(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み燃料集合体を収容する格子状のセルを有するバスケットと、このバスケットをキャビティ内に有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体と、胴本体の周囲に設けた中性子遮蔽体と、外枠内に中性子を遮蔽するレジンを充填した補助遮蔽体を下面または側面に有すると共にγ線を遮蔽する底板とを備えたキャスクにおいて、
着脱手段により前記補助遮蔽体を底板の下面または底板の側面に対して着脱自在とし、搬送時に前記補助遮蔽体を取付ける一方、貯蔵時に前記補助遮蔽体を取外すことを特徴とするキャスク。
【請求項２】
請求項１に記載のキャスクにおいて、前記中性子遮蔽体は、前記底板の下面に取付けられた遮蔽体と、前記底板の側面に取付けられた遮蔽体を有することを特徴とするキャスク。
【請求項３】
請求項１に記載のキャスクにおいて、前記中性子遮蔽体は、前記底板の下面に取付けられた遮蔽体と、前記底板の下面の周囲に取付けられたリング状の遮蔽体と、前記底板の側面に取付けられたリング状の遮蔽体を有することを特徴とするキャスク。
【請求項４】
請求項２または３に記載のキャスクにおいて、前記中性子遮蔽体を構成する複数の遮蔽体は支持部材により接合され、一体となって前記底板に対して着脱自在であることを特徴とするキャスク。
【請求項５】
請求項２または３に記載のキャスクにおいて、前記中性子遮蔽体を構成する複数の遮蔽体は単独で前記底板に対して着脱自在であることを特徴とするキャスク。
【請求項６】
使用済み燃料集合体を収容する格子状のセルを有するバスケットと、このバスケットをキャビティ内に有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体と、胴本体の周囲に設けた中性子遮蔽体と、外枠内に中性子を遮蔽するレジンを充填した補助遮蔽体を下面または側面に有すると共にγ線を遮蔽する底板と、前記胴本体に取り付けて中性子遮蔽能を有する蓋とを備えたキャスクにおいて、
搬送時には、前記補助遮蔽体を前記底板の下面または該底板の側面に装着すると共に、緩衝体を前記底板及び前記蓋に装着し、貯蔵時には、前記緩衝体を前記底板及び前記蓋から取り外すと共に、前記補助遮蔽体を前記底板の下面または該底板の側面から取外して設置エリアに設置することを特徴とするキャスクの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼を終えた使用済み燃料集合体を収容、貯蔵するものであって、補助遮蔽体の無駄を防止してキャスク重量を軽減できるキャスク及びキャスクの使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み核燃料という。使用済み核燃料は、ＦＰなど高放射能物質を含むので熱的に冷却する必要があるから、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ月間）冷却される。その後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、トラックまたは船舶で再処理施設に搬送、貯蔵される。使用済み核燃料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、バスケットと称する格子状断面を有する保持枠を用いる。当該使用済み核燃料集合体は、当該バスケットに形成した複数の収納空間であるセルに１体ずつ挿入され、これにより、輸送中の振動などに対する適切な保持力を確保している。
【０００３】
このようなキャスクの従来例としては、「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業出版プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公報などにて様々な種類のものが開示されている。図６は、従来におけるキャスクの一例を示す斜視図である。このキャスク５００は、γ線遮蔽体である胴本体５０１と、胴本体５０１のキャビティ内に挿入したバスケット５０２と、胴本体５０１と外筒５０３の間に充填された中性子遮蔽体５０４と、ステンレス鋼製であってその内部に中性子遮蔽能を有する中性子遮蔽体（レジン）５０６を封入した一次蓋５０５と、γ線を遮蔽するステンレス鋼等からなる二次蓋５０７と、下部に中性子を遮蔽するための補助遮蔽体５０８を取り付けた底板５０９と、キャスク５００を吊り下げるトラニオン５１０とから構成されている。バスケット５０２は、複数の角パイプ５１１を組んで構成されており、当該角パイプ５１１の間には、臨界防止のため中性子吸収材（図示省略）が配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記キャスク５００は、使用済み燃料集合体をバスケット５０２内に収容した後、再処理施設に搬送され、キャスク貯蔵エリアにて貯蔵される。ここで、キャスク５００を立てた状態で設置すると、上部の一次蓋５０７は中性子を遮蔽するために必要であるが、下部の補助遮蔽体５０８は設置エリアの床が水を含んだコンクリート製であるため特に必要がない。しかし、上記キャスク５００では、補助遮蔽体５０８を底板５０９に固定して一体化しているため、当該補助遮蔽体５０８を設けた状態で貯蔵が行われることになる。このため、キャスク５００を貯蔵用として用いる場合、補助遮蔽体５０８が無駄になってしまうという問題点があった。また、それだけキャスク５００の重量が増加してしまうという問題点があった。或いは、キャスク５００を立てて設置するとき、邪魔になる場合があった。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、補助遮蔽体の無駄を防止してキャスク重量を軽減できるキャスクを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１にかかるキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する格子状のセルを有するバスケットと、このバスケットをキャビティ内に有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体と、胴本体の周囲に設けた中性子遮蔽体と、外枠内に中性子を遮蔽するレジンを充填した補助遮蔽体を下面または側面に有すると共にγ線を遮蔽する底板とを備えたキャスクにおいて、着脱手段により前記補助遮蔽体を底板の下面または底板の側面に対して着脱自在とし、搬送時に前記補助遮蔽体を取付ける一方、貯蔵時に前記補助遮蔽体を取外すことを特徴とするものである。
また、請求項２にかかるキャスクは、前記中性子遮蔽体は、前記底板の下面に取付けられた遮蔽体と、前記底板の側面に取付けられた遮蔽体を有するものである。
請求項３にかかるキャスクは、前記中性子遮蔽体は、前記底板の下面に取付けられた遮蔽体と、前記底板の下面の周囲に取付けられたリング状の遮蔽体と、前記底板の側面に取付けられたリング状の遮蔽体を有するものである。
請求項４にかかるキャスクは、前記中性子遮蔽体を構成する複数の遮蔽体は支持部材により接合され、一体となって前記底板に対して着脱自在としたものである。
請求項５にかかるキャスクは、前記中性子遮蔽体を構成する複数の遮蔽体は単独で前記底板に対して着脱自在としたものである。
【０００７】
キャスクを立てて貯蔵する場合、前記補助遮蔽体が不要になるのでこれを底板から取り外すようにした。取り外した補助遮蔽体は、他のキャスクを搬送する或いは工場内で取り扱う際、その底板に使用すればよい。このようにすれば、補助遮蔽体を無駄にせず使いまわしが可能になる。また補助遮蔽体の分だけキャスクが軽量になるので、たとえば使用済み燃料集合体の収容数を増やすことができる。なお、着脱手段には、締結手段のほか、押さえ板やクランプ装置などの当業者に自明な手段を適宜用いることができる。
【０００８】
なお、このキャスクは、使用済み燃料集合体を収容する格子状のセルを有するバスケットと、このバスケットをキャビティ内に有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体と、胴本体の周囲に設けた中性子遮蔽体と、胴本体に取り付けた一次蓋および中性子遮蔽能を有する二次蓋と、γ線を遮蔽する底板とを備え、前記二次蓋と同じものを、前記底板の下部に対して着脱自在に設けてもよい。
この場合、二次蓋が中性子遮蔽能を有するため実質的に上記底板に設ける補助遮蔽体と同一の機能を有する。そこで、この二次蓋を底板の下部に着脱自在に設けることで、補助遮蔽体を製作する手間が省けて、部品点数を削減できる。取り外した二次蓋は、他のキャスクに使用することができる。
【０００９】
また、請求項６にかかるキャスクの使用方法は、使用済み燃料集合体を収容する格子状のセルを有するバスケットと、このバスケットをキャビティ内に有すると共にγ線の遮蔽を行う胴本体と、胴本体の周囲に設けた中性子遮蔽体と、外枠内に中性子を遮蔽するレジンを充填した補助遮蔽体を下面または側面に有すると共にγ線を遮蔽する底板と、前記胴本体に取り付けて中性子遮蔽能を有する蓋とを備えたキャスクにおいて、  搬送時には、前記補助遮蔽体を前記底板の下面または該底板の側面に装着すると共に、緩衝体を前記底板及び前記蓋に装着し、貯蔵時には、前記緩衝体を前記底板及び前記蓋から取り外すと共に、前記補助遮蔽体を前記底板の下面または該底板の側面から取外して設置エリアに設置することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるキャスク及びキャスクの使用方法の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかるキャスクを示す斜視図である。図２は、図１に示したキャスクの軸方向断面図である。図３は、図１に示したキャスクの径方向断面図である。さらに詳細には、図１は補助遮蔽体を取り外した貯蔵状態のキャスクを示し、図２は補助遮蔽体を取り付けたキャスクの搬送状態を示す。この実施の形態１にかかるキャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面をバスケット１３０の外周形状に合わせて機械加工したものである。キャビティ１０２内面の機械加工は、専用の加工装置によって加工する。
【００１２】
胴本体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製またはステンレス鋼製の鍛造品である。前記胴本体１０１と底板１０４は、溶接により結合する。また、キャスク１００は、貯蔵状態において設置架台１４０上に設置固定される。キャスク１００の固定は、底板１０４の溝部１４２に対して固縛金具１４１を係合させることにより行う。また、当該底板１０４の下部には、中性子の遮蔽を行うレジン３を充填した補助遮蔽体１が取り付けてある。
【００１３】
図４に、キャスク本体１１６下部の拡大図を示し、前記補助遮蔽体を詳細に説明する。なお、同図では緩衝体１１８も合わせて示している。この補助遮蔽体１は、ステンレス鋼製等の外板を溶接して形成した外枠２内にレジン３を充填した構造である。また、底板１０４の側面部にも環状の外枠４を板金形成し、この内部にもレジン５を充填している。外枠２と外枠４とは支持部材６により接合されている。また、外枠４からは胴本体１０１への取り付けを行うフランジ部７が径方向に延出しており、キャスク本体１１６に設けた固定ブロック８に対してボルト９で固定されている。
【００１４】
このため、当該ボルト９を外すことにより、補助遮蔽体１を底板１０４から取り外すことができる。これにより、補助遮蔽体１を取り外した状態でキャスク１００を設置エリアに設置することができる。また、補助遮蔽体１を取り外すことによりキャスク１００を軽量化できるから、その分、使用済み燃料集合体の収容数を増やすことができる。なお、同図で示した取り外し構造の他、当業者が容易に想定できる範囲で他の機械的着脱構造に置換することができる。たとえば、補助遮蔽体１を胴本体１０１の溝部１４２にて係合するような構造にしてもよい（図示省略）。
【００１５】
図１乃至３に戻り、胴本体１０１と外筒１０５との間には、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するレジン１０６が充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５との間には熱伝導を行う複数の銅製内部フィン１０７が溶接されており、前記レジン１０６は、この内部フィン１０７によって形成される空間に流動状態で注入され、固化される。なお、内部フィン１０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０８が設けられる。この熱膨張しろ１０８は、ホットメルト接着剤にヒーターを埋め込んだ埋没型を外筒１０５内面に配し、レジン１０６を注入固化した後、ヒーターを加熱して溶融排出することにより形成する（図示省略）。
【００１６】
蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１１により構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽するステンレス鋼や炭素鋼からなる円盤形状である。また、二次蓋１１１もステンレス鋼製等の円盤形状であるが、その上面には中性子遮蔽体としてレジン１１２が封入されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、ステンレス製のボルト１１３によって胴本体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０および二次蓋１１１と胴本体１０１との間にはそれぞれ金属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持している。また、蓋部１０９の周囲には、レジン１１４を封入した補助遮蔽体１１５が設けられている。
【００１７】
キャスク本体１１６の両側には、キャスク１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられている。図１に示すように、胴本体１０１のフランジ部には、補助遮蔽体１１５が着脱可能に嵌合されている。補助遮蔽体１１５からは固定部１４４が延出しており、補助遮蔽体１１５を取り付ける際は、当該固定部１４４と外筒１０５とをボルト１４５によって固定する。一方、補助遮蔽体１１５を取り外すときは、このボルト１４５による固定を解けばよい。なお、同図では補助遮蔽体１１５を設けた貯蔵状態のものを示したが、図２に示すように、キャスク１００の搬送時には補助遮蔽材１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付けるようにする。
【００１８】
緩衝体１１８は、ステンレス鋼材により作成した外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１９を組み込んだ構造である。バスケット１３０は、使用済み燃料集合体を収容するセル１３１を構成する６９本の角パイプ１３２からなる。角パイプ１３２には、ＡｌまたはＡｌ合金粉末に中性子吸収性能を持つＢまたはＢ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材を用いる。また、中性子吸収材としては、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。この角パイプ１３２は、急冷凝固法により製造したＡｌまたはＡｌ合金粉末と、ＢまたはＢ化合物の粉末を混合し、ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）工程、脱ガス工程、ＨＩＰ（Hot Isostatic Press ）工程をを経た後、ポートホール押出機を用いて熱間押出しすることで成形する。
【００１９】
キャビティ１０２のうちセル数が５個または７個となる角パイプ列の両側には、それぞれダミーパイプ１３３が挿入されている。このダミーパイプ１３３は、胴本体１０１の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化すること、角パイプ１３２を確実に固定することを目的とする。このダミーパイプ１３３にもボロン入りアルミニウム合金を用い、上記同様の工程により製作する。なお、このダミーパイプ１３３は省略することもできる。
【００２０】
以上、このキャスク１００によれば、キャスクを貯蔵用として用いる場合に、補助遮蔽体１を取り外すことができるので、補助遮蔽体１の無駄がなくなる。たとえば補助遮蔽体１を複数のキャスク１００で共用にして使いまわしができるようになる。また、補助遮蔽体１を取り外すことによりキャスク１００が軽量化するから、その分、使用済み燃料集合体の収容本数を増やすことができる。
【００２１】
また、上記キャスク１００の変形例として、補助遮蔽体１の代わりに二次蓋１１１を底板１０４に対してボルト固定するようにしてもよい（図示省略）。二次蓋１１１内にも、中性子を遮蔽するためにレジン１１２が封入されているから、実質的には補助遮蔽体１と同様の機能を有している。そこで、キャスク本体１１６の上下に二次蓋１１１を装着し、底板１０４に取り付けた二次蓋のみ貯蔵時に取り外すようにした。取り外した二次蓋１１１は、他のキャスク１００に用いることができる。このような構成にすれば、部品点数を削減することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
また、取り外し部分は、補助遮蔽体の一部であってもよい。図５に、そのような補助遮蔽体を装着したキャスク２００を示す。このキャスク２００では、底板１０４の下面に固定した補助遮蔽体２０と、その周囲に着脱可能に設置したリング状の補助遮蔽体３０と、底板１０４の側面に配置したリング状の補助遮蔽体４０とを備えている。補助遮蔽体２０は、外枠２１内にレジン２２を封入した構造であって、底板１０４に対して溶接固定されている。また、補助遮蔽体３０は、外枠３１内の上部にレジン３２を設け、底板１０４に対して着脱自在に取り付けてある。補助遮蔽体３０の取り付けには、図示しないが、ボルトやクランプ装置その他の着脱手段を用いることができる。また、補助遮蔽体４０は、外枠４１内にレジン４２を封入したものである。当該着脱手段には、前記同様に補助遮蔽体３０と同様にボルトやクランプ装置を用いる（図示省略）。
【００２３】
キャスク２００を搬送するときは緩衝体を取り付けることになるが（図示省略）、再処理工場内においては前記補助遮蔽体３０、４０を取り付けた状態で取り扱われる。キャスク２００の設置時には、この補助遮蔽体３０、４０を取り外す。取り外した補助遮蔽体３０、４０は、他のキャスク２００の取り扱い時に使用すればよい。かかる構成であっても、補助遮蔽体３０、４０の無駄を防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかるキャスク（請求項１）は、補助遮蔽体を底板の下面または底板の側面に対して着脱自在にしたので、補助遮蔽体の無駄を防止してキャスクを軽量化できるという効果を奏する。
【００２５】
また、この発明にかかるキャスクの使用方法（請求項６）は、搬送時に、補助遮蔽体を底板に装着すると共に、緩衝体を底板及び蓋に装着し、貯蔵時に、緩衝体を底板及び蓋から取り外すと共に、補助遮蔽体を底板から取外して設置エリアに設置するので、補助遮蔽体の無駄を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるキャスクの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示したキャスクの構成を示す軸方向断面図である。
【図３】図１に示したキャスクの構成を示す径方向断面図である。
【図４】キャスク本体の下部を示す一部断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２にかかるキャスクの構成を示す軸方向一部断面図である。
【図６】従来におけるキャスクの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  補助遮蔽体
３、５  レジン
１００  キャスク
１０１  胴本体
１０２  キャビティ
１０４  底板
１０５  外筒
１０６  レジン
１０７  内部フィン
１０８  熱膨張しろ
１０９  蓋部
１１０  一次蓋
１１１  二次蓋
１１５  補助遮蔽体
１１６  キャスク本体
１１７  トラニオン
１１８  緩衝体
１３０  バスケット
１３１  セル
１３２  角パイプ
２０〜４０  補助遮蔽体
【図１】
0003912943.tif 000002
【図２】
0003912943.tif 000003
【図３】
0003912943.tif 000004
【図４】
0003912943.tif 000005
【図５】
0003912943.tif 000006
【図６】
0003912943.tif 000007