特許 6985188 使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵に用いられる容器の伝熱試験装置

(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】6985188

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵に用いられる容器の伝熱試験装置

(51)【国際特許分類】

   G21C 19/32 20060101AFI20211213BHJP

   G21F 5/10 20060101ALI20211213BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G21C19/32

   G21F5/10 Z

   G21F9/36 Z

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-51003(P2018-51003)

(22)【出願日】2018年3月19日

(65)【公開番号】特開2019-163973(P2019-163973A)

(43)【公開日】2019年9月26日

【審査請求日】2020年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100109058

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】有松 隆史

(72)【発明者】

【氏名】田中 謙太郎

(72)【発明者】

【氏名】萬谷 健一

【審査官】 大門 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０１００２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０４０６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４５１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６５４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１０８３９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 清水仁 他，使用済燃料の中間貯蔵施設に使用する乾式金属キャスク，日立評論，日本，日立製作所株式会社，2004年02月，８６巻、２号，p.45-48

【文献】 丸岡邦夫 他，使用済み燃料の乾式貯蔵技術の開発，三菱重工技報，日本，三菱重工業株式会社，1998年07月31日，Vol.35 No.4，p.286-289

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ １９／３２

Ｇ２１Ｆ ５／１０

Ｇ２１Ｆ ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

格子状のバスケットによって画定され互いに平行な状態で所定の方向に延びる複数の収容空間の各々に使用済燃料を収容した状態で前記使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵をするために用いられ、前記バスケットを外部から挿入するための開口が形成されて前記バスケットを収容する容器本体と前記容器本体の開口を覆うようにして前記容器本体に取り付けられる容器蓋とを含む容器の除熱機能を確認するための伝熱試験に用いられる伝熱試験装置であって、
前記容器蓋の代わりに前記容器本体に取付可能な仮蓋と、
前記容器本体の内面又は前記バスケットの内面における表面温度を測定可能な温度測定器と、
前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときに前記温度測定器を支持しながら前記仮蓋とともに移動することによって前記温度測定器とともに前記容器本体に挿入されるように前記仮蓋に連結され、前記表面温度を測定可能な位置に前記温度測定器を保持する保持機構とを備える、伝熱試験装置。

【請求項2】

請求項１に記載の伝熱試験装置であって、
前記温度測定器は、
前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触可能であり前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触している状態で前記バスケットの内面からの熱伝導を許容する端子部を含み、前記端子部が前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触している状態で前記バスケットの内面における表面温度を測定する接触式温度測定器であり、
前記保持機構は、
前記仮蓋が取り付けられた状態において前記容器本体の外部から操作可能な被操作部を含み、
前記端子部が前記容器本体内で前記バスケットの内面から離れた退避位置と前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触した接触位置との間で移動可能になるように、前記端子部を保持し、
前記被操作部に対する操作に連動して、前記端子部を前記退避位置と前記接触位置との間で移動させる、伝熱試験装置。

【請求項3】

請求項２に記載の伝熱試験装置であって、
前記保持機構は、
前記端子部を支持しながら前記端子部とともに移動可能に配置され、前記端子部が前記接触位置に位置する状態で前記端子部とともに前記バスケットの内面に接触する接触部材を含む、伝熱試験装置。

【請求項4】

請求項２に記載の伝熱試験装置であって、
前記保持機構は、
前記端子部を支持しながら前記端子部とともに移動可能に配置され、前記バスケットの内面に接触可能な接触部材を含み、
前記端子部は、前記バスケットの内面に接触している前記接触部材を介することで前記バスケットの内面に対して間接的に接触することにより、前記バスケットの内面における表面温度を測定する、伝熱試験装置。

【請求項5】

請求項３又は４に記載の伝熱試験装置であって、
前記保持機構は、さらに、
前記仮蓋から吊り下げられ、前記接触部材を支持するフレームと、
前記接触部材と前記フレームとの間に配置され、前記端子部が前記退避位置から前記接触位置に向かって移動する方向の付勢力である弾発力を前記接触部材に与えるばねと、
前記被操作部に対する第１操作に連動して、前記端子部を前記付勢力に抗して前記接触位置から前記退避位置に向かって移動させ、前記被操作部に対する第２操作に連動して、前記端子部を前記付勢力によって前記退避位置から前記接触位置に向かって移動させる移動機構とを含む、伝熱試験装置。

【請求項6】

請求項５に記載の伝熱試験装置であって、
前記移動機構は、
前記接触部材に一端が接続されるワイヤと、
前記ワイヤの他端が接続され、前記被操作部に対する前記第１操作に伴って移動することにより、前記端子部を前記付勢力に抗して前記接触位置から前記退避位置に向かって移動させるような引張力を前記ワイヤに与え、前記被操作部に対する前記第２操作に伴って移動することにより、前記引張力を解除して、前記端子部を前記付勢力によって前記退避位置から前記接触位置に向かって移動させる接続部と、
前記付勢力が前記接触部材に作用する方向を前記端子部が前記退避位置から前記接触位置に向かって移動する方向に一致させるように、前記ワイヤをガイドするガイド部とを含む、伝熱試験装置。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の伝熱試験装置であって、
前記仮蓋を前記容器本体の上方から前記容器本体に向かって降下させる方向に垂直な方向において前記フレームの両側に前記接触部材が配置されている、伝熱試験装置。

【請求項8】

請求項３〜７の何れか１項に記載の伝熱試験装置であって、
前記仮蓋に形成された貫通孔から前記容器本体内に挿入され、前記接触部材が前記バスケットの内面に接触している状態を撮影可能な撮像装置をさらに備える、伝熱試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子炉から取り出した使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵に用いられる容器に要求される性能を確認するための試験装置に関し、詳しくは、当該容器の除熱機能を確認する伝熱試験に用いられる伝熱試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

原子炉から取り出した使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵に用いられる容器（以下、キャスクと称する）が知られている。キャスクに収容される使用済燃料は、キャスク１基当たりで最大数十ｋＷ程度の発熱があり、相当量のガンマ線や中性子を放出する。そのため、キャスクには、高い安全機能が要求される。

【0003】

安全機能は、除熱機能、密封機能、遮蔽機能及び臨界防止機能を含む。除熱機能は、使用済燃料の熱を逃がしキャスクの構成部材や使用済燃料などの温度を適切に下げる機能である。密封機能は、放射線物質としての使用済燃料をキャスク内に閉じ込める機能である。遮蔽機能は、使用済燃料から放出されるガンマ線や中性子を遮蔽し、キャスク外部の線量率を下げて、放射線被爆を防止する機能である。臨界防止機能は、使用済燃料に若干残っているウラン２３５の核分裂による臨界を防止する機能である。

【0004】

キャスクに要求される安全機能については、キャスクが実際に使用される前に確かめる必要がある。キャスクに要求される安全機能のうち、除熱性能については、伝熱試験が行われる。

【0005】

伝熱試験においては、例えば、下記非特許文献１及び２参照に記載のように、使用済燃料の発熱量に相当する熱を発生するヒータをキャスク本体内に配置された格子状のバスケットによって区画された複数の収容空間の各々に挿入し、キャスク本体及びバスケットの内面温度を熱電対によって測定し、設計時に解析で求めた温度を超えないことを確認する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】三菱重工技報 Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．４ ２８６−２８９頁

【非特許文献2】日立評論 Ｖｏｌ．８６ Ｎｏ．２ ２０９−２１２頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

非特許文献１及び２に記載の伝熱試験では、その準備作業として、キャスク本体やバスケットの内面の表面温度を測定する温度測定器としての熱電対を、キャスク本体やバスケットの内面における表面温度を測定可能な位置に保持する作業（具体的には、キャスク本体やバスケットの内面に熱電対を固定する作業）が必要になる。

【0008】

ここで、格子状のバスケットによって区画された複数の収容空間の各々は使用済燃料を収容可能な程度の大きさであればよいため、バスケットの組立が完了した状態でバスケットの内面に熱電対を固定しようとすると、作業者の手が届かなくなり、熱電対を所望の位置に固定することが困難になるおそれがある。そのため、バスケットの内面に熱電対を固定するためには、バスケットを組み立てながら熱電対を固定する必要がある。その結果、熱電対の導線を避けながらバスケットを組み立てなければならなくなり、作業の効率が低下するという問題がある。

【0009】

加えて、バスケットを容器本体に挿入するときには、熱電対が外れないようにする必要がある。そのため、バスケットを容器本体に挿入する作業を慎重に行わなければならなくなり、作業の効率が低下するという問題がある。

【0010】

つまり、非特許文献１及び２に記載の伝熱試験では、キャスク本体やバスケットの内面における表面温度を測定可能な位置に熱電対を保持する作業の効率が悪いために、伝熱試験を効率よく行うことが難しい。

【0011】

本発明の目的は、伝熱試験の準備作業のうち、容器本体やバスケットの内面の表面温度の測定が必要な位置に温度測定器を保持する作業の効率を向上させて、伝熱試験を効率よく行うことができる伝熱試験装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明による伝熱試験装置は、格子状のバスケットによって画定され互いに平行な状態で所定の方向に延びる複数の収容空間の各々に使用済燃料を収容した状態で前記使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵をするために用いられ、前記バスケットを外部から挿入するための開口が形成されて前記バスケットを収容する容器本体と前記容器本体の開口を覆うようにして前記容器本体に取り付けられる容器蓋とを含む容器の除熱機能を確認するための伝熱試験に用いられる伝熱試験装置であって、前記容器蓋の代わりに前記容器本体に取付可能な仮蓋と、容器本体の内面又は前記バスケットの内面における表面温度を測定可能な温度測定器と、前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときに前記温度測定器を支持しながら前記仮蓋とともに移動することによって前記温度測定器とともに前記容器本体に挿入されるように前記仮蓋に連結され、前記表面温度を測定可能な位置に前記温度測定器を保持する保持機構とを備える。

【0013】

上記伝熱試験装置においては、仮蓋を容器本体の上方から容器本体に向かって降下させることにより、バスケットが収容された容器本体内に温度測定器を挿入することができる。また、バスケットが収容された容器本体内に温度測定器を挿入した状態で、容器本体の内面又はバスケットの内面における表面温度を測定可能な位置に温度測定器を保持することができる。そのため、バスケットを組み立てながら温度測定器を固定したり、温度測定器が固定されたバスケットを容器本体に挿入する必要がなくなる。その結果、容器本体の内面又はバスケットの内面における表面温度を測定可能な位置に温度測定器を保持する作業を効率よく行うことができる。したがって、上記伝熱試験装置においては、伝熱試験の準備に要する時間を短くして、伝熱試験を効率よく行うことができる。

【0014】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記温度測定器は、前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触可能であり前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触している状態で前記バスケットの内面からの熱伝導を許容する端子部を含み、前記端子部が前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触している状態で前記バスケットの内面における表面温度を測定する接触式温度測定器であり、前記保持機構は、前記仮蓋が取り付けられた状態において前記容器本体の外部から操作可能な被操作部を含み、前記端子部が前記容器本体内で前記バスケットの内面から離れた退避位置と前記バスケットの内面に直接的または間接的に接触した接触位置との間で移動可能になるように、前記端子部を保持し、前記被操作部に対する操作に連動して、前記端子部を前記退避位置と前記接触位置との間で移動させる。

【0015】

上記伝熱試験装置においては、温度測定器として接触式のものを採用する場合であっても、温度測定器を容器本体及びバスケットに接触させずに表面温度を測定可能な位置まで移動させることができる。

【0016】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記保持機構は、前記端子部を支持しながら前記端子部とともに移動可能に配置され、前記端子部が前記接触位置に位置する状態で前記端子部とともに前記バスケットの内面に接触する接触部材を含む。

【0017】

上記伝熱試験装置においては、端子部をバスケットの内面に接触させる際に、端子部だけでなく、端子部を支持する接触部材もバスケットの内面に接触させるので、バスケットの内面に対する端子部の接触状態を安定させることができる。

【0018】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記保持機構は、前記端子部を支持しながら前記端子部とともに移動可能に配置され、前記バスケットの内面に接触可能な接触部材を含み、前記端子部は、前記バスケットの内面に接触している前記接触部材を介することで前記バスケットの内面に対して間接的に接触することにより、前記バスケットの内面における表面温度を測定する。

【0019】

上記伝熱試験装置においては、端子部が接触部材を介してバスケットの内面に接触するので、バスケットの内面に対する端子部の接触状態を安定させることができる。

【0020】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記保持機構は、さらに、前記仮蓋から吊り下げられ、前記接触部材を支持するフレームと、前記接触部材と前記フレームとの間に配置され、前記端子部が前記退避位置から前記接触位置に向かって移動する方向の付勢力である弾発力を前記接触部材に与えるばねと、前記被操作部に対する第１操作に連動して、前記端子部を前記付勢力に抗して前記接触位置から前記退避位置に向かって移動させ、前記被操作部に対する第２操作に連動して、前記端子部を前記付勢力によって前記退避位置から前記接触位置に向かって移動させる移動機構とを含む。

【0021】

上記伝熱試験装置においては、フレームからバスケットの内面までの距離にばらつきがある場合であっても、ばねの弾発力によって接触部材をバスケットの内面に対して確実に接触させることができる。そのため、バスケットの内面に対する端子部の接触状態を安定させることができる。

【0022】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記移動機構は、前記接触部材に一端が接続されるワイヤと、前記ワイヤの他端が接続され、前記被操作部に対する前記第１操作に伴って移動することにより、前記端子部を前記付勢力に抗して前記接触位置から前記退避位置に向かって移動させるような引張力を前記ワイヤに与え、前記被操作部に対する前記第２操作に伴って移動することにより、前記引張力を解除して、前記端子部を前記付勢力によって前記退避位置から前記接触位置に向かって移動させる接続部と、前記付勢力が前記接触部材に作用する方向を前記端子部が前記退避位置から前記接触位置に向かって移動する方向に一致させるように、前記ワイヤをガイドするガイド部とを含む。

【0023】

上記伝熱試験装置においては、ワイヤを用いた機械的な動作により、バスケットの内面に対する端子部の接触状態と非接触状態とを切り換えるので、例えば、電気信号によって駆動される機構を用いる場合と比べて、端子部をバスケットの内面に接触させる動作に対する信頼性を向上させることができる。

【0024】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記仮蓋を前記容器本体の上方から前記容器本体に向かって降下させる方向に垂直な方向において前記フレームの両側に前記接触部材が配置されている。

【0025】

上記伝熱試験装置においては、フレームの両側に突っ張るようにして、接触部材をバスケットの内面に接触させることができる。その結果、バスケットの内面に対する接触部材の接触状態をさらに安定させることができる。

【0026】

上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記仮蓋に形成された貫通孔から前記容器本体内に挿入され、前記接触部材が前記バスケットの内面に接触している状態を撮影可能な撮像装置をさらに備える。

【0027】

上記伝熱試験装置においては、接触部材がバスケットの内面に接触している状態を容器本体の外部から確認することができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明による伝熱試験装置によれば、伝熱試験の準備を効率よく行うことができるので、伝熱試験を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施の形態による伝熱試験装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図3】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図4】図１におけるＣ−Ｃ断面図である。

【図5】図１に示す伝熱試験装置が備える温度測定装置の概略構成を示す斜視図である。

【図6】図１の一部を拡大して示す図面である。

【図7】図１の他の一部を拡大して示す図面である。

【図8】温度測定装置が備える保持機構の変形例を示す側面図である。

【図9】温度測定装置が備える保持機構の変形例を示す平面図であって、熱電対がバスケットの内面に固定されていない状態を示す平面図である。

【図10】温度測定装置が備える保持機構の変形例を示す平面図であって、熱電対がバスケットの内面に固定された状態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。

【0031】

図１、図２、図３及び図４を参照しながら、本発明の実施の形態による伝熱試験装置１０について説明する。図１は、伝熱試験装置１０の概略構成を示す模式図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図４は、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。

【0032】

伝熱試験装置１０は、キャスクの除熱機能を確認する伝熱試験に用いられる。キャスクは、使用済燃料の輸送及び／又は貯蔵に用いられる容器であって、バスケット６０を収容する容器本体と、当該容器本体の開口を覆う容器蓋とを含む。

【0033】

ここで、バスケット６０は、図２、図３及び図４に示すように、複数の第１プレート６２と複数の第２プレート６４とを格子状に組み合わせることによって形成されている。バスケット６０には、複数の収容空間６６が形成されている。複数の収容空間６６は、互いに平行な状態で所定の方向に延びている。なお、複数の収容空間６６の各々の開口は、矩形形状を有している。

【0034】

伝熱試験装置１０は、仮蓋２０と、複数の模擬熱源３０と、複数の連結機構４０と、温度測定装置５０とを含む。以下、これらについて説明する。

【0035】

仮蓋２０は、伝熱試験のときに、容器蓋の代わりに、容器本体に取り付けられる。つまり、仮蓋２０は、容器本体に対して着脱可能である。仮蓋２０は、容器蓋と同程度の密封性能を有する。仮蓋２０は、容器蓋と同程度の伝熱性能を有する。

【0036】

複数の模擬熱源３０は、それぞれ、使用済燃料の発熱量を模擬した温度に加熱される。複数の模擬熱源３０は、複数の収容空間６６の各々に１つずつ収容される。

【0037】

複数の模擬熱源３０は、それぞれ、２つの支持板３１、３３と、複数の整熱板３２と、複数のヒータ線３４とを含む。

【0038】

２つの支持板３１、３３は、収容空間６６が延びる方向（図１中の上下方向）に離れて配置される。２つの支持板３１、３３は、互いに同じ形状及び大きさを有している。本実施の形態では、２つの支持板３１、３３は、それぞれ、収容空間６６の開口よりも一回り小さいサイズの矩形板形状を有している。

【0039】

複数の整熱板３２は、収容空間６６が延びる方向において、一対の支持板３１の間に位置している。複数の整熱板３２は、互いに同じ形状及び大きさを有している。本実施の形態では、整熱板３２は、収容空間６６の開口よりも一回り小さいサイズの矩形板形状を有している。なお、整熱板３２は、支持板３１と同じ形状及び大きさを有している。

【0040】

複数のヒータ線３４は、それぞれ、収容空間６６が延びる方向に延びている。複数のヒータ線３４は、それぞれ、複数の整熱板３２を貫通して配置されている。複数のヒータ線３４の各々の一端は、支持板３１によって支持されている。複数のヒータ線３４の各々の他端は、支持板３３によって支持されている。複数のヒータ線３４は、それぞれ、複数の発熱領域３４１を有する。複数の発熱領域３４１は、ヒータ線３４が延びる方向に並んで形成されている。複数の発熱領域３４１の発熱量は互いに異なっている。複数の発熱領域３４１の発熱量を互いに異ならせる方法としては、例えば、発熱領域３４１ごとに導線の巻数を異ならせる方法や、発熱領域３４１ごとに供給する電力を異ならせる方法等がある。

【0041】

ここで、複数の整熱板３２は、それぞれ、隣り合う２つの発熱領域３４１の境界に配置される。つまり、複数の整熱板３２は、複数の発熱領域３４１に応じて、収容空間６６内を複数の発熱空間６６１に仕切るように配置されている。

【0042】

複数の連結機構４０は、複数の模擬熱源３０の各々を仮蓋２０に対して個別に連結する。複数の連結機構４０は、それぞれ、第１引掛部４２と、第２引掛部４４とを含む。

【0043】

第１引掛部４２は、仮蓋２０の下面に設けられている。第１引掛部４２は、管状又は棒状の部材が半円状に湾曲された形状を有しており、その全体がガイド部として機能する。第１引掛部４２の両端は、仮蓋２０の下面に固定されている。第１引掛部４２は、仮蓋２０の下面に垂直な方向であって且つ当該下面から離れる方向に向かって突出している。第１引掛部４２の中央が仮蓋２０の下面から最も離れている。第１引掛部４２は、仮蓋２０とともに、環状の引掛部を形成している。

【0044】

第２引掛部４４は、模擬熱源３０が有する支持板３１の上面に設けられている。第２引掛部４４は、管状又は棒状の部材が半円状に湾曲された形状を有している。第２引掛部４４の両端は、支持板３１の上面に固定されている。第２引掛部４４は、支持板３１の上面に垂直な方向であって且つ当該上面から離れる方向に向かって突出している。第２引掛部４４の中央が支持板３１の上面から最も離れている。第２引掛部４４は、支持板３１とともに、環状の引掛部を形成している。第２引掛部４４の中間部分は、第１引掛部４２と仮蓋２０との間（つまり、第１引掛部４２と仮蓋２０とによって形成された環状の引掛部）を通過している。そのため、第２引掛部４４は、第１引掛部４２からの脱落が防止された状態で、第１引掛部４２に対して引っ掛かることができる。

【0045】

温度測定装置５０は、少なくとも一部が複数の収容空間６６の何れか１つに収容された状態で、バスケット６０の表面温度を測定する。

【0046】

図５、図６及び図７を参照しながら、温度測定装置５０について説明する。図５は、温度測定装置５０の概略構成を示す斜視図である。図６は、図１の一部を拡大して示す図面である。図７は、図１の他の一部を拡大して示す図面である。

【0047】

温度測定装置５０は、接触式温度測定器としての熱電対５１と、保持機構５２とを備える。以下、これらについて説明する。

【0048】

熱電対５１は、複数の収容空間６６の何れかに挿入されて、当該収容空間６６を区画するバスケット６０の内面に接触している状態で、バスケット６０の内面における表面温度を測定する。熱電対５１は、バスケット６０の内面に接触可能な端子部５１１を含む。端子部５１１は、バスケット６０の内面に接触している状態で、バスケット６０の内面からの熱伝達を許容する。熱電対５１は、仮蓋２０に連結されて、仮蓋２０とともに移動可能である。

【0049】

保持機構５２は、複数の収容空間６６の何れかに挿入されて、熱電対５１をバスケット６０の内面における表面温度を測定可能な位置に保持する。具体的には、保持機構５２は、熱電対５１が有する端子部５１１をバスケット６０の内面に接触させた状態に保持する。保持機構５２は、仮蓋２０に連結されて、仮蓋２０とともに移動可能である。

【0050】

保持機構５２は、被操作部としての操作ハンドル５８１と、フレーム５３１と、フレーム５３２と、一対のパイプ５４と、一対の接触部材としての押え板５５と、一対のばね５６と、移動機構５７とを含む。以下、これらについて説明する。

【0051】

操作ハンドル５８１は、仮蓋２０が取り付けられた容器本体の外側から操作可能に配置されている。操作ハンドル５８１は、伸縮継手５８に設けられている。伸縮継手５８は、仮蓋２０に形成された収容孔２２内に配置されている。伸縮継手５８は、ベローズ型の伸縮継手である。これにより、仮蓋２０の密封性が確保されている。

【0052】

フレーム５３１は、フレーム５３２を吊り下げる。フレーム５３１とフレーム５３２は、一対のパイプ５４によって連結されている。一対のパイプ５４の各々には、熱電対５１が収容されている。熱電対５１が有する端子部５１１は、パイプ５４の外側に位置している。

【0053】

フレーム５３１は、仮蓋２０に連結されている。具体的には、フレーム５３１が有する引掛部５３Ａが仮蓋２０の下面に設けられた引掛部２４に引っ掛かることにより、フレーム５３１が仮蓋２０に連結されている。

【0054】

フレーム５３２は、一対の押え板５５の間に配置され、一対の押え板５５の各々を支持する。フレーム５３２は、複数の収容空間６６の何れかに収容された状態で、当該収容空間６６を区画するバスケット６０の内面から離れた位置に配置される。フレーム５３２は、矩形の枠体形状を有する。フレーム５３２は、複数のヒータ線３４を囲んでいる。

【0055】

一対の押え板５５は、容器本体に収容された状態で、バスケット６０の内面に接触可能な位置に配置される。押え板５５は、熱電対５１を支持している。熱電対５１が有する端子部５１１は、押え板５５に形成された孔５５１内に位置している。押え板５５がバスケット６０の内面に接触した状態で、端子部５１１が押え板５５とともにバスケット６０の内面に接触する。押え板５５は、バスケット６０の内面に接触している位置（接触位置）とバスケット６０の内面から離れた位置（退避位置）との間を移動可能に配置されている。

【0056】

一対のばね５６は、それぞれ、押え板５５とフレーム５３２との間に配置され、押え板５５に対して、押え板５５がフレーム５３２から離れる方向に付勢力を及ぼす。つまり、ばね５６は、押え板５５に対して、押え板５５を退避位置から接触位置に向かって移動させる方向に付勢力を及ぼす。

【0057】

移動機構５７は、一対の押え板５５の各々をフレーム５３２に対して接近／離隔する方向に移動させる。操作ハンドル５８１の操作に連動して、押え板５５が移動する。押え板５５がフレーム５３２に対して移動する方向は、操作ハンドル５８１を操作する方向に対応している。押え板５５をフレーム５３２に接近させるとき（つまり、押え板５５を接触位置から退避位置に向かって移動させるとき）には、操作ハンドル５８１を第１方向に操作する。押え板５５をフレーム５３２から離すとき（つまり、押え板５５を退避位置から接触位置に向かって移動させるとき）には、操作ハンドル５８１を第２方向に操作する。

【0058】

移動機構５７は、一対のワイヤ５７１と、接続部５７２と、ガイド部５７３とを含む。以下、これらについて説明する。

【0059】

一対のワイヤ５７１は、それぞれ、押え板５５と接続部５７２とを連結する。一対のワイヤ５７１は、それぞれ、パイプ５４に収容されている。

【0060】

接続部５７２は、伸縮継手５８に設けられて、操作ハンドル５８１に対する操作に伴って移動し、押え板５５をばね５６の付勢力に抗してフレーム５３２に近づけるような引張力（つまり、押え板５５を接触位置から退避位置に向かって移動させるような引張力）をワイヤ５７１に与える。

【0061】

ガイド部５７３は、操作ハンドル５８１の操作に伴うワイヤ５７１の動きをガイドする。本実施の形態では、ワイヤ５７１を収容するパイプ５４により、ガイド部５７３が実現されている。ガイド部５７３は、押え板５５の近傍において、押え板５５がフレーム５３２に対して接近／離隔する方向に延びる部分を有する。これにより、ワイヤ５７１の引張力が押え板５５に作用する方向は、ばね５６の付勢力が押え板５５に作用する方向とは反対の方向になっている。

【0062】

続いて、伝熱試験装置１０を用いた伝熱試験について説明する。伝熱試験においては、模擬熱源３０を容器本体内に配置された格子状のバスケット６０によって区画された複数の収容空間６６の各々に挿入し、容器本体及びバスケット６０の表面温度を測定し、設計時に解析で求めた温度を超えないことを確認する。

【0063】

伝熱試験を行うに際して、伝熱試験を行うための準備をする。具体的には、伝熱試験装置１０をキャスクの容器本体に取り付ける。以下、その作業について説明する。

【0064】

先ず、複数の模擬熱源３０の各々が連結機構４０によって連結された仮蓋２０を準備する。

【0065】

続いて、仮蓋２０を容器本体の上方に移動させる。このとき、複数の模擬熱源３０の各々は、重力の作用により、仮蓋２０に吊り下げられる。具体的には、模擬熱源３０の支持板３１に設けられた第２引掛部４４が、重力の作用により、仮蓋２０の下面に設けられた第１引掛部４２に引っ掛かる。このとき、第２引掛部４２は、第１引掛部４２のうち模擬熱源３０に最も近い部分に接している。

【0066】

また、複数の模擬熱源３０の各々が仮蓋２０に吊り下げられるときには、温度測定装置５０も仮蓋２０に対して吊り下げられる。

【0067】

続いて、複数の模擬熱源３０の各々が複数の収容空間６６のうち対応する収容空間６６の真上に位置するように、仮蓋２０の位置合わせをする。その後、仮蓋２０を容器本体に向かって降下させる。これにより、複数の模擬熱源３０の各々が対応する収容空間６６に対して同時に挿入される。

【0068】

複数の模擬熱源３０の各々は、対応する収容空間６６内を降下する。ここで、仮蓋２０が容器本体に接する前に、複数の模擬熱源３０の各々の下端（つまり、複数の模擬熱源３０の各々が有する支持板３３の下面）が容器本体の底面１８（図１参照）に接する。そのため、仮蓋２０だけが容器本体に向かって降下し続ける。このとき、仮蓋２０に設けられた第１引掛部４２が、模擬熱源３０に設けられた第２引掛部４４に対して、下方に移動することにより、第２引掛部４４が第１引掛部４２に接触しなくなって、第２引掛部４４の動きが第１引掛部４２によって拘束されている状態が解除される。別の表現をすれば、第２引掛部４４が第１引掛部４２に対して引っ掛からなくなる。その結果、模擬熱源３０が収容空間６６内で任意の方向に移動可能となる。

【0069】

この状態で、仮蓋２０が容器本体に取り付けられる。仮蓋２０を容器本体に対して取り付けるときには、例えば、ボルトが用いられる。

【0070】

仮蓋２０が容器本体に取り付けられた状態で、容器本体内は減圧状態に維持されている。容器本体内には、ヘリウムガスが封入されている。

【0071】

上記のように仮蓋２０が容器本体に取り付けられるときには、一対の押え板５５の各々が退避位置に保持された状態で、温度測定装置５０が複数の収容空間６６の何れかに挿入される。そのため、一対の押え板５５は、バスケット６０に接触することなく、収容空間６６に収容される。

【0072】

仮蓋２０が容器本体に取り付けられた状態で、操作ハンドル５８１が第２方向に操作される。これにより、接続部５７２が所定の方向に回転し、ワイヤ５７１による引張力が解除される。つまり、押え板５５がばね５６の付勢力によってフレーム５３２から離れる方向に移動するのを阻止している力が押え板５５に作用しなくなる。別の表現をすれば、押え板５５がばね５６の付勢力によって退避位置から接触位置に向かって移動するのを阻止している力が押え板５５に作用しなくなる。そのため、ばね５６の付勢力により、押え板５５がフレーム５３２から離れる方向に移動する。つまり、押え板５５が退避位置から接触位置に向かって移動する。このような押え板５５の移動は、押え板５５がバスケット６０の内面（収容空間６６を区画している側面）に接触することによって阻止される。つまり、押え板５５は、ばね５６の付勢力により、バスケット６０の内面に押し当てられる。その結果、押え板５５に取り付けられた熱電対５１の端子部５５１がバスケット６０の内面に接触する。

【0073】

なお、伝熱試験前に端子部５１１及び押え板５５がバスケット６０の内面に接触している状態を確認するため、仮蓋２０に貫通孔を設けて、当該貫通孔に撮像装置としての工業用内視鏡（例えば、ファイバースコープや、ビデオスコープ）を挿入し、端子部５１１及び押え板５５がバスケット６０の内面に接触しているのを確認できるようにしてもよい。この場合、端子部５１１及び押え板５５がバスケット６０の内面に接触している状態を確認した後、工業用内視鏡を仮蓋の貫通孔から取り出して、当該貫通孔を封止することにより、伝熱試験に影響が出ないようにすればよい。

【0074】

このような準備をした後、伝熱試験を行う。伝熱試験では、複数の模擬熱源３０の各々が有するヒータ線３４に電流を流すことにより、複数の模擬熱源３０の各々を加熱する。これにより、使用済燃料の発熱量及び発熱領域が模擬される。

【0075】

この状態で、バスケット６０の表面温度と容器本体の表面温度とを測定し、設計時に解析で求めた温度を超えないことを確認する。

【0076】

伝熱試験は、容器本体が縦置きの状態（つまり、収容空間６６が縦方向に延びている状態）と横置きの状態（つまり、収容空間６６が横方向に延びている状態）で行われる。ここで、容器本体が縦置きの状態では、複数の模擬熱源３０の各々は、容器本体の底面１８に接触している。これに対して、容器本体が横置きの状態では、複数の模擬熱源３０の各々は、バスケット６０の内面に接触している。これは、複数の模擬熱源３０の各々が収容空間６６内で動きが拘束されていないためである。このようにすることで、使用済燃料の収容空間６６内での動きを模擬することができる。

【0077】

このような伝熱試験が終了したら、伝熱試験装置１０を容器本体から取り外す。以下、その作業について説明する。

【0078】

先ず、操作ハンドル５８１を第１方向に操作する。これにより、接続部５７２が上記所定の方向とは反対の方向に回転する。その結果、ワイヤ５７１に引張力が与えられる。この引張力が押え板５５に作用することにより、押え板５５がばね５６の付勢力に抗してフレーム５３２に近づく方向に移動する。つまり、押え板５５がばね５６の付勢力に抗して接触位置から退避位置に向かって移動する。そのため、押え板５５がバスケット６０の内面から離れる。つまり、熱電対５１が有する端子部５１１がバスケット６０の内面から離れる。

【0079】

このような状態にした後、仮蓋２０が容器本体に取り付けられた状態を解除して、仮蓋２０を容器本体から上方に持ち上げる。その初期の段階では、第２引掛部４４が第１引掛部４２に引っ掛かっていないので、仮蓋２０だけが上方に向かって移動するが、途中から第２引掛部４４が第１引掛部４２に引っ掛かるので、複数の模擬熱源３０の各々が仮蓋２０に対して吊り下げられた状態になり、仮蓋２０の上方への移動とともに、複数の模擬熱源３０の各々も上方に向かって移動する。その結果、複数の模擬熱源３０の各々が対応する収容空間６６から引き抜かれる。このようにして、伝熱試験装置１０が容器本体から取り外される。

【0080】

伝熱試験装置１０においては、仮蓋２０を容器本体の上方から容器本体に向かって降下させることにより、バスケット６０が収容された状態の容器本体内に熱電対５１を挿入することができる。また、バスケット６０が収容された状態の容器本体内に熱電対５１を挿入した後で、バスケット６０の内面における表面温度を測定可能な位置に熱電対５１を保持することができる。そのため、バスケット６０を組み立てながら熱電対を固定したり、熱電対が固定されたバスケット６０を容器本体に挿入する必要がなくなる。その結果、バスケット６０の内面における表面温度を測定可能な位置に熱電対５１を保持する作業を効率よく行うことができる。したがって、伝熱試験装置１０においては、伝熱試験の準備に要する時間を短くして、伝熱試験を効率よく行うことができる。

【0081】

伝熱試験装置１０においては、仮蓋２０を容器本体に向かって降下させているときには、熱電対５１の端子部５１１を取り付けた押え板５５がバスケット６０に接触するのを回避しているので、温度測定器として熱電対５１を採用する場合であっても、熱電対５１を容器本体及びバスケット６０に接触させずに表面温度を測定可能な位置まで移動させることができる。

【0082】

伝熱試験装置１０においては、熱電対５１が有する端子部５１１をバスケット６０の内面に接触させる際に、端子部５１１だけでなく、端子部５１１が取り付けられた押え板５５もバスケット６０の内面に接触させるので、バスケット６０の内面に対する端子部５１１の接触状態を安定させることができる。

【0083】

伝熱試験装置１０においては、ばね５６の付勢力を利用して、熱電対５１の端子部５１１が取り付けられた押え板５５をバスケット６０の内面に接触させるので、バスケット６０の内面に対する端子部５１１の接触状態を安定させることができる。

【0084】

伝熱試験装置１０においては、ワイヤ５７１を用いた機械的な動作により、バスケット６０の内面に対する押え板５５の接触状態と非接触状態とを切り換えるので、例えば、電気信号によって駆動される機構を用いる場合と比べて、押え板５５に取り付けられた端子部５１１をバスケット６０の内面に接触させる動作に対する信頼性を向上させることができる。

【0085】

伝熱試験装置１０においては、フレーム５３２の両側に突っ張るようにして、押え板５５をバスケット６０の内面に接触させることができる。その結果、バスケット６０の内面に対する押え板５５の接触状態をさらに安定させることができる。

【0086】

伝熱試験装置１０においては、ワイヤ５７１及び熱電対５１がパイプ５４に収容されているので、ワイヤ５７１及び熱電対５１をパイプ５４によって保護することができる。

【0087】

［実施の形態の変形例］
図８、図９及び図１０を参照しながら、保持機構の変形例について説明する。図８は、保持機構７０を示す側面図である。図９は、保持機構７０によって熱電対５１がバスケット６０の内面に接触していない状態を示す平面図である。図１０は、保持機構７０によって熱電対５１がバスケット６０の内面に接触している状態を示す平面図である。

【0088】

保持機構７０は、一対の接触部材７２と、リンク機構７４と、ばね７６と、ワイヤ７８とを備える。以下、これらについて説明する。

【0089】

一対の接触部材７２は、容器本体に収容された状態で、バスケット６０の内面に対して接触可能な位置に配置される。一対の接触部材７２は、ヒータ線３４の両側に位置している。接触部材７２は、バスケット６０の内面に接触している位置（接触位置）とバスケット６０の内面から離れた位置（退避位置）との間を移動する。一対の接触部材７２は、それぞれ、吊り下げワイヤ８０によって、整熱板３２に連結されている。接触部材７２は、熱電対５１を支持する。熱電対５１の端子部５１１は、ばね７３の付勢力により、接触部材７２の側面から外側に突出するように配置されている。

【0090】

リンク機構７４は、一対の接触部材７２を連結している。リンク機構７４の動作に伴って、一対の接触部材７２の間隔が変化する。

【0091】

ばね７６は、リンク機構７４が一対の接触部材７２の間隔を広げるような形態を有するように、リンク機構７４に付勢力を及ぼす。

【0092】

ワイヤ７８は、リンク機構７４と接続部５７２とを連結する。ワイヤ７８の引張力がリンク機構７４に作用することにより、リンク機構７４がばね７６の付勢力に抗して形態を変化させる。

【0093】

このような保持機構７０においては、ワイヤ７８を引っ張ることにより、図８及び図９に示すように、ばね７６の付勢力に抗して、リンク機構７４が一対の接触部材７２の各々をバスケット６０の内面から離れる方向に移動させるように変形し、その状態を維持する。そのため、一対の接触部材７２の各々が退避位置に保持される。このとき、熱電対５１の端子部５１１は、ばね７３の付勢力により、接触部材７２の側面から外側に向かって突出しているが、バスケット６０の内面から離れた位置にある。この状態で、保持機構７０が、収容空間６６に挿入されて、収容空間６６内を移動する。そのため、保持機構７０がバスケット６０に接触するのを回避しつつ、保持機構７０を熱電対５１による温度測定が可能な位置まで移動させることができる。

【0094】

また、ワイヤ７８に及ぼされている引張力を解除することにより、図１０に示すように、ばね７６の付勢力により、リンク機構７４が一対の接触部材７２の各々をバスケット６０の内面に接触させるように変形する。一対の接触部材７２の各々は、ばね７６の付勢力により、接触位置まで移動し、バスケット６０の内面に押し当てられる。この状態で、熱電対５１の端子部５１１は、ばね７３の付勢力により、バスケット６０の内面に押し当てられる。つまり、熱電対５１がバスケット６０の内面における表面温度を測定する位置に保持される。この状態で、熱電対５１１により、バスケット６０の内面における表面温度が測定される。

【0095】

このような保持機構７０を備える場合であっても、上記実施の形態と同様に、熱電対５１をバスケット６０の内面における表面温度を測定可能な位置に保持することができるので、伝熱試験の準備を効率よく行うことができる。

【0096】

また、保持機構７０においては、ばね７３の付勢力を利用して、熱電対５１の端子部５１１をバスケット６０の内面に接触させることができるので、熱電対５１の端子部５１１がバスケット６０の内面に対して接触している状態を安定させることができる。

【0097】

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

【0098】

例えば、上記実施の形態では、温度測定器として接触式のものが採用されていたが、温度測定器は、非接触式であってもよい。非接触式の温度測定器を採用する場合、接触部材や接触部材を移動させるための機構はなくてもよい。

【0099】

例えば、上記実施の形態では、接触部材の一例として押え板５５について説明したが、接触部材は、端子部の周囲でバスケットの内面に接触する領域を有するものであれば、特に限定されない。接触部材は、バスケットの内面に対して、点接触であってもよいし、線接触であってもよい。

【0100】

例えば、上記実施の形態では、バスケット６０の内面における表面温度を測定する場合について説明したが、バスケット６０の内面における表面温度を測定する場合と同様に、容器本体の内面における表面温度を測定してもよい。

【0101】

例えば、押え板をばねの付勢力に抗して移動させる際の駆動力は、電磁力を利用するものであってもよい。このような駆動力は、例えば、ソレノイドを用いることで得られる。

【0102】

例えば、上記実施の形態では、ワイヤ５７１の動きをガイドするガイド部５７３がパイプ５４によって実現されていたが、プーリ等を用いてワイヤの動きをガイドしてもよい。

【0103】

例えば、上記実施の形態では、熱電対５１が有する端子部５１１は熱電対５１を支持する押え板５５に形成された孔５５１内に位置しており、押え板５５がバスケット６０の内面に接触した状態で端子部５１１が押え板５５とともにバスケット６０の内面に接触していたが、熱電対５１が有する端子部５１１を埋め込んだ接触板を押え板５５の代わりに採用し、熱電対５１の端子部５１１がバスケット６０の内面に接触している接触板を介してバスケット６０の内面からの熱伝導を許容するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0104】

１０ 伝熱試験装置
２０ 仮蓋
５１ 熱電対
５１１ 端子部
５２ 保持機構
５３１ フレーム
５３Ａ フレーム
５３２ フレーム
５４ パイプ
５５ 押え板
５６ ばね
５７ 移動機構
５７１ ワイヤ
５７２ 接続部
５７３ ガイド部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】