(57)【要約】【課題】  格子状の区画を有する使用済燃料収納用バスケットで、容器外径を増加することなく臨界防止性能を向上する。【解決手段】  内部に空隙部を有する格子部材を縦横に組み合わせることにより燃料を配置する格子状区画を設けたバスケットにおいて、縦横それぞれにおいて、最も幅の狭い空隙部を有する格子部材を最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する。【効果】  十分な臨界防止性能を保持したまま収納燃料体数を増加できる。【選択図】図１
2005241314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料を貯蔵または輸送するための使用済燃料容器内に設けられ、
格子部材を組み合わせることによって使用済燃料を収納するための区画を設けた使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は内部に空隙部を有し、
前記使用済燃料容器中の中心側にある第１の格子部材の空隙部と比較して、該第１の格子部材より前記使用済燃料容器中の外側にある第２の格子部材の空隙部を狭めたことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項２】
請求項１の使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は２枚の板状部材を対面状に並べ、前記２枚の板状部材の間に間隔を設けて前記空隙部を構成することを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項３】
請求項１の使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は内部に空洞を有する角管状部材であることを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちの一つの使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記第２の格子部材は前記使用済燃料容器の中心部から最も外側に置かれた燃料と、該燃料よりも内側に置かれた燃料との間に配置したことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちの一つの使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記使用済燃料容器の中心部に近い方に配置された格子部材のものからｇ1，ｇ2，…
ｇn-1，ｇnとすると、以下の関係を満たすことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
ｇ1＞＝ｇ2＞＝…＞＝ｇn-1＞ｇn
ただし、ｇn は前記使用済燃料容器の中心部から最も外側の燃料とその内側の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を示す。
【請求項６】
使用済燃料を貯蔵または輸送するための使用済燃料容器内に設けられ、格子部材を縦横に組み合わせることによって使用済燃料を収納するための格子状の区画を設けた使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は内部に空隙部を有し、縦の列および横の列の少なくとも一方において、列の中心から近い位置にある第一の格子部材群と外側の列に近い位置にある第二の格子部材群に分けた場合、第二の格子部材群の空隙部の幅の平均値を、第一の格子部材群の空隙部の幅の平均値よりも狭めたことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項７】
使用済燃料を貯蔵または輸送するための使用済燃料容器内に設けられ、格子部材を縦横に組み合わせることによって使用済燃料を収納するための格子状の区画を設けた使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は内部に空隙部を有し、縦の列および横の列の少なくとも一方において、それぞれの列で最も幅の狭い空隙部を有する前記格子部材を、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置したことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項８】
使用済燃料を貯蔵または輸送するための使用済燃料容器内に設けられ、格子部材を縦横に組み合わせることによって使用済燃料を収納するための格子状の区画を設けた使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は内部に空隙部を有し、縦の列および横の列それぞれにおいて、最も幅の狭い空隙部を有する前記格子部材を、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置したことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項９】
請求項７から８のいずれかに記載の使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記空隙部の幅を、縦の列および横の列の少なくとも一方において、列の中心に近い方に配置された格子部材のものからｇ1，ｇ2，…ｇn-1，ｇnとすると、以下の関係を満たすことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
ｇ1＞＝ｇ2＞＝…＞＝ｇn-1＞ｇn
ただし、ｇn は最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を示す。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれかに記載の使用済燃料収納用バスケットにおいて、
最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅をｇ、それ以外の格子部材の空隙部幅で最も狭いものをｇ′とすると、縦の列および横の列の少なくとも一方において、以下の関係を満たすことを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
０.４＜ｇ／ｇ′＜０.８
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれかに記載の使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は２枚の板状部材を対面状に並べ、前記２枚の板状部材の間に間隔を設けて前記空隙部を構成することを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項１２】
請求項６から１１のいずれかに記載の使用済燃料収納用バスケットにおいて、
前記格子部材は内部に空洞を有する角管状部材であることを特徴とする使用済燃料収納用バスケット。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれかに記載の使用済燃料収納用バスケットを設置したことを特徴とする使用済燃料容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子炉の炉心から発生する使用済燃料の輸送・貯蔵容器の収納バスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉炉心で一定期間使用されて使用済となった燃料は、炉心より取り出されて発電所内の使用済燃料貯蔵プールに一時保管し冷却される。所定の冷却期間が終了した燃料は、ウランおよびプルトニウム等の再利用可能な核燃料物質を回収するため、再処理工場に搬出され再処理される。近年、再処理工場建設の遅延等により、使用済燃料の一時保管量が使用済燃料貯蔵プールの貯蔵限界を超える可能性が生じてきている。そこで、再処理する工程の前に、使用済燃料を発電所内外の中間貯蔵施設に一時的に保管することが計画されている。
【０００３】
金属キャスク貯蔵方式は、中間貯蔵方式の一つであり、コスト低減および長期にわたる安定貯蔵の観点から注目されている。金属キャスクは、使用済燃料容器（キャスク）の内部に、使用済燃料を収納するための複数の区画を備えたバスケットを配置し、これによって燃料を１体ずつ仕切った状態で収納する構造となっている。
【０００４】
使用済燃料の従来の輸送・貯蔵容器の収納バスケット例を図２に示す。図２（ａ）はバスケットの水平断面を示す図であり、図２（ｂ）はバスケットの一部を斜視した図である。図２に示すバスケットでは、板状部材１ａを間隔を置いて対面状に並べて格子部材１を構成し、前記格子部材を組み合わせて燃料を配置する複数の区画を構成する。具体的な構造としては、例えば特開平８−１３６６９５号公報〔特許文献１〕に示されているように、一の方向に向けて互いに平行に揃えられた第１格子部材群と前記一の方向と直角な方向に向けて互いに平行に揃えられた第２格子部材群とを、互いに交互に軸方向に積層配置することで構成される。ここで、直角方向に交差する部分にはスリットを設けて、いわゆる菓子折構造を構成する。
【０００５】
バスケットは燃料を区画内に保持することで燃料同士の衝突による破損を防ぎ、また燃料からの放熱を容器に伝えることで燃料温度を燃料の健全性が保たれる温度以下に抑える役割を持つ。さらに、バスケットは収納した燃料が臨界に達しないようにする役割も持つ。この目的のため、バスケットの格子部材１の材料として、中性子吸収材であるホウ素を添加したステンレス鋼やアルミニウムなどが一般に用いられる。また、臨界防止性能を高めるため、図２（ａ）に示すように、燃料間に空隙部２を設ける場合がある。加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）の燃料は、沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）の燃料と比較して、燃料集合体１体あたりの燃料棒本数が多く燃料集合体のサイズが大きいために反応度が高く臨界になりやすい。このため、ＰＷＲの使用済燃料用のバスケットの格子部材には上記空隙部２が設けてある。
【０００６】
この空隙部の効果を以下に説明する。キャスクは、想定されるいかなる場合においても臨界とならない構造でなければならない。このため、キャスクの未臨界性を評価する場合は、キャスク内が冠水した条件を仮定する。これは、水によって中性子が減速されることで燃料の反応度が高くなり、最も臨界となりやすい条件となるためである。このとき、格子部材の空隙部も水で満たされる構造とする。こうすることにより、ある燃料で発生した中性子が、その燃料を取り囲む格子部材で吸収されずに透過し空隙部に漏れた場合、空隙部の水によって減速される。ホウ素はエネルギーの低い中性子ほど良く吸収する性質があるため、中性子が空隙部においてより減速されるほど、再び格子部材に到達した場合に格子部材で吸収される確率が高くなる。また、空隙部の水自身によって吸収される確率も高くなるため、空隙部が広いほど臨界防止性能が向上する。逆に空隙部が狭い場合は、十分に減速される前に格子部材に到達するため、格子部材で吸収されずに透過し、再び燃料に到達する確率が高くなる。また、空隙部がない場合は、格子部材を透過した中性子はそのまま隣接燃料に到達することになるため、臨界防止性能の観点からは劣ることになる。
【０００７】
ＰＷＲ使用済燃料容器用バスケットの他の構造としては、例えば特許第３１５０６７６号公報〔特許文献２〕に示されたものがある。特許第３１５０６７６号公報に示されたバスケットは、図８に示すように凸部を設けた板状部材を互いに凸部同士が接合するように貼り合わせて構成される角管状の部材を格子部材として用いる。板状部材には中性子吸収材であるホウ素を添加したアルミニウムを用いる。この角管状部材には切込み部が設けてあり、図７に示すように切込み部を互いに嵌め合わせるように直角に組み合わせて菓子折構造を構成する。ここで、角管の空洞部が、中性子を減速し板状部材での中性子吸収効果を高めることで、臨界防止性能を高める役割を担っている。
【０００８】
ＰＷＲ使用済燃料容器用バスケットのさらに他の構造としては、文献「放射性物質輸送のすべて第２版」(日刊工業新聞社)の１４０ページ図Ｉ.７ の左側に示されているＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのようなものもある。図１３にＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのバスケット構造を示す。ＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのバスケットは、燃料を保持する角管状の燃料収納部材（チャンネル）を、軸方向に多数配置した円盤状部材（支持リング）により固定する構造となっている。燃料収納部材は、臨界防止性能を高めるために互いに間隔を空けて配置されている。ＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのバスケットは、特開平８−１３６６９５号公報や特許第３１５０６７６号公報で示されたような菓子折構造のバスケットよりも燃料配置の自由度が大きく、容器内に効率良く燃料を収納できる利点がある。すなわち、これらの従来例で示されたバスケットでは、燃料を配置する区画が格子状に限られるために、略円筒状の容器に収納した場合に容器と燃料の間に無駄なスペースが生じてしまうが、ＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのバスケットは燃料の配置が格子状に限らないために、前記無駄なスペースを生じさせることなく収納が可能となるのである。
【０００９】
しかしながら、燃料で発生する熱を容器に伝え、燃料温度を燃料の健全性が保たれる温度以下に保つという役割においては、特開平８−１３６６９５号公報や特許第3150676 号公報で示されたバスケットのように、燃料を区画する部分と容器に接する部分が一つの格子板により構成される構造の方が有利である。ＮＦＴ−１４Ｐ型キャスクのバスケットのような構造の場合は、燃料で発生する熱を容器に効率的に伝えるためには、燃料を区画する角管状の燃料収納部材と燃料収納部材を固定する円盤状部材の間に大きな隙間が生じないようにする必要がある。このために、例えば溶接などにより燃料収納部材と円盤状部材を固定する必要があり、製造コストが高くなる問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１３６６９５号公報
【特許文献２】特許第３１５０６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
輸送コストや貯蔵コストを低減し経済性を高めるため、金属キャスク１体当りの収納燃料体数を増加させるニーズが高まっている。収納燃料体数が増加すると、中心部に配置した燃料の温度がより高くなる傾向があるため、効率的に燃料で発生する熱を容器に伝えることが重要となる。このため、特開平８−１３６６９５号公報や特許第３１５０６７６号公報に示されるような菓子折構造のバスケットが有利となる。しかしながら、金属キャスクの外径は貯蔵施設の仕様によって制限されるため、キャスク１体当りの収納燃料体数を増加させるためには、必然的に燃料同士の距離を狭めざるを得ない。このため、菓子折構造により格子状の区画を有するバスケットの場合は、燃料間の空隙部が相対的に狭まり、燃料を未臨界に保つ性能が低下する。
【００１２】
本発明の目的は、以上の課題をふまえ、菓子折構造により格子状の区画を有するバスケットにおいても、キャスク外径を増大することなく臨界防止性能を向上できる使用済燃料収納用のバスケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は使用済燃料を貯蔵または輸送するための使用済燃料容器内に設けられ、格子部材を組み合わせることによって使用済燃料を収納するための区画を設けた使用済燃料収納用バスケットにおいて、格子部材は内部に空隙部を有し、使用済燃料容器中の中心側にある第１の格子部材の空隙部と比較して、この第１の格子部材より使用済燃料容器中の外側にある第２の格子部材の空隙部を狭めたことを特徴とするものである。
また、本発明は使用済燃料収納用バスケットにおいて、２枚の板状部材を対面状に並べ、この２枚の板状部材の間に間隔を設けて格子部材の空隙部を構成することを特徴とするものである。
また、本発明は使用済燃料収納用バスケットにおいて、内部に空洞を有する角管状部材で格子部材を構成すること特徴とするものである。
また、本発明は使用済燃料収納用バスケットにおいて、第２の格子部材は使用済燃料容器の中心部から最も外側に置かれる燃料と、この燃料よりも内側に置かれた燃料との間に配置したことを特徴とするものである。
また、本発明の使用済燃料収納用バスケットは、使用済燃料を貯蔵または輸送するための使用済燃料容器内に設けられ、格子部材を縦横に組み合わせることによって使用済燃料を収納するための格子状の区画を設けた使用済燃料収納用バスケットにおいて、格子部材は内部に空隙部を有し、縦の列および横の列の少なくとも一方において、列の中心から近い位置にある第一の格子部材群と外側の列に近い位置にある第二の格子部材群に分けた場合、第二の格子部材群の空隙部の幅の平均値を、第一の格子部材群の空隙部の幅の平均値よりも狭めたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の使用済燃料収納用バスケットは、縦の列および横の列の少なくとも一方において、それぞれの列で最も幅の狭い空隙部を有する格子部材を、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の使用済燃料収納用バスケットは、縦の列および横の列それぞれにおいて、最も幅の狭い空隙部を有する前記格子部材を、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の使用済燃料収納用バスケットは、前述の構成において、好ましくは、前記空隙部の幅を、縦の列および横の列の少なくとも一方において、それぞれの列の中心に近い方に配置された格子部材のものからｇ1,ｇ2,…ｇn-1,ｇn とすると、以下の関係を満たすようにする。
【００１７】
ｇ1＞＝ｇ2＞＝…＞＝ｇn-1＞ｇn
ただし、ｇn は最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を示す。
【００１８】
また、本発明の使用済燃料収納用バスケットは、前述の構成において、好ましくは、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅をｇ、それ以外の格子部材の空隙部幅で最も狭いものをｇ′とすると、縦の列および横の列それぞれにおいて以下の関係を満たすようにする。
【００１９】
０.４＜ｇ／ｇ′＜０.８
ところで、本発明の使用済燃料収納用バスケットにおいて格子部材とは、例えば２枚の板状部材を対面状に並べ、板状部材の間に間隔を設けて空隙部を構成したものとする、あるいは、格子部材として、内部に空洞を有する角管状部材を用いてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の使用済燃料収納用バスケットを備えた使用済燃料用貯蔵および輸送容器によれば、十分な除熱性能と臨界防止性能を保持したまま、収納燃料体数を増加させることを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態における使用済燃料収納用バスケットの水平断面を示している。第１の実施形態におけるバスケットは、板状部材を２枚対面状に並べ、前記板状部材の間に間隔を設けて空隙部を構成する格子部材により構成され使用済燃料容器中に設けられるものである。以下では、板状部材間の距離を格子部材の空隙部幅とする。この格子部材を燃料間に縦横に配置することにより、ＰＷＲ使用済燃料を２４体収納する格子状の区画を構成している。ここで、図１において、縦横に並んだ燃料の縦の列を左側から第１列，第２列，…第６列と呼び、横の列を上から第１行，第２行，…第６行と呼ぶことにする。本実施形態では、第３列と第４列、および第３行と第４行の間がそれぞれ縦および横の列の中心、即ち使用済燃料容器の中心になっている。本実施形態では、第３列と第４列の燃料間および第３行と第４行の燃料間に配置する格子部材の空隙部２ａの空隙部幅を同じｇ1 とし、また第２列と第３列，第４列と第５列，第２行と第３行、および第４行と第５行の燃料間に配置する格子部材の空隙部２ｂの空隙部幅を同じｇ2 とし、さらに第１列と第２列，第５列と第６列，第１行と第２行、および第５行と第６行の燃料間に配置する格子部材の空隙部２ｃの空隙部幅を同じｇ3 としている。空隙部幅を、列の中心に近い方に配置された格子部材のものから並べるとｇ1，ｇ2，ｇ3 となり、以下の関係を満たす。
【００２２】
ｇ1＞ｇ2＞ｇ3
次に本発明による効果を示す。図３は、キャスク外径が一定となるように、上記ｇ1，ｇ2，ｇ3の関係を変えたときの実効増倍率の変化を計算した結果である。このとき、PWR燃料のウラン濃縮度は４.２ｗｔ％ とし、格子部材を構成する板状部材としてホウ素を１ｗｔ％添加した厚さ１５mmのステンレス板を用いた。図３から明らかなように、従来例
（ｇ1＝ｇ2＝ｇ3）と比較して本発明によるバスケット構造（ｇ1＞ｇ2＞ｇ3）を用いた場合は実効増倍率を小さくできる。従って、キャスク外径を大きくすることなく、臨界防止性能を向上できる。なお、図３に示す解析ではｇ1 ＝４４mm，ｇ2 ＝３８mm，ｇ3 ＝２２mmとしたが、格子板厚さや格子板に添加するホウ素濃度によって最も実効増倍率を小さくできる値の組み合わせは変わり得る。しかしながら、ｇ1＞ｇ2＞ｇ3 の関係を満たす構成にすることで最適な組み合わせを実現できることには変わりない。
【００２３】
図４は本発明を構成するための格子部材１の例を示したものである。格子部材の空隙部幅ｇ1，ｇ2，ｇ3 の大きさは、直角に他の板状部材を交差させるためのスリット５（嵌め合いスリット）の位置を変えることで任意に設定できる。
【００２４】
本発明による作用を以下に説明する。図５は列の中心に近い方から、第３行第３列目の燃料，第２行第３列目の燃料，第１行第３列目の燃料における相対中性子量を示したものである。従来例(ｇ1＝ｇ2＝ｇ3) の場合、中性子量が列の中心に近い燃料ほど多いことが分かる。一方、本発明では列の中心に近い位置に配置する格子部材の空隙部幅を相対的に広げて空隙部における中性子減速効果を高め、より効果的に格子部材に中性子を吸収させている。ただし、キャスク外径が一定の条件では、外側の列の燃料間に配置する格子部材の空隙部幅が相対的に狭まり中性子吸収量が減少する。このため、本発明によるバスケット(ｇ1＞ｇ2＞ｇ3)の場合は、図５に示すように外側の列の燃料(第１行第３列目の燃料) の中性子量が相対的に増加する。しかし、外側の列の燃料で発生した中性子はキャスク外部へ漏れる確率が高く、中性子連鎖反応への寄与が相対的に小さいため、実効増倍率への影響も相対的に小さい。その結果として、列の中心に近い燃料の中性子量を相対的に減少させた本発明によるバスケット(ｇ1＞ｇ2＞ｇ3) の方が実効増倍率を小さくでき、臨界防止性能を高めることができる。
【００２５】
以上のように、本発明の本質は、中性子連鎖反応への寄与が相対的に小さい外側の列の燃料の中性子量を多くし、中性子連鎖反応への寄与が相対的に大きい列の中心に近い燃料の中性子量を減少させることにある。この現象が、列の中心に近い方に配置された格子部材の空隙部幅を相対的に広く、列の外側に配置された格子部材の空隙部幅を相対的に狭くすることで実現されるのは、ホウ素の、エネルギーの低い中性子ほど良く吸収するという性質のためである。すなわち、列の中心に近い位置で空隙部を広くすると、中性子の減速効果が高まり中性子エネルギーがより低くなるので、ホウ素による中性子吸収量が増えるためである。
【００２６】
図１の実施形態においては、格子部材としてホウ素を添加したステンレス板を用いたが、上記観点から考えれば、本発明の効果を得るためには格子部材としてステンレス板に限らないことは明らかである。例えば、格子部材としてホウ素を添加したアルミニウムを用いても良い。熱伝導性の良いアルミニウムを格子部材として用いることで、伝熱性を向上することができる。この場合でも、列の中心に近い方に配置された格子部材の空隙部幅を相対的に広く、列の外側に配置された格子部材の空隙部幅を相対的に狭くすることで、臨界防止性能を高めることができる。
【００２７】
また、伝熱性を向上させる観点から、熱伝導性の良いアルミニウムや銅などで構成される伝熱板を、格子部材の空隙部、または格子部材と燃料の間の少なくとも一部に配置する場合もある。このように伝熱板を配置した場合でも、図１に示す実施形態と同様に、列の中心に近い方に配置された格子部材の空隙部幅を相対的に広く、列の外側に配置された格子部材の空隙部幅を相対的に狭くすることで臨界防止性能を高めることが可能である。ここで、格子部材の空隙部に伝熱板を配置する場合は、伝熱板と格子部材の間の空隙部を格子部材の空隙部とする。また、臨界防止性能を向上させるために、伝熱板としてはホウ素を添加したアルミニウムや銅などを用いることも可能である。
【００２８】
さらには、中性子吸収材としてはホウ素に限らず、エネルギーの低い中性子ほど良く吸収する性質を持つ物質であれば、本発明の効果を得ることも明らかである。例えば、中性子吸収材として原子炉ウラン燃料に添加されるガドリニウムは、エネルギーの低い中性子ほど良く吸収することが知られている。従って、例えばガドリニウムを添加した合金板や、ガドリニウムあるいはガドリニウム合金をステンレス鋼で挟んだ構成とする板状部材を格子部材として用いても本発明の効果を得ることができる。
【００２９】
ところで、図１の実施形態では、格子部材の空隙部幅がキャスク軸方向およびキャスク径方向について一定である例を示したが、本発明の適用対象はこれに限らない。格子部材の空隙部幅がキャスク軸方向または径方向のどちらか、あるいは両方で一定でない場合についても、空隙部幅平均値を求め、列の外側に配置された格子部材の空隙部幅平均値を相対的に狭くすることで臨界防止性能を高めることが可能である。ここで、ある格子部材の空隙部幅平均値は例えば次のようにして計算される。
【００３０】
【数１】
2005241314.tif 000003
【００３１】
ここで、ｄａは空隙部に面する格子部材の微小面積を表し、ｇ（ａ）は前記微小面積間での空隙部幅を表す。積分は空隙部に面する格子部材の全てにわたり実施する。
【００３２】
本発明の他の実施形態における使用済燃料収納用バスケットを図６に示す。本実施形態におけるバスケットはｇ1＝ｇ2＞ｇ3 とした例である。すなわち、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置した格子部材の空隙部幅のみを相対的に狭め、他の格子部材の空隙部幅を同じとしたものである。ｇ1＝ｇ2＞ｇ3 とした場合でも、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、本発明による効果を得ることができる。図３には、図６の実施形態におけるバスケットを用いた場合の実効増倍率の変化も示している。解析条件は図１の実施形態の場合と同様に、ウラン濃縮度４.２ｗｔ％ 、格子部材を構成する板状部材は板厚１５mm、ボロン添加濃度１ｗｔ％のステンレス鋼で、キャスク外径を一定としている。図３から分かるように、ｇ1＝ｇ2＞ｇ3 とした場合でも、ｇ1 およびｇ2 をｇ3 よりも大きくすることで実効増倍率を小さくできる。
【００３３】
図１および図６の実施形態においては、列の中心に近い方に配置する格子部材の空隙部幅をより広くするか（図１の実施形態）、あるいは同じとした（図６の実施形態）が、実効増倍率を小さくするためには以上の条件は必ずしも必要ではなく、少なくとも最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を他の格子部材の空隙部幅よりも小さくするだけで良い。図３に、ｇ2＞ｇ1＞ｇ3 とした場合の実効増倍率の変化を示した。ｇ2＞ｇ1＞ｇ3 とした場合は、ｇ1＞ｇ2＞ｇ3 とした場合やｇ1＝ｇ2＞ｇ3 とした場合と比較して効果は小さくなるが、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、従来例よりも中性子実効増倍率を小さくすることができる。
【００３４】
ところで、図３に示すように、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅ｇ3 と、それ以外の格子部材の空隙部幅で最も狭いもの、すなわちｇ1とｇ2で小さい方をｇ′とすると、以下の範囲において特に実効増倍率を小さくできることが分かった。
【００３５】
０.４＜ｇ／ｇ′＜０.８
従って、本発明においては、好ましくは格子部材の空隙部を上記関係を満たすようなバスケット構造とする。
【００３６】
図１および図６の実施形態は、２枚の板状部材を対面状に並べ、前記板状部材の間に間隔を設けて空隙部を構成した格子部材を用いたバスケットの例であるが、特許第3150676 号公報に示されるように、内部に空洞を有する角管状部材を用いたバスケットの場合にも本発明を適用できる。角管状部材により構成されるバスケットに本発明を適用した実施形態を図９に示す。図９はバスケットの軸方向断面を示した図である。図９に示すように、角管状部材の空洞部の水平方向幅を列の中心部に近い方に配置したものからｇ1，ｇ2，
ｇ3 とすれば、
ｇ1＞ｇ2＞ｇ3
とすることで本発明の効果が得られる。このような空洞部を持つバスケットは、例えば、凸部の水平方向長さｄおよびｄ′（図８に示す）が、ｄ＋ｄ′＝ｇ1，ｇ2およびｇ3 となるような板状部材の組み合わせを用意し、それぞれを貼り合わせて空洞部の水平方向幅がそれぞれｇ1，ｇ2，ｇ3 となるような角管状部材を作り、図７に示すように菓子折状に組み合わせることで実現できる。
【００３７】
また、図６の実施形態と同様に、最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置した角管状部材の空洞部のみ狭めてｇ1＝ｇ2＞ｇ3 とした場合でも本発明の効果を得ることができる。さらに、ｇ2＞ｇ1＞ｇ3 とした場合でも、ｇ1＞ｇ2＞ｇ3 とした場合や
ｇ1＝ｇ2＞ｇ3 とした場合と比較して効果は小さくなるが、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、従来例（ｇ1＝ｇ2＝ｇ3）よりも中性子実効増倍率を小さくすることができる。
【００３８】
以上で説明した実施形態は、使用済燃料を２４体収納するバスケットの例であるが、これ以外の収納体数の場合にも本発明を適用できる。図１０は使用済燃料を３２体収納するバスケットに本発明を適用した例であり、図１１は使用済燃料を３７体収納するバスケットに本発明を適用した例である。使用済燃料を３２体および３７体収納するバスケットの場合も同様に、列の中心部に近い方に配置した格子部材の空隙部幅をより広く、列の外側に配置した格子部材の空隙部幅をより狭くし、ｇ1＞ｇ2＞ｇ3 とすることで臨界防止性能を高めることが可能である。また、少なくとも最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を他の格子部材の空隙部幅よりも小さくし、例えばｇ1＝ｇ2＞ｇ3あるいはｇ2＞ｇ1＞ｇ3とすれば、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、本発明による効果を得ることができる。
【００３９】
ところで、以上で示した実施形態は全て、バスケットを４分の１回転対称な形状とした例を示した。２４，３２，３７体の燃料を略円筒状の容器に収納する場合、容器の内径を最も小さくするためには縦横の列数が同じになるように配置する。このとき、縦横の格子部材を対称になるように、すなわち、例えば図１に示した実施形態のように、第３行と第４行の燃料間に配置する格子部材と第３列と第４列の燃料間に配置する格子部材の空隙部幅を同じにする。このようにすることで、それぞれの列間に配置する格子部材が縦横で一種類となり、バスケットを構成するための板状部材の種類数が従来例と同じになるので、バスケットの製造コストの増加を抑えることができる。しかしながら、本発明の効果を得るためには、必ずしも４分の１回転対称とする必要はない。図１４に示すように、全ての格子部材の空隙部を異なる幅にしても、列の中心部に近い方に配置した格子部材の空隙部幅をより広く、列の外側に配置した格子部材の空隙部幅をより狭くすれば臨界防止性能を高めることが可能である。また、少なくとも最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を他の格子部材の空隙部幅よりも小さくすれば、本発明の効果を得ることができる。すなわち、図１４に示した例において、少なくとも、ｇ4 およびｇ5 をｇ1，ｇ2，ｇ3よりも狭め、かつｇ4′およびｇ5′をｇ1′，ｇ2′，ｇ3′よりも狭めることで臨界防止性能を高めることが可能である。ここでｇ4とｇ5の大小およびｇ4′とｇ5′の大小は任意である。
【００４０】
また、例えば燃料体数が２６体の場合のように、容器の内径を最も小さくするために、縦横の列数が異なる配置となる場合にも本発明を適用できる。図１２に収納体数が２６体の場合に本発明を適用した例を示す。収納体数が２６体の場合は、縦横の最大列数が５列と６列になるように配置するのが良い。図１２では、縦に５列、横に６列配置した例を示している。ここで、図１２において、縦横に並んだ燃料の縦の列を左側から第１列，第２列，…第６列と呼び、横の列を上から第１行，第２行，…第５行と呼ぶことにする。このとき、第１行第２列および第５列，第２行第１列および第６列，第４行第１列および第６列，第５行第２列および第５列の８体の燃料が容器の内径に接するように格子部材を配置すると、同じ容器内径の条件で格子部材の間隙部を平均的に大きくし、臨界防止性能を高めることができる。この場合、必然的に列数の少ない縦方向の空隙部幅が平均的に大きくなるが、縦横それぞれにおいて、列の中心部に近い方に配置した格子部材の空隙部幅をより広く、列の外側に配置した格子部材の空隙部幅をより狭くし、ｇ1＞ｇ2かつＧ1＞Ｇ2＞Ｇ3 とすれば本発明の効果を得ることができる。また、縦横それぞれにおいて、少なくとも最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を他の格子部材の空隙部幅よりも小さくし、例えばｇ1＞ｇ2かつＧ1＝Ｇ2＞Ｇ3、あるいはｇ1＞ｇ2かつＧ2＞Ｇ1＞Ｇ3とすれば、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、本発明による効果を得ることができる。このようにした場合でも、バスケットを構成するための板状部材の種類数が従来例（ｇ1＝ｇ2 かつＧ1＝Ｇ2＝Ｇ3）と同じになるため、バスケットの製造コストの増加を抑えることができる。なお、図１４で示した例と同様に、臨界防止性能を高める観点からは、全ての空隙部の幅が異なっていても、少なくとも最も外側の列の燃料とその内側の列の燃料との間に配置する格子部材の空隙部幅を他の格子部材の空隙部幅よりも小さくすれば良い。
【００４１】
ところで、本発明による効果は、図５に示すように、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことにより得られるので、実施形態は以上に述べたものに限らない。図１５に示した実施形態では、縦の列間に配置する格子部材については、列の中心に近い方に配置する格子部材ほど空隙部幅を広くし、横の列間に配置する格子部材については空隙部幅が一定である。このような構成でも、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、臨界防止性能を高めることができる。また、図１６に示した実施形態では、縦の列間に配置する格子部材については、列の中心に配置する格子部材の空隙部幅のみを他よりも広くし、横の列間に配置する格子部材については空隙部幅が一定である。このように、列の中心から近い位置にある第一の格子部材群と外側の列に近い位置にある第二の格子部材群に分けた場合、第二の格子部材群の空隙部の幅の平均値を、第一の格子部材群の空隙部の幅の平均値よりも狭めることによっても、中性子漏れが相対的に多い外側の列の燃料の中性子量を多くし、列の中心に近い燃料の中性子量を減らすことができるので、臨界防止性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図２】従来型バスケット構造を示す図である。
【図３】本発明による効果を示す図である。
【図４】本発明を構成する板状部材の例を示す図である。
【図５】異なる燃料位置における相対中性子量を示す図である。
【図６】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図７】角管状のバスケット構成部材を示す図である。
【図８】角管状のバスケット構成部材を示す図である。
【図９】本発明によるバスケット構造を示す図である
【図１０】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図１１】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図１２】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図１３】従来型バスケット構造を示す図である。
【図１４】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図１５】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【図１６】本発明によるバスケット構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…格子部材、１ａ…板状部材、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…空隙部、３…燃料、４…格納容器、５…嵌め合いスリット、６…空洞部。
【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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