(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面で互い違いの縞模様となるように、幅方向に所定の間隔を置いて長手方向全長に亘って延びた縞状にセラミックス製ワックスを両面に塗布したステンレス箔を、上下２枚のステンレス鋼の薄板の間に介在させて拡散接合を行い、次いでこれらの全体に負圧をかけて前記ワックス塗布部分を波状に延ばして各薄板の間に空間を形成し、同空間に炭化ホウ素粉末を充填した後、同薄板を管状に曲げ加工して接合端面を溶接することにより完成したことを特徴とする使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電所において、原子炉で使用済の核燃料を貯蔵する使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所において、原子炉の反応容器に装填され、所定の反応（燃焼）を終えた使用済核燃料は、原子炉に隣接して設けられた燃料貯蔵プール内に設置された使用済燃料貯蔵ラック内に長期間貯蔵される。
【０００３】
この使用済核燃料は、前記使用済燃料貯蔵ラック内において未臨界性を保つために、ラックを構成する材料は中性子吸収特性に優れた材料を用い、ラックセルの間隔は一定の間隔を保つように構成される。
【０００４】
すなわち、従来の使用済燃料貯蔵ラックを構成するラック構成材料は、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼又はボロン添加ステンレス鋼が用いられ、ラックセルは前記素材の板を曲げ加工して角管にし、これを市松模様状に配置することにより構成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
他方、電力事情は原子力発電の貢献に期待をよせざるを得ない状況にあり、使用済の燃料は増加の傾向にあるものの、同使用済燃料を再生処理、又は最終処理するにはかなりの時間を要し、燃料貯蔵プールの容積は不足の傾向にある。
【０００６】
従って、燃料貯蔵プールの限られた範囲内において、燃料の収容体数を増加させるには、中性子吸収能に優れたホウ素の分量を材料中に多く含有させることにより、素材面から性能強化を図り、その分ラックセルの間隔を狭めてやればよいと考えられる。
【０００７】
しかしながら、従来の溶解法により材料を製造する場合には、ホウ素の添加量は２％が限界であり、また、ホウ素の量が多量に添加されると延性が低下して曲げ加工が困難となり、特に角管部材の製造ではホウ素量１．３％が限界であること等よりして、前記ラックセルの間隔を狭めることは、容易に実現し難く、アイディアの域を出ないものである。
【０００８】
しかもこの燃料貯蔵プールは、そこに入れる水分はほう酸水であることから、前記ラックセルを構成する材料は耐食性がすぐれたものであることが必要であり、ホウ素が多量添加されると耐食性が低下してくるという問題もある。
【０００９】
本発明はこの様な点に鑑みてなされたものであり、中性子吸収特性に優れ、かつ、ほう酸水等の環境に対して強い性質を備えた使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その手段として、表面と裏面で互い違いの縞模様となるように、幅方向に所定の間隔を置いて長手方向全長に亘って延びた縞状にセラミックス製ワックスを両面に塗布したステンレス箔を、上下２枚のステンレス鋼の薄板の間に介在させて拡散接合を行い、次いでこれらの全体に負圧をかけて前記ワックス塗布部分を波状に延ばして各薄板の間に空間を形成し、同空間に炭化ホウ素粉末を充填した後、同薄板を管状に曲げ加工して接合端面を溶接することにより完成した使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造方法を提供するものである。
【００１５】
すなわち、同手段によれば、幅方向に所定間隔をおいて長手方向全長に延びる縞状にセラミックス製ワックスを両面に塗布し、かつ、同縞が表裏で互い違いの模様となる様にしたステンレス箔を、上下２枚のステンレス鋼の薄板の間に介装して拡散接合することにより、表裏互い違いの縞模様でセラミックス製ワックスを塗布してない位置で、ステンレス箔を上又は下のステンレス鋼の薄板に互い違いに接合し、この状態で負圧をかけることにより前記セラミックス製ワックスを塗布したことにより接合していない部分を延ばして上下のステンレス鋼の薄板間に波状に変形したステンレス箔で区画される空間を形成し、同空間に炭化ホウ素粉末を充填した後これを管状に曲げ加工して接合端面を溶接することにより、簡便な工程を経て耐蝕性と中性子吸収性の両方を満たす好適な使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造を図る様にしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例について図1及び図2に基づいて説明する。
図１は本参考例における使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造される工程を（１）から（５）まで段階的に示す説明図であり、図２は完成した前記管部材を示し、（ａ）はその全体図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ方向で端面の一部を示す端面図である。
【００１７】
本参考例における使用済核燃料貯蔵ラック用管部材は、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４薄板の内筒２に対してボロン繊維テープ３を巻いて、その上にステンレス箔であるＳＵＳ３０４箔４を巻き、同ボロン繊維テープ３とＳＵＳ３０４箔４を交互に繰り返し巻いて積層した中間層とし、更にその最外側を前記内筒２と同じステンレス鋼であるＳＵＳ３０４薄板の外筒５で覆った後、拡散接合して構成されている。
【００１８】
即ち、角形マンドレル１に厚さｔ2 ＝１ｍｍ厚のＳＵＳ３０４薄板の角形内筒２を挿入し、その表面にボロン繊維（１本が約１００μｍ径）で平織した厚さｔ3 ＝０．２ｍｍ、５０ｍｍ幅のボロン繊維テープ３をマンドレル１を回転しながら全長にわたって一様に巻き、その上に厚さｔ4 ＝０．２ｍｍのＳＵＳ３０４箔４をマンドレル１を回転しながら全長にわたって巻く。
【００１９】
次にこのボロン繊維テープ３とＳＵＳ３０４箔４を繰り返し交互に巻いて、５段に積層重ねし、最外層に厚さｔ5 ＝１ｍｍのＳＵＳ３０４薄板の角形外筒５で覆う。
【００２０】
このようにして成形した角管はマンドレル１を引抜いた後、内筒２から外筒５までの厚さｔ0 ＝〜４ｍｍとした一体物として温度１０００℃、圧力２０ＭＰａの真空中で１時間の拡散接合をすることにより、ＳＵＳ３０４箔２とＳＵＳ３０４箔２が接合し、角管成形品６として製造される。
【００２１】
なお、詳細の図示は省略しているが、前記の様にして製造された角管成形品６の両端は前記した内筒２及び外筒５と同じ材料のＳＵＳ３０４の板で溶接シールされ、かくして全幅Ｗ＝２４０φ、全長Ｌ＝４５００ｍｍ程度の大きさで完成した角管成形品６におけるボロン量はトータル量として約５ｗｔ％である。
【００２２】
以上参考例によれば、ラック用角管部材はボロン繊維テープ３を積層に巻いてあることより、２％以上のＢ量を十分含有している。従って、中性子吸収能に非常に優れたラック用角管部材であり、ラックセル間隔を大きく狭めることが可能となり燃料収容体数を大幅に増加させることができる。
【００２３】
また、ラック用角管部材はＳＵＳ３０４薄板で成形した角形内筒２の表面にボロン繊維テープ２とＳＵＳ３０４箔４を多重巻し、最外層をＳＵＳ３０４薄板の外筒５で覆って成形されていることより、角管する必要はなく、曲げ時の割れの問題は生じない。
【００２４】
なおまた、耐食性においては角管成形品の内外面はＳＵＳ３０４であり、問題ない。
【００２５】
次に本発明の実施の形態について、図3乃至図7に基づいて説明する。
なお、ここで図３乃至図６は工程の進捗過程を段階的に示し、図３は（ａ）に下側のステンレス鋼の薄板とここに配置するステンレス箔の配列関係を斜視図で示し、（ｂ）に（ａ）のＣ部拡大図を示し、図４上下のステンレス鋼の薄板に挟んだステンレス箔を波形に加工する工程を概略図として示し、図５に図４の加工が終了した状態を概略図として示し、図６に図５のものを管部材に曲げ加工した状態を概略図として示している。なお、図７は完成した前記管部材を示し、（ａ）はその全体図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ方向で端面の一部を示す端面図である。
【００２６】
本実施の形態における使用済核燃料貯蔵ラック用管部材は、内外面にステンレス鋼であるＳＵＳ３０４薄板１１、１２を用いて、その間にステンレス箔であるＳＵＳ３０４箔１３を波状にサンドイッチし、ここに形成される空間に粉末としてボロン量を多く含んだ炭化ホウ素のＢ4 Ｃ粉末１５を充填し、必要なシールを行ってこれを管状に曲げ加工して接合端面を溶接することにより構成されている。
【００２７】
即ち、厚さｔ11＝ｔ12＝１．５ｍｍのＳＵＳ３０４薄板下側１１と同上側１２の間に、拡散接合防止のためのセラミック製ワックス１４を塗布した部分の幅Ｗ1 ＝２ｍｍ、拡散接合を行うために塗布しない部分の幅Ｗ2 ＝１ｍｍピッチで長手方向全長にわたってセラミック製ワックス１４を両面に互い違いに塗布した厚さｔ13＝０．２ｍｍのＳＵＳ３０４箔１３を置いて、その状態で図４に示すような箱型ケース１８中の空間部（厚さｔ18＝４ｍｍ）にセットし、図示省略の電気炉内にて温度１０００℃、圧力２０ＭＰａ、真空中で１時間の拡散接合をする。
【００２８】
その時ＳＵＳ３０４箔１３のワックス１４を塗布した幅Ｗ1 に相当する箇所は拡散を生じないので接合せず、ワックス１４を塗布しない幅Ｗ2 に相当する箇所が拡散接合し、かつ、この幅Ｗ1 と幅Ｗ2 に相当する箇所は表裏面、すなわち上下面で互い違いとなっているので、上下互い違いに接合しない所ができる。
【００２９】
次に、同様の箱型ケース１８を用いて室温にて全体に約３０ＭＰａの負圧を与えることにより、ＳＵＳ３０４箔１３の拡散接合していない所は延びて、波形の形状となり空間が生じる。
【００３０】
その波状の空間にＢ4 Ｃ粉末１５を充填し、両端を溶接シールした後、角管に曲げ加工し接合端面の溶接部２０を溶接することにより角管成形品１６が製造され、かくして厚みｔ10＝〜４ｍｍ、全幅Ｗ＝２４０φ、全長Ｌ＝４５００ｍｍ程度の大きさで完成した角管成形品１６におけるボロン量はトータル量として約５ｗｔ％である。
【００３１】
以上本実施の形態によれば、ラック用角管部材はＢ4 Ｃ粉末１５を多量に含んでいることより、２％以上のボロン量を十分に含有している。従って、中性子吸収能に非常に優れたラック用角管部材であり、ラックセル間隔を大きく狭めることが可能であり、燃料収容体数を大幅に増加させることができる。
【００３２】
また、ラック用角管部材は内外表面がＳＵＳ３０４薄板１１，１２で構成されており、曲げ時の割れの問題もなく十分健全に角管することができる。また、角管成形品１６の内外表面はＳＵＳ３０４で構成されており、耐食性についても問題ない。
【００３３】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３４】
例えば、前記実施の形態では、管部材として角管部材として四角形状のものを説明したが、この形状はここに説明したもののみに限定されず、種々のもが選択されうることは勿論である。
【００３５】
また、これらの管部材が収納するものは使用済核燃料を貯蔵するものとして説明したが、発電所への燃料の運び込みと、発電量の都合との兼ね合いにより未使用のものを一時的に保管する場所として応用し得ることも勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上、本出願の請求項１に記載の発明によれば、表面と裏面で互い違いの縞模様となるように、幅方向に所定の間隔を置いて長手方向全長に亘って延びた縞状にセラミックス製ワックスを両面に塗布したステンレス箔を、上下２枚のステンレス鋼の薄板の間に介在させて拡散接合を行い、次いでこれらの全体に負圧をかけて前記ワックス塗布部分を波状に延ばして各薄板の間に空間を形成し、同空間に炭化ホウ素粉末を充填した後、同薄板を管状に曲げ加工して接合端面を溶接することにより完成するようにして使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造方法を構成しているので、この様に、セラミックス製ワックスの選択的な塗布、拡散接合、負圧をかけることによるステンレス箔の波状変形と空間の作成、炭化ホウ素粉末の充填、管状の曲げ加工と接合端面の溶接という工程を経て耐蝕性と中性子吸収性の両方を満たす好適な使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造を容易かつ適格に行うことができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例に係る使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造工程を段階的に示す説明図である。
【図２】図１の工程を経て完成した管部材を示し、（ａ）はその全体図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ方向で端面の一部を示す端面図である。
【図３】  本発明の実施の形態に係る使用済核燃料貯蔵ラック用管部材の製造工程の最初の段階を示し、（ａ）は下側のステンレス鋼の薄板とここに配置するステンレス箔の配列関係を示す斜視図、（ｂ）に（ａ）のＣ部拡大図である。
【図４】図３に続く段階で上下のステンレス鋼の薄板に挟んだステンレス箔を波形に加工する工程を示す概略図である。
【図５】図４の工程で加工が終了した状態を示す概略図である。
【図６】図５に続いて管部材に曲げ加工した状態を示す概略図である。
【図７】図４乃至図６を経て完成した管部材を示し、（ａ）はその全体図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ方向で端面の一部を示す端面図である。
【符号の説明】
１      角形マンドレル
２      ＳＵＳ３０４薄板内筒
３      ボロン繊維テープ
４      ＳＵＳ３０４箔
５      ＳＵＳ３０４薄板外筒
６      角管成形品
１１      ＳＵＳ３０４薄板下側
１２      ＳＵＳ３０４薄板上側
１３      ＳＵＳ３０４箔
１４      ワックス
１５      Ｂ4 Ｃ粉末
１６      角管成形品
１７      高温シール
１８      箱型ケース
２０      溶接部
【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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