(57)【要約】【課題】  格子状の区画を有し収納バスケット径方向の両端まで届く連続した部材を使う菓子折り構造を生かして、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを維持しつつ、重量や収納バスケット外径の増加を抑制した使用済み燃料収納バスケットを提供する。【解決手段】  長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部６１ｅ，６１ｅ，…を有し伝熱機能を担う板材６ｅと、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部４１ｅ，４１ｅ，…を形成され強度確保機能と未臨界維持機能とを担い伝熱機能の一部も担う板材４ｅとを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ね、燃料集合体収納スペース１０を形成した使用済み燃料収納バスケット。  十分な除熱性能と臨界防止性能とを保持したまま、製造しやすい燃料収納バスケットを実現できる。【選択図】        図１
2006349469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項２】
使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し長手方向に中性子減速材としての水を充満させうるギャップを内部に有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項３】
使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長辺が前記金属板材のほぼ半分の幅であり熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項４】
使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体の軸方向中央部の燃料集合体収納スペースを形成し、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長辺が前記金属板材のほぼ半分の幅であり熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体の軸方向周辺部の燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項５】
請求項１に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
中性子吸収能力の高い元素を含有する前記板材の枚数を前記使用済み燃料容器の径方向で変えたことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項６】
請求項３に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有しない板材が、長手方向に少なくとも１個のギャップを有する管状構造であることを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。
【請求項７】
請求項２に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有しない板材が、断面Ｅ字型の引き抜き材を組合せて形成され、前記ギャップとして長手方向に貫通孔を有する管状構造であることを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。
【請求項８】
請求項２に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有しない板材が、Ｈ型材であり、前記ギャップとして長手方向に溝を有することを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。
【請求項９】
請求項１に記載の収納バスケットにおいて、
使用済み燃料容器水平方向中心近くに配置された中性子吸収能力の高い元素を含有する板材が、周辺部に配置された板材よりも厚いことを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。
【請求項１０】
請求項１に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
使用済み燃料容器軸方向中心近くに配置された中性子吸収能力の高い元素を含有する板材が、周辺部に配置された板材よりも厚いことを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。
【請求項１１】
請求項２に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
燃料の配列数の少ない方向における中性子吸収能力の高い元素を含有しない板材のギャップ幅が、燃料の配列数の多い方向における中性子吸収能力の高い元素を含有しない板材のギャップ幅よりも広いことを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。
【請求項１２】
請求項１に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材および中性子吸収能力の高い元素を含有しない前記板材の主成分が、アルミニウムであることを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項１３】
請求項１に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材および中性子吸収能力の高い元素を含有しない前記板材の主成分が、銅であることを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。
【請求項１４】
請求項１に記載の使用済み燃料の収納バスケットをサポートシリンダに形成した溝に嵌め込み固定した使用済み燃料貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の炉心から発生する使用済み燃料を輸送し貯蔵するための使用済み燃料貯蔵容器に係り、特に、使用済み燃料貯蔵容器内で使用済み燃料を保持する収納バスケットの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉炉心で一定期間使用されて使用済みとなった燃料は、炉心から取り出されて発電所内の使用済み燃料貯蔵プールに一時保管し冷却される。
【０００３】
所定の冷却期間を経た燃料は、ウランおよびプルトニウムなどの再利用可能な核燃料物質を回収するために、放射能を遮蔽する使用済み燃料貯蔵容器(キャスク)に収納され、トラックや船舶などで再処理施設に輸送して貯蔵される。再処理する前に、使用済み燃料貯蔵容器に収容した使用済み燃料を発電所内外の中間貯蔵施設に一時的に保管することもある。
【０００４】
輸送や貯蔵に利用される使用済み燃料貯蔵容器は、一般に、外側から、外胴と中性子遮蔽体と内胴と収納バスケットとからなる。
【０００５】
収納バスケットは、使用済み燃料を収納する複数の区画を備え、１体ずつ仕切った状態で各区画に燃料を収納する。収納バスケットは、板材を組合せて燃料集合体収納スペースを構成する構造と、角管を用いて燃料集合体を収納するスペースを構成する構造とに大別される。
【０００６】
板材を組合せて燃料集合体収納スペースを構成する構造では、それぞれ所定間隔で並べた第１格子部材群と第２格子部材群とを交差させながら軸方向すなわち燃料集合体の長手方向に積層して配置し、複数の区画を形成する。交差部分にはスリットを設け、いわゆる菓子折構造に組立てる(例えば、特許文献１参照)。
【０００７】
収納バスケットは、燃料を区画内に保持して燃料同士の衝突による破損を防ぐ強度確保機能と、収納した燃料が臨界に達しないようにする未臨界維持機能と、燃料からの放熱を容器に伝えて燃料の健全性が保たれる温度以下に燃料温度を抑制する伝熱機能とを要求される。
【０００８】
未臨界維持機能を果たす格子部材の材料としては、中性子吸収材であるホウ素を添加したステンレス鋼やアルミニウム合金などを用いている。
【０００９】
加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の燃料は、沸騰水型軽水炉(ＢＷＲ)の燃料と比較して、燃料集合体１体あたりの燃料棒本数が多く、燃料集合体のサイズが大きいので、反応度が高く臨界になりやすい。加圧水型軽水炉の収納バスケットでは、未臨界維持機能を高めるために、燃料集合体間に所定厚さの水を充満させるギャップを確保する場合がある。
【００１０】
加圧水型軽水炉の使用済み燃料収納バスケットとしては、中空の板材に切り込み部を設け、交差させた板材の切り込み部を互いに嵌め合わせて菓子折構造とする方式も提案されている(例えば、特許文献２参照)。板材の中空部に満たされる水は、中性子を減速し板材での中性子吸収効果を高め、未臨界維持機能を高める役割を担っている。
【００１１】
角管を用いて燃料集合体を収納するスペースを構成する構造では、ＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのような角管構造がある(例えば、非特許文献１参照)。
【００１２】
ＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクの収納バスケットは、燃料を保持する角管状の燃料収納部材(チャンネル)を軸方向に多数配置した円盤状部材(支持リング)により固定している。燃料収納部材は、未臨界維持機能を高めるために、互いに間隔をあけて配置されている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−２３５５８９号公報  (第４〜６頁  図１)
【特許文献２】特許第３１５０６７６号公報  (第６〜７頁  図３〜図７)
【非特許文献１】青木成文著「放射性物質輸送のすべて」第２版  日刊工業新聞社，２００２年４月，Ｐ１４０，図Ｉ.７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
収納バスケットは、輸送，貯蔵時に受ける荷重や応力に対して構造健全性を保つ強度確保機能と、使用済み燃料を収納した時に臨界になることを防ぐ未臨界維持機能と、燃料から発生する崩壊熱を効率的に容器外表面に伝える伝熱機能とが求められる。
【００１５】
近年、燃料経済性を改善するために、燃焼度を高めた高燃焼度燃料が使用されている。高燃焼度燃料は、重量が従来の使用済み燃料とあまり変わらないので、使用済み高燃焼度燃料を収容するキャスク収納バスケットに必要な強度確保機能は、従来の使用済み燃料に対する機能とほとんど変わらない。
【００１６】
未臨界維持機能に関しては、従来燃料に比べて高燃焼度燃料の核分裂性ウランの濃縮度を高めている場合があり、未臨界維持機能を改善するために、中性子吸収材の量や濃度を増やすことがある。
【００１７】
伝熱機能に関しては、使用済みの高燃焼度燃料は、従来燃料と比べて崩壊熱による発熱量が増加する。したがって、高燃焼度燃料用の使用済み燃料収納バスケットでは、伝熱機能を満たすために収納バスケットの板厚が決まることが多くなる。
【００１８】
特許文献１または特許文献２に示されている菓子折り構造は、基本的には一種類の格子部材で強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを担っているので、格子部材の板厚は、３条件の中で最も厳しい項目により制約される。
【００１９】
一方、使用済み燃料貯蔵容器には、クレーンなどの施設設備の容量に基づいて、重量や外径に制約がある。
【００２０】
伝熱機能を満たすために、収納バスケットの板厚が増えると、収納バスケットの自重だけでなく、収納バスケットの外径も増え、遮蔽に必要な構造材重量が増えてキャスク外径と重量も増える。
【００２１】
したがって、特に高燃焼度燃料用のキャスクについては、重量や収納バスケット外径の増加を抑制することが求められている。
【００２２】
特許文献１または２に示した菓子折り構造の収納バスケットでは、燃料を配置する区画が格子状に限られるのに対して、角管構造の収納バスケットは、燃料配置の自由度が大きく、燃料を容器内に効率良く収納できる利点がある。
【００２３】
しかし、燃料で発生する熱を容器に伝え、燃料温度を燃料の健全性が保たれる温度以下に維持する伝熱機能に関しては、菓子折り構造の収納バスケットの方が、燃料を区画する部材と容器に接する部材とが一つの格子板により構成されるので、有利である。
【００２４】
角管構造の収納バスケットでは、燃料で発生する熱を容器に効率的に伝えるには、燃料を区画する角管状の燃料収納部材と燃料収納部材を固定する円盤状部材(支持リング)との間に大きな隙間が生じないようにしなければならない。溶接などにより燃料収納部材と円盤状部材とを固定する必要があり、製造コストが高くなる。
【００２５】
なお、ホウ素を添加したアルミニウムまたはアルミニウム合金は、ホウ素を添加しない場合と比較して硬くなり、加工しにくい。
【００２６】
また、板材の断面形状が複雑になるほど、ホウ素またはホウ素化合物を均一に分散させることが困難になる。
【００２７】
本発明の課題は、格子状の区画を有し収納バスケット径方向の両端まで届く連続した部材を使う菓子折り構造を生かして、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを維持しつつ、重量や収納バスケット外径の増加を抑制した使用済み燃料収納バスケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、上記課題を解決するために、使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成した使用済み燃料収納バスケットを提案する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、強度確保機能，未臨界維持機能，伝熱機能を維持しつつ、重量や収納バスケット外径の増加を抑制した使用済み燃料収納バスケットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、図1〜図9を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明による沸騰水型軽水炉(ＢＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例１を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。すなわち、６２体のＢＷＲ使用済み燃料集合体を収納する収納バスケットの水平断面の右半分を示す図である。
【００３２】
図２は、図１の収納バスケットの構造を示す斜視図である。
【００３３】
実施例１においては、炭素鋼でできたキャスク内胴１ｅの内側に、ステンレス鋼製のサポートシリンダ２ｅが嵌め込まれ、サポートシリンダ２ｅには、本発明による収納バスケット３ｅが嵌め込まれている。
【００３４】
収納バスケット３ｅは、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有する板材４ｅと板材６ｅとを組合せて積み重ね、ＢＷＲ使用済み燃料集合体を収納するスペース１０を構成している。
【００３５】
本実施例１の板材４ｅは、ホウ素を含有するアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担っている。板材６ｅは、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、強度確保機能と伝熱機能の一部とを担っている。
【００３６】
板材４ｅと板材６ｅとを嵌め合いで菓子折り構造とし、収納バスケット３ｅを構成している。
【００３７】
板材４ｅ，板材６ｅは、押出しまたは圧延加工により製作した板材に、切り込み４１ｅ，６１ｅを機械加工して製造する。切り込み４１ｅ，６１ｅの深さは、長辺の長さの１／４であり、切り込み４１ｅ，６１ｅ同士を直交させて嵌め合わせた時に、ちょうど積み重なるようになっている。
【００３８】
また、切り込み４１ｅ，６１ｅは、直交して組み合せる板材４ｅ，６ｅの板厚に、嵌め込むために必要な隙間を加えた幅になっている。図２の例では、１枚の板材４ｅと１枚の板材６ｅとを嵌め込める幅である。
【００３９】
なお、図２は、長手方向に関しては、板材４ｅ，６ｅの一部を示しているに過ぎない。板材４ｅ，６ｅは、実際にはもっと長い部材であり、また、収納バスケットでの位置により、長手方向の長さが異なっている。
【００４０】
板材６ｅは、その長手方向端部をサポートシリンダ２ｅに設けられた溝に差し込んで固定され、燃料集合体の荷重を支える。または、キャスク内胴１に溝を直接設け、板材６ｅの長手方向端部を差し込んで固定してもよい。
【００４１】
一方、板材４ｅは板材６ｅと嵌め合い構造により固定されるので、板材４ｅの長手方向端部は必ずしもサポートシリンダ２ｅに差し込まれる必要はない。
【００４２】
本実施例１は、燃料と直接接する板材４ｅからサポートシリンダ２ｅまたは板材６ｅへの伝熱性が良いので、燃料の崩壊熱を効率良く除熱でき、しかも、中性子を吸収する板材４ｅを固定するためのタブやパネルなどが不要であり、組立てが容易になる。
【００４３】
また、伝熱性の観点から板厚が必要な場合でも板材６ｅを厚くすればよく、ホウ素を含有する板材４ｅの厚さは、未臨界性の観点から必要となる以上に厚くする必要がない。したがって、ホウ素またはホウ素化合物を添加して板材４ｅが硬くなった場合でも、切り込み４１ｅなどの加工がより容易になる。
【００４４】
このように、未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う部材と、強度確保機能と伝熱機能の一部とを担う部材とに機能を分離したので、崩壊熱による発熱量が大きい沸騰水型軽水炉の使用済み燃料に対しても、収納バスケット３ｅの板厚を制約する伝熱量に応じて各板厚を変え、収納バスケット構造を適切に設計できる。
【００４５】
その結果、使用済み燃料の収納バスケット３ｅの大きさや重量を減らし、また、高価な中性子吸収材を含んだ部材量を削減できるので、コンパクトで経済的な使用済み燃料の輸送／貯蔵容器を実現できる。
【００４６】
ホウ素を含有する板材４ｅを製造しやすいという利点は、以下の実施例で説明するように、収納バスケットにギャップを設けなければならないＰＷＲ使用済み燃料収納バスケットの場合に、より顕著になる。
【実施例２】
【００４７】
図３は、本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例２を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。すなわち、本実施例２におけるＰＷＲ使用済み燃料収納バスケットの水平断面の右半分を示している。
【００４８】
図４は、図３の収納バスケットの構造を示す斜視図である。
【００４９】
収納バスケット３ｆは、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有する板材４ｆと板材６ｆとを組合せて積み重ね、ＰＷＲ使用済み燃料集合体を収納するスペース１０を構成している。
【００５０】
本実施例２のＰＷＲ使用済み燃料収納バスケットと実施例１のＢＷＲ使用済み燃料収納バスケットとの大きな違いは、板材６ｆが、長手方向に貫通孔６２ｆを有していることである。
【００５１】
一般に、ホウ素またはホウ素化合物を含有する板材４ｆは、ホウ素またはホウ素化合物を含有しない板材６ｆよりも硬くなる。貫通孔６２ｆを有する板材は、押出し成型により製造されるので、ホウ素またはホウ素化合物を添加した板材４ｆは、加工しにくくなる。また、板材の断面形状が複雑になるほど、ホウ素またはホウ素化合物を均一に分散させることが困難になる。
【００５２】
これに対して、本実施例２においては、貫通孔６２ｆを有する板材６ｆにはホウ素またはホウ素化合物は添加しないので、硬くならない。ホウ素またはホウ素化合物を添加する板材４ｆは、貫通孔を持たず、切り込み４１ｆを加工するだけであるから、製造が容易になる。
【００５３】
なお、押出し加工する際に、図４の貫通孔６２ｆを直接形成する代わりに、断面がＥ字型のレール状板材とし、その凸部を向かい合わせて２枚のレール状板材を接合し、貫通孔６２ｆを形成してもよい。
【実施例３】
【００５４】
図５は、本発明による加圧型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例３の要部構造を示す斜視図である。
【００５５】
本実施例３で、板材６ｆは実施例２の図４に示したホウ素を含有しないアルミニウム合金であり、板材４ｆは実施例２の図４に示したホウ素を含有するアルミニウム合金である。板材４ｇはホウ素を含有するアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に切り込み部がなく、断面長辺の長さは、板材４ｆの長辺長さのほぼ１／２である。また、本実施例３においては、板材４ｆと板材４ｇの厚さを等しくし、表面積の小さい板材４ｇを、収納バスケット高さの上部および下部に使用する。
【００５６】
本実施例３においても、板材６ｆは、強度確保機能と伝熱機能の一部とを担い、板材４ｆおよび板材４ｇは、未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担っている。
【００５７】
切り込み部を有する部材の伝熱機能は、切り込み部において伝熱経路の断面積が減少するので、断面積の約半分しか有効に機能しない。したがって、切り込み部がない板材４ｇは、長辺の長さが２倍で切り込み部がある板材４ｆと比べて、重量は約半分になるが、伝熱機能は半分以上あり、伝熱効率が良い。また、伝熱量が少なく中性子束が少ない収納バスケット高さの上部および下部にのみ、表面積の少ない板材４ｇを配置すると、伝熱機能および未臨界維持機能を大きく損なうことなく、収納バスケットを軽量化できる。
【実施例４】
【００５８】
図６は、本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例４を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。すなわち、本実施例４におけるＰＷＲ使用済み燃料収納バスケットの水平断面の右半分を示す図である。
【００５９】
収納バスケット３ｉは、長手方向に複数の切り込みを有する板材６ｉと板材４ｉ，４ｉ1，４ｉ2，４ｉ3とを組合せて積み重ね、ＰＷＲ使用済み燃料集合体を収納するスペース１０を形成している。
【００６０】
本実施例４で、板材４ｉは、ホウ素を含有するアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部４１ｉ，４１ｉ，…を有する。切り込み部４１ｈの深さは、断面長辺の長さの１／４である。板材６ｈは、ホウ素を含有しないアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部６１ｉ，６１ｉ，…を有し、熱伝導性の良い伝熱板材である。
【００６１】
板材６ｉは、板材６ｆと同様な長手方向に貫通孔を有する角管でもよいし、他のギャップを有する板材でもよい。
【００６２】
本実施例４においては、キャスク水平方向中心近くに配置する板材ほど厚くする。すなわち、厚さ(thickness)をＴで表すと、Ｔ４ｉ≧Ｔ４ｉ1≧Ｔ４ｉ2≧Ｔ４ｉ3とする。
【００６３】
キャスク水平方向中心部に近いほど中性子束が高くなるので、ホウ素またはホウ素化合物を添加した板材を厚くし、ホウ素の量を増やすと、中性子吸収量を効果的に増加させ、未臨界性を高められる。
【００６４】
また、燃料温度もキャスク水平方向中心部で高くなるから、キャスク水平方向中心近くに配置する板材を厚くすると、効果的に除熱できる。
【００６５】
未臨界性および伝熱性が従来通りで十分ならば、必要な板材の物量を減らし、キャスク重量を削減できる。
【００６６】
なお、板材４ｉ，４ｉ1，４ｉ2，４ｉ3の厚さをすべて変える必要はなく、例えば、板材４ｉのみを他よりも厚くし、板材４ｉ1，４ｉ2，４ｉ3を同じ厚さにしてもよい。または、板材４ｉ3のみを他よりも薄くし、板材４ｉ，４ｉ1，４ｉ2を同じ厚さにしてもよい。
【００６７】
最適な板厚の組合せは、シミュレーションにより求めることができる。
【００６８】
また、板材６ｉは、同じ板厚の板材４ｉにより挟む必要はなく、例えば、ある板材６ｉのキャスク水平方向中心側に板材４ｉ1を配置し、その板材６ｉの外側に板材４ｉ2を配置してもよい。
【００６９】
さらに、この発明の効果は板材にギャップを有するＰＷＲ使用済み燃料収納バスケットに限らず、図１に示したＢＷＲ使用済み燃料収納バスケットにおいても、キャスク水平方向中心近くに配置する板材４ｅの板厚を厚くすれば、未臨界性および除熱性を高められる。
【００７０】
実施例４では、キャスク水平方向で、中心近くに配置する板材４ｉの板厚を厚くした。キャスク軸方向で中心近くに配置する板材４ｉの板厚を厚くしても、未臨界性および除熱性を高められる。
【実施例５】
【００７１】
図７は、本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例５を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図、および、実施例５の収納バスケットの軸方向構造を示す図である。すなわち、ＰＷＲ使用済み燃料収納バスケットの水平断面の右半分および軸方向断面の一部を示す図である。
【００７２】
収納バスケット３ｋは、長手方向に複数の切り込みを有する板材６ｋと板材４ｋ，４ｋ1，４ｋ2とを組合せて積み重ね、ＰＷＲ使用済み燃料集合体を収納するスペース１０を形成している。
【００７３】
板材６ｋは、板材６ｆと同様な長手方向に貫通孔を有する角管でもよいし、他のギャップを有する板材でもよい。
【００７４】
本実施例５においては、板材４ｋ，４ｋ1，４ｋ2の厚さをキャスク軸方向中心近くに配置する板材が、周辺部の板材よりも厚い。すなわち、厚さをＴで表すと、Ｔ４ｋ≧Ｔ４ｋ1≧Ｔ４ｋ2とする。
【００７５】
中性子束および燃料温度はキャスク軸方向においても、中心近くで高くなるので、未臨界性および伝熱性を確保する板材を、キャスク軸方向中心近くに配置するものほど厚くすると、未臨界性および伝熱性を効果的に高められる。
【００７６】
未臨界性および伝熱性が従来通りでよいならば、板材の物量を減らし、キャスク重量を削減できる。
【００７７】
なお、板材の厚さが異なる部分(例えば図７のＥの部分)において、使用済み燃料挿入時に引っ掛かり、スムーズな挿入を妨げるおそれがある場合は、例えば図７に示すように、板材４ｋの角をテーパー状にを形成してもよい。
【００７８】
また、キャスク軸方向で板材４ｋの板厚を変えて未臨界性および伝熱性を高めるには、３種類の板厚には限定されない。
【００７９】
例えば、板厚を４ｋおよび４ｋ1の２種類とし、収納バスケット上端または下端の少なくとも一方を板厚の薄い４ｋ1にすることも考えられる。
【００８０】
または、板厚は４ｋの一種類として、収納バスケット上端または下端の少なくとも一方には板材を用いず、板材６ｋのみとすることも考えられる。
【００８１】
キャスク水平方向中心近くに配置する板材４ｉの板厚を相対的に厚くする構成と、キャスク軸方向中心近くに配置する板材４ｋの板厚を相対的に厚くする構成とを組合せても、未臨界性および伝熱性を高められる。
【実施例６】
【００８２】
図８は、本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例６を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図、および、実施例６の収納バスケットの水平方向構造を示す図である。
【００８３】
本実施例６の収納バスケットは、ギャップ幅の異なる２種類の板材６ｍ(ギャップ幅ｗ0)と板材６ｍ1(ギャップ幅ｗ1)と板材４mとを嵌め合わせて構成され、２６体の使用済み燃料を収納する。
【００８４】
２６体の使用済み燃料を格子状に配置して収納するには、燃料を６列×５列に配列すると効率が良い。図８には、Ｘ方向(横方向)に６列、Ｙ方向(縦方向)に５列とした場合で示した。
【００８５】
ここで、円筒形のキャスク容器に収納バスケットを収納する場合、配列数の少ないＹ方向でのギャップ幅をＸ方向よりも広くすると、平均としてギャップを広げられるので、未臨界性を高められる。
【００８６】
なお、本実施例６では、Ｙ方向で最も外側に配置した板材をＸ方向と同じギャップ幅ｗ1にしたが、Ｙ方向の他の板材と同じギャップ幅ｗ0としても、未臨界性を高められる。
【実施例７】
【００８７】
図９は、本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例７の要部構造を示す斜視図である。
【００８８】
本実施例７は、図４に示した実施例２の長手方向に貫通孔６２ｆを有する板材６ｆに代えて、長手方向に垂直な断面がＨ型の板材６ｊを用いている。
【００８９】
なお、板材６ｊは、実施例３の板材６ｆ、実施例４の板材６ｉ、実施例５の板材６ｋの代わりとして用いることも可能である。さらに、ギャップ幅の異なる複数種類の６ｊを製造し、実施例６の板材６ｍの代わりとして用いることも可能である。
【００９０】
また、板材６としては、構造強度を確保するとともに、内部にギャップを設けることのできる形状であれば、角管や断面Ｈ型の部材に限らず採用できる。
【００９１】
本実施例７では、板材６はホウ素またはホウ素化合物を含有しないので、押出し成型により、内部にギャップを設けた断面形状を有する部材を比較的容易に製造できる。
【００９２】
本発明によれば、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う部材と、伝熱機能の一部を担う部材とを分離し、伝熱機能を担う部材を収納バスケットの径方向および軸方向に効果的に配置し、十分な強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能を保持したまま、収納バスケットを軽量化し、燃料集合体の収納本数を増やせる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明による沸騰水型軽水炉(ＢＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例１を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。
【図２】図１の収納バスケットの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例２を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。
【図４】図３の収納バスケットの構造を示す斜視図である。
【図５】本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例３の要部構造を示す斜視図である。
【図６】本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例４を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。
【図７】本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例５の要部構造を示す斜視図である。
【図８】本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例６を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図、および、実施例６の収納バスケットの水平方向構造を示す図である。
【図９】本発明による加圧水型軽水炉(ＰＷＲ)の使用済み燃料収納バスケットの実施例７を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図、および、実施例７の収納バスケットの軸方向構造を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  キャスク内胴
２  サポートシリンダ
３ｅ〜３ｍ  バスケット
４ｅ〜４ｍ  板材
４１ｅ〜４１ｊ  切り込み部
６ｅ〜６ｍ  板材
６１ｅ〜６１ｊ  切り込み部
６２  ギャップ
１０  燃料集合体収納スペース
【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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