JP2013221870A - せん断用収納容器および燃料収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済燃料に異常が発生しても、好適に使用済燃料をせん断することができるせん断用収納容器および燃料収納容器を提供する。
【解決手段】せん断用収納容器２は、使用済燃料を内部に収納可能となっており、せん断部に向かう方向である送出方向に押圧されて送り出されながら、内部に収納された使用済燃料と共にせん断され、送出方向に圧潰可能な形状となる圧潰部２５を有する。圧潰部２５は、送出方向に沿って山部２５ａと谷部２５ｂとが交互に形成される波型形状である。
【選択図】図４

Description

本発明は、使用済燃料を収納するせん断用収納容器および燃料収納容器に関するものである。

従来、燃料集合体をせん断するせん断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このせん断装置では、燃料マガジン内に燃料集合体を収納し、プッシャにより燃料マガジン内に収納された燃料集合体を送り出して、送り出された燃料集合体をせん断部により所定の長さの小片にせん断している。

特開平６−４３２８８号公報

しかしながら、燃料集合体に破損等の異常が生じている場合、燃料集合体は変形し易くなるため、燃料集合体の形状を維持した状態で燃料マガジン内に収納することは困難と考えられる。

そこで、本発明は、使用済燃料に異常が発生しても、好適に使用済燃料をせん断することができるせん断用収納容器および燃料収納容器を提供することを課題とする。

本発明のせん断用収納容器は、使用済燃料を内部に収納可能となっており、せん断部に向かう方向である送出方向に押圧されて送り出されながら、内部に収納された使用済燃料と共にせん断され、送出方向に圧潰可能な形状となる圧潰部を有すること特徴とする。

この構成によれば、送出方向に押圧されることで圧潰部が押し潰されるため、送出方向に押し潰されたせん断用収納容器の内部に収納された使用済燃料を、送出方向にまとめることができる分、せん断の回数を抑制することができる。

この場合、圧潰部は、送出方向に沿って山部と谷部とが交互に形成される波型形状であることが、好ましい。

この構成によれば、簡易な形状で、圧潰部を構成することができる。また、送出方向に直交する直交面における剛性を向上させることができるため、取扱い時における塑性変形を抑制することができる。

この場合、周囲に設けられた壁面と、壁面の両端側に設けられた一対の端面と、を有し、圧潰部は、壁面の少なくとも一部に設けられ、各端面は、平滑面となっていることが、好ましい。

この構成によれば、平滑面となる端面を押圧することができるため、端面に加わる負荷をバランスのよいものとすることができ、安定して押し出すことができる。

この場合、使用済燃料は、燃料棒または燃料集合体であることが、好ましい。

この構成によれば、せん断用収納容器に、使用済燃料として、燃料棒または燃料集合体を収納することができる。

本発明の燃料収納容器は、上記のせん断用収納容器と、せん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、破損等の異常が発生した変形し易い使用済燃料であっても、せん断用収納容器に収納することで、使用済燃料をまとめた状態で取り扱うことができる。このとき、せん断用収納容器は、せん断が容易な厚さとなっているため、安全性を確保した密封収納容器にせん断用収納容器を収納することで、より安全に使用済燃料を取り扱うことが可能となる。

本発明のせん断用収納容器および燃料収納容器によれば、使用済燃料に異常が発生しても、好適に使用済燃料を取り扱ってせん断することができる。

図１は、本実施例の燃料収納容器を格納するキャスクの一部を切り欠いた斜視図である。 図２は、キャスクの軸方向に直交する面で切った断面図である。 図３は、本実施例の燃料収納容器の密封収納容器を表した側面図である。 図４は、本実施例の燃料収納容器のせん断用収納容器を表した斜視図である。 図５は、使用済燃料の取扱い方法に関する一連の動作を表したフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係るせん断用収納容器および燃料収納容器について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

本実施例に係るせん断用収納容器は、使用済燃料を内部に収納し、内部に収納された使用済燃料と共にせん断される容器となっている。せん断用収納容器は、密封収納容器に収納され、せん断用収納容器が収納された密封収納容器は、燃料収納容器として取り扱われる。そして、この燃料収納容器は、キャスクに収納される。先ず、図１および図２を参照して、燃料収納容器が収納されるキャスクについて説明する。

図１は、本実施例の燃料収納容器を格納するキャスクの一部を切り欠いた斜視図である。図２は、キャスクの軸方向に直交する面で切った断面図である。このキャスク１０は、内部に燃料収納容器１を格納して輸送される輸送用のキャスクである。なお、本実施例では、キャスク１０として、輸送用キャスクに適用して説明するが、これに限定されず、貯蔵用キャスクに適用してもよい。

キャスク１０は、胴本体１１と、下部緩衝体１２と、上部緩衝体１３と、キャスク底部１４と、キャスク蓋部１５と、バスケット１６とを含んで構成される。胴本体１１は、筒状に形成される。キャスク底部１４は、胴本体１１の一方の端部に隙間なく設けられる。キャスク蓋部１５は、胴本体１１の他方の端部に隙間なく設けられる。

バスケット１６は、胴本体１１と、キャスク底部１４と、キャスク蓋部１５とで囲まれる空間に設けられる。バスケット１６は、図１および図２に示すように複数のセル１７が設けられる。図２に示すように、セル１７は、例えば、角パイプによって形成される。バスケット１６は、複数の角パイプが胴本体１１の胴中心線ＣＬ方向に向かって胴本体１１に挿入されることで、複数のセル１７が構成される。バスケット１６の各セル１７には、健全であるとされた使用済の燃料集合体が収納されたり、破損等の異常が生じた使用済燃料が収納された燃料収納容器１が収納されたりする。

次に、図３および図４を参照して、燃料収納容器１について説明する。図３は、本実施例の燃料収納容器の密封収納容器を表した側面図である。図４は、本実施例の燃料収納容器のせん断用収納容器を表した斜視図である。燃料収納容器１は、破損等の異常が生じた使用済燃料を収納する。なお、使用済燃料としては、燃料集合体または燃料棒であり、燃料収納容器１には、燃料集合体ごと収納されたり、または燃料集合体から取り出された燃料棒が収納されたりする。なお、燃料集合体としては、沸騰水型原子炉で使用されるＢＷＲ用燃料集合体、加圧水型原子炉で使用されるＰＷＲ用燃料集合体等のいずれの燃料集合体であってもよい。

燃料収納容器１は、２重容器として構成され、使用済燃料が内部に収納されるせん断用収納容器２と、せん断用収納容器２が内部に収納される密封収納容器３とを有している。

図３に示すように、密封収納容器３は、内外を連通する開口部を有する有底の容器本体４と、容器本体４の開口部に装着される容器蓋部５と、容器本体４の底部に接続されたドレン管６とを有している。容器本体４は、断面方形状となる角筒形状となっており、内部に使用済燃料を収納する長方体状の収納空間７が形成されている。容器蓋部５は、容器本体４に対し隙間なく装着されることで、収納空間７を密封状態とすることができる。また、容器蓋部５には、ガス注入弁５ａが設けられており、ガス注入弁５ａは、ガス供給ラインが接続されることで開弁する一方で、ガス供給ラインの接続が解除されると閉弁する。なお、注入されるガスは、例えば、伝熱性の高いヘリウムガスであり、密封収納容器３の内部に収納される使用済燃料から発生する熱の密封収納容器３への伝熱性を高めている。

ドレン管６は、容器本体４の収容空間７に溜まった水を排出するためのものである。ドレン管６は、その一方が容器本体４の底部に接続され、その他方が容器本体４の上部にまで延びている。ドレン管６の他方には、ドレン弁６ａが設けられており、ドレン弁６ａは、ドレン排出ラインが接続されることで開弁する一方で、ドレン排出ラインの接続が解除されると閉弁する。

図４に示すように、せん断用収納容器２は、密封収納容器３の長方体状の収納空間７に収納される。せん断用収納容器２は、薄板となるステンレス鋼で構成されており、後述するせん断工程においてせん断可能に構成すべく、せん断用収納容器２の厚さは、上記の密封収納容器３の厚さに比して薄くなっている。せん断用収納容器２は、長手方向に沿って設けられる４つの壁面２１と、長手方向における壁面２１の両端に設けられる一対の端面２２とで長方体の箱状に形成されている。壁面２１は、長手方向に圧潰可能な圧潰部２５が設けられており、圧潰部２５は、長手方向に沿って山部２５ａと谷部２５ｂとが交互に形成される波型形状となっている。端面２２は、平滑面を有する平板状に構成されており、一方の端面２２がせん断時に押圧される押圧面となっている。なお、せん断用収納容器２は、使用済燃料として例えば燃料棒Ｌを内部に収納する。せん断用収納容器２は、燃料棒Ｌを内部に収納するとき、一方の端面２２を設けずに、開口した状態で燃料棒Ｌを収納する。

次に、図５を参照して、使用済燃料を取り扱う使用済燃料の取扱い方法に関する一連の動作フローについて説明する。図５は、使用済燃料の取扱い方法に関する一連の動作を表したフローチャートである。この使用済燃料の取扱い方法は、使用済燃料を貯蔵する使用済燃料プールから再処理施設へ向けて使用済燃料を移送する際に用いられている。使用済燃料の取扱い方法は、使用済燃料収納工程Ｓ１と、せん断用収納容器収納工程Ｓ２と、燃料収納容器収納工程Ｓ３と、移送工程Ｓ４と、燃料収納容器取り出し工程Ｓ５と、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６と、せん断工程Ｓ７を備えている。ここで、使用済燃料収納工程Ｓ１、せん断用収納容器収納工程Ｓ２および密封収納容器収納工程Ｓ３は、使用済燃料プールで行われ、移送工程Ｓ４において、使用済燃料プールから再処理施設へ移送され、密封収納容器取り出し工程Ｓ５、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６およびせん断工程Ｓ７は、再処理施設で行われる。なお、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６およびせん断工程Ｓ７が使用済燃料のせん断方法となっている。

使用済燃料収納工程Ｓ１では、燃料収納容器１のせん断用収納容器２に使用済燃料を収納する。具体的に、使用済燃料収納工程Ｓ１において、燃料収納容器１は、使用済燃料プールに水没して配設され、その長手方向が鉛直方向となるように垂直状態となっている。このとき、燃料収納容器１は、密封収納容器３の内部に、長手方向の一方側が開口されたせん断用収納容器２を収納した状態となっており、密封収納容器３の容器蓋部５は、取り外された状態となっている。そして、使用済燃料収納工程Ｓ１では、異常が生じたとされる使用済燃料を、図示しない燃料取扱い装置によって、せん断用収納容器２に収納する。

せん断用収納容器収納工程Ｓ２では、使用済燃料が収納されたせん断用収納容器２を、密封収納容器３の内部に密封する。具体的に、せん断用収納容器収納工程Ｓ２では、長手方向の一方側が開口されたせん断用収納容器２を、一方の端面２２となる平板により閉塞する。この後、密封収納容器３の容器本体４に容器蓋部５を装着することで、密封収納容器３の内部を密封する。

燃料収納容器収納工程Ｓ３では、せん断用収納容器２が収納された密封収納容器３を、キャスク１０の内部に収納する。具体的に、密封収納容器収納工程Ｓ３において、キャスク１０は、使用済燃料収納工程Ｓ１と同様に、使用済燃料プールに水没して配設され、その軸方向が鉛直方向となるように垂直状態となっている。密封収納容器収納工程Ｓ３では、使用済燃料が収納された燃料収納容器１を、上記したキャスク１０のセル１７に装荷して収納する。このとき、燃料収納容器１は、キャスク蓋部１５の装着前に、収納空間７に溜まった使用済燃料プールの水を排出している。つまり、燃料収納容器１の内部に溜まった水を排出する場合は、容器蓋部５に設けられたガス注入弁５ａにガス注入ラインを接続し、ドレン管６に設けられたドレン弁６ａにドレン排出ラインを接続する。そして、ガス注入ラインからヘリウムガスを注入することで、収納空間７に溜まった水を排出すると共に、燃料収納容器１の内部を乾燥させる。この後、キャスク１０の胴本体１１にキャスク蓋部１５が装着され、キャスク１０は、使用済燃料プールから引き上げられる。使用済燃料プールから引き上げられたキャスク１０からは、内部に溜まった水が排出される。

移送工程Ｓ４では、使用済燃料が収納されたキャスク１０を、運搬車両に搭載し、使用済燃料プールを有する施設から再処理施設へ向けて移送する。運搬車両が再処理施設に到着すると、運搬車両に搭載されたキャスク１０は再処理施設内へ運搬される。

燃料収納容器取り出し工程Ｓ５では、再処理施設へ移送されたキャスク１０から燃料収納容器１を取り出す。具体的に、燃料収納容器取り出し工程Ｓ５では、キャスク１０のキャスク蓋部１５を取り外し、図示しない燃料取扱い装置によりキャスク１０の内部から燃料収納容器１を取り出す。

せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６では、取り出した燃料収納容器１の密封収納容器３からせん断用収納容器２を取り出す。具体的に、せん断用収納容器取り出し工程Ｓ６では、密封収納容器３の容器蓋部５を取り外し、図示しない燃料取扱い装置により密封収納容器３の内部からせん断用収納容器２を取り出す。

せん断工程Ｓ７では、取り出したせん断用収納容器２を、内部に収納された使用済燃料と共にせん断する。ここで、せん断用収納容器２は、せん断装置によってせん断される。ここで、せん断装置について簡単に説明する。せん断装置は、せん断刃を有するせん断部と、せん断用収納容器２をせん断部へ向けて送り出す燃料送出部と、燃料送出部によって送り出されるせん断用収納容器２をせん断部へ向けて案内する燃料マガジンとを有している。そして、せん断装置において、燃料送出部は、燃料マガジンの内部に装荷されたせん断用収納容器２の一方の端面２２を押圧して、せん断用収納容器２を送出方向に送り出す。つまり、送出方向は、せん断用収納容器２の長手方向となる。このとき、送出方向に送り出されたせん断用収納容器２は、一方の端面２２が押圧されることで、圧潰部２５が押し潰される。押し潰されながら送り出されたせん断用収納容器２は、燃料マガジンに案内されながらせん断部へ移動し、せん断部は、送り出されたせん断用収納容器２を、所定の長さごとにせん断する。

以上のように、本実施例の構成によれば、せん断用収納容器２が送出方向に押圧されることで圧潰部２５が押し潰されるため、送出方向に押し潰されたせん断用収納容器２の内部に収納された使用済燃料を、送出方向にまとめることができる分、せん断の回数を抑制することができる。

また、本実施例の構成によれば、圧潰部２５を波型形状とすることで、簡易な形状で、圧潰部２５を構成することができる。また、波型形状となる圧潰部２５は、せん断用収納容器２の送出方向に直交する直交面における剛性を向上させることができるため、取扱い時における塑性変形を抑制することができる。

また、本実施例の構成によれば、端面２２を平滑面を有する平板状とすることにより、せん断用収納容器２の送り出し時において、平滑面となる端面２２を押圧して送り出すことができるため、端面２２に加わる押圧の負荷をバランスのよいものとすることができ、安定して押し出すことができる。

また、本実施例の構成によれば、せん断用収納容器２に使用済燃料を収納することで、破損等の異常が発生した変形し易い使用済燃料であっても、使用済燃料をまとめた状態で取り扱うことができる。このとき、せん断用収納容器２は、せん断が容易な厚さとなっているため、密封収納容器３にせん断用収納容器２を収納することで、安全性を確保しつつ、より安全に使用済燃料を取り扱うことが可能となる。

なお、本実施例では、圧潰部２５を波型形状としたが、この構成に限らない。例えば、圧潰部２５は、基準厚さに比して薄く形成された薄厚部で構成してもよい。具体的に、端面２２を基準厚さとし、壁面２１の少なくとも一部を端面２２に比して薄く形成された薄膜部とする。これにより、壁面２１に薄膜部が形成されることで、壁面２１の剛性を低くできることから、圧潰部２５を送出方向に圧潰可能な形状とすることができる。

また、圧潰部２５を、内部と外部とが連通するように開口されたスリットにより構成してもよい。これにより、壁面２１にスリットが形成されることで、壁面２１の剛性を低くできることから、圧潰部２５を送出方向に圧潰可能な形状とすることができる。なお、スリットは、内部に収納された使用済燃料が通過しないような大きさとすることが好ましい。

また、圧潰部２５を、内部と外部とが連通するように切り込まれた切込み部により構成してもよい。これにより、壁面２１に切込み部が形成されることで、壁面２１の剛性を低くできることから、圧潰部２５を送出方向に圧潰可能な形状とすることができる。

また、本実施例では、せん断用収納容器２を密封収納容器３に収納して使用したが、せん断用収納容器２を単体で使用してもよい。例えば、再処理施設にせん断用収納容器２を用意し、再処理施設に移送される使用済燃料をせん断用収納容器２に詰め替えた後、せん断用収納容器２をせん断してもよい。

１ 燃料収納容器
２ せん断用収納容器
３ 密封収納容器
４ 容器本体
５ 容器蓋部
５ａ ガス注入弁
６ ドレン管
６ａ ドレン弁
７ 収納空間
１０ キャスク
１１ 胴本体
１２ 下部緩衝体
１３ 上部緩衝体
１４ キャスク底部
１５ キャスク蓋部
１６ バスケット
１７ セル
２１ 壁面
２２ 端面
２５ 圧潰部

Claims (5)

1. 使用済燃料を内部に収納可能となっており、せん断部に向かう方向である送出方向に押圧されて送り出されながら、内部に収納された前記使用済燃料と共にせん断され、前記送出方向に圧潰可能な形状となる圧潰部を有すること特徴とするせん断用収納容器。
2. 前記圧潰部は、前記送出方向に沿って山部と谷部とが交互に形成される波型形状であることを特徴とする請求項１に記載のせん断用収納容器。
3. 周囲に設けられた壁面と、
   前記壁面の両端側に設けられた一対の端面と、を有し、
   前記圧潰部は、前記壁面の少なくとも一部に設けられ、
   前記各端面は、平滑面となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のせん断用収納容器。
4. 前記使用済燃料は、燃料棒または燃料集合体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のせん断用収納容器。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の前記せん断用収納容器と、
   前記せん断用収納容器を内部に収納して密封する密封収納容器と、を備えたことを特徴とする燃料収納容器。

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