JP2002267791A - 使用済燃料保管キャスク - Google Patents

使用済燃料保管キャスク

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JP2002267791A
JP2002267791A JP2001064643A JP2001064643A JP2002267791A JP 2002267791 A JP2002267791 A JP 2002267791A JP 2001064643 A JP2001064643 A JP 2001064643A JP 2001064643 A JP2001064643 A JP 2001064643A JP 2002267791 A JP2002267791 A JP 2002267791A
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JP
Japan
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cooling fins
main body
outer cylinder
spent fuel
fuel storage
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Application number
JP2001064643A
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English (en)
Inventor
Kenzo Koizumi
賢三 小泉
Kenji Fujiki
憲治 藤木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】接合部の信頼性を向上させ、組立が容易で、温
度上昇時の熱膨張差での変形がなく、放射線遮へいが向
上し、燃料からの熱を効果的に除熱する。 【解決手段】内部に燃料10を収納するようにした使用
済燃料保管キャスクにおいて、燃料10の発生熱を外気
と自然対流で冷却するための熱伝導部として、キャスク
本体胴1の外側に中性子しゃへい体3を設置し、中性子
しゃへい体3にコ字状に冷却フィン11を配置し、冷却
フィン11とキャスク本体胴1に複数のスチール製ベル
ト12を取り付け、外筒5に冷却フィン11を締付け金
具13と締付けボルト14により締結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所など
の施設から発生する放射性廃棄物を前記施設から搬出し
貯蔵施設などで貯蔵管理して再利用または処分までの一
時的な期間貯蔵するための使用済燃料保管キャスクに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の使用済燃料保管キャスクは、本体
胴を主体として、この本体胴の外側に冷却フィンを取り
付け、この冷却フィンの外側を外筒で包囲したものから
なっている。本体胴内には格子状に区画した多数の升目
を有するバスケットが設置され、バスケット内に使用済
燃料集合体(以下、燃料と記す)が収納される。
【0003】燃料から発生する熱は冷却フィンにより熱
伝導で外筒へ伝え、本体胴外面で自然対流により燃料か
らの発熱量を排熱している。また、本体胴および外筒の
材質は一般に炭素鋼を用いており、冷却フィンとの溶接
をやり易くするため、本体胴外面および外筒内面の溶接
施工部に例えばニッケル材を事前にバタリング(肉盛)
している。このバタリングは、燃料を38体収納する大
きさの使用済燃料保管キャスク等では約20m2ぐらい
となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】フィンの本体胴および
外筒への取り付けは溶接であり、その溶接部は、除熱性
能確保のため、全長にわたって溶接する必要がある。ま
た、溶接を外筒内の奥の隅々まで行う必要があり、この
奥行きの長い部分は信頼性確保が難しい。そのため、特
殊な製造冶工具等を用いて溶接する必要があり、多大な
設備と労力を要する等の課題がある。
【0005】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、冷却フィンを本体胴および外筒に取り付ける
にあたり、溶接によることなく、製作、組立が容易であ
り、取付部の信頼性が大幅に向上し、放射線遮へい性能
が低下しない使用済燃料保管キャスクを提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
本体胴と、この本体胴内に設置されたキャニスタと、前
記本体胴の外側を包囲して設置された中性子しゃへい体
と、この中性子しゃへい体の外側に設置された金属製外
筒と、前記中性子しゃへい体内に全周にわたり配列され
一端面が前記本体胴に接触し他端面が前記外筒に固定さ
れた複数の冷却フィンと、この冷却フィンの他端面を前
記外筒に固定する固定部材とを具備したことを特徴とす
る。
【0007】本発明においては、型曲げ等でコ字状長方
形に形成された冷却フィンを用い、接触面積を多くとる
ように本体胴外面部の全面に渡って接触するように長手
方向に配列し、スチール製ベルトで固定する。冷却フィ
ン外側の外筒とは、ボルト等の固定部材により固定し、
この固定部分についても同様に、接触面積を十分確保す
るように外筒との固定金具を介して取付ける。本体胴内
のバスケットに収納した燃料から発生する熱は本体胴か
ら冷却フィンを通り外筒へ熱伝導して最終的に外筒の自
然対流で排熱することができる。
【0008】請求項2に係る発明は、前記冷却フィンは
アルミニウム、銅またはそれらの合金の少なくとも一種
から選択された材料で構成されていることを特徴とす
る。本発明によれば、冷却フィンは、熱伝導が良好なア
ルミニウム、銅およびそれらの合金製のものを用いてい
るので、本体胴と外筒との間に伝える熱を冷却フィンと
の圧接で伝え外筒から排熱することができる。
【0009】請求項3に係る発明は、前記複数の冷却フ
ィン間は締付具により連結され、この連結時に前記複数
の冷却フィン間には周方向にわたり熱膨張差分だけの熱
膨張吸収用キャップが設けられていることを特徴とす
る。
【0010】本発明によれば、型曲げ等でコ字状長方形
に形成された冷却フィンは、本体胴よりも熱膨張量が多
いいため、本体胴外面に冷却フィンを組立時、使用時の
熱膨張差分、締付具で連結された相対する冷却フィン間
に隙間を設け、使用状態の温度で冷却フィンの本体胴と
接触している部材間を密着させることができる。
【0011】請求項4に係る発明は、前記冷却フィンは
ほぼ縦断面がコ字状長方形に形成され、かつ長手方向に
沿って複数の穴を有することを特徴とする。本発明にお
いては、冷却フィンの形状は、コの字等で3個以上の矩
形板で構成し、本体胴外面および外筒内面との接触面積
を十分確保することができる。また、冷却フィンの長手
方向に設けた複数個の孔により、中性子しゃへい用レジ
ンの充填作業時に、レジンの流れ込みを容易にすること
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】(本発明の第1の実施例)図1か
ら図3(a),(b)により本発明に係る使用済燃料保
管キャスクの第1の実施の形態を説明する。
【0013】図1は本実施の形態に係る使用済燃料保管
キャスクの縦断面図、図2は図1の要部を1/4分割し
た横断面図、図3(a)は図2において本体胴1と外筒
5との間に冷却フィン11を取り付けた状態を拡大して
示す横断面図で、図3(b)は図3(a)の斜視図を示
している。
【0014】図1において、使用済燃料保管キャスクの
本体胴1内のバスケット15に燃料10を収納した場合
の状態を示している。燃料10をバスケット15内に投
入して保管する使用済燃料保管キャスクは、本体胴1お
よびその本体胴1の上蓋2をボルトおよびシール部品等
(図示せず)により封止して密封容器を形成している。
本体胴1内にはバスケット15を収納するためのキャニ
スタ7が設置されており、キャニスタ7は上記と同様密
封容器となっている。
【0015】このキャニスタ7内には、燃料10を等間
隔に保管して内部の燃料10による臨界状態を防ぐため
に横断面が碁盤目に区分された仕切りを有するバスケッ
ト15が設けられている。このバスケット15は、主に
熱伝導に優れているアルミニウム等の材料で作られてい
る。燃料10は、原子炉建屋内でキャニスタ7内のバス
ケット15間に収納され、キャニスタ7上にキャニスタ
上蓋18を被せ、自動溶接機等でキャニスタ7を密封の
構造にする。
【0016】この密封構造のキャニスタ7は、キャニス
タ取扱機(図示せず)の吊り具8で本体胴1内に収納
し、本体胴1上に上蓋2を被せて閉塞しボルトおよびシ
ール部品(図示せず)により密封構造とする。このよう
に構成された本実施の形態に係る使用済燃料保管キャス
クは、原子炉建屋から貯蔵施設まで本体胴1の外側に設
置したトラニオン6を用いて、起立・転倒および輸送
し、保管場所で一時保管する。
【0017】ここで、図2および3(a),(b)によ
り本体胴1、冷却フィン11および外筒5の関係を詳し
く説明する。すなわち、図2に部分的に拡大して示した
ように、本体胴1の外側には内部の燃料10から放出さ
れる中性子線のしゃへいのために中性子しゃへい体3が
本体胴1を覆うように取付けている。中性子しゃへい体
3は例えばポリエチレン等の水素分子を多く含むレジン
4を主体にして、締付具13、締付ボルト14を含んで
いる。
【0018】この中性子しゃへい体3のレジン4内に
は、燃料10からの発熱を輻射および熱伝導により外筒
5まで伝える冷却フィン11が全周にわたり複数個配列
されている。この冷却フィン11は図3(a),(b)
に示したように横断面コ字状長方形体であり、下部に設
けたスチールベルト12で本体胴1に押し付けるように
押圧接触、つまり圧接されている。
【0019】冷却フィン11と外筒5間は、矩形状締付
具13を介して外筒5側上方からの締付ボルト14をね
じ込んでから固定している。本実施の形態に係るキャス
クの組立時、冷却フィン11と本体胴1間は使用状態時
(約130℃程度)の熱膨張量の差分だけ、各々の冷却
フィン11を組立ギャップ20を保ちながら締付具13
により外筒5との間に組み込まれている。この組立ギャ
ップ20は、本体胴1が炭素鋼等で冷却フィン11が銅
等を用いた場合、冷却フィン11が45枚で約1箇所当
たり0.1mm程度となる。
【0020】各冷却フィン11には、中性子しゃへいす
るためのレジン4が冷却フィン11の組立後充填され
る。冷却フィン11は、内外の本体胴1および外筒5と
の接触面積を十分に確保するために、両端が板状で、下
面に細長い帯状スチールベルト12を有し、合計3個以
上の矩形板の組合せ形状部材で構成されている。冷却フ
ィン11の長手方向には、レジン4の充填作業時の流れ
込み易くするため複数個の穴17を設けている。
【0021】つぎに図4(a),(b)により第1の実
施の形態における他の例として第2の冷却フィンを説明
する。なお、図3(a),(b)に示した冷却フィンを
第1の冷却フィンと呼ぶことにする。第2の例の冷却フ
ィンが第1の例の冷却フィンと異なる点は冷却フィン1
1を外筒5に取り付ける手段にある。すなわち、第2の
冷却フィン11は、内外のキャスク本体胴1および外筒
5との接触面積を同等にして形状を冷却フィン伝熱板部
の取付け方であり、構造的には全く同様である。
【0022】つぎに図5(a),(b)により第3の冷
却フィンを説明する。図5は、すなわち第3の冷却フィ
ン11は第1および第2の例におけるスチールベルト1
2の代わりに内側押付具19を用いてボルト21により
固定した構造を示したものである。各冷却フィン11間
に冷却フィン11と同じ長さのまたは長手方向に複数個
に分割した内側押付具11を用いた例であり、第1の例
と同様に各内側押付具19と冷却フィン11間には前述
の熱膨張量差のギャップを同様に設けている。
【0023】つぎに図6(a),(b)により第4の冷
却フィンを説明する。第4の冷却フィンは、凸板状の締
付具13aを用いた構造を示したものである。外筒5へ
冷却フィン11の押付量力を増大した方式となってい
る。締付具13aの冷却フィン11を押さえている部分
は、熱膨張時の移動を容易にするため端面部は、斜面と
している。
【0024】なお、本実施の形態に係る使用済燃料保管
キャスクは、キャスク本体内に密封型のキャニスタを内
蔵している構造方式で説明したがキャニスタの無い一般
の輸送用キャスクについても同様である。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、冷却フィンを本体胴お
よび外筒間に溶接により取付けていないため、従来のよ
うに本体胴の冷却フィン取付け面および外筒の内面の冷
却フィン取付け面に炭素鋼と銅板を溶接するためのニッ
ケル等の肉盛作業を必要としない。また、全長にわたっ
ての内外の縦継ぎ溶接が不要となるため、製造時に溶接
部の信頼性が大幅に向上する。さらに、数m奥まで挿入
して作業する特殊な溶接加工治具を必要としないため、
放射線しゃへい構造部の製造コストを下げることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る使用済燃料保管キャスクの第1の
実施の形態を説明するための縦断面図。
【図2】図1における使用済燃料保管キャスクの要部を
ほぼ1/4のみ示す横断面図。
【図3】(a)は図2における中性子しゃへい体及び冷
却フィンの取付状態を示す横断面図、(b)は(a)の
斜視図。
【図4】(a)は第1の実施の形態における冷却フィン
の第2の例を示す横断面図、(b)は(a)の斜視図。
【図5】(a)は図4と同じく冷却フィンの第3の例を
示す横断面図、(b)は(a)の斜視図。
【図6】(a)は図4と同じく冷却フィンの第4の例を
示す横断面図、(b)は(a)の斜視図。
【符号の説明】
1…本体胴、2…上蓋、3…中性子しゃへい体、4…レ
ジン、5…外筒、6…トラニオン、7…キャニスタ、8
…吊り具、9…支持板、10…燃料、11…冷却フィ
ン、12…スチールベルト、13…締付具、14…締結
ボルト、15…バスケット、16…ベルト通し穴、17
…穴、18…キャニスタ上蓋、19…内側押付具、20
…ギャップ、21…ボルト、22…外筒蓋。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体胴と、この本体胴内に設置されたキ
    ャニスタと、前記本体胴の外側を包囲して設置された中
    性子しゃへい体と、この中性子しゃへい体の外側に設置
    された金属製外筒と、前記中性子しゃへい体内に全周に
    わたり配列され一端面が前記本体胴に接触し他端面が前
    記外筒に固定された複数の冷却フィンと、この冷却フィ
    ンの他端面を前記外筒に固定する固定部材とを具備した
    ことを特徴とする使用済燃料保管キャスク。
  2. 【請求項2】 前記冷却フィンはアルミニウム、銅また
    はそれらの合金の少なくとも一種から選択された材料で
    構成されていることを特徴とする請求項1記載の使用済
    燃料保管キャスク。
  3. 【請求項3】 前記複数の冷却フィン間は締付具により
    連結され、この連結時に前記複数の冷却フィン間には周
    方向にわたり熱膨張差分だけの熱膨張吸収用キャップが
    設けられていることを特徴とする請求項1記載の使用済
    燃料保管キャスク。
  4. 【請求項4】 前記冷却フィンは縦断面がほぼコ字状長
    方形に形成され、かつ長手方向に沿って複数の穴を有す
    ることを特徴とする請求項1記載の使用済燃料保管キャ
    スク。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009210412A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Ihi Corp 発熱体貯蔵施設
JP2014515830A (ja) * 2011-04-18 2014-07-03 テーエヌ・アンテルナシオナル 放射性物質を輸送および/または格納するパッケージの製造を改良するための熱伝導要素

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