キャスク、バスケットおよびバスケットユニットの製造方法
【課題】メンテナンス時のバスケットの取り出し、取り入れ作業が効率的に行うことができる放射性物質の輸送や貯蔵用キャスクと、中性子吸収能が均一なバスケットユニット化されたバスケットを提供すること。
【解決手段】使用済み核燃料を所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケット１３０と、耐圧を受け持つ胴本体１０１とその周囲を取り巻く中性子遮蔽体とを有し、バスケット１３０を内部に収納する中空のキャスク本体とを備えたキャスク１００であって、バスケット１３０は、複数のバスケットセル１３１の集合体から構成され、この集合体の少なくとも一部がユニット化されたバスケットユニットＡ，Ｂを含む。
【解決手段】使用済み核燃料を所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケット１３０と、耐圧を受け持つ胴本体１０１とその周囲を取り巻く中性子遮蔽体とを有し、バスケット１３０を内部に収納する中空のキャスク本体とを備えたキャスク１００であって、バスケット１３０は、複数のバスケットセル１３１の集合体から構成され、この集合体の少なくとも一部がユニット化されたバスケットユニットＡ，Ｂを含む。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力関連設備や放射性物質の輸送や貯蔵用として使用するキャスクの改良およびこのキャスク内に装荷される使用済み核燃料を収容するためのバスケットに関する。さらに、このバスケットを構成するバスケットユニットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャスクはその構成としてキャスク本体の内側に胴本体、外側に外筒、該胴本体と該外筒との間の熱伝導を行う内部フィンと、使用済み核燃料を収容するバスケットセルの集合体であるバスケットを有している。中性子などの放射線を発する使用済み核燃料の収容用の断面が正方形の角パイプのバスケットセルとしては、中性子吸収能を有するＢ（ホウ素）添加したＡｌまたはＡｌ合金（以下、アルミニウム合金という）が用いられている。
【０００３】
バスケットセルの製造方法としては、ホウ素を添加したアルミニウム合金を溶解・鋳造したインゴットまたはアルミニウム合金粉末と中性子吸収材を混合・予備成形し、真空焼結法や熱間静水圧法（ＨＩＰ）で焼結したビレットを熱間押出しにより製造する。図１２（ａ）に１本のバスケットセル１３１の斜視図を、図１２（ｂ）に６９本のバスケットセル１３１の集合体で構成されるバスケット１３０の径方向断面図を示す（特開２００２−２０８２８号公報参照）。現在実用化されているキャスクのバスケット１３０は、個々のバスケットセル１３１の集合体であり、バスケットセル１３１の形状としては、板厚が６ｍｍの径が１６０ｍｍ角で長さ４ｍの角パイプであり、集合体を構成するバスケットセル１３１の数の一例としては６９本である。
【０００４】
従来のキャスク構造として、図１０に部分断面斜視図を、図１１に図１０に示したキャスクの径方向断面図を示す。
このキャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面をバスケット１３０の外周形状に合わせて機械加工したものである。胴本体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼や低合金鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。前記胴本体１０１と底板１０４は、溶接により結合する。また、耐圧容器としての密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１との間には金属ガスケットを設けておく。
【０００５】
胴本体１０１と外筒１０５との間には、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するレジン１０６が充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５との間には熱伝導を行う複数の銅製内部フィン１０７が溶接されており、前記レジン１０６は、この内部フィン１０７によって形成される空間に流動状態で注入され、冷却固化される。なお、内部フィン１０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０８が設けられる。
【０００６】
蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１１により構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽するステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。また、二次蓋１１１もステンレス鋼製または炭素鋼製の円盤形状であるが、その上面には中性子遮蔽体としてレジン１１２が封入されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、ステンレス鋼製または炭素鋼製のボルト１１３によって胴本体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０および二次蓋１１１と胴本体１０１との間にはそれぞれ金属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持している。また、蓋部１０９の周囲には、レジン１１４を封入した補助遮蔽体１１５が設けられている。
【０００７】
キャスク本体１１６の両側には、キャスク１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられている。なお、図１０では、補助遮蔽体１１５を設けたものを示したが、キャスク１００の搬送時には補助遮蔽体１１５を取り外して緩衝体（図示省略）を取り付ける。緩衝体は、ステンレス鋼材により作成した外筒（図示省略）内にレッドウッド材などの緩衝材を組み込んだ構造である。
【０００８】
バスケット１３０は、使用済み核燃料を収容する角パイプ１３２のバスケットセル１３１の集合体から構成される。当該角パイプ１３２のバスケットセル１３１には、ホウ素入りのアルミニウム合金材料を用いる。
また、キャビティ１０２のうちバスケットセル数が５個または７個となる角パイプ列の両側には、それぞれダミーパイプ１３３が挿入されている。このダミーパイプ１３３は、胴本体１０１の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化すること、角パイプ１３２を確実に固定することを目的とする。このダミーパイプ１３３にもホウ素入りのアルミニウム合金材料を用い、上記同様の工程により製作する。なお、このダミーパイプ１３３は省略することもできる。
【０００９】
キャスク１００に収容する使用済み核燃料集合体は、核分裂性物質および核分裂生成物などを含み、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴うため、キャスク１００の除熱機能、遮蔽機能および臨界防止機能を貯蔵期間中（６０年程度）、確実に維持する必要がある。キャスク１００では、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工してバスケットセル１３１で構成したバスケット１３０の外側を略密着状態（大きな隙間なし）で挿入するようにしている。
【００１０】
さらに、胴本体１０１と外筒１０５との間に内部フィン１０７を設け、この空間をレジン１０６で充填している。このため、燃料棒からの熱は、角パイプ１３２のバスケットセル１３１或いは充填したヘリウムガスを通じて胴本体１０１に伝導し、主に内部フィン１０７を通じて外筒１０５から放出されることになる。また、使用済み核燃料集合体から発生するγ線は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる胴本体１０１、外筒１０５、蓋部１０９などにおいて遮蔽される。また、中性子はレジン１０６によって遮蔽され、放射線業務従事者に対する被ばく上の影響をなくすようにしている。具体的には、表面線当量率が２ｍＳｖ／ｈ以下、表面から１ｍの線量当量率が１００μＳｖ／ｈ以下になるような遮蔽機能が得られるように設計する。さらに、バスケットセル１３１を構成する角パイプ１３２には、ホウ素入りのアルミニウム合金材料を用いているので、中性子を吸収して臨界に達するのを防止することができる。
さらに、このキャスク１００によれば、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工しバスケット１３０の外周を構成する角パイプ１３２のバスケットセル１３１を略密着状態で挿入するようにしたので、バスケットセル１３１とキャビティ１０２との対面する面積が広くなり、バスケットセル１３１である角パイプ１３２からの熱伝導を良好にできる。
【００１１】
また、キャビティ１０２内の空間領域をなくすことができるから、角パイプ１３２のバスケットセル１３１の収容数が同じであれば、胴本体１０１をコンパクトかつ軽量にすることができる。逆に、胴本体１０１の外径を変えない場合、それだけバスケットセル数を確保できるから、使用済み核燃料集合体の収容数を増加することができる。具体的に当該キャスク１００では、使用済み核燃料集合体の収容数を６９体にでき、かつキャスク本体１１６の外径を２５６０ｍｍ、重量を１２０ｔｏｎに抑えることができる。
【００１２】
なお、このバスケット１３０は、集合体を構成するバスケットセル１３１の部材が前述したホウ素入りのアルミニウム合金材料から製造されたものであり、従って、全体が中性子吸収能を有したものとなる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２０８２８号公報（図１０）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のキャスクのバスケットは、個々のバスケットセルの集合体であるために、放射性損傷を確認する等のメンテナンス時にはバスケットセルを一本一本取り出し、挿入する作業が必要となり、工数がかかり作業効率が悪いという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、メンテナンス時のバスケットの取り出し、取り入れ作業を効率的に行うことができる放射性物質の輸送や貯蔵用キャスクと、中性子吸収能が均一なバスケットユニット化されたバスケットを提供することを目的とする。また、本発明は、このバスケットユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究の結果、バスケット全体を構成するバスケットのセル集合体を、取り扱いのしやすい数のバスケットセルの本数で接合したバスケットユニット化することと、この接合手段として摩擦撹拌溶接法を適用することで中性子吸収能の劣化のない接合部を形成できるとの知見を得て本発明に至った。
すなわち、本発明のキャスクは、使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットと、耐圧を受け持つ胴本体とその周囲を取り巻く中性子遮蔽部とを有し、前記バスケットを内部に収納する中空のキャスク本体と、前記使用済み核燃料を前記バスケットに出し入れするために設けられた前記キャスク本体の開口部に着脱可能な蓋とを備え、前記バスケットは、複数本のバスケットセルの集合体から構成され、前記集合体の少なくとも一部がユニット化されたバスケットユニットを含むことを特徴とする。
本発明のキャスクにおいて、バスケットが、前記バスケットユニットのみから構成することが好ましい。また、バスケットユニットが、複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接で接合したものとすることが望ましい。
【００１７】
また、本発明は、使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットであって、前記バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセルが摩擦撹拌溶接部で接合されバスケットユニットを含むことを特徴とするバスケットを提供する。この摩擦撹拌溶接部は、バスケットセルの端部にあってもよく、また側面にあってもよい。端部および側面にあってもよい。バスケットセルの全長全てを摩擦撹拌溶接したときの変形を生じないように、断続的に接合することが好ましい。
【００１８】
本発明のバスケットユニットの製造方法は、バスケットを構成するバスケットセル集合体の複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接法で接合することを特徴とする。
本発明のキャスクおよびバスケットに用いられるバスケットユニットを構成するバスケットセルの材料は、ホウ素などの中性子吸収材入りアルミニウム合金であり、アルミニウム合金はＡｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金であることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のキャスク、バスケットおよびバスケットユニットの製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではなく、下記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することができる。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明によるキャスクの一実施形態を示す径方向断面図である。キャスク本体の内側の胴本体１０１、外側の外筒１０５、該胴本体１０１と該外筒１０５との間の熱伝導を行う内部フィン１０７とこの空間を充填するレジン１０６と、複数本の使用済み核燃料を収容するバスケットセル１３１の集合体であるバスケット１３０をキャビティ１０３に装荷した放射性物質の輸送や貯蔵用のキャスク１００であって、本発明のバスケット１３０が、６本のバスケットセル１３１が接合されたバスケットユニットＡが４個と、９本のバスケットセル１３１が接合されたバスケットユニットＢが５個とから構成された６９本のバスケットセル集合体のものである。
【００２１】
図２は、本実施の形態によるバスケット１３０をキャビティ１０３に装荷する前のキャスク１００の径方向断面図である。図１では、バスケット１３０を構成するバスケットセル集合体の全部が複数個のバスケットユニットＡ，Ｂで構成されたバスケット１３０を装荷したキャスク１００を示しているが、本発明のキャスク１００は、これに限定されず、バスケット１３０を構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が１個以上のバスケットユニットで構成されるようにバスケットユニット化されていればよい。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図３は、図１に示した本発明のキャスク１００に装荷される本発明のバスケット１３０の例示をするものであり、（ａ）は図１に示したものと同一の６本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＡが４個と、９本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＢが５個とから構成されたものである。（ｂ）は１１本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＣが４個と、２５本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＤが１個とから構成されたものである。（ｃ）は１０本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＥが４個と、２５本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＤが１個と、個別の４本のバスケットセル１３１とから構成されたものである。
【００２３】
本発明のバスケット１３０は図３（ａ）および（ｂ）のようにバスケットセル集合体の全部がバスケットユニット化されたもの、（ｃ）のように複数個のバスケットユニットＤ、Ｅと１本以上の個別のバスケットセル１３１からなる構成に限定されず、バスケット１３０を構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接部で接合されてユニット化されていればよい。バスケット１３０のバスケットユニット化は複数個のバスケットユニットでも１個のバスケットユニットでもよいが、メンテナンス時の取扱いしやすい重量の本数のバスケットセル１３１で構成したバスケットユニットを複数個で構成するのが好ましい。
【００２４】
本実施の形態によるバスケット１３０を構成するバスケットユニットは、接合部の中性子吸収能の劣化がなく、かつ接合部の表面が接合されたバスケットセル１３１と同一平面で形成できる摩擦撹拌溶接部で接合された複数本のバスケットセル１３１から構成されている。
【００２５】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明のキャスクおよびバスケットに用いるバスケットユニットの一実施形態を示す斜視図である。（ａ）は２本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して１個のバスケットユニットにした１×２ユニット化の例を示す。（ｂ）は４本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して１個のバスケットユニットにした２×２ユニット化の例を示す。（ｃ）は４本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して１個のバスケットユニットにした１×４ユニット化の例を示す。本発明のバスケットは、バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセルを接合したバスケットユニット化されていればよく、このバスケットユニット化は１個のバスケットユニットでも複数個のバスケットユニットでもよい。
【００２６】
１個のバスケットユニットは、図４に示す構成に限定されることがなく、これより多い５本、さらには図３に示した６本、９本、１０本をはじめ複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して構成していればよく、バスケットユニットの取り扱い時の重量を考慮して構成する本数を適宜選択できる。取り扱いが可能で、摩擦撹拌溶接部の強度が吊り上げたりする取り扱い時のバスケットユニットの重量に耐えるものであれば、その組み合わせは限定されない。
【００２７】
図５は、２本のバスケットセルから１個のバスケットユニットを製造する場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図である。（ａ）はへり部のみを、（ｂ）は側面のみを、（ｃ）はへり部と側面を接合したものである。接合方法としては後述する摩擦撹拌溶接法が最適であるが、摩擦撹拌溶接法であっても溶接線全てを接合した場合、変形が生じる恐れもあり、バスケットユニットを吊り上げたりする取り扱い時の強度が維持できれば、接合時の変形を回避するためと接合工数の低減で（ｄ）のように部分的に断続接合するのが好ましい。図６は４本のバスケットセルで１個のバスケットユニットを製造する場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図で、（ａ）は２×２ユニット化、（ｂ）は１×４ユニット化したものである。
【００２８】
複数本のバスケットセルをバスケットユニット化する手段として、ボルトとナットを用いた機械的接合法を検討したが、バスケットセルの内部で接合しようとすると、ボルトやナットがバスケットセル内の領域を占有するために、１本のバスケットセル内に収容する使用済み核燃料の量が少なくなるので好ましくない。また、バスケットセルの外周部を締め付け接合するやり方もあるが、バスケットセルの外周部に締め付け手段があると、締め付け接合された各バスケットユニットは略密着状態とすることができず、キャビティ内に空間領域ができ、キャスクのキャビティ内に装荷されるバスケットを構成する集合体のバスケットセルの数が減少してしまい、バスケットを構成する全バスケットセル内の使用済み核燃料の量が少なくなるので好ましくなく、機械的接合法は適用できない。
【００２９】
次に、バスケットセルの接合手段として、金属材料の接合手段として使用されているレーザ溶接やＭＩＧ溶接などの溶融溶接法と摩擦撹拌溶接法の適用を検討した。図７は摩擦撹拌溶接法（例えば、特許第２７１２８３８号公報に記載）の概略説明図である。摩擦撹拌溶接法は、接合すべき個所に押圧した回転工具を回転させながら接合線に沿って移動させ、接合すべき個所を発熱、軟化させ、塑性流動させ、固相接合する方法である。
【００３０】
符号２００はバスケットセル１３１の端部に位置決めされ矢印Ａ方向に回転しながら矢印Ｂ方向に向かって移動する回転工具である。この回転工具２００は、モータ（図示せず）に連結される基部２０１と、円盤状の形状を有し回転しながらバスケットセル１３１を押圧する押圧部２０２と、この押圧部２０２の中央部に取り付けられバスケットセル１３１同士を摩擦撹拌するプローブ２０３とを備えている。このプローブ２０３は、例えばバルク状のｃ−ＢＮにて構成され、その長さは２〜１０ｍｍであり、根元部の直径は８〜３０ｍｍである。
【００３１】
そして、バスケットセル１３１の端部に沿って回転工具２００を矢印Ａ方向に回転させながら、矢印Ｂ方向に円周移動させて摩擦撹拌溶接を行う。ここで、回転工具２００の回転速度は３００〜２５００ｒｐｍ、移動速度は１００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ程度に設定することが好ましい。すると、プローブ２０３の通過部位には、バスケットセル１３１同士が摩擦撹拌溶接された摩擦撹拌溶接部５０が形成される。
【００３２】
図８にバスケットセルの材料として用いられるホウ素入りアルミニウム合金母材を突合せして、溶融溶接法の１つであるレーザ溶接で接合した部分の断面概略を（ａ）に、摩擦撹拌溶接法（ＦＳＷ）で接合した部分の断面概略を（ｂ）に示す。レーザ溶接法などの溶融溶接法で接合された溶接金属部の表面が母材の表面より盛り上がっているのに対し、摩擦撹拌溶接法では接合部上面をフライス加工しながら接合してゆくので、接合された溶接金属部の表面は母材と同一平面であり、摩擦撹拌溶接法で接合された複数本のバスケットセルで構成されるバスケットユニットは、接合部である溶接金属部の表面の盛り上がりがないので、キャスクのキャビティ内に装荷するバスケットを構成するバスケットユニット化の接合手段としては適している。
【００３３】
また、レーザ溶接法と摩擦撹拌溶接法で接合した場合の母材部、接合界面および溶接金属の断面マクロ組織の顕微鏡写真を図９に示す。（ａ）のレーザ溶接法で接合した場合は、１−Ｃの溶接金属部はホウ素の析出物（黒色）が溶け込み、１−Ａの母材部や１−Ｂの接合界面と比べて、ホウ素の析出物の量が減少しているのが明らかである。即ち、バスケットセルをレーザ溶接法で接合した場合には、接合されたバスケットユニットには、ホウ素析出物の不均一分散が生じ、中性子吸収能の不均一が生じる問題があることが判明した。
【００３４】
一方、（ｂ）の摩擦撹拌溶接法で接合した場合は、２−Ｃの溶接金属部のホウ素の析出物は、２−Ａの母材部や２−Ｂの接合界面と比べても差異がなく、接合によってホウ素の析出物の溶け込みが少ないことを確認した。即ち、バスケットセルを摩擦撹拌溶接法で接合した場合には、接合されたバスケットユニットには、ホウ素析出物の不均一分散は生じず、中性子吸収能が均一であり、かつ接合部の表面は接合されるバスケットセルの表面と同一平面で寸法精度も良い。従って、キャスクのバスケットのメンテナンス時の取り扱いの効率化を図るために、バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部をバスケットユニット化する接合手段としては摩擦撹拌溶接法が最適であり、本発明ではこれを適用している。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、メンテナンス時にバスケットセルを一本ずつ取り出し、挿入する作業が不要となり、バスケットのメンテナンス作業を効率的に行うことができるキャスクが得られる。また、中性子吸収能が均一なバスケットユニット化されたバスケットが得られる。さらに、バスケットセル同士の接合手段として摩擦撹拌溶接法を適用して、中性子吸収能が均一で、接合部表面の寸法精度が優れたバスケットユニットの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるキャスクの一例を示す径方向断面図である。
【図２】本実施の形態におけるキャスクに本発明のバスケットを装荷する前のキャスクの径方向断面図である。
【図３】本実施の形態におけるバスケットの一例の径方向断面図である。
【図４】本実施の形態におけるキャスクおよびバスケットに用いるバスケットユニットの一例を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態における２本のバスケットセルで１個のバスケットユニットを製造した場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図である。
【図６】本実施の形態における４本のバスケットセルで１個のバスケットユニットを製造した場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図である。
【図７】本実施の形態におけるバスケットユニットの製造方法に適用する摩擦撹拌溶接法の概略説明図である。
【図８】バスケットセルを溶融溶接法および摩擦撹拌溶接法で接合した状態を示す模式図である。
【図９】バスケットセルを溶融溶接法および摩擦撹拌溶接法で接合した接合部の断面マクロ組織の顕微鏡写真を示す図である。
【図１０】従来のキャスクの構造の一例を示す部分断面斜視図である。
【図１１】図１０に示したキャスクの径方向断面図である。
【図１２】バスケットセルの斜視図とバスケットセル集合体の径方向断面図である。
【符号の説明】
５０…摩擦撹拌溶接部、１００…キャスク、１０１…胴本体、１０９…蓋部、１１５…補助遮蔽体、１１６…キャスク本体、１３０…バスケット、１３１…バスケットセル、１３２…角パイプ、１３３…ダミーパイプ、２００…回転工具、２０１…基部、２０２…押圧部、２０３…プローブ
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力関連設備や放射性物質の輸送や貯蔵用として使用するキャスクの改良およびこのキャスク内に装荷される使用済み核燃料を収容するためのバスケットに関する。さらに、このバスケットを構成するバスケットユニットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャスクはその構成としてキャスク本体の内側に胴本体、外側に外筒、該胴本体と該外筒との間の熱伝導を行う内部フィンと、使用済み核燃料を収容するバスケットセルの集合体であるバスケットを有している。中性子などの放射線を発する使用済み核燃料の収容用の断面が正方形の角パイプのバスケットセルとしては、中性子吸収能を有するＢ（ホウ素）添加したＡｌまたはＡｌ合金（以下、アルミニウム合金という）が用いられている。
【０００３】
バスケットセルの製造方法としては、ホウ素を添加したアルミニウム合金を溶解・鋳造したインゴットまたはアルミニウム合金粉末と中性子吸収材を混合・予備成形し、真空焼結法や熱間静水圧法（ＨＩＰ）で焼結したビレットを熱間押出しにより製造する。図１２（ａ）に１本のバスケットセル１３１の斜視図を、図１２（ｂ）に６９本のバスケットセル１３１の集合体で構成されるバスケット１３０の径方向断面図を示す（特開２００２−２０８２８号公報参照）。現在実用化されているキャスクのバスケット１３０は、個々のバスケットセル１３１の集合体であり、バスケットセル１３１の形状としては、板厚が６ｍｍの径が１６０ｍｍ角で長さ４ｍの角パイプであり、集合体を構成するバスケットセル１３１の数の一例としては６９本である。
【０００４】
従来のキャスク構造として、図１０に部分断面斜視図を、図１１に図１０に示したキャスクの径方向断面図を示す。
このキャスク１００は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面をバスケット１３０の外周形状に合わせて機械加工したものである。胴本体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼や低合金鋼製の鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。前記胴本体１０１と底板１０４は、溶接により結合する。また、耐圧容器としての密閉性能を確保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１との間には金属ガスケットを設けておく。
【０００５】
胴本体１０１と外筒１０５との間には、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するレジン１０６が充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５との間には熱伝導を行う複数の銅製内部フィン１０７が溶接されており、前記レジン１０６は、この内部フィン１０７によって形成される空間に流動状態で注入され、冷却固化される。なお、内部フィン１０７は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１０６と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０８が設けられる。
【０００６】
蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１１により構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽するステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。また、二次蓋１１１もステンレス鋼製または炭素鋼製の円盤形状であるが、その上面には中性子遮蔽体としてレジン１１２が封入されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、ステンレス鋼製または炭素鋼製のボルト１１３によって胴本体１０１に取り付けられている。さらに、一次蓋１１０および二次蓋１１１と胴本体１０１との間にはそれぞれ金属ガスケットが設けられ、内部の密封性を保持している。また、蓋部１０９の周囲には、レジン１１４を封入した補助遮蔽体１１５が設けられている。
【０００７】
キャスク本体１１６の両側には、キャスク１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられている。なお、図１０では、補助遮蔽体１１５を設けたものを示したが、キャスク１００の搬送時には補助遮蔽体１１５を取り外して緩衝体（図示省略）を取り付ける。緩衝体は、ステンレス鋼材により作成した外筒（図示省略）内にレッドウッド材などの緩衝材を組み込んだ構造である。
【０００８】
バスケット１３０は、使用済み核燃料を収容する角パイプ１３２のバスケットセル１３１の集合体から構成される。当該角パイプ１３２のバスケットセル１３１には、ホウ素入りのアルミニウム合金材料を用いる。
また、キャビティ１０２のうちバスケットセル数が５個または７個となる角パイプ列の両側には、それぞれダミーパイプ１３３が挿入されている。このダミーパイプ１３３は、胴本体１０１の重量を軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化すること、角パイプ１３２を確実に固定することを目的とする。このダミーパイプ１３３にもホウ素入りのアルミニウム合金材料を用い、上記同様の工程により製作する。なお、このダミーパイプ１３３は省略することもできる。
【０００９】
キャスク１００に収容する使用済み核燃料集合体は、核分裂性物質および核分裂生成物などを含み、放射線を発生すると共に崩壊熱を伴うため、キャスク１００の除熱機能、遮蔽機能および臨界防止機能を貯蔵期間中（６０年程度）、確実に維持する必要がある。キャスク１００では、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工してバスケットセル１３１で構成したバスケット１３０の外側を略密着状態（大きな隙間なし）で挿入するようにしている。
【００１０】
さらに、胴本体１０１と外筒１０５との間に内部フィン１０７を設け、この空間をレジン１０６で充填している。このため、燃料棒からの熱は、角パイプ１３２のバスケットセル１３１或いは充填したヘリウムガスを通じて胴本体１０１に伝導し、主に内部フィン１０７を通じて外筒１０５から放出されることになる。また、使用済み核燃料集合体から発生するγ線は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる胴本体１０１、外筒１０５、蓋部１０９などにおいて遮蔽される。また、中性子はレジン１０６によって遮蔽され、放射線業務従事者に対する被ばく上の影響をなくすようにしている。具体的には、表面線当量率が２ｍＳｖ／ｈ以下、表面から１ｍの線量当量率が１００μＳｖ／ｈ以下になるような遮蔽機能が得られるように設計する。さらに、バスケットセル１３１を構成する角パイプ１３２には、ホウ素入りのアルミニウム合金材料を用いているので、中性子を吸収して臨界に達するのを防止することができる。
さらに、このキャスク１００によれば、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機械加工しバスケット１３０の外周を構成する角パイプ１３２のバスケットセル１３１を略密着状態で挿入するようにしたので、バスケットセル１３１とキャビティ１０２との対面する面積が広くなり、バスケットセル１３１である角パイプ１３２からの熱伝導を良好にできる。
【００１１】
また、キャビティ１０２内の空間領域をなくすことができるから、角パイプ１３２のバスケットセル１３１の収容数が同じであれば、胴本体１０１をコンパクトかつ軽量にすることができる。逆に、胴本体１０１の外径を変えない場合、それだけバスケットセル数を確保できるから、使用済み核燃料集合体の収容数を増加することができる。具体的に当該キャスク１００では、使用済み核燃料集合体の収容数を６９体にでき、かつキャスク本体１１６の外径を２５６０ｍｍ、重量を１２０ｔｏｎに抑えることができる。
【００１２】
なお、このバスケット１３０は、集合体を構成するバスケットセル１３１の部材が前述したホウ素入りのアルミニウム合金材料から製造されたものであり、従って、全体が中性子吸収能を有したものとなる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２０８２８号公報（図１０）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のキャスクのバスケットは、個々のバスケットセルの集合体であるために、放射性損傷を確認する等のメンテナンス時にはバスケットセルを一本一本取り出し、挿入する作業が必要となり、工数がかかり作業効率が悪いという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、メンテナンス時のバスケットの取り出し、取り入れ作業を効率的に行うことができる放射性物質の輸送や貯蔵用キャスクと、中性子吸収能が均一なバスケットユニット化されたバスケットを提供することを目的とする。また、本発明は、このバスケットユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究の結果、バスケット全体を構成するバスケットのセル集合体を、取り扱いのしやすい数のバスケットセルの本数で接合したバスケットユニット化することと、この接合手段として摩擦撹拌溶接法を適用することで中性子吸収能の劣化のない接合部を形成できるとの知見を得て本発明に至った。
すなわち、本発明のキャスクは、使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットと、耐圧を受け持つ胴本体とその周囲を取り巻く中性子遮蔽部とを有し、前記バスケットを内部に収納する中空のキャスク本体と、前記使用済み核燃料を前記バスケットに出し入れするために設けられた前記キャスク本体の開口部に着脱可能な蓋とを備え、前記バスケットは、複数本のバスケットセルの集合体から構成され、前記集合体の少なくとも一部がユニット化されたバスケットユニットを含むことを特徴とする。
本発明のキャスクにおいて、バスケットが、前記バスケットユニットのみから構成することが好ましい。また、バスケットユニットが、複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接で接合したものとすることが望ましい。
【００１７】
また、本発明は、使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットであって、前記バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセルが摩擦撹拌溶接部で接合されバスケットユニットを含むことを特徴とするバスケットを提供する。この摩擦撹拌溶接部は、バスケットセルの端部にあってもよく、また側面にあってもよい。端部および側面にあってもよい。バスケットセルの全長全てを摩擦撹拌溶接したときの変形を生じないように、断続的に接合することが好ましい。
【００１８】
本発明のバスケットユニットの製造方法は、バスケットを構成するバスケットセル集合体の複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接法で接合することを特徴とする。
本発明のキャスクおよびバスケットに用いられるバスケットユニットを構成するバスケットセルの材料は、ホウ素などの中性子吸収材入りアルミニウム合金であり、アルミニウム合金はＡｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系のアルミニウム合金であることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のキャスク、バスケットおよびバスケットユニットの製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではなく、下記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することができる。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明によるキャスクの一実施形態を示す径方向断面図である。キャスク本体の内側の胴本体１０１、外側の外筒１０５、該胴本体１０１と該外筒１０５との間の熱伝導を行う内部フィン１０７とこの空間を充填するレジン１０６と、複数本の使用済み核燃料を収容するバスケットセル１３１の集合体であるバスケット１３０をキャビティ１０３に装荷した放射性物質の輸送や貯蔵用のキャスク１００であって、本発明のバスケット１３０が、６本のバスケットセル１３１が接合されたバスケットユニットＡが４個と、９本のバスケットセル１３１が接合されたバスケットユニットＢが５個とから構成された６９本のバスケットセル集合体のものである。
【００２１】
図２は、本実施の形態によるバスケット１３０をキャビティ１０３に装荷する前のキャスク１００の径方向断面図である。図１では、バスケット１３０を構成するバスケットセル集合体の全部が複数個のバスケットユニットＡ，Ｂで構成されたバスケット１３０を装荷したキャスク１００を示しているが、本発明のキャスク１００は、これに限定されず、バスケット１３０を構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が１個以上のバスケットユニットで構成されるようにバスケットユニット化されていればよい。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図３は、図１に示した本発明のキャスク１００に装荷される本発明のバスケット１３０の例示をするものであり、（ａ）は図１に示したものと同一の６本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＡが４個と、９本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＢが５個とから構成されたものである。（ｂ）は１１本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＣが４個と、２５本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＤが１個とから構成されたものである。（ｃ）は１０本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＥが４個と、２５本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接されたバスケットユニットＤが１個と、個別の４本のバスケットセル１３１とから構成されたものである。
【００２３】
本発明のバスケット１３０は図３（ａ）および（ｂ）のようにバスケットセル集合体の全部がバスケットユニット化されたもの、（ｃ）のように複数個のバスケットユニットＤ、Ｅと１本以上の個別のバスケットセル１３１からなる構成に限定されず、バスケット１３０を構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセル１３１が摩擦撹拌溶接部で接合されてユニット化されていればよい。バスケット１３０のバスケットユニット化は複数個のバスケットユニットでも１個のバスケットユニットでもよいが、メンテナンス時の取扱いしやすい重量の本数のバスケットセル１３１で構成したバスケットユニットを複数個で構成するのが好ましい。
【００２４】
本実施の形態によるバスケット１３０を構成するバスケットユニットは、接合部の中性子吸収能の劣化がなく、かつ接合部の表面が接合されたバスケットセル１３１と同一平面で形成できる摩擦撹拌溶接部で接合された複数本のバスケットセル１３１から構成されている。
【００２５】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明のキャスクおよびバスケットに用いるバスケットユニットの一実施形態を示す斜視図である。（ａ）は２本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して１個のバスケットユニットにした１×２ユニット化の例を示す。（ｂ）は４本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して１個のバスケットユニットにした２×２ユニット化の例を示す。（ｃ）は４本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して１個のバスケットユニットにした１×４ユニット化の例を示す。本発明のバスケットは、バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセルを接合したバスケットユニット化されていればよく、このバスケットユニット化は１個のバスケットユニットでも複数個のバスケットユニットでもよい。
【００２６】
１個のバスケットユニットは、図４に示す構成に限定されることがなく、これより多い５本、さらには図３に示した６本、９本、１０本をはじめ複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接して構成していればよく、バスケットユニットの取り扱い時の重量を考慮して構成する本数を適宜選択できる。取り扱いが可能で、摩擦撹拌溶接部の強度が吊り上げたりする取り扱い時のバスケットユニットの重量に耐えるものであれば、その組み合わせは限定されない。
【００２７】
図５は、２本のバスケットセルから１個のバスケットユニットを製造する場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図である。（ａ）はへり部のみを、（ｂ）は側面のみを、（ｃ）はへり部と側面を接合したものである。接合方法としては後述する摩擦撹拌溶接法が最適であるが、摩擦撹拌溶接法であっても溶接線全てを接合した場合、変形が生じる恐れもあり、バスケットユニットを吊り上げたりする取り扱い時の強度が維持できれば、接合時の変形を回避するためと接合工数の低減で（ｄ）のように部分的に断続接合するのが好ましい。図６は４本のバスケットセルで１個のバスケットユニットを製造する場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図で、（ａ）は２×２ユニット化、（ｂ）は１×４ユニット化したものである。
【００２８】
複数本のバスケットセルをバスケットユニット化する手段として、ボルトとナットを用いた機械的接合法を検討したが、バスケットセルの内部で接合しようとすると、ボルトやナットがバスケットセル内の領域を占有するために、１本のバスケットセル内に収容する使用済み核燃料の量が少なくなるので好ましくない。また、バスケットセルの外周部を締め付け接合するやり方もあるが、バスケットセルの外周部に締め付け手段があると、締め付け接合された各バスケットユニットは略密着状態とすることができず、キャビティ内に空間領域ができ、キャスクのキャビティ内に装荷されるバスケットを構成する集合体のバスケットセルの数が減少してしまい、バスケットを構成する全バスケットセル内の使用済み核燃料の量が少なくなるので好ましくなく、機械的接合法は適用できない。
【００２９】
次に、バスケットセルの接合手段として、金属材料の接合手段として使用されているレーザ溶接やＭＩＧ溶接などの溶融溶接法と摩擦撹拌溶接法の適用を検討した。図７は摩擦撹拌溶接法（例えば、特許第２７１２８３８号公報に記載）の概略説明図である。摩擦撹拌溶接法は、接合すべき個所に押圧した回転工具を回転させながら接合線に沿って移動させ、接合すべき個所を発熱、軟化させ、塑性流動させ、固相接合する方法である。
【００３０】
符号２００はバスケットセル１３１の端部に位置決めされ矢印Ａ方向に回転しながら矢印Ｂ方向に向かって移動する回転工具である。この回転工具２００は、モータ（図示せず）に連結される基部２０１と、円盤状の形状を有し回転しながらバスケットセル１３１を押圧する押圧部２０２と、この押圧部２０２の中央部に取り付けられバスケットセル１３１同士を摩擦撹拌するプローブ２０３とを備えている。このプローブ２０３は、例えばバルク状のｃ−ＢＮにて構成され、その長さは２〜１０ｍｍであり、根元部の直径は８〜３０ｍｍである。
【００３１】
そして、バスケットセル１３１の端部に沿って回転工具２００を矢印Ａ方向に回転させながら、矢印Ｂ方向に円周移動させて摩擦撹拌溶接を行う。ここで、回転工具２００の回転速度は３００〜２５００ｒｐｍ、移動速度は１００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ程度に設定することが好ましい。すると、プローブ２０３の通過部位には、バスケットセル１３１同士が摩擦撹拌溶接された摩擦撹拌溶接部５０が形成される。
【００３２】
図８にバスケットセルの材料として用いられるホウ素入りアルミニウム合金母材を突合せして、溶融溶接法の１つであるレーザ溶接で接合した部分の断面概略を（ａ）に、摩擦撹拌溶接法（ＦＳＷ）で接合した部分の断面概略を（ｂ）に示す。レーザ溶接法などの溶融溶接法で接合された溶接金属部の表面が母材の表面より盛り上がっているのに対し、摩擦撹拌溶接法では接合部上面をフライス加工しながら接合してゆくので、接合された溶接金属部の表面は母材と同一平面であり、摩擦撹拌溶接法で接合された複数本のバスケットセルで構成されるバスケットユニットは、接合部である溶接金属部の表面の盛り上がりがないので、キャスクのキャビティ内に装荷するバスケットを構成するバスケットユニット化の接合手段としては適している。
【００３３】
また、レーザ溶接法と摩擦撹拌溶接法で接合した場合の母材部、接合界面および溶接金属の断面マクロ組織の顕微鏡写真を図９に示す。（ａ）のレーザ溶接法で接合した場合は、１−Ｃの溶接金属部はホウ素の析出物（黒色）が溶け込み、１−Ａの母材部や１−Ｂの接合界面と比べて、ホウ素の析出物の量が減少しているのが明らかである。即ち、バスケットセルをレーザ溶接法で接合した場合には、接合されたバスケットユニットには、ホウ素析出物の不均一分散が生じ、中性子吸収能の不均一が生じる問題があることが判明した。
【００３４】
一方、（ｂ）の摩擦撹拌溶接法で接合した場合は、２−Ｃの溶接金属部のホウ素の析出物は、２−Ａの母材部や２−Ｂの接合界面と比べても差異がなく、接合によってホウ素の析出物の溶け込みが少ないことを確認した。即ち、バスケットセルを摩擦撹拌溶接法で接合した場合には、接合されたバスケットユニットには、ホウ素析出物の不均一分散は生じず、中性子吸収能が均一であり、かつ接合部の表面は接合されるバスケットセルの表面と同一平面で寸法精度も良い。従って、キャスクのバスケットのメンテナンス時の取り扱いの効率化を図るために、バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部をバスケットユニット化する接合手段としては摩擦撹拌溶接法が最適であり、本発明ではこれを適用している。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、メンテナンス時にバスケットセルを一本ずつ取り出し、挿入する作業が不要となり、バスケットのメンテナンス作業を効率的に行うことができるキャスクが得られる。また、中性子吸収能が均一なバスケットユニット化されたバスケットが得られる。さらに、バスケットセル同士の接合手段として摩擦撹拌溶接法を適用して、中性子吸収能が均一で、接合部表面の寸法精度が優れたバスケットユニットの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるキャスクの一例を示す径方向断面図である。
【図２】本実施の形態におけるキャスクに本発明のバスケットを装荷する前のキャスクの径方向断面図である。
【図３】本実施の形態におけるバスケットの一例の径方向断面図である。
【図４】本実施の形態におけるキャスクおよびバスケットに用いるバスケットユニットの一例を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態における２本のバスケットセルで１個のバスケットユニットを製造した場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図である。
【図６】本実施の形態における４本のバスケットセルで１個のバスケットユニットを製造した場合の摩擦撹拌溶接部の個所を示す斜視図である。
【図７】本実施の形態におけるバスケットユニットの製造方法に適用する摩擦撹拌溶接法の概略説明図である。
【図８】バスケットセルを溶融溶接法および摩擦撹拌溶接法で接合した状態を示す模式図である。
【図９】バスケットセルを溶融溶接法および摩擦撹拌溶接法で接合した接合部の断面マクロ組織の顕微鏡写真を示す図である。
【図１０】従来のキャスクの構造の一例を示す部分断面斜視図である。
【図１１】図１０に示したキャスクの径方向断面図である。
【図１２】バスケットセルの斜視図とバスケットセル集合体の径方向断面図である。
【符号の説明】
５０…摩擦撹拌溶接部、１００…キャスク、１０１…胴本体、１０９…蓋部、１１５…補助遮蔽体、１１６…キャスク本体、１３０…バスケット、１３１…バスケットセル、１３２…角パイプ、１３３…ダミーパイプ、２００…回転工具、２０１…基部、２０２…押圧部、２０３…プローブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットと、
耐圧を受け持つ胴本体とその周囲を取り巻く中性子遮蔽部とを有し、前記バスケットを内部に収納する中空のキャスク本体と、
前記使用済み核燃料を前記バスケットに出し入れするために設けられた前記キャスク本体の開口部に着脱可能な蓋とを備え、
前記バスケットは、複数本のバスケットセルの集合体から構成され、
前記集合体の少なくとも一部がユニット化されたバスケットユニットを含むことを特徴とするキャスク。
【請求項２】
前記バスケットが、前記バスケットユニットのみから構成されることを特徴とする請求項１に記載のキャスク。
【請求項３】
前記バスケットユニットが、複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接で接合したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャスク。
【請求項４】
使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットであって、
前記バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセルが摩擦撹拌溶接部で接合されバスケットユニットを含むことを特徴とするバスケット。
【請求項５】
前記摩擦撹拌溶接部が、前記バスケットセルの端部にあることを特徴とする請求項４に記載のバスケット。
【請求項６】
前記摩擦撹拌溶接部が、前記バスケットセルの側面にあることを特徴とする請求項４または５に記載のバスケット。
【請求項７】
前記摩擦撹拌溶接部が、断続的に形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のバスケット。
【請求項８】
使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットを構成するバスケットセル集合体の複数本のバスケットセルを、摩擦撹拌溶接法で接合することを特徴とするバスケットユニットの製造方法。
【請求項１】
使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットと、
耐圧を受け持つ胴本体とその周囲を取り巻く中性子遮蔽部とを有し、前記バスケットを内部に収納する中空のキャスク本体と、
前記使用済み核燃料を前記バスケットに出し入れするために設けられた前記キャスク本体の開口部に着脱可能な蓋とを備え、
前記バスケットは、複数本のバスケットセルの集合体から構成され、
前記集合体の少なくとも一部がユニット化されたバスケットユニットを含むことを特徴とするキャスク。
【請求項２】
前記バスケットが、前記バスケットユニットのみから構成されることを特徴とする請求項１に記載のキャスク。
【請求項３】
前記バスケットユニットが、複数本のバスケットセルを摩擦撹拌溶接で接合したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャスク。
【請求項４】
使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットであって、
前記バスケットを構成するバスケットセル集合体の少なくとも一部が、複数本のバスケットセルが摩擦撹拌溶接部で接合されバスケットユニットを含むことを特徴とするバスケット。
【請求項５】
前記摩擦撹拌溶接部が、前記バスケットセルの端部にあることを特徴とする請求項４に記載のバスケット。
【請求項６】
前記摩擦撹拌溶接部が、前記バスケットセルの側面にあることを特徴とする請求項４または５に記載のバスケット。
【請求項７】
前記摩擦撹拌溶接部が、断続的に形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のバスケット。
【請求項８】
使用済み核燃料をキャスクの所定位置に収納するための格子状断面を有するバスケットを構成するバスケットセル集合体の複数本のバスケットセルを、摩擦撹拌溶接法で接合することを特徴とするバスケットユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００４−１２５４８４（Ｐ２００４−１２５４８４Ａ）
【公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−２８７０７０（Ｐ２００２−２８７０７０）
【出願日】平成１４年９月３０日（２００２．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年９月３０日（２００２．９．３０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]