JP2015132549A - 使用済燃料プールの計測装置取付架台 - Google Patents

Abstract

【課題】埋込金具を使用せず、計測装置の耐震性能を高め、かつ地震による変位を小さくすることのできる使用済燃料プールの計測装置取付架台を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、使用済燃料プールの計測装置取付架台は、オペレーションフロア床面２１に固定される基礎部２と、基礎部２に後端が固定され、先端が使用済燃料プール壁面２０の深さ方向に沿って延び、計測装置１が取り付けられた取付部材としての筒体３と、を備え、筒体３は、先端方向に向けて段階的に厚さが薄く形成されている。また、基礎部２は、オペレーションフロア床面２１に植設した複数のアンカーボルト５又は溶接により固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、使用済燃料プールにおいて水位計や温度計等の計測装置を取り付けるための計測装置取付架台に関する。

東日本大震災により福島第一原子力発電所では、使用済燃料プールの水位低下の事象が発生した。このような水位低下の事象を監視するために、ヒートサーモ式水位温度計測装置が開発されている。このヒートサーモ式水位温度計測装置は、温度計とヒータを組み合せたセンサを一組としている。具体的には、この水位温度計測装置は、ヒータで加熱したことによる、水中と気中の温度上昇率の変化を比較することで、水位を判定する（例えば、特許文献１参照）。

この水位温度計測装置は、一組のセンサの各々にて水の有無を判定するため、使用済燃料プールの深さ方向に間隔をあけて複数のセンサを設置する必要がある。そのため、この水位温度計測装置は、使用済燃料プールの水深に合せて細長い形状に形成されている（例えば、特許文献２参照）。

現在、この水位温度計測装置は、使用済燃料プールに布設されている埋込金具を使用して取り付けられている。また、この水位温度計測装置は、原子力発電所耐震設計技術指針記載の耐震クラスのＳクラスを満足できるよう取り付けられている。これにより、地震発生後も水位を測定することができる。

特開平１０-１５３６８１号公報 特開２０１３-１０４６７５号公報

上述したように、上記水位温度計測装置は、埋込金具を利用して原子力発電所耐震設計技術指針記載の耐震クラスのＳクラスを満足できるよう取り付けられている。埋込金具だけを用いて原子力発電所耐震設計技術指針記載の耐震クラスのＳクラスを満足できない場合は、追加のサポート部材を設置する必要がある。

しかしながら、水の漏えい防止の観点から、使用済燃料プール壁面に取付孔を設けることができないこと、使用済燃料プール壁面を傷付けないこと、使用済燃料プール内へ異物を混入させないこと等の制約がある。そのため、埋込金具を追加して設置することは不可能である。これにより、埋込金具を使用せずにオペレーションフロア床面のみで固定することにより、水位温度計測装置を取付可能な取付架台を提供する必要がある。

このようにオペレーションフロア床面のみで固定する取付架台は、原子力発電所耐震設計技術指針記載の耐震クラスのＳクラスを満足しなければならない。同時に、使用済燃料プールの壁面と燃料ラックとの間の狭いスペースに水位温度計測装置を設置し、地震によって水位温度計測装置が燃料ラック及び使用済燃料プール壁面に衝突しないように、変位を小さくする必要がある。そのため、水位温度計測装置の強度を確保しつつ、軽量化を図ること等により変位を小さくしなければならないという課題がある。

そこで、本発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたものであり、埋込金具を使用せず、計測装置の耐震性能を高め、かつ地震による変位を小さくすることのできる使用済燃料プールの計測装置取付架台を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態に係る使用済燃料プールの計測装置取付架台は、オペレーションフロア床面に固定される基礎部と、前記基礎部に後端が固定され、先端が使用済燃料プール壁面の深さ方向に沿って延び、計測装置が取り付けられた取付部材と、を備え、前記取付部材は、先端方向に向けて段階的に厚さが薄く形成されていることを特徴とする。

本実施形態によれば、埋込金具を使用せず、計測装置の耐震性能を高め、かつ地震による変位を小さくすることができる。

第１実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。 図１の正面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による拡大断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線による拡大断面図である。 図１のＶ−Ｖ線による拡大断面図である。 第２実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。 図６の正面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による拡大断面図である。 図６のＩX−ＩX線による拡大断面図である。 図６のX−X線による拡大断面図である。 第３実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。 図１１の正面図である。 第４実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。 図１３の正面図である。 第５実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。

以下、本実施形態に係る使用済燃料プールの水位温度計測装置取付架台について、図面を参照し説明する。

（第１実施形態）
［構 成］
図１は第１実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。図２は図１の正面図である。図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による拡大断面図である。図４は図１のＩＶ−ＩＶ線による拡大断面図である。図５は図１のＶ−Ｖ線による拡大断面図である。

なお、以下の実施形態では、計測装置として使用済燃料プール内の水位及び温度を計測する水位温度計測装置１を適用した場合について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台は、オペレーションフロア床面２１に固定された基礎部２と、この基礎部２に固定されて水位温度計測装置１が取り付けられた取付部材としての金属製の筒体３と、この筒体３の両側と基礎部２との間にそれぞれ固定されている２枚の振れ防止板４と、基礎部２の上面に設置された端子箱６と、を備えている。

水位温度計測装置１は、温度計及びヒータを組み合せ、ヒータを加熱したことによる水中、気中の温度上昇率を比較することで、水位を判定する装置である。

基礎部２は、基礎本体２ａが２本の支持脚２ｂにより支持されている。これら２本の支持脚２ｂは、下端にそれぞれ支持板２ｃが固定されている。各支持板２ｃと各支持脚２ｂの側面との間には、それぞれ複数の補強リブ２ｄが固定されて各支持脚２ｂの剛性を高めている。各支持板２ｃは、複数のアンカーボルト５によりオペレーションフロア床面２１に固定されている。複数のアンカーボルト５は、予めオペレーションフロア床面２１に植設されている。これにより、基礎部２は、基礎本体２ａが支持板２ｃ及び支持脚２ｂを介してオペレーションフロア床面２１に固定されることになる。

基礎部２の基礎本体２ａの上面には、端子箱６が設置されている。この端子箱６は、水位温度計測装置１と図示しないケーブルを接続する。

筒体３は、後端（上端）が基礎部２の基礎本体２ａに溶接により固定されている。筒体３の後端両側には、それぞれ三角形の平板状に形成された振れ防止板４が溶接により固定されている。これらの振れ防止板４は、上辺が基礎部２の基礎本体２ａの下面に溶接により固定されている。すなわち、振れ防止板４は、使用済燃料プール壁面２０に対して垂直であって、基礎本体２ａの下面から鉛直下方に固定されている。

筒体３は、先端（下端）が使用済燃料プール壁面２０の深さ方向に沿って延びている。筒体３は、使用済燃料プール壁面２０に対して所定の間隔をおいて平行に設置されている。筒体３は、内部に水位温度計測装置１が挿入されている。水位温度計測装置１の先端は、筒体３の先端とほぼ同様の長さに延びている。筒体３は、長さ方向に沿って一定間隔をおいて多数の三角形状の開口部３１が形成されている。

筒体３は、図３〜図５に示すように上部３ａが厚肉に、下部３ｃが薄肉に、中間部３ｂが厚肉と薄肉との中間の肉厚に形成されている。すなわち、筒体３は、先端方向に向けて３段階に厚さが薄く形成されている。筒体３の上部３ａと中間部３ｂとの間、中間部３ｂと下部３ｃとの間は、それぞれ互いに溶接により固定されている。

［作 用］
次に、本実施形態の作用を説明する。

水位温度計測装置１が取り付けられた筒体３は、先端が使用済燃料プール壁面２０の深さ方向に沿って延びている。これにより、オペレーションフロア床面２１のみの固定にて水位温度計測装置１を設置できる。

また、基礎部２は、支持板２ｃが複数のアンカーボルト５によってオペレーションフロア床面２１に固定されていることにより、水位温度計測装置１、特にオペレーションフロア床面２１と平行方向を軸とした回転の地震動に対して耐震強度を確保することができる。

さらに、振れ防止板４は、筒体３の後端両側と基礎本体２ａとの間にそれぞれ溶接により固定され、使用済燃料プール壁面２０に対して垂直であって、基礎本体２ａの下面から鉛直下方に固定されている。これにより、筒体３は、振れ防止板４により地震動による使用済燃料プール壁面２０への振動を抑制することができる。

筒体３は、長さ方向に沿って一定間隔をおいて多数の開口部３１が形成されているので、筒体３全体が軽量化され、基礎部２と筒体３との接続部の応力を軽減することが可能となる。

また、筒体３は、先端方向に向けて段階的に厚さが薄く形成されているので、所定の強度を保持しつつ、先端の重量モーメントを軽減し、先端の変位を抑制することができる。

［効 果］
このように本実施形態では、基礎部２がオペレーションフロア床面２１に固定され、水位温度計測装置１が取り付けられた筒体３の後端が基礎部２に固定され、筒体３は、先端方向に向けて段階的に厚さが薄く形成されている。

そのため、本実施形態によれば、埋込金具を使用せず、オペレーションフロア床面２１のみの固定にて水位温度計測装置１を取り付けることが可能である。

その結果、耐震性能を高め、かつ地震による変位を小さくすることができる。

なお、本実施形態では、筒体３が先端方向に向けて３段階に厚さが薄くなるように形成したが、これに限らず筒体３の長さ方向に対して一定の肉厚とし、先端方向に向けて３段階に外径寸法が次第に小さくなるように形成してもよい。また、これらを組み合せて筒体３が先端方向に向けて３段階に厚さが薄くなり、かつ先端方向に向けて３段階に外径が小さくなるように形成してもよい。

さらに、本実施形態では、開口部３１の形状を三角形に形成したが、これに限らず例えば格子状等のように他の多角形に形成してもよい。

そして、本実施形態では、筒体３の後端両側にそれぞれ振れ防止板４を溶接により固定したが、これに限らず筒体３の後端片側に振れ防止板４を固定するようにしてもよい。

（第２実施形態）
図６は第２実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。図７は図６の正面図である。図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による拡大断面図である。図９は図６のＩX−ＩX線による拡大断面図である。図１０は図６のX−X線による拡大断面図である。

なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例であり、前記第１実施形態と同一の部分又は対応する部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態では、前記第１実施形態の筒体３に代えて、図６及び図７に示すように、基礎部２の基礎本体２ａに取付部材としての組立構造体７が固定されている。組立構造体７は、４本の平断面Ｌ字状のアングル１７を全体が平断面長方形（本実施形態では、ほぼ正方形）になるように組み立て、これらの間が接続部材としての棒状のブレース８で固定されている。すなわち、４本のアングル１７は、長さ方向に互い違いに傾斜する複数のブレース８で固定されている。

４本のアングル１７は、後端（上端）が基礎部２の基礎本体２ａに固定されている。これらのアングル１７は、先端（下端）が使用済燃料プール壁面２０の深さ方向に沿って延びている。組立構造体７は、使用済燃料プール壁面２０に対して所定の間隔をおいて平行に設置されている。組立構造体７は、内部に水位温度計測装置１が挿入されている。

組立構造体７の後端両側には、それぞれ三角形の平板状に形成された振れ防止板４が溶接により固定されている。これらの振れ防止板４は、上辺が基礎部２の基礎本体２ａの下面に溶接により固定されている。すなわち、振れ防止板４は、使用済燃料プール壁面２０に対して垂直であって、基礎本体２ａの下面から鉛直下方に固定されている。

組立構造体７のアングル１７は、図８〜図１０に示すように上部１７ａが厚肉に、下部１７ｃが薄肉に、中間部１７ｂが厚肉と薄肉との中間の肉厚に形成されている。すなわち、組立構造体７は、先端方向に向けて３段階に厚さが薄く形成されている。アングル１７の上部１７ａと中間部１７ｂとの間、中間部１７ｂと下部１７ｃとの間は、それぞれ互いに溶接により固定されている。

その他の構成及び作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように本実施形態によれば、水位温度計測装置１を取り付ける取付部材としての組立構造体７がＬ字状のアングル１７を平断面正方形に組み立て、これらの間がブレース８で固定されている。これにより、前記第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることが可能となる。

（第３実施形態）
図１１は第３実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。図１２は図１１の正面図である。

なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例であり、前記第１実施形態と同一の部分又は対応する部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態では、前記第１実施形態の筒体３に代えて、図１１及び図１２に示すように、平板状に形成されたプレート９を用いている。

プレート９は、後端（上端）が基礎部２の基礎本体２ａに固定されている。プレート９の後端両側には、それぞれ三角形の平板状に形成された振れ防止板４が溶接により固定されている。これらの振れ防止板４は、上辺が基礎部２の基礎本体２ａの下面に溶接により固定されている。すなわち、振れ防止板４は、使用済燃料プール壁面２０に対して垂直であって、基礎本体２ａの下面から鉛直下方に固定されている。

プレート９は、先端（下端）が使用済燃料プール壁面２０の深さ方向に沿って延びている。プレート９は、使用済燃料プール壁面２０に対して所定の間隔をおいて平行に設置されている。プレート９には、水位温度計測装置１が取付金具１０により取り付けられている。

プレート９は、上部９ａが厚肉に、下部９ｃが薄肉に、中間部９ｂが厚肉と薄肉との中間の肉厚に形成されている。すなわち、プレート９は、先端方向に向けて３段階に厚さが薄く形成されている。プレート９の上部９ａと中間部９ｂとの間、中間部９ｂと下部９ｃとの間は、それぞれ互いに溶接により固定されている。

その他の構成及び作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように本実施形態によれば、水位温度計測装置１を取り付ける取付部材としてのプレート９が基礎部２に固定されている。これにより、前記第１実施形態と同様の作用及び効果に加え、プレート９が平板状に形成されているので、製造が容易になるという効果が得られる。

（第４実施形態）
図１３は第４実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。図１４は図１３の正面図である。

なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例であり、前記第１実施形態と同一の部分又は対応する部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態では、前記第１実施形態の基礎部２をオペレーションフロア床面２１に固定するためのアンカーボルト５に代えて、図１３及び図１４に示すように、溶接部１１にて固定している。この溶接部１１は、オペレーションフロア床面２１に埋め込まれた図示しない埋込金具に支持板２ｃを溶接することにより形成されている。

したがって、本実施形態では、基礎部２の支持板２ｃとオペレーションフロア床面２１に埋め込まれた図示しない埋込金具とを溶接部１１により固定することで、予め植設されているアンカーボルト５にて固定する前記第１実施形態に比べて、位置出しが容易になる。

このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、アンカーボルト５にて固定することができない箇所でも、予め埋込金具等の金具が固定されていれば、水位温度計測装置１を設置することが可能になる。

（第５実施形態）
図１５は第５実施形態の使用済燃料プールの計測装置取付架台を示す側面図である。

なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例であり、前記第１実施形態と同一の部分又は対応する部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態は、図１５に示すように、前記第１実施形態の構成に加えて、水位温度計測装置１を取り付ける筒体３の使用済燃料プール壁面２０側に複数の緩衝材１２が取り付けられている。これらの緩衝材１２は、内部にステンレス鋼製の複数のコイルばね１２ａが設けられている。

したがって、本実施形態では、筒体３の使用済燃料プール壁面２０側に複数の緩衝材１２が取り付けられたことにより、筒体３が地震動により変位したとしても使用済燃料プール壁面２０に対して変位量を吸収することができる。そのため、筒体３により使用済燃料プール壁面２０を傷付けることがなくなる。

このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、筒体３の使用済燃料プール壁面２０側に緩衝材１２を取り付けることにより、地震動による使用済燃料プール壁面２０への損傷を防ぐことができる。

（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上記各実施形態は、筒体３、組立構造体７及びプレート９が先端方向に向けて３段階に厚さが薄くなるように形成したが、その他の複数段階に厚さが薄くなるように形成してもよい。

また、上記第各実施形態では、筒体３及び組立構造体７を平断面角形に形成した例について説明したが、これに限定されることなく、例えば円形に形成するようにしてもよい。

さらに、上記第１〜第３実施形態では、アンカーボルト５に代えて第４実施形態の溶接部１１を適用することができる。そして、上記第１〜第３実施形態では、第５実施形態を組み合せた構成とすることも可能である。

１…水位温度計測装置、２…基礎部、２ａ…基礎本体、２ｂ…支持脚、２ｃ…支持板、２ｄ…補強リブ、３…筒体（取付部材）、３ａ…上部、３ｂ…中間部、３ｃ…下部、４…振れ防止板、５…アンカーボルト、６…端子箱、７…組立構造体（取付部材）、８…ブレース（接続部材）、９…プレート（取付部材）、９ａ…上部、９ｂ…中間部、９ｃ…下部、１０…取付金具、１１…溶接部、１２…緩衝材、１２a…コイルばね、１７…アングル、１７ａ…上部、１７ｂ…中間部、１７ｃ…下部、２０…使用済燃料プール壁面、２１…オペレーションフロア床面、３１…開口部

Claims (8)

1. オペレーションフロア床面に固定される基礎部と、
   前記基礎部に後端が固定され、先端が使用済燃料プール壁面の深さ方向に沿って延び、計測装置が取り付けられた取付部材と、を備え、
   前記取付部材は、先端方向に向けて段階的に厚さが薄く形成されていることを特徴とする使用済燃料プールの計測装置取付架台。
2. 前記基礎部は、前記オペレーションフロア床面に植設した複数のアンカーボルトで固定されることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。
3. 前記基礎部は、前記オペレーションフロア床面に溶接により固定されることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。
4. 前記取付部材の後端は、前記基礎部に固定され、前記取付部材の後端及び前記基礎部に、前記使用済燃料プール壁面に対して垂直であって、前記基礎部から鉛直下方に振れ防止板が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。
5. 前記取付部材は、筒状に形成され、長さ方向に多数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。
6. 前記取付部材は、平断面Ｌ字状のアングルを全体が平断面長方形になるように組み立て、これらの間を接続部材で固定した組立構造体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。
7. 前記取付部材は、平板状のプレートに形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。
8. 前記取付部材の前記使用済燃料プール壁面側に緩衝材を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の使用済燃料プールの計測装置取付架台。

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