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技術 放射性物質の貯蔵容器

出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 下条純萬谷健一田中謙太郎
出願日 2019年2月14日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-024679
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-134197
状態 未査定
技術分野 汚染除去及び汚染物処理 放射線の遮蔽 燃料及び物質の取扱い並びに実験設備
主要キーワード 漏れ止め性 小径配管 兼用容器 ガスケットシール 体積検査 耐圧部材 シール溶接 放射線透過試験
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる構造を備える放射性物質貯蔵容器を提供すること。

解決手段

貯蔵容器100は、放射性物質を収容する容器本体1と、容器本体1の開口を密封する一次蓋2と、一次蓋2との間の空間S1の圧力を一次蓋2および容器本体1と共に保持する二次蓋3と、二次蓋3に設置され、前記圧力を監視するための密封監視装置4と、密封監視装置4に取り付けられた配管14であって、前記圧力を密封監視装置4に導入するための配管14と、を備える。配管14よりも外径が大きい筒状部材11であって、前記圧力を密封監視装置4に導入するための筒状部材11が、二次蓋3に固定される。

概要

背景

特許文献1に開示されているように、放射性物質貯蔵容器は、放射性物質を収容する容器本体と、容器本体の開口を密封する一次蓋と、一次蓋の外側に設置される二次蓋とを備えている。

上記貯蔵容器では、一次蓋の密封機能が万が一損なわれたとしても、放射性物質が容器本体の外部に放出しないように、容器本体内の圧力は負圧(大気圧よりも低い圧力)とされる。これに対して、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力は正圧(大気圧よりも高い圧力)とされる。万が一、一次蓋の密封機能が損なわれたとしても、一次蓋と二次蓋との間の空間から容器本体内へ当該空間のガスが流出することで、放射性物質が容器本体の外部にただちに放出することを防止することができる。

管理者は、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力が所定の圧力よりも低下していないか監視することで、一次蓋の密封機能が正常に維持されているかを監視する。特許文献1には、次の装置を用いて当該空間の圧力を連続監視することが開示されている。一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力は、圧力検出器圧力伝播管、およびバルブなどで構成される圧力監視系と称されている二次蓋に設置された装置を用いて監視される。

概要

一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる構造を備える放射性物質の貯蔵容器を提供すること。貯蔵容器100は、放射性物質を収容する容器本体1と、容器本体1の開口を密封する一次蓋2と、一次蓋2との間の空間S1の圧力を一次蓋2および容器本体1と共に保持する二次蓋3と、二次蓋3に設置され、前記圧力を監視するための密封監視装置4と、密封監視装置4に取り付けられた配管14であって、前記圧力を密封監視装置4に導入するための配管14と、を備える。配管14よりも外径が大きい筒状部材11であって、前記圧力を密封監視装置4に導入するための筒状部材11が、二次蓋3に固定される。

目的

本発明の目的は、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる構造を備える放射性物質の貯蔵容器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

放射性物質を収容する容器本体と、前記容器本体の開口を密封する一次蓋と、前記一次蓋の外側に設置された二次蓋であって、前記一次蓋との間の空間の圧力を前記一次蓋および前記容器本体と共に保持する二次蓋と、前記二次蓋に設置された密封監視装置であって、前記圧力を監視するための密封監視装置と、前記密封監視装置に取り付けられた配管であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための配管と、を備え、前記配管よりも外径が大きい筒状部材であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための筒状部材が、前記二次蓋に固定されている、放射性物質の貯蔵容器

請求項2

請求項1に記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記筒状部材が、前記二次蓋に全周溶接により固定されている、放射性物質の貯蔵容器。

請求項3

請求項1に記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記筒状部材が、前記二次蓋にネジ締結により固定されていると共に、前記二次蓋にシール溶接されている、放射性物質の貯蔵容器。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記二次蓋は、その内部に中性子遮蔽層を有し、前記筒状部材が、前記中性子遮蔽層を貫通している、放射性物質の貯蔵容器。

請求項5

請求項4に記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記密封監視装置を前記中性子遮蔽層側から支持するサポート部材であって、前記密封監視装置が設置される前記二次蓋内の設置空間の一部を形成するサポート部材を備え、前記筒状部材が、前記サポート部材にシール溶接または全周溶接により固定されている、放射性物質の貯蔵容器。

請求項6

請求項5に記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記筒状部材が、前記中性子遮蔽層および前記サポート部材を貫通している、放射性物質の貯蔵容器。

請求項7

請求項1〜6のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記配管はフランジ部を有し、前記筒状部材と前記フランジ部とがシール部材を介してネジ締結により接続されている、放射性物質の貯蔵容器。

請求項8

請求項1〜6のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器において、前記筒状部材と前記配管とがシール溶接により接続されている、放射性物質の貯蔵容器。

請求項9

請求項1〜8のいずれかに記載の放射性物質の貯蔵容器であって、放射性物質の輸送にも用いられる、輸送兼用貯蔵容器。

技術分野

0001

本発明は、放射性物質貯蔵容器に関する。

背景技術

0002

特許文献1に開示されているように、放射性物質の貯蔵容器は、放射性物質を収容する容器本体と、容器本体の開口を密封する一次蓋と、一次蓋の外側に設置される二次蓋とを備えている。

0003

上記貯蔵容器では、一次蓋の密封機能が万が一損なわれたとしても、放射性物質が容器本体の外部に放出しないように、容器本体内の圧力は負圧(大気圧よりも低い圧力)とされる。これに対して、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力は正圧(大気圧よりも高い圧力)とされる。万が一、一次蓋の密封機能が損なわれたとしても、一次蓋と二次蓋との間の空間から容器本体内へ当該空間のガスが流出することで、放射性物質が容器本体の外部にただちに放出することを防止することができる。

0004

管理者は、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力が所定の圧力よりも低下していないか監視することで、一次蓋の密封機能が正常に維持されているかを監視する。特許文献1には、次の装置を用いて当該空間の圧力を連続監視することが開示されている。一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力は、圧力検出器圧力伝播管、およびバルブなどで構成される圧力監視系と称されている二次蓋に設置された装置を用いて監視される。

先行技術

0005

特開2016−217890号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ここで、上記圧力伝播管は、二次蓋に形成された貫通孔に接続されている。この圧力伝播管と貫通孔との接続構造は特許文献1に具体的に開示されていないが、当該接続構造は、従来、例えば次のような構造とされる。(1)フランジ部を有する圧力伝播管が用いられ、金属ガスケットなどのシール部材を介して上記フランジ部が二次蓋にボルト締め固定される。(2)圧力伝播管が二次蓋に溶接固定される。

0007

上記の接続構造には、次の問題がある。(1)の場合、圧力検出器などから構成される装置の交換作業は比較的簡単に行える。しかしながら、交換作業の際に、ガスケットシール面にキズをつけてしまう場合があり、その場合、耐圧部材である二次蓋を修理する必要が生じる。(2)の場合、部品交換が必要となった際に溶接部を除去して再溶接する必要があり、この作業は、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響が大きい。

0008

本発明の目的は、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる構造を備える放射性物質の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

0009

本発明に係る放射性物質の貯蔵容器は、放射性物質を収容する容器本体と、前記容器本体の開口を密封する一次蓋と、前記一次蓋の外側に設置された二次蓋であって、前記一次蓋との間の空間の圧力を前記一次蓋および前記容器本体と共に保持する二次蓋と、前記二次蓋に設置された密封監視装置であって、前記圧力を監視するための密封監視装置と、前記密封監視装置に取り付けられた配管であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための配管と、を備える。前記配管よりも外径が大きい筒状部材であって、前記圧力を前記密封監視装置に導入するための筒状部材が、前記二次蓋に固定される。

発明の効果

0010

本発明の貯蔵容器によれば、一次蓋と二次蓋との間の空間の圧力を監視するための上記密封監視装置を交換などする際に、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の第1実施形態に係る貯蔵容器の側面図である。
図1に示す貯蔵容器の平面図である。
図2のA−A断面図である。
本発明の第2実施形態に係る貯蔵容器の図3に相当する図である。
本発明の第3実施形態に係る貯蔵容器の図3に相当する図である。
本発明の第4実施形態に係る貯蔵容器の図3に相当する図である。

実施例

0012

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。

0013

(第1実施形態)
図1〜3を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る放射性物質の貯蔵容器100について説明する。貯蔵容器100は、放射性物質(例えば使用済燃料)を収容する容器本体1と、容器本体1の開口を密封する一次蓋2(図3参照)と、一次蓋2の外側に設置され、一次蓋2との間の空間S1の圧力を上記一次蓋2および容器本体1と共に保持する二次蓋3(図3参照)とを備えている。なお、容器本体1(貯蔵容器100)は、縦置き設置されてもよいし、横置き設置されてもよい。図1、2は、縦置き設置された容器本体1(貯蔵容器100)を示す。また、貯蔵容器100は、放射性物質の貯蔵専用の貯蔵容器であってもよいし、放射性物質の輸送にも用いられる輸送兼用の貯蔵容器(輸送兼用貯蔵容器)であってもよい。

0014

容器本体1は、例えば有底筒形状とされ、その材質は、炭素鋼などの金属材料などである。容器本体1の内部には、例えば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。また、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。

0015

一次蓋2は、容器本体1の開口を密封する蓋である。放射性物質の密封を維持するために、一次蓋2と容器本体1との間には金属ガスケット28(シール部材)が設置される。ここで、金属ガスケット28は、容器本体1と一次蓋2の外周縁部との間に設置される(図3参照)。また、二次蓋3は、一次蓋2との間の空間S1の圧力を一次蓋2および容器本体1と共に保持する蓋である。当該空間S1の圧力を保持するために、二次蓋3と容器本体1との間には金属ガスケット29(シール部材)が設置される。ここで、金属ガスケット29は、金属ガスケット28よりも外側において、容器本体1と二次蓋3の外周縁部との間に設置される(図3参照)。

0016

なお、一次蓋2および二次蓋3の材質は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼などの金属、または、それらを溶接肉盛で組み合わせたものである。これら蓋2、3部分を容器本体1の内部から外部へ中性子が透過することを抑制するために、一次蓋2の内部または二次蓋3の内部には中性子遮蔽材が設置される。本実施形態では、二次蓋3の内部に中性子遮蔽材からなる中性子遮蔽層7が設置されている。

0017

図3に示すように、貯蔵容器100は、一次蓋2と二次蓋3との間の空間S1の圧力を監視するための密封監視装置4を有する。この密封監視装置4は、二次蓋3に設置される。

0018

金属ガスケット28の不具合などにより、一次蓋2の密封機能が万が一損なわれたとしても、放射性物質が外部に放出しないように、容器本体1内の圧力は、負圧(大気圧よりも低い圧力)とされる。これに対して、一次蓋2と二次蓋3との間の空間S1の圧力は正圧(大気圧よりも高い圧力)とされる。万が一、一次蓋2の密封機能が損なわれると、空間S1から容器本体1内へ、当該空間S1のガスが流出し、その結果、空間S1の圧力は低下する。管理者は、空間S1の圧力が所定の圧力よりも低下していないかを、密封監視装置4を用いて連続監視することで、一次蓋2の密封機能が正常に維持されているかを連続的に確認することができる。なお、一次蓋2と二次蓋3との間の空間S1、および容器本体1内には、ヘリウムガスなどの不活性ガス充填される。

0019

密封監視装置4は、空間S1の圧力を測定する圧力センサ4a、ならびに、配管およびバルブなどの付属品から構成される。二次蓋3には空間S1に連通する貫通孔13(ガス圧導入路)が設けられ、空間S1の圧力(ガス)は、この貫通孔13を介して、圧力センサ4aに導かれる。

0020

圧力センサ4aの信号を外部に取り出すためのケーブル12(図2参照)が、ダクト18に挿入され、監視盤19に接続される。圧力センサ4aの信号は、ケーブル12を介して監視盤19に入力される。このような構成により、一次蓋2と二次蓋3との間の空間S1の圧力(ガス圧力)が連続監視されることで、一次蓋2の密封機能が損なわれていないか(容器本体1内が密封状態に維持されているか)を連続的に確認することが可能になる。

0021

図3を参照しつつ、密封監視装置4まわりの構成について詳述する。密封監視装置4を中性子遮蔽層7側から支持するサポート部材10が、二次蓋3に形成された凹部3aに設置される。このサポート部材10は、密封監視装置4が設置される二次蓋3内の設置空間S2の一部を形成する円板状の部材である。

0022

上記サポート部材10には孔10aが設けられており、この孔10aに、空間S1の圧力を密封監視装置4に導入するための筒状部材としてのボス11が嵌め込まれた状態とされる。ボス11の外径は、空間S1の圧力を密封監視装置4に導入するための、密封監視装置4に取り付けられた配管14の外径よりも大きい。ボス11は、二次蓋3に設けられた貫通孔13と配管14とを連通させるための孔11aを有する。

0023

上記ボス11は、二次蓋3に固定される。ボス11は、二次蓋3に例えば全周溶接により固定される。この全周溶接による溶接部15を図3に示す。また、配管14はフランジ部14aを有し、ボス11と配管14とは、フランジ部14aにて、シール部材16(例えば、金属ガスケット)を介して係止部材17によりネジ締結により接続される。係止部材17は、例えばボルトである。

0024

上記構成によると、密封監視装置4を交換などする場合、作業者は、二次蓋3にボス11を固定したまま、ボス11から配管14を取り外すなどすればよい。そのため、作業者が、二次蓋3を傷つけたり、二次蓋3に直接、交換部品を再溶接したりする必要がないので、二次蓋の耐圧性能におよぼす影響は抑制される。

0025

ボス11の材質は、炭素鋼、ステンレス鋼などの金属である。二次蓋3にボス11を溶接にて固定する場合、溶接後の焼鈍熱処理が不要となるステンレス鋼でボス11が形成されることが好ましい。

0026

なお、図3に示すように、ボス11に、所定の深さの凹部11bが形成されてもよい。凹部11bが形成されていることで、配管14の配置が容易となる。

0027

密封監視装置4が設置される二次蓋3内の設置空間S2を覆う保護カバー5が、係止部材8にて二次蓋3に取り付けられる。保護カバー5は、外部からの落下物などから設置空間S2を保護するための部材であって、係止部材8は、例えばボルトである。保護カバー5とサポート部材10との間には、設置空間S2を密封するためのシール部材20が設置される。当該シール部材20により、密封監視装置4の設置空間S2に、雨水、ほこりなどが侵入することが防止される。

0028

図3に示すように、中性子遮蔽層7の設置領域と上記設置空間S2とが連通しないように、ボス11は、サポート部材10にシール溶接または全周溶接により固定されていることが好ましい。なお、シール溶接とは、接合強度を得るための溶接ではなく、気密性漏れ止め性能)を得るための溶接(簡易な溶接)のことをいう。また、全周溶接とは、接合強度および気密性(漏れ止め性能)の両方を得るための溶接のことをいう。例示として、全周溶接による溶接部21を図3に示している。

0029

密封監視装置4部分の気密性を確認するために、上記保護カバー5の代わりに試験用カバープレート(不図示)を設置し、設置空間S2を真空引きすることでヘリウムガスのリーク試験を実施する場合がある。この場合に、シール溶接または全周溶接によりボス11とサポート部材10とが固定されていないと、中性子遮蔽層7の設置領域の空気が設置空間S2に流れ込むので、真空引きを適正に行うことができない。よって、空間S1の圧力の維持には直接関係しないが、ボス11は、サポート部材10にシール溶接または全周溶接により固定されていることが好ましい。

0030

(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る貯蔵容器の図3に相当する図である。第1実施形態と第2実施形態との相違点について説明する。なお、第2実施形態に関し、第1実施形態の構成部材と同様の構成部材については同一の符号を付している(第3実施形態以降の実施形態についても同様)。

0031

第1実施形態では、ボス11は二次蓋3に全周溶接により固定される。これに対して、第2実施形態では、ボス22は、二次蓋3にネジ締結により固定されると共に、二次蓋3にシール溶接される。

0032

二次蓋3に設けられた貫通孔13と密封監視装置4側の配管14とを連通させるための孔22aを有するボス22は、ボス本体部23と、ボス本体部23から突出するネジ込み部24とを有する。このネジ込み部24が二次蓋3にネジ込まれ、ボス本体部23と二次蓋3との境界部分がシール溶接される。このシール溶接による溶接部25を図4に示している。ボス22と二次蓋3との接合強度は、ネジ込み部24(ネジ締結)により得られ、気密性はシール溶接により得られる。

0033

第1実施形態では、上記接合強度および気密性はいずれも全周溶接(溶接部15)により確保される。この場合、十分な接合強度が得られていることを確認するための溶接部15の体積検査放射線透過試験超音波探傷試験など)が必要となる可能性がある。一方、機械的なネジ締結による固定とシール溶接との組み合わせによると、強度はネジ締結で確保されるため溶接部はシール性の確保のみの機能とすることができ、上記体積検査は不要であり、溶接部25(シール溶接部)は表面検査だけで済む。また、機械的なネジ締結により固定とシール溶接との組み合わせによると、溶接部を最小限にとどめることができ、製造を簡素化することができる。

0034

第1実施形態では、ボス11と配管14(配管14のフランジ部14a)とが、シール部材16を介してネジ締結により接続される。これに対して、第2実施形態では、ボス22と配管14とがシール溶接により接続される。ボス22と配管14とのシール溶接による溶接部26を図4に示している。

0035

第1実施形態として示すシール部材16を介してのネジ締結による接続は、第2実施形態として示すシール溶接(溶接部26)による接続に比べて、密封監視装置4の交換が容易であるという長所がある。一方、第2実施形態として示すシール溶接(溶接部26)による接続は、第1実施形態として示すシール部材16を介してのネジ締結による接続に比べて、ボス22と配管14との気密性をより確実に維持できるという長所がある。

0036

なお、第1実施形態の場合と同様、中性子遮蔽層7の設置領域と設置空間S2とが連通しないように、ボス22は、サポート部材10にシール溶接または全周溶接により固定されてもよい(溶接部39)。

0037

(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係る貯蔵容器の図3に相当する図である。第3実施形態における筒状部材としてのボス27は、中性子遮蔽層7およびサポート部材10を貫通している。

0038

放射性物質の輸送兼用の貯蔵容器(輸送貯蔵兼用容器)の場合は、0.3m落下試験において、接続部の健全性が維持できる強度を有すること、および一次蓋2と二次蓋3間の不活性ガスの漏洩が生じないように気密性を有することが設計要件として要求される。仮に、中性子遮蔽層7を貫通するように小径配管が設置されると、その配管長が長くなり構造強度の点で問題になる可能性がある(0.3m落下事象で小径配管に中性子遮蔽材の荷重が作用し小径配管が破損する可能性がある)。

0039

これに対して、本実施形態のように、配管14よりも外径が大きいボス27が、中性子遮蔽層7およびサポート部材10を貫通していると、構造強度に優れた配管構成となる。なお、ボス27は、中性子遮蔽層7およびサポート部材10の両方ではなく、中性子遮蔽層7のみを貫通する長さを有するものであってもよい。

0040

第2実施形態の場合と同じく、ボス27は、例えば、二次蓋3にネジ締結により固定されると共に、二次蓋3にシール溶接される。ボス27が有するネジ込み部31が二次蓋3にネジ込まれ、ボス本体部30と二次蓋3との境界部分がシール溶接される(溶接部32)。また、ボス27と配管14とはシール溶接により接続される(溶接部33)。

0041

また、第1実施形態の場合と同じく、中性子遮蔽層7の設置領域と設置空間S2とが連通しないように、ボス27は、サポート部材10にシール溶接または全周溶接により固定されてもよい(溶接部40)。

0042

(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態に係る貯蔵容器の図3に相当する図である。第1〜第3実施形態の貯蔵容器では、二次蓋3の内部に中性子遮蔽層7が設置されている。これに対して、第4実施形態では、二次蓋3の内部ではなく、一次蓋2の内部に中性子遮蔽層7が設置されている。第1〜第3実施形態と第4実施形態との主な相違点は、この点にある。

0043

第2実施形態の場合と同じく、例えば、ボス34は、二次蓋3にネジ締結により固定されると共に、二次蓋3にシール溶接される。ボス34が有するネジ込み部36が二次蓋3にネジ込まれ、ボス本体部35と二次蓋3との境界部分がシール溶接される(溶接部37)。また、ボス34と配管14とはシール溶接により接続される(溶接部38)。

0044

上記の実施形態は次のように変更可能である。

0045

図3に示す第1実施形態において、図4〜6に示す第2〜4実施形態のように、ボス11が、二次蓋3にネジ締結により固定されると共に、二次蓋3にシール溶接されてもよい。また、図4〜6に示す第2〜4実施形態において、図3に示す第1実施形態のように、各ボス22、27、34が、二次蓋3に全周溶接により固定されてもよい。

0046

図3に示す第1実施形態において、図4〜6に示す第2〜4実施形態のように、ボス11と配管14とがシール溶接により接続されてもよい。また、図4〜6に示す第2〜4実施形態において、図3に示す第1実施形態のように、各ボス22、27、34と配管14とがシール部材16を介してネジ締結により接続されてもよい。

0047

その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。

0048

1:容器本体
2:一次蓋
3:二次蓋
4:密封監視装置
7:中性子遮蔽層
10:サポート部材
11:ボス(筒状部材)
14:配管
14a:フランジ部
16:シール部材
22、27、34:ボス(筒状部材)
100:貯蔵容器(放射性物質の貯蔵容器)
S1:空間(一次蓋と二次蓋との間の空間)
S2:設置空間(密封監視装置の設置空間)

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