部分の圧力上昇を招くため、当該封入部は圧力容器として扱われる。このため、容器の溶接部分については、圧力容器の溶接規格が適用されることとなる。
【０００７】
また、格納容器には、当該格納容器を取り扱うためのトラニオンが容器本体の両端部近傍に設けられており、当然ながら、これらトラニオンの部分についても、遮蔽構造をとる必要がある。しかし、このトラニオンの部分に、液体を封入するための構造を、その溶接規格を満足させて設けることは非常に困難であり、当然ながら、その製造が困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、容器本体に液体の遮蔽材を用いる際に、製造が容易となる遮蔽構造を有する格納容器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】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る使用済核燃料の格納容器は、使用済核燃料の格納室が設けられた有底円筒状の容器本体およびこの容器本体の格納室の開口部を閉鎖し得る蓋体を具備するとともに、上記容器本体の両端部に吊持用軸体が設けられた格納容器であって、
上記両端部に設けられた吊持用軸体同士間の容器本体の外周部に液体の遮蔽材が充填される環状の液状遮蔽材充填室を形成し、
上記各吊持用軸体に対応する容器本体の外周に固体の遮蔽材を環状に配置するとともに、これら各吊持用軸体の内部に固体の遮蔽材を配置したものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る使用済核燃料の格納容器は、請求項１に記載の格納容器における格納室の開口部側である液状遮蔽材充填室の一端側に端部環状板体を配置して、当該液状遮蔽材充填室の一端側に液体の遮蔽材の膨張を吸収するための空気溜まりを有する液膨張用空間部およびその他端側に液充填用空間部を形成するとともに、
上記端部環状板体に貫通穴を形成して、液充填用空間部と液膨張用空間部との間で液体の遮蔽材が移動し得るように構成したものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る使用済核燃料の格納容器は、請求項２に記載の格納容器における容器本体の軸心を含む縦断平面上で、液膨張用空間部の周囲を液体の遮蔽材が移動し得る循環移動通路を設けたものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係る使用済核燃料の格納容器は、請求項１または２に記載の格納容器における端部環状板体に設けられた貫通穴に且つ液充填用空間部側の表面に、気体のシール部材を配置したものである。
【００１３】
さらに、本発明の請求項５に係る使用済核燃料の格納容器は、請求項４に記載の格納容器におけるシール部材を、両端が開口された平面視Ｃ字形状の第１環状管路および第２環状管路と、これら両環状管路の一端同士を各Ｃ字形状にされた管路中心線の内方位置で接続管路にて互いに接続するとともに、第１環状管路の他端を、端部環状板体に設けられた貫通穴に接続するとともに、第２環状管路の他端を、液充填用空間部に開口させたものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成によると、吊持用軸体を含む容器本体の端部である外周部分に固体の遮蔽材を配置するとともに、吊持用軸体の内部にも固体の遮蔽材を配置したので、例えばこの吊持用軸体に液体の遮蔽材を配置するような構成にした場合に必要とされる圧力容器の溶接規格を適用しなくても済み、したがって吊持用軸体の容器本体への取付構造を簡単にし得るとともに溶接作業も容易となる。すなわち、格納容器の製造を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る格納容器の断面図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図１のＦ−Ｆ断面図である。
【図５】同格納容器のシール部材における流体の管路を示す側面図である。
【図６】同格納容器のシール部材における流体の管路を示す斜視図である。
【図７】同格納容器のシール部材における流体の管路の概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例に係る使用済核燃料の格納容器を図面に基づき説明する。
図１に示すように、この格納容器１は、内部に使用済核燃料（例えば、多数の使用済核燃料棒などである）を格納し得る円柱形状の格納室４が設けられた有底円筒状の容器本体２と、この容器本体２の開口部を覆うための蓋体３とを有している。勿論、この格納容器１は、使用済核燃料の輸送用または貯蔵用として用いられるものであり、使用済核燃料の収納容器とも言える。なお、以下の説明においては、容器本体２の開口部側を、一端側（一端部）または上端側と称するとともに、底側を他端側（他端部）または下端側と称し、また容器本体２の中心線を中心軸Ｃと称する。
【００１７】
上記容器本体２は、円筒形状の胴体部６とこの胴体部６の他端部に設けられた底壁部７とから構成されるとともに、この胴体部６の両端部には格納容器１を吊持するための吊持用軸体（トラニオンとも言い、以下、軸体と称す）８が設けられている。
【００１８】
次に、上記格納容器１に具備された放射線の遮蔽構造について説明する。
容器本体２の胴体部６については、液状物質により放射線（特に、中性子線）を遮蔽するための遮蔽構造が採用されるとともに、胴体部６の軸体８に対応する両端部については、固形物質により放射線を遮蔽する遮蔽構造が採用され、また底壁部７および蓋体３についても、固形物質による遮蔽構造が採用されている。なお、液状物質としては、例えばエチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液などの液体が用いられ（液体の遮蔽材であり、以下、単に液体または液状遮蔽材とも称す）、また固形物質としては、固体の合成樹脂、具体的には、エポキシ系樹脂などが用いられる（固体の遮蔽材であり、以下、固形状遮蔽材とも称す）。
【００１９】
すなわち、胴体部６は、その軸心方向である長さ方向において（中心軸Ｃに沿う方向において）、両端の軸体８を含む端部領域Ａと、これら両端部領域Ａ，Ａ間の中間領域Ｂとに分けた場合、端部領域Ａには固形物質を用いた遮蔽構造が採用されるとともに、中間領域Ｂには液状物質を用いた遮蔽構造が採用されている。
【００２０】
まず、端部領域Ａに設けられる遮蔽構造について説明する。
すなわち、容器本体２における端部領域Ａでは、所定幅Ｗでもって（鉛直に立てた場合には、所定高さでもって）、固形物質として合成樹脂よりなる固形状遮蔽材１１が環状に配置される（巻き付けられる）とともに、９０°置きに四か所で（四方に）軸体８が設けられている。
【００２１】
そして、これら各軸体８は、容器本体２への取付部２１と、この取付部２１の端部から外側に突設された軸部２２とから構成され、またこの取付部２１は円筒状にされており、その内側空間部２１ａに固形状遮蔽材１２が充填されている。
【００２２】
このように軸体８を含む容器本体２の端部領域Ａである外周環状部分に固形状遮蔽材１１を配置するとともに、軸体８の大部分を占める取付部２１の内側空間部２１ａ内にも固形状遮蔽材１２を充填したので、例えばこの軸体８に液状遮蔽材を配置するような構成にした場合に必要とされる圧力容器の溶接規格を適用しなくても済み、したがって軸体８の容器本体２への取付構造を簡単にし得るとともに溶接作業も容易となる。
【００２３】
次に、中間領域Ｂに設けられる遮蔽構造について説明する。
この中間領域Ｂに係る胴体部６の外周部分には、環状凹部６ａが形成されるとともに、その外周に外筒２４が設けられて、その内側に所定高さ（半径方向での厚さ）Ｄの液状遮蔽材１６を充填するための環状の液状遮蔽材充填室２５が形成される。
【００２４】
そして、この液状遮蔽材充填室２５の蓋体３側（一端側または容器本体の上端側）である一端側には、充填された液状遮蔽材１６が放射線により加熱されて膨張した際に、その膨張分を吸収し得る吸収構造が具備されている。
【００２５】
すなわち、液状遮蔽材充填室２５の一端側には、所定長さの筒状区画壁２６とその両端部に第１および第２端部環状板体３１，３２が配置されて、これら両板体３１，３２間に液膨張用空間部２７が形成され、また第２端部環状板体３２より他端側には液充填用空間部２８が形成されている。
【００２６】
さらに、上記液膨張用空間部２７の中間には中間環状板体３３が配置されて、一端側の第１膨張用空間部２７ａと他端側の第２膨張用空間部２７ｂとが形成されている。なお、端部環状板体３１と環状凹部６ａの壁面とには補強用板材３４が配置されて第１端部通路用空間部２９が形成されており、また筒状区画壁２６の外周に形成される空間部分を側部通路用空間部３０と称す。なお、この側部通路用空間部３０は液状遮蔽材１６を第１端部通路用空間部２９に導くためのものである。
【００２７】
さらに、第１膨張用空間部２７ａおよび第２膨張用空間部２７ｂは、環状仕切板３５，３６により、それぞれ、内側（中心軸寄り）の液体通路室２７ａｉ，２７ｂｉと、外側の液体膨張室２７ａｏ，２７ｂｏとに分けられている。
【００２８】
また、上記中間環状板体３３には、液体通路室２７ａｉ，２７ｂｉ同士および液体膨張室２７ａｏ，２７ｂｏ同士間で液体が移動し得るように２つの貫通穴４１Ａ，４１Ｂが形成されるとともに、第２端部環状板体３２にも２つの貫通穴４２Ａ，４２Ｂが形成されて液体通路室２７ｂｉおよび液体膨張室２７ｂｏとその他端側の環状充填用空間部２８との間で液体が移動し得るようにされ、さらに側部通路用空間部３０側の液体が端部通路用空間部２９を経て第１膨張用空間部２７ａの液体通路室２７ａｉに移動し得るように、補強用板体３４および第１端部環状板体３１にも貫通穴４３，４４がそれぞれ設けられている。
【００２９】
したがって、液状遮蔽材充填室２５内の液体（液状遮蔽材）が加熱されて膨張した場合、貫通穴４２Ｂ，４１Ｂを介して、膨張用空間部２７ｂｏ，２７ａｏ内に流入してその膨張分を空気溜まりＲにて吸収することができ、また液状遮蔽材充填室２５内の液体は、貫通穴４３，４４，４１Ａ，４２Ａを介して、側部通路用空間部３０から端部通路用空間部２９および液体通路室２７ａｉ，２７ｂｉを経て（これら空間部および通路室により循環移動通路が形成される）循環移動できることになる。なお、貫通穴４２Ｂには、気体のシール部材が設けられており、これについては後述する。
【００３０】
簡単に言えば、液膨張用空間部２７内の液体は、２つの液体膨張室２７ａｏ，２７ｂｏ内に出入りが自由にされるとともに、液体通路室２７ａｉ，２７ｂｉ並びに側部通路用空間部３０および端部通路用空間部２９を介して、液体膨張室２７ａｏ，２７ｂｏの周囲を移動し得るように構成されている。この移動により、液体の温度が局所的に上昇しないように考慮されている。
【００３１】
さらに、第２端部環状板体３２に設けられ貫通穴４２Ｂには、液体膨張室２７ａｏ（２７ｂｏ）に形成された空気溜まりＲの空気（気体）が液充填用空間部２８側に出るのを防止するためのシール部材５１が配置されている。
【００３２】
このシール部材５１は、図５および図６に示すように、第２端部環状板体３２に直接取り付けられる取付体５２に、両端が開口された平面視Ｃ字形状の第１環状管路５３および第２環状管路５４を形成するとともに、これら両環状管路５３，５４の一端の開口同士を当該両環状管路５３，５４の管路中心線Ｋ１，Ｋ２の内方位置（管路の曲率中心寄り位置）で接続管路５５にて互いに接続し、且つ第１環状管路５３の他端を、第２端部環状板体３２に設けられた貫通穴４２Ｂに接続するとともに、第２環状管路５４の他端が液充填用空間部２８に開口されたものである。なお、図５および図６は取付体５２に設けられる管路だけを実線にて示している。
【００３３】
上記の構成を、図７の概略図に基づき、より具体的に説明する。なお、説明の便宜上、第２端部環状板体３２の貫通穴４２Ｂに接続される側を「上側」として説明する。また、第１環状管路５３が配置される「水平面（平面）」を第１平面Ｓ１と称するとともに、第２環状管路５４が配置される「水平面（平面）」を第２平面Ｓ２と称し、さらにこれら両平面Ｓ１，Ｓ２における接続管路５５との交点を、それぞれ第１中心点０１および第２中心点０２と称して説明する。
【００３４】
すなわち、第１環状管路５３は、中心角度θ１が０度−２７０度（０度−１８０〜２７０度）の範囲で設けられる環状管部５３ａと、この環状管路５３ａの一端部から第１平面Ｓ１内で第１中心点０１に向かって曲げられた半径方向の半径管部５３ｂと、上記環状管部５３ａの他端部から第１平面Ｓ１に対して垂直に曲げられて上側に延びる垂直管部５３ｃとから構成されている。また、第２環状管路５４は、中心角度θ２が０度−２７０度（０度−１８０〜２７０度）の範囲で設けられる環状管部５４ａと、この環状管路５４ａの一端部から第２平面Ｓ２内で第２中心点０２に向かって曲げられた半径方向の半径管部５４ｂと、上記環状管部５４ａの他端部から第２平面Ｓ２に対して垂直に曲げられて上側に延びる垂直管部５４ｃとから構成されている。なお、各環状管路５３，５４における半径管部５３ｂ，５４ｂ同士は同一の角度位置（投影面上で重なる位置）に設けられており、したがって両環状管部５３ａ，５４ａの範囲が０度−２７０度である場合には、両垂直管部５３ｃ，５４ｃは、中心点に対して、互いに１８０度対称位置に配置されることになる。
【００３５】
このように、各環状管路５３，５４のＣ字形状の管路中心線Ｋ１，Ｋ２の内方位置で接続管路５５にて両環状管路５３，５４を互いに接続する構造としたので、容器本体２を横に倒し、または転がした際に、空気溜まりＲの空気が貫通穴４２Ｂから外に移動してシール部材５１に入ってきた場合、空気は第１環状管路５３には入るが、この第１環状管路５３の管路中心線Ｋ１より内側位置で接続管路５５を介して第２環状管路５４に接続されているため、つまり、第１環状管路５３の出口側の開口位置が入口側の開口位置に対して例えば２７０度の角度でずれているため、容器本体２がそれ以上回転しない限り、空気が液膨張用空間部２７から液充填用空間部２８側に出るのを防止することができる。
【００３６】
なお、容器本体２の底壁部７には、円形凹部６１が形成されるとともに、この円形凹部６１には、円板状の固形状遮蔽材６２が配置されている。また、蓋体３についても、内蓋３ａ、中蓋３ｂ、外蓋ｃとからなる三重蓋構造にされるとともに、内蓋３ａにも、円形凹部７１が形成されるとともに、この円形凹部７１に円板状の固形状遮蔽材７２が配置されて、放射線の遮蔽が行われている。
【００３７】
上記構成において、使用済核燃料を格納する場合、まず、液状遮蔽材充填室２５に液状遮蔽材１６を充填しておく。なお、液状遮蔽材１６が充填された状態では、容器本体２を立てた場合、少なくとも、第１膨張用空間部２７ａの液体膨張室２７ａｏ全体が空気溜まりＲとなるように、つまり、第１膨張用空間部２７ａの液体膨張室２７ａｏの全部に加えて第２膨張用空間部２７ｂの液体膨張室２７ｂｏの一部に空気溜まりとしての空間ができるように充填される。
【００３８】
この状態で、使用済核燃料を格納室４内に入れた後、蓋体３を閉じる。勿論、内蓋３ａ、中蓋３ｂおよび外蓋３ｃが順番に閉じられる。
そして、使用済核燃料を格納した状態で、時間が経過すると、放射線により液状遮蔽材１６の温度が上昇し膨張するが、この膨張した分は、シール部材５１を経て、第２膨張用空間部２７ｂの液体膨張室２７ｂｏおよび第１膨張用空間部２７ａの液体膨張室２７ａｏに入ることになり、つまり、空気溜まりＲにて膨張分が吸収される。
【００３９】
一方、液状遮蔽材充填室２５内の液状遮蔽材１６は、熱による対流が生じ、側部通路用空間部３０、端部通路用空間部２９および液体通路室２７ａｉ，２７ｂｉを介して、矢印ａにて示すように、循環移動する。これにより、液状遮蔽材１６の滞留による局所的な温度上昇が防止される。
【００４０】
なお、空気溜まりＲの周囲にも液状遮蔽材１６が存在するため、この部分における放射線の漏れが防止されている。
上述したように、軸体８を含む容器本体２の端部領域Ａである外周環状部分に固形状遮蔽材１１を配置するとともに、軸体８の大部分を占める取付部２１の内側空間部２１ａ内にも固形状遮蔽材１２を配置したので、例えばこの軸体８に液状遮蔽材を配置する構成とした場合に必要とされる圧力容器の溶接規格を適用しなくても済み、したがって軸体８の容器本体２への取付構造を簡単にし得るとともに溶接作業も容易となる。すなわち、格納容器の製造を容易に行うことができる。
【００４１】
ところで、上記実施例においては、液膨張用空間部２７での強度の向上および熱伝導の向上を図るために、中間環状板体３３を配置したが、場合によってこの中間環状板体３３を省略してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ      端部領域
Ｂ      中間領域
１      格納容器
２      容器本体
３      蓋体
４      格納室
６      胴体部
７      底壁部
８      吊持用軸体
１１      固形状遮蔽材
１２      固形状遮蔽材
１６      液状遮蔽材
２１      取付部
２１ａ    内側空間部
２２      軸部
２４      外筒
２５      液状遮蔽材充填室
２６      筒状区画壁
２７      液膨張用空間部
２７ａ    第１膨張用空間部
２７ａｉ  液体通路室
２７ａｏ  液体膨張室
２７ｂ    第２膨張用空間部
２７ｂｉ  液体通路室
２７ｂｏ  液体膨張室
２８      液充填用空間部
２９      端部通路用空間部
３１      第１端部環状板体
３２      第２端部環状板体
３３      中間環状板体
３５      環状仕切板
３６      環状仕切板
４１Ａ    貫通穴
４１Ｂ    貫通穴
４２Ａ    貫通穴
４２Ｂ    貫通穴
４３      貫通穴
４４      貫通穴
５１      シール部材
５２      取付体
５３      第１環状管路
５４      第２環状管路
５５      接続管路
【図１】
2015230234.tif 000003
【図２】
2015230234.tif 000004
【図３】
2015230234.tif 000005
【図４】
2015230234.tif 000006
【図５】
2015230234.tif 000007
【図６】
2015230234.tif 000008
【図７】
2015230234.tif 000009