JP2002189098A - 核燃料貯蔵ラック - Google Patents
核燃料貯蔵ラックInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 核燃料貯蔵セルの内のり寸法を限界まで小さ
くし、さらに高密度貯蔵を可能とする核燃料貯蔵ラック
を提供する。 【解決手段】 臨界安全性を担保する中性子吸収能力の
優れたボロンを、１０重量％以上添加したボロン添加ス
テンレス鋼管からなる角筒体の内側のコーナＲ１を、使
用済あるいは未使用の燃料集合体のチャンネルボックス
外形Ｒ２と同等以下（Ｒ１≦Ｒ２）にするとともに、角
筒体および燃料貯蔵セルの内のり寸法（Ｌ １）を、臨界
安全性および燃料挿入性の可能な範囲で限界まで小さく
（Ｌ１＝１４８〜１５２ｍｍ）した角筒体を使用して貯
蔵ラックを構成することにより、質量低減および燃料集
合体の貯蔵密度の向上を実現した。
くし、さらに高密度貯蔵を可能とする核燃料貯蔵ラック
を提供する。 【解決手段】 臨界安全性を担保する中性子吸収能力の
優れたボロンを、１０重量％以上添加したボロン添加ス
テンレス鋼管からなる角筒体の内側のコーナＲ１を、使
用済あるいは未使用の燃料集合体のチャンネルボックス
外形Ｒ２と同等以下（Ｒ１≦Ｒ２）にするとともに、角
筒体および燃料貯蔵セルの内のり寸法（Ｌ １）を、臨界
安全性および燃料挿入性の可能な範囲で限界まで小さく
（Ｌ１＝１４８〜１５２ｍｍ）した角筒体を使用して貯
蔵ラックを構成することにより、質量低減および燃料集
合体の貯蔵密度の向上を実現した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所で発
生する使用済燃料等の核燃料集合体を貯蔵するのに好適
な核燃料貯蔵ラックに関する。
生する使用済燃料等の核燃料集合体を貯蔵するのに好適
な核燃料貯蔵ラックに関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉から取出された使用済の核燃料集
合体は、再処理工場へ搬出されるまでの間、原子力発電
所内の使用済燃料貯蔵プールに貯蔵し、冷却される。
合体は、再処理工場へ搬出されるまでの間、原子力発電
所内の使用済燃料貯蔵プールに貯蔵し、冷却される。
【０００３】この場合、使用済燃料集合体は、ステンレ
ス鋼等の構造材料で燃料貯蔵セルを構成し且つ使用済燃
料貯蔵プール内に設置された使用済燃料貯蔵ラック内に
貯蔵される。
ス鋼等の構造材料で燃料貯蔵セルを構成し且つ使用済燃
料貯蔵プール内に設置された使用済燃料貯蔵ラック内に
貯蔵される。
【０００４】使用済燃料集合体は、想定されるいかなる
状況下においても、臨界安全性を保つために、貯蔵セル
を構成する材料の中性子吸収特性および水の遮蔽効果を
考慮し、一定の間隔を保ちながら可能な限り高密度で貯
蔵されることが好ましい。
状況下においても、臨界安全性を保つために、貯蔵セル
を構成する材料の中性子吸収特性および水の遮蔽効果を
考慮し、一定の間隔を保ちながら可能な限り高密度で貯
蔵されることが好ましい。
【０００５】近年は、使用済燃料貯蔵プール内のスペー
スを有効活用して、貯蔵容量を増加させるような要望に
対応すべくボロンラックが提案されている。ボロンラッ
クとは、燃料相互の臨界安全性を保持するため、中性子
吸収能力の大きなボロンを介在させた構造の使用済燃料
貯蔵ラックである。
スを有効活用して、貯蔵容量を増加させるような要望に
対応すべくボロンラックが提案されている。ボロンラッ
クとは、燃料相互の臨界安全性を保持するため、中性子
吸収能力の大きなボロンを介在させた構造の使用済燃料
貯蔵ラックである。
【０００６】ボロンラックの使用材料は、中性子吸収能
力に優れたボロンを含有し、かつ構造強度も良好なボロ
ン添加ステンレス鋼が一般的である。ボロン添加ステン
レス鋼を用いたボロンラックの構造には、大きく分けて
２種類あり、ボロン添加ステンレス鋼板を格子状に組合
せた板構造ボロンラックと、ボロン添加ステンレス鋼管
からなる角筒体を組合せた角筒体型ボロンラックがあ
る。
力に優れたボロンを含有し、かつ構造強度も良好なボロ
ン添加ステンレス鋼が一般的である。ボロン添加ステン
レス鋼を用いたボロンラックの構造には、大きく分けて
２種類あり、ボロン添加ステンレス鋼板を格子状に組合
せた板構造ボロンラックと、ボロン添加ステンレス鋼管
からなる角筒体を組合せた角筒体型ボロンラックがあ
る。
【０００７】板構造ボロンラックの例としては、特開平
９−２３６６９０号公報記載のように、ボロン添加ステ
ンレス鋼板からなる仕切板を、正方格子状に配列してラ
ックを構成し、使用済燃料集合体の貯蔵密度の高密度化
を図るものがある。この場合の収納内のり寸法は１５２
ｍｍで、板厚５ｍｍ、ボロン添加量は１０重量％以上で
ある。
９−２３６６９０号公報記載のように、ボロン添加ステ
ンレス鋼板からなる仕切板を、正方格子状に配列してラ
ックを構成し、使用済燃料集合体の貯蔵密度の高密度化
を図るものがある。この場合の収納内のり寸法は１５２
ｍｍで、板厚５ｍｍ、ボロン添加量は１０重量％以上で
ある。
【０００８】この板構造ボロンラックは高密度貯蔵が可
能であるが、ラックを構成する部品点数が多く、溶接点
数も多いことから、組立てに時間を要し、コストが高い
という問題があった。
能であるが、ラックを構成する部品点数が多く、溶接点
数も多いことから、組立てに時間を要し、コストが高い
という問題があった。
【０００９】一方、角筒体型ボロンラックの例として
は、特公平５−３５３９７号公報記載のように、１重量
％以下のボロン添加ステンレス鋼よりなる板材を曲げ加
工した角筒体を千鳥状に配列してラックを構成してい
る。
は、特公平５−３５３９７号公報記載のように、１重量
％以下のボロン添加ステンレス鋼よりなる板材を曲げ加
工した角筒体を千鳥状に配列してラックを構成してい
る。
【００１０】また、特開２０００−２２７４９４号公報
記載のように、１重量％以上のボロン添加ステンレス鋼
板を曲げ加工した角筒体を、互いに接して千鳥状に配列
してラックを構成するものもある。
記載のように、１重量％以上のボロン添加ステンレス鋼
板を曲げ加工した角筒体を、互いに接して千鳥状に配列
してラックを構成するものもある。
【００１１】このような角筒体型ボロンラックは、角筒
体を使用するために部品点数が少なく、溶接点数も少な
いことから、板構造ボロンラックに比べてコストが安い
というメリットはあるが、しかし、これらの公知例記載
のものは、貯蔵密度が低いという問題があった。
体を使用するために部品点数が少なく、溶接点数も少な
いことから、板構造ボロンラックに比べてコストが安い
というメリットはあるが、しかし、これらの公知例記載
のものは、貯蔵密度が低いという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ボロンラック
においては、燃料貯蔵セルを構成する材料やプール水の
中性子吸収特性を考慮し、使用済燃料の臨界安全性を保
持するために、一定の間隔をあけてそれぞれの燃料集合
体が配列される。
においては、燃料貯蔵セルを構成する材料やプール水の
中性子吸収特性を考慮し、使用済燃料の臨界安全性を保
持するために、一定の間隔をあけてそれぞれの燃料集合
体が配列される。
【００１３】しかし、限られた使用済燃料貯蔵プールの
スペースを有効利用する観点から、これら使用済燃料集
合体は可能な限り高密度に配置され、効率よく貯蔵され
ることが要請されている。
スペースを有効利用する観点から、これら使用済燃料集
合体は可能な限り高密度に配置され、効率よく貯蔵され
ることが要請されている。
【００１４】したがって、燃料貯蔵セルの内のり寸法
は、使用済燃料集合体の外形寸法、および臨界安全が確
保可能な寸法が、許容範囲で小さい方が好ましく、且つ
効率的であることが好ましい。
は、使用済燃料集合体の外形寸法、および臨界安全が確
保可能な寸法が、許容範囲で小さい方が好ましく、且つ
効率的であることが好ましい。
【００１５】ここで、角筒体型ボロンラックにおいて
は、角筒体内の貯蔵スペースの高密度化を図る観点か
ら、貯蔵セルの内のり寸法を小さくすることや、角筒体
内側のコーナＲの最適化が必要となってくる。
は、角筒体内の貯蔵スペースの高密度化を図る観点か
ら、貯蔵セルの内のり寸法を小さくすることや、角筒体
内側のコーナＲの最適化が必要となってくる。
【００１６】本発明の目的は、角筒体の内側のコーナＲ
を使用済燃料集合体のチャンネルボックス外形Ｒと同等
以下とすると共に、燃料貯蔵セルの内のり寸法を限界ま
で小さくし、且つ効率的な使用済燃料集合体の高密度貯
蔵を可能とする角筒体型ボロンラックを提供することに
ある。
を使用済燃料集合体のチャンネルボックス外形Ｒと同等
以下とすると共に、燃料貯蔵セルの内のり寸法を限界ま
で小さくし、且つ効率的な使用済燃料集合体の高密度貯
蔵を可能とする角筒体型ボロンラックを提供することに
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための手段としては、臨界安全性を担保する中性子吸収
能力の優れたボロンを１重量％以上添加した、ボロン添
加ステンレス鋼管による角筒体の内側のコーナＲ寸法
を、核燃料集合体チャンネルボックス外側のコーナＲ
（外形Ｒともいう）と同等以下にした。
ための手段としては、臨界安全性を担保する中性子吸収
能力の優れたボロンを１重量％以上添加した、ボロン添
加ステンレス鋼管による角筒体の内側のコーナＲ寸法
を、核燃料集合体チャンネルボックス外側のコーナＲ
（外形Ｒともいう）と同等以下にした。
【００１８】核燃料集合体のチャンネルボックス外形に
はＲ加工が施されているが、例えば内のり限界寸法を有
した角筒体型ボロンラックの内側のコーナＲ１が、核燃
料集合体のチャンネルボックス外形に施されたＲ２より
大きいと、有効貯蔵部が狭くなり非効率的な燃料貯蔵セ
ルとなる。Ｒ１≦Ｒ２とすることにより高密度貯蔵が実
現できる。
はＲ加工が施されているが、例えば内のり限界寸法を有
した角筒体型ボロンラックの内側のコーナＲ１が、核燃
料集合体のチャンネルボックス外形に施されたＲ２より
大きいと、有効貯蔵部が狭くなり非効率的な燃料貯蔵セ
ルとなる。Ｒ１≦Ｒ２とすることにより高密度貯蔵が実
現できる。
【００１９】また、さらに燃料貯蔵セルを構成する角筒
体の内のり寸法を、臨界安全性または燃料の挿入性を考
慮して、限界まで小さく（Ｌ１＝１４８〜１５２ｍｍ）
することにより、効率的な燃料貯蔵セルを構成し、核燃
料集合体の高密度貯蔵が実現される。
体の内のり寸法を、臨界安全性または燃料の挿入性を考
慮して、限界まで小さく（Ｌ１＝１４８〜１５２ｍｍ）
することにより、効率的な燃料貯蔵セルを構成し、核燃
料集合体の高密度貯蔵が実現される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の１実
施形態を説明する。図１は本発明の角筒体型ボロンラッ
クの全体を示す鳥瞰図、図２は一部を拡大して示す平面
図である。なお、以下では、使用済燃料集合体を例にし
て説明するが、本発明における核燃料は使用済みである
必要はなく、未使用のものでも適用できることはもちろ
んである。
施形態を説明する。図１は本発明の角筒体型ボロンラッ
クの全体を示す鳥瞰図、図２は一部を拡大して示す平面
図である。なお、以下では、使用済燃料集合体を例にし
て説明するが、本発明における核燃料は使用済みである
必要はなく、未使用のものでも適用できることはもちろ
んである。
【００２１】本発明の核燃料貯蔵ラックである角筒体型
ボロンラック１０は、使用済燃料貯蔵プールなどの床面
に着座ボルトで固定されるベース１４、該ベース１４上
に溶接固定されるシートプレート１３、該シートプレー
ト１３上に固定される角筒体１１、および、三方が角筒
体で一方の開放されている側面を塞いで燃料収納部を構
成するプレート１２、さらに、角筒体１１同士を連結す
るスペーサ１５を具備して構成される。
ボロンラック１０は、使用済燃料貯蔵プールなどの床面
に着座ボルトで固定されるベース１４、該ベース１４上
に溶接固定されるシートプレート１３、該シートプレー
ト１３上に固定される角筒体１１、および、三方が角筒
体で一方の開放されている側面を塞いで燃料収納部を構
成するプレート１２、さらに、角筒体１１同士を連結す
るスペーサ１５を具備して構成される。
【００２２】角筒体１１は市松模様状に配列され、図２
に示すように、且つ、角筒体１１の内壁面間距離（内の
り）Ｌ１と、該角筒体１１の外壁面間距離Ｌ２とが、実
質的に等しくなるように配列されている。
に示すように、且つ、角筒体１１の内壁面間距離（内の
り）Ｌ１と、該角筒体１１の外壁面間距離Ｌ２とが、実
質的に等しくなるように配列されている。
【００２３】使用済燃料集合体２０が貯蔵される燃料貯
蔵セルは、市松模様状に配列した角筒体内、および、四
方を角筒体１１で囲まれた空間内、さらに、使用済燃料
貯蔵ラック最外周のみは、三方が角筒体１１で囲まれ、
一方がプレート１２に囲まれた空間内である。
蔵セルは、市松模様状に配列した角筒体内、および、四
方を角筒体１１で囲まれた空間内、さらに、使用済燃料
貯蔵ラック最外周のみは、三方が角筒体１１で囲まれ、
一方がプレート１２に囲まれた空間内である。
【００２４】このような核燃料貯蔵ラックにおいて、本
例では、使用済燃料集合体の効率的な貯蔵を可能とする
配慮として、角筒体１１は、内側のコーナＲ１寸法を使
用済燃料集合体２０のチャンネルボックスの外側のコー
ナＲ２（以下、外形Ｒともいう）と同等以下としてい
る。
例では、使用済燃料集合体の効率的な貯蔵を可能とする
配慮として、角筒体１１は、内側のコーナＲ１寸法を使
用済燃料集合体２０のチャンネルボックスの外側のコー
ナＲ２（以下、外形Ｒともいう）と同等以下としてい
る。
【００２５】これは、図３に示す内側コーナＲの寸法Ｒ
１と、使用済燃料集合体２０のチャンネルボックスの外
形Ｒの寸法Ｒ２との関係によるものであるが、Ｒ２に比
べＲ １が大きくなると、使用済燃料集合体２０の側壁面
が、角筒体１１の内壁面に接する前に、角筒体１１の内
側コーナと使用済燃料集合体２０のチャンネルボックス
外側コーナとが干渉してしまい、貯蔵スペースに無駄が
生じる。
１と、使用済燃料集合体２０のチャンネルボックスの外
形Ｒの寸法Ｒ２との関係によるものであるが、Ｒ２に比
べＲ １が大きくなると、使用済燃料集合体２０の側壁面
が、角筒体１１の内壁面に接する前に、角筒体１１の内
側コーナと使用済燃料集合体２０のチャンネルボックス
外側コーナとが干渉してしまい、貯蔵スペースに無駄が
生じる。
【００２６】したがって、使用済燃料貯蔵セルである角
筒体１１の貯蔵スペースを高密度化するために、角筒体
１１の内側のコーナＲ寸法Ｒ１と、使用済燃料集合体２
０のチャンネルボックス外形寸法Ｒ２との関係を、Ｒ１
≦Ｒ２としたのである。
筒体１１の貯蔵スペースを高密度化するために、角筒体
１１の内側のコーナＲ寸法Ｒ１と、使用済燃料集合体２
０のチャンネルボックス外形寸法Ｒ２との関係を、Ｒ１
≦Ｒ２としたのである。
【００２７】また、本発明では、角筒体１１を、ボロン
を１重量％以上添加したボロン添加ステンレス鋼により
構成する。このような角筒体型ボロンラックの板厚は、
特開平９−２３６６９０号公報によると、板厚５ｍｍ以
下であっても、適用する原子力発電所の地震力の強さに
より適宜設定することで十分な強度を保持できる。
を１重量％以上添加したボロン添加ステンレス鋼により
構成する。このような角筒体型ボロンラックの板厚は、
特開平９−２３６６９０号公報によると、板厚５ｍｍ以
下であっても、適用する原子力発電所の地震力の強さに
より適宜設定することで十分な強度を保持できる。
【００２８】この仕様における角筒体型ボロンラックの
内のり寸法Ｌ１は、小さい方が好ましいが、燃料集合体
の挿入性および臨界安全性を考慮した寸法に設定する必
要がある。
内のり寸法Ｌ１は、小さい方が好ましいが、燃料集合体
の挿入性および臨界安全性を考慮した寸法に設定する必
要がある。
【００２９】ここで、内のり限界寸法は燃料集合体のチ
ャンネルボックスが、放射線の照射により膨らんだ場合
および曲がった場合の最大外形での挿入性を考慮する
と、１４８ｍｍであり、本構成での臨界安全性評価結果
によると、未臨界の指標となる実効増倍率は０.９５以
下となり、内のり寸法への要求を満足する。
ャンネルボックスが、放射線の照射により膨らんだ場合
および曲がった場合の最大外形での挿入性を考慮する
と、１４８ｍｍであり、本構成での臨界安全性評価結果
によると、未臨界の指標となる実効増倍率は０.９５以
下となり、内のり寸法への要求を満足する。
【００３０】さらに、特開平９−２３６６９０号公報に
よると、１５２ｍｍにおいても０.９５以下となり、内
のり寸法の要求を満足する。したがって角筒体の内のり
寸法の範囲は、１４８ｍｍ以上１５２ｍｍ未満となる。
よると、１５２ｍｍにおいても０.９５以下となり、内
のり寸法の要求を満足する。したがって角筒体の内のり
寸法の範囲は、１４８ｍｍ以上１５２ｍｍ未満となる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、使用済燃料貯蔵ラック
を構成する角筒体の内側コーナＲ寸法と、使用済燃料集
合体のチャンネルボックス外形Ｒとを同等以下とし、さ
らには、燃料集合体の照射による曲がりおよび膨れ等が
累積した場合の燃料集合体最大外形を考慮して、燃料貯
蔵セルの内のり限界寸法を１４８ｍｍすることで、燃料
貯蔵ピッチおよび使用済燃料貯蔵ラック自体を小さくで
きることから、質量低減が可能であるとともに貯蔵密度
の向上が可能となる。
を構成する角筒体の内側コーナＲ寸法と、使用済燃料集
合体のチャンネルボックス外形Ｒとを同等以下とし、さ
らには、燃料集合体の照射による曲がりおよび膨れ等が
累積した場合の燃料集合体最大外形を考慮して、燃料貯
蔵セルの内のり限界寸法を１４８ｍｍすることで、燃料
貯蔵ピッチおよび使用済燃料貯蔵ラック自体を小さくで
きることから、質量低減が可能であるとともに貯蔵密度
の向上が可能となる。
【図１】本発明に係る核燃料貯蔵ラックの一実施形態を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】本発明に係る核燃料貯蔵ラックを一部拡大した
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明に係る核燃料貯蔵ラックのコーナ部をさ
らに拡大した図である。
らに拡大した図である。
１０ 角筒体型ボロンラック １１ 角筒体 １２ プレート １３ シートプレート １４ ベース １５ スペーサ ２０ 核燃料集合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩倉 成良 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者 高橋 敏依 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内
Claims (5)
- 【請求項１】 核燃料集合体チャンネルボックスを挿入
する複数の角筒体を備え、前記角筒体の内側コーナＲ
が、前記核燃料集合体チャンネルボックスの外側コーナ
Ｒと同等以下に形成されていることを特徴とする核燃料
貯蔵ラック。 - 【請求項２】 前記角筒体の内のり寸法は、１４８ｍｍ
以上１５２ｍｍ未満である請求項１に記載の核燃料貯蔵
ラック。 - 【請求項３】 前記複数の角筒体の開口部が、市松模様
状に配置されている請求項１に記載の核燃料貯蔵ラッ
ク。 - 【請求項４】 前記角筒体同士が隣接する間の空間は、
前記角筒体内のり寸法とほぼ同寸法に構成され、該空間
内に前記核燃料集合体チャンネルボックスが貯蔵される
請求項１に記載の核燃料貯蔵ラック。 - 【請求項５】 前記角筒体は、ボロン添加ステンレス鋼
管からなる請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載
の核燃料貯蔵ラック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000388898A JP2002189098A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 核燃料貯蔵ラック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000388898A JP2002189098A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 核燃料貯蔵ラック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002189098A true JP2002189098A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=18855559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000388898A Pending JP2002189098A (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 核燃料貯蔵ラック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002189098A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012105119A1 (ja) | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 三菱重工業株式会社 | 核燃料貯蔵用ラック |
-
2000
- 2000-12-21 JP JP2000388898A patent/JP2002189098A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012105119A1 (ja) | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 三菱重工業株式会社 | 核燃料貯蔵用ラック |
| US9437332B2 (en) | 2011-02-04 | 2016-09-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Nuclear fuel storage rack |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041028 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060307 |