JPH09510545A - 非円形断面鍛造鋼ボディを備える核燃料集合体用容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 核燃料集合体を収納する内部キャビティを画定する厚肉鍛造鋼製円筒形ボディを含む核燃料集合体容器であって、前記キャビティが、同じく金属製の蓋により両端において密閉することができ、円筒形ボディの断面が非円形であり、その外壁が、その内壁上に固定された三日月形部品の平面に平行な平たん部を通常含み、断面に例えば、角稜部を丸めた正方形または長方形の形状を付与することを特徴とする容器。

Description

【発明の詳細な説明】 非円形断面鍛造鋼ボディを備える核燃料集合体用容器 技術分野 本発明は、核燃料集合体の輸送または保管用容器またはコンテナであって、通 常鍛造鋼を材質とし集合体が挿入されるキャビティを画定する鍛造金属製ボディ を含む容器に関する。 本発明は、この容器を実現する手段にも関する。 現況技術および提起される課題 核燃料集合体は通常、多角形または円筒形であり、断面は正方形（例：ＰＷＲ 、ＢＷＲ、．．．）が多く、場合によっては六角形（ＶＶＥＲ、．．．）、場合 によっては円形（ＣＡＮＤＵ、ＲＢＭＫ、．．．）である。 容器の設計者の課題は、現行の画定を守りながら容器のキャビティ内に最大限 の集合体を収納できるようにすることである。 容器は特に、 ・ 収納される放射性物質からの放射に対する充分な遮蔽と、 ・ 突発条件下であっても収納される放射性物質を確実に密閉するため、充分 な物理的強度および密閉性と、 ・ キャビティ内に収納される放射性集合体から万一熱が発 生した場合、これを容器のボディ方向に回収し温度上昇が制限されるようにする ため、充分な熱伝導性と を有さなければならない。 また容器の重量およびその空間占有寸法は、供給設備（原子炉、中間貯蔵設備 、再処理工場、輸送手段）の装置に適合するよう、制限を設けなければならない 。 特に、断面が燃料集合体の断面に合わせた形状をもつキャビティ、ならびに複 数の容器の横並び保管により可能な限り占有面積を少なくするような形状のボデ ィを有する容器を使用することは有利である。 この観点から見た場合、正方形断面燃料集合体を収納するために、例えば円形 断面キャビティを有する容器を使用することは最良の方法とは言えない。同様に 、ボディの外面が円形の断面を有する容器も常に好適であるとは限らない。 金属製容器の製造に関しては、鋳鉄製容器（鋳造）、鋼／鋼多層容器（ローリ ング／溶接）、鉛製容器（二つのローリング／溶接鋼製容器間で鋳造した鉛）、 鍛造鋼容器（鍛造し次いで旋盤で切削加工したリング）等、いくつもの技術が存 在する。 このように軸を中心として回転させる方法（鋼板ローリング、 リング鍛造、旋盤切削等）に基く技術は、保管のコンパクトさという上述の構想 を実現する上では好ましくない。 また、鋳造等の方法に基く技術により、非円形断面の容器を得ることが原則的 には可能であるが、鋳造材の健全性に関わる理由から、冷却条件の管理にすぐれ る円形の容器形状を使用する方が好適であることが多い。 このような経緯から出願人は、必要な密閉条件、熱伝導条件、および機械的強 度条件を満たしつつ収納される燃料集合体量に対し重量および空間占有面積で有 利さを有する容器の開発を試みた。 発明の説明 本発明は、請求の範囲に記載するような核燃料集合体用容器である。 従って本発明による容器は、断面が円形でない金属製円筒形ボディである。換 言すれば、前記断面は、内外周が円形ではなく通常直線部分を含む環の外観を有 する。周囲は例えば、角稜部が丸められた正方形または他の同心正多角形の形状 を有することが可能である。 これは、円形断面を有し、集合体が収納される内部空隙を画 定する厚肉金属リングから、研削によりリングの外壁の高さ部分全域にわたり単 数または複数の平たん部を設けたことおよび／または、キャビティの内壁に符合 しキャビティに固定される三日月形部品をキャビティ内部に挿入することによっ てつくられる。これら三日月形部品は、キャビティの内壁の直径と同じ直径の円 弧と、円弧に対し従ってキャビティの内壁の平たん部分に対応する弦とで形成さ れる断面を有する。 本発明による非円形断面金属製円筒形ボディの厚みはどの箇所においても、仕 様に適合した遮蔽を確保するのに充分である。厚みは通常、数十センチメートル に達する。 内部キャビティの形状は、キャビティに収納すべき燃料集合体の種類に合わせ ることが可能であることがわかる。従って例えば集合体が正方形の断面を有する 場合には、通常角稜部を丸めた正方形または長方形断面を有するキャビティを選 択するのが好ましく、それにより、充填係数を向上させること（円形断面キャビ ティよりも死空間が少ない）が可能である。 通常、内壁の平たん部分に対向する平たん部を、円筒形ボディの外壁上に設け ることにより、充分な遮蔽と機械的強度を容器に残しつつもその重量と空間占有 面積の両者とも少なくなり、 さらに平たん部の外形により、容器ｍ²あたりの保存密度が増加する。 金属製円筒形ボディの内部に位置するキャビティは通常、両端が塞がれる。一 方は例えばつば有／つば無の溶接底蓋で塞がれ、他方は取り外し可能な蓋で塞が れる。 本発明による円筒形ボディを得るため改造される元の円形断面リングは通常、 鍛造鋼を母材とする。 従って、本発明による容器の円筒形ボディも同じ材質である。 第１図は、本発明による容器の横断面図である。 第２図は、ボルトによる、円筒形ボディの内壁上への三日月形部品の固定方法 の詳細を示す図である。 第１図において ・ （１）は非円形容器の金属製円筒形ボディであり、 ・ （２）は容器の内部空隙であり、 ・ （３）は、研削により外壁４上に平たん部（５）が加工された元の厚肉リ ングであり、 ・ （６）は、三日月形部品（７）が固定されたリングの内壁であり、リング の断面の周囲は主に、内壁（６）によって制限される内部キャビティ（２）の直 径と同じ直径の円弧（８） を含み、内部キャビティ（２）の平面となる弦（９）は円弧（８）に対する。 従って、平たん部（５）と、平たん部（５）に平行な弦（９）に対する三日月 形部品（７）とを含む容器の円筒形ボディは確かに非円形断面を有する。 平たん部および三日月部品の寸法は変更することができ、キャビティ２内に収 納すべき集合体に合わせることが可能である。ただし、円筒形ボディ１の厚みが 遮蔽および機械的強度の要件を満たすよう注意しなければならない。 第２図には、リング（３）と、ボルト（１０）によりリングの内壁６上に固定 された三日月形部品（７）を示す。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年２月２３日 【補正内容】 非円形断面鍛造鋼ボディを備える核燃料集合体用容器 技術分野 本発明は、核燃料集合体の輸送または保管用容器またはコンテナであって、通 常鍛造鋼を材質とし集合体が挿入されるキャビティを画定する鍛造金属製ボディ を含む容器に関する。 本発明は、この容器を実現する手段にも関する。 現況技術および提起される課題 核燃料集合体は通常、多角形または円筒形であり、断面は正方形（例：ＰＷＲ 、ＢＷＲ、．．．）が多く、場合によっては六角形（ＶＶＥＲ、．．．）、場合 によっては円形（ＣＡＮＤＵ、ＲＢＭＫ、．．．）である。 容器の設計者の課題は、現行の画定を守りなから容器のキャビティ内に最大限 の集合体を収納できるようにすることである。 容器は特に、 ・ 収納される放射性物質からの放射に対する充分な遮蔽と、 ・ 突発条件下であっても収納される放射性物質を確実に密閉するため、充分 な物理的強度および密閉性と、 ・ キャビティ内に収納される放射性集合体から万一熱が発 生した場合、これを容器のボディ方向に回収し温度上昇が制限されるようにする ため、充分な熱伝導性と を有さなければならない。 また容器の重量およびその空間占有寸法は、供給設備（原子炉、中間貯蔵設備 、再処理工場、輸送手段）の装置に適合するよう、制限を設けなければならない 。 特に、断面が燃料集合体の断面に合わせた形状をもつキャビティ、ならびに複 数の容器の横並び保管により可能な限り占有面積を少なくするような形状のボデ ィを有する容器を使用することは有利である。 この観点から見た場合、正方形断面燃料集合体を収納するために、例えば円形 断面キャビティを有する容器を使用することは最良の方法とは言えない。同様に 、ボディの外面が円形の断面を有する容器も常に好適であるとは限らない。 金属製容器の製造に関しては、鋳鉄製容器（鋳造）、鋼／鋼多層容器（ローリ ング／溶接）、鉛製容器（二つのローリング／溶接鋼製容器間で鋳造した鉛）、 鍛造鋼容器（鍛造し次いで旋盤で切削加工したリング）等、いくつもの技術が存 在する。 このように軸を中心として回転させる方法（鋼板ローリング、 リング鍛造、旋盤切削等）に基く技術は、保管のコンパクトさという上述の構想 を実現する上では好ましくない。 また、鋳造等の方法に基く技術により、非円形断面の容器を得ることが原則的 には可能であるが、鋳造材の健全性に関わる理由から、冷却条件の管理にすぐれ る円形の容器形状を使用する方が好適であることが多い。 例えば英国特許第２００３７８２号には、非円形断面鋳鉄または鋳造鋼製の、 放射性廃棄物の輸送および移動用コンテナが記載されている。 また、フランス特許第２５６３６５２号には、間に中性子吸収薄肉スクリーン が挿入される最大４ｍｍ厚の二つの鋼製壁を含むブランケットが記載されている 。 このような経緯から出願人は、必要な密閉条件、熱伝導条件、および機械的強 度条件を満たしつつ収納される燃料集合体量に対し重量および空間占有面積で有 利さを有する容器の開発を試みた。 発明の説明 本発明は、核燃料集合体を収納するキャビティを画定する鍛造鋼製厚肉円筒形 ボディを含む核燃料集合体容器であって、前 記キャビティが、同じく金属製の蓋により両端において密閉することができ、円 筒形ボディの断面が非円形であることを特徴とする容器である。 従って本発明による容器は、断面が円形でない金属製円筒形ボディである。換 言すれば、前記断面は、内外周が円形ではなく通常直線部分を含む環の外観を有 する。周囲は例えば、角稜部が丸められた正方形または他の同心正多角形の形状 を有することが可能である。 これは、円形断面を有し、集合体が収納される内部空隙を画定する厚肉金属リ ングから、研削によりリングの外壁の高さ部分全域にわたり単数または複数の平 たん部を設けたことおよび／または、キャビティの内壁に符合しキャビティに固 定される三日月形部品をキャビティ内部に挿入することによってつくられる。こ れは、円形断面を有し、集合体が収納される内部空隙を画定する厚肉金属リング から、リングの外壁上および／または内壁上に単数または複数の平たん部を設け ることによって作成する。前記平たん部は通常、内外周上で対称的配置を有し対 向している。そのため前記平たん部を研削により外璧の高さ部分全域にわたって 設けかつ／または、内壁にぴったり合い内壁 に固定される三日月形部品をキャビティ内部に少なくとも一つ挿入することによ って作成する。 平たん部数は２から４または６とすることができ、平たん部が四つある場合は 環の内外周は正方形または長方形を有し、平たん部が六つある場合は、あるいは 六角形の形状を有する。 本発明による非円形断面金属製円筒形ボディの厚みはどの箇所においても、仕 様に適合した遮蔽を確保するのに充分である。厚みは通常、数十センチメートル に達する。 内部キャビティの形状は、キャビティに収納すべき燃料集合体の種類に合わせ ることが可能であることがわかる。従って例えば集合体が正方形の断面を有する 場合には、通常角稜部を丸めた正方形または長方形断面を有するキャビティを選 択するのが好ましく、それにより、充填係数を向上させること（円形断面キャビ ティよりも死空間が少ない）が可能である。 通常、内壁の平たん部分に対向する平たん部を、円筒形ボディの外壁上に設け ることにより、充分な遮蔽と機械的強度を容器に残しつつもその重量と空間占有 面積の両者とも少なくなり、さらに平たん部の外形により、容器ｍ²あたりの保 存密度が増加する。 金属製円筒形ボディの内部に位置するキャビティは通常、両端が塞がれる。一 方は例えばつば有／つば無の溶接底蓋で塞がれ、他方は取り外し可能な蓋で塞か れる。 本発明による円筒形ボディを得るため改造される元の円形断面リングは通常、 鍛造鋼を母材とする。 従って、本発明による容器の円筒形ボディも同じ材質である。 このように、まず円形断面円筒形ボディを形成するため、鍛造鋼リングの内外 壁が旋盤で同軸に切削加工され、次いで、少なくともリングの高さ部分全域、な らびに好ましくは対で平行であり、円筒形ボディの軸を基準として同じく対で対 称な２、４または６個の平たん部を得るため、外壁が研削された。 三日月形部品数は好ましくは２、４または６であって、全数が同一であるかま たは同一ではなく、弦が対で平行であり、円筒形ボディの軸を基準として同じく 対で対称である。 リングの内壁および三日月形部品は、例えばシューピングによって実行される Ａｌ−Ｚｎ堆積物等、金属堆積物で被覆される。 第１図は、本発明による容器の横断面図である。 第２図は、ボルトによる、円筒形ボディの内壁上への三日月 形部品の固定方法の詳細を示す図である。 第１図において ・ （１）は非円形容器の金属製円筒形ボディであり、 ・ （２）は容器の内部空隙であり、 ・ （３）は、研削により外壁４上に平たん部（５）が加工された元の厚肉リ ングであり、 ・ （６）は、三日月形部品（７）が固定されたリングの内壁であり、リング の断面の周囲は主に、内壁（６）によって制限される内部キャビティ（２）の直 径と同じ直径の円弧（８）を含み、内部キャビティ（２）の平面となる弦（９） は円弧（８）に対する。 従って、平たん部（５）と、平たん部（５）に平行な弦（９）に対する三日月 形部品（７）とを含む容器の円筒形ボディは確かに非円形断面を有する。 平たん部および三日月部品の寸法は変更することができ、キャビティ２内に収 納すべき集合体に合わせることが可能である。ただし、円筒形ボディ１の厚みが 遮蔽および機械的強度の要件を満たすよう注意しなければならない。 第２図には、リング（３）と、ボルト（１０）によりリング の内壁６上に固定された三日月形部品（７）を示す。 請求の範囲 １．核燃料集合体を収納するキャビティを画定する鍛造鋼製厚肉円筒形ボディを 含む核燃料集合体容器であって、前記キャビティが、同じく金属製の蓋により両 端において選択的に密閉でき、円筒形ボディの断面が非円形であることを特徴と する容器。 ２．非円形断面が、外周および内周上に単数または複数の平たん部を設ける円形 環を基にして形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容器。 ３．平たん部が内外周上で対称的配置を有し、外周および内周上の前記平たん部 が対向することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の容器。 ４．平たん部数が２、４または６であり、かつ後二者の場合、環の内外周が正方 形または長方形（平たん部が四つある場合）、あるいは角稜部を丸めた六角形（ 平たん部が六つある場合）の形状を有することを特徴とする請求の範囲第３項に 記載の容器。 ５．少なくとも三日月形部品であって、その断面が、弦が対するキャビティの直 径と同じ直径の円弧を含む三日月形部品がキャビティの壁上に固定され、三日月 形部品がキャビティの壁の 形状に符合し、弦が内部平たん部に対応することを特徴とする請求の範囲第２項 から第４項のいずれか一項に記載の容器。 ６．円形断面を有する肉厚金属製リングを基にし、まず円形断面円筒形ボディを 形成するため、内外壁を旋盤で同軸に切削加工し、次いで、リングの高さ部分全 域にわたり少なくとも一つの平たん部を得るため外壁を研削し、さらに弦が対す る内壁（すなわちキャビティ）の半径と同一の半径の円弧を断面が含む少なくと も一つの三日月形部品を、円筒形ボディの内壁に押圧してキャビティ内に固定し 、単数または複数の平たん部が単数または複数の弦と対で平行であることを特徴 とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の容器を得る方法。 ７．対で平行であり、円筒形ボディの軸を基準として同じく対で対称な２、４ま たは６個の平たん部を得るために、外壁が研削され、弦が対で平行であり、円筒 形ボディの軸を基準として同じく対で対称な２、４または６個の三日月形部品を 固定することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。 ８．三日月形部品がボルト締めにより内壁上に固定されることを特徴とする請求 の範囲第６項または第７項によって得られた請求の範囲第５項に記載の容器。 ９．内壁および三日月形部品がＡｌ−Ｚｎ金属堆積物で被覆されることを特徴と する請求の範囲第６項または第７項によって得られた請求の範囲第４項または第 ８項に記載の容器。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．核燃料集合体を収納するキャビティを画定する鍛造鋼製厚肉円筒形ボディを 含む核燃料集合体容器であって、前記キャビティが、同じく金属製の蓋により両 端において密閉することができ、円筒形ボディの断面が非円形であることを特徴 とする容器。 ２．非円形断面が、外周および／または内周上に単数または複数の平たん部を設 ける円形環を基にして形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容 器。 ３．平たん部が内外周上で対称的配置を有することを特徴とする請求の範囲第２ 項に記載の容器。 ４．外周および内周上の平たん部が対向することを特徴とする請求の範囲第２項 または第３項に記載の容器。 ５．平たん部数が２、４または６であり、かつ後二者の場合、環の内外周が正方 形または長方形（平たん部が四つある場合）、あるいは角稜部を丸めた六角形（ 平たん部が六つある場合）の形状を有することを特徴とする請求の範囲第２項か ら第４項のいずれか一項に記載の容器。 ６．円筒形ボディが、まず円形断面円筒形ボディを形成するため、内外壁が旋盤 で同軸に切削加工される鍛造鋼製リングであり、次いで、リングの高さ部分全域 に少なくとも１個の平たん部、ならびに好ましくは対で平行であり、円筒形ボデ ィの軸を基準として同じく対で対称な２、４または６個の平たん部を得るため、 外壁が研削されることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項 に記載の容器。 ７．円筒形ボディが、まず円形断面円筒形ボディを形成するため、内外壁が旋盤 で同軸に切削加工される鍛造鋼製リングであり、次いで、弦が対する内壁（すな わちキャビティ）の直径と同一の半径の円弧を断面が含む少なくとも一つの三日 月形部品が、円筒形ボディの内壁に押圧されてキャビティ内に固定され、好まし くは三日月形部品数が２、４または６であって、全数が同一であるかまたは同一 ではなく、弦が対で平行であり、円筒形ボディの軸を基準として同じく対で対称 であることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の容 器。 ８．少なくとも一つの平たん部を得るため外壁が切削加工されたこと、少なくと も一つの三日月形部品が内壁上に固定され、かつ好ましくは単数または複数の平 たん部が単数または複数の 弦に対で平行であることを特徴とする請求の範囲第６項または第７項に記載の容 器。 ９．三日月形部品がボルト締めにより内壁上に固定されることを特徴とする請求 の範囲第６項から第８項のいずれか一項に記載の容器。 １０．内壁および三日月形部品が金属堆積物で被覆されることを特徴とする請求 の範囲第６項から第９項のいずれか一項に記載の容器。 １１．堆積物が金属溶射によって実行されるＡｌ−Ｚｎ堆積物であることを特徴 とする請求の範囲第１０項に記載の容器。