JPS61120094A - 使用済核燃料貯蔵キヤスクの閉鎖機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 及びその後の長期にわたる使用済燃料貯蔵時に漏洩テス
トを行なうことができる極めて信頼性の高い使用済燃料
貯蔵キャスク閉鎖機構に関する。

乾式貯蔵キャスクは、使用済燃料を長期貯蔵する問題へ
の一つの回路である。燃料集合体から発生する熱が所定
量、たとえば一つの集合体について０．５〜１．０キロ
ワツトに達する、多分１０年間程度貯蔵した後に、使用
済燃料をキャスクに移し、次いでキャスクを密閉して地
上の貯蔵区域に移送して、長期間貯蔵する。

この種のキャスクに課される要求はかなり厳しい。キャ
スクは、長期間にわたる貯蔵中、周囲環境からの化学的
攻撃に侵されないものでなければならない。更に、機械
的に充分に頑丈であって、長期間にわたる貯蔵中及びキ
ャスクが手荒く取り扱われたり落下環の事故にあう可能
性のある輸送中において、僅かの裂けや破損も起こさな
いものでなければならない。更に、キャスクは、使用済
燃料から発生する熱を周囲環境に伝えるとともに、使用
済燃料から出る放射能から周囲環境を遮蔽しなければな
らない。ジルコニウム合金製のハウジングの劣化を防止
するため、燃料棒の温度は許容最大温度、たとえば３７
５℃以下に保たなければならない。キャスクの内部で連
鎖反応が持続することがないようにする手段を備えなけ
ればならない。即ち、実効臨界係数にａｆｆは１未満で
あって、自己持続反応が起こらないようにしなければな
らない。上記の諸条件はキャスクに苛酷な要求を課し、
キャスクは完全に信頼できる方法でその貯蔵機能を果た
すものでなければならない。

貯蔵時には、複数のチャンネル区画の各プレートの縁部
と各壁部の間の小さな間隙で熱を容易に伝達するヘリウ
ムをキャスクに充填することがある。使用済燃料を入れ
ると１０万ｋｇ（１００トン）を越える質量になること
もあるキャスクは、冷却フィンを除いて、高さ約４．８
ｍ、直径約２．５ｍのものが代表的なキャスクである。

本発明の主たる目的は、極めて信頼性の高い状態でキャ
スク内部に使用済燃料を密閉封入する閉鎖機構を持ち、
キャスクの閉鎖作業時及びキャスク閉鎖後にガス漏洩に
対するシール（窓閉封止）試験を行なうことができるキ
ャスクを提供することである。

上記の解決課題に鑑み、本発明は、第一水平部分を含む
段つき口部区域を持つ使用済核燃料を受け入れるための
キャスク基材部材と、前記口部区域を閉鎖する蓋集合体
とから成るキャスク閉鎖機構であって、前記蓋集合体が
、前記段つき口部の第一水平部分上に載置される周縁区
域を持つ第一カバーと、前記第一カバーを前記口部に取
り付ける手段と、前記第一カバーと前記第一水平部分の
間に配設されてキャスク内部からのガスの漏洩を防止す
る第一ガス・シールとから成ることと、前記第一カバー
には前記第一ガス・シールの内部にガスを注入して前記
第一ガス・シールを試験するための第一ガス通路と、前
記第一カバーの前記第一ガス・シールの外部に試験中に
前記第一カバー・シールから漏出したガスを受け入れる
第二のガス・シールとが設けられていることを特徴とす
るキャスク閉鎖機構を提供することにある。

遮蔽蓋は、落下等の事故によって加わる機械的な衝撃に
耐えることができる。遮蔽蓋は、好ましくは、キャスク
の基体部材の口部区域と協働するエラストマー製の０リ
ングと、給水パイプすなわちスタンドパイプ （５ｔａｎｄｐｉｐｅ）を収納する閉鎖可能なチャンネ
ルと、一時的にスタンドパイプに挿入設置したホースを
介して水を取り出しながらガスをキャスクに注入する閉
鎖可能なガス通路とから成る。水を除去した後、第一カ
バーを取り付け、その後シール・カバーを所定位置に溶
接すると、溶接部が第二のガス・シールを形成する。シ
ール・カバーには、カバー取り付は時に第一シールを通
過するガスの漏洩の重複チェックを行いかつ長期間にわ
たる貯蔵中における漏洩試験ができるよう、閉鎖可能な
ガス通路が設けられている。

キャスク内部の圧力が所定レベルに達すると警報信号が
出されるよう、キャスク内部と連通ずる圧力検知装置を
キャスク基体部材の空洞部の内部に取り付けておくのが
好ましい。この警報信号は、即時に対応が必要な異常事
態を示すか、あるいは単に念のために変換器の目盛を較
正しなければならないことを示すものである。警報信号
が出されたときには、変換器の目盛を較正するためガス
の注入ができるように、キャスク基体部材の内部に空洞
部に続く閉鎖可能なガス通路を設ける。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

原子炉に燃料を供給する典型的な燃料集合体２０を第１
図に示す。燃料集合体２０は、下部ノズル２２及び上部
ノズル２４を有し、これらのノズルの間に複数の細長い
燃料棒２６が配設されている。各燃料棒２６は、たとえ
ば市販されているジルカロイ−４ （Ｚｉｒｃａｌｌｏｙ−４）のようなジルコニウム合金
製の円筒形ハウジングを持ち、Ｕ−２３５が濃縮された
核分裂可能な燃料ベレットが充填されている。燃料棒２
６の集合体の内部のノズル２２及び２４の中間部には、
管状ガイド（図示せず）が配設され、移動自在に取り付
けられた制御棒（図示せず）及び計測機器類（図示せず
）が収納されている。これらの管状ガイドの両端部にノ
ズル２２及び２４が取り付けられて、燃料棒２６の骨格
支持体が形成されるわけであるが、前記燃料棒はノズル
２２及び２４に永続的に取り付けられるわけではない。

支持格子２８は複数の孔部を有し、これらの孔部を介し
て燃料棒２６が延伸し、管状ガイドが延伸してこれら部
材を一体に束ねている、商業的に入手できる燃料集合体
は、設計にもよるが、１７９木から２６４木の燃料棒か
ら成る。代表的な燃料集合体は、長さが約４．１メート
ル、幅が、１７．９ｃｍで、質量は約５８５ｋｇである
。

加圧木型原子炉中で約３年間の使用されると期間経過後
、燃料集合体２０のＵ−２３５の濃縮度が落ちる。更に
、燃料棒２６中には、半減期の異なる各種の核分裂生成
物が存在する。これらの核分裂生成物は、燃料集合体２
０が原子炉から取り出されたときには強い放射能及び熱
を出しており、従って、集合体２０は水中に溶解した硼
酸塩類液（以下「硼酸水」という）を入れたブールに移
動させて、短期間貯蔵しなければならない。このような
ブールを第２図に参照符号３０を付して示す。

ブール３０は、一般には、深さ１２．２メートルである
。ブール３０の底面に位置する多数の使用済燃料ラック
３２には、複数の燃料集合体２０を鉛直向きに収納する
ために、貯蔵スロット３４が設けられている。ブール３
０の底面には、キャスク・バッド３６が配置されている
。

燃料集合体２０がブール３０の内部に貯蔵されている期
間中に、燃料棒２６の内部の使用済燃料の組成が変化す
る。半減期の短い同位元素類が崩壊し、それに従って、
比較的半減期の長い同位元素類の割合が増える。従つて
、一定期間内に燃料集合体２０から発生する放射能レベ
ル及び熱は比較的迅速に低下して、熱及び放射能の低下
率が極めて小さくなる状態に達する。しかしながら、こ
の低下したレベルでも、燃料棒２６は将来にわたって無
期限に確実に周囲環境から隔離されなければならない。

第３図において、キャスク４０のキャスク基体部材３８
は、床４２と、円筒形壁部４６によって形成される中空
内部４４とを持つ。

基体部材３８は、厚さが約２５ｃｍで周囲環境をガンマ
線から保護する役割を果たす炭素鋼から成る。たとえば
、部分４８をターンテーブル上に載置し、ステンレス鋼
溶接棒を使用して内側部分に連続螺線路で溶接を施すこ
とにより床４２及び壁部４６を覆っている部分４８にス
テンレス鋼製のカバーを施し、ステンレス鋼表面が部分
４８の内部４４を被覆する構成にして、内部を化学的侵
食から保護する。基体部分３８は、厚さ約７．０ｃｍの
中性子吸収物１（５２で囲繞されているが、中性子吸収
物質として樹脂を使用することができる。

中性子吸収物質として使用するに適した樹脂の一例は、
イリノイ州、パーク・リッジ、ルネア・ナンス・ドライ
ブ１４２０のビスコ・プロダクツ社（Ｂｉｓｃｏ　Ｐｒ
ｏｄｕｃｔｓ　Ｉｎｃ、、　１４２０Ｒｅｎａｉｓｓａ
ｎｃｅ　　Ｄｒｉｖｅ、Ｐａｒｋ　　Ｒｉｄｇｅ、ｌ１
ｌｉｎｏｉｓ）から商品番号Ｎ　Ｓ　−３（５ｔａｃｋ
　Ｎｏ、　Ｎ５−３）で市販されている。物′ｉ５２を
取囲んでいるのはキャスク４０を周囲環境から保護する
ステンレス鋼製の外側層５４である。キャスク４０は、
更に、好ましくは炭素鋼を周囲環境による化学的侵食か
ら保護するよう処理された炭素鋼製の複数の冷却フィン
５６を有する。フィン５６は、部分４８に溶接されてい
て、中性子吸収物１ｉｔ５２及び層５４を貫いて延伸し
ている。図示しなかったが、取り扱い処理を容易にする
ために、基体部材３８の上面及び下面に一対のトラニオ
ンを取り付けるのが好ましい。

引続いて第３図を参照すると、格子かご集合体５８は、
主プレート６２．６４．６６．６８及び７０からなる第
一プレート組６０と、主プレート７４．７６．７８．８
ｏ及び８２から成る第二ブレート組７２とを有する。こ
れらのアルミニウム・シートは、高さ約３．７ｍ、厚さ
約２．ｏｃｍのアルミニウム・シートからつくることが
できる。製造時に、第一組６０の各金属プレートには上
向きに配向する複数のスロット（図示せず）を設け、こ
れらのスロットは各プレートの底部から中央部分にまで
延びていて、約２６．３ｃｍの間隔で配置されている。

第二組７２の各プレートには、上記スロットと対応する
複数の細長いスロット（図示せず）が設けられており、
各プレートの上部から中央部分に延びており、約２８．
３ｃｍの間隔で配置されている。第一組と第二組のプレ
ートを互いのスロットを挿入し合わせて組み立て（丁度
櫛を向かい合わせにして噛み合わせた後、櫛を一体に橋
かけを行なわせるようにして組み立て）、次いで、全長
隅肉溶接により相互交差体を溶接する。このような構成
により、中心間距離が約２６．３Ｃｍで床４２にほぼ垂
直な方向に延びる軸を持つ複数の細長い貯蔵スロットか
らなる行列（または格子）ができることは容易に理解で
きる。格子かご集合体５８は、主プレートの第一組６０
及び第二組７２による行列の周縁部に溶接された多数の
小プレート８６を有する。第３図に示すように、各プレ
ートの縁部は、壁部４６に溶接された床４２にほぼ垂直
な方向に延伸している細長いチャンネル区画８８に移動
自在に挿入されている。キャスク４０の使用時には、は
ぼ正方向の断面を形成し炭化硼素等の「中性子毒Ｊ　　
（ｎｅｕｔｒｏｎ　ｐｏｉｓｏｎ）材料から成る複数の
シートを支持しているステンレス鋼製の壁部を持つ細長
いセル（図示せず）を貯蔵スロット８４に挿入すること
ができる。

次に、燃料集合体２０をセル中に挿入しヘリウム雰囲気
中で長期間貯蔵することになるが、その間の燃料集合体
２０から発生する熱はかご集合体５８を介し、チャンネ
ル区画８８の狭いヘリウムで満たされた間隙を介して壁
部４６に伝えられて放熱される。あるいは、貯蔵スロッ
ト８４を利用しセル（小区画）のない統合金属容器（ｃ
ｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ　ｃａｎｉｓｔｅｒｓ）内に貯
蔵することもでき、集合状態にした燃料及び燃料集合体
を同一キャスクの異なる貯蔵スロットの内部に貯蔵する
こともできる。

以　　下　　余　　白 以上の要約を背景技術として考慮して、格子かご集合体
５８に取り付けられた床４２にほぼ垂直な方向に延びる
スタンドパイプ（配水パイプ）９０が第３図に示されて
いる。第４図に示すように、パイプ９ｏの底部には水抜
き切り欠き部９２が設けられ、キャスク４０の水抜きを
行うときには、硼酸水がパイプ９０の内部に達するよう
にすることができる。この作業については後述する。格
子かご集合体５８は床４２から少し上方に離されており
、切り欠き部９２を流れる水流の妨げにはならない。水
抜き作業中はキャスク４０を少し傾けて切り欠き部９２
に向かう水流を流し易くするか、あるいは床４２に切り
欠き部９２に向かう僅かな傾斜をつけておく。

第４図を参照して説明を続けると、アルミニウム製の三
角形底面を持つ支持部材９４が集合体５８のプレート６
４及び７４に溶接されている。部材９４は開口部（図示
せず）を持ち、パイプ９０がこの開口部を貫通しており
、部材９４は溶接部９６によりパイプ９４に接合されて
いる。同様に、パイプ９０が貫通する孔部を持つ、上面
が三角形の支持部材９８がプレート６４及び７４に溶接
されている。しかしながら、パイプ１００は部材９８に
溶接されておらず、キャスク４０内の温度が変動して集
合体５８及びパイプ９０の熱膨張が異なる場合でも、パ
イプ９０が格子かご集合体５８にストレスを与えること
がないようにされている。

次に、第５図を参照して、基体部材３８は、水平部分１
０４．１０６．１０８及び１１０を有する段つき口部区
域１０２の上方で終端する。部分１０４は、鉛直部分１
１２．１１４′ＢＬび１１６を有する。ステンレス鋼製
の被覆層５０が段つき口部区域１０２の上方に延伸して
いる。ねじつき口部１１８が水平部分１０４に設けられ
ており、ねじつき孔部１２０が水平部分１０６に設けら
れている第５図を参照して説明を続けると、蓋集合体１
２２は、遮蔽蓋１２４と、炭素鋼製の第一カバー１２６
と、ステンレス鋼製のシール・カバー１２８とから成る
。遮蔽蓋１２４は、ステンレス鋼被覆層１３２を持つ炭
素鋼部分１３０から成り、上述したように溶接により被
覆層をかぶせることができる。部分１３０には環形凹部
１３４が設けられており、被覆層形成作業中に上記凹部
１３４に延伸することになる。凹部１３４の内部のステ
ンレス鋼部分には、鳩の尾形の断面形状を持つ環形凹部
１３６が切り込まれている。エラストマー材料製Ｏリン
グ１３８が凹部１３６に入っており、遮蔽蓋１２４製造
時に永久的に蓋１２４に組み込まれるので、蓋１２４を
キャスク基体部材３８の上に取り付ける直前に０リング
を所定位置に置く必要はない、０リング１３８を受容す
る水平部分１０４上のステンレス銅被Ｎ５０の部分には
機械加工により０リング１３８を適切な位置に位置させ
るために平らな面を形成しである。

第５図を更に参照して、チャンネル１４０は、円錐形下
部１４２と、ステンレス鋼製プラグ１４８の頭部１４６
を受容する形状の上部１４４とを有する。頭部１４６の
内部の環形凹部１５６が金属製の０リング１５２を受容
する。Ｑリング１５２の側部は、プラグ１４８製造の際
に凹部１５０の壁部の数カ所に点状に接着剤を少量塗布
することにより、凹部１５０の壁部に接続するが、０リ
ング１５２の封止面が接着剤で汚染されないよう注意を
払う。別法として、凹部１５０に隣接した複数の凹部（
図示せず）に組み込まれ０リング１５２に向かって延伸
して０リング１５２を所定位置に保持する二つのクラン
プ（図示せず）を設けることにより、０リング１５２を
プラグ１４８・に捕捉保持することもできる。０リング
１５２を上記の方法で捕捉保持すれば、プラグ１４８は
一体のユニットとして取り扱える。頭部１４６の周縁部
に置いたねじを切っていない孔部１５４のリングが、遮
蔽蓋１２４のねじつき孔部１２４に受容された下部を持
つキャップねじ１５６を収容している。

第５図を参照して説明を続けると、弁 １５９がチャンネル１４０の内部のスタンドパイプ９０
の端部の少し上方に位置していて（スタンドバイブ９０
の熱膨張を許容するため）、弁１５９は、Ｍ１２４に溶
接された弁ハウジング１６１と、ハウジング１６１の内
部に移動自在に取り付けられた弁体１６３と、弁体１６
３の一方端部に捕捉された金属製０リング１６５及び１
６７と、ハウジング１６１の下端部に固定され弁体１６
３を上方に押圧しているばね１６９と、弁体１６３の内
部に移動自在に収納されたボール１７１を下向きに押圧
するばね１７３とから成る。以下で説明するように、弁
１５９はスタンドバイブ９０の内部の弁駆動体１７５と
協働する。弁駆動体１７５は、スタンドバイブ９０の内
部に固定されかつ内部に通路リング１７９を持つプレー
ト１７７を有する。プレート１７７の厚みとスタンドパ
イプ９０の周囲の遮蔽リング１８３とによって、ばね１
６９及び１７３は中性子束の完全な影響を受けないよう
保護されている。

更に第５図を参照して、ガス通路１６０は、拡大中間部
分１６２と、ねじつきステンレス鋼プラグ１６８の頭部
１６６を収納する上部とから成る。頭部１６６には環形
凹部が設けられ、上述と同様にして金属製○リング１７
０が上記の環形凹部に捕捉保持されている。部分１６２
の上部区画１７２にはプラグ１６８を受容するねじが切
られている。部分１６２の上部区画１７２の内部には、
迅速切り離しカップリング１７４が取り付けられている
。カップリング１７４は、内部ボール弁（図示せず）を
有し、ガス管の対応する迅速切り離しカップリングとス
ナップ接続される形状である。この目的に適した迅速切
り離しカップリングは当該技術分野で周知であり市販も
されている。

更に、第５図において、遮蔽蓋１２４は厚みが減少した
周縁部１７６を持ち、ねじを切っていない孔部１７８が
前記周縁部１７６を貫通して延びている。

次に、第５図及び第８図を参照して遮蔽蓋１２４の取り
付けについて説明する。キャスクの基体３８をキャスク
・パッド３６（第２図参照）まで下げる前であって、好
ましくは基体３８の組立中に、複数のスタッド１８０に
シーラント（封止体）を塗布し、ねじつき孔部１１８に
ねじ込む。水を孔部１２０の外部に保持するために、キ
ャップのねじ１８２にもシーラントを塗布して一時的に
孔部１２０に組み込む。燃料集合体２０が基体部材３８
に装入され、しかも部材３８は未だキャスク・バッド３
６上に位置していないときに、遮蔽蓋１２４に組つける
。組み立ての初期段階では、プラグ１４８（捕捉された
０リングを含む）とプラグ１６８（捕捉された０リング
１７０を含む）とは、遮蔽Ｍ１２４には存在しない。遠
隔操作により、Ｍ１２４を基体部材３８に当たるまで下
げ、基体部材と位置を合わせ、スタンドパイプ９０がチ
ャンネル１４０の部分１４２に挿入されかつスタッド１
８０が孔部１７８に挿入される位置に位置させる。次に
、ナツト１８４をスタッド１８ｏにねじつけ、水除去ホ
ース１８６をチャンネル１４０に挿入して金属製Ｏリン
グ１６７によりホース１８６の端部との密閉封止を行う
。ホース１８６により更に下向きの力を加えると、弁体
６８の位置が変わって、ついには、金属製０リング１６
５がスタンドパイプ９０の端部に当たり密封封止が行わ
れる。後述の密封封止が行われる直前に、ビン１８１が
ボール１７１を変位させ、スタンドパイプ９０から通路
１７９及び弁１５９を介してホース１８６に至る流路が
できる。迅速切り離しカップリングで終端しているへり
ラム供給管１８６をガス通路１６０に挿入し、カップリ
ング１８８をカップリング１７４とスナップ係合し、カ
ップリング１７４の内部の弁を開く。ヘリウムをキャス
ク４０に噴射注入し、同時に硼酸水をホース１８６を介
して除去して汚染物除去設備に圧送する。硼酸水除去中
にキャスク４０の内部にある使用済燃料により硼酸水が
沸騰温度にまで上昇するので、痕跡量の最後の水を除去
するために長時間乾燥する必要はない。水抜き終了後、
ホース１８６及び管１８８を取り外すと、迅速切り離し
カップリング１７４及び弁１５９がヘリウムをキャスク
４０の内部に保持する適宜な遮蔽物として働く。次に、
キャスク４０をブール３０から取り出し乾燥させ、キャ
ップねじ１８２を取り外し、水平部分１０６を研磨して
、第一カバーを取り付ける準備をする。蓋１２４は所定
位置にあるけれども、蓋１２４を貫通する放射線束は健
康に害を与える強さであるので、取り付けは遠隔操作に
よって行う。遮蔽Ｍ１２４は、たとえば事故による落下
や輸送中にキャスク４０を水平位置に配設する際の事故
等に起因する衝撃に対する第一の保護物となる。

第５図に戻って、第一カバー１２６は、周縁部に３６個
のねじを切っていない孔部１９２を持つリングから成り
、孔部１９２の上部がキャップねじ１８２のキャップを
収納するために拡大している。ガス通路１９４は拡大中
間部分１９６と、ねじつきプラグ２０２の頭部２００を
収容する上部とを持つ。頭部２０２は環形凹部を有し、
この環形凹部が金属製Ｏリング２０４を収容していて、
０リング２０４は上述と同様にして凹部内に捕捉保持さ
れている。中間部分１９６はプラグ２００を受容するね
じ切り区域２０６を持つ。部分１９６の内部のねじ切り
区画２０６から離れた個所に迅速切り離しカップリング
２０８を取り付ける。

第５図を参照して説明を続けると、ガス通路２１０は、
拡大中間部２１２と、ねじつきプラグ２１８の頭部２１
６を収納する上部２１４とを持つ。頭部２８２は環形凹
部を有し、この環形凹部の内部に上述と同様にして、金
属製Ｏリング２２０が捕捉保持されている。中間部分２
１２は、プラグ２１８を受容するねじ切り区画２２２を
持つ。迅速切り離しカップリング２２４が部分２１２の
区画２２２から離れた個所に取り付けられる。

第５図を参照して更に説明を続けると、第一カバー１２
６の下面には、鳩の尾形の断面を持ち内部にエラストマ
ー材料製のＯリング２２８を捕捉保持できる環形凹部２
２６が設けられている。凹部２２６と同心円状の環形凹
部３３０が第一カバー１２６にも設けられている。凹部
２２６と２３０とは互いに隣接しており、これらの凹部
２２６及び２３０の中間の領域とガス通路２１０とが連
通している。ばね付勢Ｃリング２３２が、後述するよう
に、凹部２３０の内部に捕捉保持されている。キャスク
の基体部材３８組立時に、リング２２８及び２３２を受
容する水平部分１０６の区画に機械加工を施して平らな
面を形成させる。

次に第６図及沙第７図において、Ｃリング２３２は、一
部分がステンレス鋼製カバー２３６に囲繞された螺線形
のばね２３４を持つ。この種のばね付勢Ｃリングは市販
されている。第二カバー１２６には、凹部２３０の周囲
に等間隔で３個所に更に別の凹部３３６が設けられてい
る。これらの凹部２３６にはキャップねじ２４０により
取り付は耳部２３８が固定されている。取り付は耳部２
３８の複数のフィンガ２４２は、ばね２３４のコイルの
中間部分に延伸して、凹部２３０の内部でリング２３２
を捕捉する。

次に、第５図と９薗を参照して、第一カバー１２６の取
り付は手順を説明する。リング２２８及び２３２を捕捉
保持するがプラグ２０２及び２１８（捕捉保持された０
リング２０４及び２２０を有する）は取り外されたカバ
ー１２６を、孔部１９２が孔部１２０と一致するよう基
体部材３８上に位置させる。

次いで、ねじ１８２を組込む。ばね付勢Ｃリング２３２
が差集合体１２２の第一のガス・シールとなり、またガ
ス通路１９４及び２１０の設置により、第一カバー１２
６を取り付けたときに第一シールの試験を行うことがで
きる。迅速切り離しカップリング２４６で終端している
ヘリウム供給管２４４を通路１９４に挿入し、カップリ
ング２４６をカップリング２０８とスナップ係合させる
。同様にして、迅速切り離しカブツブリング２５０で終
端している試験用の管２４８を通路２１０に挿入する。

約２気圧のヘリウムを管２４４を介して遮蔽Ｍ１２４と
第一カバー１２６の間の空間に注入する。好ましくは管
２４８に接続されたガスクロマトグラフ・ヘリウム漏洩
検出器により、漏れを測定する。

この目的に適する温源検出器は市販されている。最大許
容漏洩速度の一般的な数値は、標準温度及び圧力におい
て、１秒当たりヘリウム１０　””ｃｍ３である。

ばね付勢Ｃリング２３２は、初期組込み位置に着座して
いる限り、優れた密閉特性を発揮する。上述の試験手順
の目的は、リング２３２が適切な位置に着座しているか
どうかを知ることである。微小なグリッドの粒子、Ｃリ
ングの僅かな欠陥または凹部３３０もしくは部分１０６
の密封面の僅かな欠陥により、許容不能な漏れが生じる
。本発明のキャスク閉鎖機構の他のリング類は、リング
２３２はど厳格な制約を受けないので、試験する必要は
ない。プラグ１４８．１６８．２０２及び２１８は本質
的に極めて信頼性が高いものであり、いずれにせよ比較
的寸法も小さく、僅かな欠陥が生じた場合でも過度の漏
洩は生じない。エラストマー材料製のＯリング１３８は
長期間にわたるガス封止の信頼性が高くはなく、使用済
燃料から発生する熱によって品質が砥下する。０リング
１３８は、水除去工程で通路１６０を介してヘリウムが
注入されるときに、遮蔽Ｍ１２４と基体部材１３８とを
封止することを主要目的とするものである。同様に、エ
ラストマー材料性の０リング２２８も長期間の封止を行
うには信頼性が乏しいものであり、リング２３２の試験
時にヘリウム検出器によるサンプル採取のためにリング
２３２の周囲に分割された区域を形成する役割を果たす
に過ぎない。

もう一度ｌｓ図を参照して、ステンレス鋼製カバー１２
８はガス通路２５２を有し、このガス通路２５２の内部
に迅速切り離しカップリング２５４が取り付けられる。

通路２５２は、ねじつき区画２５６と、ねじつきプラグ
２６０の頭部を収容する部分２５８とを持つ。ねじつき
プラグ２６０の頭部には環形凹部があり、上述したよう
に金属製０リング２６２が上記凹部に捕捉保持されてい
る。

次に第５図及び第１０図を参照してシール・カバー１２
８の取り付けについて説明する。カバー１２８を水平部
分１０８上に位置させた後は、蓋集合体１２２から逸出
する全放射能は適度のレベルに下がるので、以降の密閉
作業は遠隔操作によらずに行なっても安全である。シー
ル・カバー１２８の周縁部を溶接部２６４により水平部
分１１０に溶接すれば、溶接部２６４が本発明の閉鎖機
構の第二のガス・シールとなる。ガス通路２５２の内部
でカップリング２５４とスナップ係合された迅速切り離
しカップリング２６８で終端するヘリウム供給管２６６
を介して、約２気圧のヘリウムを第一カバー１２６とシ
ール・カバー１２８の中間区域に注入する。ガスクロマ
トグラフ・ヘリウム漏洩検出器またはその他の漏洩検出
装置を用いて、溶接部２６４の周囲の漏れを試験する。

その後、厚さ約７、Ｏｃ＋ｎの中性子吸収物［２７２の
層及びステンレス鋼製の外側層２７４を持つ上部カバー
２７０を接着によりシール・カバー１２８にかぶせる。

カバー２７０はプラグ２７８を収容する円筒形開口部２
７６を有し、後日に溶接部２６４の試験をすることが望
まれるときには、上記の円筒形開口部を利用してプラグ
２６０に手を入れることができる。プラグ２７８は、ス
テンレス鋼製外側層２８２を持つ中性子吸収物質２８０
から成る。上部カバー２７０をかぶせた後、中性子吸収
物質２８６から成る本体部とステンレス鋼製の外側物Ｘ
２８８とを持つリング・カバー２８４を所定位置に溶接
して、閉鎖作業が完了する。

その後は、キャスク４０と内部に収納され。

た使用済燃料を遠く離れた貯蔵場所に輸送できる。貯蔵
場所を第１１図に図示したが、この図に示すようにキャ
スク４０は人里前れた区域の補強コンクリート製支持体
２９０の上に乗っており、キャスク４０を支持体２９０
に輸送するとき及びキャスク４０の定期的な監視のとき
に使用するアクセス道路を設けるのが望ましい。

キャスク４０の貯蔵中は、定期的な視認による監視に加
えつ、連続的に電子技術による監視を行なって、ガスの
漏洩によりラドン等の核分裂生成物が周囲環境に達する
危険があることをを示すキャスク４０内部の圧力の所定
位置への低下が起こった際には警報が出されるようにし
ておくのが望ましい。第５図に戻って説明すると、本発
明の閉鎖機構には、所望に応じて監視装置を設けである
。第５図において、基体部材３８には、ガス通路２９６
と連通ずる空洞部２９４が設けられている。空洞部２９
４は、ガス通路２９８を介して、キャスク４０の内部と
連通している。空洞部２９４は、通路２９８と連通ずる
第−円筒形部分３００と、通路３００と連通する第二円
筒形通路３０２と、通路３０２と連通ずる第三円筒形通
路３０４とを有する。捕捉保持された金属製０リング３
０８を有するガス圧力検知装置３０６が通路３００の内
部に組み込まれている。装置３０６で使用するに適した
変換器は市販されている。−例を挙げると、マサチュー
セッツ州、バーリントンのＭＫＳインスツルメント社（
ＭＫＳ　ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ、、　Ｂｕｒｌ
ｉｎｇｔｏｎ、　Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から商
品名２２１ＡＤ−１００００で人手できる差動車キャパ
シタンス・マノメータ （ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ
　ＩＩｌａｎｏｍｅｔｅｒ）を使用できる。通路３０２
は、捕捉保持された金属製０リング３１４を持つ第一プ
ラグ部材３１２を組込むねじつき区画３１０を有する、
部材３１２の中空円筒形部分３１６は集合体３０６の背
面部にまで延伸し、集合体３０６を通路３００の端部と
強制的に密着させ、しかも集合体３０６の背面をガス通
路２９６と連通させている。プラグ部材３１２には、更
に、プラグ部材３１２を通って電気信号を伝えるために
、真空密封貫通プラグ３１８が設けられている。この種
の貫通プラグは当該技術分野で知られており、セラミッ
クス材料を介してプラグ部材３１２の残部を形成する金
属に延びるワイヤを有する。ガス圧力装置３０６から出
た複数のリード線３１９が、部分３１６及びプラグ３１
８の中空内部を利用して、第一プラグ部材３１２を貫通
している更に第５図を参照して、第三通路３０４はねじ
切り区画３２２を有し、第ニブラグ部材３２４を上記の
ねじ切り区画にねじ込むことができる。部材３２４には
捕捉保持された金属製Ｏリング３２６と、上述のように
導電体が内部を貫通しているセラミックス材料製の真空
密閉侵入プラグ３２８とが配設されている。プラグ部材
３１２及び３２４の隣接面の形状は、プラグ３１８及び
３２８の間に延びるリード線３３２を収納する空洞部３
３０を画成する形状である。上記の説明かられかるよう
に、ガス圧力検出装置３０６はキャスク４０の内部に露
出しており、３個の金属製Ｏリング３０８．３１４及び
３２６が空洞部２９４を密封封止し、装置３１６からの
信号はリード線３１９、プラグ３１８、リード線３３２
及′び挿入体３２８を介して外部で利用できる。従来公
知の特性の外部監視装置（図示せず）が装置３０６に電
気的に接続されていて、キャスク４０の内圧が所定限界
まで低下したことがガス圧力検出器３０６によって表示
されたときには、警報信号が出される。この警報信号を
監視ステーションに送り、ベルを鳴らすかあるいはその
他の方法で注意を喚起することもでき、支持体２９０上
のキャスク４０に隣接して位置し周期監視見回り時の観
察に使用される視認装置（図示せず）を作動セットする
こともできる。

警報信号は必ずしもキャスクの完全性の破壊を意味する
ものではない。装置３０６の内部の圧力変換器から誤信
号が出た結果、警報が出る場合のほうが遥かに多い。変
換器の電気特性は時間の経過に伴なって徐々に変化しが
ちであり、このような電気的な「ドリフト」は特に変換
器がキャスク４０の内部の苛酷な雰囲気下に置かれたと
きには起こり易い。

従って、警報信号を受けたときには、キャスク４０をプ
ール３０に戻す前に、変換器の目盛を再較正して警報信
号が有効なものであるかどうかを確かめるのがよい。

第５図を参照して説明を続けると、ガス通路２９６は凹
部３３４で終端し、凹部３３４にプラグ部材３３６が挿
入されている。プラグ部材３３６には捕捉保持された金
属製０リング３３８と、基体部材３８のねじつき孔部３
４２と位置合わせされる平滑な孔部３４０とが設けられ
ている。キャップねじ３４４を使用して、部材３３６と
シール通路２９６とを取り付ける。組立後、プラグ部材
３３６の周縁部を溶接して第二遮蔽部を形成させる。

金属製Ｏリング３０８及び３３８並びにプラグ部材３３
４の溶接部により、通路２９６を通るガスの逸出が防止
できることは明らかであろう。

第５図を参照して説明を続けると、プラグ部材３３６の
溶接後に、厚さ約７．０ｃｍの中性子吸収物質３５０か
ら成る本体部とステンレス鋼製の外側層３５２とを持つ
円筒形プラグ部材３４８が組み込まれる。同様にして、
プラグ部材３４８の組み込み後に、中性子吸収物質３５
６から成る本体部とステンレス鋼製の外側層３５８とを
持つ円筒形プラグ部材３５４がプラグ部材２２４にかぶ
せられる。

警報信号を受けたときには、技術者はまず最初にキャス
ク４０の周辺、特にプラグ部材３４８及び３５４の領域
の放射能を測定する。プラグ部材３４８及び３５４の周
囲の放射能レベルが許容限度内であるという測定結果が
出れば、部材３４８を取り外し機械加工により溶接され
た密封封止プラグ部材３３６を取り外してもよいことが
示されたことになる。上記の溶接部を取り外して再び放
射能を測定し、許容レベル内であればキャップねじ３４
４のねじを緩めてはずし、プラグ部材３３６を取り外す
。次に、迅速切り離しカップリングで終端している管を
通路２９６に挿入し、ヘリウムを注入して通路３００の
内部の圧力を所定のレベルにして装置３０６の内部の変
換器の較正を行う。この目盛再較正により警報信号が見
せかけのものであり真の警報ではない場合には、プラグ
部材３３６及び３４８を再び組みつければよい。

上記に説明かられかるように、本発明による使用済燃料
キャスク閉鎖機構は、信頼性の高い重複密封封止部を持
つ機械的に頑丈な閉鎖体を提供する。蓋集合体は、キャ
スクの水抜きを容易にし、第一ガス・シール及び第二ガ
ス・シールを容易に試験できる構造である。本発明の閉
鎖機構は、長期間にわたって、キャスクの内部圧力を監
視し、監視変換器の目盛の再較正を行い得るものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的な燃料集合体の斜視図である。 第２図は、使用済燃料集合体の短期貯蔵を行うプールの
上面図である。 第３図は、貯蔵キャスクの基体部材と、基体部材の内部
にあって、使用済燃料集合体を収納する貯蔵みぞ行列を
提供し、使用済燃料集合体から発生する熱をキャスク壁
部に伝えかつキャスクの水抜き時に使用するスタンドパ
イプを支持する格子かご集合体とを示す断面図である。 第４図は、第３図に示したスタンドパイプの斜視図であ
り、格子かご集合体のスタンドパイプの取り付けを示す
図である。 第５図は、キャスク基体部材の口部区域の一部分及び取
付は後における蓋集合体を示す断面図である。 第６図は、第一カバーに捕捉されて第一ガス・シールを
形成している金属製のばね付勢Ｃリングを示す断面図で
ある。 第７図は、第６図のＣリングの一部分を示す斜視図であ
る。 第８図は、遮蔽蓋部材の取り付は後におけるキャスク基
体部材の上部を示す斜視図であり、キャスクから水を抜
く際に内部の閉鎖可能な開口部に接続される水抜きホー
ス及びガス管を示す図である。 第９図は、第一カバー取り付は後におけるキャスク基体
部材の上部を示す斜視図であり、第一ガス・シールの試
験の際に閉鎖可能なガス通路に取り付けられる複数のガ
ス管を示す図である。 Ｎ１０図は、シール・カバー取り付は後の第二シール試
験時において閉鎖可能なガス通路内へのガス管の挿入を
示す図である。 第１１図は、長期貯蔵時のキャスクを示す斜視図である
。 ３８・・・・基体部材 １０２・・段つき口部区域 １２２・・着果合体 １２６・・第一カバー １８２・・ねじ １９４・・第一ガス通路 ２１０・・第二ガス通路 ２３２・・第一ガス・シール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第一水平部分を含む段つき口部区域を持つ使用済核
   燃料を受け入れるためのキャスク基材部材と、前記口部
   区域を閉鎖する蓋集合体とから成るキャスク閉鎖機構で
   あって、前記蓋集合体が、前記段つき口部の第一水平部
   分上に載置される周縁区域を持つ第一カバーと、前記第
   一カバーを前記口部に取り付ける手段と、前記第一カバ
   ーと前記第一水平部分の間に配設されてキャスク内部か
   らのガスの漏洩を防止する第一ガス・シールとから成る
   ことと、前記第一カバーには前記第一ガス・シールの内
   部にガスを注入して前記第一ガス・シールを試験するた
   めの第一ガス通路と、前記第一カバーの前記第一ガス・
   シールの外部に試験中に前記第一カバー・シールから漏
   出したガスを受け入れる第二のガス・シールとが設けら
   れていることを特徴とするキャスク閉鎖機構。 ２、前記第一シールの外側の前記第一カバーと前記第一
   水平部分との間に更に別のシールが配設され、前記第二
   ガス通路が前記第一シールと前記の追加配設されたシー
   ルの中間部分と連通していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の閉鎖機構。 ３、前記第一ガス・シールが、ばね付勢金属製Ｃリング
   から成り、前記Ｃリングを前記第一カバー内に捕捉する
   みぞが設けられ、前記の追加配設されたシールが前記第
   一カバー内に形成されたもう一つのみぞの内部に位置し
   前記Ｃリングの周囲に配設された可撓性Ｏリングから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の閉鎖
   機構。 ４、前記第一ガス通路を閉鎖する第一手段が設けられ、
   前記第二ガス通路を閉鎖する第二手段が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または
   第３項に記載の閉鎖装置。 ５、前記の段つき口部区域が第一水平部分と前記第一水
   平部分の上部に配設された第二水平部分とを有し、前記
   蓋集合体が前記第二水平部分上に位置する周縁部分を持
   つシール・カバーを持つことと、前記シール・カバーと
   前記口部区域の間にシール溶接部が延伸していて第二の
   ガス・シールを形成しガスがキャスク内部から外部に逃
   げ出さないように構成されていることと、前記第二ガス
   ・シールの内側に移動して前記第一カバーと前記シール
   ・カバーの間に注入されたガスを受容して前記第二ガス
   ・シールの試験を行なうことができる着脱自在のシール
   が前記シール・カバーに設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の閉
   鎖機構。 ６、前記口部区域が前記第一水平部分の下部に配設され
   た第三水平部分を有し、前記蓋集合体が前記第三水平部
   分上に位置する周縁部分を持つ遮蔽蓋と、前記遮蔽蓋を
   前記口部区域に取り付ける。手段と、前記遮蔽蓋及び前
   記第三水平部分の両方と接触して更にもう一つのガス・
   シール部となる手段とを有し、前記遮蔽蓋には第四ガス
   通路が設けられていて第四ガス通路には前記の更にもう
   一つのガス・シール部の内側に着脱自在のシールが配設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第５項の何れかに記載の閉鎖機構。 ７、前記遮蔽蓋が拡大下方部分を持つチャンネルを有す
   ることと、前記キャスク基体部材の内部にスタンドパイ
   プが延伸していることと、前記チャンネルを密閉する手
   段が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第６項の何れかに記載の閉鎖機構。 ８、前記キャスク基体部材の内部には該基体部材の外側
   から延伸する空洞部があることと、前記空洞部と前記キ
   ャスクの内部の間に第５ガス通路が延伸し、前記空洞部
   と前記キャスク基体部材の外側との間には第六ガス通路
   が延伸していることと、前記空洞部の内部には前記第五
   ガス通路を介してガス圧を検知しガスを受け入れ前記第
   六ガス通路を介して圧力モニタ装置の目盛示度を再設定
   する圧力モニタ装置が取り付けられていることと、前記
   空洞部を密閉する手段と前記第六ガス通路とを密閉する
   手段が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第７項の何れかに記載の閉鎖機構。