JP2011033499A - 燃料集合体収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】収納容器の落下に伴うバスケット及び燃料集合体の浮き上がりを低減させることのできる燃料集合体収納容器を提供する。
【解決手段】本発明の燃料集合体収納容器１０は、胴本体１１、蓋部材１３、バスケット２０及び弾性部材３０Ａ〜３０Ｄを備える。バスケット２０は、一端部が開口するとともに他端部が底板２３により閉塞され、燃料集合体４０をセル２１に収容し底板２３上に燃料集合体４０を載置した状態となるように構成されている。弾性部材３０Ａ〜３０Ｄは、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間、及び、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と蓋部材１３との間の少なくとも一方に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、原子炉で使用される燃料集合体を収納する燃料集合体収納容器に関する。

原子力発電所等で用いられる核燃料の核燃料棒を束ねた集合体を燃料集合体という。原子炉に装荷されて所定の期間燃焼させた後に原子炉から取り出された燃料集合体は、通常、原子力発電所等の冷却ピットで所定期間冷却される。その後、燃料集合体は、放射線の遮蔽機能を有する燃料集合体収納容器に収納され、車両又は船舶で再処理施設又は中間貯蔵施設に搬送され、再処理を行うまで貯蔵される。

図６の（ａ）は、従来の燃料集合体収納容器（以下、省略して「収納容器」とよぶ）の概略断面図であり、容器内部に燃料集合体が収容された状態を示している。図６の（ａ）に示される収納容器１００は、胴本体１１０、バスケット２００及び蓋部材１３０とを有している。胴本体１１０は、上部が開口した有底の円筒形状を成し、その内部には燃料集合体が収容される空間であるキャビティ１５０が形成されている。バスケット２００は、キャビティ１５０に収容される燃料集合体を保持するための構造体であり、上端と下端が開放された複数の角パイプ状のセルが構成され、その横断面は格子形状を成している。燃料集合体４００は、バスケット２００を構成する各セル２１０に１体ずつ挿入されることにより、キャビティ１５０内において適切な間隔を保って収納される。蓋部材１３０は、胴本体１１０の上部開口を閉塞するものであり、一次蓋１６０及び二次蓋１７０から構成されている。

上記収納容器１００の輸送時又は貯蔵時に落下事故や転倒事故等が発生した場合、収納容器１００及びその内部に収納された燃料集合体４００の耐久性及び安全性を確保するため、通常、収納容器１００の外部両端部には、落下時・転倒時の衝撃を吸収する緩衝体（図示せず）が取り付けられている。

ところで、図６の（ａ）に示すように、収納容器１００に燃料集合体が収納された状態において、バスケット２００及びこのバスケット２００に収容される燃料集合体４００と、一次蓋１６０との間には所定の隙間が設けられている。一方、燃料集合体４００は一本あたり約７００ｋｇであり、たとえば燃料集合体４００を１０本収納した場合の重量は約７トンとなる。このため、輸送時に収納容器１００を吊り上げた際には、図６の（ｂ）に示すように燃料集合体４００の重量で収納容器１００の底部１９０が撓んだ状態となる。図６の（ｂ）に示される状態から収納容器１００が鉛直方向下向き（矢印Ａ方向）に落下した場合、落下途中において図６の（ｃ）のように底面１９０の撓みが解放されるとともに、底面１９０からの上向きの力がバスケット２００及び燃料集合体４００に作用する。その結果、キャビティ１５０内でバスケット２００及び燃料集合体４００が浮き上がり、これらが一次蓋１６０に衝突するおそれがある。したがって、収納容器１００の外部両端部に取り付けられる緩衝体に加え、燃料集合体４００を直接保護する機構を敷設することで、燃料集合体４００の耐久性及び安全性をさらに高めることが望まれている。

そこで、たとえば特許文献１に示される収納容器では、胴本体の底部と燃料集合体下端部との間にばね部材を配置し、このばね部材によって燃料集合体の上端部を蓋部材に押し付けた状態で燃料集合体を収納することで、収納容器の落下時における燃料集合体の浮き上がりを低減させている。

特開２００５−５５４３５号公報

しかしながら、特許文献１の収納容器の場合、燃料集合体の浮き上がりを低減させることは可能であるが、バスケット２００の浮き上がりまでは考慮されていない。このため、図６の（ｃ）に示すように、収納容器１００が落下するのに伴いバスケット２００が浮き上がって一次蓋１６０に衝突したり、また、バスケット２００が浮き上がる際に燃料集合体４００と擦れ合うことにより、燃料集合体４００の保護機構が特許文献１の機構では十分体現できないおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、収納容器の落下に伴うバスケット及び燃料集合体双方の浮き上がりを低減させることのできる燃料集合体収納容器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料集合体収納容器は一端が開口し、他端が閉塞された筒状をなす胴本体と、前記開口を閉塞する蓋部材と、前記胴本体の内部に配置され、燃料集合体を収容する複数のセルから構成されるバスケットと、を備え、前記バスケットは、一端部が開口するとともに他端部が底板により閉塞され、前記燃料集合体を前記セルに収容し前記底板上に前記燃料集合体を載置した状態となるように構成され、前記胴本体の底部と前記バスケットの前記底板との間、及び、前記バスケットのセルに収納される前記燃料集合体と前記蓋部材との間の少なくとも一方に弾性部材が設けられていることを特徴とする。

この燃料集合体収納容器では、バスケット及び燃料集合体は、弾性部材の弾性力によって胴本体軸方向への移動が規制された状態で収納容器内部に収納される。このため、収納容器の落下に伴って発生する収納容器内部のバスケット及び燃料集合体双方の浮き上がりを低減させることが可能となる。

次の本発明に係る燃料集合体収納容器は、前記胴本体の底部と前記バスケットの前記底板との間に第１の弾性部材が設けられるとともに、前記バスケットのセルに収納される前記燃料集合体と前記蓋部材との間に第２の弾性部材が設けられていることを特徴とする。

この燃料集合体収納容器によれば、胴本体の底部とバスケットの底板との間、及び、バスケットのセルに収納される燃料集合体と蓋部材との間にそれぞれ弾性部材を設けた構成としたことで、収納容器が胴本体の底部を下にして落下した場合、また、蓋部材を下にして落下した場合のいずれにおいても、収納容器内部のバスケット及び燃料集合体双方の浮き上がりを確実に低減させることが可能となる。

次の本発明に係る燃料集合体収納容器は、前記胴本体の底部と前記バスケットの前記底板との間に設けられた弾性部材によって前記燃料集合体の上端が前記蓋部材に押し付けられるように構成されていることを特徴とする。

この燃料集合体収納容器によれば、燃料集合体の上端が蓋部材に所定の力で押し付けられた状態で燃料集合体が収納されるため、燃料集合体の上端と蓋部材との間には隙間は生じない。したがって、収納容器が胴本体の底部を下にして落下した場合、また、蓋部材を下にして落下した場合のいずれにおいても、収納容器内部のバスケット及び燃料集合体双方の浮き上がりを確実に低減させることが可能となる。

次の本発明に係る燃料集合体収納容器は、前記バスケットのセルに収納される前記燃料集合体と前記蓋部材との間に設けられた弾性部材によって前記バスケットの底板が前記胴本体の底部に押し付けられるように構成されていることを特徴とする。

この燃料集合体収納容器によれば、バスケットの底板が胴本体の底部に所定の力で押し付けられた状態で燃料集合体が収納されるため、バスケットの底板と胴本体の底部との間には隙間は生じない。したがって、収納容器が胴本体の底部を下にして落下した場合、また、蓋部材を下にして落下した場合のいずれにおいても、収納容器内部のバスケット及び燃料集合体双方の浮き上がりを確実に低減させることが可能となる。

本発明の燃料集合体収納容器では、バスケットの他端に底板を設け、この底板上に燃料集合体を載置した状態で燃料集合体をセルに収容する構成とするとともに、胴本体の底部とバスケットの底板との間、及び、バスケットのセルに収納される燃料集合体と蓋部材との間の少なくとも一方に弾性部材を設けた構成としている。上記構成としたことで、燃料集合体の収納時において、バスケット及び燃料集合体は、弾性部材の弾性力によって胴本体軸方向への移動が規制される。その結果、収納容器の落下に伴って発生する収納容器内部のバスケット及び燃料集合体双方の浮き上がりを低減させることができるため、燃料集合体の耐久性及び安全性をさらに高めることができる。また、輸送中等の振動を弾性体により低減する効果も期待できる。

図１は、実施の形態１の燃料集合体収納容器の全体構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態１に係る燃料集合体収納容器の概略断面図である。 図３は、図２に示した燃料集合体収納容器の部分拡大図である。 図４は、実施の形態２に係る燃料集合体収納容器の概略断面図である。 図５は、実施の形態３に係る燃料集合体収納容器の概略断面図である。 図６は、従来の燃料集合体収納容器の概略断面図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明に係る燃料集合体収納容器は、加圧水型原子力プラント（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）の燃料集合体に対して好適である。また、沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）などの原子力プラント全般への適用を除外するものではない。また、本発明に係る燃料集合体収納容器は、特に燃料集合体の輸送時において好適であるが、貯蔵時の適用が排除されるものではない。さらに、本発明に係る燃料集合体収納容器は、原子炉から取り出された燃料集合体の輸送のみならず、新しく製造されて原子炉に装荷される燃料集合体の輸送に適用してもよい。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る燃料集合体収納容器（以下、省略して「収納容器」とよぶ）の全体構成を示す模式図である。なお、図１では、バスケットに収容される燃料集合体を１つのみ示し、残りの燃料集合体の図示を省略している。また、図２は、図１に示した収納容器の概略断面図であり、燃料集合体を収容したバスケットが収納容器内部に配置され、かつ、収納容器の開口が蓋部材によって閉塞された状態を示している。また、図３は、図２の一部分を拡大して示した図である。

図１に例示される収納容器１０は、原子炉から取り出した燃料集合体４０を収納し、輸送及び貯蔵に用いられるものである。収納容器１０は、一端が開口した有底の胴本体１１と、胴本体１１の外側に取り付けられる中性子遮蔽体１２と、胴本体１１の開口を閉塞する蓋部材１３と、胴本体１１の内部に配置され、複数の燃料集合体４０をそれぞれ収容する複数のセル２１を有するバスケット２０、及び、バスケット２０とともに胴本体１１の内部に配置されるばね部材（弾性部材）３０Ａ，３０Ｂとを備えている。

胴本体１１は、炭素鋼やステンレス鋼からなる筒状の胴部と、当該胴部の他方の端部に設けられる底部とで構成されており、胴部と底部とで形成される内部空間（以下、これを「キャビティ」とよぶ）１５が、燃料集合体４０を収納する空間となる。キャビティ１５は、後述する燃料集合体４０の高さ寸法（全長）よりも大きい高さ寸法を有している。また、胴本体１１は、キャビティ１５に収納される燃料集合体４０から発生するγ線を遮蔽する機能を有している。なお、以下では胴本体１１の開口側を上端、底部側を下端として説明する。

中性子遮蔽体１２は、内部に中性子を遮蔽するための中性子遮蔽物（レジン）が設けられたものである。また、キャビティ１５において、胴本体１１の内周壁とバスケット２０との間にはスペーサ１４が配置されている。スペーサ１４は、バスケット２０に収納した燃料集合体４０からの崩壊熱を胴本体１１へ伝える。そして、崩壊熱は、胴本体１１及び中性子遮蔽体１２を介して大気中へ放出される。

蓋部材１３は、一次蓋１６と二次蓋１７とから構成され、キャビティ１５に燃料集合体４０が収容された後に胴本体１１の開口部１８に取り付けられることにより、キャビティ１５を密封するものである。一次蓋１６は、γ線を遮蔽する炭素鋼又はステンレス鋼から構成された円盤であり、胴本体１１の開口部１８に取り付けられる。二次蓋１７は、ステンレス鋼又は炭素鋼からなる円盤であり、一次蓋よりも大きな径を有している。この二次蓋１７は、一次蓋１６の外側を覆うように胴本体１１の開口部１８に取り付けられる。

バスケット２０は、複数の燃料集合体４０を所定の間隔を保って支持するための構造体である。バスケット２０は、たとえば図１に示すように、断面が矩形状を成す長尺の角パイプ２２を複数組み合わせることによって構成され、その横断面は格子形状を成している。従来のバスケットは両端が開放された形状を有しているが、本実施の形態で適用するバスケット２０は、図２に示すように一端のみが開口し、他端は底板２３によって閉塞された構成を有している。なお、以下ではバスケット２０の開口側を上端、底部側を下端として説明する。底板２３は、バスケット２０の下端全域に亘って配置されている。そして、各角パイプ２２の内部領域、すなわち、底板２３と側板２４（図３を参照）とで囲まれた領域が、ひとつの燃料集合体４０を収容する空間であるセル２１となっている。複数の燃料集合体４０は、図２及び図３に示すように、底板２３上に載置された状態で各セル２１に収容される。

また、バスケット２０は、図２及び図３に示すように、その高さ寸法が燃料集合体４０の全長よりも短く形成されている。このため、燃料集合体４０がセル２１に収容された状態において、燃料集合体４０の上端部分がセル２１の開口から突出している。本実施の形態では、バスケット２０の高さ寸法を燃料集合体４０における燃料の有効長程度としている。ここで、燃料集合体４０における燃料の有効長とは、燃料棒の中にウラン酸化物等の焼結体である燃料ペレットが存在する長さであり、加圧水型原子力プラントに用いる燃料集合体（全長：約４．１ｍ）の場合、燃料の有効長は約３．７ｍである。

この底板付きのバスケット２０は、従来の底無しの角パイプを複数組み合わせて形成した従来のバスケットの下端部に、溶接やボルト締結等の手段を用いて底板２３を取り付けたものであってもよく、また、有底の角パイプを複数組み合わせることにより形成したものであってもよい。なお、バスケット２０（底板２３を含む）を構成する角パイプ２２の材質としては、ステンレス鋼などの鋼材、又は、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末に中性子吸収性能をもつボロン又はボロンの化合物の粉末を添加したアルミニウム複合材又はアルミニウム合金を用いることができる。

バスケット２０に収容される燃料集合体４０は、図３に示すように、複数の燃料棒４１を複数の支持格子４２で束ねて構成されている。燃料棒４１の両方の端部には、それぞれ下部ノズル４３と上部ノズル４４とが配置されている。図３に示すように、燃料集合体４０は、下部ノズル４３がバスケット２０の底板２３に載置された状態でセル２１に収容される。そして、燃料集合体４０を収容したバスケット２０は、胴本体１１のキャビティ１５に配置される。図３に示すように、燃料集合体４０がキャビティ１５に収納された状態において、下部ノズル４３は胴本体１１の底部１９側に配置され、上部ノズル４４は一次蓋１６側に配置される。

ばね部材３０Ａ，３０Ｂは、キャビティ１５内において、燃料集合体４０を収容したバスケット２０をばねの弾性力によって支持するものである。図２及び図３に示すように燃料集合体４０を収容したバスケット２０がキャビティ１５に配置され、かつ、蓋部材１３によって胴本体１１の開口部１８が閉塞された状態において、ばね部材３０Ａは、胴本体１１における底部１９の上面とバスケット２０の底板２３との間に配置される一方、ばね部材３０Ｂは、燃料集合体４０における上部ノズル４４の上面と一次蓋１６の下面との間に配置されている。本実施の形態では、各セル２１に対して１個ずつばね部材３０Ａが配置されるとともに、各燃料集合体４０に対して１個ずつばね部材３０Ｂが配置されている。なお、ばね部材３０Ｂは、バスケット２０に収容されるすべての燃料集合体４０に対応させて配置する必要があるが、ばね部材３０Ａについては必ずしも各セル２１に対応させて配置する必要はなく、セル数よりも少ない個数であってもよい。

ばね部材３０Ａは、キャビティ１５にバスケット２０を配置する前に、予め各セル２１の底板２３の下面、又は、胴本体１１の底部１９の上面に取り付けられている。また、ばね部材３０Ｂについても、キャビティ１５にバスケット２０を配置する前に、予め各燃料集合体４０の上ノズル４４の上面、又は、一次蓋１６の下面に取り付けられている。そして、バスケット２０がキャビティ１５に配置され、一次蓋１６及び二次蓋１７によって胴本体１１の開口部１８が閉塞されることにより、ばね部材３０Ａ，３０Ｂは圧縮された状態でキャビティ１５内に配置される。

ばね部材３０Ａの弾性力は、蓋部材１３を締付けてばね部材３０Ａが圧縮された状態において、燃料集合体４０を一次蓋１６方向に押えつける力を持つように設定されている。さらに、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の弾性力を有するように設定することが望ましい。同様に、ばね部材３０Ｂの弾性力は、燃料集合体４０を底部１９方向に押えつける力を持つように設定されている。さらに、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の弾性力を有するように設定することが望ましい。このため、バスケット２０及び燃料集合体４０は、ばね部材３０Ａ，３０Ｂの弾性力によって、胴本体軸方向への移動が規制された状態で支持される。

次に、上記のように構成した収納容器１０の作用について説明する。上述したように、収納容器１０の輸送時又は貯蔵時に収納容器１０を吊り上げる際には、収納容器内部に収納された燃料集合体４０の重量で収納容器１０の底部１９が撓んだ状態となる（図６（ｂ）を参照）。従来の収納容器では、この状態から収納容器が鉛直方向下向き（図６（ｂ）の矢印Ａ方向）に落下したときに、胴本体の底部の撓みが解放されるとともに、底部からの上向きの力がバスケット及び燃料集合体に作用することで、キャビティ内でバスケット及び燃料集合体が浮き上がり、これらが一次蓋に衝突するおそれがあった（図６の（ｃ）を参照）。

これに対して、本実施の形態の収納容器１０では、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間、及び、燃料集合体４０の上ノズル４４と一次蓋１６との間に、上述した大きさの弾性力を有するばね部材３０Ａ，３０Ｂが配置され、キャビティ１５内においてばね部材３０Ａ，３０Ｂの弾性力によってバスケット２０及び燃料集合体４０が支持されている。このため、収納容器１０の落下時に底部１９の撓みが解放されて、底部１９からの上向きの力がバスケット２０及び燃料集合体４０に作用したとしても、ばね部材３０Ａ，３０Ｂの弾性力によってバスケット２０及び燃料集合体４０の上方への移動が規制される。その結果、バスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを従来に比して低減することができる。

また、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間、及び、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０の上部ノズル４４と一次蓋１６との間に、それぞればね部材３０Ａ，３０Ｂが設けられているため、収納容器１０が胴本体１１の底部１９を下にして落下した場合、また、蓋部材１３を下にして落下した場合のいずれにおいても、キャビティ１５内のバスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを確実に低減させることができる。

また、従来の収納容器では、収納容器の落下・転倒に伴いバスケット内の燃料集合体がバスケットに対してその長手方向に相対移動することを想定し、燃料集合体を確実に保持するために、バスケットの高さ寸法を燃料集合体のキャビティ内での移動距離分を考慮し、燃料集合体の移動においても燃料集合体の有効部がバスケットから外れないような長さに設定していた。これに対し、本実施の形態の収納容器１０の構成では、バスケット２０に収容される燃料集合体４０はバスケット２０に対して相対的に移動しない。すなわち、ばね部材３０Ａ，３０Ｂによってバスケット２０と燃料集合体４０との相対位置が固定されている。したがって、バスケット２０の高さ寸法を従来のバスケットの高さ寸法よりも短く設定することが可能である。上述したように、バスケット２０の高さ寸法の目安は、燃料集合体４０における燃料の有効長程度である。

なお、ばね部材３０Ａ，３０Ｂの弾性力を大きくすると、蓋部材１３で胴本体１１の開口部１８を塞ぐ際に、蓋部材１３を胴本体１１の開口部１８に着座させることができないという事態が想定される。すなわち、燃料集合体４０は一本あたり約７００ｋｇであり、たとえば燃料集合体４０を１０本収納した場合の重量は約７トンとなる。一方、蓋部材１３の重量は約３トン程度である。したがって、蓋部材１３の重さだけではばね部材３０Ａ，３０Ｂを圧縮することができない。このため、蓋部材１３を開口部１８に配置する際には、蓋部材１３の上部に補助重量体等を載せることによって、蓋部材１３を開口部１８に着座させる。

以上説明したように、本実施の形態の収納容器１０では、バスケット２０の下端に底板２３を設け、この底板２３上に燃料集合体４０を載置した状態で燃料集合体４０をセル２１に収容するとともに、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間、及び、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と一次蓋１６との間に、それぞればね部材３０Ａ，３０Ｂを設けた構成としている。上記のように構成したことで、キャビティ１５内において、バスケット２０及び燃料集合体４０は、ばね部材３０Ａ，３０Ｂの弾性力によって胴本体軸方向への移動が規制された状態で支持される。その結果、収納容器１０の落下に伴って発生する収納容器１０内部のバスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを従来に比して低減させることができ、燃料集合体４０の耐久性及び安全性をさらに高めることができる。

また、本実施の形態の収納容器１０によれば、バスケット２０と燃料集合体４０との相対位置が固定されるため、バスケット２０の高さ寸法を従来のバスケットよりも短くすることが可能となる。その結果、バスケット２０を構成する材料が少なくて済むため、材料コストの低減及び軽量化を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る収納容器について説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。図４は、実施の形態２の収納容器１０の概略断面図である。上述した実施の形態１では、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間、及び、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と一次蓋１６との間に、それぞればね部材３０Ａ，３０Ｂを設けた構成としたが、実施の形態２の収納容器１０は、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間にのみばね部材３０Ｃを設けた点が、実施の形態１の構成と異なっている。それ以外は実施の形態１の構成と同じである。

ばね部材３０Ｃは、キャビティ１５内において、燃料集合体４０を収容したバスケット２０をばねの弾性力によって支持するものである。図４に示すように燃料集合体４０を収容したバスケット２０がキャビティ１５に配置され、かつ、蓋部材１３によって胴本体１１の開口部１８が閉塞された状態において、ばね部材３０Ｃは、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間に配置されている。図４に示した例では、各セル２１に対して１個のばね部材３０Ｃが配置されている。なお、ばね部材３０Ｃは必ずしも各セル２１に対応させて配置する必要はなく、セル数よりも少ない個数であってもよい。

ばね部材３０Ｃは、キャビティ１５にバスケット２０を配置する前に、予め各セル２１の底板２３の下面、又は、胴本体１１の底部１９の上面に取り付けられている。そして、バスケット２０がキャビティ１５に配置され、一次蓋１６及び二次蓋１７によって胴本体１１の開口部１８が閉塞されることにより、ばね部材３０Ｃは圧縮された状態でキャビティ１５内に配置される。

ばね部材３０Ｃの弾性力は、蓋部材１３を締付けてばね部材３０Ｃが圧縮された状態において、燃料集合体４０を一次蓋１６方向に押えつける力を持つように設定されている。さらに、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の弾性力を有するように設定することが望ましい。このため、ばね部材３０Ｃによって燃料集合体４０の上端が一次蓋１６に押し付けられる。すなわち、バスケット２０及び燃料集合体４０は、ばね部材３０Ｃの弾性力によって胴本体軸方向への移動が規制された状態で支持される。

次に、上記のように構成した収納容器１０の作用について説明する。収納容器１０の輸送時又は貯蔵時に収納容器１０を吊り上げた際には、燃料集合体４０の重量で収納容器１０の底部１９が撓んだ状態となる（図６（ｂ）を参照）。従来の収納容器では、この状態から収納容器１０が鉛直方向下向き（図６（ｂ）の矢印Ａ方向）に落下したときに、底面１９の撓みが解放されるとともに、底面１９からの上向きの力がバスケット２０及び燃料集合体４０に作用することで、キャビティ１５内でバスケット２０及び燃料集合体４０が浮き上がり、これらが一次蓋１６に衝突するおそれがあった。

しかしながら、本実施の形態の収納容器１０では、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間に、上述した大きさの弾性力を有するばね部材３０Ｃが配置され、ばね部材３０Ｃによって燃料集合体４０の上端が一次蓋１１に押し付けられた状態で、バスケット２０及び燃料集合体４０が支持される。このため、収納容器１０の落下時に底部１９の撓みが解放され、底部１９からの上向きの力がバスケット２０及び燃料集合体４０に作用したとしても、ばね部材３０Ｃの弾性力によってバスケット２０及び燃料集合体４０の上方への移動が規制される。その結果、バスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを従来に比して低減することができる。

また、ばね部材３０Ｃの弾性力は、蓋部材１３を締付けてばね部材３０Ｃが圧縮された状態において、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の反発力を有するように設定されている。このため、ばね部材３０Ｃによって燃料集合体４０の上端が一次蓋１６に押し付けられた状態が保持されるため、燃料集合体４０の上端と一次蓋１６との間には隙間は生じない。したがって、収納容器１０が胴本体１１の底部１９を下にして落下した場合、また、蓋部材１３を下にして落下した場合のいずれにおいても、収納容器１０内部のバスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを確実に低減させることができる。

また、実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様に、バスケット２０に収容される燃料集合体４０はバスケット２０に対して相対的に移動しない。すなわち、バスケット２０と燃料集合体４０との相対位置が固定されている。このため、従来のバスケットの高さ寸法よりも短くすることが可能である。実施の形態２においても、バスケット２０の高さ寸法は燃料集合体４０における燃料の有効長程度としてある。

また、上述した実施の形態１と同様に、蓋部材１３を用いて胴本体１１の開口部１８を閉塞する際に蓋部材１３のみではばね部材３０Ｃが圧縮されず、蓋部材１３を開口部１８に着座できないという事態が想定されるため、蓋部材１３を開口部１８上に配置する際には蓋部材１３の上部に補助重量体（図示せず）を載せて着座させる。

以上説明したように、実施の形態２の収納容器１０では、バスケット２０の下端に底板２３を設け、この底板２３上に燃料集合体４０を載置した状態で燃料集合体４０をセル２１に収容するとともに、胴本体１１の底部１９とバスケット２０の底板２３との間にばね部材３０Ｃを設け、燃料集合体４０がキャビティ１５に収納された状態において、バスケット２０を介して燃料集合体４０の上端を一次蓋１６に押し付けるように構成している。上記のように構成したことで、バスケット２０及び燃料集合体４０は、ばね部材３０Ｃの弾性力によって胴本体軸方向への移動が規制された状態で支持される。その結果、収納容器１０の落下に伴って発生する収納容器１０内部のバスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを従来に比して低減させることができ、燃料集合体４０の耐久性及び安全性をさらに高めることができる。

また、実施の形態２の収納容器１０においても、上述した実施の形態１と同様に、バスケット２０と燃料集合体４０との相対位置が固定された構成であるため、バスケット２０の高さ寸法を従来のバスケットよりも短くすることが可能となる。その結果、バスケット２０を構成する材料が少なくて済むため、材料コストの低減及び軽量化を図ることができる。

なお、上記実施の形態では、ばね部材３０Ｃの弾性力を、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の反発力を有するように設定したが、これは一例であり、ばね部材３０Ｃの弾性力は、ばね部材の配置個数等によって異なる。要するに、燃料集合体４０がセル２１に収納され、かつ、蓋部材１３によって胴本体１１の開口部１８が閉塞された状態において、バスケット２０に作用するばね部材３０Ｃによって燃料集合体４０の上ノズル４４が一次蓋１６に対して所定の力で押し付けられた状態が保持されれば、上記効果は得られる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る収納容器について説明する。なお、上述した実施の形態１，２と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。図５は、実施の形態３の収納容器１０の概略断面図である。実施の形態３の収納容器１０は、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と一次蓋１６との間にのみばね部材３０Ｄを設けた点が、実施の形態１，２の構成と異なっている。それ以外は実施の形態１，２の構成と同じである。

ばね部材３０Ｄは、キャビティ１５内において、燃料集合体４０を収容したバスケット２０をばねの弾性力によって支持するものである。図５に示すように燃料集合体４０を収容したバスケット２０がキャビティ１５に収納され、かつ、蓋部材１３によって胴本体１１の開口部１８が閉塞された状態において、ばね部材３０Ｄは、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と一次蓋１６との間に配置されている。図５に示すように、ばね部材３０Ｄは、各燃料集合体４０に対して１個ずつ配置されている。

ばね部材３０Ｄは、キャビティ１５にバスケット２０を配置する前に、予め各燃料集合体４０の上ノズル４４、又は、一次蓋１６の下面に取り付けられている。そして、バスケット２０がキャビティ１５に配置され、蓋部材１３によって胴本体１１の開口部１８が閉塞されることにより、ばね部材３０Ｄは圧縮された状態でキャビティ１５内に配置される。

次に、上記のように構成した収納容器１０の作用について説明する。収納容器１０の輸送時又は貯蔵時に収納容器１０を吊り上げた際には、燃料集合体４０の重量で収納容器１０の底部１９が撓んだ状態となる（図６（ｂ）を参照）。従来の収納容器では、この状態から収納容器１０が鉛直方向下向き（図６（ｂ）の矢印Ａ方向）に落下したときに、底面１９の撓みが解放されるとともに、底面１９からの上向きの力がバスケット２０及び燃料集合体４０に作用することで、キャビティ１５内でバスケット２０及び燃料集合体４０が浮き上がり、これらが一次蓋１６に衝突するおそれがあった。

しかしながら、実施の形態３の収納容器１０では、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と一次蓋１６との間に、上述した大きさの弾性力を有するばね部材３０Ｄが配置され、ばね部材３０Ｄによってバスケット２０の底板２３が胴本体１１の底部１９に押し付けられた状態で、バスケット２０及び燃料集合体４０が支持される。このため、収納容器１０の落下時に底部１９の撓みが解放され、底部１９からの上向きの力がバスケット２０及び燃料集合体４０に作用したとしても、ばね部材３０Ｄの弾性力によってバスケット２０及び燃料集合体４０の上方への移動が規制される。その結果、バスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを低減することができる。

また、ばね部材３０Ｄの弾性力は、蓋部材１３を締付けてばね部材３０Ｄが圧縮された状態において、燃料集合体４０を底部１９方向に押えつける力を持つように設定されている。さらに、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の弾性力を有するように設定することが望ましい。このため、ばね部材３０Ｄによってバスケット２０の底板２３が胴本体１１の底部１９に所定の力で押し付けられた状態が保持される。このため、収納容器１０の姿勢が蓋部材１３を下側にした状態となっても、バスケット２０の底板２３と胴本体１１の底部１９との間に隙間が生じることはない。このため、収納容器１０が蓋部材１３を下にして落下した場合であっても、収納容器１０内部のバスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを従来に比して確実に低減させることができる。

また、実施の形態３においても、上述した実施の形態１，２と同様に、バスケット２０に収容される燃料集合体４０はバスケット２０に対して相対的に移動しない。すなわち、バスケット２０と燃料集合体４０との相対位置が固定されている。このため、従来のバスケットの高さ寸法よりも短くすることが可能である。なお、実施の形態３においても、バスケット２０の高さ寸法は燃料集合体４０における燃料の有効長程度としてある。

また、上述した実施の形態１，２と同様に、蓋部材１３を用いて胴本体１１の開口部１８を閉塞する際に蓋部材１３のみではばね部材３０Ｄが圧縮されず、蓋部材１３を開口部１８に着座できないという事態が想定されるため、蓋部材１３を開口部１８上に配置する際には蓋部材１３の上部に補助重量体（図示せず）を載せて着座させる。

以上説明したように、実施の形態３の収納容器１０では、バスケット２０の下端に底板２３を設け、この底板２３上に燃料集合体４０を載置した状態で燃料集合体４０をセル２１に収容するとともに、バスケット２０のセル２１に収納される燃料集合体４０と一次蓋１６との間にばね部材３０Ｄを設け、燃料集合体４０がキャビティ１５に収納された状態において、燃料集合体４０を介してバスケット２０の底板２３を胴本体１１の底部１９に押し付けるように構成している。上記のように構成したことで、バスケット２０及び燃料集合体４０は、ばね部材３０Ｄの弾性力により、胴本体軸方向への移動が規制された状態で支持される。その結果、収納容器１０の落下に伴って発生する収納容器１０内部のバスケット２０及び燃料集合体４０双方の浮き上がりを従来に比して低減させることができ、燃料集合体４０の耐久性及び安全性をさらに高めることができる。

また、実施の形態３の収納容器１０によれば、上記実施の形態１，２と同様に、バスケット２０と燃料集合体４０との相対位置が固定された構成であるため、バスケット２０の高さ寸法を従来のバスケットよりも短くすることが可能となる。その結果、バスケット２０を構成する材料が少なくて済むため、材料コストの低減及び軽量化を図ることができる。

なお、上記実施の形態では、ばね部材３０Ｄの弾性力を、一本の角パイプ２２及び燃料集合体４０の合計重量以上の反発力を有するように設定したが、これは一例であり、ばね部材３０Ｄの弾性力は、ばね部材の配置個数等によって異なる。要するに、燃料集合体４０がセル２１に収納され、かつ、蓋部材１３によって胴本体１１の開口部１８が閉塞された状態において、ばね部材３０Ｄによってバスケット２０の底板２３が胴本体１１の底部１９に対して所定の力で押し付けられた状態が保持されれば、上記効果は得られる。

なお、上記実施の形態１〜３では、弾性部材としてばね部材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを用いたが、これに限定されるものではない。たとえば、上記ばね部材３０Ａ〜３０Ｄに替えて、金属ハニカム、木材等の衝撃入力時に一部塑性変形するものを適用することもできる。

以上のように、本発明に係る燃料集合体収納容器は、輸送時・貯蔵時に燃料集合体収納容器が落下した際に発生するバスケット及び燃料集合体の浮き上がりを低減することに適している。

１０ 燃料集合体収納容器
１１ 胴本体
１２ 中性子遮蔽体
１３ 蓋部材
１４ スペーサ
１５ キャビティ
１６ 一次蓋
１７ 二次蓋
１８ 開口部
１９ 底部
２０ バスケット
２１ セル
２２ 角パイプ
２３ 底板
２４ 側板
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ ばね部材
４０ 燃料集合体
４１ 燃料棒
４２ 支持格子

Claims (4)

1. 一端が開口し、他端が閉塞された筒状をなす胴本体と、
   前記開口を閉塞する蓋部材と、
   前記胴本体の内部に配置され、燃料集合体を収容する複数のセルから構成されるバスケットと、を備え、
   前記バスケットは、
   一端部が開口するとともに他端部が底板により閉塞され、前記燃料集合体を前記セルに収容し前記底板上に前記燃料集合体を載置した状態となるように構成され、
   前記胴本体の底部と前記バスケットの前記底板との間、及び、前記バスケットのセルに収納される前記燃料集合体と前記蓋部材との間の少なくとも一方に弾性部材が設けられていることを特徴とする燃料集合体収納容器。
2. 前記胴本体の底部と前記バスケットの前記底板との間に第１の弾性部材が設けられるとともに、前記バスケットのセルに収納される前記燃料集合体と前記蓋部材との間に第２の弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体収納容器。
3. 前記胴本体の底部と前記バスケットの前記底板との間に設けられた弾性部材によって前記燃料集合体の上端が前記蓋部材に押し付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体収納容器。
4. 前記バスケットのセルに収納される前記燃料集合体と前記蓋部材との間に設けられた弾性部材によって前記バスケットの底板が前記胴本体の底部に押し付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体収納容器。

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