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技術 放射性物質収納容器および放射性物質収納方法

出願人 株式会社日立製作所
発明者 丸山直伴朝倉伸治清水仁早川忠洋小田将史
出願日 2000年11月20日 (18年7ヶ月経過) 出願番号 2000-352566
公開日 2002年5月31日 (17年1ヶ月経過) 公開番号 2002-156489
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 放射線の遮蔽 汚染除去及び汚染物処理
主要キーワード 同軸方向 製作公差 下げ装置 輸送設備 最大変形量 振動外力 縛装置 トルク伝達軸
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年5月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

放射性物質を内包する燃料集合体収納容器において、放射性物質の収納密度下げないで、燃料集合体と収納部との間の衝突荷重を抑える。

解決手段

板状部材を組み合わせた仕切板20で構成され、燃料集合体3の収納部4を複数有する収納部材2の上に、同様の構造を有する規制部材5を設置する。燃料集合体収納後に規制部材5を水平方向に移動し固定することにより、燃料集合体3を収納部4の仕切板20に当接させて固定できるので、筒状の各収納部内で燃料集合体ががたつくことがなく、衝突荷重を抑える効果が得られる。

概要

背景

原子力発電所で使用する核燃料使用開始まで保管する放射性物質貯蔵設備、あるいは原子力発電所で使用された使用済み核燃料再処理するまで保管する放射性物質貯蔵設備では、複数の燃料棒を収めた燃料集合体を、さらに複数本収納した収納容器建屋内貯蔵している。

また、原子力発電所と放射性物質貯蔵設備の間、あるいは放射性物質貯蔵設備と再処理施設の間の放射性物質輸送設備としては、上記燃料集合体を複数本収納した収納容器を輸送するものが知られている。

これらの放射性物質収納容器は複数の角筒状収納部を有し、各収納部ごとに燃料棒を束にした角棒状の燃料集合体を収めるようになっている。筒状収納部を同軸方向複数個まとめて配置し、この筒内に燃料集合体を1体づつ収納する。

収納部の四角形断面は収納される燃料集合体の四角形断面よりも若干大きく、燃料集合体を収納するときは、収納容器を鉛直方向に設置し、燃料集合体を上方から収納部に挿入して収納するようになっている。

沸騰水型原子炉用燃料の場合、燃料集合体は、例えば一端が先細り形状になっており、収納部の底に先細り形状部が収まるように穴が設けられている。他端にはフックが設けられ、このフックに燃料集合体を釣り下げて、収納容器に収めたり取り出したりするようになっている。

概要

放射性物質を内包する燃料集合体の収納容器において、放射性物質の収納密度を下げないで、燃料集合体と収納部との間の衝突荷重を抑える。

板状部材を組み合わせた仕切板20で構成され、燃料集合体3の収納部4を複数有する収納部材2の上に、同様の構造を有する規制部材5を設置する。燃料集合体収納後に規制部材5を水平方向に移動し固定することにより、燃料集合体3を収納部4の仕切板20に当接させて固定できるので、筒状の各収納部内で燃料集合体ががたつくことがなく、衝突荷重を抑える効果が得られる。

目的

本発明の目的は、放射性物質を内包する燃料集合体の収納容器において、貯蔵時の地震や輸送時の振動に起因する外力により、燃料集合体と収納部材の間に発生する衝突荷重を抑えることであり、放射性物質の収納密度を低減させないで、板状部材で組み合わされた収納部材および使用済み燃料にも適用できる放射性物質収納容器を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

放射性物質を内包する棒状の燃料集合体を、上方から挿入して収納する収納部材を有し、前記収納部材は、前記燃料集合体を挿入する開口を有する複数の筒状収納部と、前記筒状収納部の上部に水平移動可能に設置され、前記筒状収納部の有する開口と同一断面の開口を有する規制部材とを備えてなる放射性物質収納容器

請求項2

前記規制部材は、前記筒状収納部との相対位置を任意の位置で固定する固定手段を具備している請求項1に記載の放射性物質収納容器。

請求項3

前記複数の筒状収納部および前記規制部材は、仕切板を組み合わせて形成された前記収納部材を、上下に水平分割して構成したものである請求項1に記載の放射性物質収納容器。

請求項4

前記筒状収納部は、上部が下部より強度の大きい材料で構成されている請求項1に記載の放射性物質収納容器。

請求項5

前記収納部材は、前記燃料集合体との接触部に弾性部材を具備している請求項1に記載の放射性物質収納容器。

請求項6

請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の放射性物質収納容器に、屈曲部を有する棒状の燃料集合体を収納するとき、前記屈曲部の凹部を前記規制部材の移動方向に向けて収納する放射性物質収納方法

技術分野

0001

本発明は放射性物質収納容器係り、特に、核燃料集合体のような放射性物質を内包する棒状の構造体(以下、燃料集合体ともいう)を収納するのに好適な収納容器に関する。

背景技術

0002

原子力発電所で使用する核燃料使用開始まで保管する放射性物質貯蔵設備、あるいは原子力発電所で使用された使用済み核燃料再処理するまで保管する放射性物質貯蔵設備では、複数の燃料棒を収めた燃料集合体を、さらに複数本収納した収納容器を建屋内貯蔵している。

0003

また、原子力発電所と放射性物質貯蔵設備の間、あるいは放射性物質貯蔵設備と再処理施設の間の放射性物質輸送設備としては、上記燃料集合体を複数本収納した収納容器を輸送するものが知られている。

0004

これらの放射性物質収納容器は複数の角筒状収納部を有し、各収納部ごとに燃料棒を束にした角棒状の燃料集合体を収めるようになっている。筒状収納部を同軸方向複数個まとめて配置し、この筒内に燃料集合体を1体づつ収納する。

0005

収納部の四角形断面は収納される燃料集合体の四角形断面よりも若干大きく、燃料集合体を収納するときは、収納容器を鉛直方向に設置し、燃料集合体を上方から収納部に挿入して収納するようになっている。

0006

沸騰水型原子炉用燃料の場合、燃料集合体は、例えば一端が先細り形状になっており、収納部の底に先細り形状部が収まるように穴が設けられている。他端にはフックが設けられ、このフックに燃料集合体を釣り下げて、収納容器に収めたり取り出したりするようになっている。

発明が解決しようとする課題

0007

上記従来技術では、収納容器の収納部断面の方が、燃料集合体の断面より多少大きく、収納部と燃料集合体との間には隙間が存在する。この隙間のため、地震等の振動外力が加わると、燃料集合体は収納部内面衝突し、衝突荷重が発生する。

0008

また、燃料集合体の下端は先細りで穴に収まっているため、収納部の内面には接触しないが、反対側の上端部は収納部の内面に接触し、衝突荷重が発生する。収納部材、収納容器、建屋などは、健全性を保つため、これらの衝突荷重に対応した設計をしなければならない。

0009

したがって、衝突荷重を低減することができれば、放射性物質収納容器の構成部材肉厚を薄くしたり、構成部材を小型化したりしても、従来と同等以上の健全性が確保され、製作コストの低減および放射性物質の貯蔵密度の増加が可能となる。

0010

そして、収納部と燃料集合体との間の隙間を小さくすることは、衝突荷重を低減することになり、さらに、隙間をなくすと衝突荷重が発生せず、衝突荷重を考慮しなくてすむことになる。そこで、この隙間を小さくし、衝突荷重を低減するための技術として、以下のものが提案されている。

0011

特開平9−113687号公報記載の技術は、収納部と燃料集合体との間の隙間に膨張可能な部材を設け、燃料集合体を収納部に挿入後に、それぞれの収納部の膨張可能部材を膨張させることで隙間を埋めている。しかし、全ての収納部に膨張可能部材を配置させなければならず、部品点数が増大し、また、膨張前の膨張可能部材の大きさだけ、貯蔵密度が低減してしまう。

0012

また、特開平11—23789号公報記載の技術は、複数の収納部のそれぞれに燃料集合体を締め付け拘束する固縛装置を設置するものである。しかし、全ての収納部に固縛装置を設置しなければならず、部品点数が増大し、固縛装置の大きさ分だけ貯蔵密度が低減してしまう。

0013

しかも、収納部を板状部材を組み合わせて構成した場合は、最外周に面していない収納部には固縛装置が適用できない。また、これらの技術は収納部の内面に密着させて拘束するので、使用済みの燃料集合体のように曲がりがあるものには適用できない。

0014

また、特開平11—258391号公報記載の技術は、固縛装置で燃料集合体を拘束する手段は同様だが、燃料集合体の挿入ときに収納部の中央にある燃料集合体の先端先細り部を収める穴を、固縛時は燃料集合体の移動にあわせて移動させる装置を設けるものである。

0015

そのため、特開平11—23789号公報記載のものと同様の問題点を有するほか、さらに、燃料集合体の重量を支えている穴を移動させるためには、大きな力を与える装置あるいは、コロ等の移動のための手段が必要となる。

0016

本発明の目的は、放射性物質を内包する燃料集合体の収納容器において、貯蔵時の地震や輸送時の振動に起因する外力により、燃料集合体と収納部材の間に発生する衝突荷重を抑えることであり、放射性物質の収納密度を低減させないで、板状部材で組み合わされた収納部材および使用済み燃料にも適用できる放射性物質収納容器を提供することである。

課題を解決するための手段

0017

上記目的は、放射性物質を内包する棒状の燃料集合体を、上方から挿入して収納する収納部材を有し、前記収納部材は、前記燃料集合体を挿入する開口を有する複数の筒状収納部と、前記筒状収納部の上部に水平移動可能に設置され、前記筒状収納部の有する開口と同一断面の開口を有する規制部材とを備えてなる放射性物質収納容器によって達成される。

0018

本発明によれば、燃料集合体を規制部材の開口を通して筒状収納部に挿入した後、規制部材を水平移動することによって、燃料集合体が筒状収納部の仕切押し付けられるので、筒状収納部内の燃料集合体のがたつきを規制することができる。

0019

また、使用済核燃料を収めた燃料集合体が屈曲部を有する場合、屈曲部の凹部を規制部材の移動方向に向けて収納することにより、例えば、断面角筒形の収納部の対角方向に燃料集合体の屈曲方向を揃えて収納できるため、複数の収納部全体の断面積を小さくできる。また、屈曲方向が不揃いだと規制部材が全ての燃料集合体に当接しないが、揃えることにより全ての燃料集合体に当接する。

発明を実施するための最良の形態

0020

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の概略を図1を用いて説明する。

0021

図1において、鉛直方向に立設した収納容器内の収納部材2は、仕切板20で燃料集合体(図示せず)を挿入する複数の角筒状の収納部4を構成している。そして、この収納部材2の上部に、収納部材2と同様の形状の規制部材5を設置する。規制部材5は収納部材2を水平方向に分割した形状となっている。

0022

図1では、わかり易くするために、収納部材2と規制部材5とを上下に離して記載しているが、実機においては、収納部材2の上に規制部材5が載置されている。

0023

この規制部材5の上方から収納部材2の収納部4内に燃料集合体を挿入する。燃料集合体が収納部内に容易に挿入できるように、角筒状の収納部と角柱状の燃料集合体との間には隙間があり、挿入した燃料集合体が振動などによりがたつくことがあるが、規制部材5を水平方向に移動させることにより、挿入された全ての燃料集合体も同方向に移動し、仕切板20に当接してがたつきが規制される。

0024

次に、本発明の第1の実施形態を図2を用いて説明する。図2は、収納容器1の一実施形態を、一部を断面として示す立面図である。本実施形態では断面形状が概略四角形の燃料集合体を、12体収納している収納容器の一つの例を示す。図3図2のA−A線矢視断面図である。図4図3のB−B線矢視の一部を断面として示す立面図である。

0025

これらの図に示した収納容器1は、収納部材2と、燃料集合体3の収納空間である収納部4と、収納部4の断面が収納部材2と同一形状の規制部材5と、規制部材5を移動させる移動装置6と、移動した規制部材5を固定する固定部材7と、規制部材5の移動方向を限定する案内部材8と、収納容器1の上端を塞いでいる収納容器蓋10と、を含んで構成されている。

0026

図2に示した収納部材2および規制部材5を構成する仕切板20および仕切板50は、図1に示した収納部材2を構成する仕切板20を、燃料集合体3の長手方向に対して2つに分割し、それぞれの境界支持部材210および支持部材51を設けた構成である。

0027

支持部材51の案内部材8で限定される移動方向の長さは、収納部4の内壁面対角線の長さと、該対角線と同じ方向の燃料集合体3の外壁面の対角線の長さとの差を移動できるように、収納容器1の内直径よりも少なくとも前記対角線の長さの差だけ小さい。

0028

したがって、規制部材5と収納容器1には隙間ができる。固定部材7は規制部材5が移動し、図3の状態になったときの規制部材5と収納容器1の隙間に概略一致した形状である。

0029

固定部材7はフックなどの引っ掛かり部71が設けてあるので、クレーン等の釣り下げ装置に連結することで、設置および撤去できるようになっている。移動装置6は、図示しない回転装置回転力入力部62を回転させることにより、トルク伝達軸63と歯車64と歯車65を介してねじ66を回転させる機能を有し、それぞれの部材がケーシング61に収められている。

0030

移動装置6のねじ66を回転させることにより、ねじ溝を設けてある押付け部52を介して、規制部材5をねじ66の軸方向に移動させることが可能である。また、規制部材5には自重以外の部材の重量が作用しないので、軸方向に移動させる荷重は、規制部材5の重量による摩擦力と、燃料集合体3と収納部4の相対する面を平行にさせるための燃料集合体3の長手方向周りに回転させる力だけである。

0031

また、本発明では、一つ一つの燃料集合体3に対して作業することなく、規制部材5を移動させるだけで、収納容器1に収納したすべての燃料集合体3を拘束できる。

0032

図5は、本発明の第1の実施形態における収納容器の一部を、断面として示す平面図で、燃料集合体3の挿入時および取出時の状態を示している。図6は、図5のC−C線矢視の一部を断面として示す立面図で、燃料集合体3の挿入時および取出時なので、収納容器蓋10は取り外されている。

0033

燃料集合体3を挿入する時は、規制部材5の仕切板50と収納部材2の仕切板20は上下に重なっており、規制部材5は、図1の収納部4と同等の収納部を有し、燃料集合体3の挿入性および取り出し性は、収納部材2が分割されていないものと同等である。

0034

燃料集合体3の収納時は、燃料集合体3の挿入後に移動装置6により規制部材5を移動させる。その後で、固定部材7を規制部材5と収納容器1の隙間に設置し、さらに収納容器蓋10を設置することで、図2および図3の構成となる。

0035

図7は、本発明の第2の実施の形態における収納容器の一部を断面として示す立面図である。本実施形態では燃料集合体31が曲がっている場合の例を示している。図では、燃料集合体31の長さ方向のほぼ中央部に曲がり部9があり、凸部9a、凹部9bが例示されている。

0036

燃料集合体が使用済み燃料の場合は曲がっているものがあるが、曲がり量は推定できるので、収納部4は曲がっている燃料集合体31でも挿入でき、かつ拘束できる大きさに作ることが可能である。

0037

一方、燃料集合体31の曲がり方向を揃えると、曲がり方向が不統一の場合より収納部4の大きさを小さくすることができる。曲がり方向が不統一の場合、曲がり量が大きいと、燃料集合体31が収納部材2の上端に接触する前に、燃料集合体31の曲がり部9が収納部4の内壁に接触するため、燃料集合体31を拘束できなくなるので、その曲がり部9の接触を避けるための余裕を収納部4の大きさに含める必要がある。

0038

図7のように、燃料集合体31の曲がり部9の断面の重心から、燃料集合体31の長手方向両端部の断面中心を結ぶ直線と、曲がり部9の断面との交点への方向を、規制部材5の移動方向の±45度以内にあわせると、燃料集合体31の曲がり部9が収納部材2の上端に接触する前に、収納部4の内壁に接触することがなくなる。

0039

したがって、その曲がり部9の接触を避けるための余裕を収納部4の大きさに含めなくてよくなり、曲がり方向が不統一の場合より収納部4の大きさを小さくすることができ、貯蔵密度を高くすることができる。

0040

図8は、第3の実施の形態における収納容器の一部を断面として示す立面図である。本実施形態では収納部材2の仕切板の材料を複数にしている例を示している。

0041

仕切板20と仕切板22の材料を変え、燃料集合体3を拘束している規制部材5との境界付近に高強度の材料を使うことで、仕切板の板厚を薄くでき、かつ仕切板全体に高強度の材料を使うよりも安価に製作することが可能となる。

0042

図9は、本発明の第4の実施の形態における収納容器の一部を断面として示す立面図である。本実施形態では、規制部材5の仕切板52が、それぞれの燃料集合体3との接触状態にあわせて変形する例を示している。

0043

図10は、図9に示した規制部材5のみを示したものである。図2に示した規制部材5の仕切板は、直角方向に交差する部分を、燃料集合体3の長手方向について差込部を設けてはめ合せたり、一部を溶接したりして固定する。

0044

それに対して、図9および図10に示した規制部材5の仕切板52は、燃料集合体3に接触する部分の交差する部分を取り除き、一辺のみ支持された板状にしている。

0045

そうすることで、燃料集合体や収納部材の製作公差熱変形、あるいは燃料集合体の曲がり量のバラツキなどによるそれぞれの接触状態にあわせて、仕切板52を変形させることができるので、燃料集合体の拘束がより確実になる。

0046

図11は、本発明の第5の実施の形態における規制部材5の仕切板を断面として示す立面図である。本実施形態では規制部材5の仕切板54に、燃料集合体3との接触状態にあわせて変形するばね部材551を設けた例を示している。

0047

第5の実施形態は第4の実施形態と同様の効果を得るものであるが、図11では、ばね部材と共に、ばね部材よりも剛性の高い仕切板でも燃料集合体を支えることが可能なので、仕切板の最大変形量を定めておき、変形量がそれ以上にならないような設計が可能である。

0048

図12および図13は、本発明の第6の実施の形態における移動装置67の一部を断面として示す立面図である。本実施形態では、規制部材5を移動させる移動装置67にリンクを利用した例である。図12は規制部材5を移動する前の状態であり、図13は規制部材5を移動した後の状態である。

0049

移動装置67は、引っ掛け部670と収納容器側の取合部671と規制部材側の取合部672とリンク673とで構成されている。図12の引っ掛け部670を紙面上方に引っ張ることにより、図13の状態になる。移動装置67では燃料集合体運搬用のクレーンが利用できるので、規制部材5を移動させるのに、特別な装置が必要にならない。

0050

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では円筒形収納容器について示したが、本発明は収納容器の断面が円筒形に限定されず、それらの断面が例えば四角形でも適用可能である。

0051

また、上記の放射性物質の収納部材および収納容器は、組み合わせて用いることも可能であり、例えば、図9の第4の実施形態の収納部材2の仕切板20に、図12の第6の実施形態のリンクを利用した移動装置67を用いても得られる効果は同様である。

発明の効果

0052

本発明によれば、放射性物質を内包する燃料集合体を収納する収納容器において、放射性物質の収納密度を下げないで、収納部材上部の規制部材を移動させることにより、燃料集合体と収納部材との間に発生する衝突荷重を抑えることができる。

図面の簡単な説明

0053

図1本発明の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。
図2本発明の第1の実施形態を示す立面図である。
図3図2のA−A線矢視平面図である。
図4図3のB−B線矢視立面図である。
図5本発明の第1の実施の可動収納部材移動前の形態を示す平面図である。
図6図5のC−C線矢視立面図である。
図7本発明の第2の実施の形態を示す立面図である。
図8本発明の第3の実施の形態を示す立面図である。
図9本発明の第4の実施の形態を示す立面図である。
図10本発明の第4の実施の形態の可動収納部材を示す立面図である。
図11本発明の第5の実施の形態を示す立面図である。
図12本発明の第6の実施の形態を示す立面図である。
図13本発明の第6の実施の形態を示す立面図である。

--

0054

1収納容器
2収納部材
3、31燃料集合体
4収納部
5規制部材
6、67移動装置
7固定部材
8案内部材
9 曲がり部
10 蓋
20、22仕切板
21、210支持部材
50、53、55 仕切板
51、54 支持部材
52押付け部
551ばね部材
61ケーシング
62回転力入力部
63トルク伝達軸
64、65歯車
66 ねじ
670フック
671、672 取合部
673リンク
71 フック

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