(57)【要約】【課題】Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合であっても効率よく製造できること。【解決手段】このリサイクル燃料集合体収納用バスケット１ａは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプ３と、前記収納用角パイプ３同士の間に配置されるとともに、前記収納用角パイプ３の外側面に当接するスペーサ用角パイプ２０と、前記収納用角パイプ３の角部外側に配置される断面四角形状の支持部材１０と、を備えて構成される。そして、支持部材１０には、長手方向に貫通する貫通孔が設けられており、前記スペーサ用角パイプ２０とともにフラックストラップの機能を果たす。【選択図】        図１
2005283135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
前記収納用角パイプ同士の間に配置されるスペーサと、
を備えることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項２】
格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
前記収納用角パイプ同士の間に配置されるとともに、前記収納用角パイプの外側面に当接するスペーサ用角パイプと、
前記収納用角パイプの角部外側に配置される断面四角形状の支持部材と、
を備えることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項３】
前記支持部材には、その長手方向に向かう貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項４】
前記支持部材と前記スペーサ用角パイプとが連結されることを特徴とする請求項２又は３に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項５】
前記支持部材の角部外側には、前記支持部材の長手方向に向かう凹部が形成されるとともに、前記収納用角パイプの角部外側が前記凹部に嵌め合わせられることを特徴とする請求項２又は３に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項６】
前記スペーサ用角パイプは、長手側端部を張り出させたことを特徴とする請求項２、３又は５のいずれか１項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項７】
前記スペーサ用角パイプの内部には、前記スペーサ用角パイプの長手方向に垂直な断面内における短辺に対して平行なリブが設けられることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項８】
格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
平板と、前記平板の両面であって前記平板に対して直交する方向に設けられたリブとを含んで構成されるスペーサ部材と、
を備え、前記リブが前記収納用角パイプの外側面に当接するとともに、前記スペーサ部材は前記収納用角パイプ同士の間に配置されることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項９】
格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
平行かつ交互に配置される第１平板部と、前記第１平板部に対して直交するとともに、交互に配置される前記第１平板部をつなぐ第１リブとを含んで構成され、さらに前記収納用角パイプの間に特定の一方向に揃えて配置される第１スペーサ部材と、
平行かつ交互に配置される第２平板部と、前記第２平板部に対して直交するとともに、交互に配置される前記第２平板部をつなぐ第２リブとを含んで構成され、さらに前記第２平板部が前記第１スペーサ部材の第１平板部と直交するように前記収納用角パイプの間に配置される第２スペーサ部材と、
を備え、前記第１平板部と前記第２平板部とは、前記収納用角パイプの外側面と当接するとともに、前記第２スペーサ部材の軸に垂直な断面における長辺長さは、前記第１スペーサ部材の軸方向に垂直な断面内における長辺長さよりも大きいことを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１０】
格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
前記収納用角パイプの間に配置され、かつ内部に貫通孔を有するとともに、長辺側端部が階段状に形成される板状のスペーサ部材と、
を備え、前記スペーサ部材の長辺側端部同士が組み合わされることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１１】
内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
長手方向に対して垂直な断面が十字形状であって、内部には長手方向に向かう孔が形成されるクロスメンバーと、
前記クロスメンバーの長辺側端部同士を突き合わせて、前記収納用角パイプを配置するための格子状の空間を構成し、前記格子状の空間内に前記収納用角パイプを配置することを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１２】
前記クロスメンバーは、凹部が形成された前記長辺側端部と、凸部が形成された前記長辺側端部とを備え、前記凹部と凸部とを組み合わせることを特徴とする請求項１１に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１３】
前記クロスメンバーは、長手方向に垂直な断面が階段状に形成された長辺側端部を備え、前記長辺側端部同士を組み合わせることを特徴とする請求項１１に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１４】
角パイプ状部材を直交させて交互に複数段積み重ねて構成した空間にリサイクル燃料集合体を格納する角パイプを配置するリサイクル燃料集合体収納用バスケットであり、
一段おきに同じ方向へ配列される第１角パイプ状部材と、
一段おきに同じ方向へ配列されるとともに、前記第１角パイプ状部材に対しては直交して積み重ねられる第２角パイプ状部材と、
前記第１角パイプ状部材と前記第２角パイプ状部材とで囲まれる空間に配置されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、を備え、
前記第１角パイプ状部材又は前記第２角パイプ状部材のうち少なくとも一方を、その管軸が前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの底面に対して傾斜するように配置することを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１５】
前記第１角パイプ状部材の長辺側端部、又は前記第２角パイプ状部材の長辺側端部のうち少なくとも一方には、水抜き通路が形成されることを特徴とする請求項１４に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１６】
板状部材を組み合わせて構成されるリサイクル燃料集合体収納用バスケットであり、
長辺側端部に切り欠き部が形成され、かつ長手方向に貫通する貫通孔を有する板状部材を互いに直交させて前記切り欠き部同士を組み合わせることにより前記板状部材を複数段積層させるとともに、前記板状部材は前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの底面に対して傾斜させて、複数の前記板状部材で囲まれる格子状の空間にリサイクル燃料集合体を収納することを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１７】
リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、
長辺側端部に水抜き通路が形成された角パイプ状部材と、を備え、
前記角パイプ状部材を直交させて交互に複数段積み重ねるとともに、前記角パイプ状部材で囲まれた格子状の空間へ前記収納用角パイプを配置することを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１８】
前記収納用角パイプ、前記スペーサ、前記スペーサ用角パイプ、前記支持部材その他の、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成部材は、ボロン若しくはボロン化合物を含有するアルミニウム合金、又はアルミニウム合金であり、前記構成部材の少なくとも一つは、ボロン又はボロン化合物を含有するアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。
【請求項１９】
開口部とキャビティとを備える胴と、
前記開口部に取り付けられて、前記キャビティを密封する蓋と、
前記キャビティ内に配置される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケットと、
を備えることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リサイクル燃料集合体を収納するリサイクル燃料集合体収納用バスケットに関し、さらに詳しくは、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合であっても効率よく製造できるリサイクル燃料集合体収納用バスケット及び放射性物質収納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終え使用できなくなった核燃料集合体を、リサイクル燃料集合体という。リサイクル燃料集合体は、ＦＰなど高放射能物質を含むので熱的に冷却する必要があるため、原子力発電所の冷却ピットで所定期間（５〜１５年間）冷却される。その後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、車両又は船舶で再処理施設に搬送、貯蔵される。リサイクル燃料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、リサイクル燃料集合体収納用バスケットと称する格子状断面を有する保持枠を用いる。リサイクル燃料集合体は、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットに形成した複数の収納空間であるセルに１体ずつ挿入される。これによって、輸送中の振動等に対する適切な保持力を確保している。このようなキャスクの従来例としては、例えば特許文献１や非特許文献１等に、様々な種類のものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−０８６０９８号公報
【非特許文献１】「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業出版プロダクション）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リサイクル燃料集合体を搬送、貯蔵する際には、リサイクル燃料集合体を接近させて前記バスケットに収納する。このため、リサイクル燃料集合体収納用バスケットには、収納するリサイクル燃料集合体が臨界に達しないように、中性子を吸収する機能（以下、中性子吸収能という）が求められる。この未臨界機能を達成させるため、近年において、前記バスケットは、Ｂ−Ａｌ材により構成させることが多い。この場合、Ｂ−Ａｌの粉体焼結材を押し出し加工によって前記バスケットを構成する部材を製造することがある。このようにして製造した部材は、Ｂ等が母材中へ均一に分散するため、優れた機械的強度や中性子吸収能を示す。しかし、このような材料はＡｌ母材に硬度の高いＢやＢ化合物が分散しているため、押し出しダイスが摩耗しやすい。
【０００５】
また、ＰＷＲ（Pressurized Water Reactor：加圧水型原子炉）用燃料は燃焼度が大きいため、リサイクル燃料集合体を収納するリサイクル燃料集合体収納用バスケットには確実に燃料の臨界を防止する機能が要求される。このため、ＰＷＲ用のリサイクル燃料集合体を収納するリサイクル燃料集合体収納用バスケットに使用する部材は、その壁面にフラックストラップを設けてある。このような部材は表面積が大きくなるため、押し出しダイスの負担もそれだけ大きくなる結果、押し出しダイスの摩耗が激しくなり、製造効率が低下していた。また複雑な形状の部材は、当該部材の表面積が大きくなるので押し出し圧力も大きくなり、押し出し成形による製造は効率が悪かった。さらに、硬度の高いＢやＢ化合物を含むＢ−Ａｌ材は難削材であるため、工具の摩耗が激しく、また、加工が難しい。このため、押し出し成形後の追加工が必要な場合は、製造効率が悪かった。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合であっても効率よく製造できるリサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収納容器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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、前記収納用角パイプ同士の間に配置されるスペーサと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、この収納用角パイプの間に配置されるスペーサとを組み合わせて構成される。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて、効率よく製造できる。
【０００９】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、前記収納用角パイプ同士の間に配置されるとともに、前記収納用角パイプの外側面に当接するスペーサ用角パイプと、前記収納用角パイプの角部外側に配置される断面四角形状の支持部材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体の収納用角パイプを格子状に配置するとともに、この収納用角パイプの間にスペーサ用角パイプと、収納用角パイプの支持部材とを配置する。このような構成により、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。また、リサイクル燃料集合体収納用バスケットの各構成部材は、すべて押し出し成形により製造できるので、成形後の切削加工は不要である。これにより、高硬度のボロンあるいはボロン化合物を含む材料を用いた場合、切削に要する手間が省略できるので、Ｂ−Ａｌ材のような難削材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。
【００１１】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記支持部材には、その長手方向に向かう貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、当該バスケットを構成した場合に、収納用角パイプの角部外側に配置される支持部材に、長手方向に向かう貫通孔が設けられている。これにより、前記貫通孔が中性子を遮蔽するフラックストラップの機能を果たして、本発明に係るバスケットの未臨界性能を向上させることができる。
【００１３】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記支持部材と前記スペーサ用角パイプとが連結されることを特徴とする。
【００１４】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、収納用角パイプの角部外側に配置される支持部材と、収納用角パイプ間に配置されるスペーサ用角パイプとを連結する。これにより、スペーサ用角パイプと支持部材とが強固に結合されるので、このリサイクル燃料集合体収納用バスケット全体が堅牢な構造となる。その結果、このバスケットを内部に格納するキャスクが落下した時の衝撃力に対する耐久性が向上する。
【００１５】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記支持部材の角部外側には、前記支持部材の長手方向に向かう凹部が形成されるとともに、前記収納用角パイプの角部外側が前記凹部に嵌め合わせられることを特徴とする。
【００１６】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、支持部材の角部外側に、長手方向に向かう凹部を備え、この凹部と収納用角パイプの角部外側とを嵌め合わせる。これにより、バスケットの組み立て時においては、支持部材と収納用角パイプとの位置決めができるので、容易に組み立てることができる。
【００１７】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記スペーサ用角パイプは、長手側端部を張り出させたことを特徴とする。
【００１８】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、スペーサ用角パイプの長手側端部に張り出し部を備える。これにより、支持部材の近傍にはフラックストラップが形成されることになるので、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットの未臨界機能をより向上させることができる。
【００１９】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記スペーサ用角パイプの内部には、前記スペーサ用角パイプの長手方向に垂直な断面内における短辺に対して平行なリブが設けられることを特徴とする。
【００２０】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、スペーサ用角パイプの内部にリブを備える。これにより、スペーサ用角パイプの強度が向上するので、バスケット全体としては堅牢な構造となる。また、前記リブにより熱の通路の面積が大きくなるので、リサイクル燃料集合体の崩壊熱の伝熱性能が向上する。
【００２１】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、平板と、前記平板の両面であって前記平板に対して直交する方向に設けられたリブとを含んで構成されるスペーサ部材と、を備え、前記リブが前記収納用角パイプの外側面に当接するとともに、前記スペーサ部材は前記収納用角パイプ同士の間に配置されることを特徴とする。
【００２２】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、この収納用角パイプの間に配置されるスペーサ部材とを組み合わせて構成される。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。また、このスペーサ部材は中空のパイプ構造ではないため、このスペーサ部材を押し出し成形する場合には中子が不要である。その結果、より効率的に製造できる。
【００２３】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、平行かつ交互に配置される第１平板部と、前記第１平板部に対して直交するとともに、交互に配置される前記第１平板部をつなぐ第１リブとを含んで構成され、さらに前記収納用角パイプの間に特定の一方向に揃えて配置される第１スペーサ部材と、平行かつ交互に配置される第２平板部と、前記第２平板部に対して直交するとともに、交互に配置される前記第２平板部をつなぐ第２リブとを含んで構成され、さらに前記第２平板部が前記第１スペーサ部材の第１平板部と直交するように前記収納用角パイプの間に配置される第２スペーサ部材と、を備え、前記第１平板部と前記第２平板部とは、前記収納用角パイプの外側面と当接するとともに、前記第２スペーサ部材の軸に垂直な断面における長辺長さは、前記第１スペーサ部材の軸方向に垂直な断面内における長辺長さよりも大きいことを特徴とする。
【００２４】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、この収納用角パイプの間に配置される第１及び第２スペーサ部材とを組み合わせて構成される。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。また、この第１及び第２スペーサ部材は中空のパイプ構造ではないため、このスペーサ部材を押し出し成形する場合には中子が不要である。これにより、製造がより効率的になる。
【００２５】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、前記収納用角パイプの間に配置され、かつ内部に貫通孔を有するとともに、長辺側端部が階段状に形成される板状のスペーサ部材と、を備え、前記スペーサ部材の長辺側端部同士が組み合わされることを特徴とする。
【００２６】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、この収納用角パイプの間に配置される板状のスペーサ部材とを組み合わせて構成される。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。また、この板状のスペーサ部材は、階段状に形成された長辺側端部同士を組み合わせるので、スペーサ部材同士を正確に位置決めできる。また、スペーサ部材の長辺側端部の接触面積が大きくなるので、このバスケットを収納するキャスクが落下した場合における衝撃力を効率的に伝達でき、堅牢なバスケットを得ることができる。
【００２７】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、長手方向に対して垂直な断面が十字形状であって、内部には長手方向に向かう孔が形成されるクロスメンバーと、前記クロスメンバーの長辺側端部同士を突き合わせて、前記収納用角パイプを配置するための格子状の空間を構成し、前記格子状の空間内に前記収納用角パイプを配置することを特徴とする。
【００２８】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、この収納用角パイプの間に配置される断面十字形状のクロスメンバーとを組み合わせて構成される。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。
【００２９】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記クロスメンバーは、凹部が形成された前記長辺側端部と、凸部が形成された前記長辺側端部とを備え、前記凹部と凸部とを組み合わせることを特徴とする。
【００３０】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、長辺側端部に形成された凹部と凸部とが組み合わされるので、クロスメンバーの位置決め精度が向上するとともに、クロスメンバー同士のずれも抑制できるので、バスケットの組み立ても容易になる。また、凹部と凸部とを組み合わせるので、長辺側端部同士の接触面積が大きくなる。これにより、クロスメンバー同士の熱伝導が向上するので、バスケット全体としても伝熱性能が向上する。
【００３１】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記クロスメンバーは、長手方向に垂直な断面が階段状に形成された長辺側端部を備え、前記長辺側端部同士を組み合わせることを特徴とする。
【００３２】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットでは、断面が階段状に形成された長辺側端部同士を組み合わせるので、クロスメンバーの位置決め精度が向上するとともに、クロスメンバー同士のずれも抑制できるので、バスケットの組み立ても容易になる。また、断面が階段状の長辺側端部を組み合わせるので、長辺側端部同士の接触面積が大きくなる。これにより、クロスメンバー同士の熱伝導が向上するので、バスケット全体としても伝熱性能が向上する。
【００３３】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、角パイプ状部材を直交させて交互に複数段積み重ねて構成した空間にリサイクル燃料集合体を格納する角パイプを配置するリサイクル燃料集合体収納用バスケットであり、一段おきに同じ方向へ配列される第１角パイプ状部材と、一段おきに同じ方向へ配列されるとともに、前記第１角パイプ状部材に対しては直交して積み重ねられる第２角パイプ状部材と、前記第１角パイプ状部材と前記第２角パイプ状部材とで囲まれる空間に配置されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、を備え、前記第１角パイプ状部材又は前記第２角パイプ状部材のうち少なくとも一方を、その管軸が前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの底面に対して傾斜するように配置することを特徴とする。
【００３４】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、第１角パイプ状部材と、第２角パイプ状部材とを組み合わせて構成する。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるとともに、単純な角パイプ形状で前記各部材を構成できる。その結果、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。さらに、第１角パイプ状部材又は第２角パイプ状部材の少なくとも一方を、その管軸が前記バスケットの底面に対して傾斜するように配置するので、バスケットの排水性が向上する。
【００３５】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、板状部材を組み合わせて構成されるリサイクル燃料集合体収納用バスケットであり、長辺側端部に切り欠き部が形成され、かつ長手方向に貫通する貫通孔を有する板状部材を互いに直交させて前記切り欠き部同士を組み合わせることにより前記板状部材を複数段積層させるとともに、前記板状部材は前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの底面に対して傾斜させて、複数の前記板状部材で囲まれる格子状の空間にリサイクル燃料集合体を収納することを特徴とする。
【００３６】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、板状部材を組み合わせ、積層させて構成されるとともに、前記板状部材はリサイクル燃料集合体収納用バスケットの底面に対して傾斜している。これにより、板状部材内部に残留した水や空気を容易に排出することができる。
【００３７】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記第１角パイプ状部材の長辺側端部、又は前記第２角パイプ状部材の長辺側端部のうち少なくとも一方には、水抜き通路が形成されることを特徴とする。
【００３８】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成を備えるので、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットが奏する作用、効果を奏する。さらに、このリサイクル燃料集合体収納用バスケットでは、第１角パイプ状部材の長辺側端部、又は前記第２角パイプ状部材の長辺側端部のうち少なくとも一方に水抜き通路を形成する。この水抜き通路により、さらにバスケットの排水性が向上する。なお、水抜き通路は、少なくとも鉛直方向上側に位置する長辺側端部に形成することが好ましい。
【００３９】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、長辺側端部に水抜き通路が形成された角パイプ状部材と、を備え、前記角パイプ状部材を直交させて交互に複数段積み重ねるとともに、前記角パイプ状部材で囲まれた格子状の空間へ前記収納用角パイプを配置することを特徴とする。
【００４０】
このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、長辺側端部に水抜き通路が形成された角パイプ状部材とを組み合わせて構成する。これにより、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する個々の部材の寸法を小さくできるとともに、単純な角パイプ形状で前記各部材を構成できる。その結果、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材であっても押し出し圧力を低く抑えて効率よく製造できる。また、角パイプ状部材の長辺側端部には水抜き通路が形成されているので、角パイプ状部材には水抜き孔を加工する必要はない。これにより、Ｂ−Ａｌ材のような難削材であっても切削加工が不要になるので、製造が効率的になる。
【００４１】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記収納用角パイプ、前記スペーサ、前記スペーサ用角パイプ、前記支持部材その他の、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成部材は、ボロン若しくはボロン化合物を含有するアルミニウム合金、又はアルミニウム合金であり、前記構成部材の少なくとも一つは、ボロン又はボロン化合物を含有するアルミニウム合金であることを特徴とする。
【００４２】
前記収納用バスケットに未臨界機能を持たせるため、燃焼度の高いＰＷＲ用燃料を収納したときには、十分な未臨界機能を達成することができる。なお、ここでいうボロンは、中性子の吸収に寄与するＢ10である。ここで、リサイクル燃料集合体収納用バスケットの構成部材は、収納用角パイプ、スペーサ、スペーサ用角パイプ、支持部材、スペーサ部材、第１スペーサ部材、第２スペーサ部材、クロスメンバー、第１角パイプ状部材、第２角パイプ状部材、角パイプ状部材等の、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する部材をいう。
【００４３】
次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納容器は、開口部とキャビティとを備える胴と、前記開口部に取り付けられて、前記キャビティを密封する蓋と、前記キャビティ内に配置される、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットと、を備えることを特徴とする。
【００４４】
このリサイクル燃料集合体収納容器は、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットを備えるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材で前記バスケットを構成しても、効率よく製造できる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収納容器は、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合であっても効率よく製造できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。以下に説明するリサイクル燃料集合体格納用バスケットは、主として輸送、貯蔵用キャスクに使用するものであるが、これに限定されるものではない。例えば、貯蔵目的のコンクリートキャスク、あるいはキャニスタやリサイクル燃料集合体貯蔵プールのラックに使用できる。以下、リサイクル燃料集合体格納用バスケットは、必要に応じてバスケットと略称する。
【実施例１】
【００４７】
実施例１に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、この収納用角パイプの外側面に当接するとともに、収納用角パイプ同士の間に配置されるスペーサ用角パイプと、前記収納用角パイプの角部外側に配置されて、前記スペーサ用角パイプと組み合わされる断面四角形状の支持部材と、を備える点に特徴がある。実施例１においては、スペーサ用角パイプと支持部材とが、収納用角パイプのスペーサとしての機能を果たす。
【００４８】
図１は、実施例１に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットの一部を示す平面図である。このバスケット１ａは、収納用角パイプ３が格子状に配置されており、この収納用角パイプ３の内部にリサイクル燃料集合体が収納される。格子状に配列される収納用角パイプ３の間には、スペーサ用角パイプ２０が配置されるとともに、収納用角パイプ３の角部外側には支持部材１０が配置される。
【００４９】
図２−１、図２−２は、リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプを示す説明図である。リサイクル燃料集合体を内部に収納する収納用角パイプ３は、管軸Ｚｐ方向における長さがＬ1であり、この長さは、リサイクル燃料集合体の長さと略同じ長さである。また、収納用角パイプ３は、管軸Ｚｐ方向に垂直な断面形状が略正方形であり、その１辺の長さはｌ1で、肉厚はｔである。収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向に垂直な断面内における寸法は、（ｌ1−２×ｔ）であり、この寸法は、リサイクル燃料集合体の外形寸法よりもやや大きく設定される。収納用角パイプ３は、未臨界機能の確保と軽量化のため、Ｂ10（ボロン）を含むＡｌ（アルミニウム）材料（以下、Ｂ−Ａｌ材という）によって製造される。例えば、粉末冶金により製造したＢ−Ａｌのビレットを熱間押出し成形することによって製造できる。
【００５０】
図３−１〜図３−３は、実施例１に係る支持部材を示す説明図である。これらの図に示すように、この支持部材１０の管軸Ｚｍ（この例では長手方向に相当）方向の長さはＬ2であり、この長さは、収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向における長さＬ1とほぼ同じ長さである。支持部材１０の角部外側１０ｃｏには、支持部材１０の管軸Ｚｍ方向に向かう凹部が形成されている。そして、バスケット１ａを構成する際には、図１に示すように、収納用角パイプ３の角部外側３ｃｏと組み合わされる。このように構成することで、収納用角パイプ３の管軸Ｚｐに対して直交する方向の力は、支持部材１０を介して隣接する収納用角パイプ３へ伝達される。この構成によれば、特に、リサイクル燃料集合体の輸送用キャスクにバスケット１ａを収納する場合には、キャスクの落下時発生する衝撃力を効果的に受けることができる。また、バスケット１ａを組み立てる際には、支持部材１０の角部外側１０ｃｏと収納用角パイプ３の角部外側３ｃｏとを組み合わせることで、両者の位置決めができるので、組み立てが容易となる。
【００５１】
図３−１〜図３−３に示すように、支持部材１０には、管軸Ｚｍ方向（この例では長手方向に相当）に貫通する直径ｄの貫通孔１０ｈが設けられている。バスケット１ａを組み立てると、この貫通孔１０ｈが、斜め方向に隣接する収納用角パイプ３に収納されるリサイクル燃料集合体の未臨界性を確保するフラックストラップとしての機能を果たす（図１）。これにより、燃焼度の高いＰＷＲ用燃料を収納したときには、十分な未臨界機能を達成することができる。支持部材１０は、Ｂ−Ａｌ材で製造することが好ましい。また、ボロンを添加していない材料で支持部材を製造する場合でも、前記貫通孔１０ｈに中性子遮蔽材を挿入又は充填してもよい。このような中性子遮蔽材としては、前記Ｂ−Ａｌ材料の他、カドミウム、ハフニウム、希土類元素等がある。なお、希土類元素を用いる場合には、ユーロピウム、デイスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム等の酸化物を用いることができる。
【００５２】
実施例１において、支持部材１０の角部外側１０ｃｏに形成される凹部の深さはｔ1である。この大きさは、特に限定されるものではなく、バスケット１ａの仕様によって適宜変更することができる。例えば、前記凹部の深さを収納用角パイプ３の肉厚ｔ1よりも大きくして、収納用角パイプ３をより確実に支持するようにしてもよい。また、図３−２に示すように、支持部材１０の管軸Ｚｍに垂直な断面形状は、正方形の角部外側が落とされた形状である。前記断面形状の外形寸法はｌ2となっており、（ｌ2−２×ｔ1）が、隣接する収納用角パイプ３同士の距離に相当する。
【００５３】
図４−１、図４−２は、実施例１に係るスペーサ用角パイプを示す説明図である。図４−１、図４−２に示すように、スペーサ用角パイプ２０には、管軸Ｚｓ方向に貫通する貫通孔２０ｈが設けられている。バスケット１ａを組み立てると、この貫通孔２０ｈが、収納用角パイプ３の外側面３ｓに垂直な方向に隣接する収納用角パイプ３に収納されるリサイクル燃料集合体の未臨界性を確保するフラックストラップとしての機能を果たす（図１）。これにより、燃焼度の高いＰＷＲ用燃料を収納したときには、十分な未臨界機能を達成することができる。支持部材１０は、Ｂ−Ａｌ材で製造することが好ましい。また、ボロンを添加していない材料で支持部材を製造する場合でも、前記貫通孔１０ｈに中性子遮蔽材を挿入又は充填してもよい。このような中性子遮蔽材としては、前記Ｂ−Ａｌ材料の他、カドミウム、ハフニウム、希土類元素等がある。なお、希土類元素を用いる場合には、ユーロピウム、デイスプロシウム、サマリウム、ガドリニウム等の酸化物を用いることができる。
【００５４】
このスペーサ用角パイプ２０の管軸Ｚｓ方向の長さはＬ3であり、この長さは、収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向長さＬ1、及び支持部材１０の管軸Ｚｍ方向長Ｌ2とほぼ同じ長さである。実施例１において、スペーサ用角パイプ２０の肉厚はｔ2であり、バスケット１ａの仕様によってこの厚さｔ2は任意に変更できる。
【００５５】
スペーサ用角パイプ２０の管軸Ｚｓ（この例では長手方向に相当に相当）に垂直な断面における外形状は矩形であり、前記断面における長辺（以下、断面長辺）側の外形寸法はｌ3で、前記断面における短辺（以下断面短辺）側の外形寸法はｌ4としてある。断面短辺側の外形寸法ｌ4は、隣接する収納用角パイプ３同士の距離に相当する。支持部材１０の管軸Ｚｍに垂直な断面における外形寸法ｌ2と支持部材１０の角部外側１０ｃｏの深さｔ1とを用いてｌ4を表せば、ｌ4＝（ｌ2−２×ｔ1）となる。
【００５６】
バスケット１ａを組み立てた場合、スペーサ用角パイプ２０は、収納用角パイプ３の外側面３ｓに垂直な方向に隣接する収納用角パイプ３の間に配置される。そして、スペーサ用角パイプ２０の断面長辺側外側面２０ｓ1は、収納用角パイプの外側面３ｓと当接して収納用角パイプ３の外側面３ｓに垂直な方向に対する力を受ける。同時に、収納用角パイプ３内に収納されるリサイクル燃料集合体から放出される熱をバスケット１ａの外側に向かって伝える。このバスケット１ａでは、スペーサ用角パイプ２０の断面長辺側外側面２０ｓ1は、収納用角パイプの外側面３ｓと当接する構造なので、両者の接触面積を大きくとることができる。これにより、伝熱面積を大きくできるので、発生する熱量の大きいＰＷＲ用のリサイクル燃料集合体を収納する際に、十分な伝熱性能を確保することができる。
【００５７】
また、スペーサ用角パイプ２０の管軸Ｚｓに垂直な断面における、断面短辺側の外側面（以下断面短辺側外側面）２０ｓ2は、支持部材１０の外側面１０ｓと向かい合う。スペーサ用角パイプ２０の断面長辺側の外形寸法ｌ3を、（ｌ1−２×ｔ1）とすれば、断面短辺側外側面２０ｓ2と、支持部材１０の外側面１０ｓとが接するようになる。ここで、ｌ1は、収納用角パイプ３の１辺の長さであり、ｔ1は、支持部材１０の角部外側１０ｃｏに形成される凹部の深さである。なお、スペーサ用角パイプ２０の断面長辺側の外形寸法ｌ3を大きくする程、収納用角パイプ３とスペーサ用角パイプ２０との接触面積を大きくできる。このため、収納用角パイプ３とスペーサ用角パイプ２０との伝熱を考慮すれば、前記外形寸法ｌ3はできる限り大きくすることが好ましい。
【００５８】
図５−１は、実施例１に係るバスケットの全体を表す斜視図である。上述したように、バスケット１ａは、収納用角パイプ３と、支持部材１０と、スペーサ用角パイプ２０とを組み合わせて構成される。全体としては、例えば図５−１に示すような、外形が多角形に構成される。そして、収納用角パイプ３内へリサイクル燃料集合体が収納されて、原子力施設内の貯蔵プール内に保管されたり、キャスクやキャニスタ内に格納されたりする。
【００５９】
図５−２は、リサイクル燃料集合体収納容器の一例であるキャスクの概要を示す斜視図である。図５−３は、図５−２に示したキャスクの平面図である。図５−２に示すように、キャスク２００は、蓋２００Ｔと胴２００Ｂとから構成されて、胴２００Ｂの内部にリサイクル燃料集合体を収納してから蓋２００Ｔにより密封される。図５−３に示すように、キャスク２００の胴２００Ｂは、筒状の胴本体２０１と、胴本体２０１の外周に取り付けられる伝熱フィン２０７と、伝熱フィン２０７のもう一方の長辺側端部に取り付けられる外筒２０５とで構成される。胴本体２０１は、γ線を遮蔽する機能を発揮させるため、十分な厚みを有する炭素鋼やステンレス鋼で製造される。なお、炭素鋼で胴本体２０１を製造する場合、十分なγ線遮蔽機能を発揮させるために、胴本体２０１の厚さは２０〜３０ｃｍとしている。
【００６０】
胴本体２０１には、溶接によって底板が筒状の胴本体２０１に取り付けることができる。また、胴本体２０１の外形に合わせた内部形状を持つコンテナ内に金属ビレットを装入し、胴本体２０１の内形に合わせた外形を持つ穿孔ポンチでこの金属ビレットを熱間拡張成形することによって胴本体２０１と底板とを一体に成形してもよい。さらには、鋳造によって胴本体２０１を製造してもよい。
【００６１】
胴本体２０１の内部は、リサイクル燃料集合体を格納するバスケット１ａが収納されるキャビティ２０１ｃとなる。このキャビティ２０１ｃの軸方向（図中Ｚで示す方向）に垂直な断面内形状は円形であるが、キャスク２００の仕様に応じて、八角形や略十字型・階段状等の断面内形状をもつキャビティも使用できる。このキャビティ２０１ｃの前記断面内形状は円形であるため、外形が多角形のバスケット１ａを収納する際には、第１バスケット支持体２０２ａ及び第２バスケット支持体２０２ｂを、バスケット１ａとキャビティ２０１ｃとの間に介在させて、バスケット１ａをキャビティ２０１ｃ内へ位置決めする。
【００６２】
キャビティ２０１ｃ内にリサイクル燃料集合体を収納した後は、胴本体２０１から放射性物質が漏洩することを防止するため、一次蓋２００Ｔ1及び二次蓋２００Ｔ2（図５−２）を前記胴の開口部２００Ｂｏに取り付けて、キャビティ２０１ｃを二重に密封する。そして、密封性能を確保するため、一次蓋２００Ｔ1及び二次蓋２００Ｔ2と胴本体２０１との間には金属ガスケットを設ける。
【００６３】
胴本体２０１の外周には、板状部材で作られた複数の伝熱フィン２０７が放射状に取り付けられている。この伝熱フィン２０７は、アルミニウム板、銅板等といった熱の良導材料で作られており、胴本体２０１の外周に溶接その他の接合手段によって、接合されている。また、伝熱フィン２０７の外側には、厚さ数ｃｍの炭素鋼で作られた外筒２０５が、溶接その他の接合手段によって取り付けられている。キャビティ２０１ｃ内に収納されたリサイクル燃料集合体は崩壊熱を発生する。この崩壊熱は、バスケット１ａ及び胴本体２０１を伝わってから、伝熱フィン２０７を介して外筒２０５に伝導されて、外筒２０５の表面から大気中に放出される。
【００６４】
胴本体２０１と外筒２０５と二枚の伝熱フィン２０７とで囲まれる空間２０９には、中性子を吸収するため、中性子遮蔽機能を有する材料が充填されている。このような機能を持つ材料としては、水素を多く含有する高分子材料であるレジン、ポリウレタン、又はシリコンその他の中性子吸収材料を使用することができる。この中性子吸収材料によって、リサイクル燃料集合体から放出される中性子を遮蔽し、キャスク２００の外部へ漏洩する中性子を規制値よりも少なくする。
【００６５】
キャスク２００は、リサイクル燃料集合体を収納した後、輸送及び貯蔵するために使用される。キャスクを輸送する場合には、キャスクの軸Ｚ方向における両端部に緩衝体を取り付けて、万一キャスク２００の落下事故等が発生した場合でも、十分な密封性能を確保できるようにされる。
【００６６】
（変形例１）
次に、実施例１の第１変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例１に係るバスケットと略同様の構成であるが、スペーサ用角パイプの長手側端部を張り出させた点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。図６−１は、実施例１の第１変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。図６−２は、実施例１の第１変形例に係るスペーサ用角パイプを示す平面図である。
【００６７】
このバスケット１ｂに用いられるスペーサ用角パイプ２１は、２枚の板状部材２１ｐの間に、これらに対して略垂直にリブ２１ｒが配置されている。リブ２１ｒは、板状部材２１ｐの長辺側端部（この例では、張り出し部２１ｔの端部２１ｔｔに相当する）よりも軸Ｚｓ側に配置される。このため、リブ２１ｒの外側から、張り出し部２１ｔが突出した形状になる。このように、このスペーサ用角パイプ２１は、長手側端部を張り出させた形状になっている。また、２枚のリブ２１ｒと２枚の板状部材２１ｐとで囲まれる空間が、スペーサ用角パイプ２１の軸Ｚｓ方向（この例では長手方向に相当に相当）に向かう貫通孔２１ｈとなる。この貫通孔２１ｈがフラックストラップの役割を果たす。
【００６８】
このスペーサ用角パイプ２１と、収納用角パイプ３と、支持部材１０とを組み合わせてバスケット１ｂを構成すると、支持部材１０の側面１０ｓ（図３−２）と、張り出し部２１ｔの端部２１ｔｔとが向かい合う。そして、２個の張り出し部２１ｔと支持部材１０の側面１０ｓとで囲まれる空間Ａ（図６−１）が形成される。この空間Ａにより、支持部材１０の近傍にはフラックストラップが形成されることになるので、未臨界機能をより向上させることができる。また、リブ２１ｒにより、スペーサ用角パイプ２１の強度が向上するので、前記リブ２１ｒと平行な方向の力をより確実に受け止めて、キャスク落下時における安全性を向上させることができる。また、スペーサ用角パイプの断面長辺側外側面２１ｓ1と収納用角パイプ３の外側面３ｓとが接するため、バスケット１ｂの伝熱性能も向上させることができる。
【００６９】
なお、貫通孔２１ｈ内に、前記リブ２１ｒと平行に、さらにリブを追加してもよい。このようにすれば、スペーサ用角パイプ２１の強度をさらに向上できる。また、リブの増加により板状部材２１ｐ間における伝熱面積を大きくできる。これにより、バスケット１ｂ全体の伝熱効率を向上させることができるので、燃焼度の大きいＰＷＲ用リサイクル燃料集合体を収納するために好適である。
【００７０】
（変形例２）
次に、実施例１の第２変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例１に係るバスケットと略同様の構成であるが、スペーサ用角パイプの貫通孔内に、スペーサ用角パイプの軸に垂直な断面内における断面長辺を連結するリブを設けた点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。図７−１は、実施例１の第２変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。図７−２は、実施例１の第２変形例に係るスペーサ用角パイプを示す平面図である。図７−３は、実施例１の第２変形例に係る他のスペーサ用角パイプを示す平面図である。
【００７１】
図７−１、図７−２に示すように、バスケット１ｃに用いられるスペーサ用角パイプ２２の管軸Ｚｓ方向（ここでは長手方向に相当）に垂直な断面内における断面短辺２２ｐ2に対して略平行にリブ２２ｒが設けられる。すなわち、スペーサ用角パイプ２２は、断面矩形の角パイプの内部にリブ２２ｒを設けた、断面日の字の構造である。リブ２２ｒは、２枚の断面長辺側板状部材２２ｐ1の間であって、板状部材２２ｐに対して略垂直に配置される。これにより、スペーサ用角パイプ２２の剛性が向上するので、バスケット１ｃ全体の強度を向上させることができる。スペーサ用角パイプ２２の貫通孔はリブ２２ｒによって仕切られて、貫通孔２２ｈ1及び２２ｈ2となる。そして、これらがフラックストラップの役割を果たす。リブ２２ｒの厚さｔ3は、スペーサ用角パイプ２２の肉厚ｔ2と同じ大きさとしてもよいし、異ならせてもよい。この例において、リブ２２ｒは、スペーサ用角パイプ２２の断面長辺側板状部材２２ｐ1の略中央部分に配置される。すなわち、スペーサ用角パイプ２２の管軸Ｚｓに垂直な断面における断面短辺側の外側面（以下断面短辺側外側面）２２ｓ2からリブ２２ｒまでの距離は、ｌ3／２となる。なお、リブ２２ｒは、断面長辺側板状部材２２ｐ1の略中央部分以外の部分に配置してもよい。
【００７２】
このスペーサ用角パイプ２２と、収納用角パイプ３と、支持部材１０とを組み合わせてバスケット１ｃを構成すると、支持部材１０の側面１０ｓ（図３−２）と、スペーサ用角パイプの断面短辺側外側面２２ｓ2とが向かい合う。また、スペーサ用角パイプ２２の断面長辺側外側面２２ｓ1と収納用角パイプ３の外側面３ｓとが接するので、バスケット１ｂの伝熱性能が向上する。さらに、リブ２２ｒにより、板状部材２２ｐ間の伝熱が向上する。
【００７３】
なお、図７−３に示すスペーサ用角パイプ２２'のように、リブ２２ｒ'の数を２枚とした断面目の字形状としてもよい。また、リブの枚数は１枚あるいは２枚に限定されるものではなく、３枚以上としてもよい。２枚以上リブを配置する場合、リブ同士２２ｒ'の間隔と、断面短辺側板状部材２２ｐ2'とリブ２２ｒ'との間隔は等間隔でもよいし、異ならせてもよい。
【００７４】
（変形例３）
次に、実施例１の第３変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例１に係るバスケットと略同様の構成であるが、スペーサ用角パイプと支持部材とを連結構造により連結した点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。図８は、実施例１の第３変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。図９−１は、実施例１の第３変形例に係る支持部材を示す平面図である。図９−２は、実施例１の第３変形例に係る支持部材の連結部分を示す拡大図である。図１０−１は、実施例１の第３変形例に係るスペーサ用角パイプを示す平面図である。図１０−２は、実施例１の第３変形例に係るスペーサ用角パイプの連結部分を示す拡大図である。
【００７５】
このバスケット１ｄを構成するスペーサ用角パイプ２３と支持部材１３とは、互いに連結できる構造となっている。図９−１に示すように、支持部材１３の４個の外側面１３ｓには、それぞれ凹状の連結部１３ｊが設けられている。図９−２に示すように、この連結部１３ｊは、連結部入口１３ｊｉと連結部内部１３ｊｊとで構成される。そして、連結部入口１３ｊｉの開口長さｈｉは、連結部内部１３ｊｊの内部長さｈｊよりも小さく形成されている。また、支持部材１３には、その管軸Ｚｍ方向に貫通する直径ｄの貫通孔１３ｈが設けられており、バスケット１ｄを組み立てたときには、フラックストラップの機能を果たす。
【００７６】
図１０−１に示すように、スペーサ用角パイプ２３の管軸Ｚｓに垂直な断面における断面短辺側の外側面（以下断面短辺側外側面）２３ｓ2には、凸状の突起部２３ｊが設けられている。図１０−２に示すように、突起部２３ｊは、軸部２３ｊｉと鍔部２３ｊｊとで構成される。軸部２３ｊｉの幅ｋｉは、鍔部２３ｊｊの幅ｋｊよりも小さく形成される。また、鍔部２３ｊｊは、支持部材１３の連結部１３ｊの連結部内部１３ｊｊにはめ込まれるので、鍔部２３ｊｊの幅ｋｊは、連結部内部１３ｊｊの内部長さｈｊよりもやや小さくなっている。同様に、軸部２３ｊｉの幅ｋｉは、連結部入口１３ｊｉの開口長さｈｉよりもやや小さく構成される。
【００７７】
バスケット１ｄを組み立てたときには、この突起部２３ｊが、支持部材１３の連結部１３ｊと嵌め合わされる。そして、スペーサ用角パイプ２３の突起部２３ｊの鍔部２３ｊｊが、支持部材１３の連結部１３ｊに設けられる連結部入口１３ｊｉと噛み合って、スペーサ用角パイプ２３と支持部材１３とが連結される。これにより、スペーサ用角パイプ２３と支持部材１３とが強固に結合されるので、バスケット１ｄ全体が堅牢な構造となる。その結果、キャスク落下時の衝撃力に対するバスケット１ｄの耐久性が向上する。また、スペーサ用角パイプ２３と支持部材１３とを連結することにより、両者の接触部分が多くなるので、伝熱性能も向上する。
【００７８】
なお、上記例において、凹状の連結部は支持部材１３に、凸状の突起部はスペーサ用角パイプ２３側に設けてあるが、凹状の連結部をスペーサ用角パイプ２３側に、凸状の突起部を支持部材１３に設けてもよい。また、凹状の連結部を支持部材１３及びスペーサ用角パイプ２３へ交互に設けてもよい。さらに、支持部材１３の外側面１３ｓ1の一つに、複数の連結部を形成してもよい。例えば、外側面１３ｓ1の一つに凹状の連結部と凸状の突起部を１個づつ形成したり、凹状の連結部を複数形成したり、あるいは凸状の突起部を複数形成したりすることができる。
【００７９】
図１１−１、図１１−２は、実施例１の第３変形例に係る他の連結構造を示す平面図である。図１１−１に示すように、スペーサ用角パイプ２３ａと支持部材１３ａとの連結構造は、あり溝１３ａｊと、これに嵌めこまれる突起部２３ａｊとで構成してもよい。また、図１１−２に示すように、スペーサ２３ｂの連結部２３ｂｊを構成する鍔部２３ｂｊｊを断面円形状として、これが嵌め込まれる支持部材１３ｂの連結部１３ｂｊを構成する連結部内部１３ｂｊｊを、前記鍔部２３ｂｊｊの断面形状に合わせた形状としてもよい。
【００８０】
以上、実施例１及びその変形例によれば、収納用角パイプと、支持部材と、スペーサ用角パイプとを組み合わせて、リサイクル燃料集合体を収納するバスケットを構成する。これにより、それぞれの構成部材は小さい押出し推力により押出し成形できるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合であっても効率よく製造できる。なお、実施例１及びその変形においては、前記支持部材と前記スペーサ用角パイプとを熱伝導性に優れるＡｌ合金で製造してもよいし、中性子遮蔽機能を持つＢ−Ａｌ合金で製造してもよい。また、前記支持部材と前記スペーサ用角パイプとは、ＦＳＷ（Friction Stirred Welding：摩擦攪拌接合）や溶接等の接合手段により固定してもよい。さらに、前記支持部材と前記スペーサ用角パイプとはねじその他の締結手段により結合してもよい。また、前記支持部材、前記スペーサ用角パイプがキャスクのキャビティと接触する部分は、ねじその他の締結手段により固定してもよい。
【実施例２】
【００８１】
実施例２に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、格子状に配列されて、内部にリサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプと、前記収納用角パイプの外側面に当接するとともに、前記収納用角パイプ同士の間に配置されるスペーサ部材と、を備えて構成される点に特徴がある。実施例２においては、スペーサ部材が、収納用角パイプのスペーサとしての機能を果たす。
【００８２】
図１２−１は、実施例２に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットを示す説明図である。図１２−２は、実施例２に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのスペーサ部材の組み合わせを示す説明図である。図１２−１に示すように、実施例２に係るバスケット１ｅは、格子状に配列した収納用角パイプ３の間に、平板の両面にそれぞれ複数の突起を備えるスペーサ部材３０を配置して構成される。このとき、スペーサ部材３０に形成される第１突起３０ｒ1の第１端部３０ｔ1、及び第２突起３０ｒ2の第２端部３０ｔ2が、収納用角パイプ３の外側面３ｓに当接する。
【００８３】
図１３−１、図１３−２は、実施例２に係るバスケットを構成するスペーサ部材の説明図である。図１３−１に示すように、スペーサ部材３０は、平板３０ｐの両面に、それぞれ第１突起３０ｒ1及び第２突起３０ｒ2が形成される。この例では、それぞれ４個の第１突起３０ｒ1及び第２突起３０ｒ2が形成されるが、個数はこれに限られない。そして、図１３−２に示すように、２個の第１突起３０ｒ1と収納用角パイプ３の外側面３ｓとで囲まれる空間Ｃ1、及び２個の第２突起３０ｒ2と収納用角パイプ３の外側面３ｓとで囲まれる空間Ｃ2が、フラックストラップとなる。
【００８４】
図１３−２に示すように、収納用角パイプ３の外側面３ｓ間の距離はａであり、これはスペーサ部材３０の第１端部３０ｔ1と第２端部３０ｔ2との距離に相当する。また、第１突起３０ｒ1の長さと第２突起３０ｒ2の長さとは異なる。具体的には、第１突起３０ｒ1の長さがａ／２−ｔ5であり、第２突起３０ｒ2の長さがａ／２である。これにより、スペーサ部材３０の軸Ｚｓに垂直な断面内において、平板３０ｐは、収納用角パイプ３の外側面３ｓ間の中間位置よりもオフセットされた場所に位置する。そして、図１２−２のＢで囲んだ部分に示すように、スペーサ部材３０を組み合わせたときには、平板３０ｐの端部３０ｐｔが、他の平板３０ｐの端部側面３０ｔｓへ当接するように組み合わされる。これにより、バスケット１ｅとして組み立てた場合には、スペーサ部材３０のずれを抑制できる。
【００８５】
以上、実施例２に係るバスケットを構成するスペーサ部材は、平板の両面にそれぞれ複数の突起が形成される構造なので、押出し成形する場合には中子が不要である。このため、難押出し材であるＢ−Ａｌ材を用いる場合には、比較的小さい押出し圧力で成形することができる。これにより、実施例２に係るバスケットは、Ｂの含有量を高くしても比較的効率よく製造できるので、未臨界機能を確保しやすくなる。また、実施例２に係るバスケットを構成するスペーサ部材を押出し成形する際には中子が不要なので、その分安価に製造することができる。なお、実施例２に係るバスケットのスペーサ部材は、切削加工により製造することもできる。さらに、収納用角パイプとスペーサ部材でバスケットを構成できるので、バスケットを構成する部材の種類が少なくなる。これにより、バスケットの製造コストをさらに低減できる。
【００８６】
（変形例１）
次に、実施例２の第１変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例２に係るバスケットと略同様の構成であるが、大小２種類のスペーサ部材を用いてバスケットを構成する点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。図１４は、実施例２の第１変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。図１５−１、図１５−２は、実施例２の第１変形例に係るバスケットを構成するスペーサ部材の平面図である。
【００８７】
このバスケット１ｆは、格子状に配列した収納用角パイプ３の間に、第１スペーサ部材３１と、これよりも幅の大きい第２スペーサ部材３２とを配置する。図１４に示すように、第１スペーサ部材３１の第１外側面３１ｓ1は、収納用角パイプ３の外側面３ｓと当接する。そして、第１スペーサ部材３１は、特定の一方向に揃えて配置される。例えば、すべての第１スペーサ部材３１の第１外側面３１ｓ1が、バスケット１ｆの特定の一方向（ここではＸ方向）に直交するように配置される。第２スペーサ部材３２は、第１スペーサ部材３１の第１外側面３１ｓ1に対して直交するように、すなわち第１スペーサ部材３１の平板部３１ｐに対して第２スペーサ部材の平板部３２ｐが直交するように配置される。
【００８８】
第１スペーサ部材３１及び第２スペーサ部材３２は、軸Ｚｓに垂直な断面における形状が、１枚の板を波状に折り曲げた形状となっている。図１５−１に示すように、第１スペーサ部材３１は、平行かつ交互に配置される第１平板部３１ｐと、この第１平板部３１ｐに対して直交するとともに、交互に配置される第１平板部３１ｐをつなぐ第１リブ３１ｒとを含んで構成される。また、スペーサ部材３１の長辺側端部には、第１開放リブ３１ｒ'が設けられる。そして、第１平板部３１ｐの第１外側面３１ｓ1と、第１開放リブ３１ｒ'のリブ端部３１ｒｔ'が収納用角パイプ３の外側面３ｓと当接する。また、第１リブ３１ｒの第２外側面３１ｓ2が第２スペーサ部材３２と当接し、これを支持する。また、第１スペーサ部材３１の軸Ｚｓ方向に垂直な断面内における断面長辺長さｌ1は、収納用角パイプ３の１辺の長さと等しく、断面短辺長さａは、バスケット１ｆを構成する収納用角パイプ３の外側面３ｓ間における距離に等しい。
【００８９】
図１４及び図１５−２に示すように、第２スペーサ部材３２の軸Ｚｓに垂直な断面における断面長辺長さＬ3は、第１スペーサ部材３１の軸Ｚｓ方向に垂直な断面内における断面長辺長さｌ1よりも大きく、収納用角パイプ３の１辺の長さよりも大きくなっている。これにより、１個の第２スペーサ部材３２により、複数の収納用角パイプ３を支持することができる。第２スペーサ部材３２の断面長辺長さＬ3は、製造上の制約等にもよって適宜決定することができるが、バスケット１ｆの一列に配置される収納用角パイプ３をすべて支持できる程度の長さとすることが好ましい。
【００９０】
第２スペーサ部材３２は、平行かつ交互に配置される第２平板部３２ｐと、この第２平板部３２ｐに対して直交するとともに、交互に配置される第２平板部３２ｐをつなぐ第２リブ３２ｒとを含んで構成される。そして、第２平板部３２ｐの第１外側面３２ｓ1が収納用角パイプ３の外側面３ｓと当接して、収納用角パイプ３を支持する。また、第２スペーサ部材３２の軸Ｚｓ方向に垂直な断面内における断面短辺長さａは、バスケット１ｆの収納用角パイプ３の外側面３ｓ間における距離に等しい。
【００９１】
以上、実施例２の第１変形例に係るバスケットを構成するスペーサ部材は、１枚の板を波状に折り曲げた構造なので、押出し成形する場合には中子が不要である。このため、難押出し材であるＢ−Ａｌ材を用いる場合には、比較的小さい押出し圧力で成形することができる。これにより、実施例２に係るバスケットは、Ｂの含有量を高くしても比較的効率よく製造できるので、未臨界機能を確保しやすくなる。また、このバスケットは、収納用角パイプの外側面に対して直交する方向に多数のリブが配置される構造なので、バスケット全体を強固な構造とすることができる。また、実施例２の第１変形例に係るバスケットを構成するスペーサ部材を押出し成形する際には中子が不要なので、その分安価に製造することができる。なお、実施例２に係るバスケットのスペーサ部材は、切削加工により製造することもできる。
【００９２】
（変形例２）
次に、実施例２の第２変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例２に係るバスケットと略同様の構成であるが、格子状に配列した収納用角パイプの間に長辺側端部を階段状に形成した板状のスペーサ部材を配置するとともに、前記スペーサ部材の長辺側端部同士を組み合わせて構成する点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。
【００９３】
図１６−１は、実施例２の第２変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。図１６−２は、実施例２の第２変形例に係るバスケットを構成するスペーサの平面図である。図１６−１に示すように、このバスケット１ｇは、格子状に配列した収納用角パイプ３と、板状のスペーサ部材３３とを組み合わせて構成される。
【００９４】
スペーサ部材３３は、軸Ｚｓ方向に向かう貫通孔を有する中空板であり、軸Ｚｓ方向に向かうリブ３３ｒで仕切られている。そして、リブ３３ｒで仕切られた２個の貫通孔３３ｈ1、３３ｈ2が、フラックストラップの機能を果たす。スペーサ部材３３の軸Ｚｓ方向の長さは、収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向の長さＬ1（図２−１参照）と略等しい。スペーサ部材３３を、第１外側面３３ｓ1に直交する方向から見た場合、スペーサ部材３３の投影像は長方形となる。この場合において、スペーサ部材３３の長辺側における端部を、長辺側端部（図１６−２の３３ｓ2）という。
【００９５】
図１６−２に示すように、スペーサ部材３３の長辺側端部３３ｓ2は、断面四角形の突起３３ｔが設けられることにより、階段状に形成されている。また、スペーサ部材３３の軸Ｚｓに垂直な断面の形状は、前記軸Ｚｓに対して点対称となっている。スペーサ部材３３の軸Ｚｓに垂直な断面において、断面短辺長さはａである。また、突起３３ｔの断面形状は、１辺の長さがａ／２の正方形である。
【００９６】
バスケット１ｇを組み立てた場合には、スペーサ部材３３の長辺側端部３３ｓ2同士が組み合わされる（図１６−１のＤで示す部分）。このとき、長辺側端部３３ｓ2の第１端面３３ｓｔ1と、他の長辺側端部３３ｓ2の第２端面３３ｓｔ2とが当接する。同時に、長辺側端部３３ｓ2の第３端面３３ｓｔ3と、他の長辺側端部３３ｓ2の第４端面３３ｓｔ4とが当接する。また、スペーサ部材３３の第１外側面３３ｓ1は、収納用角パイプ３の外側面３ｓと当接する。
【００９７】
以上、実施例２の第２変形例では、上記構成により、複数のスペーサ部材３３同士がその長辺側端部３３ｓ2で組み合わされるので、スペーサ部材３３同士を正確に位置決めできる。また、スペーサ部材３３の長辺側端部３３ｓ2の接触面積が大きくなるので、キャスク落下時における衝撃力を効率的に伝達できる。これにより、バスケット１ｇは堅牢に構成される。さらに、収納用角パイプ３とスペーサ部材３３との伝熱面積を大きくできるとともに、スペーサ部材３３同士の伝熱面積も大きくできるので、バスケット１ｇ全体としての伝熱性能も向上する。また、スペーサ部材３３は比較的寸法が小さいので、難押出し材であるＢ−Ａｌ材を用いる場合には、比較的小さい押出し圧力で成形することができる。これにより、実施例２の第２変形例に係るバスケットは、難押出し材であるＢ−Ａｌ材を用いた場合でも比較的効率よく製造できる。
【００９８】
なお、実施例２及びその変形においては、前記スペーサ部材を熱伝導性に優れるＡｌ合金で製造してもよいし、中性子遮蔽機能を持つＢ−Ａｌ合金で製造してもよい。また、前記スペーサ部材同士を、ＦＳＷ（Friction Stirred Welding：摩擦攪拌接合）や溶接等の接合手段により固定してもよい。さらに、前記スペーサ部材同士をねじその他の締結手段により結合してもよい。また、前記スペーサ部材がキャスクのキャビティと接触する部分は、ねじその他の締結手段により固定してもよい。
【実施例３】
【００９９】
実施例３に係るバスケットは、軸方向に垂直な断面が十字形状のクロスメンバーを、その長辺側端部同士で組み合わせて格子状の空間を構成するとともに、前記空間内に収納用角パイプを配置する点に特徴がある。次の説明において、実施例１、２と同様の構成については説明を省略する。なお、実施例３においては、前記クロスメンバーが、収納用角パイプのスペーサとしての機能を果たす。
【０１００】
図１７−１は、実施例３に係るバスケットの一部を示す平面図である。図１７−２は、実施例３に係るバスケットを構成するクロスメンバーの平面図である。実施例３に係るバスケット１ｈは、断面十字形状のクロスメンバー４０と、収納用角パイプ３とを組み合わせて構成される。図１７−２に示すように、クロスメンバー４０は、管軸Ｚｍ方向（ここでは長手方向に相当）に垂直な断面における形状が略十字形であり、４本の腕４０ａが十字の中心部分４０ｃで交差する。腕４０ａの突き出し長さはｌ6／２であり、収納用角パイプ３の外側における１辺の長さｌ1の１／２よりもやや大きく設定する。また、腕４０ａの厚さはａであり、バスケット１ｈを組み立てた場合における隣接する収納用角パイプ３の外側面３ｓ間距離に相当する。
【０１０１】
中心部分４０ｃには管軸Ｚｍ方向に向かう直径ｄの第１貫通孔４０ｈ1が設けられる。また、各腕４０ａにも、管軸Ｚｍ方向に向かう第２貫通孔４０ｈ2が設けられる。バスケット１ｈを組み立てたとき、この第１貫通孔４０ｈ1は、収納用角パイプ３の角部の方向に放射される中性子を遮蔽するフラックストラップの機能を果たす。なお、第１貫通孔４０ｈ1には、必要に応じて中性子吸収材料を入れてもよい。また、第２貫通孔４０ｈ2は、収納用角パイプ３の外側面３ｓに対して垂直方向に放射される中性子を遮蔽するフラックストラップの機能を果たす。
【０１０２】
バスケット１ｈを組み立てた場合、クロスメンバー４０は、長辺側端部４０ｔ（腕４０ａの開放端部）同士が突き合わされて組み合わされる。このとき、４個のクロスメンバー４０の外側面４０ｓで囲まれた空間が形成される。この空間は、管軸Ｚｍに垂直な断面形状が略正方形であり、ここに収納用角パイプ３が配置される。
【０１０３】
以上、実施例３に係るバスケットでは、断面十字形状のクロスメンバーを組み合わせて形成した空間に収納用角パイプを配置する。これにより、クロスメンバーと収納用角パイプとの接触面積を大きくして、バスケット全体の伝熱性能を向上させることができる。また、クロスメンバーの寸法が比較的小さくなるので、Ｂ−Ａｌ材のような難押出し材でも押出し圧力が比較的小さく、また押出しダイスの摩耗も比較的少ないので、比較的効率よく製造することができる。
【０１０４】
（変形例１）
次に、実施例３の第１変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例３に係るバスケットと略同様の構成であるが、長辺側端部に凸部を形成した腕と、長辺側端部に凹部を形成した腕とを備えるクロスメンバーを備え、凸部が形成された長辺側端部と凹部が形成された長辺側端部とを組み合わせる点が異なる。他の構成は実施例３と同様なので説明を省略する。
【０１０５】
図１８は、実施例３の第１変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。バスケット１ｉを構成するクロスメンバー４１が備える第１腕４１ａ1は、第１長辺側端部４１ｔ1に断面略三角形状の凸部が形成されている。また、クロスメンバー４１が備える第２腕４１ａ2は、第２長辺側端部４１ｔ2に断面略三角形状の凹部が形成されている。バスケット１ｉを組み立てる時には、クロスメンバー４１の第１長辺側端部４１ｔ1と第２長辺側端部４１ｔ2とを突き合わせて、複数のクロスメンバー４１同士を組み合わせる。
【０１０６】
このように、長辺側端部に形成された凹部と凸部とが組み合わされるので、クロスメンバー４１の位置決め精度が向上するとともに、クロスメンバー４１同士のずれも抑制できるので、バスケット１ｉの組み立ても容易になる。また、断面略三角形状の凹部と凸部とを組み合わせるので、第１長辺側端部４１ｔ1と第２長辺側端部４１ｔ2との接触面積が大きくなる。これにより、クロスメンバー４１同士の熱伝導が向上するので、バスケット１ｉ全体の伝熱性能も向上する。
【０１０７】
また、キャスク落下時の衝撃力は、隣接するクロスメンバー４１の長辺側端部から伝わるが、上記構成により第１長辺側端部４１ｔ1と第２長辺側端部４１ｔ2との接触面積が大きくなるため、長辺側端部同士の接触面に発生する衝撃応力を小さくできる。これにより、バスケット１ｉ全体としての耐久性を向上させることができる。さらに、断面略三角形状の凹部と凸部とを組み合わせるので、クロスメンバー４１をＢ−Ａｌ材のような中性子吸収能を持つ材料で製造すれば、長辺側端部の突き合せ部を通過する中性子を抑制することもできる。
【０１０８】
（変形例２）
次に、実施例３の第２変形例に係るバスケットについて説明する。このバスケットは、実施例３に係るバスケットと略同様の構成であるが、長辺側端部を階段状に形成した腕を備え、この長辺側端部同士を組み合わせる点が異なる。他の構成は実施例３と同様なので説明を省略する。
【０１０９】
図１９は、実施例３の第２変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。バスケット１ｊを構成するクロスメンバー４２が備える第１腕４２ａ1は、管軸Ｚｍ方向に垂直な断面内において、第１長辺側端部４２ｔ1が階段状に形成されている。また、クロスメンバー４２が備える第２腕４２ａ2は、管軸Ｚｍ方向に垂直な断面内において、第２長辺側端部４２ｔ2が階段状に形成されている。図１９中左下のクロスメンバー４２に示すように、クロスメンバー４２の管軸Ｚｍに対して垂直な断面において、第１腕４２ａ1は、管軸Ｚｍに対して点対称に配置され、第２腕４２ａ2も、管軸Ｚｍに対して点対称に配置される。そして、バスケット１ｊを組み立てる時には、クロスメンバー４２の第２長辺側端部４２ｔ1と第２長辺側端部４２ｔ2とを突き合わせて、複数のクロスメンバー４２同士を組み合わせる。
【０１１０】
このように、階段状に形成された長辺側端部同士組み合わされるので、クロスメンバー４２の位置決め精度が向上するとともに、クロスメンバー４２同士のずれも抑制できるので、バスケット１ｊの組み立ても容易になる。また、階段状に形成された長辺側端部同士を組み合わせるので、第１長辺側端部４２ｔ1と第２長辺側端部４２ｔ2との接触面積が大きくなる。これにより、クロスメンバー４２同士の熱伝導が向上するので、バスケット１ｉ全体の伝熱性能も向上する。
【０１１１】
また、キャスク落下時の衝撃力は、隣接するクロスメンバー４２の長辺側端部から伝わるが、上記構成により第１長辺側端部４２ｔ1と第２長辺側端部４２ｔ2との接触面積が大きくなるため、長辺側端部同士の接触面に発生する衝撃応力を小さくできる。これにより、バスケット１ｊ全体としての耐久性を向上させることができる。さらに、階段状に形成された長辺側端部同士を組み合わせるので、クロスメンバー４２をＢ−Ａｌ材のような中性子吸収能を持つ材料で製造すれば、長辺側端部の突き合わせ部を通過する中性子を抑制することもできる。
【０１１２】
なお、実施例３及びその変形においては、前記クロスメンバーを熱伝導性に優れるＡｌ合金で製造してもよいし、中性子遮蔽機能を持つＢ−Ａｌ合金で製造してもよい。また、前記クロスメンバー同士を、ＦＳＷ（Friction Stirred Welding：摩擦攪拌接合）や溶接等の接合手段により固定してもよい。さらに、前記クロスメンバー同士をねじその他の締結手段により結合してもよい。また、前記スペーサ部材がキャスクのキャビティと接触する部分は、ねじその他の締結手段により固定してもよい。
【実施例４】
【０１１３】
実施例４に係るバスケットは、角パイプ状部材を互いに直交させるとともにバスケットの底面に対して傾斜させて長辺側端部同士を当接させて積み重ねて、前記角パイプ状部材で囲まれた格子状の空間へ収納用角パイプを配置する点に特徴がある。なお、実施例４においては、前記角パイプ状部材が、収納用角パイプのスペーサとしての機能を果たす。
【０１１４】
図２０−１は、実施例４に係るバスケットを示す平面図である。図２０−２は、図２０−１の矢印Ａ方向から見た側面図である。図２０−３は、図２０−１の矢印Ｂ方向から見た側面図である。図２１−１は、実施例４に係るバスケットを構成する第１角パイプ状部材を示す説明図である。図２１−２は、実施例４に係るバスケットを構成する第２角パイプ状部材を示す説明図である。図２１−３は、実施例４に係るバスケットを構成する楔状スペーサを示す説明図である。
【０１１５】
図２０−１〜図２０−３に示すように、バスケット１ｌは、第１角パイプ状部材５３と第２角パイプ状部材５４とが互いに直交するように、長辺側端部５３ｔ1、５４ｔ1同士を当接させて、収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向に積み重ねられる。このとき、図２０−２に示すように、第１角パイプ状部材５３は、その管軸Ｚｓが、バスケット１ｌの底部２０１ｂに対して傾き角度θだけ傾くように配置される。このため、図２１−１に示すように、第１角パイプ状部材５３を側面方向から見た場合には、第１角パイプ状部材５３は平行四辺形形状となっている。
【０１１６】
また、第１角パイプ状部材５３と組み合わされる第２角パイプ状部材５４は、前記傾き角度θを維持できるように、軸Ｚｓに垂直な断面外形状は、バスケット１ｌの底部２０１ｂに対して傾き角度θだけ傾いた平行四辺形形状となっている（図２１−２参照）。そして、この傾き角度θを維持するため、バスケット１ｌの底部２０１ｂと第１角パイプ状部材５３の長辺側端部５３ｔ1との間には、図２０−２に示すように、楔状スペーサ５５が配置される。このようにして組合された、第１角パイプ状部材５３及び第２角パイプ状部材５４によって囲まれる格子状の空間へ、収納用角パイプ３が配置される。
【０１１７】
上記構成により、第１角パイプ状部材５３はバスケット１ｌの底部２０１ｂに対して傾斜しているので、バスケット１ｌの水を容易に抜くことができる。また、第１角パイプ状部材５３及び第２角パイプ状部材５４には水抜き孔を形成する必要はないので、両角パイプ状部材の製造工程を簡略化できる。なお、第１角パイプ状部材５３の軸方向に垂直な断面形状を平行四辺形形状とすることにより、第２角パイプ状部材５４も、バスケット１ｌの底部２０１ｂに対して傾斜させて配置してもよい。このようにすれば、バスケット１ｌの水をより容易に抜くことができる。
【０１１８】
また、第１角パイプ状部材５３及び第２角パイプ状部材５４の空気も抜けやすくなるので、第１及び第２角パイプ状部材５３及び５４内に残留する空気を低減できる。これにより、未臨界性を確保しやすくなるとともに、フラックストラップの距離や中性子吸収層の厚みを最小に設定できる。その結果、コンパクトかつ軽量なバスケット１ｌを得ることができる。また、従来のバスケットと同じ質量であれば、より安全なバスケット１ｌを構成することができる。
【０１１９】
（変形例）
実施例４の変形例に係るバスケットは、板状部材を互いに直交させて組み合わせ、複数段積層させるとともに、前記板状部材をバスケットの底面に対して傾斜させて前記板状部材の長辺側端部同士に設けられた切り欠き部同士を組み合わせて構成する点に特徴がある。
【０１２０】
図２２−１は、実施例４の変形例に係るバスケットを示す斜視図である。図２２−２は、実施例４の他の変形例に係るバスケットを示す斜視図である。図２２−１に示すバスケット３００は、リブ３１３によって仕切られるとともに、長手方向に貫通する貫通孔３１１を備える板状部材３１０を組み合わせ、複数段積層させて構成したものである。板状部材３１０の長辺側端部３１０ｌｔには、複数の切り欠き部３１２が形成されており、板状部材３１０同士を直交させて互いの切り欠き部３１２同士を組み合わせる。
【０１２１】
バスケット３００を組み立てる際には、まず、一段目を構成する板状部材３１０を平行に配置する。そして、二段目を構成する板状部材３１０を、一段目を構成する板状部材３１０に対して直交させるとともに、一段目と二段目との板状部材３１０の切り欠き部３１２同士を組み合わせる。これを順次繰り返し、必要な高さまで板状部材３１０を積層させて、バスケット３００が完成する。バスケット３００は、複数の板状部材３１０で囲まれる格子状の空間を備える。この空間をセルといい、リサイクル燃料集合体がこのセル内に収納される。
【０１２２】
図２２−２に示すバスケット３０１は、図２２−１に示すバスケット３００と略同様であるが、バスケット３０１を構成する板状部材３１０ａのそれぞれの長辺側端部３１０ｌｔには、凸部３１５と凹部３１６とが形成されている点が異なる。バスケット３０１を組み立てる際には、長辺側端部３１０ｌｔを同じ方向に揃えて積層される板状部材３１０ａの凸部３１５と凹部３１６とが組み合わされる。凸部３１５と凹部３１６とが組み合わされることにより、板状部材３１０ａの長辺側端部３１０ｌｔ同士の当接面を通過する中性子数を低減できる。バスケット３００とバスケット３０１との相違点は上述した点のみなので、次の説明では、バスケット３００を例とする。
【０１２３】
図２２−３は、実施例４の変形例に係るバスケットを構成する板状部材を示す側面図である。図２２−４は、実施例４の変形例に係るバスケットを構成する板状部材の切り欠き部を示す側面図である。図２２−５は、実施例４の変形例に係るバスケットを示す側面図である。図２２−３に示すように、板状部材３１０の内部に設けられるリブ３１３は、バスケット３００の底部２０１ｂに対して角度θだけ傾いている。また、図２２−４に示すように、板状部材３１０の長辺側端部３１０ｌｔに形成される切り欠き部３１２の切込方向は、長辺側端部３１０ｌｔに対して（９０°−θ）だけ傾いている。すなわち、切り欠き部３１２の側面３１２ｓが、長辺側端部３１０ｌｔに対して（９０°−θ）だけ傾いている。また、切り欠き部３１２の底面３１２ｂは、長辺側端部３１０ｌｔと同様に、バスケット３００の底部２０１ｂに対してθだけ傾いている。
【０１２４】
このような切り欠き部３１２を備える板状部材３１０を用いてバスケット３００を組み立てると、図２２−５に示すように、板状部材３１０の長辺側端部３１０ｌｔ及びリブ３１３が、バスケット３００の底部２０１ｂに対して傾斜するように構成される。これにより、板状部材３１０内の水を容易に抜くことができる。また、板状部材３１０内の空気も抜けやすくなるので、板状部材３１０内に残留する空気を低減できる。これにより、未臨界性を確保しやすくなるとともに、フラックストラップの距離や中性子吸収層の厚みを最小に設定できる。その結果、コンパクトかつ軽量なバスケット３００を得ることができる。また、従来のバスケットと同じ質量であれば、より安全なバスケット３００を構成することができる。
【０１２５】
低減実施例４の変形例に係るバスケット３００の構造を採用しない場合、板状部材へ水抜き孔を穿孔する必要がある。板状部材へ水抜き孔を穿孔する場合には、孔径に対して長い距離の穿孔が必要になり、孔の位置の保持が難しく、また工具の摩耗も激しくなる。また、水抜き孔も多数必要であるとともに、水抜き孔を穿孔する板状部材の枚数も多数になるため、板状部材に水抜き孔を設けることはできるだけ避ける必要がある。実施例４の変形例に係るバスケット３００の構成を採用すれば、板状部材３１０へ水抜き孔を設ける必要もないので上記問題は解消でき、板状部材３１０を容易に製造できる。
【０１２６】
図２２−６は、実施例４の変形例に係るバスケットが備える板状部材の他の構成例を示す断面図である。図２２−６に示す板状部材３１０'は、長手方向に垂直な断面形状が平行四辺形状になっている。また、貫通孔３１１も、長手方向に垂直な断面形状が平行四辺形状になっている。そして、板状部材３１０'の長辺側端部３１０ｌｔ'及びリブ３１３'は、バスケットの底部２０１ｂに対して傾斜して構成される。このような構成により、貫通孔３１１内を水や空気が流れやすくなるので、板状部材３１０'内の水や空気をより容易に排出させることができる。
【実施例５】
【０１２７】
実施例５に係るバスケットは、角パイプ状部材を互いに直交させるように長辺側端部同士を当接して積み重ねるとともに、前記角パイプ状部材で囲まれた格子状の空間へ収納用角パイプを配置し、さらに、角パイプ状部材の長辺側端部には、水抜き通路が形成される点に特徴がある。なお、実施例５においては、前記角パイプ状部材が、収納用角パイプのスペーサとしての機能を果たす。
【０１２８】
図２３−１は、実施例５に係るバスケットの一部を示す斜視図である。図２３−２は、実施例５に係るバスケットの一部を示す平面図である。図２３−３は、実施例５に係るバスケットを構成する角状スペーサを示す説明図である。図２３−１、図２３−２に示すように、バスケット１ｋは、角パイプ状部材５０が互いに直交するように長辺側端部５０ｓ2を当接させて、収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向に積み重ねられる。そして、角パイプ状部材５０によって囲まれる格子状の空間へ、収納用角パイプ３が配置される。なお、バスケット１ｋを組み立てたとき、角パイプ状部材５０の側面５０ｓ1の一部は収納用角パイプ３の外側面３ｓと当接する。
【０１２９】
角パイプ状部材５０の長辺側端部５０ｓ2であって、他の角パイプ状部材５０の長辺側端部５０ｓ2と当接する部分には、貫通孔５０ｈ1が形成されている。そして、この貫通孔５０ｈ1には、例えばボルトを貫通させて、角パイプ状部材５０を固定する。また、角パイプ状部材５０の長辺側端部５０ｓ2には、水抜き通路５０ｗが形成されており、バスケット１ｋ内の水抜き時には、この水抜き通路を通してバスケット１ｋ内の水を排出する。同時に、角パイプ状部材内の水は、短辺側端部の開口部５０ｈから排出される。
【０１３０】
この水抜き通路５０ｗにより、角パイプ状部材５０には別途水抜き孔を設ける必要はない。水抜き孔を別途設ける場合には、そのための加工が必要であるが、この角パイプ状部材５０は、押出し成形により水抜き通路５０ｗを一体として形成できるので、かかる加工の手間を省略できる。また、この角パイプ状部材５０は簡素な構造なので、難押出し材であるＢ−Ａｌ材を用いた場合でも、押出し圧力は比較的小さい。このため、Ｂの含有量を高くしても比較的効率よく押出し成形できるので、未臨界機能を確保しやすくなる。
【０１３１】
図２４−１、図２４−２は、実施例５のバスケットに適用できる他の角パイプ状部材を示す説明図である。図２４−１に示す角パイプ状部材５１は、２枚の平板５１ｐの間に、前記平板５１ｐに対して垂直に２枚のリブ５１ｒを配置した、断面略井桁状の構造である。そして、リブ５１ｒと、リブ５１ｒから長辺側端部５１ｔ側へ突き出た２枚の平板５１ｐとで囲まれる部分が水抜き通路５１ｗとなる。このような構成によっても、角パイプ状部材の水抜き孔を不要にすることができる。また、角パイプ状部材５１の長手方向に垂直な断面内における水抜き通路５１ｗの断面積を大きくとることができるので、素早く確実にバスケット１ｋ内の水を排出させることができる。さらに、２枚のリブ５１ｒによって角パイプ状部材５１の強度も向上するので、バスケット１ｋ全体としての強度も向上する。
【０１３２】
図２４−２に示す角パイプ状部材５２は、断面矩形の角パイプの角部を面取りし、面取り部５２ｃを設けている。そして、この面取り部５２ｃが水抜き通路となって、バスケット１ｋ内の水が抜けるようになっている。このような構成によっても、角パイプ状部材の水抜き孔を不要にすることができる。なお、これらの角パイプ状部材５１、５２は、押出し成形により製造することができる。
【０１３３】
以上、実施例５のバスケットでは、角パイプ状部材の長辺側端部に水抜き通路を設けたので、バスケット内の水を効率よく排出することができる。また、この水抜き通路によって、角パイプ状部材に水抜き孔を設ける必要はないので、角パイプ状部材の製造工程を簡略化できる。なお、実施例５に係るバスケットの構成単独でもバスケット内の水を効率よく排出する効果は得られるが、実施例４に係るバスケットの構成に実施例５に係るバスケットの構成を適用すると、さらに水の排出効率を向上させることができる。
【０１３４】
なお、実施例４及び５においては、前記角パイプ状部材を熱伝導性に優れるＡｌ合金で製造してもよいし、中性子遮蔽機能を持つＢ−Ａｌ合金で製造してもよい。また、前記角パイプ状部材同士を、ＦＳＷ（Friction Stirred Welding：摩擦攪拌接合）や溶接等の接合手段により固定してもよい。さらに、前記角パイプ状部材同士をねじその他の締結手段により結合してもよい。また、前記角パイプ状部材がキャスクのキャビティと接触する部分は、ねじその他の締結手段により固定してもよい。
【実施例６】
【０１３５】
実施例６に係るバスケットは、実施例３と略同様の構成であるが、断面略Ｌ字形状のスペーサと収納用角パイプとを組み合わせ、両者の組み合わせ体を格子状に配置する点が異なる。他の構成は実施例３と同様である。なお、実施例６においては、前記断面略Ｌ字形状のスペーサが、収納用角パイプのスペーサとしての機能を果たす。
【０１３６】
図２５は、実施例６に係るバスケットの一部を示す平面図である。このバスケット１ｍは、リサイクル燃料集合体を格納する収納用角パイプ３と断面略Ｌ字形状のスペーサ６０とを組み合わせ、両者の組み合わせ体を格子状に配置して構成される。スペーサ６０は、内側面に複数の突起部６０ｔを備え、収納用角パイプ３の外側面３ｓとこの突起部６０ｔとが当接する。また、スペーサ６０の角部内側には、スペーサ６０の長手方向（収納用角パイプ３の管軸Ｚｐ方向）に向かう凹部が形成されており、組み合わされる収納用角パイプ３の角部外側と組み合わされる（図２５中Ｆで示す部分）。これにより、収納用角パイプ３とスペーサ６０との位置決めがなされる。
【０１３７】
スペーサ６０の外測面６０ｓ1は、隣接して配置される収納用角パイプ３の外側面３ｓ、及び隣接して配置されるスペーサ６０の端部面６０ｓ2と当接する。また、スペーサ６０の角部内部には、スペーサ６０の長手方向に向かう貫通孔６０ｆが形成されており、これがフラックストラップの機能を果たす。なお、この貫通孔６０ｆには、中性子遮蔽材を挿入してもよい。
【０１３８】
図２６は、実施例６の第１変形例に係るバスケットを示す平面図である。このバスケット１ｎを構成するスペーサ６１の内側面に備えられる突起部のうち、端部の突起部６１ｔ2には、張出し部６１ｔ3が設けられる。そして、この張出し部６１ｔ3は、収納用角パイプ３の外側面３ｓと当接する。また、収納用角パイプ３の外側面３ｓとこの突起部６１ｔ1とが当接する。これによって、収納用角パイプ３とスペーサ６１との位置決めがなされる。
【０１３９】
スペーサ６１の角部外側６１ｃｏは、凹状に形成されており、バスケット１ｎを組み立てた場合には、前記張出し部６１ｔ3と角部外側６１ｃｏとが当接する。これにより、隣接するスペーサ６１同士の位置決めを容易にすることができる。また、２個の前記張出し部６１ｔ3と、角部外側６１ｃｏとで囲まれる空間がフラックストラップとなる。なお、この空間には、中性子遮蔽材を挿入してもよい。
【０１４０】
図２７は、実施例６の第２変形例に係るバスケットを示す平面図である。第２変形例に係るバスケット１ｏは、実施例６の第１変形例に係るバスケット１ｎと略同じ構成であるが、バスケット１ｏを構成するスペーサ６２の角部外側６２ｃｏに、張り出し部６２ｔ3が嵌る段部６２ｄを設けた点が異なる。バスケット１ｏを組み立てると、スペーサ６２の端部の突起部６２ｔ2に設けられる張り出し部６２ｔ3が、前記段部６２ｄに嵌るので、スペーサ６２同士の位置決めが容易になる。また、バスケット１ｏの組み立ても容易になる。
【０１４１】
図２８は、実施例６の第３変形例に係るバスケットを示す平面図である。第３変形例に係るバスケット１ｐは、実施例６に係るバスケット１ｍと略同じ構成であるが、次の点でこれと異なる。すなわち、バスケット１ｐを構成するスペーサ６３の角部外側６３ｃｏに段部６３ｄを設ける。そして、スペーサ６３の端部突起６３ｔ2を収納用角パイプ３の幅よりも張り出させ、バスケット１ｐを組み立てたときには、端部突起６３ｔ2と段部６３ｄとが嵌め合わされる。このような構成により、バスケット１ｐを組み立てると、スペーサ６３の端部突起６３ｔ2と前記段部６２ｄとが嵌め合わされるので、スペーサ６３同士の位置決めが容易になる。また、バスケット１ｐの組み立ても容易になる。
【０１４２】
図２９−１〜図２９−３は、実施例６の第４変形例に係るバスケットを示す平面図である。このバスケット１ｑは、収納用角パイプ３と断面Ｌ字形状の第１エレメント６４で構成された第１セル６６ａを千鳥状に配置し、第１エレメント６４と第２エレメント６５によって囲まれた空間と収納用角パイプ３の内部とにリサイクル燃料集合体を収納する点が異なる。
【０１４３】
図２９−２に示すように、収納用角パイプ３の外側面３ｓと第１エレメント６４とを組み合わせることによって第１セル６６ａが作られる。また、図２９−３に示すように、第２セル６６ｂは、２個の第１エレメント６４と１個の第２エレメント６５によって作られる。図２９−１から分かるように、第１セル６６ａは千鳥状に配置されており、第２セル６６ｂは第１セル６６ａの隣に配置されている。すなわち、第２セル６６ｂも千鳥状に配置されることになる。
【０１４４】
ここで、第１エレメント６４は長手方向に垂直な断面形状がＬ字状であり、その内側面（第１エレメント６４において収納用角パイプ３が配置される側）に、第１エレメント６４の長手方向に向かう突起６４ｔが設けられている。また、第１エレメント６４の角部外側には、第２エレメント６５の端部突起６５ｔ2が嵌る第１段部６４ｄ1と、収納用角パイプ３の角部外側が嵌る第２段部６４ｄ2とが形成されている。一方、第２エレメント６５も長手方向に垂直な断面形状はＬ字状であるが、その外側面（第２エレメント６５において収納用角パイプ３が配置される側）に、第２エレメント６５の長手方向に向かう第１突起６５ｔ1が設けられている。なお、第１エレメント６４及び第２エレメント６５は中性子を遮蔽する機能を持たせるため、両者ともにＢ−Ａｌ材で製造されている。
【０１４５】
バスケット１ｑを組み立てると、第１エレメント６４の角部外側に形成された第１段部６４ｄ1に、第２エレメント６５の端部突起６５ｔ2が嵌る。同時に、第１エレメント６４の角部外側に形成された第２段部６４ｄ2に、収納用角パイプ３の角部外側が嵌る。これによって、第１及び第２エレメント６４、６５の動きが拘束されるとともに、第１エレメント６４と収納用角パイプ３の動きが拘束される。その結果、バスケット１ｑの組み立てが容易になるとともに、バスケット１ｑの構造がより強固になる。
【０１４６】
リサイクル燃料集合体は、第１セル６６ａを構成する収納用角パイプ３の内部、及び第２セル６６ｂ、すなわち、２個の第１エレメント６４と１個の第２エレメント６５で囲まれる空間に収納される。この空間は、長手方向に垂直な断面内形状がリサイクル燃料集合体の外形形状に合わせてある。第１エレメント６４の内側面に設けられた突起６４ｔと収納用角パイプ３とで囲まれた空間、及び第２エレメント６５の第１突起６５ｔ1と端部突起６５ｔ2と収納用角パイプ３とで囲まれた空間がフラックストラップを形成する。このフラックストラップにより、セル６６ａ及びセル６６ｂに収納されたリサイクル燃料集合体から放射される中性子を遮蔽する。
【０１４７】
このリサイクル燃料集合体を収納するバスケット１ｑは、収納用角パイプ３内部と２個の第１エレメント６４と第２エレメント６５とで囲まれる空間とにリサイクル燃料集合体を収納する。このため、使用する収納用角パイプ３の本数を約半分にできる。また、このバスケット１ｑにおいては、収納用角パイプ３を千鳥状に配置するので、収納用角パイプ３は、その外側面３ｓに垂直な方向に向かって１個おきに配列される。したがって、収納用角パイプ３の本数を減らすことができる。これによって、バスケット１ｑの長手方向に直交する方向における寸法を小さくできる。その結果、このバスケット１ｑを収納するリサイクル燃料集合体収納容器の外形寸法を従来よりも小さくできる。これは、キャスク等の使用済み燃料収納容器に取り付ける緩衝体の外径を小さく抑えることができることを意味する。したがって、キャスクを軽量化できるとともに、同じ緩衝体の外形であれば、緩衝体のつぶれ代をより大きくとることができるので、安全性を高くできる。また、緩衝体のつぶれ代が同じであれば緩衝体の寸法を小さくできるので、キャスクの陸送時における寸法制限にも対応しやすくなる。また使用済み燃料収納容器の外形寸法がそのままであれば、収納できるリサイクル燃料集合体の体数を多くできる。
【０１４８】
以上、実施例６及びその変形例に係るバスケットでは、リサイクル燃料集合体を収納する角パイプと、内側面に突起部を設けた断面Ｌ字状のスペーサとを組み合わせ、両者の組み合わせ体を格子状に配列して構成する。このため、角パイプ及びスペーサの表面積は無闇に大きくならないので、押し出し機の推力がそれ程大きくなくとも十分に製造できる。また、スペーサの形状もそれ程複雑ではないので、押し出しダイスの寿命も確保できる。その結果、ＰＷＲ用のリサイクル燃料集合体収納用バスケットを効率よく製造でき、また、製造コストも低く抑えることができる。特に、ＢやＢ化合物を含有したＡｌ材のような難押し出し材でリサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成する場合に、この発明の効果は顕著である。
【０１４９】
（収納用角パイプ等の製造法）
ここでは、収納用角パイプ３の製造方法について簡単に説明する。なお、スペーサ用角パイプ２０や支持部材１０その他の、バスケットの構成部材にＢ−Ａｌ材を使用する場合にも同じ製造方法が適用できる。図３０は、この発明に係る収納用角パイプの製造方法を示すフローチャートである。まず、アトマイズ法などの急冷凝固法によりＡｌ又はＡｌ合金粉末を作製するとともに（ステップＳ２０１）、Ｂ又はＢ化合物の粉末を用意する（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０１のＳ２０２との順序は問わない。これら両粒子は、次に説明するＭＡ（Mechanical Alloying：メカニカルアロイング）によって混合される（ステップＳ２０３）。なお、混合は、アルゴン雰囲気中で行うようにしてもよい。なお、Ａｌ又はＡｌ合金にＢ又はＢ化合物を添加するのは、バスケット１ａ等には、挿入したリサイクル燃料集合体が臨界に達することを防止する機能が必要だからである。
【０１５０】
ここで、天然ボロンには中性子の吸収に寄与するＢ10と中性子の吸収には寄与しないＢ11がある。したがって、中性子吸収能を有するＢ10を濃縮した濃縮ボロンを使用すると、同じボロンの添加量であれば天然ボロンをそのまま使用した場合と比較してＢ10が多くなる分だけ中性子吸収能は高くできる。したがって濃縮ボロンを使用すると、同じ中性子吸収能であれば、天然ボロンをそのまま使用した場合よりも薄い板厚の角パイプで済む。このため、濃縮ボロンを使用するとより薄い板圧で同じ中性子吸収能を持たせることができるので、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを軽量化したい場合は濃縮ボロンを使用することが好ましい。一方、天然ボロンやＢ4Ｃをそのまま使用した場合と同じ量の濃縮ボロンを添加すればそれだけ中性子吸収能を高くできるので、燃焼度の高いリサイクル燃料集合体を格納する場合でも臨界に対する安全性を十分に確保できる。
【０１５１】
前記Ａｌ又はＡｌ合金には、純アルミニウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。また、前記Ｂ又はＢ化合物には、Ｂ4Ｃ、Ｂ2Ｏ3などを用いることができる。ここで、アルミニウムに対するＢ4Ｃを前提としたボロンの添加量は、１．５質量％以上、９質量％以下とするのが好ましい。１．５質量％以下では十分な中性子吸収能が得られず、９質量％より多くなると引っ張りに対する延びが低下するためである。さらに、加工性を向上させる観点からは、ボロンの添加量を７質量％以下にするのが好ましい。なお、濃縮ボロンを使用すれば、より多くのＢ10を添加できることは言うまでもない。
【０１５２】
Ｂ以外の中性子吸収材としては、ボロンの他にカドミウム、ハフニウム、希土類元素などの中性子吸収断面積の大きなものを用いることができる。希土類元素には、ユーロピウム、ディスプロシウム、サマリウム、ガドリニウムなどの酸化物を用いることができる。ここで、沸騰水型炉（ＢＷＲ）の場合には、主にＢ又はＢ化合物が用いられるが、加圧水型炉（ＰＷＲ）の場合には、Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ合金が用いられる。Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ合金の組成は、Ｉｎを１５質量％、Ｃｄを５質量％にするのが一般的である。
【０１５３】
この製造例においては、Ａｌ又はＡｌ合金粉末とＢ又はＢ化合物の粉末との混合に、高エネルギーボールミリング（メカニカルアロイング、以下ＭＡという）を用いる。これにより、Ａｌ粉末とＢ4Ｃ粉末とを微細化し、Ａｌ粉末中にＢ4Ｃ粉末をできるだけ均一に分散させるようにした。その結果、Ｂ4Ｃ粉末の偏析を抑制しつつ、収納用角パイプ３の強度を向上させることができる。当該高エネルギーボールミリングには、一般的な転動ミル、揺動ミル及びアトライターミルを用いることができる。
【０１５４】
ＭＡの過程において、投入したＡｌは、ＭＡに用いるボールの衝撃を受けることによってつぶされ、かつ折りたたまれて、扁平形状になる。一方、Ｂ4Ｃ粉末は、ボールミリングによって破砕され、その粒径が０．５μｍ〜１．０μｍ程度まで小さくなるとともにＡｌマトリックス中に均一にすり込まれてゆく。このため、微細な分散粒子が母材中に均一に分散することになるので、この粉末を焼結したＡｌ合金は、強度に優れたものとなる。ＭＡの終了後は、容器内から混合粉末を取りだし、ホットプレス工程、押出し工程に進み、収納用角パイプ３等を成形する。
【０１５５】
このようにＭＡを用いれば、Ｂ4Ｃ粉末を微細化、均一化してＡｌ粉末のマトリックス中に分散させることができるので、収納用角パイプ３等の強度を向上させることができる。具体的には、通常の混合機によって製造した収納用角パイプ等と比較して、その強度を約１．２〜１．５倍まで向上させることができる。このため、特に、リサイクル燃料集合体の質量が大きいＰＷＲ用キャスクの角パイプとして使用する場合に有用である。さらに、高い硬度を有するＢ4Ｃ粉末を微細かつ均一にマトリックス中に分散し、それによってＢ4Ｃ粉末の凝集を防止するようにしているので、押出性を向上することができる。このため、押出用のダイスの磨耗を低減する効果もある。さらに、ＭＡを行うときに、アルコールなどの有機溶剤を投入するようにしてもよい。このようにすることで有機溶剤とアルミニウムとの化合物が添加され、収納用角パイプ３の強度及び延性が向上するといった効果も得ることができる。
【０１５６】
ＭＡによれば、上記説明のように強度が向上する結果、より押出し成形しにくくなる。したがって、ＭＡによってＢ−Ａｌ材でこの発明に係るバスケット１ａ等を製造する場合には、押出し成形が比較的容易な形状の収納用角パイプ３とスペーサ用角パイプ２０や支持部材１０等を押出し成形し、これらを組み合わせてバスケット１ａ等を構成することが望ましい。特にＭＡによるＢ−Ａｌ材の強度は高いため、これを用いてフラックストラップを設けたＰＷＲ用の角パイプを一体で押出し成形することは、実操業上極めて困難である。したがって、ＰＷＲ用のリサイクル燃料集合体を収納するバスケットは、本発明に係るバスケット１ａ（図１参照）等のような構造としないと、現状ではほとんど製造不可能である。このため、本発明に係るバスケット１ａ等は極めて意義の高いものである。
【０１５７】
次に、上記混合粉末をラバーケース内に入れて封入し、ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）により常温で全方向から均一に高圧を作用させ、粉末成形を行う（ステップＳ２０４）。ＣＩＰによって全方向から均一に圧力を加えることにより、成形密度のばらつきが少ない高密度な成形品を得ることができる。また、ＣＩＰに代えて、一軸方向の高圧プレスによって予備成形体を成形することもできる。これによれば、ラバーケース内に混合粉末を入れて真空引きする必要がなく、型内に混合粉末を入れて押し固めれば済むので、比較的簡単に予備成形することができる。
【０１５８】
次に、予備成形体を焼結炉内に入れて真空引きし、無加圧かつ真空状態で焼結する（ステップＳ２０５）。真空焼結時の真空度は、例えば１０-1Ｔｏｒｒ程度とし、温度は５５０℃〜６００℃とする。また、脱気しつつ所定の温度ピッチで焼結温度をステップ昇温させる。この真空焼結によって仮に固めた粉末同士が融合してネックを形成し、押出用のビレットとなる。また、無加圧状態で真空焼結するので、ＨＩＰやホットプレスのようには加圧されない。したがって、焼結体の質量密度は予備成形時とほとんど変わらない。さらに、真空焼結によってビレットの酸化が防止され、かつキャニングを省略できるため、缶代が節約でき、缶除去のための外削、端面削等の切削工程が不要になるとともに、それに付随する缶封入等の製造工程を省略することもできる。
【０１５９】
収納用角パイプ３を製造する際には、ポートホール押出機を用いて焼結後の前記ビレットを熱間押出しする（ステップＳ２０６）。この場合の押出条件として、加熱温度を、例えば５００℃〜５２０℃とする。ポートホール押出機は、コンテナの周囲に誘導加熱用の高周波コイルを備えており、この高周波コイルにＲＦ（Radio Frequency：高周波）電流を流すことで、ダイス内のビレットを誘導加熱することができる。前記誘導加熱は、ビレットに誘導電流を発生させることで加熱するものであるが、加熱対象であるビレットは上記真空焼結工程において各混合粉末を融合させた状態としているため、誘導電流がビレット全体に発生し、効率的に加熱できる。また、真空焼結することで誘導加熱の効率が飛躍的に高まり、ビレットの押出速度を向上できるという利点が得られる。
【０１６０】
コンテナ内で誘導加熱されたビレットは、後方からポンチにより押され、ダイスで所定の押出形状をした収納用角パイプ３として押し出される。押出成形することで、ビレットの粉末粒子間の空隙がつぶされるため、押出し成形後に収納用角パイプ３の質量密度は略１００％となる。押出成形後、引張矯正を施すとともに（ステップＳ２０７）、非定常部及び評価部を切断し（ステップＳ２０８）、製品とする。完成した収納用角パイプ３は、図１に示すような断面四角形状である。なお、この説明では、圧縮率が高く、アルミニウムなどの軟質材の複雑形状押出しに適したポートホール押出機を用いたが、押出機はこれに限定されない。例えば、固定又は移動マンドレル方式を採用してもよい。また、直接押出しの他、静水圧押出しを行うようにしてもよく、当業者の可能な範囲で適宜選択することができる。さらに、生産効率は低いが、上記誘導加熱に代えて、ビレットを加熱炉内でバッチ処理するようにしてもよい。またスペーサ用角パイプ２０や支持部材１０等（図１等参照）も押し出しダイスを変更することで、収納用角パイプ３と同様に製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
以上のように、本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収納用容器は、リサイクル燃料集合体の輸送、貯蔵に有用であり、特に、Ｂ−Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合であっても効率よく製造できることに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】実施例１に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットの一部を示す平面図である。
【図２−１】リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプを示す説明図である。
【図２−２】リサイクル燃料集合体を収納する収納用角パイプを示す説明図である。
【図３−１】実施例１に係る支持部材を示す説明図である。
【図３−２】実施例１に係る支持部材を示す説明図である。
【図３−３】実施例１に係る支持部材を示す説明図である。
【図４−１】実施例１に係るスペーサ用角パイプを示す説明図である。
【図４−２】実施例１に係るスペーサ用角パイプを示す説明図である。
【図５−１】実施例１に係るバスケットの全体を表す斜視図である。
【図５−２】リサイクル燃料集合体収納容器の一例であるキャスクを示す斜視図である。
【図５−３】図５−２に示したキャスクの平面図である。
【図６−１】実施例１の第１変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図６−２】実施例１の第１変形例に係るスペーサ用角パイプを示す平面図である。
【図７−１】実施例１の第２変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図７−２】実施例１の第２変形例に係るスペーサ用角パイプを示す平面図である。
【図７−３】実施例１の第２変形例に係る他のスペーサ用角パイプを示す平面図である。
【図８】実施例１の第３変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図９−１】実施例１の第３変形例に係る支持部材を示す平面図である。
【図９−２】実施例１の第３変形例に係る支持部材の連結部分を示す拡大図である。
【図１０−１】実施例１の第３変形例に係るスペーサ用角パイプを示す平面図である。
【図１０−２】実施例１の第３変形例に係るスペーサ用角パイプの連結部分を示す拡大図である。
【図１１−１】実施例１の第３変形例に係る他の連結構造を示す平面図である。
【図１１−２】実施例１の第３変形例に係る他の連結構造を示す平面図である。
【図１２−１】実施例２に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットを示す説明図である。
【図１２−２】実施例２に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのスペーサ部材の組み合わせを示す説明図である。
【図１３−１】実施例２に係るバスケットを構成するスペーサ部材の説明図である。
【図１３−２】実施例２に係るバスケットを構成するスペーサ部材の説明図である。
【図１４】実施例２の第１変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図１５−１】実施例２の第１変形例に係るバスケットを構成するスペーサ部材の平面図である。
【図１５−２】実施例２の第１変形例に係るバスケットを構成するスペーサ部材の平面図である。
【図１６−１】実施例２の第２変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図１６−２】実施例２の第２変形例に係るバスケットを構成するスペーサの平面図である。
【図１７−１】実施例３に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図１７−２】実施例３に係るバスケットを構成するクロスメンバーの平面図である。
【図１８】実施例３の第１変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図１９】実施例３の第２変形例に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図２０−１】実施例４に係るバスケットを示す平面図である。
【図２０−２】図２０−１の矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図２０−３】図２０−１の矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【図２１−１】実施例４に係るバスケットを構成する第１角パイプ状部材を示す説明図である。
【図２１−２】実施例４に係るバスケットを構成する第２角パイプ状部材を示す説明図である。
【図２１−３】実施例４に係るバスケットを構成する楔状スペーサを示す説明図である。
【図２２−１】実施例４の変形例に係るバスケットを示す斜視図である。
【図２２−２】実施例４の他の変形例に係るバスケットを示す斜視図である。
【図２２−３】実施例４の変形例に係るバスケットを構成する板状部材を示す側面図である。
【図２２−４】実施例４の変形例に係るバスケットを構成する板状部材の切り欠き部を示す側面図である。
【図２２−５】実施例４の変形例に係るバスケットを示す側面図である。
【図２２−６】実施例４の変形例に係るバスケットが備える板状部材の他の構成例を示す断面図である。
【図２３−１】実施例５に係るバスケットの一部を示す斜視図である。
【図２３−２】実施例５に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図２３−３】実施例５に係るバスケットを構成する角状スペーサを示す説明図である。
【図２４−１】実施例５のバスケットに適用できる他の角パイプ状部材を示す説明図である。
【図２４−２】実施例５のバスケットに適用できる他の角パイプ状部材を示す説明図である。
【図２５】実施例６に係るバスケットの一部を示す平面図である。
【図２６】実施例６の第１変形例に係るバスケットを示す平面図である。
【図２７】実施例６の第２変形例に係るバスケットを示す平面図である。
【図２８】実施例６の第３変形例に係るバスケットを示す平面図である。
【図２９−１】実施例６の第４変形例に係るバスケットを示す平面図である。
【図２９−２】実施例６の第４変形例に係るバスケットを示す平面図である。
【図２９−３】実施例６の第４変形例に係るバスケットを示す平面図である。
【図３０】この発明に係る収納用角パイプの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６３】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ、１ｌ、１ｍ、１ｎ、１ｏ、１ｐ、１ｑ  バスケット
３  収納用角パイプ
１０、１３  支持部材
２０、２１、２２、２３、２３ａ  スペーサ用角パイプ
３０、３１、３２、３３  スペーサ部材
４０、４１、４２  クロスメンバー
５０、５１、５２  角パイプ状部材
５３  第１角パイプ状部材
５４  第２角パイプ状部材
５５  楔状スペーサ
２００  キャスク
【図１】
2005283135.tif 000003
【図２−１】
2005283135.tif 000004
【図２−２】
2005283135.tif 000005
【図３−１】
2005283135.tif 000006
【図３−２】
2005283135.tif 000007
【図３−３】
2005283135.tif 000008
【図４−１】
2005283135.tif 000009
【図４−２】
2005283135.tif 000010
【図５−１】
2005283135.tif 000011
【図５−２】
2005283135.tif 000012
【図５−３】
2005283135.tif 000013
【図６−１】
2005283135.tif 000014
【図６−２】
2005283135.tif 000015
【図７−１】
2005283135.tif 000016
【図７−２】
2005283135.tif 000017
【図７−３】
2005283135.tif 000018
【図８】
2005283135.tif 000019
【図９−１】
2005283135.tif 000020
【図９−２】
2005283135.tif 000021
【図１０−１】
2005283135.tif 000022
【図１０−２】
2005283135.tif 000023
【図１１−１】
2005283135.tif 000024
【図１１−２】
2005283135.tif 000025
【図１２−１】
2005283135.tif 000026
【図１２−２】
2005283135.tif 000027
【図１３−１】
2005283135.tif 000028
【図１３−２】
2005283135.tif 000029
【図１４】
2005283135.tif 000030
【図１５−１】
2005283135.tif 000031
【図１５−２】
2005283135.tif 000032
【図１６−１】
2005283135.tif 000033
【図１６−２】
2005283135.tif 000034
【図１７−１】
2005283135.tif 000035
【図１７−２】
2005283135.tif 000036
【図１８】
2005283135.tif 000037
【図１９】
2005283135.tif 000038
【図２０−１】
2005283135.tif 000039
【図２０−２】
2005283135.tif 000040
【図２０−３】
2005283135.tif 000041
【図２１−１】
2005283135.tif 000042
【図２１−２】
2005283135.tif 000043
【図２１−３】
2005283135.tif 000044
【図２２−１】
2005283135.tif 000045
【図２２−２】
2005283135.tif 000046
【図２２−３】
2005283135.tif 000047
【図２２−４】
2005283135.tif 000048
【図２２−５】
2005283135.tif 000049
【図２２−６】
2005283135.tif 000050
【図２３−１】
2005283135.tif 000051
【図２３−２】
2005283135.tif 000052
【図２３−３】
2005283135.tif 000053
【図２４−１】
2005283135.tif 000054
【図２４−２】
2005283135.tif 000055
【図２５】
2005283135.tif 000056
【図２６】
2005283135.tif 000057
【図２７】
2005283135.tif 000058
【図２８】
2005283135.tif 000059
【図２９−１】
2005283135.tif 000060
【図２９−２】
2005283135.tif 000061
【図２９−３】
2005283135.tif 000062
【図３０】
2005283135.tif 000063