JPH0636067B2 - 使用済核燃料輸送用キャスク - Google Patents
使用済核燃料輸送用キャスクInfo
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- JPH0636067B2 JPH0636067B2 JP63108914A JP10891488A JPH0636067B2 JP H0636067 B2 JPH0636067 B2 JP H0636067B2 JP 63108914 A JP63108914 A JP 63108914A JP 10891488 A JP10891488 A JP 10891488A JP H0636067 B2 JPH0636067 B2 JP H0636067B2
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- container
- cask
- basket structure
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- shape
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
- G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
- G21F5/008—Containers for fuel elements
- G21F5/012—Fuel element racks in the containers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Buffer Packaging (AREA)
- Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
- Packages (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に核燃料を原子力発電所から、又はこれ
へ輸送するキャスクに関し、特に、かかるキャスクに用
いられる改良型バスケット構造に関する。
へ輸送するキャスクに関し、特に、かかるキャスクに用
いられる改良型バスケット構造に関する。
原子力発電所から使用済燃料集合体を輸送するためのキ
ャスクは公知である。かかるキャスクは典型的には、円
筒形の鋼製容器及び該鋼製容器に挿入され、各々が燃料
棒集合体又は統合型燃料キャニスタのいずれかを収容す
るように設計された矩形の貯蔵容器の配列体を収容する
バスケット構造を有する。かかる輸送用キャスクの一般
的な使用目的は、使用済燃料棒を原子力発電所から出来
るだけ安全に永久廃棄物隔離施設又は再処理工場まで輸
送出来るようにすることにある。従前においては、原子
力発電所で生じた使用済燃料の大部分は原子炉施設に設
けられた使用済燃料用プール内に貯蔵されるので、輸送
用使用済燃料キャスクをそれ程大量に製造使用する必要
がなかった。しかしながら、かかる原子炉施設の使用済
燃料用プールに毎日入れられる燃料集合体の本数は増加
傾向にあるのでかかる施設内で貯蔵に利用出来るスペー
スは着実に減少している。さらに、使用済燃料集合体を
原子力発電所の所内貯蔵設備から政府管理の核廃棄物処
理施設に移動させるよう命じる政府もある。
ャスクは公知である。かかるキャスクは典型的には、円
筒形の鋼製容器及び該鋼製容器に挿入され、各々が燃料
棒集合体又は統合型燃料キャニスタのいずれかを収容す
るように設計された矩形の貯蔵容器の配列体を収容する
バスケット構造を有する。かかる輸送用キャスクの一般
的な使用目的は、使用済燃料棒を原子力発電所から出来
るだけ安全に永久廃棄物隔離施設又は再処理工場まで輸
送出来るようにすることにある。従前においては、原子
力発電所で生じた使用済燃料の大部分は原子炉施設に設
けられた使用済燃料用プール内に貯蔵されるので、輸送
用使用済燃料キャスクをそれ程大量に製造使用する必要
がなかった。しかしながら、かかる原子炉施設の使用済
燃料用プールに毎日入れられる燃料集合体の本数は増加
傾向にあるのでかかる施設内で貯蔵に利用出来るスペー
スは着実に減少している。さらに、使用済燃料集合体を
原子力発電所の所内貯蔵設備から政府管理の核廃棄物処
理施設に移動させるよう命じる政府もある。
原子炉内での使用中、燃料棒の被覆管が放射線による劣
化に起因して、場合によっては燃料集合体のグリッドに
当たってフレッチングすることにより脆化する場合があ
る。それ故、もし使用済燃料輸送用キャスクの容器の壁
がかなりの機械的衝撃を受けた場合、燃料棒のうち少な
くとも何割かにひび割が生じたり完全に破損したりしが
ちであり、その結果、被覆管内に収容された核分裂性燃
料を形成する放射性酸化ウラニウム粒子が漏出するので
潜在的に有害な放射線による作業員の被ばくの危険性が
高まる。
化に起因して、場合によっては燃料集合体のグリッドに
当たってフレッチングすることにより脆化する場合があ
る。それ故、もし使用済燃料輸送用キャスクの容器の壁
がかなりの機械的衝撃を受けた場合、燃料棒のうち少な
くとも何割かにひび割が生じたり完全に破損したりしが
ちであり、その結果、被覆管内に収容された核分裂性燃
料を形成する放射性酸化ウラニウム粒子が漏出するので
潜在的に有害な放射線による作業員の被ばくの危険性が
高まる。
本発明の主目的はこの課題を解決することにあり、した
がって本発明の要旨は使用済核燃料を収容する細長いバ
スケット構造及びバスケット構造を受入れる室を画定す
る実質的に円筒形の内面を備えた側壁をもつ容器から成
る使用済核燃料用輸送用キャスクにおいて、細長いバス
ケット構造を取り囲み、しかもバスケット構造と容器の
内壁との間に、これらと熱伝達関係で且つ互いに軸方向
に間隔を置いた関係で介在する複数の熱伝導性で実質的
に環状の形状維持板を有し、該形状維持板の各々がバス
ケット構造と係合する少なくとも幾つかの部分を備えた
内周縁端を有し、各形状維持板は、内縁の前記部分に半
径方向に隣接して位置し、容器の側壁を介して形状維持
板に伝えられる機械的衝撃が所定の大きさを越えると変
形可能に撓むように構造的に弱体の緩衝部分を有し、該
緩衝部分の各々には、互いに平行且つ間隔をへだてた関
係で開口部が形成され、該開口部はこれらの間に可撓的
変形可能な連結部を形成するように配列されていること
を特徴とする輸送用キャスクにある。
がって本発明の要旨は使用済核燃料を収容する細長いバ
スケット構造及びバスケット構造を受入れる室を画定す
る実質的に円筒形の内面を備えた側壁をもつ容器から成
る使用済核燃料用輸送用キャスクにおいて、細長いバス
ケット構造を取り囲み、しかもバスケット構造と容器の
内壁との間に、これらと熱伝達関係で且つ互いに軸方向
に間隔を置いた関係で介在する複数の熱伝導性で実質的
に環状の形状維持板を有し、該形状維持板の各々がバス
ケット構造と係合する少なくとも幾つかの部分を備えた
内周縁端を有し、各形状維持板は、内縁の前記部分に半
径方向に隣接して位置し、容器の側壁を介して形状維持
板に伝えられる機械的衝撃が所定の大きさを越えると変
形可能に撓むように構造的に弱体の緩衝部分を有し、該
緩衝部分の各々には、互いに平行且つ間隔をへだてた関
係で開口部が形成され、該開口部はこれらの間に可撓的
変形可能な連結部を形成するように配列されていること
を特徴とする輸送用キャスクにある。
緩衝部分を備えた形状維持板は緩衝板部分のない形状維
持板とは異なり、輸送用キャスクが、例えば偶発的落下
事故により機械的衝撃を受けてもバスケット構造内の使
用済燃料要素を損傷から保護することは理解されよう。
持板とは異なり、輸送用キャスクが、例えば偶発的落下
事故により機械的衝撃を受けてもバスケット構造内の使
用済燃料要素を損傷から保護することは理解されよう。
上述のように、緩衝部分は、可撓的に変形しうる連結構
造を構成するように互いに平行な開口部を緩衝部分に列
状に設けることにより緩衝作用を発揮するようにされ
る。これらの開口部は、円形で実質的に三角形のピッチ
で相互配設されるか、又は、円形開口部と、これら円形
開口部の間に実質的に正方形のピッチで散在した実質的
に星形の開口部とから成るか、若しくは実質的に四弁の
形で正方形のピッチで相互配設されるか、いずれにして
も種々の変形例が考えられる。後述する実施例では、バ
スケット構造の周面形状は不規則であり、バスケット構
造の或る周面部分は他の周面部分よりも容器の円筒形の
内壁表面に一層近く位置し、形状維持板の緩衝部分は容
器の内壁表面に一層近い周面部分に半径方向に隣接した
状態で位置している。好ましくは、形状維持板のうち少
なくとも幾つかの内縁部には、容器の側壁から一層遠方
にあるバスケット構造の周面部分のうち少なくとも幾つ
かと対向した状態で切欠きが形成されている。
造を構成するように互いに平行な開口部を緩衝部分に列
状に設けることにより緩衝作用を発揮するようにされ
る。これらの開口部は、円形で実質的に三角形のピッチ
で相互配設されるか、又は、円形開口部と、これら円形
開口部の間に実質的に正方形のピッチで散在した実質的
に星形の開口部とから成るか、若しくは実質的に四弁の
形で正方形のピッチで相互配設されるか、いずれにして
も種々の変形例が考えられる。後述する実施例では、バ
スケット構造の周面形状は不規則であり、バスケット構
造の或る周面部分は他の周面部分よりも容器の円筒形の
内壁表面に一層近く位置し、形状維持板の緩衝部分は容
器の内壁表面に一層近い周面部分に半径方向に隣接した
状態で位置している。好ましくは、形状維持板のうち少
なくとも幾つかの内縁部には、容器の側壁から一層遠方
にあるバスケット構造の周面部分のうち少なくとも幾つ
かと対向した状態で切欠きが形成されている。
好ましくは、形状維持板はバスケット構造に取付けら
れ、各形状維持板の外径は、バスケット構造をこれに取
付けられた形状維持板と一緒に前記容器内に挿入するこ
とができ、バスケット構造内の使用済核燃料から発生す
る熱により形状維持板が熱膨張して容器の前記側壁にし
っかりと機械的に係合し、バスケット構造から使用済核
燃料を取出した後所定温度まで冷却すると、収縮して前
記容器からバスケット構造を取出せるような外径であ
り、形状維持板は好ましくは、容器側壁の材料、例えば
鋼よりも熱膨張率の高いアルミニウムのような熱伝導性
材料で作られる。
れ、各形状維持板の外径は、バスケット構造をこれに取
付けられた形状維持板と一緒に前記容器内に挿入するこ
とができ、バスケット構造内の使用済核燃料から発生す
る熱により形状維持板が熱膨張して容器の前記側壁にし
っかりと機械的に係合し、バスケット構造から使用済核
燃料を取出した後所定温度まで冷却すると、収縮して前
記容器からバスケット構造を取出せるような外径であ
り、形状維持板は好ましくは、容器側壁の材料、例えば
鋼よりも熱膨張率の高いアルミニウムのような熱伝導性
材料で作られる。
上記した特徴により、バスケット構造をこれに入れた使
用済核燃料と一緒にキャスク容器内に容易に挿入するこ
とができ、また、挿入後は形状維持板が熱膨張して、自
動的に容器側壁と良好な熱伝達接触を行なうようにな
り、しかもバスケット構造をキャスク容器に機械的に一
体化できるという利点が得られるので、使用済燃料キャ
スクの輸送中にバスケット構造が容器の壁に打ち当たる
原因となる望ましくないがたつき（ｓｌａｃｋ）がなく
なる。
用済核燃料と一緒にキャスク容器内に容易に挿入するこ
とができ、また、挿入後は形状維持板が熱膨張して、自
動的に容器側壁と良好な熱伝達接触を行なうようにな
り、しかもバスケット構造をキャスク容器に機械的に一
体化できるという利点が得られるので、使用済燃料キャ
スクの輸送中にバスケット構造が容器の壁に打ち当たる
原因となる望ましくないがたつき（ｓｌａｃｋ）がなく
なる。
今、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して例示
的にのみ説明する。
的にのみ説明する。
特に第１図を参照すると、図示の輸送用キャスク１は円
筒形容器２及びバスケット構造３を有し、このバスケッ
ト構造３は容器２内に挿入可能であり、セル集合体４及
びこれと境界を接した複数枚の円形形状維持板７ａ〜７
ｊを有している。
筒形容器２及びバスケット構造３を有し、このバスケッ
ト構造３は容器２内に挿入可能であり、セル集合体４及
びこれと境界を接した複数枚の円形形状維持板７ａ〜７
ｊを有している。
円筒形容器２はこの上縁のまわりに取外し自在で気密に
取付けられる密閉用蓋８を含み、また好ましくは容器２
の内部から水を排出するために選択的に開かれる対称的
に配設された排水穴（図示せず）を備えた底部又は床部
（図示せず）を有する。円筒形容器２の側壁を厚さ約３
０ｃｍの炭素鋼で作るか、あるいはステンレス鋼、鉛、
及びホウ素化合物を含有した中性子吸収性のプラスチッ
ク複合材でつくっても良いが、炭素鋼は比較的強度が高
く、低コストで且つ熱伝導性が良好なので好ましい材料
と言える。容器２の内壁１０及び外壁１２は両方とも円
筒形状に精密加工されている。
取付けられる密閉用蓋８を含み、また好ましくは容器２
の内部から水を排出するために選択的に開かれる対称的
に配設された排水穴（図示せず）を備えた底部又は床部
（図示せず）を有する。円筒形容器２の側壁を厚さ約３
０ｃｍの炭素鋼で作るか、あるいはステンレス鋼、鉛、
及びホウ素化合物を含有した中性子吸収性のプラスチッ
ク複合材でつくっても良いが、炭素鋼は比較的強度が高
く、低コストで且つ熱伝導性が良好なので好ましい材料
と言える。容器２の内壁１０及び外壁１２は両方とも円
筒形状に精密加工されている。
次に第２図を参照すると、セル集合体４は２組の平行な
プレート１５ａ〜１５ｇ及び１７ａ〜１７ｇから成り、
これらのプレートはそれらの長さのほぼ半分の距離のと
ころに溝が形成され、そして断面正方形の細長いセル５
ａ〜５ｘを列状に構成するように「卵用クレート」状に
相互に嵌合されている。プレート１５ａ〜１５ｇ及び１
７ａ〜１７ｇはセル集合体４に剛性を与えるために交差
部ごとに互いに溶接されている。好ましい実施例では、
プレート１５ａ〜１５ｇ及び１７ａ〜１７ｇはそれぞれ
アルミニウムで作られているが、ステンレス鋼で作って
も良い。各セル５ａ〜５ｘの中には、燃料集合体６を収
容する横断面正方形の細長い容器１９ａ〜１９ｘが設け
られている。第３図で最も良く分かるように、容器１９
ａ〜１９ｘの各々の外壁は各々、例えば厚さ約２ｍｍの
ボーラル（Ｂｏｒａｌ：商標）のような中性子吸収材料
のシート２１で被覆されている。各セル５ａ〜５ｘの隅
に位置する取付けブラケット２３ａ〜２３ｄがそれぞれ
の容器１９をセル内壁に対して一定の間隔をへだてた関
係でセル５内に支持するのに役立つ。
プレート１５ａ〜１５ｇ及び１７ａ〜１７ｇから成り、
これらのプレートはそれらの長さのほぼ半分の距離のと
ころに溝が形成され、そして断面正方形の細長いセル５
ａ〜５ｘを列状に構成するように「卵用クレート」状に
相互に嵌合されている。プレート１５ａ〜１５ｇ及び１
７ａ〜１７ｇはセル集合体４に剛性を与えるために交差
部ごとに互いに溶接されている。好ましい実施例では、
プレート１５ａ〜１５ｇ及び１７ａ〜１７ｇはそれぞれ
アルミニウムで作られているが、ステンレス鋼で作って
も良い。各セル５ａ〜５ｘの中には、燃料集合体６を収
容する横断面正方形の細長い容器１９ａ〜１９ｘが設け
られている。第３図で最も良く分かるように、容器１９
ａ〜１９ｘの各々の外壁は各々、例えば厚さ約２ｍｍの
ボーラル（Ｂｏｒａｌ：商標）のような中性子吸収材料
のシート２１で被覆されている。各セル５ａ〜５ｘの隅
に位置する取付けブラケット２３ａ〜２３ｄがそれぞれ
の容器１９をセル内壁に対して一定の間隔をへだてた関
係でセル５内に支持するのに役立つ。
第１図、第２図及び第３図に示すように、バスケット構
造３の各形状維持板７ａ〜７ｊは、円筒形容器２の内径
Ｄ２とほぼ同じ長さの直径Ｄ１の外縁２５及びセル集合
体４の外周に対して形状が実質的に相補的な段付き内縁
２７を有している。さらに、各形状維持板７ａ〜７ｊ
は、セル集合体４の外側の隅部３０ａ〜３０１及び中間
部３１ａ〜３１ｄの両方に隣接した複数の緩衝部分２９
ａ〜２９ｐを有する。第３図から最も良く分かるよう
に、各緩衡部分２９ａ〜２９ｐは、該緩衡部分を完全に
貫通し且つ特定の形状維持板７をその全厚に亙って貫通
する複数のボア又は開口部３２を有している。これらの
ボアは、或る大きさ以上の機械的衝撃を受けたときに可
撓的に変形する網状連結構造３３を構成するために三角
形ピッチＴ１で配設されている。円形のボア３２を用い
ることにより（もっと複雑な横断面のボアとは異な
り）、形状維持板７ａ〜７ｊの各々への緩衝部分２９ａ
〜２９ｐの形成が容易になる。かかる円形ボア３２を形
状維持板７ａ〜７ｊを穿孔するか、或いは形状維持板の
製造の際にこれらに直接形成しても良い。直径約１．７
ｍ、厚さ約５ｃｍの形状維持板についてはボア３２の各
々の直径は約６ｍｍである。三角形状に配設されたボア
３２間の連結構造３３の最小幅は約２．５ｍｍである。
造３の各形状維持板７ａ〜７ｊは、円筒形容器２の内径
Ｄ２とほぼ同じ長さの直径Ｄ１の外縁２５及びセル集合
体４の外周に対して形状が実質的に相補的な段付き内縁
２７を有している。さらに、各形状維持板７ａ〜７ｊ
は、セル集合体４の外側の隅部３０ａ〜３０１及び中間
部３１ａ〜３１ｄの両方に隣接した複数の緩衝部分２９
ａ〜２９ｐを有する。第３図から最も良く分かるよう
に、各緩衡部分２９ａ〜２９ｐは、該緩衡部分を完全に
貫通し且つ特定の形状維持板７をその全厚に亙って貫通
する複数のボア又は開口部３２を有している。これらの
ボアは、或る大きさ以上の機械的衝撃を受けたときに可
撓的に変形する網状連結構造３３を構成するために三角
形ピッチＴ１で配設されている。円形のボア３２を用い
ることにより（もっと複雑な横断面のボアとは異な
り）、形状維持板７ａ〜７ｊの各々への緩衝部分２９ａ
〜２９ｐの形成が容易になる。かかる円形ボア３２を形
状維持板７ａ〜７ｊを穿孔するか、或いは形状維持板の
製造の際にこれらに直接形成しても良い。直径約１．７
ｍ、厚さ約５ｃｍの形状維持板についてはボア３２の各
々の直径は約６ｍｍである。三角形状に配設されたボア
３２間の連結構造３３の最小幅は約２．５ｍｍである。
形状維持板７ａ〜７ｊの各々はその内縁２７に，複数の
角度のついた切欠き３４ａ〜３４ｈ（第２図参照）を備
え、これらの切欠きは以下の３つの目的、すなわち、形
状維持板をセル集合体４の側壁に固定する溶接部３５
（第３図参照）の長さを減じることによりバスケット構
造３のまわりへの形状維持板７ａ〜７ｊの取付けを容易
にする目的、(2) 形状維持板７ａ〜７ｊの重量を著しく
減じる目的、及び(3) セル集合体４の壁と形状維持板７
ａ〜７ｊの内縁２７との間の主要な接触個所をいずれも
機械的に緩衝部分２９ａ〜２９ｐのうちの１つに集中さ
せることにより緩衝部分２９ａ〜２９ｐの緩衝作用を補
う目的にかなっている。
角度のついた切欠き３４ａ〜３４ｈ（第２図参照）を備
え、これらの切欠きは以下の３つの目的、すなわち、形
状維持板をセル集合体４の側壁に固定する溶接部３５
（第３図参照）の長さを減じることによりバスケット構
造３のまわりへの形状維持板７ａ〜７ｊの取付けを容易
にする目的、(2) 形状維持板７ａ〜７ｊの重量を著しく
減じる目的、及び(3) セル集合体４の壁と形状維持板７
ａ〜７ｊの内縁２７との間の主要な接触個所をいずれも
機械的に緩衝部分２９ａ〜２９ｐのうちの１つに集中さ
せることにより緩衝部分２９ａ〜２９ｐの緩衝作用を補
う目的にかなっている。
第４Ａ図は形状維持板７ａ〜７ｊの緩衝部分２９ａ〜２
９ｐの形成に適した別の連結構造３６を示している。こ
の特定の連結構造３６は、複数の円形ボア３７及び全体
的に三角形のピッチＴ２で円形ボア３７の間に散在した
６つの尖端をもつ星形の複数の開口部３９を有する。こ
の特定の連結構造３６は星形の開口部３９を形成するの
にプローチ削りを必要とするので三角形に配設された円
形ボアだけを備えた連結構造よりも製作が困難である
が、連結部４３が全て実質的に同一の幅Ｗを有すること
になり、したがって或る大きさを越えた機械的衝撃を受
けたときに各緩衝部分２９ａ〜２９ｐの（平面図で見
て）面積全体に亙って一層均等に変形自在に撓むことが
できるといる利点をもっている。
９ｐの形成に適した別の連結構造３６を示している。こ
の特定の連結構造３６は、複数の円形ボア３７及び全体
的に三角形のピッチＴ２で円形ボア３７の間に散在した
６つの尖端をもつ星形の複数の開口部３９を有する。こ
の特定の連結構造３６は星形の開口部３９を形成するの
にプローチ削りを必要とするので三角形に配設された円
形ボアだけを備えた連結構造よりも製作が困難である
が、連結部４３が全て実質的に同一の幅Ｗを有すること
になり、したがって或る大きさを越えた機械的衝撃を受
けたときに各緩衝部分２９ａ〜２９ｐの（平面図で見
て）面積全体に亙って一層均等に変形自在に撓むことが
できるといる利点をもっている。
第４Ｂ図は、緩衝部分２９ａ〜２９ｐを形状維持板７ａ
〜７ｊに形成するのに適したもう一つの連結構造４５を
示している。この特定の連結構造４５は、連結部４３が
Ｓ字形になるように正方形のピッチＳで配設された複数
のブローチ削りされた四つ葉クローバー形の又は四弁の
花の形の開口部４７を備えている。この連結構造４５は
上述した連結構造のいずれよりもさらに製作が困難であ
るが、撓曲が均等であり且つ制御されるという利点を有
する。特に、連結構造４５が矢印５５で指示される方向
に加えられる圧縮力を受ける場合には、Ｓ字形連結部４
３は列ごとに連続して、すなわち、力の作用線に最も近
い列から始まり加えられた機械的な外力の強さに応じて
次の列に進む態様で可撓的に且つ均等に曲がる傾向があ
る。かくして、列５９がまず最初に撓曲し、続いて列６
１が撓曲し、その次に列６３が撓曲する。かかる制御さ
れた列ごとの撓曲により、セル集合体４の隅部３０及び
外側中間部３１に最も近い緩衝部分２９ａ〜２９ｐの変
形量が最少限に抑えられるので、これはセル集合体４の
任意の部分が形状維持板７ａ〜７ｊと円筒形容器２の内
壁との間で動かなくなるということを防止するのに役立
つ。かかるジャミング又はビンディングを防ぐことによ
り、セル集合体４を落下事故後、容器２から取外してキ
ャスク１の修理及びキャスク内に入っている燃料棒の回
収を行なうことができるようになる。
〜７ｊに形成するのに適したもう一つの連結構造４５を
示している。この特定の連結構造４５は、連結部４３が
Ｓ字形になるように正方形のピッチＳで配設された複数
のブローチ削りされた四つ葉クローバー形の又は四弁の
花の形の開口部４７を備えている。この連結構造４５は
上述した連結構造のいずれよりもさらに製作が困難であ
るが、撓曲が均等であり且つ制御されるという利点を有
する。特に、連結構造４５が矢印５５で指示される方向
に加えられる圧縮力を受ける場合には、Ｓ字形連結部４
３は列ごとに連続して、すなわち、力の作用線に最も近
い列から始まり加えられた機械的な外力の強さに応じて
次の列に進む態様で可撓的に且つ均等に曲がる傾向があ
る。かくして、列５９がまず最初に撓曲し、続いて列６
１が撓曲し、その次に列６３が撓曲する。かかる制御さ
れた列ごとの撓曲により、セル集合体４の隅部３０及び
外側中間部３１に最も近い緩衝部分２９ａ〜２９ｐの変
形量が最少限に抑えられるので、これはセル集合体４の
任意の部分が形状維持板７ａ〜７ｊと円筒形容器２の内
壁との間で動かなくなるということを防止するのに役立
つ。かかるジャミング又はビンディングを防ぐことによ
り、セル集合体４を落下事故後、容器２から取外してキ
ャスク１の修理及びキャスク内に入っている燃料棒の回
収を行なうことができるようになる。
次に、第５図を参照すると、容器２が１．５ｍの落下に
相当する機械的衝撃を受けたときに容器２内の燃料棒の
受ける力を形状維持板７ａ〜７ｊの緩衝吸収部分２９ａ
〜２９ｐがどのように減ずるかがグラフで示されてい
る。第５図の実線の曲線は、緩衝部分２９ａ〜２９ｐが
形状維持板７ａ〜７ｊに設けられている状態で落下事故
が生じた場合に輸送キャスク１内の燃料棒の受ける最大
重力を示し、破線の曲線は、同一の条件ではあるが緩衝
部分２９ａ〜２９ｐが設けられていない場合に同一の燃
料棒が受ける重力を示している。グラフから分かるよう
に、燃料棒の受ける最大の力は、緩衝部分がある場合に
は約５５ｇ（ジー）、これがない場合には１０４ｇであ
る。かくして、燃料棒に加わる加速力を約５０％減じる
ことにより、輸送キャスク１が約１．５ｍの落下に相当
する衝撃を受けた場合でも破壊又は破損が起こるであろ
うジルカロイ（商標）被覆燃料棒の本数は大幅に少なく
なる。このようにして破壊又は破損する燃料棒の数をか
なり減少させると、当然のことながら、キャスク１内の
浮動性酸化ウラニウムの微粒子及びペレット片の量が大
幅に減るので落下事故に伴なうキャスク１からの燃料棒
の回収が一層楽になる。落下したときにキャスクのセル
集合体の受ける重力が小さくなるのでセル集合体４の機
械的な反り及び曲げの程度も又かなり低くなるが、これ
も同様に、セル集合体４内の容器１９内に入れられた燃
料棒の回収を容易にするのに役立つ。
相当する機械的衝撃を受けたときに容器２内の燃料棒の
受ける力を形状維持板７ａ〜７ｊの緩衝吸収部分２９ａ
〜２９ｐがどのように減ずるかがグラフで示されてい
る。第５図の実線の曲線は、緩衝部分２９ａ〜２９ｐが
形状維持板７ａ〜７ｊに設けられている状態で落下事故
が生じた場合に輸送キャスク１内の燃料棒の受ける最大
重力を示し、破線の曲線は、同一の条件ではあるが緩衝
部分２９ａ〜２９ｐが設けられていない場合に同一の燃
料棒が受ける重力を示している。グラフから分かるよう
に、燃料棒の受ける最大の力は、緩衝部分がある場合に
は約５５ｇ（ジー）、これがない場合には１０４ｇであ
る。かくして、燃料棒に加わる加速力を約５０％減じる
ことにより、輸送キャスク１が約１．５ｍの落下に相当
する衝撃を受けた場合でも破壊又は破損が起こるであろ
うジルカロイ（商標）被覆燃料棒の本数は大幅に少なく
なる。このようにして破壊又は破損する燃料棒の数をか
なり減少させると、当然のことながら、キャスク１内の
浮動性酸化ウラニウムの微粒子及びペレット片の量が大
幅に減るので落下事故に伴なうキャスク１からの燃料棒
の回収が一層楽になる。落下したときにキャスクのセル
集合体の受ける重力が小さくなるのでセル集合体４の機
械的な反り及び曲げの程度も又かなり低くなるが、これ
も同様に、セル集合体４内の容器１９内に入れられた燃
料棒の回収を容易にするのに役立つ。
第６図は、好ましくはアルミニウムで作られた形状維持
板７ａ〜７ｊの最適外径が、優れた熱伝導性をもつ簡単
な自己一体性のバスケット及び容器構造を作る際に鋼で
作られた円筒形容器２に対してアルミニウムの一層大き
な熱膨張率を利用してどのように決定されるかを示すグ
ラフである。このグラフの横座標又はＸ軸は形状維持板
７ａ〜７ｊの外縁と円筒形容器２の壁１０の内面との間
の直径方向の隙間の製造公差を表している。縦座標又は
Ｙ軸は形状維持板７ａ〜７ｊの外縁と円筒形容器２の壁
１０の内面との間の実際の直径方向の隙間をミリメート
ルで表わしている。容器の内径が約１．７３ｍである場
合には、形状維持板７ａ〜７ｊの外縁と容器２の内壁１
０の内面との間の直径方向の隙間は熱平衡達成後約１３
゜Ｃの周囲温度では約３ｍｍであるものとする。直径方
向の隙間の公差及び周囲温度の両方の関数としての形状
維持板７ａ〜７ｊと容器２との間の締り嵌め変化量が第
６図の網目領域で表わされている。基本的に、このグラ
フにより、たとえ直径方向の隙間が所望する３ｍｍの隙
間よりも０．３８ｍｍ大きくても容器２の内部温度が３
２゜Ｃ以上である場合には常に締り嵌めが起こることに
なるということが分かる。また、このグラフの示すとこ
ろによれば、直径方向の隙間が所望する３ｍｍの隙間よ
りも０．３８ｍｍ小さい場合には締り嵌めは約−１２゜
Ｃ以上の周囲温度で常に起こることになる。締り嵌め
は、直径方向の隙間が３ｍｍよりも最大限０．３８ｍｍ
の公差だけ小さくても約−１２゜Ｃ以下では起こらない
が、セル集合体４を許容可能な低い温度に保つためには
上記のような低い周囲温度では必要とされない。
板７ａ〜７ｊの最適外径が、優れた熱伝導性をもつ簡単
な自己一体性のバスケット及び容器構造を作る際に鋼で
作られた円筒形容器２に対してアルミニウムの一層大き
な熱膨張率を利用してどのように決定されるかを示すグ
ラフである。このグラフの横座標又はＸ軸は形状維持板
７ａ〜７ｊの外縁と円筒形容器２の壁１０の内面との間
の直径方向の隙間の製造公差を表している。縦座標又は
Ｙ軸は形状維持板７ａ〜７ｊの外縁と円筒形容器２の壁
１０の内面との間の実際の直径方向の隙間をミリメート
ルで表わしている。容器の内径が約１．７３ｍである場
合には、形状維持板７ａ〜７ｊの外縁と容器２の内壁１
０の内面との間の直径方向の隙間は熱平衡達成後約１３
゜Ｃの周囲温度では約３ｍｍであるものとする。直径方
向の隙間の公差及び周囲温度の両方の関数としての形状
維持板７ａ〜７ｊと容器２との間の締り嵌め変化量が第
６図の網目領域で表わされている。基本的に、このグラ
フにより、たとえ直径方向の隙間が所望する３ｍｍの隙
間よりも０．３８ｍｍ大きくても容器２の内部温度が３
２゜Ｃ以上である場合には常に締り嵌めが起こることに
なるということが分かる。また、このグラフの示すとこ
ろによれば、直径方向の隙間が所望する３ｍｍの隙間よ
りも０．３８ｍｍ小さい場合には締り嵌めは約−１２゜
Ｃ以上の周囲温度で常に起こることになる。締り嵌め
は、直径方向の隙間が３ｍｍよりも最大限０．３８ｍｍ
の公差だけ小さくても約−１２゜Ｃ以下では起こらない
が、セル集合体４を許容可能な低い温度に保つためには
上記のような低い周囲温度では必要とされない。
第６図のグラフのハッチ部分は、熱平衡になる前の形状
維持板７ａ〜７ｊと容器２の内壁１０との間で起こる締
り嵌めの量を示している。かかる非平衡状態はキャスク
１に使用済燃料棒を入れたとき及びキャスク１を排水し
たときにはいつでも存在する。というのは、バスケット
構造３及び形状維持板７ａ〜７ｊが厚さ約３０ｃｍの鋼
製容器の壁よりも大変迅速に昇温するからである。形状
維持板７ａ〜７ｊと円筒形容器２との間の締め代の量は
設計上考慮すべき重要な事項である。というのは、締り
嵌めが過剰であると、形状維持板７ａ〜７ｊの外縁が円
筒形容器２の厚肉の鋼壁に非常に強く押付けられ、その
結果形状維持板７ａ〜７ｊが非弾性的に変形することに
なるからである。かかる非弾性的な変形により、所望す
る３ｍｍの直径方向の隙間が、形状維持板７ａ〜７ｊの
外縁が実際に熱平衡達成後に容器２の内壁１０から離れ
る程度まで広がることがあり、それにより容器２から放
散する熱流量が少なくなり、セル集合体４が過度に過熱
することにるなる。第６図のグラフのハッチ部分は、形
状維持板７ａ〜７ｊと容器２の内壁１０との間の締り嵌
めの最大量は、直径方向の隙間が狭い公差外れの条件で
は約３．３ｍｍであることを示している。形状維持板７
ａ〜７ｊは、もしバスケット構造３のこれら形状維持板
及びセル集合体４の両方が比較的高強度のアルミニウム
合金、例えばアルミニウム６０６１−Ｔ４５１で形成さ
れている場合には上記の程度の締り嵌めに耐えることが
できる。
維持板７ａ〜７ｊと容器２の内壁１０との間で起こる締
り嵌めの量を示している。かかる非平衡状態はキャスク
１に使用済燃料棒を入れたとき及びキャスク１を排水し
たときにはいつでも存在する。というのは、バスケット
構造３及び形状維持板７ａ〜７ｊが厚さ約３０ｃｍの鋼
製容器の壁よりも大変迅速に昇温するからである。形状
維持板７ａ〜７ｊと円筒形容器２との間の締め代の量は
設計上考慮すべき重要な事項である。というのは、締り
嵌めが過剰であると、形状維持板７ａ〜７ｊの外縁が円
筒形容器２の厚肉の鋼壁に非常に強く押付けられ、その
結果形状維持板７ａ〜７ｊが非弾性的に変形することに
なるからである。かかる非弾性的な変形により、所望す
る３ｍｍの直径方向の隙間が、形状維持板７ａ〜７ｊの
外縁が実際に熱平衡達成後に容器２の内壁１０から離れ
る程度まで広がることがあり、それにより容器２から放
散する熱流量が少なくなり、セル集合体４が過度に過熱
することにるなる。第６図のグラフのハッチ部分は、形
状維持板７ａ〜７ｊと容器２の内壁１０との間の締り嵌
めの最大量は、直径方向の隙間が狭い公差外れの条件で
は約３．３ｍｍであることを示している。形状維持板７
ａ〜７ｊは、もしバスケット構造３のこれら形状維持板
及びセル集合体４の両方が比較的高強度のアルミニウム
合金、例えばアルミニウム６０６１−Ｔ４５１で形成さ
れている場合には上記の程度の締り嵌めに耐えることが
できる。
好ましい実施例では、バスケット構造３のセル集合体４
及び形状維持板７ａ〜７ｊの両方は以下に述べる５つの
理由により同種のアルミニウム合金、すなわちアルミニ
ウム６０６１−Ｔ４５で作られている。第１の理由とし
て、かかるアルミニウム合金は熱伝導性が高いので、一
旦熱平衡状態になるとセル集合体４内の使用済燃料棒か
らの熱を円筒形容器２の壁を介して容易に放熱させるこ
とができるからである。第２の理由は、単一のアルミニ
ウム合金を使用すれば形状維持板７ａ〜７ｊとセル集合
体４の外周部との間に形成されるべき溶接接合部３５を
強固に且つ信頼性あるものにすることができるというこ
とにある。第３の理由として、アルミニウム合金は一般
にかなり軟質であり加工しやすいので、三角形ピッチの
ボア３２を穿孔して形状維持板の緩衝部分２９ａ〜２９
ｐに緩衝連結部３３を形成することは比較的容易な作業
であるからである。第４の理由として、アルミニウムは
軽量であり、したがってキャスク１の重量が全体として
減るからであり、これは完全に装填されたキャスク１の
重量が約１００〜２００トンであることを考慮すると重
要な事項である。最後の理由は円筒形容器の壁を形成す
る炭素鋼とバスケット構造３のセル集合体４及び形状維
持板７ａ〜７ｊを形成するアルミニウム合金とは熱膨張
率がかなり異なっているため、熱平衡状態になったとき
に容器２の内壁１０に自動的に係合するような形状維持
板７ａ〜７ｊを設計することができ、それにより、キャ
スク１を利用してバスケット構造３内の使用済燃料棒と
容器２の外部の周囲空気との間の熱交換を高めることが
できることにある。
及び形状維持板７ａ〜７ｊの両方は以下に述べる５つの
理由により同種のアルミニウム合金、すなわちアルミニ
ウム６０６１−Ｔ４５で作られている。第１の理由とし
て、かかるアルミニウム合金は熱伝導性が高いので、一
旦熱平衡状態になるとセル集合体４内の使用済燃料棒か
らの熱を円筒形容器２の壁を介して容易に放熱させるこ
とができるからである。第２の理由は、単一のアルミニ
ウム合金を使用すれば形状維持板７ａ〜７ｊとセル集合
体４の外周部との間に形成されるべき溶接接合部３５を
強固に且つ信頼性あるものにすることができるというこ
とにある。第３の理由として、アルミニウム合金は一般
にかなり軟質であり加工しやすいので、三角形ピッチの
ボア３２を穿孔して形状維持板の緩衝部分２９ａ〜２９
ｐに緩衝連結部３３を形成することは比較的容易な作業
であるからである。第４の理由として、アルミニウムは
軽量であり、したがってキャスク１の重量が全体として
減るからであり、これは完全に装填されたキャスク１の
重量が約１００〜２００トンであることを考慮すると重
要な事項である。最後の理由は円筒形容器の壁を形成す
る炭素鋼とバスケット構造３のセル集合体４及び形状維
持板７ａ〜７ｊを形成するアルミニウム合金とは熱膨張
率がかなり異なっているため、熱平衡状態になったとき
に容器２の内壁１０に自動的に係合するような形状維持
板７ａ〜７ｊを設計することができ、それにより、キャ
スク１を利用してバスケット構造３内の使用済燃料棒と
容器２の外部の周囲空気との間の熱交換を高めることが
できることにある。
アルミニウム合金が好ましい材料ではあるけれどもその
他の適当な金属で円筒形容器２及びバスケット構造を形
成しても良いことは注目されるべきである。ただし、バ
スケット構造３の形成に用いられる金属が熱に反応して
容器２の形成に用いられる金属よりも一層多くの量、膨
張することを条件とする。それ故、円筒形容器２及びバ
スケット構造３の両方を異種の鋼（すなわち炭素鋼と種
々のステンレス鋼のような異種の鋼）で形成することが
可能であるが、もし非アルミニウム系の合金を用いた場
合にはバスケット構造と容器との間の好ましい直径方向
の隙間はかなり違うものになる。
他の適当な金属で円筒形容器２及びバスケット構造を形
成しても良いことは注目されるべきである。ただし、バ
スケット構造３の形成に用いられる金属が熱に反応して
容器２の形成に用いられる金属よりも一層多くの量、膨
張することを条件とする。それ故、円筒形容器２及びバ
スケット構造３の両方を異種の鋼（すなわち炭素鋼と種
々のステンレス鋼のような異種の鋼）で形成することが
可能であるが、もし非アルミニウム系の合金を用いた場
合にはバスケット構造と容器との間の好ましい直径方向
の隙間はかなり違うものになる。
第１図は、本発明を具体化した輸送用キャスクの改良型
バスケット構造の分解斜視図である。 第２図は、第１図に示すバスケット構造の平面図であ
り、その最も上方の形状維持板を示す図である。 第３図は、最も上方の形状維持板の部分拡大図である。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、それぞれ形状維持板の緩衝部
分を形成する連結構造の変形例を示す図である。 第５図は、万一容器を落した場合に燃料棒が受ける最大
加速力を形状維持板の緩衝部分がどのように減ずるかを
示すグラフである。 第６図は、鋼よりも熱膨張率の高いアルミニウムが形状
維持板が塑性変形することなく良好な熱伝導性を有する
簡単な一体バスケット及び容器の構造を構成するために
利用できるように各形状維持板の最適外径をどのように
して決定するかを示すグラフである。 １は輸送用キャスク、２は円筒形容器、３はバスケット
構造、４はセル集合体、５ａ〜５ｘはセル、７ａ〜７ｊ
は形状維持板、８は密閉蓋、２５は形状維持板の外縁、
２９ａ〜２９１は緩衝部分、３２はボア、３３は連結構
造である。
バスケット構造の分解斜視図である。 第２図は、第１図に示すバスケット構造の平面図であ
り、その最も上方の形状維持板を示す図である。 第３図は、最も上方の形状維持板の部分拡大図である。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、それぞれ形状維持板の緩衝部
分を形成する連結構造の変形例を示す図である。 第５図は、万一容器を落した場合に燃料棒が受ける最大
加速力を形状維持板の緩衝部分がどのように減ずるかを
示すグラフである。 第６図は、鋼よりも熱膨張率の高いアルミニウムが形状
維持板が塑性変形することなく良好な熱伝導性を有する
簡単な一体バスケット及び容器の構造を構成するために
利用できるように各形状維持板の最適外径をどのように
して決定するかを示すグラフである。 １は輸送用キャスク、２は円筒形容器、３はバスケット
構造、４はセル集合体、５ａ〜５ｘはセル、７ａ〜７ｊ
は形状維持板、８は密閉蓋、２５は形状維持板の外縁、
２９ａ〜２９１は緩衝部分、３２はボア、３３は連結構
造である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｆ 5/10 8607−2Ｇ Ｇ２１Ｆ 5/00 Ｎ
Claims (9)
- 【請求項１】使用済核燃料を収容する細長いバスケット
構造及びバスケット構造を受入れる室を画定する実質的
に円筒形の内面を備えた側壁を持つ容器から成る使用済
核燃料用輸送用キャスクにおいて、細長いバスケット構
造を取り囲み、しかもバスケット構造と容器の内壁との
間に、これらと熱伝達関係で且つ互いに軸方向に間隔を
置いた関係で介在する複数の熱伝導性で実質的に環状の
形状維持板を有し、該形状維持板の各々がバスケット構
造と係合する少なくとも幾つかの部分を備えた内周縁端
を有し、各形状維持板は、内縁の前記部分に半径方向に
隣接して位置し、容器の側壁を介して形状維持板に伝え
られる機械的衝撃が所定の大きさを越えると変形可能に
撓むように構造的に弱体の緩衝部分を有し、該緩衝部分
の各々には、互いに平行且つ間隔をへだてた関係で開口
部が形成され、該開口部はこれらの間に可撓的に変形可
能な連結部を形成するように配列されていることを特徴
とする輸送用キャスク。 - 【請求項２】前記開口部は円形であり、実質的に三角形
のピッチで相互配列されていることを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項記載の輸送用キャスク。 - 【請求項３】前記開口部は円形の開口部と、該円形開口
部の間に実質的に三角形のピッチで散在する実質的に星
形の開口部とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
第(1)項記載の輸送用キャスク。 - 【請求項４】前記開口部は、実質的に正方形のピッチで
相互配列された四弁の花の形の開口部であることと特徴
とする特許請求の範囲第(1)項記載の輸送用キャスク。 - 【請求項５】前記バスケット構造は不規則な形状の周面
を有し、該周面の或る部分は他の部分よりも容器の前記
内壁の表面に一層近く位置し、前記緩衝部分は前記内壁
の表面に一層近い前記周面部分に半径方向に隣接して位
置していることを特徴とする特許請求の範囲第(1)〜(4)
項のうちいずれか１つの項に記載の輸送用キャスク。 - 【請求項６】前記形状維持板のうち少なくとも幾つかの
内縁部には、前記他の周面部分の少なくとも幾つかと対
向した状態で切欠きが形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第(5)項記載の輸送用キャスク。 - 【請求項７】前記形状維持板はバスケット構造に取付け
られ、各形状維持板の外径は、バスケット構造をこれに
取付けられた形状維持板と一緒に前記容器内に挿入する
ことができ、バスケット構造内の使用済核燃料が発生す
る熱により形状維持板が熱膨脹して容器の前記側壁にし
っかりと機械的に係合し、バスケット構造から使用済核
燃料を取出した後所定温度まで冷却すると、収縮して前
記容器からバスケット構造を取出せるような外径である
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)〜(6)項のうちい
ずれか１つの項に記載の輸送用キャスク。 - 【請求項８】前記形状維持板は容器の前記側壁の材料よ
りも熱膨脹率の高い熱伝導性材料で作られていることを
特徴とする特許請求の範囲第(1)〜(7)項のうちいずれか
１つの項に記載の輸送用キャスク。 - 【請求項９】前記形状維持板はアルミニウムで作られ、
容器の前記側壁は鋼で作られていることを特徴とする特
許請求の範囲第(1)〜(8)項のうちいずれか１つの項に記
載の輸送用キャスク。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US44,694 | 1987-05-01 | ||
| US07/044,694 US4800283A (en) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | Shock-absorbing and heat conductive basket for use in a fuel rod transportation cask |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285497A JPS63285497A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0636067B2 true JPH0636067B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=21933808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63108914A Expired - Lifetime JPH0636067B2 (ja) | 1987-05-01 | 1988-04-29 | 使用済核燃料輸送用キャスク |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4800283A (ja) |
| EP (1) | EP0288838A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0636067B2 (ja) |
| KR (1) | KR970003816B1 (ja) |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2203377B (en) * | 1987-04-06 | 1990-03-28 | British Nuclear Fuels Plc | Improvements in flasks for radioactive materials. |
| US4862007A (en) * | 1987-10-19 | 1989-08-29 | Westinghouse Electric Corp. | Thermal protection shell for radioactive waste containers |
| US4997618A (en) * | 1988-05-24 | 1991-03-05 | Westinghouse Electric Corp. | Fuel rod shipping cask having peripheral fins |
| US4896046A (en) * | 1988-05-24 | 1990-01-23 | Westinghouse Electric Corp. | Fuel rod shipping cask having peripheral fins |
| US4930650A (en) * | 1989-04-17 | 1990-06-05 | Nuclear Assurance Corporation | Spent nuclear fuel shipping basket |
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| US5615240A (en) * | 1994-10-27 | 1997-03-25 | General Electric Company | Nuclear fuel bundle packaging apparatus |
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| FR2846778B1 (fr) * | 2002-11-06 | 2005-04-08 | Cogema Logistics | Conteneur pour le stockage/transport de matieres radioactives non irradiees telles que des assemblages de combustible nucleaire |
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| US12033764B2 (en) | 2006-09-06 | 2024-07-09 | Holtec International | Fuel rack for storing spent nuclear fuel |
| WO2008097381A2 (en) * | 2006-10-11 | 2008-08-14 | Holtec International, Inc. | Apparatus and method for transporting and/or storing radioactive materials |
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