JP4291588B2 - コンクリートキャスク並びにその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済核燃料等の放射性物質を輸送あるいは長期に亘って保管するに好適なコンクリートキャスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンクリートキャスクとしては、下記特許文献１や、下記特許文献２に示されたものが知られている。特許文献１は典型的な従来型コンクリートキャスクであり、コンクリートキャスクの上部に排気口が、下部に給気口が、それぞれ設けられている。この構造は、給気口から外気を取り入れて排気口から排出するようにコンクリートキャスクとキャニスターとのすき間に対流を生じさせ、これにより、コンクリートキャスクの内部に貯蔵されているキャニスター（使用済燃料を入れた密封容器）の除熱を行う構造である。
【０００３】
特許文献２のものは、金属キャスクの構造で、内外筒の間に中性子遮蔽材等が設けられている。そして、内外筒間の伝熱を促すために、銅などの熱伝導の良い金属材料でできた伝熱フィンの両端部全体が、内筒及び外筒につながっている。伝熱フィンは、半径方向に沿って、放射状に設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４１８９１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３４２９９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の構成は、給排気口として開口部を設けて、外気を導入することにより除熱を図ることを行っている。そのために、外気に含まれる海塩粒子等の腐食促進物質が開口部を介してコンクリートキャスク内部に侵入し、キャニスター表面に付着することが避けられない。この結果、キャニスター表面が腐食され、場合によってはキャニスターの溶接近傍等の残留応力とあいまって、応力腐食割れが発生する可能性がある。これは、キャニスターの密封が破れ、放射性物質が外部に放出される可能性があることを意味する。更に、上述の給排気口としての開口部は遮蔽体によって覆われない部分（遮蔽体欠損部）であるから、当該開口部からの放射線のストリーミングが避けられない不具合があった。
【０００６】
上記特許文献２の構成は、内筒及び外筒が伝熱フィンの両端部の全体でつながっているため伝熱フィン部分において遮蔽体がなく、放射線が伝熱フィンを透過して半径方向にストリーミングしてしまう問題がある。また、伝熱フィンを内外筒に接触させる構造であるために、コンクリート等の中性子遮蔽材は、内外筒と伝熱フィンで囲まれた空間の一つ一つに打設するか、或いはブロック状のものを組み込んでいく必要があり、製造に手間がかかる。
【０００７】
本発明の目的は、放射線のストリーミングの抑制効果が高く、製造が容易なコンクリートキャスクを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、第１の発明は、金属製の内筒および外筒の間にコンクリートからなる遮蔽体と金属製の伝熱フィンが設けられており、内筒の内側に放射性物質の収納部を設けてなるコンクリートキャスクにおいて、前記収納部をキャスク外部から遮断するよう密閉構造とし、且つ、前記伝熱フィンは、その内筒側部分が前記内筒に接して設けられ、且つ、その外筒側部分が前記外筒に対して離間部を形成するように切り欠かれているか、または、その外筒側部分が前記外筒に接して設けられ、且つ、その内筒側部分が前記内筒に対して離間部を形成するように切り欠かれているものである。
【００１０】
第２の発明は、前記外筒側に接して設けられた第一伝熱フィンと前記内筒側に接して設けられた第二伝熱フィンとを少なくとも備え、第一伝熱フィンと第二伝熱フィンは、互いにオーバーラップし、且つ、当該オーバーラップ部分において両伝熱フィン間に距離をもつように設けられているものである。
【００１１】
第３の発明は、前記両伝熱フィンのオーバーラップ部分の長さをｗ₁、オーバーラップ部分における両伝熱フィンの間の距離をa₁としたときに、a₁≦（２・λ_c・ｗ₁・Ｌ_c）／（λ_f・ｔ）の関係を満足するものである。
ここで、λ_c:コンクリートの熱伝導率(Ｗ／ｍ・Ｋ)，Ｌ_c:コンクリート遮蔽体の厚さ（ｍ），λ_f:伝熱フィンの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ），ｔ：伝熱フィンの厚さ（ｍ），ｗ₁：両伝熱フィンがオーバーラップしている長さ（ｍ）である。
【００１２】
第４の発明は、前記伝熱フィンは、その前記離間部を形成している側が、前記内筒あるいは前記外筒に対向する対向面を備えるよう略Ｌ字状に形成されているものである。
【００１３】
第５の発明は、前記離間部の離間距離をa₂としたときに、a₂≦（２・λ_c・ｗ₂・Ｌ_c）／（λ_f・ｔ）の関係を満足するものである。
ここで、λ_c:コンクリートの熱伝導率(Ｗ／ｍ・Ｋ)，Ｌ_c:コンクリート遮蔽体の厚さ（ｍ），λ_f:伝熱フィンの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ），ｔ：伝熱フィンの厚さ（ｍ），ｗ₂：前記対向面の幅方向の長さ（ｍ）である。
【００１４】
第６の発明は、前記伝熱フィンが略Ｉ字形状に形成されているものである。
【００１５】
第７の発明は、前記離間部は、伝熱フィンと内筒あるいは外筒との間を完全に離間するように構成されているものである。
【００１６】
第８の発明は、前記伝熱フィンは、前記遮蔽体の径方向に対し傾けて設置されているものである。
【００１７】
第９の発明は、前記伝熱フィンが開口部を有しているものである。
【００１８】
第１０の発明は、金属製の内筒および外筒の間にコンクリートからなる遮蔽体が設けられており、内筒の内側に放射性物質の収納部を設けてなるコンクリートキャスクにおいて、前記収納部をキャスク外部から遮断するよう密閉構造とし、且つ、前記遮蔽体が、金属材料を含むコンクリートからなるとともに、融点及び分解温度が１００℃よりも高い結晶体として水分を保持する水酸化物を１５ｍａｓｓ％以上含有しているものである。
【００１９】
第１１の発明は、上記遮蔽体の熱伝導率が4（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であるものである。
【００２０】
第１２の発明は、前記遮蔽体は、粒状、粉末状、繊維状の少なくとも何れか一種類の形状の金属材料を含有しているものである。
【００２１】
第１３の発明は、第１〜第９の発明について、前記遮蔽体は、分解点が100℃よりも高い結晶体として水分を保持する水酸化物を１５ｍａｓｓ％以上含有しているものである。
【００２２】
第１４の発明は、前記水酸化物が水に対して難溶性あるいは不溶性を示すものである。
【００２３】
第１５の発明は、前記遮蔽体は外気から遮断するように密閉されているものである。
【００２４】
第１６の発明は、コンクリートキャスクの製造方法であって、前記遮蔽体を形成する遮蔽体材料を混練する混練工程と、混練された遮蔽体材料を打設する打設工程とを含み、少なくとも何れか一方の工程において当該遮蔽体材料を真空脱泡するものである。
【００２５】
第１７の発明は、前記混練工程において、混合混練機の混練室内で遮蔽体材料を混練すると共に当該混練室内を真空ポンプで脱気することにより、遮蔽体材料を真空脱泡するものである。
【００２６】
第１８の発明は、前記打設工程において、前記混練工程で混練された遮蔽体材料を前記内筒と前記外筒の間に形成した空間に打設すると共に当該空間内を真空ポンプで脱気することにより、遮蔽体材料を真空脱泡するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
まず、コンクリートキャスクの基本構成と、当該コンクリートキャスクにおける伝熱フィンの構造について説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るコンクリートキャスクの貯蔵状態を示す一部切欠斜視図である。図２（ａ）は第１実施形態のコンクリートキャスクの縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【００２８】
図１及び図２に示す第１実施形態のコンクリートキャスクＡは、有底無蓋筒状の容器本体１と、その蓋２とから構成されている。このコンクリートキャスクＡは内部にキャニスターａを有している。
【００２９】
容器本体１は、コンクリート製の容器３を、炭素鋼製の外筒４、炭素鋼製の底カバー５、炭素鋼製で厚さの厚いフランジ、及び炭素鋼製の内筒７で覆ったもので構成されている。内筒７の内側（容器本体１の内側）には、前記キャニスターａを収納するための収納部が構成されている。
蓋２は、コンクリート製の蓋部材８を、炭素鋼製で厚さの厚い上部蓋９と、炭素鋼製の下部カバー１０で覆ったものに構成されている。容器３には図１や図２（ｂ）に示すように、銅、炭素鋼又はアルミ合金製の伝熱フィン１１が、外筒４の内壁に接続するようにして多数埋設装備されている。
なお、伝熱フィンは容器の軸方向全長にわたって設ける必要はなく、少なくとも放熱のために必要な部分に設ければよい。例えばキャニスターより下の部分では特に伝熱フィンを設ける必要はない。
【００３０】
前記蓋２を容器本体１に設置することで、内筒７の内側の空間（収納部）は密閉され、コンクリートキャスクＡの外部から遮断される。この密封をチェックするために、蓋２には密封監視装置１２が装備される（図１参照）。
【００３１】
キャニスターａは、容器本体１３及び蓋１４から構成された密封容器であり、その内部には図１に示すように、使用済核燃料等の放射性物質ｘが充填されている。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、内筒７と外筒４との間には、前記放射性物質ｘから排出された熱のコンクリートキャスクＡ外部への放散を促進するための伝熱フィン１１が、周方向に等間隔で多数配置されている。
それぞれの伝熱フィン１１は平板状（横断面視「Ｉ」字形状）に形成され、容器３の径方向に沿うように放射状に配置される。各伝熱フィン１１の外筒４側の端部は当該外筒４の内壁に接続される一方、内筒７側の端部は、当該内筒７の外壁に対する離間部を設けている。即ち、伝熱フィン１１の内側の端部は切り欠かれており、内筒７に対して適当な間隔をおいて離隔している。
なお、この切欠部分は、容器３の軸方向の全てにわたって切り欠かれており、伝熱フィン１１と内筒７とは、完全に離間されている。
【００３３】
この第１実施形態の構成は、放射線が伝熱フィン１１を径方向に透過しようとしても、内筒７と伝熱フィン１１との間に離間部があるために、必ず離間部のコンクリート３を通過しなければならない構成である。これは、放射線が径方向に漏れようとした場合は必ず遮蔽体としてのコンクリート３を通過しなければならない、放射線遮蔽性能に優れたコンクリートキャスクＡの構造を提供できることを意味する。
【００３４】
更にはこの構成は、容器本体１を容易に製造できるという点で有利である。
即ち、容器本体１を製造する際は、予め内外筒４・７を形成しておいた上で、内外筒４・７の間の空間に生コンクリート３を打設して形成することになる。この点、特許文献２に示すような従来の構成（図１１に示す構成）では、個々のセル（即ち、図１１の各伝熱フィン３０によって仕切られた空間）の全てに生コンクリート３を逐一打設する必要がある。しかしながら、本実施形態の構成によれば、個々のセル同士が前記離間部を介して連通する結果、生コンクリート３の打設箇所が一箇所だけであっても、全てのセルに生コンクリート３を行き渡らせることができるので、製造工数が低減される。
【００３５】
また、伝熱フィン１１と内筒７とが完全に離間されているということは、内外筒４・７の間が伝熱フィン１１によって繋がれていないことを意味する。従って、内筒７と外筒４とを予め別々に製作しておき、その上で組み立てるといった製造工程を採用することができる。従って、実施形態１の構成は、この意味でも製造工数上有利であるということができる。
【００３６】
なお、以上に示した効果は、以下に示す第２〜第８の実施形態においても、同様に奏される。以下に各実施形態を説明する。
図３〜図９は、第２〜第８の実施形態の横断面図である。
【００３７】
図３に横断面図を示す第２実施形態は、それぞれの伝熱フィン１１’を、内筒７側の端部を当該内筒７の外壁に接続させる一方、外筒４側の端部を、当該外筒４の内壁に対して離間部を設けて配置している。即ち、伝熱フィン１１’を、上記第１実施形態（図２（ｂ））とは逆に、外筒４に対して離間させて配置させている。
【００３８】
図４に横断面図を示す第３実施形態は、各伝熱フィン１８の外筒４側の端部を当該外筒４の内壁に接続させるとともに、内筒７側の端部（内筒７に対して離間部を形成している側）は、適宜の幅で略垂直に折り曲げて「Ｌ」字状としている。この結果、この折り曲げた部分（折曲げ部）は、内筒７の外壁に対し適当な間隔（離間部）をおいて対向する、対向面を形成している。
【００３９】
図５に横断面図を示す第４実施形態は、それぞれの伝熱フィン１８’を、その内筒７側の端部を当該内筒７の外壁に接続させるとともに、外筒４側の端部（外筒４に対して離間部を形成している側）を適宜の幅で略垂直に折り曲げて「Ｌ」字状としている。この結果、当該折り曲げた部分（折曲げ部）は、外筒４の内壁に対し適当な間隔（離間部）をおいて対向する、対向面を形成している。
【００４０】
以上に示した第３実施形態・第４実施形態は、伝熱フィン１８，１８’が折曲げ部を有しているので、伝熱フィン１８，１８’が内筒７あるいは外筒４に対向する面（対向面）の面積を大きく確保することができる。この結果、伝熱を促進でき、冷却性能に優れたコンクリートキャスクＡとすることができる。
【００４１】
図６に横断面図を示す第５実施形態は、容器３の周方向で等間隔に、第一伝熱フィン２１と第二伝熱フィン２２を交互に配置する構成である。
第一伝熱フィン２１は、その外筒４側の端部を当該外筒４の内壁に接続させる一方、内筒７側の端部は、当該内筒７の外壁に対する離間部を形成するように切り欠かれている。
第二伝熱フィン２２は、その内筒７側の端部を当該内筒７の外壁に接続させる一方、外筒４側の端部は、当該外筒４の内壁に対する離間部を形成するように切り欠かれている。
一方の伝熱フィン（２１または２２）は、隣り合う他方の伝熱フィン（２２または２１）の間に差し込まれるように配置される。この結果、第一伝熱フィン２１と第二伝熱フィン２２とは、容器３の径方向で重複部分（オーバーラップ部）を有する。
【００４２】
この第５実施形態は、第一伝熱フィン２１と第二伝熱フィン２２との間にオーバーラップ部が設けられているので、両伝熱フィン２１・２２間での伝熱が促進され、冷却効果に優れる利点を有する。
また、第１実施形態・第２実施形態と同様、伝熱フィン２１・２２が折曲げ部のない平板に形成されているので（いわゆる「Ｉ」字形状）、伝熱フィン２１・２２の折曲げ加工が不要で、加工工数を低減できるメリットがある。
【００４３】
図７に横断面を示す第６実施形態は、第１実施形態の伝熱フィン１１のそれぞれを、容器３の径方向から所定の角度だけ傾けたものである（符号１１ｂ）。なお図示しないが、第２実施形態の伝熱フィン１１’のそれぞれを、同様に径方向から所定の角度だけ傾けた構成も考えられる。
【００４４】
図８に横断面を示す第７実施形態は、第３実施形態の伝熱フィン１８のそれぞれにおいて、容器３の径方向に沿う部分（上記折曲げ部以外の部分）を、容器３の径方向から所定の角度だけ傾けたものである（符号１８ｂ）。なお図示しないが、第４実施形態の伝熱フィン１８’の径方向に沿う部分を、同様に径方向から所定の角度だけ傾ける構成も考えられる。
【００４５】
図９に横断面を示す第８実施形態は、第５実施形態の第一伝熱フィン２１・第二伝熱フィン２２のそれぞれを、径方向から所定の角度だけ傾けたものである（符号２１ｂ，２２ｂ）。
【００４６】
これら第６〜第８の実施形態は、放射性物質ｘからの放射線の放射方向（容器３の径方向）に沿わないように前記伝熱フィン（１１ｂ，１８ｂ，２１ｂ，２２ｂ）が傾けられた状態で配置されているから、放射線の径方向のストリーミングを一層確実に抑制できるという効果を有する。
【００４７】
次に、前記第５実施形態に示すように交互に千鳥状に伝熱フィン２１・２２を取り付けた場合の、コンクリートキャスクの伝熱性能（除熱性能）について説明する。
図１０は第５実施形態の容器の横断面一部拡大図、図１１は比較対照例（従来技術）の構成における容器の横断面一部拡大図である。
【００４８】
まず一般に熱伝導に関する式は、下記の式〔Ａ〕のように表されることが知られている。
Ｑ＝λ×Ｓ×ΔＴ／Ｌ 〔Ａ〕
ただし、
λ：熱伝導物質の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
Ｓ：熱伝導物質の伝熱パス面積（熱流束の方向に垂直な伝熱面積）（ｍ²）
ΔＴ：内外筒温度差（Ｋ）
Ｌ：伝熱パスの距離（ｍ）
である。
【００４９】
そして、伝熱フィン２１・２２に不連続部がある本発明の前記第５実施形態においては、
λ_c：コンクリート遮蔽体３の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
Ｓ_c：伝熱フィン２１，２２がオーバーラップしている領域（以下、「オーバーラップ部」）におけるコンクリート遮蔽体３の伝熱パスの面積（ｍ²）
Ｔ_if：オーバーラップ部における内筒７側の伝熱フィン２２の温度（Ｋ）
Ｔ_of：オーバーラップ部における外筒４側の伝熱フィン２１の温度（Ｋ）
ａ：オーバーラップ部における両伝熱フィン２１・２２の間の距離（ｍ）
とし、λ＝λ_c，Ｓ＝Ｓ_c，ΔＴ＝Ｔ_if−Ｔ_of，Ｌ＝ａを前記式〔Ａ〕にそれぞれ代入する。
すると、両伝熱フィンの間の伝熱量Ｑ_Iは、
Ｑ_I＝λ_c×Ｓ_c×（Ｔ_if−Ｔ_of）／ａ 〔Ｃ〕
として得ることができる。
【００５０】
次に、これに対する比較対照例として、内外筒４・７が伝熱フィン３０で直接つながれた構造（前記特許文献２で開示される、図１１のような構造）を考える。この場合、
λ_f：伝熱フィン３０の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
Ｓ_f：伝熱フィン３０の伝熱パスの面積（ｍ²）
Ｔ_is：内筒７の温度（Ｋ）
Ｔ_os：外筒４の温度（Ｋ）
Ｌ_c：コンクリート遮蔽体３の厚さ（ｍ）
として、λ＝λ_f，Ｓ＝Ｓ_f，ΔＴ＝Ｔ_is−Ｔ_os，Ｌ＝Ｌ_cを前記式〔Ａ〕にそれぞれ代入すれば、この構造における内外筒間の伝熱量Ｑ_Pは、
Ｑ_P＝λ_f×Ｓ_f×（Ｔ_is−Ｔ_os）／Ｌ_c 〔Ｂ〕
で得ることができる。
【００５１】
ここで前記第５実施形態の構成におけるコンクリート領域の伝熱性能（Ｑ_I）は、内外筒４・７が伝熱フィン３０で直接つながれた構造の伝熱性能（Ｑ_P）に比し、ある程度劣ることが避けられない。しかし、それを補うように伝熱フィン２１，２２の枚数を増やせば、コンクリートキャスクＡとして必要な伝熱性能（除熱性能）を確保することは可能である。
但し、伝熱フィン２１，２２の設置スペースにも限りがあるので、補うことが可能な伝熱性能にも限界がある。従って、本実施形態のコンクリート領域の伝熱量Ｑ_Iは、内外筒４・７に伝熱フィン３０がつながっている場合の伝熱量Ｑ_Pの２分の１が限度であると考えることができる。従って、
Ｑ_P×0.5 ≦Ｑ_I 〔Ｄ〕
の条件を満たせば、放射線のストリーミングを上述のように効果的に回避しつつ、要求される伝熱性能を現実的に達成し得るコンクリートキャスク４を得られると考えられる。
【００５２】
以上の結果、式〔Ｄ〕に上記〔Ｂ〕，〔Ｃ〕の式を代入して、
（λ_f×Ｓ_f×（Ｔ_is−Ｔ_os）／Ｌ_c）×0.5 ≦
λ_c×Ｓ_c×（Ｔ_if−Ｔ_of）／ａ 〔Ｅ〕
の式を得ることができる。
【００５３】
ここで、図１１の比較対照例において伝熱フィン３０が容器３の軸方向に一様に取り付けられている場合は、
Ｓ_f＝ｔ×Ｍ 〔Ｆ〕
が成り立つ。
ここでＭは、容器３の軸方向における伝熱フィン３０の長さである。
【００５４】
そして、第５実施形態において、伝熱フィン２１・２２が容器３の軸方向に一様にオーバーラップされている場合（容器３を軸方向のどの位置で切っても図１０の横断面が一様に現れる場合）は、
Ｓ_c＝ｗ×Ｍ 〔Ｇ〕
が成り立つ。
ここでｗは、第一・第二の伝熱フィン２１・２２のオーバーラップ領域の長さである。
【００５５】
更には、コンクリート遮蔽体３に比較して伝熱フィン（２１，２２，３０）の熱伝導率が十分大きい場合は、
Ｔ_is−Ｔ_os≒Ｔ_if−Ｔ_of 〔Ｈ〕
と近似することができる。
【００５６】
従って、式〔Ｅ〕は、上記〔Ｆ〕〜〔Ｈ〕の関係式を代入することで、以下の式〔Ｉ〕のように簡略化することができる。
（λ_f×ｔ）／Ｌ_c×0.5 ≦（λ_c×ｗ）／ａ 〔Ｉ〕
この式〔Ｉ〕から、第３の発明に係る式を得ることができる。
【００５７】
上記の式〔Ｉ〕は、第５実施形態におけるオーバーラップ部のコンクリート伝熱領域の伝熱性能（Ｑ_I）が、比較対照例の構成、即ち伝熱フィン３０で内外筒４・７が直接接続された構成の伝熱性能（Ｑ_P）の0.5倍以上あればよいことを表している（Ｑ_P×0.5≦Ｑ_I）。
しかしながら、製造コストや工数等の観点からいえば、第５実施形態においても伝熱フィン２１・２２の設置枚数の増大は避けたほうが良い。従って、上記伝熱性能Ｑ_Iは、内外筒４・７が伝熱フィン３０で繋がっている場合の性能Ｑ_Pと同等以上であることが一層望ましい（Ｑ_P≦Ｑ_I）。この式に上記〔Ｆ〕〜〔Ｈ〕の式を代入すると、以下の式〔Ｊ〕が導かれる。
（λ_f×ｔ）／Ｌ_c≦（λ_c×ｗ）／ａ 〔Ｊ〕
【００５８】
次に、第３実施形態のようにＬ字型の伝熱フィン１８を取り付けた場合のコンクリートキャスクＡの伝熱性能（除熱性能）について説明する。
図１２は第３実施形態の容器の横断面一部拡大図である。
【００５９】
この第３実施形態のように伝熱フィン１８が外筒４側に設置されている場合の伝熱性能（Ｑ_I1）は、上記の式〔Ｄ〕の考え方と同様に、Ｑ_P×0.5≦Ｑ_I1から、
（λ_f×Ｓ_f×（Ｔ_is−Ｔ_os）／Ｌ_c）×0.5≦
λ_c×Ｓ_c×（Ｔ_is−Ｔ_of）／ａ 〔Ｋ〕
の条件を満たさなければならないことになる。
ここで、
Ｓ_c：伝熱フィン１８先端の折り曲げ部と内筒７との間の領域におけるコンクリートの伝熱パスの面積（ｍ²）
Ｔ_of：伝熱フィン１８の内筒７に面する領域（前記折り曲げ部）の温度（Ｋ）ａ：伝熱フィン１８の内筒７に面する領域（前記折り曲げ部）と、内筒７との間の距離（ｍ）
である。その他のパラメータの定義は、前記第５実施形態および前記比較対照例における式のパラメータの定義とまったく同様である。
【００６０】
ここで、コンクリート遮蔽体に比較して伝熱フィン（１８，３０）の熱伝導率が十分大きい場合は、
Ｔ_is−Ｔ_os≒Ｔ_is−Ｔ_of 〔Ｌ〕
が成立する。
【００６１】
また、第３実施形態において伝熱フィン１８が軸方向に一様に配置されている場合は、
Ｓ_c＝ｗ×Ｍ 〔Ｍ〕
が成り立つ。ここで、ｗは、伝熱フィン１８の折り曲げ部（内筒７の外壁と対向する部分）の長さである。即ちｗは、前記対向面の幅方向長さを意味する。
【００６２】
従って、上記〔Ｋ〕の式は、
（（λ_f×ｔ）／Ｌ_c）×0.5 ≦（λ_c×ｗ）／ａ 〔Ｎ〕
と単純化することができる。
この式〔Ｎ〕から、第５の発明に係る式を得ることができる。
【００６３】
なお、伝熱フィン１８の数を少なくできるためには、前記式〔Ｊ〕の考え方と同様に、Ｑ_P≦Ｑ_I1の式から
（λ_f×ｔ）／Ｌ_c≦（λ_c×ｗ）／ａ 〔Ｏ〕
の式を満たすことが望ましい。
【００６４】
次に、第４実施形態のように内筒７側にＬ字型の伝熱フィン１８’を取り付けた場合のコンクリートキャスクの伝熱性能（除熱性能）について説明する。
図１３は第４実施形態の容器の横断面一部拡大図である。
【００６５】
この第４実施形態（図１３）のように伝熱フィン１８が内筒７側に設置されている場合の伝熱性能（Ｑ_I2）は、上記の式〔Ｄ〕の考え方と同様に、Ｑ_P×0.5≦Ｑ_I2から、
（λ_f×Ｓ_f×（Ｔ_is−Ｔ_os）／Ｌ_c）×0.5≦
λ_c×Ｓ_c×（Ｔ_if−Ｔ_os）／ａ 〔Ｐ〕
の条件を満たさなければならないことになる。
ここで、
Ｓ_c：伝熱フィン１８’先端の折り曲げ部と外筒４との間の領域におけるコンクリートの伝熱パスの面積（ｍ²）
Ｔ_if：伝熱フィン１８’の外筒４に面する領域（前記折り曲げ部）の温度（Ｋ）
ａ：伝熱フィン１８’の外筒４に面する領域（前記折り曲げ部）と、外筒４との間の距離（ｍ）
である。その他のパラメータの定義は、前記第５実施形態および前記比較対照例における式のパラメータの定義とまったく同様である。
【００６６】
ここで、コンクリート遮蔽体に比較して伝熱フィン（１８’，３０）の熱伝導率が十分大きい場合は、
Ｔ_is−Ｔ_os≒Ｔ_if−Ｔ_os 〔Ｑ〕
が成立する。
【００６７】
また、第４実施形態において伝熱フィン１８’が軸方向に一様に配置されている場合は、
Ｓ_c＝ｗ×Ｍ 〔Ｒ〕
が成り立つ。ここで、ｗは、伝熱フィン１８’の折り曲げ部（外筒４の内壁と対向する部分）の長さである。
【００６８】
従って、上記〔Ｋ〕の式は、
（（λ_f×ｔ）／Ｌ_c）×0.5 ≦（λ_c×ｗ）／ａ 〔Ｓ〕
と単純化することができる。
この式〔Ｓ〕は上記式〔Ｎ〕と同一の式であり、この式〔Ｓ〕からも、第５の発明に係る式を得ることができる。
【００６９】
なお、伝熱フィン１８’の数を少なくできるためには、前記式〔Ｊ〕の考え方と同様に、Ｑ_P×≦Ｑ_I2の式から
（λ_f×ｔ）／Ｌ_c≦（λ_c×ｗ）／ａ 〔Ｔ〕
の式を満たすことが望ましい。
【００７０】
次に、伝熱フィンを有しないコンクリートキャスクの伝熱性能（除熱性能）について説明する。
図１４は伝熱フィンなしの構成における容器の横断面一部拡大図である。
【００７１】
図１４においては、内外筒４・７の間に径方向の伝熱フィン３１が存在すると仮想的に考え、その伝熱フィン３１を挟む１ピッチ間隔のコンクリート遮蔽体３領域の幅をｗとする。
なお、
Ｌ_c：コンクリート遮蔽体３の厚さ（ｍ）
ａ：仮想伝熱フィン３１の半径方向の長さ（ｍ）
λ_c：コンクリート遮蔽体３の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
λ_f：仮想伝熱フィン３１の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
ｔ：仮想伝熱フィン３１の厚さ（ｍ）
ｗ：仮想伝熱フィン３１を挟む１ピッチ間隔のコンクリート遮蔽体３領域の幅（ｍ）
である。
【００７２】
すると、上述の式〔Ｎ〕〔Ｓ〕の特異な例として
Ｌ_c＝ａ 〔Ｕ〕
が成り立つことから、
λ_f×ｔ≦λ_c×ｗ 〔Ｖ〕
が成り立つ。
【００７３】
この式〔Ｖ〕は、当該式の関係を満たすような熱伝導率を有するコンクリートを用いれば、（従来は必要不可欠であった伝熱フィンがなくても）十分な除熱性能のあるコンクリートキャスクが設計可能となることを意味する。
【００７４】
次に、具体的なコンクリートキャスクの設計構造を想定して、伝熱フィンがなくても除熱設計が成立するようなコンクリート遮蔽材料の熱伝導率を求める。
上述の式〔Ａ〕（Ｑ＝λ×Ｓ×ΔＴ／Ｌ）に、除熱性能が成立すると考えられるキャスクの寸法、発熱量、内外筒の温度差を代入する。これらの値は予め実験等で得られており、具体的には、
内部発熱量：Ｑ＝14ｋＷ
内筒７と外筒４の温度差：ΔＴ＝50Ｋ
遮蔽体の厚さ：Ｌ＝Ｌ_c＝0.35ｍ
内筒７の内径：Ｄ＝1.6ｍ
発熱領域の軸方向長さ：Ｍ＝3.7ｍ
である。
【００７５】
ここで伝熱パス面積Ｓについては、遮蔽体３を径方向に２等分する仮想円筒を考え、その周面の面積を平均的な伝熱パス面積と考えている。また、計算を簡略化するため、内外筒４・７の厚さを無視して、仮想円筒の直径はＤ＋Ｌ_cとしている。従って、Ｓ＝π（Ｄ＋Ｌ_c）×Ｍ＝π×（1.6＋0.35）×3.7＝23（ｍ²）となる。
【００７６】
これらの数値を式（Ａ）に代入すると、λ＝14000／23／50×0.35＝4.3（Ｗ／ｍ・Ｋ）となる。即ち、この計算例から熱伝導率が少なくとも4Ｗ／ｍ・Ｋ以上程度のコンクリート遮蔽体を用意できれば、伝熱フィンを有する従来タイプのコンクリートキャスクと同等の除熱性能を、伝熱フィンなしでも発揮させることができることになる。
【００７７】
上記で示したような熱伝導特性に優れたコンクリート材料としては、熱伝導特性に優れた銅或いは銅合金の粉末、繊維、塊等を混合することにより得ることができる。
また、本コンクリート材料については、その熱伝導特性を良くすることのほか、（ガンマ線遮蔽性能に効く）密度を高くするという観点からも、鉄、銅，タングステン等を含む金属材料や化合物を添加することが有効である。
【００７８】
これまでに述べた伝熱フィン（１１，１１’，１８，１８’，２１，２２）としては、銅または銅合金製とすることが、熱伝導性能に優れ、且つ、コンクリートのアルカリ雰囲気で腐食されにくい点で最も好適である。しかしながら、キャニスターａ内部に挿入される放射性物質ｘの発熱量が比較的小さい場合は、銅や銅合金である必要はなく、鉄系の材料でも良い。
伝熱性能に優れた材料としてアルミニウムやアルミニウム合金を挙げることもできるが、これらはアルカリ雰囲気で溶解されることから、コンクリートに混合して使用することは困難である。しかしながら、その表面にメッキや陽極酸化処理を施す等すれば、コンクリートキャスクの伝熱フィンとして用いることは可能である。
【００７９】
本構造のコンクリートキャスクＡは、キャニスターａとの間に通気を行う構造（特許文献１に開示されるような構造）ではないため、コンクリート材料が100℃以上の高温にさらされる可能性が高い。そのような雰囲気では、コンクリート材料中に含まれている自由水が放出され、この結果として（中性子遮蔽に有効な）水素の含有率が低下し、中性子遮蔽性能が低下する可能性がある。
これを防ぐために，本コンクリートキャスクＡに使用するコンクリート材料は、自由水で水素を保持するのではなく，結晶体としての水分（水素）を保持する水酸化物を混合することにより、必要な水素含有量を保持することができる。この場合は、コンクリートの温度が100℃を超えても、水酸化物の分解温度（解離圧が１ａｔｍとなる温度）及び融点に達しない限り、中性子遮蔽のために必要な水素含有量を含め、コンクリートの性能は維持される。水酸化物は、コンクリート材料に１５ｍａｓｓ％以上含有されていることが望ましい。
【００８０】
融点及び分解温度が１００℃よりも高い、即ち１００℃では水を分解しない水酸化物として、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｒａのアルカリ土類金属やこれと同属のＭｇ等の水酸化物がある。このような水酸化物は、硬化体中に混合して結晶水として水分（水素）を保ち、中性子のしゃへい性能に優れる。例えば、水酸化カルシウムの場合、その分解温度は５８０℃であり、水酸化バリウムの場合、その融点は３２５℃で分解温度は９９８℃あるため、高温領域まで水分（水素）を保持する。
上記以外で、組成物ないしは硬化体に混合される水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ランタン、水酸化クロム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化ニッケル、水酸化銅、水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化鉛、水酸化金、水酸化白金、水酸化アンモニウム等がある。
また、水酸化物としては水に対して難溶性、不溶性であるものが好ましく、このような水酸化物を添加することにより、セメントとの水和反応後の硬化体において、１００℃以上で分解して水分を放出しない水酸化物を確実に含有させることができる。
組成物に混合される水酸化物は、２０℃１００ｇの純水に対する溶解量が１５ｇ以下のものが好ましく、５ｇ以下が更に好ましく、１ｇ以下が最も好ましい。上述したアルカリ土類金属並びにそれと同属の金属であるＭｇの水酸化物は溶解度の面でも優れている。例えば、カルシウム、ストロンチウム及びマグネシウムの水酸化物は上記溶解量が１ｇ以下であり、バリウムの水酸化物は上記溶解量が５ｇ以下である。
なお、これらの水酸化物の中でも、カルシウム及びマグネシウムの水酸化物はＣａとＭｇの原子量が小さいことから、水酸化物としての含有水素量の割合が高くなるため、中性子しゃへい性能の向上に特に有効である。
また、水酸化カルシウムに含まれるカルシウムは、ポルトランドセメントの主成分であり、また、水酸化カルシウムは通常のセメントの水和反応で生成する物質であることから、上記水酸化物の中でも水酸化カルシウムが最も好ましい。
【００８１】
上記のとおり本コンクリート材料には水酸化物が含まれており、これによって必要な水素含有量を確保している。しかし、上記水酸化物は大気中の二酸化炭素と反応して分解され水が放出される場合があるため、大気と遮断しておく必要がある。
例えば、水酸化カルシウムの場合を例にすると、大気中に存在する二酸化炭素と反応すると最終的に炭酸カルシウムとなって水分（水素）を結晶から放出してしまい、長期的に中性子の遮蔽性能が低下するおそれがある。この反応は、以下の化学式で示される。
Ｃａ（ＯＨ）₂＋ＣＯ₂ → ＣａＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ
【００８２】
これを防ぐために、本実施形態では、コンクリートキャスクの構造として、炭素鋼，ステンレス鋼等からなる内筒７，外筒４、フランジ及び底板で密閉された空間に本コンクリート材料を設けている。
【００８３】
なお、ここでいう「密閉」とは、二酸化炭素を含む外気がコンクリート硬化体（上記コンクリート遮蔽体３）と接触しないようにすることを意味するのであって、コンクリートキャスクＡの使用期間中に発生するガスを安全のために外部に放出するリリーフ弁を外筒４等に設けても、上記意味の「密閉」を失わせるものではない。
更には、二酸化炭素を吸着剤などによって吸着させることにより、コンクリート硬化体と二酸化炭素が接触しない構造とし、上記意味の「密閉」を実質的に達成するようにしてもよい。
【００８４】
次に、コンクリートキャスクＡ製造時のコンクリートの脱泡について説明する。
即ち、コンクリートの混練及び打設の際には、空気を巻き込んで内部に空隙ができる可能性が高い。このようなコンクリートから前記容器３を構成した場合、上記空隙があるとそのまま遮蔽体の欠損領域となるために、放射線のストリーミング防止の観点から望ましくない。そのためには、混練時、或いは打設時に真空脱泡する方法がよい。
図１５はコンクリート混練時における真空脱泡の構成例を示す図、図１６はコンクリート打設時における真空脱泡の構成例を示す図である。
【００８５】
混練時の真空脱泡の方法としては、ポットミキサー、スクリュー或いはパドル式混練機等の混合混練機の混練室を密封構造として、ここに真空ポンプを設置して脱泡する方法がある。
【００８６】
図１５には、コンクリートを混練時に脱泡する際の構成例が示される。この図１５において、符号６１はポット式のコンクリートミキサーであり、ポットの内部に混練室が構成されている。ポットには、当該ポットの開口部６１ａに着脱可能となるよう、円板状の真空フランジ６２が備えられる。真空フランジ６２は適宜のシール構造を有しており、前記開口部６１ａを気密を保って覆うことが可能である。この結果、ポット内部の密閉が達成される。
真空フランジ６２の一側の面には空気吸引口が形成されており（図略）、真空フランジ６２をコンクリートミキサー６１に取り付けたときに、前記空気吸引口がポット内部の空間に接続するようになっている。
真空フランジ６２の他側の面には、その中心にボス部が凸設され、当該ボス部に連通口６３が形成されている。連通口６３は、真空フランジ６２内部の空間に形成した適宜の経路を介して、前記空気吸引口と接続されている。連通口６３には、フレキシブルホース６５の一端が取り付けられる。該フレキシブルホース６５の捩れを防止するために、連通口６３に対する接続箇所にはロータリージョイント６４が介在される。フレキシブルホース６５の他端は、真空ポンプ６６の吸引側に接続される。
【００８７】
以上の構成において、コンクリートはポット内部で混練されることで気泡を巻き込むこととなるが、混練作業と並行して真空ポンプ６６を駆動することで前記混練室内を脱気することで、前記気泡はフレキシブルホース６５を介して吸引排気され、コンクリートの脱泡が達成される。
【００８８】
図１６にはコンクリート打設時の真空脱泡のための構成が示される。この図１６において、内外筒４・７の上部に、蓋６８が密封可能に設置されている。この蓋には、コンクリートの打設口６９が数箇所設けられるとともに、吸引口７０が形成されている。吸引口７０は、適宜のホース７１を介して、真空ポンプ７２に接続される。符号７３で略示されるのは、コンクリートを供給するための配管である。
【００８９】
この構成において、コンクリート打設の際は内外筒４・７の間の空間に生コンクリートを打設口６９から流し込むとともに、真空ポンプ７２を駆動することで内外筒４・７の間の空間内を脱気する。この結果、コンクリートの脱泡が達成される。
【００９０】
なお、本発明の実施形態の構成は、伝熱フィン（１１等）で内外筒４・７が完全には仕切られていないため、上述のとおり、一つのセルから他のセルに生コンクリートを流通させることができる。この結果、図１６のように打設口６９の設置個数を数箇所程度と少なくすることができている。
【００９１】
なお、伝熱フィンが前記離間部において完全に切り欠かれておらず、容器３の軸方向一部のみを切り欠く構成でも、上述した打設の容易性は同様に向上される。
更に、前記離間部以外にも、伝熱フィンに貫通孔（開口部）を設けることとすれば、当該貫通孔を介してコンクリートを流通させることができ、これによっても打設の容易性は向上される。開口部の数や配置は、上述した伝熱性能との兼ね合いで、適当に定めれば良い。例えば、前記第５実施形態のような伝熱フィン２１・２２の千鳥状配置の場合には、両伝熱フィン２１・２２のオーバーラップ部を避けた領域に前記開口部を設けるのが、伝熱性能の低下を小さく抑えられる点で望ましい。
【００９２】
次に、コンクリートキャスクの伝熱性能の検証実験について説明する。
図１７（ａ）は第５実施形態のコンクリートキャスクの伝熱性能検証実験における試験体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【００９３】
図１７には、この検証実験に使用された伝熱試験体Ｃが示される。伝熱試験体Ｃは、前記第５実施形態のコンクリートキャスクの容器本体１の筒状部分を切り出したものに相当し、前記内外筒４・７や、コンクリート遮蔽体３を備えている。図１７（ａ）に示すように、伝熱試験体Ｃの軸方向両端面は、断熱材８０・８０で覆われている。
内筒７の内部にも断熱材８１が配置される。断熱材８１と内筒７との間には適宜厚さの円筒状の隙間が形成されており、この隙間部分に、加熱のためのヒータ８２が設置される。ただし、図１７（ｂ）においては、断熱材８１やヒータ８２の図示を省略している。
【００９４】
このような図１７の構成において、ヒータの出力を2.1ｋＷとした伝熱試験を実施した。また、これと同じ条件で伝熱解析を行い、伝熱試験の結果と比較した。ここで、ｗ＝90ｍｍ、ａ＝38ｍｍであった。
【００９５】
表１に、伝熱試験に用いたコンクリート材料の配合組成を示す。また、この試験体に使用した材料を表２に示す。
【００９６】
【表１】

【００９７】
【表２】

【００９８】
これらの寸法と物性値から（λ_f×ｔ）／Ｌ_c，（λ_c×ｗ）／ａを計算すると、
（λ_f×ｔ）／Ｌ_c＝3.1（Ｗ／ｍ・Ｋ）
（λ_c×ｗ）／ａ＝3.3（Ｗ／ｍ・Ｋ）
となり、前述の式〔Ｔ〕、即ち
（λ_f×ｔ）／Ｌ_c≦（λ_c×ｗ）／ａ
を満たすことが判る。
【００９９】
表３に、伝熱試験の結果と伝熱解析の結果を示す。
【０１００】
【表３】

【０１０１】
この結果、伝熱試験・伝熱解析のいずれによっても、内筒と外筒の温度差は２０℃程度となり、両者の結果はよく一致した。一方、本試験モデルで伝熱フィンが内外筒とつながっている従来構造の場合の内筒と外筒の温度差を計算すると約２０℃であり、本発明のコンクリートキャスクの伝熱試験結果及び伝熱解析結果と同等であることが確認された。以上より、本発明のコンクリートキャスクの伝熱（除熱性能）が十分であることが実証された。
【０１０２】
以上に本発明の８つの実施形態を示したが、本発明は以上の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変容が可能である。例えば、上記実施形態１では収納部内にキャニスターに収納された放射性物質を収納するコンクリートキャスクを例に説明したものであるが、本発明はバスケットに収容された放射性物質を収納するコンクリートキャスクにも適用することができる。
【０１０３】
また、上記実施形態では、伝熱フィン（１１等）が容器３の軸方向に沿って、放射状に取り付けられている。しかしながら、伝熱フィンを容器の軸方向に垂直な扇状に形成し、内外筒４・７に交互に、熱伝導に必要なオーバーラップ領域を確保しながら軸方向に等しい間隔をおいて取り付ける構成であってもよい(前記第５実施形態の変形例)。
【０１０４】
また、上記扇形のような形状の伝熱フィンの構造にする場合には、コンクリートの打設時に気泡を巻き込んだ際、伝熱フィンに引っかかって抜けにくくなるという問題がある。このような脱泡の困難を解決するためには、伝熱フィンの周縁部に取り付け位置よりも上部となるような傾きをつけたり、あるいは、伝熱フィンを螺旋状に傾けたりするとよい。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【０１０６】
即ち、第１の発明に示すように、金属製の内筒および外筒の間にコンクリートからなる遮蔽体と金属製の伝熱フィンが設けられており、内筒の内側に放射性物質の収納部を設けてなるコンクリートキャスクにおいて、前記収納部をキャスク外部から遮断するよう密閉構造とし、且つ、前記伝熱フィンは、その内筒側部分が前記内筒に接して設けられ、且つ、その外筒側部分が前記外筒に対して離間部を形成するように切り欠かれているか、または、その外筒側部分が前記外筒に接して設けられ、且つ、その内筒側部分が前記内筒に対して離間部を形成するように切り欠かれているので、
当該離間部を生コンクリートが打設時に流れることができる。したがって、従来の内外筒につながった伝熱フィンの構造ではコンクリートを個々のセルに打設する必要があるが、本発明によれば、その必要がなく製造が容易である。
また、従来の構造では、伝熱フィンによって遮蔽体が半径方向で完全に存在しない領域ができるために放射線のストリーミングの問題があるが、本発明では放射線が伝熱フィンを通過しようとしても外筒に到達するまでに必ず遮蔽体を通過しなければならないことになるので、ストリーミングを抑制することができる。
【０１０７】
第２の発明に示すように、前記外筒側に接して設けられた第一伝熱フィンと前記内筒側に接して設けられた第二伝熱フィンとを少なくとも備え、第一伝熱フィンと第二伝熱フィンは、互いにオーバーラップし、且つ、当該オーバーラップ部分において両伝熱フィン間に距離をもつように設けられているので、
上記第１の発明の効果と同様の効果を奏するほか、オーバーラップ部分があるために、伝熱フィン不連続領域で熱伝導性が十分確保されるという利点がある。
【０１０８】
第３の発明に示すように、前記両伝熱フィンのオーバーラップ部分の長さをｗ₁、オーバーラップ部分における両伝熱フィンの間の距離をa₁としたときに、a₁≦（２・λ_c・ｗ₁・Ｌ_c）／（λ_f・ｔ）の関係を満足するので、
従来のように伝熱フィンが内外筒につながっている場合と同等以上の伝熱性能が得られる。
【０１０９】
第４の発明に示すように、前記伝熱フィンは、その前記離間部を形成している側が、前記内筒あるいは前記外筒に対向する対向面を備えるよう略Ｌ字状に形成されているので、
伝熱フィンが取り付けられた反対側に伝熱を促進できる。また、伝熱フィンは内筒或いは外筒の片方にのみ固定されるため、取り付けの手間が省ける。
【０１１０】
第５の発明に示すように、前記離間部の離間距離をa₂としたときに、a₂≦（２・λ_c・ｗ₂・Ｌ_c）／（λ_f・ｔ）の関係を満足するので、
従来のように伝熱フィンが内外筒につながっている場合と同等以上の伝熱性能が得られる。
【０１１１】
第６の発明に示すように、前記伝熱フィンが略Ｉ字形状に形成されているので、
伝熱フィンの製造が簡単であり、製造コスト・工数を低減できる。
【０１１２】
第７の発明に示すように、前記離間部は、伝熱フィンと内筒あるいは外筒との間を完全に離間するように構成されているので、
外筒或いは内筒のどちらかにしか伝熱フィンを取り付けないため、伝熱フィンの取り付け作業の手間を省くことができる。また、内筒と外筒がつながっていないため、内筒側と外筒側とをそれぞれ別々に製作することができるので、製造工程の短縮を図ることができる。
【０１１３】
第８の発明に示すように、前記伝熱フィンは、前記遮蔽体の径方向に対し傾けて設置されているので、
放射線のストリーミングをより確実に回避することができる。
【０１１４】
第９の発明に示すように、前記伝熱フィンが開口部を有しているので、
当該開口部を通じてコンクリートが流通しやすくなり、コンクリート打設が容易である。
【０１１５】
第１０の発明に示すように、金属製の内筒および外筒の間にコンクリートからなる遮蔽体が設けられており、内筒の内側に放射性物質の収納部を設けてなるコンクリートキャスクにおいて、前記収納部をキャスク外部から遮断するよう密閉構造とし、且つ、前記遮蔽体が、金属材料を含むコンクリートからなるとともに、融点及び分解温度が１００℃よりも高い結晶体として水分を保持する水酸化物を１５ｍａｓｓ％以上含有しているので、
金属材料が含まれることで熱伝導性能が向上し、伝熱フィンと内筒又は外筒との間に切欠部を設けることができるため、放射線のストリーミングを抑制することができる。更に、コンクリートの密度が高まり、ガンマ線遮蔽性能が高くなる。また、中性子線の遮蔽性能、特に、１００℃以上の高温環境下における中性子線の遮蔽性能に優れる。
【０１１６】
第１１の発明に示すように、上記遮蔽体の熱伝導率が4（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であるので、
十分な熱伝導性能が得られる。特に、伝熱フィンなしでも十分な除熱性能が達成されるから、伝熱フィンを省略でき、コンクリートキャスクの構造の簡素化を図れる。
【０１１７】
第１２の発明に示すように、前記遮蔽体は、粒状、粉末状、繊維状の少なくとも何れか一種類の形状の金属材料を含有しているので、
熱伝導特性を上げることができる。
【０１１８】
第１３の発明に示すように、第１〜第９の発明について、前記遮蔽体は、分解点が１００℃よりも高い結晶体として水分を保持する水酸化物を１５ｍａｓｓ％以上含有しているので、
中性子線の遮蔽性能、特に、１００℃以上の高温環境下における中性子線の遮蔽性能に優れる。
【０１１９】
第１４の発明に示すように、前記水酸化物が水に対して難溶性あるいは不溶性を示す水酸化物であるので、
セメントとの水和反応後の硬化体において、１００℃以上で分解して水分を放出しない水酸化物を確実に含有させることができる。
【０１２０】
第１５の発明に示すように、前記遮蔽体は外気から遮断するように密閉されているので、
コンクリート材料が大気中の二酸化炭素と反応して、コンクリート中の水素が放出されるのを防ぎ、中性子遮蔽性能の劣化を防止することができる。
【０１２１】
第１６の発明に示すように、コンクリートキャスクの製造方法であって、前記遮蔽体を形成する遮蔽体材料を混練する混練工程と、混練された遮蔽体材料を打設する打設工程とを含み、少なくとも何れか一方の工程において当該遮蔽体材料を真空脱泡するので、
コンクリート遮蔽体中の空隙をなくすことができるから、遮蔽性能に優れるコンクリートキャスクが得られる。
【０１２２】
第１７の発明に示すように、前記混練工程において、混合混練機の混練室内で遮蔽体材料を混練すると共に当該混練室内を真空ポンプで脱気することにより、遮蔽体材料を真空脱泡するので、
混練時の空気の巻き込みがなくなるから、コンクリート遮蔽体中の空隙をなくすことができ、遮蔽性能に優れるコンクリートキャスクが得られる。
【０１２３】
第１８の発明に示すように、前記打設工程において、前記混練工程で混練された遮蔽体材料を前記内筒と前記外筒の間に形成した空間に打設すると共に当該空間内を真空ポンプで脱気することにより、遮蔽体材料を真空脱泡するので、
打設時の空気の巻き込みがなくなるから、コンクリート遮蔽体中の空隙をなくすことができ、遮蔽性能に優れるコンクリートキャスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコンクリートキャスクの貯蔵状態を示す一部切欠斜視図。
【図２】（ａ）は第１実施形態のコンクリートキャスクの縦断面図、（ｂ）は横断面図。
【図３】第２実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図４】第３実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図５】第４実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図６】第５実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図７】第６実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図８】第７実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図９】第８実施形態のコンクリートキャスクの横断面図。
【図１０】第５実施形態の容器の横断面一部拡大図。
【図１１】比較対照例（従来技術）の構成における容器の横断面一部拡大図。
【図１２】第３実施形態の容器の横断面一部拡大図。
【図１３】第４実施形態の容器の横断面一部拡大図。
【図１４】伝熱フィンなしの構成における容器の横断面一部拡大図。
【図１５】コンクリート混練時における真空脱泡の構成例を示す図。
【図１６】コンクリート打設時における真空脱泡の構成例を示す図。
【図１７】（ａ）は第５実施形態のコンクリートキャスクの伝熱性能検証実験における試験体の縦断面図、（ｂ）は横断面図。
【符号の説明】
Ａ コンクリートキャスク
３ 容器（コンクリート、コンクリート遮蔽体）
４ 外筒
７ 内筒
１１，１１’，１８，１８’，２１，２２ 伝熱フィン

Claims (16)

1. 金属製の内筒および外筒の間にコンクリートからなる遮蔽体と金属製の伝熱フィンが設けられており、内筒の内側に放射性物質の収納部を設けてなるコンクリートキャスクにおいて、
   前記収納部をキャスク外部から遮断するよう密閉構造とし、且つ、
   前記伝熱フィンは、
   その内筒側部分が前記内筒に接して設けられ、且つ、その外筒側部分が前記外筒に対して離間部を形成するように切り欠かれているか、または、
   その外筒側部分が前記外筒に接して設けられ、且つ、その内筒側部分が前記内筒に対して離間部を形成するように切り欠かれていることを特徴とするコンクリートキャスク。
2. 前記外筒側に接して設けられた第一伝熱フィンと前記内筒側に接して設けられた第二伝熱フィンとを少なくとも備え、
   第一伝熱フィンと第二伝熱フィンは、互いにオーバーラップし、且つ、当該オーバーラップ部分において両伝熱フィン間に距離をもつように設けられていることを特徴とする請求項１記載のコンクリートキャスク。
3. 前記両伝熱フィンのオーバーラップ部分の長さをｗ_１、オーバーラップ部分における両伝熱フィンの間の距離をａ_１としたときに、以下の関係を満足することを特徴とする請求項２記載のコンクリートキャスク。
   ａ_１≦（２・λ_ｃ・ｗ_１・Ｌ_ｃ）／（λ_ｆ・ｔ）
   ここで、λ_ｃ：コンクリートの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
   Ｌ_ｃ：コンクリート遮蔽体の厚さ（ｍ）
   λ_ｆ：伝熱フィンの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
   ｔ：伝熱フィンの厚さ（ｍ）
4. 前記伝熱フィンは、その前記離間部を形成している側が、前記内筒あるいは前記外筒に対向する対向面を備えるよう略Ｌ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートキャスク。
5. 前記離間部の離間距離をａ_２としたときに、以下の関係を満足することを特徴とする請求項４に記載のコンクリートキャスク。
   ａ_２≦（２・λ_ｃ・ｗ_２・Ｌ_ｃ）／（λ_ｆ・ｔ）
   ここで、λ_ｃ：コンクリートの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
   Ｌ_ｃ：コンクリート遮蔽体の厚さ（ｍ）
   λ_ｆ：伝熱フィンの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
   ｔ ：伝熱フィンの厚さ（ｍ）
   ｗ_２：前記対向面の幅方向の長さ（ｍ）
6. 前記伝熱フィンが略Ｉ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートキャスク。
7. 前記離間部は、伝熱フィンと内筒あるいは外筒との間を完全に離間するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンクリートキャスク。
8. 前記伝熱フィンは、前記遮蔽体の径方向に対し傾けて設置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のコンクリートキャスク。
9. 前記伝熱フィンが開口部を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のコンクリートキャスク。
10. 前記遮蔽体は、粒状、粉末状、繊維状の少なくとも何れか一種類の形状の金属材料を含有していることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のコンクリートキャスク。
11. 前記遮蔽体は、融点及び分解温度が１００℃よりも高い結晶体として水分を保持する水酸化物を１５ｍａｓｓ％以上含有していることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のコンクリートキャスク。
12. 前記水酸化物が水に対して難溶性あるいは不溶性を示す水酸化物であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のコンクリートキャスク。
13. 前記遮蔽体は外気から遮断するように密閉されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のコンクリートキャスク。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載のコンクリートキャスクの製造方法であって、前記遮蔽体を形成する遮蔽体材料を混練する混練工程と、混練された遮蔽体材料を打設する打設工程とを含み、少なくとも何れか一方の工程において当該遮蔽体材料を真空脱泡することを特徴とするコンクリートキャスクの製造方法。
15. 前記混練工程において、混合混練機の混練室内で遮蔽体材料を混練すると共に当該混練室内を真空ポンプで脱気することにより、遮蔽体材料を真空脱泡することを特徴とする請求項１４に記載のコンクリートキャスクの製造方法。
16. 前記打設工程において、前記混練工程で混練された遮蔽体材料を前記内筒と前記外筒の間に形成した空間に打設すると共に当該空間内を真空ポンプで脱気することにより、遮蔽体材料を真空脱泡することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のコンクリートキャスクの製造方法。

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