(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなり内部に使用済燃料が収容される筒状の本体部を具備し、前記本体部の外表面がチタン又はチタン合金からなる耐食被覆層で覆われており、
前記耐食被覆層が、底板と、上板と、側板と、を備え、これらの底板、上板及び側板のそれぞれが前記本体部に溶接により固定され、
前記側板が、前記本体部の円周方向に亘って連続して設けられる複数の被覆板で構成され、各被覆板はその端部同士及び隣接する被覆板との間で前記本体部に溶接され、
且つ前記被覆板には、複数の貫通孔が形成されており、当該被覆板が各貫通孔において前記本体部の表面に溶接されていることを特徴とするキャニスタ。
【請求項２】
前記本体部がステンレス鋼で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項３】
各被覆板間の溶接部が帯状のカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャニスタ。
【請求項４】
前記貫通孔がカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のキャニスタ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のキャニスタと、前記キャニスタが内部に収容されると共に当該キャニスタを冷却するための冷却空気が通過する冷却通路を有するコンクリート容器と、を具備することを特徴とするコンクリートキャスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所で使用された使用済燃料を密封貯蔵するための金属容器であるキャニスタ及びこのキャニスタをコンクリート容器で覆ったコンクリートキャスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で使用された使用済燃料は、例えば、プルトニウム、ウラン等の再利用可能な物質を回収するための再処理が施される。例えば、日本国内においては、原子力発電所での使用済燃料発生量が年間１２００トン程度であるのに対し、再処理量は年間８００トン程度であり、発生量が再処理量を上回っている。このため、再処理されずに残る使用済燃料は、例えば、原子力発電所敷地外の所定場所に一定期間貯蔵される。そして、この貯蔵量は今後増加すると考えられる。
【０００３】
貯蔵方法としては、水によって冷却を行う湿式法と、空気によって冷却を行う乾式法とがあり、乾式法の一つとして、金属キャスク貯蔵等が実用化されている。乾式法は、湿式法に比べて運転コストが低いものの、金属キャスク貯蔵はキャスク費用が極めて大きく、搬送される際の安全性への配慮等が必要なため大幅なコストダウンも期待できない。
【０００４】
また、乾式法の一つとして、コンクリートキャスク貯蔵が提案されている（例えば、特許文献１参照）。コンクリートキャスク貯蔵であれば、大幅なコストダウンを図ることができるものの、コンクリートキャスク貯蔵に使用されるキャニスタの耐食性、例えば、応力腐食割れに対する健全性が確認できないため、未だ実用化の目処はたっていないのが現状である。
【０００５】
このようなキャニスタの応力腐食割れ等の問題を解消するために、キャニスタを構成する円筒部の少なくとも内周面以外を、スーパーステンレス鋼、ＳＵＳ３０４など耐食性の優れたステンレス鋼からなる耐食層で覆うようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４１８８３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにステンレス鋼からなる耐食層を設けることで、キャニスタの耐食性を向上することはできる。しかしながら、使用済燃料が収容されたキャニスタ（コンクリートキャスク）は、潮風に晒される海岸部に設置されることが多いため、ステンレス鋼からなる耐食層を有するキャニスタであっても応力腐食割れが発生してしまうことが考えられる。つまり、ステンレス鋼からなる耐食層を設けたキャニスタであっても、放射性物質の密封機能を十分に維持できているとは言い切れない。このためキャニスタのさらなる耐食性向上が望まれている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、使用済燃料を長期間に亘って確実に密封貯蔵することができ、且つコストダウンを図ることができるキャニスタ及びコンクリートキャスク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本発明の第１の態様は、金属材料からなり内部に使用済燃料が収容される筒状の本体部を具備し、前記本体部の外表面がチタン又はチタン合金からなる耐食被覆層で覆われており、前記耐食被覆層が、底板と、上板と、側板と、を備え、これらの底板、上板及び側板のそれぞれが前記本体部に溶接により固定され、前記側板が、前記本体部の円周方向に亘って連続して設けられる複数の被覆板で構成され、各被覆板はその端部同士及び隣接する被覆板との間で前記本体部に溶接され、且つ前記被覆板には、複数の貫通孔が形成されており、当該被覆板が各貫通孔において前記本体部の表面に溶接されていることを特徴とするキャニスタにある。
【００１０】
かかる第１の態様では、キャニスタの耐食性が大幅に向上し、放射性物質の密封機能を長期間に亘って十分に維持することができる。つまり、耐食被覆層によってキャニスタの応力腐食割れが確実に防止される。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前記本体部がステンレス鋼で形成されていることを特徴とする第１の態様のキャニスタにある。
【００１２】
かかる第２の態様では、本体部が比較的耐食性に優れた材料で形成されていることで、放射性物質をさらに確実に密封貯蔵することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、各被覆板間の溶接部が帯状のカバー部材によって覆われていることを特徴とする第１又は２の態様のキャニスタにある。
本発明の第４の態様は、前記貫通孔がカバー部材によって覆われていることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様のキャニスタにある。
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つの態様のキャニスタと、前記キャニスタが内部に収容されると共に当該キャニスタを冷却するための冷却空気が通過する冷却通路を有するコンクリート容器と、を具備することを特徴とするコンクリートキャスクにある。
【００１４】
かかる第５の態様では、使用済燃料を長期間に亘って確実に密封貯蔵することができる。つまり、キャニスタの応力腐食割れの発生が確実に防止され、放射性物質を長期間に亘って密封貯蔵することができる。
【発明の効果】
【００１５】
キャニスタの耐食性が大幅に向上する。つまり、応力腐食割れに対する健全性を確保できる。したがって、このキャニスタを用いたコンクリートキャスクであれば、金属キャスクと同等、若しくはそれ以上に、放射性物質の密封機能を長期間に亘って十分に維持することができ、且つ金属キャストに比べて大幅にコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るコンクリートキャスクの概略構成を示す断面図であり、図２は、実施形態１に係るキャニスタの概略斜視図であり、図３は、キャニスタの一部を示す断面図である。また図４〜図７は、耐食被覆層の形成方法を説明する図であり、キャニスタの一部を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係るコンクリートキャスク１０は、使用済燃料を保持したバスケットが封入される金属容器であるキャニスタ３０と、このキャニスタ３０を内部に保持するコンクリート容器５０とで構成されている。そして、このコンクリートキャスク１０は、例えば、海岸付近等の所定場所に設けられる建屋７０内に設置される。
【００１９】
コンクリート容器５０はコンクリートで形成され、底部が塞がれた円筒形状の容器本体５１と、この容器本体５１の上部開口を塞ぐ蓋体５２とで構成されている。つまり、コンクリート容器５０内には、容器本体５１と蓋体５２とで、キャニスタ３０が収容される収容部５３が形成されている。そして、キャニスタ３０は、この収容部５３内に、コンクリート容器５０と同軸となるように載置されている。
【００２０】
なお、コンクリート容器５０の内面、すなわち、収容部５３を構成する容器本体５１及び蓋体５２の内面には、図示しないが、炭素鋼等の金属からなるライナが設けられている。このライナは、放射線物質である使用済燃料からの放射線（ガンマ線）を遮蔽する役割を果たす。
【００２１】
また、収容部５３内にキャニスタ３０が収容された状態で、キャニスタ３０とコンクリート容器５０との間にはある程度の隙間が形成されている。コンクリート容器５０の下端部には、収容部５３内の隙間と外部とを連通し冷却空気が導入される複数の導入口５４が形成されている。一方、コンクリート容器５０の上端部には、収容部５３内の隙間に連通し冷却空気が排出される複数の排出口５５が形成されている。例えば、本実施形態では、コンクリート容器５０の下端部及び上端部に、それぞれ４つの導入口５４及び排出口５５が形成されている。そして、これら各導入口５４から収容部５３内に冷却空気が流れ込み、この冷却空気の自然対流冷却によりコンクリートキャスク１０が冷却され、温度が上昇した冷却空気は、各排出口５５から外部に排出されるようになっている。
【００２２】
このようなコンクリート容器５０内に収容されるキャニスタ３０は、図１〜図３に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）などの金属材料からなり両端が閉塞した円筒形状を有する本体部（胴部）３１と、この本体部３１の外表面に設けられる耐食被覆層３２とで構成され、本体部３１内に、放射性物質である使用済燃料を保持したバスケット１００が封入されている。このキャニスタ３０の大きさは、特に限定されないが、例えば、直径１．６ｍ、高さ４．５ｍ程度の大きさで形成される。
【００２３】
本体部３１は、容器本体３３と、この容器本体３３を塞ぐ一次蓋３４及び二次蓋３５とで構成され、封入された使用済燃料が外部に漏洩しないよう溶接密閉構造を有している。すなわち、容器本体３３は底面が塞がれた円筒形状を有し、容器本体３３の上部開口が、一次蓋３４及び二次蓋３５によって二重に閉塞されている。さらに、これら一次蓋３４及び二次蓋３５は、両者の間に隙間を空けた状態で配置され、それぞれの周縁部が全周に亘って容器本体３３に溶接されており、キャニスタ３０内の密閉性が高められている。また、容器本体３３内、及び一次蓋３４と二次蓋３５との間の隙間には、空気よりも熱伝導率の高い不活性ガス、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）ガスが封入されている。なお、図１では省略しているが、二次蓋３５の表面には、クレーン等でキャニスタ３０を持ち上げる際に用いられる複数の吊り具３６が設けられている（図２参照）。
【００２４】
そして、このような本体部３１の外表面、本実施形態では、容器本体３３及び二次蓋３５の表面に、チタン系材料、つまりチタン又はチタン合金からなる耐食被覆層３２が直接ライニング（密封取付）されており、本体部３１は、この耐食被覆層３２によって完全に覆われている（図３参照）。
【００２５】
耐食被覆層３２は、図２に示すように、例えば、本体部３１の底面を覆う底板３７と、上面（二次蓋３５）を覆う上板３８と、円筒形状を有する本体部３１の側面（円周面）を覆う側板３９とを有する。側板３９は、本実施形態では、複数枚の被覆板４０によって構成されている。各被覆板４０は、本体部３１の円周方向に亘って連続して設けられており、各被覆板４０のそれぞれが本体部３１の表面に溶接されている。各被覆板４０間の溶接部分は、被覆板４０上に溶接された帯状のカバー部材４１によって完全に覆われている。
【００２６】
ここで、側板３９を構成する各被覆板４０は、次のように本体部３１に溶接されている。まず縦方向の溶接部分（例えば、図２中Ａ部）、つまり同一被覆板４０の端部同士の溶接部分は、図４に示すように、被覆板４０の端部同士を一部重ねた状態で、いわゆるシーム溶接により両者を溶接している。一方、横方向の溶接部分（例えば、図２中Ｂ部）、つまり、隣接して配置される被覆板４０間の溶接部分は、まず図５（ａ）に示すように、各被覆板４０の端部を、いわゆるシーム溶接により本体部３１の表面に直接溶接し、その後図５（ｂ）に示すように、各被覆板４０間の溶接部８０を覆うように帯状のカバー部材４１を配し、このカバー部材４１を被覆板４０上に溶接している。
【００２７】
また本実施形態では、各被覆板４０に複数の貫通孔４２がそれぞれ形成されており、各被覆板４０はこれらの貫通孔４２においても本体部３１の表面に溶接されている。そして、図６に示すように、これらの貫通孔４２は、上述した被覆板４０間の接合部分と同様に、被覆板４０上に溶接された円形状のカバー部材４３によって完全に覆われている。
【００２８】
また、このような耐食被覆層３２の形成方法は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、容器本体３３及び二次蓋３５のそれぞれに、工場等で耐食被覆層３２を予め形成（溶接）しておき、容器本体３３内に使用済燃料を収容して容器本体３３と二次蓋３５とを溶接後、これら容器本体３３と二次蓋３５との溶接部分（図２中Ｃ部）のみに耐食被覆層３２を形成（溶接）して、本体部３１全体が耐食被覆層３２によって完全に覆われるようにした。
【００２９】
具体的には、耐食被覆層３２が予め形成されている容器本体３３と二次蓋３５とを溶接した後、図７（ａ）に示すように、これら容器本体３３と二次蓋３５との溶接部８１を覆ってチタン系材料からなる帯状のスペーサ部材４５を配し、その後、図７（ｂ）に示すように、このスペーサ部材４５及びスペーサ部材４５の両外側の溶接部８２を覆うようにカバー部材４１を被覆板４０上に溶接する。なお、このような溶接に用いる溶接ワイヤの材料は、特に限定されないが、例えば、Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ合金を用いることが好ましい。また、接合（溶接）条件は、適宜決定すればよいが、接合速度を３０〜４０ｃｍ／ｍｉｎ、電流を６０〜８０Ａ程度とするのが好ましい。
【００３０】
このように、本実施形態に係る耐食被覆層３２は、上述した底板３７、上板３８、側板３９、カバー部材４１，４３及びスペーサ部材４５によって構成され、キャニスタ３０の本体部３１の外表面は、この耐食被覆層３２によって完全に覆われている。
【００３１】
なお、耐食被覆層３２の材料として、本実施形態では、純チタン板を用いており、底板３７は強度を確保するために、厚さ４ｍｍ程度のものを用いたが、それ以外の部材には、厚さ１ｍｍ程度のものを用いている。
【００３２】
以上説明したように、本発明に係るコンクリートキャスク１０では、キャニスタ３０が本体部３１と、この本体部３１を覆って設けられるチタン系材料からなる耐食被覆層３２とによって構成されている。これにより、キャニスタ３０の密封性能が向上する。特に、キャニスタ３０の応力腐食割れの発生を長期間（５０年以上）に亘って確実に防止することができるようになる。また、耐食被覆層３２を設けることで本体部３１の肉厚を薄くでき、キャニスタの軽量化を図ることができると共に、材料費の削減を図ることができる。
【００３３】
これらのことから、本発明に係るコンクリートキャスク１０であれば、使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵することができ、且つ使用済燃料の貯蔵コストを大幅に削減することができるようになる。
【００３４】
なお、上述したようにキャニスタ３０が二重容器構造となっていることで、徐熱性能は若干低下するものの、本体部３１と耐食被覆層３２とは何れも金属製であり伝熱劣化は小さく、キャニスタ３０の徐熱性能への影響も小さいと考えられる。
【００３５】
また本実施形態では、耐食被覆層３２の側板３９が、複数の被覆板４０で構成されている例を説明したが、勿論、側板３９は、一枚の板材で形成されていてもよい。さらに、本実施形態に係るキャニスタ３０は、ステンレス鋼などの金属材料からなる本体部３１の表面にチタン材料からなる耐食被覆層３２が形成されてなるが、例えば、ステンレス鋼の表面がチタン板によって予め被覆された所謂クラッド材を丸めることによって形成されていてもよい。この場合、クラッド材として、例えば、厚さ２０ｍｍ程度のステンレス鋼の表面が厚さ１ｍｍ程度の純チタン板を爆着法或いは圧延法によって密着させたものが用いられる。このようなクラッド材によって形成したキャニスタであっても、勿論、本体部を被覆板で覆うようにした本実施形態のキャニスタと同様に、密封性能が向上し、キャニスタに対する応力腐食割れの発生を長期間に亘って確実に防止することができる。
【００３６】
ここで、例えば、本体部３１と耐食被覆層３２を構成する被覆板４０との溶接部分、つまりステンレス鋼板とチタン板との溶接部分、及び被覆板４０同士の溶接部分、つまりチタン板同士の溶接部分の接合性に関する各種試験結果について述べる。
【００３７】
（試験例１）
まずは、実施例の溶接ワイヤであるＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−Ｓｉ合金）と、比較例の溶接ワイヤであるＭＧ９１０（Ｃｕ−１０Ｎｉ）とを用いてチタンライニング溶接を行い、溶接ワイヤの適正試験、すなわち溶接ビード割れの有無の評価を行った。
【００３８】
具体的には、図８に示すように、試験片１００はステンレス鋼板１１０とチタン板１２０とからなり、図９に示すように、チタン板１２０上から試験片１００を抑え板２００で抑えた状態で溶接材１３０によってステンレス鋼板１１０とチタン板１２０とを溶接することによって形成した。なお本試験では、トーチ２１０を固定して試験片１００を載せた台車（図示なし）を走行させてステンレス鋼板１１０とチタン板１２０とを溶接した。またその際、狙い位置、つまりトーチ２１０とチタン板１２０の端部との距離ｄを変化させて試験を行った。その試験条件（溶接速度、電流及び狙い位置）及びその結果（割れ数）を下記表１に示す。「割れ数」とは、溶接長２３０ｍｍ当たりの割れ箇所数の浸透探傷試験結果である。
【００３９】
なお、ステンレス鋼板としては、厚さ（ｔ１）９ｍｍ×幅（ｗ１）８０ｍｍ×長さ（ｌ１）３００ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の板材を用い、チタン板としては、厚さ（ｔ２）１ｍｍ×幅（ｗ２）５０ｍｍ×長さ（ｌ２）３００ｍｍの純チタン（ＪＩＳ  Ｈ  ４６００  ２種）の板材を用いた。
【００４０】
表１に示すように、狙い位置ｄ＝０ｍｍ（チタン材の角部）である場合には、チタンが過剰に溶融するため、実施例の溶接ワイヤ及び比較例の溶接ワイヤ共に、割れが発生し易い傾向にあった。また、溶接電流が高い場合も同様の理由で割れが発生し易かった。しかしながら、実施例の溶接ワイヤは、狙い位置ｄ＝０ｍｍ以外の場合は、割れが発生しにくい傾向が見られた。
【００４１】
一方、比較例の溶接ワイヤは、狙い位置ｄ＝０ｍｍ以外の場合でも、割れが発生し易かった。図１０は、比較例の溶接ワイヤを用いて溶接したビードに発生した割れの例を示す写真である。図１０に示すように、割れは溶接線の直角方向に割れる、横割れ状のものであり、溶接直後に発生した。割れの発生原因として、チタンと銅との脆い中間化合物が生成すること、及び溶接線方向の収縮応力に起因すると考えられる。
【００４２】
このように実施例の溶接ワイヤは、比較例の溶接ワイヤに比べて割れが発生し難い傾向が見られた。つまり実施例の溶接ワイヤであれば、割れを発生させることなく、耐食被覆層３２を構成する被覆板４０を本体部３１に良好に溶接することができる。
【００４３】
【表１】
0005062686.tif 000002
【００４４】
（試験例２）
次に、溶接部分の引張剪断強度試験を行った。具体的には、厚さ（ｔ１）９ｍｍ×幅（ｗ１）８０ｍｍ×長さ（ｌ１）３００ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼板と、厚さ（ｔ２）１ｍｍ×幅（ｗ２）５０ｍｍ×長さ（ｌ２）３００ｍｍの純チタン（ＪＩＳ  Ｈ  ４６００  ２種）からなるチタン板とを用意し、図１１に示すように、チタン板１２０の一端をステンレス鋼板１１０上に配して溶接材１３０によって溶接する。つまり実施例の溶接ワイヤ（ＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ））を用いてステンレス鋼板１１０とチタン板１２０とを溶接する。そして、これらステンレス鋼板１１０とチタン板１２０との継手部分の３箇所から、図１２に示すように、長さが２５ｍｍの試験片１００を採取し、この試験片１００を用いて溶接部分の引張剪断強度試験を行った。なお溶接速度は４０ｃｍ／ｍｉｎとし、狙い位置はチタン板の角部から２ｍｍとし、シールドガスとしてはアルゴンガスを用いた。このときの印加電圧は１２Ｖであり、溶接電流は６５Ａであった。
【００４５】
図１３は、３つの各試験片の試験後の外観を示す写真である。図１３より明らかなように破断箇所は、溶接部ではなくチタン板（母材）であり、溶接性には問題ないことが確認された。測定した引張剪断強度評価結果を下記表２に示す。試験後の各試験片は、チタン板が絞られた状態となっていること、および破断応力が使用した純チタンＪＩＳ２種相当の引張強度であることから、十分な引張剪断強度を有することが確認された。つまり、実施例の溶接ワイヤを用いて、キャニスタ３０の耐食被覆層３２を構成する被覆板４０を本体部３１に溶接することにより、本体部３１の表面に耐食被覆層３２を良好に形成することができる。
【００４６】
【表２】
0005062686.tif 000003
【００４７】
（試験例３）
次いで、剥離強度試験を行った。具体的には、一方面側に所定寸法の板材を溶接した厚さ（ｔ１）９ｍｍ×幅（ｗ１）８０ｍｍ×長さ（ｌ１）３００ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼板と、厚さ（ｔ２）１ｍｍ×幅（ｗ２）５０ｍｍ×長さ（ｌ２）３００ｍｍの純チタン（ＪＩＳ  Ｈ  ４６００  ２種）からなるチタン板とを用意し、図１４に示すように、ステンレス鋼板１１０の溶接材１３０によって溶接された板材１１１とは反対側の面に、この板材１１１に対向してチタン板１２０を溶接材１３０によって溶接する。つまり、実施例の溶接ワイヤ（ＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ））を用いてチタン板１２０をステンレス鋼板１１０の表面に溶接する。そして、これらステンレス鋼板１１０とチタン板１２０とのシーム溶接の継手部分の３箇所から、長さが２５ｍｍの試験片１００を採取した。なお溶接速度は４０ｃｍ／ｍｉｎとし、狙い位置はチタン板の角部から２ｍｍとし、シールドガスとしてはアルゴンガスを用いた。このときの印加電圧は１２Ｖであり、溶接電流は６５Ａであった。
【００４８】
そして、この試験片１００の板材１１１とチタン板１２０とを逆方向に引っ張って剥離強度試験を行った。
【００４９】
図１５は、３つの各試験片の試験後の外観を示す写真である。図１５より明らかなように破断箇所は、ステンレス鋼と銅合金との界面であった。
【００５０】
また剥離試験の結果を下記表３に示す。剥離強度は剪断強度と比較して著しく小さい値であった。しかしながら、例えば、アルミニウム合金同士の溶接部の剥離強度は、引張剪断強度の３０〜４０％程度であることから、試験片の剥離強度は、キャニスタに採用した場合でも十分な剥離強度であると考えられる。
【００５１】
【表３】
0005062686.tif 000004
【００５２】
（試験例４）
次に、ＪＩＳ  Ｇ  ０６１０に準ずる剪断強度試験を行った。具体的には、まず厚さ（ｔ１）９ｍｍ×幅（ｗ１）８０ｍｍ×長さ（ｌ１）３００ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼板を用意し、実施例の溶接ワイヤ（ＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ））を用いて、図１６に示すように、ステンレス鋼板１１０上に溶接ビード（ＳＣＵ）１４０を形成する。そして、このステンレス鋼板１１０上の溶接ビード１４０部分の２箇所から、図１７に示すように、長さが２５ｍｍの第１の試験片１００Ａを採取する。
【００５３】
さらに、上記寸法のステンレス鋼板の表面に深さ１ｍｍの段差部を設けたものと、厚さ（ｔ２）１ｍｍ×幅（ｗ２）５０ｍｍ×長さ（ｌ２）３００ｍｍの純チタン（ＪＩＳ  Ｈ  ４６００  ２種）からなるチタン板とを用意し、図１８に示すように、ステンレス鋼板１１０の段差部にチタン板１２０を配してチタン板１２０の一端をステンレス鋼板１１０上に溶接材１３０によって溶接する。つまり実施例の溶接ワイヤ（ＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ））を用いてステンレス鋼板１１０とチタン板１２０とからなるクラッド材（チタンクラッド鋼）に対して溶接を実施して溶接ビード（ＳＴＩ）１４０を形成する。これらステンレス鋼板１１０とチタン板１２０との継手部分の４箇所から、図１９に示すように、長さが２５ｍｍの第２の試験片１００Ｂを採取する。なお溶接速度は４０ｃｍ／ｍｉｎとし、狙い位置はチタン板の角部から２ｍｍとし、シールドガスとしてはアルゴンガスを用いた。このときの印加電圧は１２Ｖであり、溶接電流は６５Ａであった。
【００５４】
そして、これら第１及び第２の試験片１００Ａ，１００Ｂを、試験治具を用いて、圧縮試験を行い評価した。図２０は、試験治具２５０の概略を示す図である。図２０に示すように、試験治具２５０は、基台２５１上に所定間隔で固定された二枚の支持板２５２、２５３と圧縮ポンチ２５４とで構成され、支持板２５２，２５３間に試験片１００（１００Ｂ）を挿入して試験片１００を圧縮ポンチ２５４で押圧することで、ビード１４０部分に剪断力が集中する構造となっている。
【００５５】
図２１は、第１の試験片１００Ａの試験後の外観を示す写真であり、図２２は、第２の試験片１００Ｂの試験後の外観を示す写真である。これらの図より明らかなように、第１の試験片１００Ａでは、銅合金ビードとステンレス鋼板との界面から剥離している。また第２の試験片１００Ｂでは、銅合金ビードとチタン板及びステンレス鋼板との界面から剥離している。
【００５６】
またこのよう剪断強度試験の結果を下記表４に示す。この結果から分かるように、第２の試験片の剪断応力は、第１の試験片の剪断応力と同等であり何れも２００Ｎ／ｍｍ２以上であった。そして第２の試験片の剪断応力は、チタンクラッド鋼の剪断強度の目安である１４０Ｎ／ｍｍ２を上回っていることから、第２の試験片は十分な強度を有している。つまり本発明に係るキャニスタ３０にステンレス鋼板とチタン板とからなるクラッド材を採用し、これらステンレス鋼とチタン板とを溶接するようにした場合でも、十分な強度を得ることができる。
【００５７】
【表４】
0005062686.tif 000005
【００５８】
（試験例５）
次に、溶接部の耐食性試験を行った。まず厚さ（ｔ１）１０ｍｍ×幅（ｗ１）８０ｍｍ×長さ（ｌ１）３００ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼板と、厚さ（ｔ２）１ｍｍ×幅（ｗ２）５０ｍｍ×長さ（ｌ２）３００ｍｍの純チタン（ＪＩＳ  Ｈ  ４６００  ２種）からなるチタン板を用意し、図２３に示すように、チタン板１２０の両端をステンレス鋼板１１０上に溶接材１３０となる実施例の溶接ワイヤ（ＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ））を用いてライニング溶接する。そして、これらステンレス鋼板１１０とチタン板１２０との溶接の継手部分の３箇所から、長さが２５ｍｍの第１の試験片を採取した。
【００５９】
また図２４に示すように、２枚のチタン板１２０Ａ，１２０Ｂ同士を溶接材１３０となる実施例の溶接ワイヤ（ＭＧ９６０（Ｃｕ−１Ｍｎ−３Ｓｉ））を用いて溶接して第２及び第３の試験片を作製した。具体的には、一方のチタン板１２０Ａの端部を他方のチタン板１２０Ｂ上にＴＩＧ溶接し、その溶接の継手部分の３箇所から長さが２５ｍｍの第２の試験片を採取した。また一方のチタン板１２０Ａの端部を他方のチタン板上にＭＩＧ溶接し、その溶接の継手部分の３箇所から長さが２５ｍｍの第３の試験片を採取した。
【００６０】
そして、これら第１〜第３の試験片について溶接部分の耐食性試験を行った。耐食性試験としては、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に準拠して塩水噴霧試験（５ｗｔ％塩化ナトリウム水溶液噴霧試験）を行った。詳細には、環境温度を５０℃、試験時間を３２日間（７６８ｈ）とした。なお試験槽の内寸は９００ｍｍ×奥行６００ｍｍ×高さ５００ｍｍである。
【００６１】
図２５は、第１の試験片の試験前後の腐食様相を示す写真であり、図２６は、第２の試験片の試験前後の腐食様相を示す写真であり、図２７は、第３の試験片の試験前後の腐食様相を示す写真である。
【００６２】
試験後の第１の試験片は、図２５に示すように、明らかに外観が変化しており、溶接ビード付近で全面腐食が観察された。これは溶接棒に含まれる銅に起因した腐食と考えられる。ただし、コンクリートキャスク用キャニスタでは、密閉性が担保される限り直接大気に触れることはないので、問題にならない。
【００６３】
また試験後の第２の試験片には、図２６に示すように、全面腐食及び孔食は全く観察されなかった。また、試験後の第３の試験片は、図２７に示すように、腐食は比較的少ないものの、部分的に孔食が観察された。図２７中○印で囲んだ部分が、孔食が観察された部分である。この結果から、チタン板同士の溶接方法としてはＴＩＧ溶接が適切であると考えられる。
【００６４】
そして、これらの結果から分かるように、本発明に係るキャニスタ３０は、極めて高い耐食性を有するため、上述したように応力腐食割れの発生を長期間に亘って確実に防止することができるようになる。
【００６５】
（実施形態２）
図２８は、実施形態２に係るキャニスタの概略図であり、図２９は、キャニスタの一部を示す断面図である。本実施形態に係るキャニスタ３０Ａは、例えば、搬送時等に横置きすることを想定した構成であり、図２８に示すように、外周面に凸状のカラー部４６を設けた以外は、実施形態１と同様である。具体的には、キャニスタ３０Ａの容器本体３３Ａの外周面に、その円周方向に亘って、複数（本実施形態では２つ）のカラー部４６を設けるようにした。これらのカラー部４６は、本実施形態では、容器本体３３Ａと同一材料であるステンレス鋼によって形成されており、容器本体３３Ａに直接溶接されている。そして、図２９に示すように、容器本体３３Ａ及びカラー部４６の表面が、耐食被覆層３２Ａによって覆われている。
【００６６】
このような構成においても、勿論、キャニスタ３０Ａの密封性能が大幅に向上する。具体的には、応力腐食割れに対する健全性が大幅に向上する。したがって、コンクリートキャスク１０によって使用済燃料を長期間に亘って安全に貯蔵することができ、使用済燃料の貯蔵コストを大幅に削減することが可能となる。
【００６７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００６８】
例えば、上述の実施形態では、各被覆板４０に貫通孔４２を設け、被覆板４０をこの貫通孔４２においても本体部３１に溶接するようにしたが、勿論、被覆板４０には必ずしもこの貫通孔４２が設けられていなくてもよい。この貫通孔４２での溶接は、被覆板４０のズレ防止を目的として実施したものであり、被覆板４０のズレ防止の必要性がある場合のみ、この貫通孔４２を設ければよい。
【００６９】
また、キャニスタ３０の底面、つまり、耐食被覆層３２の底板３７には、図３０に示すように、キャニスタ３０を支えるリング形状の支持脚４７を設けるようにしてもよい。これにより、キャニスタ３０をコンクリート容器５０内に載置した状態で、冷却空気がキャニスタ３０の底面とコンクリート容器５０との隙間にも流れ込むようになり、コンクリートキャスク１０がより確実に冷却される。なお、この支持脚４７の形状は、特に限定されず、必ずしもリング形状である必要はない。また、支持脚４７の材料は、チタン系材料で形成されている好ましいが、チタン系材料に限定されるものではない。ただし、支持脚４７の表面にはチタン系材料からなる耐食被覆層が形成されていることが好ましい。
【００７０】
また上述の実施形態では、耐食被覆層３２を溶接により本体部３１に接合した例を説明したが、勿論、溶接以外の方法、例えば、爆着等によって耐食被覆層３２を本体部３１に接合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態１に係るコンクリートキャスクの概略構成を示す断面図である。
【図２】実施形態１に係るキャニスタの概略斜視図である。
【図３】実施形態１に係るキャニスタの一部を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係るキャニスタの一部を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係るキャニスタの一部を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係るキャニスタの一部を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係るキャニスタの一部を示す断面図である。
【図８】試験例１に係る試験片を示す概略図である。
【図９】試験例１に係る試験片の作製方法を示す概略図である。
【図１０】試験例１の試験後の比較例の試験片を示す写真である。
【図１１】試験例２に係る試験片の作製過程を示す概略図である。
【図１２】試験例２に係る試験片を示す概略斜視図である。
【図１３】試験例２の試験後の試験片を示す写真である。
【図１４】試験例３に係る試験片を示す概略図である。
【図１５】試験例３の試験後の試験片を示す写真である。
【図１６】試験例４に係る第１の試験片の作製過程を示す概略図である。
【図１７】試験例４に係る第１の試験片を示す概略図である。
【図１８】試験例４に係る第２の試験片の作製過程を示す概略図である。
【図１９】試験例４に係る第２の試験片を示す概略図である。
【図２０】試験例４で使用する試験装置の概略構成を示す図である。
【図２１】試験例４の試験後の第１の試験片を示す写真である。
【図２２】試験例４の試験後の第２の試験片を示す写真である。
【図２３】試験例５に係る第１の試験片の作製過程を示す概略図である。
【図２４】試験例５に係る第２及び第３の試験片の作製過程を示す概略図である。
【図２５】試験例５の試験前後における第１の試験片を示す写真である。
【図２６】試験例５の試験前後における第２の試験片を示す写真である。
【図２７】試験例５の試験前後における第３の試験片を示す写真である。
【図２８】実施形態２に係るキャニスタの概略斜視図である。
【図２９】実施形態２に係るキャニスタの一部を示す断面図である。
【図３０】他の実施形態に係るキャニスタの底面部分を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  コンクリートキャスク
３０  キャニスタ
３１  本体部
３２  耐食被覆層
３３  容器本体
３４  一次蓋
３５  二次蓋
３６  吊り具
３７  底板
３８  上板
３９  側板
４０  被覆板
４１，４３  カバー部材
４２  貫通孔
４５  スペーサ部材
４６  カラー部
４７  支持脚
５０  コンクリート容器
５１  容器本体
５２  蓋体
５３  収容部
５４  導入口
５５  排出口
７０  建屋
【図１】
0005062686.tif 000006
【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１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１５】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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