JP2001083296A - 発熱物質収納容器 - Google Patents
発熱物質収納容器Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 収納した発熱物質の熱放散を良くすると共に
該発熱物質から放出される他のエネルギーを遮蔽するこ
とができる発熱物質収納容器を得る。 【解決手段】 発熱物質から放出される熱以外のエネル
ギーを遮蔽する小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料
からなる遮蔽部材３を内筒２と外筒５の間に介在させ、
前記遮蔽体と剛性部材の容器の間に該遮蔽体の熱膨張の
少なくとも一部を吸収できるギャップ６を設けると共に
該ギャップの一部に伝熱部材７を挟み込んで伝熱を促進
するようにした。
該発熱物質から放出される他のエネルギーを遮蔽するこ
とができる発熱物質収納容器を得る。 【解決手段】 発熱物質から放出される熱以外のエネル
ギーを遮蔽する小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料
からなる遮蔽部材３を内筒２と外筒５の間に介在させ、
前記遮蔽体と剛性部材の容器の間に該遮蔽体の熱膨張の
少なくとも一部を吸収できるギャップ６を設けると共に
該ギャップの一部に伝熱部材７を挟み込んで伝熱を促進
するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱物質を収納す
る発熱物質収納容器に係り、熱とその他のエネルギー、
例えば中性子を発生する核種を含む放射性物質（例えば
使用済核燃料や高レベル放射性物質ガラス固化体）から
放出される放射線を遮蔽するように収納するのに好適な
発熱物質容器に関する。
る発熱物質収納容器に係り、熱とその他のエネルギー、
例えば中性子を発生する核種を含む放射性物質（例えば
使用済核燃料や高レベル放射性物質ガラス固化体）から
放出される放射線を遮蔽するように収納するのに好適な
発熱物質容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】使用済核燃料や高レベルガラス固化体な
どの放射性物質を密封状態に収納すると共に該物質から
発生する放射線を遮蔽する筒状の長い容器の例として、
その断面を図１１に示すような容器がある。この容器の
壁面は、容器内壁側から順に、密封境界を形成すると共
にガンマ線の遮蔽機能を担う炭素鋼製の内筒２と、中性
子線の遮蔽機能を担う中性子遮蔽体３と、この中性子遮
蔽体３を保護すると共に二次ガンマ線を遮蔽する炭素鋼
製の外筒５から構成されている。このうち内筒２と外筒
５は剛性部材となっている。
どの放射性物質を密封状態に収納すると共に該物質から
発生する放射線を遮蔽する筒状の長い容器の例として、
その断面を図１１に示すような容器がある。この容器の
壁面は、容器内壁側から順に、密封境界を形成すると共
にガンマ線の遮蔽機能を担う炭素鋼製の内筒２と、中性
子線の遮蔽機能を担う中性子遮蔽体３と、この中性子遮
蔽体３を保護すると共に二次ガンマ線を遮蔽する炭素鋼
製の外筒５から構成されている。このうち内筒２と外筒
５は剛性部材となっている。
【０００３】中性子遮蔽体３としては、中性子に対する
減速や吸収能力の高い水素やホウ素などの軽元素を多く
含む樹脂（ポリエチレンやエポキシ樹脂、並びにこれら
にホウ素化合物を添加したものなど）がしばしば用いら
れる。これらの樹脂は、一般に、金属に比べて熱伝導率
が小さく、また熱膨張率が大きいという特徴を持ってい
る。また、耐熱温度は、金属に比べて低い。
減速や吸収能力の高い水素やホウ素などの軽元素を多く
含む樹脂（ポリエチレンやエポキシ樹脂、並びにこれら
にホウ素化合物を添加したものなど）がしばしば用いら
れる。これらの樹脂は、一般に、金属に比べて熱伝導率
が小さく、また熱膨張率が大きいという特徴を持ってい
る。また、耐熱温度は、金属に比べて低い。
【０００４】内筒２内に収納する放射性物質１は、その
崩壊に伴って熱を発生することから、容器の温度を収納
物質や該容器の耐熱温度以下に維持できるように、この
熱を容器内部から外部に向かって円滑に移動させる必要
がある。中性子遮蔽体３として樹脂を用いた場合、内筒
２と外筒５の間の伝熱が妨げられることから、高熱伝導
率の材料（アルミニウムなど）からなる伝熱フィン４を
設けて伝熱を促進するようにしている。
崩壊に伴って熱を発生することから、容器の温度を収納
物質や該容器の耐熱温度以下に維持できるように、この
熱を容器内部から外部に向かって円滑に移動させる必要
がある。中性子遮蔽体３として樹脂を用いた場合、内筒
２と外筒５の間の伝熱が妨げられることから、高熱伝導
率の材料（アルミニウムなど）からなる伝熱フィン４を
設けて伝熱を促進するようにしている。
【０００５】この伝熱フィン４に比べて、中性子遮蔽体
３の熱膨張率は非常に大きいことから、収納する放射性
物質１の発熱量が多くなって容器内の温度が高くなる場
合には、中性子遮蔽体３の熱膨張によって伝熱フィン４
や外筒５に大きな引張応力が作用し、これらが塑性変形
を引き起こす可能性がある。この対策として、容器の健
全性に影響を与えない程度の発熱量となるように該容器
内に収納する放射性物質１の量を減らし、また、図１１
の拡大図に示すように、中性子遮蔽体３と外筒５との間
にギャップ６を設けて該中性子遮蔽体３の熱膨張力が外
筒５に過大な負荷として作用しないようにすることが考
えられる。
３の熱膨張率は非常に大きいことから、収納する放射性
物質１の発熱量が多くなって容器内の温度が高くなる場
合には、中性子遮蔽体３の熱膨張によって伝熱フィン４
や外筒５に大きな引張応力が作用し、これらが塑性変形
を引き起こす可能性がある。この対策として、容器の健
全性に影響を与えない程度の発熱量となるように該容器
内に収納する放射性物質１の量を減らし、また、図１１
の拡大図に示すように、中性子遮蔽体３と外筒５との間
にギャップ６を設けて該中性子遮蔽体３の熱膨張力が外
筒５に過大な負荷として作用しないようにすることが考
えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、収納容
器を効率良く使用する観点から、放射性物質の収納量を
減らさずに、中性子遮蔽体３と外筒５との間にギャップ
６を設けると、ギャップ６の熱伝導率は固体である中性
子遮蔽体３の熱伝導率に比べて１桁以上小さいことか
ら、中性子遮蔽体３を通過して外筒５に放散する熱流は
ギャップ６の部分で妨げられ、ギャップ６がない場合に
比べて中性子遮蔽体３の温度が上昇する。中性子遮蔽体
３の温度は、伝熱フィン４の枚数や厚み、熱伝導率を増
やして該伝熱フィン４を通過する熱流束を増大させるこ
とで低くすることができるが、伝熱フィン４は中性子に
対する遮蔽能力が中性子遮蔽体３に比べて小さいことか
ら、伝熱フィン４の枚数や厚みは、容器に要求される遮
蔽能力により制限される。つまり、ギャップ６の存在に
よる中性子遮蔽体３の温度上昇は、伝熱フィン４の工夫
だけでは解決できない場合がある。
器を効率良く使用する観点から、放射性物質の収納量を
減らさずに、中性子遮蔽体３と外筒５との間にギャップ
６を設けると、ギャップ６の熱伝導率は固体である中性
子遮蔽体３の熱伝導率に比べて１桁以上小さいことか
ら、中性子遮蔽体３を通過して外筒５に放散する熱流は
ギャップ６の部分で妨げられ、ギャップ６がない場合に
比べて中性子遮蔽体３の温度が上昇する。中性子遮蔽体
３の温度は、伝熱フィン４の枚数や厚み、熱伝導率を増
やして該伝熱フィン４を通過する熱流束を増大させるこ
とで低くすることができるが、伝熱フィン４は中性子に
対する遮蔽能力が中性子遮蔽体３に比べて小さいことか
ら、伝熱フィン４の枚数や厚みは、容器に要求される遮
蔽能力により制限される。つまり、ギャップ６の存在に
よる中性子遮蔽体３の温度上昇は、伝熱フィン４の工夫
だけでは解決できない場合がある。
【０００７】樹脂製の中性子遮蔽体３は金属に比べて耐
熱温度が低いことから、この中性子遮蔽体３の温度が容
器に収納可能な放射性物質１の最大発熱量を決める要素
となっていることが多い。このため、ギャップ６を設け
た容器においては、中性子遮蔽体３の温度を耐熱温度以
下に保てるように該容器に収納可能な放射性物質１の最
大発熱量を下げる必要がある。
熱温度が低いことから、この中性子遮蔽体３の温度が容
器に収納可能な放射性物質１の最大発熱量を決める要素
となっていることが多い。このため、ギャップ６を設け
た容器においては、中性子遮蔽体３の温度を耐熱温度以
下に保てるように該容器に収納可能な放射性物質１の最
大発熱量を下げる必要がある。
【０００８】このような問題は、熱とその他のエネルギ
ーを放出する発熱物質を該熱を放散させつつその他のエ
ネルギーが外部に漏れないように遮蔽する遮蔽体を内蔵
して構成する各種の発熱物質収容容器についても言える
ことである。
ーを放出する発熱物質を該熱を放散させつつその他のエ
ネルギーが外部に漏れないように遮蔽する遮蔽体を内蔵
して構成する各種の発熱物質収容容器についても言える
ことである。
【０００９】本発明の１つの目的は、収納した発熱物質
の熱放散を良くすると共に該発熱物質から放出される他
のエネルギーを遮蔽することができる発熱物質収納容器
を提案することにある。
の熱放散を良くすると共に該発熱物質から放出される他
のエネルギーを遮蔽することができる発熱物質収納容器
を提案することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、内側容器と外側容器
の間に熱以外の他のエネルギーを遮蔽する遮蔽体を内蔵
した発熱物質収納容器において、発熱物質から放出され
る前記他のエネルギーを遮蔽しつつ熱を有効に放散させ
て容器内を許容温度以下に維持することができるように
する。
の間に熱以外の他のエネルギーを遮蔽する遮蔽体を内蔵
した発熱物質収納容器において、発熱物質から放出され
る前記他のエネルギーを遮蔽しつつ熱を有効に放散させ
て容器内を許容温度以下に維持することができるように
する。
【００１１】本発明の更に他の目的は、発熱物質から遮
蔽体へ伝達された熱を効果的に放散することにより該遮
蔽体の温度上昇を該遮蔽体の耐熱許容温度以下に抑制す
ると共に該遮蔽体の熱膨張により外側容器に許容値以上
の力が作用しないようにすることにある。
蔽体へ伝達された熱を効果的に放散することにより該遮
蔽体の温度上昇を該遮蔽体の耐熱許容温度以下に抑制す
ると共に該遮蔽体の熱膨張により外側容器に許容値以上
の力が作用しないようにすることにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、発熱物質である
放射性物質から放出される熱の放散を良くすると共に該
放射性物質から放出される他のエネルギーである中性子
を遮蔽することができる発熱物質収納容器を提供するこ
とにある。
放射性物質から放出される熱の放散を良くすると共に該
放射性物質から放出される他のエネルギーである中性子
を遮蔽することができる発熱物質収納容器を提供するこ
とにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも中
性子を発生する放射性物質を収納する剛性部材の内側容
器と、この内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側容
器とを備え、前記放射性物質から放出される中性子を遮
蔽するように前記容器を構成する材料に比べて小さな熱
伝導率と大きな熱膨張率の材料からなる遮蔽体を前記内
側容器と外側容器の間に介在させた発熱物質収納容器に
おいて、前記遮蔽体と剛性部材の容器の間に該遮蔽体の
熱膨張の少なくとも一部を吸収できる隙間を設けると共
に該隙間の一部に伝熱部材を挟み込んで伝熱を促進する
ようにしたことを特徴とする。
性子を発生する放射性物質を収納する剛性部材の内側容
器と、この内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側容
器とを備え、前記放射性物質から放出される中性子を遮
蔽するように前記容器を構成する材料に比べて小さな熱
伝導率と大きな熱膨張率の材料からなる遮蔽体を前記内
側容器と外側容器の間に介在させた発熱物質収納容器に
おいて、前記遮蔽体と剛性部材の容器の間に該遮蔽体の
熱膨張の少なくとも一部を吸収できる隙間を設けると共
に該隙間の一部に伝熱部材を挟み込んで伝熱を促進する
ようにしたことを特徴とする。
【００１４】また、本発明は、少なくとも中性子を発生
する放射性物質を収納する剛性部材の内側容器と、この
内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側容器とを備
え、前記放射性物質から放出される中性子を遮蔽するよ
うに前記容器を構成する材料に比べて小さな熱伝導率と
大きな熱膨張率の材料からなる遮蔽体層を前記内側容器
と外側容器の間に介在させた発熱物質収納容器におい
て、前記遮蔽体層の一部を前記容器接触させ、残りの部
分と容器の間に空隙を形成し、前記接触部分の面積を前
記遮蔽体の熱膨張により前記容器に作用する力が少なく
とも該容器に塑性変形を与えない大きさ以内としたこと
を特徴とする。
する放射性物質を収納する剛性部材の内側容器と、この
内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側容器とを備
え、前記放射性物質から放出される中性子を遮蔽するよ
うに前記容器を構成する材料に比べて小さな熱伝導率と
大きな熱膨張率の材料からなる遮蔽体層を前記内側容器
と外側容器の間に介在させた発熱物質収納容器におい
て、前記遮蔽体層の一部を前記容器接触させ、残りの部
分と容器の間に空隙を形成し、前記接触部分の面積を前
記遮蔽体の熱膨張により前記容器に作用する力が少なく
とも該容器に塑性変形を与えない大きさ以内としたこと
を特徴とする。
【００１５】また、本発明は、発熱物質を収納する剛性
部材の内側容器と、この内側容器の外側を包囲する剛性
部材の外側容器とを備え、前記発熱物質から放出される
熱以外のエネルギーを遮蔽するように前記容器を構成す
る材料に比べて小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料
からなる遮蔽体を前記内側容器と外側容器の間に介在さ
せた発熱物質収納容器において、前記遮蔽体と剛性部材
の容器の間に該遮蔽体の熱膨張の少なくとも一部を吸収
できる隙間を設けると共に該隙間の一部に伝熱部材を挟
み込んで伝熱を促進するようにしたことを特徴とする。
部材の内側容器と、この内側容器の外側を包囲する剛性
部材の外側容器とを備え、前記発熱物質から放出される
熱以外のエネルギーを遮蔽するように前記容器を構成す
る材料に比べて小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料
からなる遮蔽体を前記内側容器と外側容器の間に介在さ
せた発熱物質収納容器において、前記遮蔽体と剛性部材
の容器の間に該遮蔽体の熱膨張の少なくとも一部を吸収
できる隙間を設けると共に該隙間の一部に伝熱部材を挟
み込んで伝熱を促進するようにしたことを特徴とする。
【００１６】また、本発明は、発熱物質を収納する剛性
部材の内側容器と、この内側容器の外側を包囲する剛性
部材の外側容器とを備え、前記発熱物質から放出される
熱以外のエネルギーを遮蔽するように前記容器を構成す
る材料に比べて小さな熱伝導率と大きな熱膨張率を持つ
材料からなる遮蔽体層を前記内側容器と外側容器の間に
介在させた発熱物質収納容器において、前記遮蔽体層の
一部を前記容器接触させ、残りの部分と容器の間に空隙
を形成し、前記接触部分の面積を前記遮蔽体の熱膨張に
より前記容器に作用する力が少なくとも該容器に塑性変
形を与えない大きさ以内としたことを特徴とする。
部材の内側容器と、この内側容器の外側を包囲する剛性
部材の外側容器とを備え、前記発熱物質から放出される
熱以外のエネルギーを遮蔽するように前記容器を構成す
る材料に比べて小さな熱伝導率と大きな熱膨張率を持つ
材料からなる遮蔽体層を前記内側容器と外側容器の間に
介在させた発熱物質収納容器において、前記遮蔽体層の
一部を前記容器接触させ、残りの部分と容器の間に空隙
を形成し、前記接触部分の面積を前記遮蔽体の熱膨張に
より前記容器に作用する力が少なくとも該容器に塑性変
形を与えない大きさ以内としたことを特徴とする。
【００１７】これらの場合、前記伝熱部材は前記遮蔽体
の膨張に伴って変形し、熱伝導性を維持しつつ外側容器
に作用する力を抑制する。また、前記外側容器と内側容
器を金属材料で構成し、遮蔽体を樹脂材料で構成する。
の膨張に伴って変形し、熱伝導性を維持しつつ外側容器
に作用する力を抑制する。また、前記外側容器と内側容
器を金属材料で構成し、遮蔽体を樹脂材料で構成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞本発明の第１
の実施形態の発熱物質収納容器を図１を用いて説明す
る。図１は、この第１の実施形態の発熱物質収納容器の
縦断側面図であって、図１１に示した従来の容器の縦断
側面図における側壁部の一部を拡大した図に相当する。
の実施形態の発熱物質収納容器を図１を用いて説明す
る。図１は、この第１の実施形態の発熱物質収納容器の
縦断側面図であって、図１１に示した従来の容器の縦断
側面図における側壁部の一部を拡大した図に相当する。
【００１９】放射性物質の収納部を囲む内側容器である
内筒２とその外側の外側容器である外筒５の間には遮蔽
体である樹脂製の中性子遮蔽材３と金属製の伝熱フィン
４を設けている。伝熱フィン４は、内端を内筒２に接触
させ、外端を外筒５に接触させている。
内筒２とその外側の外側容器である外筒５の間には遮蔽
体である樹脂製の中性子遮蔽材３と金属製の伝熱フィン
４を設けている。伝熱フィン４は、内端を内筒２に接触
させ、外端を外筒５に接触させている。
【００２０】中性子遮蔽材３と外界に面した外筒５との
間にはギャップ６を設けており、このギャップ６の一部
には伝熱部材７を配置して中性子遮蔽材３の熱を外筒５
に伝達して外界に放散するようにしている。この伝熱部
材７と内筒２および外筒５は、中性子遮蔽材３に比べて
剛性の大きい材料、例えば炭素鋼やステンレス鋼などの
金属、フェロボロン等の金属間化合物、ボロンカーバイ
ト等のセラミックスあるいはその複合体などで作った剛
性部材であり、その熱伝導率は、中性子遮蔽材３に比べ
て大きい。例えば、中性子遮蔽材３に熱伝導率が0.15W/
m・Kのもの、伝熱部材７に約200倍の熱伝導率を持つ鉛を
使用した場合、ギャップ６の部分（伝熱部材の設置され
ている部分も含む）の平均熱伝導率を中性子遮蔽材３と
同程度とするには、ギャップ６の部分の周長の約２％に
伝熱部材７を設置するだけで良い。中性子遮蔽材３や外
筒５と伝熱部材７は、中性子遮蔽材３の温度が上昇して
いないときには、図１（ａ）に示すように、必ずしも密
着している必要はないが、中性子遮蔽材３の温度の上昇
に伴って該中性子遮蔽部材３の熱膨張が生じたときには
密着して中性子遮蔽材３から外筒５への熱伝達を促進す
る構造としている。そして、高温時には、図１（ｂ）に
示すように、中性子遮蔽材３が大きく熱膨張することに
よって伝熱部材７の間では弾塑性変形してギャップ６の
部分に張り出すようになる。
間にはギャップ６を設けており、このギャップ６の一部
には伝熱部材７を配置して中性子遮蔽材３の熱を外筒５
に伝達して外界に放散するようにしている。この伝熱部
材７と内筒２および外筒５は、中性子遮蔽材３に比べて
剛性の大きい材料、例えば炭素鋼やステンレス鋼などの
金属、フェロボロン等の金属間化合物、ボロンカーバイ
ト等のセラミックスあるいはその複合体などで作った剛
性部材であり、その熱伝導率は、中性子遮蔽材３に比べ
て大きい。例えば、中性子遮蔽材３に熱伝導率が0.15W/
m・Kのもの、伝熱部材７に約200倍の熱伝導率を持つ鉛を
使用した場合、ギャップ６の部分（伝熱部材の設置され
ている部分も含む）の平均熱伝導率を中性子遮蔽材３と
同程度とするには、ギャップ６の部分の周長の約２％に
伝熱部材７を設置するだけで良い。中性子遮蔽材３や外
筒５と伝熱部材７は、中性子遮蔽材３の温度が上昇して
いないときには、図１（ａ）に示すように、必ずしも密
着している必要はないが、中性子遮蔽材３の温度の上昇
に伴って該中性子遮蔽部材３の熱膨張が生じたときには
密着して中性子遮蔽材３から外筒５への熱伝達を促進す
る構造としている。そして、高温時には、図１（ｂ）に
示すように、中性子遮蔽材３が大きく熱膨張することに
よって伝熱部材７の間では弾塑性変形してギャップ６の
部分に張り出すようになる。
【００２１】図２は、この実施の形態における内筒２か
ら外界にかけての温度分布（実線）を伝熱部材７を用い
ない従来の容器における同一部位の温度分布（破線）と
比較するように示したグラフである。この発明の実施の
形態における容器においては、伝熱部材７が中性子遮蔽
材３と外筒５との間の伝熱を促進するので、ギャップ６
の部分における温度変化が小さくなり、中性子遮蔽材３
より内側の領域で従来の容器に比べて温度が低くなって
いる。
ら外界にかけての温度分布（実線）を伝熱部材７を用い
ない従来の容器における同一部位の温度分布（破線）と
比較するように示したグラフである。この発明の実施の
形態における容器においては、伝熱部材７が中性子遮蔽
材３と外筒５との間の伝熱を促進するので、ギャップ６
の部分における温度変化が小さくなり、中性子遮蔽材３
より内側の領域で従来の容器に比べて温度が低くなって
いる。
【００２２】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態の発熱物質収納容器を図３を用いて説明する。図３
は、この実施形態の発熱物質収納容器における側壁部の
一部を拡大して示す断面図である。この実施の形態にお
ける発熱物質収納容器の部品構成および配置は、図１に
示した第１の実施の形態と概ね同様であるが、中性子遮
蔽材３と外筒５との間の伝熱部材７として樹脂製の中性
子遮蔽材３に比べて剛性の大きいステンレスのような剛
性部材ではなく、鉛のように小さな力で容易に変形する
延性材料を用いた点が異なる。
態の発熱物質収納容器を図３を用いて説明する。図３
は、この実施形態の発熱物質収納容器における側壁部の
一部を拡大して示す断面図である。この実施の形態にお
ける発熱物質収納容器の部品構成および配置は、図１に
示した第１の実施の形態と概ね同様であるが、中性子遮
蔽材３と外筒５との間の伝熱部材７として樹脂製の中性
子遮蔽材３に比べて剛性の大きいステンレスのような剛
性部材ではなく、鉛のように小さな力で容易に変形する
延性材料を用いた点が異なる。
【００２３】伝熱部材７は、低温時には、図３（ａ）に
示すように、断面形状が方形の原形を保って中性子遮蔽
材３の熱を外筒５に伝達して放散する。そして、高温時
に中性子遮蔽材３が熱膨張して伝熱部材７を外筒５に押
し付けるように押圧すると、（ｂ）に示すように、この
押し付け力によって伝熱部材７が潰れて外筒５に過大な
力が作用するのを防止する（もちろん、内筒２や外筒５
や伝熱フィン４に塑性変形を与えるような力が作用しな
ければ、この押し付け力によって伝熱部材７だけでな
く、伝熱部材７に押された中性子遮蔽材３が変形しても
構わない）。
示すように、断面形状が方形の原形を保って中性子遮蔽
材３の熱を外筒５に伝達して放散する。そして、高温時
に中性子遮蔽材３が熱膨張して伝熱部材７を外筒５に押
し付けるように押圧すると、（ｂ）に示すように、この
押し付け力によって伝熱部材７が潰れて外筒５に過大な
力が作用するのを防止する（もちろん、内筒２や外筒５
や伝熱フィン４に塑性変形を与えるような力が作用しな
ければ、この押し付け力によって伝熱部材７だけでな
く、伝熱部材７に押された中性子遮蔽材３が変形しても
構わない）。
【００２４】そして、中性子遮蔽材３の温度が上昇して
熱膨張量が増加すると、伝熱部材７の潰れ量が大きくな
り、中性子遮蔽材３や外筒５との接触面積が増加して伝
熱性が増すため、中性子遮蔽材３からの熱放散が多くな
って該中性子遮蔽材３の温度上昇が抑制される。
熱膨張量が増加すると、伝熱部材７の潰れ量が大きくな
り、中性子遮蔽材３や外筒５との接触面積が増加して伝
熱性が増すため、中性子遮蔽材３からの熱放散が多くな
って該中性子遮蔽材３の温度上昇が抑制される。
【００２５】図３に示した実施形態における伝熱部材７
の径方向の断面形状は四角形であるが、この伝熱部材７
は、図４に示した断面六角形状の伝熱部材７の変形例の
ように、様々な断面形状のものに変形するができる。但
し、中性子遮蔽材３や外筒５との接触性が良好で、且つ
小さな押し付け力で変形を生じるものが望ましい。
の径方向の断面形状は四角形であるが、この伝熱部材７
は、図４に示した断面六角形状の伝熱部材７の変形例の
ように、様々な断面形状のものに変形するができる。但
し、中性子遮蔽材３や外筒５との接触性が良好で、且つ
小さな押し付け力で変形を生じるものが望ましい。
【００２６】図３および図４に示した実施形態おいて、
伝熱部材７は、径方向断面形状がが中実となっている
が、図５に示した実施の形態のように、中空体とした
り、図６（ａ），（ｂ）に示した実施の形態のように、
一端を外筒５（または中性子遮蔽材３）に留め具８で固
定した板状体としても良い。これらの実施形態において
は、伝熱部材７の重量を軽くすることができるばかりで
なく、伝熱部材７に弾性の大きい金属材料（インコネル
等）を用いることにより、放射性物質の崩壊の進行が進
んで発熱量が減少し、中性子遮蔽材３の温度が低下して
収縮した場合にも良好な接触を維持することかできる。
伝熱部材７は、径方向断面形状がが中実となっている
が、図５に示した実施の形態のように、中空体とした
り、図６（ａ），（ｂ）に示した実施の形態のように、
一端を外筒５（または中性子遮蔽材３）に留め具８で固
定した板状体としても良い。これらの実施形態において
は、伝熱部材７の重量を軽くすることができるばかりで
なく、伝熱部材７に弾性の大きい金属材料（インコネル
等）を用いることにより、放射性物質の崩壊の進行が進
んで発熱量が減少し、中性子遮蔽材３の温度が低下して
収縮した場合にも良好な接触を維持することかできる。
【００２７】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態の発熱物質収納容器を図７を用いて説明する。図７
（ａ），（ｂ）は、この実施の形態の発熱物収容物質に
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
態の発熱物質収納容器を図７を用いて説明する。図７
（ａ），（ｂ）は、この実施の形態の発熱物収容物質に
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
【００２８】この実施の形態では、（ａ）に示すよう
に、中性子遮蔽材３の外筒５に対面した部分に多数の凹
凸を設け、凸部３ａの外端を外筒５に接触させることに
より隣接する凸部３ａ間の凹部がギャップ６を形成する
ようにしている。即ち、これまで説明した実施の形態に
おける伝熱部材７の伝熱機能をを中性子遮蔽材３の凸部
３ａが果たすことになる。そして、内筒２内に収納した
発熱物質の発熱によって容器内が高温になると、中性子
遮蔽材３は凸部３ａも含めて熱膨張するが、各凸部３ａ
は、（ｂ）に示すように、その両側に形成されたギャッ
プ６を埋めるように周方向に変形することが可能である
ため、外筒５へ大きな膨張力を作用させることがない。
に、中性子遮蔽材３の外筒５に対面した部分に多数の凹
凸を設け、凸部３ａの外端を外筒５に接触させることに
より隣接する凸部３ａ間の凹部がギャップ６を形成する
ようにしている。即ち、これまで説明した実施の形態に
おける伝熱部材７の伝熱機能をを中性子遮蔽材３の凸部
３ａが果たすことになる。そして、内筒２内に収納した
発熱物質の発熱によって容器内が高温になると、中性子
遮蔽材３は凸部３ａも含めて熱膨張するが、各凸部３ａ
は、（ｂ）に示すように、その両側に形成されたギャッ
プ６を埋めるように周方向に変形することが可能である
ため、外筒５へ大きな膨張力を作用させることがない。
【００２９】この中性子遮蔽材３の凹凸部の外周面には
伝熱部材を取り付けるように変形しても良い。この変形
例は、例えば、図８（ａ）に示すように、外筒５の内面
に凹凸形状の伝熱部材７を留め具８で固定して取り付け
た後に、（ｂ）に示すように、この伝熱部材７と内筒２
と伝熱フィン４で囲まれた空間へ流体状の中性子遮蔽材
３を充填して硬化することで実現することができる。こ
こで、伝熱部材７は、中性子遮蔽材３の成形型として機
能すると共にこの中性子遮蔽材３のギャップ６に対面し
た部分の熱を周方向に伝達して外筒５に放散する役割も
果たすために、より高い放熱促進効果が得られる。
伝熱部材を取り付けるように変形しても良い。この変形
例は、例えば、図８（ａ）に示すように、外筒５の内面
に凹凸形状の伝熱部材７を留め具８で固定して取り付け
た後に、（ｂ）に示すように、この伝熱部材７と内筒２
と伝熱フィン４で囲まれた空間へ流体状の中性子遮蔽材
３を充填して硬化することで実現することができる。こ
こで、伝熱部材７は、中性子遮蔽材３の成形型として機
能すると共にこの中性子遮蔽材３のギャップ６に対面し
た部分の熱を周方向に伝達して外筒５に放散する役割も
果たすために、より高い放熱促進効果が得られる。
【００３０】同様の効果は、伝熱部材７の径方向の断面
形状を図９および図１０に示すように変形しても得るこ
とができる。但し、この変形例では、伝熱部材７のうち
で中性子遮蔽材３に接した弧状の部分は、この中性子遮
蔽材３の熱膨張に伴って容易に変形あるいは切断される
部材とすることが必要である。中性子遮蔽材３や伝熱部
材７の高温時の変形挙動については、伝熱部材７のうち
で中性子遮蔽材３に接した弧状の部分以外の部分の材質
によって異なり、この伝熱部材７が中性子遮蔽材３に比
べて剛性の大きい材質の場合には、図１に示した実施の
形態と同様に挙動し、柔軟な材質場合には、図３に示し
た実施の形態と同様に挙動する。
形状を図９および図１０に示すように変形しても得るこ
とができる。但し、この変形例では、伝熱部材７のうち
で中性子遮蔽材３に接した弧状の部分は、この中性子遮
蔽材３の熱膨張に伴って容易に変形あるいは切断される
部材とすることが必要である。中性子遮蔽材３や伝熱部
材７の高温時の変形挙動については、伝熱部材７のうち
で中性子遮蔽材３に接した弧状の部分以外の部分の材質
によって異なり、この伝熱部材７が中性子遮蔽材３に比
べて剛性の大きい材質の場合には、図１に示した実施の
形態と同様に挙動し、柔軟な材質場合には、図３に示し
た実施の形態と同様に挙動する。
【００３１】以上に述べた各実施の形態は、収納する発
熱物質を熱と放射線を放出する放射性物質としたが、本
発明は、その内側に発熱物質を収納する剛性部材の内側
容器と、この内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側
容器と、前記発熱物質から放出される熱以外の他のエネ
ルギーを遮蔽するように前記容器を構成する材料に比べ
て小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料からなり、前
記内側容器と外側容器の間に介在させた遮蔽体を備え、
前記遮蔽体の熱膨張によって剛性部材の容器に過度の応
力が作用しないように発熱物質を収納するための各種の
発熱物質収納容器に適用することができる。
熱物質を熱と放射線を放出する放射性物質としたが、本
発明は、その内側に発熱物質を収納する剛性部材の内側
容器と、この内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側
容器と、前記発熱物質から放出される熱以外の他のエネ
ルギーを遮蔽するように前記容器を構成する材料に比べ
て小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料からなり、前
記内側容器と外側容器の間に介在させた遮蔽体を備え、
前記遮蔽体の熱膨張によって剛性部材の容器に過度の応
力が作用しないように発熱物質を収納するための各種の
発熱物質収納容器に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、内側容器と外側容器の
間に熱以外の他のエネルギーを遮蔽する遮蔽体を内蔵し
た発熱物質収納容器において、発熱物質から放出される
前記他のエネルギーを遮蔽体で遮蔽しつつ熱を伝熱部材
により有効に放散させて容器内を許容温度以下に維持す
ることができる。
間に熱以外の他のエネルギーを遮蔽する遮蔽体を内蔵し
た発熱物質収納容器において、発熱物質から放出される
前記他のエネルギーを遮蔽体で遮蔽しつつ熱を伝熱部材
により有効に放散させて容器内を許容温度以下に維持す
ることができる。
【００３３】そして、遮蔽体の熱膨張を該遮蔽体と外側
容器の間に形成したギャップ内において該遮蔽体の変形
または伝熱部材の変形により吸収することにより外側容
器に許容値以上の力が作用しないようにすることができ
る。
容器の間に形成したギャップ内において該遮蔽体の変形
または伝熱部材の変形により吸収することにより外側容
器に許容値以上の力が作用しないようにすることができ
る。
【００３４】そして、特に、前記遮蔽体を中性子を遮蔽
する材料とすることにより、発熱物質である放射性物質
から放出される熱の放散を良くすると共に該放射性物質
から放出される他のエネルギーである中性子を遮蔽する
ことができる発熱物質収納容器を実現することができ
る。
する材料とすることにより、発熱物質である放射性物質
から放出される熱の放散を良くすると共に該放射性物質
から放出される他のエネルギーである中性子を遮蔽する
ことができる発熱物質収納容器を実現することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態の発熱物質収納容器に
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
【図２】第１の実施形態と従来の発熱物質収納容器にお
ける側壁部の温度分布を比較するように示したグラフで
ある。
ける側壁部の温度分布を比較するように示したグラフで
ある。
【図３】本発明の第２の実施形態の発熱物質収納容器に
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における伝熱部材を変
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における伝熱部材を変
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における伝熱部材を変
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の発熱物質収納容器に
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
おける側壁部の一部を拡大して示す縦断側面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における伝熱部材を変
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡大し
て示す縦断側面図である。
【図９】図５に示した第２の実施形態における伝熱部材
を変形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡
大して示す縦断側面図である。
を変形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を拡
大して示す縦断側面図である。
【図１０】図１に示した第１の実施形態における伝熱部
材を変形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を
拡大して示す縦断側面図である。
材を変形した発熱物質収納容器における側壁部の一部を
拡大して示す縦断側面図である。
【図１１】従来の放射性物質収納容器の縦断側面図であ
る。
る。
１ 放射性物質 ２ 内筒 ３ 中性子遮蔽材 ４ 伝熱フィン ５ 外筒 ６ ギャップ ７ 伝熱部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｆ 5/002 Ｇ２１Ｃ 19/06 Ｕ 5/005 Ｇ２１Ｆ 5/00 Ｗ // Ｂ０９Ｂ 1/00 ＺＡＢ (72)発明者 金井 秀俊 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者 中山 忠和 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 Ｆターム(参考） 4D004 AA50 AB09 BB09 CA45 CC13
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも中性子を発生する放射性物質
を収納する剛性部材の内側容器と、この内側容器の外側
を包囲する剛性部材の外側容器とを備え、前記放射性物
質から放出される中性子を遮蔽するように前記容器を構
成する材料に比べて小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の
材料からなる遮蔽体を前記内側容器と外側容器の間に介
在させた発熱物質収納容器において、 前記遮蔽体と剛性部材の容器の間に該遮蔽体の熱膨張の
少なくとも一部を吸収できる隙間を設けると共に該隙間
の一部に伝熱部材を挟み込んで伝熱を促進するようにし
たことを特徴とする発熱物質収納容器。 - 【請求項２】 少なくとも中性子を発生する放射性物質
を収納する剛性部材の内側容器と、この内側容器の外側
を包囲する剛性部材の外側容器とを備え、前記放射性物
質から放出される中性子を遮蔽するように前記容器を構
成する材料に比べて小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の
材料からなる遮蔽体層を前記内側容器と外側容器の間に
介在させた発熱物質収納容器において、 前記遮蔽体層の一部を前記容器接触させ、残りの部分と
容器の間に空隙を形成し、前記接触部分の面積を前記遮
蔽体の熱膨張により前記容器に作用する力が少なくとも
該容器に塑性変形を与えない大きさ以内としたことを特
徴とする発熱物質収納容器。 - 【請求項３】 発熱物質を収納する剛性部材の内側容器
と、この内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側容器
とを備え、前記発熱物質から放出される熱以外のエネル
ギーを遮蔽するように前記容器を構成する材料に比べて
小さな熱伝導率と大きな熱膨張率の材料からなる遮蔽体
を前記内側容器と外側容器の間に介在させた発熱物質収
納容器において、 前記遮蔽体と剛性部材の容器の間に該遮蔽体の熱膨張の
少なくとも一部を吸収できる隙間を設けると共に該隙間
の一部に伝熱部材を挟み込んで伝熱を促進するようにし
たことを特徴とする発熱物質収納容器。 - 【請求項４】 前記伝熱部材は、前記遮蔽体の膨張に伴
って変形し、熱伝導性を維持しつつ外側容器に作用する
力を抑制することを特徴とする請求項１または３に記載
の発熱物質収納容器。 - 【請求項５】 発熱物質を収納する剛性部材の内側容器
と、この内側容器の外側を包囲する剛性部材の外側容器
とを備え、前記発熱物質から放出される熱以外のエネル
ギーを遮蔽するように前記容器を構成する材料に比べて
小さな熱伝導率と大きな熱膨張率を持つ材料からなる遮
蔽体層を前記内側容器と外側容器の間に介在させた発熱
物質収納容器において、 前記遮蔽体層の一部を前記容器接触させ、残りの部分と
容器の間に空隙を形成し、前記接触部分の面積を前記遮
蔽体の熱膨張により前記容器に作用する力が少なくとも
該容器に塑性変形を与えない大きさ以内としたことを特
徴とする発熱物質収納容器。 - 【請求項６】 前記外側容器と内側容器を金属材料で構
成し、遮蔽体を樹脂材料で構成したことを特徴とする請
求項１、２、３および５のいずれか１項に記載の発熱物
質収納容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25776899A JP2001083296A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 発熱物質収納容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25776899A JP2001083296A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 発熱物質収納容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083296A true JP2001083296A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17310838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25776899A Pending JP2001083296A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 発熱物質収納容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001083296A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264483A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Takenaka Komuten Co Ltd | 放射性物質貯蔵設備 |
| US6999166B2 (en) | 2002-07-08 | 2006-02-14 | Omron Corporation | Component, apparatus, and method for analyzing molecules |
| CN102959640A (zh) * | 2010-06-25 | 2013-03-06 | Tn国际公司 | 用于运输和/或存储放射性材料的容器 |
| JP2017044656A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 株式会社オー・シー・エル | 使用済み核燃料用容器、及び、使用済み核燃料用容器の製造方法 |
| CN107052021A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-08-18 | 中国矿业大学 | 一种高放废物地质处置库人工屏障缓冲材料的安置方法 |
| CN108270052A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-10 | 华霆（合肥）动力技术有限公司 | 散热装置、供电设备及电动汽车 |
| JP2018194447A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | 株式会社アトックス | 放射線源収容容器 |
| WO2019031251A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 日立造船株式会社 | キャスクおよび中性子遮蔽部の作製方法 |
| JP2019191193A (ja) * | 2019-07-09 | 2019-10-31 | 株式会社オー・シー・エル | 使用済み核燃料用容器、及び、使用済み核燃料用容器の製造方法 |
| JP2021177150A (ja) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 株式会社神戸製鋼所 | キャスク |
-
1999
- 1999-09-10 JP JP25776899A patent/JP2001083296A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264483A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Takenaka Komuten Co Ltd | 放射性物質貯蔵設備 |
| JP4567839B2 (ja) * | 2000-03-22 | 2010-10-20 | 株式会社竹中工務店 | 放射性物質貯蔵設備 |
| US6999166B2 (en) | 2002-07-08 | 2006-02-14 | Omron Corporation | Component, apparatus, and method for analyzing molecules |
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| JP2013536405A (ja) * | 2010-06-25 | 2013-09-19 | テーエヌ・アンテルナシオナル | 放射性物質の運搬及び／または貯蔵用コンテナ |
| JP2017044656A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 株式会社オー・シー・エル | 使用済み核燃料用容器、及び、使用済み核燃料用容器の製造方法 |
| CN107052021A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-08-18 | 中国矿业大学 | 一种高放废物地质处置库人工屏障缓冲材料的安置方法 |
| CN107052021B (zh) * | 2017-04-11 | 2019-08-27 | 中国矿业大学 | 一种高放废物地质处置库人工屏障缓冲材料的安置方法 |
| JP2018194447A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | 株式会社アトックス | 放射線源収容容器 |
| WO2019031251A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 日立造船株式会社 | キャスクおよび中性子遮蔽部の作製方法 |
| JP2019032241A (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-28 | 日立造船株式会社 | キャスクおよび中性子遮蔽部の作製方法 |
| CN111183489A (zh) * | 2017-08-08 | 2020-05-19 | 日立造船株式会社 | 核废料桶和中子屏蔽部的制作方法 |
| US11107597B2 (en) | 2017-08-08 | 2021-08-31 | Hitachi Zosen Corporation | Cask and method of producing neutron shield |
| CN108270052A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-10 | 华霆（合肥）动力技术有限公司 | 散热装置、供电设备及电动汽车 |
| JP2019191193A (ja) * | 2019-07-09 | 2019-10-31 | 株式会社オー・シー・エル | 使用済み核燃料用容器、及び、使用済み核燃料用容器の製造方法 |
| JP2021177150A (ja) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 株式会社神戸製鋼所 | キャスク |
| JP7330925B2 (ja) | 2020-05-08 | 2023-08-22 | 株式会社神戸製鋼所 | キャスク |
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