JP2006200939A - 使用済み燃料収納バスケットおよび使用済み燃料貯蔵容器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 格子状の区画を有し収納バスケット径方向の両端まで届く連続した部材を使う菓子折り構造を生かして、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを維持しつつ、重量や収納バスケット外径の増加を抑制した使用済み燃料収納バスケットを提供する。
【解決手段】 長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41a,41a,…を形成されて長手方向に貫通孔42a,42aを有し強度確保機能と未臨界維持機能とを担い伝熱機能の一部も担う板材4aと、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61a,61a,…を有し伝熱機能を担う板材6aとを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ね、燃料集合体収納スペース10を形成した使用済み燃料収納バスケット。
【選択図】 図2
【解決手段】 長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41a,41a,…を形成されて長手方向に貫通孔42a,42aを有し強度確保機能と未臨界維持機能とを担い伝熱機能の一部も担う板材4aと、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61a,61a,…を有し伝熱機能を担う板材6aとを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ね、燃料集合体収納スペース10を形成した使用済み燃料収納バスケット。
【選択図】 図2
Description
本発明は、原子炉の炉心から発生する使用済み燃料を輸送し貯蔵するための使用済み燃料貯蔵容器に係り、特に、使用済み燃料貯蔵容器内で使用済み燃料を保持する収納バスケットの構造に関する。
原子炉炉心で一定期間使用されて使用済みとなった燃料は、炉心から取り出されて発電所内の使用済み燃料貯蔵プールに一時保管し冷却される。
所定の冷却期間を経た燃料は、ウランおよびプルトニウムなどの再利用可能な核燃料物質を回収するために、放射能を遮蔽する使用済み燃料貯蔵容器(キャスク)に収納され、トラックや船舶などで再処理施設に輸送して貯蔵される。再処理する前に、使用済み燃料貯蔵容器に収容した使用済み燃料を発電所内外の中間貯蔵施設に一時的に保管することもある。
輸送や貯蔵に利用される使用済み燃料貯蔵容器は、一般に、外側から、外胴と中性子遮蔽体と内胴と収納バスケットとからなる。
収納バスケットは、使用済み燃料を収納する複数の区画を備え、1体ずつ仕切った状態で各区画に燃料を収納する。収納バスケットは、板材を組合せて燃料集合体収納スペースを構成する構造と、角管を用いて燃料集合体を収納するスペースを構成する構造とに大別される。
板材を組合せて燃料集合体収納スペースを構成する構造では、それぞれ所定間隔で並べた第1格子部材群と第2格子部材群とを交差させながら軸方向すなわち燃料集合体の長手方向に積層して配置し、複数の区画を形成する。交差部分にはスリットを設け、いわゆる菓子折構造に組立てる(例えば、特許文献1参照)。
収納バスケットは、燃料を区画内に保持して燃料同士の衝突による破損を防ぐ強度確保機能と、収納した燃料が臨界に達しないようにする未臨界維持機能と、燃料からの放熱を容器に伝えて燃料の健全性が保たれる温度以下に燃料温度を抑制する伝熱機能とを要求される。
未臨界維持機能を果たす格子部材の材料としては、中性子吸収材であるホウ素を添加したステンレス鋼やアルミニウム合金などを用いている。
加圧水型軽水炉(PWR)の燃料は、沸騰水型軽水炉(BWR)の燃料と比較して、燃料集合体1体あたりの燃料棒本数が多く、燃料集合体のサイズが大きいので、反応度が高く臨界になりやすい。加圧水型軽水炉の収納バスケットでは、未臨界維持機能を高めるために、燃料集合体間に所定厚さの水を充満させるギャップを確保する場合がある。
加圧水型軽水炉の使用済み燃料収納バスケットとしては、中空の板材に切り込み部を設け、交差させた板材の切り込み部を互いに嵌め合わせて菓子折構造とする方式も提案されている(例えば、特許文献2参照)。板材の中空部に満たされる水は、中性子を減速し板材での中性子吸収効果を高め、未臨界維持機能を高める役割を担っている。
角管を用いて燃料集合体を収納するスペースを構成する構造では、NFT−14P型キャスクのような角管構造がある(例えば、非特許文献1参照)。
NFT−14P型キャスクの収納バスケットは、燃料を保持する角管状の燃料収納部材(チャンネル)を軸方向に多数配置した円盤状部材(支持リング)により固定している。燃料収納部材は、未臨界維持機能を高めるために、互いに間隔をあけて配置されている。
収納バスケットは、輸送,貯蔵時に受ける荷重や応力に対して構造健全性を保つ強度確保機能と、使用済み燃料を収納した時に臨界になることを防ぐ未臨界維持機能と、燃料から発生する崩壊熱を効率的に容器外表面に伝える伝熱機能とが求められる。
近年、燃料経済性を改善するために、燃焼度を高めた高燃焼度燃料が使用されている。高燃焼度燃料は、重量が従来の使用済み燃料とあまり変わらないので、使用済み高燃焼度燃料を収容するキャスク収納バスケットに必要な強度確保機能は、従来の使用済み燃料に対する機能とほとんど変わらない。
未臨界維持機能に関しては、従来燃料に比べて高燃焼度燃料の核分裂性ウランの濃縮度を高めている場合があり、未臨界維持機能を改善するために、中性子吸収材の量や濃度を増やすことがある。
伝熱機能に関しては、使用済みの高燃焼度燃料は、従来燃料と比べて崩壊熱による発熱量が増加する。したがって、高燃焼度燃料用の使用済み燃料収納バスケットでは、伝熱機能を満たすために収納バスケットの板厚が決まることが多くなる。
特許文献1または特許文献2に示されている菓子折り構造は、基本的には一種類の格子部材で強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを担っているので、格子部材の板厚は、3条件の中で最も厳しい項目により制約される。
一方、使用済み燃料貯蔵容器には、クレーンなどの施設設備の容量に基づいて、重量や外径に制約がある。
伝熱機能を満たすために、収納バスケットの板厚が増えると、収納バスケットの自重だけでなく、収納バスケットの外径も増え、遮蔽に必要な構造材重量が増えてキャスク外径と重量も増える。
したがって、特に高燃焼度燃料用のキャスクについては、重量や収納バスケット外径の増加を抑制することが求められている。
なお、特許文献1または2に示した菓子折り構造の収納バスケットでは、燃料を配置する区画が格子状に限られるのに対して、角管構造の収納バスケットは、燃料配置の自由度が大きく、燃料を容器内に効率良く収納できる利点がある。
しかし、燃料で発生する熱を容器に伝え、燃料温度を燃料の健全性が保たれる温度以下に維持する伝熱機能に関しては、菓子折り構造の収納バスケットの方が、燃料を区画する部材と容器に接する部材とが一つの格子板により構成されるので、有利である。
角管構造の収納バスケットでは、燃料で発生する熱を容器に効率的に伝えるには、燃料を区画する角管状の燃料収納部材と燃料収納部材を固定する円盤状部材(支持リング)との間に大きな隙間が生じないようにしなければならない。溶接などにより燃料収納部材と円盤状部材とを固定する必要があり、製造コストが高くなる。
本発明の課題は、格子状の区画を有し収納バスケット径方向の両端まで届く連続した部材を使う菓子折り構造を生かして、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを維持しつつ、重量や収納バスケット外径の増加を抑制した使用済み燃料収納バスケットを提供することである。
本発明は、前記課題を解決するために、使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し長手方向に中性子減速材としての水を充満させうるギャップを内部に有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成した使用済み燃料収納バスケットを提案する。
本発明によれば、強度確保機能,未臨界維持機能,伝熱機能を維持しつつ、重量や収納バスケット外径の増加を抑制した使用済み燃料収納バスケットが得られる。
次に、図1〜図11を参照して、本発明による使用済み燃料収納バスケットおよび使用済み燃料貯蔵容器の実施例を説明する。
図1は、本発明による加圧水型軽水炉(PWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例1を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。すなわち、24体のPWR使用済み燃料集合体を収納する収納バスケットの水平断面の右半分を示す図である。
図2は、図1の収納バスケットの構造を示す斜視図である。
炭素鋼製のキャスク内胴1aの内側にステンレス鋼製のサポートシリンダ2aが嵌め込まれ、サポートシリンダ2aに本発明による収納バスケット3aが嵌め込まれている。
収納バスケット3aは、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41a,41a,…を有し長手方向に貫通孔42a,42aを有する板材4aと、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61a,61a,…を有し熱伝導性の良い伝熱板材6aとを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ね、燃料集合体収納スペース10を形成している。
板材4aは、中性子吸収能力の高いホウ素を含有し熱伝導性が良いアルミニウム合金でできており、強度確保機能と未臨界維持機能とを担い、伝熱機能の一部も担っている。
板材4aは、ホウ素を含有するアルミニウム合金を押し出し加工して貫通孔42a,42aのある板材とし、切り込み部41aを機械加工する。切り込み部41aの深さは、断面長辺の長さの1/4である。
長手方向に貫通孔42a,42aを有する板材4aは、断面係数が大きいので、同じ重量の板材と比較して高強度であり、軽量化できる。
主に強度確保機能および未臨界維持機能を担う板材4aと伝熱機能を担う板材6aとの組合せは、収納バスケット内の位置によって異なる。中央部では、板材4aの両側に板材6aを1枚ずつ取り付けた3枚構造、最も外側では、板材4aのみの1枚構造、その中間では、板材4aの片側に板材6aを1枚ずつ取り付けた2枚構造としてある。
この構造は、軽量化しつつ伝熱機能を改善するために採用しており、ヒートシンクとなるキャスク外側に近い部分は、収納バスケットの温度が材料の制約条件(例えば、300℃)よりも十分低いので、伝熱板材6aの量を少なくし、ヒートシンクから遠く燃料の崩壊熱によって収納バスケット温度が高くなりやすいキャスク中央部につながる板は、伝熱板材6aの量を増して伝熱機能を強化してある。
板材6aは、伝熱機能を補助する役割を持ち、矩形状の断面を有するアルミニウム合金板である。ホウ素を含有しないアルミニウム合金は、ホウ素を含有するアルミニウム合金よりも熱伝導率が高く、伝熱機能が優れている。板材6aは、板材4aと同様に、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61a,61a,…を有する。
しかし、板材4aと異なり、断面に貫通孔はない。切り込み部61aの深さは、断面長辺の長さの1/4であり、板材4aとともに、切り込み部同士を交差させて嵌め合わせ、菓子折り構造とする。
板材4aの切り込み41aの幅および板材6aの切り込み61aの幅は、交差して組合せる板材4aおよび板材6aの板厚合計に、嵌め込むために必要な隙間を加えた値である。
図2の板は、1枚の板材4aと1枚の板材6aとからなり、中間の領域に配置される。図2の板材4aと板材6aは、長手方向に関しては一部のみを示しており、実際にはもっと長い部材である。また、収納バスケットでの位置に応じて、長手方向の長さは異なる。
板材4aは、強度確保機能と未臨界維持機能を担い、板材4aと板材6aは伝熱機能を担っている。本発明のこの伝熱機能は、板材4aと板材6aとを重ねた嵌め合い構造で実現される。
未臨界維持機能および強度確保機能を受け持つように決められた板厚の板材4aと、伝熱の一部を受け持つ板材6aとの機能を分離しているので、少ない種類の部品で伝熱機能の異なる部材を構成できる。図1の実施例1では、同じ板厚の板材6aの枚数をゼロから2枚まで採用し、伝熱機能の異なる3種類の部材を構成した。
なお、本実施例1では、板材6aの短辺寸法(厚さ)を同一とし、収納バスケット内の場所に応じて板材の枚数を変えたが、板材6aは、成形が比較的容易なので、厚さの異なる板材を使うこともできる。
図3は、図1の収納バスケットにおける板材4の別の製造方法を示す斜視図である。押し出し加工する際に、図2の貫通孔42a,42aを直接形成する代わりに、断面がE字型のレール状板材とし、その凸部を向かい合わせて2枚のレール状板材を接合し、貫通孔42a,42aを形成してもよい。
本実施例1では、板材4aは長手方向の長さは異なるが、断面形状はすべて同じである。
断面形状を同じにすると、押し出し成形するための型が1種類で済み、製造しやすい。ホウ素を含有するアルミニウム合金は、ホウ素を含有しないアルミニウム合金よりも価格が高いので、ホウ素を含有するアルミニウム合金量を削減すると、経済的である。
断面形状を同じにすると、押し出し成形するための型が1種類で済み、製造しやすい。ホウ素を含有するアルミニウム合金は、ホウ素を含有しないアルミニウム合金よりも価格が高いので、ホウ素を含有するアルミニウム合金量を削減すると、経済的である。
このように伝熱部材6aを導入し、板材4aと板材6aとを重ねたハイブリッド構造にすると、崩壊熱による発熱量が大きい使用済み燃料に対しても、収納バスケット材の板厚への制約条件となる伝熱量に応じて板材4aと板材6aの組合せにより板厚を変え、収納バスケット構造を適切に設計できる。
その結果、使用済み燃料の収納バスケットの大きさや重量を削減でき、高価な中性子吸収材を含んだ部材量を削減できるので、コンパクトで経済的な使用済み燃料輸送/貯蔵容器を実現できる。
なお、本実施例1では、伝熱板としての板材6aにアルミニウムを使用したが、熱伝導性の良い銅などを使用することも可能である。
また、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを担う板材4aとの材料としては、ホウ素を添加した銅などを用いることも可能である。
さらは、中性子吸収材は、ホウ素に限らない。エネルギーの低い中性子ほど良く吸収する性質を持つ物質であれば、採用できる。例えば、中性子吸収材として原子炉ウラン燃料に添加されるガドリニウムは、エネルギーの低い中性子ほど良く吸収することが知られており、ガドリニウムを添加した合金を用いても、本発明の効果が得られる。
図4は、本発明による加圧水型軽水炉(PWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例2を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。すなわち、24体のPWR使用済み燃料集合体を収納する収納バスケットの水平断面の右半分を示す図である。
炭素鋼でできたキャスク内胴1aの内側にステンレス鋼製のサポートシリンダ2a1が嵌め込まれ、サポートシリンダ2a1に本発明による収納バスケット3a1が嵌め込まれている。
収納バスケット3a1は、図2と同様に、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41a,41a,…を有し長手方向に貫通孔42a,42aを有する板材4aと、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61a,61a,…を有し熱伝導性の良い伝熱板材6a1とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ね、燃料集合体収納スペース10を形成している。
板材4aは、ホウ素を含有するアルミニウム合金であり、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担っており、板材6a1は、アルミニウム合金であり、伝熱機能の一部を担う。
実施例1では、板材6aがサポートシリンダ2aに差し込まれていたのに対して、本実施例2では、板材6a1がサポートシリンダ2a1に差し込まれていない。サポートシリンダ2a1には、アルミニウム合金製の伝熱材9a、9bがボルトで固定され、板材6a1とサポートシリンダ2a1との伝熱を補助する。
本実施例2の構成では、サポートシリンダ2a1に収納バスケット3a1を嵌め込む溝を加工する工程を削減でき、製造しやすい。
図5は、本発明による加圧水型軽水炉(PWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例3の要部構造を示す斜視図である。
板材4aは、ホウ素を含有するアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41a,41a,…を有し、長手方向に貫通孔42a,42aを有する。切り込み部41aの深さは、断面長辺の長さの1/4である。板材4aの切り込み41aを交差させながら嵌め合わせて積み重ね、燃料集合体を収納する燃料集合体収納スペース10を形成している。
板材5aは、矩形状の断面を有するホウ素を含有しないアルミニウム合金板であり、伝熱機能を補助する役割を持ち、断面長辺の長さは、板材4aの長辺長さのほぼ1/2である。
板材4aの切り込み41aの幅は、交差させながら組合せる板材4aおよび板材5aの板厚に嵌め込むために必要な隙間を加えた幅であり、図5の例では、1枚の板材4aと1枚の板材5aとを嵌め込む幅になっている。
なお、図5の板材4aおよび板材5aは、長手方向に関しては一部のみを示しており、実際にはもっと長い部材である。また、収納バスケット3a内の位置に応じて、長手方向の長さが異なる。
本実施例3においても、板材4aは、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担い、板材5aは伝熱機能の一部を担っている。
切り込み部を有する部材の伝熱機能は、切り込み部において伝熱経路の断面積が減少するので、断面積の約半分しか有効に機能しない。したがって、切り込み部がない伝熱部材5aは、長辺の長さが2倍で切り込み部がある伝熱部材6aと比べて、重量は約半分になるが、伝熱機能は半分以上あり、伝熱効率が良い。
また、伝熱の一部を受け持つ板材5aは、形状が単純で切り込み部を作成する必要がなく、製造しやすい。
高燃焼度燃料用の使用済み燃料キャスクでは、伝熱機能によって収納バスケットの板厚が規定される場合が多いので、本実施例3のように、未臨界維持機能と強度確保機能から板厚形状を決めた板材4aと、伝熱の一部を受け持ち伝熱効率の良い板材5aとに機能を分離すれば、収納バスケットを軽量化できる。
図6は、本発明による加圧水型軽水炉(PWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例4の要部構造を示す斜視図である。
本実施例4で、板材4bは、ホウ素を含有するアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41b,41b,…を有し、長手方向に貫通孔42b,42bを有する。切り込み部41bの深さは、断面長辺の長さの1/4である。板材6bは、ホウ素を含有しないアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61b,61b,…を有し、熱伝導性の良い伝熱板材である。板材5bは、ホウ素を含有しないアルミニウム合金であり、長手方向に沿って長辺両側に切り込み部がなく、熱伝導性の良い伝熱板材である。
図7は、図6の使用済み燃料収納バスケットを横方向から見た断面を示す図である。
本実施例4では、アルミニウム合金の板材5bおよび6bの厚さを等しくし、板材6bを収納バスケット高さの中央に近い部分に使用し、表面積の少ない板材5bを収納バスケット高さの上部および下部に使用している。
より表面積の多い伝熱材6bを伝熱量の多い中央部に設置し、輻射による燃料集合体からの伝熱を改善し、伝熱量の少ない上下部の伝熱材量を減らすと、燃料集合体の熱をキャスク外部に効率良く伝えるとともに、収納バスケットを軽量化できる。
図8は、本発明による加圧水型軽水炉(PWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例5の軸方向構造を示す図である。
本実施例5では、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う板材4bは、燃料集合体の軸方向で同じ断面形状の部材を使用しているのに対して、伝熱機能の一部を担う板材6b,6b1,6b2は、軸方向で厚さが異なる。
本実施例5によれば、伝熱機能の一部を担う板材6b,6b1,6b2の厚さを伝熱量に応じて軸方向で変え、伝熱量の少ない上下部の伝熱材量を減らし、燃料集合体の熱をキャスク外部に効率良く伝え、収納バスケット3を軽量化できる。
図9は、本発明による加圧水型軽水炉(PWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例6の要部構造を示す斜視図である。
収納バスケット3a1は、H型の断面を有しホウ素を含有するアルミニウム合金であり長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部41c,41c,…を有する板材4cと、矩形の断面を有しホウ素を含有しないアルミニウム合金板であり長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部61c,61c,…を有し熱伝導性の良い伝熱板材6cとを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ね、燃料集合体収納スペース10を形成している。H型板材4cおよび板材6cの切り込み部の深さは、断面長辺の1/4である。
H型板材4cは、本発明の他の実施例と同様に、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担っている。板材6cは、伝熱機能を補助する役割を担っている。
本実施例6では、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能とを備えた部材として、H型板材4cを利用している。H型板材4cは、貫通孔をあけた板材4aなどよりも製造が容易であり、より経済的な収納バスケット3を実現できる。
図10は、本発明による沸騰水型軽水炉(BWR)の使用済み燃料収納バスケットの実施例7を備えた使用済み燃料貯蔵容器の要部構造を示す図である。すなわち、62体のBWR使用済み燃料集合体を収納する収納バスケットの水平断面の右半分を示す図である。
実施例7においては、炭素鋼でできたキャスク内胴1dの内側に、ステンレス鋼製のサポートシリンダ2dが嵌め込まれ、サポートシリンダ2dには、本発明による収納バスケット3dが嵌め込まれている。
収納バスケット3dは、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有する板材4dと板材6dとを組合せて積み重ね、BWR使用済み燃料集合体を収納するスペース10を構成している。
本実施例7の板材4dは、ホウ素を含有するアルミニウム合金であり、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担っている。板材6dは、アルミニウム合金であり、伝熱機能の一部を担っている。
板材4dと板材6dとを嵌め合いで菓子折り構造とし、収納バスケット3dを構成している。
沸騰水型軽水炉の燃料は、加圧水型軽水炉の燃料よりも燃料集合体が小さいので、未臨界維持機能に関しては、燃料間に加圧水型軽水炉ほどのギャップを設ける必要がない。したがって、板材4dは、内部にギャップを持たず、板材6bと同様の板形状である。
図11は、図10の使用済み燃料収納バスケットを横方向から見た断面を示す図である。
本実施例7では、ホウ素を含有するアルミニウム合金の板材4dで強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う。
ただし、沸騰水型軽水炉の燃料に関しては、中性子が体系から漏れる収納バスケットの上端と下端とは、未臨界維持機能がさほど要求されないので、その部分には価格の低いアルミニウム合金の板材7dと8dを使用している。
これらの上下端を除いた部分は、ホウ素を含有するアルミニウム合金であり強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う板材4dと、ホウ素を含有しないアルミニウム合金であり伝熱機能の一部を担うアルミニウム合金製の板材6dとの切り欠き部を交差させながら嵌め合い、収納バスケット3を構成する。
このように、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う部材と、伝熱機能の一部を担う部材とに機能を分離したので、崩壊熱による発熱量が大きい沸騰水型軽水炉の使用済み燃料に対しても、収納バスケット材の板厚を制約する伝熱量に応じて板厚を変え、収納バスケット構造を適切に設計できる。
その結果、使用済み燃料の収納バスケット3の大きさや重量を減らし、また、高価な中性子吸収材を含んだ部材量を削減できるので、コンパクトで経済的な使用済み燃料の輸送/貯蔵容器を実現できる。
本発明によれば、強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能の一部とを担う部材と、伝熱機能の一部を担う部材とを分離し、伝熱機能を担う部材を収納バスケットの径方向および軸方向に効果的に配置し、十分な強度確保機能と未臨界維持機能と伝熱機能を保持したまま、収納バスケットを軽量化し、燃料集合体の収納本数を増やせる。
1 キャスク内胴
2 サポートシリンダ
3a〜3d 収納バスケット
4a〜4d 板材
41a〜41c 切り込み部
42 貫通孔
5a,5b 切り込み部のない板材
6a〜6d 切り込み部のある板材
61a,61b 切り込み部
7d 伝熱補助材
8d 伝熱補助材
9 伝熱補助材
10 燃料集合体収納スペース
2 サポートシリンダ
3a〜3d 収納バスケット
4a〜4d 板材
41a〜41c 切り込み部
42 貫通孔
5a,5b 切り込み部のない板材
6a〜6d 切り込み部のある板材
61a,61b 切り込み部
7d 伝熱補助材
8d 伝熱補助材
9 伝熱補助材
10 燃料集合体収納スペース
Claims (13)
- 使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し長手方向に中性子減速材としての水を充満させうるギャップを内部に有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し長手方向に中性子減速材としての水を充満させうるギャップを内部に有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長辺が前記金属板材のほぼ半分の幅であり熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し長手方向に中性子減速材としての水を充満させうるギャップを内部に有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体の軸方向中央部の燃料集合体収納スペースを形成し、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し長手方向に中性子減速材としての水を充満させうるギャップを内部に有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長辺が前記金属板材のほぼ半分の幅であり熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体の軸方向周辺部の燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
中性子吸収能力の高い元素を含有しない前記板材の前記燃料集合体の軸方向の厚さを伝熱量に応じて変えたことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
中性子吸収能力の高い元素を含有しない前記板材の枚数を前記使用済み燃料容器の径方向で変えたことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材が、前記ギャップとして長手方向に少なくとも1個の貫通孔を有する管状構造であることを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材が、断面E字型の引き抜き材を組合せて形成され、前記ギャップとして長手方向に貫通孔を有する管状構造であることを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材が、H型材であり、前記ギャップとして長手方向に溝を有することを特徴とする使用済み核燃料収納バスケット。 - 沸騰水型原子炉の使用済み燃料を貯蔵しまたは輸送するための使用済み燃料容器内に設置され燃料集合体を保持する使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し中性子吸収能力の高い元素を含有し熱伝導性が良い金属からなる板材と、長手方向に沿って長辺両側に複数の切り込み部を有し熱伝導性が良い金属からなる板材とを重ねた板を単位として交差させながら燃料集合体の軸方向に積み重ねて燃料集合体収納スペースを形成したことを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材および中性子吸収能力の高い元素を含有しない前記板材の主成分が、アルミニウムであることを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットにおいて、
前記中性子吸収能力の高い元素を含有する板材および中性子吸収能力の高い元素を含有しない前記板材の主成分が、銅であることを特徴とする使用済み燃料収納バスケット。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットをサポートシリンダに形成した溝に嵌め込み固定した使用済み燃料貯蔵容器。
- 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の使用済み燃料の収納バスケットを伝熱補助材によりサポートシリンダに固定した使用済み燃料貯蔵容器。
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2005
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