(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外容器と、
前記外容器に収容されると共に、ペレット収納容器を格納する複数のペレット収納容器格納室を有する内容器と、
前記内容器の内面および前記ペレット収納容器格納室間に固定して配置されるボロン添加ステンレス鋼製の中性子吸収板と
を備えた核燃料ペレットの輸送容器であって、
前記中性子吸収板の固定力が、前記中性子吸収板が外部からの力により破損する前に、前記中性子吸収板が外部からの力により前記固定個所から外れる大きさに設定されていることを特徴とする核燃料ペレットの輸送容器。
【請求項２】
前記内容器の固定箇所から外れた前記中性子吸収板の移動を中性子吸収効果が及ぶ範囲内に規制する隙間が、前記内容器に収容される前記ペレット収納容器と前記内容器との間に形成されるように、前記内容器の内寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の核燃料ペレットの輸送容器。
【請求項３】
中性子吸収板が、複数枚のボロン添加ステンレス鋼製の薄板を積層して構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の核燃料ペレットの輸送容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電用燃料の燃料集合体に用いられる核燃料ペレットを輸送するための核燃料ペレットの輸送容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電用燃料に使用される燃料集合体は、通常、核燃料工場内の設備で核燃料ペレットから燃料集合体まで一貫して製造される。しかし、工場の生産能力や製造スケジュールとの関係から、他の核燃料工場で製造された核燃料ペレットを搬入して燃料棒や燃料集合体を製造する場合がある。
【０００３】
この場合、核燃料ペレットを輸送する必要が生じるが、輸送に当たっては、法的基準を満足する未臨界性が確保される輸送容器を使用する必要があり、輸送容器について種々の提案がされている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
具体的な一例として、二酸化ウラン等の核燃料ペレットの輸送容器には、未臨界性を確保するために、高い中性子吸収能力を有するボロン添加ステンレス鋼製の板（中性子吸収板）が使用されている。
【０００５】
このような核燃料ペレットの輸送容器は、ステンレス製の外容器の内側に緩衝材を介してステンレス製の内容器を収納した２重構造となっており、内容器には、核燃料ペレットが収納されたペレット収納容器２個を並べて収納できるようになっている。
【０００６】
そして、ボロン添加ステンレス鋼製の中性子吸収板を、内容器の内面全体および２個のペレット収納容器の間に配置することにより、未臨界性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２０２３９７号公報
【特許文献２】特表２０００−５０９８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ボロン添加ステンレス鋼製の中性子吸収板は、通常のステンレス鋼よりも脆いため、輸送容器の輸送中や取扱中に落下等の事故により輸送容器が大きな衝撃を受けた場合、中性子吸収板に割れや亀裂が発生する恐れがある。
【０００９】
割れや亀裂が発生したボロン添加ステンレス鋼は、中性子吸収板としての機能が低下あるいは喪失し、所定の中性子吸収能力を得ることができなくなる可能性がある。
【００１０】
特に、ボロン添加ステンレス鋼製の中性子吸収板は、重量物であるペレット収納容器（核燃料領域）の近傍に配置されるため、割れや亀裂が発生する可能性が高くなる。
【００１１】
そこで、ボロン添加ステンレス鋼製の中性子吸収板を核燃料領域から離して配置することにより衝撃を和らげ、割れや亀裂の発生を抑えることも考えられるが、この場合には、中性子吸収効果（中性子吸収能力）が低下する。
【００１２】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、中性子吸収板が受ける衝撃による中性子吸収板の割れや亀裂の発生を抑制し、核燃料領域近傍での高い中性子吸収効果の維持が可能な核燃料ペレットの輸送容器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、以下の各請求項に示す発明により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項毎に説明する。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、
外容器と、
前記外容器に収容されると共に、ペレット収納容器を格納する複数のペレット収納容器格納室を有する内容器と、
前記内容器の内面および前記ペレット収納容器格納室間に固定して配置されるボロン添加ステンレス鋼製の中性子吸収板と
を備えた核燃料ペレットの輸送容器であって、
前記中性子吸収板の固定力が、前記中性子吸収板が外部からの力により破損する前に、前記中性子吸収板が外部からの力により前記固定個所から外れる大きさに設定されていることを特徴とする核燃料ペレットの輸送容器である。
【００１５】
本請求項の発明においては、外部からの力による内容器の変形やペレット収納容器の衝撃により中性子吸収板に割れや亀裂が発生する前に、中性子吸収板が内容器から外れる大きさの固定力で固定されているため、外部からの力による中性子吸収板の割れや亀裂の発生を抑制することができる。このため、中性子吸収板を核燃料領域近傍に配置させながら中性子吸収効果を維持することができる。なお、ここでいう固定手段には、本発明の実施の形態に記載した接着剤、ねじ、トレッド溝などが含まれる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、
前記内容器の固定箇所から外れた前記中性子吸収板の移動を中性子吸収効果が及ぶ範囲内に規制する隙間が、前記内容器に収容される前記ペレット収納容器と前記内容器との間に形成されるように、前記内容器の内寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の核燃料ペレットの輸送容器である。
【００１７】
本請求項の発明においては、外部からの力により中性子吸収板が内容器から外れた場合でも、内容器内での中性子吸収板の移動が中性子吸収効果が及ぶ範囲内に規制される適正な空間が設けられているため、中性子吸収板を中性子吸収効果の高い位置に留めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、
中性子吸収板が、複数枚のボロン添加ステンレス鋼製の薄板を積層して構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の核燃料ペレットの輸送容器である。
【００１９】
本請求項の発明においては、外部からの力による内容器の変形やペレット収納容器の衝突により中性子吸収板の割れや亀裂が発生する前に、中性子吸収板が内容器から外れることに加え、複数枚のボロン添加ステンレス鋼製の薄板を積層することにより、中性子吸収板全体の柔軟性が高められているため、外部からの力による中性子吸収板の割れや亀裂の発生を一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、核燃料領域近傍での高い中性子吸収効果の維持と、中性子吸収板が受ける衝撃に対して中性子吸収板の割れや亀裂の発生を抑制し、高い中性子吸収効果の維持が可能な核燃料ペレットの輸送容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器にペレット収納容器が収納された状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器の内容器を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器の内容器を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器の内容器を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器の内容器の一部断面を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、一実施の形態に基づき、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００２３】
図１は一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器にペレット収納容器が収納された状態を示す斜視図である。図２〜図４は、それぞれ本発明の一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器の内容器を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。図５は、一実施の形態における核燃料ペレットの輸送容器の内容器の一部断面を示す拡大断面図である。
【００２４】
１．核燃料ペレットの輸送容器の全体構成
図１に示すように、核燃料ペレットの輸送容器１は、ステンレス製の外容器２の内側に断熱材３ａ及び緩衝材３ｂを配置し、この外容器２の中にステンレス製の内容器４を収納した構成にされている。
【００２５】
外容器２は、上部が開口した筐体２ａと、筐体２ａにねじ止めされる外容器上蓋２ｂとを備えている。
【００２６】
内容器４は、上部が開口した筐体４ａと、筐体４ａにねじ止めされる内容器上蓋４ｂと、２個のペレット収納容器５を並べた状態で収納するための２つのペレット収納容器格納室４ｃを備えている。
【００２７】
図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、内容器４の内側面には、ボロン添加ステンレス鋼製の側壁用中性子吸収板６が固定されており、２つのペレット収納容器格納室４ｃは、ボロン添加ステンレス鋼製の仕切用中性子吸収板７で仕切られている。
【００２８】
なお、側壁用中性子吸収板６及び仕切用中性子吸収板７には、ゴムなどの緩衝材からなる保護板８が取り付けられている。
【００２９】
そして、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、側壁用中性子吸収板６は、柔軟性を発揮させるためにボロン添加ステンレス鋼製の複数枚の薄板６ａを積層した積層構造となっている。
【００３０】
また、図４（ｂ）に示すように、仕切用中性子吸収板７も側壁用中性子吸収板６と同様に、ボロン添加ステンレス鋼製の複数枚の薄板７ａを積層した積層構造になっている。
【００３１】
このように側壁用中性子吸収板６および仕切用中性子吸収板７を積層構造にすることにより、中性子吸収板全体の柔軟性が高められるため、割れや亀裂の発生を抑制することができて、中性子吸収効果を充分に維持することができる。
【００３２】
以下、中性子吸収板を固定するための態様を、側壁用中性子吸収板６と仕切用中性子吸収板７とに分けて説明する。
【００３３】
２．側壁用中性子吸収板を固定するための態様
（第１の態様）
第１の態様においては、側壁用中性子吸収板６が接着剤もしくは同等機能の溶剤で内容器４の内側面に接着されている。接着剤等の接着力は、核燃料ペレットの輸送容器１が所定値を超える衝撃力を受けた場合に、側壁用中性子吸収板６が内容器４の内側面から外れるように設定される。これにより、衝撃力によって側壁用中性子吸収板６が損傷する前に、側壁用中性子吸収板６が内容器４から外れ、中性子吸収効果を維持することができる。
【００３４】
選択する接着剤等は、解析上考慮すべき最高温度等の環境に適合した使用環境の接着剤等が選択される。また、想定される輸送容器１の変形や衝撃を考慮して適切な接着力の接着剤等が選択される。なお、輸送容器１に高温時が想定される場合は、引火性ガスを湧出する接着剤等は使用しない。接着剤等の塗布面積は、想定される内容器４の変形等や接着剤等の強度を考慮して決定される。特に塗布面積により中性子吸収板６、７が剥離するタイミングをコントロールする場合は、接着時の面積を管理しておく。
【００３５】
（第２の態様）
第２の態様においては、図２に示すように、側壁用中性子吸収板６が、ねじ９により内容器４の内面に取り付けられている。ねじ９の強度については、核燃料ペレットの輸送容器１が所定値を超える衝撃力を受けた場合に、ねじ９が破断して側壁用中性子吸収板６が内容器４の内側面から外れるように設定される。これにより、第１の態様と同様に、中性子吸収効果を維持することができる。
【００３６】
ねじ９の材質、サイズ及び本数は、解析上想定される衝撃や変形に基づいて決定される。また、側壁用中性子吸収板６に形成するねじ孔は側壁用中性子吸収板６の強度低下を招かないよう考慮して加工される。
【００３７】
（第３の態様）
第３の態様においては、図３に示すように、側壁用中性子吸収板６が、止め具１０により固定されており、止め具１０が内容器４の内面に溶接等により固定されている。止め具１０による側壁用中性子吸収板６の固定力については、核燃料ペレットの輸送容器１が所定値を超える衝撃力を受けた場合に、側壁用中性子吸収板６が内容器４の内側面から外れるように設定される。これにより、第１の態様等と同様に、中性子吸収効果を維持することができる。
【００３８】
止め具１０の形状および位置は、核燃料ペレットの輸送容器１が衝撃を受けても側壁用中性子吸収板６に損傷を与えないように決定される。また、止め具１０の溶接強度は、解析上想定される衝撃や変形に基づいて決定される。また、止め具１０の溶接時の熱が側壁用中性子吸収板６に影響を与えないように取り付けられる。
【００３９】
３．仕切用中性子吸収板を固定するための態様
（第４の態様）
第４の態様においては、図４に示すように、仕切用中性子吸収板７が、内容器４の側面や底面に止め具１１およびねじ１２により固定されている。止め具１１は溶接により内容器４の側面や底面に取り付けられている。止め具１１およびねじ１２による仕切用中性子吸収板７の固定力については、核燃料ペレットの輸送容器１が所定値を超える衝撃力を受けた場合に、仕切用中性子吸収板７が内容器４から外れるように設定される。これにより、第１の態様等と同様に、中性子吸収効果を維持することができる。
【００４０】
止め具１１の溶接強度、ねじ１２の材質、サイズ及び本数は、解析上想定される衝撃に基づいて決定される。なお、止め具１１はペレット収納容器５を出し入れする際にガイドを兼ねる等の複数機能を持たせてもよい。
【００４１】
（第５の態様）
第５の態様においては、図５に示すように、内容器４の内面に一対のトレンチ溝１３が形成されており、仕切用中性子吸収板７の両側縁部がトレンチ溝１３に嵌め込まれることにより仕切用中性子吸収板７が内容器４に固定されている。なお、トレンチ溝１３は内容器４の相対向する側壁板のそれぞれ内面に縦方向の全長にわたって形成された溝である。
【００４２】
トレンチ溝１３による仕切用中性子吸収板７の固定力については、核燃料ペレットの輸送容器１が所定値を超える衝撃力を受けた場合に、仕切用中性子吸収板７が内容器４の内側面から外れるようにトレンチ溝１３の深さ、幅及び断面形状等が設定される。これにより、第１の態様等と同様に、中性子吸収効果を維持することができる。
【００４３】
４．内容器の内寸法の設定
内容器４の内寸法を適切に設定することにより、上記のように内容器４から外れた中性子吸収板６、７の移動を規制することができる。具体的には、ペレット収納容器５と内容器４との間に側壁用中性子吸収板６の移動を規制できる大きさの隙間を形成することにより、外部からの力により側壁用中性子吸収板６が内容器４から外れた場合でも、内容器４内での側壁用中性子吸収板６の移動が規制されて、側壁用中性子吸収板６を中性子吸収効果の高い位置に留めることができる。
【００４４】
内容器４から外れた仕切用中性子吸収板７については、２個のペレット収納容器５の間の隙間の大きさを適切に設定することにより、仕切用中性子吸収板７が外れた場合でも、内容器４内での仕切用中性子吸収板７の移動が規制されて、中性子吸収効果を維持することができる。
【００４５】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記の一実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一及び均等の範囲内において、上記の一実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１              核燃料ペレットの輸送容器
２              外容器
２ａ            外容器の筐体
２ｂ            外容器上蓋
３ａ            断熱材
３ｂ            緩衝材
４              内容器
４ａ            内容器の筐体
４ｂ            内容器上蓋
４ｃ            ペレット収納容器格納室
５              ペレット収納容器
６              側壁用中性子吸収板
６ａ            側壁用中性子吸収板の薄板
７              仕切用中性子吸収板
７ａ            仕切用中性子吸収板の薄板
８              保護板
９、１２        ねじ
１０、１１      止め具
１３            トレンチ溝
【図１】
0005627538.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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