(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
例えば使用済燃料などの放射性物質は、キャスクと呼ばれる貯蔵容器に収められた状態で貯蔵される。国内の貯蔵施設では、貯蔵容器は、架台の上に縦置き設置される。ここで、地震などが発生した場合、貯蔵容器が転倒するという事故が発生する可能性がある。貯蔵容器が転倒すると、貯蔵建屋の床面、または隣接する貯蔵容器の架台の端部などに、貯蔵容器の蓋体の縁部が衝突して、蓋体が変形する可能性がある。蓋体が変形すると、貯蔵容器の密封機能が損なわれる可能性がある。
【0003】
また、近年、貯蔵施設に設置される貯蔵建屋を簡素化する検討が進められている。従来の貯蔵建屋は、鉄筋コンクリート製の壁および屋根を有する建屋である。この鉄筋コンクリート製の屋根により、貯蔵容器からの放射線によるスカイシャイン線量は低減される。しかしながら、貯蔵建屋を簡素化する種々の検討の一つとして、貯蔵建屋の屋根を無くすことが検討されている。貯蔵建屋の屋根が無くされた場合、敷地境界での放射線量をその基準値以下にするために、貯蔵容器の遮蔽機能を強化する必要がある。なお、スカイシャイン線量とは、放射線が空中で散乱することにより地上付近で生じる線量のことである。
【0004】
ここで、特許文献1には、一次蓋、二次蓋、に加えて、貯蔵時に用いる三次蓋を有する放射性物質収納容器が開示されている。さらに、三次蓋が二次蓋を防御するため、放射性物質収納容器の耐衝撃性を向上させることができることが開示されている。
【0005】
特許文献2には、一次遮蔽蓋、二次遮蔽蓋、に加えて、貯蔵用三次遮蔽蓋を有する輸送・貯蔵兼用キャスクが開示されている。さらに、キャスクを貯蔵所まで輸送し設置した後、輸送用三次蓋に代えて、貯蔵用三次遮蔽蓋をキャスク本体に装着することにより、上方への遮蔽能力をより増大させることができ、貯蔵建屋の特に天井部分の遮蔽体を低減して天井部の重量を軽減することができることが開示されている。
【0006】
また、特許文献3には、キャスクの輸送時に、キャスク本体の上下端に取り付けられる衝撃吸収体が開示されている。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【0017】
(第1実施形態)
図1〜5を参照しつつ、第1実施形態の貯蔵容器100について説明する。貯蔵容器100は、有底筒形状の容器本体1と、容器本体1の上端部に設けられた開口を密封する蓋体とを備えている。本実施形態の蓋体は、一次蓋2と、一次蓋2の上側に配置される二次蓋3とを有する(
図4参照)。
【0018】
放射性物質(例えば使用済燃料)は、容器本体1の中に収納される。蓋体2、3は、炭素鋼、鉄、合金鋼、ステンレス鋼などの鉄鋼製であり、放射線遮蔽機能を有する。放射性物質の密封を維持するため、一次蓋2、およびその上側に配置された二次蓋3は、それぞれ、金属ガスケット28、および金属ガスケット29を有する(
図4参照)。容器本体1の内部には、格子状に形成された金属製のバスケット(不図示)が配置される。容器本体1の外周部には、ハンドリング用の複数のトラニオン9が取り付けられる。なお、
図4に示したように、二次蓋3の内部には中性子遮蔽材15が入れられている。
【0019】
容器本体1(貯蔵容器100)は、図示を省略する架台の上に縦置き設置される。容器本体1(貯蔵容器100)は、架台の上に縦置き設置された状態で、エアパレット(不図示)により移動させられる。
【0020】
ここで、貯蔵容器100は、容器本体1の上端部の外周縁部に取り付けられた蓋体補助カバー4を備えている。蓋体補助カバー4は、蓋体2、3の側面側に配置された衝撃吸収部材5と、蓋体2、3の上面側に配置された放射線遮蔽部材13とを有する。衝撃吸収部材5は、外部から蓋体2、3が受ける衝撃力を緩和する部材である。放射線遮蔽部材13は、蓋体2、3の上面からの放射線を遮蔽する部材であり、γ線遮蔽材、および中性子遮蔽材のうちの少なくともいずれか一方の遮蔽材、または、これらの複合材で構成される。本実施形態の放射線遮蔽部材13は、γ線遮蔽板6と中性子遮蔽材7との組み合わせとされている。蓋体補助カバー4は、そのγ線遮蔽板6部分にて、複数のボルト8を用いて容器本体1の上端部の外周縁部に取り付けられている。
【0021】
衝撃吸収部材5は、容器本体1が転倒した際に、蓋部や容器外周面への衝撃を吸収する部材からなる。衝撃吸収部材5は、蓋体2、3の側部外周を覆うように、蓋体2、3の側部において環状に形成される。また、複数の円弧形状の衝撃吸収部材の片が組み合わせられることにより、環状が形成されてもよい。なお、衝撃吸収部材5としては、モルタル、コンクリート、木材、発泡樹脂、発泡金属などが用いられる。さらには、モルタル、コンクリート、木材、発泡樹脂、および発泡金属のうちから選ばれた少なくとも2つの材料の組合せで、衝撃吸収部材5が構成されてもよい。
【0022】
ここで、
図4に示されるように、容器本体1の側部には、側部中性子遮蔽材17が配置され、さらにその外周を外筒30が容器本体1の外周を覆うように配置される。
図4の断面図において、衝撃吸収部材5は、少なくとも、側部中性子遮蔽材17が周方向において配置されていない領域、すなわち外筒30が配置されていない領域を覆うように配置される。このような位置に衝撃吸収部材5を配置することで、外筒30に覆われていない部分を保護することができ、容器本体1の転倒等においても蓋部の密封機能を維持できる。
【0023】
衝撃吸収部材5は、カバープレート10(金属板)で囲まれていてもよい。カバープレート10の材質は、ステンレス鋼、炭素鋼などの金属であることが好ましい。衝撃吸収部材5は、例えば、γ線遮蔽板6の側面に取り付けられる。なお、衝撃吸収部材5は、容器本体1の上端部の外周縁部に直接取り付けられてもよい。
【0024】
蓋体2、3の上面側は、γ線遮蔽板6により覆われている。本実施形態のγ線遮蔽板6の形状は、円板形状である。γ線遮蔽板6の材料としては、炭素鋼、鉄、合金鋼、ステンレス鋼などの鉄鋼が用いられる。
【0025】
γ線遮蔽板6の上に配置された中性子遮蔽材7としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂が用いられる。なお、これら樹脂の発泡材が中性子遮蔽材7として用いられてもよい。さらには、中性子遮蔽材7として、シリコンゴム、エチレンポリプロピレンゴムなどのゴムが用いられてもよい。
【0026】
中性子遮蔽材7は、カバープレート11(金属板)で囲まれていてもよい。カバープレート11の材質は、ステンレス鋼、炭素鋼などである。
【0027】
図4に示したように、二次蓋3の上面には、圧力センサ12を収納する凹部3a(収納部)が設けられている。この圧力センサ12は、一次蓋2と二次蓋3との間のガス圧力を測定することで、容器本体1内が密封状態に維持されているか監視するセンサである。一次蓋2と二次蓋3との間の隙間(空間)には、ヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されており、圧力センサ12によってこの不活性ガスのガス圧力が連続的に測定される。圧力センサ12のケーブル12a(
図2、5参照)は、ダクト18に挿入され、監視盤19に接続されている(
図1参照)。すなわち、圧力センサ12の測定信号は、監視盤19に入力されている。このような構成で、一次蓋2と二次蓋3との間のガス圧力が常時監視されることで、容器本体1内が密封状態に維持されているか常時監視される。なお、
図4に示したように、圧力センサ12が収納される凹部3a部分は、蓋14で塞がれる。圧力センサ12などの点検が行われるために、蓋14は、二次蓋3にボルトなどで取り付けられる。
【0028】
中性子遮蔽材7に関し、平面視において蓋14と重なる部分には、開口部7aが設けられている(
図2参照)。この開口部7aは、二次蓋3の凹部3aに収納された圧力センサ12に作業員が近づくためのものであり、開口部7aには、着脱可能な円板形状の中性子遮蔽材20が嵌め込まれている。この着脱可能な中性子遮蔽材20は、蓋体補助カバー4を構成する一部材であり、取り外した際には圧力センサ12を保守点検することができる。このように、中性子遮蔽材7に開口部7aが設けられていることで、作業員は、圧力センサ12を保守点検することができる。
【0029】
図4に示すように、二次蓋3の外周縁部の上部の段差部分の空間は、カバープレート16で塞がれている。
図2に示すように、カバープレート16は円環状であるが、複数の円弧形状のカバープレート片16a〜16dで構成されてもよい。容器本体1が輸送される際、上記段差部分に三次蓋(不図示)が嵌め込まれる。なお、輸送された後の貯蔵使用時は、三次蓋は外される。カバープレート16は、ボルト8にて容器本体1に取り付けられる。すなわち、容器本体1への蓋体補助カバー4の取付けと、容器本体1へのカバープレート16の取付けとは、共通のボルト8でなされる。
【0030】
<衝撃荷重の緩和>
貯蔵容器100が転倒したと仮定したとき、転倒時に蓋体2、3が受ける衝撃力は、蓋体補助カバー4を構成する衝撃吸収部材5で緩和される。その結果、蓋体2、3の外周縁部の変形が防止され、貯蔵容器100の密封機能が損なわれることが防止される。
【0031】
前記したように、衝撃吸収部材5としては、例えば、モルタル、コンクリートなどが用いられる。モルタル、コンクリートは、適度な圧縮強度を有しており、これらの部材が潰れることで、衝撃エネルギーは、これらの部材に吸収される。ここで、モルタル、コンクリートに、鉄ファイバー、銅ファイバーなどの繊維材料が混ぜ込まれていてもよい。モルタル、コンクリートが衝撃力によって潰れた際に、砕けたモルタル、コンクリートが飛散することが防止されるからである。なお、衝撃吸収部材5を覆うカバープレート10によっても、砕けたモルタル、コンクリートが飛散することは防止される。
【0032】
また、前記したように、衝撃吸収部材5として、木材、発泡樹脂、発泡金属などの多孔質部材が用いられてもよい。多孔質部材は、その空隙が潰れることで衝撃エネルギーを効率的に吸収することができる。
【0033】
<スカイシャイン線量の低減>
蓋体2、3の上面側には蓋体補助カバー4を構成するγ線遮蔽板6、および中性子遮蔽材7が配置されてもよい。これらγ線遮蔽板6、および中性子遮蔽材7は、蓋体2、3の上方へ放射する放射線の遮蔽機能を補強することができ、よって、スカイシャイン線量が低減される。
【0034】
本実施形態の放射線遮蔽部材13は、γ線遮蔽板6と、中性子遮蔽材7との組み合わせとされており、γ線および中性子の両方の遮蔽機能が補強される。
【0035】
なお、モルタル、およびコンクリートは、木材、発泡樹脂、発泡金属などよりも密度が高く、且つ、ある程度の水分を含有している。そのため、モルタル、およびコンクリートは、衝撃エネルギー吸収機能に加えて、γ線および中性子の遮蔽機能も有する。すなわち、蓋体2、3の側面側に配置された衝撃吸収部材5の材料が、モルタルまたはコンクリートとされている場合、衝撃吸収部材5は、γ線および中性子の補助的な遮蔽部材としても機能する。
【0036】
<雨水対策ほか>
貯蔵建屋の屋根が無い場合、貯蔵容器100は、雨水を直接受けることになる。ここで、本実施形態の衝撃吸収部材5、および中性子遮蔽材7は、カバープレート10、11で囲まれている。そのため、衝撃吸収部材5、および中性子遮蔽材7に雨水が直接降り込むことはない。また、蓋体2、3の上面側および側面側が、蓋体補助カバー4で囲まれているので、蓋体2、3および容器本体1に雨水が直接降り込むことが防止され、よって、蓋体2、3および容器本体1の錆の発生が防止される。
【0037】
また、蓋体補助カバー4による囲みに加えて、前記したように、二次蓋3の外周縁部の上部の段差部分の空間は、カバープレート16で塞がれている。これにより、二次蓋3と、容器本体1の上端部との隙間に雨水が浸透することがより防止される。これにより、二次蓋3の下面に設置されている金属ガスケット29の外周面の腐食が防止される。また、二次蓋3の外周縁部の上部の段差部分の空間に、ゴミなどが入り込むことが防止される。
【0038】
また、蓋体補助カバー4により、二次蓋3の上面に設けられた凹部3aに収納された圧力センサ12は、外部環境から保護される。蓋体補助カバー4の中性子遮蔽材7には、中性子遮蔽材20が嵌め込まれる開口部7aが設けられているため(
図2参照)、圧力センサ12の保守点検時、作業員は、圧力センサ12にアクセスすることができる。
【0039】
(第2実施形態)
図6を参照しつつ、第2実施形態の貯蔵容器101について説明する。なお、
図6においては、
図1〜5に示した部材と同様の部材については同一の符号を付している(
図7以降の図面についても同様)。
【0040】
第2実施形態の貯蔵容器101と、第1実施形態の貯蔵容器100との相違点は、蓋体補助カバーの一部の構成である。
【0041】
貯蔵容器101の蓋体補助カバー21を構成する、蓋体2、3の上面側に配置された放射線遮蔽部材は、γ線および中性子を遮蔽する遮蔽複合材22である。この遮蔽複合材22は、モルタル、またはコンクリートである。前記したように、モルタル、およびコンクリートは、木材、発泡樹脂、発泡金属などよりも密度が高く、且つ、ある程度の水分を含有している。そのため、モルタル、およびコンクリートは、衝撃エネルギー吸収機能に加えて、γ線および中性子の遮蔽機能も有する。モルタル、またはコンクリートで形成された遮蔽複合材22が、蓋体2、3の上面側に配置されることで、当該遮蔽複合材22によりスカイシャイン線量が低減される。なお、遮蔽複合材22は、カバープレート23(金属板)で囲まれている。カバープレート23の材質は、ステンレス鋼、炭素鋼などである。
【0042】
(第3実施形態)
図7を参照しつつ、第3実施形態の貯蔵容器102について説明する。第3実施形態の貯蔵容器102と、第1実施形態の貯蔵容器100との相違点は、蓋体2、3の上面側に配置された中性子遮蔽材7と、蓋体2、3の側面側に配置された衝撃吸収部材5との、高さ方向の位置関係である。
図7に示すように、放射線遮蔽部材の上端面は、衝撃吸収部材5の上端面よりも上方に位置していてもよい。
【0043】
貯蔵容器102の蓋体補助カバー24を構成する、蓋体2、3の上面側に配置された中性子遮蔽材7(放射線遮蔽部材)を囲むカバープレート11の上端面は、蓋体2、3の側面側に配置された衝撃吸収部材5を囲むカバープレート10の上端面よりも上方に位置している。この構成によると、蓋体補助カバー24の上に雨水が溜まることが防止される。その結果、カバープレート10、11は腐食されにくくなり、よって、衝撃吸収部材5および中性子遮蔽材7の腐食が防止される。また、本実施形態では、蓋体補助カバー24を構成する中性子遮蔽材7の厚みを、
図3などに示す第1実施形態における中性子遮蔽材7の厚みよりも大きくすることで、前記位置関係が得られる。中性子遮蔽材7の厚みを大きくするので、放射線の遮蔽機能が高まり、スカイシャイン線量は、より低減される。
【0044】
(第4実施形態)
図8を参照しつつ、第4実施形態の貯蔵容器103について説明する。第4実施形態の貯蔵容器103は、蓋体補助カバー4に加えて、容器本体1の側面全体を囲む側部カバー25をさらに備える。側部カバー25は、容器本体1の側面との間に空間をあけて配置された、容器本体1の側面を覆う側面保護部材の一例である。
【0045】
側部カバー25は、筒形状であって、下端部に吸気口25a、上端部に排気口25bを有する。吸気口25aおよび排気口25bのそれぞれに、複数の案内板26が設けられている。
【0046】
貯蔵建屋の屋根が無い場合、容器本体1は日光を直接受けることとなる。その場合、容器本体1の外面に施工されている塗装被膜が、日光に含まれる紫外線によって劣化することが懸念される。第4実施形態の貯蔵容器103は、容器本体1の側面が側部カバー25で囲まれているので、容器本体1に日光が直接照射することが抑制され、容器本体1の外面に施工されている塗装被膜の劣化が防止される。
【0047】
また、容器本体1に日光が直接照射することが抑制されるので、日光の直接照射による容器本体1への入熱が制限される。その結果、容器本体1の温度上昇は、その分、低減される。
【0048】
また、側部カバー25には、吸気口25aおよび排気口25bが設けられているので、容器本体1と側部カバー25との間の空気の温度が、側部カバー25よりも外側の空気の温度よりも高くなると、側部カバー25よりも外側の低温の空気が、容器本体1と側部カバー25との間へ吸気口25aより入り、容器本体1と側部カバー25との間の温度上昇した空気は、排気口25bから排出される。すなわち、容器本体1と側部カバー25との間に、温度上昇した空気がこもってしまうことはない。
【0049】
さらに、側部カバー25が、鉄鋼材料からなるγ線遮蔽材及び樹脂材料或いはゴム材料からなる中性子遮蔽材のいずれか1つ或いはこれらの組合せで構成されることにより、貯蔵容器側面から放射線の補助遮蔽機能をも有する。これにより、さらにスカイシャイン線量を低減させることが可能となる。
【0050】
なお、本実施形態の側部カバー25は、衝撃吸収部材5を囲むカバープレート(金属板)と一体とされているが、衝撃吸収部材5を囲むカバープレートと、容器本体1の側面を囲むカバーとは、別の部品であってもよい。
【0051】
<貯蔵容器の転倒対策>
図9、10を参照しつつ、貯蔵容器の転倒対策の一例について説明する。
【0052】
貯蔵建屋の中に、複数の貯蔵容器100が並べて配置される場合、隣り合う貯蔵容器100の蓋体補助カバー4同士が、連結具27で連結されることが好ましい。このようにされることで、複数の貯蔵容器100が一体化し、地震などが発生した場合に、貯蔵容器100が転倒しにくくなる。
【0053】
<貯蔵容器の転倒及びスカイシャイン線量低減の兼用対策>
図11、12を参照しつつ、貯蔵容器の転倒及びスカイシャイン線量低減の兼用対策の一例について説明する。
【0054】
上記の第1実施形態から第4実施形態では、蓋体補助カバー4の形状は、略円筒形状であったが、
図11、12に示す蓋体補助カバー31のように、これを略四角柱形状としてもよい。このようにすることにより、貯蔵容器を貯蔵状態に配列した際、隣接する蓋体補助カバー31の間に生じる隙間S1の面積が小さくなり、貯蔵容器側面からのスカイシャイン線量を低減することができる。さらに、前記隙間S1の面積を小さくすることにより、貯蔵容器が地震等により傾いた場合であっても、蓋体補助カバー31が略四角柱形状であることから隣接する貯蔵容器の蓋体補助カバー31と接触することにより、貯蔵容器が転倒し難くなる。なお、上記した隙間S1は、隣接する蓋体補助カバー31の間に生じる水平方向の隙間である。
【0055】
ここで、隣接する略四角柱形状の蓋体補助カバー31同士は、完全に接触するのではなく、水平方向の隙間S1に加えて、鉛直方向の隙間S2を有することが望ましい。これは、貯蔵容器からの除熱を外気の対流により促すことができるためである。
【0056】
さらに、隣接する略四角柱形状の蓋体補助カバー31同士の前記隙間S1・S2部に段差を設けることが望ましい。このことにより、前記隙間S1・S2からの外気の対流により貯蔵容器からの除熱を促すとともに、貯蔵容器側面からの放射線のストリーミングを低減できることから、さらにスカイシャイン線量を低減することが可能となる。