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技術 燃料貯蔵設備

出願人 株式会社東芝
発明者 山崎由夢前田学今泉孝明小野剛中山嘉人長谷川秀信石里新一
出願日 2014年5月30日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2014-112913
公開日 2015年12月17日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2015-227791
状態 特許登録済
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 枠支柱 収納缶 共用プール 正四角柱 受容セル 燃料貯蔵設備 四角筒 未臨界状態
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(2015年12月17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 (4)

課題

収納缶収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備を提供する。

解決手段

実施形態によれば、燃料貯蔵設備10は、原子力発電所燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、燃料集合体を収納した有底筒状の複数の収納缶30を上方から挿入して保持可能である。燃料貯蔵設備10は、それぞれに収納缶30を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセル13を形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁12と、鉛直壁12に取り付けられて、収納缶30のそれぞれと対向する鉛直壁12との間の間隔を保持するための上部スペーサ11および下部スペーサ17と、を有する。

概要

背景

従来の原子力発電所で、水を貯めた使用済燃料プール(以下、単に「燃料プール」とも呼ぶ)が設置され、この燃料プール内使用済燃料ラック燃料貯蔵設備)が設置されている。原子炉で使用された使用済みの燃料が、炉心から取り出された後に、この使用済燃料ラック内に貯蔵するようになっている(特許文献1参照)。

ところで、福島第一発電所3号機では、地震および津波による事故によって、重量物等が燃料プール内に落下した。そのため、使用済燃料ラック内の燃料が破損していないとは言い切れない。今後、これらの燃料を、収納缶収納された状態でキャスクにより共用プール移送することが計画されている。共用プールではこれらの燃料からの放射性物質散逸を防止するため、収納缶に収納した状態のまま貯蔵することが計画されており、燃料が健全とは言い切れない状態を考慮しても未臨界性を確保する必要がある。

従来の燃料ラックは、収納缶を収納できる設計ではなく、また、健全とは言い切れない燃料を収納する際に未臨界性を確保する観点からも、従来の燃料ラックをそのまま使用できない。そのため、専用のラックを用いることが計画されている。この際、燃料が健全とは言い切れないこととは無関係に、全て収納缶に収納してラックに収容することとしている。

概要

収納缶に収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備を提供する。実施形態によれば、燃料貯蔵設備10は、原子力発電所の燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、燃料集合体を収納した有底筒状の複数の収納缶30を上方から挿入して保持可能である。燃料貯蔵設備10は、それぞれに収納缶30を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセル13を形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁12と、鉛直壁12に取り付けられて、収納缶30のそれぞれと対向する鉛直壁12との間の間隔を保持するための上部スペーサ11および下部スペーサ17と、を有する。

目的

一方、共用プール全体の貯蔵容量の効率化の観点から、収納缶に収納されていない健全な燃料についても収納できる構造が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

原子力発電所燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、原子燃料収納した有底筒状の複数の収納缶を上方から挿入して保持可能な燃料貯蔵設備であって、それぞれに前記収納缶を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセルを形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁と、前記鉛直壁に取り付けられて、前記収納缶のそれぞれと対向する前記鉛直壁との間の間隔を保持するためのスペーサと、を有することを特徴とする燃料貯蔵設備。

請求項2

前記複数のセルの少なくとも一つは、下部タイプレートを備えて前記収納缶に収容されていない燃料集合体を上方から挿入して保持可能な集合体直接受容セルを構成し、前記集合体直接受容セルの底部に着脱可能に配置されて前記下部タイプレートと嵌合する穴が形成された下部アタッチメントと、前記集合体直接受容セル内で、前記収納缶に収容されていない前記燃料集合体と対向する位置で前記鉛直壁に着脱可能に取り付けられて前記スペーサよりも前記燃料集合体に向かって突出する上部アタッチメントと、をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の燃料貯蔵設備。

請求項3

前記下部アタッチメントおよび前記上部アタッチメントは、前記セルの上方から吊り降ろして設置可能であることを特徴とする請求項2に記載の燃料貯蔵設備。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、原子力発電所燃料プール床の上に設置される燃料貯蔵設備に関する。

背景技術

0002

従来の原子力発電所で、水を貯めた使用済燃料プール(以下、単に「燃料プール」とも呼ぶ)が設置され、この燃料プール内使用済燃料ラック(燃料貯蔵設備)が設置されている。原子炉で使用された使用済みの燃料が、炉心から取り出された後に、この使用済燃料ラック内に貯蔵するようになっている(特許文献1参照)。

0003

ところで、福島第一発電所3号機では、地震および津波による事故によって、重量物等が燃料プール内に落下した。そのため、使用済燃料ラック内の燃料が破損していないとは言い切れない。今後、これらの燃料を、収納缶収納された状態でキャスクにより共用プール移送することが計画されている。共用プールではこれらの燃料からの放射性物質散逸を防止するため、収納缶に収納した状態のまま貯蔵することが計画されており、燃料が健全とは言い切れない状態を考慮しても未臨界性を確保する必要がある。

0004

従来の燃料ラックは、収納缶を収納できる設計ではなく、また、健全とは言い切れない燃料を収納する際に未臨界性を確保する観点からも、従来の燃料ラックをそのまま使用できない。そのため、専用のラックを用いることが計画されている。この際、燃料が健全とは言い切れないこととは無関係に、全て収納缶に収納してラックに収容することとしている。

先行技術

0005

特開2013−124860号公報

発明が解決しようとする課題

0006

現状検討されている、燃料が収納された収納缶を収容する専用の燃料ラックは、健全な燃料を収納缶に納めることなく収容することができない。一方、共用プール全体の貯蔵容量の効率化の観点から、収納缶に収納されていない健全な燃料についても収納できる構造が望まれている。すなわち、健全とは言い切れない燃料の体数が想定できない状況であるため、健全とは言い切れない燃料が想定よりも下回った場合には健全な燃料も収納できるような構造とされることにニーズがある。

0007

本発明の実施形態は、収納缶に収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備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

上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵設備は、原子力発電所の燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、燃料集合体を収納した有底筒状の複数の収納缶を上方から挿入して保持可能な燃料貯蔵設備であって、それぞれに前記収納缶を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセルを形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁と、前記鉛直壁に取り付けられて、前記収納缶のそれぞれと対向する前記鉛直壁との間の間隔を保持するためのスペーサと、を有することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明の実施形態によれば、収納缶に収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備を提供できる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の一実施形態に係る燃料貯蔵設備の一部のセルに収納缶を収納した状態を示す模式的透視立面図である。
図1の燃料貯蔵設備の上部を拡大して示す模式的透視立面図である。
図1の燃料貯蔵設備の一つの集合体直接受容セルに燃料集合体を収納した状況を部分的に透過で示す斜視図である。

実施例

0011

以下に、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る燃料貯蔵設備について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る燃料貯蔵設備の一部のセルに収納缶を収納した状態を示す模式的透視立面図である。図2は、図1の燃料貯蔵設備の上部を拡大して示す模式的透視立面図である。図3は、図1の燃料貯蔵設備の一つの集合体直接受容セルに燃料集合体を収納した状況を部分的に透過で示す斜視図である。

0012

この実施形態の燃料貯蔵設備10は、沸騰水型原子力発電所内の使用済み燃料貯蔵プール(燃料プール)内に設置され、炉内から取り出した使用済み燃料集合体を収納して貯蔵するためのものである。ここで、取り扱われる燃料集合体は、健全なものと、事故の影響を受けて健全とは言い切れないものの両方がありうる。

0013

燃料貯蔵設備10は、金属製板材からなる複数の鉛直壁12が組み合わされ、結合されて、水平断面がほぼ正方形の複数のセル13が正方格子状に配列されるように構成されている。燃料貯蔵設備10の底部には、水平方向に広がる金属製のベース18が配置されて鉛直壁12と結合されている。

0014

各セル13は、上端が開口した正四角柱状の空間であって、それぞれが1体の使用済み燃料集合体を収納可能である。ここで、健全とは言い切れない燃料集合体は、移送中または保管中にさらに破損して一部が落下するなどのリスクを想定し、燃料貯蔵設備10内に搬入する前に、あらかじめ収納缶30に収納し、収納缶30に収納された状態のままで移送して燃料貯蔵設備10のセル13内に収納するものとする。燃料貯蔵設備10の各セル13は収納缶30を収納可能とすることと、収納缶30内の健全とは言い切れない燃料が未臨界状態を維持するために、従来の使用済み燃料ラックの各セルに比べて大きくなっている。

0015

収納缶30は、それぞれが1体の使用済み燃料集合体を収納可能であって、底部が閉じて上下に延びる四角筒状の金属製の容器である。収納缶30の上端は開放されている。

0016

各セル13の各側面には、上部スペーサ11と下部スペーサ17が溶接により固定されていて、セル13内に収納缶30が収容されたときに収納缶30とセル13の鉛直壁12の内面との距離を所定の距離に保つことができるようになっている。

0017

上部スペーサ11は、2個ずつ配置され、互いに間隔をあけて並列に設置されている。上部スペーサ11の上端部は、上方に向かって開口部が広がるように傾斜部が設けられている。収納缶30を上方からセル13内に吊り降ろす際に、上部スペーサ11の上記傾斜部が当たることによって収納缶30をガイドし、収納缶30を円滑にセル13内に入れることができる。

0018

下部スペーサ17も、上部スペーサ11と同様の構造である。

0019

この燃料貯蔵設備10内に健全な燃料集合体60を収納する場合は、図3に示すように、収納缶30内に収容しない燃料集合体60をそのままセル13内に挿入する。その際に収容するセル13を、ここでは特に集合体直接受容セル14と呼ぶ。

0020

燃料集合体60は、下部タイプレート61と上部タイプレート62を含み、燃料棒(図示せず)の束が下部タイプレート61と上部タイプレート62によって結合されている。燃料棒の束の外側には四角筒状のチャンネルボックス64が取り付けられている。下部タイプレート61の下部の外形は、水平断面が円形で、下方に向かって細くなっている。上部タイプレート62の上部にはハンドル63が形成され、ハンドル63を把持して燃料集合体60を吊り上げ・吊り降ろすことができる。

0021

集合体直接受容セル14では、燃料集合体60を挿入する前に、集合体直接受容セル14内に、下部アタッチメント50と上部アタッチメント40を上方から吊り降ろして、着脱可能に取り付ける。この実施形態では、下部アタッチメント50と上部アタッチメント40は上方から吊り降ろして所定の位置に載置するだけであり、ボルトなどの締結具で固定する必要はない。

0022

下部アタッチメント50は、集合体直接受容セル14の底部で、下部スペーサ17に囲まれるように載置される。下部アタッチメント50は、ほぼ正四角柱状の台であって、上面の平板の中央に円形の下部アタッチメント穴51が形成されている。燃料集合体60を集合体直接受容セル14内で下降したときに、下部タイプレート61の下部の水平断面が円形の部分が下部アタッチメント穴51に嵌るようになっている。これにより、燃料集合体60を安定して保持することができる。

0023

なお、従来の燃料ラックの底部には、ボルトを通すなどの目的で穴が形成されているが、この穴は、下部タイプレート61と嵌合することを想定したものではなく、下部タイプレート61を載置して安定させることはできない。

0024

上部アタッチメント40は、一つの上部枠41と、4本の上部枠支柱42とからなる。上部枠41は水平に広がる正方形の枠であって、その各辺は集合体直接受容セル14の内側面の近くでその内側面に沿って延び、上部枠41の内面は燃料集合体60のチャンネルボックス64の外側面の近くでその外側面に沿って延びるように配置される。4本の上部枠支柱42は上部枠41の角部付近の下面に溶接固定され、下方に向かって鉛直に延び、その下端は上部スペーサ11の上面に載置される。上部アタッチメント40により、燃料集合体60を集合体直接受容セル14内で安定して配置することができ、しかも、燃料集合体60と集合体直接受容セル14の鉛直壁12の内面との距離を適切に保つことができる。

0025

集合体直接受容セル14に、収納缶30内に収容しない健全な燃料集合体60を収納する場合は、その準備として、初めに、下部アタッチメント50と上部アタッチメント40を上方から吊り降ろして、集合体直接受容セル14内に着脱可能に取り付ける。その後に、燃料集合体60を上方から吊り降ろして、集合体直接受容セル14内に挿入して設置する。

0026

以上説明したように、この実施形態の燃料貯蔵設備10は、収納缶30に収納された健全とは言い切れない燃料集合体と、収納缶30に収納されていない健全な燃料集合体60の両方を収納して保持することができる。これにより、燃料プール内のスペースの有効利用が可能となる。しかも、着脱式の下部アタッチメント50と上部アタッチメント40の組を複数組余裕を持った組数だけ準備しておくことにより、収納缶30に収納された健全とは言い切れない燃料集合体と、収納缶30に収納されていない健全な燃料集合体60の個数があらかじめ分からない場合であっても、臨機応変に対応可能である。

0027

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

0028

10燃料貯蔵設備
11 上部スペーサ
12 鉛直壁
13セル
14集合体直接受容セル
17 下部スペーサ
18ベース
30収納缶
40 上部アタッチメント
41 上部枠
42 上部枠支柱
50 下部アタッチメント
51 下部アタッチメント穴(穴)
60燃料集合体
61下部タイプレート
62上部タイプレート
63ハンドル
64 チャンネルボックス

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