JP2021162540A - Basket for storing spent nuclear fuel in a container - Google Patents

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Abstract

To provide a basket for storing spent nuclear fuel in a container capable of maintaining structural soundness while reducing the dependence on material strength in the structural strength even when another aluminum alloy with lower strength than steel or conventional aluminum alloys is used.SOLUTION: The basket for storing spent nuclear fuel in a container has a structure of a basket 13 that is stored in a container 11. The basket 13 has a peripheral part 19 that is arranged along the inner peripheral surface 18 of container 11 and a central part 20 that is placed in the inner part along the diameter direction than the peripheral part 19. The peripheral part 19 is divided into multiple pieces 22 along the circumferential direction. Each piece 22 is fixed in surface contact with the inner peripheral surface 18 of the container 11. The basket is capable of getting a state where the inner surface of the peripheral part 19 and the outer face of the central part 20 keep a gap 37 therebetween, and a state in which the inner surface of the peripheral part 19 and the outer face of the central part 20 are in surface contact with each other due to the displacement of the central part 20 from the state where the gap 37 is kept.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットに関する。 The present invention relates to a basket for storing spent nuclear fuel in a container.

原子力発電所などの原子力施設で発生した使用済核燃料を安全に輸送または貯蔵するために、キャスクと称される容器や、キャニスタと称される容器が用いられる。これらの容器内のキャビティに使用済核燃料を安全に格納するために、バスケットと称されるラック状の構造物が用いられる(特許文献1)。 In order to safely transport or store spent nuclear fuel generated in nuclear facilities such as nuclear power plants, containers called cask and canisters are used. In order to safely store the spent nuclear fuel in the cavities in these containers, a rack-shaped structure called a basket is used (Patent Document 1).

バスケットには、使用済核燃料を収納するための容器に求められる4つの安全機能であるところの、除熱機能、密封機能、遮蔽機能、未臨界機能のうち、除熱機能および未臨界機能と、これらの機能を維持するための構造強度とが必要である。特に、9.0mの高さからの落下という条件下においても、安全機能が損なわれることなく、構造健全性を維持することが求められる。 Of the four safety functions required for a container for storing spent nuclear fuel, the basket has a heat removal function, a sealing function, a shielding function, and a subcritical function. Structural strength is required to maintain these functions. In particular, it is required to maintain structural soundness without impairing the safety function even under the condition of dropping from a height of 9.0 m.

日本国内においては、バスケット材料として、これまで、熱伝導性と比強度とに優れるアルミニウム合金を採用することが期待されていた。しかし、近年、安全性の観点から、バスケット用アルミニウム合金の規格が廃止された。このため、構造強度部材に炭素鋼またはステンレス鋼を用いたバスケットが検討されたが、使用済核燃料の温度を低下させることを目的として、鋼材に比べて熱伝導率の高いアルミニウム合金を用いたバスケットの開発が依然として望まれている。 In Japan, it has been expected to use an aluminum alloy having excellent thermal conductivity and specific strength as a basket material. However, in recent years, from the viewpoint of safety, the standard for aluminum alloys for baskets has been abolished. For this reason, a basket using carbon steel or stainless steel for the structural strength member was considered, but a basket using an aluminum alloy having a higher thermal conductivity than steel is used for the purpose of lowering the temperature of the spent nuclear fuel. Development is still desired.

特開平11−287894号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-287894

そこで本発明は、バスケットの構造強度における材料強度への依存性を低減して、鋼材や従来のアルミニウム合金に比べてより強度の低い別のアルミニウム合金を用いても、構造健全性を維持できるバスケットを得ることを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the dependence of the structural strength of the basket on the material strength, and can maintain the structural soundness even if a steel material or another aluminum alloy having a lower strength than the conventional aluminum alloy is used. The purpose is to obtain.

この目的を達成するため、本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットは、
容器内に収容されるバスケットの構造を呈し、
前記バスケットは、容器の内周面に沿って配置される周縁部と、周縁部よりも径方向に沿った内側の位置に配置される中央部とを有し、
周縁部は、周方向に沿って複数のピースに分割され、
各ピースは容器の内周面に面接触した状態で固定されるものであり、
前記周縁部と中央部とは、前記周縁部の内面と中央部の外面とが互いに隙間を保った状態と、前記隙間を保った状態からの中央部の変位により前記周縁部の内面と中央部の外面とが互いに面接触した状態との両方の状態をとることでできるように構成されていることを特徴とする。
In order to achieve this object, the basket for storing the spent nuclear fuel of the present invention in the container is
It presents the structure of a basket that is housed in a container,
The basket has a peripheral edge portion arranged along the inner peripheral surface of the container and a central portion arranged at an inner position along the radial direction from the peripheral edge portion.
The peripheral edge is divided into multiple pieces along the circumferential direction.
Each piece is fixed in surface contact with the inner peripheral surface of the container.
The peripheral portion and the central portion are a state in which an inner surface of the peripheral portion and an outer surface of the central portion maintain a gap with each other, and an inner surface and a central portion of the peripheral portion due to displacement of the central portion from the state in which the gap is maintained. It is characterized in that it can be formed by taking both a state in which the outer surfaces of the above are in surface contact with each other.

本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットによれば、
周縁部を容器の内周面に固定するための固定具を有し、
この固定具は、周方向に隣り合う一方のピースの端部と他方のピースの端部とを容器の内周面に共締めできるように構成されていることが好適である。
According to the basket for storing the spent nuclear fuel of the present invention in the container.
Has a fixture for fixing the peripheral edge to the inner peripheral surface of the container,
It is preferable that the fixture is configured so that the end portion of one piece adjacent to each other in the circumferential direction and the end portion of the other piece can be fastened together to the inner peripheral surface of the container.

本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットによれば、
固定具は、
容器に締結されるように構成されるとともに、
容器に締結されたときに一方のピースの端部を容器の内面に向けて押圧するための一方押圧面と、容器に締結されたときに他方のピースの端部を容器の内面に向けて一方のピースと一緒に押圧するための他方押圧面とを有することが好適である。
According to the basket for storing the spent nuclear fuel of the present invention in the container.
Fixtures
As well as being configured to be fastened to the container
One pressing surface for pressing the end of one piece toward the inner surface of the container when fastened to the container, and one with the end of the other piece facing the inner surface of the container when fastened to the container. It is preferable to have the other pressing surface for pressing together with the piece.

本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットは、複数の盤体が上下に積み重ねられた構成であるとともに、使用済核燃料を収容するための第1の空間が上下の盤体にわたって設けられ、かつ中性子吸収体を収容するための第2の空間が上下の盤体にわたって設けられていることが好適である。 The basket for storing the spent nuclear fuel of the present invention in the container has a structure in which a plurality of panels are stacked one above the other, and a first space for accommodating the spent nuclear fuel extends over the upper and lower panels. It is preferable that a second space for accommodating the neutron absorber is provided over the upper and lower panels.

本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットは、複数の盤体にわたって上下方向に配置される長尺体にて構成された中性子吸収体を通すことができるスリットを有して、この中性子吸収体の長さ方向に沿った一部分を保持するように構成された第1の盤体と、前記スリットを有さずに、中性子吸収体の長さ方向に沿った他の部分を保持せずに通すように構成された第2の盤体とを有することが好適である。 The basket for storing the used nuclear fuel of the present invention in the container has a slit through which a neutron absorber composed of long bodies arranged in the vertical direction over a plurality of boards can pass through. The first board configured to hold a part along the length direction of the neutron absorber and the other part along the length direction of the neutron absorber without the slit are held. It is preferable to have a second board that is configured to pass through without passing through.

公知のバスケットは、容器の収容空間よりも小サイズの構造体が容器の内部に収容されるだけの構造であるために、応力が加わった場合には特に外周部分の薄肉部に応力集中が発生する危険性があるが、本発明によると、バスケットは、容器の内周面に沿って配置される周縁部と、周縁部よりも径方向に沿った内側の位置に配置される中央部とを有し、周縁部は、周方向に沿って複数のピースに分割され、各ピースは容器の内周面に面接触した状態で固定されているため、各ピースに薄肉部が存在していても、各ピースは容器の内周面に面接触した状態で固定されているために容器と一体化された状態となっており、したがって応力が加わった場合であっても応力集中の発生を緩和することができる。しかも、周縁部の内面と中央部の外面とは、バスケットが横倒れ状態となったときに互いに面接触するように構成されているため、これによって構造部材を弾性域に保持することができる。したがって本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットによれば、従来よりも構造強度が向上した状態で、熱伝導性の良好なアルミニウム合金を用いることができる。 Since the known basket has a structure in which a structure smaller than the storage space of the container is only stored inside the container, stress concentration occurs especially in the thin portion of the outer peripheral portion when stress is applied. However, according to the present invention, the basket has a peripheral portion arranged along the inner peripheral surface of the container and a central portion arranged at an inner position along the radial direction from the peripheral portion. The peripheral edge is divided into a plurality of pieces along the circumferential direction, and each piece is fixed in surface contact with the inner peripheral surface of the container, so even if each piece has a thin portion. Since each piece is fixed in surface contact with the inner peripheral surface of the container, it is integrated with the container, and therefore the occurrence of stress concentration is mitigated even when stress is applied. be able to. Moreover, since the inner surface of the peripheral portion and the outer surface of the central portion are configured to be in surface contact with each other when the basket is in a laterally laid state, the structural member can be held in the elastic region. Therefore, according to the basket for storing the spent nuclear fuel of the present invention in the container, an aluminum alloy having good thermal conductivity can be used in a state where the structural strength is improved as compared with the conventional case.

本発明の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットによれば、従来よりも構造強度を向上させることができる。 According to the basket for storing the spent nuclear fuel of the present invention in the container, the structural strength can be improved as compared with the conventional case.

本発明の実施の形態の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットの要部の平面図である。It is a top view of the main part of the basket for storing the spent nuclear fuel of embodiment of this invention in a container. 図1における要部を拡大して示す図である。It is a figure which shows the main part in FIG. 1 in an enlarged manner. 同バスケットの全体構造を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the basket. 同バスケットにおける一部の盤体の平面図である。It is a top view of a part of the board in the basket. 同バスケットにおける要部の断面図である。It is sectional drawing of the main part in the basket. 図5におけるVI−VI線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 図5におけるVII−VII線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 同バスケットを含む容器の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the container including the basket. 本発明の他の実施の形態の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットを含む容器の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the container including the basket for storing the spent nuclear fuel of another embodiment of this invention in a container. 本発明のさらに他の実施の形態の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットを含む容器の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the container including the basket for storing the spent nuclear fuel of still another Embodiment of this invention in a container.

図1において、11は使用済核燃料を輸送や貯蔵するために収容する容器であり、この容器11の内部には収容空間12が形成されている。図示の例では、収容空間12は円柱状に形成されている。 In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a container for transporting and storing spent nuclear fuel, and a storage space 12 is formed inside the container 11. In the illustrated example, the accommodation space 12 is formed in a columnar shape.

13は、使用済核燃料を容器11の内部に収納するための、本発明の実施の形態のバスケットである。このバスケット13は、図3に示すように、複数のブロック状の円形の盤体14が上下に積み重ねられた構成である。盤体14は、薄手の第1の盤体15と、第1の盤体15よりは厚手の第2の盤体16とを有する。そして、バスケット13の上端と下端とには、第2の盤体よりもさらに厚手の第3の盤体17が設けられている。図示は省略するが、複数の盤体14(15、16、17)は、上下方向のタイロッドなどによって互いに締結されて一体化されている。また、上下に隣り合う盤体14(15、16、17)どうしは、リーマピンなどによって互いに位置合わせされている。 Reference numeral 13 denotes a basket according to an embodiment of the present invention for storing spent nuclear fuel inside the container 11. As shown in FIG. 3, the basket 13 has a configuration in which a plurality of block-shaped circular board 14s are stacked one above the other. The board 14 has a thin first board 15 and a second board 16 that is thicker than the first board 15. A third board 17 that is thicker than the second board is provided at the upper and lower ends of the basket 13. Although not shown, the plurality of board bodies 14 (15, 16, 17) are fastened to each other by a tie rod or the like in the vertical direction and integrated. Further, the vertically adjacent boards 14 (15, 16, 17) are aligned with each other by a reamer pin or the like.

次に、盤体14(15、16、17)の詳しい構造について説明する。図1は上端の盤体17を平面視したときの構造を示す。図示のように盤体17は、容器11の内周面18に沿って配置される周縁部19と、周縁部19よりも径方向に沿った内側の位置に配置される中央部20とを有する。 Next, the detailed structure of the board 14 (15, 16, 17) will be described. FIG. 1 shows a structure when the upper end board 17 is viewed in a plan view. As shown in the figure, the board 17 has a peripheral edge portion 19 arranged along the inner peripheral surface 18 of the container 11 and a central portion 20 arranged at an inner position along the radial direction from the peripheral edge portion 19. ..

図示の例では、バスケット13の周縁部19は、周方向に沿って4つのピース22に分割された構成となっている。各ピース22は、平面視において弓形に形成されて、容器11の内周面18に接することができる外側の湾曲面23と、内側の平面24とを有する。周方向に沿った4つのピース22、22、・・・の平面24によって、周縁部19よりも径方向に沿った内側の部分には、平面視で矩形状の収容空間25が形成される。 In the illustrated example, the peripheral edge 19 of the basket 13 is divided into four pieces 22 along the circumferential direction. Each piece 22 is formed in a bow shape in a plan view and has an outer curved surface 23 that can be in contact with the inner peripheral surface 18 of the container 11 and an inner flat surface 24. The plane 24 of the four pieces 22, 22, ... Along the circumferential direction forms a rectangular accommodation space 25 in a plan view on the inner portion along the radial direction from the peripheral edge portion 19.

周縁部19を構成する4つのピース22、22、・・・は、周方向に沿った各ピース22、22どうしの間の位置に設けられた固定具27によって、それぞれ容器11の内周面18に固定されている。図2に詳しく示すように、固定具27は、固定部材28がボルト29によって容器11側のナット体30に締結されることで、各ピース22を容器11の内周面18に固定することができる。固定部材28は、一方押圧面としての一方傾斜面31と、他方押圧面としての他方傾斜面32とを有し、周方向に隣り合う一方のピース22における周方向の端部に形成された一方の被押圧面33に固定部材28の一方傾斜面31が接するとともに、周方向に隣り合う他方のピース22における周方向の端部に形成された他方の被押圧面34に他方傾斜面32が接する。これにより、一方のピース22における周方向の端部と、他方のピース22における周方向の端部とを、1つの固定具27によって共締めできるように構成されている。被押圧面33、34はピース22、22の平面24と平行な方向に形成されており、これによって、ピース22を固定具27によって容器11の内周面18に対し平面24と垂直な方向に押圧できるように構成されている。すなわち、ピース22を容器11の収容空間12の径方向に沿って収容空間12の内面に効率よく押圧して固定できるように構成されている。固定部材28には、固定具27によってピース22、22を容器の収容空間25の内周面18に固定したときに一方および他方のピース22の平面24と面一になる空間形成面35、35がそれぞれ形成されている。各固定部材28にそれぞれ一対の空間形成面35、35が形成されることで、収容空間25をその隅角部を含めて厳密に矩形状に形成することができる。固定部材28は、複数積み重ねられる各盤体15、16、17ごとにそれぞれ個別に設けることもできるし、複数の盤体15、16、17にわたって上下方向に連続した長尺体によって構成することもできる。ボルト29は、その頭部36が空間形成面35よりも径方向の内周側に突出しないように、頭部36が固定部材28の内部に沈み込んだ状態で締結機能を発揮するように構成されている。 The four pieces 22, 22 ... It is fixed to. As shown in detail in FIG. 2, the fixture 27 can fix each piece 22 to the inner peripheral surface 18 of the container 11 by fastening the fixing member 28 to the nut body 30 on the container 11 side by bolts 29. can. The fixing member 28 has one inclined surface 31 as one pressing surface and the other inclined surface 32 as the other pressing surface, and is formed at the end portion in the circumferential direction of one piece 22 adjacent to each other in the circumferential direction. One inclined surface 31 of the fixing member 28 is in contact with the pressed surface 33 of the above, and the other inclined surface 32 is in contact with the other pressed surface 34 formed at the end of the other piece 22 adjacent in the circumferential direction in the circumferential direction. .. As a result, the circumferential end of one piece 22 and the circumferential end of the other piece 22 can be fastened together by one fixture 27. The pressed surfaces 33 and 34 are formed in a direction parallel to the plane 24 of the pieces 22 and 22, whereby the piece 22 is placed by the fixture 27 in a direction perpendicular to the plane 24 with respect to the inner peripheral surface 18 of the container 11. It is configured so that it can be pressed. That is, the piece 22 is configured to be efficiently pressed and fixed to the inner surface of the storage space 12 along the radial direction of the storage space 12 of the container 11. On the fixing member 28, the space forming surfaces 35, 35 which are flush with the flat surface 24 of one and the other piece 22 when the pieces 22 and 22 are fixed to the inner peripheral surface 18 of the container accommodation space 25 by the fixture 27. Are formed respectively. By forming a pair of space forming surfaces 35, 35 on each fixing member 28, the accommodation space 25 can be formed in a strictly rectangular shape including its corners. The fixing member 28 may be individually provided for each of the plurality of stacked boards 15, 16 and 17, or may be formed of a long body continuous in the vertical direction over the plurality of boards 15, 16 and 17. can. The bolt 29 is configured to exert a fastening function in a state where the head 36 is subducted inside the fixing member 28 so that the head 36 does not protrude to the inner peripheral side in the radial direction from the space forming surface 35. Has been done.

なお、固定具27の特に断面形状は、ピース22を適正に容器11に固定できるものであれば、図示したもの以外の任意の形状とすることもできる。また、図示のような固定具27を用いなくても、スタッドボルトやその他の締結要素などを用いてピース22を容器11に固定することも可能である。 The cross-sectional shape of the fixture 27 may be any shape other than those shown in the figure as long as the piece 22 can be properly fixed to the container 11. Further, the piece 22 can be fixed to the container 11 by using stud bolts or other fastening elements without using the fixing tool 27 as shown in the drawing.

図示のように4つのピース22、22、・・・を周方向にわたって設置することで、これらのピース22、22、・・・よりも径方向の内側には、前述のように平面視で矩形状の収容空間25が形成される。この収容空間25には、バスケット13の中央部20が収容される。中央部20は、平面視で、収容空間25よりもわずかに小さい矩形状に形成されており、したがって中央部20は、収容空間25に収容されたときに、周縁部19の各ピース22の平面25との間にそれぞれ隙間37を形成することができるように構成されている。 By installing the four pieces 22, 22, ... As shown in the figure, the four pieces 22, 22, ... The shape of the accommodation space 25 is formed. The central portion 20 of the basket 13 is accommodated in the accommodation space 25. The central portion 20 is formed in a rectangular shape slightly smaller than the accommodation space 25 in a plan view, so that the central portion 20 is the plane of each piece 22 of the peripheral portion 19 when accommodated in the accommodation space 25. It is configured so that a gap 37 can be formed between the 25 and the 25.

上述のように、複数の盤体14(15、16、17)は、上下方向のタイロッドなどによって互いに締結されて一体化され、上下に隣り合う盤体14(15、16、17)どうしは、リーマピンなどによって互いに位置合わせされている。詳細には、上下方向に複数の周縁部19どうし、すなわち上下方向に複数のピース22どうしと、上下方向に複数の中央部20どうしとが、上記した構成によって、互いに固定され、かつ互いに位置合わせされている。なお、場合によっては、各ピース22の上下方向の寸法と、各中央部20の上下方向の寸法とを互いに異ならせた構成を採用することも可能である。 As described above, the plurality of board bodies 14 (15, 16, 17) are fastened to each other by a tie rod or the like in the vertical direction to be integrated, and the board bodies 14 (15, 16, 17) adjacent to each other on the top and bottom are connected to each other. They are aligned with each other by a reamer pin or the like. Specifically, a plurality of peripheral edges 19 in the vertical direction, that is, a plurality of pieces 22 in the vertical direction and a plurality of central portions 20 in the vertical direction are fixed to each other and aligned with each other by the above configuration. Has been done. In some cases, it is possible to adopt a configuration in which the vertical dimension of each piece 22 and the vertical dimension of each central portion 20 are different from each other.

各盤体14(15、16、17)の中央部20と周縁部19のピース22とには、使用済核燃料を収容するための複数の収容孔38が、これら中央部20と周縁部19のピース22とを上下方向に貫通した状態でそれぞれ形成されている。各収容孔38は平面視で矩形状に形成されており、上下の盤体14(15、16、17)にそれぞれ設けられた収容孔38によって、上下方向に連続した、使用済核燃料のための第1の空間としての収容空間が形成されている。 In the central portion 20 of each board 14 (15, 16, 17) and the piece 22 of the peripheral portion 19, a plurality of accommodating holes 38 for accommodating spent nuclear fuel are provided in the central portion 20 and the peripheral portion 19. It is formed in a state of penetrating the piece 22 in the vertical direction. Each accommodating hole 38 is formed in a rectangular shape in a plan view, and is provided for the spent nuclear fuel which is continuous in the vertical direction by the accommodating holes 38 provided in the upper and lower panels 14 (15, 16, 17), respectively. A containment space is formed as the first space.

図4は、第2の盤体16の部分を平面視した図である。この第2の盤体16の主要構成は第3の盤体17と同様であるが、この第2の盤体16においては、それに加えて、中央部20と周縁部19のピース22とにおいて、収容孔38のほかに、多数の貯水用孔40が、高さ方向に貫通した状態で形成されている。図示の例では貯水用孔40は平面視で矩形状に形成され、図5に示すように上下の盤体16にそれぞれ設けられた貯水用孔40によって、上下方向に連続した、第2の空間としての水貯留空間41が形成されている。貯水用孔40に水が貯留されることで、水貯留空間41は、発電所プール内での冠水時において、中性子の減速を目的とした水ギャップとして機能する。 FIG. 4 is a plan view of a portion of the second board 16. The main configuration of the second board 16 is the same as that of the third board 17, but in the second board 16, in addition to that, in the central portion 20 and the piece 22 of the peripheral portion 19, In addition to the accommodating holes 38, a large number of water storage holes 40 are formed so as to penetrate in the height direction. In the illustrated example, the water storage holes 40 are formed in a rectangular shape in a plan view, and as shown in FIG. 5, a second space continuous in the vertical direction by the water storage holes 40 provided in the upper and lower panels 16 respectively. Water storage space 41 is formed. By storing water in the water storage hole 40, the water storage space 41 functions as a water gap for the purpose of decelerating neutrons when the power plant pool is submerged.

貯水用孔40には、中性子吸収材42が配置されている。詳細には、中性子吸収材42は、たとえばボロン添加アルミ合金材にて形成され、上下の盤体16、16にわたって配置される長尺の帯板材にて構成されている。 A neutron absorber 42 is arranged in the water storage hole 40. Specifically, the neutron absorber 42 is formed of, for example, a boron-added aluminum alloy material, and is composed of a long strip material arranged over the upper and lower plates 16 and 16.

図5に示すように、第1の盤体15にも、水貯留空間41を形成するための貯水用孔43が形成されている。図5〜図7に示すように、中性子吸収材42は、第2の盤体16においては、貯水用孔40を形成するための壁面44に沿って配置されている。この第2の盤体16においては、中性子吸収材42を壁面44に保持するための特別な手段は設けられていない。これに対し第1の盤体15においては、横断面矩形状の中性子吸収材42を上下方向に挿し通すことができるスリット45が、盤体16における貯水用孔40よりも細く形成されかつ盤体16における貯水用孔40に連通された貯水用孔43の近傍に設けられている。 As shown in FIG. 5, the first board 15 is also formed with a water storage hole 43 for forming the water storage space 41. As shown in FIGS. 5 to 7, the neutron absorber 42 is arranged along the wall surface 44 for forming the water storage hole 40 in the second board 16. In the second board 16, no special means for holding the neutron absorber 42 on the wall surface 44 is provided. On the other hand, in the first board 15, the slit 45 through which the neutron absorber 42 having a rectangular cross section can be inserted in the vertical direction is formed thinner than the water storage hole 40 in the board 16 and is made of the board. It is provided in the vicinity of the water storage hole 43 communicated with the water storage hole 40 in 16.

このような構成であることで、中性子吸収材42は、第1の盤体15においてはスリット45に通されることによってこの第1の盤体15に保持され、第2の盤体16においては壁面44に沿って配置されるだけであって、特別な手段を用いて第2の盤体16に保持されるというものではない。そして、図示のように第2の盤体16は上下方向に一対の第1の盤体15、15どうしの間に3つが設けられているため、結局、中性子吸収材42は、4つの盤体ごとに設けられた1つのスリット45だけによって保持されることになる。すると、中性子吸収材42を保持するためには第1の盤体15のみにスリットを形成すれば足り、第2の盤体16にはそのためのスリットを形成する必要がないため、その分だけ、中性子吸収体42を保持するための構造に掛かるコストを低減することができる。 With such a configuration, the neutron absorber 42 is held in the first board 15 by being passed through the slit 45 in the first board 15, and is held in the first board 16 in the second board 16. It is only arranged along the wall surface 44 and is not held by the second board 16 by any special means. As shown in the drawing, the second board 16 is provided with three bodies between the pair of the first board 15, 15 in the vertical direction. Therefore, in the end, the neutron absorber 42 has four boards. It will be held by only one slit 45 provided for each. Then, in order to hold the neutron absorber 42, it is sufficient to form a slit only in the first board 15, and it is not necessary to form a slit in the second board 16 for that purpose. The cost of the structure for holding the neutron absorber 42 can be reduced.

本発明に係る、使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットは、このような構成であるために、たとえば各盤体15、16、17を構成する周縁部19のピース22を固定具27を用いて容器11の収容空間12の内周面18に固定したうえで、それにより形成される収容空間25に中央部20を挿入し、上下の盤体15、16、17どうしを図外のリーマピンにより互いに位置合わせしたうえで図外のタイロッドで締結することで、バスケット13を構築するとともに。構築されたバスケット13を容器11の収容空間25に収容することができる。 Since the basket for storing the spent nuclear fuel in the container according to the present invention has such a configuration, for example, the piece 22 of the peripheral edge portion 19 constituting each of the board 15, 16 and 17 is fixed to the fixture 27. After fixing to the inner peripheral surface 18 of the storage space 12 of the container 11 using the above, the central portion 20 is inserted into the storage space 25 formed thereby, and the upper and lower boards 15, 16 and 17 are not shown in the drawing. The basket 13 is constructed by aligning each other with a reamer pin and fastening with a tie rod (not shown). The constructed basket 13 can be accommodated in the accommodation space 25 of the container 11.

そして、本発明に係る、使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットによれば、周縁部19のピース22はその湾曲面23が容器11の収容空間12の内周面に接した状態で容器11に固定されているため、容器11にたとえば衝撃的な外力が加わった場合においても、その特に外周部の薄肉部分に応力集中が生じるような事態の発生を効果的に緩和することができる。 Then, according to the basket for storing the used nuclear fuel in the container according to the present invention, the piece 22 of the peripheral edge portion 19 is in a state where the curved surface 23 is in contact with the inner peripheral surface of the storage space 12 of the container 11. Since it is fixed to the container 11, even when a shocking external force is applied to the container 11, it is possible to effectively alleviate the occurrence of a situation in which stress concentration occurs particularly in the thin portion of the outer peripheral portion. ..

使用済核燃料を収容したバスケット13を保持した容器11が何らかの原因によってたとえば横向きの姿勢になったときには、収容空間12の内部のバスケット13は、図8(a)に示す横向きになる前の状態から、すなわちバスケット13の中央部20の周囲と周縁部19の内周との間に全周にわたって隙間37が形成されていた状態から変位して、図8(b)に示す横向きになった後の状態、すなわち中央部20における下側となってしまった面が周縁部19におけるピース22の平面24によって形成される内面に全面で一様に面接触する状態に変化する。この全面で一様に面接触した場合においては、使用済核燃料を収容したバスケット13を保持した容器11が落下(水平落下、傾斜落下、コーナー落下など)や転倒することによって容器11の横向きに衝撃荷重などが加わったときであっても、バスケット13には局所的な応力集中が発生しにくいようにすることができ、バスケット13の構成材料を概ね弾性域に保持することができる。なお、上記のように一様に面接触してから衝撃を受ける場合に限らず、別の場合として、たとえば衝撃を受ける前に隙間がある状態であったとしても、衝撃を受けた後に面接触する状態に変化することで応力集中の発生を抑制することもできる。 When the container 11 holding the basket 13 containing the spent nuclear fuel is in a sideways posture for some reason, the basket 13 inside the storage space 12 is changed from the state before the sideways orientation shown in FIG. 8A. That is, after the basket 13 is displaced from the state in which the gap 37 is formed over the entire circumference between the periphery of the central portion 20 and the inner circumference of the peripheral portion 19, and the basket 13 is turned sideways as shown in FIG. 8 (b). The state changes to a state in which the lower surface of the central portion 20 is in uniform surface contact with the inner surface formed by the flat surface 24 of the piece 22 at the peripheral portion 19. When the entire surface is in uniform surface contact, the container 11 holding the basket 13 containing the spent nuclear fuel falls (horizontal drop, inclined drop, corner drop, etc.) or falls, causing an impact on the container 11 sideways. Even when a load or the like is applied, it is possible to prevent local stress concentration from occurring in the basket 13, and it is possible to keep the constituent materials of the basket 13 in the elastic region. It should be noted that the case where the impact is received after the surface contact is uniform as described above, and in another case, for example, even if there is a gap before the impact, the surface contact is performed after the impact. It is also possible to suppress the occurrence of stress concentration by changing to the state of stress concentration.

このため本発明によれば、バスケット13を鋼材などによって構成せずに、それよりも強度の低いアルミニウム合金を用いた場合であっても、バスケット13に十分な強度を付与することができる。 Therefore, according to the present invention, sufficient strength can be imparted to the basket 13 even when the basket 13 is not made of a steel material or the like and an aluminum alloy having a lower strength than that of the basket 13 is used.

また使用済核燃料の貯蔵に用いる乾式キャニスタやキャスクのバスケットにアルミニウム合金を用いると、このアルミニウム合金は、設計供用期間である60年の間、100〜200℃の温度条件下に曝されることになる。このとき、アルミニウム合金は時効性を持つものが多く、過時効を超過すると機械的強度が低下するおそれがある。このため、貯蔵期間を満了したキャニスタを再処理施設などへ輸送する貯蔵後輸送において過時効を考慮した機械的強度によりバスケットの構造強度およびそれに係る安全機能を評価しなければならない。 Also, if an aluminum alloy is used for the dry canister or cask basket used to store spent nuclear fuel, the aluminum alloy will be exposed to temperature conditions of 100 to 200 ° C for the 60-year design service period. Become. At this time, many aluminum alloys have aging properties, and if the over aging period is exceeded, the mechanical strength may decrease. Therefore, in post-storage transportation of canisters whose storage period has expired to reprocessing facilities, etc., the structural strength of the basket and the related safety functions must be evaluated by the mechanical strength in consideration of overaging.

本発明の、使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケットによれば、上述のように最適配置により材料強度への依存性を低減させていることから、過時効を超過して機械的強度が低下したアルミニウム合金にてバスケットが構成されていた場合であっても、設計において所要の構造強度を成立させることができる。 According to the basket for storing the spent nuclear fuel in the container of the present invention, the dependence on the material strength is reduced by the optimum arrangement as described above, so that the mechanical strength exceeds the overaging. Even when the basket is made of an aluminum alloy with a reduced amount, the required structural strength can be achieved in the design.

上記の実施の形態では、バスケット13の周縁部19によって形成される収容空間25の横断面形状と、バスケット13の中央部20の横断面形状とが矩形状であるものについて説明した。しかし、これらの横断面形状は、矩形状に限られるものではなく、容器11のバスケット13の中央部20と周縁部19とが面接触することで応力集中が発生しにくい構造であれば、任意の形態とすることができる。 In the above embodiment, the cross-sectional shape of the accommodation space 25 formed by the peripheral edge portion 19 of the basket 13 and the cross-sectional shape of the central portion 20 of the basket 13 are rectangular. However, these cross-sectional shapes are not limited to rectangular shapes, and are arbitrary as long as they have a structure in which stress concentration is unlikely to occur due to surface contact between the central portion 20 and the peripheral portion 19 of the basket 13 of the container 11. Can be in the form of.

たとえば図9に示す他の実施の形態では、中央部20の外周面50は複雑な凹凸構造を呈している。収容空間25の内面もそれに対応した形状である。ただし、凹凸を構成する面は、第1の方向51を向いた面52、52、・・・と、この第1の方向51とは直角な第2の方向53を向いた第2の面54、54、・・・との2種類の方向の面52、54だけて構成されている。このような構成によっても、図9(a)に示す通常の起立状態から図9(b)に示す中央部20の一部分と周縁部19の一部分とが面接触した状態へ変わることができ、これによって、バスケット13に応力集中が発生しにくいようにすることができる。図9(b)に示す面接触状態になったときに、中央部20における一つの面52、54のうちに、周縁部19に接触した部分56を必要に応じた位置および面積で形成することができる。このように周縁部19に接触した部分56を形成することで、発生する応力集中を緩和できるという利点がある。 For example, in another embodiment shown in FIG. 9, the outer peripheral surface 50 of the central portion 20 exhibits a complicated uneven structure. The inner surface of the accommodation space 25 also has a corresponding shape. However, the surfaces forming the unevenness are the surfaces 52, 52, ... Facing the first direction 51, and the second surface 54 facing the second direction 53 perpendicular to the first direction 51. , 54, ... Consists of only surfaces 52, 54 in two directions. Even with such a configuration, it is possible to change from the normal standing state shown in FIG. 9A to a state in which a part of the central portion 20 and a part of the peripheral portion 19 shown in FIG. 9B are in surface contact. Therefore, it is possible to prevent stress concentration from occurring in the basket 13. When the surface contact state shown in FIG. 9B is reached, the portion 56 in contact with the peripheral edge portion 19 is formed at a position and area as required among the surfaces 52 and 54 in the central portion 20. Can be done. By forming the portion 56 in contact with the peripheral edge portion 19 in this way, there is an advantage that the generated stress concentration can be relaxed.

図10は、本発明のさらに他の実施の形態を示す。ここでは、中央部20は八角柱状に形成されている。収容空間25の内面もそれに対応した形状である。この場合も、図10(a)に示す通常の起立状態から図10(b)に示す面接触状態になったときには、中央部20の一部分と周縁部19の一部分とが必要に応じた面積で面接触することで、バスケット13に応力集中が発生しにくいようにすることができる。 FIG. 10 shows yet another embodiment of the present invention. Here, the central portion 20 is formed in an octagonal columnar shape. The inner surface of the accommodation space 25 also has a corresponding shape. Also in this case, when the normal standing state shown in FIG. 10 (a) is changed to the surface contact state shown in FIG. 10 (b), a part of the central portion 20 and a part of the peripheral portion 19 have an area as required. By surface contact, stress concentration can be prevented from occurring in the basket 13.

上述のように、バスケット13の周縁部19によって形成される収容空間25の横断面形状と、バスケット13の中央部20の横断面形状とは、図示されたものに限られず、図示されたもののほかに、たとえば横断面三角形状やその他の任意の形状とすることもできる。 As described above, the cross-sectional shape of the accommodation space 25 formed by the peripheral edge portion 19 of the basket 13 and the cross-sectional shape of the central portion 20 of the basket 13 are not limited to those shown in the drawings, and are not limited to those shown in the drawings. In addition, for example, it may have a triangular cross section or any other shape.

11 容器
13 バスケット
18 内周面
19 周縁部
20 中央部
22 ピース
25 収容空間
27 固定具
31 一方傾斜面(一方押圧面)
32 他方傾斜面(他方押圧面)
38 収容孔(第1の空間)
41 冷却水貯留空間(第2の空間)
11 Container 13 Basket 18 Inner peripheral surface 19 Peripheral part 20 Central part 22 Piece 25 Storage space 27 Fixture 31 One-sided inclined surface (one-sided pressing surface)
32 The other inclined surface (the other pressing surface)
38 Storage hole (first space)
41 Cooling water storage space (second space)

Claims (5)

容器内に収容されるバスケットの構造を呈し、
前記バスケットは、容器の内周面に沿って配置される周縁部と、周縁部よりも径方向に沿った内側の位置に配置される中央部とを有し、
周縁部は、周方向に沿って複数のピースに分割され、
各ピースは容器の内周面に面接触した状態で固定されるものであり、
前記周縁部と中央部とは、前記周縁部の内面と中央部の外面とが互いに隙間を保った状態と、前記隙間を保った状態からの中央部の変位により前記周縁部の内面と中央部の外面とが互いに面接触した状態との両方の状態をとることでできるように構成されていることを特徴とする使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケット。
It presents the structure of a basket that is housed in a container,
The basket has a peripheral edge portion arranged along the inner peripheral surface of the container and a central portion arranged at an inner position along the radial direction from the peripheral edge portion.
The peripheral edge is divided into multiple pieces along the circumferential direction.
Each piece is fixed in surface contact with the inner peripheral surface of the container.
The peripheral portion and the central portion are a state in which an inner surface of the peripheral portion and an outer surface of the central portion maintain a gap with each other, and an inner surface and a central portion of the peripheral portion due to displacement of the central portion from the state in which the gap is maintained. A basket for storing spent nuclear fuel in a container, which is configured to be in both a state in which the outer surfaces of the nuclear fuel are in surface contact with each other.
周縁部を容器の内周面に固定するための固定具を有し、
この固定具は、周方向に隣り合う一方のピースの端部と他方のピースの端部とを容器の内周面に共締めできるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケット。
Has a fixture for fixing the peripheral edge to the inner peripheral surface of the container,
The fixture according to claim 1, wherein the fixture is configured so that the end portion of one piece adjacent to each other in the circumferential direction and the end portion of the other piece can be fastened together with the inner peripheral surface of the container. A basket for storing spent nuclear fuel in a container.
固定具は、
容器に締結されるように構成されるとともに、
容器に締結されたときに一方のピースの端部を容器の内面に向けて押圧するための一方押圧面と、容器に締結されたときに他方のピースの端部を容器の内面に向けて一方のピースと一緒に押圧するための他方押圧面とを有することを特徴とする請求項2記載の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケット。
Fixtures
As well as being configured to be fastened to the container
One pressing surface for pressing the end of one piece toward the inner surface of the container when fastened to the container, and one with the end of the other piece facing the inner surface of the container when fastened to the container. The basket for storing the spent nuclear fuel according to claim 2, further comprising the other pressing surface for pressing together with the piece.
バスケットは、複数の盤体が上下に積み重ねられた構成であるとともに、使用済核燃料を収容するための第1の空間が上下の盤体にわたって設けられ、かつ中性子吸収体を収容するための第2の空間が上下の盤体にわたって設けられていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケット。 The basket has a structure in which a plurality of boards are stacked one above the other, a first space for accommodating spent nuclear fuel is provided over the upper and lower panels, and a second for accommodating a neutron absorber. A basket for storing the spent nuclear fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein the space is provided over the upper and lower panels. バスケットは、複数の盤体にわたって上下方向に配置される長尺体にて構成された中性子吸収体を通すことができるスリットを有して、この中性子吸収体の長さ方向に沿った一部分を保持するように構成された第1の盤体と、前記スリットを有さずに、中性子吸収体の長さ方向に沿った他の部分を保持せずに通すように構成された第2の盤体とを有することを特徴とする請求項4記載の使用済核燃料を容器内に収納するためのバスケット。 The basket has a slit through which a neutron absorber composed of long bodies arranged in the vertical direction over a plurality of boards can pass, and holds a part of the neutron absorber along the length direction. A first board configured to pass through the neutron absorber and a second board configured to pass the neutron absorber without holding other parts along the length direction of the neutron absorber without having the slit. A basket for storing the spent nuclear fuel according to claim 4, wherein the used nuclear fuel has and is stored in a container.
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