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技術 使用済み燃料貯蔵ラックおよび使用済み燃料貯蔵設備

出願人 株式会社日立製作所
発明者 岩倉成良藤本弘次金井秀俊山中庸靖松本隆斉藤荘蔵
出願日 1994年8月30日 (26年2ヶ月経過) 出願番号 1994-204881
公開日 1996年3月12日 (24年8ヶ月経過) 公開番号 1996-068890
状態 未査定
技術分野 燃料及び物質の取扱い並びに実験設備
主要キーワード 縦方向断面形状 矩形断面管 弓形板 部ラック シートプレート コイル状部材 固定接合 貯蔵燃料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年3月12日)のものです。
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図面 (20)

目的

下部支持板を不要とし、設備耐震性冷却効率を上げ、使用済み燃料貯蔵セル着脱を容易にし、貯蔵燃料中心間距離縮小貯蔵可能量を増し使用済み燃料貯蔵ラックとそれを備えた使用済み燃料貯蔵設備とを提供する。

構成

使用済み燃料貯蔵ラック56は、第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)3と、第1角筒3より若干大きい内寸法を有し市松模様状に配列される第2角筒53と、第2角筒53のコーナ部同士を連結して固定する部材(図示なし)と、耐震条件を考慮して決定された位置に配置される床まで届く長さの柱状部材55と、第2角筒53(および柱状部材55)の内面または外面で区画されたスペース内に第1角筒3を配置し固定するために第1角筒3の外面と第2角筒53の内面または外面との隙間に挿入される貯蔵セル固定部材52とからなる。

概要

背景

加圧水型原子炉等の原子炉を備えた発電所で発生する使用済み燃料集合体は、再処理工場搬出されるまでの間、原子力発電所内に設けられた使用済み燃料貯蔵プールすなわち使用済み燃料貯蔵設備で冷却しつつ貯蔵される。使用済み燃料集合体は、使用済み燃料貯蔵プールの底部に設けられた使用済み燃料貯蔵ラックに貯蔵される。使用済み燃料集合体は、その未臨界性を保つために、使用済み燃料貯蔵セルに1体ずつ挿入して保存されるが、使用済み燃料貯蔵セルを構成する材料の特性および水の中性子吸収効果等を考慮して決められた所定値以上の間隔を保ちながら、垂直に保持する必要がある。

従来の使用済み燃料貯蔵ラックは、例えば特開昭60−170796号公報に記載されているように、第1支持部材および第2支持部材により使用済み燃料貯蔵セルを上下で支持する構造が知られている。すなわち、使用済み燃料貯蔵ラックは、ステンレス鋼等からなる多数の使用済み燃料貯蔵セルと、第1支持部材と、第2支持部材とからなる。使用済み燃料貯蔵ラックの第1支持部材と第2支持部材とは直交しており、適宜な方法で、使用済み燃料貯蔵プールのコンクリート壁の埋込み金物にそれぞれ固定される。使用済み燃料貯蔵セルは、第1支持部材および第2支持部材の間に順次挿入され、これらの支持部材に溶接で取り付けられる。

一方、実開昭60−72595号公報に記載されているように、上部ラック持板および下部ラック支持板により使用済み燃料貯蔵セルを支持する構造が知られている。上下ラック支持板は、プールのコンクリート壁の埋め込み金物に溶接で固定されている。使用済み燃料貯蔵セルは、上部ラック支持板および下部ラック支持板に順次挿入され、これらのラック支持板に溶接で取り付けられる。

概要

下部支持板を不要とし、設備耐震性冷却効率を上げ、使用済み燃料貯蔵セルの着脱を容易にし、貯蔵燃料中心間距離縮小し貯蔵可能量を増した使用済み燃料貯蔵ラックとそれを備えた使用済み燃料貯蔵設備とを提供する。

使用済み燃料貯蔵ラック56は、第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)3と、第1角筒3より若干大きい内寸法を有し市松模様状に配列される第2角筒53と、第2角筒53のコーナ部同士を連結して固定する部材(図示なし)と、耐震条件を考慮して決定された位置に配置される床まで届く長さの柱状部材55と、第2角筒53(および柱状部材55)の内面または外面で区画されたスペース内に第1角筒3を配置し固定するために第1角筒3の外面と第2角筒53の内面または外面との隙間に挿入される貯蔵セル固定部材52とからなる。

目的

本発明の目的は、単純な構造で軽量かつ耐震強度が大きく、使用済み燃料貯蔵ラックの耐震性を向上させつつ貯蔵燃料の中心間距離を小さくすることが可能な燃料貯蔵セル支持構造を有する使用済み燃料貯蔵ラックおよびこの貯蔵ラックを備えた使用済み燃料貯蔵設備を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

原子力発電所で発生する使用済み燃料貯蔵保管する使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、前記使用済み燃料を1体ずつ内部に収納する第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)と、前記第1角筒の外形よりも若干大きい内寸法を有し市松模様状に配列される第2角筒と、前記第2角筒のコーナー部同士を連結し固定する部材と、前記第2角筒の内面または外面で区画されたスペース内に前記第1角筒を挿入し固定するために前記第1角筒の外面と前記第2角筒の内面または外面との隙間に挿入される貯蔵セル固定部材とを有することを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項2

原子力発電所で発生する使用済み燃料を貯蔵し保管する使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、所定間隔をおいて配列され前記使用済み燃料を1体ずつ内部に収納する第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)の列と、前記第1角筒の外形よりも若干大きい内寸法を有し前記所定間隔をおき前記第1角筒とは行方向にずらして市松模様状に配列される第2角筒の列と、市松模様状に配列された前記第1角筒と第2角筒とのコーナー部同士を連結し固定する部材と、前記第2角筒内および前記第1角筒と前記第2角筒とにより区画されたスペース内に挿入される第1角筒と、前記第2角筒内にまたは前記第1角筒と前記第2角筒とにより区画されたスペース内に前記第1角筒を挿入し固定するために前記挿入された第1角筒の外面と前記第2角筒の内面との隙間または前記挿入された第1角筒と前記市松模様をなす第1角筒との隙間に挿入される貯蔵セル固定部材とを有することを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項3

請求項1または前記2に記載の使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、前記第1角筒が、前記使用済み燃料を垂直に保持・貯蔵するに必要な長さを有し、前記第2角筒が、使用済み燃料貯蔵プールの床に垂直に着座し貯蔵される前記使用済み燃料の上端部よりやや低い位置で前記第1角筒を支持するために前記使用済み燃料貯蔵プールの壁面から片持ち梁状に保持され、かつ、前記貯蔵セル固定部材を介して第1角筒を十分な耐震強度で支持するに必要な構造および長さを有することを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項4

請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、前記第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)の少なくとも1本が、沸騰水型原子炉用の使用済み燃料を保持するシートプレート100を底部に備えた角筒であることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項5

請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、前記第1角筒および前記第2角筒の少なくとも一方が、オーステナイト系ステンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼に中性子吸収効果を有するホウ素を添加したボロン添加ステンレス鋼のいずれかであることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項6

請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、貯蔵セル固定部材が、くさび形固定部材,複数段のくさび形固定部材,波板状固定部材,波形固定部材,コイル状部材を有する固定部材,弓型板状部材を有する固定部材,可動式ジャッキ構造を有する固定部材,固定式ジャッキを有する部材のいずれかであることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項7

請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、前記貯蔵セル固定部材が、前記使用済み燃料貯蔵ラックの組立てに先立ち、前記第2角筒または前記第1角筒に予め溶接でまたは機械的手段取付けておかれることを特徴とする使用済み燃料貯蔵ラック。

請求項8

請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の使用済み燃料貯蔵ラックと、前記使用済み燃料貯蔵ラックおよび前記使用済み燃料を収納するプールと、前記使用済み燃料貯蔵ラックを前記プールの壁に固定する部材とからなる使用済み燃料貯蔵設備

技術分野

0001

本発明は、加圧水型原子炉等の原子炉を備えた原子力発電所で発生する使用済み燃料を垂直保持状態貯蔵するための使用済み燃料貯蔵ラックおよび使用済み燃料貯蔵設備係り、特に、耐震強度が高く隣合う貯蔵燃料中心間距離を小さくして使用済み燃料を高密度に貯蔵可能な使用済み燃料貯蔵設備を実現できる使用済み燃料貯蔵ラックの構造に関する。

背景技術

0002

加圧水型原子炉等の原子炉を備えた発電所で発生する使用済み燃料集合体は、再処理工場搬出されるまでの間、原子力発電所内に設けられた使用済み燃料貯蔵プールすなわち使用済み燃料貯蔵設備で冷却しつつ貯蔵される。使用済み燃料集合体は、使用済み燃料貯蔵プールの底部に設けられた使用済み燃料貯蔵ラックに貯蔵される。使用済み燃料集合体は、その未臨界性を保つために、使用済み燃料貯蔵セルに1体ずつ挿入して保存されるが、使用済み燃料貯蔵セルを構成する材料の特性および水の中性子吸収効果等を考慮して決められた所定値以上の間隔を保ちながら、垂直に保持する必要がある。

0003

従来の使用済み燃料貯蔵ラックは、例えば特開昭60−170796号公報に記載されているように、第1支持部材および第2支持部材により使用済み燃料貯蔵セルを上下で支持する構造が知られている。すなわち、使用済み燃料貯蔵ラックは、ステンレス鋼等からなる多数の使用済み燃料貯蔵セルと、第1支持部材と、第2支持部材とからなる。使用済み燃料貯蔵ラックの第1支持部材と第2支持部材とは直交しており、適宜な方法で、使用済み燃料貯蔵プールのコンクリート壁の埋込み金物にそれぞれ固定される。使用済み燃料貯蔵セルは、第1支持部材および第2支持部材の間に順次挿入され、これらの支持部材に溶接で取り付けられる。

0004

一方、実開昭60−72595号公報に記載されているように、上部ラック持板および下部ラック支持板により使用済み燃料貯蔵セルを支持する構造が知られている。上下ラック支持板は、プールのコンクリート壁の埋め込み金物に溶接で固定されている。使用済み燃料貯蔵セルは、上部ラック支持板および下部ラック支持板に順次挿入され、これらのラック支持板に溶接で取り付けられる。

発明が解決しようとする課題

0005

上記従来技術では、上部および下部の支持部材は、形鋼の組み合わせまたは板からなり、さらに、壁から片持ち梁状に固定され、燃料貯蔵セルを支持する構造であるため、耐震強度が低いという問題があり、さらに、上部および下部の支持部材を耐震設計上強固な構造とすると、構成する部材が大きくなり、貯蔵燃料の中心間距離を小さくできないという問題があった。

0006

すなわち、これらの従来技術による使用済み燃料貯蔵ラックでは、支持部材が形鋼の組合せにより燃料貯蔵セルを保持するための空間を構成し、一方、ラック支持板にはそれぞれに燃料貯蔵セルを保持するための孔が多数設けられている。各使用済み燃料貯蔵セルに挿入して貯蔵される貯蔵燃料の中心間距離を小さくするために燃料貯蔵セル同士を近付けると、支持部材またはラック支持板中に占める燃料貯蔵セルを保持するための空間が相対的に多くなり、支持機能担保する支持部材またはラック支持板の部材量が減少する。支持部材やラック支持板は、耐震設計上強固な構造を必要とするが、上記従来技術では、前記中心間距離を小さくした場合、耐震強度を十分に保つことはできなかった。

0007

また、上下2段の支持部材やラック支持板があるために、冷却水流路が狭く、燃料貯蔵プール水の冷却効率が良くないという問題もあった。

0008

さらに、使用済み燃料貯蔵セルを支持部材やラック支持板に溶接で取り付けるので、一旦据え付けた後は、保守改造等が困難であった。

0009

本発明の目的は、単純な構造で軽量かつ耐震強度が大きく、使用済み燃料貯蔵ラックの耐震性を向上させつつ貯蔵燃料の中心間距離を小さくすることが可能な燃料貯蔵セル支持構造を有する使用済み燃料貯蔵ラックおよびこの貯蔵ラックを備えた使用済み燃料貯蔵設備を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、上記目的を達成するために、原子力発電所で発生する使用済み燃料を貯蔵し保管する使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、使用済み燃料を1体ずつ内部に収納する第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)と、第1角筒の外形よりも若干大きい内寸法を有し市松模様状に配列される第2角筒と、第2角筒のコーナー部同士を連結し固定する部材と、第2角筒の内面または外面で区画されたスペース内に第1角筒を挿入し固定するために第1角筒の外面と第2角筒の内面または外面との隙間に挿入される貯蔵セル固定部材とを有する使用済み燃料貯蔵ラックを提案するものである。

0011

本発明は、また、上記目的を達成するために、原子力発電所で発生する使用済み燃料を貯蔵し保管する使用済み燃料貯蔵ラックにおいて、所定間隔をおいて配列され使用済み燃料を1体ずつ内部に収納する第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)の列と、第1角筒の外形よりも若干大きい内寸法を有し前記所定間隔をおき第1角筒とは行方向にずらして市松模様状に配列される第2角筒の列と、市松模様状に配列された第1角筒と第2角筒とのコーナー部同士を連結し固定する部材と、第2角筒内および第1角筒と第2角筒とにより区画されたスペース内に挿入される第1角筒と、第2角筒内にまたは第1角筒と第2角筒とにより区画されたスペース内に第1角筒を挿入し固定するために挿入された第1角筒の外面と第2角筒の内面との隙間または挿入された第1角筒と市松模様をなす第1角筒との隙間に挿入される貯蔵セル固定部材とを有する使用済み燃料貯蔵ラックを提案するものである。

0012

第1角筒が、使用済み燃料を垂直に保持・貯蔵するに必要な長さを有し、第2角筒は、使用済み燃料貯蔵プールの床に垂直に着座し貯蔵される使用済み燃料の上端部よりやや低い位置で第1角筒を支持するために使用済み燃料貯蔵プールの壁面から片持ち梁状に保持され、かつ、貯蔵セル固定部材を介して第1角筒を十分な耐震強度で支持するに必要な構造および長さを有する。

0013

上記いずれの場合も、第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)の少なくとも1本を、沸騰水型原子炉用の使用済み燃料を保持するシートプレート100を底部に備えた角筒とすることができる。

0014

また、第1角筒および第2角筒の少なくとも一方は、オーステナイト系ステンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼に中性子吸収効果を有するホウ素を添加したボロン添加ステンレス鋼のいずれかとする。

0015

貯蔵セル固定部材は、より具体的には、くさび形固定部材,複数段のくさび形固定部材,波板状固定部材,波形固定部材,コイル状部材を有する固定部材,弓型板状部材を有する固定部材,可動式ジャッキ構造を有する固定部材,固定式ジャッキを有する部材のいずれかである。

0016

第1角筒を固定するため隙間に挿入される貯蔵セル固定部材は、使用済み燃料貯蔵ラックの組立てに先立ち、第2角筒または第1角筒に予め溶接でまたはボルト締め等の機械的手段取付けておくことができる。

0017

本発明は、さらに、上記目的を達成するために、前記いずれかの使用済み燃料貯蔵ラックと、この使用済み燃料貯蔵ラックおよび使用済み燃料を収納するプールと、使用済み燃料貯蔵ラックをプールの壁に固定する部材とからなる使用済み燃料貯蔵設備を提案するものである。

0018

第2角筒を市松模様状に配列して正方格子状とすると、第2角筒のそれぞれの辺が直交する2方向で耐震/耐せん断壁となり、地震時の水平および鉛直方向の力に対して高い強度および剛性を示す。この第2角筒で形成された支持部材内に第1角筒である使用済み燃料貯蔵セルを設置すると、構造が単純で軽量かつ耐震性の高い使用済み燃料貯蔵ラックが得られる。

0019

所定間隔をおいて配列され使用済み燃料を1体ずつ内部に収納する第1角筒の列と前記所定間隔をおき第1角筒とは行方向にずらして市松模様状に配列される第2角筒の列との組を正方格子状とすると、やはり、第1角筒および第2角筒それぞれの辺が直交する2方向で耐震/耐せん断壁となり、地震時の水平および鉛直方向の力に対して高い強度および剛性を示す。さらに、第1角筒と第2角筒とで形成された支持部材内に第1角筒である使用済み燃料貯蔵セルを設置すると、構造が単純で軽量かつ耐震性の高い使用済み燃料貯蔵ラックが得られる。この場合は、第2角筒の数が約半分で済むので、使用済み燃料貯蔵セルの支持部材を軽量化できる。

0020

いずれの場合も、第1角筒の長さは、使用済み燃料を垂直に保持・貯蔵するに必要な長さとし、第2角筒の長さは、使用済み燃料貯蔵プールの床に垂直に着座し貯蔵される使用済み燃料の上端部よりやや低い位置で第1角筒を支持するために使用済み燃料貯蔵プールの壁面から片持ち梁状に保持され、かつ、貯蔵セル固定部材を介して挿入された第1角筒を十分な耐震強度で支持するに必要な構造および長さとする。

0021

上記構成は、基本的には、加圧水型原子炉からの使用済み燃料貯蔵設備を対象としているが、第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)の少なくとも1本を、沸騰水型原子炉用の使用済み燃料を保持するシートプレート100を底部に備えた角筒にすると、そのまま、沸騰水型原子炉からの使用済み燃料貯蔵設備に適用できる。

0022

前記第1角筒と第2角筒とを、それぞれ、オーステナイト系ステンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼に中性子吸収効果を有するホウ素を添加したボロン添加ステンレス鋼のいずれかとすると、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼を選択した場合は、安価な支持部材を構成でき、一方、第1角筒と第2角筒とをボロン添加ステンレス鋼とした場合は、隣合う使用済み燃料間のピッチ縮小できるので、同じ容量の使用済み燃料貯蔵プールでもより多い使用済み燃料を貯蔵できる。

0023

くさび形固定部材,複数段のくさび形固定部材,波板状固定部材,波形固定部材,コイル状部材を有する固定部材,弓型板状部材を有する固定部材,可動式ジャッキ構造を有する固定部材,固定式ジャッキを有する部材のいずれかの貯蔵セル固定部材を、第1角筒の外面と第2角筒の内面または外面で形成される隙間に挿入すると、第1角筒を耐震的に十分な強度で保持することが可能である。

0024

第1角筒を固定するため隙間に挿入される貯蔵セル固定部材を第2角筒または第1角筒に予め溶接でまたはボルト締め等の機械的手段で取付けておくと、使用済み燃料貯蔵ラックを現地で据え付けるときの作業時間を短縮できる。

0025

前記いずれかの使用済み燃料貯蔵ラックと、この使用済み燃料貯蔵ラックおよび使用済み燃料を収納するプールと、使用済み燃料貯蔵ラックをプールの壁に固定する部材とにより使用済み燃料貯蔵設備を構成すれば、単純な構造で軽量かつ耐震強度が大きく、使用済み燃料貯蔵ラックの耐震性を向上させ、貯蔵燃料の中心間距離を小さくすることが可能である。

0026

次に、図1図18を参照して、本発明による使用済み燃料貯蔵ラックおよびこの貯蔵ラックを備えた使用済み燃料貯蔵設備の実施例を説明する。その前に、本発明の理解を助けるために、図19および図20を参照して、従来の使用済み燃料貯蔵ラックの構造の概略と問題点とを説明しておく。

0027

加圧水型原子炉を備えた発電所で発生する使用済み燃料集合体は、再処理工場に搬出されるまでの間、原子力発電所内に設けられた使用済み燃料貯蔵プールで冷却しつつ貯蔵される。使用済み燃料集合体は、貯蔵プールの底部に設けられた使用済み燃料貯蔵ラックに貯蔵される。使用済み燃料集合体は、その未臨界性を保つために、使用済み燃料集合体1体につき1つの燃料貯蔵セルを設け、使用済み燃料貯蔵セルを構成する材料の特性および水の中性子吸収効果等を考慮して決められた所定値以上の間隔を保ちながら、垂直に保持する必要がある。

0028

図19は、第1支持部材4および第2支持部材5により使用済み燃料貯蔵セルを上下で支持する従来の使用済み燃料貯蔵ラック8の構造を示す斜視図である。使用済み燃料貯蔵ラック8は、ステンレス鋼等からなる多数の使用済み燃料貯蔵セル3と、第1支持部材4と、第2支持部材5とからなる。使用済み燃料貯蔵ラック8の第1支持部材4と第2支持部材5とは直交し、適宜な方法で、使用済み燃料貯蔵プール1のコンクリート壁6の埋込み金物7にそれぞれ固定される。使用済み燃料貯蔵セル3は、第1支持部材4および第2支持部材5の間に順次挿入され、これらの支持部材4および5に溶接で取り付けられる。

0029

図20は、上部ラック支持板9および下部ラック支持板10により使用済み燃料貯蔵セル3を上下で支持する従来の使用済み燃料貯蔵ラック11の構造を示す斜視図である。使用済み燃料貯蔵ラック11の使用済み燃料貯蔵セル3は、上部ラック支持板9および下部ラック支持板10により支持されている。これらのラック支持板9および10は、プール1のコンクリート壁6の埋め込み金物7に溶接で固定されている。使用済み燃料貯蔵セル3は、上部ラック支持板9および下部ラック支持板10に順次挿入され、これらのラック支持板9および10に溶接で取り付けられる。

0030

これらの従来技術による使用済み燃料貯蔵ラック8または11では、支持部材4,5が形鋼の組合せにより燃料貯蔵セル3を保持するための空間を構成し、ラック支持板9,10にはそれぞれに燃料貯蔵セル3を保持するための孔が多数設けられている。ここでは図示していないが各使用済み燃料貯蔵セル3に挿入して貯蔵される貯蔵燃料50の中心間距離12(後述の図4参照)を小さくするために燃料貯蔵セル3同士を近付けると、支持部材4,5またはラック支持板9,10中に占める燃料貯蔵セル3を保持するための空間が多くなり、支持機能を担保する支持部材またはラック支持板の部材量が減少する。支持部材4,5やラック支持板9,10は、耐震設計上強固な構造を必要とするが、上記従来技術では、前記中心間距離12を小さくしても耐震上の強度を十分に保つことはできなかった。また、上下2段の支持部材4,5やラック支持板9,10があるために、冷却水流路が狭く、燃料貯蔵プール水の冷却効率が良くないという問題もあった。さらに、使用済み燃料貯蔵セル3を支持部材4,5やラック支持板9,10に溶接で取り付けるので、一旦据え付けた後は、保守や改造等が困難であった。

0031

以下に説明する本発明の使用済み燃料貯蔵ラックおよび使用済み燃料貯蔵設備の実施例によれば、貯蔵ラックの耐震性を向上させるとともに、貯蔵燃料の中心間距離を削減し、使用済み燃料の貯蔵密度を上げることが可能である。

0032

図1は、本発明による使用済み燃料貯蔵ラックの一実施例の構造を示す斜視図であり、図2は、図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラックを組立てる状況を示す斜視図であり、図3は、図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラックに使用済み燃料を貯蔵している状況を示す側面図である。

0033

図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラック56は、第1角筒すなわち使用済み燃料貯蔵セル3と、市松模様状に配置された第2角筒すなわち矩形断面管53と、第2角筒53同士を連結し固定する部材(後述の図8図9参照)と、貯蔵セル固定部材52とを有している。

0034

第1角筒すなわち使用済み燃料貯蔵セル3は、使用済み燃料貯蔵プール1内に設置され、使用済み燃料貯蔵プール1の床2に垂直に着座する使用済み燃料50を垂直に保持して貯蔵する。複数の第2角筒すなわち矩形断面管53は、使用済み燃料貯蔵セル3内に収納された使用済み燃料50の上端部よりやや低い位置で、使用済み燃料貯蔵セル3を支持するように、使用済み燃料貯蔵プール1の壁面51に保持される。複数の第2角筒53は、使用済み燃料貯蔵セル3を十分な耐震強度で支持できる構造および長さを有し、市松模様状に組み合わせて、互いに固定されている。

0035

貯蔵セル固定部材52は、図2に示すように、第2角筒53内に挿入された使用済み燃料貯蔵セル3を第2角筒53内で固定するために、使用済み燃料貯蔵セル3と第2角筒53との隙間に上方から嵌め込まれる。また、貯蔵セル固定部材52を第1角筒3または第2角筒53に予め溶接でまたはボルト締め等の機械的手段で取付けておくと、使用済み燃料貯蔵ラック56を現地で据え付けるときの作業時間を短縮できる。

0036

なお、プラントの耐震条件を考慮して決定した位置の第2角筒を床2まで届く長さとし、他の第2角筒および貯蔵セル固定部材52等を支え柱状部材55を設けることが望ましい。

0037

図4は、図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラックの矩形断面管の高さにおける構造を示す図である。矩形断面管すなわち第2角筒53のコーナー部を連結して配置すると、図4に示すように、第2角筒53の各辺が、直交する2方向にそれぞれほぼ1列に並ぶ構造になる。この1列に並んだ辺は、第2角筒53の設置部分全体として、耐震/耐せん断壁を形成し、この耐震せん断壁が地震時に第2角筒53の設置部分に掛かる水平および/または鉛直方向の力を受け止めるので、軽量で強度および剛性が高くしかも耐震性に優れた備えた使用済み燃料貯蔵ラックが得られる。

0038

また、耐震性に優れた第2角筒53の設置部分全体としての構造上の特性を生かして、この部分を構成する矩形断面管53の径を小さくすれば、そこに保持される燃料貯蔵セル3同士の距離を近付けることが可能となり、高強度と高耐震性とを維持しつつ、使用済み貯蔵燃料50の貯蔵密度を上げることができる。

0039

ここで、使用済み燃料貯蔵セル3を中性子吸収効果を有する材料例えばボロン添加ステンレス鋼で形成した使用済み燃料貯蔵セルと交換すると、第2角筒53の等の構造を変えることなく、高燃焼度燃料の貯蔵も可能な使用済み燃料貯蔵設備が得られる。また、中性子吸収効果を有する材料で使用済み燃料貯蔵セル3を構成し、第2角筒53の設置部分の構造を変え、使用済み貯蔵燃料50の中心間距離12を小さくすると、貯蔵プール1の躯体形状や大きさを変えることなく、使用済み貯蔵燃料50の貯蔵容量を増やすことが可能となる。

0040

図5は、沸騰水型原子炉用の燃料集合体を安定に垂直保持できる下部構造を備えた使用済み燃料貯蔵セルの一例の構造を示す斜視図であり、図6は、図5の使用済み燃料貯蔵セル101を貯蔵領域の一部に採用し、固定部材102により第2角筒53に固定した場合の使用済み燃料ラックの第2角筒53の高さにおける構造を示す図である。

0041

上記図1図4の実施例は、加圧水型原子炉を備えた発電所で発生する使用済み燃料集合体を貯蔵するための使用済み燃料貯蔵ラックおよび使用済み燃料貯蔵設備の実施例であったが、図5および図6の実施例は、使用済み燃料貯蔵セル3のセル下部に、沸騰水型原子炉用の燃料集合体を安定に垂直保持できるシートプレート100を設け、使用済み燃料貯蔵セル3の断面寸法を沸騰水型原子炉用の燃料集合体を安定に保持するに好適な大きさとした使用済み燃料貯蔵セル101を一部の貯蔵領域に採用し設置した例を示している。

0042

この使用済み燃料貯蔵セル101を採用すれば、本明細書で説明している加圧水型原子炉のための使用済み燃料貯蔵ラックおよびこの貯蔵ラックを備えた使用済み燃料貯蔵設備の各実施例と同様に、沸騰水型原子炉のための使用済み燃料貯蔵ラックおよびこの貯蔵ラックを備えた使用済み燃料貯蔵設備を実現できる。この使用済み燃料貯蔵セル101への変更は、以下に述べる他の実施例においても、適用できる。

0043

図7は、耐震条件が非常に厳しいプラントに適用するため、本発明による使用済み燃料貯蔵ラック56を下部支持板150と組み合わせた実施例の使用済み燃料貯蔵ラックに使用済み燃料50を貯蔵している状況を示す側面図である。本実施例の下部支持板150は、図20に示した従来例の下部ラック支持板10と同様の機能を果たすが、図20に示した従来例の上部ラック支持板9が無いので、冷却水流路が狭くならず、燃料貯蔵プール水の冷却効率が比較的良い。

0044

図8は、第2角筒矩形断面管53を市松模様状に配列するために、第2角筒53のコーナ部同士をスペーサ200を介して連結した実施例の構造を示す図である。第2角筒53のコーナー部が丸いために、所定のピッチを保って第2角筒53を相互に固定するには、スペーサ200が必要となる。

0045

図9は、第2角筒(矩形断面管)53を市松模様状に配列するために、そのコーナー部の近くにL型部材を取り付けて連結した実施例の構造を示す図である。図8のスペーサ200に代えて、図9のL型部材201を採用してもよい。

0046

図10〜17は、本発明による使用済み燃料貯蔵ラックの各実施例において、第2角筒53に対し使用済み燃料貯蔵セル3,101(図5)を着脱容易に取付け支持することが可能な固定部材52,102(図6)の具体的な形状を表す斜視図である。

0047

図10の使用済み燃料貯蔵セル固定部材250は、その縦方向断面形状一段のくさび形である。

0048

図11の使用済み燃料貯蔵セル固定部材251は、その縦方向断面形状が複数段のくさび形である。

0049

図12の使用済み燃料貯蔵セル固定部材252は、その縦方向断面形状が波形の板からなる。

0050

図13の使用済み燃料貯蔵セル固定部材253は、その縦方向断面形状が波形である。

0051

図14の使用済み燃料貯蔵セル固定部材254は、使用済み燃料貯蔵セル3または101側の部材254と第2角筒53側の部材255との間に、コイル状部材256を有する。このコイル状の部材256は、ばねまたは形状記憶合金からなる。

0052

図15の使用済み燃料貯蔵セル固定部材259は、使用済み燃料貯蔵セル3または101側の部材254と第2角筒53側の部材255との間に、弓形板状部材258を有する。この弓形板状部材258は、ばねまたは形状記憶合金からなる。

0053

図16の使用済み燃料貯蔵セル固定部材261は、使用済み燃料貯蔵セル3または101側の部材254と第2角筒53側の部材255との間に、可動式ジャッキ構造260を有する。

0054

図17の使用済み燃料貯蔵セル固定部材263は、使用済み燃料貯蔵セル3または101側の部材254と第2角筒53側の部材255との間に、固定式ジャッキ構造262を有する。

0055

図16図17のように、ジャッキ構造260,262を採用すると、第1角筒3または101と第2角筒53との間の種々の寸法の隙間に柔軟に対応できる利点が得られる。

0056

図18は、第1角筒と第2角筒とを交互に市松模様状に配列し、コーナ部同士を直接接合した本発明による使用済み燃料貯蔵ラックの実施例の構造を示す図である。本実施例においては、第1角筒3aと第2角筒53との間に矩形断面管のコーナー部同士を接合するためのスペーサ200を介在させて連結し、固定接合してある。第1角筒3aと第2角筒53とは、交互に配列されて市松模様状となっている。第2角筒53の中に固定部材52を介して装荷された別の第1角筒3、および市松模様状に配列された第1角筒3aと第2角筒53とで囲まれた領域に、前記第1角筒3aとの間に固定部材52を介して装荷された別の第1角筒3を配し、これら第1角筒3および3aに貯蔵燃料50を保管するようになされた使用済み燃料貯蔵ラックが例示されている。

0057

図18の実施例によれば、第2角筒53の本数が約半分になるので、大幅に軽量化できる。また、第1角筒3aと第2角筒53とが、矩形断面管のコーナー部同士を接合するためのスペーサ200を介して強固に接合されることから、優れた耐震性を備える。

0058

第1角筒3および3aと第2角筒53とには、オーステナイト系ステンレス鋼とボロン添加ステンレス鋼とを任意に組み合わせて使用できる。また、図1の実施例と同様に、第2角筒53を使用済み燃料貯蔵プールの壁面から片持ち梁状に保持でき、固定部材52としては、図10〜17に示す構造を採用できる。

0059

本発明の実施例によれば、使用済み燃料貯蔵ラックの耐震性が高く、貯蔵された使用済み燃料の冷却効率が良く、全体が軽量な使用済み燃料貯蔵ラックが得られる。

0060

また、貯蔵ラックを一度据え付けた後でも使用済み燃料貯蔵セル3,101を比較的容易に交換できるので、材質の異なる使用済み燃料貯蔵セル3,101に入れ替えると、高燃焼度燃料の貯蔵も可能な使用済み燃料貯蔵設備とすることが可能となる。

0061

さらに、一部形状替えた使用済み燃料貯蔵セル101を用いると、加圧水型原子炉を有する原子力発電所のみならず、沸騰水型原子炉を有する原子力発電所で発生する使用済み燃料の貯蔵も可能となる。

発明の効果

0062

本発明による使用済み燃料貯蔵ラックにおいては、耐震条件を考慮して決定した長さの複数の矩形断面管すなわち第2角筒を市松模様状に組み合わせて連結固定し、使用済み燃料貯蔵セルの支持部材としたので、下部支持部材または下部支持板が不要となり、使用済み燃料貯蔵設備の耐震性を確保しながら冷却効率をあげることが可能となる。

0063

特に、支持部材の位置から床まで届く長さの柱状部材をプラントの耐震条件を考慮して決定した位置に配置すると、支持部材を支える構造となり、下部支持部材または下部支持板が不要となり、使用済み燃料貯蔵設備の耐震性をより高めながら、冷却効率をあげることが可能となる。

0064

支持部材を構成する複数の角筒を市松模様状に配置したので、使用済み燃料貯蔵設備を軽量化できる。

0065

支持部材と使用済み燃料貯蔵セルとの間にセル固定部材を嵌め込む構造とすることで、使用済み燃料貯蔵セルを支持部材から容易に着脱可能に取付け・支持できることになり、メンテナンスが容易になる。

0066

使用済み燃料貯蔵セルを中性子吸収効果を有する管で構成すると、前記支持部材の構造を変更することなく、高燃焼度燃料の貯蔵が可能な設備を実現できる。

0067

使用済み燃料貯蔵セルの支持部材の構造を変更して使用済み燃料貯蔵セルの中心間距離を小さくすると、使用済み燃料貯蔵設備内における使用済み燃料の貯蔵密度を高め、貯蔵設備の容量を増加できる。

0068

使用済み燃料貯蔵セルのそれぞれ下部に沸騰水型原子炉用の燃料集合体を安定に垂直保持できる構造を設けると、沸騰水型原子炉を有する原子力発電所で発生する使用済み燃料の貯蔵が可能な設備を実現できる。

0069

前記使用済み燃料貯蔵ラックの市松模様状に組み合わせて連結固定し形成された上記支持部材に、下部支持板を組み合わせて使用すると、ラックの耐震性がより向上し、耐震条件が非常に厳しいプラントへの適用も可能になる。

図面の簡単な説明

0070

図1本発明による使用済み燃料貯蔵ラックの一実施例の構造を示す斜視図である。
図2図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラックを組立てる状況を示す斜視図である。
図3図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラックに使用済み燃料を貯蔵している状況を示す側面図である。
図4図1の実施例の使用済み燃料貯蔵ラックの矩形断面管の高さにおける構造を示す図である。
図5沸騰水型原子炉用の燃料集合体を安定に垂直保持できる下部構造を備えた使用済み燃料貯蔵セルの一例の構造を示す斜視図である。
図6図5の使用済み燃料貯蔵セルを貯蔵領域の一部に採用し固定部材により支持部材に固定した場合の使用済み燃料ラックの支持部材の高さにおける構造を示す図である。
図7耐震条件が非常に厳しいプラントに適用するため、本発明による使用済み燃料貯蔵ラックを下部支持板と組み合わせた実施例の使用済み燃料貯蔵ラックに使用済み燃料を貯蔵している状況を示す側面図である。
図8第2角筒(矩形断面管)を市松模様状に配列するために、コーナ部同士をスペーサを介して連結した実施例の構造を示す図である。
図9第2角筒(矩形断面管)を市松模様状に配列するために、そのコーナー部の近くにL型部材を取り付けて連結した実施例の構造を示す図である。
図10縦方向断面形状が一段のくさび形である使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図11縦方向断面形状が複数段のくさび形である使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図12縦方向断面形状が波形の板からなる使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図13縦方向断面形状が波形である使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図14使用済み燃料貯蔵セル側の部材と支持部材側の部材との間に、コイル状部材を有する使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図15使用済み燃料貯蔵セル側の部材と支持部材側の部材の間に、弓形板状部材を有する使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図16使用済み燃料貯蔵セル側の部材と支持部材側の部材の間に、可動式ジャッキ構造を有する使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図17使用済み燃料貯蔵セル側の部材と支持部材側の部材の間に、固定式ジャッキ構造を有する使用済み燃料貯蔵セル固定部材を示す図である。
図18第1角筒と第2角筒とを交互に市松模様状に配列し、コーナ部同士を直接接合した使用済み燃料貯蔵ラックの実施例の構造を示す図である。
図19第1支持部材および第2支持部材により使用済み燃料貯蔵セルを上下で支持する従来の使用済み燃料貯蔵ラックの一例の構造を示す斜視図である。
図20上部ラック支持板および下部ラック支持板により使用済み燃料貯蔵セルを上下で支持する従来の使用済み燃料貯蔵ラックの一例の構造を示す斜視図である。

--

0071

1使用済み燃料貯蔵プール
2貯蔵プール底部
3 第1角筒(使用済み燃料貯蔵セル)
4 第1支持部材
5 第2支持部材
6コンクリート壁
7 埋込み金物
8 従来の使用済み燃料貯蔵ラック
9 上部ラック支持板
10 下部ラック支持板
11 従来の使用済み燃料貯蔵ラック
12貯蔵燃料の中心間距離
50 貯蔵燃料
51 使用済み燃料貯蔵プール壁
52 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
53 第2角筒(矩形断面管)
55 支持部材を支える柱状部材
56 本発明の使用済み燃料貯蔵ラック
100シートプレート
101 使用済み燃料貯蔵セル
102 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
150 下部支持板
200スペーサ
201L型部材
250 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
251 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
252 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
253 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
254 使用済み燃料貯蔵セル側の部材
255支持部材側の部材
256コイル状部材
257 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
258弓形板状部材
259 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
260可動式ジャッキ構造
261 使用済み燃料貯蔵セル固定部材
262固定式ジャッキ構造
263 使用済み燃料貯蔵セル固定部材

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