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(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】6574352
(24)【登録日】2019年8月23日
(45)【発行日】2019年9月11日
(54)【発明の名称】異種金属構造体および放射性物質収納容器
(51)【国際特許分類】
G21F 9/36 20060101AFI20190902BHJP
G21F 5/12 20060101ALI20190902BHJP
G21C 19/32 20060101ALI20190902BHJP
C23C 18/32 20060101ALI20190902BHJP
C23C 18/31 20060101ALI20190902BHJP
B23K 9/04 20060101ALI20190902BHJP
B23K 9/23 20060101ALI20190902BHJP
【ＦＩ】
G21F9/36 501A
G21F5/12 D
G21C19/32 080
C23C18/32
C23C18/31 A
B23K9/04 L
B23K9/04 J
B23K9/23 H
【請求項の数】5
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2015-147943(P2015-147943)
(22)【出願日】2015年7月27日
(65)【公開番号】特開2017-26550(P2017-26550A)
(43)【公開日】2017年2月2日
【審査請求日】2018年4月17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
(72)【発明者】
【氏名】足立 佳代
(72)【発明者】
【氏名】平山 貴良
(72)【発明者】
【氏名】三井 秀晃
【審査官】
小野 健二
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１５−０１７９０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−１６６０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０４６３６６４５（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開平０９−２４２８８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ２１Ｆ １／００−９／３６
Ｇ２１Ｃ １９／００−１９／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素鋼材にステンレス鋼材を肉盛溶接または溶接接合した少なくとも前記炭素鋼材の表面に表面処理膜が設けられた異種金属構造体であって、
前記炭素鋼材および前記ステンレス鋼材の表面の境界部分に沿って溝または段部が形成され、前記溝または前記段部に前記表面処理膜の端部が配置されていることを特徴とする異種金属構造体。
前記炭素鋼材および前記ステンレス鋼材の表面の境界部分に沿って溝または段部が形成され、前記溝または前記段部に前記表面処理膜の端部が配置されていることを特徴とする異種金属構造体。
【請求項2】
前記炭素鋼材や前記ステンレス鋼材の少なくとも一方の表面に、前記溝または前記段部に連通する補助溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の異種金属構造体。
【請求項3】
前記ステンレス鋼材は、その表面にシール部材が接触する接触面が形成され、当該接触面に多数の細溝が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の異種金属構造体。
【請求項4】
前記ステンレス鋼材の表面に凹部が形成され、当該凹部の周縁から少なくとも前記炭素鋼材と前記ステンレス鋼材の境界までの範囲の面の位置が、前記表面処理膜が設けられた前記炭素鋼材の表面位置よりも前記凹部の底面側に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の異種金属構造体。
【請求項5】
放射性物質が収納される胴部と、前記胴部の開口部を塞ぐ蓋部と、を備える放射性物質収納容器であって、
前記胴部や前記蓋部のシール部の少なくとも一方に、請求項１〜４のいずれか１つに記載の異種金属構造体が適用されることを特徴とする放射性物質収納容器。
前記胴部や前記蓋部のシール部の少なくとも一方に、請求項１〜４のいずれか１つに記載の異種金属構造体が適用されることを特徴とする放射性物質収納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異種の金属材で構成された異種金属構造体、および当該異種金属構造体が適用されて放射性廃棄物を収納し、搬送、貯蔵する放射性物質収納容器に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電プラントの原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設や再処理施設などに搬送され、貯蔵または再処理される。このような放射性物質収納容器は、特許文献１に開示されているように、上部が開口した底付きの円筒形状をなす胴部と、複数の放射性物質を個々に収納可能な複数のセルを有するバスケットと、胴部の上部に固定される蓋部とから構成されている。非特許文献１には、蓋部において、ステンレス鋼製のボスやアルミ溶射によって腐食を抑制する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３−１０４７９３号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】核燃料サイクル安全小委員会中間貯蔵ワーキンググループ使用済燃料貯蔵施設の溶接に関する検討会（第二回）配布資料 資料２−２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば水との接触により蓋部の少なくとも一部が腐食する（錆びる）と、放射性物質収納容器の性能が低下する可能性がある。腐食の発生を抑制するための従来技術の一つとして、腐食する可能性が高い、または防錆の要求が高い蓋部の一部をステンレス鋼材で形成し、他の一部を炭素鋼材で形成する異種金属構造体の技術がある。蓋部の一部をステンレス鋼製にすることによってコストの抑制が図られる。ただし、炭素鋼材においても防錆が必要な場合は、炭素鋼材の表面にメッキなどの表面処理膜を施す。
【0006】
しかし、表面処理膜がステンレス鋼材には必要でない場合、ステンレス鋼材と炭素鋼材との境界部分に表面処理膜の端部が存在することになる。この場合、端部から表面処理膜が剥がれやすくなってしまう。
【0007】
本発明は上述した課題を解決するものであり、異種の金属の境界部分における表面処理膜の剥離を防ぐことのできる異種金属構造体および放射性物質収納容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するため、本発明の異種金属構造体は、炭素鋼材にステンレス鋼材を肉盛溶接または溶接接合した少なくとも前記炭素鋼材の表面に表面処理膜が設けられた異種金属構造体であって、前記炭素鋼材および前記ステンレス鋼材の表面の境界部分に沿って溝または段部が形成されることを特徴とする。
【0009】
この異種金属構造体によれば、炭素鋼材およびステンレス鋼材の表面の境界部分に沿って溝または段部が形成されることで、炭素鋼材およびステンレス鋼材の表面から表面処理膜の端部が離隔して配置される。この結果、表面処理膜の端部に外力が加わり難くなるため、異種の金属の境界部分における表面処理膜の剥離を防ぐことができる。
【0010】
また、本発明の異種金属構造体では、前記炭素鋼材や前記ステンレス鋼材の少なくとも一方の表面に、前記溝または前記段部に連通する補助溝が形成されることを特徴とする。
【0011】
この異種金属構造体によれば、補助溝を設けることにより、溝または段部に侵入する例えば水などの異物を補助溝から排出することができ、溝または段部の腐食やそれに伴う表面処理膜の剥離を防止することができる。
【0012】
また、本発明の異種金属構造体では、前記ステンレス鋼材は、その表面にシール部材が接触する接触面が形成され、当該接触面に多数の細溝が形成されることを特徴とする。
【0013】
この異種金属構造体によれば、多数の細溝に接触するようにシール部材が配置され、多数の細溝からなる凹凸にシール部材が嵌合することになり、高いシール機能を得ることができる。この結果、シール部材のシール機能の信頼性を向上することができる。
【0014】
また、本発明の異種金属構造体では、前記ステンレス鋼材の表面に凹部が形成され、当該凹部の周縁から少なくとも前記炭素鋼材と前記ステンレス鋼材の境界までの範囲の面の位置が、前記表面処理膜が設けられた前記炭素鋼材の表面位置よりも前記凹部の底面側に位置することを特徴とする。
【0015】
ステンレス鋼材に表面処理を施さない部位を設けるための製造上の観点から、ステンレス鋼材の表面に凹部が形成され、当該凹部の周縁において凹部を閉塞して凹部内面のステンレス鋼材をマスキングするためのシートの貼付面が形成される。このため、凹部の周縁から少なくとも炭素鋼材とステンレス鋼材の境界までの範囲の面の位置が、表面処理膜が設けられた炭素鋼材の表面位置よりも凹部の底面側に位置することで、貼付面は、炭素鋼材の表面から凹んだ部分に形成される。従って、この異種金属構造体によれば、表面処理後のマスキングシート剥離作業において貼付面の追加工が必要となる場合を考慮して、貼付面を平坦度を要求しない位置に設けておくことで、作業性向上およびコスト低下に寄与することができる。
【0016】
なお、本発明の異種金属構造体では、前記貼付面は、前記シートの貼り付けに対応した表面仕上げが施されることを特徴とする。
【0017】
この異種金属構造体によれば、炭素鋼材の表面から凹んだ部分に形成される貼付面に粗加工や研磨加工等の表面仕上げが施されることで、シートが剥がれにくくなり、マスキングの信頼性を向上することでき、表面処理膜の端部の位置を制御しやすくなり、作業性向上およびコスト低下に寄与することができる。
【0018】
上記の目的を達成するため、本発明の放射性物質収納容器は、放射性物質が収納される胴部と、前記胴部の開口部を塞ぐ蓋部と、を備える放射性物質収納容器であって、前記胴部や前記蓋部のシール部の少なくとも一方に、上述した異種金属構造体が適用されることを特徴とする。
【0019】
この放射性物質収納容器によれば、炭素鋼材およびステンレス鋼材の表面の境界部分に沿って溝または段部が形成されることで、炭素鋼材およびステンレス鋼材の表面から表面処理膜の端部が離隔して配置される。この結果、表面処理膜の端部に外力が加わり難くなるため、異種の金属の境界部分における表面処理膜の剥離を防ぐことができる。この構造体が、胴部や蓋部のシール部の少なくとも一方に適用されることで、剥離した表面処理膜や表面処理膜の剥離に伴う腐食により発生する異物がシール部に挟まれる事態を防ぐことができ、密封性を向上することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、異種の金属の境界部分における表面処理膜の剥離を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【0024】
放射性物質収納容器としてのキャスク１１は、胴部１２と蓋部１３とバスケット１４とを有する。胴部１２は、胴本体２１の一方である上部に開口部２２が形成され、他方である下部に底部（閉塞部）２３が形成された円筒形状をなしている。胴本体２１は、内部にキャビティ２４が設けられ、このキャビティ２４は、その内面がバスケット１４の外周形状に合わせた形状となっている。バスケット１４は、例えば、使用済燃料集合体である放射性物質（図示略）を個々に収納するセルを複数有している。バスケット１４は、図１に示すようにバスケット本体１４Ａを有する。バスケット本体１４Ａは、互いに平行かつ所定間隔で配置されるセルとしての放射性物質収納部１４Ｂが上下方向で連続して形成されている。ここで、上下方向とは、キャスク１１において胴本体２１の円筒形状の中心軸の延在方向である長手方向Ｘに対して沿う方向であり、胴本体２１の上下方向に相当する。そして、胴本体２１は、下部に底部２３が溶接結合または一体成形されており、この胴本体２１および底部２３は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品となっている。胴本体２１および底部２３は、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。また、胴本体２１および底部２３は、球状黒鉛鋳鉄または炭素鋼鋳鋼などの鋳造品を用いることもできる。
【0025】
胴部１２は、胴本体２１の外周側に所定の隙間を空けて外筒２５が配設されており、胴本体２１の外周面と外筒２５の内周面との間に、熱伝導を行う銅や鋼製の伝熱フィン２５Ａが周方向に等間隔で複数溶接されている。そして、胴部１２は、胴本体２１と外筒２５との空間部に、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するボロンまたはボロン化合物を含有したレジン（中性子遮蔽体）２６が流動状態で図示しないパイプ等を介して注入され、固化されている。
【0026】
また、胴部１２は、底部２３の下側に複数の連結板２７により所定の隙間を空けて底板２８が連結されていてもよく、この連結板２７と底板２８との空間部にレジン（中性子遮蔽体）２９が設けられている。なお、連結板２７を設けないこともある。また、胴部１２は、側面３５にトラニオン３０が固定されている。
【0027】
蓋部１３は、図１に示すように、一次蓋３１と、二次蓋３２と、三次蓋３３と、を有する。一次蓋３１は、胴部１２における胴本体２１の開口部２２に対して着脱可能に取り付けられる。二次蓋３２は、一次蓋３１の外側で開口部２２に対して着脱可能に取り付けられる。三次蓋３３は、二次蓋３２の外側で開口部２２に対して着脱可能に取り付けられる。一次蓋３１は、キャビティ２４側の負圧を維持してキャビティ２４内に充填されたガスの漏洩を防ぐと共に、キャビティ２４内に収納された放射性物質から出る放射線（γ線）を遮蔽する。また、一次蓋３１は、二次蓋３２側にレジン（中性子遮蔽体）３４が設けられている。二次蓋３２は、一次蓋３１との間に大気に対して加圧された圧力監視境界を有し、一次蓋３１からのガスの漏洩を阻止すると共に、キャビティ２４側の負圧を維持する。三次蓋３３は、二次蓋３２を外部の衝撃から防御すると共にキャビティ２４側の負圧を維持する。なお、図には明示しないが、一次蓋３１と二次蓋３２との間に、二次蓋３２の衝撃を吸収する緩衝部が設けられていてもよい。
【0029】
図３に示すように、胴部１２は、胴本体２１の開口部２２の内周部に段付部が形成されている。段付部は、開口部２２の内側から、第一段部４１と、第二段部４２と、第三段部４３と、を有する。
【0030】
第一段部４１は、第一内周部４１Ａと第一座面部４１Ｂとを有する。第一内周部４１Ａは、胴本体２１の内周をなしており、長手方向Ｘにおいて開口部２２の外側に延伸している。第一座面部４１Ｂは、第一内周部４１Ａの延端から胴本体２１の径方向外側に延伸して開口部２２の外側に向く面をなす。第一座面部４１Ｂは、複数のネジ穴４１Ｃが胴本体２１の周りに沿って設けられている。この第一段部４１において、一次蓋３１が胴本体２１と固定される。
【0031】
第二段部４２は、長手方向Ｘにおいて第一段部４１よりも開口部２２の外側に位置する。第二段部４２は、第二内周部４２Ａと第二座面部４２Ｂとを有する。第二内周部４２Ａは、胴本体２１の内周をなしており、第一段部４１の第一座面部４１Ｂの外周端から長手方向Ｘにおいて開口部２２の外側に延伸している。第二座面部４２Ｂは、第二内周部４２Ａの延端から胴本体２１の径方向外側に延伸して開口部２２の外側に向く面をなす。第二座面部４２Ｂは、複数のネジ穴４２Ｃが胴本体２１の周りに沿って設けられている。この第二段部４２において、二次蓋３２が胴本体２１と固定される。
【0032】
第三段部４３は、長手方向Ｘにおいて第二段部４２よりも開口部２２の外側に位置する。第三段部４３は、第三内周部４３Ａと第三座面部４３Ｂとを有する。第三内周部４３Ａは、胴本体２１の内周をなしており、第二段部４２の第二座面部４２Ｂの外周端から長手方向Ｘにおいて開口部２２の外側に延伸している。第三座面部４３Ｂは、第三内周部４３Ａの延端である開口部２２の開口縁から胴本体２１の径方向外側に延伸して開口部２２の外側に向く面をなす。この第三座面部４３Ｂは、胴本体２１における開口部２２の外側の端面をなす。第三座面部４３Ｂは、複数のネジ穴４３Ｃが胴本体２１の周りに沿って設けられている。この第三段部４３において、三次蓋３３が胴本体２１と固定される。
【0033】
一次蓋３１は、円板部３１Ａと突起部３１Ｂとを有する。円板部３１Ａは、第二段部４２の第二内周部４２Ａの内側に挿入可能な大きさで円板状に形成されている。突起部３１Ｂは、円板部３１Ａの中央部において一側面３１Ａａから突出して設けられ、第一段部４１の第一内周部４１Ａの内側に挿入可能な大きさで円柱状に形成されている。円板部３１Ａの一側面３１Ａａは、円板部３１Ａの外周部に配置されることになる。また、一次蓋３１は、円板部３１Ａの一側面３１Ａａに、シール溝３１Ｃが形成されている。シール溝３１Ｃは、シール部材（例えば、金属製ガスケット）３１Ｄが挿入される。また、一次蓋３１は、円板部３１Ａの外周部であってシール溝３１Ｃを避ける位置に、周方向に沿って複数の貫通穴３１Ｅが設けられている。貫通穴３１Ｅは、第一段部４１の第一座面部４１Ｂに設けられたネジ穴４１Ｃに対応して設けられている。この一次蓋３１は、円板部３１Ａの一側面３１Ａａを第一段部４１の第一座面部４１Ｂと対面させた状態で、貫通穴３１Ｅに挿通したボルト５１をネジ穴４１Ｃに螺合させることで、一側面３１Ａａが第一座面部４１Ｂに押圧されるように締め付けられ、シール部材３１Ｄが一側面３１Ａａ側と第一座面部４１Ｂ側との間で挟み込まれることで、胴本体２１の開口部２２における第一段部４１の位置を密封する。
【0034】
二次蓋３２は、円板部３２Ａと突起部３２Ｂとを有する。円板部３２Ａは、第三段部４３の第三内周部４３Ａの内側に挿入可能な大きさで円板状に形成されている。突起部３２Ｂは、円板部３２Ａの中央部において一側面３２Ａａから突出して設けられ、第二段部４２の第二内周部４２Ａの内側に挿入可能な大きさで円柱状に形成されている。円板部３２Ａの一側面３２Ａａは、円板部３２Ａの外周部に配置されることになる。また、二次蓋３２は、円板部３２Ａの一側面３２Ａａに、シール溝３２Ｃが形成されている。シール溝３２Ｃは、シール部材（例えば、金属製ガスケット）３２Ｄが挿入される。また、二次蓋３２は、円板部３２Ａの外周部であってシール溝３２Ｃを避ける位置に、周方向に沿って複数の貫通穴３２Ｅが設けられている。貫通穴３２Ｅは、第二段部４２の第二座面部４２Ｂに設けられたネジ穴４２Ｃに対応して設けられている。この二次蓋３２は、円板部３２Ａの一側面３２Ａａを第二段部４２の第二座面部４２Ｂと対面させた状態で、貫通穴３２Ｅに挿通したボルト５２をネジ穴４２Ｃに螺合させることで、一側面３２Ａａが第二座面部４２Ｂに押圧されるように締め付けられ、シール部材３２Ｄが一側面３２Ａａ側と第二座面部４２Ｂ側との間で挟み込まれることで、胴本体２１の開口部２２における第二段部４２の位置を密封する。
【0035】
三次蓋３３は、円板部３３Ａと突起部３３Ｂとを有する。円板部３３Ａは、第三座面部４３Ｂを覆う大きさで円板状に形成されている。突起部３３Ｂは、円板部３３Ａの中央部において一側面３３Ａａから突出して設けられ、第三段部４３の第三内周部４３Ａの内側に挿入可能な大きさで円柱状に形成されている。円板部３３Ａの一側面３３Ａａは、円板部３３Ａの外周部に配置されることになる。また、三次蓋３３は、円板部３３Ａの一側面３３Ａａに、シール溝３３Ｃが形成されている。シール溝３３Ｃは、シール部材（例えば、ゴム製Ｏリング）３３Ｄが挿入される。また、三次蓋３３は、円板部３３Ａの外周部であってシール溝３３Ｃを避ける位置に、周方向に沿って複数の貫通穴３３Ｅが設けられている。貫通穴３３Ｅは、第三段部４３の第三座面部４３Ｂに設けられたネジ穴４３Ｃに対応して設けられている。この三次蓋３３は、円板部３３Ａの一側面３３Ａａを第三段部４３の第三座面部４３Ｂと対面させた状態で、貫通穴３３Ｅに挿通したボルト５３をネジ穴４３Ｃに螺合させることで、一側面３３Ａａが第三座面部４３Ｂに押圧されるように締め付けられ、シール部材３３Ｄが一側面３３Ａａ側と第三座面部４３Ｂ側との間で挟み込まれることで、胴本体２１の開口部２２における第三段部４３の位置を密封する。
【0036】
そして、放射性物質は、水中において胴本体２１におけるキャビティ２４のバスケット１４に挿入され、一次蓋３１により密封される。その後、一次蓋３１に設けられた排水口（図示せず）から排水および吸引が行われると共に、一次蓋３１に設けられた封入口（図示せず）からガス（例えば、不活性ガス）が注入されることで、一次蓋３１により密封された内部が負圧とされてガスで満たされる。その後、二次蓋３２および三次蓋３３が取り付けられる。このように、放射性物質は、一次蓋３１、二次蓋３２および三次蓋３３を胴本体２１に取り付けることによりキャスク１１に収納される。なお、図には明示しないが、キャスク１１は、一次蓋３１のみを有する構成や、一次蓋３１および二次蓋３２のみを有する構成や、一次蓋３１および三次蓋３３のみを有する構成がある。
【0038】
本実施形態の異種金属構造体は、上述したキャスク１１に適用されるものであるが、その適用はキャスク１１に限定されるものでない。
【0040】
図４に示す異種金属構造体は、蓋部１３の一次蓋３１や二次蓋３２に適用されるもので、一次蓋３１や二次蓋３２自体が炭素鋼材ＣＳであり、シール溝３１Ｃ，３２Ｃの部分がステンレス鋼材ＳＳである。具体的には、一次蓋３１や二次蓋３２の炭素鋼材ＣＳにステンレス鋼材ＳＳが肉盛溶接または溶接接合されて、ステンレス鋼材ＳＳ自体がシール溝３１Ｃ，３２Ｃを構成する凹部をなすように形成されている。そして、シール溝３１Ｃ，３２Ｃである凹部の内面が、シール部材３１Ｄ，３２Ｄ（図示せず）に接触する接触面３１Ｃａ，３２Ｃａとなる。また、図４に示す異種金属構造体は、一次蓋３１や二次蓋３２の炭素鋼材ＣＳの表面に、防錆のための表面処理膜６１が施されている。表面処理膜６１は、例えば、無電解ニッケルメッキ処理により形成され、メッキ液に一次蓋３１や二次蓋３２を浸漬させて表面がメッキ液と接触することで表面処理膜６１が施される。また、無電解ニッケルメッキ処理において、表面処理膜６１は、炭素鋼材ＣＳの表面には形成されるものの、ステンレス鋼材ＳＳの表面には形成され難い。従って、一次蓋３１や二次蓋３２の炭素鋼材ＣＳの表面にのみ表面処理膜６１が施される。ただし、極わずかであるが、ステンレス鋼材ＳＳにも表面処理膜６１が形成される可能性がある。ステンレス鋼材ＳＳからなるシール溝３１Ｃ，３２Ｃの接触面３１Ｃａ，３２Ｃａは、シール部材３１Ｄ，３２Ｄに接触する部分であり、一次蓋３１や二次蓋３２による密封機能において重要であるため、表面処理膜６１が施されないようにマスキングのためのシートにより覆うことが好ましい。図４に示す異種金属構造体では、シール溝３１Ｃ，３２Ｃである凹部の内面が接触面３１Ｃａ，３２Ｃａとなるため、当該凹部を閉塞するように、凹部の開口縁または凹部の内面にシートが貼り付けられる。このため、表面処理膜６１は、炭素鋼材ＣＳの表面であってステンレス鋼材ＳＳとの境界部分に端部が位置する。この表面処理膜６１の端部は、炭素鋼材ＣＳの表面に確実に施されるように、僅かにステンレス鋼材ＳＳ側に掛かっている。
【0041】
図５に示す異種金属構造体は、蓋部１３の一次蓋３１や二次蓋３２に適用されるもので、一次蓋３１や二次蓋３２自体が炭素鋼材ＣＳであり、シール溝３１Ｃ，３２Ｃの一部がステンレス鋼材ＳＳである。具体的には、一次蓋３１や二次蓋３２の炭素鋼材ＣＳにシール溝３１Ｃ，３２Ｃを構成する凹部が形成され、当該凹部の一部（第一座面部４１Ｂや第二座面部４２Ｂに対向する部分）にステンレス鋼材ＳＳが溶接接合されている。そして、ステンレス鋼材ＳＳの表面が、シール部材３１Ｄ，３２Ｄ（図示せず）に接触する接触面３１Ｃａ，３２Ｃａとなる。また、図５に示す異種金属構造体は、一次蓋３１や二次蓋３２の炭素鋼材ＣＳの表面に、防錆のための表面処理膜６１が施されている。表面処理膜６１は、例えば、無電解ニッケルメッキ処理により形成される。ここでも、ステンレス鋼材ＳＳからなる接触面３１Ｃａ，３２Ｃａに表面処理膜６１が施されないようにマスキングのためのシートにより覆うことが好ましい。図５に示す異種金属構造体では、ステンレス鋼材ＳＳの表面の接触面３１Ｃａ，３２Ｃａにシートが貼り付けられる。このため、表面処理膜６１は、炭素鋼材ＣＳの表面であってステンレス鋼材ＳＳとの境界部分に端部が位置する。この表面処理膜６１の端部は、炭素鋼材ＣＳの表面に確実に施されるように、僅かにステンレス鋼材ＳＳ側に掛かっている。
【0042】
図６に示す異種金属構造体は、蓋部１３の三次蓋３３に適用されるもので、三次蓋３３自体が炭素鋼材ＣＳであり、シール溝３３Ｃの部分がステンレス鋼材ＳＳである。具体的には、三次蓋３３の炭素鋼材ＣＳにステンレス鋼材ＳＳが肉盛溶接または溶接接合されて、ステンレス鋼材ＳＳ自体が２つのシール溝３３Ｃを構成する凹部をなすように形成されている。そして、シール溝３３Ｃである凹部の内面が、シール部材３３Ｄ（図示せず）に接触する接触面３３Ｃａとなる。また、図６に示す異種金属構造体は、三次蓋３３の炭素鋼材ＣＳの表面に、防錆のための表面処理膜６１が施されている。表面処理膜６１は、例えば、無電解ニッケルメッキ処理により形成される。ここでも、ステンレス鋼材ＳＳからなるシール溝３３Ｃの接触面３３Ｃａに表面処理膜６１が施されないようにマスキングのためのシートにより覆うことが好ましい。図６に示す異種金属構造体では、シール溝３３Ｃである凹部の内面が接触面３３Ｃａとなるため、当該凹部を閉塞するように、凹部の開口縁または凹部の内面にシートが貼り付けられる。このため、表面処理膜６１は、炭素鋼材ＣＳの表面であってステンレス鋼材ＳＳとの境界部分に端部が位置する。この表面処理膜６１の端部は、炭素鋼材ＣＳの表面に確実に施されるように、僅かにステンレス鋼材ＳＳ側に掛かっている。
【0043】
上述した図４〜図６に示す異種金属構造体では、以下の問題が生じるおそれがある。図４および図６に示す異種金属構造体は、表面処理膜６１の端部が第一座面部４１Ｂや第二座面部４２Ｂまたは第三座面部４３Ｂに接触し外力が加わることになる。この表面処理膜６１の端部は、露出しているため、表面処理膜の側面方向から外力が加わりやすく、剥離するおそれがある。そして、表面処理膜６１の剥離片がシール溝３１Ｃ，３２Ｃやシール溝３３Ｃに侵入し、接触面３１Ｃａ，３２Ｃａとシール部材３１Ｄ，３２Ｄとの間や接触面３３Ｃａとシール部材３３Ｄとの間に挟まると、密封性が損なわれるおそれがある。また、図５に示す異種金属構造体は、接触面３１Ｃａ，３２Ｃａを拭き取り洗浄する際に、表面処理膜６１の端部に外力が加わり剥離するおそれがある。そして、表面処理膜６１の剥離片がシール溝３１Ｃ，３２Ｃに侵入し、接触面３１Ｃａ，３２Ｃａとシール部材３１Ｄ，３２Ｄとの間に挟まると、密封性が損なわれるおそれがある。
【0044】
ここで、図７は、炭素鋼材にステンレス鋼材が肉盛溶接されて接合された形態において表面処理膜を設けた状態の断面図であり、この場合、表面処理膜６１の端部は、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳを接合する肉盛溶接の溶接材料Ｎ（例えば、ニッケル）の表面に沿って施される。また、図８は、炭素鋼材にステンレス鋼材が肉盛溶接されて接合された形態において表面処理膜を設けた状態の断面図であり、この場合、表面処理膜６１の端部は、接合された炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面に沿って施される。
【0046】
図９に示す異種金属構造体は、図４に示す異種金属構造体に対応するもので、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って溝１が形成されている。また、図１０に示す異種金属構造体は、図５に示す異種金属構造体に対応するもので、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って溝１が形成されている。また、図１１に示す異種金属構造体は、図６に示す異種金属構造体に対応するもので、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って溝１が形成されている。
【0047】
溝１は、シール部材３１Ｄ，３２Ｄを取り付ける際に、シール部材３１Ｄ，３２Ｄが溝１内に入り、表面処理膜６１の端部と接触することがないよう、以下の寸法条件を満たすことを特徴とする。Ｗ＜０．５Ｒ
かつ
・図９、図１１の場合、Ｄ＞Ｒ−√｛Ｒ２−（Ｗ／２）２｝
・図１０の場合、Ｄ＞２ｄ
このとき、Ｗ：溝１の幅、Ｄ：溝１の深さ、Ｒ：シール部材３１Ｄ，３２Ｄの断面半径、ｄ：表面処理膜６１の厚さ、である。
【0048】
図９および図１１の場合、溝１は、その断面形状が図１２に示すようなアーチ型や、図１３に示すような矩形型に形成される。溝１の断面形状は、アーチ型や矩形型に限らず、図には明示しないが、例えば、三角型や台形型であってもよい。また、図１６や図１７に示すように、溝１が形成された上で、段部２’が形成されても良い。段部２’は溝１の深さ方向において炭素鋼材ＣＳの表面とシートの面との間に位置することを特徴とする。
【0049】
また、図９および図１１の場合、溝１に替えて、図１８に示すように、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って段部２が形成されている。段部２は、一次蓋３１、二次蓋３２、三次蓋３３において、第一座面部４１Ｂ、第二座面部４２Ｂ、第三座面部４３Ｂに接触する一側面３１Ａａ，３２Ａａ，３３Ａａから離れるように段状に形成される部分をいう。段部２は、溝１の深さ方向において炭素鋼材ＣＳの表面とシートの面との間に位置し、シール部材３１Ｄ，３２Ｄの取扱い時にシール部材３１Ｄ，３２Ｄが表面処理膜６１の端部に接触することがないよう以下の寸法条件を満たすことを特徴とする。Ａ＞２ｄ
かつ
（Ａ）＞２ｄ
かつ
（Ａ）＋Ａ＜２Ｒ
かつ
Ｂ＜Ｒ
このとき、Ａ：炭素鋼材ＣＳの表面と段部２の深さ方向の距離(シート面と段部２間の深さ方向の距離）、Ｂ：段部２の幅、Ｒ：シール部材３１Ｄ，３２Ｄの断面半径、ｄ：表面処理膜６１の厚さ、である。
【0050】
このように、本実施形態の異種金属構造体によれば、図９、図１１〜図１８に示すように、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って溝１または段部２が形成されることで、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面（一側面３１Ａａ，３２Ａａ，３３Ａａ）から表面処理膜６１の端部が離隔して配置される。この結果、表面処理膜６１の端部に外力が加わり難くなるため、異種の金属の境界部分における表面処理膜６１の剥離を防ぐことができる。
【0051】
また、本実施形態の異種金属構造体によれば、図１０、図１４、図１５に示すように、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って溝１が形成されることで、ステンレス鋼材ＳＳの表面（接触面３１Ｃａ，３２Ｃａ）から表面処理膜６１の端部が離隔して配置される。この結果、表面処理膜６１の端部に外力が加わり難くなるため、異種の金属の境界部分における表面処理膜６１の剥離を防ぐことができる。
【0052】
図１９、図２１は、本実施形態に係る異種金属構造体の断面図であり、図２０は、図１９に示す異種金属構造体の底面図、図２２は、図２１に示す異種金属構造体の底面図である。なお、図１９、図２１および図２０、図２２では、表面処理膜６１を省略している。
【0053】
図１８〜図２２に示す異種金属構造体は、炭素鋼材ＣＳやステンレス鋼材ＳＳの少なくとも一方の表面に、溝１または段部２に連通する補助溝３が形成されている。図１９および図２０では、溝１に対して連通する補助溝３が、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳに形成されている。図１８、図２１では、溝１または段部２に対して連通する補助溝３が、炭素鋼材ＣＳにのみ形成されている。図１８〜図２０では、補助溝３は、その深さが溝１または段部２の深さよりも浅いことを特徴とする。図２１、図２２では、補助溝３は、その深さがシート溝（３１Ｃ，３２Ｃ）の深さよりも浅いことを特徴とする。
【0054】
この異種金属構造体によれば、補助溝３を設けることにより、溝１または段部２およびシート溝（３１Ｃ，３２Ｃ）に侵入する異物を補助溝３から排出することができる。キャスク１１の場合、一次蓋３１は、取り付け後に水抜きが行われるが、溝１または段部２およびシート溝（３１Ｃ，３２Ｃ）に侵入した水（異物）を補助溝３から一次蓋３１の外側または内側に排出することで、溝１または段部２およびシート溝（３１Ｃ，３２Ｃ）に水が溜まる事態を防ぐことができ、水による溝１または段部２の腐食によって表面処理膜６１の剥離やシール部材３１Ｄの腐食や劣化を防止できる。つまり、補助溝３は、例えば、一次蓋３１において、シール溝３１Ｃの外側では、円板部３１Ａの一側面３１Ａａの外側端まで連通しており、シール溝３１Ｃの内側では、一側面３１Ａａの内側端であって突起部３１Ｂに至るまで連通している。また、キャスク１１の場合、補助溝３は、一次蓋３１の周方向で複数（例えば、十字状に４箇所）設けることが異物の排出を適宜行うために好ましい。なお、図１９、図２１では、一次蓋３１および二次蓋３２に対して補助溝３を設けた例を示しているが、三次蓋３３に補助溝３を設けてもよい。
【0055】
図２３、図２４および図２５は、本実施形態に係る異種金属構造体の断面図である。なお、図２３、図２４および図２５では、表面処理膜６１を省略している。また、図２６、図２７は、図２３の溝１の例であり、図２８、図２９は、図２４、図２５の溝１の例であり、図３０は、図２４、図２５の溝１の代わりに段部２を適用した例である。
【0056】
図２３、図２４および図２５に示す異種金属構造体では、ステンレス鋼材ＳＳは、その表面に凹部４が形成され、当該凹部４の周縁において凹部４を閉塞して表面処理膜６１をマスキングするためのシート１００の貼付面５が炭素鋼材ＣＳの表面（一側面３１Ａａ、３２Ａａ，３３Ａａ）から凹んだ部分に形成される。
【0057】
図２３では、図１０に示す形態に凹部４を新たに設けた構成であり、当該凹部４の内面が接触面３１Ｃａ，３２Ｃａとなる。図２４は、図９に示す形態に図１６または図１７の溝１および段部２’を設け、段部２’が貼付面５として、シール溝３１Ｃ、３２Ｃが当該凹部４として構成される。また、図には明示しないが、図１１に示す形態の場合も、図１６または図１７の溝１及び段部２’を設け、段部２’が貼付面５として、シール溝３３Ｃが凹部４として構成される。
【0058】
この異種金属構造体によれば、シート１００を剥がすときに貼付面５に傷が付いたり、シート１００が容易に剥がれなかったりするなどの事象が生じたとしても、貼付面５は平坦度や寸法精度が要求されない面であることから、追加工における作業性向上およびコスト低下に寄与することができる。
【0059】
図２３、図２４および図２５では、貼付面５が形成されるステンレス鋼材ＳＳが炭素鋼材ＣＳの表面から凹んだ位置に配置されており、貼付面５は、シート１００の貼り付けに対応した面処理が施される。具体的に、面処理は、シート１００を貼り付けるための材質などに対応した処理であり、粗加工や研磨加工などがある。
【0060】
この異種金属構造体によれば、シート１００が剥がれにくくなり、マスキングの信頼性を向上することができる。キャスク１１の場合、マスキングの信頼性が向上することで、接触面３１Ｃａ，３２Ｃａ，３３Ｃａに表面処理膜６１の材料（メッキ液）が付着する事態を防止できる。
【0061】
図３１〜図３３は、本実施形態に係る異種金属構造体の断面図である。図３１〜図３３は、上述した実施形態の異種金属構造体における他の適用例を示す。つまり、異種金属構造体をキャスク１１の胴本体２１における各段部４１，４２，４３の各座面部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂに適用している。具体的には、胴本体２１（各座面部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ）が炭素鋼材ＣＳで形成され、各座面部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの一部であって、各蓋３１，３２，３３のシール溝３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃの開口部が対向する部分（すなわち、シール部材３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄが接触する接触面）にステンレス鋼材ＳＳが溶接接合されている。
【0062】
そして、図３１に示す異種金属構造体は、炭素鋼材ＣＳおよびステンレス鋼材ＳＳの表面の境界部分に沿って溝１が形成される。図３２に示す異種金属構造体は、補助溝３が形成される。図３３に示す異種金属構造体は、凹部４が形成され、貼付面５が、炭素鋼材ＣＳの表面から凹んだ部分に形成される。また、貼付面５は、シート１００の貼り付けに対応した面処理が施される。
【0063】
すなわち、キャスク１１の場合、異種金属構造体は、蓋部１３側だけでなく胴本体２１側に適用することが可能である。
【0064】
ところで、本実施形態の異種金属構造体では、ステンレス鋼材ＳＳの表面にシール部材３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄが接触する接触面３１Ｃａ，３２Ｃａ，３３Ｃａが形成され、当該接触面３１Ｃａ，３２Ｃａ，３３Ｃａに多数の細溝が形成されることが好ましい。また、シール部材３１Ｄ，３２Ｄへの接触面（４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ）も同様に多数の細溝が形成されることが好ましい。
【0065】
細溝はセレーション加工することにより形成される。すなわち、多数の細溝に接触するようにシール部材３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄが配置される。多数の細溝にシール部材３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄが接触すると、多数の細溝からなる凹凸にシール部材３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄが嵌合することになり、高いシール機能を得ることができる。この結果、シール部材３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄのシール機能の信頼性を向上することができる。
【符号の説明】
【0066】
１ 溝２ 段部
３ 補助溝
４ 凹部
５ 貼付面
６１ 表面処理膜
１００ シート
ＣＳ 炭素鋼材
ＳＳ ステンレス鋼材
１１ キャスク（放射性物質収納容器）
１２ 胴部
１３ 蓋部
３１ 一次蓋
３１Ｃ シール溝
３１Ｃａ 接触面
３１Ｄ シール部材
３２ 二次蓋
３２Ｃ シール溝
３２Ｃａ 接触面
３２Ｄ シール部材
３３ 三次蓋
３３Ｃ シール溝
３３Ｃａ 接触面
３３Ｄ シール部材