JP2013104852A - 使用済燃料ラックの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済燃料ラックの補強構造において、構造の簡素化及び低コスト化を可能とする一方で、適正に使用済燃料ラックの耐震性を向上することが可能とする。
【解決手段】使用済燃料ラック３２の上方に架設される水平支持部材４１，４２と、水平支持部材４１，４２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される鉛直支持部材４３とを設け、水平支持部材４１，４２の端部が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接することで、この水平支持部材４１，４２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉から取り出された使用済燃料棒を一時的に貯蔵する使用済燃料ラックの補強構造に関するものである。

原子力発電プラントの一つとして、加圧水型原子炉があり、この加圧水型原子炉では、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電している。

このような原子力発電プラントでは、加圧水型原子炉から取り出された使用済燃料棒を一時的に貯蔵する使用済燃料プールが原子炉建屋に設けられており、この使用済燃料プールには、多数の使用済燃料棒を立てた状態で支持する使用済燃料ラックが設置されている。このような使用済燃料ラックとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された燃料ラック上部支持構造は、燃料ラックの上部を支持する一体形スペーサを設け、この一体形スペーサを、燃料ラック間及び燃料ラックと燃料プール壁の間にその間隙を埋めるテーパ状のスペーサと、各スペーサを一体に結合するフレームとから構成し、一体形スペーサ全体の自重によって燃料ラックの上部に設置するものである。

特開２０００−２７５３８５号公報

上述した従来の燃料ラック上部支持構造では、燃料ラック間及び燃料ラックと燃料プール壁の間に挿入するテーパ状のスペーサが必要となる。即ち、このテーパ状のスペーサを多数用いなければならず、構造が複雑となってしまう。また、燃料ラック間の隙間量や燃料ラックと燃料プール壁の間の隙間にばらつきがあった場合、テーパ状のスペーサは適正にその隙間に挿入されず、ラックの耐震性を十分に確保することが困難となる。

本発明は上述した課題を解決するものであり、構造の簡素化及び低コスト化を可能とする一方で、適正に使用済燃料ラックの耐震性を向上することが可能な使用済燃料ラックの補強構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の使用済燃料ラックの補強構造は、使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルを有し、使用済燃料プールに配置された使用済燃料ラックにおいて、前記使用済燃料ラックの上方に架設される水平支持部材と、前記水平支持部材を上下に貫通すると共に下部が前記セルに挿入される鉛直支持部材と、前記水平支持部材を前記使用済燃料プールに対して水平方向への移動を拘束する拘束部材と、を備えることを特徴とするものである。

従って、使用済燃料ラックの上方に水平支持部材が架設され、鉛直支持部材が水平支持部材を上下に貫通してセルに挿入されることで、使用済燃料ラックと水平支持部材が水平方向に相対移動不能に連結され、水平支持部材が拘束部材により使用済燃料プールに拘束されることで、使用済燃料ラックが使用済燃料プールに対して水平方向へ移動不能となり、適正に使用済燃料ラックの耐震性を向上することができると共に、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造では、前記拘束部材は、前記水平支持部材を前記使用済燃料プールに対して互いに交差する２つの水平方向への移動を拘束することを特徴としている。

従って、使用済燃料プールに対して使用済燃料ラックが水平方向へ移動不能となり、使用済燃料ラックの耐震性を向上することができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造では、前記拘束部材は、前記水平支持部材に設けられて前記使用済燃料プールの壁面に当接することで前記水平支持部材の水平方向への移動を阻止する当接部材を有することを特徴としている。

従って、使用済燃料ラックと一体の水平支持部材に設けられた当接部材が使用済燃料プールの壁面に当接することで、簡単な構成で使用済燃料ラックにおける上部の水平移動を阻止することができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造では、前記水平支持部材は、互いに交差する２つの水平方向に沿った第１水平支持部材及び第２水平支持部材を有し、前記鉛直支持部材は、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材を上下に貫通して下部が前記セルに挿入され、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材は、長手方向の端部に設けられた前記当接部材が前記使用済燃料プールの壁面に当接することで水平方向への移動が阻止されることを特徴としている。

従って、第１水平支持部材及び第２水平支持部材は、使用済燃料プールの中で端部の当接部材が使用済燃料プールの壁面に当接することで、使用済燃料ラックの水平移動を阻止することとなり、鉛直支持部材を小型化することができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造では、前記水平支持部材は、前記使用済燃料プールの上方に架設されて互いに交差する２つの水平方向に沿った第１水平支持部材及び第２水平支持部材を有し、前記鉛直支持部材は、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材を上下に貫通して下部が前記セルに挿入され、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材は、長手方向の端部に設けられた前記当接部材が前記使用済燃料プールの壁面に当接することで水平方向への移動が阻止されることを特徴としている。

従って、第１水平支持部材及び第２水平支持部材は、使用済燃料プールの外で端部の当接部材が使用済燃料プールの壁面に当接することで、使用済燃料ラックの水平移動を阻止することとなり、第１水平支持部材及び第２水平支持部材の熱伸びによる不具合を抑制することができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造では、前記水平支持部材は、前記使用済燃料プールの上方に架設され、長手方向の端部が拘束部材としての固定部材により前記使用済燃料プールに固定されることで水平方向への移動が阻止されることを特徴としている。

従って、水平支持部材は、使用済燃料プールの外で端部が固定部材により固定されることで、使用済燃料ラックの水平移動を阻止することとなり、水平支持部材を小型化することができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造では、前記水平支持部材と前記使用済燃料プールとの間に少なくとも前記水平支持部材における水平方向の熱伸びを吸収する熱伸び吸収部材が設けられることを特徴としている。

従って、熱伸び吸収部材により水平支持部材における水平方向の熱伸びを吸収することで、常時、使用済燃料ラックの水平移動を阻止して耐震性を向上することができる。

本発明の使用済燃料ラックの補強構造によれば、使用済燃料ラックの上方に架設される水平支持部材と、水平支持部材を上下に貫通すると共に下部がセルに挿入される鉛直支持部材と、水平支持部材を使用済燃料プールに対して水平方向への移動を拘束する拘束部材とを設けるので、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる一方で、適正に使用済燃料ラックの耐震性を向上することができる。

図１は、本発明の実施例１に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの概略構成図である。 図２は、実施例１の使用済燃料プールの縦断面図である。 図３は、原子力発電プラントを表す概略構成図である。 図４は、原子炉格納容器を表す概略図である。 図５は、本発明の実施例２に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの概略構成図である。 図６は、実施例２の使用済燃料プールの縦断面図である。 図７は、図６のVII−VII断面図である。 図８は、本発明の実施例３に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの縦断面図である。 図９は、図８のIX−IX断面図である。 図１０は、本発明の実施例４に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの概略構成図である。 図１１は、実施例４の使用済燃料プールの縦断面図である。 図１２は、本発明の実施例５に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの縦断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る使用済燃料ラックの補強構造の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例１に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの概略構成図、図２は、実施例１の使用済燃料プールの縦断面図、図３は、原子力発電プラントを表す概略構成図、図４は、原子炉格納容器を表す概略図である。

実施例１の原子力発電プラントに適用された原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

即ち、この加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図３に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、原子炉格納容器１１の外部に設けられたタービン１８及び復水器１９と冷却水配管２０，２１を介して連結されており、冷却水配管２１に給水ポンプ２２が設けられている。また、タービン１８には発電機２３が接続され、復水器１９には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２４及び排水管２５が連結されている。従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管２０を通してタービン１８に送られ、この蒸気によりタービン１８を駆動して発電機２３により発電を行う。タービン１８を駆動した蒸気は、復水器１９で冷却された後、冷却水配管２１を通して蒸気発生器１３に戻される。

このように構成された原子力発電プラントの原子炉格納容器１１は、図４に示すように、内部に上述した加圧水型原子炉１２、蒸気発生器１３、加圧器１６などが収容されている。一方、原子炉格納容器１１に隣接して燃料取扱建屋３０が設置され、この燃料取扱建屋３０内に使用済み燃料プール３１が設けられており、この使用済み燃料プール３１の内部に使用済み燃料ラック３２が設置されている。この使用済み燃料ラック３２は、加圧水型原子炉１２で使用された使用済の燃料（燃料棒）を一時的に貯蔵するものであり、この使用済み燃料ラック３２に貯蔵された使用済燃料は、使用済み燃料プール３１に充填され、且つ、循環する冷却水により冷却可能となっている。

使用済み燃料ラック３２は、図１及び図２に示すように、底付の四角筒形状をなし、上方が開口しており、内部に複数の四角管が均等間隔で配置され、溶接により固定されることで、使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセル３２ａが形成されている。このセル３２ａは、使用済み燃料ラック３２内の下部に隣接するもの同士が連通している。

使用済み燃料プール３１は、所定の大きさを有し、底部３１ａにベースフレーム３３が固定されており、使用済燃料ラック３２がこのベースフレーム３３上に固定されている。この使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１内の中央にて、ベースフレーム３３上に互いに所定の隙間をもって６個配置されており、使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂとの間に所定の隙間をもって配置されている。そして、使用済み燃料プール３１は、内部に使用済燃料ラック３２の全体が浸漬されるように冷却水が充填されている。なお、ここでは、使用済燃料ラック３２を使用済み燃料プール３１内に６個配置したが、この個数に限定されるものではない。

実施例１の使用済燃料ラックの補強構造は、使用済燃料ラック３２の上方に架設される２つの第１水平支持部材４１及び２つの第２水平支持部材４２と、この各水平支持部材４１，４２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される４つの鉛直支持部材４３と、水平支持部材４１，４２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束する拘束部材とから構成されている。

２つの第１水平支持部材４１は、使用済み燃料プール３１内で水平方向（Ｘ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｙ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第１水平支持部材４１は、使用済燃料ラック３２上に載置され、上下に貫通する貫通孔４１ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。一方、２つの第２水平支持部材４２は、第１水平支持部材４１とほぼ同様の構成をなし、使用済み燃料プール３１内で第１水平支持部材４１と交差（直交）する水平方向（Ｙ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｘ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第２水平支持部材４２は、使用済燃料ラック３２上、具体的には、各第１水平支持部材４１上に載置され、上下に貫通する貫通孔４２ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。

４つの鉛直支持部材４３は、例えば、丸棒であって、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２とが重ねられた位置で、各貫通孔４１ａ，４２ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入されている。

この場合、第１水平支持部材４１は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｘ方向）長さに対応した長さ、具体的には、使用済み燃料プール３１における水平なＸ方向長さより若干短い長さに設定されている。一方、第２水平支持部材４２は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｙ方向）長さに対応した長さ、具体的には、使用済み燃料プール３１における水平なＹ方向長さより若干短い長さに設定されている。

そして、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２は、長手方向における各端部に熱伸び吸収部材としての弾性部材（例えば、ゴム部材）４４，４５が取付けられている。即ち、第１水平支持部材４１は、各端部に弾性部材４４が取付けられることで、その長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｘ方向）長さとほぼ同じ長さとなる。また、第２水平支持部材４２は、各端部に弾性部材４５が取付けられることで、その長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｙ方向）長さとほぼ同じ長さとなる。

ここで、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２は、端部（弾性部材４４，４５）が使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接することで、この第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２の水平方向への移動が阻止されることから、本発明の拘束部材として、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２自体の配置と長さが機能する。また、本発明の当接部材は、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２の端部が機能する。

なお、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２は、材質をスチール、アルミニウム、炭素繊維、ガラス繊維などとすることが好ましく、その形状は所定の長さを有すれば、いずれの形状であってもよく、十分な強度を確保するために矩形断面、Ｈ型断面、ＬＨ型断面、Ｃ型断面などとすればよい。また、鉛直支持部材４３は、同様に、材質をスチール、アルミニウム、炭素繊維、ガラス繊維などとすることが好ましく、その形状は所定の長さ、つまり、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２を貫通して使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入可能な長さを有すれば、いずれの形状であってもよく、丸型断面や角型断面などとすればよい。そして、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２に形成された貫通孔４１ａ，４２ａは、使用済燃料ラック３２の各セル３２ａの位置に対応した位置で、鉛直支持部材４３の断面形状と同形状に形成することが好ましく、内周面に鉛直支持部材４３が隙間なく嵌合するための弾性部材（熱伸び吸収部材）を装着することが好ましい。

従って、複数の使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１のベースフレーム３３上に所定隙間を持って固定されており、この使用済燃料ラック３２の上に２つの第１水平支持部材４１を載置すると共に、この各第１水平支持部材４１の上に交差するように２つの第２水平支持部材４２を重ねて載置する。このとき、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２は、各端部に取付けられた弾性部材４４，４５が使用済み燃料プール３１における各壁面３１ｂに当接すると共に、各貫通孔４１ａ，４２ａが一致した位置に調整される。

そして、４つの鉛直支持部材４３は、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２とが重ねられた位置で、各貫通孔４１ａ，４２ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される。そのため、鉛直支持部材４３と各水平支持部材４１，４２とが水平方向に対して一体に連結される。その結果、各使用済燃料ラック３２は、下部が使用済み燃料プール３１の底部３１ａに固定される一方、上部が鉛直支持部材４３及び各水平支持部材４１，４２により使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに支持されることから、水平方向に対する耐震性が向上する。

このように実施例１の使用済燃料ラックの補強構造にあっては、使用済燃料ラック３２の上方に架設される水平支持部材４１，４２と、水平支持部材４１，４２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される鉛直支持部材４３とを設け、水平支持部材４１，４２の端部が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接することで、この水平支持部材４１，４２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束している。

従って、使用済燃料ラック３２の上に各水平支持部材４１，４２が架設され、鉛直支持部材４３がこの水平支持部材４１，４２を上下に貫通してセル３２ａに挿入されることで、使用済燃料ラック３２と水平支持部材４１，４２が水平方向に相対移動不能に連結され、水平支持部材４１，４２の端部が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向へ移動不能となる。そのため、使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１に対して水平方向の移動が拘束されることとなり、適正に使用済燃料ラック３２の耐震性を向上することができると共に、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

また、実施例１の使用済燃料ラックの補強構造では、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２を使用済燃料プール３１内で互いに交差する２つの水平方向に沿って重ねるように配置し、鉛直支持部材４３をこの第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２の重なった部分を上下に貫通して下部をセル３２ａに挿入し、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２の端部を使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向への移動を阻止している。従って、第１水平支持部材４１及び第２水平支持部材４２は、使用済燃料プール３１の中で端部を使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接するだけで、使用済燃料ラック３２の水平移動を阻止することとなり、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

この場合、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２を使用済燃料ラック３２の上に載置した状態で、鉛直支持部材４３を貫通させることで、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２の長さを短くすることができると共に、鉛直支持部材４３の長さを短くすることができ、小型化を可能とすることができる。

なお、使用済燃料ラック３２は、セル３２ａ内に使用済の燃料が貯蔵されているものの、この燃料は、全てのセル３２ａ内に貯蔵されてはおらず、空のセル３２ａが存在する。そのため、第１水平支持部材４１と第２水平支持部材４２を空のセル３２ａの上方で交差させ、ここに各鉛直支持部材４３を貫通し、空のセル３２ａに挿入すればよい。そのため、既存の使用済燃料ラック３２に対して容易に耐震補強を行うことが可能となる。

また、実施例１の使用済燃料ラックの補強構造では、各水平支持部材４１，４２の端部に弾性部材４４，４５を設けており、この各水平支持部材４１，４２は、弾性部材４４，４５を介して端部を使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接している。従って、冷却水の温度変化に応じた熱伸びにより各水平支持部材４１，４２の長さが変動しても、弾性部材４４，４５の伸縮によりその伸びが吸収されることとなり、常時、使用済燃料ラック３２の水平移動を阻止して耐震性を向上することができる。

図５は、本発明の実施例２に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの概略構成図、図６は、実施例２の使用済燃料プールの縦断面図、図７は、図６のVII−VII断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２の使用済燃料ラックの補強構造は、図５から図７に示すように、使用済燃料ラック３２の上方に架設される２つの第１水平支持部材５１及び２つの第２水平支持部材５２と、この各水平支持部材５１，５２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される４つの鉛直支持部材５３と、水平支持部材５１，５２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束する拘束部材とから構成されている。

２つの第１水平支持部材５１は、使用済み燃料プール３１の上方で水平方向（Ｘ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｙ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第１水平支持部材５１は、使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置され、上下に貫通する貫通孔５１ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。一方、２つの第２水平支持部材５２は、第１水平支持部材５１とほぼ同様の構成をなし、使用済み燃料プール３１の上方で第１水平支持部材５１と交差（直交）する水平方向（Ｙ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｘ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第２水平支持部材５２は、使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃ、具体的には、各第１水平支持部材５１上に載置され、上下に貫通する貫通孔５２ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。

４つの鉛直支持部材５３は、例えば、丸棒であって、第１水平支持部材５１と第２水平支持部材５２とが重ねられた位置で、各貫通孔５１ａ，５２ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入されている。

この場合、第１水平支持部材５１は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｘ方向）長さより長い長さに設定されている。一方、第２水平支持部材５２は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｙ方向）長さより長い長さに設定されている。そして、第１水平支持部材５１は、長手方向における各端部の下面に当接部材５４が固定され、第２水平支持部材５２は、長手方向における各端部の下面に当接部材５５が固定されている。この場合、第１水平支持部材５１における各当接部材５４の間隔の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｘ方向）長さに対応した長さ、具体的には、使用済み燃料プール３１における水平なＸ方向長さより若干短い長さに設定されている。一方、第２水平支持部材５２における各当接部材５５の間隔の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｙ方向）長さに対応した長さ、具体的には、使用済み燃料プール３１における水平なＹ方向長さより若干短い長さに設定されている。

ここで、第１水平支持部材５１及び第２水平支持部材５２は、各当接部材５４，５５が使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接することで、この第１水平支持部材５１及び第２水平支持部材５２の水平方向への移動が阻止されることから、本発明の拘束部材として、各当接部材５４，５５が機能する。なお、各当接部材５４，５５における使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに対する当接面に、熱伸び吸収部材としての弾性部材を取付けてもよい。

従って、複数の使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１のベースフレーム３３上に所定隙間を持って固定されており、使用済み燃料プール３１の上方に２つの第１水平支持部材５１を架設すると共に、この各第１水平支持部材５１の上に交差するように２つの第２水平支持部材５２を重ねて架設する。このとき、第１水平支持部材５１及び第２水平支持部材５２は、各端部に固定された当接部材５４，５５が使用済み燃料プール３１における各壁面３１ｂに当接すると共に、各貫通孔５１ａ，５２ａが一致した位置に調整される。また、各第１水平支持部材５１は、端部が使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置される一方、各第２水平支持部材５２は、第１水平支持部材５１上に載置されることから、端部が使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃにスペーサ５６を介して載置される。

そして、４つの鉛直支持部材５３は、第１水平支持部材５１と第２水平支持部材５２とが重ねられた位置で、各貫通孔５１ａ，５２ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される。そのため、鉛直支持部材５３と各水平支持部材５１，５２とが水平方向に対して一体に連結される。その結果、各使用済燃料ラック３２は、下部が使用済み燃料プール３１の底部３１ａに固定される一方、上部が鉛直支持部材５３及び各水平支持部材５１，５２により使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに支持されることから、水平方向に対する耐震性が向上する。

なお、使用済燃料ラック３２は、セル３２ａ内に使用済の燃料が貯蔵されているものの、この燃料は、全てのセル３２ａ内に貯蔵されてはおらず、空のセル３２ａが存在する。そのため、第１水平支持部材５１と第２水平支持部材５２を空のセル３２ａの上方で交差させ、ここに各鉛直支持部材５３を貫通し、空のセル３２ａに挿入すればよい。そのため、既存の使用済燃料ラック３２に対して容易に耐震補強を行うことが可能となる。

このように実施例２の使用済燃料ラックの補強構造にあっては、第１水平支持部材５１と第２水平支持部材５２を使用済燃料プール３１の上方で互いに交差する２つの水平方向に沿って重ねるように配置し、鉛直支持部材５３をこの第１水平支持部材５１及び第２水平支持部材５２の重なった部分を上下に貫通して下部をセル３２ａに挿入し、第１水平支持部材５１及び第２水平支持部材５２の端部に設けられた当接部材５４，５５を使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向への移動を阻止している。

従って、使用済燃料プール３１の上方に各水平支持部材５１，５２が架設され、鉛直支持部材５３がこの水平支持部材５１，５２を上下に貫通してセル３２ａに挿入されることで、使用済燃料ラック３２と水平支持部材５１，５２が水平方向に相対移動不能に連結され、水平支持部材５１，５２の当接部材５４，５５が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向へ移動不能となる。そのため、使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１に対して水平方向の移動が拘束されることとなり、適正に使用済燃料ラック３２の耐震性を向上することができると共に、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

この場合、第１水平支持部材５１と第２水平支持部材５２を使用済燃料プール３１の上方に架設した状態で、鉛直支持部材５３を貫通させることで、第１水平支持部材５１と第２水平支持部材５２は冷却水に浸漬することはなく、熱伸びがほとんどなく、使用済燃料ラック３２を適正に使用済み燃料プール３１に対して水平移動不能に拘束することができる。

図８は、本発明の実施例３に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの縦断面図、図９は、図８のIX−IX断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例３の使用済燃料ラックの補強構造は、使用済燃料ラック３２の上方に架設される２つの第１水平支持部材６１及び２つの第２水平支持部材６２と、この各水平支持部材６１，６２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される４つの鉛直支持部材６３と、水平支持部材６１，６２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束する拘束部材とから構成されている。

２つの第１水平支持部材６１は、図８及び図９に示すように、使用済み燃料プール３１の上方で水平方向（Ｘ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｙ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第１水平支持部材５１は、使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置され、上下に貫通する貫通孔６１ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。一方、２つの第２水平支持部材６２は、第１水平支持部材６１とほぼ同様の構成をなし、使用済み燃料プール３１の上方で第１水平支持部材６１と交差（直交）する水平方向（Ｙ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｘ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第２水平支持部材６２は、使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃ、具体的には、各第１水平支持部材６１上（または、第１水平支持部材６１下）に載置され、上下に貫通する貫通孔６２ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。

４つの鉛直支持部材６３は、例えば、丸棒であって、第１水平支持部材６１と第２水平支持部材６２とが重ねられた位置で、各貫通孔６１ａ，６２ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入されている。

この場合、第１水平支持部材６１は、長手方向にほぼ直線状に形成されている。一方、第２水平支持部材６２は、中間部が上方に屈曲した段付部６２Ａが設けられている。この場合、第２水平支持部材６２は、中間部が下方に屈曲した段付部６２Ｂを設けてもよい。そして、第１水平支持部材６１は、長手方向における各端部の下面に当接部材６４が固定され、第２水平支持部材６２は、長手方向における各端部の下面に当接部材６５が固定されている。そして、第１水平支持部材６１及び第２水平支持部材６２は、各当接部材６４，６５が使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接することで、この第１水平支持部材６１及び第２水平支持部材６２の水平方向への移動が阻止されている。

従って、複数の使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１のベースフレーム３３上に所定隙間を持って固定されており、使用済み燃料プール３１の上方に２つの第１水平支持部材６１を架設すると共に、この各第１水平支持部材６１の上に交差するように２つの第２水平支持部材６２を重ねて架設する。このとき、第１水平支持部材６１及び第２水平支持部材６２は、各端部に固定された当接部材６４，６５が使用済み燃料プール３１における各壁面３１ｂに当接すると共に、各貫通孔６１ａ，６２ａが一致した位置に調整される。また、各第１水平支持部材６１は、端部が使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置されると共に、各第２水平支持部材６２は、段付部６１Ａ（段付部６１Ｂ）を有することから、端部が使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置される。

そして、４つの鉛直支持部材６３は、第１水平支持部材６１と第２水平支持部材６２とが重ねられた位置で、各貫通孔６１ａ，６２ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される。そのため、鉛直支持部材６３と各水平支持部材６１，６２とが水平方向に対して一体に連結される。その結果、各使用済燃料ラック３２は、下部が使用済み燃料プール３１の底部３１ａに固定される一方、上部が鉛直支持部材６３及び各水平支持部材６１，６２により使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに支持されることから、水平方向に対する耐震性が向上する。

なお、使用済燃料ラック３２は、セル３２ａ内に使用済の燃料が貯蔵されているものの、この燃料は、全てのセル３２ａ内に貯蔵されてはおらず、空のセル３２ａが存在する。そのため、第１水平支持部材６１と第２水平支持部材６２を空のセル３２ａの上方で交差させ、ここに各鉛直支持部材６３を貫通し、空のセル３２ａに挿入すればよい。そのため、既存の使用済燃料ラック３２に対して容易に耐震補強を行うことが可能となる。

このように実施例３の使用済燃料ラックの補強構造にあっては、第１水平支持部材６１と第２水平支持部材６２を使用済燃料プール３１の上方で互いに交差する２つの水平方向に沿って重ねるように配置し、鉛直支持部材６３をこの第１水平支持部材６１及び第２水平支持部材６２の重なった部分を上下に貫通して下部をセル３２ａに挿入し、第１水平支持部材６１及び第２水平支持部材６２の端部に設けられた当接部材６４，６５を使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向への移動を阻止している。

従って、使用済燃料プール３１の上方に各水平支持部材６１，６２が架設され、鉛直支持部材６３がこの水平支持部材６１，６２を上下に貫通してセル３２ａに挿入されることで、使用済燃料ラック３２と水平支持部材６１，６２が水平方向に相対移動不能に連結され、水平支持部材６１，６２の当接部材６４，６５が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向へ移動不能となる。そのため、使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１に対して水平方向の移動が拘束されることとなり、適正に使用済燃料ラック３２の耐震性を向上することができると共に、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

この場合、第２水平支持部材６２は、中間部が上方に屈曲した段付部６２Ａ、または、下方に屈曲した段付部６２Ｂを設けており、第１水平支持部材６１の上に第２水平支持部材６２を重ねたとしても、各水平支持部材６１，６２の端部を使用済燃料プール３１の上面３１ｃに直接載置することができ、スペーサなどを不要として低コスト化を可能とすることができる。

図１０は、本発明の実施例４に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの概略構成図、図１１は、実施例４の使用済燃料プールの縦断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例４の使用済燃料ラックの補強構造は、図１０及び図１１に示すように、使用済燃料ラック３２の上方に架設される２つの水平支持部材７１と、この水平支持部材７１を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される６つの鉛直支持部材７３と、水平支持部材７１を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束する拘束部材とから構成されている。

２つの水平支持部材７１は、使用済み燃料プール３１の上方で水平方向（Ｘ方向）に沿って配置されると共に、互いに水平方向（Ｙ方向）に所定の隙間をもって配置されている。この各第１水平支持部材７１は、使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置され、上下に貫通する貫通孔７１ａが長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。６つの鉛直支持部材７３は、例えば、丸棒であって、水平支持部材７１の各貫通孔７１ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入されている。

この場合、水平支持部材７１は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向（Ｘ方向）長さより長い長さに設定されている。そして、水平支持部材７１は、長手方向における各端部が使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置されており、拘束部材としての固定ボルト７４によりこの上面３１ｃに固定されている。

従って、複数の使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１のベースフレーム３３上に所定隙間を持って固定されており、使用済み燃料プール３１の上方に２つの水平支持部材７１を架設する。このとき、水平支持部材７１は、各端部が使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置される。そして、６つの鉛直支持部材７３は、水平支持部材７１の各貫通孔７１ａを上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される。この場合、各鉛直支持部材７３は、異なる使用済燃料ラック３２のセル３２ａに挿入される。そのため、鉛直支持部材７３と各水平支持部材７１とが水平方向に対して一体に連結される。

続いて、使用済み燃料プール３１外の上面３１ｃに載置された水平支持部材７１の各端部が、各固定ボルト７４により上面３１ｃに固定されることで、使用済み燃料プール３１に対して水平支持部材７１の水平移動が阻止される。その結果、各使用済燃料ラック３２は、下部が使用済み燃料プール３１の底部３１ａに固定される一方、上部が鉛直支持部材７３及び各水平支持部材７１により使用済み燃料プール３１に支持されることから、水平方向に対する耐震性が向上する。

このように実施例４の使用済燃料ラックの補強構造にあっては、水平支持部材７１を使用済燃料プール３１の上方に配置し、鉛直支持部材７３をこの水平支持部材７１を上下に貫通して下部をセル３２ａに挿入し、水平支持部材７１の各端部を固定ボルト７４により使用済燃料プール３１の上面３１ｃに固定している。

従って、使用済燃料プール３１の上方に各水平支持部材７１が架設され、鉛直支持部材７３がこの水平支持部材７１を上下に貫通してセル３２ａに挿入されることで、使用済燃料ラック３２と水平支持部材７１が水平方向に相対移動不能に連結され、水平支持部材７１が固定ボルト７４により使用済燃料プール３１の上面３１ｃに固定されて水平方向へ移動不能となる。そのため、使用済燃料ラック３２は、使用済み燃料プール３１に対して水平方向の移動が拘束されることとなり、適正に使用済燃料ラック３２の耐震性を向上することができると共に、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

この場合、２つの水平支持部材７１を使用済燃料プール３１の外で端部を固定ボルト７４により上面３１ｃに固定することで、使用済燃料ラック３２の水平移動を阻止することとなり、水平支持部材７１の個数を減少して小型化することができる。

図１２は、本発明の実施例５に係る使用済燃料ラックの補強構造を表す使用済燃料プールの縦断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例５において、図１２に示すように、使用済み燃料ラック８１は、上部面格子８２と下部面格子８３とから構成されており、この上下の面格子８２，８２が使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルとして機能する。そして、上部面格子８２及び下部面格子８３は、外周部に固定される支持枠８４，８５が固定金具８６，８７により使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに支持されている。この場合、支持枠８４，８５は、各面格子８２，８３の熱伸びを考慮して水平方向に所定量だけ移動可能となるように使用済燃料プール３１に支持されている。そして、使用済み燃料プール３１は、内部に使用済燃料ラック８１の全体が浸漬されるように冷却水が充填されている。

実施例５の使用済燃料ラックの補強構造は、使用済燃料ラック８１の上方に架設される２つの第１水平支持部材９１及び２つの第２水平支持部材９２と、この各水平支持部材９１，９２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック８１のセル３２ａに挿入される４つの鉛直支持部材９３と、水平支持部材９１，９２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束する拘束部材とから構成されている。

２つの第１水平支持部材９１は、使用済み燃料プール３１内で水平方向に沿って互いに所定の隙間をもって配置されている。この各第１水平支持部材９１は、使用済燃料ラック８１上に載置され、上下に貫通する貫通孔（図示略）が長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。一方、２つの第２水平支持部材９２は、第１水平支持部材９１とほぼ同様の構成をなし、使用済み燃料プール３１内で第１水平支持部材９１と交差（直交）する水平方向に沿って互いに所定の隙間をもって配置されている。この各第２水平支持部材９２は、使用済燃料ラック８１上、具体的には、各第１水平支持部材９１上に載置され、上下に貫通する貫通孔（図示略）が長手方向に所定間隔（等間隔）で複数形成されている。

４つの鉛直支持部材９３は、例えば、丸棒であって、第１水平支持部材９１と第２水平支持部材９２とが重ねられた位置で、各貫通孔を上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック８１のセルに挿入されている。

この場合、第１水平支持部材９１は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向長さとほぼ同様の長さに設定されており、端部が使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接している。一方、第２水平支持部材９２は、水平方向の長さが使用済み燃料プール３１における水平方向長さとほぼ同様の長さに設定されており、端部が使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに当接している。

従って、複数の使用済燃料ラック８１は、上部面格子８２及び下部面格子８３の支持枠８４，８５が固定金具８６，８７により使用済燃料プール３１の壁面３１ｂに支持されている。そして、使用済燃料ラック８１は上部に２つの第１水平支持部材９１が載置されると共に、この各第１水平支持部材９１の上に交差するように２つの第２水平支持部材９２が重ねて載置される。このとき、第１水平支持部材９１及び第２水平支持部材９２は、各端部が使用済み燃料プール３１における各壁面３１ｂに当接する。

そして、４つの鉛直支持部材９３は、第１水平支持部材９１と第２水平支持部材９２とが重ねられた位置で、各貫通孔を上方から貫通し、下端部が使用済燃料ラック８１のセルに挿入される。そのため、鉛直支持部材９３と各水平支持部材９１，９２とが水平方向に対して一体に連結される。その結果、各使用済燃料ラック８１は、鉛直支持部材９３及び各水平支持部材９１，９２により使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに支持されることから、水平方向に対する耐震性が向上する。

このように実施例５の使用済燃料ラックの補強構造にあっては、使用済燃料ラック８１の上方に架設される水平支持部材９１，９２と、水平支持部材９１，９２を上下に貫通すると共に下部が使用済燃料ラック８１のセルに挿入される鉛直支持部材９３とを設け、水平支持部材９１，９２の端部が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接することで、この水平支持部材９１，９２を使用済燃料プール３１に対して水平方向への移動を拘束している。

従って、使用済燃料ラック８１の上に各水平支持部材９１，９２が架設され、鉛直支持部材９３がこの水平支持部材９１，９２を上下に貫通してセルに挿入されることで、使用済燃料ラック８１と水平支持部材９１，９２が水平方向に相対移動不能に連結され、水平支持部材９１，９２の端部が使用済み燃料プール３１の壁面３１ｂに当接して水平方向へ移動不能となる。そのため、使用済燃料ラック８１は、使用済み燃料プール３１に対して水平方向の移動が拘束されることとなり、適正に使用済燃料ラック８１の耐震性を向上することができると共に、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。

なお、上述した各実施例では、水平支持部材（第１水平支持部材、第２水平支持部材）をそれぞれ２つ設け、棒形状としたが、この形状に限定されるものではなく、１枚の板形状とし、この板形状の端部を使用済燃料プールの壁面に当接したり、複数の当接部材を固定したりして水平方向の移動を拘束してもよい。また、鉛直支持部材を折畳み式または伸縮式とし、使用時に直線形状を維持できるようにロック装置を設けてもよい。また、鉛直支持部材が水平支持部材を貫通して使用済燃料ラックのセルに挿入されたとき、鉛直支持部材と水平支持部材との間にストッパを設けて脱落防止機能を付加してもよい。

また、上述した各実施例では、２種類の使用済燃料ラックに対する補強構造について説明したが、本発明の使用済燃料ラックの補強構造は、これらの形式の使用済燃料ラックだけに限定されるものではない。

また、上述した各実施例では、本発明の使用済燃料ラックの補強構造を加圧水型原子炉に適用して説明したが、沸騰型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）に適用することもでき、いずれの原子炉に適用してもよい。

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
３１ 使用済燃料プール
３２，８１ 使用済燃料ラック
４１，５１，６１，９１ 第１水平支持部材
４２，５２，６２，９２ 第２水平支持部材
４３，５３，６３，７３，９３ 鉛直支持部材
４４，４５ 弾性部材（熱伸び吸収部材）
５４，５５，６４，６５ 当接部材（拘束部材）
７１ 水平支持部材
７４ 固定ボルト（拘束部材）
８１ 上部面格子
８２ 下部面格子

Claims (7)

1. 使用済燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能な複数のセルを有し、使用済燃料プールに配置された使用済燃料ラックにおいて、
   前記使用済燃料ラックの上方に架設される水平支持部材と、
   前記水平支持部材を上下に貫通すると共に下部が前記セルに挿入される鉛直支持部材と、
   前記水平支持部材を前記使用済燃料プールに対して水平方向への移動を拘束する拘束部材と、
   を備えることを特徴とする使用済燃料ラックの補強構造。
2. 前記拘束部材は、前記水平支持部材を前記使用済燃料プールに対して互いに交差する２つの水平方向への移動を拘束することを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料ラックの補強構造。
3. 前記拘束部材は、前記水平支持部材に設けられて前記使用済燃料プールの壁面に当接することで前記水平支持部材の水平方向への移動を阻止する当接部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の使用済燃料ラックの補強構造。
4. 前記水平支持部材は、互いに交差する２つの水平方向に沿った第１水平支持部材及び第２水平支持部材を有し、前記鉛直支持部材は、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材を上下に貫通して下部が前記セルに挿入され、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材は、長手方向の端部に設けられた前記当接部材が前記使用済燃料プールの壁面に当接することで水平方向への移動が阻止されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の使用済燃料ラックの補強構造。
5. 前記水平支持部材は、前記使用済燃料プールの上方に架設されて互いに交差する２つの水平方向に沿った第１水平支持部材及び第２水平支持部材を有し、前記鉛直支持部材は、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材を上下に貫通して下部が前記セルに挿入され、前記第１水平支持部材及び前記第２水平支持部材は、長手方向の端部に設けられた前記当接部材が前記使用済燃料プールの壁面に当接することで水平方向への移動が阻止されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の使用済燃料ラックの補強構造。
6. 前記水平支持部材は、前記使用済燃料プールの上方に架設され、長手方向の端部が拘束部材としての固定部材により前記使用済燃料プールに固定されることで水平方向への移動が阻止されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の使用済燃料ラックの補強構造。
7. 前記水平支持部材と前記使用済燃料プールとの間に少なくとも前記水平支持部材における水平方向の熱伸びを吸収する熱伸び吸収部材が設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の使用済燃料ラックの補強構造。

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