(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料キャスク本体内に収容され、複数体の使用済燃料を未臨界状態で収納する筒状の使用済燃料キャスク用バスケットが設けられ、
前記使用済燃料キャスク用バスケットは、中性子吸収材を備えた強度部材の鋼板と伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、
前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成されるバスケット格子と、
前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを有し、
この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されていることを特徴とする使用済燃料キャスク。
【請求項２】
前記バスケット格子を構成する重合せ枠板は、ボロン添加のステンレス鋼板とアルミニウム合金板とを重ね合せて構成され、
前記バスケット格子の外縁部にアルミニウム合金製の伝熱プレートが設置された請求項１記載の使用済燃料キャスク。
【請求項３】
使用済燃料キャスク本体内に収容され、複数体の使用済燃料を未臨界状態で収納する筒状の使用済燃料キャスク用バスケットが設けられ、
前記使用済燃料キャスク用バスケットは、強度部材の鋼板と中性子吸収材を備えた伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、
前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成されるバスケット格子と、
前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを有し、
この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されていることを特徴とする使用済燃料キャスク。
【請求項４】
前記バスケット格子を構成する重合せ枠板は、ステンレス鋼板とボロン添加のアルミニウム合金板とを重ね合せて構成され、
前記バスケット格子の外縁部にアルミニウム合金製の伝熱プレートが設置された請求項３に記載の使用済燃料キャスク。
【請求項５】
前記バスケット格子の外縁部に設置されるアルミニウム合金製の伝熱プレートは、前記重合せ枠板のアルミニウム合金板またはボロン添加のアルミニウム合金板に設けられ、
前記伝熱プレートは、前記使用済燃料キャスク本体のキャスク内周面に対向する面を有する請求項２または４に記載の使用済燃料キャスク。
【請求項６】
前記バスケット格子は、前記使用済燃料の有効発熱部を含む軸方向高さを有する請求項１に記載の使用済燃料キャスク。
【請求項７】
中性子吸収材を備えた強度部材の鋼板と伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、
前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成される筒状のバスケット格子と、
前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを備え、
この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されており、
前記バスケット格子に複数体の使用済燃料が未臨界状態で収納可能に設けられることを特徴とする使用済燃料キャスク用バスケット。
【請求項８】
前記バスケット格子を構成する重合せ枠板は、ボロン添加の強度部材のステンレス鋼板と伝熱部材のアルミニウム合金板とを重ね合せて構成され、
前記バスケット格子の外縁部にアルミニウム合金製の伝熱プレートが設置された請求項７に記載の使用済燃料キャスク用バスケット。
【請求項９】
強度部材の鋼板と中性子吸収材を備えた伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、
前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成される筒状のバスケット格子と、
前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを備え、
この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されており、
前記バスケット格子に複数体の使用済燃料が未臨界状態で収納可能に設けられることを特徴とする使用済燃料キャスク用バスケット。
【請求項１０】
前記バスケット格子を構成する重合せ部材は、強度部材のステンレス鋼板とボロン添加の伝熱部材のアルミニウム合金板とを重ね合せて構成され、
前記バスケット格子の外縁部にアルミニウム合金製の伝熱プレートが設置された請求項９に記載の使用済燃料キャスク用バスケット。
【請求項１１】
前記バスケット格子を構成する重合せ部材は、矩形形状の板材で形成され、前記重合せ部材は使用済燃料キャスク用バスケットの径方向両端近傍にまで届く連続した長手方向長さを有する請求項７または９に記載の使用済燃料キャスク用バスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子炉で使用された使用済燃料の輸送・貯蔵等に用いられる使用済燃料キャスクおよびその使用済燃料キャスク内に収容されるバスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉で使用された使用済燃料の輸送および貯蔵等には、放射線遮蔽機能を有する使用済燃料キャスクが用いられる。
【０００３】
使用済燃料キャスクは、全体として円筒形状に構成され、内部に使用済燃料を保管する使用済燃料キャスク用バスケットが密封状態で収容される。使用済燃料キャスク用バスケット（以下、キャスク用バスケットという。）は、使用済燃料を個々に収納する複数の格子状区画を有し、各区画に使用済燃料を１体ずつ仕切った状態で収納している。キャスク用バスケットは、板材を組み合せて使用済燃料を収納する区画であるバスケット格子を形成する構造と、角管を多数用いてバスケット格子を形成する構造とに大別される。
【０００４】
キャスク用バスケットは、使用済燃料を各区画内に保持して輸送したり、保管するため、使用済燃料同士の衝突による破損を防ぐ強度と、収納した使用済燃料が臨界になることを防ぐ臨界防止構造と、使用済燃料から生じた崩壊熱を使用済燃料キャスクに伝えて使用済燃料の健全性が保たれる温度以下に燃焼強度を抑制する伝熱機能とを備えることが要求される。
【０００５】
使用済燃料キャスクは、バスケット格子の格子部材材料として、中性子吸収材であるボロンを添加したステンレス鋼（以下、Ｂ−ＳＵＳという。）やアルミニウム合金（以下、Ｂ−Ｍという。）を用いたものがあり、伝熱機能の向上のために、バスケット格子の周縁部にアルミニウム合金製伝熱ブロックを配置した技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７７５８６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２３８５号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２２５１号公報
【特許文献４】特開２０１４−１６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
キャスク用バスケットは、輸送・貯蔵時に受ける荷重や応力に対して構造健全性を保つ強度と、使用済燃料を収納した時に臨界になることを防ぐ臨界防止機能と、使用済燃料から発生する崩壊熱を胴内表面に伝える伝熱機能とが求められる。
【０００８】
近年、燃料経済性を改善するために、燃焼度を向上させた高燃焼度燃料が使用されている。高燃焼度燃料は、質量が従来の使用済燃料とほとんど変わらないので、使用済高燃焼度燃料を収容するキャスク用バスケットに必要な構造健全性を保つ強度は、従来の使用済燃料のキャスク用バスケットと同程度である。
【０００９】
臨界防止機能に関しては、従来燃料に比べて高燃焼度燃料は核分裂性ウランの濃縮度を高めている場合があり、臨界防止機能を改善するために、中性子吸収材の量や濃度を増やす必要がある。
【００１０】
伝熱機能に関しては、使用済の高燃焼度燃料は、従来燃料と比べて崩壊熱による発熱量が増加するため、要求された伝熱機能を満足しているか否かを考慮して、バスケット格子を構成する格子部材の板厚を決定する必要がある。
【００１１】
したがって、キャスク用バスケットにおいて、バスケット格子を構成する格子部材の板厚は、キャスク用バスケットの強度と臨界防止機能と伝熱機能に影響を及ぼしている。
【００１２】
キャスク用バスケットに収納される使用済燃料の体数を減らさずに、伝熱機能を満足させるには、バスケット格子部材の板厚を増やす必要があるので、キャスク用バスケットの質量だけでなく、キャスク用バスケットの径も増加する。キャスク用バスケットが大型化すると、中性子遮蔽体の厚さを変更しない場合、使用済燃料キャスクの径と質量も増加する。一般的に、使用済燃料キャスクは、クレーン等の施設設備の容量に基づいて、質量や径が制限されることから、使用済燃料キャスクの質量や径の増加を抑制することが求められている。
【００１３】
また、使用済燃料で発生する崩壊熱を使用済燃料キャスクの容器に伝え、燃料温度を使用済燃料の健全性が保たれる温度以下に維持する伝熱機能に関して、キャスク用バスケットは、バスケット径方向の両端近傍まで届く連続した伝熱部材を使うことにより、伝熱性能の改善を図ることができる。
【００１４】
本発明の実施形態は、上述した事情を考慮してなされたもので、強度と臨界防止機能を維持しつつ、従来よりも伝熱機能に優れ、質量や径の増加を抑制した使用済燃料キャスクおよびそのバスケッ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】
【００１５】
本実施形態は、上述した課題を考慮してなされたもので、使用済燃料キャスク本体内に収容され、複数体の使用済燃料を未臨界状態で収納する筒状の使用済燃料キャスク用バスケットが設けられ、前記使用済燃料キャスク用バスケットは、中性子吸収材を備えた強度部材の鋼板と伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成されるバスケット格子と、前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを有し、この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されていることを特徴とする使用済燃料キャスクを提供するものである。
また、本実施形態は、使用済燃料キャスク本体内に収容され、複数体の使用済燃料を未臨界状態で収納する筒状の使用済燃料キャスク用バスケットが設けられ、前記使用済燃料キャスク用バスケットは、強度部材の鋼板と中性子吸収材を備えた伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成されるバスケット格子と、前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを有し、この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されていることを特徴とする使用済燃料キャスクを提供するものである。
【００１６】
また、本実施形態は、中性子吸収材を備えた強度部材の鋼板と伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成される筒状のバスケット格子と、前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを備え、この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されており、前記バスケット格子に複数体の使用済燃料が未臨界状態で収納可能に設けられることを特徴とする使用済燃料キャスク用バスケットを提供するものである。
さらに、本実施形態は、強度部材の鋼板と中性子吸収材を備えた伝熱部材の合金板とを重ね合せて構成される重合せ枠板と、前記重合せ枠板を縦横に交差および積層させて構成される筒状のバスケット格子と、前記バスケット格子の外縁部に設置される伝熱部材の合金製伝熱プレートとを備え、この伝熱プレートは前記バスケット格子の外縁部の全面に配列され、前記重合せ枠板の伝熱部材にボルトで固定させて配置され、このボルト固定位置には前記ボルト締付作業のために用いられる窓が形成されており、前記バスケット格子に複数体の使用済燃料が未臨界状態で収納可能に設けられることを特徴とする使用済燃料キャスク用バスケットを提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、構造健全性を保つ強度と臨界防止機能を維持しつつ、従来よりも伝熱機能に優れ、質量や径の増加を抑制することができる使用済燃料キャスクおよびそのバスケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る使用済燃料キャスクの縦断面構造を示す全体の構成図。
【図２】本実施形態の使用済燃料キャスクに備えられるキャスク用バスケットを示す鳥瞰図。
【図３】本実施形態の使用済燃料キャスクに備えられるキャスク用バスケットを示す正面図。
【図４】図２および図３のキャスク用バスケットのバスケット格子の外縁部に設置される伝熱プレートを示す図。
【図５】キャスク用バスケットを示す横断面図。
【図６】図５に示されるキャスク用バスケットを示す部分的拡大図。
【図７】図６に示されるキャスク用バスケットの外縁部近傍を拡大して示す部分的斜視図。
【図８】キャスク用バスケットのバスケット格子を示す鳥瞰図。
【図９】図８に示されるバスケット格子を部分的に拡大して示す斜視図。
【図１０】キャスク用バスケットのバスケット格子を構成する格子部材を示すもので、（Ａ）は格子部材の強度部材を示す枠板、（Ｂ）は格子部材の伝熱部材を示す枠板、（Ｃ）は強度部材と伝熱部材とで重ね合せた重合せ枠板（キャスク用バスケットの格子部材）を示す図。
【図１１】キャスク用バスケットの重合せ枠板（格子部材）を組み立てる様子を示したもので、格子状に組み付けられた最下層ディスク枠板上に同じく格子状の中間層ディスク枠板を重ねて積み上げる積層状態例を示す図。
【図１２】キャスク用バスケットの重合せ枠板を組み立てる様子を示したもので、最下層ディスク枠板上に中間層ディスク枠板を用いて積層した後、最上部の中間層ディスク枠板上に最上層枠板を重ねて格子状積層構造物に構成させるバスケット格子の組立例を示す図。
【図１３】従来のキャスク用バスケットを構成するバスケット格子の外縁部に伝熱ブロックを配置した格子構造の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、原子炉で使用された使用済燃料の輸送・貯蔵等に用いられる使用済燃料キャスクの第１実施形態を示す構成図である。使用済燃料キャスク１０は、一例として全体が有底の円筒形状または筒状に構成され、ステンレス鋼や炭素鋼等の鋼製の外筒１１内に放射線を遮蔽する中性子遮蔽体１２および鋼製の胴１３からなる使用済燃料キャスク本体１４と、このキャスク本体１４を覆う蓋１５等により密封・遮蔽されている。使用済燃料キャスク１０はステンレス鋼や炭素鋼等の鋼製の胴１３内に使用済燃料を収納する使用済燃料キャスク用バスケット（キャスク用バスケット）１６が備えられ、収容される。
【００２１】
使用済燃料キャスク１０に収容されるキャスク用バスケット１６は、全体としてキャスク用内周面（鋼製の胴１３の内周面）に沿う円筒状または筒状の構造物として図２および図３に示すバスケット格子１７が構成される。キャスク用バスケット１６は、図２および図３に示すように、バスケット格子１７が上板１８と上部支持構造物１９と下板２０とを備えて一体化され、使用済燃料キャスク１０内に収納されている。上部支持構造物１９は使用済燃料キャスク１０が上板１８の方向を鉛直下向きにして落下する事象が発生した場合にキャスク用バスケット１６の自重を支えるために取り付けられる。
【００２２】
キャスク用バスケット１６は、複数体の使用済燃料を収納するため、多数の格子状（桝目状）区画を備えるバスケット格子１７と、このバスケット格子１７の外縁部の全面に列状に配置された伝熱プレート２１と、これらのバスケット格子１７および伝熱プレート２１の外周部側を固定保持するサポート２２とを備える。伝熱プレート２１はバスケット格子１７のほぼ全長に亘って外縁部に配置されている。伝熱プレート２１には所要の位置に図４に示すように、締付作業アシスト用の窓２３が形成されている。
【００２３】
キャスク用バスケット１６は、図５〜図７に示される横断面形状を有し、伝熱プレート２１は、バスケット格子１７を構成する格子部材の重合せ枠板２４とサポート２２との間に挟み込まれ、ボルト２５で固定される。バスケット格子１７の外縁部に配置された伝熱プレート２１はアルミニウム合金（ＡＩ）製あるいはボロン添加のアルミニウム合金製で構成され、伝熱プレート２１の窓２３は、ボルト２５締付後の廻止め作用のために用いられる。
【００２４】
伝熱プレート２１内の温度勾配は、キャスク用バスケット１６から（使用済燃料キャスク１０のキャスク内周面を構成する）鋼製の胴１３への温度勾配と比較すると微量であるため、本実施形態では伝熱プレート２１をバスケット格子１７の外縁部（外周部）の全面に配列し、重合せ枠板２４の伝熱部材に固定させて配置することで、伝熱プレート２１の外周面積を増加させ、伝熱機能を向上させている。使用済燃料キャスク１０のキャスク内周面は、鋼製の胴１３の内周面に形成されており、伝熱プレート２１の外周面は鋼製の胴１３の内周面に対向させることで、キャスク用バスケット１６から鋼製の胴１３への伝熱量を増大させることができる。
【００２５】
従来のキャスク用バスケット１は、バスケット格子２の外縁部に伝熱ブロック３を配置した格子構造に構成されている（特許文献２，３参照）。従来のキャスク用バスケット１と比較して本実施形態ではキャスク用バスケット１６を収納する使用済燃料キャスク１０の質量や径の増加を抑制でき、使用済燃料から発生する崩壊熱を使用済燃料キャスク１０のキャスク内周面（鋼製の胴１３の内周面）に伝える伝熱機能を向上させることができる。
【００２６】
本実施形態では、使用済燃料キャスク用バスケット１６に備えられる伝熱プレート２１をバスケット格子１７の外縁部に配列し、全面に配置することで、従来の伝熱ブロック３と異なり素材を切削加工または押出し加工にて製作する必要がない。伝熱プレート２１は素材をプレス加工等の曲げ加工にて製作することができ、製作が簡素で成形し易く、製造コスト面で優れている。また、キャスク用バスケット１６の伝熱機能を向上させる際、伝熱プロック３を増設する必要がなく、伝熱プレート２１を配置することで、使用済燃料キャスク１０全体の質量増加を抑制することができる。
【００２７】
一方、使用済燃料キャスク１０は、原子力発電所等の施設で発生する使用済燃料を施設から搬出したり、貯蔵施設に貯蔵する際に用いられるもので、貯蔵施設等で貯蔵管理して再処理または最終処分までの所要期間貯蔵し、保管することができるように構成される。使用済燃料キャスク１０に収容されるキャスク用バスケット１６は、一例として図１に示すように中性子遮蔽体１２を備えた蓋１５で遮蔽され、密封状態で保管される。
【００２８】
キャスク用バスケット１６は図２および図３に示すように、円筒状構造物として構成され、複数体の使用済燃料（図示せず）を未臨界状態で個々に収納保持するため、格子状のバスケット格子１７が図８および図９に示すように構成される。バスケット格子１７は、使用済燃料を桝目状の区画に個々に収納するように形成され、全体として円筒状構造体を構成している。
【００２９】
バスケット格子１７は、格子部材である板材材料を組み合せて使用済燃料を収納する格子状（桝目状）の区画を構成している。バスケット格子１７を構成する格子部材は、図１０（Ａ）に示すボロン（Ｂ）を添加した強度部材であるステンレス鋼板（以下、Ｂ−ＳＵＳ枠板）２８と、図１０（Ｂ）に示す伝熱部材のアルミニウム合金板（以下、Ａｌ枠板）２９とを重ね合せた重合せ枠板２４（図１０（Ｃ））が用いられる。重ね合されるＢ−ＳＵＳ枠板２８とＡｌ枠板２９とは同じ大きさの矩形形状の板材で構成され、長手方向に沿う両側に、所要ピッチ毎に短手方向の切込み部３１，３２が設けられる。
【００３０】
バスケット格子１７は、強度部材を構成する中性子吸収材のＢ−ＳＵＳ枠板２８と伝熱部材を構成するＡｌ枠板２９とを重ね合せた重合せ枠板２４で格子部材が構成される。バスケット格子１７を構成する格子部材のうち、最下層と最上層の重合せ枠板３３，３４は、長手方向に沿う片側（上側または下側）に短手方向の切込み部３５，３６が設けられる。重合せ枠板２４，３３，３４はＢ−ＳＵＳ枠板に代えて、中性子吸収材を備えた強度部材のステンレス鋼板としてハフニウム（Ｈｆ）を備えたＨｆ−ＳＵＳ枠板を用いてもよい。
【００３１】
格子部材の重合せ枠板２４，２４をクロスさせて、所要の切込み部３１，３２同士を交差させ、順次差し込んで組み立てることにより格子状の中間層ディスク格子３７が構成される。
【００３２】
また、最下層の重合せ枠板３３を所要のピッチ毎に配列して重合せ枠板２４をクロスさせ、最下層の重合せ枠板３３の上側切込み部３５に重合せ枠板２４の下側切込み部３２を上方から交差させ、順次差し込んで組み立てることにより格子状の最下層ディスク格子３８が構成される。最下層ディスク格子３８は、最下層配列の複数の重合せ枠板３３上に、次の重合せ枠板２４をクロスさせて切込み部３５および３２同士を交差させ、格子状に組み込むことにより構成される。
【００３３】
最下層ディスク格子３８を構成する上側配列の複数の重合せ枠板２４の各上側切込み部３１上に、中間層ディスク格子３７の下側配列の複数の重合せ枠板２４の各下側切込み部３２を差し込むことで、積み重ねられる（図１１参照）。そして、最下層ディスク格子３８上に中間層ディスク格子３７を多段状に順次積み上げて積み重ねることで、図１１に示すように積層構造に構成される。
【００３４】
最下層ディスク格子３８上に順次積み重ねられる多段状の中間層ディスク格子３７のうち、最上層の中間層ディスク格子３７上に最上層の重合せ枠板３４が載置される。具体的には、図１２に示すように、最上層の中間層ディスク格子３７を構成する上側配列の複数の重合せ枠板２４の各上側切込み部３１に、最上層配列の複数の重合せ枠板３４の下側切込み部３６をクロスさせて差し込むことで最上層ディスク格子３９が構成される。
【００３５】
そして、使用済燃料キャスク用バスケット１６を構成するバスケット格子１７は、図１２に示すように、最下層ディスク格子３８と複数段の中間層ディスク格子３７と最上層ディスク格子３９とを積み上げて積層状態（いわゆる菓子折り構造）に構成される。バスケット格子１７は最上層ディスク格子３９上に図２および図３に示すように上部支持構造物１９とリング状の上板１８が設置され、最下層ディスク格子３８は、リング状の下板２０に設けられ、キャスク用バスケット１６が構成される。キャスク用バスケット１６は、バスケット格子１７の外周側を複数本のサポート２２が通されて一体的に固定保持される。
【００３６】
本実施形態の使用済燃料キャスク１０に収容されるキャスク用バスケット１６では、バスケット格子１７を構成する格子部材の重合せ枠板２４，３３，３４は、強度部材であるＢ−ＳＵＳ枠板２８と伝熱部材であるＡｌ枠板２９を重ね合せた構成とすることで、構造健全性を保つ強度を確保しつつ、単一の板材から構成される従来の格子部材より優れた伝熱機能を有する。
【００３７】
格子部材を構成するＢ−ＳＵＳ枠板２８は、中性子を吸収するとともに強度部材を構成している。したがって、バスケット格子１７内に備えられるＢ−ＳＵＳ枠板２８は、使用済燃料が臨界となることを防止する臨界防止機能を有するとともに、構造健全性を保つ上で重要な優れた強度を確保することができる。なお、キャスク用バスケット１６は、強度部材としてＢ−ＳＵＳやＨｆ−ＳＵＳを用いる場合には、破壊靭性試験の実施が規格上要求される。
【００３８】
また、キャスク用バスケット１６に備えられるバスケット格子１７は、強度部材のＢ−ＳＵＳ枠板２８と伝熱部材のＡｌ枠板２９とを重ね合せた重合せ枠板２４，３３，３４を縦・横交差させて組み合せ、積層状に組み立てることにより構成される。バスケット格子１７を構成する重合せ枠板２４，３３，３４は、縦・横にクロスして交差させながら、最下層、中間層、最上層のディスク格子３８，３７，３９を軸方向、すなわち使用済燃料の長手方向に順次積層して配置することにより構成される。
【００３９】
キャスク用バスケット１６のバスケット格子１７を構成する格子部材の各重合せ枠板２４，３３，３４は、キャスク用バスケット１６の径方向両端近傍にまで届く連続した長手方向長さの矩形形状の板材が用いられる。Ｂ−ＳＵＳ枠板の強度部材とＡｌ枠板の伝熱部材を重ね合せた各重合せ枠板２４，３３，３４は、キャスク用バスケット径方向両端近傍まで届く連続した矩形形状の格子部材を用いて、いわゆる菓子折り構造のバスケット格子１７が構成されるので、構造健全性を保つ強度と臨界防止機能を維持しつつ、伝熱機能に優れたキャスク用バスケットを提供することができる。
【００４０】
さらに、格子部材を構成するＡｌ枠板２９は、Ｂ−ＳＵＳ枠板２８より優れた伝熱機能を有する一方、使用済燃料から発生する崩壊熱を使用済燃料キャスク本体１４の容器側に伝達する、伝熱経路を確保する機能を備えて優れた伝熱機能を有する。
【００４１】
また、角筒状のチャンネルボックス付きの使用済燃料を収納する従来のキャスク用バスケット１（図１３参照）では、バスケット格子２の高さを使用済燃料の全長以上の（カバーできる）高さとしている。このため、使用済燃料のチャンネルボックス外側に設置されたスペーサの板厚を考慮してバスケット格子２の内側寸法が規制され、格子状（桝目状）区画を大きく確保する必要がある。
【００４２】
これに対し、本実施形態では、バスケット部材１７の高さ（軸方向長さ）を使用済燃料の有効発熱部（例えば約３．７ｍ）をカバーする使用済燃料の有効発熱部の位置を含む軸方向高さ（軸方向長さ）とすることができる。バスケット格子１７に収納される使用済燃料のチャンネルボックス（図示せず）は、ボックス外側に設置されるスペーサ取付部がバスケット格子１７より高い位置にくるために、スペーサの分だけ、バスケット格子１７の内側寸法を従来のバスケット格子２より小さくすることができ、コンパクト化が図れる。
【００４３】
したがって、キャスク用バスケット１６に構成されるバスケット格子１７の内側寸法を従来のバスケット格子２より縮小することができ、使用済燃料キャスク１０の径や質量の増加を抑制することができる。従来の使用済燃料キャスク１よりコンパクトで軽量化された経済的な使用済燃料キャスク１０が得られる。
【００４４】
［第１実施形態の効果］
本実施形態によれば、Ｂ−ＳＵＳ枠板２８とＡｌ枠板２９とを重ね合せた重合せ枠板２４，３３，３４の組合せによりバスケット格子１７が構成され、使用済燃料を収納する区画が形成される。このうち、Ｂ−ＳＵＳ枠板２８によりバスケット格子１７の強度を確保し、また、サポート２２によりバスケット格子１７全体の形状を保持している。また、Ｂ−ＳＵＳ枠板２８は中性子吸収材でもあり、バスケット格子１７の形状が保持されているため、バスケット格子１７に収納された使用済燃料が臨界となることをさらに防止することができる。
【００４５】
また、Ａｌ枠板２９によりバスケット格子１７内の伝熱経路が確保され、Ａｌ枠板２９の端部に取り付けられた伝熱プレート２１により、バスケット格子１７と使用済燃料キャスク本体１４との間の伝熱経路を確保することができ、使用済燃料から発生する崩壊熱を外部に放熱することができる。
【００４６】
本実施形態によれば、キャスク用バスケット１６は、バスケット格子１７がバスケット構造として格子状の区画を備え、バスケット径方向の両端近傍まで届く連続した重合せ枠板２４，３３，３４を組み合せて菓子折り構造にすることで、バスケット格子１７の形状保持およびキャスク用バスケット１６と使用済燃料キャスク本体１４との間の伝熱機能を向上させることができ、格子形状保持はＢ−ＳＵＳ枠板２８およびサポート２２に担保させ、キャスク用バスケット１６と使用済燃料キャスク本体１４との間の伝熱機能を伝熱プレート２１で分割して担保させることにより、構造健全性を保つ強度と臨界防止機能を維持しつつ、従来よりも伝熱機能に優れ、使用済燃料キャスク１０の径や質量の増加を抑制した使用済燃料キャスク１０を提供することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、使用済燃料キャスクの第２実施形態を説明する。
【００４８】
第２実施形態の使用済燃料キャスク１０Ａの全体の構成は、第１実施形態の使用済燃料キャスク１０と異なるところがないので、同じ構成には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、使用済燃料キャスク１０Ａに収容されるキャスク用バスケット１６Ａは、バスケット格子１７Ａを構成する格子部材の重合せ枠板２４Ａの材料構成を、第１実施形態のバスケット格子１７と異にする。
【００５０】
バスケット格子１７Ａを構成する格子部材の重合せ枠板２４Ａは、伝熱部材である第１実施形態のＡｌ枠板２９と伝熱プレート２１にボロン添加のアルミ合金板（Ｂ−Ａｌ枠板）２９Ａとボロン添加のアルミ合金製伝熱プレート２１Ａが用いられる。第１実施形態で用いられたＢ−ＳＵＳ枠板２８の代りに、ステンレス鋼製のＳＵＳ枠板２８Ａが用いられる。第２実施形態の他の構成は、第１実施形態に備えられる使用済燃料キャスク１０およびキャスク用バスケット１６と同じ構成を有し、異なることはない。
【００５１】
本実施形態では、バスケット格子１７Ａを構成する格子部材にステンレス鋼製の枠板（ＳＵＳ枠板）２８Ａとボロン添加のアルミニウム合金製のＢ−Ａｌ枠板２９Ａと重ね合せた重合せ枠板２４Ａを使用し、ボロン添加のアルミニウム合金製の伝熱プレート２１Ａを用いることにより、臨界防止機能およびキャスク用バスケット１６Ａとキャスク本体との間の伝熱機能を第１実施形態と同等程度に確保しつつ、バスケット格子１７Ａの強度を確保するためのＢ−ＳＵＳ枠板２８の代わりにステンレス鋼製のＳＵＳ枠板２８Ａを使用する。
【００５２】
本実施形態によれば、強度部材としてステンレス鋼を使用するため、第１実施形態で要求される破壊靱性試験を実施する必要がないという利点がある。
【００５３】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態によれば、強度、臨界防止機能を維持しつつ、従来よりも伝熱機能に優れ、使用済燃料キャスク１０Ａの径や質量の増加を抑制した使用済燃料キャスクが得られる。
【００５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施され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、置き換え、変更を行なうことができる。これらの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】
【００５５】
１０，１０Ａ…使用済燃料キャスク、１１…鋼製の外筒、１２…中性子遮蔽体、１３…鋼製の胴、１４…使用済燃料キャスク本体、１５…蓋、１６，１６Ａ…使用済燃料キャスク用バスケット（キャスク用バスケット）、１７，１７Ａ…バスケット格子、１８…上板、１９…上部支持構造物、２０…下板、２１，２１Ａ…伝熱プレート、２２…サポート、２３…窓、２４，２４Ａ…重合せ枠板（格子部材）、２５…ボルト、２８…ボロンを添加したステンレス鋼製枠板（Ｂ−ＳＵＳ枠板）、２８Ａ…ステンレス鋼製枠板（ＳＵＳ枠板）、２９…アルミニウム合金製枠板（Ａｌ枠板）、２９Ａ…ボロンを添加したアルミニウム合金製枠板（Ｂ−Ａｌ枠板）、３１，３２…切込み部、３３…最下層の重合せ枠板、３４…最上層の重合せ枠板、３５，３６…切込み部、３７…中間層ディスク格子、３８…最下層ディスク格子、３９…最上層ディスク格子。
【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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