JP2015227791A - 燃料貯蔵設備 - Google Patents

Abstract

【課題】収納缶に収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、燃料貯蔵設備１０は、原子力発電所の燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、燃料集合体を収納した有底筒状の複数の収納缶３０を上方から挿入して保持可能である。燃料貯蔵設備１０は、それぞれに収納缶３０を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセル１３を形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁１２と、鉛直壁１２に取り付けられて、収納缶３０のそれぞれと対向する鉛直壁１２との間の間隔を保持するための上部スペーサ１１および下部スペーサ１７と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、原子力発電所の燃料プール床の上に設置される燃料貯蔵設備に関する。

従来の原子力発電所で、水を貯めた使用済燃料プール（以下、単に「燃料プール」とも呼ぶ）が設置され、この燃料プール内に使用済燃料ラック（燃料貯蔵設備）が設置されている。原子炉で使用された使用済みの燃料が、炉心から取り出された後に、この使用済燃料ラック内に貯蔵するようになっている（特許文献１参照）。

ところで、福島第一発電所３号機では、地震および津波による事故によって、重量物等が燃料プール内に落下した。そのため、使用済燃料ラック内の燃料が破損していないとは言い切れない。今後、これらの燃料を、収納缶に収納された状態でキャスクにより共用プールに移送することが計画されている。共用プールではこれらの燃料からの放射性物質の散逸を防止するため、収納缶に収納した状態のまま貯蔵することが計画されており、燃料が健全とは言い切れない状態を考慮しても未臨界性を確保する必要がある。

従来の燃料ラックは、収納缶を収納できる設計ではなく、また、健全とは言い切れない燃料を収納する際に未臨界性を確保する観点からも、従来の燃料ラックをそのまま使用できない。そのため、専用のラックを用いることが計画されている。この際、燃料が健全とは言い切れないこととは無関係に、全て収納缶に収納してラックに収容することとしている。

特開２０１３−１２４８６０号公報

現状検討されている、燃料が収納された収納缶を収容する専用の燃料ラックは、健全な燃料を収納缶に納めることなく収容することができない。一方、共用プール全体の貯蔵容量の効率化の観点から、収納缶に収納されていない健全な燃料についても収納できる構造が望まれている。すなわち、健全とは言い切れない燃料の体数が想定できない状況であるため、健全とは言い切れない燃料が想定よりも下回った場合には健全な燃料も収納できるような構造とされることにニーズがある。

本発明の実施形態は、収納缶に収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備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、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵設備は、原子力発電所の燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、燃料集合体を収納した有底筒状の複数の収納缶を上方から挿入して保持可能な燃料貯蔵設備であって、それぞれに前記収納缶を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセルを形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁と、前記鉛直壁に取り付けられて、前記収納缶のそれぞれと対向する前記鉛直壁との間の間隔を保持するためのスペーサと、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、収納缶に収納された健全とは言い切れない燃料および収納缶に収納されない健全な燃料のどちらも貯蔵可能な燃料貯蔵設備を提供できる。

本発明の一実施形態に係る燃料貯蔵設備の一部のセルに収納缶を収納した状態を示す模式的透視立面図である。 図１の燃料貯蔵設備の上部を拡大して示す模式的透視立面図である。 図１の燃料貯蔵設備の一つの集合体直接受容セルに燃料集合体を収納した状況を部分的に透過で示す斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る燃料貯蔵設備について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料貯蔵設備の一部のセルに収納缶を収納した状態を示す模式的透視立面図である。図２は、図１の燃料貯蔵設備の上部を拡大して示す模式的透視立面図である。図３は、図１の燃料貯蔵設備の一つの集合体直接受容セルに燃料集合体を収納した状況を部分的に透過で示す斜視図である。

この実施形態の燃料貯蔵設備１０は、沸騰水型原子力発電所内の使用済み燃料貯蔵プール（燃料プール）内に設置され、炉内から取り出した使用済み燃料集合体を収納して貯蔵するためのものである。ここで、取り扱われる燃料集合体は、健全なものと、事故の影響を受けて健全とは言い切れないものの両方がありうる。

燃料貯蔵設備１０は、金属製板材からなる複数の鉛直壁１２が組み合わされ、結合されて、水平断面がほぼ正方形の複数のセル１３が正方格子状に配列されるように構成されている。燃料貯蔵設備１０の底部には、水平方向に広がる金属製のベース１８が配置されて鉛直壁１２と結合されている。

各セル１３は、上端が開口した正四角柱状の空間であって、それぞれが１体の使用済み燃料集合体を収納可能である。ここで、健全とは言い切れない燃料集合体は、移送中または保管中にさらに破損して一部が落下するなどのリスクを想定し、燃料貯蔵設備１０内に搬入する前に、あらかじめ収納缶３０に収納し、収納缶３０に収納された状態のままで移送して燃料貯蔵設備１０のセル１３内に収納するものとする。燃料貯蔵設備１０の各セル１３は収納缶３０を収納可能とすることと、収納缶３０内の健全とは言い切れない燃料が未臨界状態を維持するために、従来の使用済み燃料ラックの各セルに比べて大きくなっている。

収納缶３０は、それぞれが１体の使用済み燃料集合体を収納可能であって、底部が閉じて上下に延びる四角筒状の金属製の容器である。収納缶３０の上端は開放されている。

各セル１３の各側面には、上部スペーサ１１と下部スペーサ１７が溶接により固定されていて、セル１３内に収納缶３０が収容されたときに収納缶３０とセル１３の鉛直壁１２の内面との距離を所定の距離に保つことができるようになっている。

上部スペーサ１１は、２個ずつ配置され、互いに間隔をあけて並列に設置されている。上部スペーサ１１の上端部は、上方に向かって開口部が広がるように傾斜部が設けられている。収納缶３０を上方からセル１３内に吊り降ろす際に、上部スペーサ１１の上記傾斜部が当たることによって収納缶３０をガイドし、収納缶３０を円滑にセル１３内に入れることができる。

下部スペーサ１７も、上部スペーサ１１と同様の構造である。

この燃料貯蔵設備１０内に健全な燃料集合体６０を収納する場合は、図３に示すように、収納缶３０内に収容しない燃料集合体６０をそのままセル１３内に挿入する。その際に収容するセル１３を、ここでは特に集合体直接受容セル１４と呼ぶ。

燃料集合体６０は、下部タイプレート６１と上部タイプレート６２を含み、燃料棒（図示せず）の束が下部タイプレート６１と上部タイプレート６２によって結合されている。燃料棒の束の外側には四角筒状のチャンネルボックス６４が取り付けられている。下部タイプレート６１の下部の外形は、水平断面が円形で、下方に向かって細くなっている。上部タイプレート６２の上部にはハンドル６３が形成され、ハンドル６３を把持して燃料集合体６０を吊り上げ・吊り降ろすことができる。

集合体直接受容セル１４では、燃料集合体６０を挿入する前に、集合体直接受容セル１４内に、下部アタッチメント５０と上部アタッチメント４０を上方から吊り降ろして、着脱可能に取り付ける。この実施形態では、下部アタッチメント５０と上部アタッチメント４０は上方から吊り降ろして所定の位置に載置するだけであり、ボルトなどの締結具で固定する必要はない。

下部アタッチメント５０は、集合体直接受容セル１４の底部で、下部スペーサ１７に囲まれるように載置される。下部アタッチメント５０は、ほぼ正四角柱状の台であって、上面の平板の中央に円形の下部アタッチメント穴５１が形成されている。燃料集合体６０を集合体直接受容セル１４内で下降したときに、下部タイプレート６１の下部の水平断面が円形の部分が下部アタッチメント穴５１に嵌るようになっている。これにより、燃料集合体６０を安定して保持することができる。

なお、従来の燃料ラックの底部には、ボルトを通すなどの目的で穴が形成されているが、この穴は、下部タイプレート６１と嵌合することを想定したものではなく、下部タイプレート６１を載置して安定させることはできない。

上部アタッチメント４０は、一つの上部枠４１と、４本の上部枠支柱４２とからなる。上部枠４１は水平に広がる正方形の枠であって、その各辺は集合体直接受容セル１４の内側面の近くでその内側面に沿って延び、上部枠４１の内面は燃料集合体６０のチャンネルボックス６４の外側面の近くでその外側面に沿って延びるように配置される。４本の上部枠支柱４２は上部枠４１の角部付近の下面に溶接固定され、下方に向かって鉛直に延び、その下端は上部スペーサ１１の上面に載置される。上部アタッチメント４０により、燃料集合体６０を集合体直接受容セル１４内で安定して配置することができ、しかも、燃料集合体６０と集合体直接受容セル１４の鉛直壁１２の内面との距離を適切に保つことができる。

集合体直接受容セル１４に、収納缶３０内に収容しない健全な燃料集合体６０を収納する場合は、その準備として、初めに、下部アタッチメント５０と上部アタッチメント４０を上方から吊り降ろして、集合体直接受容セル１４内に着脱可能に取り付ける。その後に、燃料集合体６０を上方から吊り降ろして、集合体直接受容セル１４内に挿入して設置する。

以上説明したように、この実施形態の燃料貯蔵設備１０は、収納缶３０に収納された健全とは言い切れない燃料集合体と、収納缶３０に収納されていない健全な燃料集合体６０の両方を収納して保持することができる。これにより、燃料プール内のスペースの有効利用が可能となる。しかも、着脱式の下部アタッチメント５０と上部アタッチメント４０の組を複数組、余裕を持った組数だけ準備しておくことにより、収納缶３０に収納された健全とは言い切れない燃料集合体と、収納缶３０に収納されていない健全な燃料集合体６０の個数があらかじめ分からない場合であっても、臨機応変に対応可能である。

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。

１０ 燃料貯蔵設備
１１ 上部スペーサ
１２ 鉛直壁
１３ セル
１４ 集合体直接受容セル
１７ 下部スペーサ
１８ ベース
３０ 収納缶
４０ 上部アタッチメント
４１ 上部枠
４２ 上部枠支柱
５０ 下部アタッチメント
５１ 下部アタッチメント穴（穴）
６０ 燃料集合体
６１ 下部タイプレート
６２ 上部タイプレート
６３ ハンドル
６４ チャンネルボックス

Claims (3)

1. 原子力発電所の燃料プール床の上に設置されて、燃料プール内で、原子燃料を収納した有底筒状の複数の収納缶を上方から挿入して保持可能な燃料貯蔵設備であって、
   それぞれに前記収納缶を一つずつ収納可能で上端が開口して水平方向に格子状に配列された複数のセルを形成するように、互いに接合された複数の鉛直壁と、
   前記鉛直壁に取り付けられて、前記収納缶のそれぞれと対向する前記鉛直壁との間の間隔を保持するためのスペーサと、
   を有することを特徴とする燃料貯蔵設備。
2. 前記複数のセルの少なくとも一つは、下部タイプレートを備えて前記収納缶に収容されていない燃料集合体を上方から挿入して保持可能な集合体直接受容セルを構成し、
   前記集合体直接受容セルの底部に着脱可能に配置されて前記下部タイプレートと嵌合する穴が形成された下部アタッチメントと、
   前記集合体直接受容セル内で、前記収納缶に収容されていない前記燃料集合体と対向する位置で前記鉛直壁に着脱可能に取り付けられて前記スペーサよりも前記燃料集合体に向かって突出する上部アタッチメントと、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料貯蔵設備。
3. 前記下部アタッチメントおよび前記上部アタッチメントは、前記セルの上方から吊り降ろして設置可能であることを特徴とする請求項２に記載の燃料貯蔵設備。

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