JP3043554B2 - 核燃料輸送容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は核燃料輸送容器に係り、
特に、燃料集合体を輸送するときに火災等の加熱を受け
ても充分に耐えるとともに衝撃に対して品質を損なわな
いようにした核燃料輸送容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料集合体は核燃料工場で製造され、原
子力発電所で使用されるものである。この燃料集合体を
核燃料工場から原子力発電所に輸送するためには、法的
基準を満たす未臨界性、密封性等が確保されるようにし
た輸送容器が用いられている。

【０００３】この燃料集合体１０は、通常、図１２に示
すように複数の核燃料棒１１を弾性部材１２、１２…を
介して結束するとともにその結束した核燃料棒１１の両
端部に結合部品１３、１４を取付けて組み立てられたも
のである。

【０００４】ここで、核燃料棒１１は核燃料ペレットを
収容したもので、その全長は約４ｍ、直径は約１cmで金
属製のパイプにより形成されている。

【０００５】そのため、燃料集合体１０は全長が約4.5
ｍになり、その幅は約１４cmであり、重量が約３００kg
の重さとなる。

【０００６】この重く長い燃料集合体１０を安全に輸送
するために、従来、図１３、図１４に示すような核燃料
輸送容器１５が使用されていた。この核燃料輸送容器１
５について説明する。

【０００７】まず、燃料集合体１０は１体ずつ梱包材１
６により包まれた後、スペーサ１７を介し内容器２０を
形成する金属性の内容器本体１８内の隔室にそれぞれ治
められる。この内容器本体１８には内容器蓋体１９が被
せられボルト等により内容器本体１８と内容器蓋体１９
とが固定される。

【０００８】この内容器２０の外側には梱包材２１、２
１等が貼り付けられた後、外容器２５を形成する木製の
外容器本体２２に収められ、これに外容器蓋体２３が被
せられ、ボルト２４、２４により固定され、さらにその
外容器２５は鋼製ベルト２６、２６により締め付けられ
て核燃料輸送容器１５が組み立てられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このようにして燃料集
合体１０を収納した核燃料輸送容器１５はトラック、貨
車（図示せず）等に搭載され核燃料工場等から原子力発
電所まで輸送される。

【００１０】かかる輸送においては、核燃料輸送容器１
５内の燃料集合体１０の品質を確保しつつ未臨界性、密
封性が確保されなければならない。

【００１１】しかしながら、核燃料輸送容器１５の輸送
中には、路面からトラック等の床に衝撃を受け、この衝
撃が燃料集合体１０に伝達され、核燃料１０の弾性部材
あるいは核燃料ペレット等の品質に悪影響を及ぼす可能
性がある。そのため燃料集合体１０の周辺を包む梱包材
１６と外容器２５の内側に貼り付けられた梱包材２１に
より衝撃を減少させ、品質を保たせる必要がある。

【００１２】また、核燃料輸送容器１５を輸送中あるい
は核燃料貯蔵中に火災等の事故に遭遇することも想定さ
れる。このような場合には核燃料輸送容器１５は木製の
外容器２５が消失し、内容器２０が露出し、この温度が
８００℃に達する。そのため、内容器２０に収容された
核燃料１０が高温になるため、現状設計の核燃料では問
題ないが、今後の高燃焼用の燃料集合体１０にあっては
核燃料棒１１に封入されるガスの圧力が高められている
ため内容器２０が８００℃以上で長時間存在すると、核
燃料棒１１が膨脹し、破損し、その密封性が確保できな
くなる可能性がある。

【００１３】そこで、本発明は上記の点を解決するため
に燃料集合体を断熱材により保護するとともに必要に応
じ燃料集合体を収納する容器を防振機構により支持させ
核燃料に与える加熱およびピークとなる振動を吸収する
ようにした核燃料輸送容器を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】燃料集合体を収容するた
めの全壁面にアルミナ、シリカを繊維状に固めた断熱材
を設けた内容器と、この内容器を収容する外容器とを備
えたことを特徴とする核燃料輸送容器を提供するもので
ある。

【００１５】また、前記内容器は前記外容器に取り付け
た防振機構により支持したことを特徴とする核燃料輸送
容器を提供するものである。

【００１６】さらに、前記防振機構には弾性ゴムを備え
たことを特徴とする核燃料輸送容器を提供するものであ
る。

【００１７】

【作用】燃料集合体が全壁面をアルミナ、シリカを繊維
状に固めた断熱材により構成した内容器に収容した後、
外容器内に収容される。

【００１８】これにより、輸送中に火災等が発生しても
燃料集合体は高温にならず燃料棒の破損が発生すること
なく、密封性が確保される。

【００１９】また、防振機構を設けたものにおいては輸
送中に衝撃を受けても防振機構がこれを吸収し、弾性部
材や核燃料棒内部の核燃料ペレットを傷つけず、品質の
低下を防止する。

【００２０】

【実施例】以下本発明核燃料輸送容器の一実施例を添付
図面により説明する。本発明核燃料輸送容器３０の基本
的構成は従来の核燃料輸送容器１５とほぼ同様であるか
ら同一部分は同一符号を付し詳細な説明は省略して説明
する。

【００２１】本発明核燃料輸送容器３０の概要が図１お
よび図２に示されている。

【００２２】図中、符号３４は内容器であって、その内
容器３４はその全壁面が内殻及び外殻からなる二重壁構
造で、内殻と外殻の間隙内に厚さが５０mm程度のアルミ
ナ、シリカの繊維状に固めた断熱材３１が充填されてお
り、その内容器３４は、内容器本体３２と内容器蓋体３
３とにより構成され、ボルトによって固定するようにな
っている。また、燃料集合体１０は内容器本体３２内の
隔壁によって区割りされた２つの隔室Ａ，Ｂに各１体ず
つ収納される。

【００２３】そしてこの内容器３４は詳細を図３、図４
に示すような防振機構３５を介して金属製の外容器３６
の内側壁に懸架されるようにしてある。

【００２４】防振機構３５には、外容器３６の内壁に溶
接された支持板３７が取り付けられている。この支持板
３７には、上下方向に間隔をあけ、内容器３４方向に突
出させ、弾性ゴム３８、３８…等を支持する支持部材３
９、３９が取り付けられている。

【００２５】この支持部材３９、３９の中央部には、上
下方向に貫通する孔が設けられている。この孔には、ス
リーブ、ワッシャ、弾性ゴム３８、３８…等を介してボ
ルト４０、４０が貫通され、ナット４１、４１…が螺合
できるようになっている。

【００２６】弾性ゴム３８、３８…の間には、内容器３
４を弾性的に支持するＬ字状アングル４２の側部から突
出する突出支持片４３が挿入されている。

【００２７】この突出支持片４３には、中央部に上下方
向に延びる孔があけられ、この孔に前記ボルト４０、４
０が通され、弾性ゴム３８、３８と一体に取り付けられ
るようになっている。

【００２８】Ｌ字状アングル４２の上下部には、他方の
防振機構に取り付けたＬ字状アングルも連結支持する支
持材４４、４５が取り付けられ、アングルが揺れないよ
うにしている。また、外容器３６の内面には、適宜ダン
ボールのような梱包材が貼着してある。

【００２９】このようにして構成された核燃料輸送容器
３０をトラック等により輸送した場合に想定され得る温
度特性、衝撃特性、振動伝達特性を検討する。しかし、
本発明の容器３０を使用した場合には核燃料棒の温度上
昇を低くすることができる。すなわち、従来の輸送容器
では、火災を模擬した８００℃の環境においたとき、木
製の外容器２５は焼失し内容器が露出するので、内容器
は速やかに関連温度の８００℃に達し、さらに核燃料棒
の表面温度は同じになってしまう。

【００３０】図５は核燃料輸送容器３０を火災を模擬し
た８００℃程度の環境においたとき、その外容器３６の
表面、内容器３４の表面および核燃料１０、１０の表面
の温度を示したものである。これによれば外容器３６の
表面は点線で示すように８００℃に達するが内容器３
４の表面温度は一点鎖線で示すように最高値での約５
００℃、燃料集合体１０、１０の表面の温度は実線で
示すように、３００℃以下に抑えることができる。それ
ゆえ高圧のガスを封入した高燃焼用の核燃料棒１１でも
ガス膨脹による破損を防止し密封性が確保できる。

【００３１】ところで、一般に振動の伝送率では入力さ
れる振動の周波数ｆと弾性ゴムのもつ固有振動Ｆn を用
いて次式のように表わすことができる。

【数１】

【００３２】この式により、入力周波数と固有振動数が
近いほど伝達率は大きくなる。また、入力周波数が固有
振動数より小さい側はあまり減衰されない。図１１は輸
送中、路面から核燃料１０を輸送する車両床に伝達され
る振動による衝撃の一例を示す。この図より５Ｈｚ付近
と１８Ｈｚ付近にピークがあり、この周波数付近が衝撃
の要因となっていることがわかる。

【００３３】本発明に使用した弾性ゴム３８はその組成
をかえることで任意の固有振動数を得ることができる。
これにより輸送中に路面から受ける振動のなかで最も品
質に影響を及ぼす周波数から離れた固有振動数を持つ弾
性ゴム３８を選定することで路面から燃料集合体１０に
伝達する振動による衝撃を減少し、品質への影響を少な
くできる。図１０に従来の容器の梱包材の振動伝達率を
示す。図７には本発明による弾性ゴム３８の振動伝達率
を示す。

【００３４】図６に路面から核燃料に伝達される振動に
よる衝撃例の周波数と大きさ、従来の容器の梱包材１６
により燃料集合体１０に伝達された衝撃の大きさ、およ
び本発明の弾性ゴム３８により燃料集合体１０に伝達さ
れた衝撃の大きさを示す。

【００３５】それゆえ、従来の核燃料輸送容器１５に加
わる衝撃特性Ｐが５Ｈｚ、１８Ｈｚ付近でピークのまま
核燃料輸送容器１５に大きな衝撃を与えるが、本発明の
核燃料輸送容器３０では５Ｈｚ付近の衝撃Ｑ、１８Ｈｚ
付近の衝撃Ｑが吸収され著しく低減される。

【００３６】そのため、従来の核燃料輸送容器１５の衝
撃特性Ｐが本発明核燃料輸送容器３０では衝撃特性Ｑの
ように著しく改善される。これにより、燃料集合体１
０、特に、核燃料棒１１の衝撃が少なくなり、これに収
容されている核燃料ペレットや弾性部材の損傷が防止さ
れ、品質の低下を抑えることができる。

【００３７】

【００３８】

【００３９】また、防振機構３５としては図８、図９に
示すような防振機構５０、６０を用いてもよい。すなわ
ち、図８に示す防振機構５０では内容器３４を支持する
アングル４２と外容器３６との間に支持部材５１、５２
を設け、これら支持部材５１、５２の間の球状の弾性ゴ
ム５３、５３…を挿入し、これらを押さえ板等を介して
ボルト５４、ナット５５等により固定したものである。

【００４０】このような構成にすることにより、上下の
圧縮力と左右の剪断力を利用していたものと異なり全体
から圧縮力と剪断力を利用できる。

【００４１】また、図９に示す防振機構６０では内容器
３４を支持するアングル４２と外容器３７との間に立体
的な弾性ゴム６１を挿入し、これをネジ６２により固定
したものである。

【００４６】このような構成にすることにより全体から
の衝撃を吸収することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の核燃料輸送
容器は燃料集合体を収容するための全壁面にアルミナ、
シリカを繊維状に固めた断熱材を設けた内容器と、この
内容器を収容する外容器とを備えたことにより、火災等
の加熱に対しても核燃料の気密性を確保できる。

【００４８】また、前記内容器は前記外容器に取り付け
た防振機構により支持した場合には、輸送中における衝
撃をより防止し、核燃料の品質を担保することができ
る。

【００４９】さらに、前記防振機構には弾性ゴムを備え
たことにより、組み立て、取扱いが便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明核燃料輸送容器の主要部を示す断面図。

【図２】本発明核燃料輸送容器の主要部を示す斜視図。

【図３】図２の振動機構を示し、図４をIII −III 線に
より切断し矢印方向から見た正面図。

【図４】図２の振動機構を示し、図３をIV−IV線により
切断し矢印方向から見た断面図。

【図５】本発明核燃料輸送容器の温度特性を示す説明
図。

【図６】本発明核燃料輸送容器の衝撃特性を示す説明
図。

【図７】図３、図４に示す弾性ゴムの衝撃特性を示す説
明図。

【図８】他の振動機構を示す説明図。

【図９】さらに、他の振動機構を示す説明図。

【図１０】一般的な核燃料輸送容器の衝撃特性を示す説
明図。

【図１１】一般的なトラック等の床面等の衝撃特性を示
す説明図。

【図１２】一般に使用される燃料集合体を一部断面によ
り示す正面図。

【図１３】従来の核燃料輸送容器の主要部を示す断面
図。

【図１４】従来の核燃料輸送容器の主要部を示す斜視
図。

【符号の説明】

１０ 核燃料 １１ 核燃料棒 １２ 弾性部材 １５ 核燃料輸送容器 １６ 梱包材 ２０ 内容器 ２１ 梱包材 ２５ 外容器 ３０ 核燃料輸送容器 ３１ 断熱材 ３４ 内容器 ３５ 防振機構 ３６ 外容器 ３７ 支持板 ３８ 弾性ゴム ３９ 支持部材 ４０ ボルト ４１ ナット ４２ アングル ４３ 突出支持片 ４４、４５ 支持材 ５０、６０ 防振機構 ５３、６１ 弾性ゴム

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料集合体を収容するための全壁面にアル
   ミナ、シリカを繊維状に固めた断熱材を設けた内容器
   と、この内容器を収容する外容器とを備えたことを特徴
   とする核燃料輸送容器。
2. 【請求項２】前記内容器は前記外容器に取り付けた防振
   機構により支持したことを特徴とする請求項１記載の核
   燃料輸送容器。
3. 【請求項３】前記防振機構は弾性ゴムを備えたことを特
   徴とする請求項２記載の核燃料輸送容器。