(57)【要約】【課題】原子力発電プラントの建屋を改造することなく耐震性の向上を図ることが可能な使用済燃料ラック、および原子力発電プラントを提供する。【解決手段】使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルによって構成され、下部を使用済燃料プールの底部に固定して用いられる使用済燃料ラックにおいて、  前記セル内に前記使用済燃料を挿入した状態においての前記セルの内壁と前記使用済燃料との間の隙間の大きさが、前記使用済燃料ラックを前記使用済燃料プールに固定した状態においての、前記使用済燃料ラックの頂部の設計地震動における応答変位の値以上に設定されている。【選択図】図８
2018141660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルによって構成され、下部を使用済燃料プールの底部に固定して用いられる使用済燃料ラックにおいて、
前記セル内に前記使用済燃料を挿入した状態においての前記セルの内壁と前記使用済燃料との間の隙間の大きさが、前記使用済燃料ラックを前記使用済燃料プールに固定した状態においての、前記使用済燃料ラックの頂部の設計地震動における応答変位の値以上に設定されている
使用済燃料ラック。
【請求項２】
前記隙間の大きさが、前記使用済燃料ラックの頂部の許容変位の値以下に設定されている
請求項１に記載の使用済燃料ラック。
【請求項３】
前記使用済燃料は、底面が略方形の四角柱であり、
前記セルは、底面が略方形の管状部分であって、管状の側面に沿って配列され、
前記隙間の大きさは、前記使用済燃料を前記セルの一方の内壁側に接触させた場合の、前記使用済燃料と前記セルの他方の内壁との間の距離である
請求項１に記載の使用済燃料ラック。
【請求項４】
前記使用済燃料ラックは、平面視的な形状が矩形であり、
前記隙間の大きさは、前記矩形の辺方向である互いに垂直な２方向について算出される前記応答変位のうちの大きい値以上に設定されている
請求項１に記載の使用済燃料ラック。
【請求項５】
前記使用済燃料ラックは、平面視的な形状が矩形であり、
前記隙間の大きさは、前記矩形の辺方向である互いに垂直な２方向の前記使用済燃料ラックの頂部の許容変位のうちの小さい値以下に設定されている
請求項１に記載の使用済燃料ラック。
【請求項６】
前記セルの内壁に、前記隙間の大きさを調整するためのスペーサーが設けられた
請求項１に記載の使用済燃料ラック。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の使用済燃料ラックを備えた
原子力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済燃料ラック、および原子力発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、下記特許文献１に記載された使用済燃料ラックがある。この特許文献１は、「使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルを有し、下部が使用済燃料プールの底部に固定された使用済燃料ラックにて、使用済燃料プールの壁面と使用済燃料ラックの側面との間にダンパ装置を設ける。」との記載を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の構成は、使用済燃料プール側壁にダンパを固定する必要があり、建屋を改造することになるため、対策に多くの費用がかかる。
【０００５】
そこで本発明は、原子力発電プラントの建屋を改造することなく耐震性の向上を図ることが可能な使用済燃料ラック、および原子力発電プラント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】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルによって構成され、下部を使用済燃料プールの底部に固定して用いられる使用済燃料ラックにおいて、前記セル内に前記使用済燃料を挿入した状態においての前記セルの内壁と前記使用済燃料との間の隙間の大きさが、前記使用済燃料ラックを前記使用済燃料プールに固定した状態においての、前記使用済燃料ラックの頂部の設計地震動における応答変位の値以上に設定されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、原子力発電プラントの建屋を改造することなく耐震性の向上を図ることが可能となる。
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る使用済燃料ラックを用いた原子力発電プラントの概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る使用済燃料ラックの構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る使用済燃料ラックの構成を示す上面図である。
【図４】第１実施形態に係る使用済燃料ラックにおけるセル内への使用済燃料の格納状態を示す断面図である。
【図５】第１実施形態に係る使用済燃料ラックにおけるセル内への使用済燃料の格納状態を示す上面図（その１）である。
【図６】第１実施形態に係る使用済燃料ラックにおけるセル内への使用済燃料の格納状態を示す上面図（その２）である。
【図７】設計地震動における使用済燃料ラックの頂部の応答変位を説明する平面図である。
【図８】設計地震動における使用済燃料ラックの頂部の応答変位を説明する断面図である。
【図９】ラック頂部の変位と使用済燃料ラックの減衰比との関係を示す図である。
【図１０】使用済燃料ラックの頂部の許容変位を説明する断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る使用済燃料ラックにおけるセル部分および使用済燃料の上面図であり、セルと使用済燃料との隙間を説明する図である。
【図１２】第３実施形態に係る使用済燃料ラックの構成を示す上面図である。
【図１３】第４実施形態に係る使用済燃料ラックの構成を示す上面図である。
【図１４】第５実施形態に係る使用済燃料ラックの要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の使用済燃料ラック、および原子力発電プラントの実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態において同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
≪原子力発電プラント≫
図１は、本発明の実施形態に係る原子力発電プラントの概略構成図である。この図に示す原子力発電プラント２１は、以降に説明する各実施形態の使用済燃料ラックが設置されたものである。ここでは原子力発電プラント２１の一例として、沸騰水型の原子力発電プラント（Boiling Water Reactor：ＢＷＲ）の構成を説明するが、使用済燃料ラックが設置される原子力発電プラントであれば、これに限定されることはなく、例えば加圧水型の原子力発電プラント（Pressurized Water Reactor：ＰＷＲ）であってもよい。
【００１１】
図１に示すように、原子力発電プラント２１は、原子炉建屋２２と、タービン建屋２３とを備えている。
【００１２】
原子炉建屋２２の内部には、原子炉格納容器２４が配置され、この内部に原子炉圧力容器２５（以下、圧力容器２５という）が格納された状態となっている。また原子炉建屋２２の内部には、原子炉格納容器２４の上方脇に、使用済燃料プール２００が設けられており、この使用済燃料プール２００内に、以降の実施形態で説明する使用済燃料ラック１が固定されている。なお、ここでは一例として第１実施形態の使用済燃料ラック１とするが、他の実施形態の使用済燃料ラックでもよい。
【００１３】
一方、タービン建屋２３の内部には、タービン２６と、タービン２６の回転に連動して回転する発電機２７と、タービン２６を冷却するための復水器２８とが設けられている。
【００１４】
また、原子炉建屋２２内の圧力容器２５と、タービン建屋２３内のタービン２６の近傍とは、主蒸気管２９によって連結されている。また原子炉建屋２２内の圧力容器２５と、タービン建屋２３内の復水器２８とは、戻り配管３０によって連結されている。さらに、復水器２８には海水を循環するために海水循環配管３１が取り付けられており、取水口３１ａから海水が取り込まれて復水器２８を循環した後、散水口３１ｂから海３００に戻される。
【００１５】
以上のような沸騰水型の原子力発電プラント２１は、圧力容器２５内でウラン燃料が核分裂する際に発生する熱を利用して圧力容器２５内の水を沸騰させ、この沸騰によって発生した蒸気を主蒸気管２９でタービン建屋２３内のタービン２６に送り込んでタービン２６を回転させ、これによって発電機２７を回転させて発電が行われるものである。
【００１６】
タービン２６の回転に使用した蒸気は復水器２８で冷却されることによって凝縮されて水に戻り、戻り配管３０によって再び圧力容器２５内に戻され、蒸気として使用される。
【００１７】
ここで、以上のように作動する原子力発電プラント２１においては、圧力容器２５内で使用したウラン燃料は約４年で使用済燃料として交換することになる。しかしウラン燃料は再生することで再びウラン燃料として使用することができる。そのため、使用済みとなったウラン燃料棒、すなわち使用済燃料は、使用済燃料プール２００内の使用済燃料ラック１内において２年〜５年ほど保管されることになる。この使用済燃料ラック１の特徴的なところは、以降の各実施形態によって説明される。
【００１８】
≪第１実施形態（使用済燃料ラック）≫
図２は、第１実施形態に係る使用済燃料ラック１の構成を示す断面図である。また図３は、第１実施形態に係る使用済燃料ラック１の構成を示す上面図である。これらの図に示すように、使用済燃料ラック１は、使用済燃料１００を格納するためのものであって、使用済燃料プール２００内に収められている。使用済燃料プール２００は、冷却用の真水（以下、冷却水２０１と記す）により満たされており、複数の使用済燃料ラック１は、完全に冷却水２０１中に没するように配置されている。
【００１９】
このような使用済燃料ラック１は、棒状の使用済燃料１００を格納するセル１１の集合体である。使用済燃料ラック１は、例えば角管を数十本束ねた構造や板組み構造によって、鉛直方向に仕切られた複数のセル１１部分を有する。各セル１１は、例えば図示したような底面が略方形の管状部分であって、１本の使用済燃料１００が鉛直方向に沿って上方から挿入可能な構成となっている。
【００２０】
使用済燃料ラック１の外形形状は、鉛直なｚ方向に延設されたセル１１を、セル１１の壁部に沿ってｘ方向およびｙ方向に配列した直方体であって、その平面視的な形状は方形もしくは矩形である。図３は、使用済燃料ラック１の平面視的な形状が、ｘ方向を長辺とし、ｙ方向を短辺とした矩形形状である場合を示している。
【００２１】
以上のような使用済燃料ラック１は、原子力発電プラントの使用済燃料プール２００内に、所定間隔で稠密に配置され、底部がボルト２０２によって使用済燃料プール２００の底部２００ａに固定される。これに対し、使用済燃料ラック１の頂部、すなわちセル１１内に格納された状態における最上部（以下、ラック頂部とも称する）は、使用済燃料プール２００に対して固定されておらずフリーである。
【００２２】
図４は、第１実施形態に係る使用済燃料ラック１におけるセル１１内への使用済燃料１００の格納状態を示す断面図である。図４に示すように、各セル１１の底部には、その中央に凹部１１ａが設けられている。また、棒状の使用済燃料１００は、セル１１内に格納された状態においての底部の中央に、凸部１００ａが設けられている。セル１１内に使用済燃料１００を格納した状態においては、セル１１の底部の凹部１１ａに対して、使用済燃料１００の底部の凸部１００ａを嵌合させることにより、使用済燃料１００の下端がセル１１の中央部に位置決めされる。
【００２３】
図５は、第１実施形態に係る使用済燃料ラック１におけるセル１１内への使用済燃料１００の格納状態を示す上面図（その１）である。図５に示すように、使用済燃料１００は、本体を含む棒状のチャネルボックス１０１、チャネルファスナー１０２、スペーサー１０３、および取っ手１０４を有する。このうち、棒状のチャネルボックス１０１は、略角柱形のものであり、ここでは底面が略方形の四角柱である場合を示している。チャネルファスナー１０２は、原子力発電プラントの圧力容器内において、チャネルボックス１０１の周囲に空間を設けるためのものであって、チャネルボックス１０１の上端における角部の一つからｘ方向およびｙ方向に突出した状態でチャネルボックス１０１に固定して設けられている。スペーサー１０３は、チャネルボックス１０１の上部においてチャネルファスナー１０２を挟んだ２つの面に固定されている。また取っ手１０４は、使用済燃料１００を掴む部分であり、チャネルボックス１０１の上面に固定されている。
【００２４】
そして、セル１１の内壁と使用済燃料１００との間には、本実施形態において設定されたｘ方向の隙間［ｄｘ］とｙ方向の隙間［ｄｙ］とが設けられている。ここで、ｘ方向の隙間［ｄｘ］とは、セル１１のｘ方向の内壁のうちの一方に使用済燃料１００を接して配置した場合の、セル１１の内壁のうちの他方と使用済燃料１００との間に生じるｘ方向の隙間の大きさであって、セル１１の内壁のうちの他方と使用済燃料１００との間の距離であることとする。ｘ方向の隙間［ｄｘ］の大きさが均一でない場合には、ｘ方向の隙間［ｄｘ］の最小値である。
【００２５】
同様に、ｙ方向の隙間［ｄｙ］とは、セル１１のｙ方向の内壁のうちの一方に使用済燃料１００を接して配置した場合の、セル１１の内壁のうちの他方と使用済燃料１００との間に生じるｙ方向の隙間［ｄｙ］の大きさであり、ｙ方向の隙間［ｄｙ］の最小値である。
【００２６】
なお、チャネルファスナー１０２やスペーサー１０３など、チャネルボックス１０１から外側に突出して設けられた部分も使用済燃料１００の一部である。このため、図６に示すように、チャネルファスナー１０２やスペーサー１０３などの突出部分の突出幅を差し引いたものが、隙間［ｄｘ］，［ｄｙ］である。
【００２７】
これらのｘ方向の隙間［ｄｘ］およびｙ方向の隙間［ｄｙ］は、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部の応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］と、使用済燃料ラック１のラック頂部の許容変位［Ｐｘ］，［Ｐｙ］とから、［Ｄｘ］≦［ｄｘ］≦［Ｐｘ］、［Ｄｙ］≦［ｄｙ］≦［Ｐｙ］の範囲で設定されていることとする。ここで、応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］および許容変位［Ｐｘ］，［Ｐｙ］とは、以下の通りである。
【００２８】
図７は、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部の応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］を説明する平面図である。また図８は、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部の応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］を説明する断面図である。ただし図８は、使用済燃料ラック１が、ｘ方向に３セル、ｙ方向に３セルである場合に省略して図示している。
【００２９】
図７および図８に示すように、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部の応答変位［Ｄｘ］は、ｘ方向の応答変位［Ｄｘ］であって、設計地震動において使用済燃料ラック１のラック頂部がｘ方向に変位する大きさの最大値である。また、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部の応答変位［Ｄｙ］は、ｙ方向の応答変位［Ｄｙ］であって、設計地震動において使用済燃料ラック１のラック頂部がｙ方向に変位する大きさの最大値である。一般的に、平面視的に矩形状の使用済燃料ラック１においては、通常は、長辺方向であるｘ方向の応答変位［Ｄｘ］が、短辺方向であるｙ方向の応答変位［Ｄｙ］よりも小さくなる。
【００３０】
セル１１と使用済燃料１００とのｘ方向の隙間［ｄｘ］は、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部のｘ方向の応答変位［Ｄｘ］以上の値（［Ｄｘ］≦［ｄｘ］）に設定されていることとする。また、セル１１と使用済燃料１００とのｙ方向の隙間［ｄｙ］は、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部のｙ方向の応答変位［Ｄｙ］以上の値（［Ｄｙ］≦［ｄｙ］）に設定されていることとする。
【００３１】
ここで、使用済燃料ラック１のセル１１内に格納されている使用済燃料１００の流体付加減衰［ζａ］は、下記式（１）で表される（日本機械学会編、「事例に学ぶ流体関連振動」、第２版、技報堂出版、ｐ．３２９−３３０参照）。ただし下記式（１）は、角振動数［ω］と共振角振動数［ωｎ］との比が１となる共振時における使用済燃料１００の流体付加減衰［ζａ］を示している。
【００３２】
【数１】
2018141660.tif 000003
ρ：流体の密度
Ｄ：使用済燃料の加振方向幅
ＣＤ：抗力係数
ｍ：使用済燃料の質量と流体付加質量の和
χ０：使用済燃料の頂部の応答変位
【００３３】
上記式（１）に示されるように、使用済燃料１００の流体付加減衰［ζａ］は、使用済燃料１００の頂部の応答変位［χ０］に比例して増加する。使用済燃料１００の減衰効果は、流体（冷却水２０１）を介して使用済燃料ラック１にも減衰効果として作用するため、使用済燃料ラック１の減衰も使用済燃料１００の流体付加減衰［ζａ］と同様に、使用済燃料１００の頂部の応答変位に比例して増加すると考えられる。また、使用済燃料１００はセル１１に差し込まれているだけなので、使用済燃料１００の頂部と使用済燃料ラック１の頂部の相対変位と、使用済燃料ラック１の頂部の応答変位は同等とみなせる。
【００３４】
図９は、ラック頂部の変位と使用済燃料ラックの減衰比との関係を示す図であり、上記式（１）にしたがって、使用済燃料ラック１の減衰比が、ラック頂部の変位に比例して増加した場合のグラフである。このグラフに示すように、ラック頂部の変位が大きくなると使用済燃料ラック１の減衰比も大きくなる。
【００３５】
しかしながら、使用済燃料ラック１の頂部のｘ方向の変位が、セル１１と使用済燃料１００とのｘ方向の隙間［ｄｘ］より大きくなると、使用済燃料１００のｘ方向の変位が、セル１１と使用済燃料１００とのｘ方向の隙間［ｄｘ］の大きさで制約される。したがって、使用済燃料ラック１の減衰比は増加しなくなる。これは、ｙ方向であっても同様である。
【００３６】
そこで上述したように、セル１１と使用済燃料１００との隙間［ｄｘ］，［ｄｙ］を、設計地震動における使用済燃料ラック１のラック頂部の応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］以上の値とすることで、設計地震動においても十分な減衰比が得られる構成としている。
【００３７】
図１０は、使用済燃料ラック１の頂部の許容変位［Ｐｘ］，［Ｐｙ］を説明する断面図である。ただし図１０においては、使用済燃料ラック１が、ｘ方向に３セル、ｙ方向に３セルである場合に省略して図示している。この図に示すように、許容変位［Ｐｘ］，［Ｐｙ］は、使用済燃料プール２００の底部２００ａに固定された使用済燃料ラック１のラック頂部が、ｘ方向およびｙ方向に許容される変位の最大値である。すなわち、許容変位［Ｐｘ］，［Ｐｙ］は、使用済燃料ラック１の固定部やボルトに掛かる応力が許容値となる最大変位である。
【００３８】
セル１１と使用済燃料１００との間のｘ方向の隙間［ｄｘ］は、使用済燃料ラック１の頂部の変位のｘ方向の許容値［Ｐｘ］以下の値（［ｄｘ］≦［Ｐｘ］）に設定されていることとする。また、セル１１と使用済燃料１００とのｙ方向の隙間［ｄｙ］は、使用済燃料ラック１の頂部の変位のｙ方向の許容値［Ｐｙ］以下の値（［ｄｙ］≦［Ｐｙ］）に設定されていることとする。これにより、セル１１と使用済燃料１００との隙間［ｄｘ］，［ｄｙ］が必要以上に大きくなり、セル１１および使用済燃料ラック１の寸法が大きくなることを防止し、同一面積当たりのセル１１の数を確保して、使用済燃料１００の格納数を大きく減少させない構成としている。
【００３９】
そして上述したセル１１と使用済燃料１００との間のｘ方向の隙間［ｄｘ］およびｙ方向の隙間［ｄｙ］は、セル１１の寸法を調整するか、または使用済燃料１００の寸法、例えばチャネルファスナー１０２の寸法を調整することによって実現されるが、どちらであってもよい。また、以降の第４実施形態および第５実施形態で説明するように、セル１１の内壁にスペーサーを設けてｘ方向の隙間［ｄｘ］およびｙ方向の隙間［ｄｙ］を調整してもよい。
【００４０】
以上のように構成された第１実施形態の使用済燃料ラック１によれば、地震発生に際して使用済燃料ラック１および使用済燃料１００が振動した場合に、使用済燃料ラック１、およびこの使用済燃料ラック１のセル１１に格納された使用済燃料１００の振動応答を十分な減衰比で低減させることができる。したがって、原子力発電プラントの建屋を改造することなく、多量の使用済燃料１００が格納されたことによって地震荷重が大きくなった場合であっても、使用済燃料ラック１およびこの使用済燃料ラック１が設置された原子力発電プラントに十分な耐震性を与えることが可能となる。この結果、使用済燃料ラック１および原子力発電プラントおける耐震性の向上を図ることができる。
【００４１】
≪第２実施形態（使用済燃料ラック）≫
図１１は、第２実施形態に係る使用済燃料ラック２におけるセル１２部分および使用済燃料１００の上面図であり、セル１２と使用済燃料１００との隙間［ｄ］を説明する図である。この図に示す第２実施形態の使用済燃料ラック２が、第１実施形態の使用済燃料ラック１と異なるところは、セル１２と使用済燃料１００との間の隙間［ｄ］にあり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４２】
すなわち、第２実施形態の使用済燃料ラック２においては、セル１２は、平面視的な内径の形状が正方形である。また使用済燃料１００の平面視的な形状も正方形であり、チャネルファスナー１０２やスペーサー１０３など、チャネルボックス１０１から外側に突出して設けられた部分もｘ方向およびｙ方向に略同一の突出幅で突出していることとする。そして、セル１２と使用済燃料１００との隙間［ｄ］が、ｘ方向とｙ方向とで同一の値に設定されている。なお、隙間［ｄ］は、第１実施形態で説明したｘ方向の隙間［ｄｘ］およびｙ方向の隙間［ｄｙ］と同様の部分であり、この大きさが次のように設定されている。
【００４３】
すなわち隙間［ｄ］は、設計地震動における使用済燃料ラック２のラック頂部の応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］のうち大きい値と、使用済燃料ラック２のラック頂部の許容変位［Ｐｘ］，［Ｐｙ］のうちの小さい値との間に設定されている。
【００４４】
ここで、図７に示したように、平面視矩形状の使用済燃料ラック２においては、通常は、短辺方向であるｙ方向の応答変位［Ｄｙ］が、長辺方向であるｘ方向の応答変位［Ｄｘ］よりも大きくなる。したがって、隙間［ｄ］は、長辺方向であるｘ方向の応答変位［Ｄｙ］以上の値（［Ｄｙ］≦［ｄ］）に設定されていることとする。
【００４５】
また、使用済燃料ラック２のラック頂部のｙ方向の許容変位［Ｐｙ］が、ｘ方向の許容変位［Ｐｘ］もよりも小さい場合、隙間［ｄ］はｙ方向の許容変位［Ｐｙ］以下の値（［ｄ］≦［Ｐｙ］）に設定されていることとする。
【００４６】
つまり、セル１２と使用済燃料１００との隙間［ｄ］（＝［ｄｘ］，［ｄｙ］）は、［Ｄｙ］≦［ｄ］≦［Ｐｙ］に設定されていることとする。ただし、ｙ方向の許容変位［Ｐｙ］が、ｘ方向の応答変位［Ｄｘ］以下の場合、隙間［ｄ］は、ｘ方向の許容変位［Ｐｘ］以下の値（［ｄ］≦［Ｐｘ］）に設定されていることとする。
【００４７】
以上のように構成された第２実施形態の使用済燃料ラック２であっても、第１実施形態と同様に使用済燃料ラック２およびこの使用済燃料ラック２が設置された原子力発電プラントにおける耐震性の向上を図ることが可能となる。また、セル１２と使用済燃料１００との隙間［ｄ］を、ｘ方向およびｙ方向の２方向でそれぞれに設計する必要がないため、設計作業の簡略化を図ることができる。
【００４８】
なお、第２実施形態においては、セル１２および使用済燃料１００の平面視的な形状が略正方形であるとして使用済燃料ラック２の構成を説明した。しかしながら、本第２実施形態は、セル１２および使用済燃料１００の平面視的な形状は略正方形に限定されることはなく、矩形形状であってもよく、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
≪第３実施形態（使用済燃料ラック）≫
図１２は、第３実施形態に係る使用済燃料ラックにの構成を示す上面図である。図１２に示す第３実施形態の使用済燃料ラック３が、第１実施形態の使用済燃料ラック１と異なるところは、セル１３と使用済燃料１００との間の隙間［ｄ’］にあり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５０】
すなわち、第３実施形態に係る使用済燃料ラック３は、設計地震動が異なる複数の原子力発電プラント間において、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］が統一されたものである。なお、隙間［ｄ’］は、第２実施形態で説明したようにｘ方向とｙ方向とで同一の値に設定されていることとするが、第１実施形態で説明したようにｘ方向とｙ方向とでそれぞれ個別に設定されていてもよい。
【００５１】
使用済燃料ラック３が設置される原子力発電プラントは、それぞれのプラントで設計地震動の大きさが異なる。そこで、セル１３と使用済燃料１００の隙間［ｄ’］は、設計地震動が最も大きな値となる原子力発電プラントの設計地震動に合わせて設計された大きさを有することとする。
【００５２】
すなわち、各原子力発電プラントに設けられる使用済燃料ラック３の隙間［ｄ’］は、設計地震動が最も大きな値となる原子力発電プラントに設けられる使用済燃料ラック３のラック頂部の応答変位のうち、大きい値の応答変位［Ｄｘ］以上の値（［Ｄｘ］≦［ｄ’］）に設定されることとする。また設計地震動が最も大きな値となる原子力発電プラントに、複数の異なる構造の使用済燃料ラック３が設置される場合、応答変位が最も大きな値となる使用済燃料ラックに合わせて、隙間［ｄ’］の下限値を設定する。
【００５３】
またセル１３と使用済燃料１００の隙間［ｄ’］は、設計地震動が最も大きな値となる原子力発電プラントに設けられる使用済燃料ラック３のラック頂部の許容変位のうち、小さい値の許容変位、例えばｙ方向の許容変位［Ｐｙ］以下の値（［ｄ’］≦［Ｐｙ］）に設定されることとする。また設計地震動が最も大きな値となる原子力発電プラントに、複数の異なる構造の使用済燃料ラック３が設置される場合、許容変位が最も小さな値となる使用済燃料ラックに合わせて、隙間［ｄ’］の上限値を設定する。
【００５４】
以上により、設計地震動におけるラック頂部の応答変位が最も大きい原子力発電プラントでも、使用済燃料ラック３の減衰比を大きく設定でき、ラック頂部の応答変位が小さい原子力発電プラントでも使用済燃料ラック３の減衰比をより大きく設定できる。しかも、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］を、設計地震動が異なる原子力発電プラント毎に設計する必要がないため、設計作業の簡略化を図ることが可能になる。
【００５５】
また、原子力発電プラントにおいては、複数の異なる構造の使用済燃料ラック３が用いられる場合であっても、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］を、構造が異なる使用済燃料ラック毎に設計する必要がないため、設計作業の簡略化を図ることが可能になる。
【００５６】
≪第４実施形態（使用済燃料ラック）≫
図１３は、第４実施形態に係る使用済燃料ラックの構成を示す上面図である。図１３に示す第４実施形態の使用済燃料ラック４は、第３実施形態の使用済燃料ラック３の変形例であり、第３実施形態の使用済燃料ラック３におけるセル１３の内壁に、隙間［ｄ’］を調整するためのスペーサー１３ａを設けたものである。
【００５７】
すなわち、第３実施形態の使用済燃料ラック３は、設計地震動が異なる複数の原子力発電プラント間において、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］を統一した。これにより、設計地震動によるラック頂部の応答変位が小さな原子力発電プラントでは、セル１３内における使用済燃料１００のがたつきが大きくなりすぎる場合がある。そこで、このような原子力発電プラントにおける使用済燃料ラック４は、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］に、スペーサー１３ａを挿入した構成とする。
【００５８】
スペーサー１３ａは、セル１３の内壁に貼り合わせて設けられ、セル１３と一体化させることとする。これにより、スペーサー１３ａを設けた部分においてのセル１３と使用済燃料１００との隙間「ｄ’」を隙間［ｄ］に調整する。この隙間［ｄ］は、例えば第２実施形態と同様であって、ｘ方向とｙ方向とで同一の値に設定されていてもよい。この場合、その原子力発電プラントにおいての設計地震動によるラック頂部の応答変位［Ｄｘ］，［Ｄｙ］のうちの大きい値以上となるように調整される。また、隙間［ｄ］は、第１実施形態で説明したようにｘ方向とｙ方向とでそれぞれ個別に設定されていてもよい。
【００５９】
またスペーサー１３ａは、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ］が、上述した値となるように厚み［ｔ］が設定されることとする。なお、このようなスペーサー１３ａは、図示したように、セル１３のｘ方向に延設された内壁の一方、およびｙ方向に延設された内壁の一方のうち、必要に応じた壁部に設ければよい。
【００６０】
以上のような構成により、設計地震動が異なる複数の原子力発電プラント間において、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］を統一して設計した場合であっても、必要に応じてスペーサー１３ａを設けたことにより、セル１３内における使用済燃料１００のがたつきが大きくなりすぎることを防止することが可能である。
【００６１】
また、本第４実施形態の構造は、複数の異なる構造の使用済燃料ラック間においてセル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］を統一した場合であっても同様に適用され、同様の効果を得ることができる。
【００６２】
≪第５実施形態（使用済燃料ラック）≫
図１４は、第５実施形態に係る使用済燃料ラックの要部斜視図である。図１４に示す第５実施形態の使用済燃料ラック５は、第４実施形態の使用済燃料ラック４の変形例である。すなわち、使用済燃料ラック５は、セル１３と使用済燃料１００との隙間［ｄ’］に挿入するスペーサー１３ａが、複数のセル１３間に跨って連結された連結スペーサー１３ｂを備えたものである。
【００６３】
この連結スペーサー１３ｂは、各セル１３の隣り合った内壁に配置される２枚のスペーサー１３ａを上部で連結し、さらに各セル１３に設けられる２枚のスペーサー１３ａを上部で連結したもので、セル１３の上方から差し込むことにより、各セル１３に２枚のスペーサー１３ａが固定される構成である。なお、連結スペーサー１３ｂは、連結のための治具を用いてスペーサー１３ａ同士を連結したものであってもよい。
【００６４】
このような連結スペーサー１３ｂを用いることにより、スペーサー１３ａを必要とする使用済燃料ラック５の各セル１３に対して、スペーサー１３ａの挿入を１回の操作で行うことが可能である。
【００６５】
なお、本発明は上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１，２，３，４，５…使用済燃料ラック
１１，１２，１３…セル
１１ａ…凹部
１３ａ…スペーサー
１３ｂ…連結スペーサー
２１…原子力発電プラント
１００…使用済燃料
１００ａ…凸部
２００…使用済燃料プール
２００ａ…使用済燃料プールの底部
［ｄ］，［ｄ’］…隙間
［ｄｘ］…ｘ方向の隙間
［ｄｙ］…ｙ方向の隙間
［Ｄｘ］…ｘ方向の応答変位
［Ｄｙ］…ｙ方向の応答変位
［Ｐｘ］…ｘ方向の許容変位
［Ｐｙ］…ｙ方向の許容変位
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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