JP2019163972A - Heat transfer testing device of container used for transporting and/or storing spent fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉から取り出した使用済燃料の輸送及び/又は貯蔵に用いられる容器に要求される性能を確認するための試験装置に関し、詳しくは、当該容器の除熱機能を確認する伝熱試験に用いられる伝熱試験装置に関する。 The present invention relates to a test apparatus for confirming performance required for a container used for transporting and / or storing spent fuel taken out of a nuclear reactor, and more specifically, heat transfer for confirming a heat removal function of the container. The present invention relates to a heat transfer test apparatus used for testing.
原子炉から取り出した使用済燃料の輸送及び/又は貯蔵に用いられる容器(以下、キャスクと称する)が知られている。キャスクに収容される使用済燃料は、キャスク1基当たりで最大数十kW程度の発熱があり、相当量のガンマ線や中性子を放出する。そのため、キャスクには、高い安全機能が要求される。 A container (hereinafter referred to as a cask) used for transporting and / or storing spent fuel taken out of a nuclear reactor is known. The spent fuel contained in the cask generates heat of up to several tens of kW per cask and emits a considerable amount of gamma rays and neutrons. Therefore, a high safety function is required for the cask.
安全機能は、除熱機能、密封機能、遮蔽機能及び臨界防止機能を含む。除熱機能は、使用済燃料の熱を逃がしキャスクの構成部材や使用済燃料などの温度を適切に下げる機能である。密封機能は、放射線物質としての使用済燃料をキャスク内に閉じ込める機能である。遮蔽機能は、使用済燃料から放出されるガンマ線や中性子を遮蔽し、キャスク外部の線量率を下げて、放射線被爆を防止する機能である。臨界防止機能は、使用済燃料に若干残っているウラン235の核分裂による臨界を防止する機能である。 Safety functions include a heat removal function, a sealing function, a shielding function, and a criticality prevention function. The heat removal function is a function for releasing the heat of the spent fuel and appropriately lowering the temperatures of the components of the cask and the spent fuel. The sealing function is a function of confining spent fuel as a radioactive substance in the cask. The shielding function shields gamma rays and neutrons emitted from spent fuel and reduces the dose rate outside the cask to prevent radiation exposure. The criticality prevention function is a function that prevents criticality due to fission of uranium 235 remaining in the spent fuel.
キャスクに要求される安全機能については、キャスクが実際に使用される前に確かめる必要がある。キャスクに要求される安全機能のうち、除熱性能については、伝熱試験が行われる。 The safety functions required for the cask need to be verified before the cask is actually used. Of the safety functions required for the cask, a heat transfer test is performed for heat removal performance.
伝熱試験においては、例えば、下記非特許文献1及び2参照に記載のように、使用済燃料の発熱量に相当する熱を発生するヒータをキャスク本体内に配置された格子状のバスケットによって区画された複数の収容空間の各々に挿入し、キャスク本体及びバスケットの表面温度を熱電対によって測定し、設計時に解析で求めた温度を超えないことを確認する。 In the heat transfer test, for example, as described in Non-Patent Documents 1 and 2 below, a heater that generates heat corresponding to the calorific value of the spent fuel is partitioned by a grid-like basket disposed in the cask body. The surface of the cask body and basket is measured with a thermocouple to confirm that it does not exceed the temperature obtained by analysis at the time of design.
しかしながら、非特許文献1及び2に記載の伝熱試験では、その準備作業として、複数の収容空間の各々にヒータを挿入する作業が必要になるので、準備作業に時間がかかってしまい、その結果、伝熱試験を効率よく行うことが難しい。 However, in the heat transfer test described in Non-Patent Documents 1 and 2, as the preparatory work, it is necessary to insert a heater in each of the plurality of housing spaces, so that the preparatory work takes time, and as a result It is difficult to conduct a heat transfer test efficiently.
本発明の目的は、伝熱試験の準備作業のうち、使用済燃料の発熱量を模擬した模擬熱源を格子状のバスケットによって画定された複数の収容空間の各々に挿入する作業に要する時間を短縮して、伝熱試験を効率よく行うことができる伝熱試験装置を提供することである。 The purpose of the present invention is to shorten the time required for inserting a simulated heat source simulating the calorific value of spent fuel into each of a plurality of accommodation spaces defined by a grid-like basket, among preparation work for a heat transfer test. Then, it is providing the heat-transfer test apparatus which can perform a heat-transfer test efficiently.
上記の目的を達成するために、本願の発明者は、複数の模擬熱源の各々を複数の収容空間のうち対応する収容空間に対して同時に挿入することに着目して、検討を進めた。その結果、伝熱試験において容器本来の蓋の代わりに用いられる仮蓋に複数の模擬熱源を取り付ければ、複数の模擬熱源を一体的に取り扱うことができるので、仮蓋を容器本体に取り付けるときに、複数の模擬熱源の各々を複数の収容空間のうち対応する収容空間に対して同時に挿入することができるという知見を得た。しかしながら、複数の模擬熱源を仮蓋に対して相対移動不能に取り付けてしまうと、収容空間内での使用済燃料の動き(つまり、ただ単に収容空間に挿入されるが故に、収容空間内での任意の方向への移動が許容されている使用済燃料の動き)を模擬することができなくなってしまう。そこで、本願の発明者は、上記知見に基づいてさらに検討を進めた。その結果、複数の模擬熱源の各々を仮蓋に取り付ける連結機構として、模擬熱源を収容空間に挿入しているときには模擬熱源を仮蓋に対して吊り下げた状態に維持し、模擬熱源の収容空間への挿入が終了し且つ仮蓋が容器本体に取り付けられたときには模擬熱源が仮蓋に対して吊り下げられた状態を解除するものを採用すれば、収容空間内での使用済燃料を模擬することができるという知見を得るに至った。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。 In order to achieve the above object, the inventor of the present application has proceeded with investigation focusing on simultaneously inserting each of the plurality of simulated heat sources into the corresponding accommodation space among the plurality of accommodation spaces. As a result, if a plurality of simulated heat sources are attached to the temporary lid used in place of the original lid of the container in the heat transfer test, a plurality of simulated heat sources can be handled integrally. The present inventors have found that each of the plurality of simulated heat sources can be simultaneously inserted into the corresponding accommodation space among the plurality of accommodation spaces. However, if a plurality of simulated heat sources are attached so as not to move relative to the temporary lid, the movement of spent fuel in the accommodation space (i.e., simply being inserted into the accommodation space, The movement of spent fuel that is allowed to move in an arbitrary direction) cannot be simulated. Therefore, the inventor of the present application has further studied based on the above findings. As a result, as a coupling mechanism for attaching each of the plurality of simulated heat sources to the temporary lid, the simulated heat source is kept suspended from the temporary lid when the simulated heat source is inserted into the accommodating space, and the simulated heat source accommodating space If the one that releases the state where the simulated heat source is suspended from the temporary lid when the insertion into the container body is completed and the temporary lid is attached to the container body is used, the spent fuel in the accommodation space is simulated It came to obtain the knowledge that it was possible. The present invention has been completed based on such findings.
本発明による伝熱試験装置は、格子状のバスケットによって画定され互いに平行な状態で所定の方向に延びる複数の収容空間の各々に使用済燃料を収容した状態で前記使用済燃料の輸送及び/又は貯蔵をするために用いられ、前記バスケットを外部から挿入するための開口が形成されて前記バスケットを収容する容器本体と前記容器本体の開口を覆うようにして前記容器本体に取り付けられる容器蓋とを含む容器の除熱機能を確認するための伝熱試験に用いられる伝熱試験装置であって、前記容器蓋の代わりに、前記容器本体に取り付けられることが可能な仮蓋と、前記複数の収容空間の各々に収容可能に配置され、各々が前記使用済燃料の発熱量を模擬した複数の模擬熱源と、前記複数の模擬熱源の各々を前記仮蓋に対して個別に連結する複数の連結機構とを備え、前記複数の連結機構は、前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときには、前記複数の模擬熱源の各々が前記仮蓋に対して吊り下げられた状態を維持するように、前記複数の模擬熱源の各々の動きのうち少なくとも前記仮蓋から下方に離れる方向への動きを拘束し、前記複数の模擬熱源の各々が前記対応する収容空間に収容され且つ前記仮蓋が前記容器本体に取り付けられた状態では、前記複数の模擬熱源の各々の下端が前記容器本体の底面に接触することで、前記複数の模擬熱源の各々が前記仮蓋に対して吊り下げられた状態を解除する。 The heat transfer test apparatus according to the present invention is configured to transport and / or transport the spent fuel in a state where the spent fuel is accommodated in each of a plurality of accommodation spaces defined in a lattice-like basket and extending in a predetermined direction in parallel with each other. An opening for inserting the basket from the outside, which is used for storage, is formed, and a container lid that is attached to the container body so as to cover the opening of the container body. A heat transfer test apparatus used in a heat transfer test for confirming a heat removal function of a container including a temporary lid that can be attached to the container body instead of the container lid, and the plurality of housings A plurality of simulated heat sources each simulating the amount of heat generated from the spent fuel, and each of the plurality of simulated heat sources are individually connected to the temporary lid. A plurality of coupling mechanisms, wherein the plurality of coupling mechanisms descend the temporary lid toward the container body from above the container body in a state where each of the plurality of receiving spaces is open upward. When moving the plurality of simulated heat sources, the movement of each of the simulated heat sources in at least a direction away from the temporary lid so as to maintain the suspended state with respect to the temporary lid. In a state where each of the plurality of simulated heat sources is housed in the corresponding housing space and the temporary lid is attached to the container body, the lower ends of the plurality of simulated heat sources are The state where each of the plurality of simulated heat sources is suspended from the temporary lid is released by contacting the bottom surface.
上記伝熱試験装置においては、容器本体に仮蓋を取り付ける際に、複数の模擬熱源を纏めて取り扱うことができるので、複数の模擬熱源の各々を対応する収容空間に対して同時に挿入することができる。その結果、複数の収容空間の各々に模擬熱源を別々に挿入する場合と比べて、複数の収容空間の各々に模擬熱源を挿入する作業に要する時間を短くすることができる。したがって、上記伝熱試験装置においては、伝熱試験の準備作業に要する時間を短くして、伝熱試験を効率よく行うことができる。 In the above heat transfer test apparatus, when the temporary lid is attached to the container body, a plurality of simulated heat sources can be handled together, so that each of the plurality of simulated heat sources can be simultaneously inserted into the corresponding accommodating space. it can. As a result, the time required for the operation of inserting the simulated heat source into each of the plurality of accommodation spaces can be shortened compared to the case where the simulated heat source is inserted into each of the plurality of accommodation spaces. Therefore, in the heat transfer test apparatus, the time required for the heat transfer test preparation work can be shortened and the heat transfer test can be performed efficiently.
また、上記伝熱試験装置においては、複数の模擬熱源の各々が収容空間に収容された状態で、複数の模擬熱源の各々の拘束が解除されるから、複数の模擬熱源の各々が収容空間内で移動できる。そのため、複数の収容空間の各々に収容された使用済燃料の動き(特に、容器の載置状態の変化に伴う動き)を模擬することができる。そのため、実際にキャスクを使用している状況に近い条件で伝熱試験を行うことができる。 Further, in the above heat transfer test apparatus, each of the plurality of simulated heat sources is released in the accommodation space since each constraint of the plurality of simulated heat sources is released in a state where each of the plurality of simulated heat sources is accommodated in the accommodation space. You can move with. Therefore, it is possible to simulate the movement of the spent fuel stored in each of the plurality of storage spaces (particularly, the movement associated with the change in the mounting state of the container). Therefore, the heat transfer test can be performed under conditions close to the situation where the cask is actually used.
好ましくは、前記複数の模擬熱源は、それぞれ、各々が前記所定の方向に延びるように配置された複数のヒータ線を含み、前記複数のヒータ線は、それぞれ、前記使用済燃料の発熱領域を模擬するように、前記所定の方向に並んで形成され、発熱量が異なる複数の発熱領域を有する。 Preferably, each of the plurality of simulated heat sources includes a plurality of heater wires arranged so as to extend in the predetermined direction, and each of the plurality of heater wires simulates a heat generation region of the spent fuel. As described above, it has a plurality of heat generation regions formed side by side in the predetermined direction and having different heat generation amounts.
或いは、前記複数の模擬熱源は、それぞれ、前記所定の方向に離れて配置された複数の整熱板を含み、前記複数の整熱板は、使用済燃料の形状を模擬するとともに熱の対流を抑制するように、前記対応する収容空間内を複数の発熱空間に仕切る。 Alternatively, each of the plurality of simulated heat sources includes a plurality of heat regulation plates arranged apart from each other in the predetermined direction, and the plurality of heat regulation plates simulate the shape of the spent fuel and perform heat convection. The corresponding accommodating space is partitioned into a plurality of heat generating spaces so as to suppress.
これらの場合、使用済燃料の発熱量だけでなく、使用済燃料の発熱領域についても模擬することができるので、より精度の高い伝熱試験を行うことができる。 In these cases, since not only the calorific value of the spent fuel but also the calorific region of the spent fuel can be simulated, a more accurate heat transfer test can be performed.
上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記複数の連結機構は、それぞれ、前記仮蓋に設けられた第1引掛部と、前記模擬熱源に設けられ、前記第1引掛部に対して引っ掛かることができる第2引掛部とを含み、前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときには、前記第2引掛部が重力の作用によって前記第1引掛部に引っ掛かることにより、前記複数の模擬熱源の各々が前記仮蓋に対して吊り下げられた状態が実現され、前記複数の模擬熱源の各々が前記対応する収容空間内で前記容器本体の底面に接触した状態で前記仮蓋だけが前記容器本体に向かってさらに降下するときに、前記第1引掛部が前記第2引掛部から離れることにより、前記複数の模擬熱源の各々が前記対応する収容空間内で任意の方向に移動可能な状態が実現される。 In the above heat transfer test apparatus, preferably, the plurality of connection mechanisms may be provided on the first hooking portion provided on the temporary lid and the simulated heat source, respectively, and hooked on the first hooking portion. When the temporary lid is lowered toward the container body from above the container body in a state where each of the plurality of storage spaces is open upward, the second hook part is formed. The hook part is hooked on the first hook part by the action of gravity, thereby realizing a state in which each of the plurality of simulated heat sources is suspended from the temporary lid, and each of the plurality of simulated heat sources corresponds to the corresponding When only the temporary lid further descends toward the container main body in a state of being in contact with the bottom surface of the container main body in the accommodating space, the first hooking part is separated from the second hooking part, thereby Each of the number of simulated heat source is movable state is realized in any direction within the accommodation space in which the corresponding.
この場合、複数の模擬熱源の各々が対応する収容空間に収容された状態で、第1引掛部に対する第2引掛部の引っ掛かりが自動的に解除されるので、容器外部からの特別な操作がなくても、模擬熱源が収容空間内で任意の方向に移動可能な状態を実現することができる。 In this case, since the hook of the second hooking portion with respect to the first hooking portion is automatically released in a state where each of the plurality of simulated heat sources is housed in the corresponding housing space, there is no special operation from the outside of the container. However, it is possible to realize a state in which the simulated heat source can move in any direction within the accommodation space.
上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記第1引掛部は、前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときに、前記模擬熱源に向かって突出するように湾曲又は屈曲しているガイド部を含み、前記第2引掛部は、重力の作用により、前記ガイド部のうち前記模擬熱源に最も近い部分に引っ掛かる。 In the above heat transfer test apparatus, preferably, the first hooking portion is configured such that the temporary lid faces the container body from above the container body in a state where each of the plurality of housing spaces is open upward. A guide portion that is curved or bent so as to protrude toward the simulated heat source when being lowered, and the second hooking portion is closest to the simulated heat source among the guide portions due to the action of gravity. I get caught in the part.
この場合、第2引掛部が第1引掛部に引っ掛かる位置を特定の位置(つまり、第1引掛部が有するガイド部のうち模擬熱源に最も近い部分)に限定することができるので、複数の模擬熱源の各々が仮蓋に対して吊り下げられたときに、複数の模擬熱源の間で吊り下げられたときの姿勢がばらつくのを抑制することができる。 In this case, since the position where the second hooking part is hooked to the first hooking part can be limited to a specific position (that is, the part closest to the simulated heat source among the guide parts of the first hooking part), a plurality of simulations are performed. When each of the heat sources is suspended from the temporary lid, it is possible to suppress variations in posture when suspended between the plurality of simulated heat sources.
上記伝熱試験装置において、好ましくは、前記第1引掛部は、その両端が前記仮蓋に取り付けられることにより、前記仮蓋とともに、環状引掛部を形成し、前記第2引掛部は、前記第1引掛部からの脱落を防止するように、その中間部分が前記環状引掛部を通過している状態で、その両端が前記模擬熱源に取り付けられている。 In the heat transfer test apparatus, preferably, the first hooking portion is attached to the temporary lid at both ends thereof to form an annular hooking portion together with the temporary lid, and the second hooking portion is In order to prevent dropping from one hooking portion, both ends thereof are attached to the simulated heat source in a state where the intermediate portion passes through the annular hooking portion.
この場合、第2引掛部の第1引掛部からの脱落が防止されるので、第2引掛部が第1引掛部に対して引っ掛かっていない状態から再び引っ掛かる状態へと確実に移行させることができる。そのため、例えば、伝熱試験が終了して、仮蓋を取り外すときに、複数の模擬熱源の各々を対応する収容空間から同時に引き抜く作業を安定して行うことができる。 In this case, since the second hooking portion is prevented from falling off from the first hooking portion, the second hooking portion can be reliably shifted from a state where it is not hooked to the first hooking portion to a state where it is hooked again. . Therefore, for example, when the heat transfer test is completed and the temporary lid is removed, the work of simultaneously pulling out each of the plurality of simulated heat sources from the corresponding accommodating space can be stably performed.
本発明による伝熱試験装置によれば、伝熱試験の準備に要する時間を短くすることができるので、伝熱試験を効率よく行うことができる。 According to the heat transfer test apparatus of the present invention, the time required for preparation of the heat transfer test can be shortened, so that the heat transfer test can be performed efficiently.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1、図2、図3及び図4を参照しながら、本発明の実施の形態による伝熱試験装置10について説明する。図1は、伝熱試験装置10の概略構成を示す模式図である。図2は、図1におけるA−A断面図である。図3は、図1におけるB−B断面図である。図4は、図1におけるC−C断面図である。
A heat
伝熱試験装置10は、キャスクの除熱機能を確認する伝熱試験に用いられる。キャスクは、使用済燃料の輸送及び/又は貯蔵に用いられる容器であって、バスケット60を収容する容器本体と、当該容器本体の開口を覆う容器蓋とを含む。
The heat
ここで、バスケット60は、図2、図3及び図4に示すように、複数の第1プレート62と複数の第2プレート64とを格子状に組み合わせることによって形成されている。バスケット60には、複数の収容空間66が形成されている。複数の収容空間66は、互いに平行な状態で所定の方向に延びている。なお、複数の収容空間66の各々の開口は、矩形形状を有している。
Here, as shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
伝熱試験装置10は、仮蓋20と、複数の模擬熱源30と、複数の連結機構40と、温度測定装置50とを含む。以下、これらについて説明する。
The heat
仮蓋20は、伝熱試験のときに、容器蓋の代わりに、容器本体に取り付けられる。つまり、仮蓋20は、容器本体に対して着脱可能である。仮蓋20は、容器蓋と同程度の密封性能を有する。仮蓋20は、容器蓋と同程度の伝熱性能を有する。
The
複数の模擬熱源30は、それぞれ、使用済燃料の発熱量を模擬した温度に加熱される。複数の模擬熱源30は、複数の収容空間66の各々に1つずつ収容される。
Each of the plurality of
複数の模擬熱源30は、それぞれ、2つの支持板31、33と、複数の整熱板32と、複数のヒータ線34とを含む。
Each of the plurality of
2つの支持板31、33は、収容空間66が延びる方向(図1中の上下方向)に離れて配置される。2つの支持板31、33は、互いに同じ形状及び大きさを有している。本実施の形態では、2つの支持板31、33は、それぞれ、収容空間66の開口よりも一回り小さいサイズの矩形板形状を有している。支持板33は、模擬熱源30の下端に位置する。つまり、支持板33の下面が模擬熱源30の下面に相当する。
The two
複数の整熱板32は、収容空間66が延びる方向において、一対の支持板31、33の間に位置している。複数の整熱板32は、互いに同じ形状及び大きさを有している。本実施の形態では、整熱板32は、収容空間66の開口よりも一回り小さいサイズの矩形板形状を有している。なお、整熱板32は、支持板31、33と同じ形状及び大きさを有している。
The plurality of
複数のヒータ線34は、それぞれ、収容空間66が延びる方向に延びている。複数のヒータ線34は、それぞれ、複数の整熱板32を貫通して配置されている。複数のヒータ線34の各々の一端は、支持板31によって支持されている。複数のヒータ線34の各々の他端は、支持板33によって支持されている。複数のヒータ線34は、それぞれ、複数の発熱領域341を有する。複数の発熱領域341は、ヒータ線34が延びる方向に並んで形成されている。複数の発熱領域341の発熱量は互いに異なっている。複数の発熱領域341の発熱量を互いに異ならせる方法としては、例えば、発熱領域341ごとに導線の巻数を異ならせる方法や、発熱領域341ごとに供給する電力を異ならせる方法等がある。
Each of the plurality of
ここで、複数の整熱板32は、それぞれ、隣り合う2つの発熱領域341の境界に配置される。つまり、複数の整熱板32は、複数の発熱領域341に応じて、収容空間66内を複数の発熱空間661に仕切るように配置されている。
Here, each of the plurality of
複数の連結機構40は、複数の模擬熱源30の各々を仮蓋20に対して個別に連結する。複数の連結機構40は、それぞれ、第1引掛部42と、第2引掛部44とを含む。
The plurality of
第1引掛部42は、仮蓋20の下面に設けられている。第1引掛部42は、管状又は棒状の部材が半円状に湾曲された形状を有しており、その全体がガイド部として機能する。第1引掛部42の両端は、仮蓋20の下面に固定されている。第1引掛部42は、仮蓋20の下面に垂直な方向であって且つ当該下面から離れる方向に向かって突出している。第1引掛部42の中央が仮蓋20の下面から最も離れている。第1引掛部42は、仮蓋20とともに、環状の引掛部を形成している。
The first hooking
第2引掛部44は、模擬熱源30が有する支持板31の上面に設けられている。第2引掛部44は、管状又は棒状の部材が半円状に湾曲された形状を有している。第2引掛部44の両端は、支持板31の上面に固定されている。第2引掛部44は、支持板31の上面に垂直な方向であって且つ当該上面から離れる方向に向かって突出している。第2引掛部44の中央が支持板31の上面から最も離れている。第2引掛部44は、支持板31とともに、環状の引掛部を形成している。第2引掛部44の中間部分は、第1引掛部42と仮蓋20との間(つまり、第1引掛部42と仮蓋20とによって形成された環状の引掛部)を通過している。そのため、第2引掛部44は、第1引掛部42からの脱落が防止された状態で、第1引掛部42に対して引っ掛かることができる。
The second hooking
温度測定装置50は、少なくとも一部が複数の収容空間66の何れか1つに収容された状態で、バスケット60の表面温度を測定する。
The
図5、図6及び図7を参照しながら、温度測定装置50について説明する。図5は、温度測定装置50の概略構成を示す斜視図である。図6は、図1の一部を拡大して示す図面である。図7は、図1の他の一部を拡大して示す図面である。
The
温度測定装置50は、接触式温度測定器としての熱電対51と、保持機構52とを備える。以下、これらについて説明する。
The
熱電対51は、複数の収容空間66の何れかに挿入されて、当該収容空間66を区画するバスケット60の内面に接触している状態で、バスケット60の内面における表面温度を測定する。熱電対51は、バスケット60の内面に接触可能な端子部511を含む。端子部511は、バスケット60の内面に接触している状態で、バスケット60の内面からの熱伝導を許容する。熱電対51は、仮蓋20に連結されて、仮蓋20とともに移動可能である。
The
保持機構52は、複数の収容空間66の何れかに挿入されて、熱電対51をバスケット60の内面における表面温度を測定可能な位置に保持する。具体的には、保持機構52は、熱電対51が有する端子部511をバスケット60の内面に接触させた状態に保持する。保持機構52は、仮蓋20に連結されて、仮蓋20とともに移動可能である。
The holding
保持機構52は、被操作部としての操作ハンドル581と、フレーム531と、フレーム532と、一対のパイプ54と、一対の押え板55と、一対のばね56と、移動機構57とを含む。以下、これらについて説明する。
The holding
操作ハンドル581は、仮蓋20が取り付けられた容器本体の外側から操作可能に配置されている。操作ハンドル581は、伸縮継手58に設けられている。伸縮継手58は、仮蓋20に形成された収容孔22内に配置されている。伸縮継手58は、ベローズ型の伸縮継手である。これにより、仮蓋20の密封性が確保されている。
The operation handle 581 is disposed so as to be operable from the outside of the container body to which the
フレーム531は、フレーム532を吊り下げる。フレーム531とフレーム532は、一対のパイプ54によって連結されている。一対のパイプ54の各々には、熱電対51が収容されている。熱電対51が有する端子部511は、パイプ54の外側に位置している。
The
フレーム531は、仮蓋20に連結されている。具体的には、フレーム531が有する引掛部53Aが仮蓋20の下面に設けられた引掛部24に引っ掛かることにより、フレーム531が仮蓋20に連結されている。
The
フレーム532は、一対の押え板55の間に配置され、一対の押え板55の各々を支持する。フレーム532は、複数の収容空間66の何れかに収容された状態で、当該収容空間66を区画するバスケット60の内面から離れた位置に配置される。フレーム532は、矩形の枠体形状を有する。フレーム532は、複数のヒータ線34を囲んでいる。
The
一対の押え板55は、容器本体に収容された状態で、バスケット60の内面に接触可能な位置に配置される。押え板55は、熱電対51を支持している。熱電対51が有する端子部511は、押え板55に形成された孔551内に位置している。押え板55がバスケット60の内面に接触した状態で、端子部511が押え板55とともにバスケット60の内面に接触する。押え板55は、バスケット60の内面に接触している位置(接触位置)とバスケット60の内面から離れた位置(退避位置)との間を移動可能に配置されている。
The pair of
一対のばね56は、それぞれ、押え板55とフレーム532との間に配置され、押え板55に対して、押え板55がフレーム532から離れる方向に付勢力を及ぼす。つまり、ばね56は、押え板55に対して、押え板55を退避位置から接触位置に向かって移動させる方向に付勢力を及ぼす。
Each of the pair of
移動機構57は、一対の押え板55の各々をフレーム532に対して接近/離隔する方向に移動させる。操作ハンドル581の操作に連動して、押え板55が移動する。押え板55がフレーム532に対して移動する方向は、操作ハンドル581を操作する方向に対応している。押え板55をフレーム532に接近させるときには、操作ハンドル581を第1方向に操作する。押え板55をフレーム532から離すときには、操作ハンドル581を第2方向に操作する。
The moving
移動機構57は、一対のワイヤ571と、接続部572と、ガイド部573とを含む。以下、これらについて説明する。
The moving
一対のワイヤ571は、それぞれ、押え板55と接続部572とを連結する。一対のワイヤ571は、それぞれ、パイプ54に収容されている。
The pair of
接続部572は、伸縮継手58に設けられて、操作ハンドル581に対する操作に伴って移動し、押え板55をばね56の付勢力に抗してフレーム532に近づけるような引張力をワイヤ571に与える。
The connecting
ガイド部573は、操作ハンドル581の操作に伴うワイヤ571の動きをガイドする。本実施の形態では、ワイヤ571を収容するパイプ54により、ガイド部573が実現されている。ガイド部573は、押え板55の近傍において、押え板55がフレーム532に対して接近/離隔する方向に延びる部分を有する。これにより、ワイヤ571の引張力が押え板55に作用する方向は、ばね56の付勢力が押え板55に作用する方向とは反対の方向になっている。
The
続いて、伝熱試験装置10を用いた伝熱試験について説明する。伝熱試験においては、模擬熱源30を容器本体内に配置された格子状のバスケット60によって区画された複数の収容空間66の各々に挿入し、容器本体及びバスケット60の表面温度を測定し、設計時に解析で求めた温度を超えないことを確認する。
Subsequently, a heat transfer test using the heat
伝熱試験を行うに際して、伝熱試験を行うための準備をする。具体的には、伝熱試験装置10をキャスクの容器本体に取り付ける。以下、その作業について説明する。
When conducting a heat transfer test, prepare for the heat transfer test. Specifically, the heat
先ず、複数の模擬熱源30の各々が連結機構40によって連結された仮蓋20を準備する。
First, the
続いて、仮蓋20を容器本体の上方に移動させる。このとき、複数の模擬熱源30の各々は、重力の作用により、仮蓋20に吊り下げられる。具体的には、模擬熱源30の支持板31に設けられた第2引掛部44が、重力の作用により、仮蓋20の下面に設けられた第1引掛部42に引っ掛かる。このとき、第2引掛部42は、第1引掛部42のうち模擬熱源30に最も近い部分に接している。
Subsequently, the
また、複数の模擬熱源30の各々が仮蓋20に吊り下げられるときには、温度測定装置50も仮蓋20に対して吊り下げられる。
Further, when each of the plurality of
続いて、複数の模擬熱源30の各々が複数の収容空間66のうち対応する収容空間66の真上に位置するように、仮蓋20の位置合わせをする。その後、仮蓋20を容器本体に向かって降下させる。これにより、複数の模擬熱源30の各々が対応する収容空間66に対して同時に挿入される。
Subsequently, the
複数の模擬熱源30の各々は、対応する収容空間66内を降下する。ここで、仮蓋20が容器本体に接する前に、複数の模擬熱源30の各々の下端(つまり、複数の模擬熱源30の各々が有する支持板33の下面)が容器本体の底面18(図1参照)に接する。そのため、仮蓋20だけが容器本体に向かって降下し続ける。このとき、仮蓋20に設けられた第1引掛部42が、模擬熱源30に設けられた第2引掛部44に対して、下方に移動することにより、第2引掛部44が第1引掛部42に接触しなくなって、第2引掛部44の動きが第1引掛部42によって拘束されている状態が解除される。別の表現をすれば、第2引掛部44が第1引掛部42に対して引っ掛からなくなる。その結果、模擬熱源30が収容空間66内で任意の方向に移動可能となる。
Each of the plurality of
この状態で、仮蓋20が容器本体に取り付けられる。仮蓋20を容器本体に対して取り付けるときには、例えば、ボルトが用いられる。
In this state, the
仮蓋20が容器本体に取り付けられた状態で、容器本体内は減圧状態に維持されている。容器本体内には、ヘリウムガスが封入されている。
With the
上記のように仮蓋20が容器本体に取り付けられるときには、一対の押え板55の各々が退避位置に保持された状態で、温度測定装置50が複数の収容空間66の何れかに挿入される。そのため、一対の押え板55は、バスケット60に接触することなく、収容空間66に収容される。
As described above, when the
仮蓋20が容器本体に取り付けられた状態で、操作ハンドル581が第2方向に操作されることにより、ワイヤ571による引張力が解除される。このとき、ばね56の付勢力により、押え板55がフレーム532から離れる方向に移動してバスケット60の内面(収容空間66を区画している側面)に接触する。その結果、押え板55に取り付けられた熱電対51の端子部551がバスケット60の内面に接触する。
With the
このような準備をした後、伝熱試験を行う。伝熱試験では、複数の模擬熱源30の各々が有するヒータ線34に電流を流すことにより、複数の模擬熱源30の各々を加熱する。これにより、使用済燃料の発熱量及び発熱領域が模擬される。
After making such preparations, a heat transfer test is performed. In the heat transfer test, each of the plurality of
この状態で、バスケット60の表面温度と容器本体の表面温度とを測定し、設計時に解析で求めた温度を超えないことを確認する。
In this state, the surface temperature of the
伝熱試験は、容器本体が縦置きの状態(つまり、収容空間66が縦方向に延びている状態)と横置きの状態(つまり、収容空間66が横方向に延びている状態)で行われる。ここで、容器本体が縦置きの状態では、複数の模擬熱源30の各々は、容器本体の底面18に接触している。これに対して、容器本体が横置きの状態では、複数の模擬熱源30の各々は、バスケット60の内面に接触している。これは、複数の模擬熱源30の各々が収容空間66内で動きが拘束されていないためである。このようにすることで、使用済燃料の収容空間66内での動きを模擬することができる。
The heat transfer test is performed in a state in which the container body is placed vertically (that is, the state in which the
このような伝熱試験が終了したら、伝熱試験装置10を容器本体から取り外す。以下、その作業について説明する。
When such a heat transfer test is completed, the heat
先ず、操作ハンドル581を第1方向に操作することにより、ワイヤ571に引張力を与えて、押え板55をばね56の付勢力に抗してフレーム532に近づく方向に移動させる。これにより、押え板55がバスケット60の内面から離れる。つまり、熱電対51が有する端子部511がバスケット60の内面から離れる。
First, by operating the operation handle 581 in the first direction, a tensile force is applied to the
このような状態にした後、仮蓋20が容器本体に取り付けられた状態を解除して、仮蓋20を容器本体から上方に持ち上げる。その初期の段階では、第2引掛部44が第1引掛部42に引っ掛かっていないので、仮蓋20だけが上方に向かって移動するが、途中から第2引掛部44が第1引掛部42に引っ掛かるので、複数の模擬熱源30の各々が仮蓋20に対して吊り下げられた状態になり、仮蓋20の上方への移動とともに、複数の模擬熱源30の各々も上方に向かって移動する。その結果、複数の模擬熱源30の各々が対応する収容空間66から引き抜かれる。このようにして、伝熱試験装置10が容器本体から取り外される。
After such a state, the state where the
伝熱試験装置10においては、容器本体に仮蓋20を取り付ける際に、複数の模擬熱源30を纏めて取り扱うことができるので、複数の模擬熱源30の各々を対応する収容空間66に対して同時に挿入することができる。その結果、複数の収容空間66の各々に模擬熱源30を別々に挿入する場合と比べて、複数の収容空間66の各々に模擬熱源30を挿入する作業に要する時間を短くすることができる。したがって、伝熱試験装置10においては、伝熱試験の準備に要する時間を短くして、伝熱試験を効率よく行うことができる。
In the heat
また、伝熱試験装置10においては、複数の模擬熱源30の各々が収容空間66内で任意の方向に移動可能であるから、複数の収容空間66の各々に収容された使用済燃料の動きを模擬することができる。そのため、実際にキャスクを使用している状況に近い条件で伝熱試験を行うことができる。
Further, in the heat
伝熱試験装置10においては、模擬熱源30が有する複数のヒータ線34の各々が発熱量が異なる複数の発熱領域341を有しているので、使用済燃料の発熱量だけでなく、使用済燃料の軸方向の発熱領域についても模擬することができる。そのため、より精度の高い伝熱試験を行うことができる。
In the heat
伝熱試験装置10においては、連結機構40として、仮蓋20に設けられた第1引掛部42と、模擬熱源30に設けられ、第1引掛部42に対して引っ掛かることができる第2引掛部44とを含むものが採用されているので、複数の模擬熱源30の各々が対応する収容空間66に収容された状態で、第1引掛部42に対する第2引掛部44の引っ掛かりが自動的に解除されるようにすることができる。そのため、外部からの特別な操作がなくても、模擬熱源30が収容空間66内で任意の方向に移動可能な状態を実現することができる。
In the heat
伝熱試験装置10においては、第2引掛部44が、重力の作用により、第1引掛部のうち模擬熱源30に最も近い部分に引っ掛かるので、第2引掛部44が第1引掛部42に引っ掛かる位置を特定の位置に限定することができる。そのため、複数の模擬熱源30の各々が仮蓋20に対して吊り下げられたときに、複数の模擬熱源30の間で吊り下げられたときの姿勢がばらつくのを抑制することができる。
In the heat
伝熱試験装置10においては、第2引掛部44の第1引掛部42からの脱落が防止されているので、第2引掛部44が第1引掛部42に対して引っ掛かっていない状態から再び引っ掛かる状態へと確実に移行させることができる。そのため、例えば、伝熱試験が終了して、仮蓋20を取り外すときに、複数の模擬熱源30の各々を対応する収容空間66から同時に引き抜く作業を安定して行うことができる。
In the heat
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, these are illustrations to the last, Comprising: This invention is not interpreted restrictively at all by description of the above-mentioned embodiment.
例えば、上記実施の形態において、模擬熱源30の上端に永久磁石を設ける一方、仮蓋20の下面に電磁石を設け、電磁石による永久磁石の吸引により、模擬熱源30の動きを拘束し、電磁石による永久磁石の吸引を解除して、模擬熱源30の収容空間66内での動きを許容するようにしてもよい。この場合、仮蓋20を容器本体から取り外すときに、模擬熱源30が仮蓋20とともに移動しなくてもよい。つまり、本発明の伝熱試験装置は、複数の模擬熱源の各々を対応する収容空間に対して同時に挿入することができるものであればよく、複数の模擬熱源の各々を収容空間から同時に引き抜くことができなくてもよい。
For example, in the above embodiment, a permanent magnet is provided on the upper end of the
例えば、上記実施の形態において、第1引掛部42及び第2引掛部44の一方を他方に対して着脱可能にしてもよい。このような構成は、例えば、第1引掛部42及び第2引掛部44の一方の中間部分を分断可能な構成によって実現される。
For example, in the above-described embodiment, one of the
例えば、上記実施の形態では、1つの温度測定装置50しか用いられていなかったが、複数の温度測定装置50を用いてもよい。
For example, in the above embodiment, only one
例えば、上記実施の形態において、温度測定装置50はなくてもよい。
For example, in the above embodiment, the
例えば、上記実施の形態では、熱電対51が有する端子部511は熱電対51を支持する押え板55に形成された孔551内に位置しており、押え板55がバスケット60の内面に接触した状態で端子部511が押え板55とともにバスケット60の内面に接触していたが、熱電対51が有する端子部511を埋め込んだ接触板を押え板55の代わりに採用し、熱電対51の端子部511がバスケット60の内面に接触している接触板を介してバスケット60の内面からの熱伝導を許容するようにしてもよい。
For example, in the above embodiment, the
10 伝熱試験装置
20 仮蓋
30 模擬熱源
32 整熱板
34 ヒータ線
40 連結機構
42 第1引掛部
44 第2引掛部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記容器蓋の代わりに、前記容器本体に取り付けられることが可能な仮蓋と、
前記複数の収容空間の各々に収容可能に配置され、各々が前記使用済燃料の発熱量を模擬した複数の模擬熱源と、
前記複数の模擬熱源の各々を前記仮蓋に対して個別に連結する複数の連結機構とを備え、
前記複数の連結機構は、
前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときには、前記複数の模擬熱源の各々が前記仮蓋に対して吊り下げられた状態を維持するように、前記複数の模擬熱源の各々の動きのうち少なくとも前記仮蓋から下方に離れる方向への動きを拘束し、
前記複数の模擬熱源の各々が前記対応する収容空間に収容され且つ前記仮蓋が前記容器本体に取り付けられた状態では、前記複数の模擬熱源の各々の下端が前記容器本体の底面に接触することで、前記複数の模擬熱源の各々が前記仮蓋に対して吊り下げられた状態を解除する、伝熱試験装置。 Used to transport and / or store the spent fuel in a state in which the spent fuel is accommodated in each of a plurality of accommodation spaces defined by a grid-like basket and extending in a predetermined direction in parallel with each other; An opening for inserting the basket from the outside is formed to confirm the heat removal function of the container including a container body that accommodates the basket and a container lid that is attached to the container body so as to cover the opening of the container body A heat transfer test device used for a heat transfer test for
Instead of the container lid, a temporary lid that can be attached to the container body;
A plurality of simulated heat sources arranged so as to be accommodated in each of the plurality of accommodation spaces, each simulating a calorific value of the spent fuel;
A plurality of connection mechanisms that individually connect each of the plurality of simulated heat sources to the temporary lid;
The plurality of coupling mechanisms are:
When the temporary lid is lowered toward the container body from above the container body in a state where each of the plurality of storage spaces is open upward, each of the plurality of simulated heat sources is applied to the temporary cover. Restraining movement in a direction away from at least the temporary lid among the movements of each of the plurality of simulated heat sources so as to maintain the suspended state against the
In a state where each of the plurality of simulated heat sources is housed in the corresponding housing space and the temporary lid is attached to the container body, the lower ends of the plurality of simulated heat sources are in contact with the bottom surface of the container body. Then, the heat transfer test device that releases the state in which each of the plurality of simulated heat sources is suspended from the temporary lid.
前記複数の模擬熱源は、それぞれ、
各々が前記所定の方向に延びるように配置された複数のヒータ線を含み、
前記複数のヒータ線は、それぞれ、前記使用済燃料の発熱領域を模擬するように、前記所定の方向に並んで形成され、発熱量が異なる複数の発熱領域を有する、伝熱試験装置。 The heat transfer test device according to claim 1,
Each of the plurality of simulated heat sources is
Each including a plurality of heater wires arranged to extend in the predetermined direction;
Each of the plurality of heater wires has a plurality of heat generation regions that are formed side by side in the predetermined direction so as to simulate the heat generation region of the spent fuel, and have different heat generation amounts.
前記複数の模擬熱源は、それぞれ、
前記所定の方向に離れて配置された複数の整熱板を含み、
前記複数の整熱板は、使用済燃料の形状を模擬するとともに熱の対流を抑制するように、前記対応する収容空間内を複数の発熱空間に仕切る、伝熱試験装置。 The heat transfer test device according to claim 1,
Each of the plurality of simulated heat sources is
Including a plurality of heat regulation plates arranged apart in the predetermined direction;
The plurality of heat regulation plates are heat transfer test devices that divide the corresponding accommodation spaces into a plurality of heat generation spaces so as to simulate the shape of the spent fuel and suppress heat convection.
前記複数の連結機構は、それぞれ、
前記仮蓋に設けられた第1引掛部と、
前記模擬熱源に設けられ、前記第1引掛部に対して引っ掛かることができる第2引掛部とを含み、
前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときには、前記第2引掛部が重力の作用によって前記第1引掛部に引っ掛かることにより、前記複数の模擬熱源の各々が前記仮蓋に対して吊り下げられた状態が実現され、
前記複数の模擬熱源の各々が前記対応する収容空間内で前記容器本体の底面に接触した状態で前記仮蓋だけが前記容器本体に向かってさらに降下するときに、前記第1引掛部が前記第2引掛部から離れることにより、前記複数の模擬熱源の各々が前記対応する収容空間内で任意の方向に移動可能な状態が実現される、伝熱試験装置。 The heat transfer test apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Each of the plurality of coupling mechanisms is
A first hook provided on the temporary lid;
A second hooking portion provided in the simulated heat source and capable of being hooked to the first hooking portion;
When the temporary lid is lowered toward the container body from above the container body in a state where each of the plurality of storage spaces is open upward, the second hooking portion is moved by the action of gravity. A state in which each of the plurality of simulated heat sources is suspended from the temporary lid by being hooked on one hook portion is realized.
When only the temporary lid further descends toward the container body with each of the plurality of simulated heat sources in contact with the bottom surface of the container body in the corresponding accommodating space, the first hooking portion is 2. A heat transfer test device that realizes a state in which each of the plurality of simulated heat sources can move in an arbitrary direction within the corresponding accommodation space by separating from the two hooking portions.
前記第1引掛部は、前記複数の収容空間の各々が上方に向かって開口している状態の前記容器本体の上方から前記仮蓋を前記容器本体に向かって降下させるときに、前記模擬熱源に向かって突出するように湾曲又は屈曲しているガイド部を含み、
前記第2引掛部は、重力の作用により、前記ガイド部のうち前記模擬熱源に最も近い部分に引っ掛かる、伝熱試験装置。 The heat transfer test device according to claim 4,
The first hook portion serves as a simulated heat source when the temporary lid is lowered toward the container body from above the container body in a state where each of the plurality of storage spaces is open upward. Including a guide portion curved or bent so as to protrude toward the
The second hooking portion is a heat transfer test apparatus that is hooked on a portion of the guide portion that is closest to the simulated heat source by the action of gravity.
前記第1引掛部は、その両端が前記仮蓋に取り付けられることにより、前記仮蓋とともに、環状引掛部を形成し、
前記第2引掛部は、前記第1引掛部からの脱落を防止するように、その中間部分が前記環状引掛部を通過している状態で、その両端が前記模擬熱源に取り付けられている、伝熱試験装置。 The heat transfer test device according to claim 4 or 5,
The first hook portion is formed with an annular hook portion together with the temporary lid by attaching both ends thereof to the temporary lid.
The second hooking portion is attached to the simulated heat source with both ends thereof attached to the simulated heat source in a state in which an intermediate portion thereof passes through the annular hooking portion so as to prevent the second hooking portion from falling off the first hooking portion. Thermal test equipment.
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