(57)【要約】【課題】軽量化および伝熱性向上を達成できるとともに、使用済み核燃料の収容スペースの無駄をなくすことができるバスケット用角パイプを歩留まり良く低コストで提供する。【解決手段】使用済み核燃料を輸送・貯蔵するためのキャスクの一部を構成するバスケットに用いられる角パイプにおいて、アルミニウム合金製の角パイプ本体部１１に、中性子吸収材３１を収容する収容スペース１４を形成し、中性子吸収材３１を、角パイプ本体部１１の表面１１ａより内側に納まるように収容スペース１４に固定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み核燃料を輸送・貯蔵するためのキャスクの一部を構成するバスケットに用いられる角パイプにおいて、
アルミニウム合金製の角パイプ本体部に、中性子吸収材を収容する収容スペースを形成し、
前記中性子吸収材を、前記角パイプ本体部の最外周面より内側に納まるように前記収容スペースに固定する
ことを特徴とするバスケット用角パイプ。
【請求項２】
前記収容スペースは、前記角パイプ本体部の表面に長手方向に延びて形成された溝部にて構成されており、
前記中性子吸収材は、前記収容スペースに挿入されている
ことを特徴とする請求項１に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項３】
前記中性子吸収材は、前記収容スペースに嵌合されて固定されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項４】
前記中性子吸収材は、前記溝部の上端部および下端部に設けられた押さえ板によって係止され固定されている
ことを特徴とする請求項２に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項５】
前記収容スペースは、前記角パイプ本体部の外壁部内に長手方向に延びて形成された中空部にて構成されており、
前記中性子吸収材は、前記収容スペースに挿入されている
ことを特徴とする請求項１に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項６】
前記中性子吸収材は、前記中空部の開口部に設けられた押さえ板によって係止され固定されている
ことを特徴とする請求項５に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項７】
前記角パイプ本体部は、アルミニウム合金製押出形材にて構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項８】
前記角パイプ本体部は、複数に分割され、互いに連結されて一体的に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプ。
【請求項９】
前記中性子吸収材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末と、中性子吸収性能を有する元素粉末またはその元素の化合物粉末とを、加圧焼結して形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み核燃料を輸送・貯蔵するために用いられるキャスクの一部を構成するバスケットに用いられるバスケット角パイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、原子炉から取り出された使用済み燃料集合体は、原子炉建屋内の貯蔵プールに保管され、数年〜十数年にわたって冷却される。その後、燃料の一部は輸送キャスクで再処理施設に送られ、また一部の燃料は貯蔵キャスクで数十年にわたって貯蔵される。使用済み燃料集合体は、中性子やガンマ線等の放射線を出し続けるため輸送や貯蔵を行う場合、キャスクに収納される。キャスクには、密封・遮へい・臨界防止・除熱の４つの機能が求められる。バスケットが中性子吸収能を持つことにより、キャスクとして臨界防止機能を有する。バスケットに中性子吸収能を持たせるために、角パイプ材料に中性子吸収材を添加する方法、あるいは角パイプと中性子吸収材添加合金とを組み合わせるといった方法が用いられている。図１５に示すように、従来のバスケット１０１は、中性子吸収材１０２が周囲に取り付けられた角パイプ１０３から構成されている。
【０００３】
中性子を吸収する物質としては、ガドリニウム（Ｇｄ）やサマリウム（Ｓｍ）等がある。しかし、中性子吸収材１０２の材料としてはボロン（ホウ素）（Ｂ）が多く採用されている。ボロンを用いた中性子吸収材１０２としては、二枚のアルミニウム板の間にボロン系化合物（通常は炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ））を多量に挟み込んだサンドイッチ板状の成形体が使用されている。従来、この中性子吸収材１０２は、ステンレス製のカバー１０５で中性子吸収材１０２を覆って、カバー１０５をステンレス製角パイプ１０３の表面に溶接することで固定されている。
【０００４】
また、近年では、ハンドリングを容易にするための軽量化の要望や、高燃焼度化による被覆管温度の高温化に対応するための伝熱性向上の要望によって、前記のステンレス製角パイプを、中性子吸収能を有する元素あるいはその元素の化合物の粉末を混合したアルミニウム合金複合材製パイプにすることが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−４２０９０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０８７８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１６６０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１乃至３のキャスクでは、軽量化および伝熱性向上は達成できるものの、以下のような問題があった。中性子吸収能を有する代表的な元素であるボロンの化合物からなるボロン系化合物は硬度が高い。その中でも炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）は、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有している。そのため、前記の粉末を混合したアルミニウム合金複合材は、塑性加工性が悪く、加工工具の磨耗が激しいといった問題があった。また、アルミニウム合金複合材は、歩留まりが悪く、加工コストの上昇を招いていた。特に、ＰＷＲ型燃料集合体用のキャスクは、その燃料集合体寸法が大きいので、角パイプも大きいものが必要とされる。そのため、より一層歩留まりが悪くなり、加工コストが上昇してしまう。
【０００６】
そのため、角パイプに中性子吸収能を有する元素やその化合物を混合させるよりも、角パイプと中性子吸収材とを別体で形成して、これらを一体化するほうが燃料仕様に応じて中性子吸収材に添加する中性子吸収能を有する元素・化合物の濃度を任意に変更することができるので好ましい。しかし、従来の、主にＰＷＲ型バスケット用角パイプの設計では、中性子吸収材１０２をステンレス製のカバー１０５で覆って、カバー１０５をステンレス製角パイプ１０３の表面に溶接することで、中性子吸収材１０２とステンレス製角パイプ１０３を一体化しているので、接合に多大な労力を要するといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、前記の問題を解決するために案出されたものであって、軽量化および伝熱性向上を達成できるとともに、中性子吸収材の添加物濃度のみを任意に変更できることによる角パイプ製作性の向上およびキャスク用バスケットを歩留まり良く低コストで提供することおよび角パイプ断面の大きいＰＷＲ用にも適用できる角パイプを分割製作することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、使用済み核燃料を輸送・貯蔵するためのキャスクの一部を構成するバスケットに用いられる角パイプにおいて、アルミニウム合金製の角パイプ本体部に、中性子吸収材を収容する収容スペースを形成し、前記中性子吸収材を、前記角パイプ本体部の最外周面より内側に納まるように前記収容スペースに固定することを特徴とするバスケット用角パイプである。
【０００９】
このような構成によれば、角パイプ本体部がアルミニウム合金にて構成されているので、ステンレスで構成されていた従来のものよりも、軽量でかつ伝熱性に優れている。また、本発明の角パイプ本体部は、中性子吸収能を有する元素粉末や元素化合物粉末を含有した合金と比較して、伝熱性に優れており、硬度が低いので、塑性加工性が良く、加工工具の磨耗を低減できるとともに、歩留まりが良く、加工コストを低減させることができる。また、角パイプ本体部に収容スペースを形成して、中性子吸収材を、角パイプ本体部の表面からはみ出さないようにその最外周面より内側に納めて前記収容スペースに固定することによって、中性子吸収材の固定が容易になるとともに、角パイプ部材の表面を平滑に形成することができる。また、塑性加工性の良いアルミニウム合金製の角パイプであるため、中性子吸収材の収納スペースの形成も成形しやすい。また、バスケットを組み立てる際に、中性子吸収材を誤って傷つけてその部分のボロン濃度が下がり中性子吸収能が低下してしまう虞がない。
請求項２に係る発明は、前記収容スペースが、前記角パイプ本体部の表面に長手方向に延びて形成された溝部にて構成されており、前記中性子吸収材が、前記収容スペースに挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のバスケット用角パイプである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記中性子吸収材が、前記収容スペースに嵌合されて固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバスケット用角パイプである。
【００１１】
前記の請求項２または請求項３に係る発明の構成によれば、中性子吸収材を、角パイプ本体部に容易に固定することができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記中性子吸収材は、前記溝部の上端部および下端部に設けられた押さえ板によって係止され固定されていることを特徴とする請求項２に記載のバスケット用角パイプである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、前記収容スペースが、前記角パイプ本体部の外壁部内に長手方向に延びて形成された中空部にて構成されており、前記中性子吸収材が、前記収容スペースに挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のバスケット用角パイプである。
【００１４】
請求項６に係る発明は、前記中性子吸収材が、前記中空部の開口部に設けられた押さえ板によって係止され固定されていることを特徴とする請求項５に記載のバスケット用角パイプである。
【００１５】
前記の請求項４または請求項６に係る発明の構成によれば、中性子吸収材を、角パイプ本体部に容易に固定することができる。
【００１６】
請求項７に係る発明は、前記角パイプ本体部が、アルミニウム合金製押出形材にて構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプである。
【００１７】
請求項８に係る発明は、前記角パイプ本体部が、複数に分割され、互いに連結されて一体的に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプである。
【００１８】
前記構成によれば、大型の角パイプ本体部を形成することができるので、ＰＷＲ型燃料集合体用のキャスクにも対応することが可能となる。また、角パイプ本体部を分割しているので、角パイプ本体部の運搬が容易となり、施工コストを低減することができる。
【００１９】
請求項９に係る発明は、前記中性子吸収材が、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末と、中性子吸収性能を有する元素粉末またはその元素の化合物粉末とを、加圧焼結して形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプである。
【００２０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のバスケット用角パイプを、その壁面同士が隣り合うように複数組み合わせて一体化すれば、中性子吸収材が角パイプ本体部から独立しており、燃料仕様に応じて中性子吸収材の濃度を任意に変更できることによる製作性の向上および角パイプと中性子吸収材とを容易に接合できるキャスク用バスケットを歩留まり良く低コストで提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、角パイプ本体部と中性子吸収材が独立した構造になっているため、角パイプ本体部と独立して中性子吸収材における中性子吸収元素・化合物の添加量を自在に変更できるようになる。中性子吸収材はカバーを溶接すること等により角パイプ本体部に取り付けるのではなく、角パイプ本体部の収納スペースに直接取り付けられるため、構造が簡素化し、位置決めも容易であるので製作性が向上する。このことにより、角パイプ部材の歩留まりを良くして角パイプ部材およびキャスク用バスケットの製造コストの低減を達成できるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第一実施形態］
本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第一の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１はキャスクを示した一部破断斜視図、図２は本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第一の形態を示した上面図、図３は本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第一の形態を示した斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
まず、キャスクの全体構成について説明する。なお、本実施の形態では、金属製のキャスクを例に挙げて説明する。図１に示すキャスク１は、胴３と、その開口部７を塞ぐ蓋８とで密封境界を形成している。胴３と外筒２との間には、中性子遮へい材であるレジン（図示せず）が充填されている。胴３には、キャスク１を吊り下げて運搬する時に吊り具（図示せず）をかけるトラニオン４が複数取り付けられている。胴３の内部には、使用済み核燃料集合体５を所定の位置に収容するための角パイプにより構成されたバスケット６が配設されている。
【００２５】
外筒２は、炭素鋼またはステンレス鋼などより構成されている。外筒２内には、胴３の外表面から外筒２の内表面へ向けて伝熱フィン２ａが放射状に形成されている。この伝熱フィン２ａは、使用済み核燃料集合体５から発生する熱を外側へ伝熱して、除熱するようになっている。胴３は、炭素鋼またはステンレス鋼などより構成されている。外筒２と胴３との間には、レジンなどの中性子遮へい材が充填されている。蓋部材８は、炭素鋼またはステンレス鋼などより構成されており、内部に中性子遮へい材を含むものもある。蓋部材８は、ボルト（図示せず）を用いて、胴３のフランジ部に取り付けられる。
【００２６】
キャスク１の内部に収納されたバスケット６は、バスケット用角パイプ部材（以下、単に「角パイプ部材」という）１０が立てられた構造であり、使用済み核燃料集合体５を内部に複数収容できる。角パイプ部材１０内には、それぞれ使用済み核燃料集合体５が１体ずつ収納される。
【００２７】
図３および図４に示すように、角パイプ部材１０は、アルミニウム合金製の角パイプ本体部１１と、中性子吸収材３１とを備えている。
【００２８】
角パイプ本体部１１を構成するアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｆｅ系のアルミニウム合金のいずれでもよく、要求される構造強度や高温強度に応じて適宜選択される。このアルミニウム合金は、溶製材でも、粉末材を焼結させた粉末合金材であってもよいが、コストや溶接性などを考慮すると、溶製材の方が好ましい。なお、アルミニウム合金に、ガドリニウム（Ｇｄ）やサマリウム（Ｓｍ）やボロン（ホウ素）（Ｂ）などの中性子吸収材を含有させてもよい。この場合、中性子吸収材の含有量は、キャスクが未臨界性を保つのに十分な量とする。
【００２９】
角パイプ本体部１１は、アルミニウム合金によって構成されるアルミニウム合金製押出形材１２にて構成されている。ここで、角パイプ本体部１１は、所定の強度を必要とするので、比較的容易に必要強度を得られるアルミニウム合金製押出形材１２としている。図２にも示すように、角パイプ本体部１１は、断面正方形の角パイプ状に形成されており、その内部の空間が使用済み核燃料集合体５を収容する核燃料収容部１３を構成している。
【００３０】
図３および図４に示すように、角パイプ本体部１１には、中性子吸収材３１を収容する収容スペース１４が形成されている。収容スペース１４は、角パイプ本体部１１の最外周面１１ａに長手方向に延びて形成された溝部１５にて構成されている。溝部１５は、角パイプ本体部１１の長手方向全長に亘って形成されており、中性子吸収材３１の厚さ寸法よりも大きい深さ寸法を有している。これによって、中性子吸収材３１は、角パイプ本体部１１の肉厚内に収容され、角パイプ本体部１１の最外周面１１ａからはみ出さずに、最外周面１１ａより内側に納まるようになっている。溝部１５の深さ寸法は、溝部１５の底部の厚さ（角パイプ本体部１１の板厚）が、角パイプ本体部１１が構造的に必要な断面積を得られる厚さとなっている。溝部１５は、断面コ字状の溝の側壁１５ａ（図２および図４参照）から、互いに対向するように突出して形成された突条１６を備えている。この突条１６は、中性子吸収材３１を嵌合するために形成されている。溝部１５の底面１５ｂ（図２および図４参照）と突条１６の奥側面１６ａ（図２および図４参照）との距離は、中性子吸収材３１の厚さ寸法と同等になっており、中性子吸収材３１が、溝部１５の底面１５ｂと突条１６との間に嵌合されるように構成されている。
【００３１】
図３に示すように、角パイプ本体部１１の溝部１５の上端部と下端部には、中性子吸収材３１を上下から押える端部押さえ板１７（上端部のみ図示）が挿入されている。端部押さえ板１７は、アルミニウムまたはアルミニウム合金やステンレスなどの金属から、選択された材料によって構成されている。但し、軽量性、熱伝導性、角パイプ本体部１１との接合性および熱膨張性を考慮すると、角パイプ本体部１１と同じ材質からなるアルミニウム合金にて構成するのが好ましい。端部押さえ板１７は、溝部１５の断面形状と同形状の断面形状を呈しており、厚さ方向中間部に溝部１５の突条１６が収容される凹部１７ａが形成されている。端部押さえ板１７は、角パイプ本体部１１の溝部１５の端部からその長手方向に移動して溝部１５に挿入される。そして、溝部１５に挿入された端部押さえ板１７は、その表面が角パイプ本体部１１の表面と面一になる。端部押さえ板１７は、溶接や摩擦撹拌接合などの公知の方法によって、角パイプ本体部１１に固定されている。なお、端部押さえ板１７は、燃料有効領域にかからない長さであることが好ましい。
【００３２】
溝部１５の上下端部の端部押さえ板１７の間には、中性子吸収材３１を外周面側から内側へと押さえる中間押さえ板１８が設けられている。中間押さえ板１８は、端部押さえ板１７と同等の材料で、形成されており、中性子吸収材３１の外周面に接して内側へと押さえる。中間押さえ板１８の厚さ方向内側には、溝部１５の突条１６が係止される段部１８ａが形成されている。なお、中間押さえ板１８の長さは、端部押さえ板１７と同等の長さに形成されている。中間押さえ板１８は、端部押さえ板１７と同様に、溶接や摩擦撹拌接合などの公知の方法によって、角パイプ本体部１１に固定されている。
【００３３】
端部押さえ板１７と中間押さえ板１８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属から選択された材料によって構成された押出形材を、所望の長さで切断して形成するようにすれば、精度の高い同等の断面形状のものが容易に得られる。
【００３４】
中性子吸収材３１は、ガドリニウム（Ｇｄ）やサマリウム（Ｓｍ）やボロン（ホウ素）（Ｂ）などの中性子吸収性能を有する元素粉末またはその元素の化合物粉末と、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末とを、熱間押出、熱間圧延等の加圧焼結を行って、板状に成形することで構成されている。加圧焼結した中性子吸収材３１は気孔率が少なく、各気孔同士もつながっていないので、水中につけても、水分を吸収しにくい。また熱伝導性や機械的強度も良い。図４に示すように、中性子吸収材３１は、溝部１５の底面１５ｂと突条１６との間に嵌合されている。
【００３５】
中性子吸収材３１を溝部１５に嵌合させる方法としては、溝部に中性子吸収材３１を嵌挿させるのがよい。この場合、嵌合後、中性子吸収材３１と角パイプ本体部１１を溶接、摩擦撹拌接合およびかしめ等の公知の接合方法により、接合しても良い。
【００３６】
前記構成の角パイプ部材１０によれば、角パイプ本体部１１は、アルミニウム合金製押出形材１２にて構成されているので、軽量で高い強度を保持することができる上に、Ｂ４Ｃ等のＢ系中性子吸収材を複合し、難押出材であるアルミニウム複合材と比較して、製品精度が高くなる。したがって、角パイプ本体部１１の核燃料収容部１３への、中性子吸収材３１の挿入および取付けを容易かつ正確に行うことができる。
【００３７】
また、角パイプ本体部１１に収容スペース１４を形成して、中性子吸収材３１を、角パイプ本体部１１の最外周面１１ａからはみ出さないようにその最外周面１１ａより内側に納めて、収容スペース１４に固定することによって、角パイプ部材１０の最外周面１１ａを平滑に形成することができる。
【００３８】
さらに、中性子吸収材３１は、角パイプ本体部１１の溝部１５に嵌合することで固定しているので、その固定作業が容易である。また、中性子吸収材３１を角パイプ本体部１１に固定するのに必ずしも溶接などを必要としないので、中性子吸収材３１との材料接合性などを考慮する必要はなく、角パイプ本体部１１を加工性の良いアルミニウム合金で形成することができる。
【００３９】
さらに、中性子吸収材３１は、角パイプ本体部１１に嵌合されて一体的に固定されていることによって、中性子吸収材３１の強度も角パイプ部材１０の強度として利用することができ、角パイプ本体部１１の肉厚を薄くすることが可能となり、キャスク１のさらなる軽量化を達成できる。
【００４０】
また、本実施の形態では、中性子吸収材３１が、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末と、中性子吸収性能を有する元素粉末またはその元素の化合物粉末とを、加圧焼結して形成されているので、中性子吸収材３１の軽量化および伝熱性向上を達成することができるとともに、容易に所望の形状に成形することができる。
【００４１】
［第二実施形態］
図５は本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第二の形態を示した斜視図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【００４２】
図５に示すように、かかる第二の実施の形態では、中性子吸収材３１を収容する収容スペース１４が、角パイプ本体部１１の壁部内に長手方向に延びて形成された中空部２１にて構成されている。角パイプ本体部１１は、第一の実施の形態と同様に、アルミニウム合金によって構成されるアルミニウム合金製押出形材１２にて構成されている。中空部２１は、角パイプ本体部１１の押出形成時に同時形成される。
【００４３】
中空部２１は、核燃料収容部１３の周囲四辺の外周壁２２部分に断面長方形状に形成されており、収容される使用済み核燃料集合体５（図１参照）をほぼ覆うように構成されている。中空部２１は、その断面形状が中性子吸収材３１の断面形状よりも僅かに大きく、かつ角パイプ本体部１１の上端から下端まで貫通するように形成されており、中性子吸収材３１を、角パイプ本体部１１の上端または下端から、中空部２１の奥まで挿入できるように構成されている。
【００４４】
角パイプ本体部１１の上下に位置する中空部２１の開口部２３には、中性子吸収材３１を係止して固定するための押さえ板２４が設けられている。押さえ板２４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金やステンレスなどの金属から、選択された材料によって構成されている。但し、軽量性、熱伝導性、角パイプ本体部１１との接合性および熱膨張性を考慮すると、角パイプ本体部１１と同じ材質からなるアルミニウム合金にて構成するのが好ましい。押さえ板２４は、中空部２１の開口部２３から挿入され、角パイプ本体部１１の上下端面と面一になるように配置されている。そして、中空部２１に挿入された押さえ板２４は、溶接や摩擦撹拌接合などの公知の方法によって、角パイプ本体部１１に固定されている。
【００４５】
本実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様の作用効果を得られる他に、角パイプ本体部１１の板厚を厚くできるので、角パイプ部材１０の強度を大きくすることができる。さらに、角パイプ本体部１１の外周面を、凹凸のない平面状に形成することができるので、その取り扱いが容易となり、複数の角パイプ部材１０を組み立ててバスケット（図示せず）を形成する際の運搬作業や組立作業が行いやすくなる。
【００４６】
さらに、中空部２１の上下が、押さえ板２４によって栓をされる状態になるので、使用済み燃料（図示せず）を核燃料収容部１３に収容する際に、キャスク（図示せず）を水中に沈めても、中性子吸収材３１が水に浸漬することはなく、中性子吸収材３１が水を含浸して膨れ等が発生する虞もない。また、中空部に水がたまることにより、真空乾燥作業に支障をきたす虞もない。
【００４７】
［第三実施形態］
図７は、本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第三の形態を示した斜視図、図８の（ａ）は図７のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は要部拡大図、図９はジョイント部材の他の形態を示した上面図である。
【００４８】
図７に示すように、かかる第三の実施の形態では、角パイプ本体部１１が、複数に分割され、互いに連結されて一体的に固定されている。本実施の形態では、角パイプ本体部１１は、使用済み核燃料集合体（図７では図示せず）を覆う四辺の壁面部材２５と、四隅のコーナー部分を構成するとともに壁面部材２５を連結するジョイント部材２６とで構成されている。壁面部材２５とジョイント部材２６はともに、第一および第二の実施の形態の角パイプ本体部１１と同等のアルミニウム合金にて形成されており、角パイプ本体部１１の長手方向に押し出されるアルミニウム合金製押出形材１２によってそれぞれ構成されている。なお、ジョイント部材２６としてステンレスなどのアルミニウム合金以外のものからなる部材を用いてもよい。このようにすれば、ジョイント部材２６の強度を高めることができる。但し、熱膨張を考慮すると、壁面部材２５とジョイント部材２６は、同じ材料で形成するのが好ましい。
【００４９】
図７および図８に示すように、壁面部材２５は、幅方向両端に凸部２７が形成されている。一方、ジョイント部材２６には、壁面部材２５の凸部２７が挿入される凹部２８が形成されている。凸部２７は、角パイプ本体部１１の上端から下端まで延出して形成されており、その先端部分が断面略円形となる略円柱形状を呈している。凹部２８は、角パイプ本体部１１の上端から下端まで延出して形成されており、凸部２７と噛合するように、凸部２７に対応する断面略円形の内面を備えている。これによれば、凸部２７が凹部２８に噛合して、凸部２７の拡径部２７ａ（図８の（ｂ）参照）が、凹部２８の開口部２８ａ（図８の（ｂ）参照）の周壁部２６ｄ（図８の（ｂ）参照）に係止することとなり、壁面部材２５とジョイント部材２６が固定される。
【００５０】
図８に示すように、壁面部材２５には、中性子吸収材３１を収容する収容スペース１４を構成する溝部１５が形成されている。溝部１５は、角パイプ本体部１１の長手方向全長に亘って形成されており、中性子吸収材３１の厚さ寸法よりも大きい深さ寸法を有している。これによって、中性子吸収材３１は、角パイプ本体部１１の肉厚内に収容され、角パイプ本体部１１の最外周面１１ａからはみ出さずに、最外周面１１ａより内側に納まるようになっている。溝部１５は、断面コ字状の溝の側壁１５ａから、互いに対向するように突出して形成された突条１６を備えている。本実施の形態では、中性子吸収材３１を嵌合するための突条１６は、壁面部材２５と面一になるように形成されている。そして、溝部１５の底面１５ｂと突条１６の奥側面１６ａとの距離は、中性子吸収材３１の厚さ寸法と同等になっており、中性子吸収材３１が、溝部１５の底面１５ｂと突条１６との間に嵌合されるように構成されている。この溝部１５の全長に亘って、中性子吸収材３１が挿入されている。
【００５１】
図７に示すように、ジョイント部材２６の上部には、隣り合う壁面部材２５，２５の上部に跨る連結押さえ板２９が設けられている。この連結押さえ板２９は、溝部１５の上部まで延出しており、溝部１５に挿入された中性子吸収材３１の上端を押さえるように構成されている。連結押さえ板２９は、例えば、十分な強度を有するステンレス製プレートにて構成されており、ボルト孔３０が３箇所に設けられている。ボルト孔３０は、ジョイント部材２６の上端面に形成されたボルト穴３５ａと、ジョイント部材２６に隣り合う壁面部材２５，２５の上端面に形成されたボルト穴３５ｂ，３５ｂに対応する位置に形成されている。連結押さえ板２９の各ボルト孔３０にボルト３６をそれぞれ挿通させて、ボルト穴３５ａ，３５ｂ，３５ｂに螺合させることで、ジョイント部材２６と、隣り合う壁面部材２５，２５と連結押さえ板２９とが一体的に固定される。
【００５２】
ジョイント部材２６の下部にも、隣り合う壁面部材２５，２５の下部に跨る連結押さえ板（図示せず）が設けられている。この連結押さえ板は、前記連結押さえ板２９と同等の構成である。そして、ジョイント部材２６の下端面にもボルト穴（図示せず）が形成され、壁面部材２５，２５の下端面にもボルト穴（図示せず）がそれぞれ形成されており、連結押さえ板の各ボルト孔（図示せず）にボルトをそれぞれ挿通させて、各ボルト穴に螺合させることで、ジョイント部材２６と、隣り合う壁面部材２５，２５と連結押さえ板とが一体的に固定される。
【００５３】
ジョイント部材２６の上下の連結押さえ板２９（上側のみ図示）によって、壁面部材２５とジョイント部材２６との相対的な上下移動が規制されている。一方、凸部２７と凹部２８の噛合によって、壁面部材２５とジョイント部材２６との相対的な水平移動が規制されている。これらの移動規制によって、壁面部材２５とジョイント部材２６とが連結固定される。
【００５４】
また、上下の連結押さえ板２９によって、溝部１５の上下端も押さえられるので、溝部１５内に押さえ板を設けなくても中性子吸収材３１を固定することができる。したがって、中性子吸収材３１の設置面積を増やすことができ、中性子吸収性能を高めることができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態では、角パイプ本体部１１が、複数に分割され、互いに連結されて一体的に固定されているので、大型の角パイプ本体部１１を形成することができる。すなわち、一体成型できる押出形材の大きさには制限があるが、角パイプ本体部１１を分割して部品化し、これらを連結することで、押出形材の大きさに限られることなく、大型の角パイプ本体部１１を形成できる。したがって、ＰＷＲ（加圧水）型原子力発電の使用済み核燃料集合体（図示せず）用の角パイプ断面の大きいキャスクにも対応することが可能となる。また、角パイプ本体部１１を分割しているので、角パイプ本体部１１の運搬が容易となり、施工コストを低減することができる。
【００５６】
また、ジョイント部材２６は、長手方向に分割されている。ジョイント部材２６は、取り扱いが容易な長さに分割されており、凸部２７の凹部２８への噛合を容易に行うように構成されている。具体的には、隣り合う壁面部材２５，２５を所定の間隔で配置して、壁面部材２５，２５の長手方向一端から、分割ジョイント部材２６ａを前記長手方向に沿って順次移動させて、凸部２７を凹部２８へ挿入していく。このようにすれば、分割ジョイント部材２６ａの長さが短いので、その取り扱いが容易になるとともに、連結に要する作業スペースを短くすることができる。
【００５７】
前記のジョイント部材２６は、互いに直交する二枚の壁面部材２５，２５を連結する構成となっているが、連結する壁面部材２５の枚数や交差角度は限られるものではない。例えば、壁面部材をＴ字状に連結する形状（図９の（ａ）参照）であってもよい。このジョイント部材２６ｂは、図８のジョイント部材２６を二個、一体的に接合した形状である。このジョイント部材２６ｂを用いれば、隣接する角パイプ部材同士は一体的に形成されるので、角パイプ部材同士の接合作業を省略することができる。また、図９の（ｂ）に示すように、壁面部材を十字状に連結する形状であってもよい。このジョイント部材２６ｃは、図８のジョイント部材２６を四個、一体的に接合した形状である。このジョイント部材２６ｃを用いれば、隣接する角パイプ部材同士は一体的に形成されるので、角パイプ部材同士の接合作業を省略することができる。複数の角パイプ部材を一体的に形成する場合、ジョイント部材２６は出隅部に用いて、ジョイント部材２６ｂは外周の連結部に用いて、ジョイント部材２６ｃは内側の連結部に用いればよい。
【００５８】
［第四実施形態］
図１０の（ａ）は、本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第四の形態を示した上面図、（ｂ）はその要部拡大図である。
【００５９】
図１０に示すように、かかる第四の実施の形態では、第三の実施の形態と同様に、角パイプ本体部１１が複数の壁面部材２５とジョイント部材２６とに分割されており、互いに連結されて一体的に固定されている。本実施の形態では、壁面部材２５とジョイント部材２６との連結構造が第三の実施の形態と異なる。具体的には、第三の実施の形態における壁面部材２５の幅方向両端に形成された凸部２７（図８参照）が、ジョイント部材２６に形成された凹部２８（図８参照）に、その長手方向に沿って相対移動することで挿入されて、その上下を連結押さえ板２９（図７参照）で押さえられるのに対して、本実施の形態の壁面部材２５の幅方向両端に形成された凸部２７ｂが、ジョイント部材２６に形成された凹部２８ｂに、水平方向に相対移動して嵌合することで、壁面部材２５とジョイント部材２６とが連結されている。
【００６０】
図１０の（ｂ）に示すように、凸部２７ｂは、基端側に形成された首部２７ｃと、先端側に形成された頭部２７ｄとを有している。頭部２７ｄは、首部２７ｃよりも壁面部材２５の厚さ方向両側に拡張しており、首部２７ｃとの境界部分の内外面に段部２７ｅがそれぞれ形成されている。また頭部２７ｄは、先端側に向かうに連れて厚さが薄く（先端で首部２７ｃの厚さと略同等）なるように形成されている。一方、凹部２８ｂは、内部が広がった溝状に形成されており、内部の拡張部２８ｃの表面側に、互いに向かい合う突条部２８ｄ，２８ｄが形成されている。突条部２８ｄ，２８ｄは、壁面部材２５側に向かうに連れて互いの距離が広がるように形成されている。突条部２８ｄの表面の傾斜角度は、凸部２７ｂの頭部２７ｄの表面の傾斜角度と同等になっている。突条部２８ｄ，２８ｄ間の最も短い距離は、凸部２７ｂの首部２７ｃの厚さよりも若干短い寸法となっている。
【００６１】
なお、その他の構成については、第三の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００６２】
凸部２７ｂを凹部２８ｂに嵌合させるに際しては、凸部２７ｂの頭部２７ｄを、凹部２８ｂの突条部２８ｄ，２８ｄの互いに対向する面に当接させて、凸部２７ｂを凹部２８ｂの奥側へと水平移動させる。このとき、突条部２８ｄ，２８ｄは、頭部２７ｄによって壁面部材２５の厚さ方向外側へとそれぞれ押し退けられて弾性変形する。そして、頭部２７ｄが拡張部２８ｃに収容されると、突条部２８ｄ，２８ｄは、頭部２７ｄの押圧から開放されて元の位置に戻る。これによって、突条部２８ｄ，２８ｄが凸部２７ｂの段部２７ｅに係合し、凸部２７ｂが凹部２８ｂに係止される。また、突条部２８ｄ，２８ｄ同士が最も近い部分の距離は、首部２７ｃの厚さより短い寸法なので、突条部２８ｄ，２８ｄが首部２７ｃを挟持することとなり、凸部２７ｂが凹部２８ｂに嵌合される。
【００６３】
このような構成によれば、壁面部材２５をジョイント部材２６の側部から水平移動させることで連結できるので、ジョイント部材２６を分割する必要はなく、連結作業の作業工数を減少でき時間短縮を図ることができる。また、ジョイント部材２６の肉厚を調整することで、角パイプ本体部１１の強度を調整することも可能である。さらに、壁面部材２５とジョイント部材２６とを嵌合によって連結しているので、連結部分でも強度を得ることができ、角パイプ本体部１１全体の強度を高めることができるとともに、壁面部材２５とジョイント部材２６を、互いにがたつくことなく連結でき、角パイプ本体部１１の最外周面１１ａを面一に保つことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態のジョイント部材２６においても、複数のジョイント部材２６を一体的に形成すれば、壁面部材をＴ字状あるいは十字状（図９に示すような配置状態）に連結可能であるのは勿論である。
【００６５】
図１１は壁面部材とジョイント部材との嵌合構造の他の形態を示した要部拡大図である。
【００６６】
図１１に示すように、かかる実施の形態の壁面部材２５の幅方向両端に形成された凸部２７ｆは、先端側が屈曲した断面Ｌ字状の一対のカギ部２７ｇ，２７ｇと、これらカギ部２７ｇ，２７ｇの間の壁面部材２５側基端面から突出した山部２７ｈとを備えて構成されている。凸部２７ｆは、壁面部材２５の長手方向全長に亘って同一断面で形成されている。一対のカギ部２７ｇ，２７ｇは、その屈曲部２７ｉ同士が互いに対向するように配置されている。カギ部２７ｇ，２７ｇの壁面厚さ方向の外側面２７ｊは先端側に向かうに連れて壁面厚さ方向の中心側に向かうように傾斜して形成されている。屈曲部２７ｉの先端側角部２７ｋは、面取りされている。山部２７ｈは、突出長さがカギ部２７ｇよりも短く、先端側に向かうに連れて厚さが薄くなるように形成されている。
【００６７】
ジョイント部材２６に形成された凹部２８ｆは、その底面２８ｇから突条部２８ｈが突出して形成されている。凹部２８ｆは、その側壁２８ｉ，２８ｉが底面２８ｇ側に向かうに連れて壁面部材２５の厚さ方向中心側に向かうように傾斜して形成されている。側壁２８ｉは、カギ部２７ｇの外側面２７ｊより急勾配となっており、凸部２７ｆを凹部２８ｆに嵌合したときに、側壁２８ｉがカギ部２７ｇの先端部を突条部２８ｈに向かって押圧するように構成されている。一方、突条部２８ｈは、一対のカギ部２７ｇ，２７ｇの間に挿入される部分であって、カギ部２７ｇの屈曲部２７ｉと係合する段部２８ｊを備えている。突条部２８ｈの壁面部材２５側の端面の角部２８ｍは、面取りされている。また、突条部２８ｈの壁面部材２５側の端面には、凸部２７ｆの山部２７ｈに当接する谷部２８ｋが形成されている。谷部２８ｋは、凹部２８ｆの底面２８ｇ側に向かうに連れて間隔が短くなるように傾斜して形成されている。谷部２８ｋの傾斜は、山部２７ｈの傾斜より緩やかな勾配となっており、凸部２７ｆを凹部２８ｆに嵌合したときに、山部２７ｈの先端部が、谷部２８ｋの両側の部材をカギ部２７ｇに向かって押圧するように構成されている。
【００６８】
前記構成の凸部２７ｆを凹部２８ｆに嵌合させるに際しては、大きい圧力を必要とするので、アクチュエータなどの機械を用いて行う。まず、凸部２７ｆのカギ部２７ｇの屈曲部２７ｉの先端側角部２７ｋと、凹部２８ｆの突条部２８ｈの角部２８ｍを当接させて、凸部２７ｆを凹部２８ｆの奥側へと水平移動させる。このとき、各先端側角部２７ｋ，２８ｍはそれぞれ面取りされているので、カギ部２７ｇ，２７ｇが外側へ押し広げられて弾性変形し、突条部２８ｈを挟み込む。そして、さらに、水平移動を継続すると、カギ部２７ｇの外側面２７ｊが、凹部２８ｆの側壁２８ｉを外側へ押圧しながら移動する。このとき、凹部２８ｆの外側部分が外側へと弾性変形する。そして、カギ部２７ｇの屈曲部２７ｉが、突条部２８ｈの段部２８ｊの奥側に収容されると、凹部２８ｆの外側部分が元の位置に戻る。このとき、凹部２８ｆの側壁２８ｉが、カギ部２７ｇの外側面２７ｊを押圧する。これと同時に、山部２７ｈが谷部２８ｋに当接して、山部２７ｈの先端部が、谷部２８ｋの両側の部材をカギ部２７ｇに向かって押圧する。このように本実施の形態では、壁面部材２５側とジョイント部材２６側の二箇所で、押圧力が得られるため、嵌合強度が非常に大きく、角パイプ本体部１１の強度が非常に大きい。
【００６９】
図１２は壁面部材とジョイント部材との嵌合構造のさらに他の形態を示した要部拡大図であって、取付け工程を説明するための上面図である。
【００７０】
かかる実施の形態は、一方の部材を他方の部材に対して回転させながら嵌合させる回転嵌合構造となっている。図１２の（ａ）に示すように、壁面部材２５の幅方向両端（一端のみ図示）に、壁面部材２５の片側表面と面一となる薄板部３７ａが形成されている。薄板部３７ａの先端には、壁面部材２５の厚さ方向内側に一旦屈曲して、先端側に湾曲しながら屈曲する回転中心部３７ｂが形成されている。薄板部３７ａの内側には、後記するジョイント部材２６の薄板部３８ａの内面を押圧する押圧板部３７ｃが形成されている。この押圧板部３７ｃは、湾曲板部３７ｄと平板部３７ｅとを備えており、平板部３７ｅがジョイント部材２６の薄板部３８ａの内面を押圧する。湾曲板部３７ｄの外周側基端部には、凹部３７ｆが形成されている。
【００７１】
ジョイント部材２６の接合端面には、薄板部３８ａが、壁面部材２５の薄板部３７ａと対向するように形成されている。ジョイント部材２６の接合端面には、壁面部材２５の薄板部３７ａの先端の回転中心部３７ｂが挿入される溝部３８ｂが形成されている。溝部３８ｂは、回転中心部３７ｂの先端の湾曲部分３７ｇの外形と略同等の内形になるようにその壁面が湾曲して形成されている。薄板部３８ａの内側の壁面部材２５側には、押圧板部３７ｃを係止する係止板部３８ｃが形成されている。係止板部３８ｃの先端部には、押圧板部３７ｃの凹部３７ｆに係合する段部３８ｄが形成されている。また、薄板部３８ａの内側のジョイント部材２６側には、押圧板部３７ｃの先端面に当接する押さえ板部３８ｅが形成されている。
【００７２】
前記構成の壁面部材２５をジョイント部材２６に連結するに際しては、まず、図１２の（ｂ）に示すように、壁面部材２５の回転中心部３７ｂを、ジョイント部材２６の溝部３８ｂに図中の右側斜め上方から挿入して、この回転中心部３７ｂをほぼ中心として壁面部材２５を図中において時計回り（右回り）に回転させる。このとき、係止板部３８ｃは、押圧板部３７ｃの湾曲板部３７ｄの外周面に押されて、壁面部材２５側に弾性変形する。その後、壁面部材２５とジョイント部材２６が面一になるところまで、壁面部材２５の回転を継続すると、図１２の（ｃ）に示すように、係止板部３８ｃの段部３８ｄが、押圧板部３７ｃの凹部３７ｆに嵌まり込んで、押圧板部３７ｃが係止板部３８ｃに係止される。このとき、係止板部３８ｃは、弾性変形が若干残っており、湾曲板部３７ｄを押圧するようになっている。これと同時に、押圧板部３７ｃは、その先端部が押さえ板部３８ｅに当接して、僅かに壁面部材２５側に押し戻されることになるが、この応力が湾曲板部３７ｄからの反力と合わさって、薄板部３８ａ側への押圧力に変換され、壁面部材２５とジョイント部材２６との嵌合力が高まる。また、薄板部３７ａの先端の回転中心部３７ｂは、溝部３８ｂの奥まで嵌まり込んで、壁面部材２５とジョイント部材２６との相対位置が決定される。また、係止板部３８ｃによって、押圧板部３７ｃがジョイント部材２６側に押圧されているので、薄板部３７ａの先端部が、ジョイント部材２６の接合端面を押圧することとなる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態によれば、押圧板部３７ｃの平板部３７ｅと薄板部３８ａとの間、押圧板部３７ｃの湾曲板部３７ｄと係止板部３８ｃとの間、薄板部３７ａとジョイント部材２６の接合端面との間の三箇所で押圧力を得ることができるので、必要な嵌合力を得ることができる。また、回転中心部３７ｂを溝部３８ｂに引っ掛けて、壁面部材２５を回転させるだけで連結ができ、連結作業を容易に行うことができる。
【００７４】
なお、角パイプ本体部１１の強度を大きくするために、薄板部３７ａと薄板部３８ａとの間の中空部３９（図１２の（ｃ）参照）に、中子（図示せず）を挿入するようにしてもよい。
【００７５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
【００７６】
例えば、前記した第三および第四の実施の形態では、角パイプ本体部１１を壁面部材２５とジョイント部材２６に分割して、それぞれ連結した形態を示したが、分割の形態はこれに限られるのもではない。具体的には、図１３および図１４に示すように、角パイプ本体部１１を、収容スペース１４が位置する部分で四分割して、それぞれコーナー部分を含むＬ字状の分割部材４０としてもよい。この場合、一方の接合端面に凸部２７を形成し、他方の接合端面に凹部２８を形成する。凸部２７および凹部２８は、図１０または図１１で示した構造とする（図１３および図１４では、図１０の構造を図示）。このような構成にすれば、分割部材４０同士を連結する際に、中性子吸収材３１も同時に、収容スペース１４に嵌合させることができるので、製造工程を省略することができ、好ましい。
【００７７】
その他には、角パイプ本体部を、断面Ｌ字状に二分割してもよいし、壁面部ごとに平板状に四分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】キャスクを示した一部破断斜視図である。
【図２】本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第一の形態を示した上面図である。
【図３】本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第一の形態を示した斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第二の形態を示した斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第三の形態を示した斜視図である。
【図８】（ａ）は図７のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図９】ジョイント部材の他の形態を示した上面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明に係るバスケット用角パイプを実施するための最良の第四の形態を示した上面図、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図１１】壁面部材とジョイント部材との嵌合構造の他の形態を示した要部拡大図である。
【図１２】壁面部材とジョイント部材との嵌合構造のさらに他の形態を示した要部拡大図であって、（ａ）乃至（ｃ）は取付け工程を説明するための上面図である。
【図１３】角パイプ本体部の分割状態の他の形態を示した上面図である。
【図１４】角パイプ本体部の分割状態の他の形態を示した上面図である。
【図１５】従来の角パイプ部材を示した（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１      キャスク
６      バスケット
１０    バスケット用角パイプ
１１    角パイプ本体部
１１ａ  最外周面
１２    アルミニウム合金製押出形材
１４    収容スペース
１５    溝部
２１    中空部
２３    （中空部の）開口部
２４    押さえ板
３１    中性子吸収材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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