(57)【要約】核燃料集合体のためのラックアセンブリは概して、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、個々の燃料容器は、フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリとを含む。ラックアセンブリはさらに、個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を備える内側遮蔽アセンブリ、およびラックアセンブリの外面の少なくとも一部分の周囲に実質的に連続的な遮蔽を備える外側遮蔽アセンブリのうちの少なくとも１つを含む、遮蔽アセンブリを含む。ラック貯蔵システムは概して、複数のラックアセンブリを含む。
2013503353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料集合体のためのラックアセンブリであって、
（ａ）フレームアセンブリと、
（ｂ）個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、前記個々の燃料容器は、前記フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリと、
（ｃ）前記個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を備える内側遮蔽アセンブリ、および前記ラックアセンブリの外面の少なくとも一部分の周囲に実質的に連続的な遮蔽を備える外側遮蔽アセンブリのうちの少なくとも１つを含む、遮蔽アセンブリと
を備える、ラックアセンブリ。
【請求項２】
核燃料集合体のためのラックアセンブリであって、
（ａ）上部および下部フレーム部分ならびに複数の垂直フレーム支持体を含む、フレームアセンブリと、
（ｂ）個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、前記個々の燃料容器は、前記フレームアセンブリの前記上部および下部フレーム部分内に受容され、それらによって支持される、容器アセンブリと、
（ｃ）前記個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリであって、前記フレームアセンブリによって支持される、遮蔽アセンブリと
を備える、ラックアセンブリ。
【請求項３】
核燃料集合体のためのラックアセンブリであって、
（ａ）上部および下部フレーム部分ならびに複数の構造的支持格子を含む、フレームアセンブリと、
（ｂ）個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、前記個々の燃料容器は、前記フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリと、
（ｃ）前記個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリであって、前記容器アセンブリによって支持される、遮蔽アセンブリと
を備える、ラックアセンブリ。
【請求項４】
ラック貯蔵システムであって、
第１および第２のラックアセンブリであって、前記第１および第２のラックアセンブリがそれぞれ、フレームアセンブリを備える、第１および第２のラックアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、前記個々の燃料容器は、前記フレームアセンブリ内に受容され、それに支持される、容器アセンブリと、前記個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリと
を備える、ラック貯蔵システム。
【請求項５】
ラック貯蔵システムであって、
（ａ）少なくとも１つの第１のラックアセンブリであって、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、前記個々の燃料容器は、前記フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリと、前記個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリと、を備える、第１のラックアセンブリと、
（ｂ）少なくとも１つの第２のラックアセンブリであって、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリと、を備え、遮蔽アセンブリを含まない、第２のラックアセンブリと
を備える、ラック貯蔵システム。
【請求項６】
前記遮蔽アセンブリは、臨界制御のための中性子遮蔽材料を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項７】
前記遮蔽アセンブリは、炭化ホウ素−アルミニウム金属マトリックス複合材料、天然または濃縮ホウ素アルミニウム合金、ホウ素ステンレス鋼合金、アルミニウムクラッド炭化ホウ素セメント、ＢＯＲＡＬ（登録商標）中性子吸収材料、アルミニウム、およびステンレス鋼から成る群より選択される材料を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項８】
前記内側遮蔽アセンブリは、前記フレームアセンブリによって支持される、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項９】
前記内側遮蔽アセンブリは、前記容器アセンブリによって支持される、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項１０】
前記外側遮蔽アセンブリは、前記容器アセンブリおよび前記フレームアセンブリのうちの少なくとも１つによって支持される、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項１１】
前記内側遮蔽アセンブリは、前記ラックアセンブリのｘ軸およびｙ軸に沿って構成される、複数の交差する板を備える、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項１２】
交差する内板は、前記個々の燃料容器間の前記実質的に連続的な遮蔽を実質的に遮断することなく、相互と接合するように構成される、請求項１１に記載のラックアセンブリ。
【請求項１３】
交差する内板は、相互と接合するためにスロットに填め込まれる、請求項１１に記載のラックアセンブリ。
【請求項１４】
前記内側遮蔽アセンブリは、前記個々の燃料容器のそれぞれの間に２枚の板を備える、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項１５】
前記外側遮蔽アセンブリは、前記ラックアセンブリのｚ軸に沿って構成される、複数の板を備える、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項１６】
前記外側遮蔽アセンブリは、接続バンドによって前記ラックアセンブリの前記ｚ軸に固定される、請求項１５に記載のラックアセンブリ。
【請求項１７】
前記フレームアセンブリは、第１および第２のフレーム部分を含み、前記第１および第２のフレーム部分のそれぞれは、個々の燃料容器を受容するための複数のコンパートメントを備え、前記第１のフレーム部分は、前記第２のフレーム部分から所定の距離離間される、請求項１〜５のいずれかに記載のラックアセンブリまたはラック貯蔵システム。
【請求項１８】
前記フレームアセンブリは、前記第１および第２のフレーム部分の中間に１つ以上の支持格子を含む、請求項１７に記載のラックアセンブリ。
【請求項１９】
前記支持格子は、前記第１および第２のフレーム部分内の前記複数のコンパートメントと整合する開口を有する、請求項１７に記載のラックアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１および第２のフレーム部分は、隣接するコンパートメント間に、前記遮蔽アセンブリの少なくとも一部分を受容するための間隙胞を含む、請求項１７に記載のラックアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２００９年８月３１日出願の米国仮特許出願第６１／２３８，５９０号および２００９年１１月１２日出願の米国仮特許出願第６１／２６０，７１９号の利益を主張し、これらの米国仮特許出願の開示が本明細書によって参照により明示的に援用される。
【背景技術】
【０００２】
ラックは一般的に、原子炉所在地で、例えば、乾燥貯蔵域（新しい燃料集合体の）または使用済み燃料プール域（新しい、および放射燃料集合体の）のいずれかで、新鮮な（新しい）核燃料集合体および使用済み（照射）核燃料集合体を貯蔵するために使用される。燃料プールの寸法は一般的に、原子炉の種類によって規格化されている。以前に設計されたラックアセンブリは、新しい、および放射燃料集合体の効率的な格納ならびに貯蔵に最適化されていない。その点について、以前に設計されたラックは、それらがフレームアセンブリを作成するのに相当数の溶接点を使用するため、組み立てが複雑であった。さらに、以前に設計されたラックアセンブリは、ラックアセンブリの各コンパートメント間に、臨界の危険性を低減するための実質的に連続的な中性子吸収遮蔽を提供しない。
【０００３】
したがって、最小数の溶接点を伴う簡略設計ではあるが、複数の個々の燃料集合体を受容し、格納するのに依然として丈夫なフレームアセンブリを有する、改善されたラックアセンブリ設計の必要性が存在する。さらに、改善された臨界制御のために、ラックアセンブリの各コンパートメント間に連続的な中性子吸収遮蔽を有する、改善されたラックアセンブリ設計の必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明される、簡略形態における概念の選択を取り入れるために提供される。この概要は、主張される対象の主要な特徴を識別することは意図されず、また、主張される対象の範囲を判定するのに役立つものとして使用されることも意図されない。
【０００５】
本開示の一実施形態によると、核燃料集合体のためのラックアセンブリが提供される。ラックアセンブリは概して、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、個々の燃料容器は、フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリとを含む。ラックアセンブリはさらに、個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を備える内側遮蔽アセンブリ、およびラックアセンブリの外面の少なくとも一部分の周囲に実質的に連続的な遮蔽を備える外側遮蔽アセンブリのうちの少なくとも１つを含む、遮蔽アセンブリを含む。
【０００６】
本開示の別の実施形態によると、核燃料集合体のためのラックアセンブリが提供される。ラックアセンブリは概して、上部および下部フレーム部分ならびに複数の垂直フレーム支持体を含む、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、個々の燃料容器は、フレームアセンブリの上部および下部フレーム部分内に受容され、それらによって支持される、容器アセンブリとを含む。ラックアセンブリはさらに、個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリを含み、遮蔽アセンブリは、フレームアセンブリによって支持される。
【０００７】
本開示の別の実施形態によると、核燃料集合体のためのラックアセンブリが提供される。ラックアセンブリは概して、上部および下部フレーム部分ならびに複数の構造的支持格子を含む、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、個々の燃料容器は、フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリとを含む。ラックアセンブリはさらに、個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリを含み、遮蔽アセンブリは、容器アセンブリによって支持される。
【０００８】
本開示の別の実施形態によると、核燃料集合体のためのラック貯蔵システムが提供される。ラック貯蔵システムは概して、第１および第２のラックアセンブリを含み、第１および第２のラックアセンブリがそれぞれ、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、個々の燃料容器は、フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリと、個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリとを備える。
【０００９】
本開示の別の実施形態によると、核燃料集合体のためのラック貯蔵システムが提供される。ラック貯蔵システムは概して、少なくとも１つの第１のラックアセンブリを含み、第１のラックアセンブリは、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリであって、個々の燃料容器は、フレームアセンブリ内に受容され、それによって支持される、容器アセンブリと、個々の燃料容器間に実質的に連続的な遮蔽を含む、遮蔽アセンブリとを備える。ラック貯蔵システムはさらに、少なくとも１つの第２のラックアセンブリを含み、第２のラックアセンブリは、フレームアセンブリと、個々の燃料集合体を格納するように設計された複数の個々の燃料容器を含む、容器アセンブリとを備え、第２のラックアセンブリは、遮蔽アセンブリを含まない。
【００１０】
本開示の別の実施形態によると、ラックアセンブリの遮蔽アセンブリは、臨界制御のための中性子遮蔽材料を含む。
【００１１】
本開示の別の実施形態によると、ラックアセンブリの遮蔽アセンブリは、炭化ホウ素−アルミニウム金属マトリックス複合材料、天然または濃縮ホウ素アルミニウム合金、ホウ素ステンレス鋼合金、アルミニウムクラッド炭化ホウ素セメント、ＣＥＲＡＤＹＮＥ，ＩＮＣ．によって製造されるＢＯＲＡＬ（登録商標）中性子吸収材料、アルミニウム、およびステンレス鋼から成る群より選択される材料を含む。
【００１２】
本開示の別の実施形態によると、ラックアセンブリの内側遮蔽は、フレームアセンブリによって支持される。
【００１３】
本開示の別の実施形態によると、ラックアセンブリの内側遮蔽は、容器アセンブリによって支持される。
【００１４】
本開示の別の実施形態によると、ラックアセンブリの外側遮蔽は、容器アセンブリおよびフレームアセンブリのうちの少なくとも１つによって支持される。
【００１５】
本開示の別の実施形態によると、ラックアセンブリの内側遮蔽は、ラックアセンブリのｘ軸およびｙ軸に沿って構成される、複数の交差する板を備える。本開示の別の実施形態によると、交差する内板は、個々の燃料容器間の実質的に連続的な遮蔽を実質的に遮断することなく、相互と接合するように構成される。本開示の別の実施形態によると、交差する内板は、相互と接合するためにスロットに填め込まれる。
【００１６】
本開示の別の実施形態によると、内側遮蔽アセンブリは、個々の燃料容器のそれぞれの間に２枚の板を備える。
【００１７】
本開示の別の実施形態によると、外側遮蔽アセンブリは、ラックアセンブリのｚ軸に沿って構成される、複数の板を備える。
【００１８】
本開示の別の実施形態によると、外側遮蔽アセンブリは、接続バンドによってラックアセンブリのｚ軸に固定される。
【００１９】
本開示の別の実施形態によると、フレームアセンブリは、第１および第２のフレーム部分を含み、第１および第２のフレーム部分のそれぞれは、個々の燃料容器を受容するための複数のコンパートメントを備え、第１のフレーム部分は、第２のフレーム部分から所定の距離離間される。
【００２０】
本開示の別の実施形態によると、フレームアセンブリは、第１および第２のフレーム部分の中間に１つ以上の支持格子を含む。本開示の別の実施形態によると、支持格子は、第１および第２のフレーム部分内の複数のコンパートメントと整合する開口を有する。
【００２１】
本開示の別の実施形態によると、第１および第２のフレーム部分は、隣接するコンパートメント間に、遮蔽アセンブリの少なくとも一部分を受容するための間隙胞を含む。
【００２２】
本開示の前述の態様および付随する利点の多くは、同一物が、添付の図面と併せて考慮される時、以下の発明を実施するための形態を参照することによってより良く理解されるため、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本開示の一実施形態による、使用済み燃料プール域のためのラック貯蔵システムの上面図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態による、図１のラック貯蔵システムで使用するための第１のラックアセンブリの斜視図である。
【図３】図３は、図２の第１のラックアセンブリのためのフレームアセンブリの斜視図である。
【図４】図４は、外側遮蔽アセンブリを含む、図２の第１のラックアセンブリの分解組立図である。
【図５】図５は、図２の第１のラックアセンブリの内側遮蔽アセンブリの斜視図である。
【図６】図６は、図５の内側遮蔽アセンブリの分解組立図である。
【図７】図７は、本開示の別の実施形態による、例えば、図１のラック貯蔵システムで使用するための第２のラックアセンブリの斜視図である。
【図８】図８は、図７の第１のラックアセンブリのフレームアセンブリの斜視図である。
【図９】図９は、外側遮蔽アセンブリを含む、図７の第１のラックアセンブリの分解組立図である。
【図１０】図１０は、本開示の別の実施形態による、図１のラック貯蔵システムで使用するための第１のラックアセンブリの斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０の第１のラックアセンブリのフレームアセンブリの斜視図である。
【図１２】図１２は、図１０の第１のラックアセンブリの分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本開示の一実施形態に従って構築された、使用済み燃料プール域のためのラック貯蔵システム１０は、図１を参照することによって最も良く理解され得る。ラック貯蔵システム１０は、第１のラックアセンブリ２０および第２のラックアセンブリ１２０（図２および図５を参照）のそれぞれを受容するための２つの領域、領域１および領域２を含む。
【００２５】
領域１で使用するために設計された第１のラックアセンブリ２０は概して、高反応性核燃料集合体、例えば、新鮮な核燃料集合体を保持するために構成される、コンパートメントを含む。領域２で使用するために設計された第２のラックアセンブリ１２０は概して、低反応性核燃料集合体、例えば、使用済み核燃料集合体を保持するための、互いにより近いコンパートメントを含む。第１のラックアセンブリ２０のコンパートメントは概して、領域１のラックアセンブリ２０が、領域２のラックアセンブリ１２０では要求されない、中性子遮蔽材料を収容するように設計されるため、第２のラックアセンブリ１２０のコンパートメントよりサイズが大きい。しかしながら、より小さい領域２のラックアセンブリ１２０もまた、方格構成で構成される場合、新鮮な燃料集合体が隣接するコンパートメントに格納されないように、新鮮な燃料を保持し得ることを理解されたい。
【００２６】
「上部」、「下部」、「垂直」、および「水平」等の、本明細書で使用される、ラックアセンブリ２０および１２０の配向を明示する用語は、限定するものであることは意図されないことを理解されたい。これらの用語は、図示されるラックアセンブリの説明を簡単にするために使用され、しかしながら、ラックアセンブリは、図示される配向に加えて、他の配向で使用されてもよいことを理解されたい。
【００２７】
ラック貯蔵システム１０は、使用済み燃料プール域のための特定の構成で図１に示されるが、他のラック貯蔵システム、寸法、および構成もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。例えば、好適なシステムはまた、使用済み燃料プール域とは異なるシステム構成を有する乾燥貯蔵域のために構成されてもよい。加えて、個々のラックアセンブリ２０および１２０は、様々な数のコンパートメンを有して構成されてもよい。非制限的な実施例として、図１に図示される実施形態では、第２のラックアセンブリ１２０は、９×１０、８×８、および７×１０のコンパートメント構成を有するように示される。
【００２８】
ここで、領域１で使用するために設計された第１のラックアセンブリ２０が、図２〜図６を参照して、より詳細に説明される。領域２で使用するために設計された第２のラックアセンブリ１２０は、図７〜図９を参照して、以下でより詳細に説明される。
【００２９】
図２〜図４を参照すると、第１のラックアセンブリ２０は、フレームアセンブリ２２（特に、図３のフレームアセンブリ２２の骨格図を参照）と、核燃料集合体（図示せず）を所望の配向で相互から離間して受容するためのチューブとして示される複数の個々の燃料容器２６を含む、容器アセンブリ２４と、ラックアセンブリ２０内およびラック貯蔵システム１０内の臨界制御を維持するための内側遮蔽アセンブリ２８および外側遮蔽アセンブリ３２のうちの少なくとも１つを含む、遮蔽アセンブリとを含む。
【００３０】
図３を参照すると、ここで、フレームアセンブリ２２がより詳細に説明される。フレームアセンブリ２２は、容器アセンブリ２４（図４を参照）の格納のためのフレームを提供する。図示される実施形態では、フレームアセンブリ２２は、その構成要素が主としてラックアセンブリ２０の外側表面上に位置する、外部フレームアセンブリ２２である。対照的に、容器アセンブリ２４は主として、ラックアセンブリ３０の内側上にある。非制限的な実施例として、フレームアセンブリ２２の構成要素は、アルミニウム、ステンレス鋼、およびそれらの合金等の金属から構築されてもよい。
【００３１】
フレームアセンブリ２２は、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２を含み、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２のそれぞれは、複数のコンパートメント４４および４６のそれぞれを画定する、開口を有する格子構造を含む。第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２の両方は、個々の燃料容器２６の第１の端部６２および第２の端部６４（図４を参照）を受容し、支持するために構成される。その点について、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２は、個々の燃料容器２６を格子配向で維持し、したがって、個々の燃料容器２６間の好適な間隔を維持する。図示される実施形態では、第１のフレーム部分４０は、上部フレーム部分であり、第２のフレーム部分４２は、下部フレーム部分である。
【００３２】
非制限的な実施例として、図示される実施形態では、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２は、複数の別個のコンパートメント４４および４６のそれぞれを画定する、エッグクレート設計と似た格子構造を有する。エッグクレート設計は、以下でより詳細に説明されるように、内側遮蔽アセンブリ２８と併せて使用される時に積み重ね可能であるように構成される。しかしながら、他の設計もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。
【００３３】
第２のフレーム部分４２は、第１の断面積からより小さい第２の断面積へ先細になるコンパートメント４６を有するように構成されてもよいことを理解されたい。そのような先細の断面積のため、燃料集合体（図示せず）またはそれらの容器２６は、取り外すことができない、またはコンパートメント４６を通って第２のフレーム部分４２に落下することができない。一方で、第１のフレーム部分４０内のコンパートメント４４は、燃料集合体（図示せず）を、コンパートメント４４に容易に挿入することができるように、および／またはそれから容易に取り外すことができるように、一定の断面積を有してもよい。容器２６ならびに第１のフレーム部分４０のコンパートメント４４および第２のフレーム部分４２のコンパートメント４６のそれぞれは概して、ラックアセンブリ２０が使用済み燃料プール域内にある時に、水が容器２６を通って自由に流れることができるように、開口端部を有することを理解されたい。
【００３４】
図３および図４の図示される実施形態で見られるように、別個の第１のフレーム部分４０のコンパートメント４４および第２のフレーム部分４２のコンパートメント４６は、臨界を防止するために、新鮮な燃料集合体間の好適な間隔を可能にする、間隙胞４８によって包囲される。第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２の間隙胞４８はさらに、内側遮蔽アセンブリ２８がフレームアセンブリ２２によって支持されるように、内側遮蔽アセンブリ２８の内側遮蔽板３０を受容し、支持してもよい。その点について、内側遮蔽板３０の少なくとも一部分は、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２の間隙胞４８と接合して、個々の燃料容器２６のための別個かつ遮蔽された縦コンパートメントを形成するように位置付けられてもよい。遮蔽された縦コンパートメントは、第１のフレーム部分４０から第２のフレーム部分４２（図４を参照）まで、第１のラックアセンブリ２０の長さに延在してもよい。内側遮蔽板３０の特性、および間隙胞４８内の、第１のフレーム部分４０と第２のフレーム部分４２との間に延在する、内側遮蔽板３０の構成は、以下でより詳細に説明される。
【００３５】
フレームアセンブリ２２はさらに、第１のフレーム部分４０と第２のフレーム部分４２との間に縦方向に延在する、フレーム支持体５０を含む。フレーム支持体５０は、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２を相互から所定の距離離間することを可能にする。図示される実施形態では、フレーム支持体５０は、ラックアセンブリ２０の四隅の縁部のそれぞれで、第１の（上部）フレーム部分４０と第２の（下部）フレーム部分４２との間に垂直に延在する。その点について、フレーム支持体５０の第１の端部５２は、第１のフレーム部分４０に連結され、フレーム支持体５０の第２の端部５４は、第２のフレーム部分４２に連結される。しかしながら、他の好適なフレーム支持構成もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。例えば、フレーム支持体は、隅支持体である必要はなく、第１のフレーム部分４０と第２のフレーム部分４２との間にラックアセンブリ２０の側に沿って延在してもよく、必ずしも隅縁部にある必要はない。
【００３６】
加えて、フレームアセンブリ２２は、隣接するフレーム支持体５０間に延在する、接続バンド６０を含む。接続バンド６０は、ラックアセンブリ２０に補強を提供するが、フレームアセンブリ２２の全体的な加工において、最小限の溶接点または接続点を必要とする。図示される実施形態では、バンド６０は、隣接する垂直フレーム支持体５０間に水平に延在する。しかしながら、他の好適なバンド構成もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。例えば、好適なバンドは、第１のフレーム支持体５０の第１の端部５２（例えば、上端部）から第２のフレーム支持体５０の第２の端部５４（例えば、下端部）に斜めに延在してもよい。そのようなバンド６０を使用する利点は、以下でより詳細に説明されるように、フレームアセンブリ２２およびラックアセンブリ２０全体の完全性を改善するということ、ならびに、外側遮蔽板３４が第１のラックアセンブリ２０の外壁を囲むように位置付けられ得るように、外側遮蔽アセンブリ３２を支持し、固定するということである。
【００３７】
図４を参照すると、ここで、複数の個々の燃料容器２６を含む容器アセンブリ２４が、より詳細に説明される。これらの個々の燃料容器２６は、個々の燃料集合体（図示せず）を第１のラックアセンブリ２０内に保持するように設計される。図４に見られるように、個々の燃料容器２６は、第１のフレーム部分４０の個々のコンパートメント４４に挿入され、第２のフレーム部分４２内の個々のコンパートメント４６に延在するように構成される。図示される実施形態では、個々の燃料容器２６は、正方形の断面形状を有するチューブ状である。しかしながら、例えば、円形、楕円形、または多角形を含むが、これらに限定されない、他の断面形状を有する他のチューブ状容器もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。
【００３８】
図示される実施形態では、個々の燃料容器２６は、容器２６の第１の端部６２が第１のフレーム部分４０の第１のコンパートメント４４によって受容され、容器の第２の端部６４が第２のフレーム部分４２の第２のコンパートメント４６によって受容されるように、アセンブリ２０の全高さに延在するように構成される。アセンブリ２０の全高さに延在することによって、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２、ならびにフレーム支持体５０に加えて追加のフレーム支持部材を必要とすることなく、個々の燃料容器２６をフレームアセンブリ２２内に格納することができる。この構成を使用して、ラックアセンブリ２０は、フレームアセンブリ２２を構造的に補完することを、個々の燃料容器２６の剛性に依存する。
【００３９】
非制限的な実施例として、個々の燃料容器２６は、アルミニウム、ステンレス鋼、およびそれらの合金等の金属から構築されてもよい。一実施形態では、個々の燃料容器２６は、押出アルミニウムから製造される。別の実施形態では、個々の燃料容器２６は、個々の板を共に溶接することによって製造される。図示される実施形態では、個々の燃料容器２６は、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２内の対応する個々のコンパートメント内に受容されることによって、実質的に垂直な配向で維持される。しかしながら、水平配向等の他の配向もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。
【００４０】
図４を参照すると、ここで、遮蔽アセンブリがより詳細に説明される。遮蔽アセンブリは概して、内側遮蔽アセンブリ２８と、外側遮蔽アセンブリ３２とを含む。図２〜図６の図示される実施形態では、内側遮蔽アセンブリ２８は、内側遮蔽板３０を含み、外側遮蔽アセンブリ３２は、外側遮蔽板３４を含む。好適な遮蔽板は、内側３０であるか、または外側３２であるかに関わらず、臨界制御のための中性子遮蔽および／または中性子吸収材料であってもよい。好適な例示的材料には、炭化ホウ素−アルミニウム金属マトリックス複合材料、天然または濃縮ホウ素アルミニウム合金、ホウ素ステンレス鋼合金、アルミニウムクラッド炭化ホウ素セメント、ＣＥＲＡＤＹＮＥ，ＩＮＣ．によって製造されるＢＯＲＡＬ（登録商標）中性子吸収材料、アルミニウム、ステンレス鋼、および他の同様の材料が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４１】
上述されるように、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２内の間隙胞４８は、内側遮蔽板３０を受容するように、および／またはそれと接合するように構成される。図示される実施形態では、内板３０は、アセンブリのｘ軸およびｙ軸のそれぞれに沿って、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２内の間隙胞４８と整合するように、アセンブリ２０を通って実質的に水平に延在する。そのような遮蔽板は、ラックアセンブリ１２０の各個々の燃料容器２６間に、臨界制御のための遮蔽を作り出す。
【００４２】
ここで、図５および図６を参照すると、内側遮蔽アセンブリ２８がより詳細に説明される。その点について、ここで、隣接する水平なｘ軸およびｙ軸内板３０の交点が説明される。Ｘ軸内板は、３０ａと表示され、ｙ軸内板は、３０ｂと表示される。交差するｘ軸内板３０ａおよびｙ軸内板３０ｂは、相互と接合して、個々の燃料容器２６間に連続的な遮蔽を提供するように構成される。図示される実施形態では、内板３０ａおよび３０ｂは、直角に配向された内板３０ａおよび３０ｂが、水平なｚ軸およびｙ軸に実質的に連続的な遮蔽を提供するように、それらのスロット６６ａおよび６６ｂのそれぞれで接合し、相互の上に積み重なることができるように、スロット６６ａおよび６６ｂを含む。さらに、板の格子は、相互の上に積み重なって、垂直なｚ軸に沿って実質的に連続的な遮蔽を提供するように構成される。そのような積み重ねは、個々の燃料容器２６間に、中性子を効率的に吸収し、臨界を防止するための、実質的に連続的な遮蔽をもたらす。
【００４３】
図示される実施形態では、内側遮蔽アセンブリ２８は、遮蔽の向上のための２枚の板を含む。その点について、内側遮蔽板３０ａおよび３０ｂのそれぞれは、遮蔽材料の２つの層を有し、層は、相互から所定の距離離間される。そのような距離は、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２内の間隙胞４８の幅と同一の幅であってもよい。
【００４４】
以前に設計されたラックでは、個々の遮蔽板は、個々の燃料容器の側の部分にしっかりと取り付けられる、またはそれに締結される。例えば、その開示が参照することによって明確に組み込まれる、Ｐｏｒｏｗｓｋｉに発行された米国特許第５，３６１，２８１号を参照されたい。遮蔽板は、個々の燃料容器の側の部分にのみしっかりと取り付けられるため、本開示の交差し、積み重なる内板３０によって提供される遮蔽のような連続的な遮蔽を提供することは不可能である。そのようなしっかりと取り付けられた板は、ある程度の中性子遮蔽保護を提供するが、以前に設計された板は、ラックアセンブリ内での臨界を効果的に防止するための連続的な遮蔽を提供しない。
【００４５】
内板３０に加えて、外側遮蔽板３４を含む外側遮蔽アセンブリ３２が、向上した臨界特性のために、ラックアセンブリ２０の外周の周囲に位置付けられてもよい。図示される実施形態では、外側遮蔽板３４は、ラックアセンブリ２０の外周に沿って、実質的に垂直な配向で位置付けられる。一実施形態では、外板３４は、臨界制御のための中性子遮蔽および／または中性子吸収材料を含む。
【００４６】
一実施形態では、外板３４は、第１のフレーム部分４０から第２のフレーム部分４２まで、アセンブリ２０の全高さに延在するように設計されることを理解されたい。しかしながら、それらの幅は、ラックアセンブリ２０の製造パラメータによって様々であってもよい。さらに、外板３４は、内板３０のように、遮蔽材料の２つの層を有してもよいことを理解されたい。
【００４７】
図１に戻り、図示される実施形態は、第１のラックアセンブリ２０（領域１）および第２のラックアセンブリ１２０（領域２）を含む、使用済み燃料プール域のためのラック貯蔵システムを示す。領域１のアセンブリ２０の側が燃料プールの壁に面する時、プールの壁Ｗでは中性子遮蔽が必要とされないため、アセンブリ２０は、プールの壁Ｗに面する側上に外板３４なく構成されてもよい。
【００４８】
図４を参照すると、外板３４および個々の燃料容器２６は、第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２の外壁と、ラックアセンブリ２０の外周に沿って位置付けられる個々の燃料容器２６との間に格納することによって、それらの実質的に垂直な配向で維持することができる。そのように、外板３４は、外板３４の第１の端部７０を、第１のフレーム部分４０のコンパートメント４４内に受容することができ、外板３４の第２の端部７２を、第２のフレーム部分４２のコンパートメント４６内に受容することができるように、少なくとも第１のフレーム部分４０から第２のフレーム部分４２まで延在してもよい。上述されるように、接続バンド６０は、外板３４を所定の位置に保持するように、フレーム支持体５０に取り付けられる。図示される実施形態では、接続バンド６０は、隣接するフレーム支持体５０間に水平に配向される。
【００４９】
個々の燃料容器２６および外板３４を所定の位置に保持するために、接続バンド６０ならびに第１のフレーム部分４０および第２のフレーム部分４２を使用することによって、ラックアセンブリ２０は、丈夫なフレームアセンブリ２２の完全性を有するが、最小限の溶接点で加工することができる。
【００５０】
図４をさらに参照すると、ラックアセンブリ２０の基部７８および脚８０が示されている。脚８０は、起伏のある固定表面、例えば、ラックアセンブリ２０が立ち得るプールの底に適合するように調節可能に設計される。
【００５１】
図７〜図１２を参照すると、ラックアセンブリの他の実施形態が示されている。図７〜図９を参照すると、領域２のために設計されたラックアセンブリ１２０の実施形態が示されている。本実施形態は、上述される実施形態２０と実質的に類似する。本実施形態では、しかしながら、第１のフレーム部分１４０および第２のフレーム部分１４２は、個々のコンパートメント１４４および１４６を画定する第１のフレーム部分１４０および第２のフレーム部分１４２の壁間に間隙胞を伴って構成されていない。さらに、本実施形態のラックアセンブリ１２０は、内側遮蔽アセンブリを含まない。ラックアセンブリ１２０は、内側遮蔽アセンブリを含まないが、これは、領域１のラックアセンブリ２０のように、外側遮蔽アセンブリを含んでもよい。
【００５２】
その点について、領域２のラックアセンブリ１２０は、向上した臨界特性のために、アセンブリ１２０外周の周囲に位置付けられる、複数の外板１３４を含んでもよい。図１に戻り、図示される実施形態は、プール構成の個々のラックアセンブリ２０（領域１）および１２０（領域２）を示す。領域１のアセンブリ２０と同様に、領域２のアセンブリ１２０は、プールの壁Ｗに面する側上に外板を必要としない。
【００５３】
図１０〜図１２を参照すると、領域１のために設計されたラックアセンブリ２２０の別の実施形態が示されている。ラックアセンブリ１２０と同様に、本実施形態もまた、上述される実施形態２０と実質的に類似する。本実施形態では、しかしながら、ラックアセンブリ２２０のフレームアセンブリ２２２は、例えば、地震事象に耐えるための向上した構造的支持を提供するように、複数の支持格子２９０を含む（図１１を参照）。さらに、内側遮蔽アセンブリは、図２〜図６に示されるラックアセンブリ２０で見られるような独立型のシステムではない。対照的に、内側遮蔽アセンブリは、個々の燃料容器２２６の表面に装着されることによって、容器アセンブリに組み込まれる。
【００５４】
図１１および図１２を参照すると、支持格子２９０は、第１のフレーム部分２４０および第２のフレーム部分２４２の中間のフレーム支持体２５０に連結される。図示される実施形態では、３つの支持格子２９０が示されている、しかしながら、いかなる数の支持格子２９０も本開示の範囲内であることを理解されたい。支持格子２９０のそれぞれは、複数の開口２９４を作り出す、ｘ軸およびｚ軸セパレータ２９２を伴って構成される。好適なセパレータ２９２は、円形、正方形、長方形の一体もしくは中空、または任意の他の好適な構成のものであってもよい。開口２９４は、燃料容器２２６を所定の位置に保持するために、第１のフレーム部分２４０内のコンパートメント２４４および第２のフレーム部分２４２内の２４６と整合する。この配設のため、支持格子２９０は、フレームアセンブリに向上した構造的支持を提供する。具体的に、支持格子２９０は、例えば、地震事象中の容器２２６からの負荷を受容するように設計される。
【００５５】
支持格子２９０は、図２〜図６の図示される実施形態に見られるような実質的に連続的な内側遮蔽アセンブリを可能にしないため、内側遮蔽アセンブリが容器アセンブリによって支持されるように、内側遮蔽アセンブリは、容器２２６に組み込まれる。その点について、各容器２２６は、全ての表面上に遮蔽材料を含み、容器２２６の周囲に連続的な内側遮蔽アセンブリを作り出す。したがって、隣接する容器２２６の隣接する表面上に遮蔽材料が存在するため、隣接する燃料容器２２６間には、図２〜図６の図示される実施形態と類似する、遮蔽材料の二重層もまた存在する。
【００５６】
他の実施形態と同様に、ラックアセンブリ２２０はさらに、向上した臨界特性のために、アセンブリ２２０の外周の周囲に位置付けられる、複数の外板（図示せず）を含んでもよい。さらに、ラックアセンブリ２２０は、容器アセンブリから外を向く容器２２６の表面上に、遮蔽材料の層を有してもよい。したがって、外側遮蔽アセンブリは、容器アセンブリもしくはフレームアセンブリのいずれか、または両方によって支持されてもよい。
【００５７】
例証的な実施形態が図示され、説明されてきたが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、それらに種々の変更を行うことができることが理解されるであろう。
【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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【国際調査報告】
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