JP2015184117A

JP2015184117A - 使用済燃料移送容器およびその圧力制御方法

Info

Publication number: JP2015184117A
Application number: JP2014060195A
Authority: JP
Inventors: 勇介二村; Yusuke Nimura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-22

Abstract

【課題】自動的かつ確実に使用済燃料移送容器の内圧を抑制することができる信頼性及び安全性の高い使用済燃料移送容器およびその圧力制御方法を提供する。【解決手段】使用済燃料を収容する容器本体と、前記容器本体の上部に装着される内蓋１と、前記容器本体の周囲に設けられ内部に中性子遮蔽体が充填された外筒と、を有する使用済燃料移送容器において、前記内蓋１の底面側に設けられ所定の空間容積を有する膨張室１２と、前記内蓋１の上面側に設けられた圧力制御室８と、前記圧力制御室に設けられ前記容器本体内の内圧が設定圧以上となった場合に当該容器本体内の内圧を前記膨張室１２へ導く圧力制御手段８ａ、８ｂと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は使用済燃料移送容器およびその圧力制御方法に関し、特に、使用済燃料移送容器内部の内圧上昇を抑制する圧力制御手段を備えた使用済燃料移送容器およびその圧力制御方法に関する。

原子力発電所の炉心で燃焼した使用済燃料は、燃料プールに保管された後、使用済燃料移送容器に収容され外部に搬出される。使用済燃料は水とともに使用済燃料移送容器に収容されるが、使用済燃料は崩壊熱を放出するため、使用済燃料移送容器内の温度が上昇し、それにともない内圧も上昇する可能性がある。使用済燃料移送容器の内圧が過度に上昇すると、場合によっては、使用済燃料の破損、あるいは使用済燃料移送容器やその蓋の変形又は破損が生じる恐れがある。

そのため、従来の使用済燃料移送容器では、使用済燃料移送容器の上部周壁に水位調整用のベントオリフィスを設け、使用済燃料移送容器の上部に一定の空間を形成することで、使用済燃料移送容器内の水位を一定に保つとともに、使用済燃料移送容器の内圧の上昇を抑制する手段が講じられている。

特開２００６−２０８２１７号公報

上述した従来の使用済燃料移送容器では、ベントオリフィスにより使用済燃料移送容器内の水を排水することにより使用済燃料移送容器内の水位を一定に保つことで内圧上昇を吸収する空間を確保しているが、ベントオリフィスの調整や、高放射能の排水を処理する必要がある。

しかしながら、いずれも高放射線環境下での作業となるため、安全性の観点から遠隔操作で作業を行う必要があり、そのため、作業負担及び作業時間が増大するとともに、作業効率も低いという課題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、使用済燃料移送容器の内圧を抑制することができる信頼性及び安全性の高い使用済燃料移送容器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る使用済燃料移送容器は、使用済燃料を収容する容器本体と、前記容器本体の上部に装着される内蓋と、前記容器本体の周囲に設けられ内部に中性子遮蔽体が充填された外筒と、を有する使用済燃料移送容器において、前記内蓋の底面側に設けられ所定の空間容積を有する膨張室と、前記内蓋の上面側に設けられた圧力制御室と、前記圧力制御室に設けられ前記容器本体内の内圧が設定圧以上となった場合に当該容器本体内の内圧を前記膨張室へ導く圧力制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る使用済燃料移送容器の圧力制御方法は、開口部を備え使用済燃料を収容する容器本体と、前記容器本体の前記開口部の側に装着される内蓋と、前記容器本体の周囲に設けられ内部に中性子遮蔽体が充填された外筒と、前記内蓋の内部に設けられ所定の空間容積を有する膨張室を設け、前記容器本体内の内圧が設定圧以上となった場合に当該容器本体内の前記内圧を前記膨張室へ逃すことを特徴とする。

本発明によれば、使用済燃料移送容器の内圧を抑制することができるため、使用済燃料移送容器の信頼性及び安全性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る使用済燃料移送容器の断面構成図。本発明の実施形態に係る使用済燃料移送容器の内蓋の断面構成図。本発明の実施形態に係る圧力制御手段の概念図。

以下、本発明に係る使用済燃料移送容器およびその圧力制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
（構成）
本実施形態に係る使用済燃料移送容器１０は、図１に示すように、開口部を有する容器本体５、容器本体５の開口部側（上部）に設けられた内蓋１と、内蓋１を覆うように設けられた外蓋２と、容器本体５の周囲に設けられ内部に中性子遮蔽体６が充填された外筒４と、外筒４の周面に設けられた係合用のトラニオン３と、容器本体５の内部に配置され使用済燃料を収容する例えば格子状のバスケット７と、から構成される。なお、本実施形態において、容器本体５の開口部側を上側（上部）、開口部の反対側の底面側を下側（下部）と記す。

内蓋１は、図２に示すように、内蓋１の内部には、底面側に設けられ所定の空間容積を有する膨張室１２と、内蓋１内部の上面側に設けられた膨張室１２とは別の圧力制御室８と、膨張室１２と容器本体５内部とを連通させるラプチャーディスク９からなる圧力制御手段と、から構成される。

圧力制御室８には、圧力逃し弁８ａと逆止弁８ｂからなる圧力制御手段が設けられ、圧力逃し弁８ａは一方が容器本体５の上部空間に、他方が膨張室１２内に、それぞれ配管１３ａ、１３ｂにより接続されている。また、逆止弁８ｂは圧力制御室８内に配置され、圧力逃し弁８ａをバイパスするバイパス配管１３ｃに設けられている。このバイパス配管１３ｃは、圧力制御室８内で、一端が配管１３ａに、他端が配管１３ｂに接続されている。
また、圧力制御室８の上部、すなわち外蓋２の側には、保守点検等の際に圧力制御室８の内部にアクセスすることができるように開閉蓋１１が設けられている。

（作用）
上記のように構成された使用済燃料移送容器１０に燃料プール内に保管されている使用済燃料を装荷する際は、使用済燃料移送容器１０を燃料プール内に浸漬させて作業が行われるため、容器本体５の内部は燃料プール水で満たされる（図示せず）。

使用済燃料の装荷作業の終了後に、内蓋１を使用済燃料移送容器１０の上部に吊り下ろし容器本体５に装着するが（図示せず）、これらの作業は燃料プール内で行われるため、燃料プール水の水頭圧によりプール水が膨張室１２に浸入しようとする。
そのため、本実施形態では、圧力逃し弁８ａの設定圧を予想されるプール水の水頭圧よりも高く設定することで、プール水の浸入を防止する。

次に、内蓋１を容器本体５の上部に装着した後、使用済燃料の崩壊熱により容器本体５内の水温が上昇し、水の熱膨張等により容器本体５内の内圧が上昇する可能性がある。この内圧が圧力逃し弁８ａの設定圧以上になると、圧力逃し弁８ａが開き、容器本体５内の空気又は水が配管１３ａ、圧力逃し弁８ａ、配管１３ｂを介して膨張室１２へ導かれ、容器本体５内の内圧が膨張室１２内へ逃され、容器本体５の内圧上昇が緩和される。これにより、容器本体５内の内圧上昇を防ぐとともに、容器本体５内の水位を略一定に保持することができる。

一方、容器本体５内の水の温度が低下すること等によって、内圧が減少して膨張室１２の内部の圧力よりも低くなった場合は、膨張室１２内の高圧の空気又は水等の流体は、配管１３ｂ、逆止弁８ｂ、配管１３ａを介して、容器本体５内部に導かれる。

ラプチャーディスク９は、圧力逃し弁８ａが故障した際のバックアップ用に設けられたもので、容器本体５内部が設定圧以上になった場合に破裂して、容器本体５内の内圧を膨張室１２内に導き、容器本体５内の内圧上昇を抑制する。
なお、外蓋２は内蓋１を装着した後、使用済燃料移送容器１０を燃料プールから引き上げる際や、外部に搬出する際に適宜装着される。

（効果）
本実施形態によれば、使用済燃料移送容器１０の内蓋１に容器本体５内の内圧上昇を抑制する圧力制御手段（圧力逃し弁８ａ、逆止弁８ｂ）を設けたことで、使用済燃料の崩壊熱等による容器本体５内の内圧上昇を自動的かつ効率的に抑制することができる。

また、圧力逃し弁８ａの設定圧を、プール水の水頭圧によるプール水の浸入を防止するとともに容器本体５内の内圧上昇を緩和することができる圧力に設定することで、膨張室へのプール水の浸入を防ぐとともに、容器本体５内の内圧上昇を確実に抑制することができる。

また、内蓋１に保守点検用の開閉蓋１１を設けたことで、水頭圧の異なる燃料プールや、収容する使用済燃料の発熱量等に応じて、圧力制御手段の設定値を適宜変更することにより、容器本体５内の内圧上昇を適切かつ効率的に抑制することができる。

さらに、圧力制御室８内の圧力抑制手段が故障した場合でも、バックアップ用の圧力制御手段（ラプチャーディスク９）を設けたため、容器本体５内の内圧上昇を確実に抑制することができる。これにより使用済燃料移送容器の安全性をより向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１…内蓋、２…外蓋、３…トラニオン、４…外筒、５…容器本体、６…中性子遮蔽体、７…バスケット、８…圧力制御室、８ａ…圧力逃し弁、８ｂ…逆止弁、９…ラプチャーディスク、１１…開閉蓋、１２…膨張室、１３ａ、１３ｂ…配管、１３ｃ…バイパス配管。

Claims

開口部を備え使用済燃料を収容する容器本体と、前記容器本体の前記開口部の側に装着される内蓋と、前記容器本体の周囲に設けられ内部に中性子遮蔽体が充填された外筒と、を有する使用済燃料移送容器において、
前記内蓋の内部に設けられ所定の空間容積を有する膨張室と、前記内蓋の内部の前記膨張室と別に設けられた圧力制御室と、前記圧力制御室に設けられ前記容器本体内の内圧が設定圧以上となった場合に当該容器本体内の前記内圧を前記膨張室へ逃す圧力制御手段と、を備えることを特徴とする使用済燃料移送容器。
前記圧力制御手段は、圧力逃し弁と逆止弁からなり、
前記圧力逃し弁は、一方が前記容器本体に他方が前記膨張室内に、それぞれ第１及び第２の配管により接続され、
前記逆止弁は、前記圧力逃し弁をバイパスするバイパス配管に設けられるとともに、当該バイパス配管は前記第１及び第２の配管に接続されていることを特徴とする請求項１記載の使用済燃料移送容器。
前記容器本体内の内圧が設定圧以上になった場合に前記膨張室と前記容器本体を連通させるラプチャーディスクをさらに設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の使用済燃料移送容器。
開口部を備え使用済燃料を収容する容器本体と、前記容器本体の前記開口部の側に装着される内蓋と、前記容器本体の周囲に設けられ内部に中性子遮蔽体が充填された外筒と、を有する使用済燃料移送容器の圧力制御方法において、
前記内蓋の内部に設けられ所定の空間容積を有する膨張室を設け、
前記容器本体内の内圧が設定圧以上となった場合に当該容器本体内の前記内圧を前記膨張室へ逃すことを特徴とする使用済燃料移送容器の圧力制御方法。
前記設定圧は、使用済燃料が保管される燃料プールのプール水が前記膨張室に浸入しない圧力に設定されていることを特徴とする請求項４記載の使用済燃料移送容器の圧力制御方法。
前記容器本体内の内圧が前記膨張室の内部の圧力よりも低い場合に、前記膨張室内の流体を前記容器本体内に導くことを特徴とする請求項４又は５記載の使用済燃料移送容器の圧力制御方法。