特許 7627554 輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法並びに輸送容器及び／又は貯蔵容器

(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】

(24)【登録日】2025-01-29

(45)【発行日】2025-02-06

(54)【発明の名称】輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法並びに輸送容器及び／又は貯蔵容器

(51)【国際特許分類】

   G21C 19/32 20060101AFI20250130BHJP

   G21F 5/008 20060101ALI20250130BHJP

   G21F 5/06 20060101ALI20250130BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20250130BHJP

   F26B 5/16 20060101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

G21C19/32 110

G21F5/008

G21F5/06 Z

G21F9/36 511L

F26B5/16

【請求項の数】 4

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020139751

(22)【出願日】2020-08-21

(65)【公開番号】P2021047177

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2023-03-31

(31)【優先権主張番号】19197549

(32)【優先日】2019-09-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】514187202

【氏名又は名称】ゲーエヌエス・ゲゼルシャフト・フューア・ヌクレアール－サービス・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・リルシュル

【審査官】今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２９７９３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－２７４２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９４５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０９０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７７１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第００８９５２５０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５０６９９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １９／３２

Ｇ２１Ｆ ５／００、９／３６

Ｆ２６Ｂ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性廃棄物に用いられる輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）を乾燥する方法において、
最初に容器（１）を排水する又は機械排水し、
容器内室（３）の排水又は機械排水の後で、次に容器内室（３）の真空乾燥を行い、
真空乾燥の後で、これに続いて、容器内室（３）から残りの水分を除去するために、少なくとも１種の固体の乾燥剤（４）を容器内室（３）に導入し、固体の乾燥剤（４）は、酸化カルシウムであり、
固体の乾燥剤（４）を、少なくとも１つのフィルタカートリッジ（６）を用いて、容器内室（３）に導入する、
輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法。

【請求項2】

容器内室（３）に、真空乾燥の後で、ヘリウムガスを充填する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

容器内室（３）に、４００ｈＰａ～１０００ｈＰａ又は７５０ｈＰａ～９５０ｈＰａの内圧になるまで、ヘリウムガスを充填する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

乾燥剤（４）又は酸化カルシウムを含むフィルタカートリッジ（６）を、容器（１）の上部３分の１又は容器（１）の上部４分の１に配置する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性廃棄物、特に使用済燃料要素に用いられる輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法において、最初に容器を排水する又は機械排水する方法に関する。本発明は、さらに、対応する輸送容器及び／又は貯蔵容器に関する。以下、輸送容器及び／又は貯蔵容器という用語に代えて、略して容器という用語も用いる。

【背景技術】

【0002】

冒頭で述べたタイプの、輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法は、実地において、かつ背景技術において、原理的に様々な形態で知られている。使用済燃料要素に用いられる容器には、通常、水中で使用済燃料要素が装填される。というのも、水が、発生する中性子に対して効果的な遮蔽媒体を成すからである。さらなる取扱いに際し、一般的に、最初に容器の排水又は機械排水が行われる。これに続いて、容器内に依然として残る水分が、乾燥、特に真空乾燥によって容器から除去される。通常、容器から残留水分量を除去することは困難である。そのために、様々な乾燥手段が知られているが、これらの乾燥手段は、通常、手間がかかり、その点において費用がかさむものでもある。さらに、これらの乾燥手段は、乾燥効率が不十分な点で顕著である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

これに対して、本願の根底を成す技術的課題は、残留水分量も容器から問題なく除去可能であると同時に、容易な、あまり手間がかからない、そして高い乾燥効率において際立っている、冒頭で述べたタイプの方法を提供することである。さらに本発明の根底を成す技術的課題は、対応する輸送容器及び／又は貯蔵容器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この技術的課題を解決するために、本発明は、放射性廃棄物、特に使用済燃料要素に用いられる輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法において、最初に容器を排水する又は機械排水し、これに続いて、容器内室から残りの水分を除去するために、特に物理的にかつ／又は化学的に結合された水分を除去するために、少なくとも１種の固体の乾燥剤を容器内室に導入し、固体の乾燥剤は、アルカリ土類塩、特にアルカリ土類酸化物であることを教示する。

【0005】

固体の乾燥剤が酸化カルシウムである、又は固体の乾燥剤の少なくとも８０重量％、好適には少なくとも８５重量％、特に少なくとも９０重量％、特に有利には少なくとも９５重量％が酸化カルシウムからなることは、本発明の範囲内である。好ましくは、乾燥剤は、完全に又は実質的に完全に酸化カルシウムからなる。合目的的には、粉末状の酸化カルシウムが、乾燥剤として使用される。酸化カルシウムが２０℃で８００ｋｇ／ｍ^３～１２００ｋｇ／ｍ^３のかさ密度を有することは、本発明の範囲内である。

【0006】

本発明に係る方法は、好適には、使用済燃料要素を含む輸送容器及び／又は貯蔵容器の乾燥に用いられる。この方法は、より高い又は高い熱出力を有する容器に対して特に一層適している。合目的的には、容器の熱出力は、１２．５ｋＷ～４２ｋＷ、特に１５ｋＷ～４０ｋＷ、有利には２０ｋＷ～４０ｋＷ、例えば２５ｋＷ～４０ｋＷである。一実施形態によれば、容器は、３９ｋＷまでの熱出力を有する。上記関連において、本発明に係る方法は、格別のものであることが分かった。

【0007】

水中で容器への装填が行われ、特に水中で使用済燃料要素が装填され、本発明に係る方法の範囲内で、最初に容器の排水又は機械排水が行われることは、本発明の範囲内である。好ましくは、容器内室の排水又は機械排水の後で、さしあたり容器内室の真空乾燥が行われ、これに続いてようやく、本発明による乾燥剤を用いて、容器内室から残りの水分の除去が行われる。本発明の好ましい一実施形態によれば、容器内室に、真空乾燥の後で、ヘリウムガスが充填される。実証されているように、容器内室に、４００ｈＰａ～１０００ｈＰａ、好適には６００ｈＰａ～１０００ｈＰａ、特に７５０ｈＰａ～９５０ｈＰａの内圧になるまでヘリウムガスが充填される。

【0008】

乾燥剤又は酸化カルシウムが、真空乾燥の後で容器内室に導入されることは、本発明の範囲内である。本発明の範囲内で特に重要である極めて有利な一実施形態は、乾燥剤又は酸化カルシウムが、少なくとも１つのフィルタカートリッジを用いて容器内室に導入され、容器が閉じた状態で、フィルタカートリッジを用いて乾燥が行われることを特徴とする。この場合、フィルタカートリッジは、好適には、容器の容器内室の長手方向に延在する。一実施形態によれば、フィルタカートリッジは、容器内室の全高又は全長にわたって延在することができる。有利な別の一変化形態によれば、フィルタカートリッジは、容器内室の長さ又は高さの一部だけにわたって延在する。

【0009】

本発明に係る方法の好ましい一実施形態は、乾燥剤又は酸化カルシウム、及び好適には乾燥剤又は酸化カルシウムを含むフィルタカートリッジが、容器内室の上部３分の１、特に容器内室の上部４分の１に配置されることを特徴とする。本発明に係る方法の特に有利な一変化形態によれば、配置は、容器内室の上部５分の１に行われる。この場合、用語「上部」とは、上側の蓋又は一次蓋を有する容器の起立した状態を基準とする。

【0010】

技術的課題を解決するために、本発明は、さらに、放射性廃棄物、特に使用済燃料要素に用いられる輸送容器及び／又は貯蔵容器であって、容器内に、容器内室の機械排水の後で、かつ真空乾燥の後で、残留水分量を除去するために、少なくとも１種の乾燥剤を含む少なくとも１つの乾燥装置が設けられていて、乾燥剤は、アルカリ土類塩、特にアルカリ土類酸化物であり、特に有利には酸化カルシウムであることを教示する。合目的的には、酸化カルシウムは、粉末状で容器内室又は乾燥装置内に存在する。

【0011】

本発明に係る容器の特に有利な一実施形態は、乾燥剤又は酸化カルシウムが、少なくとも１つの、特に１つのフィルタカートリッジ内に収容されていることを特徴とする。好適には、フィルタカートリッジは、容器内室の上部３分の１、特に上部４分の１、特に有利には上部５分の１に固定されていて、例えば懸下されている。すでに前述したように、上部３分の１、上部４分の１及び上部５分の１とは、上側の蓋又は一次蓋を有する容器の起立した状態を基準とする。フィルタカートリッジの長さが、容器内室における燃料バスケットの上部５分の１又はほぼ上部５分の１にわたって延在することは、本発明の範囲内である。そのような燃料バスケットは、通常通り、使用済燃料要素を収容するのに用いられる。好ましくは、少なくとも１つの取付要素を含むフィルタカートリッジは、８００ｍｍ～１２００ｍｍ、特に９００ｍｍ～１１００ｍｍの長さを有する。

【0012】

フィルタカートリッジが、乾燥剤、特に酸化カルシウム用の、水蒸気透過性の壁によって画定された収容室を有することは、本発明の範囲内である。合目的的には、フィルタカートリッジの水蒸気透過性の壁が、焼結金属からなる、又は実質的に焼結金属からなる。これは、例えば、焼結金属としてのオーステナイト系ステンレス鋼である。好ましくは、フィルタカートリッジの水蒸気透過性の壁又は焼結金属からなる壁は、１μｍ～１５μｍ、特に２μｍ～１２μｍ、有利には４μｍ～１２μｍの孔径を有する。合目的的には、フィルタカートリッジの水蒸気透過性の壁又は焼結金属からなる壁の肉厚は、０．５ｍｍ～６ｍｍ、特に１ｍｍ～５ｍｍ、有利には１．５ｍｍ～３ｍｍである。フィルタカートリッジの外径（フィルタカートリッジが固定された状態で水平方向に測定されると合目的的であると分かった）は、好適には２５ｍｍ～６０ｍｍ、特に３０ｍｍ～５０ｍｍ、例えば３５ｍｍ～４５ｍｍである。本発明の合目的的な一実施形態によれば、フィルタカートリッジの装填容積は、６００ｍｌ～１２００ｍｌ、特に７００ｍｌ～１１００ｍｌ、有利には８００ｍｌ～１０００ｍｌである。

【0013】

容器が、一次蓋によって閉じられていることは、本発明の範囲内である。合目的的には、フィルタカートリッジが、一次蓋の下面に固定されている。

【0014】

本発明に係る輸送容器及び／又は貯蔵容器の容器内室の自由容積は、好適には２ｍ^３～８ｍ^３、特に３ｍ^３～６ｍ^３である。この場合、容器の自由容積とは、特に、燃料バスケット及び燃料要素を含まない容器の内室容積を意味する。容器から、又は特に前述の自由容積を有する容器から残留水分量を除去するために、７００ｇ～１２００ｇの乾燥剤、特に７００ｇ～９００ｇの乾燥剤又は酸化カルシウムを使用することが実証されている。容器に導入されたフィルタカートリッジは、合目的的には、７００ｇ～１２００ｇ、特に７００ｇ～９００ｇの乾燥剤又は酸化カルシウムを収容する。フィルタカートリッジ又はそのようなフィルタカートリッジの水蒸気吸収容量が２００ｇ～４００ｇ、特に２１０ｇ～３００ｇの水蒸気であることは、本発明の範囲内である。容器内室において十分な乾燥率を確認できるようにするために、合目的的には、容器が閉じた状態で圧力上昇の測定が行われる。

【0015】

本発明は、本発明に係る方法及び本発明に係る輸送容器及び／又は貯蔵容器によって、容器内室の、容易な、あまり手間がかからない、確実に作動するかつ効率的な乾燥が可能であるという認識に基づく。容器内室における残留水分量を、問題なく、確実に作動してほぼ完全に除去することができる。容器内で物理的にかつ化学的に結合された水分は、乾燥剤又は酸化カルシウムによってほぼ完全に吸収される。本発明は、酸化カルシウムの水結合率が、容器内で解放されている水分量を吸収するのに十分であるという認識に基づく。本発明に係る方法の実施が比較的低コストであることが強調されるべきである。とりわけ、容器内室を乾燥するための、装置に係る手間が抑えられている。さらに、本発明に係る方法は、不具合が生じにくいことを特徴とする。方法は、特により高い又は高い熱出力を有する容器に適している。その点については、本発明に係る方法及び本発明による容器は、実地において知られた手段と比較して顕著な利点を有する。

【0016】

以下、一実施例を示したにすぎない図面に基づいて、本発明を詳説する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る輸送容器及び／又は貯蔵容器の側断面図を概略的に示す。

【図2】本発明に係る方法又は本発明に係る容器に用いられるフィルタカートリッジの側断面図を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１には、使用済燃料要素を含む図示されてない燃料バスケットが収納された、本発明に係る輸送容器及び／又は貯蔵容器１が示されている。収納は、水中で行われ、最初に容器１の排水又は機械排水が行われた。合目的的には、実施例では、容器１に、容器１を閉鎖する一次蓋２が取り付けられている。有利には、実施例では、さしあたり容器１の容器内室３の真空乾燥が行われた。

【0019】

本発明によれば、容器内室３から残りの水分を除去するために、固体の乾燥剤４が使用される。乾燥剤４は、有利な実施形態によれば、粉末状の酸化カルシウムである。この場合、好ましくは、実施例では、この乾燥剤４又は粉末状の酸化カルシウムは、フィルタカートリッジ６の収容室５に収容されている。このフィルタカートリッジ６は、図２により詳細に示されている。

【0020】

好適には、実施例では、フィルタカートリッジ６は、容器１の容器内室３の上部５分の１に配置されている。実証されているように、実施例では、フィルタカートリッジ６は、一次蓋２の下面に取付装置７を介して懸下されている。フィルタカートリッジ６の収容室５を画定する壁が水蒸気透過性であることは、本発明の範囲内である。合目的的には、実施例では、この水蒸気透過性の壁は、焼結金属からなる。この場合、本発明の一変化形態によれば、焼結金属は、オーステナイト系ステンレス鋼であり得る。フィルタカートリッジ６の水蒸気透過性の壁８は、有利な実施形態によれば、１ｍｍ～５ｍｍの肉厚を有し、好ましくは、２μｍ～１２μｍの孔径を有する。実証されているように、実施例では、取付装置７を含むフィルタカートリッジ６は、約８００ｍｍ～１２００ｍｍ、特に９００ｍｍ～１１００ｍｍの長さを有する。

【0021】

本発明に係る容器１の容器内室３の自由容積は、合目的的には２ｍ^３～８ｍ^３、特に３～ｍ^３～６ｍ^３である。この場合、容器１の自由容積とは、特に、燃料バスケット及び燃料要素を含まない容器１の内室容積を意味する。フィルタカートリッジ６の直径又は外径は、容器内室３の内径の一部にしか相当しない。この場合、直径は、合目的的には、容器１が起立した状態で水平方向に測定される。本発明の好ましい変化形態によれば、フィルタカートリッジ６の外径は、容器内室３の内径の６分の１未満、有利には８分の１未満である。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下を含む。
１．
放射性廃棄物、特に使用済燃料要素に用いられる輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）を乾燥する方法において、
最初に容器（１）を排水する又は機械排水し、
これに続いて、容器内室（３）から残りの水分を除去するために、特に物理的にかつ／又は化学的に結合された水分を除去するために、少なくとも１種の固体の乾燥剤（４）を容器内室（３）に導入し、固体の乾燥剤（４）は、アルカリ土類塩、特にアルカリ土類酸化物である、輸送容器及び／又は貯蔵容器を乾燥する方法。
２．
固体の乾燥剤（４）は、酸化カルシウムである、又は固体の乾燥剤（４）の少なくとも８０重量％、特に少なくとも９０重量％が、酸化カルシウムからなる、上記１の方法。
３．
容器内室（３）の排水又は機械排水の後で、次に容器内室（３）の真空乾燥を行い、これに続いて、残りの水分を、固体の乾燥剤（４）を用いて、容器内室（３）から除去する、上記１又は２の方法。
４．
容器内室（３）に、真空乾燥の後で、ヘリウムガスを充填する、上記１から３のいずれか１つの方法。
５．
容器内室（３）に、４００ｈＰａ～１０００ｈＰａ、特に７５０ｈＰａ～９５０ｈＰａの内圧になるまで、ヘリウムガスを充填する、上記４の方法。
６．
乾燥剤（４）又は酸化カルシウムを、真空乾燥の後で、容器内室（３）に導入する、上記３から５のいずれか１つの方法。
７．
乾燥剤（４）又は酸化カルシウムを、少なくとも１つのフィルタカートリッジ（６）を用いて、容器内室（３）に導入する、上記１から６のいずれか１つの方法。
８．
乾燥剤（４）又は酸化カルシウム、及び好適には乾燥剤（４）又は酸化カルシウムを含むフィルタカートリッジ（６）を、容器（１）の上部３分の１、特に容器（１）の上部４分の１に配置する、上記１から７のいずれか１つの方法。
９．
放射性廃棄物、特に使用済燃料要素に用いられる輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）において、容器（１）内に、容器内室（３）の機械排水の後で、かつこれに続く真空乾燥の後で残留水分量を除去するために、少なくとも１種の乾燥剤（４）を含む少なくとも１つの乾燥装置が設けられていて、乾燥剤（４）は、アルカリ土類塩、特にアルカリ土類酸化物である、輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）。
１０．
乾燥剤（４）は、酸化カルシウムである、上記９の輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）。
１１．
乾燥剤（４）、特に酸化カルシウムは、粉末状で存在する、上記９又は１０の輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）。
１２．
乾燥剤（４）は、少なくとも１つの、特に１つのフィルタカートリッジ（６）内に収容されていて、フィルタカートリッジ（６）は、容器内室（３）の好適には上部３分の１、特に上部４分の１、有利には上部５分の１に固定されていて、特に懸下されている、上記９から１１のいずれか１つの輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）。
１３．
フィルタカートリッジ（６）は、乾燥剤（４）、特に酸化カルシウム用の、水蒸気透過性の壁（８）により画定された収容室（５）を有し、フィルタカートリッジ（６）の水蒸気透過性の壁（８）は、好適には焼結金属からなる、又は実質的に焼結金属からなる、上記１２の輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）。
１４．
フィルタカートリッジ（６）の水蒸気透過性の壁（８）は、０．５ｍｍ～６ｍｍ、特に１ｍｍ～５ｍｍの肉厚を有し、好適には１μｍ～１５μｍ、特に２μｍ～１２μｍ、好適には４μｍ～１２μｍの孔径を有する、上記１３の輸送容器及び／又は貯蔵容器（１）。

【符号の説明】

【0022】

１ 容器
２ 一次蓋
３ 容器内室
４ 乾燥剤
５ 収容室
６ フィルタカートリッジ
７ 取付装置
８ 壁

【図1】

【図2】