(57)【要約】【課題】  本発明は、制御棒貯蔵ハンガを用いることなく制御棒、燃料を自由に挿入、取り出しすることができ、かつ中性子を確実に吸収することが可能な燃料貯蔵ラックを提供することにある。【解決手段】使用済燃料棒を収容する貯蔵セルを備え、この貯蔵セルを複数個配列し、配列された前記貯蔵セル間に形成された空間に制御棒を収納した燃料貯蔵ラックにおいて、前記制御棒は４枚のブレードを十文字状に組み合わせて形成されてなり、前記貯蔵セルは前記十文字に組み合わされたそれぞれのブレードを挟むように設置されるとともに、前記貯蔵セルを構成する部材の一部は、水平方向において上記燃料集合体の一辺の長さに一定距離を加えた長さを有する又は一定の空隙を有しながら配列されていることを特徴とする燃料貯蔵ラック。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料棒を収容する貯蔵セルを備え、この貯蔵セルを複数個配列し、配列された前記貯蔵セル間に形成された空間に制御棒を収納した燃料貯蔵ラックにおいて、
前記制御棒は４枚のブレードを十文字状に組み合わせて形成されてなり、
前記貯蔵セルは前記十文字に組み合わされたそれぞれのブレードを挟むように設置されるとともに、
前記貯蔵セル内に収納された前記使用済燃料棒の底部は前記燃料貯蔵ラックの底部に接触することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セル外周壁と平行にある２枚の仕切板同士は、外周壁から異なる距離離れており、同一直線上にないことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項３】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記使用済燃料貯蔵セルの長辺方向の前記貯蔵セル壁に、一定長さの仕切板を接続したことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項４】
請求項３記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記仕切板を前記燃料貯蔵ラック最上部に接続したことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項５】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルを構成する仕切板にフックを設置したことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項６】
請求項５記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、前記貯蔵セル壁と溶接により接続していることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項７】
請求項５記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、前記貯蔵セル壁上端に引掛けることで、前記貯蔵セル壁と接続していることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項８】
請求項５記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、前記貯蔵セル壁に開けた貫通穴に差し込まれることで、前記仕切板と接続していることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、接続された貯蔵セル壁と対面側にラック上部方向への突起部を備えることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１０】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルは、構造部材として一部に角管を用いて上記貯蔵セルを構成することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１１】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルは、構造部材として一部にL型鋼を用いて上記貯蔵セルを構成することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１２】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルは、構造部材として例えば、中性子吸収材であるボロンを添加したステンレス鋼を使用することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記燃料貯蔵ラック底部に十字状の溝を構成することを特徴とした燃料貯蔵ラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料集合体と一緒に制御棒を貯蔵することが可能な燃料貯蔵ラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済燃料貯蔵ラック（以下、燃料貯蔵ラックという）は、原子力発電所で発電のために使用された燃料集合体を再処理工場へ運び出すまでの間、燃料集合体を燃料貯蔵プール内に安全に貯蔵するために用いられる。
【０００３】
この燃料集合体を貯蔵の際、燃料集合体は、燃料貯蔵ラック内に収容され、水の中性子遮蔽効果の関係から燃料貯蔵プールの底部に冠水状態で貯蔵されている。この燃料貯蔵ラックは、例えば、燃料集合体の１体を収容可能とした角筒状のセルを複数格子状に結合して構成されたものである。
【０００４】
燃料集合体は、この燃料貯蔵ラックのセル内に貯蔵される。また、燃料貯蔵ラックは想定されるいかなる状況下でも燃料集合体の未臨界性が保たれるように、貯蔵セルを構成する材料の中性子吸収特性および水の遮蔽効果に考慮しながら、可能な限り高密に貯蔵されることが望ましい。そのため、中性子吸収材としてホウ素を添加したステンレス鋼（ボロン添加ステンレス鋼（以下、B-SUSという）等を開発し、貯蔵密度向上を図っている。
【０００５】
一方、制御棒は、中性子吸収物質を平板状のブレード内に収容して、このブレードの４枚を十字状に結合したものである。この制御棒は十字状ブレードの上端に吊り上げハンドルを結合し、下端には落下速度リミッタが結合された構造となっている。
【０００６】
使用済燃料貯蔵プールの底部は燃料貯蔵ラックで満たされているため、制御棒は、ひな段と呼ばれる水深が浅い区画に設けた制御棒貯蔵ハンガに吊り下げられて、冠水状態で貯蔵されている。制御棒貯蔵ハンガは、溶接により強固に固定された制御棒貯蔵ハンガ本体と、ボルトにより本体に固定されたアームとで構成され、制御棒はアームに吊り下げられる。
【０００７】
近年、原子力発電所の耐震安全基準は強化されており、燃料貯蔵ラックと制御棒貯蔵ハンガにおいても設計裕度向上が求められている。特に、制御棒貯蔵ハンガは、ボルトにより固定されたアームに制御棒を複数本吊り下げる構造となっており、耐震条件が厳しくなることへの対応としては貯蔵体数を減少させることで負荷を低減させることができる。しかし、制御棒貯蔵ハンガ一台あたりの貯蔵体数を減少させると、台数を多く設置する必要があり、プール内スペースが広く必要とする課題があった。上記の理由により、制御棒を使用済燃料貯蔵プール内に貯蔵する新たな方法の開発が求められている。
【０００８】
しかし、制御棒貯蔵ハンガ１台あたりの制御棒貯蔵体数を減少させると、制御棒貯蔵ハンガの台数を多く設置する必要がある。そのためには、プール内のスペースを広く確保することが必要となってしまう。このような理由により、制御棒を使用済燃料貯蔵プール内に貯蔵する新たな方法の開発が求められている。
【０００９】
従来技術として、特開昭６２−７６４９８号公報において沸騰水型原子炉用制御棒を貯蔵することを可能にした使用済燃料貯蔵ラックがある。上記技術では、使用済制御棒を燃料貯蔵ラック内に貯蔵することで中性子吸収材の一部として利用し、燃料貯蔵ラック構造部材の削減を図るとともに、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の貯蔵体数削減を図ったことを特徴としている。上記技術では制御棒を貯蔵するために、２種類の構造を発明している。１つは、制御棒を４枚のブレードに分割し、そのブレードを貯蔵可能なように燃料貯蔵ラック隔壁を２重とした構造である。もう一つは、制御棒を分割せずに貯蔵できるよう燃料貯蔵ラックの隔壁に凹型ガイドを備えた構造である。ただし、上記技術にも以下に示す課題が挙げられる。
・制御棒を中性子吸収剤として利用しているため、使用済燃料貯蔵ラック単体では臨界を確保することができない。
・制御棒の中性子吸収効果は年々劣化するため、燃料を長期間保管することができない。
・制御棒を倒立して挿入し、落下速度リミッタがラック上部を覆う構造のため、使用済燃料を挿入してからでなければ制御棒を挿入する事ができず、制御棒を取り出してからでなければ使用済燃料を取り出せないと、挿入、搬出が自由に行えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６２−７６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１は沸騰水型原子炉用制御棒と燃料棒を１つの燃料貯蔵ラックに貯蔵することを可能にしたものである。
【００１２】
この特許文献１では、使用済制御棒を燃料貯蔵ラック内に貯蔵することで中性子吸収材の一部として利用し、燃料貯蔵ラック構造部材の削減を図っている。さらに、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の貯蔵体数削減を図ったものである。
【００１３】
また、特許文献１では制御棒を貯蔵するために、２種類の構成となっている。１つは、制御棒を４枚のブレードに分割し、そのブレードを貯蔵可能なように燃料貯蔵ラック隔壁を２重とした構造である。もう１つは、制御棒を分割せずに貯蔵できるよう燃料貯蔵ラックの隔壁に凹型ガイドを備えた構造である。
【００１４】
しかしながら、この特許文献１では以下のような課題がある。
【００１５】
すなわち、特許文献１は上述したように、中性子吸収物質を平板状のブレード内に収容して、このブレードの４枚を十字状に結合した制御棒をまず挿入し、その後制御棒の４カ所の空間に使用済燃料棒を挿入するようになっている。
【００１６】
このような構造の引用文献１の制御棒は十字状ブレードの上端に吊り上げハンドルを結合し、下端には落下速度リミッタが結合された構造となっている。そのため、使用済燃料棒を挿入すると、使用済燃料棒が落下速度リミッタの上に載った格好で収納されることになる。
【００１７】
そのため、例えば特開平９−１６６９０号公報の場合、仮に制御棒を引き抜こうとした場合、制御棒を先に引き抜かないと使用済燃料棒を引く抜くことができない構造となっている。
【００１８】
本発明の目的は、制御棒貯蔵ハンガを用いることなく制御棒を容易に引き抜くことができ、かつ中性子を確実に吸収することが可能な燃料貯蔵ラックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、使用済燃料棒を収容する貯蔵セルを備え、この貯蔵セルを複数個配列し、配列された前記貯蔵セル間に形成された空間に制御棒を収納した燃料貯蔵ラックにおいて、前記制御棒は４枚のブレードを十文字状に組み合わせて形成されてなり、前記貯蔵セルは前記十文字に組み合わされたそれぞれのブレードを挟むように設置されるとともに、前記貯蔵セル内に収納された前記使用済燃料棒の底部は前記燃料貯蔵ラックの底部に接触させたものである。
【００２０】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記貯蔵セル外周壁と平行にある２枚の仕切板同士は、外周壁から異なる距離離れており、同一直線上にないと良い。
【００２１】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記使用済燃料貯蔵セルの長辺方向の前記貯蔵セル壁に、一定長さの仕切板を接続すると良い。
【００２２】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記仕切板を前記燃料貯蔵ラック最上部に接続すると良い。
【００２３】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記貯蔵セルを構成する仕切板にフックを設置すると良い。
【００２４】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記フックは、前記貯蔵セル壁と溶接により接続すると良い。
【００２５】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記フックは、前記貯蔵セル壁上端に引掛けることで、前記貯蔵セル壁と接続すると良い。
【００２６】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記フックは、前記貯蔵セル壁に開けた貫通穴に差し込まれることで、前記仕切板と接続すると良い。
【００２７】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記フックは、接続された貯蔵セル壁と対面側にラック上部方向への突起部を備えると良い。
【００２８】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記貯蔵セルは、構造部材として一部に角管を用いて上記貯蔵セルを構成すると良い。
【００２９】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記貯蔵セルは、構造部材として一部にL型鋼を用いて上記貯蔵セルを構成すると良い。
【００３０】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記貯蔵セルは、構造部材として例えば、中性子吸収材であるボロンを添加したステンレス鋼を使用すると良い。
【００３１】
また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記燃料貯蔵ラック底部に十字状の溝を構成すると良い。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、制御棒貯蔵ハンガを用いることなく制御棒を容易に引き抜くことができ、かつ中性子を確実に吸収することが可能な燃料貯蔵ラックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る制御棒の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図３】本発明の実施例１に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図と斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【図５】本発明の実施例３に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【図６】本発明の実施例３に係る各種フックの形状を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図８】本発明の実施例４に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【図９】本発明の実施例５に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図１０】本発明の実施例５に係る使用済燃料貯蔵ラックの上面図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明に係る制御棒の斜視図であり、図１（ａ）はＢＷＲ用制御棒（沸騰水型原子力プラント）の斜視図である。図１（ｂ）はＡＢＷＲ用制御棒の斜視図である。
【００３６】
図１（ａ）において、制御棒１６は内部に中性子吸収物質１６ａを収納したブレード１６ｂを備えている。このブレード１６ｂは４枚からなり、十文字状に組み合わされている。この十文字状のブレード１６ｂの上端には制御棒１６そのものを吊り上げるためのハンドル１６ｃが取り付けられ、下端には落下速度リミッタ１６ｄが取り付けられている。この形状の制御棒１６はＢＷＲプラント（沸騰水型原子力プラント）に使用されていた物である。
【００３７】
図１（ｂ）において、ＡＢＷＲ用制御棒１６はＢＷＲ型制御棒１６とほぼ同じであるが、大きく異なる部分は落下速度リミッタがない点である。
【００３８】
本実施例ではＡＢＷＲ型制御棒を使用することによって得られたものである。以下、本発明の実施例を図に沿って説明する。
【００３９】
図２は使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００４０】
図２において、燃料貯蔵ラック１９の筐体は外枠２０によって形成されている。外枠２０内はＹ隔壁２１とＸ隔壁２２によって格子状に複数個仕切られている。Ｙ隔壁２１とＸ隔壁２２とによって仕切られた一つの大きな空間を大貯蔵セル２３という。この大貯蔵セル２３の内部は仕切板２４（詳細は後述する）によって仕切られている。
【００４１】
ここでいう大貯蔵セル２３は、制御棒１６と使用済燃料棒１３を挿入可能な単位とする。大貯蔵セル２３をＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定数隙間なく配列することで、燃料貯蔵ラック１９が構成されている。
【００４２】
図３は図２中の大貯蔵セル２３を拡大表示してＺ軸正方向から図示した詳細図であり、図３（ａ）は大貯蔵セルの上面図である。図６（ｂ）は大貯蔵セルの斜視図である。
【００４３】
図３（ａ）において、大貯蔵セル２３内は４枚の仕切板２４によって４分割され、後述する使用済燃料棒１３と制御棒１６の制御棒貯蔵空間となる。ここで、使用済燃料貯蔵セル２５を鎖線で示した。また制御棒貯蔵空間２６を二点鎖線で示し、その中に制御棒１６が収納されている。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、仕切板２４は大貯蔵セル２３内上下左右の位置に設置されるが、Ｙ方向同士、Ｘ方向同士の仕切板２４は同一線上になく、制御棒１６のブレードが挿入可能なように中心線２７から離れた位置に備えられる。つまり、１枚の仕切板２４によって一つの使用済燃料貯蔵セル２５と制御棒１６のブレードが挿入されるだけの＋字状の空間２６が形成されている。したがって、一つの大貯蔵セル２３に対して４枚の仕切板によって４つの使用済燃料貯蔵セル２５と制御棒１６が収納される空間２６が形成されている。
【００４５】
仕切板２４のＺ方向長さは燃料貯蔵ラック１９本体の高さと等しく、Ｘ-Ｙ平面上の長さは制御棒下部の落下速度リミッタ１６ｄと干渉しない長さとなっている。使用済燃料棒１３は、外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２、仕切板２４のいずれかにより形成された使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。制御棒１６は、４枚の仕切板２４に囲まれた貯蔵セルの中心位置である空間２６に挿入されて貯蔵される。
【００４６】
本構造において、仕切板２４等の構造部材はアルミニウム合金やSUS等の一般の材料を利用することも可能であるが、B-SUS等（ボロンを含むステンレス鋼板）の中性子吸収材を用いることで燃料ラックをより緻密化することが可能である。また、大貯蔵セル２３は角管を用いて構成することも可能である。また、図示はしていなが燃料貯蔵ラック１９の底部に制御棒１６をはめ込むための十字状の溝を構成することで、制御棒１６を挿入するためのガイドとすることも可能である。
【００４７】
以上のごとく本実施例によれば、燃料貯蔵ラック内に制御棒を貯蔵することができる。その結果、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の削減につながり、制御棒貯蔵ハンガの設計裕度向上または制御棒貯蔵ハンガの削減が可能になる。
【００４８】
また、燃料集合体の外周は燃料貯蔵ラックの構造部材で囲われており、使用済燃料から放出される中性子は構造部材を兼ねた中性子吸収材によって吸収することができる。したがって中性子吸収を制御棒に依存しないため長期間の使用済燃料の貯蔵に適用することができる。また、４枚の仕切板２４により、挿入された制御棒の位置を固定することが可能である。
【実施例２】
【００４９】
本実施形態は、実施例１の派生型である。実施例２の詳細図を図４に示す。
【００５０】
図４は実施例２に係る大貯蔵セルの上面図である。
【００５１】
図４において、本実施例では、幅の長さが異なる仕切板２４組み合わせたものである。例えば、４枚の小仕切板２４ａと大仕切板２４ｂとを中心線２７を境として対向する位置に設置することで、制御棒１６の周方向回転の抑制と、挿入された使用済燃料棒の位置固定を行うことが可能である。
【００５２】
図４に示すように、小仕切板２４ａは、Ｘ-Ｙ平面上での長辺方向長さが大仕切板２４ｂと比較して短くなっている。また、Ｚ方向長さは任意に設定することが可能である。Ｚ方向取り付け位置も任意であるが、地震時における制御棒のたわみを考慮して、ラック最上部に取り付けることが好ましい。
【００５３】
使用済燃料棒は外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２、大仕切板２４ｂ、小仕切板２４ａのいずれかにより形成される使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。使用済燃料貯蔵セル２５を点線正方形として図示する。制御棒１６は、大仕切板２４ｂ、小仕切板２４ａに囲まれた大貯蔵セル２３の中心位置である空間２６に挿入され貯蔵される。この空間２６は図４に示すように２点鎖線によって十字状空間となって図示されている。
【００５４】
このように本実施例によれば、仕切板２４ａ、２４ｂを備えることで第一実施形態と比較して制御棒の位置をより強固に固定することが可能であるとともに、使用済燃料が空間２６へ侵入することを防止できる。
【実施例３】
【００５５】
実施例３は、実施例２と同様に実施例１の派生型である。
【００５６】
実施例３を図５を使って説明する。
【００５７】
図５は実施例３に係る大貯蔵セルの上面図である。
【００５８】
図５においては、本実施例は仕切板２４に制御棒１６を吊り下げるためのフック２８を設置することで制御棒１６の位置を固定するようにしたものである。フック２８は、溶接により仕切板２４と接合されている。このフック２８を仕切板５の上端に引っ掛けたり、または仕切板５に開けられた穴に差し込んだりといった接続方法が可能である。
【００５９】
図５に示すように、使用済燃料貯蔵セル２５は点線で示し、制御棒の収納空間２６は二点鎖線で示している。
【００６０】
図６（ａ）〜（ｄ）に、考えられるフック形状の例を示す。
【００６１】
図６（ａ）は仕切板２４に溶接された単純な形状のフック２８であり、単なる長方形となっている。
【００６２】
図６（ｂ）は制御棒の位置を固定するため、および制御棒の脱落防止のためフック２８の先端に立ち上がり部を設けたものである。
【００６３】
図６（ｃ）はフック２８を仕切板２４の上端に引っ掛けるようにするために、折り曲げ部を設けたものである。
【００６４】
図６（ｄ）は仕切板２４に貫通穴を設け、この貫通穴にフック２８の一方を差し込むようにするとともに、差し込んだ状態でフック２８が傾斜しないように立ち上がり部を設けたものである。
【００６５】
本実施形態において、制御棒を挿入する際は、フック２８と制御棒の干渉防止のためＸ-Ｙ平面上にて45度回転させて挿入する。したがって、制御棒の貯蔵は、使用済燃料が貯蔵される前に限られる。挿入された使用済燃料の移動に対しては、フック２８が障壁となることで使用済燃料と制御棒との接触を抑制することができる。
【００６６】
このように本実施例によれば、フック２８を設けることで実施例１と比較して制御棒の位置をより強固に固定することが可能であるとともに、使用済燃料が制御棒貯蔵空間２６へ侵入することを防止できる。
【実施例４】
【００６７】
実施例４について図７と図８を使って説明する。
【００６８】
図７は実施例４に係る燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００６９】
図８は実施例４に係る大貯蔵セルの上面図である。
【００７０】
図７において、外枠２０内をＹ隔壁２１によりＹ方向に、Ｘ隔壁２２によりＸ方向に仕切ることで使用済燃料貯蔵セル２５が構成されている。ここで、使用済燃料貯蔵セル２５は、制御棒１６と使用済燃料棒１３を挿入可能な単位とする。
【００７１】
図８において、大貯蔵セル２３をＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定数隙間なく配列することで、燃料貯蔵ラック１９を構成している。この大貯蔵セル２３の四隅には、Ｚ方向長さが外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２と等しいL型隔壁２９が備えられて使用済燃料貯蔵セル２５が形成されている。使用済燃料棒１３は、外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２、およびL型隔壁２９のいずれかにより形成される使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。制御棒１６はL型隔壁２９に囲まれた制御棒貯蔵空間２６に挿入され貯蔵される。ここで、制御棒１６の制御棒貯蔵空間２６を二点鎖線にて図示する。
【００７２】
本構造において、Ｌ型隔壁２９はアルミニウム合金やSUS等の一般の材料を利用することも可能であるが、B-SUS等の中性子吸収材を用いることで燃料ラックをより緻密化することが可能である。また、大貯蔵セル２３は角管を用いて構成することも可能である。
【００７３】
本構造において、図示していなが燃料貯蔵ラック底部に制御棒をはめ込むための十字状の溝を構成することで、制御棒を挿入するためのガイドとすることも可能である。
【００７４】
このように本実施によれば、燃料貯蔵ラック内に制御棒を貯蔵することができる。その結果、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の削減につながり、制御棒貯蔵ハンガの設計裕度向上または制御棒貯蔵ハンガの削減が可能になる。また、燃料集合体の外周は燃料貯蔵ラックの構造部材で囲われており、使用済燃料から放出される中性子は構造部材にて吸収することができる。かつ上記構造部材同士は結合されているため、実施例１から実施例３以上に使用済燃料棒と制御棒とが接触することはない。
【実施例５】
【００７５】
実施例５は、実施例４の派生型であり、この実施例を図９、図１０を使って説明する。
【００７６】
図９は実施例５に係る燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００７７】
図１０は実施例５に係る燃料貯蔵ラックの上面図である。
【００７８】
図９において、外枠１９内を不連続なＹ隔壁２１と不連続なＸ隔壁２２により仕切ることで使用済燃料貯蔵セル２５を構成している。使用済燃料貯蔵セル２５をＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定の間隙を設けながら配列することで燃料貯蔵ラック１９を構成している。
【００７９】
使用済燃料棒は使用済燃料貯蔵セル２５内の空間に挿入される。制御棒１６は、使用済燃料貯蔵セル２５間に設けられた制御棒貯蔵空間２６何に挿入される。
【００８０】
本実施例は実施例４と比較して、燃料貯蔵ラック１９自体のサイズが大きくなる。また、燃料貯蔵ラック１９内に使用済燃料、制御棒のいずれも挿入不可能なデッドスペース３０が発生するため、実施例４よりも貯蔵密度は小さくなる。一方で、実施例４と比較して、制御棒貯蔵空間２６の数量は増加するため燃料貯蔵ラック１９当たりの制御棒貯蔵可能体数は増加することになる。
【００８１】
図１０においては、制御棒貯蔵空間２６に発生してしまうデッドスペース３０を網掛けにて模式的に示した。
【００８２】
このように本実施によれば、燃料貯蔵ラック１９のサイズを大きくすることにより、実施例４と比較して、ラック一体当たりの制御棒貯蔵体数を増加させることができる。
【実施例６】
【００８３】
実施例６について図１１、図１２を使って以下に説明する。
【００８４】
図１１は実施例６に関わる燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００８５】
図１２は図１１に示した貯蔵セルを拡大上面図である。
【００８６】
図１１において、外枠１内を不連続なＹ隔壁２１と不連続なＸ隔壁２２により仕切ることで使用済燃料貯蔵セル２５を構成している。使用済燃料貯蔵セル２５を一定の間隔を設けながら配列することで燃料貯蔵ラック１９を形成している。
【００８７】
使用済燃料は、Ｘ隔壁２１、Ｙ隔壁２２、外枠２０のいずれかにより構成される使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。制御棒１６は、使用済燃料貯蔵セル２５、または外枠２０と使用済燃料貯蔵セル２５とに囲まれ構成される制御棒貯蔵空間２６内に貯蔵される。つまり、この制御棒貯蔵空間２６は隣り合う使用済燃料貯蔵セル２５の角部に制御棒１６が収納される程度の隙間を形成して作られたものである。これにより、制御棒１６は図１２に示すように形で制御棒貯蔵空間２６内に収納されることになる。
【００８８】
制御棒１６は制御棒貯蔵空間２６内の中心に挿入され、使用済燃料貯蔵セル２５間の空隙に制御棒ブレードの端を挿入することで制御棒１６の位置は拘束される。この時、制御棒貯蔵空間２６には使用済燃料を貯蔵することも可能である。
【００８９】
なお、制御棒貯蔵空間２６に使用済燃料と制御棒のいずれかを挿入するかは任意に選択可能であるが、使用済燃料と制御棒を同時に貯蔵することはできない。
【００９０】
本構造において、使用済燃料貯蔵セル２５などの構造部材はアルミニウム合金やSUS等の一般の材料を利用することも可能であるが、B-SUS等の中性子吸収材を用いることで燃料ラックをより緻密化することが可能である。また、使用済燃料貯蔵セル２５は、角管を用いることで形成してもよい。
【００９１】
さらに、燃料貯蔵ラック底部に制御棒をはめ込むための十字状の溝を構成することで、制御棒を挿入するためのガイドとすることも可能である。
【００９２】
このように本実施例によれば、燃料貯蔵ラック内に制御棒を貯蔵することができる。その結果、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の削減につながり、制御棒貯蔵ハンガの設計裕度向上または制御棒貯蔵ハンガの削減が可能になる。
【００９３】
また、燃料集合体の外周は燃料貯蔵ラックの構造部材で囲われており、使用済燃料から放出される中性子は構造部材にて吸収することができる。また、挿入された使用済燃料の周囲には、外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２のいずれかが存在するため、地震時に使用済燃料と制御棒とが接触することはない。
【００９４】
以上のごとく本発明によれば、落下速度リミッタがないＡＢＷＲ型の制御棒と燃料貯蔵ラックとを組み合わせたことによって使用済燃料棒と落下速度リミッタとの接触がなくなる。そのため制御棒を引く抜く場合、先に使用済燃料棒を引き抜かなくても使用済燃料棒を簡単に引く抜くことができる。また制御棒貯蔵ハンガを使わなくても制御棒を貯蔵できるため、従来必要としていた制御棒貯蔵ハンガを省略でき、大幅なコスト低減を図ることができる。
【００９５】
さらに本発明によれば、中性子吸収材で形成された燃料貯蔵ラック構成部材と中性子吸収材を内蔵する制御棒との組み合わせにより確実な中性子吸収を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００９６】
１３…使用済燃料棒、                  １６…制御棒、
１６ａ…中性子吸収物質、              １６ｂ…ブレード、
１６ｃ…ハンドル、                    １６ｄ…落下速度リミッタ、
１９…燃料貯蔵ラック、                ２０…外枠、
２１…Ｙ隔壁、                        ２２…Ｘ隔壁、
２３…大貯蔵セル、                    ２４…仕切板、
２４ａ…小仕切板、                    ２４ｂ…大仕切板、
２５…使用済燃料貯蔵セル、            ２６…制御棒貯蔵空間、
２７…中心線、                        ２８…フック、
２９…L型隔壁、                      ３０…デッドスペース。
【図１】
2013246014.tif 000003
【図２】
2013246014.tif 000004
【図３】
2013246014.tif 000005
【図４】
2013246014.tif 000006
【図５】
2013246014.tif 000007
【図６】
2013246014.tif 000008
【図７】
2013246014.tif 000009
【図８】
2013246014.tif 000010
【図９】
2013246014.tif 000011
【図１０】
2013246014.tif 000012
【図１１】
2013246014.tif 000013
【図１２】
2013246014.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月20日(2012.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良型沸騰水型原子力発電所において、燃料集合体と一緒に制御棒を貯蔵することが可能な燃料貯蔵ラックに関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済燃料貯蔵ラック（以下、燃料貯蔵ラックという）は、原子力発電所で発電のために使用された燃料集合体を再処理工場へ運び出すまでの間、燃料集合体を燃料貯蔵プール内に安全に貯蔵するために用いられる。
【０００３】
この燃料集合体を貯蔵の際、燃料集合体は、燃料貯蔵ラック内に収容され、水の中性子遮蔽効果の関係から燃料貯蔵プールの底部に冠水状態で貯蔵されている。この燃料貯蔵ラックは、例えば、燃料集合体の１体を収容可能とした角筒状のセルを複数格子状に結合して構成されたものである。
【０００４】
燃料集合体は、この燃料貯蔵ラックのセル内に貯蔵される。また、燃料貯蔵ラックは想定されるいかなる状況下でも燃料集合体の未臨界性が保たれるように、貯蔵セルを構成する材料の中性子吸収特性および水の遮蔽効果に考慮しながら、可能な限り高密に貯蔵されることが望ましい。そのため、中性子吸収材としてホウ素を添加したステンレス鋼（ボロン添加ステンレス鋼（以下、B-SUSという）等を開発し、貯蔵密度向上を図っている。
【０００５】
一方、制御棒は、中性子吸収物質を平板状のブレード内に収容して、このブレードの４枚を十字状に結合したものである。この制御棒は十字状ブレードの上端に吊り上げハンドルを結合し、下端にはソケットが結合された構造となっている。
【０００６】
使用済燃料貯蔵プールの底部は燃料貯蔵ラックで満たされているため、制御棒は、ひな段と呼ばれる水深が浅い区画に設けた制御棒貯蔵ハンガに吊り下げられて、冠水状態で貯蔵されている。制御棒貯蔵ハンガは、溶接により強固に固定された制御棒貯蔵ハンガ本体と、ボルトにより本体に固定されたアームとで構成され、制御棒はアームに吊り下げられる。
【０００７】
近年、原子力発電所の耐震安全基準は強化されており、燃料貯蔵ラックと制御棒貯蔵ハンガにおいても設計裕度向上が求められている。特に、制御棒貯蔵ハンガは、ボルトにより固定されたアームに制御棒を複数本吊り下げる構造となっており、耐震条件が厳しくなることへの対応としては貯蔵体数を減少させることで負荷を低減させることができる。しかし、制御棒貯蔵ハンガ一台あたりの貯蔵体数を減少させると、台数を多く設置する必要があり、プール内スペースが広く必要となる課題があった。上記の理由により、制御棒を使用済燃料貯蔵プール内に貯蔵する新たな方法の開発が求められている。
【０００８】
従来技術として、特開昭６２−７６４９８号公報において沸騰水型原子炉用制御棒を貯蔵することを可能にした使用済燃料貯蔵ラックがある。上記技術では、使用済燃料棒を燃料貯蔵ラック内に貯蔵することで中性子吸収材の一部として利用し、燃料貯蔵ラック構造部材の削減を図るとともに、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の貯蔵体数削減を図ったことを特徴としている。上記技術では制御棒を貯蔵するために、２種類の構造を発明している。１つは、制御棒を４枚のブレードに分割し、そのブレードを貯蔵可能なように燃料貯蔵ラック隔壁を２重とした構造である。もう一つは、制御棒を分割せずに貯蔵できるよう燃料貯蔵ラックの隔壁に凹型ガイドを備えた構造である。
【０００９】
その他の従来技術として、特開平９−１６６６９０号公報において核燃料アセンブリと制御棒とを共に貯蔵することを可能にした装置がある。上記技術では、水平な下部プレートと、制御棒を各々が収容し得るようなハウジングを内部および間に形成するよう下部プレート上に固定された収納チューブと、核燃料アセンブリを支持可能な底板を各々が備える可動貯蔵ホルダと、下部プレートと４つのホルダからなる各グループとの間に配置されたベースプレートとを備えた構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６２−７６４９８号公報
【特許文献２】特開平９−１６６６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１は沸騰水型原子炉用制御棒と燃料棒を１つの燃料貯蔵ラックに貯蔵することを可能にしたものである。
【００１２】
この特許文献１では、以下のような課題がある。
【００１３】
制御棒を中性子吸収剤として利用しているため、使用済燃料貯蔵ラック単体では未臨界性を確保することができない。また、制御棒の中性子吸収効果は年々劣化するため、燃料を長期間保管することができない。また、制御棒を倒立して挿入し、落下速度リミッタがラック上部を覆う構造のため、使用済燃料を挿入してからでなければ制御棒を挿入する事ができず、制御棒を取り出してからでなければ使用済燃料を取り出せないと、挿入、取り出しが自由に行えない。
【００１４】
次に、この特許文献２では以下のような課題がある。
【００１５】
すなわち、特許文献２は上述したように、中性子吸収物質を平板状のブレード内に収容して、このブレードの４枚を十字状に結合した制御棒をまず挿入し、その後制御棒の４カ所の空間に使用済燃料棒を挿入するようになっている。
【００１６】
このような構造の特許文献２の制御棒は十字状ブレードの上端に吊り上げハンドルを結合し、下端には落下速度リミッタが結合された構造となっている。そのため、使用済燃料棒を挿入すると、使用済燃料棒が落下速度リミッタの上に載った格好で収納されることになる。
【００１７】
そのため、特許文献２の場合、仮に制御棒を引き抜こうとした場合、使用済燃料棒を先に引き抜かないと制御棒を引く抜くことができない構造となっている。
【００１８】
本発明の目的は、制御棒貯蔵ハンガを用いることなく制御棒、燃料を自由に挿入、取り出しすることができ、かつ中性子を確実に吸収することが可能な燃料貯蔵ラックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、使用済燃料棒を収容する貯蔵セルを備え、この貯蔵セルを複数個配列し、配列された前記貯蔵セル間に形成された空間に制御棒を収納した燃料貯蔵ラックにおいて、前記制御棒は４枚のブレードを十文字状に組み合わせて形成されており、前記貯蔵セルは前記十文字に組み合わされたそれぞれのブレードを挟むように設置されるとともに、前記貯蔵セルを構成する部材の一部は、水平方向において上記燃料集合体の一辺の長さに一定距離を加えた長さを有する又は一定の空隙を有しながら配列されているものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、制御棒貯蔵ハンガを用いることなく制御棒、燃料を自由に挿入、取り出しすることができ、かつ中性子を確実に吸収することが可能な燃料貯蔵ラックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る制御棒の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図３】本発明の実施例１に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図と斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【図５】本発明の実施例３に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【図６】本発明の実施例３に係る各種フックの形状を示す図である。
【図７】本発明の実施例４に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図８】本発明の実施例４に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【図９】本発明の実施例５に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図１０】本発明の実施例５に係る使用済燃料貯蔵ラックの平面図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る使用済燃料貯蔵ラックの一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明に係る制御棒の斜視図であり、図１（ａ）はＢＷＲ用制御棒（沸騰水型原子力プラント）の斜視図である。図１（ｂ）はＡＢＷＲ用制御棒（改良型沸騰水型原子力プラント）の斜視図である。
【００２４】
図１（ａ）において、制御棒１６は内部に中性子吸収物質１６ａを収納したブレード１６ｂを備えている。このブレード１６ｂは４枚からなり、十文字状に組み合わされている。この十文字状のブレード１６ｂの上端には制御棒１６そのものを吊り上げるためのハンドル１６ｃが取り付けられ、下端には落下速度リミッタ１６ｄが取り付けられている。この形状の制御棒１６はＢＷＲプラント（沸騰水型原子力プラント）に使用されていた物である。
【００２５】
図１（ｂ）において、ＡＢＷＲ用制御棒１６はＢＷＲ型制御棒１６とほぼ同じであるが、大きく異なる部分は落下速度リミッタがない点である。
【００２６】
本実施例ではＡＢＷＲ型制御棒を使用することによって得られたものである。以下、本発明の実施例を図に沿って説明する。
【００２７】
図２は使用済燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００２８】
図２において、燃料貯蔵ラック１９の筐体は外枠２０によって形成されている。外枠２０内はＹ隔壁２１とＸ隔壁２２によって格子状に複数個仕切られている。Ｙ隔壁２１とＸ隔壁２２とによって仕切られた一つの大きな空間を大貯蔵セル２３という。この大貯蔵セル２３の内部は仕切板２４（詳細は後述する）によって仕切られている。
【００２９】
ここでいう大貯蔵セル２３は、制御棒１６と使用済燃料棒を挿入可能な単位とする。大貯蔵セル２３をＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定数隙間なく配列することで、燃料貯蔵ラック１９が構成されている。
【００３０】
図３は図２中の大貯蔵セル２３を拡大表示してＺ軸正方向から図示した詳細図であり、図３（ａ）は大貯蔵セルの平面図である。図６（ｂ）は大貯蔵セルの斜視図である。
【００３１】
図３（ａ）において、大貯蔵セル２３内は４枚の仕切板２４によって４分割され、後述する使用済燃料棒１３と制御棒１６の貯蔵空間となる。ここで、使用済燃料貯蔵セル２５を鎖線で示した。また制御棒貯蔵空間２６を二点鎖線で示し、その中に制御棒１６が収納されている。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、仕切板２４は大貯蔵セル２３内上下左右の位置に設置されるが、Ｙ方向同士、Ｘ方向同士の仕切板２４は同一線上になく、制御棒１６のブレードが挿入可能なように中心線２７から離れた位置に備えられる。つまり、１枚の仕切板２４によって一つの使用済燃料貯蔵セル２５と制御棒１６のブレードが挿入されるだけの＋字状の空間２６が形成されている。したがって、一つの大貯蔵セル２３に対して４枚の仕切板によって４つの使用済燃料貯蔵セル２５と制御棒１６が収納される空間２６が形成されている。
【００３３】
仕切板２４のＺ方向長さは燃料貯蔵ラック１９本体の高さと等しく、Ｘ-Ｙ平面上の長さは制御棒下部の落下速度リミッタ１６ｄと干渉しない長さとなっている。使用済燃料棒１３は、外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２、仕切板２４のいずれかにより形成された使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。制御棒１６は、４枚の仕切板２４に囲まれた貯蔵セルの中心位置である空間２６に挿入されて貯蔵される。
【００３４】
本構造において、構造部材はアルミニウム合金やSUS等の一般の材料を利用することも可能であるが、B-SUS等（ボロンを含むステンレス鋼板）の中性子吸収材を用いることで燃料ラックをより緻密化することが可能である。また、大貯蔵セル２３は角管を用いて構成することも可能である。また、図示はしていないが燃料貯蔵ラック１９の底部に制御棒１６をはめ込むための十字状の溝を構成することで、制御棒１６を挿入するためのガイドとすることも可能である。
【００３５】
以上のごとく本実施例によれば、燃料貯蔵ラック内に制御棒を貯蔵することができる。その結果、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の削減につながり、制御棒貯蔵ハンガの設計裕度向上または制御棒貯蔵ハンガの削減が可能になる。
【００３６】
また、燃料集合体の外周は燃料貯蔵ラックの構造部材で囲われており、使用済燃料から放出される中性子は構造部材を兼ねた中性子吸収材によって吸収することができる。したがって中性子吸収を制御棒に依存しないため長期間の使用済燃料の貯蔵に適用することができる。また、４枚の仕切板２４により、挿入された制御棒の位置を固定することが可能である。
【実施例２】
【００３７】
本実施形態は、実施例１の派生型である。実施例２の詳細図を図４に示す。
【００３８】
図４は実施例２に係る大貯蔵セルの平面図である。
【００３９】
図４において、本実施例では、幅の長さが異なる仕切板２４を組み合わせたものである。例えば、４枚の小仕切板２４ａと大仕切板２４ｂとを中心線２７を境として対向する位置に設置することで、制御棒１６の周方向回転の抑制と、挿入された使用済燃料棒の位置固定を行うことが可能である。
【００４０】
図４に示すように、小仕切板２４ａは、Ｘ-Ｙ平面上での長辺方向長さが大仕切板２４ｂと比較して短くなっている。また、Ｚ方向長さは任意に設定することが可能である。Ｚ方向取り付け位置も任意であるが、地震時における制御棒のたわみを考慮して、ラック最上部に取り付けることが好ましい。
【００４１】
使用済燃料棒は外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２、大仕切板２４ｂ、小仕切板２４ａのいずれかにより形成される使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。使用済燃料貯蔵セル２５を点線正方形として図示する。制御棒１６は、大仕切板２４ｂ、小仕切板２４ａに囲まれた大貯蔵セル２３の中心位置である空間２６に挿入され貯蔵される。この空間２６は図４に示すように２点鎖線によって十字状空間となって図示されている。
【００４２】
このように本実施例によれば、さらに仕切板２４ａを備えることで第一実施形態と比較して制御棒の位置をより強固に固定することが可能であるとともに、使用済燃料が空間２６へ侵入することを防止できる。
【実施例３】
【００４３】
実施例３は、実施例２と同様に実施例１の派生型である。
【００４４】
実施例３を図５を使って説明する。
【００４５】
図５は実施例３に係る大貯蔵セルの平面図である。
【００４６】
図５においては、本実施例は仕切板２４に制御棒１６を吊り下げるためのフック２８を設置することで制御棒１６の位置を固定するようにしたものである。フック２８は、溶接により仕切板２４と接合されている。このフック２８は、溶接による固定の他にも、仕切板５の上端に引っ掛けたり、または仕切板５に開けられた穴に差し込んだりといった接続方法が可能である。
【００４７】
図５に示すように、使用済燃料貯蔵セル２５は点線で示し、制御棒の収納空間２６は二点鎖線で示している。
【００４８】
図６（ａ）〜（ｄ）に、考えられるフック形状の例を示す。
【００４９】
図６（ａ）は仕切板２４に溶接された単純な形状のフック２８であり、単なる長方形となっている。
【００５０】
図６（ｂ）は制御棒の位置を固定するため、および制御棒の脱落防止のためフック２８の先端に立ち上がり部を設けたものである。
【００５１】
図６（ｃ）はフック２８を仕切板２４の上端に引っ掛けるようにするために、折り曲げ部を設けたものである。
【００５２】
図６（ｄ）は仕切板２４に貫通穴を設け、この貫通穴にフック２８の一方を差し込むようにするとともに、差し込んだ状態でフック２８が傾斜しないように立ち上がり部を設けたものである。
【００５３】
本実施形態において、制御棒を挿入する際は、フック２８と制御棒の干渉防止のためＸ-Ｙ平面上にて45度回転させて挿入する。したがって、制御棒の貯蔵は、使用済燃料が貯蔵される前に限られる。挿入された使用済燃料の移動に対しては、フック２８が障壁となることで使用済燃料と制御棒との接触を抑制することができる。
【００５４】
このように本実施例によれば、フック２８を設けることで実施例１と比較して制御棒の位置をより強固に固定することが可能であるとともに、使用済燃料が制御棒貯蔵空間２６へ侵入することを防止できる。
【実施例４】
【００５５】
実施例４について図７と図８を使って説明する。
【００５６】
図７は実施例４に係る燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００５７】
図８は実施例４に係る大貯蔵セルの平面図である。
【００５８】
図７において、外枠２０内をＹ隔壁２１によりＹ方向に、Ｘ隔壁２２によりＸ方向に仕切ることで大貯蔵セル２３が構成されている。ここで、大貯蔵セル２３は、制御棒１６と使用済燃料棒１３を挿入可能な単位とする。
【００５９】
図８において、大貯蔵セル２３をＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定数隙間なく配列することで、燃料貯蔵ラック１９を構成している。この大貯蔵セル２３の四隅には、Ｚ方向長さが外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２と等しいL型隔壁２９が備えられて使用済燃料貯蔵セル２５が形成されている。使用済燃料棒は、外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２、およびL型隔壁２９のいずれかにより形成される使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。制御棒１６はL型隔壁２９に囲まれた制御棒貯蔵空間２６に挿入され貯蔵される。ここで、制御棒１６の制御棒貯蔵空間２６を二点鎖線にて図示する。
【００６０】
本構造において、構造部材はアルミニウム合金やSUS等の一般の材料を利用することも可能であるが、B-SUS等の中性子吸収材を用いることで燃料ラックをより緻密化することが可能である。また、大貯蔵セル２３は角管を用いて構成することも可能である。
【００６１】
本構造において、図示はしていないが燃料貯蔵ラック底部に制御棒をはめ込むための十字状の溝を構成することで、制御棒を挿入するためのガイドとすることも可能である。
【００６２】
このように本実施によれば、燃料貯蔵ラック内に制御棒を貯蔵することができる。その結果、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の削減につながり、制御棒貯蔵ハンガの設計裕度向上または制御棒貯蔵ハンガの削減が可能になる。また、燃料集合体の外周は燃料貯蔵ラックの構造部材で囲われており、使用済燃料から放出される中性子は構造部材にて吸収することができる。かつ上記構造部材同士は結合されているため、実施例１から実施例３以上に使用済燃料棒と制御棒とが接触することはない。
【実施例５】
【００６３】
実施例５は、実施例４の派生型であり、この実施例を図９、図１０を使って説明する。
【００６４】
図９は実施例５に係る燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００６５】
図１０は実施例５に係る燃料貯蔵ラックの平面図である。
【００６６】
図９において、外枠１９内を不連続なＹ隔壁２１と不連続なＸ隔壁２２により仕切ることで使用済燃料貯蔵セル２５を構成している。使用済燃料貯蔵セル２５をＸ方向、Ｙ方向それぞれに一定の間隙を設けながら配列することで燃料貯蔵ラック１９を構成している。
【００６７】
使用済燃料棒は使用済燃料貯蔵セル２５内の空間に挿入される。制御棒１６は、使用済燃料貯蔵セル２５間に設けられた制御棒貯蔵空間２６に挿入される。
【００６８】
本実施例は実施例４と比較して、燃料貯蔵ラック１９自体のサイズが大きくなる。また、燃料貯蔵ラック１９内に使用済燃料、制御棒のいずれも挿入不可能なデッドスペース３０が発生するため、実施例４よりも貯蔵密度は小さくなる。一方で、実施例４と比較して、制御棒貯蔵空間２６の数量は増加するため燃料貯蔵ラック１９当たりの制御棒貯蔵可能体数は増加することになる。
【００６９】
図１０においては、制御棒貯蔵空間２６に発生してしまうデッドスペース３０を網掛けにて模式的に示した。
【００７０】
このように本実施によれば、燃料貯蔵ラック１９のサイズを大きくすることにより、実施例４と比較して、ラック一体当たりの制御棒貯蔵体数を増加させることができる。
【実施例６】
【００７１】
実施例６について図１１、図１２を使って以下に説明する。
【００７２】
図１１は実施例６に関わる燃料貯蔵ラックの斜視図である。
【００７３】
図１２は図１１に示した貯蔵セルを拡大した平面図である。
【００７４】
図１１において、外枠２０内を不連続なＹ隔壁２１と不連続なＸ隔壁２２により仕切ることで使用済燃料貯蔵セル２５を構成している。使用済燃料貯蔵セル２５を一定の間隔を設けながら配列することで燃料貯蔵ラック１９を形成している。
【００７５】
使用済燃料は、Ｘ隔壁２１、Ｙ隔壁２２、外枠２０のいずれかにより構成される使用済燃料貯蔵セル２５内に貯蔵される。制御棒１６は、使用済燃料貯蔵セル２５、または外枠２０と使用済燃料貯蔵セル２５とに囲まれ構成される制御棒貯蔵空間２６内に貯蔵される。つまり、この制御棒貯蔵空間２６は隣り合う使用済燃料貯蔵セル２５の角部に制御棒１６が収納される程度の隙間を形成して作られたものである。これにより、制御棒１６は図１２に示すような形で制御棒貯蔵空間２６内に収納されることになる。
【００７６】
制御棒１６は制御棒貯蔵空間２６内の中心に挿入され、使用済燃料貯蔵セル２５間の空隙に制御棒ブレードの端を挿入することで制御棒１６の位置は拘束される。この時、制御棒貯蔵空間２６には使用済燃料を貯蔵することも可能である。
【００７７】
なお、制御棒貯蔵空間２６に使用済燃料と制御棒のいずれかを挿入するかは任意に選択可能であるが、使用済燃料と制御棒を同時に貯蔵することはできない。
【００７８】
本構造において、構造部材はアルミニウム合金やSUS等の一般の材料を利用することも可能であるが、B-SUS等の中性子吸収材を用いることで燃料ラックをより緻密化することが可能である。また、使用済燃料貯蔵セル２５は、角管を用いることで形成してもよい。
【００７９】
さらに、燃料貯蔵ラック底部に制御棒をはめ込むための十字状の溝を構成することで、制御棒を挿入するためのガイドとすることも可能である。
【００８０】
このように本実施例によれば、燃料貯蔵ラック内に制御棒を貯蔵することができる。その結果、制御棒貯蔵ハンガに貯蔵する制御棒の削減につながり、制御棒貯蔵ハンガの設計裕度向上または制御棒貯蔵ハンガの削減が可能になる。
【００８１】
また、燃料集合体の外周は燃料貯蔵ラックの構造部材で囲われており、使用済燃料から放出される中性子は構造部材にて吸収することができる。また、挿入された使用済燃料の周囲には、外枠２０、Ｙ隔壁２１、Ｘ隔壁２２のいずれかが存在するため、地震時に使用済燃料と制御棒とが接触することはない。
【００８２】
以上のごとく本発明によれば、落下速度リミッタがないＡＢＷＲ型の制御棒と燃料貯蔵ラックとを組み合わせたことによって使用済燃料棒と落下速度リミッタとの接触がなくなる。そのため制御棒を引く抜く場合、先に使用済燃料棒を引き抜かなくても使用済燃料棒を簡単に引く抜くことができる。また制御棒貯蔵ハンガを使わなくても制御棒を貯蔵できるため、従来必要としていた制御棒貯蔵ハンガを省略でき、大幅なコスト低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１６…制御棒、                        １６ａ…中性子吸収物質、
１６ｂ…ブレード、                    １６ｃ…ハンドル、
１６ｄ…落下速度リミッタ、            １９…燃料貯蔵ラック、
２０…外枠、                          ２１…Ｙ隔壁、
２２…Ｘ隔壁、                        ２３…大貯蔵セル、
２４…仕切板、                        ２４ａ…小仕切板、
２４ｂ…大仕切板、                    ２５…使用済燃料貯蔵セル、
２６…制御棒貯蔵空間、                ２７…中心線、
２８…フック、                        ２９…L型隔壁、
３０…デッドスペース。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料棒を収容する貯蔵セルを備え、この貯蔵セルを複数個配列し、配列された前記貯蔵セル間に形成された空間に制御棒を収納した燃料貯蔵ラックにおいて、
前記制御棒は４枚のブレードを十文字状に組み合わせて形成されており、
前記貯蔵セルは前記十文字に組み合わされたそれぞれのブレードを挟むように設置されるとともに、
前記貯蔵セルを構成する部材の一部は、水平方向において上記燃料集合体の一辺の長さに一定距離を加えた長さを有する又は一定の空隙を有しながら配列されていることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルを構成する部材の一部は仕切板であって、前記貯蔵セル外周壁と平行にある２枚の仕切板同士は、外周壁から異なる距離離れており、異なる大きさを有することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項３】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルを構成する部材の一部は仕切板であって、前記貯蔵セル外周壁に、一定長さの仕切板を接続したことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項４】
請求項３記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記仕切板を前記燃料貯蔵ラック最上部に接続したことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項５】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルを構成する部材の一部にフックを設置したことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項６】
請求項５記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、前記貯蔵セルを構成する部材の一部と溶接により接続していることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項７】
請求項５記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、前記貯蔵セルを構成する部材の一部の上端に引掛けることで、前記貯蔵セルを構成する部材の一部と接続していることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項８】
請求項５記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、前記貯蔵セルを構成する部材の一部に開けた貫通穴に差し込まれることで、前記貯蔵セルを構成する部材の一部仕切板と接続していることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記フックは、接続された貯蔵セルを構成する部材の一部と対面側にラック上部方向への突起部を備えることを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１０】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルは、貯蔵セルを構成する部材の一部として角管を用いて上記貯蔵セルを構成することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１１】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルは、貯蔵セルを構成する部材の一部にL型鋼を用いて上記貯蔵セルを構成することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１２】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記貯蔵セルは、構造部材として例えば、中性子吸収材であるボロンを添加したステンレス鋼を使用することを特徴とする燃料貯蔵ラック。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
前記燃料貯蔵ラック底部に十字状の溝を構成することを特徴とした燃料貯蔵ラック。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2013246014.tif 000015
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013246014.tif 000016