(57)【要約】【課題】使用済み燃料貯蔵ラックの配置設計に影響を及ぼすことなく、また、使用済み燃料集合体の収納密度を低下させることなく、従来よりも耐震性に優れる使用済み燃料貯蔵ラックを提供する。【解決手段】燃料ラック１０Ａは、筒状体の一端に設けられる開口部から燃料１を収納可能な収納セル１２Ａを複数個備え、収納セル１２Ａ内に、収納セル１２Ａの開口部を上面とした場合の側面の方向へ突き出す一方、燃料１を収納セル１２Ａに収納している状況下で、収納セル１２Ａの側面と燃料１との間に所定の隙間を確保可能に構成される突出部としての流動抵抗体１３を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体の一端に設けられる開口部から燃料を収納可能な収納セルを複数個備える使用済み燃料貯蔵ラックであって、
前記収納セル内に、前記収納セルの開口部を上面とした場合の側面の方向へ突き出す一方、前記燃料を前記収納セルに収納している状況下で、前記収納セルの側面と前記燃料との間に所定の隙間を確保可能に構成される突出部を備えることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項２】
前記複数個の収納セルは、前記突出部が前後方向において対を形成している第１の収納セルと、前記突出部が左右方向において対を形成している第２の収納セルとを備え、前記第１の収納セルおよび前記第２の収納セルの何れかの収納セルを前後方向および左右方向の少なくとも何れかの方向に２個以上配設して構成され、
前記第１の収納セルの個数と前記第２の収納セルの個数との差を１個以下としたことを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項３】
前記第１の収納セルと前記第２の収納セルとは、前後方向および左右方向の少なくとも何れかの方向に互いに隣接して配設されることを特徴とする請求項２記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項４】
前記突出部は、前記収納セルの高さ方向に前記収納セルの側面の方向へ突き出している範囲を有しており、
前記収納セルの高さ方向における範囲は、前記収納セルの高さの半分以上にわたっていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項５】
前記突出部は、前記収納セルを構成するラック枠板に前記収納セルの側面側から前記燃料側への突出を付与する複数の突起物を、前記ラック枠板の板面上に、少なくとも、前記収納セルの水平方向および鉛直方向の何れか一方の方向に配列して構成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項６】
前記収納セルを複数個備える使用済み燃料貯蔵ラックは、前後方向および左右方向に複数枚配設されるラック枠板で構成されており、
前記ラック枠板のうち、前後方向および左右方向の何れかの方向で隣接し対向するラック枠板の対に対して、前記対を成す両ラック枠板の対向する面に対する裏面のそれぞれに前記突出部が設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項７】
前記突出部は、前記収納セルを構成するラック枠板の板面に取り付けられる板ばねであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項８】
前記燃料を前記収納セルに収納している状況下で、前記収納セルの各々に吊り込み可能に構成される吊込体を備え、
前記突出部は、前記吊込体に設けられることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項９】
前記突出部は、前記収納セルを構成するラック枠板を貫通させて、前記燃料を前記収納セルに収納している状況下で、互いに隣接する二つの収納セルに収納される前記燃料と前記所定の隙間を確保可能であって、前記ラック枠板の貫通する方向に所定量以下でスライド可能に構成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項１０】
前記突出部は、前記ラック枠板の貫通する方向に伸縮する弾性体を内蔵することを特徴とする請求項９記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項１１】
前記突出部は、前記使用済み燃料貯蔵ラックの上端部で、前記収納セルの側面の方向へ張り出す量を、前記上端部に対する残りの部分よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項１２】
前記突出部は、前記燃料の周囲を囲んで収容可能に構成される角管の前記収納セルの側面と対向する四面に設けられており、前記角管側から前記収納セルの側面側へ向かって張り出す一方、前記角管に収容される前記燃料を前記収納セルに収納している状況下で、前記収納セルの側面と前記角管に収容される前記燃料との間に前記所定の隙間を確保可能に構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【請求項１３】
前記突出部は、前記角管が前記収納セルに収納されている状態で、前記収納セルの上端部および下端部に位置する部分で、前記収納セルの側面の方向へ張り出す量を、前記上端部および下端部に対する残りの部分よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１２記載の使用済み燃料貯蔵ラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み燃料貯蔵ラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電施設において使用済み燃料は、燃料プール内に配設された使用済み燃料貯蔵ラック（以下、単に「燃料ラック」とする。）で保管される。燃料ラックは、使用済み燃料が臨界に達しないように、支持、保管、および冷却するという役割を担っている。このため、自然災害発生に伴う地震動などの外力（荷重）が加わることによる破損や転倒を防止する必要があり、安全上重要な機器として、地震等が発生した場合における健全性維持が求められる。
【０００３】
燃料ラックの耐震性を向上させる方法としては、例えば、燃料ラック間に燃料プール壁面から伸びる梁を渡し、梁と燃料ラック上部側面とを連結し、燃料ラックの上部を支持することで、燃料ラックの共振振動数を上昇させて地震応答を低減させる等の燃料ラックを剛に設計あるいは補強して共振振動数を高くする方法がある。この耐震性向上方法は、地震波の成分が、比較的短い周期で揺れの強さが強く長い周期で揺れの強さが弱いことを考慮して共振周波数を比較的弱い長周期側にシフトさせるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５５−１３８６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料ラックには、スペース的に制約のある燃料プール内にできるだけ高い密度で使用済み燃料集合体を収納したい要請がある。その一方で、従来の方法では、燃料ラックの外部に補強部材や減衰装置を設置することが必要となるため、耐震性向上が使用済み燃料の収納密度の低下を招いてしまうという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、使用済み燃料貯蔵ラックの配置設計に影響を及ぼすことなく、また、使用済み燃料集合体の収納密度を低下させることなく、従来よりも耐震性に優れる使用済み燃料貯蔵ラック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】
本発明の実施形態に係る使用済み燃料貯蔵ラックは、上述した課題を解決するため、筒状体の一端に設けられる開口部から燃料を収納可能な収納セルを複数個備える使用済み燃料貯蔵ラックであって、前記収納セル内に、前記収納セルの開口部を上面とした場合の側面の方向へ突き出す一方、前記燃料を前記収納セルに収納している状況下で、前記収納セルの側面と前記燃料との間に所定の隙間を確保可能に構成される突出部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、使用済み燃料貯蔵ラックの配置設計に影響を及ぼすことなく、また、使用済み燃料集合体の収納密度を低下させることなく、従来よりも使用済み燃料貯蔵ラックの耐震性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料ラックの平面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る燃料ラックが具備する収納セルの拡大平面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る燃料ラックの側面断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る燃料ラックおよびその制振装置の作用を説明する説明図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料ラックの一部を拡大して示した部分拡大平面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図１６】本発明の第７の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図１７】本発明の第７の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図１８】本発明の第７の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図１９】本発明の第８の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図２０】本発明の第８の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図２１】本発明の第９の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図
【図２２】本発明の第９の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【図２３】本発明の第１０の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大平面図。
【図２４】本発明の第１０の実施形態に係る燃料ラックの収納セルの拡大側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る使用済み燃料貯蔵ラックについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図中に示されるｘ軸方向、ｙ軸方向、およびｚ軸方向は、それぞれ、横（または左右）方向、縦（または前後）方向、および高さ（または上下）方向と称する。また、これらの上、下、左、右等の方向を示す言葉は、図示した状態または通常の使用状態を基準としたものである。
【００１１】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態に係る使用済み燃料貯蔵ラック（以下、単に「燃料ラック」とする。）の一例である燃料ラック１０Ａの平面図である。
【００１２】
また、図２は燃料ラック１０Ａの平面図（図１）の一部であるＡ部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ａが具備する収納セル１２Ａの平面図である。さらに、図３は燃料ラック１０Ａの側面断面図、図４は収納セル１２Ａの拡大側面断面図である。
【００１３】
燃料ラック１０Ａでは、燃料ラック１０Ａを構成する複数のラック枠板１１によって、燃料１を収納する、複数の収納セル１２Ａが格子状に形成される。燃料ラック１０Ａの少なくとも一部の収納セル１２Ａは、例えば、燃料１が収納されている状況下で、燃料１との間に所定の隙間を確保しつつ、収納セル１２Ａの側面の方向（図１，２に示されるｘ軸方向またはｙ軸方向）へ突き出す突出部としての構造体（以下、「流動抵抗体」とする。）１３を備える。燃料ラック１０Ａでは、各収納セル１２Ａの内周上に、収納セル１２Ａの内周側から燃料１側へ突き出す流動抵抗体１３が取り付けられている。
【００１４】
流動抵抗体１３は、例えば、溶接接合等の固着方法を用いて、燃料１を収納した状況下で燃料１と流動抵抗体１３とが接しないよう（所定の隙間をもって）、ラック枠板１１に固着される。また、流動抵抗体１３は、収納セル１２Ａにおいて、例えば、収納する燃料１を挟み込むよう、直交する二方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）でそれぞれ対向する位置（４箇所）に設置される。
【００１５】
図５は、燃料ラック１０Ａの作用、すなわち、水平方向（例えば、ｘ軸方向）に振動が加わった場合におけるプール水３の動き（プール水３の流動）を説明する説明図である。なお、図中の矢印Ｆ１およびＦ２は、それぞれ、燃料１に作用する力および収納セル１２Ａに作用する力の方向を示す。
【００１６】
筒状体の一端に設けられる開口部から燃料１を収納可能な収納セル１２Ａを複数個備えて構成される燃料ラック１０Ａは、収納セル１２Ａの側面の方向（図１等に示されるｘ軸方向またはｙ軸方向）へ突き出す一方、燃料１を収納セル１２Ａに収納している状況下で、収納セル１２Ａの側面（図１等に示されるｙ−ｚ平面およびｚ−ｘ平面）と燃料１との間に所定の隙間を確保可能に構成される突出部としての流動抵抗体１３が、各収納セル１２Ａの内部に配設されている。
【００１７】
突出部としての流動抵抗体１３が各収納セル１２Ａの内部に配設される燃料ラック１０Ａに対して、水平方向（例えば、ｘ軸方向）に地震動による荷重が作用した場合、燃料１と燃料ラック１０Ａは、各収納セル１２Ａ内において容易に相対運動しながら振動する。
【００１８】
すなわち、図５において、燃料１は、矢印Ｆ１の方向に運動（振動）し、収納セル１２Ａは、矢印Ｆ１と逆方向の矢印Ｆ２の方向に運動（振動）する。このように、矢印Ｆ１と矢印Ｆ２とは、互いに逆方向となる関係が維持され、収納セル１２Ａ（燃料ラック１０Ａ）と燃料１とが互いに逆方向となるように左右に振れながら振動する。
【００１９】
このような燃料１と収納セル１２Ａとの相対運動（振動）によって、当該相対運動時（振動時）には、燃料１とラック枠板１１との距離が、当該相対運動（振動）の方向に対して、片側が狭くなる一方、その反対側が広くなる。
【００２０】
燃料ラック１０Ａでは、燃料１を収納した状況下においても、流動抵抗体１３と燃料１との間に間隔が設定されるため、振動時に、振動方向に対して狭くなる側から反対側の広くなる側にプール水３の流動が発生する。プール水３は、流動抵抗体１３と燃料１との間に設けられる間隔を通過して移動するため、流動抵抗体１３と燃料１との間に流動抵抗が発生する。すなわち、突出部としての流動抵抗体１３は、振動時に燃料１に対して振動抑制力を付与する手段（流動抵抗体）として作用する。
【００２１】
故に、燃料ラック１０Ａでは、水平方向に地震動が作用して燃料ラック１０Ａが当該地震動によって共振したとしても、流動抵抗体１３と燃料１との間で流動抵抗が発生するため、発生した流動抵抗力によって燃料ラック１０Ａの振動応答が抑制される。
【００２２】
また、燃料ラック１０Ａは、燃料１に比べて剛に支持され質量も軽いことから相対運動の大きな振動が生じるので、より大きな振動抑制効果が得られる。
【００２３】
さらに、燃料ラック１０Ａにおいて、従来の燃料ラックに対して、新たな構造物を外部や内部の燃料１と干渉する位置に追加する必要がないので、燃料ラックの配置設計に影響が及ぶことがなく、また、従来よりも収納可能な燃料１の密度（収納密度）を低下させることもない。すなわち、従来と同程度の収納密度を維持しつつ耐震性を向上さることができる。
【００２４】
[第２の実施形態]
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｂの一部（図１に示されるＢ部に相当する部分）を拡大して示した部分拡大平面図である。
【００２５】
燃料ラック１０Ｂは、燃料ラック１０Ａに対して、流動抵抗体１３の取付パターンが異なる点で相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、燃料ラック１０Ａと実質的に相違する流動抵抗体１３の取付パターンを中心に説明し、燃料ラック１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２６】
燃料ラック１０Ｂは、燃料ラック１０Ａに対して、複数のラック枠板１１によって、燃料１を収納する、複数の収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）が格子状に形成される点では共通する一方、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の種類が２種類となる点で種類が１種類の収納セル１２Ａとなる燃料ラック１０Ａとは相違する。
【００２７】
燃料ラック１０Ｂは、例えば、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の内周上に流動抵抗体１３が取り付けられており、流動抵抗体１３が収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の内周側から収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）内に収納される燃料１側に突出した突出部を形成する。
【００２８】
収納セル１２Ｂ１と収納セル１２Ｂ２とは、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対して、互いに隣接して（交互に）配設されている。従って、燃料ラック１０Ｂが偶数個×偶数個、奇数個×偶数個および偶数個×奇数個の収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）を具備している場合、すなわち、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の総数が偶数個になる場合には、収納セル１２Ｂ１と収納セル１２Ｂ２とは同数個となる。
【００２９】
一方、燃料ラック１０Ｂが奇数個×奇数個の収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）を具備している場合、すなわち、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の総数が奇数個になる場合、収納セル１２Ｂ１と収納セル１２Ｂ２との個数は１個ずれる。
【００３０】
収納セル１２Ｂにおいて、流動抵抗体１３は、収納する燃料１を挟み込む１方向の対向する位置（２箇所）に設置されており、例えば、収納セル１２Ｂ１では、ｙ軸方向の対向する位置（燃料１に対して前と後）に設置され、収納セル１２Ｂ２では、ｘ軸方向の対向する位置（燃料１に対して左と右）に設置されている。
【００３１】
収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）を製造するにあたり、複数枚のラック枠板１１を前後方向（ｙ軸方向）および左右方向（ｘ軸方向）に配設する必要があるが、その際に、前後方向および左右方向の何れかの方向で隣接し対向するラック枠板１１の対に対して、対を成すラック枠板１１の少なくとも一方のラック枠板１１の対向する面（対向面）に対する裏面に流動抵抗体１３を設けることもできる。
【００３２】
収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）は、上方から見た場合、縦方向および横方向の各方向でそれぞれ対向する面が一対ずつ形成されるため、縦方向で対向するラック枠板１１間に形成される収納セル１２Ｂ２では、当該ラック枠板１１の裏面に設けられる流動抵抗体１３が隣接する収納セル１２Ｂ１の流動抵抗体１３となる。また、横方向で対向するラック枠板１１間に形成される収納セル１２Ｂ１では、当該ラック枠板１１の裏面に設けられる流動抵抗体１３が隣接する収納セル１２Ｂ２の流動抵抗体１３となる。
【００３３】
なお、図６に例示される燃料ラック１０Ｂにおける収納セル１２Ｂ１，１２Ｂ２の配設パターンは、一例であり、燃料ラック１０Ｂにおける収納セル１２Ｂ１，１２Ｂ２の個数がほぼ同数となる限り、必ずしも図示されるパターンに限定されるものではない。
【００３４】
このように構成される燃料ラック１０Ｂに対して、水平方向（例えば、ｘ軸方向）に地震動が作用した場合、燃料ラック１０Ｂは、燃料ラック１０Ａと同様に、収納セル１２Ｂ１および収納セル１２Ｂ２の内部で収納セル１２Ａと燃料１とが互いに逆方向となるように左右に振れながら（相対運動しながら）振動する。従って、振動時には、燃料１とラック枠板１１との距離が、当該振動の方向に対して、片側が狭くなる一方、その反対側が広くなる。
【００３５】
また、燃料ラック１０Ｂでは、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）における流動抵抗体１３の設置方向が、収納する燃料１を挟み込む１方向の対向する位置（２箇所）となっているため、流動抵抗体１３が設置される１方向以外の方向に対しては、収納セル１２Ａよりも燃料１と収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）との相対運動可能な距離が大きくなる。従って、燃料ラック１０Ｂでは、燃料ラック１０Ａよりも、流動抵抗体１３の設置されていない方向への許容振動幅を大きくすることができる。
【００３６】
故に、燃料ラック１０Ｂは、燃料ラック１０Ａで得られる効果に加えて、さらに、流動抵抗体１３が設置されていない方向に振動する場合には、より大振幅な共振応答に対しても対応することができる。
また、収納セル１２Ｂ１と収納セル１２Ｂ２とが交互に隣接して配置される収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の配置構成から、燃料ラック１０Ｂ全体としてｘ方向とｙ方向のどちらの振動に対しても大きな振動減衰効果が得られる。
【００３７】
なお、収納セル１２Ｂ単独で見た場合、流動抵抗体１３が設置されている方向に対しては減衰効果を高めることができないが、燃料ラック１０Ｂ全体で見た場合には、収納セル１２Ｂ１と収納セル１２Ｂ２とが交互に隣接して配置されるため、燃料ラック１０Ｂ全体としては、何れの方向にも大きい減衰効果を得ることができる。
【００３８】
また、収納セル１２Ｂ１および収納セル１２Ｂ２のうち、何れか一方では、大きな振動減衰効果が得られることに鑑み、流動抵抗体１３と燃料１との間隔を収納セル１２Ａよりも狭く設計してもよい。流動抵抗体１３と燃料１との間隔が狭くなるほど、流動抵抗も大きくなるため、流動抵抗体１３と燃料１との間隔を収納セル１２Ａよりも狭く設計した収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）では、燃料１に対する流動抵抗体１３が設置されていない方向の制振効果を、収納セル１２Ａよりも大きくすることができる。
【００３９】
[第３の実施形態]
図７は本発明の第３の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｃの平面図の一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｃが具備する収納セル１２Ｃの平面図である。また、図８は燃料ラック１０Ｃの側面断面図である。上述した燃料ラック１０Ａ，１０Ｂと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４０】
燃料ラック１０Ｃは、燃料ラック１０Ａまたは１０Ｂに対して、流動抵抗体１３（図６）の代わりに、燃料１側への突出を付与する複数個の流動抵抗体１５（図７および図８では、流動抵抗体１５−１，…，１５−ｎ）が取り付けられる点で相違する。
【００４１】
燃料ラック１０Ｃにおける収納セル１２Ｃは、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）と同様に２種類であり、収納セル１２Ｂ（１２Ｂ１，１２Ｂ２）の流動抵抗体１３（図６）に代わって流動抵抗体１５（図７および図８では、流動抵抗体１５−１，…，１５−ｎ）が取り付けられている収納セル１２Ｃを、それぞれ、収納セル１２Ｃ１および収納セル１２Ｃ２とする。
【００４２】
燃料ラック１０Ｃは、流動抵抗体１５が収納セル１２Ｃの内周側から収納セル１２Ｃ内に収納される燃料１側に突出した突出部を形成し、振動抑制力を付与する手段（流動抵抗体）として作用する。
【００４３】
流動抵抗体１５は、少なくとも、鉛直方向（図８に示されるｚ軸方向）に対して、複数個に分割されており、流動抵抗体１３と同様に、収納する燃料１を挟み込むようにして、水平方向（図８においては、ｙ軸方向）において対向する位置に設置される。
なお、流動抵抗体１５は、鉛直方向のみならず横方向（図７，８に示されるｘ軸方向）に対して、複数個に分割されていてもよい。つまり、燃料ラック１０Ｂにおける流動抵抗体１３の代わりに、図７，８に例示されるように、ｎ（ｎは２以上の任意の整数）個の流動抵抗体１５−１，…，１５−ｎを二次元的（図７，８に示されるｘ軸およびｚ軸方向）に分散して取り付けてもよい。
【００４４】
燃料ラック１０Ｃでは、例えばｎ個等の複数個の流動抵抗体１５−１，…，１５−ｎを、少なくとも、鉛直方向（図８に示されるｚ軸方向）に分割して取り付けている。
流れ方向が変化するところで大きい減衰力が得られるところ、流動抵抗体１５により、上下方向へ流れと、水平面において水が流動抵抗体１５を回り込む流れとが形成され、大きい減衰力が得られる。そして、複数個の流動抵抗体が取り付けられることにより分割していない流動抵抗体１３が取り付けられる場合と比べて流れが変化する箇所が多くなり、より大きな流体抵抗を得ることができる。
従って、燃料ラック１０Ｃは、分割していない流動抵抗体１３が取り付けられる燃料ラック１０Ｂよりも大きな振動減衰効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、流動抵抗体１５−１，…，１５−ｎを、鉛直方向に加えて、水平方向（ｘ軸方向またはｙ軸方向）に分割して取り付けることで、鉛直方向に分割して取り付ける場合よりもさらに大きな流動抵抗を得ることができる。
【００４６】
なお、図７および図８に例示される燃料ラック１０Ｃは、燃料ラック１０Ｂに対して、流動抵抗体１３の代わりに流動抵抗体１５（１５−１，…，１５−ｎ）が取り付けられる例であるが、燃料ラック１０Ａに対して、流動抵抗体１３の代わりに流動抵抗体１５（１５−１，…，１５−ｎ）が取り付けられてもよい。
また、複数の流動抵抗体がランダムに配列された例を図示したが、いわゆる千鳥配列のように規則的な配列であってもよい。隣接する流動抵抗体同士は、水平方向および鉛直方向においてずれた位置となるよう配置されることが好ましい。
【００４７】
[第４の実施形態]
図９は、本発明の第４の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｄの一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｄが具備する収納セル１２Ｄの平面図である。また、図１０は燃料ラック１０Ｄの側面断面図である。本実施形態は、上述した燃料ラック１０Ｃの変形例であり、実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４８】
燃料ラック１０Ｄは、燃料ラック１０Ｃに対して、流動抵抗体１５（１５−１，…，１５−ｎ）の代わりに、十字型の流動抵抗体１７（１７−１，…，１７−ｍ）が取り付けられる。
【００４９】
なお、収納セル１２Ｃ１および収納セル１２Ｃ２の場合と同様に、流動抵抗体１５（図７および図８では、流動抵抗体１５−１，…，１５−５）に代わって流動抵抗体１７（図９および図１０では、１７−１，…，１７−ｍ）が取り付けられている収納セル１２Ｄを、それぞれ、収納セル１２Ｄ１および収納セル１２Ｄ２とする。
【００５０】
十字型の流動抵抗体１７（１７−１，…，１７−ｍ）は、個々の流動抵抗体１７−１，…，１７−ｍが、高さ方向（図１０に示されるｚ軸方向）に亘る突出箇所に加えて、縦方向（図１０に示されるｙ軸方向）または横方向（図１０に示されるｘ軸方向）に亘る突出箇所を有する。
【００５１】
流動抵抗体１７（１７−１，…，１７−ｍ）は、収納セル１２Ｄの同一面上では、鉛直方向と水平方向の少なくとも何れかが異なる位置に複数設置されている。また、燃料１を挟んで対向した収納セル１２Ｄの面では、流動抵抗体１７の位置が対向するように設置されている。
【００５２】
本実施形態によれば、流動抵抗体１７が鉛直方向と水平方向それぞれにわたって長い十字型に形成されているため、燃料１が近接しつつあるときに、上下方向への流体の動きに対しても流体抵抗となるため、より大きな制振効果が得られる。
【００５３】
[第５の実施形態]
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｅの一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｅが具備する収納セル１２Ｅの平面図である。また、図１２は燃料ラック１０Ｅの側面断面図である。上述した燃料ラック１０Ａ〜１０Ｄと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５４】
燃料ラック１０Ｅは、燃料ラック１０Ａまたは１０Ｂに対して、流動抵抗体１３の代わりに、流動抵抗体１９が取り付けられる点で相違する。
【００５５】
なお、流動抵抗体１３（図６）の代わりに流動抵抗体１５（図７および図８では、流動抵抗体１５−１，…，１５−５）が取り付けられている収納セル１２Ｃ１および収納セル１２Ｃ２の場合と同様に、流動抵抗体１５に代わって流動抵抗体１９（図１１および図１２）が取り付けられている収納セル１２Ｅを、それぞれ、収納セル１２Ｅ１および収納セル１２Ｅ２とする。
【００５６】
図１１および図１２に例示される燃料ラック１０Ｅでは、燃料ラック１０Ｂに対して、突出部としての流動抵抗体１３の代わりに、突出部としての流動抵抗体１９が取り付けられている。流動抵抗体１９は、流動抵抗体１３と同様に、収納する燃料１を挟み込むようにして、水平方向（図８においては、ｙ軸方向）において対向する位置に設置される。
【００５７】
流動抵抗体１９は、高さ方向（図１２に示されるｚ軸方向）に亘る突出箇所に加えて、収納セル１２Ｅの側面方向（図１２に示されるｘ軸方向またはｙ軸方向）に亘る突出箇所を有する。
【００５８】
例えば、収納セル１２Ｅ１に取り付けられている例では、所定の幅（ここでは、ｚ軸方向の長さ）をもって側面方向（図１２においてはｘ軸方向の長さ）に伸びている水平方向流動抵抗体１９ａを少なくとも１本と、所定の幅（ここでは、ｘ軸方向の長さ）をもって鉛直方向に伸びている流動抵抗体１３に相当する鉛直方向流動抵抗体１９ｂを少なくとも１本とを有して構成されており、例えば、２本の水平方向流動抵抗体１９ａと、１本の鉛直方向流動抵抗体１９ｂとを有して構成されている。
【００５９】
本実施形態によれば、水平方向（ｘ軸方向またはｙ軸方向）に亘る突出を付与する水平方向流動抵抗体１９ａをさらに取り付けることで、水平方向（ｘ軸方向またはｙ軸方向）に亘る突出により、燃料１がラック枠板１１に近接しつつあるときに、上下方向への流体の動きに対しても流体抵抗となるため、より大きな流体抵抗を得て、より大きな制振効果を得ることができる。
【００６０】
[第６の実施形態]
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｆの一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｆが具備する収納セル１２Ｆの平面図である。また、図１４は燃料ラック１０Ｆの側面断面図である。上述した燃料ラック１０Ａ〜１０Ｅと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６１】
燃料ラック１０Ｆは、燃料ラック１０Ａに対して、突出部としての流動抵抗体１３の代わりに、各収納セル１２Ｆに突出部としての流動抵抗体を提供する吊込体２１を具備する点で相違する。
【００６２】
燃料ラック１０Ｆでは、燃料１を収納セル１２Ｆに収納している状況下で、収納セル１２Ｆの各々に燃料１に干渉することなく吊り込み可能に構成され、各収納セル１２Ｆに突出部としての流動抵抗体を提供する吊込体２１を具備する。吊込体２１は、地震動が作用する等の振動時に、収納セル１２Ｆと燃料１との間に、流動抵抗を付与する燃料１の枠体として機能する。
【００６３】
吊込体２１は、例えば、鉛直方向（図１４におけるｚ軸方向）の流動抵抗体としての、複数本の柱体２１ａと、柱体２１ａを吊り込む吊り部材２１ｂと、柱体２１ａ間を接続するとともに水平方向（図１４におけるｘ軸方向またはｙ軸方向）の流動抵抗体としての役割を果たすリブ２１ｃとを備えて構成される。吊込体２１は、燃料１を燃料セル１２Ｆに収納した後、開口する上方から吊り込んで燃料セル１２Ｆ内に配設される。
【００６４】
本実施形態によれば、燃料セル１２Ｆ内に配設される吊込体２１のリブ２１ｃが水平方向（ｘ軸方向またはｙ軸方向）に亘る突出を付与することで、水平方向（ｘ軸方向またはｙ軸方向）に亘る突出を有していない流動抵抗体１３が取り付けられる場合と比べて、より大きな流体抵抗を得ることができ、より大きな制振効果を得ることができる。
【００６５】
また、燃料ラック１０Ｆおよび燃料ラック１０Ｆでは、吊込体２１を収納セル１２Ｆへ吊り込む構造となっているため、既に設置済み（従前）の燃料ラックに対して溶接等の追加的な施工が不要であり、容易に適用することができる。換言すれば、吊込体２１を既設（従前）の使用済み燃料貯蔵ラックに対する制振装置として適用することができる。
【００６６】
[第７の実施形態]
図１５〜１８は、本発明の第７の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｇの一部を拡大して示す説明図であり、図１５および図１７が燃料ラック１０Ｇが具備する収納セル１２Ｇの平面図である。また、図１６および図１８が燃料ラック１０Ｇの側面断面図である。上述した燃料ラック１０Ａ〜１０Ｆと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６７】
燃料ラック１０Ｇは、燃料ラック１０Ａに対して、流動抵抗体１３の代わりに、流動抵抗体としての板ばね２２または板ばね２３が取り付けられる点で相違する。
【００６８】
図１５，１６に例示される燃料ラック１０Ｇでは、燃料ラック１０Ａに対して、突出部としての流動抵抗体１３の代わりに、突出部としての板ばね（流動抵抗体）２２が取り付けられている。また、図１７，１８に例示される燃料ラック１０Ｇでは、突出部としての板ばね（流動抵抗体）２３が取り付けられている。なお、板ばね２２および２３は、一例であり、他の形状の板ばねを使用してもよい。
【００６９】
板ばね２２，２３は、流動抵抗体１３と同様に、収納する燃料１を、側方から挟み込むようにして、水平方向（図１５，１７においては、ｘ軸方向およびｙ軸方向）において対向する位置に設置される。例えば、図１５〜１８に示される燃料ラック１０Ｇでは、ｘ軸方向およびｙ軸方向の各方向において対向する位置に２対の板ばね２２（図１５，１６）または板ばね２３（図１７，１８）が設置される。
【００７０】
また、板ばね２２および板ばね２３は、何れも、燃料ラック１０Ｇの上端およびその近傍を含む領域である上端部（以下、単に「上端部」とする。）において、ラック枠板１１側に反るようにして、張り出し量を徐々に小さくして構成される。板ばね２２および板ばね２３は、燃料１との間に任意の間隔を設定して設置される、または振動時に発生する流体圧によって、板ばね２２または板ばね２３と燃料１との間が開くように接触させた状態で設置される。
【００７１】
本実施形態によれば、燃料１を収納した状況下においても、流動抵抗体としての板ばね２２または２３と燃料１との間には、少なくとも振動時に任意の間隔が設定されるため、水平方向（例えば、ｘ軸方向）に地震動が作用して燃料１がラック枠板１１に近接する場合、板ばね２２または板ばね２３が柔に変形し、燃料１とラック枠板１１間で大きく相対運動して大きな変位（相対変位）を得ることができるので、大きな制振効果を得ることができる。
【００７２】
また、燃料ラック１０Ｇの上端部で板ばね２２または板ばね２３の張り出し量が小さく設定されているため、板ばね２２または板ばね２３が、燃料ラック１０Ｇへの燃料１の装荷作業を妨げることなく、従来の作業性を確保しつつ耐震性を向上さることができる。
【００７３】
なお、板ばね２３等のように、左右対称な板ばねを使用することで、制振性能が振動方向によって変化しない燃料ラック１０Ｇを構成することができる。
【００７４】
[第８の実施形態]
図１９は、本発明の第８の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｈの一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｈが具備する収納セル１２Ｈの平面図である。また、図２０は燃料ラック１０Ｈの側面断面図である。上述した燃料ラック１０Ａ〜１０Ｇと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７５】
燃料ラック１０Ｈは、従来の燃料ラックに対して、例えば、流動抵抗体としての板ばねの一例である板ばね２３を、燃料１を囲む角管２５の外側（ラック枠板１１側）の側面に取り付けた点で相違する。
【００７６】
燃料ラック１０Ｈは、収納セル１２Ｈの四つの側面と対向する四面に板ばね２３が取り付けられた、燃料１を囲んで収容可能に構成される角管２５を備える。角管２５は、板ばね２３が角管２５側に反るようにして、板ばね２３の張り出し量が徐々に小さくなるように構成される。また、振動時において、収納セル１２Ｈの側面と角管２５に収容される燃料１との間に所定の隙間を確保する観点から、角管２５に取り付けられる板ばね２３は、収納セル１２Ｈの内側壁面を構成するラック枠板１１との間に任意の間隔を設定して設置される、または振動時に発生する流体圧によって、板ばね２３とラック枠板１１との間が開くように接触させた状態で設置される。
【００７７】
なお、板ばね２３等のように左右対称な板ばねを使用することで、制振性能が振動方向によって変化しない燃料ラック１０Ｈを構成することができるが、振動方向による制振性能の相違を許容している場合、板ばね２３の形状は、必ずしも左右対称な形状に限定されない。
【００７８】
本実施形態によれば、燃料１（燃料ラック１０Ｈでは角管２５に収容される）を収納した状況下においても、板ばね２３と燃料１との間には、少なくとも振動時に任意の間隔が設定されるため、板ばね２３と燃料１との間で発生した流動抵抗力によって燃料ラック１０Ｈの振動応答を抑制することができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、角管２５に流動抵抗体としての板ばね２３が取り付けられているため、角管２５を使用済み燃料貯蔵ラックの制振装置として適用することができる。
【００８０】
[第９の実施形態]
図２１は、本発明の第９の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｉの一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｉが具備する収納セル１２Ｉの平面図である。また、図２２は燃料ラック１０Ｉの側面断面図である。上述した燃料ラック１０Ａ〜１０Ｈと実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８１】
燃料ラック１０Ｉは、燃料ラック１０Ａに対して、流動抵抗体１３の代わりに、突出部としての流動抵抗体２７が取り付けられる点で相違する。流動抵抗体２７は、収納セル１２Ｉを構成するラック枠板１１を一部貫通させ、互いに隣接する二つの収納セル１２Ｉの隣接箇所に取り付けられており、ラック枠板１１の貫通する方向（図２１において、上下方向および左右方向）に所定量以下（所定の範囲内）でスライド可能に取り付けられる。
【００８２】
また、流動抵抗体２７は、燃料ラック１０Ｉの上端部において、ラック枠板１１側に傾斜するようにして、燃料１側への張り出し量が、徐々に小さくなるように構成される。流動抵抗体２７と燃料１との間には任意の間隔を設定して設置される。
【００８３】
本実施形態によれば、燃料１を収納した状況下においても、流動抵抗体２７と燃料１との間には、少なくとも振動時に任意の間隔が設定されるため、水平方向（例えば、ｘ軸方向）に地震動が作用して燃料１がラック枠板１１に近接する場合、流動抵抗体２７と燃料１との間に流動抵抗が発生し、発生した流動抵抗力によって燃料ラック１０Ｉの振動応答を抑制することができる。
【００８４】
また、燃料ラック１０Ｉでは、流動抵抗体２７が隣接して収納される燃料１側に張り出し可能にスライドするため、燃料１とラック枠板１１間で大きな変位（相対変位）を得ることができ、より大きな制振効果を得ることができる。
【００８５】
[第１０の実施形態]
図２３は、本発明の第１０の実施形態に係る燃料ラックの一例である燃料ラック１０Ｊの一部を拡大して示す説明図であり、燃料ラック１０Ｊが具備する収納セル１２Ｊの平面図である。また、図２４は燃料ラック１０Ｊの側面断面図である。本実施形態は、上述した燃料ラック１０Ｉの変形例であり、実質的に相違しない構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８６】
燃料ラック１０Ｊは、燃料ラック１０Ｉに対して、流動抵抗体２７の代わりに、幅方向（図２４において左右方向）に対して伸縮可能な流動抵抗体２９が取り付けられる点で相違する。突出部としての流動抵抗体２９には、ラック枠板１１の貫通する方向（図２３において、上下方向および左右方向）に伸縮する弾性体３１が内蔵されている。
【００８７】
弾性体３１は、例えば、鋼材やセラミック材等の固体材料で作られる固体ばね、液体の弾性を利用する液体ばね、気体の弾性を利用する気体ばね等の各種のばねに代表される、設計上要求される弾性力を付与可能な各種の弾性体から選択できる。
【００８８】
また、流動抵抗体２９は、燃料ラック１０Ｊの上端部において、ラック枠板１１側に傾斜するようにして、燃料１側への張り出し量が、徐々に小さくなるように構成される。流動抵抗体２９と燃料１との間には任意の間隔を設定して設置される。なお、流動抵抗体２９と燃料１との間に任意の間隔を設定する代わりに、流動抵抗体２９にオリフィス（小孔）を設けてもよい。
【００８９】
本実施形態によれば、流動抵抗体２９が幅方向（図２４において左右方向）に伸縮可能な構成となっているため、燃料１とラック枠板１１間でより大きく変位（相対変位）することができ、より大きな制振効果を得ることができる。
【００９０】
以上、燃料ラック１０Ａ〜１０Ｊによれば、水平方向に地震動が作用して燃料ラック１０Ａ〜１０Ｊが当該地震動によって共振したとしても、流動抵抗体と燃料１との間で流動抵抗が発生するため、発生した流動抵抗力によって燃料ラック１０Ａ〜１０Ｊの振動応答を抑制することができる。また、燃料ラック１０Ａ〜１０Ｊは、燃料１に比べて剛に支持され質量も軽いことから相対運動の大きな振動が生じるので、より大きな振動抑制効果が得られる。
【００９１】
さらに、燃料ラック１０Ａ〜１０Ｊによれば、従来の燃料ラックに対して、新たな構造物を外部や内部の燃料１と干渉する位置に追加する必要がないので、燃料ラックの配置設計に影響が及ぶことがなく、また、従来よりも収納可能な燃料１の密度（収納密度）を低下させることもない。
【００９２】
燃料ラック１０Ａ〜１０Ｊによれば、使用済み燃料貯蔵ラックの配置設計に影響を及ぼすことなく、また、従来の燃料ラックに対して収納密度を損なうことなく（従来と同程度の収納密度を確保しつつ）、従来よりも使用済み燃料貯蔵ラックの耐震性能を向上させることができる。
【００９３】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１  燃料
３  水（プール水）
１０Ａ〜１０Ｊ  燃料ラック
１１  ラック枠板
１２Ａ〜１２Ｊ  収納セル
１３  流動抵抗体（突出部）
１５（１５−１,…，１５−ｎ）  流動抵抗体（突出部）
１７（１７−１,…，１７−ｎ）  流動抵抗体（突出部）
１９  流動抵抗体（突出部）
１９ａ  水平方向流動抵抗体
１９ｂ  鉛直方向流動抵抗体
２１  吊込体
２１ａ  吊り部材
２１ｂ  柱体（流動抵抗体：突出部）
２１ｃ  リブ（流動抵抗体：突出部）
２２，２３  板ばね（流動抵抗体：突出部）
２５  角管
２７  流動抵抗体（突出部）
２９  流動抵抗体（突出部）
３１  弾性体
Ｆ１  燃料に作用する力
Ｆ２  収納セルに作用する力
【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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【図１７】
2019007738.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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