JP2001083283A - バスケットの挿入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バスケットを構成する全ての角パイプを応力
集中なしに、容易かつ確実にキャビティ内に挿入して熱
伝導率の高いバスケットを形成すること。 【解決手段】 外周に中性子遮蔽体を有し且つγ線の遮
蔽を行う胴本体のキャビティ内に、燃料集合体の収納を
行う複数の角パイプからなるバスケットを挿入するバス
ケットの挿入方法において、各角パイプの変形状態を計
測し、計測結果を各角パイプ毎に保持する計測工程と、
計測工程による計測結果をもとに各角パイプを所定数組
み合わせたバスケット形状を演算し、キャビティ形状内
に収容可能であり且つ体積が最小となる角パイプの組合
せを決定する演算工程と、を含み、演算工程によって決
定された組合せをもとに各角パイプをキャビティ内に挿
入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼を終えた使
用済み核燃料集合体を収容、貯蔵するキャスクを構成す
るバスケットの挿入方法に関し、特に、外周に中性子遮
蔽体を有し且つγ線の遮蔽を行う胴本体のキャビティ内
に、中性子吸収能を有する複数の角パイプによって格子
状セルを構成するバスケット（以下、キャビティ内に挿
入される角パイプの集合をバスケットという。）を挿入
する際に、該角パイプの適切な組合せを決定して確実に
挿入することができるバスケットの挿入方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終
え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み核燃料
という。使用済み核燃料は、ＦＰなど高放射能物質を含
むので熱的に冷却する必要があるから、原子力発電所の
冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ月間）冷却される。そ
の後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、トラックや
船舶等で再処理施設に搬送、貯蔵される。使用済み核燃
料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、バスケ
ットと称する格子状断面を有する保持要素を用いる。こ
の使用済み核燃料集合体は、バスケットに形成した複数
の収納空間であるセルに１体ずつ挿入され、これによっ
て、輸送中の振動などに対する適切な保持力を確保して
いる。

【０００３】このようなキャスクの従来例としては、
「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業
出版プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公
報などにて様々な種類のものが開示されている。以下に
本発明の開発にあたり、その前提となったキャスクにつ
いて説明する。

【０００４】図１７は、キャスクの一例を示す斜視図で
ある。図１８は、図１７に示したキャスクの軸方向断面
図である。キャスク５００は、筒形状の胴本体５０１
と、胴本体５０１の外周に設けた中性子遮蔽体であるレ
ジン５０２と、その外筒５０３、底部５０４および蓋部
５０５から構成されている。胴本体５０１および底部５
０４は、γ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品である。ま
た、蓋部５０５は、ステンレス製等の一次蓋５０６およ
び二次蓋５０７からなる。胴本体５０１と底部５０４
は、突き合わせ溶接によって結合してある。一次蓋５０
６および二次蓋５０７は、胴本体５０１に対してステン
レス製等のボルトによって固定されている。蓋部５０５
と胴本体５０１との間には、金属製のＯリングが介在
し、内部の気密を保持している。

【０００５】胴本体５０１と外筒５０３との間には、熱
伝導を行う複数の内部フィン５０８が設けられている。
内部フィン５０８は、熱伝導効率を高めるため、その材
料には銅を用いる。レジン５０２は、この内部フィン５
０８によって形成される空間に流動状態で注入され、熱
硬化反応等で固化形成する。バスケット５０９は、６９
本の角パイプ５１０を図１７に示すように束状に集合さ
せた構造であり、胴本体５０１のキャビティ５１１内に
拘束状態で挿入してある。

【０００６】角パイプ５１０は、挿入した使用済み核燃
料集合体が臨界に達しないように中性子吸収材（ホウ
素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金からなる。なお、
キャスク本体５１２の両側には、キャスク５００を吊り
下げるためのトラニオン５１３が設けられている（一方
のみを図示）。また、キャスク本体５１２の両端部に
は、内部に緩衝材として木材などを組み込んだ緩衝体５
１４が取り付けられている（一方のみを図示）。なお、
５１５はセルである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したバ
スケット５０９を構成する角パイプ５１０は、格子状に
組み合わされて使用済み核燃料集合体を直接保持する
が、この使用済み核燃料集合体を熱的に冷却するために
角パイプ５１０間を密に接触させ、熱伝導効率を高める
必要があるので、厳格な寸法が要求される。特に、図１
８に示す空間領域Ｓを胴本体５１０と一体化させた形状
にし、キャビティ５１１とバスケット５０９とを面接触
させて熱伝導率を向上させようとする提案もある。

【０００８】一方、角パイプ５１０の生成は、押出成形
などによって高精度に行われるが、現実に生成された角
パイプ５１０はその生成過程において、曲げやねじれが
発生している。このため、キャスク５００を組み立てる
際、このねじれや曲がりを有する角パイプ５１０を単に
キャビティ５１１内に挿入すると、全ての角パイプ５１
０をキャビティ５１１内に挿入できない場合があるとと
もに、角パイプ５１０を無理に挿入すると、角パイプ５
１０に過剰な応力が加わり、角パイプの破損をもたらす
という問題点があった。

【０００９】また、角パイプ５１０全てのキャビティ５
１１内への挿入が困難な場合、挿入できない角パイプ５
１０およびその周辺の角パイプ５１０を一度キャビティ
５１１から抜き出し、角パイプ５１０の挿入方向を変え
て再度挿入することを繰り返し行っていたので、バスケ
ット５０９の挿入に多大の時間と労力がかかるという問
題点もあった。

【００１０】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
バスケットを構成する全ての角パイプを応力集中なし
に、容易かつ確実にキャビティ内に挿入して熱伝導率の
高いバスケットを形成することができるとともにバスケ
ット形成にかかる時間と労力を低減することができるバ
スケットの挿入方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかるバスケットの挿入方法は、外周に
中性子遮蔽体を有し且つγ線の遮蔽を行う胴本体のキャ
ビティ内に、燃料集合体の収納を行う複数の角パイプか
らなるバスケットを挿入するバスケットの挿入方法にお
いて、各前記角パイプの変形状態を計測し、計測結果を
各角パイプ毎に保持する計測工程と、前記計測工程によ
る計測結果をもとに各前記角パイプを所定数組み合わせ
たバスケット形状を演算し、キャビティ形状内に収容可
能であり且つ体積が最小となる角パイプの組合せを決定
する演算工程と、を含み、前記演算工程によって決定さ
れた組合せをもとに各前記角パイプを前記キャビティ内
に挿入することを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、まず計測工程によっ
て、キャビティ内に挿入すべき角パイプの変形状態を計
測し、その後演算工程によって、キャビティ形状内に収
容可能であり且つ体積が最小となる角パイプの組合せを
決定し、この演算工程によって決定された組合せをもと
に各角パイプをキャビティ内に挿入するようにしている
ので、全角パイプを確実にキャビティ内に挿入すること
ができ、角パイプ間に過剰な応力が発生せず、応力集中
をなくすことができる。

【００１３】また、請求項２にかかるバスケットの挿入
方法は、外周に中性子遮蔽体を有し且つγ線の遮蔽を行
う胴本体のキャビティ内に、燃料集合体の収納を行う複
数の角パイプからなるバスケットを挿入するバスケット
の挿入方法において、各前記角パイプの変形状態を計測
し、計測結果を各角パイプ毎に保持する計測工程と、前
記計測工程による計測結果をもとに各前記角パイプを所
定数組み合わせたバスケット形状を演算し、キャビティ
形状内に収容可能であり且つ前記キャビティとの間隙が
最小となる角パイプの組合せを決定する演算工程と、を
含み、前記演算工程によって決定された組合せをもとに
各前記角パイプを前記キャビティ内に挿入することを特
徴とする。

【００１４】この発明によれば、まず計測工程によっ
て、キャビティ内に挿入すべき角パイプの変形状態を計
測し、その後演算工程によって、キャビティ形状内に収
容可能であり且つ前記キャビティとの間隙が最小となる
角パイプの組合せを決定し、この演算工程によって決定
された組合せをもとに各角パイプをキャビティ内に挿入
するようにしているので、全角パイプを確実にキャビテ
ィ内に挿入することができ、角パイプ間に過剰な応力が
発生せず、応力集中をなくすことができるとともに、キ
ャビティとバスケットとの間の間隙が小さいのでキャビ
ティとバスケットとの間は適度に密な接合状態を得るこ
とができる。

【００１５】また、請求項３にかかるバスケットの挿入
方法は、上記の発明において、前記角パイプは、一体の
組立状態で成形された集合角パイプであり、前記演算工
程は、前記集合角パイプ単位でバスケット形状を演算す
ることを特徴とする。

【００１６】この発明によれば、たとえば角パイプが数
本連なった状態の集合角パイプを一体成形された集合角
パイプの場合、各集合角パイプ単位でバスケット形状を
演算し、最適な集合角パイプの組合せを決定し、この組
合せをもとに集合角パイプを確実にキャビティ内に挿入
し、集合角パイプ間に過剰な応力を発生させず、応力集
中をなくし、さらにはキャビティ間との間隙を小さくし
てキャビティとバスケットとの間は適度に密な結合状態
を得ることができる。

【００１７】また、請求項４にかかるバスケットの挿入
方法は、上記の発明において、計測対象の前記角パイプ
あるいは集合角パイプを保持する保持工程と、前記保持
工程によって保持された角パイプあるいは集合角パイプ
の識別および計測姿勢を特定するマーキングを行うマー
キング工程と、前記角パイプあるいは集合角パイプの周
囲形状を測距センサによって測定する測定工程と、を含
み、前記測定工程によって得られた周囲形状をもとに前
記角パイプあるいは集合角パイプの変形状態を計測する
ことを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、角パイプあるいは集合
角パイプが保持された状態で、角パイプあるいは集合角
パイプの識別および計測姿勢を特定するマーキングを行
い、このマーキングを行った角パイプあるいは集合角パ
イプの周囲形状を測定工程によって測定するようにして
いるので、角パイプあるいは集合角パイプの挿入時にお
ける該角パイプあるいは集合角パイプの挿入位置および
挿入方向を容易に判断することができる。

【００１９】また、請求項５にかかるバスケットの挿入
方法は、上記の発明において、前記演算工程は、前記角
パイプあるいは集合角パイプのキャビティ上の配置位置
および挿入方向を替えた組合せによって前記バスケット
形状を演算することを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、演算工程が、角パイプ
あるいは集合角パイプのキャビティ上の配置位置および
角パイプあるいは集合角パイプ自体の配置位置のみなら
ず、挿入方向たとえば外面位置および天地方向等も含め
た組合せ演算を行ってバスケット形状を演算するように
し、角パイプあるいは集合角パイプの組合せをさらに適
切に決定することができる。

【００２１】また、請求項６にかかるバスケットの挿入
方法は、上記の発明において、前記演算工程は、前記所
定数組み合わせたバスケット形状の演算を行った結果、
キャビティ形状内に収容可能な組合せを得ることができ
ない場合に、前記計測工程によって計測された前記所定
数以外の角パイプを当該所定数の角パイプに変更して演
算を行うことを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、演算工程が、所定数、
たとえばバスケット内に挿入される６９本の角パイプを
組み合わせたバスケット形状の演算を行った結果、キャ
ビティ形状内に収容可能な組合せを得ることができない
場合に、計測工程によって計測された前記所定数以外の
角パイプ、たとえば７０本目の角パイプを当該所定数の
角パイプに変更して演算を行うようにし、キャビティ形
状内に収容可能な組合せが得られるまで、同様な処理を
行うようにしている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明にかかるバスケットの挿入方法の好適な実施の形態
を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発
明が限定されるものではない。

【００２４】（実施の形態１）まず、この発明が適用さ
れるキャスクについて説明する。図１は、この発明が適
用されるキャスクを示す斜視図である。図２は、図１に
示したキャスクの軸方向断面図である。図３は、図１に
示したキャスクの径方向断面図である。キャスク１００
は、胴本体１０１のキャビティ１０２内面をバスケット
１３０の外周形状に合わせて機械加工したものである。
キャビティ１０２内面の機械加工は、専用の加工装置に
よってフライス等によって加工する。胴本体１０１およ
び底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造
品である。なお、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用い
ることもできる。胴本体１０１と底板１０４は、溶接に
よって結合する。また、耐圧容器としての密閉性能を確
保するため、一次蓋１１０と胴本体１０１との間には金
属ガスケットを設けておく。

【００２５】胴本体１０１と外筒１０５との間には、水
素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を
有するレジン１０６が充填されている。また、胴本体１
０１と外筒１０５との間には、熱伝導を行う複数の銅製
内部フィン１０７が溶接されており、レジン１０６は、
内部フィン１０７によって形成される空間に流動状態で
注入され、冷却固化される。なお、内部フィン１０７
は、放熱を均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度
で設けるようにするのが好ましい。また、レジン１０６
と外筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０８が
設けられる。熱膨張しろ１０８は、ホットメルト接着剤
等にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１０５内面に配
し、レジン１０６を注入固化した後、ヒーターを加熱し
て溶融排出することによって形成する。

【００２６】蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１
１によって構成される。一次蓋１１０は、γ線を遮蔽す
るステンレス鋼または炭素鋼からなる円盤形状である。
また、二次蓋１１１も、ステンレス鋼製または炭素鋼製
の円盤形状であるが、その上面には、中性子遮蔽体とし
てレジン１１２が封入されている。一次蓋１１０および
二次蓋１１１は、ステンレス鋼製または炭素鋼製のボル
ト１１３によって胴本体１０１に取り付けられている。
さらに、一次蓋１１０および二次蓋１１１と胴本体１０
１との間には、それぞれ金属ガスケットが設けられ、内
部の密封性を保持している。また、蓋部１０９の周囲に
は、レジン１１４を封入した補助遮蔽体１１５が設けら
れている。

【００２７】キャスク本体１１６の両側には、キャスク
１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられ
ている。なお、図１では、補助遮蔽体１１５を設けたも
のを示したが、キャスク１００の搬送時には、補助遮蔽
体１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付ける（図２
参照）。緩衝体１１８は、ステンレス鋼材によって作成
された外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１
９を組み込んだ構造である。バスケット１３０は、使用
済み核燃料集合体を収容するセル１３１を構成する６９
本の角パイプ１３２からなる。角パイプ１３２には、Ａ
ｌまたはＡｌ合金粉末に中性子吸収性能をもつＢまたは
Ｂ化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材またはア
ルミニウム合金を用いる。また、中性子吸収材として
は、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。

【００２８】図４は、角パイプ１３２の製造方法を示す
フローチャートである。まず、アトマイズ法などの急冷
凝固法によってＡｌまたはＡｌ合金粉末を作製する（ス
テップＳ１０１）とともに、ＢまたはＢ化合物の粉末を
用意し（ステップＳ１０２）、これら両粒子をクロスロ
ータリーミキサー等によって１０〜１５分間混合する
（ステップＳ１０３）。

【００２９】ＡｌまたはＡｌ合金には、純アルミニウム
地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ系ア
ルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合
金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆｅ
系アルミニウム合金などを用いることができる。また、
ＢまたはＢ化合物には、Ｂ₄Ｃ、Ｂ₂Ｏ₃などを用いるこ
とができる。ここで、アルミニウムに対するボロンの添
加量は、１．５重量％以上、７重量％以下とするのが好
ましい。１．５重量％以下では十分な中性子吸収性能が
得られず、７重量％を超えると引っ張りに対する延びが
低下するためである。

【００３０】つぎに、混合粉末をラバーケース内に封入
し、ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）によって常温で全
方向から均一に高圧をかけ、粉末成形を行う（ステップ
Ｓ１０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力を２００Ｍ
Ｐａとし、成形品の直径が６００ｍｍ、長さ１５００ｍ
ｍになるようにする。ＣＩＰによって全方向から均一に
圧力を加えることによって、成形密度のばらつきが少な
い高密度な成形品を得ることができる。

【００３１】続いて、粉末成形品を缶に真空封入し、３
００℃まで昇温する（ステップＳ１０５）。この脱ガス
工程によって缶内のガス成分および水分を除去する。つ
ぎの工程では、真空脱ガスした成形品をＨＩＰ（Hot Is
ostatic Press）によって再形成する（ステップＳ１０
６）。ＨＩＰの成形条件は、温度４００℃〜４５０℃、
時間３０ｓｅｃ、圧力６０００ｔｏｎとし、成形品の直
径が４００ｍｍになるようにする。続いて、缶を除去す
るために外削、端面削を施し（ステップＳ１０７）、ポ
ートホール押出機を用いてビレットを熱間押出しする
（ステップＳ１０８）。この場合の押出条件として、加
熱温度を５００℃〜５２０℃、押出速度を５ｍ／ｍｉｎ
とする。なお、この条件は、Ｂの含有量によって適宜変
更する。

【００３２】つぎに、押出成形後、引張矯正を施す（ス
テップＳ１０９）とともに、非定常部および評価部を切
断し、製品とする（ステップＳ１１０）。完成した角パ
イプは、図５に示すように、断面の一辺が１６２ｍｍ、
内側が１５１ｍｍの四角形状となる。寸法公差は、要求
される規格の関係でマイナス公差を０にとる。また、内
側角のＲが５ｍｍであるのに対し、外側角のＲを０．５
ｍｍのシャープエッジに成形する。

【００３３】エッジ部分のＲが大きい場合、バスケット
１３０に応力が加わると、角パイプ１３２の特定部位
（エッジ近傍）に応力集中が起こって破損の原因となり
うる。このため、角パイプ１３２をシャープエッジにす
ることで、隣接する角パイプ１３２に対して応力が素直
に伝わるから、角パイプ１３２の特定部位に対する応力
集中を避けることができる。なお、この角パイプ１３２
の他の製造方法として、本願出願人により平成１１年５
月２７日付け（「バスケット及びキャスク」）で既に出
願済みのものがあるから、そちらを参照して製造しても
よい。

【００３４】図６は、角パイプの挿入方法を示す斜視図
である。上述した工程によって製造した角パイプ１３２
は、キャビティ１０２内の加工形状に沿って順次挿入さ
れる。ここで、角パイプ１３２に曲げとねじれが生じて
いること、寸法のマイナス公差が０であることから、角
パイプ１３２を適当に挿入しようとすると、公差の累積
や曲げの影響を受けて挿入しにくくなり、無理に挿入す
ると、角パイプ１３２に過剰な応力が加わることにな
る。そこで、製造した全部または一部の角パイプ１３２
の曲げ及びねじれをレーザ測定器などによって予め測定
し、コンピュータをもちいることで、この測定データに
基づき最適な挿入位置を割り出すようにする。

【００３５】ここで、図７を参照して、この発明の実施
の形態１であるバスケットの挿入方法を行う装置構成に
ついて説明する。図７において、角パイプ１３２は、保
持部３００によって一端が保持され、吊り下げられる。
この状態において、モータ３０１が回転駆動し、角パイ
プ１３２が鉛直線を軸に回転する。計測部２０１は、鉛
直線上に延びるリニアアレイの光送受信部２０２を有
し、回転する角パイプ１３２まの距離を測距することに
よって角パイプ１３２の形状を測定する。なお、角パイ
プ１３２の回転角度はモータ３０１に同期している。

【００３６】処理装置２００は、コンピュータによって
実現され、制御部２０４と記憶部２０５とを有する。制
御部２０４は、計測制御部２０６と演算部２０７とを有
し、計測制御部２０６は、モータ３０１の回転と光送受
信部２０２による計測を制御し、計測結果である計測デ
ータ２０８を記憶部２０５に記憶する。また、演算部２
０７は、記憶部２０８に記憶された全角パイプ１３２の
計測データ２０８をもとに、各角パイプ１３２の組合せ
によるバスケット形状の体積を求め、キャビティ１０２
内に挿入可能で最も体積の小さい各パイプ１３２の組合
せ配置を選択する演算処理を行い、この演算結果を結果
データ２０９として記憶部２０５に格納する。格納され
た結果データ２０９は、その後、制御部２０４を介して
出力部２０３に出力される。この出力された最適な組合
せ配置をもとに角パイプ１３２をキャビティ１０２内に
挿入する。

【００３７】なお、角パイプ１３２は、保持部３００に
よって吊り下げられて保持され、モータ３０１の回転に
よって形状を計測するようにしているが、角パイプ１３
２の周囲形状を計測できるものであればよい。したがっ
て、たとえば、図８に示すような計測装置を用いる構成
としてもよい。図８において、角パイプ１３２は、鉛直
線上を長手方向にして架台４０１上に立てられる。角パ
イプ１３２を貫通させる貫通孔を有する移動台４０２上
には、４つのセンサ４０３ａ〜４０３ｄが設けられる。
各センサ４０３ａ〜４０３ｄは、水平方向に伸びるリニ
アアレイの光送受信部を有し、角パイプ１３２の外面に
光を照射して周囲形状を計測する。移動台４０２は、制
御部２０４の制御のもとに図示しないモータによって上
下方向に移動し、たとえば角パイプ１３２の底部から上
部方向に一定速度で移動される。この際、各センサ４０
３ａ〜４０３ｄによって角パイプ１３２の全体周囲形状
が制御部２０４のもとに計測され、その計測データは制
御部２０４に送られる。その後、処理装置２００によっ
て、これらの計測データをもとに角パイプ１３２の最適
な組合せ配置が決定される。

【００３８】ここで、図９に示すフローチャートを参照
して、この発明の実施の形態１であるバスケットの挿入
方法を行うための処理手順について説明する。図８にお
いて、まず、一つの角パイプ１３２を取り出し、角パイ
プ１３２を保持する（ステップＳ２０１）。その後、角
パイプ１３２の識別および計測姿勢を特定するためのマ
ーキングを角パイプ１３２の外面に対して行う（ステッ
プＳ２０２）。このマーキングは、たとえば角パイプの
識別番号（角パイプ番号）を「００２３」とし、角パイ
プ１３２の四面をそれぞれ「１」、「２」、「３」、
「４」とすると、各四面に対して、「Ｎｏ．００２３−
１」、「Ｎｏ．００２３−２」、「Ｎｏ．００２３−
３」、「Ｎｏ．００２３−４」がそれぞれマーキングさ
れる。この際、角パイプ１３２の「天地」の判断は、マ
ーキングされた内容によって行うことができる。

【００３９】その後、角パイプ１３２の形状計測を行い
（ステップＳ２０３）、図１０に示すような計測データ
２０８を記憶部２０５に記憶する（ステップＳ２０
４）。計測データ２０８は、角パイプ番号（識別番号）
と、光送受信部２０２によって測距された計測値とが対
応して保持される。その後、全ての角パイプ１３２の計
測が終了したか否かを判断し（ステップＳ２０５）、全
ての角パイプ１３２の計測が終了しない場合（ステップ
Ｓ２０５，ＮＯ）には、ステップＳ２０１に移行して上
述計測処理を繰り返し行う。ここで、全ての角パイプの
数は、１つのキャビネットに挿入される個数分としても
よいし、１つのキャビネットを超える個数分としてもよ
い。たとえば、１つのキャビネットに挿入される角パイ
プの個数が６９個である場合には、６９個の角パイプ１
３２の形状計測が終了したか否かを判断する。

【００４０】その後、全ての角パイプ１３２の計測が終
了した場合（ステップＳ２０５，ＹＥＳ）には、まず全
ての角パイプ１３２に対する一つの組合せによるバスケ
ット形状を算出する（ステップＳ２０６）。この組合せ
とは、角パイプ１３２のバスケット上の配置のみなら
ず、角パイプ１３２の四面の方向および天地方向を示す
挿入方向を含めた全ての組合せである。その後、算出さ
れたバスケット形状がキャビティ形状を満足するか否
か、すなわちバスケット形状がキャビティ形状内に収ま
るか否かを判断する（ステップＳ２０７）。

【００４１】バスケット形状がキャビティ形状を満足し
ない（ステップＳ２０７，ＮＯ）場合には、次の組合せ
によるバスケット形状を算出し（ステップＳ２０８）、
その後ステップＳ２０７に移行して、さらにバスケット
形状がキャビティ形状を満足するか否かを判断する。一
方、バスケット形状がキャビティ形状を満足する場合
（ステップＳ２０７，ＹＥＳ）には、このバスケット形
状の体積を算出し（ステップＳ２０９）、算出したバス
ケット形状の体積とその組合せ内容とを記憶部２０５内
に記憶する（ステップＳ２１０）。

【００４２】その後、全ての組合せに対する処理が終了
したか否かを判断し（ステップＳ２１１）、全ての組合
せに対する処理が終了していない場合（ステップＳ２１
１，ＮＯ）には、ステップＳ２０８に移行して、次の組
合せによるバスケット形状の算出を行い、さらにステッ
プＳ２０７に移行して上述した処理を繰り返す。一方、
全ての組合せに対する処理が終了した場合（ステップＳ
２１１，ＹＥＳ）には、記憶部２０５に記憶されたバス
ケット形状の体積が最も小さい値をもつ組合せを選択
し、その組合せ内容を出力して（ステップＳ２１２）、
本処理を終了する。

【００４３】出力される組合せ内容は、たとえば図１１
に示すような結果データ２０９となる。図１１では、各
角パイプ１３２を識別する角パイプ番号に対して、バス
ケット上の配置を示す配置順序番号と、四面方向と、正
／逆方向（天／地方向）とが示されている。なお、配置
順序番号は、予め設定された角パイプのキャビティ上に
おける配置位置を示す。その後、この出力された組合せ
内容をもとに、各角パイプ１３２をキャビティ１０２内
に挿入し、バスケット１３０を形成する。

【００４４】なお、上述したステップＳ２０５における
角パイプの数が、１つのキャビネットの個数分を超える
場合における組合せは、１つのキャビネットの個数分に
対する組合せが終了した場合に、さらに１つの角パイプ
を交換し、この交換した角パイプのセットに対する組合
せを繰り返し行うことになる。

【００４５】ところで、図１２および図１３に示すよう
に、キャビティ１０２のうち、セル数が５個または７個
となる角パイプ列の両側に、それぞれダミーパイプ１３
３を挿入するようにしてもよい。このダミーパイプ１３
３は、胴本体１０１の重量を軽減するとともに、胴本体
１０１の厚みを均一化すること、角パイプ１３２を確実
に固定することを目的とするものである。このダミーパ
イプ１３３にもボロン入りアルミニウム合金を用い、図
４で示した工程によって製作される。

【００４６】したがって、このダミーパイプ１３３を含
めたバスケットの挿入方法を図９に示した手順によって
行うようにしてもよい。この場合、ダミーパイプ１３３
自体の挿入位置は、限定されているため、演算処理自体
に大きな負荷はかからない。

【００４７】この実施の形態１によれば、全ての角パイ
プ１３２あるいはダミーパイプ１３３を含めた角パイプ
１３２の挿入組合せをシミュレーションし、シミュレー
ションされたバスケット形状がキャビティ形状に収ま
り、かつ体積が最も小さいバスケット形状をもつ角パイ
プ１３２の組合せが選択されるようにしているので、無
理なく角パイプ１３２をキャビティ１０２内に確実に挿
入することができ、バスケット形成時の時間と労力とを
削減することができ、かつ角パイプ１３２間で過剰な応
力が加わることもないことから、角パイプ１３２が早期
に損傷することもなくなり、信頼性が向上する。

【００４８】なお、上述した実施の形態１では、角パイ
プの全ての組合せに対するバスケット形状を算出するよ
うにしていたが、所定値以上の曲げやねじれを有する角
パイプ１３２のみの組合せを行うようにしてもよい。こ
の場合、ステップＳ２０６の前に所定値以上の曲げやね
じれを有する角パイプ１３２を選択し、その後の処理で
は、この選択された角パイプ１３２の組合せに対する処
理を行うことになる。

【００４９】（実施の形態２）上述した実施の形態１で
は、最小体積をもつバスケット形状の組合せを最終的に
選択するようにしていたが、この実施の形態２では、キ
ャビティ形状とバスケット形状との間隙が最小の組合せ
を選択するようにしている。

【００５０】図１４は、この発明の実施の形態２である
バスケットの挿入方法を行うための処理手順を示すフロ
ーチャートである。この実施の形態２では、実施の形態
１におけるステップ２１２の処理を、キャビネット形状
とバスケット形状との間隙が最小となる組合せを選択す
るようにしている（ステップＳ３１２）。その他の処理
および構成は、実施の形態１と同じである。

【００５１】この実施の形態１によれば、キャビネット
形状とバスケット形状との間隙が最小となる組合せを選
択するようにしているので、キャビネットとバスケット
との間隙が最小となり、密な結合状態をもつことができ
るため、実施の形態１の作用効果に加えて、熱伝導性能
を高めることができる。

【００５２】（実施の形態３）上述した実施の形態１，
２では、いずれもキャビティ形状を必ず満足する組合せ
が存在するものとして記述したが、キャビティ形状を満
足する角パイプの組合せが存在しない場合も考えられ
る。そこで、実施の形態３では、１つのキャビティに挿
入される角パイプの組合せによる体積演算を行い、この
組合せによってキャビティ形状に収まるものが存在しな
い場合にはじめて、他の角パイプを交換した角パイプの
セットによって組合せ演算を行うようにしている。

【００５３】図１５は、この発明の実施の形態３である
バスケットの挿入方法を行うための処理手順を示すフロ
ーチャートである。図１５において、まず、一つの角パ
イプ１３２を取り出し、角パイプ１３２を保持する（ス
テップＳ４０１）。その後、角パイプ１３２の識別およ
び計測姿勢を特定するためのマーキングを角パイプ１３
２の外面に対して行う（ステップＳ４０２）。

【００５４】その後、角パイプ１３２の形状計測を行い
（ステップＳ４０３）、計測データ２０８を記憶部２０
５に記憶する（ステップＳ４０４）。その後、全ての角
パイプ１３２の計測が終了したか否かを判断し（ステッ
プＳ４０５）、全ての角パイプ１３２の計測が終了しな
い場合（ステップＳ２０５，ＮＯ）には、ステップＳ２
０１に移行して上述計測処理を繰り返し行う。ここで、
全ての角パイプの数は、１つのキャビネットに挿入され
る個数分を超える数である。

【００５５】その後、全ての角パイプ１３２の計測が終
了した場合（ステップＳ２０５，ＹＥＳ）には、１つの
バスケットに挿入される個数分の角パイプを選択し、こ
れを１つのバスケットセットとして設定する（ステップ
Ｓ４０６）。そして、このバスケットセット内における
一つの組合せによるバスケット形状を算出する（ステッ
プＳ４０７）。この組合せとは、角パイプ１３２のバス
ケット上の配置のみならず、角パイプ１３２の四面の方
向および天地方向を示す挿入方向を含めた全ての組合せ
である。その後、算出されたバスケット形状がキャビテ
ィ形状を満足するか否か、すなわちバスケット形状がキ
ャビティ形状内に収まるか否かを判断する（ステップＳ
４０８）。

【００５６】バスケット形状がキャビティ形状を満足し
ない（ステップＳ２０８，ＮＯ）場合には、さらに全て
の組合せ、すなわち１つのバスケットセットに対する全
ての組合せが終了したか否かを判断し（ステップＳ４０
９）、全ての組合せが終了していない場合（ステップＳ
４０９，ＮＯ）には、次の組合せによるバスケット形状
を算出し（ステップＳ４１０）、その後ステップＳ２０
７に移行して、さらにバスケット形状がキャビティ形状
を満足するか否かを判断する。一方、全ての組合せが終
了した場合（ステップＳ４０９，ＹＥＳ）には、さらに
現在のバスケットセット以外の１つの角パイプと現在の
バスケットセット内の１つの角パイプとを交換し、新た
なバスケットセットを設定し（ステップＳ４１１）、ス
テップＳ４０６に移行する。ここで、ステップＳ４１１
では、１つの角パイプを交換するようにしているが、１
つに限らず、数本あるいはそれ以上の角パイプの交換を
行うようにしてもよい。このようにして角パイプが交換
されたバスケットセットによって、ステップＳ４０７か
ら新たなバスケット形状の演算が行われることになる。

【００５７】一方、バスケット形状がキャビティ形状を
満足する場合（ステップＳ４０８，ＹＥＳ）には、この
バスケット形状の体積を算出し（ステップＳ４１２）、
算出したバスケット形状の体積とその組合せ内容とを記
憶部２０５内に記憶する（ステップＳ４１３）。

【００５８】その後、全ての組合せに対する処理が終了
したか否かを判断し（ステップＳ４１４）、全ての組合
せに対する処理が終了していない場合（ステップＳ４１
４，ＮＯ）には、ステップＳ４１０に移行して、次の組
合せによるバスケット形状の算出を行い、さらにステッ
プＳ４０８に移行して上述した処理を繰り返す。一方、
全ての組合せに対する処理が終了した場合（ステップＳ
４１４，ＹＥＳ）には、記憶部２０５に記憶されたバス
ケット形状とキャビティ形状との間隙が最小の組合せを
選択し、その組合せ内容を出力して（ステップＳ４１
５）、本処理を終了する。

【００５９】この実施の形態３によれば、１つのバスケ
ットセット内の角パイプの組合せによっても、キャビテ
ィ形状内に収まらない場合にも、少ない演算処理によっ
て確実にキャビティ形状内に収まる組合せを得ることが
できる。

【００６０】（実施の形態４）実施の形態１〜３では、
使用する角パイプ１３２の形状が単純パイプ形状であっ
たが、この実施の形態４では、角パイプ１３２を成形す
る際、予め数本の角パイプ１３２をまとめて成形し、こ
の成形された角パイプ（以下「集合角パイプ」という）
を適切に組み合わせたバスケット形状を得るようにして
いる。

【００６１】図１６は、集合角パイプの一例を示す図で
ある。図１６（ａ）は、３連のセル１６１を有する集合
角パイプを示し、図１６（ｂ）は、田形のセル１６２を
有した形状をもつ集合角パイプを示し、図１６（ｃ）
は、Ｌ字形にセル１６３を連ねた形状をもつ集合角パイ
プを示す。各集合角パイプは、単純パイプ形状の角パイ
プ１３２と同様に、押出成形によって成形することがで
きる。なお、図１６に示した以外の集合角パイプも同様
にして成形することができる。たとえば４連のセルを有
する形状や、Ｔ字型にセルを連ねた形状としてもよい。
このようにすれば、角パイプの挿入を容易に行うことが
できる。

【００６２】しかし、集合角パイプにも曲げやねじれが
生じているので、実施の形態１〜３と同様にして、各集
合角パイプの形状を計測し、この計測結果をもとに、各
集合角パイプの組合せをシミュレーションし、最適な組
合せを決定して、集合角パイプをキャビティ内に挿入す
る。

【００６３】これによって、実施の形態１〜３と同様
に、無理なく集合角パイプをキャビティ１０２内に確実
に挿入することができ、バスケット形成時の時間と労力
とを削減することができ、かつ集合角パイプ間で過剰な
応力が加わることもないことから、集合角パイプが早期
に損傷することもなくなる。また、キャビティとバスケ
ットとの間の熱伝導性を高めることができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
バスケットの挿入方法（請求項１）によれば、まず計測
工程によって、キャビティ内に挿入すべき角パイプの変
形状態を計測し、その後演算工程によって、キャビティ
形状内に収容可能であり且つ体積が最小となる角パイプ
の組合せを決定し、この演算工程によって決定された組
合せをもとに各角パイプをキャビティ内に挿入するよう
にしているので、全角パイプを確実にキャビティ内に挿
入することができ、角パイプ間に過剰な応力が発生せ
ず、応力集中をなくすことができるので、角パイプの挿
入にかかる時間と労力を軽減することができるととも
に、バスケットの損傷を防止することができるという効
果を奏する。

【００６５】また、この発明にかかるバスケットの挿入
方法（請求項２）によれば、まず計測工程によって、キ
ャビティ内に挿入すべき角パイプの変形状態を計測し、
その後演算工程によって、キャビティ形状内に収容可能
であり且つ前記キャビティとの間隙が最小となる角パイ
プの組合せを決定し、この演算工程によって決定された
組合せをもとに各角パイプをキャビティ内に挿入するよ
うにしているので、全角パイプを確実にキャビティ内に
挿入することができ、角パイプ間に過剰な応力が発生せ
ず、応力集中をなくすことができるので、角パイプの挿
入にかかる時間と労力を軽減することができるととも
に、バスケットの損傷を防止することができるという効
果を奏するとともに、キャビティとバスケットとの間の
間隙が小さいのでキャビティとバスケットとの間は適度
に密な接合状態を得ることができ、バスケットとキャビ
ティとの間の熱伝達効率を高くすることができるという
効果を奏する。

【００６６】また、この発明にかかるバスケットの挿入
方法（請求項３）によれば、たとえば角パイプが数本連
なった状態の集合角パイプを一体成形された集合角パイ
プの場合、各集合角パイプ単位でバスケット形状を演算
し、最適な集合角パイプの組合せを決定し、この組合せ
をもとに集合角パイプを確実にキャビティ内に挿入し、
集合角パイプ間に過剰な応力を発生させず、応力集中を
なくし、さらにはキャビティ間との間隙を小さくしてキ
ャビティとバスケットとの間は適度に密な結合状態を得
ることができるので、集合角パイプがもたらすバスケッ
ト挿入にかかる時間と労力の削減とバスケットの損傷防
止を一層促進するとともに、およびキャビティとバスケ
ットの間の熱伝達効率を高くすることができるという効
果を奏する。

【００６７】また、この発明にかかるバスケットの挿入
方法（請求項４）によれば、角パイプあるいは集合角パ
イプが保持された状態で、角パイプあるいは集合角パイ
プの識別および計測姿勢を特定するマーキングを行い、
このマーキングを行った角パイプあるいは集合角パイプ
の周囲形状を測定工程によって測定するようにしている
ので、角パイプあるいは集合角パイプの挿入時における
該角パイプあるいは集合角パイプの挿入位置および挿入
方向を容易に判断することができるので、バスケットの
挿入にかかる時間と労力を低減することができるという
効果を奏する。

【００６８】また、この発明にかかるバスケットの挿入
方法（請求項５）によれば、演算工程が、角パイプある
いは集合角パイプのキャビティ上の配置位置および角パ
イプあるいは集合角パイプ自体の配置位置のみならず、
挿入方向たとえば外面位置および天地方向等も含めた組
合せ演算を行ってバスケット形状を演算するようにし、
角パイプあるいは集合角パイプの組合せをさらに適切に
決定することができるので、所定数の角パイプあるいは
集合角パイプの中から最適な組合せを決定することがで
き、角パイプあるいは集合角パイプの有効利用を図るこ
とができるという効果を奏する。

【００６９】また、この発明にかかるバスケットの挿入
方法（請求項６）によれば、演算工程が、所定数、たと
えばバスケット内に挿入される６９本の角パイプを組み
合わせたバスケット形状の演算を行った結果、キャビテ
ィ形状内に収容可能な組合せを得ることができない場合
に、計測工程によって計測された前記所定数以外の角パ
イプ、たとえば７０本目の角パイプを当該所定数の角パ
イプに変更して演算を行うようにし、キャビティ形状内
に収容可能な組合せが得られるまで、同様な処理を行う
ようにしているので、所望の組合せを確実に得ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に適用されるキャスクの構成を示す斜
視図である。

【図２】図１に示したキャスクの構成を示す軸方向断面
図である。

【図３】図１に示したキャスクの構成を示す径方向断面
図である。

【図４】角パイプの製造方法を示すフローチャートであ
る。

【図５】角パイプの断面形状を示す説明図である。

【図６】角パイプがキャビティに挿入される状態を示す
斜視図である。

【図７】この発明の実施の形態１であるバスケットの挿
入方法を実施する装置構成を示す図である。

【図８】この発明の実施の形態１であるバスケットの挿
入方法を実施する装置構成の変形例を示す図である。

【図９】この発明の実施の形態１にかかるバスケットの
挿入方法を示すフローチャートである。

【図１０】計測データの一例を示す図である。

【図１１】結果データの一例を示す図である。

【図１２】ダミーパイプを有したキャスクの構成を示す
径方向断面図である。

【図１３】ダミーパイプおよび角パイプがキャビティに
挿入される状態を示す斜視図である。

【図１４】この発明の実施の形態２にかかるバスケット
の挿入方法を示すフローチャートである。

【図１５】この発明の実施の形態３にかかるバスケット
の挿入方法を示すフローチャートである。

【図１６】集合角パイプの一例を示す図である。

【図１７】キャスクの一例を示す図である。

【図１８】図１７に示したキャスクの構成を示す軸方向
断面図である。

【符号の説明】

１００ キャスク １０１ 胴本体 １０２ キャビティ １０４ 底板 １０５ 外筒 １０６ レジン １０７ 内部フィン １０８ 熱膨張しろ １０９ 蓋部 １１０ 一次蓋 １１１ 二次蓋 １１５ 補助遮蔽体 １１６ キャスク本体 １１７ トラニオン １１８ 緩衝体 １３１ セル １３２ 角パイプ ２００ 処理装置 ２０１ 計測部 ２０２ 光送受信部 ２０３ 出力部 ２０４ 制御部 ２０５ 記憶部 ２０６ 計測制御部 ２０７ 演算部 ２０８ 計測データ ２０９ 結果データ ３００ 保持部 ３０１ モータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に中性子遮蔽体を有し且つγ線の遮
   蔽を行う胴本体のキャビティ内に、燃料集合体の収納を
   行う複数の角パイプからなるバスケットを挿入するバス
   ケットの挿入方法において、 各前記角パイプの変形状態を計測し、計測結果を各角パ
   イプ毎に保持する計測工程と、 前記計測工程による計測結果をもとに各前記角パイプを
   所定数組み合わせたバスケット形状を演算し、キャビテ
   ィ形状内に収容可能であり且つ体積が最小となる角パイ
   プの組合せを決定する演算工程と、 を含み、 前記演算工程によって決定された組合せをもとに各前記
   角パイプを前記キャビティ内に挿入することを特徴とす
   るバスケットの挿入方法。
2. 【請求項２】 外周に中性子遮蔽体を有し且つγ線の遮
   蔽を行う胴本体のキャビティ内に、燃料集合体の収納を
   行う複数の角パイプからなるバスケットを挿入するバス
   ケットの挿入方法において、 各前記角パイプの変形状態を計測し、計測結果を各角パ
   イプ毎に保持する計測工程と、 前記計測工程による計測結果をもとに各前記角パイプを
   所定数組み合わせたバスケット形状を演算し、キャビテ
   ィ形状内に収容可能であり且つ前記キャビティとの間隙
   が最小となる角パイプの組合せを決定する演算工程と、 を含み、 前記演算工程によって決定された組合せをもとに各前記
   角パイプを前記キャビティ内に挿入することを特徴とす
   るバスケットの挿入方法。
3. 【請求項３】 前記角パイプは、一体の組立状態で成形
   された集合角パイプであり、前記演算工程は、前記集合
   角パイプ単位でバスケット形状を演算することを特徴と
   する請求項１または２に記載のバスケットの挿入方法。
4. 【請求項４】 前記計測工程は、 計測対象の前記角パイプあるいは集合角パイプを保持す
   る保持工程と、 前記保持工程によって保持された角パイプあるいは集合
   角パイプの識別および計測姿勢を特定するマーキングを
   行うマーキング工程と、 前記角パイプあるいは集合角パイプの周囲形状を測距セ
   ンサによって測定する測定工程と、 を含み、 前記測定工程によって得られた周囲形状をもとに前記角
   パイプあるいは集合角パイプの変形状態を計測すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のバス
   ケットの挿入方法。
5. 【請求項５】 前記演算工程は、前記角パイプあるいは
   集合角パイプのキャビティ上の配置位置および挿入方向
   を替えた組合せによって前記バスケット形状を演算する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の
   バスケットの挿入方法。
6. 【請求項６】 前記演算工程は、前記所定数組み合わせ
   たバスケット形状の演算を行った結果、キャビティ形状
   内に収容可能な組合せを得ることができない場合に、前
   記計測工程によって計測された前記所定数以外の角パイ
   プを当該所定数の角パイプに変更して演算を行うことを
   特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のバスケ
   ットの挿入方法。