JPH06201895A - 核燃料物質等の輸送容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】衝撃に強く、外部からの熱を遮断し、しかも内
部の熱を外部に放出できる核燃料物質等の輸送容器を提
供する。 【構成】内容器Ｃを保護する外容器Ｃと該内容器Ｂを格
納する内容器ホルダ１５との間にセラミックファイバ板
２５ａ、２７ａ、２８ａ、２９ａを緊密に積層して充填
する。該内容器ホルダ１５を上部ガセット１６、下部ガ
セット１７、底部ガセット１８により外容器Ｃに固定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核燃料物質等（核燃料
物質及び核燃料物質によって汚染された物質をいう。以
下同じ。）を安全に輸送するための輸送容器に関するも
のであり、特に小型の輸送容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】核燃料物質等の輸送についてはその安全
性が強く要求され、核原料物質、核燃料物質及び原子炉
の規制に関する法律（昭和３２年法律第１６６号）、同
法施行令（昭和３２年政令第３２４号）、核燃料物質等
の工場又は事業所の外における運搬に関する規制（昭和
５３年総理府令第５７号）、核燃料物質等車両運搬規制
（昭和５３年総理府令第７２号）、船舶安全法（昭和８
年法律第１１号）、危険物船舶運送及び貯蔵規制（昭和
３２年運輸省令第３３号）、航空法（昭和２７年法律第
２３１号）、航空法施行規制（昭和２７年運輸省令第５
６号）等の法令によって厳しく規制されている。その規
制は輸送すべき核燃料物質等の種類及び数量に応じて異
なるが、これが最も厳しいＢ（Ｕ）型核分裂性輸送物に
ついては、輸送中の事故を想定して強度試験（９ｍの高
さから輸送物を落下させる試験等）、火災試験（８００
℃の環境下中に３０分間輸送物を置く試験）等の条件下
においてもその健全性が保持されなければならないこと
とされている。

【０００３】従来、核燃料物質等の輸送容器のうち、使
用済燃料のそれのように収納物の重量が大であるものに
ついては、外容器及び蓋が密封境界を構成し、収納物を
配置するバスケットが外容器に接するように設計され、
その頭部及び底部には木材（バルサ材、チ−ク材）のシ
ョックアブソ−バを取り付けることによって衝撃に対す
る緩衝機能が果たされることとされている。また、この
ような輸送容器は、発熱量が大であるので放熱用のファ
ンの取付その他の特別な工夫がなされている。

【０００４】一方、試験研究用の試料等のように重量が
比較的小さく、発熱量も少ないものは、次のような構造
となっている。即ち、外容器と密封境界を構成する内容
器を格納する内容器ホルダとの間には木材又は金属ファ
イバ（ステンレス網の金網を丸めたようなもの）を充填
されているだけで、これらが固定されない方式が一般的
である。充填物は緩衝材の機能を有し、また、金属ファ
イバを充填している場合は収納物の発熱を除去する機能
をも兼ねている。未使用燃料要素の輸送容器には内容器
が外容器に直接固定されているものがあるが、それは収
納物の発熱がないのでこれを除去する機能はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、火災時に
おいては、輸送容器外部の熱が伝導、輻射等によってそ
の内部に伝達され、内容器内の温度及び圧力の上昇等の
現象が発生するおそれがある。又、木質系のショックア
ブソーバは高温環境下において自らの燃料による発熱現
象が起こる可能性があり、金属ファイバは熱の伝導が良
いので断熱機能を有しない。即ち、従来の技術は、火災
時における耐熱機能が十全ではなかった。本発明は、比
較的小型の輸送容器、例えば、５ｔ以下の輸送容器、を
念頭に置いたものである。小型の輸送容器においては、
その取扱性を良好にするため、緩衝・断熱材は外容器と
内容器との間に充填することが有利である。充填物が通
常時において緩衝機能を有することはもとより、火災時
においても燃焼せず、更に、火災時を想定してこれが断
熱性能をも具備していることが望ましい。そのために
は、緩衝・断熱材として適切なものを選定する必要があ
る。緩衝材が断熱性を有していれば、輸送容器外部の熱
は内容器に伝達しにくいが、一方、内容器内に収納され
る核燃料物質等から発生する熱を外部に伝達し、これを
除去する必要がある。この２つの要請は基本的に相矛盾
するものであるが、通常時においては収納物から発生す
る熱を除去し、火災時においては外部から内容器に伝達
される熱量を充分少なくする方策を講ずる必要がある。
更に、従来の小型輸送容器は、内容器ホルダが外容器に
固定されないまま外容器との間に緩衝材が充填されてい
る。従って、内容器が常に外容器の中心に位置するとは
限らない。その結果、外容器の表面又はそこから一定の
距離を置いた場所における線量当量率が場所によってバ
ラつくこととなり、内容器が各方向に最も偏った位置に
あることを前提として遮蔽を施さなければならないの
で、輸送容器の重量が増加することとなる。よって、内
容器が外容器内の一定の位置にあるようにすることが望
ましい。そのためには、内容器を外容器に固定すること
となるが、その構造は外部から強い衝撃が加えられた場
合において内容器に対する衝撃を緩和するものであるこ
とが必要とされる。

【０００６】この発明は、上記事情に鑑み、衝撃に強
く、外部からの熱を遮断し、しかも、内部の熱を外部に
放出できる核燃料物質等の輸送容器を提供する事を目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、内容を保護
する外容器と該内容器を格納する内容器ホルダとの間に
無機質系繊維を充填し、該内容器ホルダをガセットによ
り前記外容器に固定したことを特徴とする核燃料物質等
の輸送容器、により前記目的を達成しようとするもので
ある。

【０００８】

【作用】内容器ホルダがガセットによって外容器に固定
されているので、該ホルダに格納された内容器は外容器
に対してその位置が変動することがない。このことによ
り、外容器の表面又はそこから一定の距離にある点にお
ける線量当量率が均等の値となるようにすることができ
る。通常時においては、核燃料物質から発生する熱は、
内容器、ガセット、外容器を通じて外部に放散される。
この場合は、ガセットは、内部から発生する熱を除去す
るための伝導体としての役割をも果たすこととなる。火
災時においては外部から輸送容器内部（内容器）に熱が
伝わるが、その際にはガセットが熱の伝導体となる。よ
って、熱伝導の観点からは、ガセットの断面積は、通常
時においては収納物から発生する熱の除去のために十分
であり、火災時においてはその伝熱量が一定の値以下に
なるように決定されなければならない。こうすることに
より火災時においても内容器内の温度の上昇を抑制する
ことが出来る。無機質系繊維は熱伝導度が小であるの
で、火災時においては外部の熱の内部への伝達を妨げ
る。該無機質系繊維は高温下においても燃焼せず、特に
ある種のものは化学変化及び物理的な性状が変化するこ
とがないので、火災時及びその終熄後においても前述の
熱伝達の防止、後述の衝撃緩和の機能を喪失することは
ない。前記無機質系繊維は空隙率が大であるので、これ
を成形加工したものを緊密に充填する場合は衝撃の緩衝
機能を有する。ガセットの両面にこれを充填することに
より、ガセットが衝撃を受けた場合において変形はする
が、法定の試験条件の下においては破断することはな
い。そのため、前記の固定、保持の機能を補充する役割
を果たす。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を添付図面により説明する
が、ここでは、試験、研究の用に供する核燃料物質等の
試料を輸送する容器、例えば、５ｔ以下の小型輸送容器
Ａについて説明する。この輸送容器及びこれに収納する
核燃料物質等の概要は、次のとおりである。 輸送物の種類：Ｂ（Ｕ）型核分裂性輸送物 、輸送指
数：１０以下、 輸送物の総重量：最大１８０kg、輸送
容器の外寸法：外径約５６０ｍｍ、高さ７１５ｍｍ、内
容器の寸法：外径Φ１３５ｍｍ、内径Φ１１５ｍｍ、高
さ４０９ｍｍ、収納物の発熱量：１４．７Ｗ以下 小型輸送容器Ａは、収納物を収納し、密封境界を構成す
る内容器Ｂと、これを保護する外容器Ｃに大別される。
外容器Ｃは、肉厚３ｍｍのステンレス鋼製の外容器外板
１及び外容器蓋２から構成される。外容器外板１は胴板
３、底板４及び鏡板５によって構成され、該底板４及び
鏡板５は前記胴板３に溶接される。該胴板３には、異常
高温時に外容器Ｃと内容器Ｂ間に充填する気体が膨張し
た際にこれを放出するための胴部溶融栓６が取り付けら
れる。外容器蓋２は、液体の侵入を防ぐため、ゴムパッ
ト７で被覆される。外容器蓋２は肉厚３ｍｍのステンレ
ス鋼製の外容器蓋底板８、外容器蓋胴板９及び外容器蓋
上板１０から成り、該底板８及び上板１０は前記胴板９
に溶接される。外容器蓋２の周辺部には、蓋部に対する
衝撃を緩和するため、肉厚１．６５ｍｍのステンレス鋼
製の上部チューブ１１ａと下部チューブ１１ｂをはめ込
み式にしてシール溶接した貫通チューブ１１を８本取り
付け、その上部は外容器蓋上板１０から５ｍｍ突出させ
る。この両チューブ１１ａ、１１ｂは該容器Ａが落下し
て衝撃を受けた時には、溶接部から分離しスライドす
る。前記チュ−ブの底部に外容器蓋取付ボルト１２が挿
入され、内容器ホルダーフランジ１３に固定される。
又、異常高温時に外容器蓋２内の膨張した気体を放出す
るため、その上部に蓋部溶融栓１４が取り付けられる。

【００１０】内容器ホルダ１５は肉厚３ｍｍのステンレ
ス鋼製の円筒状のものであり、その中に内容器Ｂが格納
される。外容器の胴板３の上部３ａ及び下部３ｂから水
平に肉厚２ｍｍのステンレス鋼製の円筒状の各１枚の上
部ガセット１６及び下部ガセット１７が直角をなして溶
接によって外容器の胴板３及び内容器ホルダ１５に取り
付けられる。又、下部ガセット１７には、同じく肉厚２
ｍｍのステンレス鋼製の長方形状の底部ガセット１８が
互いに直角に溶接によって取り付けられ、その下端は底
板４に接している。このガセット１６、１７、１８は熱
伝導性のある材料、例えば、金属が用いられるが、通常
時において内容器Ｂ内で発生する熱を外部に放散させる
に十分であるとともに、火災時には外部から内部への伝
熱量が一定の値以下になるようにその断面積の大きさが
調節されている。又、輸送容器Ａが衝撃を受けた時に
は、該ガセット１６〜１８は変形するが破断しないよう
に設計し、衝撃の緩和機能を果たせるようにする。内容
器ホルダ１５は、肉厚３ｍｍのステンレス鋼板でできた
円筒状のものであり、その上部には外容器Ｃに蓋板内容
器ホルダフランジ１５ａが溶接され、更に、これと内容
器ホルダフランジ１５ａの取付を補強するため、内容器
ホルダ胴部１５ｂから肉厚３ｍｍのステンレス鋼製の内
容器ホルダフランジ補強板１９が両者に溶接されて取り
付けられる。内容器Ｂは、肉厚１０ｍｍのステンレス鋼
製の内容器胴部２０と肉厚２３ｍｍのステンレス鋼製の
内容器蓋２１によって構成される。収納物を収納したと
きは、Ｏリング２２が挿入され、８本の内容器蓋取付ボ
ルト２３によって締め付けられる。

【００１１】本実施例においては、外容器外板１と内容
器ホルダ１５の間及び外容器蓋２の内部には、無機質系
繊維が充填される。この繊維として、例えば、耐熱性
（断熱性）が特に優れているセラミックファイバ２４が
用いられる。それは、例えば、次の成分からなる多結晶
アルミナ短繊維をバインダによって成形した板状のもの
である。 ＳｉＯ2 ：４９．９ｗ／ｏ、 ＡｌＯ3 ：５１．８ｗ／
ｏ、 ＴｉＯ：＜０．１w ／ｏ ＭｇＯ: ＜０．１w
／ｏ セラミックファイバ２４の主要な特性は、次のとおりで
ある。 機械的特性：曲げ強度７．３ｋｇ／ｃｍ2 熱的特性：
密度０．３５ｋｇ／ｃｍ3 、比熱０．２５ｋｃａｌ／ｋ
ｇ・℃（１００℃）、熱伝導率（繊維方向）０．０６ｋ
ｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（１００℃）、熱伝導率（繊維に直
角方向）０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（１００℃）、
最高使用温度 １、３００℃ その充填形態は、輸送容器の落下時等におけるエネルギ
吸収及び繊維方向による熱伝導率の差を考慮し、側面方
向に厚く、上下方向に薄く配設されているが、これを充
填する方法は、次の通りである。内容器ホルダ１５に環
状のセラミックファイバ板２５ａを嵌め込んで胴部保護
層２５を形成する。次に、外容器胴板３の内側に下部ガ
セット１７が溶接された後、下部ガセット１７に内容器
ホルダ底部１５ｃがボルト２６によって固定される。次
いで、底板４と下部ガセット１７の間にあらかじめ成形
されたセラミックファイバ板２７ａを緊密に積層して下
部保護層２７を形成した後底板４を胴板３に溶接する。
その後、上部ガセット１６が下部ガセット１７と同様に
胴板３の内側に溶接される。上部ガセット１６上にセラ
ミックファイバ板２８ａが緊密に積み重ねられて上部保
護層２８が形成された後、その上に鏡板５を被せ、これ
を胴板３に溶接する。外容器蓋２内へのセラミックファ
イバ板２９ａの充填は、外容器蓋底板８と胴板９を溶接
した後、セラミックファイバ板２８を緊密に積み重ねて
蓋内保護層２９を形成し、この層２９に外容器上板１０
を被せてこれと胴板９を溶接する。なお、前記保護層２
５、２７〜２９のセラミックファイバ板２５ａ、２７
ａ、２８ａ、２９ａの繊維の方向は、前述のように熱の
伝達を遮る方向、即ち、熱の進行方向に対し直角方向を
向いている。

【００１２】次に本実施例の作動について説明する。搬
送中に輸送容器Ａへ衝撃が加わると、該衝撃はガセット
１６、１７、１８及び保護層２５、２７、２８、２９の
セラミックファイバ板２５、２７、２８、２９により吸
収され、内容器ホルダに収容されている内容器Ｂは衝撃
を受けない。又、内容器Ｂは、ガセット１６、１７、１
８により外容器Ｃに固定されているので、両容器Ｂ、Ｃ
の位置関係は常に一定の状態に維持される。そのため、
外容器Ｃの表面又は、そこから一定の距離を置いた場所
における線量当量率が均一となる。従って、放射能の遮
蔽もそれが均一であることを前提として行えば良いの
で、無駄を除くことができるとともに輸送容器を軽くす
ることができる。内容器Ｂ内の核燃料物質等から熱が発
生するが、この熱はガセット１６、１７、１８を伝わっ
て外部に放散されるので、内容器Ｂ内が規定温度を越え
ることはない。火災等により容器外部が高温となると、
輸送容器Ａが加熱されその熱は容器内部に伝わろうとす
る。しかし、外容器Ｃと内容器Ｂとの間とはセラミック
ファイバ板２５ａ、２７ａ、２８ａ、２９ａを積層した
保護層２５、２７、２８、２９が形成されているので、
該熱の内部への伝熱は防止される。そのため、火災にな
っても内容器Ｂが異常高温となることはない。なお、ガ
セットは、輸送容器の外部から強い衝撃を受けた場合
は、これが変形し、その衝撃力を吸収する機能を有す
る。構造上の観点からは、想定される衝撃力が加わった
場合にこれが破断せず、変形するように設計することが
望ましい。これにより、ガセットは衝撃を受けた場合に
おいても、輸送容器、特に内容器を保護する役割を担う
ことができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、以上の様に構成したので、次
の様な顕著な効果を奏する。 （１）内容器を保護する外容器と内容器を収容する内容
器ホルダとの間に無機質系繊維を充填したので、火災等
で外部が異常高温となってもその熱は容器の内部へ伝わ
らない。そのため、内容器内が外部の熱により異常高温
となることはないので安全である。又、この無機質系繊
維は緩衝機能を有するため、輸送容器に衝撃が加わると
該衝撃は前記繊維により吸収されるので、内容器が破損
することがない （２）内容器がガセットにより外容器に固定されている
ので、内容器内に熱が発生すると該熱はガセットを伝わ
って外部に放散される。そのため、内容器内が規定温度
を越えることはないので安全である。又、内容器と外容
器との位置関係はガセットにより規制されているので、
常に所定の状態が維持される。そのため、従来例と異な
り、線量当量率との関係上、内容器が各方向に最も備わ
った位置にあることを前提として遮蔽を施さなくてもよ
いので、輸送容器の重量を従来例に比べ軽くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１５ 内容器ホルダ １６ 上部ガセット １７ 下部ガセット １８ 底部ガセット ２４ セラミックァイバ Ａ 輸送容器 Ｂ 内容器 Ｃ 外容器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内容器を保護する外容器と該内容器を格納
   する内容器ホルダとの間に無機質系繊維を充填し、該内
   容器ホルダをガセットにより前記外容器に固定したこと
   を特徴とする核燃料物質等の輸送容器。
2. 【請求項２】無機質系繊維が、板状に形成され、かつ、
   緊密に積層されていることを特徴とする請求項１記載の
   核燃料物質等の輸送容器。
3. 【請求項３】緊密に積層された無機質系繊維の繊維方向
   が、容器内に侵入する熱に対し、異方向であることを特
   徴とする核燃料物質等の輸送容器。
4. 【請求項４】無機質系繊維が、セラミックファイバであ
   ることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の核燃料
   物質等の輸送容器。