(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角柱形状のリサイクル燃料集合体を、第１の格子板と第２の格子板を組み合わせて形成した格子の多数のセルの中に収納して保管するリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットであって、
突起部を形成した第１の格子板と、前記突起部が挿入されるスリットが形成され前記第１の格子板と直交するよう組み合わせて格子を形成する第２の格子板とを有し、前記セルは前記第１の格子板と前記第２の格子板の交点４つにより形成され、
前記格子は、前記セルに前記リサイクル燃料集合体が挿入される方向と直行する水平面上で、前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器の内周壁の対向距離よりも短い前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器径方向の長さを有し、
前記格子の端部に前記第１の格子板または前記第２の格子板の熱膨張によって前記リサイクル燃料集合体の挿入方向に垂直な方向にスライド可能な固定板を一定の締結力で組合せ、この固定板を前記容器の内周壁に当接させることにより前記格子を前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器内に固定する構成とされており、
前記固定板は前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器の前記リサイクル燃料集合体の挿入方向に垂直な断面がＵ字形の片状部材であり、前記固定板は前記格子の最外周を構成する１対の前記第１の格子板または１対の前記第２の格子板の間に嵌合され、Ｕ字形断面の両端部が前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器の内周面に当接することを特徴とするリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット。
【請求項２】
請求項１記載のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットにおいて、前記格子と前記固定板とは少なくともそれらのいずれかに形成された長孔に挿通されたボルトにより締結されている、リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット。
【請求項３】
請求項１記載のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットにおいて、前記第１格子板の前記突起部を前記第２格子板の前記スリットへ挿入すると前記スリットの挿入側の反対側へ突出し、かつ前記スリットから突出した前記突起部は他の前記第１格子板に設けられた凹部に嵌着されることを特徴とするリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉より取り出されたリサイクル燃料集合体をリサイクル燃料輸送貯蔵容器に収容貯蔵するためのリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットに係り、特にその温度条件、重量等を考慮し稠密度と加工性を向上させたリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に原子力発電ブラントにおいては、原子炉を一定期間運転後に炉心から取り出されたリサイクル燃料を再処理までの間、リサイクル燃料貯蔵プール内に設置されたリサイクル燃料ラックに一次保管した後、リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットに収容貯蔵し、これを冷却して燃料の崩壊熱除去を行う。近年は、前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット内のスペースを有効活用して貯蔵容量を増加させるような要望があり、この目的から例えば貯蔵燃料間に中性子吸収能力の大きな材料を介在させて燃料相互の未臨界性を保持しながら貯蔵燃料間の間隔を狭くすると共に、この材料を輸送貯蔵時の各種事象時等においてもリサイクル貯蔵燃料を支持するための軽量かつ強度部材としても用いて、稠密度を増大することが可能なリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットが提案されている。
【０００３】
リサイクル燃料貯蔵プール内に設置されたリサイクル燃料ラックは、リサイクル燃料プールの床のみで固定され、自立して耐震の強度を下端固定の収納ラックとして構造設計がなされ、かつプール水で放射線の遮へい、冷却を湿式で行っているため設計条件としては３０℃の常温で使用されるが、リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットは容器内に挿入されバスケットの支持部は側面および底面に単独で自立するものではない。また、長期貯蔵のため放射線の遮蔽はリサイクル燃料輸送貯蔵容器の材料で行い、リサイクル燃料の冷却除熱に関しては容器内に熱伝導の良い気体（ヘリウム等）を封入して乾式で保管し、外面を空冷冷却する方法を採っている。このためリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットの設計環境条件は温度が２００℃程度となり、熱膨張を考慮することが必要な領域に入っている。さらに、リサイクル燃料輸送貯蔵容器およびそのバスケットは、輸送中の取扱いの制限から収納体数を稠密にして増加加させるため、重量の低減を行うことが要求されている。
【０００４】
このようなリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットの典型的な例として、中性子吸収能力に優れたボロンを含有し、かつ構造強度も良好なボロン添加アルミニウム合金を使用し、貯蔵燃料間に１枚のボロン添加アルミニウム合金が介在するような、いわゆる格子板状の燃料貯蔵セル構造のものがある。このような条件を満足し、また軽量・強度が良好なことから、従来、図１２および図１３に示すように、予め形成された角筒体２を、板に格子状配列で挿通孔３ａをくり貫いたスペーサ３に通し、これを角筒体２の長手方向に間隔を空けて複数枚並べて格子配列を構成するものがある。
【０００５】
また、図９の平面図と、図１０の図９のＥ−Ｅ線に沿った矢視一部切断側面図および図１１の部分拡大平面図で示すように、燃料ラック方式の角筒体２の組合せにより構成されたバスケット１が知られている。このバスケット１が、リサイクル燃料輸送貯蔵容器４に搭載収容され、この容器４の図示しない内周壁に角筒体２が当接状態で固定保持される。
【０００６】
燃料ラックによる格子の組立てを適用するバスケット１については、角筒体２が燃料集合体７を１体ずつ収容可能な大きさを持ち、この角筒体２をスペーサを用いて所定の寸法に組合わせて構成することにより、角筒体２内のＡ貯蔵セル８内に燃料集合体７を貯蔵する。これら燃料集合体７はリサイクル燃料輸送貯蔵容器４の底板に支持される。角筒体２は一般に板材を曲げ加工して、その継ぎ目を溶接したボロン添加アルミニウム合金の角筒よりなり、その角部に曲率を持った曲げ部２ａを持っている。
【０００７】
また、この角筒体２を千鳥格子状に組合せたリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット１においては、前記曲げ部２ａを適切な大きさとして対角寸法Ｌを適切な長さとし、なおかつ、フラットバー１１の厚みを調整することにより角筒体２の板厚部が互いにオーバーラップする形にすることができ、究極的にはＡ貯蔵セル８の内径寸法とＢ貯蔵セル１０の内径寸法が同じくなり、一枚の板材で格子状の貯蔵セルを組立てたと同様の稠密度の大きいリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット１を形成することができる。
【０００８】
しかし、この方法では角筒体を溶接で結合するためバスケット自体がひとつの構造物として剛性を持った状態となり、自立を要求される燃料ラックには最適の構造となるが、温度が上がるリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットとしては、熱膨張差による熱応力の発生を防止する考慮が必要になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットの組立てにあっては、スペーサリングの間隔により角筒体２を支持しているため、角筒体２同士の間隔を詰めることができず、リサイクル燃料の収納体数を増加させることは困難であった。また、燃料ラックで行なわれているように、角筒体２の角部でフラットバー１１を介して角筒体２同士を溶接１２により固着することになるが、角筒体２は前述のように板材を曲げ加工して作られたもので、その角部に曲率を持った曲げ部２ａを持つ。
【００１０】
この曲げ部２ａ間の対角寸法Ｌは必ずしも一定せず、大きな公差を持つ。このため角筒体２の対角線上の曲げ部２ａ問にフラットバー１１を挟み込んで組立てる場合、貯蔵ピッチを小さくするために４つの角筒体２の外側面で形成する方形状のＢ貯蔵セル１０の内径を角筒体２内のＡ貯蔵セル８の内径と同じくし、かつ、燃料集合体７の未臨界性を維持するために要求される値に貯蔵セル相互間のピッチを精度良く組立ることは極めて困難性が大である。
【００１１】
従って、燃料貯蔵セル相互間のピッチを一定範囲内に精度良く製作するには、精度確認等による組立工数が多くかかり、経済性にも劣るという問題があった。さらに角柱形状のリサイクル燃料集合体を、格子状に形成した多数のセルの中に収納して貯蔵するリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットであって、このセルを、多数のスリットを形成し、複数のセルの幅を有する第２の格子板と、この第２の格子板のスリットに挿入される突部を形成した一セル分の幅を有する第１の格子板とから構成し、この挿入部分を指込み溶接して組立てる方法では、収納に対する稠密効率は向上するが、熱膨張に対する熱応力を緩和防止する課題があった。
【００１２】
本発明の目的するところは、突起およびスリットを設けた板状の格子板を組合わせ結合して、燃料貯蔵セル間ピッチ精度を良好に保ち、使用温度での熱応力を緩和させ、かつ、組立てが容易で稠密度の向上したリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、角柱形状のリサイクル燃料集合体を、格子状に形成した多数のセルの中に収納して貯蔵するリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットであって、このセルを、多数のスリットを形成し、複数のセルの幅を有する第２の格子板と、この第２の格子板のスリットに挿入される突部を形成した一セル分の幅を有する第１の格子板とから構成し、この挿入部分を差込み固定して組み立て、その集合体をボルト等の締結による摩擦力で拘束し、熱膨張による熱応力の発生を緩和した。
【００１４】
すなわち、請求項１の発明では、角柱形状のリサイクル燃料集合体を、第１の格子板と第２の格子板を組み合わせて形成した格子の多数のセルの中に収納して保管するリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットであって、突起部を形成した第１の格子板と、前記突起部が挿入されるスリットが形成され前記第１の格子板と直交するよう組み合わせて格子を形成する第２の格子板とを有し、前記セルは前記第１の格子板と前記第２の格子板の交点４つにより形成され、前記格子は、前記セルに前記リサイクル燃料集合体が挿入される方向と直行する水平面上で、前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器の内周壁の対向距離よりも短い前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器径方向の長さを有し、
前記格子の端部に前記第１の格子板または前記第２の格子板の熱膨張によって前記リサイクル燃料集合体の挿入方向に垂直な方向にスライド可能な固定板を一定の締結力で組合せ、この固定板を前記容器の内周壁に当接させることにより前記格子を前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器内に固定する構成とされており、前記固定板は前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器の前記リサイクル燃料集合体の挿入方向に垂直な断面がＵ字形の片状部材であり、前記固定板は前記格子の最外周を構成する１対の前記第１の格子板または１対の前記第２の格子板の間に嵌合され、Ｕ字形断面の両端部が前記リサイクル燃料輸送貯蔵容器の内周面に当接することを特徴とするリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットを提供する。
【００１５】
請求項２の発明では、請求項１記載のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットにおいて、前記格子と前記固定板とは少なくともそれらのいずれかに形成された長孔に挿通されたボルトにより締結されている、リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットを提供する。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項１記載のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットにおいて、前記第１格子板の前記突起部を前記第２格子板の前記スリットへ挿入すると前記スリットの挿入側の反対側へ突出し、かつ前記スリットから突出した前記突起部は他の前記第１格子板に設けられた凹部に嵌着されることを特徴とするリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットを提供する。
【００１８】
本発明によれば、予め寸法が確定した２種の板状で突起部、あるいはスリットを設けた格子板を複数組合わせると共に、これらを順次組み立てて複数のセルを並設したバスケットを構成するため、その格子板の形状と組立てが簡便で堅固に形成することができる。
【００１９】
また、寸法精度を高く得られるので、バスケットにおいて収容する燃料集合体の寸法と未臨界性を考慮したピッチを最適に設定とすることが極めて容易となり、貯蔵する燃料集合体を含めた稠密度を向上させることができる。
【００２０】
さらに、格子の集合体をボルトの摩擦力を利用した締結により高温領域での熱応力の発生を緩和させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１の平面図、および図２の図１のＡ−Ａ線に沿った矢視一部切断側面図で示すように、リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット２０は複数の第１の格子板２１と第２の格子板２２を格子状に組合わせ、互いに嵌合固着して方形で複数並設した燃料貯蔵セル２３を形成する。なお、このリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット２０はリサイクル燃料輸送貯蔵容器１の底板に取付けられ、複数の燃料集合体７は前記燃料貯蔵セル２３に個別に挿入されて底板上に着座支持される。
【００２２】
図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った矢視拡大縦断面図であり、図４は図３のＣ−Ｃ線に沿った平断面図である。図５は図３のＤ−Ｄ線に沿った平断面図である。これらの図に示すように、第１の格子板２１は、燃料集合体７の軸方向長さに見合う長さと燃料貯蔵セル２３の１セル分の幅に相当する幅で、その一端面に沿って複数個の突起部２４が設けられており、さらに、この反対例の端面には隣接する第１の格子板２１の突起部２４と嵌合する凹部２５が形成されている。一方、第２の格子板２２は、燃料の軸方向長さに見合う長さと、複数の燃料貯蔵セル２３を並設したリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット２０の幅に相当する幅を有しており、前記燃料貯蔵セル２３の１セル分のピッチで前記第１の格子板２１の突起部２４が差込まれる複数のスリット２６が加工されている。
【００２３】
これら複数の第１の格子板２１および第２の格子板２２をリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット２０の平面上で互いに直角に交差するように配して第２の格子板２２のスリット２６に第１の格子板２１の突起部２４を差込み、さらに第２の格子板２２から突出した第１の格子板２１の突起部２４に隣接する他の第１の格子板２１の凹部２５を嵌着させたうえで、第１の格子板２１同士および、第１の格子板２１と第２の格子板２２を結合して複数の並設した燃料貯蔵セル２３を形成する。
【００２４】
図６は、リサイクル燃料輸送容器４にバスケットの格子板２２の端部を固定する状態を示す平面図である。なお、この図６に示すリサイクル燃料輸送容器４は円形容器であるため、格子板２２の支持面となる内周面が円孤状に湾曲している。
【００２５】
図６に示すように、本実施形態では格子板２２をそれが収容されるべきリサイクル燃料輸送容器４の内周壁の対向距離よりも短く（例えば５ｍｍ程度）構成され、隙間３１が形成されるようになっている。そして、格子板２２の端部に長さ方向に沿ってスライド可能な固定板３０が一定の締結力で組合せられ、この固定板３０がリサイクル燃料輸送容器４の内周壁に当接することにより、格子板２２が固定される構成となっている。
【００２６】
すなわち、格子板２２と固定板３０との少なくともいずれか、例えば固定板３０には長孔３２が形成されており、この長孔３２にボルト２９が挿通され、ナット３３によって締結されている。固定板３０は、一つのセルを構成する１対の対向する格子板２２，２２の間に嵌合される例えば平面Ｕ字形の片状部材であり、格子板２２の高さ方向（図６の紙面表裏方向）に複数個配設される。このような図示の固定板３０はＵ字状であるため、対向する格子板２２に密接状態で組合うことができ、リサイクル燃料輸送容器４の内周壁に安定的に固定できる利点がある。ただし、この固定板の形状は必ずしも図示のものに限られず、単なる板状のもの、あるいは断面チューブ状のもの等、種々変形または応用することが可能である。
【００２７】
そして、このような構成によると、固定板３０をボルト２９およびナット３３によって締結することで、格子板２２の熱膨張による応力を固定板３０と格子板２２とのすべりによって緩和することができる。また、施工時においては、格子板２２の端部にスライド可能な固定板３０をボルト２９等によって締結し、その固定板３０を介して格子板２２を収容すべきリサイクル燃料輸送容器４の内周面に固定する工程によって、容易かつ確実に固定することができる。
【００２８】
したがって、この構造によれば、輸送貯蔵時等の使用条件にも十分に耐え、多数の燃料集合体７を収容して安全かつ確実に輸送貯蔵することができる。なお、燃料貯蔵セル２３間のピッチを小さくして稠密化したリサイクル燃料輸送貯蔵容器４のバスケットとするためには、第１の格子板２１および第２の格子板２２の板部材を共に、中性子吸収能力に優れ、かつ強度部材としても有効なボロン添加アルミニウム合金を採用することが望ましい。ただし、必要に応じて例えば第１の格子板２１あるいは、第２の格子板２２を１枚おき、あるいは部分的に通常のアルミニウム合金とすることや、別途機械的強度あるいは中性子吸収能力に優れた材質ボロン添加ステンレス鋼等適宜混用することも容易に可能である。
【００２９】
次に、リサイクル燃料輸送貯蔵容器４のバスケット２０の組立て例について説明する。先ず図７の格子板組立て説明斜視図に示すように、１枚の第２の格子板２２において、そのスリット２６の位置に対して複数の第１の格子板２１をその凹部２５が向かい合うようにして直角に配設し、この溶接した第１の格子板２１の端側面と第２の格子板２２とを溶接２７により固着して、１つのラックユニット２８を作製する。その後、同様の手順で複数のラックユニット２８を作製しておく。次に図８のラックユニット要部拡大斜視図に示すように、１つのラックユニット２８の突起部２４を他のラックユニット２８のスリット２６に差込み、このスリット２６から突出させて第１の格子板２１の凹部２５に嵌合させた後、図５に示ように第２の格子板２２のスリット２６から突出した第１の格子板２１の突起部２４と第２の格子板２２を図示しない治具で位置決めをしたうえで溶接２７し、さらに、第１の格子板２１の突起部２４と他の第１の格子板２１の凹部２５もかん合部にて溶接２７により固定する。以下同様に、複数のバスケットユニット２８を順次結合して組立てることによりリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット２０が完成する。以上のように、２種の板状の格子板をバスケットユニット２８とする組立て、およびこのバスケットユニット２８による燃料貯蔵セル２３の組立てがいずれも突起とスリットの嵌め込み構造としているため簡便で、差込みだけでなく、溶接およびボルトによる締結により強固に結合することができる。また貯蔵燃料の未臨界性上求められる燃料貯蔵セル間ピッチの調整を不要として所定範園内に均等に精度良く設定することができ、しかも燃料貯蔵セル２３内に突起部材を介在させないので燃料集合体７の挿入も容易に行える。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、板材よりなる２種の格子板を、その突起およびスリットの嵌合により組立て、さらに容器内壁に対してボルト等による締結によって互いを強固に固定するようにしたので、各部の寸法精度が高く得られ、燃料が未臨界性上要求される燃料貯蔵セル間ピッチを効率良くして稠密度を高くすることが容易に可能となる。また、熱応力を緩和する構造を持ち、組立ても容易で製造工数を低減する等の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った矢視一部切断側面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った矢視拡大縦断面図。
【図４】図３のＣ−Ｃ練に沿った矢視平断面図。
【図５】図３のＤ−Ｄ線に沿った矢視平断面図。
【図６】本発明の実施形態によるバスケットの容器への固定状態を示す拡大平面図。
【図７】格子板組立て説明斜視図。
【図８】バスケットユニット要部拡大斜視図。
【図９】従来のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケットの平面図。
【図１０】図９のＥ−Ｅ線に沿った矢視一部切断側面図。
【図１１】図９の一部拡大平面図。
【図１２】従来のリサイクル燃料輸送貯蔵容器のスペーサ式バスケットを示す分解図。
【図１３】図１２の組立て状態を示す概略図。
【符号の説明】
１  バスケット
２  角筒体
３  スペーサ
４  リサイクル燃料輸送貯蔵容器
７  燃料集合体
８  Ａ貯蔵セル
１０  Ｂ貯蔵セル
１１  フラットバー
１２  溶接
２０  リサイクル燃料輸送貯蔵容器のバスケット
２１  第１の格子板
２２  第２の格子板
２３  燃料貯蔵セル
２４  突起部
２５  凹部
２６  スリット
２７  溶接
２８  バスケットユニット
２９  ボルト
３０  固定板
３１  隙間
３２  長孔
３３  ナット
【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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