(57)【要約】【課題】発熱量が高い使用済燃料集合体を収納容器に収納する際に、十分な収納数を確保可能な使用済燃料集合体の収納方法、及び、当該方法に適した使用済燃料集合体用収納容器を提供する。【解決手段】使用済燃料集合体の収納容器への収納方法に関する。収納容器は仕切部材によって内部が複数の区画部に仕切られている。選択工程では、第１領域で囲まれる第２領域に含まれる区画部の少なくとも１つを、使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として選択する。収納工程では、非収納区画部を除く残りの区画部に対して、使用済燃料集合体を収納する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体と、
前記容器本体の内部を複数の区画部に仕切る仕切部材と、
を備え、
前記複数の区画部は、前記区画部の延在方向から見て、前記容器本体の内壁に隣接する前記区画部を含む第１領域と、前記第１領域で囲まれる第２領域と、を含む収納容器に使用済燃料集合体を収納する使用済燃料集合体の収納方法であって、
前記第２領域に含まれる前記区画部の少なくとも１つを前記使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として選択する選択工程と、
前記非収納区画部を除く前記区画部に対して、前記使用済燃料集合体を収納する収納工程と、
を備える、使用済燃料集合体の収納方法。
【請求項２】
前記選択工程では、前記複数の区画部のうち、前記容器本体の中心部に最も近い第１区画部が、前記非収納区画部に含まれるように選択される、請求項１に記載の使用済燃料集合体の収納方法。
【請求項３】
前記選択工程では、前記第２領域に含まれる前記区画部のうち、最も発熱量が大きい前記使用済燃料集合体が収納される前記区画部に隣接する前記区画部が、前記非収納区画部に含まれるように選択される、請求項１又は２に記載の使用済燃料集合体の収納方法。
【請求項４】
前記非収納区画部に前記収納容器の内壁及び前記仕切部材の少なくとも一方に接触するように伝熱体を挿入する伝熱体挿入工程をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の使用済燃料集合体の収納方法。
【請求項５】
前記収納工程では、前記第２領域に含まれる前記区画部に前記第１領域に含まれる前記区画部に収納される前記使用済燃料集合体と比べて発熱量が高い前記使用済燃料集合体を収納する、請求項１から４のいずれか１項に記載の使用済燃料集合体の収納方法。
【請求項６】
容器本体と、
前記容器本体の内部を複数の区画部に仕切る仕切部材と、を備える収納容器に使用済燃料集合体を収納する使用済燃料集合体の収納方法であって、
前記複数の区画部の少なくとも１つを前記使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として選択する選択工程と、
前記非収納区画部を除く前記区画部に対して前記使用済燃料集合体を収納する収納工程と、
を備える、使用済燃料集合体の収納方法。
【請求項７】
容器本体と、
前記容器本体の内部を複数の区画部に仕切る仕切部材と、
を備え、
前記複数の区画部は、前記区画部の延在方向から見て、前記容器本体の内壁に隣接する前記区画部を含む第１領域と、前記第１領域で囲まれる第２領域と、を含み、
前記第２領域に含まれる前記区画部の少なくとも１つは、使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として規定される、使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項８】
前記非収納区画部は、前記複数の区画部のうち、前記容器本体の中心部に最も近い第１区画部を含む、請求項７に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項９】
収納容器の内壁及び前記仕切部材の少なくとも一方に接触するように、前記非収納区画部に挿入される伝熱体を更に備える、請求項７又は８に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項１０】
前記伝熱体は、
伝熱部材と、
前記伝熱部材を前記区画部の延在方向に沿って前記収納容器の内壁の両側に付勢する付勢部材と、
を含む、請求項９に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項１１】
前記伝熱体は、
伝熱部材と、
前記伝熱部材を前記区画部の延在方向と垂直な方向に沿って前記仕切部材の２面以上に付勢する付勢部材と、
を含む、請求項９又は１０に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項１２】
前記伝熱体は、前記仕切部材と比べて熱膨張係数の大きな材料から形成される、請求項９又は１１に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項１３】
前記伝熱体は中性子吸収材を含む、請求項９から１２のいずれか１項に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【請求項１４】
前記非収納区画部への前記使用済燃料集合体の収納を禁止するために、前記非収納区画部を封止する封止部材を更に備える、請求項７から１３のいずれか１項に記載の使用済燃料集合体の収納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、使用済燃料集合体を輸送又は貯蔵するための収納容器に収納する使用済燃料集合体の収納方法及び収納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉プラントで使用された後の使用済燃料集合体は、原子力設備内にある貯蔵プールにて一定期間貯蔵された後、キャスクのような使用済燃料集合体収納容器（以下、「収納容器」と称する）に収納されて、貯蔵施設に移送される。このような収納容器は、中空状の本体内部にバスケットが配置されており、使用済燃料集合体を収納するための複数の空間が格子状に設けられている。収納容器に収納される使用済燃料集合体は、低発熱量を有するものから高発熱量を有するものまで様々であり、収納容器の仕様（例えば、最高使用温度や収納容器に収納される全使用済燃料集合体の総発熱量など）に応じて収納される。
【０００３】
放射性廃棄物である使用済燃料集合体は、その性質上、収納容器への収納数を多くすることが望まれる。特許文献１では、このような要求に対して、中空状の本体内部に設けられる中性子遮蔽体への蓄熱を抑制する蓄熱抑制手段を設けることにより、熱流量の上下方向での適正化を図ることにより、収納数を多くする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３５５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、原子力設備の発展に伴い、発熱量が大きな使用済燃料集合体が増加しつつある。このような発熱量が大きな使用済燃料集合体は、発熱量が小さな使用済燃料集合体に比べて収納容器への収納数が少なくなってしまう。上記特許文献１には、このような課題に対する一つの解決策が示されているが、蓄熱抑制手段を追加する新規設計が必要となるため、コスト増が問題となる。また特許文献１の技術においても、少なからず収納数を増加させる可能性があるが、更なる改良が望まれる。
【０００６】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、発熱量が高い使用済燃料集合体を使用済燃料集合体用収納容器に収納する際に、十分な収納数を確保可能な使用済燃料集合体の収納方法及び収納容器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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る使用済燃料集合体の収納方法は、
容器本体と、
前記容器本体の内部を複数の区画部に仕切る仕切部材と、
を備え、
前記複数の区画部は、前記区画部の延在方向から見て、前記容器本体の内壁に隣接する前記区画部を含む第１領域と、前記第１領域で囲まれる第２領域と、を含む収納容器に使用済燃料集合体を収納する使用済燃料集合体の収納方法であって、
前記第２領域に含まれる前記区画部の少なくとも１つを前記使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として選択する選択工程と、
前記非収納区画部を除く前記区画部に対して、前記使用済燃料集合体を収納する収納工程と、
を備える。
【０００８】
上記（１）の方法によれば、収納容器に使用済燃料集合体を収納した場合に、最高温度が分布しやすい第２領域において、少なくとも１つの区画部を非収納区画部として選択する。これにより、残りの区画部に対して使用済燃料集合体を収納した際に、容器内部における最高温度を効果的に抑制できる。その結果、同等の仕様を有する収納容器に対して、発熱量が高い使用済燃料集合体を効率的に収納することが可能となる。すなわち、上述のような収納方法を実施することで、特定の仕様を有する収納容器に対して発熱量が大きな使用済燃料集合体をより多く収納できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記選択工程では、前記複数の区画部のうち、前記容器本体の中心部に最も近い第１区画部が、前記非収納区画部に含まれるように選択される。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、容器本体の中心部に最も近い第１区画部を非収納区画部として選択することにより、収納容器に使用済燃料集合体を収納した場合に、容器内部における最高温度を効果的に抑制できる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）のいずれか一方法において、
前記選択工程では、前記第２領域に含まれる前記区画部のうち、最も発熱量が大きい前記使用済燃料集合体が収納される前記区画部に隣接する前記区画部が、前記非収納区画部に含まれるように選択される。
【００１２】
上記（３）の方法によれば、複数の区画部に収納される使用済燃料集合体のうち最も発熱量が高い使用済燃料集合体が収納される区画部が判明している場合には、それに隣接する区画部を非収納区画部として選択することで、容器本体における最高温度を効果的に抑制できる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一方法において、
前記非収納区画部に前記収納容器の内壁及び前記仕切部材の少なくとも一方に接触するように伝熱体を挿入する伝熱体挿入工程をさらに備える。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、非収納区画部に伝熱体を挿入することで、その周囲の区画部に収納される使用済燃料集合体が有する熱量の外部への放熱を促進できる。その結果、容器本体における最高温度がより効果的に抑制され、使用済燃料集合体をより多く収納できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一方法において、
前記収納工程では、前記第２領域に含まれる前記区画部に前記第１領域に含まれる前記区画部に収納される前記使用済燃料集合体と比べて発熱量が高い前記使用済燃料集合体を収納する。
【００１６】
上記（５）の方法によれば、発熱量が高い使用済燃料集合体を、発熱量が低い使用済燃料集合体で囲むように収納レイアウトが構築される。このようなレイアウトでは、収納容器の中心における温度ピークの傾きがより鋭くなるとともに、非収納区画部を設定した際における最高温度の低減量が大きくできるため、効果的である。
【００１７】
（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る使用済燃料集合体の収納方法は、
容器本体と、
前記容器本体の内部を複数の区画部に仕切る仕切部材と、を備える収納容器に使用済燃料集合体を収納する使用済燃料集合体の収納方法であって、
前記複数の区画部の少なくとも１つを前記使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として選択する選択工程と、
前記非収納区画部を除く前記区画部に対して前記使用済燃料集合体を収納する収納工程と、
を備える。
【００１８】
上記（６）の方法によれば、複数の区画部の少なくとも１つを非収納区画部として選択し、残りの区画部に対して使用済燃料集合体が収納される。すなわち、非収納区画部の選択対象として、第２領域だけでなく第１領域も含まれる。このような場合においても、非収納区画部を除く区画部に対して使用済燃料集合体を収納した際に、容器本体における最高温度を少なからず抑制できる。その結果、同等の仕様を有する収納容器に対して、発熱量が高い使用済燃料集合体を効率的に収納できる。
【００１９】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る使用済燃料集合体の収納容器は、
容器本体と、
前記容器本体の内部を複数の区画部に仕切る仕切部材と、
を備え、
前記複数の区画部は、前記区画部の延在方向から見て、前記容器本体の内壁に隣接する前記区画部を含む第１領域と、前記第１領域で囲まれる第２領域と、を含み、
前記第２領域に含まれる前記区画部の少なくとも１つは、使用済燃料集合体の収納が禁止される非収納区画部として規定される。
【００２０】
上記（７）の構成によれば、収納容器に使用済燃料集合体を収納した場合に、最高温度が分布しやすい第２領域において、少なくとも１つの区画部を非収納区画部として規定されている。これにより、残りの区画部に対して使用済燃料集合体を収納した際に、容器内部における最高温度が効果的に抑制される。その結果、発熱量が高い使用済燃料集合体を効率的に収納でき、収納数が多い収納容器を実現できる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記非収納区画部は、前記複数の区画部のうち、前記容器本体の中心部に最も近い第１区画部を含む。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、容器本体の中心部に最も近い第１区画部を非収納区画部として規定することにより、収納容器に使用済燃料集合体を収納した場合に、容器内部における最高温度を効果的に抑制できる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）のいずれか一構成において、
収納容器の内壁及び前記仕切部材の少なくとも一方に接触するように、前記非収納区画部に挿入される伝熱体を更に備える。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、非収納区画部に伝熱体が備えられることで、その周囲の区画部に収納される使用済燃料集合体が有する熱量の外部への放熱が促進される。その結果、容器本体における最高温度がより効果的に抑制され、使用済燃料集合体をより多く収納可能な収納容器を実現できる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記伝熱体は、
伝熱部材と、
前記伝熱部材を前記区画部の延在方向に沿って前記収納容器の内壁の両側に付勢する付勢部材と、
を含む。
【００２６】
上記（１０）の構成によれば、付勢部材によって伝熱部材を収納容器の内壁に付勢することにより、伝熱部材の周囲に収納される使用済燃料集合体が有する熱量の外部への放熱を促進できる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）のいずれか一構成において、
前記伝熱体は、
伝熱部材と、
前記伝熱部材を前記区画部の延在方向と垂直な方向に沿って前記仕切部材の２面以上に付勢する付勢部材と、
を含む。
【００２８】
上記（１１）の構成によれば、付勢部材によって伝熱部材を仕切部材に付勢することにより、伝熱部材の周囲に収納される使用済燃料集合体が有する熱量の外部への放熱を促進できる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１１）の構成において、
前記伝熱体は、前記仕切部材と比べて熱膨張係数の大きな材料から形成される。
【００３０】
上記（１２）の構成によれば、使用済燃料集合体が収納されることにより温度が上昇した伝熱体は膨張することにより、前記収納容器の内壁の両側または前記仕切部材の２面以上に接触し、使用済燃料集合体が有する熱量の外部への放熱が促進される。特に伝熱体は仕切部材と比べて熱膨張係数の大きな材料から形成されることで、膨張した際に、仕切部材から外部に張り出すことで前記収納容器の内壁の両側または前記仕切部材の２面以上と良好に接触でき、良好な熱伝導性が得られる。
尚、本構成は、上述の付勢部材のように機械的に変形する部材を含まないため、疲労や経年劣化等の影響が少なく、長期にわたって安定的な性能を発揮できる点で有利である。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）から（１２）のいずれか１構成において、
前記伝熱体は中性子吸収材を含む。
【００３２】
上記（１３）の構成によれば、収納容器１の中性子遮蔽機能又は未臨界機能をシンプルな構成で効果的に高めることができる。また、このような伝熱体を採用することで、既存の収納容器における中性子遮蔽性能又は未臨界性能を容易に向上することも可能である。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（７）から（１３）のいずれか一構成において、
前記非収納区画部への前記使用済燃料集合体の収納を禁止するために、前記非収納区画部を封止する封止部材をさらに備える。
【００３４】
上記（１４）の構成によれば、収納容器の取り扱いに熟知していないユーザは、非収納区画部に誤って使用済燃料集合体を収納してしまうおそれがあるが、封止部材を設けることで、非収納区画部への使用済燃料集合体の挿入を構造的に禁止し、このようなユーザサイドのミスを未然防止できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、発熱量が高い使用済燃料集合体を使用済燃料集合体用収納容器に収納する際に、十分な収納数を確保可能な使用済燃料集合体の収納方法及び収納容器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の少なくとも１実施形態に係る使用済燃料集合体用収納容器に収納される使用済燃料集合体の斜視図である。
【図２】図１の使用済燃料集合体の収納作業を示す模式図である。
【図３】図２の収納容器の縦断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る使用済燃料集合体の収納方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図６】図４に示される複数の区画部を対象に第１領域及び第２領域の規定例を示す模式図である。
【図７】ステップＳ３における非収納区画部の選択例の一つを示す模式図である。
【図８】容器本体のＸ方向に沿った温度分布を示すグラフである。
【図９】図５のステップＳ３における非収納区画部の選択バリエーションを示す模式図である。
【図１０】図５のステップＳ３における非収納区画部の他の選択バリエーションを示す模式図である。
【図１１】図５のステップＳ３における非収納区画部の他の選択バリエーションを示す模式図である。
【図１２】図５のステップＳ３における非収納区画部の他の選択バリエーションを示す模式図である。
【図１３】図７において非収納区画部に伝熱体３２が挿入された収納容器の断面図である。
【図１４】図１３の伝熱体のバリエーションである。
【図１５】図１３の伝熱体のバリエーションである。
【図１６】図３に封止部材を適用した構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３８】
図１は本発明の少なくとも１実施形態に係る収納容器１に収納される使用済燃料集合体１００の斜視図である。使用済燃料集合体１００は、長手状に形成された複数の使用済燃料棒１０１を、複数の支持格子１０２で束ねて構成されている。使用済燃料棒１０１の両端には、それぞれノズル１０３が配置されている。
【００３９】
図２は図１の使用済燃料集合体１００の収納作業を示す模式図であり、図３は図２の収納容器１の縦断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
【００４０】
収納容器１は、原子炉から取り出した使用済燃料集合体１００を複数収納し、この使用済燃料集合体１００の輸送及び貯蔵に用いられる。収納容器１は、上部が開口された有底の容器本体２と、容器本体２の外側に取り付けられる中性子遮蔽体１８と、容器本体２の開口９を閉塞する蓋部材（一次蓋４及び二次蓋６）と、を備える。
【００４１】
容器本体２は、図３に示されるように、筒状の胴部８と、胴部８の下端に設けられる底部１１と、を備える。胴部８及び底部１１は、略円柱状の内部空間（キャビティ）１２を規定しており、この内部空間１２に使用済燃料集合体１００が収納される。
【００４２】
中空状の内部空間１２には、収納対象となる使用済燃料集合体がそれぞれ収納可能な複数の区画部２２を規定するための仕切部材（バスケット）２０が配設されている。仕切部材２０は、平板上の金属プレートが組み合わされ、又は、断面外形及び断面内形が矩形状（略正方形状）の角パイプが束に複数組み合わされることにより構成されており、ＸＹ平面視にて、内部空間１２を格子状に区画し、複数の区画部（セル）２２を形成している。このような仕切部材２０は、内部空間１２に配置されることにより、各区画部２２に個々の使用済燃料集合体１００が格納されるように構成されている。
【００４３】
仕切部材２０が有する複数の区画部２２は、収納対象となる使用済燃料集合体１００の形状に対応するように、ＸＹ平面視で、略正方形状を有している。各区画部２２の大きさは、収納される使用済燃料集合体１００に比べて若干大きく設計されており、収納時にスムーズに挿入可能に構成されている。仕切部材２０が有する区画部２２の個数は、収納容器１の設計仕様、使用済燃料集合体の種類、収納容器１の貯蔵環境等に基づいて適宜設定されるが、本実施形態では、その一例として、合計２６個の区画部２２を有する仕切部材２０が示されている。
【００４４】
容器本体２は、内部空間１２に収納された使用済燃料集合体１００から外部に向けて放射されるγ線を遮蔽する機能を有する。また、中性子遮蔽体１８は、中性子を遮蔽するための中性子遮蔽物が内部に設けられている。
【００４５】
尚、容器本体２の内部空間１２には、容器本体２の内周壁と仕切部材２０との間に介在するスペーサ１０が配置されている。スペーサ１０は、仕切部材２０に格納された使用済燃料集合体１００からの崩壊熱を容器本体２に伝達する。この崩壊熱は、容器本体２及び中性子遮蔽体１８を介して外部に放出される。
【００４６】
蓋部材のうち一次蓋４は、容器本体２の内部空間１２に配置された仕切部材２０に使用済燃料集合体１００を格納した後、容器本体２の上部の開口９に取り付けられるものである。二次蓋６は、一次蓋４の外側を覆うように容器本体２の開口９に取り付けられるものである。これにより、容器本体２の内部空間１２は、一次蓋４及び二次蓋６によって密封される。
尚、収納容器１の仕様によっては、二次蓋６の更に外側を覆う三次蓋を有してもよい。
【００４７】
続いて上記構成を有する収納容器１に対する使用済燃料集合体１００の収納方法について説明する。図５は本発明の一実施形態に係る使用済燃料集合体１００の収納方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００４８】
まず収納方法を実施する作業者は、使用済燃料集合体の収納対象である収納容器１が有する複数の区画部２２を特定する（ステップＳ１）。図３及び図４の例では、上述したように格子状に配列された合計２６個の区画部２２が特定される。
【００４９】
続いてステップＳ１で特定された複数の区画部２２を対象に、第１領域２４及び第２領域２６を規定する（ステップＳ２）。ここで図６を参照して、ステップＳ２における第１領域２４及び第２領域２６の規定方法について具体的に説明する。図６は、図４に示される複数の区画部２２を対象に第１領域２４及び第２領域２６の規定例を示す模式図である。
【００５０】
第１領域２４は、複数の区画部２２のうち容器本体２のうち胴部８に隣接する領域として規定される。一方、第２領域２６は、複数の区画部２２のうち第１領域２４で囲まれる領域として規定される。すなわち、第２領域２６は胴部８に沿って環状に規定される第１領域２４より内側に囲まれる区画部２２の集合として規定される。
【００５１】
再び図３に戻って、続いてステップＳ２で規定された第２領域２６から非収納区画部３０を選択する（ステップＳ３）。非収納区画部３０とは、収納対象である使用済燃料集合体１００の収納が禁止される区画部２２であり、第２領域２６に含まれる区画部２２のうち少なくとも１つが選択される。ここで図７はステップＳ３における非収納区画部３０の選択例の一つを示す模式図である。この例では、複数の区画部２２のうち胴部８（容器本体２）の中心部Ｃに最も近い区画部（第１区画部）２２が、非収納区画部３０として選択されている。
【００５２】
そして、ステップＳ３で選択された非収納区画部３０を除いた残りの区画部２２に対して、使用済燃料集合体１００を収納する（ステップＳ４）。つまり、全ての区画部２２に対して使用済燃料集合体１００が収納されるのではなく、非収納区画部３０は使用済燃料集合体１００が収納されず、空のままとなる。
【００５３】
このようにして、収納容器１に対する使用済燃料集合体１００の収納が完了する（終了）。収納が完了した収納容器１では、第２領域２６に非収納区画部３０（すなわち、使用済燃料集合体１００が格納されていない領域）が含まれるため、収納容器１の内部における最高温度が効果的に抑制される。例えば同等の発熱量を有する使用済燃料集合体１００を全ての区画部２２に格納すると、その温度分布は、図８に破線で示されるように、収納容器１の中心部Ｃにて温度Ｔ１をピークとしたものとなる。このように、収納容器１では中心部Ｃ近傍で最高温度Ｔ１となる温度分布が形成される傾向があり、収納容器１の仕様もまた、当該最高温度Ｔ１を基準に規定される。
【００５４】
近年、原子力設備の発展に伴い、発熱量が大きな使用済燃料集合体が増加しつつある。従来から、高発熱量を有する使用済燃料集合体を特定の仕様を有する収納容器１に対して、より多く収納することが望まれている。その際に、収納容器１の内部温度を仕様基準内に収めることが一つの障壁となるが、上述のように第１領域２４より内側にある第２領域２６において、非収納区画部３０（すなわち、使用済燃料集合体１００が格納されていない領域）を設定することで、収納容器１の内部における最高温度が効果的に抑制される。具体的には、図８に実線で示されるように、中心部Ｃにおける最高温度Ｔ１をＴ２に低減できる。その結果、最高温度のマージンが拡大するため、同等の仕様を有する収納容器１に対して、発熱量が大きな使用済燃料集合体１００をより多く収納することができる。
【００５５】
また、ステップＳ４では、第２領域２６に含まれる区画部２２には、第１領域２４に含まれる区画部２２に比べて、発熱量が高い使用済燃料集合体１００を収納するようにしてもよい。すなわち、発熱量が高い使用済燃料集合体１００を、発熱量が低い使用済燃料集合体１００で囲むように収納レイアウトを構築する。このようなレイアウトでは、図８に示される温度分布が有するピークの傾きがより鋭くなるとともに、非収納区画部３０を設定した際における最高温度の低減量（すなわち、温度Ｔ１とＴ２の差）が大きくできるため効果的である。
【００５６】
ところで上記ステップＳ３では、第２領域２６に含まれる区画部２２のうち、どれを非収納区画部３０として選択するかについては、上述の図７の他にもいくつかのバリエーションがある。図９乃至図１２は、図５のステップＳ３における非収納区画部３０の選択バリエーションを示す模式図である。
【００５７】
図９の例では、上記図７に比べて複数の区画部２２の合計数が５２個である点において異なっている。この場合、容器本体２の中心部Ｃは仕切部材２０の直上に位置しており、図７のように中心部Ｃに最も近い区画部（第１区画部）２２を一義的に特定することができない（言い換えると、中心部Ｃに最も近い区画部（第１区画部）２２が複数（４つ）存在する）。このような場合、図９に示されるように、中心部Ｃに最も近い複数（４つ）の区画部２２の全てを、非収納区画部３０として選択してもよい。あるいは、中心部Ｃに最も近い複数（４つ）の区画部２２の一部（一つ又は複数）を非収納区画部３０として選択してもよい。
【００５８】
また図１０では、図７と収納容器１の構造は同じであるが、予め複数の区画部２２のうち発熱量が最も大きな使用済燃料集合体１００が格納される区画部（第２区画部）２２が判明している場合における、非収納区画部３０の選択バリエーションが示されている。この例では、第２領域２６に含まれる区画部２２の一つに、発熱量が最も大きな使用済燃料集合体１００が格納されている。この場合、第２領域２６のうち区画部（第２区画部）２２に隣接する区画部（第３区画部）が非収納区画部３０として選択される。
このように収納対象である使用済燃料集合体１００のうち発熱量が最も大きな使用済燃料集合体１００が判明している場合には、それに区画部２２を非収納区画部３０として選択することで、容器本体２における最高温度を効果的に抑制できる。
【００５９】
また図１１では、図７と収納容器１の構造は同じであるが、非収納区画部３０が複数選択されている点において異なっている。この場合、非収納区画部３０は図７と同様に、中心部Ｃに最も近い区画部（第１区画部）２２が選択されるとともに、それに隣接する区画部２２が選択されるとよい。より好ましくは、区画部（第１区画部）２２と対角的に隣接する区画部２２が、非収納区画部３０として選択されるとよい。この場合、残りの区画部２２に収納される使用済燃料集合体１００に対して複数方向から非収納区画部３０が隣接することとなるため、より効果的に収納容器１における最高温度を抑制できる。
【００６０】
また図１２では、図７と収納容器１の構造は同じであるが、非収納区画部３０の選択対象が複数の区画部２２の全体である点において異なっている。すなわち、上述の実施形態では、非収納区画部３０の複数の区画部２２のうち第２領域２６のみから選択されていたが、本実施形態では図１２に示されるように、第１領域２４から選択されてもよい。
【００６１】
上記実施形態では、非収納区画部３０として選択された区画部２２には使用済燃料集合体１００を収納せず、空状態のままとしていたが、非収納区画部３０には、以下に説明するように伝熱体３２が挿入されてもよい（すなわち、図５に示される収納方法において、ステップＳ３で選択された非収納区画部３０の少なくとも１つに、伝熱体３２を挿入する伝熱体挿入工程を更に備えてもよい）。
【００６２】
図１３は、図７において非収納区画部３０に伝熱体３２が挿入された収納容器１の断面図である。この実施形態では、複数の区画部２２のうち中心部Ｃに位置する区画部２２（第１区画部）に伝熱体３２が挿入されており、残りの区画部２２には使用済燃料集合体１００が格納されている。伝熱体３２は、上方側に位置する一次蓋４に接触する第１部材３２ａと、下方側に位置する底部１１に接触する第２部材３２ｂと、第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂの間に介在するように設けられた付勢部材（例えばバネ部材）３２ｃと、を備える。
【００６３】
第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂは、伝熱性に優れた材料からなり、例えばアルミニウム合金や銅合金などの金属体である。また第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂには、中性子吸収材が含まれていてもよい。これにより、収納容器１の中性子遮蔽機能又は未臨界機能をシンプルな構成で効果的に高めることができる。また、このような伝熱体３２を採用することで、既存の収納容器１における中性子遮蔽性能を容易に向上することも可能である。
尚、第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂは中空形状としてもよい。この場合、第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂの重量を低減でき、有利である。
【００６４】
付勢部材（例えばバネ部材）３２ｃは、第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂの間に、予めニュートラルな状態より縮小されて挿入されている。そのため、付勢部材３２ｃは第１部材３２ａを一次蓋４に対して弾性的に接触させるとともに、第２部材３２ｂを底部１１に対して弾性的に接触させている。これにより、第１部材３２ａ及び一次蓋４間の接触状態、並びに、第２部材３２ｂ及び底部１１間の接触状態が良好に維持されている。
【００６５】
非収納区画部３０に収納された伝熱体３２は、周囲の区画部２２に収納された使用済燃料集合体１００から放出された熱量を受け取る。伝熱体３２は、上述のように一次蓋４及び底部１１に接触しているため、これらを介して外部に熱量を伝達する。このような伝熱体３２の放熱作用によって、収納容器１の内部温度は低減され、最高温度のマージンが拡大する。その結果、同等の仕様を有する収納容器１に対して、発熱量が大きな使用済燃料集合体１００をより多く収納することができる。
【００６６】
また第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂの形状は任意でよいが、好ましくは、第１部材３２ａ及び一次蓋４間の接触面積、並びに、第２部材３２ｂ及び底部１１間の接触面積を広く確保することで、伝熱性が向上するようにしてもよい。また図１３では、第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂと仕切部材２０との間には、伝熱体３２をスムーズに挿入するために少なからず隙間が設けられているが、収納作業の支障にならない限りにおいて、第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂの側面が仕切部材２０に接触することで、伝熱性が向上するようにしてもよい。
【００６７】
第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂは、伝熱性に優れた材料からなり、例えばアルミニウム合金や銅合金などの金属体である。また第１部材３２ａ及び第２部材３２ｂには、中性子吸収材が含まれていてもよい。これにより、収納容器１の中性子遮蔽機能又は未臨界機能をシンプルな構成で効果的に高めることができる。また、このような伝熱体３２を採用することで、既存の収納容器１における中性子遮蔽性能又は未臨界性能を容易に向上することも可能である。
【００６８】
図１４は図１３の変形例である。本変形例では、図１３と同様に、伝熱体３３は、第１部材３３ａ、第２部材３３ｂ、並びに、第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂの間に介在するように設けられた付勢部材（例えばバネ部材）３３ｃと、を備えるが、第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂは仕切部材２０に対して接触するように配置されており、付勢部材３３ｃは、これら第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂを、区画部２２の延在方向とは垂直方向に向けて付勢する。この場合、第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂが仕切部材２０に接触することで、伝熱性が向上する。
【００６９】
尚、第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂは、図１４に示されるように、仕切部材２０と広い接触面積を有する板状部材から構成される。そして、第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂの間には、区画部２２の延在方向に沿って複数の付勢部材３３ｃが配置されている。これにより、広い領域に亘って均等な押付力で第１部材３３ａ及び第２部材３３ｂを仕切部材２０に接触させることができる。
【００７０】
図１５は更なる伝熱体３２のバリエーションである。この実施形態で用いられている伝熱体３２ｄは、図１３及び図１４のように複数の構成要素（第１部材３２ａ、第２部材３２ｂ及び付勢部材３２ｃ、又は、第１部材３３ａ、第２部材３３ｂ及び付勢部材３３ｃ）から構成されるのではなく、一体構成物であり、熱膨張係数が高い材料から形成される。伝熱体３２ｄは常温において下端が底部１１と接触し上端が一次蓋４と隙間がある状態で、非収納区画部３０に配置される。そして、その周囲の区画部２２に使用済燃料集合体１００が収納されると、伝熱体３２ｄは、使用済燃料集合体１００から放出された熱量を受け取ることにより膨張する。
【００７１】
これにより、伝熱体３２ｄの上端は一次蓋４に接触するとともに下端は底部１１に接触する。その結果、伝熱体３２ｄは一次蓋４及び底部１１を介して、収納容器１の内部に収納された使用済燃料集合体１００からの熱量を外部に放出する。このような伝熱体３２ｄの放熱作用によって、収納容器１の内部温度は低減され、最高温度のマージンが拡大する。その結果、同等の仕様を有する収納容器１に対して、発熱量が大きな使用済燃料集合体１００をより多く収納することができる。特に伝熱体３２ｄは特に、図１３及び図１４に示される伝熱体３２に比べて機械的に変形する構成を有さないため、長期的に安定して性能を発揮できる点で優れている。
【００７２】
ここで伝熱体３２ｄは、その周囲に配置される仕切部材２０より高い熱膨張係数を有する材料から形成されていてもよい。この場合、伝熱体３２ｄは、仕切部材２０に比べて大きな熱膨張係数を有するため、温度が上昇すると、仕切部材２０に比べて上下方向に張り出すように膨張し、一次蓋４及び底部１１にそれぞれ押圧され、良好な放熱作用が得られる。
【００７３】
尚、伝熱体３２ｄもまた、中性子吸収材が含まれていてもよい。これにより、収納容器１の中性子遮蔽機能又は未臨界機能をシンプルな構成で効果的に高めることができる。また、このような伝熱体３２ｄを採用することで、既存の収納容器１における中性子遮蔽性能又は未臨界性能を容易に向上することも可能である。
【００７４】
また上述の各実施形態では、図１６に示されるように、非収納区画部３０として選択された区画部２２に対する使用済燃料集合体１００の挿入を構造的に禁止するため、封止部材３６が設けられていてもよい。上述したように非収納区画部３０は、様々な選択バリエーションがあるため、収納容器１の取り扱いに熟知していないユーザは、非収納区画部３０に誤って使用済燃料集合体１００を収納してしまうおそれがある。本実施形態では、封止部材３６を設けることで、非収納区画部３０への使用済燃料集合体１００の挿入を構造的に禁止し、このようなユーザサイドのミスを未然防止できる。
【００７５】
以上説明したように上述の実施形態によれば、発熱量が高い使用済燃料集合体を使用済燃料集合体用収納容器に収納する際に、十分な収納数を確保可能な使用済燃料集合体の収納方法及び収納容器を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の少なくとも１実施形態は、使用済燃料集合体を輸送又は貯蔵するための収納容器に収納する使用済燃料集合体の収納方法及び収納容器に利用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  収納容器
２  容器本体
４  一次蓋
６  二次蓋
８  胴部
９  開口
１０  スペーサ
１１  底部
１２  内部空間
１８  中性子遮蔽体
２０  仕切部材
２２  区画部
２４  第１領域
２６  第２領域
３０  非収納区画部
３２，３２ｄ，３３  伝熱体
３２ａ，３３ａ  第１部材
３２ｂ，３３ｂ  第２部材
３２ｃ，３３ｃ  付勢部材
３６  封止部材
１００  使用済燃料集合体
１０１  使用済燃料棒
１０２  支持格子
１０３  ノズル
【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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【図１５】
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【図１６】
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