JP2019007916A - 燃料貯蔵ピット用内挿物 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料貯蔵ピット用内挿物において、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ると共に視認性の向上を図る。【解決手段】正方形状をなして複数の貫通孔７２が形成される支持板６１と、基端部が支持板６１における一方の平面部の中心位置に連結される支持ロッド６２と、支持ロッド６２の他端部に連結されて支持板６１に略平行をなす吊り棒６３と、支持板６１における他方の平面部側に装着されて中性子吸収材が充填される複数の制御棒６４と、挿入方向の手前側から視認して識別可能な識別部材６５とを設けている。【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉で使用する核燃料を燃料貯蔵ピットへ一時的に貯蔵する時に使用される燃料貯蔵ピット用制御棒集合体などの燃料貯蔵ピット用内挿物に関するものである。

原子力発電プラントの一つとして、加圧水型原子炉を有するプラントがあり、この加圧水型原子炉は、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るものであり、この蒸気をタービン発電機へ送って発電することができる。

このような原子力発電プラントは、原子炉建屋に燃料貯蔵ピットが設けられており、この燃料貯蔵ピットは、燃料プール内に複数の燃料を立てた状態で収納可能な燃料ラックが設置されて構成されている。そのため、燃料貯蔵ピットは、原子炉装荷前の新燃料や原子炉内で使用された使用済燃料などを取り出して燃料ラック内に一時的に貯蔵可能であり、また、燃料ラック内に貯蔵された使用済燃料や新燃料を原子炉内に装荷可能となっている。

ところで、新燃料や原子炉内の使用済燃料は、燃料ラックに収納された状態で、燃料プールに貯留された冷却水に浸漬された状態で維持されている。このような技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１３−１９５１６４号公報

従来の燃料貯蔵ピットでは、使用済燃料を燃料プール内の冷却水に浸漬することで、冷却すると共に、核分裂連鎖反応が定常的に持続する臨界を阻止している。ところが、地震などで燃料プールが破損し、燃料プールから冷却水が漏洩すると、燃料貯蔵ピットに貯蔵されている燃料が臨界に至る可能性が生じ、安全性を担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、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ると共に視認性の向上を図る燃料貯蔵ピット用内挿物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燃料貯蔵ピット用内挿物は、燃料貯蔵ピットに収納される燃料集合体に対して挿入される燃料貯蔵ピット用内挿物において、挿入方向の手前側から視認して識別可能な識別部材が設けられる、ことを特徴とするものである。

従って、燃料貯蔵ピットに挿入された燃料貯蔵ピット用内挿物は、識別部材が設けられることから、作業者は、燃料貯蔵ピット用内挿物の挿入方向の手前側から識別部材を視認して識別することができ、燃料貯蔵ピット用内挿物の種類を容易に確認することができる。その結果、燃料貯蔵ピット用内挿物の炉内への誤装荷及び挿入間違いの有無を容易に確認することができ、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ることができると共に、視認性の向上を図ることができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、挿入方向に沿って延出される支持ロッドと、前記支持ロッドにおける長手方向の一端部に連結される吊り具とを備え、前記識別部材は、前記吊り具に設けられることを特徴としている。

従って、識別部材を吊り具に設けることから、作業者は、燃料貯蔵ピット用内挿物の挿入方向の手前側から識別部材を容易に視認することができ、視認性の向上を図ることができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記吊り具は、上面が平面形状をなし、前記上面に前記識別部材が設けられることを特徴としている。

従って、吊り具の上面を平面形状として識別部材を設けることから、燃料貯蔵ピット用内挿物を燃料貯蔵ピットに配置したとき、上方へ突出するものがなくなり、燃料貯蔵ピットに対する核燃料の出し入れを容易に行うことができると共に、識別部材を容易に視認することで視認性の向上を図ることができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記吊り具は、前記支持ロッドの他端部の外周部に固定される複数のロッド部を有し、前記複数のロッド部のうちの少なくとも一つの前記ロッド部の先端部に前記識別部材が設けられることを特徴としている。

従って、吊り具を構成するロッド部の先端部に識別部材を設けることから、吊り装置が吊り具のロッド部を掴んで燃料貯蔵ピット用内挿物を昇降させるとき、識別部材が吊り作業の邪魔になることはなく、作業者は適正に識別部材を視認することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記支持ロッドと前記吊り具は、移動不能に連結されることを特徴としている。

従って、支持ロッドと吊り具を移動不能に連結することで、構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記識別部材は、前記吊り具に溶接により固定されることを特徴としている。

従って、識別部材を溶接により吊り具に固定することで、識別部材が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記識別部材は、前記吊り具に異形状部として形成されることを特徴としている。

従って、識別部材を吊り具に異形状部として形成することで、識別部材が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記識別部材は、前記吊り具に形成される識別記号であることを特徴としている。

従って、識別部材を吊り具に形成される識別記号とすることで、識別部材が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記識別部材は、前記吊り具に形成される着色部材であることを特徴としている。

従って、識別部材を吊り具に形成される着色部材とすることで、識別部材が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、矩形状をなして複数の貫通孔が形成されると共に中心部に前記支持ロッドの長手方向の他端部が連結される支持板と、前記支持板に装着されて中性子吸収材が充填される複数の制御棒とを備えることを特徴としている。

従って、支持板と支持ロッドと吊り具と複数の制御棒により燃料貯蔵ピット用内挿物としての燃料貯蔵ピット用制御棒集合体が構成されることで、構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ることができると共に、この燃料貯蔵ピット用制御棒集合体が装荷された核燃料を燃料貯蔵ピットに配置することで、この核燃料の未臨界状態を維持することができ、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ることができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記制御棒は、中空管内に銀とインジウムとカドミウムの合金が充填されて構成されることを特徴としている。

従って、制御棒により中性子を適正に吸収して核燃料の未臨界状態を十分に維持することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記制御棒は、中空管内に炭化ホウ素が充填されて構成されることを特徴としている。

従って、制御棒により中性子を適正に吸収して核燃料の未臨界状態を十分に維持することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記制御棒は、中空管内に炭化ホウ素と酸化アルミニウムとが充填されて構成されることを特徴としている。

従って、制御棒により中性子を適正に吸収して核燃料の未臨界状態を十分に維持することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記制御棒は、中空管内にホウケイ酸ガラスが充填されて構成されることを特徴としている。

従って、制御棒により中性子を適正に吸収して核燃料の未臨界状態を十分に維持することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物では、前記制御棒は、中空管内にハフニウムが充填されて構成されることを特徴としている。

従って、制御棒により中性子を適正に吸収して核燃料の未臨界状態を十分に維持することができる。

本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物によれば、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ることができると共に、視認性の向上を図ることができる。

図１は、第１実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す正面図である。 図２は、第１実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。 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、原子炉建屋を表す概略図である。 図５は、第２実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す正面図である。 図６は、第３実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す正面図である。 図７は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。 図８は、第３実施形態の第１変形例の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。 図９は、第３実施形態の第２変形例の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。 図１０は、第４実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。 図１１は、第４施形態の変形例の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る燃料貯蔵ピット用制御棒集合体の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図３は、原子力発電プラントを表す概略構成図、図４は、原子炉建屋を表す概略図である。

第１実施形態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。

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、核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、高温高圧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、原子炉建屋３１内に収容されている。原子炉建屋３１は、岩盤などの堅固な地盤３２上に設置されており、鉄筋コンクリートなどにより内部に複数のコンパートメントが区画され、中央部に原子炉格納容器１１が設置されている。そして、原子炉格納容器１１は、内部にコンクリート構造物３３が形成され、このコンクリート構造物３３により加圧水型原子炉１２が垂下して支持され、下方に位置してキャビティ３４が画成されている。

また、原子炉建屋３１は、原子炉格納容器１１に隣接して燃料取扱建屋３５が設置され、この燃料取扱建屋３５内に燃料貯蔵ピット３６が設けられている。この燃料貯蔵ピット３６は、燃料プール３７と、この燃料プール３７の内部に設置される燃料ラック３８とから構成されている。燃料ラック３８は、加圧水型原子炉１２で使用された使用済の核燃料、または、これから加圧水型原子炉１２で使用する新しい核燃料を一時的に貯蔵するものである。燃料プール３７は、冷却水が貯留されており、燃料ラック３８に貯蔵された核燃料は、この燃料プール３７内の冷却水に浸漬されて冷却される。ここで、核燃料とは、燃料集合体である。

また、原子炉建屋３１にて、原子炉格納容器１１内に天井クレーン３９が設けられると共に、オペレーションフロアに移動式クレーン４０が設けられている。一方、燃料取扱建屋３５に天井クレーン４１が設けられている。燃料取扱設備は、この天井クレーン３９と移動式クレーン４０と天井クレーン４１により構成され、加圧水型原子炉１２と燃料貯蔵ピット３６との間で燃料の搬送を行うことができる。

そして、加圧水型原子炉１２で使用される核燃料は、所定の使用期間が経過すると、燃料貯蔵ピット３６における燃料プール３７内の燃料ラック３８に取出される。このとき、作業者は、燃料取扱設備（各クレーン３９，４０，４１）を作動することで、加圧水型原子炉１２内の核燃料を燃料ラック３８に搬送する。

炉心を構成する燃料集合体は、複数の燃料棒が複数のグリッド（支持格子）により格子状に束ねられ、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されて構成されている。燃料集合体は、複数の燃料棒の間に複数の制御棒が挿入可能となっている。複数の制御棒は、上端部がまとめられて制御棒集合体が構成されている。そのため、原子炉では、燃料棒を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。一方、制御棒集合体により制御棒を燃料集合体に挿入することで、炉心内で生成される中性子数を調整し、また、制御棒を燃料集合体に全て挿入することで、原子炉を停止することができる。

上述したように、燃料貯蔵ピット３６では、使用済の核燃料が燃料ラック３８に収納され、この燃料ラック３８が燃料プール３７内に設置されている。そのため、使用済の核燃料は、冷却水に浸漬して冷却されると共に、発生する中性子が冷却水により減速され、吸収されることで未臨界状態が維持されている。ところが、地震などで燃料プール３７が破損し、この燃料プール３７から冷却水が漏洩すると、使用済の核燃料を冷却することができず、また、臨界への到達を未然に防止することが困難となる可能性が生じる。

そこで、本実施形態では、燃料プール３７に収容されている使用済の核燃料、つまり、燃料集合体に対して燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を挿入しておくことで、冷却水が漏洩しても、使用済の核燃料における臨界への到達を未然に防止するようにしている。この場合、原子炉に配置されている燃料集合体に対して、制御棒集合体を抜き差し可能としているが、この原子炉用の制御棒集合体は高価であり、本実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体は、構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ったものである。

図１は、第１実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す正面図、図２は、第１実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。

第１実施形態では、本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物を燃料貯蔵ピット用制御棒集合体に適用して説明する。第１実施形態において、図１及び図２に示すように、燃料集合体５０は、前述したように、複数の燃料棒が複数のグリッド（支持格子）５１により格子状に束ねられ、上端部に上部ノズル５２が固定される一方、下端部に下部ノズル（図示略）が固定されて構成されている。また、燃料集合体５０は、複数の燃料棒の間に後述する複数の制御棒６４が挿入可能な制御棒案内管（図示略）が複数設けられている。

燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０は、支持板６１と、支持ロッド６２と、吊り棒（吊り具）６３と、複数の制御棒６４と、識別部材６５とから構成されている。

支持板６１は、所定厚さで平面視が正方形状（矩形状）をなす板材であって、複数の制御棒６４の上端部を支持する複数の取付孔７１が形成されている。また、支持板６１は、複数の取付孔７１の間に冷却水が流通するための複数の貫通孔７２が形成されると共に、各外周辺に切欠凹部７３がそれぞれ形成されている。

支持ロッド６２は、円筒形状をなし、下端部（基端部）が支持板６１における上面部（一方の平面部）の中心位置に貫通し、溶接により連結されている。この場合、支持ロッド６２は、支持板６１に対して直交する方向に連結されている。吊り棒６３は、外周部に棒形状をなす２本のロッド部７４が固定されて構成されることで、支持ロッド６２と吊り棒６３としての各ロッド部７４が移動不能に連結されている。この２本のロッド部７４は、支持ロッド６２の両側で一直線上をなしている。吊り棒６３は、支持ロッド６２に対して直交する方向に連結されることで、支持板６１に略平行をなしている。また、吊り棒６３は、支持板６１の外周辺に対して水平方向に所定角度傾斜して配置され、各ロッド部７４は、厚さが一定となっている。

なお、吊り棒６３は、２本のロッド部７４からなるものに限定するものではなく、１本または３本以上のロッド部により構成してもよい。

制御棒６４は、下端部が先細形状をなし、上端部がおねじ形状をなしている。複数の制御棒６４は、所定間隔を空けて配置され、上端部が支持板６１における下面部（他方の平面部）側から各取付孔７１を貫通し、ナット７５により固定されている。制御棒６４は、内部に中性子吸収材が充填されて構成されている。

即ち、制御棒６４は、中空形状をなす被覆管としてのステンレス鋼管内に、中性子吸収材としての銀とインジウムとカドミウムの合金（Ａｇ＋Ｉｎ＋Ｃａ）が充填されて構成されている。そして、制御棒６４は、原子炉内で用いられることを想定しておらず、燃料集合体またはガイド構造物に対して、振動による摩耗を考慮する必要がないことから、表面に耐摩耗性を目的としたクロムメッキを施す必要はない。

なお、中性子吸収材としては、銀とインジウムとカドミウムの合金（Ａｇ＋Ｉｎ＋Ｃａ）に限らず、例えば、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、炭化ホウ素とアルミナ（酸化アルミニウム）の混合体、ホウケイ酸ガラス、ハフニウム、ボロンなどを用いてもよい。この場合、中性子吸収材をペレット状に成形して被覆管内に入れてもよいし、粉体のまま被覆管内に充填してもよい。

また、識別部材６５は、燃料貯蔵ピット３６の燃料プール３７の燃料ラック３８に支持される燃料集合体５０に対して挿入される燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を識別するものである。識別部材６５は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の挿入方向の手前側（鉛直方向の上方側）から作業者視認して識別することができるものである。

燃料貯蔵ピット３６の燃料プール３７は、加圧水型原子炉１２で使用された使用済の燃料集合体５０やこれから加圧水型原子炉１２で使用する新しい燃料集合体を一時的に貯蔵している。この燃料集合体５０は、複数の燃料棒や制御棒６４から構成されており、燃料プール３７は、制御棒６４を有する燃料集合体５０と、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を有する燃料集合体５０とが混在することとなる。そのため、制御棒６４に対して燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を識別するため、この燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０に識別部材６５が設けられている。

この識別部材６５は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の吊り棒６３に設けられている。具体的に、吊り棒６３は、支持ロッド６２の上端部の外周部に固定された２個のロッド部７４を有しており、各ロッド部７４は、上面が平面形状をなしている。識別部材６５は、一方のロッド部７４の先端部の上面に溶接により固定されている。識別部材６５は、ロッド部７４と同様の材質により製造されたものであり、平面視が長円（楕円）形状をなし、表面に識別番号「Ａ−１」が削り加工により形成されると共に着色が施されている。この場合、識別番号「Ａ−１」は、適宜設定すればよいものであり、着色は、遠方から視認しやすい赤色や黄色などが好ましい。なお、識別部材６５の形状は、長円（楕円）形状に限らず、真円形状、矩形状、多角形状などとしてもよい。また、削り加工に限らず、肉盛溶接などにより形成してもよい。

このように構成された燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を燃料貯蔵ピットに収納された燃料集合体５０内に挿入するとき、クレーンから垂下した取扱い工具の構造物が燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の吊り棒６３を係止して吊上げ、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を燃料貯蔵ピットの上方に移動する。そして、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を下降し、各制御棒６４を燃料集合体５０の各制御棒案内管内に挿入する。この燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の下降時、支持板６１の下面部が燃料集合体５０における上部ノズル５２の上面部に当接することで、燃料集合体５０に対する燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の鉛直方向の位置決めがなされる。

そのため、燃料貯蔵ピットの燃料プール内に収納された複数の燃料集合体５０は、内部に燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０が挿入されることとなる。そして、地震などで燃料プール３７が破損し、この燃料プール３７から冷却水が漏洩しても、燃料集合体５０における各燃料棒の間に燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の各制御棒６４が配置されていることから、燃料棒からの中性子が制御棒６４により減速されて吸収されることとなり、臨界への到達が未然に防止される。

また、このとき、燃料貯蔵ピットの燃料プールにて、燃料集合体５０内に挿入された燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０は、吊り棒６３に識別部材６５が設けられている。そのため、作業者は、肉眼または双眼鏡、カメラ、水中カメラなどを用いて識別部材６５を視認し、燃料集合体５０に対して正しい燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０が挿入されたかを確認することができる。

なお、燃料プールは、内部に複数の燃料集合体５０を収納しているが、燃料集合体５０は、既に原子炉制御用の制御棒クラスタが挿入されているものと挿入されていないものがある。そこで、本実施形態では、制御棒クラスタが挿入されていない燃料集合体５０に対して、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を挿入する。この場合、制御棒集合体が挿入されていない全ての燃料集合体５０に燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を挿入してもよいし、一部の燃料集合体５０に燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を挿入してもよい。

このように第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物にあっては、燃料貯蔵ピットに収納される燃料集合体５０に対して挿入される燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０において、挿入方向の手前側から視認して識別可能な識別部材６５を設けている。

従って、作業者は、燃料貯蔵ピットの燃料プールに載置された燃料集合体５０内に挿入された燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を、その挿入方向の手前側、つまり、上方から識別部材６５を視認して識別することができ、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の種類を容易に確認することができる。その結果、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の炉内への誤装荷及び挿入間違いの有無を容易に確認することができ、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ることができると共に、視認性の向上を図ることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、挿入方向に沿って延出される支持ロッド６２と、支持ロッド６２における長手方向の一端部に連結される吊り棒６３とを設け、識別部材６５を吊り具に設けている。従って、作業者は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０の挿入方向の手前側から識別部材６５を容易に視認することができ、視認性の向上を図ることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、吊り棒６３の上面を平面形状とし、この上面に識別部材６５を設けている。従って、吊り棒６３の上面を平面形状として識別部材６５を設けることから、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を燃料貯蔵ピットに配置したとき、上方へ突出するものがなくなり、燃料貯蔵ピットに対する核燃料の出し入れを容易に行うことができると共に、識別部材６５を容易に視認することで視認性の向上を図ることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、吊り棒６３として、支持ロッド６２の上端部の外周部に複数のロッド部７４を固定し、このロッド部７４の先端部に識別部材６５を設けている。従って、吊り装置は、各ロッド部における支持ロッド６２の固定側の端部を掴んで燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を昇降させることから、吊り棒６３を構成するロッド部７４の先端部に識別部材６５を設けることから、吊り装置がロッド部７４を掴むときに、識別部材６５が吊り作業の邪魔になることはなく、作業者は適正に識別部材６５を視認することができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、識別部材６５を吊り棒６３に溶接により固定している。従って、識別部材６５が燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０から脱落することがなく、安全性を向上することができる。また、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０に対して、後から識別部材６５を固定することができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、識別部材６５を吊り棒６３に形成される識別記号としている。また、識別部材６５に着色している。従って、識別部材６５が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。

また、第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物として、矩形状をなして複数の貫通孔７２が形成される支持板６１と、基端部が支持板６１における一方の平面部の中心位置に連結される支持ロッド６２と、支持ロッド６２の他端部に連結されて支持板６１に略平行をなす吊り棒６３と、支持板６１における他方の平面部側に装着されて中性子吸収材が充填される複数の制御棒６４とからなる燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を設けている。

従って、支持板６１と支持ロッド６２と吊り棒６３と複数の制御棒６４により燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０が構成されることで、構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ることができる。また、この燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を燃料集合体５０が収容されている燃料貯蔵ピットに配置することで、この燃料集合体５０の核燃料の未臨界状態を維持することができ、核燃料の貯蔵における安全性の向上を図ることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、支持ロッド６２と吊り棒６３を移動不能に連結している。従って、付勢部材を不要として構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、支持板６１が燃料貯蔵ピットに収納される燃料集合体５０に当接して鉛直方向の位置決めがなされる。従って、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を上方から燃料集合体５０に挿入するとき、支持板６１がこの燃料集合体５０の上部ノズル５２に当接して鉛直方向の位置決めがなされることとなり、燃料集合体５０に対して燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０を適正位置に容易に位置決めすることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物では、制御棒６４は、中空管内に銀とインジウムとカドミウムの合金が充填されて構成される。また、制御棒６４は、中空管内に炭化ホウ素が充填されて構成される。また、制御棒６４は、中空管内に炭化ホウ素と酸化アルミニウムとが充填されて構成される。また、制御棒６４は、中空管内にホウケイ酸ガラスが充填されて構成される。また、制御棒６４は、中空管内にハフニウムが充填されて構成される。従って、制御棒により中性子を適正に吸収して核燃料の未臨界状態を十分に維持することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す正面図である。なお、上述した実施形態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。

第２実施形態において、図５に示すように、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０は、支持板８１と、支持ロッド８２と、吊り棒（吊り具）８３と、圧縮コイルスプリング（付勢部材）８４と、複数の制御棒６４と、識別部材６５とから構成されている。

支持板８１は、所定厚さで平面視が正方形状（矩形状）をなす板材であって、第１実施形態の支持板６１（図１及び図２参照）とほぼ同様の構成となっており、複数の制御棒６４の上端部を支持する複数の取付孔９１が形成されている。支持ロッド８２は、円筒形状をなし、下端部が支持板８１における上面部の中心位置に貫通し、溶接により連結されている。この支持ロッド８２も、第１実施形態の支持ロッド６２（図１及び図２参照）とほぼ同様の構成となっている。

吊り棒８３は、連結リング９２の外周部に棒形状をなす２本のロッド部９３が固定されて構成されている。この２本のロッド部９３は、連結リング９２の両側で一直線上をなしている。そして、支持ロッド８２は、上端部（他端部）が吊り棒８３の連結リング９２に嵌入し、軸方向に移動自在に支持されている。但し、支持ロッド８２は、他端部が吊り棒８３の連結リング９２から抜け止めされ、吊り棒８３に対して周方向に回動不能となっている。この場合、吊り棒８３は、支持ロッド８２に対して直交する方向に連結されることで、支持板８１に略平行をなしている。また、吊り棒８３は、支持板８１の外周辺に対して水平方向に所定角度傾斜して配置され、各ロッド部９３は、厚さが一定となっている。

圧縮コイルスプリング８４は、支持ロッド８２の周囲に巻かれており、一端部が支持板８１の上面部を押圧し、他端部が吊り棒８３を押圧している。そのため、圧縮コイルスプリング８４は、支持板８１に対して吊り棒８３が離間する方向に付勢力が作用している。この状態で、吊り棒８３は、支持ロッド８２の上端面を含めて上面が平面形状をなしている。なお、１個の圧縮コイルスプリング８４を支持板８１と吊り棒８３の間に介装したが、長さ、径、巻き数など異なる複数の圧縮コイルスプリングを介装してもよい。また、付勢部材としては、圧縮コイルスプリング８４に限るものではない。

制御棒６４は、下端部が先細形状をなし、上端部がおねじ形状をなしている。複数の制御棒６４は、所定間隔を空けて配置され、上端部が支持板８１における下面部（他方の平面部）側から各取付孔９１を貫通し、ナット９４により固定されている。制御棒６４は、内部に中性子吸収材が充填されて構成されている。

また、識別部材６５は、燃料貯蔵ピット３６の燃料プール３７の燃料ラック３８に支持される燃料集合体５０に対して挿入される燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０を識別するものである。識別部材６５は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０の挿入方向の手前側（鉛直方向の上方側）から作業者視認して識別することができるものである。識別部材６５は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０の吊り棒６３に設けられている。具体的に、識別部材６５は、ロッド部９３の先端部の上面に溶接により固定されている。

このように構成された燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０を燃料貯蔵ピットに収納された燃料集合体５０内に挿入するとき、クレーンから垂下した取扱い工具の構造物が燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０の吊り棒８３を係止して吊上げ、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０を燃料貯蔵ピットの上方に移動する。そして、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０を下降し、各制御棒６４を燃料集合体５０の各制御棒案内管内に挿入する。この燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０の下降時、支持板８１の下面部が燃料集合体５０における上部ノズル５２の上面部に当接することで、燃料集合体５０に対する燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０の鉛直方向の位置決めがなされる。

そのため、燃料貯蔵ピットの燃料プール内に収納された複数の燃料集合体５０は、内部に燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０が挿入されることとなる。そして、地震などで燃料プール３７が破損し、この燃料プール３７から冷却水が漏洩しても、燃料集合体５０における各燃料棒の間に燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０の各制御棒６４が配置されていることから、燃料棒からの中性子が制御棒６４により吸収されることとなり、臨界への到達が未然に防止される。

また、このとき、燃料貯蔵ピットの燃料プールにて、燃料集合体５０内に挿入された燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０は、吊り棒８３に識別部材６５が設けられている。そのため、作業者は、肉眼または双眼鏡などを用いて識別部材６５を視認し、燃料集合体５０に対して正しい燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０が挿入されたかを確認することができる。

このように第２実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体にあっては、支持ロッド８２と吊り棒８３を複数の制御棒６４の長手方向に移動自在に連結し、支持板８１と吊り棒８３とが離間する方向に付勢する圧縮コイルスプリング８４を設けている。従って、吊り棒８３を用いて燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０を上方から燃料集合体５０に挿入し、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体８０が上部ノズル５２に当接して位置決めがなされるとき、支持板８１、つまり、制御棒６４に対して吊り棒８３が圧縮コイルスプリング８４を圧縮して相対移動することとなり、制御棒６４と燃料集合体５０との当接によるショックを軽減することができる。

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す正面図、図７は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。なお、上述した第１実施形態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。

第３実施形態において、図６及び図７に示すように、識別部材は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を識別するものであり、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体の挿入方向の手前側（鉛直方向の上方側）から作業者視認して識別することができる。識別部材は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体の吊り棒６３のロッド部７４の先端部に異形状部として形成されている。具体的に、識別部材は、切欠部１０１であり、ロッド部７４の先端部に支持ロッド６２の軸方向と同方向に貫通することで、切欠部１０１の両側に二股部１０２，１０３が形成される。

なお、異形状部は、切欠部１０１（二股部１０２，１０３）に限定されるものではない。図８は、第３実施形態の第１変形例の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図、図９は、第３実施形態の第２変形例の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。

図８に示すように、識別部材は、切欠部１１１であり、ロッド部７４の先端部の上面が水平方向に切り欠かれることで、切欠部１１１の下部に薄肉部１１２が形成される。また、図９に示すように、識別部材は、拡大部１２１であり、ロッド部７４の先端部の両側面が先端ほど幅広となることで、拡大部１２１の両側に傾斜面１２２が形成される。

このように第３実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物にあっては、識別部材を吊り棒に形成した異形状部としている。従って、識別部材が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができる。

この場合、異形状部を切欠部１０１（二股部１０２，１０３）や切欠部１１１とすることで、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体６０に対して、後から識別部材を加工により形成することができる。

［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図、図１１は、第４施形態の変形例の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を表す平面図である。なお、上述した第１実施形態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。

第４実施形態において、図１０に示すように、識別部材は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体を識別するものであり、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体の挿入方向の手前側（鉛直方向の上方側）から作業者視認して識別することができる。識別部材は、燃料貯蔵ピット用制御棒集合体の吊り棒６３のロッド部７４の先端部に識別番号として形成されている。具体的に、識別部材は、ロッド部７４の先端部の上面に形成された識別番号１３１であり、削り加工などにより形成される。識別番号１３１は、例えば、「Ａ−１」などであり、着色などを施してもよい。また、図１１に示すように、識別部材を、ロッド部７４の先端部の上面に形成された複数の文字列１４２，１４３，１４４からなる識別番号１４１としてもよい。

このように第４実施形態の燃料貯蔵ピット用内挿物にあっては、識別部材を吊り棒６３のロッド部に形成される識別番号１３１，１４１としている。識別部材が燃料貯蔵ピット用内挿物から脱落することがなく、安全性を向上することができると共に、製造コストを低減することができる。

なお、本発明の識別部材は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、反射鏡、締結ボルト、磁石、ＩＣタグなどとしてもよい。

また、支持板、支持ロッド、吊り具の形状は、上述した実施形態の形状に限定されるものではなく、適宜設定すればよいものである。

また、上述した実施形態では、本発明の燃料貯蔵ピット用内挿物を燃料貯蔵ピット用制御棒集合体に適用して説明したが、別の制御棒であってもよい。例えば、ＰＷＲ向け内挿物として、ＰＤ（プラギングデバイス）、ＢＰ（バーナブルポイズン）、ＰＳ（一次中性子源）、ＳＳ（二次中性子源）、ＲＣＣ（制御棒クラスタ）などがある。また、制御棒以外に、例えば、燃料貯蔵ピット用ステンレス棒に適用してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の燃料貯蔵ピット用制御棒集合体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
３６ 燃料貯蔵ピット
３７ 燃料プール
３８ 燃料ラック
５０ 燃料集合体
５２ 上部ノズル
６０，８０ 燃料貯蔵ピット用制御棒集合体
６１，８１ 支持板
６２，８２ 支持ロッド
６３，８３ 吊り棒（吊り具）
６４ 制御棒
６５ 識別部材
８４ 圧縮コイルスプリング（付勢部材）
１０１，１１１ 切欠部（異形状部）
１２１ 拡大部（異形状部）
１３１，１４１ 識別番号（識別記号）

Claims (15)

1. 燃料貯蔵ピットに収納される燃料集合体に対して挿入される燃料貯蔵ピット用内挿物において、
   挿入方向の手前側から視認して識別可能な識別部材が設けられる、
   ことを特徴とする燃料貯蔵ピット用内挿物。
2. 挿入方向に沿って延出される支持ロッドと、前記支持ロッドにおける長手方向の一端部に連結される吊り具とを備え、前記識別部材は、前記吊り具に設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
3. 前記吊り具は、上面が平面形状をなし、前記上面に前記識別部材が設けられることを特徴とする請求項２に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
4. 前記吊り具は、前記支持ロッドの他端部の外周部に固定される複数のロッド部を有し、前記複数のロッド部のうちの少なくとも一つの前記ロッド部の先端部に前記識別部材が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
5. 前記支持ロッドと前記吊り具は、移動不能に連結されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
6. 前記識別部材は、前記吊り具に溶接により固定されることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
7. 前記識別部材は、前記吊り具に異形状部として形成されることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
8. 前記識別部材は、前記吊り具に形成される識別記号であることを特徴とする請求項２から請求項５いずれか一項に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
9. 前記識別部材は、前記吊り具に形成される着色部材であることを特徴とする請求項２から請求項５いずれか一項に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
10. 矩形状をなして複数の貫通孔が形成されると共に中心部に支持ロッドの長手方向の他端部が連結される支持板と、前記支持板に装着されて中性子吸収材が充填される複数の制御棒とを備えることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
11. 前記制御棒は、中空管内に銀とインジウムとカドミウムの合金が充填されて構成されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
12. 前記制御棒は、中空管内に炭化ホウ素が充填されて構成されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
13. 前記制御棒は、中空管内に炭化ホウ素と酸化アルミニウムとが充填されて構成されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
14. 前記制御棒は、中空管内にホウケイ酸ガラスが充填されて構成されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。
15. 前記制御棒は、中空管内にハフニウムが充填されて構成されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料貯蔵ピット用内挿物。

Images