(57)【要約】      （修正有）【課題】遮蔽能力の高い建屋を必要とすることなく互いに集積させて保管できて金属キャスクを冷却可能な使用済み核燃料集合体収納容器を提供する。【解決手段】使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスク２と、金属キャスク２を収納した略六角筒形状の容器本体３とを備え、容器本体３の略六角筒形状の側筒部６の外側面６ａに内側に凹んで長手方向に延びる凹部１０を備え、複数の容器本体３の外側面６ａ同士を接合してハニカム構造とし、凹部１０同士で冷却用気体を流通させる外部冷却通路１０Ａを形成する。容器本体３の側筒部６の内側面６ｂと金属キャスク２の間に内部冷却通路１２を形成し、下部に給気口を有する給気路１３を連通させ、上面６ｄに排気口を有する排気路１４を連通させる。【選択図】図１
2016211856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、
前記金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体と、
前記容器本体の略六角筒形状の外側面に形成されていて内側に凹んで長手方向に延びる凹部とを備え、
前記凹部は他の前記容器本体と外側面同士を接合した際に冷却用気体の外部冷却通路を形成することを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項２】
使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、
前記金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体と、
前記容器本体の内側面及び前記金属キャスクの間に形成されていて下部と上部で外気に連通する冷却用気体の給気路と排気路を設けた内部冷却通路とを、
備えたことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項３】
前記容器本体の内側面には前記金属キャスクの揺動を防ぐストッパを設けた請求項１または２に記載された使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項４】
前記容器本体の上面には先細状のチムニーを設けている請求項１から３のいずれか１項に記載された使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項５】
使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、前記金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体とを、備えた使用済み核燃料集合体収納容器であって
前記容器本体は、エバポライト型堆積鉱床の鉱石から採取したコレマナイト及び／またはヒルガダイトを主体とした骨材と、固結材であるセメントとを備え、前記エバポライト型堆積鉱床の鉱物に含まれるユーレキサイトとサッソライトを除いて、前記コレマナイト及び／またはヒルガダイトを骨材として前記セメントと混和した中性子遮蔽コンクリートによって形成したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載された使用済み核燃料集合体収納容器であって、
前記容器本体は、比重３．５以上の重量コンクリートによって形成したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項７】
使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、前記金属キャスクを収納した略六角筒形状の外側面を有する容器本体と、を備えた使用済み核燃料集合体収納容器を複数配列した使用済み核燃料集合体収納容器の集合体であって、
複数の前記容器本体の外側面同士を当接させてハニカム構造に配列し、複数の前記容器本体の少なくとも１の外側面がそれぞれ外気に接触するように前記使用済み核燃料集合体収納容器を設けない空間を形成したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器の集合体。
【請求項８】
使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、前記金属キャスクを収納した略六角筒形状の外側面を有する容器本体と、を備えた使用済み核燃料集合体収納容器を複数配列した使用済み核燃料集合体収納容器の集合体であって、
複数の前記容器本体の外側面同士を当接させてハニカム構造に配列し、外側に配列した複数の前記使用済み核燃料集合体収納容器の更に外側に前記金属キャスクを収納しない前記容器本体を配列したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器の集合体。
【請求項９】
基台を設置する工程と、
前記基台の上に使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを載置する工程と、
蓋部と略六角筒形状の側筒部からなる部材で前記金属キャスクを覆って前記基台に固定する工程と、
を備えたことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを収納して貯蔵等をする使用済み核燃料集合体収納容器とその集合体、そして使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射性汚染物質を収納して安全に保管する収納容器として、例えば特許文献１や２に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された収納容器では、放射性廃棄物を鋳物製容器に収納して積み重ねて保管している。また、特許文献２に記載された放射性汚染物質収納容器では、収納空間内に放射性汚染物質を収納した略六角柱の容器の各外側面に凹部または凸部を形成している。そして、複数の放射性汚染物質収納容器を配列した際、一の収納容器の凹部に他の収納容器の凸部を嵌合させて略六角柱の容器の各外側面を互いに当接させてハニカム構造に配列して貯蔵等していた。
【０００３】
これに対し、放射性汚染物質と違って、反応炉で使用した使用済み核燃料集合体は、使用直後は例えば３００℃以上と高温であるため、３〜５年程度プールの水中に保管され、周囲温度が例えば１００℃以下になった状態で乾式貯蔵容器内に保管するようにしている。
乾式貯蔵容器として、例えば複数の使用済み核燃料棒を連結した燃料集合体を収納した略円筒形状の金属キャスクが知られている。これら多数の金属キャスクは、内部に収納された核燃料集合体が水中保管後であっても反応しているために高温状態である。そのため、強固で耐震性があり放射線遮蔽能力のある建屋内に間隔をあけて立てて、あるいは横に寝かせて並べて貯蔵していた。
また、別の乾式貯蔵手段として、遮蔽能力のある略円筒形のコンクリート製のキャスク内に核燃料集合体を収納したものを、屋外に間隔を開けて並べる手段が知られている。
【０００４】
わが国では、使用済み核燃料集合体を保管する場合、敷地境界における放射線の線量を年間１ミリシーベルト以下の許容値に抑える必要性がある。そこで、敷地の広さ等の制約を考慮して、多数の金属キャスクを放射線を遮蔽する建屋内に保管する貯蔵方法がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７０９４号公報
【特許文献２】特許第５２０５５４０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、使用済み核燃料集合体であっても反応して金属キャスクが高温になるため、特許文献１や２に記載された放射性汚染物質のように密閉した貯蔵容器に収納して互いに密着させて保管することは困難であった。また、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを、耐震性と遮蔽能力のある建屋を設けて分散して貯蔵することはコスト高である上に、建屋を設ける敷地の取得に費用が掛かるという欠点があった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、遮蔽能力の高い建屋を必要とすることなく互いに集積させて保管できて金属キャスクを冷却可能な使用済み核燃料集合体収納容器とその集合体、そして使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、十分な遮蔽能力と耐衝撃性を備えていて放射線の遮蔽性を高めた使用済み核燃料集合体収納容器とその収納容器の集合体、そして使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器は、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体と、容器本体の略六角筒形状の外側面に形成されていて内側に凹んで長手方向に延びる凹部とを備え、凹部は他の容器本体と外側面同士を接合した際に冷却用気体の外部冷却通路を形成することを特徴とする。
本発明によれば、金属キャスクを放射線遮蔽性と耐衝撃性の高い容器本体に収納したものを屋外に貯蔵・保管できる。しかも使用済み核燃料集合体収納容器は容器本体の略六角筒形状の外側面同士を当接させてハニカム構造に集積状態で貯蔵でき、少なくともいずれかの外側面に形成した凹部に外気が流通する外部冷却通路を形成することで金属キャスクを冷却することができて高温になることを抑制できる。
【０００９】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器は、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体と、容器本体の内側面及び金属キャスクの間に形成されていて下部と上部で外気に連通する冷却用気体の給気口と排気口を設けた内部冷却通路とを、備えたことを特徴とする。
本発明によれば、金属キャスクを放射線遮蔽性と耐衝撃性の高い容器本体に収納したものを屋外に貯蔵・保管でき、しかも使用済み核燃料集合体収納容器は容器本体の略六角筒形状の外側面同士を当接させてハニカム構造に集積状態で貯蔵でき、容器本体の内側面及び金属キャスクの間の内部冷却通路を外気が流通することで金属キャスクを冷却することができて高温になることを抑制できる。
【００１０】
また、容器本体の内側面には金属キャスクの揺動を防ぐストッパを設けることが好ましい。
屋外の地盤上に使用済み核燃料集合体収納容器を設置した状態で、地震等で振動したとしても容器本体に対して金属キャスクが相対振動して衝突することをストッパで防止できる。
【００１１】
また、容器本体の上面には先細状のチムニーを設けていてもよい。
容器本体の上面に先細状のチムニーを設けることで、外部冷却通路や内部冷却通路で金属キャスクと熱交換した気体を上面から排出して、先細状のチムニーを通すことで気体の外部冷却通路や内部冷却通路での流速を速めて金属キャスクの冷却効果を促進できる。
【００１２】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器は、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体とを、備えた使用済み核燃料集合体収納容器であって、容器本体は、エバポライト型堆積鉱床の鉱石から採取したコレマナイト及び／またはヒルガダイトを主体とした骨材と、固結材であるセメントとを備え、エバポライト型堆積鉱床の鉱物に含まれるユーレキサイトとサッソライトを除いて、コレマナイト及び／またはヒルガダイトを骨材としてセメントと混和した中性子遮蔽コンクリートによって形成したことを特徴とする。
本発明によれば、金属キャスクを通して核燃料集合体から放射される中性子線等の放射線は容器本体を形成する中性子遮蔽コンクリートで遮蔽することができるため、使用済み核燃料集合体収納容器から外部環境に放出される放射線の線量を低減させて許容値内に収めることができる。
【００１３】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器は、上述したいずれかに記載された使用済み核燃料集合体収納容器において、容器本体は、比重３．５以上の重量コンクリートで形成したことを特徴とする。
本発明によれば、金属キャスクを通して核燃料集合体から放射される中性子線等の放射線は容器本体を形成する高比重の重量コンクリートで遮蔽することができるため、使用済み核燃料集合体収納容器から外部環境に放出される放射線の線量を低減させて許容値内に収めることができる。
【００１４】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器の集合体は、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを収納した略六角筒形状の外側面を有する容器本体を備えた使用済み核燃料集合体収納容器を複数配列した使用済み核燃料集合体収納容器の集合体であって、複数の容器本体の外側面同士を当接させてハニカム構造に配列し、複数の容器本体の少なくとも１の外側面がそれぞれ外気に接触するように使用済み核燃料集合体収納容器を設けない空間を形成したことを特徴とする。
本発明によれば、ハニカム構造に集積して配列した複数の使用済み核燃料集合体収納容器について、各容器本体の少なくとも１の外側面が使用済み核燃料集合体収納容器を除去した空間に面しているため、この空間を通して外気を流通させることで容器本体内の金属キャスクを冷却することができる。
【００１５】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器の集合体は、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを収納した略六角筒形状の外側面を有する容器本体を備えた使用済み核燃料集合体収納容器を複数配列した使用済み核燃料集合体収納容器の集合体であって、複数の容器本体の外側面同士を当接させてハニカム構造に配列し、外側に配列した複数の使用済み核燃料集合体収納容器の更に外側に金属キャスクを収納しない容器本体を配列したことを特徴とする。
多くの使用済み核燃料集合体収納容器内の金属キャスクから放射される放射線は他の使用済み核燃料集合体収納容器の容器本体の壁面に遮蔽されて線量を許容値内に低減でき、一部の放射線は外部に放射されるが、この場合でも金属キャスクを収納しない空の容器本体を通過することで遮蔽されて線量を低減できて許容値内に低減できると共に冷却効果を高めることができる。
【００１６】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法は、基台を設置する工程と、基台の上に使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを載置する工程と、蓋部と略六角筒形状の側筒部からなる部材で前記金属キャスクを覆って前記基台に固定する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、基台に載置した金属キャスクに蓋部と略六角筒形状の側筒部からなる部材を被せて固定することで使用済み核燃料集合体収納容器を組み立てることができ、工程数が少なく容易に組立できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器によれば、金属キャスクを覆う容器本体によって外部に放出される放射線の線量を低減できると共に、容器本体の外側面に凹部による外部冷却通路、または容器本体の内側面と金属キャスクとの間に形成した内部冷却通路を通して冷却用気体を流通させて、直接または間接的に容器本体に収納した金属キャスクを冷却できる。
そのため、使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクであっても容器本体に収納して外側面同士を当接させて集積状態で貯蔵・保管できる。
また、使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法では、金属キャスクと容器本体の組立と金属キャスクの収納を簡単に行える。
【００１８】
また、本発明による使用済み核燃料集合体収納容器によれば、コレマナイト及び／またはヒルガダイトを骨材とした中性子遮蔽コンクリート製の容器本体によって、金属キャスクを通して核燃料集合体から放射される中性子線等の放射線を遮蔽できて外部に放出される放射線の線量を低減させることができる。
【００１９】
また、本発明による使用済み核燃料集合体収納容器の集合体によれば、使用済み核燃料集合体収納容器を略六角筒状の容器本体の外側面同士を当接してハニカム構造に配列することで、少ない占有スペースで多くの収納容器を配設できる。
しかも、金属キャスクを覆う容器本体によって外部に放出される放射線を許容値以下に低減できると共に、ハニカム構造に配列した複数の使用済み核燃料集合体収納容器の少なくとも１の外側面が空間でそれぞれ外気に接触するため、ハニカム構造の集合体であっても個々の使用済み核燃料集合体収納容器内の金属キャスクを冷却できる。
【００２０】
また、本発明による使用済み核燃料集合体収納容器の集合体によれば、使用済み核燃料集合体収納容器を略六角筒状の容器本体の外側面同士を当接してハニカム構造に配列することで、少ない占有スペースで多くの収納容器を配設できる。
しかも、金属キャスクを覆う容器本体によって外部に放出される放射線を許容値以下に低減できると共に、外側の使用済み核燃料集合体収納容器の更に外側に金属キャスクを収納しない空の容器本体を配列したため、外部に放射される放射線の線量を許容値以下に低減できると共に冷却効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器の斜視図である。
【図２】図１に示す使用済み核燃料集合体収納容器のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図３】図２に示す金属キャスクと容器本体の内側面との間のＢ部拡大断面図である。
【図４】複数の使用済み核燃料集合体収納容器をハニカム構造に配列させた集合体の平面図である。
【図５】図４に示す使用済み核燃料集合体収納容器の集合体の配列状態の一部を示す拡大斜視図である。
【図６】使用済み核燃料集合体収納容器の集合体の地盤上での配列状態を示す図であり、（ａ）は平坦な地盤上で保管した集合体の側面図、（ｂ）は集合体をワイヤで拘束して保管した状態の側面図、（ｃ）集合体を平坦な皿上に保管した側断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器の集合体を示すものであり、集合体の外側に空の容器本体を配列させた平面図である。
【図８】第三実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器の集合体を示す平面図である。
【図９】変形例による使用済み核燃料集合体収納容器の斜視図である。
【図１０】第四実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器を示す縦断面図である。
【図１１】使用済み核燃料集合体収納容器の集合体の変形例を示す部分拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第一実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器とその集合体について説明する。
図１及び図２に示す使用済み核燃料集合体収納容器１は、原子炉での反応を終えた燃料棒を集合させた使用済み核燃料集合体を内部に収納した金属キャスク２を、コンクリート製の略六角筒形状をなす容器本体３内に収納したものである。これら複数の使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスク２は概略で円筒形状を有している。本発明では、使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体を建築物等に収納しなくても屋外であっても場所をとらずに効率的に保管できるようにしたものである。
【００２３】
図１において、使用済み核燃料集合体収納容器１の容器本体３は、金属キャスク２を載置する略六角形板状の基台５と、外側面６ａが略六角形筒状に形成されていて内側面６ｂが略円筒状に形成された側筒部６と、側筒部６の上部開口に設けた略円盤状の蓋部７とを有している。蓋部７は側筒部６の上部の開口６ｃに嵌合されて有蓋六角筒として一体に保持されており、必要に応じて蓋部７を側筒部６から取り外し可能とされている。
【００２４】
これら基台５と側筒部６と蓋部７はいずれも使用済み核燃料集合体から放出される中性子等の放射線を遮蔽する能力のあるコンクリートでできている。なお、容器本体３は放射線の遮蔽能力があればコンクリート以外の材質のものを用いてもよい。
【００２５】
図２に示す容器本体３の側筒部６において、金属キャスク２を収納する円筒状の内側面６ｂの上部は上側に向けて円形の階段状に拡径する段付きの開口６ｃを形成している。この開口６ｃに段付きの外周面を有する円盤状の蓋部７が嵌合して、蓋部７の拡径円盤部７ａでボルト等によって側筒部６の上部に固定される。なお、容器本体３の側筒部６と基台５との接合部も、側筒部６の開口６ｃと蓋部７との嵌合部と同様に段付き形状にしている。これによって、金属キャスク２から放射される放射線を側筒部６によって確実に遮蔽できる。
【００２６】
容器本体３の側筒部６は正六角筒に近い６面の外側面６ａを有しており、各外側面６ａはその幅方向の中央部に凹部１０が形成されている。この凹部１０は外側面６ａ中央の下端から上端まで長手方向の全長に亘って形成され、基台５の各面にも延長して形成されている。凹部１０は容器本体３の外側面６ａに形成した外気による外部冷却通路１０Ａを構成しており、各外側面６ａにおいて外気が凹部１０に沿って上側と下側との間を流通することで容器本体３を通して金属キャスク２を冷却できる。
また、容器本体３の側筒部６の内側面６ｂは金属キャスク２との間に若干の間隙を形成して略円筒状を形成している。
【００２７】
側筒部６の下部における基台５の近傍には側筒部６の外側面６ａに連通する給気口を設けた給気路１３が径方向に延びて形成されており、給気路１３は略円筒状の内部冷却通路１２の下端部に連通している。しかも、側筒部６に設けた各給気路１３は内部冷却通路１２から放射状に階段状に屈曲して径方向外側に延びて六面の外側面６ａにおける凹部１０でそれぞれ開口する構成を有している。これによって、金属キャスク２から給気路１３内に放射される放射線を側筒部６の壁面で遮蔽できる。
また、側筒部６における内部冷却通路１２の上部は側筒部６内を断面略Ｌ字状に形成されて上面６ｄに開口する排気口を設けた排気路１４に連通している。しかも、各排気路１４は内部冷却通路１２の上端付近から放射状に径方向外側に延びて六角形からなる上面６ｄの各角部近傍にそれぞれ開口する構成を有している。上面６ｄに設けた排気路１４の排気口は給気路１３の真上でもよく、上面６ｄの任意の位置に形成できるが、本実施形態では肉厚の大きい角部にそれぞれ形成した。
【００２８】
また、図２に示す容器本体３内の内部冷却通路１２において、内側面６ｂには金属キャスク２との隙間Ｋ内で地震等によって金属キャスク２が振動することを抑制するために、ストッパ１５が取り付け部材１６を介して取り付けられている。図３に示すように、ストッパ１５は例えば高温に耐える金属を用いることが好ましく、ストッパ１５と金属キャスク２との間に例えば１０〜１５ｍｍ程度の微細な間隙が形成されている。
金属キャスク２が振動して側筒部６の内側面６ｂと衝突することを防ぐために、ストッパ１５は側筒部６の内側面６ｂの周方向に所定間隔、例えば９０度間隔で設置し、上下方向にも適宜の間隔で設置することが好ましい。或いは、ストッパ１５は内側面６ｂに沿って螺旋状に配列してもよい。
【００２９】
本実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１は上述した構成を有しており、次に使用済み核燃料集合体収納容器１の組立方法について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１は、例えば屋外の地盤上に設置するものであり、そのために、地盤上に基台５を設置する。そして、基台５の中央に金属キャスク２を載置する。次に、金属キャスク２の上に蓋部７を嵌合させた側筒部６を被せて覆うことで、基台５と側筒部６と蓋部７からなる容器本体３によって金属キャスク２を囲うことができる。最後に、側筒部６と基台５をねじ止め等することで使用済み核燃料集合体収納容器１の組立が完了する。
【００３０】
このようにして得られた複数の使用済み核燃料集合体収納容器１を用いた集合体１８の作用について説明する。
本実施形態による複数の使用済み核燃料集合体収納容器１における各容器本体３の外側面６ａ同士を互いに当接させて密集配列することで、図４に示すように、ハニカム構造の集合体１８を形成することができる。
【００３１】
得られた使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体１８は、図５に示すように、１の使用済み核燃料集合体収納容器１と他の使用済み核燃料集合体収納容器１を外側面６ａ同士で当接することで、各外側面６ａに設けた一対の凹部１０によって外部冷却通路１０Ａが形成される。しかも、各外側面６ａにおける凹部１０には内部冷却通路１２に連通する給気路１３が開口している。
【００３２】
そのため、屋外の地盤上に、多数の使用済み核燃料集合体収納容器１を密着させてハニカム構造に集合させた集合体１８の状態であっても、密着した外側面６ａ同士の一対の凹部１０からなる外部冷却通路１０Ａ内に上方から外気が流入して下方に流れる。そして、各使用済み核燃料集合体収納容器１の各外側面６ａの凹部１０の下側に形成した給気路１３を通って容器本体３の内側面６ｂと金属キャスク２との間の内部冷却通路１２内を外気が流通して金属キャスク２を冷却する。その後、各使用済み核燃料集合体収納容器１の上面６ｄに連通する排気路１４を通って高温の気体が外部に放出される。
従って、使用済み核燃料集合体収納容器１を互いにハニカム構造に密着させても、各使用済み核燃料集合体収納容器１の六面の外側面６ａにそれぞれ設けた外部冷却通路１０Ａと、給気路１３、内部冷却通路１２、排気路１４を通る冷却流路が形成され、容器本体３内の金属キャスク２を効率よく冷却できる。
【００３３】
しかも、使用済み核燃料集合体収納容器１内に収納した金属キャスク２を通して放出される放射線はその周囲のコンクリート製の容器本体３で減衰され、更に隣の使用済み核燃料集合体収納容器１の容器本体３によって減衰される。そのため、集合体１８の外側の使用済み核燃料集合体収納容器１から外気に放射される放射線の線量を年間１ミリシーベルト以下の許容値内に抑えることができる。
【００３４】
また、図４及び図６（ａ）に示すように、本実施形態では、使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体１８を屋外の敷地内にハニカム状に密着配列して貯蔵・保管している。そのため、地震等が生じたとしても使用済み核燃料集合体収納容器１が相互に干渉しあうことで転倒を防止できる。さらに、図６（ｂ）に示すように、各使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体１８は屋外等でワイヤ１７によって拘束して保持してもよいし、同図（ｃ）に示すように平坦な皿状の部材１９や床面等に集合体１８を載置することで保持してもよい。これらの場合、集合体１８の個々の使用済み核燃料集合体収納容器１とこれに収納された金属キャスク２が倒れたり損傷したりすることはない。
これらのことから、本実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１やその集合体１８は耐震性を持った遮蔽用の建物に収納する必要がなく、載置するための強固な基礎も不要となる。そのため、使用済み核燃料集合体収納容器１の貯蔵も運搬も容易である。また、使用済み核燃料集合体収納容器１は横方向に密着して配列するだけでなく上方向にも重ねて貯蔵できる。
【００３５】
上述のように本実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１とその集合体１８によれば、使用済み核燃料集合体収納容器１は略六角形の各外側面６ａに形成した凹部１０による外部冷却通路１０Ａと凹部１０に設けた給気路１３及び内部冷却通路１２及び排気路１４とによって金属キャスク２を冷却することができる。そのため、多数の使用済み核燃料集合体収納容器１をハニカム構造に互いに密着して集合体１８として貯蔵した場合でも、各使用済み核燃料集合体収納容器１間の凹部１０による外部冷却通路１０Ａを通して全ての金属キャスク２を冷却することができる。
しかも、金属キャスク２から放射される放射線はコンクリート製の容器本体３によって遮蔽することで放射線量を減衰でき、容器本体３を透過する放射線についても隣接して配列した他の使用済み核燃料集合体収納容器１の容器本体３によって更に減衰させることができる。そのため、集合体１８の外部環境との境界での年間線量を１ミリシーベルト以下の許容値以下に抑制することができて安全である。
また、使用済み核燃料集合体収納容器１を放射線を遮蔽する建屋内に離間して保管する必要もなく、強固な基礎地盤も必要なく、屋外で地盤上に密着配列して貯蔵・保管できて運搬も容易であるから占有スペースが小さくて済み低コストで貯蔵・保管できる。
【００３６】
なお、本発明による使用済み核燃料集合体収納容器１とその集合体１８は、上述した実施形態に記載されたものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や置換等が可能である。以下に本発明の他の実施形態や変形例等について説明するが、上述した実施形態による各部品や部材と同一または同様なものについては同一の符号を用いて説明する。
【００３７】
次に、図７は本発明の第二実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体２０を示すものである。
図７において、使用済み核燃料集合体収納容器１をハニカム構造に密着配列することで複数の使用済み核燃料集合体収納容器１の容器本体３を通過する金属キャスク２からの放射線は、複数の側筒部６の壁面を通過することで遮蔽されて減衰されるため、外部環境との境界での放射線量は確実に年間１ミリシーベルト以下の許容値内になる。
しかし、集合体２０の最も外側に配設された使用済み核燃料集合体収納容器１では、金属キャスク２から放射される放射線は１つの側筒部６の壁面だけを透過して外部環境に放出されるため、線量は年間許容値より大きい可能性がある。
【００３８】
そのため、本第二実施形態では使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体２０の最も外側に、金属キャスク２を収納しない空の容器本体３からなるダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａを配列して囲うようにした。
このような構成を採用したため、使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体２０において、最も外側に配設された使用済み核燃料集合体収納容器１から外側に放射される放射線はダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａの側筒部６の壁面を通過することで遮蔽され、年間の放射線量は１ミリシーベルト以下の許容値内に納めることができる。しかも、空の使用済み核燃料集合体収納容器１Ａによってその内側の収納容器１を冷却することができる。
【００３９】
なお、集合体２０の外側に１重のダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａを配列して囲う構成によっても線量の低下が十分でない場合には、例えば二重、三重と多重のダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａを外側に配列することで年間の線量を確実に許容値内に納めることができる。
【００４０】
次に、図８は本発明の第三実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体２２を示すものである。
図８に示す使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体２２では、第二実施形態に示すものと同様に使用済み核燃料集合体収納容器１をハニカム構造に密着配列してその外側をダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａで囲ったものにおいて、内側の使用済み核燃料集合体収納容器１を所定間隔で取り除いた略六角柱形状の空間を形成し、この空間を空孔２３とする。
本実施形態において、空孔２３の配列は、外側の使用済み核燃料集合体収納容器１を除く他の複数の使用済み核燃料集合体収納容器１における略六角筒形状の容器本体３の少なくとも１つの外側面６ａがそれぞれ空孔２３に対面する構成とした。
【００４１】
これによって、ダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａを除く各使用済み核燃料集合体収納容器１は六面の外側面６ａにおいて、凹部１０による外部冷却通路１０Ａと使用済み核燃料集合体収納容器１内における内部冷却通路１２を通って外気を金属キャスク２に接触させて流通させることで金属キャスク２を冷却できる。しかも、空孔２３に対面する６個の使用済み核燃料集合体収納容器１は凹部１０による外部冷却通路１０Ａが空孔２３に連通するため、金属キャスク２の冷却機能が一層高くなる。
なお、使用済み収納容器１の集合体２２において外側にダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａを設けなければ外側の使用済み核燃料集合体収納容器１の金属キャスク２の冷却効果は一層高くなる。
【００４２】
また、第三実施形態の変形例として、使用済み核燃料集合体収納容器１の集合体２２において、ダミーの使用済み核燃料集合体収納容器１Ａを取り除き、凹部１０のない容器本体３からなる図９に示す使用済み核燃料集合体収納容器２４を使用済み核燃料集合体収納容器１に代えて配列してもよい。
この場合、空孔２３内を降下する外気は空孔２３に対面する外側面６ａに設けた給気口を有する給気路１３から内部冷却通路１２内に侵入して金属キャスク２を冷却し、上面６ｄの排気路１４を通って外気に放出される。従って、本変形例の集合体２２によれば、容器本体３の外側面６ａに凹部１０を設けなくても使用済み核燃料集合体収納容器２４内の金属キャスク２を冷却できる。
【００４３】
次に本発明の第四実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器２６について図１０により説明する。
本実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器２６は基本構成を第一実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１と同じくしており、相違点として排気路１４が内部冷却通路１２の延長上に延びて蓋部７の上面に開口している。
【００４４】
また、容器本体３における側筒部６の上面６ｄには冷却塔からなるチムニー２８が取り付けられている。チムニー２８は容器本体３の上面６ｄを覆う拡径された入口開口から上方に向けてテーパ状に縮径した屋根部２８ａの上端に小径の開口を有し、その上面に第二屋根部２８ｂが形成されている。
そのため、容器本体３の排気路１４の開口から排出される排気をチムニー２８によって収束させることで排気の流速を速めて、金属キャスク２の冷却効率を向上させている。なお、チムニー２８は鋼製であるが、コンクリート製でもよく、また容器本体３と一体に形成しても分割で形成してもよい。
【００４５】
上述の構成を備えた本第四実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器２６によれば、容器本体３の給気口から内部の給気路１３に流入した外気は内部冷却通路１２を下側から上側に向けて流れて金属キャスク２の外周面を効率よく冷却できる。
しかも、容器本体３の上面６ｄにチムニー２８を設けることで、排気路１４の排気口からチムニー２８に排出される外気は流速を高めて排出されるため、内部冷却通路１２の流速を更に高めて金属キャスク２の冷却効果を一層高めることができる。
【００４６】
次に使用済み核燃料集合体収納容器１で金属キャスク２を収納する容器本体３の材質として放射線を遮蔽する能力のあるコンクリートを用いるものとする。放射線を遮蔽可能なコンクリートとして、ポルトランドセメント等を用いた普通コンクリート等を含む各種のコンクリートを用いることができる。特に、放射線のうち中性子遮蔽性能の高いコンクリートを容器本体３に用いることが好ましい。本実施形態において、容器本体３の材質として用いた中性子遮蔽コンクリートについて以下に説明する。
本実施形態による中性子遮蔽コンクリートは、エバポライト型堆積鉱床の鉱石から選別採取したコレマナイト及び／またはヒルガダイト等の硼素を主体とした硼素骨材と、固結材であるセメントとを備え、エバポライト型堆積鉱床の鉱石に含まれるユーレキサイトとサッソライトを除いて、コレマナイト及び／またはヒルガダイトを骨材としてセメントと混和して製造した。
【００４７】
上述した中性子遮蔽コンクリートによれば、エバポライト型堆積鉱床の鉱石に含まれるユーレキサイトとサッソライトは水に溶解し易いため、先に水に溶けてセメントの水和反応を阻害してしまうためコレマナイト及び／またはヒルガダイトがセメントと固化されにくいが、エバポライト型堆積鉱床の鉱石に含まれるユーレキサイトとサッソライトを除いておくことで、エバポライト型堆積鉱床の鉱石から選別採取した含硼素鉱物であるコレマナイトやヒルガダイトをセメントと混練させて混和させると、高強度で耐久性が高く十分な中性子遮蔽性能を備えた硼素含有コンクリートを得ることができる。
この中性子遮蔽コンクリートについては本発明者らによる特願２０１３-２７２４７１号出願に詳しく開示されている。
【００４８】
また、他の放射線遮蔽性能の高いコンクリートとして、比重３．５以上の高比重コンクリート（Ｇコン）を用いることができる。この高比重コンクリートは砂や砂利等の重量骨材、或いは磁鉄鉱、鉄鉱石、酸化鉄粉、酸化スラグ等を主成分として含むものである。
本実施形態による使用済み核燃料集合体収納容器１における容器本体３は、上述した硼素鉱物を含む硼素含有コンクリートまたは比重３．５以上の高比重コンクリートによって製造するか、或いは普通コンクリートの外側表面または内側表面に硼素含有コンクリートまたは高比重コンクリートを塗布または積層して構成している。
このようなコンクリートを容器本体３の材質として用いることで金属キャスク２から放射される放射線を遮蔽して透過する線量を低減させ、集合体１８の外部境界での放射線の線量を年間１ミリシーベルト以下に抑えることができる。
【００４９】
なお、上述した第一実施形態では、使用済み核燃料集合体収納容器１における側筒部６を六角形筒状に形成して各外側面６ａに凹部１０を形成することで、隣り合う使用済み核燃料集合体収納容器１同士を接合した際、凹部１０同士で略六角形状の外部冷却通路１０Ａを形成するものとした。しかし、これに代えて、図１１に示すように互いに当接する使用済み核燃料集合体収納容器１の一方の外側面６ａに凹部１０を設ければ、給気路１３に連通する外部冷却通路１０Ａを形成することができる。
また、外部冷却通路１０Ａや内部冷却通路１２に連通する給気路１３及び排気路１４は容器本体３の六面全てに形成する必要はなく、少なくとも１つ形成できればよい。
【００５０】
また、本発明において、使用済み核燃料集合体収納容器１は容器本体３の外側面６ａにおける凹部１０による外部冷却通路１０Ａと、容器本体３の内側面６ｂと金属キャスク２との間に形成した内部冷却通路１２のいずれか一方のみを設けてもよい。
凹部１０による外部冷却通路１０Ａを設けた場合には凹部１０を外気が流通することで容器本体３を介して金属キャスク２を間接的に冷却できる。また、容器本体３の上面６ｄにチムニー２８を設けた場合には一層外部冷却通路１０Ａの外気の流通を速めて冷却効果を上げることができる。
また、内部冷却通路１２を設けた場合には給気路１３と排気路１４を通して外気を流通させて直接金属キャスク２を冷却できる。
【符号の説明】
【００５１】
１、２４、２６  使用済み核燃料集合体収納容器
１Ａ  ダミーの使用済み核燃料集合体収納容器
２  金属キャスク
３  容器本体
５  基台
６  側筒部
６ａ  外側面
６ｂ  内側面
６ｄ  上面
１０  凹部（外部冷却通路）
１０Ａ  外部冷却通路
１２  内部冷却通路
１３  給気路
１４  排気路
１５  ストッパ
１８、２０  集合体
２３  空孔
２７  フィン
２８  チムニー
【図１】
2016211856.tif 000003
【図２】
2016211856.tif 000004
【図３】
2016211856.tif 000005
【図４】
2016211856.tif 000006
【図５】
2016211856.tif 000007
【図６】
2016211856.tif 000008
【図７】
2016211856.tif 000009
【図８】
2016211856.tif 000010
【図９】
2016211856.tif 000011
【図１０】
2016211856.tif 000012
【図１１】
2016211856.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月16日(2016.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクと、
前記金属キャスクを収納した略六角筒形状の容器本体と、
前記容器本体の略六角筒形状の外側面に形成されていて内側に凹んで長手方向に延びる凹部とを備え、
前記凹部は他の前記容器本体と外側面同士を接合した際に冷却用気体の外部冷却通路を形成することを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項２】
請求項１に記載された使用済み核燃料集合体収納容器であって、
前記容器本体の内側面及び前記金属キャスクの間に形成されていて下部と上部で外気に連通する冷却用気体の給気路と排気路を設けた内部冷却通路とを、
備えたことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項３】
前記容器本体の内側面には前記金属キャスクの揺動を防ぐストッパを設けた請求項１または２に記載された使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項４】
前記容器本体の上面には先細状のチムニーを設けている請求項１から３のいずれか１項に記載された使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項５】
請求項１に記載された使用済み核燃料集合体収納容器であって、
前記容器本体は、エバポライト型堆積鉱床の鉱石から採取したコレマナイト及び／またはヒルガダイトを主体とした骨材と、固結材であるセメントとを備え、前記エバポライト型堆積鉱床の鉱物に含まれるユーレキサイトとサッソライトを除いて、前記コレマナイト及び／またはヒルガダイトを骨材として前記セメントと混和した中性子遮蔽コンクリートによって形成したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載された使用済み核燃料集合体収納容器であって、
前記容器本体は、比重３．５以上の重量コンクリートによって形成したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器。
【請求項７】
請求項１に記載された使用済み核燃料集合体収納容器を複数配列した使用済み核燃料集合体収納容器の集合体であって、
複数の前記容器本体の外側面同士を当接させてハニカム構造に配列し、複数の前記容器本体の少なくとも１の外側面がそれぞれ外気に接触するように前記使用済み核燃料集合体収納容器を設けない空間を形成したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器の集合体。
【請求項８】
請求項１に記載された使用済み核燃料集合体収納容器を複数配列した使用済み核燃料集合体収納容器の集合体であって、
複数の前記容器本体の外側面同士を当接させてハニカム構造に配列し、外側に配列した複数の前記使用済み核燃料集合体収納容器の更に外側に前記金属キャスクを収納しない前記容器本体を配列したことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器の集合体。
【請求項９】
請求項１に記載された使用済み核燃料集合体収納容器の組み立て方法であって、
基台を設置する工程と、
前記基台の上に前記使用済み核燃料集合体を収納した前記金属キャスクを載置する工程と、
蓋部と略六角筒形状の側筒部からなる部材で前記金属キャスクを覆って前記基台に固定する工程と、
を備えたことを特徴とする使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明による使用済み核燃料集合体収納容器の組立方法は、上述した使用済み核燃料集合体収納容器の組み立て方法であって、基台を設置する工程と、基台の上に使用済み核燃料集合体を収納した金属キャスクを載置する工程と、蓋部と略六角筒形状の側筒部からなる部材で前記金属キャスクを覆って前記基台に固定する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、基台に載置した金属キャスクに蓋部と略六角筒形状の側筒部からなる部材を被せて固定することで使用済み核燃料集合体収納容器を組み立てることができ、工程数が少なく容易に組立できる。