(57)【要約】【課題】制御棒を水平方向から収納できるとともに、耐震強度を確保でき、構造と制御棒の貯蔵方法とが簡易である制御棒貯蔵設備を提供する。【解決手段】本発明による制御棒貯蔵設備２は、上下方向に延伸する本体部２１と、本体部２１の下部に設けられ、本体部２１を支持する土台部２２と、本体部２１の上部に設けられ、水平方向に延伸し、下方向へ突出する凹部２３１を備えるガイドサポート部２３とを備え、土台部２２は、貯蔵される制御棒１の下部に位置する凸部１４を保持するための凹部２２１を備え、ガイドサポート部２３の凹部２３１と土台部２２の凹部２２１とは、水平方向の位置が互いに対応する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延伸する本体部と、
前記本体部の下部に設けられ、前記本体部を支持する土台部と、
前記本体部の上部に設けられ、水平方向に延伸し、下方向へ突出する凹部を備えるガイドサポート部と、を備え、
前記土台部は、貯蔵される制御棒の下部に位置する凸部を保持するための凹部を備え、
前記ガイドサポート部の前記凹部と前記土台部の前記凹部とは、水平方向の位置が互いに対応する、
ことを特徴とする制御棒貯蔵設備。
【請求項２】
前記ガイドサポート部の前記凹部の底面から前記土台部の上面までの距離をＬとし、
貯蔵される前記制御棒が、貫通穴を有する上部ハンドル部を上部に備え、前記貫通穴の下端から前記制御棒の下面までの距離がＬ１であるとすると、
前記距離Ｌは、前記距離Ｌ１よりも大きい、
請求項１に記載の制御棒貯蔵設備。
【請求項３】
前記貫通穴の高さをＨで表すと、
前記距離Ｌは、前記距離Ｌ１と前記高さＨとの和よりも小さい、
請求項２に記載の制御棒貯蔵設備。
【請求項４】
前記ガイドサポート部の前記凹部の深さをＤで表し、
前記ガイドサポート部の厚さをＷで表し、
前記貫通穴の高さをＨで表すと、
前記深さＤは、前記厚さＷよりも大きく、前記高さＨよりも小さい、
請求項２または３に記載の制御棒貯蔵設備。
【請求項５】
前記ガイドサポート部の先端部は、下を向いている、
請求項１に記載の制御棒貯蔵設備。
【請求項６】
前記ガイドサポート部の先端部は、上を向いている、
請求項１に記載の制御棒貯蔵設備。
【請求項７】
前記制御棒が貯蔵されており、前記制御棒が、貫通穴を有する上部ハンドル部を上部に備え、
前記ガイドサポート部の前記凹部は、前記制御棒の前記上部ハンドル部を格納し、
前記土台部の前記凹部には、前記制御棒の前記凸部が入り込んでいる、
請求項１に記載の制御棒貯蔵設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所で制御棒を貯蔵、保管するための制御棒貯蔵設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力発電所において、点検等の目的で炉心から全数又は比較的多数の制御棒を取出した場合には、取出した制御棒は、再び炉心に戻して使用するため、健全な状態を維持して燃料貯蔵プール内で貯蔵、保管する必要がある。一方、定期的に交換する制御棒も同様に、燃料貯蔵プール内で貯蔵、保管される。制御棒は、燃料貯蔵プール内に設置された制御棒貯蔵設備に収納されて貯蔵される。
【０００３】
燃料貯蔵プールは、水深の深いエリアと浅いエリアとが存在し、放射線の遮へい効果などを考慮して、水深の深いエリアで燃料体を貯蔵する。特許文献１には、使用済燃料貯蔵ラックを複数個平面上に配置し、かつ複数段積み上げる使用済燃料貯蔵設備が記載されている。使用済燃料は、使用済燃料貯蔵ラックにその真上から挿入してラック内に着座させることで、燃料貯蔵プール内に貯蔵、保管する。燃料貯蔵プールでは、燃料体の貯蔵スペースを極力大きくしたいので、水深の深いエリアで貯蔵する制御棒の数をできるだけ少なくする必要がある。
【０００４】
そこで、燃料貯蔵プールの水深の浅いエリアで制御棒を貯蔵することが考えられる。しかし、水深の浅いエリアでは、制御棒の取扱いや貯蔵時の放射線遮へいの観点から、制御棒を制御棒貯蔵設備の真上から挿入して貯蔵設備に貯蔵することが難しいという課題がある。
【０００５】
この課題を解決するために、例えば特許文献２には、制御棒を側面から挿入する構造の制御棒貯蔵ラックが記載されている。この構造の制御棒貯蔵ラックでは、制御棒をラック内に挿入するときには、ラックのゲート状の部品（止め金具）を開閉する必要がある。また、例えば特許文献３には、制御棒を吊り下げて貯蔵するハンガを備える制御棒貯蔵装置が記載されている。この構造の制御棒貯蔵装置では、貯蔵する制御棒を水平方向に横からハンガに向かって移動させ、制御棒の上部ハンドル部をハンガに吊り下げる。ハンガに吊り下げられた制御棒は、振れ止めにより下部の振れが止められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−０２１４９１号公報
【特許文献２】特開昭５７−００６３９３号公報
【特許文献３】実開昭５９−０９８３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に記載の制御棒貯蔵装置は、制御棒の上部ハンドル部をハンガの水平バー部材に吊り下げて制御棒を貯蔵するので、制御棒の全荷重をハンガの水平バー部材で受ける。このため、地震の発生などにより特に上下方向の加速度が大きい振動が加わった場合には、水平バー部材に発生する応力が過大となり、設備としての耐震強度を確保できなくなることが考えられる。
【０００８】
特許文献２に記載の制御棒貯蔵ラックは、貯蔵した制御棒の荷重をラックの下部構造で受けるため、耐震強度を比較的確保しやすい。しかし、制御棒をラック内に収納するときには、事前にラックのゲート状の部品を開けておき、制御棒の挿入後にこのゲート状の部品を閉じる必要がある。このため、貯蔵前の準備作業と貯蔵後の復旧作業が伴って制御棒の貯蔵方法が煩雑になるとともに、制御棒貯蔵ラックの構造も複雑になるという課題がある。
【０００９】
制御棒を燃料貯蔵プールの水深の浅いエリアで貯蔵するには、放射線遮へいに必要な水の厚さと貯蔵作業に必要なスペースを考慮すると、制御棒は、横から水平方向に移動させて制御棒貯蔵設備に収納するのが好ましい。さらに、制御棒貯蔵設備は、耐震強度を確保できるとともに、構造と制御棒の貯蔵方法とが簡易であるのが好ましい。
【００１０】
本発明の目的は、制御棒を水平方向から収納できるとともに、耐震強度を確保でき、構造と制御棒の貯蔵方法とが簡易である制御棒貯蔵設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による制御棒貯蔵設備は、上下方向に延伸する本体部と、前記本体部の下部に設けられ、前記本体部を支持する土台部と、前記本体部の上部に設けられ、水平方向に延伸し、下方向へ突出する凹部を備えるガイドサポート部とを備え、前記土台部は、貯蔵される制御棒の下部に位置する凸部を保持するための凹部を備え、前記ガイドサポート部の前記凹部と前記土台部の前記凹部とは、水平方向の位置が互いに対応する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、制御棒を水平方向から収納できるとともに、耐震強度を確保でき、構造と制御棒の貯蔵方法とが簡易である制御棒貯蔵設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】改良型沸騰水型原子力発電所で使用される制御棒の一例を示す概略図。
【図２Ａ】本発明の実施例１による制御棒貯蔵設備を模式的に示す正面図。
【図２Ｂ】図２Ａに示した制御棒貯蔵設備のガイドサポート部の一部を拡大して示す図。
【図３】制御棒貯蔵設備に制御棒を貯蔵する場合の制御棒の動きを示す概念図。
【図４】本発明の実施例２による制御棒貯蔵設備を示す図であり、制御棒貯蔵設備のガイドサポート部の拡大図。
【図５】従来技術による制御棒貯蔵設備の例（貯蔵ハンガ）を示す図。
【図６】図５に示した貯蔵ハンガに制御棒を貯蔵する場合の制御棒の動きを示す概念図。
【図７】図５に示した貯蔵ハンガに制御棒を貯蔵した場合に、水平バー部材の振動により制御棒が貯蔵ハンガから脱落する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による制御棒貯蔵設備は、燃料貯蔵プールの水深の浅いエリア（遮へい水深が大きく取れない部分）を有効利用するために、制御棒を水平方向から収納することが可能であり、燃料貯蔵プールの水深の浅いエリアで制御棒を貯蔵できる。本発明による制御棒貯蔵設備は、制御棒を自立させて制御棒の荷重を受ける下部構造と、地震時等での制御棒の転倒防止のために制御棒の上部ハンドル部を格納するガイドサポート部とを備える。貯蔵する制御棒の荷重は、下部構造で受け、主に下部構造の構造材の圧縮力として燃料貯蔵プールの床に伝えることができる。貯蔵した制御棒の上部ハンドル部は、ガイドサポート部で水平方向への移動が制限される。このような構成により、本発明による制御棒貯蔵設備は、簡易な構造で貯蔵設備の耐震強度を確保でき、制御棒を煩雑な操作を伴うことなく貯蔵し、安定して保管することができる。本発明による制御棒貯蔵設備は、原子力発電所、特に沸騰水型の原子力発電所に用いることができる。
【００１５】
以下、本発明の実施例による制御棒貯蔵設備を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、改良型沸騰水型原子力発電所で使用される制御棒の一例を示す概略図である。本発明による制御棒貯蔵設備は、図１に示すような制御棒１を貯蔵する。なお、制御棒は、改良型沸騰水型原子力発電所ではない通常の沸騰水型原子力発電所で使用されるものも、改良型沸騰水型原子力発電所で使用されるものと基本的な構造が同じである。従って、本発明による制御棒貯蔵設備は、どちらの原子力発電所で使用される制御棒も貯蔵することができる。
【００１７】
制御棒１は、上部に位置する上部構造部１０と、下部に位置する下部構造部１１と、これらの間に位置する中性子吸収材部１３とを備え、上部構造部１０と下部構造部１１と中性子吸収材部１３が一体となった構造を有する。上部構造部１０は、貫通穴である穴部を有する上部ハンドル部１２を備える。制御棒１は、上部ハンドル部１２の貫通穴で吊り下げることができる。下部構造部１１は、下方に突出する凸部１４を下部に備える。凸部１４は、制御棒駆動機構との接合部である。凸部１４の内部は空洞になっていてもよい。
【００１８】
制御棒１において、上部ハンドル部１２の貫通穴の高さ（貫通穴の上端から下端までの距離）をＨで表し、上部ハンドル部１２の貫通穴の下端から制御棒１の下面までの距離をＬ１で表す。
【００１９】
図２Ａは、本発明の実施例１による制御棒貯蔵設備２を模式的に示す正面図である。本実施例による制御棒貯蔵設備２は、本体部２１、下部構造である土台部２２、及び上部構造であるガイドサポート部２３を備え、燃料貯蔵プールの床３３に自立して設置される。本体部２１は、上下方向に延伸する柱状の部材である。土台部２２は、本体部２１の下部に設けられ、本体部２１が設置される土台であり、本体部２１を支持するとともに、制御棒貯蔵設備２に貯蔵した制御棒１を自立させて制御棒１の荷重を受ける部材である。ガイドサポート部２３は、本体部２１の上部に設けられ、水平方向に延伸し、制御棒貯蔵設備２が制御棒１を貯蔵するときに制御棒１の上部ハンドル部１２の貫通穴を貫通する棒状の部材である。
【００２０】
土台部２２は、制御棒１を自立させるために、制御棒１の下部構造部１１の凸部１４を保持するための制御棒保持部２２１を備える。制御棒保持部２２１は、土台部２２に設けられた凹部であり、制御棒貯蔵設備２が制御棒１を貯蔵するときに、制御棒１の凸部１４が入り込む。制御棒保持部２２１は、制御棒１の凸部１４の内部が空洞であれば、この空洞に入り込む凸部を有してもよい。土台部２２は、制御棒貯蔵設備２に貯蔵した制御棒１の荷重を受けるとともに、制御棒保持部２２１で制御棒１を保持する。このため、制御棒貯蔵設備２は、制御棒１を安定的に貯蔵できる。
【００２１】
ガイドサポート部２３は、地震時等に貯蔵した制御棒１の転倒を防止するために、制御棒１の上部ハンドル部１２を格納する。但し、ガイドサポート部２３は、制御棒１を吊り下げず、制御棒１の荷重を受けない。また、ガイドサポート部２３の先端部２３３（水平方向の端部）は、下を向いている。
【００２２】
ガイドサポート部２３は、制御棒１を安定的に格納できるように、下方向へ突出する凹部２３１と、上方向へ突出する凸部２３２とを備え、凹部２３１と凸部２３２により上下方向への凹凸を有する。制御棒貯蔵設備２は、凹部２３１が制御棒１の上部ハンドル部１２を格納して（凹部２３１に上部ハンドル部１２が入れられて）制御棒１を貯蔵する。凹部２３１は、格納した制御棒１の上部ハンドル部１２の水平方向への移動を制限する。このため、制御棒貯蔵設備２は、貯蔵した制御棒１が地震等の振動で転倒せず、制御棒１を安定的に貯蔵できる。
【００２３】
制御棒貯蔵設備２に貯蔵された制御棒１は、上部ハンドル部１２がガイドサポート部２３の凹部２３１に格納され、下部構造部１１の凸部１４が土台部２２の制御棒保持部２２１に保持される。従って、凹部２３１と制御棒保持部２２１とは、水平方向の位置が互いに対応する。すなわち、凹部２３１の鉛直下方（凹部２３１の上下方向に沿った下方の位置）に制御棒保持部２２１が存在する。
【００２４】
図２Ａでは、ガイドサポート部２３は、本体部２１の一方と他方にそれぞれ３つの凹部２３１を備え、一方と他方にそれぞれ３本の制御棒１を格納できる構造を備える。凹部２３１の数は、ガイドサポート部２３の強度や制御棒貯蔵設備２の設置場所の広さ等を考慮して、任意に定めることができる。土台部２２の制御棒保持部２２１の数は、凹部２３１の数と同じであるのが好ましい。
【００２５】
制御棒貯蔵設備２において、凹部２３１の底面から土台部２２の上面までの距離をＬで表す。距離Ｌは、制御棒１が土台部２２に着座（接地）し、土台部２２が制御棒１の荷重を受けることができるように定める。例えば、距離Ｌは、制御棒１の距離Ｌ１よりも大きく、制御棒１の距離Ｌ１と貫通穴の高さＨとの和よりも小さく、すなわちＬ１＜Ｌ＜Ｌ１＋Ｈとすることができる。Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ１＋Ｈであれば、制御棒１は、上部ハンドル部１２がガイドサポート部２３の凹部２３１に格納された状態で、土台部２２に接地できる。
【００２６】
図２Ｂは、図２Ａに示した制御棒貯蔵設備２のガイドサポート部２３の一部を拡大して示す図である。ガイドサポート部２３において、凹部２３１の深さ（凸部２３２の上面から凹部２３１の底面までの距離）をＤで表し、ガイドサポート部２３の厚さ（凹部２３１におけるガイドサポート部２３の上下方向の長さ）をＷで表す。
【００２７】
凹部２３１の深さＤは、貯蔵した制御棒１が、地震の発生などにより振動が加わった場合に、ガイドサポート部２３から外れて貯蔵ハンガ３０から脱落しないようにするとともに、制御棒１の貯蔵時に、ガイドサポート部２３が制御棒１を格納しやすいように定めるのが好ましい。例えば、凹部２３１の深さＤは、ガイドサポート部２３の厚さＷよりも大きく、制御棒１の貫通穴の高さＨよりも小さく、すなわちＷ＜Ｄ＜Ｈとすることができる。Ｗ＜Ｄであれば、貯蔵した制御棒１が振動によってガイドサポート部２３から外れにくいような深さを凹部２３１が持ち、Ｄ＜Ｈであれば、制御棒１をガイドサポート部２３に格納しやすいような深さを凹部２３１が持つ。
【００２８】
図３は、制御棒貯蔵設備２に制御棒１を貯蔵する場合の制御棒１の動きを示す概念図である。制御棒貯蔵設備２には、既に４本の制御棒１が貯蔵されているものとする。制御棒貯蔵設備２は、制御棒１が矢印３に示すように横から水平方向に移動させられて運ばれてきて、ガイドサポート部２３が制御棒１の上部ハンドル部１２の貫通穴を貫通し、ガイドサポート部２３の凹部２３１が上部ハンドル部１２を格納する（凹部２３１に上部ハンドル部１２が入る）。その後、制御棒１が矢印４に示すように下方向に移動させられて土台部２２に着座し、土台部２２の制御棒保持部２２１が制御棒１の下部構造部１１の凸部１４を保持することで、制御棒貯蔵設備２は制御棒１を貯蔵する。制御棒貯蔵設備２は、土台部２２で制御棒１を安定的に保持し、制御棒１の荷重を受けることができる。なお、制御棒１は、クレーン等により水平方向に移動させることができる。
【００２９】
制御棒貯蔵設備２では、ガイドサポート部２３が制御棒１を吊り下げず、土台部２２の制御棒保持部２２１が制御棒１を保持する。制御棒１の荷重は、土台部２２が受けて、ガイドサポート部２３は受けない。ガイドサポート部２３は、貯蔵した制御棒１の転倒を防止するために、凹部２３１で制御棒１を支える（凹部２３１で制御棒１の上部ハンドル部１２の水平方向への移動を制限する）。
【００３０】
図５は、従来技術による制御棒貯蔵設備の例を示す図である。図５には、従来の制御棒貯蔵設備の一例として、制御棒１を吊り下げて貯蔵するハンガ（貯蔵ハンガ）３０を示す。貯蔵ハンガ３０は、本体部３２と水平バー部材３１と振れ止め部３６を備え、燃料貯蔵プールの床３３に自立して設置され、水平バー部材３１が制御棒１の上部ハンドル部１２を吊り下げる。本体部３２は、上下方向に延伸する部材であり、燃料貯蔵プールの床３３に設置される。水平バー部材３１は、本体部３２の上部に設けられ、水平方向に延伸し、貯蔵ハンガ３０が制御棒１を貯蔵するときに制御棒１の上部ハンドル部１２の貫通穴を貫通する部材である。水平バー部材３１は、制御棒１の上部ハンドル部１２を吊り下げるための切り欠き３４を複数有する。振れ止め部３６は、本体部３２の下部に設けられた枠状部材であり、水平バー部材３１に吊り下げられた制御棒１が振れるのを防止する。
【００３１】
図６は、図５に示した貯蔵ハンガ３０に制御棒１を貯蔵する場合の制御棒１の動きを示す概念図である。貯蔵ハンガ３０には、既に４本の制御棒１が吊り下げられて貯蔵されているものとする。貯蔵ハンガ３０に制御棒１を貯蔵するには、まず、振れ止め部３６の一部を開く。貯蔵ハンガ３０は、制御棒１が矢印３５に示すように横から水平方向に移動させられて振れ止め部３６の開いた部分を通って運ばれてきて、水平バー部材３１が制御棒１の上部ハンドル部１２の貫通穴を貫通し、切り欠き３４が上部ハンドル部１２を引っ掛けて吊り下げることで、制御棒１を貯蔵する。振れ止め部３６は、制御棒１が貯蔵されたら、開いている部分が閉じられる。
【００３２】
貯蔵ハンガ３０に貯蔵された制御棒１は、下部が燃料貯蔵プールの床３３に接触しないので、床３３から浮いている。制御棒１は、水平バー部材３１に吊り下げられているが、振れ止め部３６により振れが止められる。水平バー部材３１は、制御棒１を吊り下げているので、制御棒１の全荷重を受ける。このため、地震の発生などにより特に上下方向の加速度が大きい振動が加わった場合には、水平バー部材３１に発生する応力が過大となり、貯蔵ハンガ３０は、耐震強度を確保できなくなることが考えられる。
【００３３】
図７は、図５に示した貯蔵ハンガ３０に制御棒１を貯蔵した場合に、水平バー部材３１の振動により制御棒１が貯蔵ハンガ３０から脱落する様子を示す図である。貯蔵ハンガ３０は、比較的耐震強度を強くしにくい構造的な弱点を持つ水平バー部材３１のみで制御棒１の全ての荷重を受ける。このため、地震の発生などにより図７に破線で示したように水平バー部材３１が上下方向に振動すると、水平バー部材３１に吊り下げられた制御棒１は、図７に示した制御棒１ａのように、水平バー部材３１から外れて貯蔵ハンガ３０から脱落することが考えられる。
【００３４】
本実施例による制御棒貯蔵設備２は、上述したように、ガイドサポート部２３が制御棒１を吊り下げず、土台部２２が制御棒１の荷重を受け、ガイドサポート部２３の凹部２３１が制御棒１の水平方向への移動を制限するので、耐震強度を確保できるとともに、制御棒１を安定的に貯蔵できる。また、本実施例による制御棒貯蔵設備２は、従来の制御棒貯蔵設備（貯蔵ハンガ３０）が備える振れ止め部３６が不要であり、制御棒１の貯蔵時に振れ止め部３６を開閉する必要がない。このように、本実施例による制御棒貯蔵設備２は、簡易な構造を備え、制御棒１を水平方向から収納して容易に貯蔵できる。
【実施例２】
【００３５】
図４は、本発明の実施例２による制御棒貯蔵設備２を示す図であり、制御棒貯蔵設備２のガイドサポート部２３の拡大図である。本実施例による制御棒貯蔵設備２は、実施例１による制御棒貯蔵設備２とガイドサポート部２３が異なる。以下では、本実施例による制御棒貯蔵設備２のガイドサポート部２３について説明する。
【００３６】
実施例１による制御棒貯蔵設備２は、ガイドサポート部２３の先端部２３３（水平方向の端部）が下を向いている。これは、制御棒貯蔵設備２に制御棒１を貯蔵するときに、制御棒１をガイドサポート部２３へ収納しやすくするためである。
【００３７】
本実施例による制御棒貯蔵設備２は、ガイドサポート部２３の先端部２３３が上を向いている。ガイドサポート部２３の先端部２３３を上向きにすると、地震等で大きな振動が加わったときに、制御棒１がガイドサポート部２３から外れて制御棒貯蔵設備２から脱落するのを確実に防止できる。また、図示していないが、制御棒１の制御棒貯蔵設備２からの脱落を更に確実に防止するために、先端部２３３が上方に突出する突起を備えてもよい。なお、実施例１による制御棒貯蔵設備２のガイドサポート部２３も、先端部２３３が上方に突出する突起を備えることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…制御棒、１ａ…貯蔵ハンガから脱落する制御棒、２…制御棒貯蔵設備、３…制御棒の水平方向の動きを示す矢印、４…制御棒の下方向の動きを示す矢印、１０…上部構造部、１１…下部構造部、１２…上部ハンドル部、１３…中性子吸収材部、１４…制御棒の凸部、２１…本体部、２２…土台部、２３…ガイドサポート部、３０…従来技術の貯蔵ハンガ、３１…従来技術の水平バー部材、３２…従来技術の本体部、３３…燃料貯蔵プールの床、３４…水平バー部材の切り欠き、３５…制御棒の水平方向の動きを示す矢印、３６…振れ止め部、２２１…制御棒保持部、２３１…ガイドサポート部の凹部、２３２…ガイドサポート部の凸部、２３３…ガイドサポート部の先端部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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