特許 5787813 放射性物質格納容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5787813

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】放射性物質格納容器

(51)【国際特許分類】

   G21C 19/32 20060101AFI20150910BHJP

   G21F 5/012 20060101ALI20150910BHJP

   G21C 19/40 20060101ALI20150910BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20150910BHJP

   G21F 5/008 20060101ALI20150910BHJP

【ＦＩ】

   G21C19/32 P

   G21F5/00 J

   G21C19/32 R

   G21C19/40 B

   G21F9/36 501H

   G21F5/00 F

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-78037(P2012-78037)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-205391(P2013-205391A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年6月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】玉置 廣紀

【審査官】 青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−０６６１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０９０５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２０９９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９６１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５３９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１１７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２５５２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ １９／３２

Ｇ２１Ｆ ５／００８

Ｇ２１Ｆ ５／０１２

Ｇ２１Ｆ ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性物質を含む複数の燃料集合体を配列して格納する放射性物質格納容器であって、
収容部と、
前記収容部を、前記複数の燃料集合体を収容する複数の収容空間に区画するセル構造体と、
前記セル構造体の内側面に面して、前記セル構造体に対して移動可能に、配置される平板状の中性子吸収材と、
前記中性子吸収材に面して、前記セル構造体及び前記中性子吸収材に対して移動可能に、前記収容空間に配置され、前記中性子吸収材を保持するとともに、前記燃料集合体の格納部を形成する保持部材と、を備えることを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項2】

請求項１に記載の放射性物質格納容器において、
前記収容空間は、直方体形状であり、
前記保持部材は、前記燃料集合体の挿入方向に延在し、断面がＬ字形状を呈することを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項3】

請求項１に記載の放射性物質格納容器において、
前記収容空間は、直方体形状であり、
前記保持部材は、前記燃料集合体の挿入方向に延在し、断面が矩形の枠形状を呈することを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器において、
前記セル構造体は、前記中性子吸収性能を有する材料を含まない構成材からなることを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器において、
前記保持部材は、前記中性子吸収性能を有する材料を含まない構成材からなることを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器において、
前記保持部材は、前記収容空間内における前記保持部材の位置を拘束する位置拘束部を有することを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器において、
前記保持部材は、前記燃料集合体を前記収容空間に挿入するための入口部を端部に有し、該入口部は、前記燃料集合体の挿入側の開口面積が増加するように設けられていることを特徴とする放射性物質格納容器。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射性物質格納容器において、
前記セル構造体は、最外部に配置される外側隔壁部と、前記外側隔壁部の内側に配置される内側隔壁部とを有し、
前記中性子吸収材は、前記内側隔壁部の前記内側面に面して配置される一方、前記外側隔壁部の前記内側面に面して配置されていないことを特徴とする放射性物質格納容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性物質を含む燃料集合体を格納する放射性物質格納容器に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の放射性物質格納容器として、原子力発電に用いられた燃料集合体の輸送や貯蔵に供されるキャスクや、燃料集合体を燃料プールに貯蔵するためのラックがある。これらキャスクやラックには、角パイプの集合体等により格子状のセルが形成され、セル内に燃料集合体が格納される。この格納状態における燃料の未臨界を維持するため、角パイプの外側面に板状の中性子吸収材を固定するようにしたキャスクが知られている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１記載のキャスクでは、角パイプの外側面に長手方向に溝部を形成し、この溝部に中性子吸収材を嵌合して、角パイプと一体に中性子吸収材を設ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−９６１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１記載のキャスクでは、角パイプの外側面に長手方向に溝部の加工が必要であるため、加工コストが上昇する。

【0006】

本発明の目的は、溝部の加工を不要とする簡易な構成の放射性物質格納容器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様による放射性物質格納容器は、放射性物質を含む複数の燃料集合体を配列して格納する放射性物質格納容器であって、収容部と、収容部を、複数の燃料集合体を収容する複数の収容空間に区画するセル構造体と、セル構造体の内側面に面して配置される平板状の中性子吸収材と、前記中性子吸収材に面して前記収容空間に配置され、中性子吸収材を保持するとともに、燃料集合体の格納部を形成する保持部材と、を備えることを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、中性子吸収材をセル構造体に固定する必要がないため、セル構造体の加工が容易であり、加工コストの上昇を抑えることができる。

【0009】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、収容空間が、直方体形状であり、保持部材は、燃料集合体の挿入方向に延在し、断面がＬ字形状を呈する。

【0010】

この構成によれば、平板の折り曲げ加工等により容易に保持部材を形成することができる。

【0011】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、収容空間が、直方体形状であり、保持部材は、燃料集合体の挿入方向に延在し、断面が矩形の枠形状を呈する。

【0012】

この構成によれば、収容空間内に精度よく所定形状の枠部を形成することができ、収容空間内への中性子吸収材および燃料集合体の挿入が容易である。

【0013】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、セル構造体は、中性子吸収性能を有する材料を含まない構成材からなる。

【0014】

この構成によれば、セル構造体として強度の高い材料を用いることができ、セル構造体を容易に薄肉化することができる。

【0015】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、保持部材は、中性子吸収性能を有する材料を含まない構成材からなる。

【0016】

この構成によれば、薄肉部材の加工性が向上し、所定形状の薄肉部材を容易に得ることができる。

【0017】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、保持部材が、収容空間内における保持部材の位置を拘束する位置拘束部を有する。

【0018】

この構成によれば、保持部材の位置が拘束されるため、中性子吸収材の設置スペースを容易に確保することができる。

【0019】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、保持部材が、燃料集合体を収容空間に挿入するための入口部を端部に有し、この入口部は、燃料集合体の挿入側の開口面積が増加するように設けられている。

【0020】

この構成によれば、入口面積が増加するため、燃料集合体を引っ掛かりなく、収容空間に容易に挿入することができる。

【0021】

本発明の別の態様による放射性物質格納容器では、セル構造体が、最外部に配置される外側隔壁部と、外側隔壁部の内側に配置される内側隔壁部とを有し、中性子吸収材は、内側隔壁部の内側面に面して配置される一方、外側隔壁部の内側面に面して配置されていない。

【0022】

この構成によれば、中性子吸収材は必要箇所にのみ配置されるため、燃料集合体の設置スペースを拡大できる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、加工コストの上昇を抑えて、中性子吸収材を備えた放射性物質格納容器を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射性物質格納容器の概略構成を示す縦断面図である。

【図2】図２は、図１をII-II線に沿って切断した断面図である。

【図3】図３は、図２の一の収容空間を拡大して示す図である。

【図4】図４は、図３の変形例を示す図である。

【図5】図５は、図３の別の変形例を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第２の実施形態に係る放射性物質格納のうち、図３に対応した部分を示す図である。

【図7】図７は、本発明の変形例を図である。

【図8】図８は、本発明の別の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（第１の実施形態）
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る放射性物質格納容器の概略構成を示す縦断面図であり、図２は、図１のII-II線に沿って切断した断面図である。ここでは、放射性物質格納容器として、リサイクル燃料の集合体（燃料集合体）を格納するキャスク１００を例示している。

【0026】

なお、以下では、説明の便宜上、キャスク１００の蓋体２を上方、底部１ｂを下方として、図１に示すように上下方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。この方向はキャスク１００の使用状況に応じて変化するものであり、図１の方向にキャスク１００の構成が限定されるものではない。図１は、上下方向に延在するキャスク１００の中心線（軸線）に沿ってキャスク１００を切断した断面図である。燃料集合体１０１は、直方体形状を呈し、上下方向は、燃料集合体１０１をキャスク１００に挿入する方向に一致する。なお、この場合の直方体形状とは、純粋な直方体形状だけでなく、直方体形状と実質的に同等な形状も含む。

【0027】

図１、図２に示すように、キャスク１００は、胴本体１と、蓋体２と、バスケット１０と、伝熱板３と、外筒４と、中性子遮蔽体５とを有する。なお、図１では、バスケット１０の図示を省略し、図２では、バスケット１０の詳細形状の図示を省略している。

【0028】

胴本体１は、底面が閉塞した有底円筒形状を呈しており、上端面に開口部１ａが設けられている。胴本体１の内部には、複数の燃料集合体１０１を収容する中空円柱状のキャビティ６が形成される。キャビティ６は燃料集合体１０１の形状に対応した上下方向長さを有する。胴本体１は、ステンレス鋼や炭素鋼などの材料によって構成され、燃料集合体１０１から放出されたγ線を遮断可能な肉厚を有する。図１に示すように胴本体１の底部１ｂと側部１ｃとを一体に形成してもよいが、これらを別体に形成した後、溶接等により一体化してもよい。

【0029】

蓋体２は、胴本体１の開口部１ａを閉塞する一次蓋２ａと一次蓋２ａの上方を覆う二次蓋２ｂとを有する二重構造をなしている。一次蓋２ａおよび二次蓋２ｂは、それぞれ全体が円盤形状を呈し、γ線を遮蔽可能なステンレス鋼や炭素鋼などの材料によって構成されている。なお、この場合の円盤形状とは、純粋な円盤形状だけでなく、円盤形状と実質的に同等な形状も含む。一次蓋２ａおよび二次蓋２ｂは、それぞれボルト等により胴本体１の上端面に着脱可能に取り付けられている。図示は省略するが、一次蓋２ａおよび二次蓋２ｂの取付部には、それぞれ金属ガスケットが介装され、キャビティ６内および一次蓋２ａと二次蓋２ｂとの間の空間が、それぞれ気密に封止されている。

【0030】

バスケット１０は、燃料集合体１０１の外形形状に対応した複数の角パイプ１１を、その側面同士が当接し合うように結束して構成され、複数の角パイプ１１によりキャビティ６内に格子状のセルが形成されている。すなわち、バスケット１０は、複数の角パイプ１１によりセル構造体を形成する。各角パイプ１１は、上下方向に延在し、燃料集合体１０１を収納する細長直方体形状の収容空間１２を形成する。キャビティ６の内周面をバスケット１０の外周形状に対応した形状とすることで、バスケット１０は胴本体１内に位置決めされる。なお、キャビティ６の周面を単なる円筒形状とし、キャビティ６とバスケット１０との間の隙間に、伝熱性能に優れたスペーサを配置してもよい。バスケット１０内には、燃料集合体１０１から放出された中性子を吸収する中性子吸収材が設けられるが、この点については後述する。

【0031】

伝熱板３は、複数の板状部材であり、その長手方向一端部が胴本体１の外周面に放射状に取り付けられている。伝熱板３は、胴本体１と同種の材料、あるいは胴やアルミニウム等の熱伝導性のよい材料によって構成されている。伝熱板３は、胴本体１からの熱を外筒４に伝える。

【0032】

外筒４は、キャスク１００の外周部に配置された一定厚さの筒状体である。外筒４の内周面には複数の伝熱板３の他端部が取り付けられ、伝熱板３を介して外筒４に伝えられた熱は、外筒４の外周面から大気中に放出される。胴本体１の外周面と外筒４の内周面との間の円筒状空間は、伝熱板３により周方向に複数の分割空間７に区画されている。

【0033】

中性子遮蔽体５は、伝熱板３により区画された各分割空間７に充填され、胴本体１の外周を包囲して配置される。中性子遮蔽体５は、所定量の水素を含有し、ボロンまたはボロン化合物を添加したレジンから構成される。中性子遮蔽体５は、燃料集合体１０１から放出される中性子を遮蔽し、キャスク１００の外部への中性子の漏洩を抑制する。

【0034】

このように構成されたキャスク１００においては、燃料集合体１０１から放出された中性子を吸収して未臨界状態を維持する機能（中性子吸収機能）が要求される。この要求を満足するために、例えばボロンまたはボロン化合物を添加したステンレス鋼等の鋼材、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金等によって、セル構造体としての角パイプ１１を構成することが考えられる。しかしながら、ボロン含有材は、ボロン非含有材に比べて硬度が高いため、ボロン含有材によってセル構造体を構成した場合には、加工性が著しく劣り、加工コストの上昇を招く。

【0035】

一方、別の方法として、セル構造体としての角パイプ１１をボロン非含有材によって構成するとともに、中性子吸収材を各角パイプ１１の外側面に固定し、中性子吸収材とセル構造体とを一体に設けることが考えられる。しかしながら、この場合には、セル構造体に中性子吸収材を固定するための加工（例えば溝加工）を施す必要があり、セル構造体の形状が複雑となって加工コストが上昇する。とくに、燃料集合体は長尺物であるので、中性子吸収材も長尺のものが必要となる。このため、長尺の中性子吸収材をセル構造体に一体に取り付けるためには、溝加工の加工精度を高める必要があり、加工コストの上昇を招きやすい。

【0036】

そこで、本実施形態では、加工コストの上昇を抑え、簡易な構成によりバスケット１０内に中性子吸収材を配置するために、以下のように構成する。

【0037】

図３は、図２の一の収容空間１２を拡大して示す図である。なお、図３には、使用済みの燃料集合体１０１をバスケット１０内の収容空間１２に装荷した状態を示している。図３に示すように、収容空間１２内には、燃料集合体１０１を包囲するように水平方向断面がＬ字形状の一対の薄板状の保持部材２０が配置されている。さらに、保持部材２０と角パイプ１１の各内側面との間に、それぞれ中性子吸収材１５が配置されている。なお、この場合のＬ字形状とは、純粋なＬ字形状だけでなく、Ｌ字形状と実質的に同等な形状も含む。

【0038】

中性子吸収材１５は、全体が矩形の平板形状を呈し、全体にわたって所定厚さｔ１（例えば１ｍｍ程度）を有する。なお、この場合の矩形とは、純粋な矩形だけでなく、矩形と実質的に同等な形状も含む。中性子吸収材１５は、燃料集合体１０１から放出された中性子を吸収する機能を有する。中性子吸収材１５の上下方向長さは、燃料集合体１０１の上下方向長さにほぼ等しく、断面形状は上下方向全長にわたって一定である。なお、中性子吸収材１５は、隣接する収容空間１２ａ内に配置された燃料集合体１０１から放出された中性子を吸収する。

【0039】

図３において、角パイプ１１の４つの内側面をそれぞれ第１側面１１１、第２側面１１２、第３側面１１３および第４側面１１４とすると、中性子吸収材１５は、第１側面１１１〜第４側面１１４に面してそれぞれ配置されている。これにより角パイプ１１の内側面全体が中性子吸収材１５によってほぼ覆われている。

【0040】

より厳密には、第１側面１１１と第３側面１１３に面する中性子吸収材１５（第１中性子吸収材１５１と呼ぶ）の幅Ｗ１は、第２側面１１２から第４側面１１４までの距離Ｗａよりもやや短く（例えば１ｍｍ程度短く）、第１中性子吸収材１５１は角パイプ１１の第２側面１１２、第４側面１１４から隙間を空けて配置されている。一方、第２側面１１２と第４側面１１４に面する中性子吸収材１５（第２中性子吸収材１５２と呼ぶ）の幅Ｗ２は、第１側面１１１から第３側面１１３までの距離Ｗｂから板厚ｔ１の２倍を減じた値（Ｗｂ−２×ｔ１）よりもやや短く（例えば１ｍｍ程度短く）、第２中性子吸収材１５２は第１中性子吸収材１５１の内側表面から隙間を空けて配置されている。

【0041】

なお、収容空間１２が断面正方形状である場合、すなわち第２側面１１２から第４側面１１４までの距離Ｗａと第１側面１１１から第３側面１１３までの距離Ｗｂが互いに等しい場合、図４に示すように中性子吸収材１５の幅Ｗ３を、距離Ｗｃ（＝Ｗａ＝Ｗｂ）から中性子吸収材１５の厚さｔ１だけ差し引いた値よりもやや短く（例えば１ｍｍ程度短く）形成してもよい。この場合、中性子吸収材１５の一端面を第１側面１１１〜第４側面１１４に対向し、他端面を隣り合う中性子吸収材１５の内側表面に対向するように、各中性子吸収材１５を配置すればよい。これにより全ての中性子吸収材１５の形状を互いに同一にすることができ、コストの削減に資する。

【0042】

なお、中性子吸収材１５の幅方向両端面の隙間は、中性子吸収材１５が発揮する中性子吸収機能を考慮して決定されるものであり、隙間をより小さくまたはより大きくして、場合によっては隙間を０にして中性子吸収材１５を配置してもよい。

【0043】

中性子吸収材１５は、例えばアルムニウム粉末にボロンを添加して構成されたボロン含有材であり、ボロンの含有率は重量比で例えば３０％程度である。これに対し、仮に、角パイプ１１をボロン含有材により構成する場合、加工性を考慮すると角パイプ１１のボロン含有率は、一般に１０％未満（例えば７％程度）に抑えられる。この点、本実施形態では、中性子吸収材１５を角パイプ１１とは別体で構成するため、ボロン含有率の高い中性子吸収材１５を用いることができ、燃料集合体１０１から放出された中性子を効率よく吸収することができる。

【0044】

図３に示すように、保持部材２０は、例えば所定厚さｔ２を有する薄板を直角に折り曲げて形成され、折り曲げ部２１の両側にそれぞれ支持部２２，２３を有する。なお、直角とは、純粋な直角だけでなく、直角とほぼ同等な形状も含む。保持部材２０の上下方向長さは、燃料集合体１０１の上下方向長さにほぼ等しく、その断面形状は上下方向全長にわたって一定である。収容空間１２内の一対の保持部材２０は、互いに同一形状である。

【0045】

一方の保持部材２０（第１保持部材２０１と呼ぶ）は、一対の支持部２２および２３を第１側面１１１側および第４側面１１４側の中性子吸収材１５にそれぞれ対向して配置されている。他方の保持部材（第２保持部材２０２と呼ぶ）は、一対の支持部２３および２２を第２側面１１２側および第３側面１１３側の中性子吸収材１５にそれぞれ対向して配置されている。第１保持部材２０１の支持部２２の端部は、第２保持部材２０２の支持部２３の端部に当接あるいは近接し、第１保持部材２０１の支持部２３の端部は、第２保持部材２０２の支持部２２の端部に当接あるいは近接している。これにより収容空間１２内に矩形の枠部２５が形成され、中性子吸収材１５は収容空間１２内の枠部２５の外側空間１３に配置される。なお、この場合の矩形とは、純粋な矩形だけでなく、矩形と実質的に同等な形状も含む。

【0046】

より厳密には、支持部２２の幅Ｗ４は、第２側面１１２から第４側面１１４までの距離Ｗａから中性子吸収材１５の板厚ｔ１の２倍および保持部材２０の板厚ｔ２を減じた値（Ｗｂ−２×ｔ１−ｔ２）よりもやや短い（例えば１ｍｍ程度短い）。また、支持部２３の幅Ｗ５は、第１側面１１１から第３側面１１３までの距離Ｗｂから中性子吸収材１５の板厚ｔ１の２倍および保持部材２０の板厚ｔ２を減じた値（Ｗａ−２×ｔ１−ｔ２）よりもやや短い（例えば１ｍｍ程度短い）。これにより中性子吸収材１５の位置が規制され、中性子吸収材１５を、角パイプ１１の内側面に近接し、かつ、角パイプ１１の内側面に平行な姿勢（対向姿勢と呼ぶ）に保持することができる。なお、この場合の平行とは、純粋な平行状態だけでなく、平行状態と実質的に同等な状態も含む。

【0047】

図３の状態では、保持部材２０は、キャスク１００の構造部品（角パイプ１１等）に固定されておらず、収容空間１２内の他の部品（中性子吸収材１５や他方の保持部材２０）と接触するまで、収容空間１２内を移動可能である。中性子吸収材１５も、角パイプ１１等に固定されておらず、収容空間１２内の他の部品（保持部材２０や角パイプ１１や他の中性子吸収材１５）に接触するまで、対向姿勢を保持しながら外側空間１３内を移動可能である。

【0048】

なお、中性子吸収材１５の厚さ方向両側の隙間は、収容空間１２内への中性子吸収材１５と保持部材２０の設置手順、設置の容易性等を考慮して決定されるものであり、隙間をより小さくまたはより大きくして、場合によっては隙間を０にして中性子吸収材を配置するようにしてもよい。また、支持部２２，２３の長さＷ４，Ｗ５を互いに異なった値に設定することもできるが、図３に示すように収容空間１２が正方形状である場合には、支持部２２，２３の長さＷ４，Ｗ５を互いに等しくすればよい。なお、この場合の正方形状とは、純粋な正方形状だけでなく、正方形状と実質的に同等な形状も含む。

【0049】

一対の保持部材２０によって形成された枠部２５の内側には、矩形断面の格納部２６が形成され、この格納部２６に燃料集合体１０１が格納される。なお、この場合の矩形断面とは、純粋な矩形の断面だけでなく、矩形と実質的に同等な断面も含む。格納部２６の幅方向寸法は、格納部２６への燃料集合体１０１の挿入を容易にするために、燃料集合体１０１の幅よりも所定長さ（例えば１〜２ｍｍ程度）だけ大きい。

【0050】

保持部材２０は、鋼材（例えばステンレス鋼）やアルミニウム、あるいはアルミニウム合金等のボロンを含まない所定厚さの材料によって構成される。キャスク１００には、水平落下時、すなわち上下方向が水平になった状態での落下時における十分な構造強度が必要とされるが、水平落下時に保持部材２０には、単一の燃料集合体１０１からの荷重が作用するだけであり、水平落下時に必要とされる構造強度は主に角パイプ１１によって担保される。このため、保持部材２０の厚さｔ２は、中性子吸収材１５を対向姿勢に保持し得る程度の厚さ（例えば０．５ｍｍ程度）で十分である。

【0051】

本実施形態では、中性子吸収機能を有する中性子吸収材１５を角パイプ１１と別体に設けているため、角パイプ１１自体が中性子吸収機能は有する必要はない。このため、角パイプ１１は、例えばステンレス鋼）やアルミニウム、あるいはアルミニウム合金等のボロン非含有材を構成材として、例えば押し出し成形によって形成される。このように角パイプ１１をボロン非含有材として構成することで、材料選択の幅が広がり、ボロン含有材よりも強度の高い材料を用いることができる。このため、本実施形態のようにボロン非含有材からなる角パイプ１１を用いる場合、ボロン含有材からなる角パイプを用いる場合に比べて、角パイプ１１を薄肉化することができ、中性子吸収材１５と保持部材２０の設置スペースを容易に確保できる。

【0052】

本実施形態に係るキャスク１００には、例えば以下のような手順によって燃料集合体１０１が格納される。まず、蓋体２を取り外した状態で、胴本体１のキャビティ６内に、開口部１ａからバスケット１０（角パイプ１１）を挿入する。次いで、バスケット１０の各収容空間１２に、開口部１ａから一対の保持部材２０をそれぞれ挿入し、収容空間１２内に枠部２５を形成する。

【0053】

さらに、収容空間１２内の枠部２５の外側の外側空間１３に、開口部１ａから中性子吸収材１５を挿入し、中性子吸収材１５を、角パイプ１１の内側面に面した対向位置に配置する。この場合、中性子吸収材１５は、その周囲に隙間を設けた状態で配置されるため（図３参照）、外側空間１３への中性子吸収材１５の挿入が容易である。中性子吸収材１５が配置されると、中性子吸収材１５の移動は枠部２５によって規制され、中性子吸収材１５は対向姿勢を維持する。

【0054】

以上の手順が終了すると、枠部２５の内側の格納部２６に、開口部１ａから使用済みの燃料集合体１０１を装荷する。その後、胴本体１の上部に蓋体２を装着し、キャスク１００内に燃料集合体１０１を格納する。なお、燃料集合体１０１の格納手順は上述したものに限らない。例えば、バスケット１０の収容空間１２内に中性子吸収材１５を挿入した後、その内側に保持部材２０を配置し、中性子吸収材１５を対向姿勢に保持するようにしてもよい。

【0055】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）複数の角パイプ１１を結束してなるバスケット１０により、胴本体１のキャビティ６内を複数の収容空間１２に区画し、角パイプ１１の各内側面に面して平板状の中性子吸収材１５をそれぞれ配置し、中性子吸収材１５に面して収容空間１２に配置された断面Ｌ字形状の一対の保持部材２０により、これら中性子吸収材１５を保持するとともに、燃料集合体１０１の格納部２６を形成するようにした。この構成によれば、中性子吸収材１５を角パイプ１１に固定する必要がないため、角パイプ１１に中性子吸収材固定用の溝加工等を施す必要がない。したがって、簡易な構成により中性子吸収材１５を収容空間１２内に配置することができ、加工コストの上昇を抑えることができる。

【0056】

（２）上下方向に延在する保持部材２０を、断面Ｌ字形状に構成したので、平板を折り曲げ加工等することによって保持部材２０を容易に形成することができ、直方体形状の収容空間１２内における枠部２５の配置が容易である。
（３）中性子吸収材１５をボロン含有物によって構成し、セル構造体（複数の角パイプ１１）をボロン非含有物によって構成するようにしたので、セル構造体として強度の高い材料を用いることができ、セル構造体を容易に薄肉化することができる。
（４）中性子吸収材１５をボロン含有物によって構成し、薄肉部材２０をボロン非含有物によって構成するようにしたので、薄肉部材２０の加工性が良好であり、薄肉部材２０をＬ字形状に容易に加工することができる。

【0057】

ところで、本実施形態では、角パイプ１１を構成する隔壁部１４（図３）によりキャビティ６を複数の収容空間１２に区画したが、隔壁部１４は、キャビティ６の周面部においてはバスケット１０の最外部を規定する。すなわち、図２に示すように、収容空間１２を形成する４つの隔壁部１４（第１隔壁部１４１、第２隔壁部１４２、第３隔壁部１４３および第４隔壁部１４４）のうち、第３隔壁部１４３と第４隔壁部１４４とは、隣り合う収容空間１２を区画するのに対し、第１隔壁部１４１と第２隔壁部１４２は、バスケット１０の最外部を規定する。したがって、第１隔壁部１４１および第２隔壁部１４２に隣接する収容空間１２は存在せず、第１隔壁部１４１および第２隔壁部１４２では中性子を吸収する必要がない。この点を考慮し、第１隔壁部１４１の内側面と第２隔壁部１４２の内側面に面した中性子吸収材１５の設置を省略してもよい。

【0058】

図５は、その一例を示す収容空間１２の拡大断面図である。図５では、第１側面１１１に面した中性子吸収材１５と第２側面１１２に面した中性子吸収材１５だけでなく、一方の薄肉部材２０も省略されている。このように第１の実施形態では、薄肉部材２０を断面Ｌ字形状に構成したので、中性子吸収材１５を位置決めする必要のない薄肉部材２０を省略することができ、その分、燃料集合体１０１の設置スペースを拡大できる。

【0059】

（第２の実施形態）
以下、図６を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、収容空間１２内の保持部材の形状である。図６は、本発明の第２の実施形態に係る放射性物質格納容器の要部構成を示す拡大図であり、第１の実施形態の図３に対応した図である。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施形態との相違点を主に説明する。

【0060】

図６に示すように、保持部材３０は、断面が矩形の枠形状を呈し、単一の保持部材３０によって枠部２５を構成している。なお、この場合の矩形とは、純粋な矩形だけでなく、矩形と実質的に同等な場合も含む。この保持部材３０は、所定厚さの薄板を複数箇所で直角に折り曲げ加工し、その両端部を互いに溶接することによって構成することができる。なお、この場合の直角とは、純粋な直角だけでなく、直角と実質的に同等な角度も含む。保持部材３０の断面形状は、Ｌ字形状の保持部材２０によって構成された枠部２５の形状（図３）とほぼ同一である。保持部材３０の材質、厚さも保持部材２０と同一である。

【0061】

収容空間１２内の保持部材３０の外側空間１３には、角パイプ１１の第１側面１１１〜第４側面１１４に面してそれぞれ中性子吸収材１５が配置され、中性子吸収材１５は保持部材３０によって対向姿勢に保持されている。保持部材３０の内側には格納部２６が形成され、格納部２６に燃料集合体１０１が収容される。なお、第２の実施形態において、中性子吸収材１５を図５に示すように配置することもできる。

【0062】

第２の実施形態では、複数の角パイプ１１を結束してなるバスケット１０により、胴本体１のキャビティ６内を複数の収容空間１２に区画し、角パイプ１１の各内側面に面して平板状の中性子吸収材１５をそれぞれ配置し、中性子吸収材１５に面して収容空間１２に配置された断面矩形の枠形状の保持部材３０により、これら中性子吸収材１５を、角パイプ１１の内側面に近接かつ平行な対向姿勢に保持するようにした。これにより簡易な構成により中性子吸収材１５を収容空間１２内に配置することができ、加工コストの上昇を抑えることができる。

【0063】

また、保持部材３０を断面矩形の枠形状としたので、収容空間１２内に単一の保持部材３０を挿入するだけで、収容空間１２内に格納部２６を形成することができ、燃料集合体１０１の格納手順を効率化できる。保持部材３０を枠形状に構成したことで、収容空間１２内における保持部材３０の移動に拘らず、常に収容空間１２内に所定寸法の格納部２６を形成できる。このため、収容空間１２内への中性子吸収材１５や燃料集合体１０１の挿入が容易である。

【0064】

（変形例）
上記実施形態（図３〜図６）では、保持部材２０，３０を収容空間１２内に先に挿入した状態において、保持部材２０，３０は角パイプ１１の内側面に当接するまで収容空間１２内を移動可能である。この保持部材２０，３０の移動をより制限するようにしてもよい。図７は、その一例を示す収容空間１２の要部拡大図である。なお、図７は、断面Ｌ字形状の保持部材２０に適用した例であり、収容空間１２内に単一の保持部材２０を配置した例を示している。

【0065】

図７では、保持部材２０の両端部（支持部２２，２３の端部）を外側（角パイプ１１の内側面側）に折り曲げて、折り曲げ部２４を形成している。これにより保持部材２０の支持部２２，２３は、角パイプ１１の内側面から常に離れて配置され、支持部２２，２３と角パイプ１１の内側面との間に所定範囲の外側空間１３を形成できる。これにより、収容空間１２内に中性子吸収材１５の設置スペースを確保することができ、中性子吸収材１５を容易に挿入することができる。また、保持部材２０の両端部に折り曲げ部２４を設けることで、保持部材２０の剛性が向上し、保持部材２０の撓み等による変形を抑制できる。

【0066】

上記実施形態で（図３〜図６）では、保持部材２０，３０の断面形状を上下方向にわたって一定としたが、燃料集合体１０１の挿入側の開口面積（入口面積）が増加するように保持部材２０，３０を構成してもよい。図８は、その一例を示す保持部材２０，３０の縦断面図であり、燃料集合体１０１の挿入状態を示している。図８では、保持部材２０，３０の上端部がその外側の中性子吸収材１５に向けて折り曲げられ、折り曲げ部２７が形成されている。

【0067】

これにより保持部材２０，３０の上端部において、格納部２６が拡大し、燃料集合体１０１の挿入時の引っ掛かりを抑制することができ、燃料集合体１０１の格納部２６への挿入が容易となる。また、中性子吸収材１５の上方に折り曲げ部２７が位置するため、中性子吸収材１５の胴本体１の開口部１ａへの移動を制限することができる。保持部材２０，３０の折り曲げ加工は容易であり、角パイプ１１の端部に入口面積を増加するための加工を施す場合に比べ、入口面積を容易に増加させることができる。なお、図８の例では、収容空間１２に中性子吸収材１５が挿入された後に、保持部材２０，３０が挿入される。

【0068】

以上の実施形態では、輸送用あるいは貯蔵用キャスク１００に本発明を適用したが、本発明は燃料プールに設置される貯蔵ラック等、キャスク１００以外の放射性物質格納容易にも適用することができる。したがって、胴本体１内にキャビティ６を形成すること以外によって、放射性物質格納用の収容部を構成してもよい。キャビティ６を中空円柱状としたが、収容部は他の形状（例えば角柱形状）でもよい。燃料集合体１０１は、使用済みのリサイクル燃料だけでなく、未使用の燃料でもよい。

【0069】

上記実施形態では、燃料集合体１０１の形状に対応した複数の角パイプ１１により、セル構造体としてのバスケット１０を構成し（図２）、キャビティ６を複数の収容空間１２に区画するようにしたが、角パイプ１１以外によってセル構造体を構成してもよい。例えば複数の平板を格子状に配置しつつ上方に積み重ねてセル構造体を構成してもよい。燃料貯蔵ラックの例では、ラックの上部および下部にそれぞれサポート板を水平方向に配設し、各サポート板にそれぞれ燃料貯蔵用の開口部を設けた上で、上下の開口部を連通するように形成された空間により収容空間を構成してもよい。

【0070】

上記実施形態では、セル構造体の内側面に面する対向位置に、全体が矩形状の中性子吸収材１５を配置するようにしたが、中性子吸収材１５が平板状に構成されているのであれば、中性子吸収材１５の形状は上述したものに限らない。

【0071】

上記実施形態では、断面Ｌ字形状の保持部材２０（図３〜図５）あるいは断面矩形の枠形状の保持部材３０（図６）によって収容空間内に枠部２５を構成したが、中性子吸収材１５に面して収容空間１２に配置され、中性子吸収材１５を保持するとともに、燃料集合体１０１の格納部２６を形成するのであれば、保持部材の構成はいかなるものでもよい。例えば保持部材２０，３０の一部に開口部を設け、軽量化してもよい。薄板ではなく、単なる板状部材により保持部材を構成してもよい。

【0072】

上記実施形態では、中性子吸収材１５をボロン含有材によって構成し、セル構造体（バスケット１０）および保持部材２０，３０をボロン非含有材によって構成したが、中性子吸収性能を有する他の材料（例えばカドミウム）を含んだ構成材によって中性子吸収材１５を構成してもよい。バスケット１０および保持部材２０，３０の少なくとも一方を、中性子吸収性能を有する材料によって構成することもできる。

【0073】

上記変形例（図７）では、保持部材２０の端部に折り曲げ部２４を設けて収容空間１２内における保持部材２０の位置を拘束するように位置拘束部を構成したが、位置拘束部の構成はこれに限らない。また、保持部材３０に位置拘束部を設けることもできる。

【0074】

上記変形例（図８）では、保持部材２０，３０の上端部に折り曲げ部２７を設けて燃料集合体１０１の挿入側の開口面積が増加するようにしたが、入口部を他の構成として開口面積を増加するようにしてもよい。

【0075】

上記実施形態（図５）では、角パイプ１１を構成する隔壁部１４１〜１４４のうち、内側に配置される隔壁部１４３，１４４（内側隔壁部）の内側面に面して中性子吸収材１５を配置し、最外部に配置される隔壁部１１１，１１２（外側隔壁部）の内側面に面しては中性子吸収材１５を配置しないようにしたが、中性子吸収材１５の配置パターンはこれに限定されない。

【0076】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0077】

６ キャビティ
１０ バスケット
１１ 角パイプ
１２ 収容空間
１３ 外側空間
１５ 中性子吸収材
２０ 保持部材
２４ 折り曲げ部
２６ 格納部
２７ 折り曲げ部
３０ 保持部材
１００ キャスク
１０１ 燃料集合体
１１１ 第１側面
１１２ 第２側面
１１３ 第３側面
１１４ 第４側面
１４１ 第１隔壁部
１４２ 第２隔壁部
１４３ 第３隔壁部
１４４ 第４隔壁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】