(57)【要約】【課題】燃料プールの作業性を低下させることなく、スロッシングによる溢水を抑制又は防止可能な燃料プールのスロッシング抑制装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、燃料を収納する燃料ラック１が複数配置された燃料プール内においてスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置であって、スロッシングによる液体の流れに抵抗してスロッシングを抑制する抑制部材２Ａと、複数の燃料ラック１の間に形成された隙間に設けられ、その上方から差し込まれる抑制部材２Ａを支持する柱支持部材４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を収納する燃料ラックが複数配置された燃料プール内においてスロッシングを抑制する使用済燃料プールのスロッシング抑制装置であって、
前記スロッシングによる液体の流れに抵抗して前記スロッシングを抑制する抑制部材と、
前記複数の燃料ラックの間に形成された隙間に設けられ、その上方から差し込まれる前記抑制部材を支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする燃料プールのスロッシング抑制装置。
【請求項２】
前記支持部材は、前記燃料ラックの側面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料プールのスロッシング抑制装置。
【請求項３】
前記抑制部材が前記支持部材に差し込まれた状態において、前記抑制部材は、少なくともその一部が前記燃料ラック上端よりも高位置にあり、最も面積の大きい幅広面が鉛直軸と略平行となる抵抗板と、少なくともその一部が前記燃料ラックの間に位置し、前記抵抗板を支持する複数の柱とを有し、これらの柱が前記支持部材に上方から差し込まれて支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料プールのスロッシング抑制装置。
【請求項４】
前記抵抗板は、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料プールのスロッシング抑制装置。
【請求項５】
前記複数の燃料ラックは、水平面上で一定間隔をおいて縦横に複数配列され、隣り合う４つの燃料ラックが十字状の隙間を複数形成し、
前記支持部材は、その水平断面が前記十字状の隙間に適合する十字状であり、各辺の上端において外側端部近傍にそれぞれ前記柱が差し込まれる穴が形成されており、この支持部材が複数の前記十字状の隙間にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料プールのスロッシング抑制装置。
【請求項６】
前記柱と前記支持部材との間に補強部材が設けられ、この補強部材は、前記幅広面の法線と鉛直軸を含む面上で、前記抵抗板側面から斜め下方に伸びて前記支持部材上に接触することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の燃料プールのスロッシング抑制装置。
【請求項７】
燃料を収納する燃料ラックが複数配置された燃料プールと、
前記燃料プール内においてスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置と、を備える原子力発電施設であって、
前記スロッシング抑制装置は、
前記スロッシングによる液体の流れに抵抗して前記スロッシングを抑制する抑制部材と、
前記複数の燃料ラックの間に形成された隙間に設けられ、その上方から差し込まれる前記抑制部材を支持する支持部材と、
を有することを特徴とする原子力発電施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、使用済燃料プール内に設置されるスロッシング抑制装置及び原子力発電施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電施設における使用済燃料プールにおいて、内部の液体が地震動により比較的大きな振幅で揺動するスロッシング現象（以下、単にスロッシングという。）が発生する。このようなスロッシングが発生すると、使用済燃料プール内に貯留している液体が外部に漏洩するおそれがある。そのため、原子力発電施設における使用済燃料プールにおいては、地震時のスロッシングによる溢水を防止する必要がある。
【０００３】
上記スロッシングによる溢水を防止する従来技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。この技術は、燃料ラックの上方に突出する壁面部材を設け、この壁面部材により水平方向の液体の流れに対して抵抗を増加させる。これにより、スロッシングによる液体の揺動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−８２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に記載された技術では、燃料ラックに使用済燃料を収納する場合、燃料ラックの上方に突出した壁面部材が燃料交換機から吊り下げた使用済燃料の移動を阻害するなど、作業性を低下させてしまう問題がある。
【０００６】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、燃料プールの作業性を低下させることなく、スロッシングによる溢水を抑制又は防止可能な燃料プールのスロッシング抑制装置及び原子力発電施設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】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る燃料プールのスロッシング抑制装置は、燃料を収納する燃料ラックが複数配置された燃料プール内においてスロッシングを抑制する使用済燃料プールのスロッシング抑制装置であって、前記スロッシングによる液体の流れに抵抗して前記スロッシングを抑制する抑制部材と、前記複数の燃料ラックの間に形成された隙間に設けられ、その上方から差し込まれる前記抑制部材を支持する支持部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の実施形態に係る原子力発電施設は、燃料を収納する燃料ラックが複数配置された燃料プールと、前記燃料プール内においてスロッシングを抑制するスロッシング抑制装置と、を備える原子力発電施設であって、前記スロッシング抑制装置は、前記スロッシングによる液体の流れに抵抗して前記スロッシングを抑制する抑制部材と、前記複数の燃料ラックの間に形成された隙間に設けられ、その上方から差し込まれる前記抑制部材を支持する支持部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、燃料プールの作業性を低下させることなく、スロッシングによる溢水を未然に抑制又は防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態によるスロッシング抑制装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるスロッシング抑制装置の柱支持部材を示す平面図である。
【図３】図２の柱支持部材を示す拡大斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態によるスロッシング抑制装置の抑制部材を示す正面図である。
【図５】本発明の第４実施形態による使用済燃料プール及びスロッシング抑制装置を示す概略平面図である。
【図６】図５のスロッシング抑制装置を示す拡大図である。
【図７】本発明の第５実施形態によるスロッシング抑制装置を示す側面図である。
【図８】図７の補強部材の載置部を示す拡大立面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるスロッシング抑制装置を示す側面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態によるスロッシング抑制装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る燃料プールのスロッシング抑制装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態によるスロッシング抑制装置を示す斜視図である。なお、図１では、使用済燃料プール内に複数設置された燃料ラックの内の１つを示している。
【００１３】
（構  成）
図１に示すように、燃料ラック１は、箱状に形成されて使用済燃料を収納する。燃料ラック１は、液体を収容する図示しない使用済燃料プール内に複数設置されている。燃料ラック１の３つの側面には、上下２段に支持部材としての柱支持部材４がボルトなどの締結部材により固定されている。柱支持部材４は、燃料ラック１の１つの側面との間に隙間が設けられている。この隙間に抵抗板２及び柱３から構成される抑制部材２Ａが上方から差し込まれる。
【００１４】
具体的には、柱支持部材４と燃料ラック１の１つの側面との間の隙間には、２本の柱３が上方から差し込まれる。これら２本の柱３は、円柱状に形成されている。２本の柱３は、抵抗板２の両側に取り付けられ、抵抗板２を支持する。２本の柱３は、燃料ラック１の高さの略２倍程度の高さに設定されている。したがって、２本の柱３は、少なくともその一部が燃料ラック１の間に位置し、抵抗板２を支持する。
【００１５】
抵抗板２は、地震動により使用済燃料プール内に発生したスロッシングによる液体の流れに抵抗する。抵抗板２は、２本の柱３における燃料ラック１の高さより高い位置に支持されている。抵抗板２の幅は、燃料ラック１の一側面と同程度か、やや短い程度の長さに設定されている。柱支持部材４に柱３が上方から差し込まれた状態において、抵抗板２は、燃料ラック１の上端より高い位置の鉛直上方に張り出すように設置される。また、抵抗板２は、最も面積の大きい幅広面が鉛直軸と略平行になっている。
【００１６】
なお、図示しないが、抵抗板２又は２本の柱３の上端には、アイボルトや、ワイヤなどを挿通する挿通孔など、クレーンなどによって上方から保持できる構造を有することが望ましい。このアイボルトや挿通孔は、燃料交換機で抵抗板２及び２本の柱３から構成された抑制部材２Ａを吊り下げて移動させる場合に使用される。
【００１７】
（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００１８】
液体を収容した使用済燃料プール内には、柱支持部材４が固定された燃料ラック１が一定間隔をおいて縦横に複数配列されている。そして、使用済燃料が燃料交換機に吊り下げられて使用済燃料プール内の燃料ラック１に順次収納される。
【００１９】
燃料ラック１に使用済燃料が収納された後には、上記アイボルトや上記挿通孔を用いて燃料交換機で抑制部材２Ａを吊り上げて移動させる。
【００２０】
そして、抑制部材２Ａを取り付けようとする燃料ラック１の１つの側面と柱支持部材４との間の隙間の上方に位置すると、燃料交換機を操作して抑制部材２Ａを徐々に下降させ、その隙間に２本の柱３を上方から差し込む。これにより、柱支持部材４に抑制部材２Ａが支持される。この場合、抵抗板２は、燃料ラック１の上端より高い位置の張り出すように設置される。
【００２１】
使用済燃料プール内に地震などによってスロッシングが発生した場合、燃料ラック１の上端より高い位置において水平方向の流れが生じる。そのとき、燃料ラック１の上部に鉛直上方に張り出した抵抗板２が液体の流れに対して抵抗となる。その結果、使用済燃料プール内のスロッシングを抑制し、使用済燃料プールからの溢水を防止することができる。
【００２２】
また、柱支持部材４に２本の柱３を上方から差し込むだけで設置されるため、抑制部材２Ａの取り外しが容易である。そのため、使用済燃料プールの作業性の低下を極力抑えた上で、スロッシングを抑制することができる。
【００２３】
このように本実施形態によれば、燃料ラック１の１つの側面と柱支持部材４との間の隙間に２本の柱３を上方から差し込んで抑制部材２Ａを支持することにより、使用済燃料プールの作業性を低下させることなく、スロッシングによる使用済燃料プールからの溢水を未然に防止することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態によるスロッシング抑制装置の柱支持部材を示す平面図である。図３は図２の柱支持部材を示す拡大斜視図である。なお、以下の各実施形態では、前記第１実施形態と同一の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２５】
（構  成）
図２に示すように、燃料ラック１は、一定間隔をおいて縦横に複数配列され、隣り合う４つの燃料ラック１が十字状の隙間を形成している。このような十字状の隙間が複数形成されている。支持部材としての柱支持部材５は、その十字状の隙間に適合して配置するために図２及び図３に示すように平面十字状に形成されている。柱支持部材５は、各辺の上端において外側端部近傍にそれぞれ１本の柱３を差し込むための穴６が形成されている。
【００２６】
また、柱支持部材５は、燃料ラック１に直接取り付けられておらず、隣り合う４つの燃料ラック１間に形成された十字状の隙間に挟まる形態で拘束されている。ここで、柱支持部材５は、燃料ラック１の据付けと同時に予め設置されることが望ましい。
【００２７】
柱支持部材５には、図１に示す抑制部材２Ａが取り付けられる。具体的に、図２に示すように、２本の柱３うちの１本は、一方の柱支持部材５の穴６に差し込まれる。また、２本の柱３のうちの他の１本は、一方の柱支持部材５に隣接する他方の柱支持部材５の直近の穴６に差し込まれる。これにより、２つの柱支持部材５は、抑制部材２Ａを支持している。
【００２８】
（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２９】
本実施形態では、平面十字状に形成された柱支持部材５を、隣り合う４つの燃料ラック１により形成される十字状の隙間に予め設置しておく。燃料ラック１に使用済燃料が収納された後、上記アイボルトや上記挿通孔を用いて燃料交換機で抑制部材２Ａを吊り上げて移動させる。
【００３０】
そして、抑制部材２Ａを取り付けようとする一方の柱支持部材５と他方の柱支持部材５との間の隙間の上方に位置すると、燃料交換機を操作して抑制部材２Ａを徐々に下降させ、２本の柱３うちの１本は、一方の柱支持部材５の穴６に差し込まれる。また、２本の柱３のうちの他の１本は、他方の柱支持部材５の直近の穴６に差し込まれる。これにより、一方の柱支持部材５と他方の柱支持部材５に抑制部材２Ａが支持される。
【００３１】
このように本実施形態によれば、平面十字状に形成された柱支持部材５を、隣り合う４つの燃料ラック１により形成される十字状の隙間に予め設置しておき、２本の柱３を柱支持部材５の穴６に上から差し込むだけで抑制部材２Ａが設置可能となる。そのため、前記第１実施形態と同様に、抑制部材２Ａの着脱作業が容易になり、使用済燃料プールの作業性の低下を抑えることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、穴６が柱支持部材５の十字の端部近傍に形成されているが、十字の中心近傍に形成されていても、また中心近傍から端部近傍にかけて複数形成されていてもよい。これは設置する抑制部材２Ａの幅に応じて決定される。
【００３３】
（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態によるスロッシング抑制装置の抑制部材を示す正面図である。
【００３４】
図４に示すように、本実施形態の抑制部材２Ｂの抵抗板２には、その長さ方向に５つ、幅方向に２つの円形の貫通孔７が形成されている。これらの貫通孔７は、円形に限らず、楕円、多角形などの他の形状であってもよい。
【００３５】
したがって、本実施形態では、使用済燃料プール内に地震などによってスロッシングが発生した場合、水平方向の貫通孔７を通過する水の流れが生じる。この流れが抵抗板２の複数の貫通孔７を通過することにより、渦が生じ易くなり、抵抗板２の流れに対する抵抗を一段と大きくすることができる。具体的には、貫通孔７を抜けた水が渦を巻くために水が持つエネルギが消費されるので、水が揺動するエネルギを散逸させることができる。
【００３６】
このように本実施形態によれば、抑制部材２Ｂの抵抗板２に複数の貫通孔７を形成したことにより、スロッシング抑制効果を一段と高めることができる。
【００３７】
（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態による使用済燃料プール及びスロッシング抑制装置を示す概略平面図である。図６は図５のスロッシング抑制装置を示す拡大図である。
【００３８】
図５に示すように、使用済燃料プール１０は、上から見て長方形に形成されている。本実施形態は、使用済燃料プール１０の長手方向と、使用済燃料プール１０の短手方向にそれぞれ対向する方向に前記第１実施形態と同様の構成の抑制部材２Ａが複数設置されている。
【００３９】
具体的には、燃料ラック１が一定間隔をおいて縦横に複数配列され、図６では複数の燃料ラック１を区別するため、符号１ａ〜１ｄを付して説明する。これら符号１ａ〜１ｄで示す燃料ラックには、それぞれ前記第１実施形態と同様に図示しない柱支持部材４が固定されているものとする。この柱支持部材４と燃料ラック１ａ〜１ｄの側面との隙間には、前記第１実施形態と同様の抑制部材２Ａが上方から差し込まれている。
【００４０】
燃料ラック１ａと燃料ラック１ｄとの間に設置された抑制部材２Ａと、燃料ラック１ｂと燃料ラック１ｃとの間に設置された抑制部材２Ａは、使用済燃料プール１０の長手方向に対向する方向に設置されている。
【００４１】
また、燃料ラック１ａと燃料ラック１ｂとの間に設置された抑制部材２Ａと、燃料ラック１ｃと燃料ラック１ｄとの間に設置された抑制部材２Ａは、使用済燃料プール１０の短手方向に対向する方向に設置されている。
【００４２】
このように本実施形態によれば、使用済燃料プール１０の長手方向と、短手方向のそれぞれに対向する方向に抑制部材２Ａを設置したことにより、使用済燃料プール１０の長手方向及び短手方向の両方向の流れに対して抵抗を増加させることができ、スロッシングの抑制効果を著しく向上させることができる。
【００４３】
（第５実施形態）
図７は本発明の第５実施形態によるスロッシング抑制装置を示す側面図である。図８は図７の補強部材の載置部を示す拡大立面図である。
【００４４】
図７に示すように、本実施形態は、２本の柱３の内、一方の柱３と２つの柱支持部材４との間にそれぞれ補強部材８ａ，８ｂが設けられている。同様に、図示しないが、他方の柱３と２つの柱支持部材４との間にも、それぞれ補強部材８ａ，８ｂが設けられている。
【００４５】
具体的には、補強部材８ａ，８ｂは、同一の長さである。補強部材８ａ，８ｂの一端は、柱３における燃料ラック１の高さより高い位置に固定部１１により固定されている。補強部材８ａ，８ｂの他端には、それぞれ接合部９ａ，９ｂが取り付けられている。
【００４６】
これらの接合部９ａ，９ｂは、図８に示すように側面逆Ｕ字状に形成されている。接合部９ａは、一方の燃料ラック１の柱支持部材４に載置するように接合されている。同様に、接合部９ｂは、他方の燃料ラック１の柱支持部材４に載置するように接合されている。
【００４７】
したがって、本実施形態は、柱３と柱支持部材４との間に補強部材８ａ，８ｂを設けることにより、トラス構造となる。
【００４８】
このように本実施形態によれば、柱３と柱支持部材４との間に補強部材８ａ，８ｂが設けられ、この補強部材８ａ，８ｂは、抵抗板２の幅広面の法線と鉛直軸を含む面上で、抵抗板２の側面から斜め下方に伸びて柱支持部材４上に接触することにより、抑制部材２Ａの取付強度を大幅に向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、補強部材８ａ，８ｂの他端にそれぞれ取り付けた接合部９ａ，９ｂは、柱支持部材４に対して固定せずに、載置するように接合することで、補強部材８ａ，８ｂを含めた抑制部材２Ａの取り外しが容易になる。
【００５０】
（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５１】
例えば、上記各実施形態では、抑制部材２Ａは、抵抗板２の両側に柱３を取り付けた例について説明したが、これに限らず１枚の単なる矩形の板材により形成するようにしてもよい。この場合は、抵抗板の外周縁に補強部を設けて堅牢で、軽量化を図ることが望ましい。
【００５２】
また、上記各実施形態では、抑制部材２Ａの２本の柱３を円柱状に形成したが、これに限らず楕円、又は角柱状に形成したものでもよい。
【００５３】
また、抵抗板２の幅が燃料ラック１と同程度かそれ以下として説明したが、柱支持部材４に差し込まれる部分の幅（柱３の間の長さ）よりも抵抗板２が幅広となる形状、つまり外形がＴ字状となる構造であってもよい。抵抗板２が幅広であるほど、スロッシングの抑制効果は高まる。一方、幅が狭いほうが干渉することが少なく作業性では有利となるので、スロッシング抑制効果と作業性とを考慮した上で決定されることが望ましい。
【００５４】
また、スロッシング抑制効果が発揮される際は、抑制部材２Ａと、それを支える燃料ラック１には相当の負荷がかかると考えられる。そこで、図９に示すように、抑制部材２Ａを挟む燃料ラック１の両方から支える構造とする、あるいは図１０に示すように、柱支持部４を複数の燃料ラック１にわたるように設けることで、燃料ラック１にかかる負荷を分散することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１…燃料ラック、２…抵抗板、２Ａ…抑制部材、２Ｂ…抑制部材、３…柱、４…柱支持部材（支持部材）、５…柱支持部材（支持部材）、６…穴、７…貫通孔、８ａ，８ｂ…補強部材、９ａ，９ｂ…接合部、１０…使用済燃料プール、１１…固定部
【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】
2013245015.tif 000010
【図９】
2013245015.tif 000011
【図１０】
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