(57)【要約】【課題】角パイプの製作に溶接を用いずコストを削減する。【解決手段】複数の角パイプ４０を、それぞれの側面を互いに対面して配置することにより束体１１を形成したキャスク用バスケットであって、角パイプ４０は、互いに対向する一対の第一の長板部材４１と、互いに対向する一対の第二の長板部材４２が、結合部２０を介して矩形断面に組み立てられ、角パイプ４０の四隅で、第一の長板部材４１の両長縁部から第二の長板部材４２の両長縁部がそれぞれ面一状に突出されて、互いに対向する当該両長縁部間に、中性子吸収部材を収容する収容部１３が形成された。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角パイプの側面が互いに対面されて配置されることにより、角パイプの束体が形成されたキャスク用バスケットであって、
角パイプは、互いに対向する一対の第一の長板部材と、互いに対向する一対の第二の長板部材が、結合部を介して矩形断面に組み立てられ、
上記角パイプの四隅で、第一の長板部材の両長縁部から第二の長板部材の両長縁部がそれぞれ面一状に突出されることにより互いに対向する当該両長縁部間に、中性子吸収部材を収容する収容部が形成された
ことを特徴とするキャスク用バスケット。
【請求項２】
結合部は、
第一の長板部材の両長縁部に所定間隔をあけて突出され、長さ方向の一方の端部に鉤部が形成された複数の爪部と、
第二の長板部材の両長縁部に形成されて上記爪部がそれぞれ係合される複数のスリットと、
上記スリットの長さ方向の他方に係合され、上記爪部の鉤部を上記スリットの長さ方向の一方の端部に押し付けて上記スリットから上記爪部を抜け止めする固定片と、を具備した
ことを特徴とする請求項１記載のキャスク用バスケット。
【請求項３】
束体の角パイプは、隣接する角パイプが軸心周りに９０度回転されて配置され、
収容部が、隣接する角パイプの第一の長板部材で閉鎖された
ことを特徴とする請求項２記載のキャスク用バスケット。
【請求項４】
束体の外周に、所定間隔をあけて配置された略扇形断面の複数のブロック体と、
上記周方向に配置された二つの上記ブロック体間に締結されて上記束体を拘束する複数本のバンド部材と、を具備した
ことを特徴とするキャスク用バスケット。
【請求項５】
角パイプの構成部材は炭素鋼製または炭素鋼系合金鋼であり、
ブロック体はアルミニウム合金製である
ことを特徴とする請求項４記載のキャスク用バスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み核燃料集合体を輸送および貯蔵するために用いられるキャスク用バスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉から取り出された使用済み核燃料集合体は、放射線を出すとともに崩壊熱を発する状態であるため、使用済み核燃料集合体の輸送および貯蔵の際には、キャスクと呼ばれる専用の容器が用いられる。このキャスクには、放射線を遮蔽する機能や崩壊熱による過大な温度上昇を抑制する機能が不可欠であるとともに、破損などがないよう十分な強度が求められる。
【０００３】
キャスクはこれらの機能を担保するため、たとえば図９に示すように、燃料棒を収容する角パイプ１０１と、角パイプ１０１の束からなる束体１１１と、この束体１１１を防護する胴体１１２と、この胴体１１２を覆うとともに中性子の放射を遮蔽する中性子遮蔽体１１３と、最外周部を覆い熱放出用フィンを有する外殻ケーシング１１４と、両端部に内装されて落下の衝撃を吸収する緩衝体１１５と、を具備している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２９３６９８号公報
【特許文献２】特開２００８−９６１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来では、バスケットを構成する角パイプの製造方法として、鋼製板材やステンレス製板材、アルミニウム合金製板材がそれぞれ折り曲げて矩形断面に成形し溶接により接合したり、２本のチャンネル形断面の成形材を突合せ溶接して接合し、矩形断面成形するのが一般的である。しかし、溶接不良があれば、角パイプの強度を損ない破損の原因となる。そのため、溶接により角パイプを製作する場合には、溶接状態を確認するために検査が義務付けられている。このように、溶接を用いて製作する角パイプは、製造や検査に長時間を要し、製作コストがかかる原因となっていた。
【０００６】
また、溶接しないで角パイプを成形する方法は、たとえば特許文献２に開示されている。この発明は、図１０に示すように、引抜き成形されたアルミニウム合金製の角パイプ本体１０６を使用している。また角パイプ本体１０６には、中性子吸収部材１０７を収容する収容スペース１０８が形成されている。特許文献２に開示された発明によれば、溶接が不要で、検査などの期間が短縮されるものの、角パイプ本体１０６自体が複雑な断面形状で、引抜き成形時の精度が求められるとともに、精度が低い場合には、矯正固定が必要となり、製作コストを高める要因となるおそれがある。
【０００７】
本発明は、角パイプを結合部を介して組み立てることにより、溶接を用いず製作コストを削減することができるキャスク用バスケット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】
【０００８】
この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
複数の角パイプの側面が互いに対面されて配置されることにより、角パイプの束体が形成されたキャスク用バスケットであって、
角パイプは、互いに対向する一対の第一の長板部材と、互いに対向する一対の第二の長板部材が、結合部を介して矩形断面に組み立てられ、
上記角パイプの四隅で、第一の長板部材の両長縁部から第二の長板部材の両長縁部がそれぞれ面一状に突出されることにより互いに対向する当該両長縁部間に、中性子吸収部材を収容する収容部が形成されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係るキャスク用バスケットであって、
結合部は、
第一の長板部材の両長縁部に所定間隔をあけて突出され、長さ方向の一方の端部に鉤部が形成された複数の爪部と、
第二の長板部材の両長縁部に形成されて上記爪部がそれぞれ係合される複数のスリットと、
上記スリットの長さ方向の他方に係合され、上記爪部の鉤部を上記スリットの長さ方向の一方の端部に押し付けて上記スリットから上記爪部を抜け止めする固定片と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に係るキャスク用バスケットであって、
束体の角パイプは、隣接する角パイプが軸心周りに９０度回転されて配置され、
収容部が、隣接する角パイプの第一の長板部材で閉鎖されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に係るバスケットを具備したキャスクであって、
束体の外周に、所定間隔をあけて配置された略扇形断面の複数のブロック体と、
上記周方向に配置された二つの上記ブロック体間に締結されて上記束体を拘束する複数本のバンド部材と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４に係るキャスクであって、
角パイプの構成部材は炭素鋼製または炭素鋼系合金鋼であり、
ブロック体はアルミニウム合金製であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、角パイプを、第一の長板部材と第二の長板部材とを係合部を介して係合し組み立てることにより、溶接も不要で製作期間を短縮できて、製作コストを削減することができる。また角パイプの四隅で、第二の長板部材を第一の長板部材の両縁部から突出させる簡単な構造で、中性子吸収部材の収容部を形成することができ、製作コストの削減に寄与することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、第一の長板部材に形成された爪部を、第二の長板部材に形成されたスリットに係合し、固定片をスリットに嵌合固定して爪部をスリットから抜け止めすることにより、角パイプを組み立てることにより、単純な構造で、４枚の長板部材を強固に締結して高強度な角パイプを形成することができ、製作コストを削減することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、複数の角パイプは軸心周りに９０°回転させた角パイプを交互配置することで、収納部を閉鎖することができ、中性子吸収部材を収容部に安定して収容することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、束体の外周部に複数のブロック体を配置し、これらブロック体をバンド部材により連結して束体の外周部を拘束するので、熱膨張による束体の周方向の応力を抑え込むことなく束体を確実に保持することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、角パイプを炭素鋼または炭素鋼系合金鋼により形成することで、束体の強度を確保することができ、またブロック体をアルミニウム合金製とすることで、バスケットの熱伝導性を高めることができる。さらに、熱膨張係数が比較的小さい角パイプからなる束体を、熱膨張係数が比較的大きい複数のブロック体で周囲を囲み、ブロック体間をバンド部材で拘束することにより、崩壊熱による径方向の熱膨張を吸収して、確実に束体を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るキャスク用バスケットを示す平面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ長板部材の正面図で、（ａ）は第一の長板部材、（ｂ）は第二の長板部材を示す。
【図３】角パイプの分解斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は長板部材の結合部の連結手順を示し、（ａ）〜（ｃ）は平面視の断面図、（ｄ）〜（ｆ）は側面視の部分断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は角パイプの平面視の断面図で、（ａ）は分解状態を示し、（ｂ）は組立状態を示す。
【図６】（ａ）および（ｂ）は２本の角パイプの組立状態を示す平面視の断面図で、（ａ）は分解状態を示し、（ｂ）は組立状態を示す。
【図７】組み立てられた束体を示す一部切欠き斜視図である。
【図８】バスケットのバンド部材の取り付け状態を示す一部分解平面図である。
【図９】従来のキャスクの構造を示す一部断面斜視図である。
【図１０】従来のキャスク用バスケットの一部を構成する角パイプを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るキャスク用バスケット１０の全体構成を図１〜図８を参照して説明する。
図１および図５に示すように、キャスク用バスケット（以下、単にバスケットという）１０は、使用済み核燃料集合体を収容する複数の角パイプ４０を、それぞれの側面を互いに対面して配置することにより束体１１が形成されている。角パイプ４０は、図２に示すように、互いに対向して配置される一対の第一の長板部材４１と、互いに対向して配置される一対の第二の長板部材４２とが、図３および図４に示す複数の結合部２０を介して矩形（正方形）断面に組み立てられている。そして、角パイプ４０の四隅では、第一の長板部材４１の両長縁部から第二の長板部材４２の両長縁部が面一状に突出され、互いに対向する第二の長板部材４２の両長縁部間に、中性子吸収部材１２を収容する収容部１３が形成される。
【００２０】
図６に示すように束体１１は、隣接する角パイプ４０が軸心周りに９０度互いに回転されて配置される。そして中性子吸収部材１２を収容する各収容部１３は、隣接する角パイプ４０の第一の長板部材４１でそれぞれ閉鎖される。これにより、中性子吸収部材１２を安定して収容することができる。
【００２１】
そして、束体１１の外周部には、所定間隔をあけて大小２種類の略扇形断面のブロック体１４Ａ，１４Ｂが複数個、図ではブロック体１４Ａ，１４Ｂが４個ずつ合計８個配置され、隣接する大型のブロック体１４Ａ間にバンド部材４４が締結されて上記束体１１の外周部が拘束されている。
【００２２】
ここで、角パイプ４０の構成部材はたとえば炭素鋼製であり、第一の長板部材４１および第二の長板部材４２は、たとえば、ステンレス鋼より熱伝導性の高いＳＧＶを材質として用い、ボロン化合物を含むアルミニウム合金製の中性子吸収部材１２を介在させることで、除熱性能と併せて強度を確保している。なお、ブロック体１４Ａ，１４Ｂは高熱伝動率のアルミニウム合金製である。
【００２３】
ここで、角パイプ４０の結合部２０の詳細を図２〜図４を参照して説明する。
第一の長板部材４１は、図２および図３に示すように、長尺状の板材で、両長縁部に所定間隔をあけて複数個、図では片側４個、合計８個の爪部１５が面一状にそれぞれ突出されている。これら爪部１５の長さ方向の一方の端部、図では下端部に鉤部１６がそれぞれ形成されている。これら鉤部１６は、外端部から中心部に向かって上方に傾斜するテーパ面により構成されている。また爪部１５の上方に、後述する固定片４３を嵌め込むための矩形の切欠き部１８がそれぞれ形成されている。そして切欠き部１８の奥側にねじ孔１９が穿設されている。
【００２４】
一方、第二の長板部材４２の両長縁部には、爪部１５がそれぞれ係合される長さ方向の複数のスリット２１が所定間隔ごとに形成されている。これらスリット２１の下端部には、鉤部１６を抜け止めするために、表面から裏面上方に傾斜するテーパ状の係止面２２がそれぞれ形成される。
【００２５】
そして鉤部１６をスリット２１から抜け止めするとともに第一の長板部材４１と第二の長板部材４２を強固に締結するための固定片４３が設けられている。これら固定片４３は、第一の長板部材４１と同一厚みの板材で、先端側がその厚み分だけクランク形に折り曲げられて、スリット２１の上端側に係合される係合部４３ａが形成される。係合部４３ａは、その突出幅が第二の長板部材４２の厚みと同一に形成されており、裏面側からスリット２１に係合されてもその反対側の第二の長板部材４２の表面に突出されることはない。また固定片４３の基端面には、スリット２１に嵌合された状態でねじ孔１９に一致する透孔４３ｂが形成されている。したがって、スリット２１に爪部１５を嵌め込み、スリット２１の上部空間に固定片４３の係合部４３ａを嵌め入れることで、スリット２１の係止面２２に鉤部１６が押し付けられる。さらに、締結具である締結ボルト４３ｃを、透孔４３ｂを介してねじ孔１９に取り付けることにより、係合部４３ａがスリット２１に嵌合された状態で固定片４３を固定することができる。これにより、結合部２０を介して第一の長板部材４１と第二の長板部材４２とを強固に締結することができる。
【００２６】
なお、収容部１３に収容される中性子吸収部材１２は、先に述べたように、ボロン化合物を含有したアルミニウム合金製の板材で、使用済核燃料の臨界を防止するためのものである。そして図７に示すように、中性子吸収部材１２で固定片４３が配置される部分に、干渉を回避する切り欠き部１２ａが形成されている。
【００２７】
図８に示すように、このバスケット１０は、炭素鋼製の角パイプ４０からなる束体１１の外周部に、内面に角パイプ４０が嵌合する階段部が形成された大型ブロック体１４Ａと、内面が接線方向に沿う平面に形成された小型ブロック体１４Ｂが交互に配置されている。また大型ブロック体１４Ａに、周方向に所定間隔をあけて一対の取付用凹部１４ａが形成されている。そしてバンド部材４４の両端部が、小型ブロック体１４Ｂを挟んで隣接する大型ブロック体１４Ａの取付用凹部１４ａに締結具である取付ボルト１４ｂを介して固定される。これにより、熱膨張率の比較的低い炭素鋼製の角パイプ４０からなる束体１１を、熱膨張率の高いアルミ合金製のブロック体１４Ａ，１４Ｂで囲み、外周部を鋼製のバンド部材４４で拘束することにより、熱膨張による周方向の応力を抑え込まないで束体１１を保持することができる。これにより、熱膨張による角パイプ４０の変形が生じることがなく、結合部２０の破損や強度を損なうことがない。
【００２８】
上記実施例によれば、角パイプ４０を第一の長板部材４１と第二の長板部４２材とを、係合部２０を介して組み立てることにより、溶接も不要で製作期間を短縮できて、製作コストを削減することができる。また角パイプ４０の四隅で、第二の長板部材４２を第一の長板部材４１の両縁部から突出させることで、簡単な構造で、一対の第二の長板部材４２の縁部間に中性子吸収部材１２の収容部１３を形成することができる。
【００２９】
また結合部２０では、第一の長板部材４１に形成された爪部１５を、第二の長板部材４２に形成されたスリット２１に係合し、固定片４３により爪部１５をスリット２１から抜け止めして、一対の第一の長板部材４１と一対の第二の長板部材４２とを締結し、矩形断面の角パイプ４０を組み立てるため、単純な連結構造で、角パイプ４０を強固に組み立てることができ、製作コストを削減することができる。
【００３０】
さらに束体１１を構成する複数の角パイプ４０は、正立姿勢の角パイプ４０と、軸心周りに９０°回転させた転倒姿勢の角パイプ４０を交互配置することで、収納部１３を閉鎖して、中性子吸収部材１３を安定して保持することができる。
【００３１】
さらに、束体１１の外周部に複数のブロック体１４Ａ，１４Ｂを配置し、これらブロック体１４Ａ，１４Ｂのうち、隣接する大型のブロック体１４Ａ同士をバンド部材４４により連結して角パイプ４０を拘束するので、熱膨張による束体１１の周方向の応力を抑え込むことなく束体１１を確実に保持できて、角パイプ４０に悪影響を与えることがない。
【００３２】
角パイプ４０の構成部材を炭素鋼により形成することで、束体１１の強度を確保することができ、またブロック体１４Ａ，１４Ｂをアルミニウム合金製とすることで、バスケット１０の熱伝導性を高めることができる。さらに、熱膨張係数が比較的小さい炭素鋼製の角パイプ４０からなる束体１１を、熱膨張係数が比較的大きいアルミニウム合金製のブロック体１４Ａ，１４Ｂで周囲を囲み、バンド部材４４で拘束することにより、崩壊熱による径方向の熱膨張を吸収して、確実に束体１１を保持することができる。
【００３３】
なお、ここで、角パイプ４０の構成部材である第一の長板部材４１や第二の長板部材４２を炭素鋼としたが、炭素鋼系合金鋼であってもよい。また中性子吸収部材２１をボロンやボロン化合物を含有したアルミニウム合金製としたが、ホウ素やホウ素化合物を含有したアルミニウム合金製や、カドミウムやサマリウムを含有したアルミニウム合金製としてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０    バスケット
１１    束体
１２    中性子吸収部材
１３    収容部
１４Ａ  （大型）ブロック体
１４Ｂ  （小型）ブロック体
１５  爪部
１６  鉤部
１８  切り欠き部
２０  結合部
２１  スリット
２２  係止面
４０  角パイプ
４１  第一の長板部材
４２  第二の長板部材
４３  固定片
４３ａ  係合部
４４  バンド部材
【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】
2016191569.tif 000009
【図８】
2016191569.tif 000010
【図９】
2016191569.tif 000011
【図１０】
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