(57)【要約】【課題】ボロン濃度を高めることができ、ボロン濃度を高めても材料の靭性が低下することがなく、過大な地震力に対しても高強度を保持する。【解決手段】角柱形の使用済み燃料を格子状に形成した多数のセル３に収納して保管する使用済み燃料貯蔵ラック１であって、ステンレス鋼製の平板を二重格子状に組立て、各格子の内面部分に１％を超える高ボロン濃度のボロンステンレス板１２を貼り付ける構造とする。ステンレス鋼製の平板を二重格子状に組立て、各格子の内面部分に１％を超える高ボロン濃度のボロンステンレス板を貼り付ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角柱形の使用済み燃料を格子状に形成した多数のセルに収納して保管する使用済み燃料貯蔵ラックであって、ステンレス鋼製の平板を二重格子状に組立て、各格子の内面部分に１％を超える高ボロン濃度のボロンステンレス板を貼り付ける構造としたことを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。
【請求項２】
二重格子状に組立てた格子は、複数の使用済み燃料を一列配置で収納する列ユニットとされ、各セル間に水空間が形成されており、かつ各ユニットが複数列で隣接配置可能とされている請求項１記載の使用済燃料貯蔵ラック。
【請求項３】
前記列ユニット間には、相互の隙間を一定に保つスペーサが設けられている請求項２記載の使用済燃料貯蔵ラック。
【請求項４】
前記セルの内面４隅部は、その内側から溶接により接合されている請求項２記載の使用済燃料貯蔵ラック。
【請求項５】
前記格子を構成する板の端部を櫛形嵌め込み構造とし、櫛形の先端部が板の外面より突き出す構造とし、突き出た部分と前記板とを溶接により連結した請求項２記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項６】
前記セル内面のボロン添加ステンレス鋼板の端部を櫛形組立構造とし、４枚の板でボックス状とした請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項７】
前記セルの内面の４隅を内側から溶接する構造において、溶接する部分にあたる前記櫛形の端部を切欠き、溶接装置のアクセスを可能とした請求項４または請求項６記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項８】
前記セル内面のボロン添加ステンレス鋼板を、締結部材で固定した請求項１ないし３のいずれか１項記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項９】
前記セルの内面４隅を内側から溶接する構造において、溶接する部分にあたるボロン添加ステンレス鋼板端部を切欠いて板幅を小さくし、溶接装置のアクセスを可能とした請求項４項記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項１０】
１列毎に複数列の列ユニットを個別に製作し、各列ユニットを積重ね、外面を板または梁で固定する工程と、前記列ユニットを列方向に格子間の水空間を形成して２重格子構造とする工程と、列ユニット間に水空間ができるように、各列ユニット間に一定の隙間を開けて外面を板または梁で固定する工程と、各セルの内面にボロン添加ステンレス鋼板を貼り付ける工程と、各セルの間に一定間隔の水空間を形成する工程とを備え、強度部材を２重格子を形成するステンレス板と外面の板または梁とすることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子炉から取り出された使用済み燃料を燃料貯蔵プール内に収容貯蔵する使用済み燃料貯蔵ラックおよびその製造方法に係り、特に未臨界性が高く安全確保が図れるとともに、加工を容易に行うことができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に原子力発電プラントにおいては、原子炉を一定期間運転した後、炉心から取り出された使用済燃料を再処理するまでの間に、使用済燃料貯蔵プール内に設置される使用済燃料貯蔵ラックに収容貯蔵しておき、冷却および燃料の崩壊熱除去を行っている。
【０００３】
このような使用済み燃料貯蔵ラックの材質としては、中性子吸収能力に優れたボロンを含有するボロン添加ステンレス鋼が採用されており、その形状として四角柱状をなす角形状燃料を収容するため燃料貯蔵ラックも角筒構造のものが一般的であった（例えば、特許文献等１参照）。
【０００４】
また、従来では、角柱形状の使用済み燃料収納用のセルを、多数のスリットを形成して複数のセル幅を有するボロン添加ステンレス鋼の平板と、この平板のスリットに挿入される櫛状の突部とを形成した１セル分の幅を有するボロン添加ステンレス鋼の平板とから構成し、この平板のスリットに挿入した平板のスリットから突出した突部と平板のスリットから突出した突部と平板とを溶接固定して組立てる技術が開示されている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開２０００−５６０６０号公報
【特許文献２】特許第２９３９４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
使用済み燃料貯蔵ラックの格子構造と配置とは、未臨界確保の観点から定められ、従来ではボロン添加ステンレス鋼製の角管を格子状に隣接配置し、各角管同士を一定の間隔に保つように格子状の枠板で位置決めした構造であった。
【０００６】
このような従来採用されている構造では、角管のボロン濃度が０．７〜１％まで含有されているが、未臨界性が高い使用済燃料の収納に関しては安全性の面から、さらにボロン濃度を高める要望がある。すなわち、従来技術では、角管のボロン濃度が１％程度まで（例えば０．７５パーセント程度）であるが、さらにボロン濃度を高めることが望まれている。
【０００７】
また、ボロン入り材料ではボロン濃度を高めると靭性が低下して脆くなり、過大な地震力が作用する場合には採用が困難となっていた。
【０００８】
さらに、高濃度のボロンステンレス鋼板に関し、曲げ加工あるいは溶接が禁止されている場合もある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、未臨界性が高く、安全性を確保できるとともに、ステンレス鋼製の角筒の内側に吸収材を用いたものに比較して加工の容易化が図れ、しかも突起及びスリットを設けた板状の格子板を組合わせ結合することにより、燃料貯蔵セル間ピッチ精度を良好に保ち、かつ、組立てが容易で稠密度を高めることができる使用済み燃料貯蔵ラックおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明では、角柱形の使用済み燃料を格子に形成した多数のセルに収納して保管する使用済み燃料貯蔵ラックであって、ステンレス鋼製の平板を二重格子状に組立て、各格子の内面部分に１％を超える高ボロン濃度のボロンステンレス板を貼り付ける構造としたことを特徴とする使用済燃料貯蔵ラックを提供する。
【００１１】
また、本発明では、１列毎に複数列の列ユニットを個別に製作し、各列ユニットを積重ね、外面を板または梁で固定する工程と、前記列ユニットを列方向に格子間の水空間を形成して２重格子構造とする工程と、列ユニット間に水空間ができるように、各列ユニット間に一定の隙間を開けて外面を板または梁で固定する工程と、各セルの内面にボロン添加ステンレス鋼板を貼り付ける工程と、各セルの間に一定間隔の水空間を形成する工程とを備え、強度部材を２重格子を形成するステンレス板と外面の板または梁とすることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラックの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステンレス鋼製の平板を二重格子状に組立て、各格子の内面部分に１％を超える高ボロン濃度のボロンステンレス板を貼り付けることにより、ボロン濃度を高めることができ、ボロン濃度を高めても材料の靭性が低下することがなく、過大な地震力に対しても高強度を保持することができる。すなわち、本発明においては、ボロンステンレス鋼板平板であり、曲げ加工、溶接などのじん性が問題となる加工を必要としない。また、強度部材はステンレス板部分であり、ボロン添加ステンレス板は地震荷重を受け持つ構成とする必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る使用済み燃料貯蔵ラックおよびその製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は使用済み燃料貯蔵ラックの全体構成を一部切欠して示す側面図であり、図２は図１の平面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態の使用済み燃料貯蔵ラック１は全体として縦長な四角柱状の箱形をなしており、複数枚のステンレス鋼製の縦長な平板２を互いに対向させ、各平板２の側縁部分を交差させて組立てることにより、使用済み燃料貯蔵ラック収納用の多数のセル３を形成する構成となっている。すなわち、本実施形態の使用済み燃料貯蔵ラック１では複数枚のステンレス鋼製の平板２が互いに対向し、この対向部位の相互間にスペーサ４が介在されて一定間隔の隙間５が形成され、これらの各隙間５部分が水空間として構成されている。また、使用済み燃料貯蔵ラック１の外周側は、上下所定幅の拘束部材６によって締結されている。
【００１６】
図３は、図１に示した使用済み燃料貯蔵ラック１の単位ユニットを分離状態で２体例示した側面図であり、図４は図３の平面図である。
【００１７】
図３および図４に示すように、使用済み燃料貯蔵ラック１は複数の単位ユニット１ａから構成されている。この単位ユニット１ａは、互いに対向する１対の幅広な側板７，７と、これらの側板７，７の長辺側の各端部を閉塞する１対の端板８，８とにより縦長な薄箱状とされており、その外側縦面には上述のスペーサ４が上下に所定の間隔を開けて突設してある。
【００１８】
また、薄箱内部には図４に示すように、長さ方向に一定の間隔をあけて、各セル３を区分構成する複数の仕切り板９が設けられている。これらの仕切り板９はセル３の幅よりも狭い一定の間隔を開けて互いに対向する１対のものが１組として構成されており、これにより単位ユニット１ａは二重格子状に組立てられて鋼強度構造とされるとともに、近接する１対の仕切り板９の間に水間隙が形成されるようになっている。
【００１９】
このように、各１対の仕切り板９，９の間格子は複数の使用済み燃料を一列配置で収納する列ユニットとされ、各セル３間には仕切り板９，９により水空間１０が形成されており、かつ各ユニットが複数列で隣接配置可能とされている。
【００２０】
図５は、単位ユニット１ａを複数揃えて組立て、使用済み燃料貯蔵ラック１とする構成を示す拡大斜視図である。
【００２１】
この図５に示すように、本実施形態の使用済み燃料貯蔵ラック１では、上述の単位ユニット１ａが、互いに側板７を対向する配置で複数連結することにより全体が構成される。
【００２２】
すなわち、使用済み燃料貯蔵ラック１は全体として縦長な四角柱状の箱形をなしており、複数枚のステンレス鋼製の縦長な平板２が互いに横方向で対向する。また、各平板２の側縁部分は互いに交差して組立てられ、使用済み燃料貯蔵ラック収納用の多数のセル３を形成する。このセルの内面側には、後述するボロン添加ステンレス製の中性子吸収板が貼り付けられる。
【００２３】
そして、複数枚のステンレス鋼製の平板２が互いに対向し、この対向部位の相互間にスペーサ４が介在されて一定間隔の隙間５が形成され、これらの各隙間５部分が水空間として構成される。また、使用済み燃料貯蔵ラック１の外周側は、上下方向所定長さの拘束部材６によって締結される。
【００２４】
さらに、使用済み燃料貯蔵ラック１を構成する単位ユニット１ａは、互いに対向する１対の幅広な側板７，７と、これらの側板７，７の長辺側の各端部を閉塞する１対の端板８，８とにより縦長な薄箱状とされ、その外側縦面には上述のスペーサ４が上下方向に所定の間隔を開けて突設してあり、薄箱内部には長さ方向に一定の間隔をあけて、各セル３を区分構成する複数の仕切り板９が設けられ、仕切り板９はセル３の幅よりも狭い一定の間隔を開け、互いに対向する１対のものが１組として構成され、単位ユニット１ａは二重格子状に組立てられる。
【００２５】
次に、図６〜図１４により、上述の使用済み燃料貯蔵ラック１の組立構成、材料および製造方法について説明する。
【００２６】
図６は、使用済み燃料貯蔵ラック１の組立構成および製造方法の一例を説明するための平面図であり、図４の一部を拡大して示している。
【００２７】
この図６に示した使用済み燃料貯蔵ラック１は、ステンレス鋼製の平板（側板７、端板８および仕切り板９，９）を二重格子状に組立て、各格子のセル３の内面（４面）の部分全体に、１％を超える高ボロン濃度のボロンステンレス板１２を貼り付けた構造としている。本実施形態では、高ボロン濃度のボロンステンレス板１２の幅をセル３の内面の横幅全体に亘る幅に設定してある。このセル３の内面側に、燃料１４が収納される。
【００２８】
この場合、格子を構成する板のうち、端板８および仕切り板９，９の端部を側板７に櫛形に嵌め込む構造とし、端板８および仕切り板９，９の櫛形の先端部が側板７の外面より突き出す構造とし、突き出た部分９ａ，９ａと側板７とを溶接部１３により連結するものである。
【００２９】
この構成により、燃料貯蔵セル間ピッチ精度を良好に保ち、かつ、組立てが容易で稠密度を高めることができる。
【００３０】
図７〜図１０には、端板８および仕切り板９，９の端部を側板７に櫛形に嵌め込む構造を具体的に示している。
【００３１】
図７は、互いに対向する１対の側板７，７に貫通孔１５を形成し、これらの貫通孔１５に側板７の突起部１６を挿入することにより、端板８および仕切り板９，９の端部を側板７に櫛形に嵌め込み、溶接により固定する構造としている。
【００３２】
すなわち、格子を構成する側板７の端部を櫛形嵌め込み構造とし、櫛形の先端部が側板７の外面より突出する構造とし、この突出部分と平板とを溶接により連結する構成としている。この構成により、セル内面のボロン添加ステンレス鋼板の端部を櫛形組立構造とし、４枚の板でボックス状としてある。
【００３３】
図８は、互いに対向する１対の側板７，７に貫通孔１５を形成し、これらの貫通孔１５に側板７の突起部１６を挿入して貫通させた構成を示している。
【００３４】
この構成により、端板８および仕切り板９，９の端部を側板７に櫛形に嵌め込んで貫通させ、突起部１６の突出部分を溶接して、この溶接部により、さらに強固な構成とすることができる。
【００３５】
このように、本実施形態では、格子を構成する側板２の端部を櫛形嵌め込み構造とし、櫛形の先端部が側板７の外面より突出する構造とし、この突出部分と平板である側板２とを溶接により連結する構成としている。この構成により、セル３内面のボロン添加ステンレス鋼板１２の端部を櫛形組立構造とし、４枚の板でボックス状の構成とすることができる。
【００３６】
図９は、ボロン添加ステンレス鋼板１２を格子構造側のステンレス鋼板である平板２の内側に貼り付けた構成を示す斜視図であり、図１０は図９のＡ−Ａ線縦断面図である。
【００３７】
これらの図に示すように、ボロン添加ステンレス鋼板１２を格子構造側のステンレス鋼板２の内側に貼り付けた櫛形構造において、ボロン添加ステンレス鋼板１２およびステンレス鋼板製側板２の両方に突起部２ｂ、１２ｂを設け、これらの突起部２ｂ、１２ｂを側板８の孔２０に挿入して溶接部２１により溶接する構成としている。
【００３８】
この構成によれば、脆性を有するボロン添加ステンレス鋼板１２をステンレス鋼製側板２と一体的に構成して強化することができ、側板７に挿入してステンレス鋼板による櫛形組立構造とした場合においても、荷重に対する十分な強度を得ることができる。
【００３９】
図１１〜図１３は、セル３内面のボロン添加ステンレス鋼板１２を、溶接ではなく、締結部材であるボルト、ナット等によって固定する構成を示している。
【００４０】
図１１は使用済み燃料貯蔵ラック１を示す平面図であり、図１２は図１１の一部であるボルト締結部を示す拡大図である。図１３および図１４は、それぞれ図１１の変形例を示す平面図である。
【００４１】
図１１および図１２に示すように、この例ではセル３の内面の４隅を内側から溶接する構造において、溶接する部分にあたる櫛形のボロン添加ステンレス鋼板１２の両端部を切欠き、セル３の内側角部の空間領域を広くすることにより、溶接時に使用する溶接装置のアクセスを容易に行えるようにしている。
【００４２】
また、図１１および図１２の例では、ボロン添加ステンレス鋼板１２の幅を燃料１４の幅と略同一とし、セル３の内面の幅よりも狭くしてある。また、セル３の内面のボロン添加ステンレス鋼板１２を、ボルト１８およびナット１９からなる締結部材で固定する構成としてある。
【００４３】
この構成することにより、セル３内面のボロン添加ステンレス鋼板１２を締結部材で固定し、前記の凹凸による櫛形の使用を省略できる構成としている。この構成により、簡素な構成とし、溶接装置のアクセスを容易に行うことができる。
【００４４】
また、図１３に示す変形例では、ボロン添加ステンレス鋼板１２の幅を燃料１４の幅と略同一以上とし、セル３の内面のボロン添加ステンレス鋼板１２を、ボルト１８およびナット１９からなる締結部材で固定する構成としてある。
【００４５】
この構成によれば、ボロン添加ステンレス鋼板１２の幅を燃料１４の幅と略同一以上とすることにより、中性子吸収機能を高めることができる。
【００４６】
さらに、図１４に示す変形例では、ボロン添加ステンレス鋼板１２の幅を燃料１４の幅と略同一以上とする点では図１３の構成と同一であるが、セル３を構成する側板７および端板８、仕切板９の内面にボロン添加ステンレス鋼板１２を接着する構成とし、ボルトおよびナット等の締結部材を省略できる構成としてある。
【００４７】
図１５および図１６はボロン添加ステンレス鋼板１２の外側角部を溶接する構成を示している。図１５はラック外面角部を示す斜視図であり、図１６は図１５の一部を示す拡大図である。
【００４８】
この図１５および図１６の例では、仮想線で示したように、ボロン添加ステンレス鋼板１２の外側角部に切欠部２２を形成し、この部分を溶接するものである。これにより、単に組立てによって接合した場合に比し、切欠部２２の溶接により組立部の接合強度を高めることができ、ひいてはラック全体の構造強度を高めることができ、大型化等を図る場合に対応することができる。
【００４９】
以上の構成を有する使用済み燃料貯蔵ラックを製造する場合には、まず、１列毎に複数列の列ユニットを個別に製作する。
【００５０】
次に、各列ユニットを積重ね、外面を板または梁で固定する。その後、列ユニットを列方向に格子間の水空間を形成して２重格子構造とする。そして、列ユニット間に水空間ができるように、各列ユニット間に一定の隙間を開けて外面を板または梁で固定する。
【００５１】
また、各セルの内面にボロン添加ステンレス鋼板を貼り付ける。この後、各セルの間に一定間隔の水空間を形成する。強度部材は、２重格子を形成するボロン添加ステンレス鋼板と外面の板または梁とする。以上の工程を順次に行うことにより、使用済み燃料貯蔵ラックを効率良く、製造することができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、ボロンステンレス鋼板平板であり、曲げ加工、溶接などのじん性が問題となる加工を必要とせず、また、強度部材はステンレス板部分であり、ボロン添加ステンレス板は地震荷重を受け持つ構成とする必要がなく、しかもボロン濃度を高めることができ、ボロン濃度を高めても材料の靭性が低下することなく、過大な地震力に対しても高強度を保持することができる。使用済み燃料貯蔵ラックを効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態によるラック構造を示す全体構成図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１に示した使用済み燃料貯蔵ラック１の単位ユニットを例示する側面図。
【図４】図３の平面図。
【図５】本発明の一実施形態による単位ユニットを複数揃えて組立て、ラックとする構成を示す拡大斜視図。
【図６】本発明の一実施形態による格子板組立て説明図。
【図７】本発明の一実施形態によるラックユニット要部拡大斜視図。
【図８】ラックユニットの変形例を示す要部拡大斜視図。
【図９】ボロン添加ステンレス鋼板を格子構造側のステンレス鋼板である平板の内側に貼り付けた構成を示す斜視図。
【図１０】図９のＡ−Ａ線縦断面図。
【図１１】使用済み燃料貯蔵ラックを示す平面図。
【図１２】図１１の一部であるボルト締結部を示す拡大図。
【図１３】図１１の変形例を示す平面図。
【図１４】図１１の変形例を示す平面図。
【図１５】ラック外面角部を示す斜視図。
【図１６】図１５の一部を示す拡大図。
【符号の説明】
【００５４】
１‥使用済み燃料貯蔵ラック、１ａ‥単位ユニット、２‥平板、３‥セル、４‥スペーサ、５‥隙間、６‥拘束部材、７‥側板、８‥端板、９‥仕切り板、１０‥水空間、１２‥高ボロン濃度のボロンステンレス板、１３‥溶接部、１４‥燃料、１５‥孔、１６‥突起部、１７‥溶接部、１８‥ボルト、１９‥ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010014681.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010014681.tif 000017
【図１６】
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