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発明の名称 使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−212385(P2007−212385A)
公開日 平成19年8月23日(2007.8.23)
出願番号 特願2006−35021(P2006−35021)
出願日 平成18年2月13日(2006.2.13)
代理人 【識別番号】100078765
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久
発明者 佐藤 真 / 平山 浩 / 羽田野 俊一 / 道券 禎貴
要約 課題
強度および遮蔽機能および未臨界性能等を確実に満たすことができるとともに、材料費の低廉化および製作工程の簡易化等を図る。

解決手段
筒状の使用済燃料貯蔵キャスク内に配置され、複数の使用済燃料を遮蔽および未臨界状態で収納する使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1であり、ボロン添加ステンレス鋼板およびアルミニウム合金板の重合枠板を縦横に交差させて構成したバスケット格子4と、このバスケット格子の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロック6と、これらバスケット格子および伝熱ブロックの外周側を固定保持する拘束リング5とを有する。
特許請求の範囲
【請求項1】
筒状の使用済燃料貯蔵キャスク内に配置され、複数の使用済燃料を遮蔽および未臨界状態で収納する使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットであって、ボロン添加ステンレス鋼板およびアルミニウム合金板の重合枠板を縦横に交差させて構成したバスケット格子と、このバスケット格子の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロックと、これらバスケット格子および伝熱ブロックの外周側を固定保持する拘束リングとを備えたことを特徴とする使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット。
【請求項2】
筒状の使用済燃料貯蔵キャスク内に配置され、複数の使用済燃料を遮蔽および未臨界状態で収納する使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットであって、ボロン添加ステンレス鋼板およびアルミニウム合金板の重合枠板を縦横に交差させて略全体を構成するとともに前記重合枠板とボロン添加ステンレス鋼板の単体枠板とを縦横に交差させて一部を構成したバスケット格子と、このバスケット格子の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロックと、これらバスケット格子および伝熱ブロックの外周側を固定保持する拘束リングとを備えたことを特徴とする使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット。
【請求項3】
筒状の使用済燃料貯蔵キャスク内に配置され、複数の使用済燃料を遮蔽および未臨界状態で収納する使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットであって、ボロン添加ステンレス鋼板およびアルミニウム合金板の重合枠板を縦横に交差させて略全体を構成するとともに前記重合枠板とボロン非添加ステンレス鋼板の単体枠板とを縦横に交差させて一部を構成したバスケット格子と、このバスケット格子の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロックと、これらバスケット格子および伝熱ブロックの外周側を固定保持する拘束リングとを備えたことを特徴とする使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット。
【請求項4】
前記バスケット格子は、一定の間隔で一方向に沿って配置された複数枚の幅広な大型板枠と、これらの大型板枠間に直交する配置で挿入された幅狭な小型板枠との組立体であり、前記各大型枠板の板面に穿設した孔に、前記各小型枠板の縁部から突出した凸部を嵌合して連結されている請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の使用済燃料貯蔵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、原子炉で使用された使用済燃料を貯蔵するための使用済燃料貯蔵キャスク内に配置されて、複数の使用済燃料を遮蔽および未臨界状態で収納する使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
原子炉で使用された使用済燃料の運搬および貯蔵等には、放射線遮蔽機能を有する筒状の使用済燃料貯蔵キャスクが適用される。図8は、この使用済燃料貯蔵キャスクの一例を示す概略断面図である。図8に示すように、使用済燃料貯蔵キャスク102は例えば全体として円筒状であり、鋼製の外筒102a、遮蔽材製の内筒102bおよび蓋102c等により密封構造とされる。この使用済燃料貯蔵キャスク102内には、図8に仮想線で示すように、複数本の燃料を個々に収納保持するための格子状の使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット101が配置される。
【0003】
従来では、このような使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットとして、使用済燃料貯蔵キャスク内に配置されて内部に使用済燃料を収納する複数の格納室が形成された使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
この従来技術による使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットでは、使用済燃料を挿入可能な格納室形成用の角筒材を複数本それぞれの面を合わせて積層配置された角筒集合体と、これらの角筒集合体の外周部を覆って角筒材を固定するサポート部材と、この角筒材集合体の上面に取り付けられて角筒材にそれぞれ連通する挿入口が形成された上板と、角筒集合体の下面に取り付けられた底板とを備えた構成とされている。
【0005】
ところで、使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットでは、使用済燃料装荷時の未臨界性を担保する必要があり、かつ崩壊熱により燃料が過熱し破損に至らないよう伝熱性を確保する必要がある。そこで、上記の角筒材には中性子吸収材であるボロンを添加した金属、例えばボロン添加アルミニウム合金等を適用することが提案されている。
【特許文献1】特開平9−159796号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した従来技術における使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットにおいては、実機適用に当たっての重量制限等を考慮して、殆どの部材がボロン添加アルミニウム合金等の軽合金により製作されている。しかしながら、アルミニウム合金等を主体とする構成では、必要強度等を満たすために多量のアルミニウム合金が必要となり、材料費が極めて高くなる難点がある。また、多数の角筒材を連結する構成では製作工程が複雑化し、多くの製作手間および時間を要する等の課題もある。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、要求される強度および遮蔽機能および未臨界性能等を確実に満たすことができるとともに、材料費の低廉化および製作工程の簡易化等を図ることができる使用済燃料貯蔵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】
前記の目的を達成するために、本発明では、筒状の使用済燃料貯蔵キャスク内に配置され、複数の使用済燃料を遮蔽および未臨界状態で収納する使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットであって、ボロン添加ステンレス鋼板およびアルミニウム合金板の重合枠板を縦横に交差させて構成したバスケット格子と、このバスケット格子の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロックと、これらバスケット格子および伝熱ブロックの外周側を固定保持する拘束リングとを備えたことを特徴とする使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットを提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ボロン添加ステンレス鋼板製枠板により格子枠の強度を確保することができるとともに、拘束リングにより格子枠全体の形状を保持を行うことができる。そして、ボロン添加ステンレス鋼板製枠板は中性子吸収材でもあり、格子枠形状が保持されるため、格子枠に収納された使用済燃料が臨界となることを防止することができる。これにより、要求される強度および遮蔽機能および未臨界性能等を確実に満たすことができ、材料費低廉、製作工程簡易化等を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明に係る使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットの実施形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
[第1実施形態(図1〜図5)]
図1は本発明の第1実施形態による使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットを示す平面図であり、図2は図1の側面図である。図3は図2の横断面図(A−A線切断端面図)であり、図4は図3の一部を拡大して示す詳細図である。図5は枠板組立構造を示す分解斜視図である。
【0012】
図1および図2に示すように、本実施形態の使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1は使用済燃料貯蔵キャスク(図8参照)の内面に沿う円筒状枠体として構成されており、複数の燃料収納空間を区画するためのバスケット格子4と、このバスケット格子4の周縁部に配置された複数の伝熱ブロック6と、これらバスケット格子4および伝熱ブロック6の外周側を固定保持する拘束リング5とを備えている。
【0013】
バスケット格子4は、一定の間隔で一方向(図1のy方向)に沿って配置された複数枚の幅広な枠板(以下、「大型板枠」という。)2と、これらの大型板枠2と直交する方向(図1のx方向)に沿って配置され、大型板枠2間に挿入された複数枚の幅狭な枠板(以下、「小型板枠」という)3とを縦横に交差させた組立体として構成されている。
【0014】
大型板枠2のうち、使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1の中央位置に配置されるものは、使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1の直径に近い最も大幅な幅寸法を有している。また、使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1の周辺側に配置される各大型板枠2の幅寸法は、周辺に配置されるに従って順次に小さくなっている。これに対し、小型板枠3の幅は全て大型板枠2の間隔寸法と同一となっている。
【0015】
そして、本実施形態では、バスケット格子4を構成する大型板枠2および小型板枠3が、全てボロン添加ステンレス鋼板(BSUS板)およびアルミニウム合金板(Al合金板)の重合枠板により構成されている。ボロン(B)は中性子吸収材であり、ステンレス鋼(SUS)は剛性材である。したがって、ボロン添加ステンレス鋼板は格子内に収納される使用済燃料が臨界となることを防止する機能を発揮するとともに強度保持機能を発揮することができる。また、アルミニウム合金(Al合金)は伝熱機能を有し、格子の伝熱パスを確保する機能を有する。
【0016】
以下の説明においては、大型板枠2を構成するボロン添加ステンレス鋼板を「ボロン添加ステンレス鋼板(大)7」と称し、アルミニウム合金板を「アルミニウム合金板(大)」8と称する。また、小型板枠3を構成を構成するボロン添加ステンレス鋼板を「ボロン添加ステンレス鋼板(小)9」と称し、アルミニウム合金板を「アルミニウム合金板(小)」10と称する。
【0017】
これら大型板枠2および小型板枠3の重合枠板構成を図5によって説明する。図5には、1枚の大型板枠2を構成する重合用の1対のボロン添加ステンレス鋼板(大)7およびアルミニウム合金板(大)8と、1枚の小型板枠3を構成する重合用の1対のボロン添加ステンレス鋼板(小)9およびアルミニウム合金板(小)10がそれぞれ分解状態で示されている。
【0018】
大型板枠2を構成するボロン添加ステンレス鋼板(大)7およびアルミニウム合金板(大)8の板面には、互いに重合する位置に縦溝状の孔11,12がそれぞれ穿設されている。また、これらの孔11,12に対応する配置で、小型板枠3を構成するボロン添加ステンレス鋼板(小)9およびアルミニウム合金板(小)10の縁部の互いに重合する位置に、凸部13,14が突出して形成されている。そして、これらの凸部13,14を孔11,12に嵌合して連結することにより、大型板枠2と小型板枠3とが組合い、図1および図2に示すように、複数の燃料格納部を有するバスケット格子4が形成されている。
【0019】
図3および図4には、バスケット格子4の大型板枠2を構成するボロン添加ステンレス鋼板(大)7およびアルミニウム合金板(大)8の向きと、小型板枠3を構成するボロン添加ステンレス鋼板(小)9およびアルミニウム合金板(小)10の向きとが詳細に示されている。これらの図3および図4に示すように、使用済燃料格納空間である各格子部において、バスケット格子4の中心に対して外周縁側に位置する面にはボロン添加ステンレス鋼板(大)7およびボロン添加ステンレス鋼板(小)9が配置され、バスケット格子4の中心側に向く面にはアルミニウム合金板(大)8およびアルミニウム合金板(小)10が配置されている。
【0020】
次に、図3および図4に平面形状を示すように、バスケット格子4の周縁部には複数の伝熱ブロック6が配置されている。これらの伝熱ブロック6はアルミニウム合金製であり、バスケット格子4の大型板枠2を構成するアルミニウム合金板(大)8の外周側端部にボルトおよびナット等の締付具15により連結されている。これらの伝熱ブロック6は平面視で一部円弧部を有する四角形状である。すなわち、各伝熱ブロック6は大型板枠2と小型板枠3との交差位置にそれぞれ配置される三面が平面視で略直角形状であり、残る外周面側の一面が円弧面とされている。この円弧面が図1に示した拘束リング5の内周面に一致する円弧面として形成されている。また、各伝熱ブロック6は図2に示したように、側面視においては縦長な棒状をなしている。
【0021】
そして、図1および図2に示したように、バスケット格子4の上端部、下端部および中間2ヶ所が、それぞれ上述の拘束リング5(上端部拘束リング5a、下端部拘束リング5bおよび中間拘束リング5c,5d)によって周縁側から囲まれ、ボルトおよびナット等の締付具16により締付けられている。また、バスケット格子4の上下端部には蓋板17,18が設けられる。
【0022】
以上の第1実施形態によれば、ボロン添加ステンレス鋼板(大)7、アルミニウム合金板(大)8、ボロン添加ステンレス鋼板(小)9、およびアルミニウム合金板(小)10の組み合わせによりバスケット格子4が構成され、使用済燃料収納部が形成される。このうちボロン添加ステンレス鋼板枠板(大)7およびボロン添加ステンレス鋼板枠板(小)9によりバスケット格子4の強度を確保し、また、拘束リング5によりバスケット格子4全体の形状を保持している。また、ボロン添加ステンレス鋼板(大)7およびボロン添加ステンレス鋼板(小)9は中性子吸収材でもあり、前述の構成によりバスケット格子4の形状が保持されているため、バスケット格子4に収納された使用済燃料が臨界となることを防止することができる。
【0023】
また、アルミニウム合金板(大)8およびアルミニウム合金板(小)10によりバスケット格子4内の伝熱パスが確保され、アルミニウム合金板(大)8およびアルミニウム合金板(小)10の端部に取り付けられた伝熱ブロック6により、バスケット格子4とキャスク本体(図8参照)との間の伝熱パスを確保することができ、使用済燃料から発生する崩壊熱を外部に放熱することができる。
【0024】
よって本実施形態によれば、従来バスケット格子とキャスク本体との間の空間をすべてサポート部材で満たすことにより確保していたバスケット格子4の形状を保持する機能および使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1とキャスク本体との間の伝熱性能確保の機能を、それぞれ、格子形状保持機能はボロン添加ステンレス鋼製およびSUS製枠板および拘束リング5に担保させ、使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1とキャスク本体との間の伝熱性能確保の機能を伝熱ブロック6で分割して担保させることにより、物量を大幅に削減することが可能であり、低コストの使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1を提供することができる。
【0025】
また、本実施形態によれば、バスケット格子4を構成するにあたり、ボロン添加ステンレス鋼板(大)7、アルミニウム合金板(大)8、ボロン添加ステンレス鋼板(小)9および拘束リング5以外の部材を必要とせず、また、溶接等による別の固定方法を必要としないため、物量および組立工数を大幅に削減することが可能であり、低コストの使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1を提供することができる。
【0026】
[第2実施形態(図6)]
本発明に係る使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットの第2実施形態を図6により説明する。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0027】
本実施形態では、ボロン添加ステンレス鋼板(大)7、ボロン添加ステンレス鋼板(小)7、アルミニウム合金板(大)9およびアルミニウム合金板(小)10の重合枠板を縦横に交差させて略全体を構成するとともに、この重合枠板とボロン添加ステンレス鋼板の単体枠板19とを縦横に交差させて一部を構成したバスケット格子4と、このバスケット格子4の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロック6と、これらバスケット格子4および伝熱ブロック6の外周側を固定保持する拘束リング5とを備えている。
【0028】
このように構成された本実施形態において、バスケット格子4に収納される使用済燃料の発熱量に見合う放熱量を得られるように、詳細な伝熱計算を実施することにより、アルミニウム合金板(大)8とアルミニウム合金板(小)10の使用数量を削減することができる。
【0029】
本実施の形態によれば、バスケット7を構成するにあたり、アルミニウム合金板(大)8とアルミニウム合金板(小)10の使用量を削減することできるため、低コストの使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1を提供することができる。
【0030】
[第3実施形態(図7)]
さらに、本発明に係る使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットの第3実施形態を、図7により説明する。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0031】
本実施形態では、ボロン添加ステンレス鋼板(大)7、ボロン添加ステンレス鋼板(小)7、アルミニウム合金板(大)9、アルミニウム合金板(大)8およびアルミニウム合金板(小)10の重合枠板を縦横に交差させて略全体を構成するとともに、これらの重合枠板とボロン非添加ステンレス鋼板20の単体枠板とを縦横に交差させて一部を構成したバスケット格子4と、このバスケット格子4の周縁部に配置されたアルミニウム合金製伝熱ブロック6と、これらバスケット格4および伝熱ブロック6の外周側を固定保持する拘束リング5とを備えている。
【0032】
このように構成された本実施の形態によれば、バスケット格子4を構成するにあたり、格子の形状および強度を保ったまま、高価なボロン添加ステンレス鋼の使用量を大幅に削減することができるため、低コストの使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット1を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第1実施形態による使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットの格子構造を示す平面図。
【図2】図1の側面図。
【図3】図2の横断面図(A−A線切断端面図)。
【図4】図3の一部を拡大して示す詳細図。
【図5】本発明の第1実施形態による枠板組立構造を示す分解斜視図。
【図6】本発明の第2実施形態による使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットの格子構造を示す平面図。
【図7】本発明の第3実施形態による使用済燃料貯蔵キャスク用バスケットの格子構造を示す平面図。
【図8】従来例を説明する使用済燃料貯蔵キャスクの概略断面図。
【符号の説明】
【0034】
1 使用済燃料貯蔵キャスク用バスケット
2 大型板枠
3 幅狭な枠板
4 バスケット格子
5 拘束リング
6 伝熱ブロック
7 ボロン添加ステンレス鋼板(大)
8 アルミニウム合金板(大)
9 ボロン添加ステンレス鋼板(小)
10 アルミニウム合金板(小)
11,12 孔
13,14 凸部
15,16 締付具
17,18 基板
19 ボロン添加ステンレス鋼板の単体枠板
20 ボロン非添加ステンレス鋼板の単体枠板




 

 


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