(57)【要約】【課題】央部から周縁部への伝熱性能に優れ、組立が容易であり、且つ、十分な構造強度を持つ、使用済燃料輸送貯蔵キャスクのバスケットを提供する。【解決手段】使用済燃料輸送貯蔵キャスク１のバスケット２は、角部の外側２２に凹凸形状からなる切り欠き２３を有するボロン添加アルミニウムからなる複数の角パイプ２０を切り欠き２３が係合するように千鳥状に配置し、その外周を覆うように形成されたボロン添加アルミニウムからなる複数の拘束治具３０のターンバックル３３を回転させて、複数の角パイプ２０を拘束することにより形成される。切り欠き２３は、凸部２３ａ及び凹部２３ｂとからなり、凸部２３ａの曲率半径Ｒ１が凹部２３ｂの曲率半径Ｒ２よりも大きい。また、角パイプ２０の辺部の厚さ方向について、角部の外側２２から内側２１までの肉厚が辺部の肉厚以上となるように角部の内側２１の曲率半径Ｒ３が形成される。【選択図】      図２
2005010020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角パイプを束にして一体となるようにバスケットが形成され、当該バスケットの周縁部が拘束治具により拘束されており、当該角パイプで形成される空間に使用済み燃料を収納することを特徴とする使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項２】
前記バスケットはキャスクのキャビティ内に挿入され、前記拘束治具は前記キャビティと同じ形状で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項３】
前記キャビティの形状が円柱であることを特徴とする請求項２に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項４】
前記角パイプの角部の外角部分に係合部が形成され、当該係合部同士を係合することにより当該角パイプが組み合わされてバスケットが形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項５】
前記角パイプの断面が略四角形であり、千鳥状に配置されてバスケットが形成されることを特徴とする請求項４に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項６】
前記バスケットを形成する複数の前記角パイプが同一形状であり、且つ、同一材質であることを特徴とする請求項５に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項７】
前記係合部が凹凸形状の切り欠きであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項８】
前記角パイプの辺部の厚さ方向について、前記係合部が形成された前記角パイプの角部の外側から内側までの肉厚が前記角パイプの辺部の肉厚以上となるように、前記角パイプの角部の内側の曲率半径が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項９】
前記係合部の切り欠きの凸部の角の曲率半径が、凹部の角の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項７または８に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項１０】
前記拘束治具が、前記バスケットの周縁部を拘束するときの締付力を調整する締付手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項１１】
前記拘束治具が、前記角パイプと同一の材質で形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【請求項１２】
前記角パイプの材質が、ボロン添加アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済燃料輸送貯蔵キャスクのバスケットに関し、特に、複数の角パイプにより形成される使用済燃料輸送貯蔵キャスクのバスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、原子炉で発生する使用済燃料は、キャスクと呼ばれる容器に入れられて輸送及び貯蔵が行われる。このキャスク内には、使用済燃料から発生する中性子を吸収するとともに、使用済燃料から発生する熱を除熱するように構成されたバスケットが備えられている。そして、このバスケットは、使用済燃料を所定の位置に格納するように構成されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、切り欠き部が設けられた複数の金属板を互いに嵌合させることにより、使用済燃料を格納するための格子状の区画を形成する構造のバスケットの技術が記載されている。また、特許文献１に記載された技術によると、複数の金属板を連結部材で挾持してボルト止めし、上縁部に環状の枠体を嵌めこむことによりバスケットを完成させている。
【０００４】
そして、特許文献２には、市松模様上に配設した角パイプを溶接することにより、使用済燃料を格納するセルを形成する構造のバスケットの技術が記載されている。また、特許文献２に記載された技術によると、外周部の角パイプ間を金属板で溶接することによりバスケットを完成させている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３０７１５７６号公報（図１、段落００２３〜００３０参照）
【特許文献２】
特開２００１−１３３５８６号公報（図１、図２、段落０００６〜０００７参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された技術によると、バスケットを構成する金属板に多数のスリット加工が必要となるため、コストアップの原因となる。また、金属板の部品数が多く、バスケットの組立作業に時間がかかり、コストアップの原因となる。更に、構造が複雑であるため、格子状に画成されたバスケットの中央部から周縁部への伝熱性能が悪い。
【０００７】
また、特許文献２に記載された技術によると、バスケットが角パイプ同士を溶接した溶接構造であるため、溶接部分に歪が出やすい。また、角パイプ同士を長手方向に溶接する必要があり、溶接方法が難しいとともに、溶接時間がかかるため、コストアップの原因となる。
【０００８】
更に、使用済燃料輸送貯蔵キャスクは設計要件として、９ｍ落下に耐える必要がある。従って、バスケット中に使用済燃料の燃料集合体が装荷された状態で９ｍの水平落下が行われた場合、燃料集合体による衝撃荷重をバスケットで受けなければならならず、バスケットが十分な構造強度を持つことが必要である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、中央部から周縁部への伝熱性能に優れ、組立が容易であり、且つ、十分な構造強度を持つ、使用済燃料輸送貯蔵キャスクのバスケットを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の使用済燃料輸送貯蔵キャスクのバスケットは、複数の角パイプを束にして一体となるようにバスケットが形成され、当該バスケットの周縁部が拘束治具により拘束されており、当該角パイプで形成される空間に使用済燃料を収納することを特徴とする。
【００１１】
請求項１によると、複数の角パイプで形成されたバスケットの外周を拘束治具により拘束している。従って、拘束治具のみで角パイプを密着することができ、溶接が不要となり、伝熱性能を確保することができるとともに、製造コスト及び手間を削減することができる。
【００１２】
請求項２の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項１に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記バスケットはキャスクのキャビティ内に挿入され、前記拘束治具は前記キャビティと同じ形状で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２によると、バスケットの形状がキャスクのキャビティの形状と同一となる。従って、拘束治具によりバスケットを形成することにより、キャビティ内にバスケットを密着して挿入することができる。
【００１４】
請求項３の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項２に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記キャビティの形状が円柱であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３によると、キャスクのキャビティの形状及びバスケットの形状が円柱となる。従って、キャビティの形状が円柱であることが多い従来のキャスクに対して、本発明のバスケットを対応させることができる。また、拘束治具による拘束が容易になるとともに、使用済燃料に対するバスケットの除熱性能を平坦化することができる。
【００１６】
請求項４の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項１〜３のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記角パイプの角部の外角部分に係合部が形成され、当該係合部同士を係合することにより当該角パイプが組み合わされてバスケットが形成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４によると、角パイプの角部の外角部分に設けられた係合部同士が突き合わされることによりバスケットが形成される。従って、バスケットの構造が単純で容易に製造することができる。
【００１８】
請求項５の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項４に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記角パイプの断面が略四角形であり、千鳥状に配置されてバスケットが形成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項５によると、断面が略四角形である角パイプを千鳥状に配置してバスケットを形成している。従って、斜め隣に配置された角パイプの角部の係合部同士を突き合わせることによりバスケットを形成することができる。
【００２０】
請求項６の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項５に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記バスケットを形成する複数の前記角パイプが同一形状であり、且つ、同一材質であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６によると、角パイプが全て同一形状、同一材質である。従って、使用中に使用済燃料から発生する熱で温度が上昇した場合に、線膨張係数の違いによる熱応力が発生するのを避けることができる。
【００２２】
請求項７の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項４〜６のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記係合部が凹凸形状の切り欠きであることを特徴とする。
【００２３】
請求項７によると、角パイプの角部に設けられた切り欠きの凹部及び凸部同士が噛み合わされることによりバスケットが形成される。従って、バスケットの構造が単純で容易に製造することができる。
【００２４】
請求項８の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項７に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記角パイプの辺部の厚さ方向について、前記係合部が形成された前記角パイプの角部の外側から内側までの肉厚が前記角パイプの辺部の肉厚以上となるように、前記角パイプの角部の内側の曲率半径が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８によると、角パイプの辺部の厚さ方向について、角パイプの係合部の外側から内側までの肉厚が角パイプの辺部の肉厚以上である。従って、係合部の切り欠きにより角パイプの角部に発生するせん断応力を緩和することができ、十分な構造強度を持つことが可能となる。
【００２６】
請求項９の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項７または８に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記係合部の切り欠きの凸部の角の曲率半径が、凹部の角の曲率半径よりも大きいことを特徴とする。
【００２７】
請求項９によると、係合部の切り欠きの凸部と凹部の角の曲率半径に若干の違いが設けられている。従って、係合部同士が干渉して隙間が開くことがなく、係合部同士が密着してスムーズに噛み合わせることができる。
【００２８】
請求項１０の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項１〜９のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記拘束治具が、前記バスケットの周縁部を拘束するときの締付力を調整する締付手段を有することを特徴とする。
【００２９】
請求項１０によると、拘束治具による締付力を調整する締付手段が設けられている。従って、締付手段により締付力を調整することにより、拘束治具とバスケットの周縁部との接触部位に生じるばらつきを容易に修正することができるようになり、より均一な除熱性能を得ることができる。また、締付手段により締付力を調整することにより、角パイプ（バスケット）と拘束治具の材質が異なる場合に、使用環境における温度で両者間に生じる熱応力を考慮した締付力を設定することもできる。
【００３０】
請求項１１の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記拘束治具が、前記角パイプと同一の材質で形成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１１によると、拘束治具と角パイプとが同一の材質で形成されている。従って、使用中に使用済燃料から発生する熱で温度が上昇した場合に、線膨張係数の違いによる熱応力が発生するのを避けることができる。
【００３２】
請求項１２の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットは、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の使用済燃料輸送貯蔵キャスク用のバスケットであって、前記角パイプの材質が、ボロン添加アルミニウム合金であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１２によると、角パイプの材質がボロン添加アルミニウム合金である。従って、アルミニウム材は押出加工できるため、角部の凹凸形状の切り欠きを含む角パイプの断面形状を簡易に製造することができるとともに、ボロンによる中性子吸収機能を付与することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３５】
まず、本実施の形態に関わる使用済燃料輸送貯蔵キャスクの構成について、図７に基づいて説明する。図７は、使用済燃料輸送貯蔵キャスクの概要構成図である。
【００３６】
図７に示すように、本実施の形態に関わる使用済燃料輸送貯蔵キャスク（以下、「キャスク」と略する。）１は、炭素鋼等の鍛造品からなり、有底の筒状に形成されており、キャスク１の内部（キャビティ）１ａにバスケット２が挿入されている。キャスク１の開口部には、キャスク１と同じ材質の一次蓋６が取り付けられ、その外側に二次蓋７が取り付けられている。
本実施形態では、キャスク１は有底円筒状に形成されており、バスケット２が挿入されるキャビティ１ａは円柱状となっている。
【００３７】
キャスク１の外周部には、中性子遮蔽材３が外筒４に覆われて配置されて、遮蔽層が形成されている。中性子遮蔽材３の中には、キャスク１から外筒４に伝熱するためのフィン３ａが設けられている。また、外筒４の外周面には、キャスク１を運搬する際に取手として利用するトラニオン４ａが設けられている。
【００３８】
一次蓋６の外面には、中性子遮蔽材８が設けられている。また、一次蓋６の外周部は、ガスケットを介してキャスク１の端面に圧着され、図示しないボルトで螺合されている。
【００３９】
二次蓋７の鏡板の外周には、フランジ７ａが取り付けられている。そして、フランジ７ａを押え部材５で端面方向に押さえつけ、この端面がキャスク１の端面に圧着されることにより二次蓋７がシール構造でキャスク１に取り付けられている。
【００４０】
次に、本実施の形態に係る使用済燃料輸送貯蔵キャスクのバスケットの構造について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係るバスケットの斜視図である。図２は、本実施の形態に係るバスケットの径方向断面図である。
【００４１】
図１及び図２に示すように、バスケット２は、角部が突き合わされて千鳥状に配置された複数の角パイプ２０と、その複数の角パイプ２０の外周部に配置された拘束治具３０とからなり、角パイプ２０の全体が一体となるように、外周から締め付ける締付手段であるターンバックル３３を有している拘束治具３０により拘束されている。
【００４２】
まず、バスケット２を形成する角パイプ２０の構造について、図４〜図６に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係る角パイプの径方向断面図である。図５は、本実施形態に係る角パイプの角部同士を接続した場合の角パイプの径方向断面図である。図６は、本実施形態に係る角パイプの角部同士を接続した場合の角パイプの一つの角部の径方向拡大断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、角パイプの角部の内側の曲率半径と肉厚との関係とを示した図である。尚、複数の角パイプ２０の全てが同一材質、同一形状で形成される。
【００４３】
図４に示すように、角パイプ２０は、臨界制御機能を備えるべく、ボロンを添加したアルミニウム（以下、「ボロン添加アルミニウム」と略する。）又はボロンを添加したステンレス鋼（以下、「ボロン添加ステンレス鋼」と略する。）からなり、断面が略正方形の筒状に形成されている。
尚、ボロンにはＢ−１０とＢ−１１の同位体（天然ボロンは、Ｂ−１０の比率が約２０％）があり、例えば、ボロン添加アルミニウムを用いる場合、アルミニウムに添加できる含有量が最大数ｗｔ％に制限されるので、中性子吸収性能に優れているＢ−１０の比率を高めた濃縮ボロンを用いるのが望ましい。
本実施形態においては、角パイプ２０の外形寸法□（一辺の長さ）が１５２ｍｍとなり、角パイプ２０の辺部における内側２１から外側２２までの厚さ（以下、「肉厚」と略する。）Ｔ１が９ｍｍとなり、角パイプ２０の軸方向の長さＬが４５００ｍｍとなるように、ボロン添加アルミニウム合金からなる角パイプ２０が加工されている。
【００４４】
そして、角パイプ２０の四隅にある角部の外側２２には、凸部２３ａと凹部２３ｂとが交互に配置されている切り欠き（係合部）２３が形成されている。切り欠き２３は、凸部２３ａの角部の曲率半径Ｒ１が凹部２３ｂの角部の曲率半径Ｒ２よりも大きくなるように形成されている。
本実施の形態においては、凸部から凹部までの長さＴ２が３ｍｍとなるように凸部２３ａと凸部２３ｂとが交互に形成されており、凸部２３ａの角部の曲率半径Ｒ１が０．５ｍｍとなり、凹部２３ｂの角部の曲率半径Ｒ２が０．４ｍｍとなるように、角パイプ２０が加工されている。尚、向かい合う角部同士が同じ凹凸形状となるように、角パイプ２０の凹凸形状が加工される。
【００４５】
また、角パイプ２０の四隅にある角部の内側２１は、その断面が円弧状になるように形成されている。そして、図５に示すように、この角パイプ２０の角部の内側２１の曲率半径Ｒ３は、角パイプ２０の辺部の厚さ方向において、切り欠き２３が形成された角パイプ２０の角部の肉厚Ｗ１，Ｗ２が角パイプ２０の辺部の肉厚Ｔ１以上となるように形成されている。つまり、図５に示すように、角パイプ２０同士がその角部に設けられた切り欠き２３で係合されるため、バスケット１中に使用済燃料の燃料集合体が装荷された状態で９ｍの水平落下が行われた場合、燃料集合体による衝撃荷重（例えば、図５の角パイプの左上の角部については、図中に示す矢印）を切り欠き２３で受けなければならならず、角パイプ２０同士が接合される切り欠き２３のせん断応力が考慮される。
ここで、角パイプの一つの角部を用いて、図６に基づいて具体的に説明する。図６（ａ）の例では、切り欠き２３が形成された角パイプ２０の角部の局所的な肉厚Ｗ２が角パイプ２２０の辺部の肉厚Ｔ１よりも大きいが、肉厚Ｗ１が角パイプ２０の辺部の肉厚Ｔ１よりも小さいため、肉厚Ｗ１の部分のせん断応力が肉厚Ｔ１のせん断応力よりも大きくなり、構造強度的に弱い部分が生じてしまう。一方、図６（ｂ）の例では、切り欠き２３が形成された角パイプ２０の角部の局所的な肉厚Ｗ１及びＷ２が角パイプ２０の辺部の肉厚Ｔ１よりも大きな関係が得られるように、角パイプ２０の角部の内側２１の曲率半径Ｒ３を大きくしたため、肉厚Ｔ１の部分のせん断応力が肉厚Ｗ１，Ｗ２のせん断応力よりも大きくなり、局所的な構造弱部が無くなる。
本実施の形態においては、図４に示すように、角部の内側２１の曲率半径Ｒ３が６ｍｍとなるように角パイプ２０が加工されており、切り欠き２３が形成された角パイプ２０の角部の局所的な肉厚Ｗは、角パイプ２０の辺部の肉厚Ｔ１よりも大きな関係が得られている。
【００４６】
次に、バスケット１を形成する拘束治具３０の構造について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００４７】
拘束治具３０は、角パイプ２０と同じ材質からなり、角パイプ２０の軸方向に数箇所設けられた締付手段であるターンバックル３３で接続された４組の金属部材３１により、複数の角パイプ２０の外周を覆うように配置されて形成されている。金属部材３１は、軸方向の長さが角パイプ２０と同じ長さである２枚の板を、外側の面が上述したキャスクのキャビティ１ａの形状に沿う形状、内側の面が外周に配置された角パイプ２０の辺部及び角部を嵌めこむことができる形状となるように加工されて形成されている。尚、拘束治具３０を形成する金属部材３１の内側の面の角パイプ２０の角部と接する部分は、角パイプ２０の四隅にある角部の外側２２に形成された凸部２３ａと凹部２３ｂとが交互に配置されている切り欠き（係合部）２３と同じ形状であることが好ましい。
本実施の形態においては、キャスクのキャビティの形状は円筒状であり、拘束治具３０を形成する各金属部材３１の外側の面は、キャビティ形状に沿う形状として円弧状になるように形成されている。また、ターンバックル（締付手段）３３及びボルト・ナット３２は、同じピッチで角パイプ２０の軸方向に７箇所設けられている。
【００４８】
そして、上述のように形成された角パイプ２０は、上述のように形成された拘束治具３０のターンバックル（締付手段）３３を回すことにより締付けられて、図２のＸ部拡大図である図３に示すように、角パイプ２０と斜め隣に配置された角パイプ２０について、それぞれの角部に設けられた切り欠き２３に荷重（図３中に示す矢印）がかかり、それぞれの凸部２３ａと凹部２３ｂとが噛み合わされて拘束される。
このとき、荷重により角パイプが降伏して潰れない程度にターンバックル（締付手段）３３を締付ける必要がある。本実施の形態のターンバックル３３に代表されるようなネジ構造の締付け手段は、構造が容易である上、締付け力の調整も容易に行うことができるので好ましい。
【００４９】
次に、本実施形態に係る使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルを用いた伝熱試験とこれを再現した伝熱解析について、図８〜図１１、表１及び表２を用いて説明する。図８は、使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルの径方向断面図である。図９は、図８のＹ部拡大図である。図１０は、使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルの軸方向断面図である。図１１は、使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルの径方向の一部断面図である。
【００５０】
図８及び図９に示すように、使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルでは、３２個の角パイプ１２０の外周を拘束治具１３０で締め付けて、角パイプに所定の荷重が作用するよう拘束することにより、角パイプ１２０の切り欠き１２３同士を係合した、断面積が略八角形のバスケット１００を想定しており、使用済燃料の燃料集合体収納体数は５２体である。また、図１０に示すように、バスケット１００の上部端面及び下部端面には断熱材１４１により断熱されており、バスケット１００の中央にヒータ１４０を一本設置しているため、この試験体モデルでは、熱は径方向に除熱される。尚、図１０に示すように、本バスケット１００は、軸方向の高さが５００ｍｍ、径方向の幅が約１５００ｍｍであり、ヒータ１４０の直径がφ１００ｍｍである。
そして、伝熱試験では、図８に示すように、×印で示した部位（対称位置におけるＡ−ａ〜Ａ−ｄ、Ｂ−ａ〜Ｂ−ｄ、Ｃ−ａ〜Ｃ−ｄ、Ｄ−ａ〜Ｄ−ｄ、Ｅａ−〜Ｅｄ、Ｆ−ａ〜Ｆ−ｄ、Ｇ〜Ｋと、外気におけるＰの計３０箇所）において、熱電対により定常状態の温度を測定した。尚、熱電対は試験体モデルの軸方向の中央に設置し、測定位置を試験体モデルの軸方向の中央部分とした。
【００５１】
上述の使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルを用いた伝熱試験の測定結果を表１に示す。表１は、対称位置における外気温からの上昇温度をそれらの平均値で規格化して、ばらつきを示した伝熱試験の結果である。
【００５２】
【表１】
2005010020.tif 000003
【００５３】
従来技術に係る使用済燃料輸送貯蔵キャスクの様な角パイプの単なる組み合わせ構造では、角パイプの実際の製造公差や製品のばらつきの為に、角パイプ同士を完全に密着することは困難である。従って、角パイプ同士の係合部において伝熱抵抗となる部位が多く、使用済燃料の燃料集合体から発生する熱をスムーズに除熱できない場合がある。
しかし、表１から分かるように、本実施形態に係る使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルを用いた伝熱試験の結果、対称位置でのばらつきは±３％以内であり、角パイプ１２０の係合部における除熱性能のばらつきが殆どないことが確認できる。
これは、角パイプ１２０の外周を所定の締付力で締め付ける締付手段（図示せず）を有する拘束治具１３０で拘束してバスケット１００を形成したため、角パイプ１２０の係合部の大きな隙間や接触部位に大きなばらつきが生じず、均一な除熱性能が得られたと考えられる。
【００５４】
尚、拘束治具を、締付手段により締付力を調整しうるように構成すれば、接触部位のばらつきを容易に修正できるようになり、より均一な除熱性能をバスケットに与えることができるので好ましい。
また、拘束治具を、締付手段により締付力を調整しうるよう構成することにより、角パイプ（バスケット）と拘束治具の材質が異なる場合に、使用環境における温度で両者間に生じる熱応力を考慮した締付力を設定することもできる。
【００５５】
次に、上述の使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルを用いた伝熱試験を再現した伝熱解析の結果を表２に示す。表２は、伝熱試験の測定結果と伝熱解析の結果を相対的に比較した結果である。
尚、この伝熱解析では、図１１に示すように、角パイプ１２０の○印で示した位置（Ａ〜Ｊ、Ｌ〜Ｏ、Ｑの計１５箇所）を評価部位としている。また、伝熱解析では、角パイプ１２０の接触部に均一な伝熱抵抗を設けて実施した。
【００５６】
【表２】
2005010020.tif 000004
【００５７】
表２の結果から、伝熱試験の測定結果及び伝熱試験を再現した伝熱解析の結果はよく一致しており、除熱性能が十分であることが確認できる。
【００５８】
このように、本実施形態の使用済燃料輸送貯蔵キャスク１のバスケット２によれば、複数の角パイプ２０で形成されたバスケット２の外周を拘束治具３０により拘束している。
その結果、拘束治具３０のみで角パイプ２０を密着することができ、溶接が不要となり、伝熱性能を確保することができるとともに、製造コスト及び手間を削減することができる。
【００５９】
また、バスケット２の形状がキャスク１のキャビティ１ａの形状と同一となる。
その結果、拘束治具３０によりバスケット２を形成することにより、キャビティ１ａ内にバスケット２を密着して挿入することができる。
【００６０】
また、キャスク１のキャビティ１ａの形状及びバスケット２の形状が円柱となる。
その結果、キャビティ１ａの形状が円柱であることが多い従来のキャスク１に対して、本実施形態に係るバスケット２を対応させることができる。また、拘束治具３０による拘束が容易になるとともに、使用済燃料に対するバスケット２の除熱性能を平坦化することができる。
【００６１】
また、角パイプ３０の角部の外角部分に設けられた切り欠き２３同士が噛み合わされることによりバスケット２が形成される。
その結果、バスケット２の構造が単純で容易に製造することができる。
【００６２】
また、断面が略四角形である角パイプ２０を千鳥状に配置してバスケット２を形成している。
その結果、斜め隣に配置された角パイプ２０の角部の切り欠き２３同士を噛み合わせることによりバスケット２を形成することができる。
【００６３】
また、角パイプ２０が全て同一形状、同一材質である。
その結果、使用中に使用済燃料から発生する熱で温度が上昇した場合に、線膨張係数の違いによる熱応力が発生するのを避けることができる。
【００６４】
また、角パイプ２０の角部に設けられた切り欠き２３の凹部２３ｂ及び凸部２３ａ同士が噛み合わされることによりバスケット２が形成される。
その結果、バスケット２の構造が単純で容易に製造することができる。
【００６５】
また、角パイプ２０の辺部の厚さ方向について、角パイプ２の切り欠き２３の外側２２から内側２１までの肉厚Ｗが角パイプ２０の辺部の肉厚Ｔ１以上である。
その結果、切り欠き２３により角パイプ２０の角部に発生するせん断応力を緩和することができ、十分な構造強度を持つことが可能となる。
【００６６】
また、切り欠き２３の凸部２３ａの角の曲率半径Ｒ１と凹部２３ｂの角の曲率半径Ｒ２において、Ｒ１を若干大きい寸法に設定している。
その結果、切り欠き２３同士が干渉して隙間が開くことがなく、切り欠き２３同士が密着してスムーズに噛み合わせることができる。
【００６７】
また、拘束治具３０による締付力を調整する締付手段であるターンバックル３３が設けられている。
その結果、ターンバックル３３により締付力を調整することにより、拘束治具３０とバスケット２の周縁部との接触部位に生じるばらつきを容易に修正することができるようになり、より均一な除熱性能を得ることができる。また、ターンバックル３３により締付力を調整することにより、角パイプ２０（バスケット２）と拘束治具３０の材質が異なる場合に、使用環境における温度で両者間に生じる熱応力を考慮した締付力を設定することもできる。
【００６８】
また、拘束治具３０と角パイプ２０とが同一の材質で形成されている。
その結果、使用中に使用済燃料から発生する熱で温度が上昇した場合に、線膨張係数の違いによる熱応力が発生するのを避けることができる。
【００６９】
また、角パイプ２０の材質がボロン添加アルミニウム合金である。
その結果、アルミニウム材は押出加工できるため、角部の凸部２３ａと凹部２３ｂの切り欠き２３を含む角パイプ２０の断面形状を簡易に製造することができるとともに、ボロンによる中性子吸収機能を付与することができる。尚、ボロン同位体のうち、Ｂ−１０は中性子吸収性能が高いため、臨界制御を行うことができる。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００７１】
上述の実施の形態では、図１に示すように、拘束治具３０は、長さが角パイプ２０と同じである金属部材３１を、ボルト・ナット３２及びターンバックル３３により螺子止めすることにより一体となって形成されているがそれに限らない。
例えば、図１２に示すように、角パイプ２２０よりも長さが短い金属部材をボルト・ナット２３２及びターンバックル２３３により螺子止めすることにより一体となって形成された金属部材２３１を、角パイプ２２０の外周を覆うように、軸方向に一定の間隔で複数（図１２では７個）配置することにより、拘束治具２３０を形成しても良い。
【００７２】
また、拘束治具は、ベルト状の部材を、角パイプの外周に巻きつけるとともに、これを締め付けるよう構成されるものであっても良い。
また、拘束治具は、径方向に分割された板同士を、バネ部材を介して弾性的に連結するものであっても良い。例えば、図２におけるボルト・ナット３２のナット締込み側に皿バネ（バネ部材）を配置するようにしても良い。この場合、角パイプと拘束治具が異なる材料であっても熱膨張差をバネ部材の変位で吸収することができる。
【００７３】
また、拘束治具は、ターンバックル以外の締付手段により締付力を調整しうるように構成されるものであっても良い。
【００７４】
更に、上述の実施の形態では、図４に示すように、角パイプ２０は、断面が略正方形の筒状に形成されているが、それに限らない。
例えば、断面が略六角形の筒状に形成されていても良い。
【００７５】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１によると、複数の角パイプで形成されたバスケットの外周を拘束治具により拘束している。従って、拘束治具のみで角パイプを密着することができ、溶接が不要となり、伝熱性能を確保することができるとともに、製造コスト及び手間を削減することができる。
【００７６】
請求項２によると、バスケットの形状がキャスクのキャビティの形状と同一となる。従って、拘束治具によりバスケットを形成することにより、キャビティ内にバスケットを密着して挿入することができる。
【００７７】
請求項３によると、キャスクのキャビティの形状及びバスケットの形状が円柱となる。従って、キャビティの形状が円柱であることが多い従来のキャスクに対して、本発明のバスケットを対応させることができる。また、拘束治具による拘束が容易になるとともに、使用済燃料に対するバスケットの除熱性能を平坦化することができる。
【００７８】
請求項４によると、角パイプの角部の外角部分に設けられた係合部同士が突き合わされることによりバスケットが形成される。従って、バスケットの構造が単純で容易に製造することができる。
【００７９】
請求項５によると、断面が略四角形である角パイプを千鳥状に配置してバスケットを形成している。従って、斜め隣に配置された角パイプの角部の係合部同士を突き合わせることによりバスケットを形成することができる。
【００８０】
請求項６によると、角パイプが全て同一形状、同一材質である。従って、使用中に使用済燃料から発生する熱で温度が上昇した場合に、線膨張係数の違いによる熱応力が発生するのを避けることができる。
【００８１】
請求項７によると、角パイプの角部に設けられた切り欠きの凹部及び凸部同士が噛み合わされることによりバスケットが形成される。従って、バスケットの構造が単純で容易に製造することができる。
【００８２】
請求項８によると、角パイプの辺部の厚さ方向について、角パイプの係合部の外側から内側までの肉厚が角パイプの辺部の肉厚以上である。従って、係合部の切り欠きにより角パイプの角部に発生するせん断応力を緩和することができ、十分な構造強度を持つことが可能となる。
【００８３】
請求項９によると、係合部の切り欠きの凸部と凹部の角の曲率半径に若干の違いが設けられている。従って、係合部同士が干渉して隙間が開くことがなく、係合部同士が密着してスムーズに噛み合わせることができる。
【００８４】
請求項１０によると、拘束治具による締付力を調整する締付手段が設けられている。従って、締付手段により締付力を調整することにより、拘束治具とバスケットの周縁部との接触部位に生じるばらつきを容易に修正することができるようになり、より均一な除熱性能を得ることができる。また、締付手段により締付力を調整することにより、角パイプ（バスケット）と拘束治具の材質が異なる場合に、使用環境における温度で両者間に生じる熱応力を考慮した締付力を設定することもできる。
【００８５】
請求項１１によると、拘束治具と角パイプとが同一の材質で形成されている。従って、使用中に使用済燃料から発生する熱で温度が上昇した場合に、線膨張係数の違いによる熱応力が発生するのを避けることができる。
【００８６】
請求項１２によると、角パイプの材質がボロン添加アルミニウム合金である。従って、アルミニウム材は押出加工できるため、角部の凹凸形状の切り欠きを含む角パイプの断面形状を簡易に製造することができるとともに、ボロンによる中性子吸収機能を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るバスケットの斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るバスケットの径方向断面図である。
【図３】図２のＸ部拡大図である。
【図４】本実施形態に係る角パイプの径方向断面図である。
【図５】本実施形態に係る角パイプの角部同士を接続した場合の角パイプの径方向断面図である。
【図６】本実施形態に係る角パイプの角部同士を接続した場合の角パイプの一つの角部の径方向拡大断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、角パイプの角部の内側の曲率半径と肉厚との関係とを示した図である。
【図７】使用済燃料輸送貯蔵キャスクの概要構成図である。
【図８】使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルの径方向断面図である。
【図９】図８のＹ部拡大図である。
【図１０】使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルの軸方向断面図である。
【図１１】使用済燃料輸送貯蔵キャスクの試験体モデルの径方向の一部断面図である。
【図１２】別の実施の形態に係るバスケットの斜視図である。
【符号の説明】
１  使用済燃料輸送貯蔵キャスク
１ａ  キャビティ
２  バスケット
２０  角パイプ
２１  内側
２２  外側
２３  切り欠き（係合部）
２３ａ  凸部
２３ｂ  凹部
３０  拘束治具
３３    ターンバックル（締付手段）
【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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