JP3188582B2 - 使用済燃料貯蔵ラック - Google Patents
使用済燃料貯蔵ラックInfo
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Description
る使用済燃料に係わり、特に、燃料貯蔵プール内でその
使用済燃料を貯蔵するときに使用する使用済燃料貯蔵ラ
ックに関する。
理工場へ搬出されるまでの間、原子力発電所内の燃料貯
蔵プールで貯蔵・冷却される。このとき使用済燃料は、
ステンレス鋼材等により構成される複数の燃料貯蔵セル
を備え、燃料貯蔵プール内に設置される使用済燃料貯蔵
ラックに貯蔵される。この使用済燃料貯蔵ラックの公知
技術としては、例えば以下のものがある。
ーステナイト系ステンレス鋼の板を曲げ加工し、燃料貯
蔵セルを構成する角筒体を形成するものである。 実開昭59−20197号公報 特開平2−298894号公報 これらの公知技術は、天然ホウ素に含まれる同位体のひ
とつである10Bを同位体濃縮して添加した10B濃縮ホウ
素含有オーステナイト系ステンレス鋼を用いて燃料貯蔵
セルを構成することにより、中性子吸収能力を高めるも
のである。 特開昭61−148392号公報 この公知技術は、10Bを0.10〜0.45重量%添加し
たオーステナイト系ステンレス鋼を用いてセルを構成す
ることにより、ホウ素を添加しないオーステナイト系ス
テンレス鋼に関するJIS規格の仕様を保持しつつ、中
性子吸収能力を高めるものである。
蔵ラックにおいては、燃料貯蔵セルを構成する材料やプ
ール水の中性子吸収特性を考慮し、使用済燃料の未臨界
性を保持するための一定の間隔をあけて各燃料集合体が
配置されるが、限られた燃料貯蔵プールのスペースを有
効利用する観点から、これら使用済燃料集合体は可能な
限り高密度に配置され効率良く貯蔵されることが要請さ
れている。しかしながら、公知技術においては、ステ
ンレス鋼の鋼材に対して1重量%以下の天然ホウ素(1
8.8重量%の10Bと81.2重量%の11Bとからなる)
が添加される構成であり、天然ホウ素の中性子吸収能力
から、未臨界性を維持するためには燃料貯蔵セルの中心
線間隔(=ピッチ)が約160mm以上必要である。こ
こにおいて、セルを小さくし最も燃料集合体を接近させ
て配置する構成を考えた場合、燃料集合体の外観寸法
上、セル内のり寸法を152mmまで縮小可能である。
そしてこのときのピッチは鋼材厚さ3mmで155m
m、鋼材厚さ5mmで157mmとなる。すなわち幾何
学的には、あとピッチ3〜5mm分、燃料集合体を接近
させ高密度化を行う余地が残っていることから、公知技
術においては高密度化による貯蔵効率の向上が不十分
であった。
%を越える天然ホウ素を鋼材に添加する構成が考えられ
る。しかしながら、一般に、オーステナイト系ステンレ
ス鋼にホウ素(10B又は11B)を添加するほど鋼材の延
性が低下することが知られており、ホウ素の添加が1重
量%を越えるとこの延性の低下によって圧延が困難とな
る。特に、角筒体によって燃料貯蔵セルを構成するタイ
プのラックにおいては、この角筒体の製造が困難とな
る。また鋼材中に比較的低融点(1288℃)であるボ
ライド(Fe,Cr)2Bが発生し、通常の約1300℃
付近における圧延を行うとボライドが溶融してしまうの
で、同様に圧延が困難となる。
収能力の大きい10Bを同位体濃縮してステンレス鋼の鋼
材に添加することにより、天然ホウ素を添加する場合よ
りも少ない添加量で同程度の中性子吸収能力を確保でき
るので、添加するホウ素(10B又は11B)の量を1重量
%以下とすることができ上記の問題を解決できる。しか
しながら、これら公知技術においては、逆に添加ホ
ウ素(10B又は11B)の量が少なくなって一定値より小
さくなると、鋼材の高温割れ感受性が高くなり拘束状態
によっては溶接割れが発生しやすくなること、及び、添
加ホウ素全体の量に対する10Bの割合が大きくなって一
定値を越えると、使用期間中に中性子照射により発生す
るヘリウムによって材料の劣化が発生するおそれがある
こと、について配慮されていない。
蔵ラックの材料として用いられていたホウ素を添加しな
いオーステナイト系ステンレス鋼(以下適宜、SUS3
04という)についてJIS規格で仕様として定められ
ていた伸び量(=40%)に対して、ホウ素を添加した
オーステナイト系ステンレス鋼においても同様の伸び量
が得られるように添加ホウ素の量を数値的に限定したも
のである。ホウ素添加ステンレス鋼材に関するJIS規
格は現在定められていないものの、ホウ素添加ステンレ
ス鋼はSUS304とは別材料であるので、SUS30
4のJIS規格の値をそのままホウ素添加ステンレス鋼
に適用するのは妥当でない。すなわち、仮に従来のSU
S304のJIS規格よりも低い伸び量(例えば20
%)のホウ素添加ステンレス鋼材を用いたとしても、そ
の低い伸び量の範囲内において曲げ加工等を行いラック
を製作すれば、ラックとしての安全性は十分確保される
からである。また、加工性を表す指標として、母材であ
るホウ素添加ステンレス鋼材の板圧tの2倍の半径R
(いわゆる2tR)における冷間曲げ加工性を基準とし
ているが、ラックの加工において曲げ部分を2tRで製
作する必然性はなんら存在せず、もっと緩やかな条件
(例えば2.4tR等)で製作すれば足りる。さらに、
溶接部について、JIS規格において溶接確認試験とし
て必要とされている2tR曲げ試験を指標としている
が、角筒体の製作においては、平板部分(例えば角筒体
の壁面部)で溶接すれば良く、上記2tR曲げ試験を判
定基準とする必然性はなんら存在しない。すなわち、こ
のような理由によってホウ素の添加量を数値的に限定す
る必要性はないと考えられる。本発明の目的は、鋼材の
圧延を容易とし溶接時の高温割れ感受性を低減しかつ中
性子照射時の材料劣化の可能性を軽減しつつ、使用済燃
料集合体の貯蔵効率の向上を図れる使用済燃料貯蔵ラッ
クを提供することである。
に、本発明によれば、それぞれが同一の正方形の水平断
面形状を備え1つの使用済燃料集合体を収容する、正方
格子状に配列された複数の燃料貯蔵セルと、互いに隣り
合う燃料貯蔵セルと燃料貯蔵セルとを仕切る境界面を形
成するホウ素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼
材とを有する使用済燃料貯蔵ラックにおいて、前記ステ
ンレス鋼材の成分は、そのステンレス鋼材に添加するホ
ウ素の前記ステンレス鋼材に対する重量パーセントをx
%、その添加されたホウ素中に含まれる10Bの前記添加
されたホウ素全体に対する重量パーセントをy%とする
と、これらx及びyが、0.5≦x≦1かつ−34.4x
+53.2≦y≦−80x+120を満たす範囲で選択
されており、前記ステンレス鋼材の厚さtは、前記選択
されたx,yの値に応じて、3mm〜5mmの範囲内で
設定されていることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック
が提供される。
おいて、前記複数の燃料貯蔵セルの少なくとも一部は、
市松模様状に互いに一定間隔で配列された前記ステンレ
ス鋼材製の複数の角筒体により形成されていることを特
徴とする使用済燃料貯蔵ラックが提供される。
クにおいて、前記複数の燃料貯蔵セルの少なくとも一部
は、千鳥状に互いに一定間隔で配列された前記ステンレ
ス鋼材製の複数の角筒体により形成されていることを特
徴とする使用済燃料貯蔵ラックが提供される。
ックにおいて、前記複数の燃料貯蔵セルは、前記ステン
レス鋼材を互いに一定間隔で格子状に組み合わせること
により形成されていることを特徴とする使用済燃料貯蔵
ラックが提供される。また上記目的を達成するために、
本発明によれば、それぞれが同一の正方形の水平断面形
状を備え1つの使用済燃料集合体を収容する、正方格子
状に配列された複数の燃料貯蔵セルと、互いに隣り合う
燃料貯蔵セルと燃料貯蔵セルとを仕切る境界面を形成す
るホウ素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼材と
を有する使用済燃料貯蔵ラックにおいて、前記燃料貯蔵
セルの内のり寸法は、1辺Li=152mmの正方形で
あり、前記ステンレス鋼材の成分は、そのステンレス鋼
材に添加するホウ素の前記ステンレス鋼材に対する重量
パーセントをx%、その添加されたホウ素中に含まれる
10 Bの前記添加されたホウ素全体に対する重量パーセン
トをy%とすると、これらx及びyが、0.5≦x≦1
かつ−34.4x+53.2≦y≦−80x+120を満
たす範囲で選択されており、前記ステンレス鋼材の厚さ
tは、前記選択されたx,yの値に応じて、3mm〜5
mmの範囲内で設定されていることを特徴とする使用済
燃料貯蔵ラックが提供される。
使用済燃料貯蔵ラックに用いるステンレス鋼材の成分
を、そのステンレス鋼材に添加するホウ素のステンレス
鋼材に対する重量%をx%、その添加されたホウ素中に
含まれる10Bの添加されたホウ素全体に対する重量%を
y%として、これらx及びyが、0.5≦x≦1 かつ
−34.4x+53.2≦y≦−80x+120を満たす
範囲で選択されており、前記ステンレス鋼材の厚さt
は、前記選択されたx,yの値に応じて、3mm〜5m
mの範囲内で設定されていることにより、鋼材の圧延を
容易とし、溶接時の高温割れ感受性を低減し、かつ中性
子照射時の材料劣化の可能性を軽減しつつ、燃料集合体
をより高密度に収容可能とできる。その理由は、以下の
ようである。すなわち、セル内のり寸法Li=152m
mとして使用済燃料集合体を最密接配置した場合にラッ
クとして必要な所定の中性子吸収能力を求め、その中性
子吸収能力を得るために必要かつ十分な単位体積当たり
の中性子吸収能力を算出すると、厚さt=5mmの鋼材
を用いる場合は直線y=−34.4x+53.2の関係と
なって、y≧−34.4x+53.2であれば少なくとも
未臨界性を保証するのに十分なものとなり、厚さt=3
mmの鋼材を用いる場合は直線y=−80x+120の
関係となって、y≧−80x+120であれば少なくと
も未臨界性を保証するのに十分なものとなる。したがっ
て、通常通り厚さt=3mm〜5mmの鋼材を用いる場
合には、−34.4x+53.2≦y≦−80x+120
の範囲内においてその厚さtに応じたx,yの値を適宜
選択することにより、上述した未臨界性を保証するのに
必要かつ十分な単位体積当たりの中性子吸収能力とする
ことができる。逆に言うと、−34.4x+53.2≦y
≦−80x+120の範囲内においてx,yの値を選択
し、その選択したx,yに応じた厚さtを3mm〜5m
mの範囲内で設定することにより、未臨界性を保証する
のに必要かつ十分な単位体積当たりの中性子吸収能力と
できる。また、延性の低下により圧延が困難となる領域
がx>1、高温割れ感受性が増大する領域がx<0.
5、ヘリウム脆化が発生する領域がy>80である。よ
って以上すべての条件を考慮すると、x,yが0.5≦
x≦1かつ−34.4x+53.2≦y≦−80x+12
0を満たす範囲で選択され、厚さtが選択さ れたx,y
の値に応じ3mm〜5mmの範囲内で設定されることに
より、上記の作用を得ることができる。
に互いに一定間隔で配列されたステンレス鋼材製の複数
の角筒体により形成するか、若しくは、千鳥状に互いに
一定間隔で配列されたステンレス鋼材製の複数の角筒体
により形成するか、ステンレス鋼材を互いに一定間隔で
格子状に組み合わせることにより形成することにより、
使用済燃料貯蔵ラックを実現できる。
明する。本発明の第1の実施例を図1〜図8により説明
する。本実施例の使用済燃料貯蔵ラックを図2に示す。
図2において、本実施例の使用済燃料貯蔵ラック5は、
図示しない燃料貯蔵プールの一画にボルト17で固定さ
れたベース16と、ベース16の上に市松模様状(すな
わち千鳥状)に互いに一定間隔で配列された角筒体8
と、最も外側の列の角筒体8と角筒体8との間の側面に
固定される垂直板19とを有する。
す。図3において、角筒体8は、ホウ素を含有したオー
ステナイト系ステンレス鋼材(以下適宜、単に鋼材とい
う)で構成されており、内のり寸法Li=152mm、
板厚t=3mmである。これらの角筒体8がピッチp=
155mmをもって順次溶接等により固定され、多数個
の燃料貯蔵セル3を形成している。また垂直板19も角
筒体8と同様の鋼材で構成されており、一部の燃料貯蔵
セル3は、この垂直板19と角筒体8とによっても形成
される。すなわち、角筒体8及び垂直板19に用いられ
る鋼材が、互いに隣り合う燃料貯蔵セル3と燃料貯蔵セ
ル3とを仕切る境界面をなす。
の概念図を図4に示す。図4において、角筒体8により
あるいは角筒体8と垂直板19とにより形成される燃料
貯蔵セル3は、図示するような正方格子状に配列され
る。そしてそれぞれの燃料貯蔵セル3は、縦方向のセル
内のり寸法L1とその直角方向である横方向のセル内の
り寸法L2とがともにLi(=152mm)となって等し
くなり、すなわちすべて同一の正方形の水平断面形状を
有する。またこれら燃料貯蔵セル3のそれぞれにつき1
つの使用済燃料6が垂直に保持されて収容される。
角筒体8及び垂直板19に用いられる鋼材において、そ
の鋼材に添加されるホウ素の量は、鋼材に対する重量パ
ーセントで0.75%であり、またその添加されたホウ
素中に含まれる10Bの割合は、添加ホウ素全体に対する
重量パーセントで60%である。
材に含まれるホウ素の量、及びそのホウ素中に含まれる
10Bの割合を最適化することにより、鋼材の圧延を容易
とし、溶接時の高温割れ感受性を低減し、かつ中性子照
射時の材料劣化の可能性を軽減しつつ、燃料集合体をよ
り高密度に収容可能として貯蔵効率の向上を図るもので
ある。以下、この原理を詳細に説明する。
るステンレス鋼の厚さtは3mm〜5mmが一般的であ
る。ここで、使用済燃料貯蔵ラック5において、高密度
化による貯蔵効率の向上を図るべく、セル3の内のり寸
法Li(図3参照)を小さくし使用済燃料集合体6を最
も接近させて配置する構成を考えた場合、使用済燃料集
合体6の外観寸法上、幾何学的にはセル内のり寸法Li
を152mmまで縮小可能である。そしてこのときの燃
料集合体どうしの中心線間隔(=ピッチp)は、鋼材厚
さt=3mmでp=155mm、鋼材厚さt=5mmで
p=157mmまで近づけることが可能である。しかし
ながら、使用済燃料集合体6どうしを近づけるほど使用
済燃料が臨界に達する可能性が大きくなるので、これに
応じて鋼材の中性子吸収能力を燃料の未臨界性を維持で
きる程度にまで大きくしなければならない。例えば1重
量%以下の天然ホウ素(18.8重量%の10Bと81.2
重量%の11Bとからなる)を添加した厚さt=3mmの
オーステナイト系ステンレス鋼材を用いる場合、中性子
吸収能力が比較的小さいことから、ピッチpを上記の幾
何学的限界である155mmまで近づけることはでき
ず、最低160mmが必要となる。逆に言えば、天然ホ
ウ素の添加量を1重量%より大きくすれば、中性子吸収
能力が大きくなるのでピッチpを160mmより小さく
することができることになる。すなわち例えば、天然ホ
ウ素を2.1重量%添加した厚さt=3mmの鋼材で角
筒体8を構成すれば、ピッチp=155mm(内のり寸
法Li=152mm)とすることができる。ここで一
方、天然ホウ素に含まれる10Bは11Bよりも中性子吸収
能力が大きい性質を有しているので、この10Bを同位体
濃縮して10Bのみを鋼材に添加するか又は天然ホウ素よ
りも多い割合で10Bを含むようなホウ素を鋼材に添加す
れば、天然ホウ素を添加する場合よりも少ないホウ素添
加量で同程度の中性子吸収能力を得ることができる。す
なわち、鋼材中のホウ素量は1重量%以下としつつ、中
性子吸収能力は1重量%以上の鋼材と同等となる。
pを可能な限り小さくし使用済燃料集合体の貯蔵効率を
向上させる観点から、上記したステンレス鋼材に添加さ
れるホウ素(10B又は11B)の量と、そのホウ素中に含
まれる10Bの割合との関係を検討したところ、図5に示
す結果を得た。図5は、鋼材に対して添加するホウ素(
10B又は11B)の量を横軸(x軸)に、そのホウ素中に
含まれる10Bの割合を縦軸(y軸)にとって表したもの
である。
量が多くなり、また図中上方ほど10Bの割合が多くなる
ので、すなわち、図中左下から右上にいくほど中性子吸
収能力が大きくなることを示している。また、x軸であ
るホウ素の量とy軸である10Bの量とには、中性子吸収
能力に関する一定の相関関係があり、例えば天然ホウ素
(10Bを18.8重量%含む)を1.0重量%添加した場
合に相当する点Bは、10Bを36重量%含むホウ素を
0.5重量%添加した場合に相当する点Eと中性子吸収
能力が等しく、すなわち直線EB(式:y=−34.4
x+53.2で表される)上の点はすべて中性子吸収能
力が等しい。同様に、10Bを80重量%含むホウ素を
0.5重量%添加した場合に相当する点Dは、10Bを4
0重量%含むホウ素を1.0重量%添加した場合に相当
する点Fと中性子吸収能力が等しく、すなわち直線
(式:y=−80x+120で表される)上の点はすべ
て中性子吸収能力が等しい。この2つの線は、まず、セ
ル内のり寸法Liを最も小さいLi=152mmとして使
用済燃料集合体6を最密接配置した場合に、使用済燃料
貯蔵ラック5全体として必要な所定の中性子吸収能力を
求め、次に、これよりその全体の中性子吸収能力を得る
ために必要な単位体積当たりの中性子吸収能力(鋼材の
厚さによって異なる値となる)を算出し、その後、t=
3mmとt=5mmの場合についてそれぞれの単位体積
当たり中性子吸収能力を表す直線を図示したものであ
る。すなわち、直線DF(y=−34.4x+53.2)
は角筒体8及び垂直板19を厚さt=3mmの鋼材で製
造する場合に必要かつ十分である単位体積当たり中性子
吸収能力を表す線であり、また直線EB(y=−80x
+120)は、角筒体8及び垂直板19を厚さt=5m
mの鋼材で製造する場合に必要かつ十分である単位体積
当たり中性子吸収能力を表す線である。
の鋼材で角筒体8及び垂直板19を構成する場合には、
図1に示すこの2つの直線に挟まれた領域(−34.4
x+53.2≦y≦−80x+120:斜線部分)にお
けるある点のホウ素量及び10Bの割合の組み合わせ(=
単位体積当たり中性子吸収能力値)を選択すればよい。
これによって、その点を通過する直線DF・直線EBの
ような単位体積当たり中性子吸収能力を表すある右下が
りの直線が選択され、その単位体積当たり中性子吸収能
力値に対応して必要かつ十分な鋼材の厚さt(3mm≦
t≦5mm)が自動的に定まる。そしてその厚さtの角
筒体8及び垂直板19は、前述したような、使用済燃料
集合体6を配置した場合にラック全体として必要な所定
の中性子吸収能力を備えていることとなる。
ホウ素(10B又は11B)やそのホウ素中に含まれる10B
の割合に関し、その添加量・添加割合によっては鋼材に
とって好ましくない現象(延性低下による圧延困難・
高温割れ感受性の増大・ヘリウム脆化の発生)が発
生する領域が存在することを考慮し、これら添加量・添
加割合と〜の現象との関係を検討し、図6に示す結
果を得た。以下、順を追ってこれらの領域について詳細
に説明する。 延性の低下により圧延が困難となる領域 例えば、「Boron-containing stainless steels for nu
clear fuel storage and transportation」(K.J.King a
nd J.Wilkinson, STAINLESS STEEL '84(P368-378)Insti
tute of Metals(1985))」等に記載されているように、
ホウ素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼におい
て、含有させるホウ素量を増加させていくと伸びが低下
することが一般に知られている。これを図7に示す。ま
た、硬度の高いボライド(Fe,Cr)2Bの存在比が高
くなり変形抵抗が増すことから、ステンレス鋼材を圧延
により加工することが困難となり、また角筒体8を製造
する際に曲げ加工して成形することが困難となる。さら
に鋼材中に存在するボライド(Fe,Cr)2Bは比較的
低融点(1288℃)であるため、通常の約1300℃
以上で圧延を行うとボライドが溶融してしまうので、や
はり圧延による鋼材の加工が困難となる。本願発明者等
は、このホウ素の含有量と圧延加工の困難性との関係に
関して、上記文献等の記載を考慮しつつ、実際にホウ素
の添加量を変えて検討を行った結果、ホウ素含有量が1
重量%を超えると圧延が困難となることがわかった。
ROMIUM-NICKEL STEELSALLOYED WITH BORON」(E.V.PROZO
ROVSKII and G.L.PETROV, Avt. Svarka. 1966. No.1 pp
1-5 )、(b)「ボロン添加SUS304鋼溶接部の高温割
れ感受性評価」(本願発明者ほか、溶接学会春期全国大
会1992-4)、(c)「BWR用超稠密使用済燃料貯蔵ラック
の開発」(本願発明者ほか、火力原子力発電 1992-6 No.
429 vol.43)等に記載されているように、ホウ素を含有
したオーステナイト系ステンレス鋼において、含有させ
るホウ素量を減少させていくと、一定値以下になると高
温割れ感受性が増大し、溶接時に拘束状態によっては割
れが発生しやすくなることが知られている。文献(a)で
はホウ素含有量0.35重量%以下が問題であると結論
づけている。また文献(b)(c)における高温割れ感受性と
ホウ素添加量との関係を図8に示す。図8は、ステンレ
ス鋼材に含まれるホウ素の量を変化させ、付加ひずみε
=1.0%の条件でバレストレイン試験を行ったときの
全割れ長さの変化を示したものである。高温割れ感受性
の大きさを表す全割れ長さは、ホウ素の添加とともに増
大し、ホウ素量0.2重量%付近でピークを迎え、それ
以降はホウ素添加量を増加しても減少する傾向を示して
いる。本願発明者等は、上記文献等の記載を考慮し検討
を加えた結果、ホウ素含有量が0.5重量%未満となる
と高温割れ感受性が増大することを確認している。
使用済燃料貯蔵ラック製造に適するホウ素含有量は0.
5重量%以上1重量%以下ととなるが、このことは、前
出の文献「Boron-containing stainless steels for nuc
lear fuel storage and transportation」(K.J.King and
J.Wilkinson著、STAINLESS STEEL '84(P368-378)Insti
tute of Metals(1985)編)の中でも述べられている。
記載されているように、使用済燃料貯蔵ラックのステン
レス鋼材は、使用期間中において燃料からの中性子照射
にさらされて材料が劣化し、強度が低下する。特に問題
となるヘリウム発生による材料の劣化(ヘリウム脆化)
は、ヘリウム原子と金属組成原子の比である原子比10
-7程度から顕著となることが知られている。よって、発
生するヘリウム量を、最大でも原子比が上記値の約半分
の5×10-8程度にすることが望ましい。上記原子比の
値5×10-8は含有ホウ素中の10Bの割合に換算すると
80%に該当するので、すなわちステンレス鋼材に添加
されるホウ素中の10Bの割合が80%以下であれば、ヘ
リウム脆化の影響は低減できることとなる。
考えた場合、でホウ素含有量が1重量%を超える領域
(x>1.0)が除外され、でホウ素含有量が0.5重
量%未満の領域(x<0.5)が除外され、またで10
Bの割合が80重量%を超える領域(y>80)が除外
されるので、これらの弊害がない領域としては、0.5
≦x≦1.0かつ0≦y≦80、すなわち図6中、四角
形ABCDの領域となる。
より、鋼材の圧延を容易とし、溶接時の高温割れ感受性
を低減し、かつ中性子照射時の材料劣化の可能性を軽減
しつつ、燃料集合体をより高密度に収容可能として貯蔵
効率の向上を図る、本発明の適用領域としては、図1に
示すように、0.5≦x≦1 かつ −34.4x+5
3.2≦y≦−80x+120 の領域(すなわち台形
EBFDの領域)の範囲でx,yを選択し、これによっ
てそのx,yに応じた(図上ではその点(x,y)を通
過する)未臨界性を保証するのに必要かつ十分な単位体
積当たり中性子吸収能力を表す1つの右下がり直線を決
定し、その中性子吸収能力に必要かつ十分なステンレス
鋼材の厚さを3〜5mmの間で決定すればよいことがわ
かった。
ては、角筒体8及び垂直板19の板厚t=3mmであ
る。また鋼材に添加されるホウ素の量は0.75重量
%、添加ホウ素中の10Bの割合は60重量%であって図
1中の点Gで表され、0.5≦x≦1であるとともに、
t=3mmの鋼材を用いる場合に未臨界性を保証するの
に必要かつ十分な直線y=−80x+120の直線DG
F上に位置している。従って、鋼材の圧延及び角筒体の
成形を容易とし、溶接時の高温割れ感受性を低減し、か
つ中性子照射時の材料劣化の可能性を軽減しつつ、燃料
集合体をより高密度に収容可能として貯蔵効率の向上を
図ることができる。よって燃料貯蔵プールという限られ
たスペースを有効利用することができる。また、100
重量%まで濃縮した 10 B濃縮ホウ素を含有したオーステ
ナイト系ステンレス鋼を用いる場合に比し濃縮の程度が
小さくコストダウンできるので、経済性に優れた材料と
することができる。
る。本実施例は、角筒体で燃料貯蔵セルを構成するので
はなく、鋼材を格子状に組み合わせて構成するタイプの
貯蔵ラックの実施例である。第1の実施例と同等の部材
には同等の符号を付す。本実施例の使用済燃料貯蔵ラッ
ク15の水平断面詳細構造を図9に示す。図9に示す本
実施例の使用済燃料貯蔵ラック15において、多数個の
燃料貯蔵セル3は、互いに一定間隔で格子状に組み合わ
されたホウ素含有オーステナイト系ステンレス鋼材10
によって構成されており、この鋼材10が、互いに隣り
合う燃料貯蔵セル3と燃料貯蔵セル3とを仕切る境界面
をなしている。
t=3mmであり、鋼材10に添加されるホウ素の量
は、鋼材10に対する重量パーセントで0.75%であ
り、またその添加されたホウ素中に含まれる10Bの割合
は、添加ホウ素全体に対する重量パーセントで60%で
ある。また燃料貯蔵セル3の内のり寸法Li=152m
m、ピッチp=155mmとなっている。本実施例のよ
うに格子状の鋼材10で形成される燃料貯蔵セル3にお
いても、角筒体8及び垂直板19によって形成される燃
料貯蔵セル3における第1の実施例と同様の原理が成り
立つ。すなわち、鋼材の圧延を容易とし、溶接時の高温
割れ感受性を低減し、かつ中性子照射時の材料劣化の可
能性を軽減しつつ、燃料集合体をより高密度に収容可能
として貯蔵効率の向上を図るためには、鋼材10に対し
て添加するホウ素(10B又は11B)の量を横軸(x軸)
に、そのホウ素中に含まれる10Bの割合を縦軸(y軸)
にとって表したとき、0.5≦x≦1 かつ−34.4x
+53.2≦y≦−80x+120 の領域の範囲で
x,yを選択し、これによってそのx,yに応じた未臨
界性を保証するのに必要かつ十分な単位体積当たり中性
子吸収能力を表す1つの右下がり直線を決定し、その中
性子吸収能力に必要かつ十分なステンレス鋼材の厚さを
3〜5mmの間で決定すればよい。
いては、前述の第1の実施例と同様、上記した条件を満
たしているので、第1の実施例と同様の効果を得ること
ができる。
に用いるステンレス鋼材の成分が、そのステンレス鋼材
に添加するホウ素のステンレス鋼材に対する重量%をx
%、その添加されたホウ素中に含まれる10Bの添加され
たホウ素全体に対する重量%をy%として、これらx及
びyが、0.5≦x≦1 かつ−34.4x+53.2≦
y≦−80x+120を満たす範囲で選択されており、
ステンレス鋼材の厚さtは、選択されたx,yの値に応
じて、3mm〜5mmの範囲内で設定されているので、
鋼材の圧延を容易とし、溶接時の高温割れ感受性を低減
し、かつ中性子照射時の材料劣化の可能性を軽減しつ
つ、燃料集合体をより高密度に収容可能とできる。よっ
て燃料貯蔵プールという限られたスペースを有効利用す
ることができる。また、100重量%まで濃縮した10B
濃縮ホウ素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼を
用いる場合に比し濃縮の程度が小さくコストダウンでき
るので、経済性に優れた材料とすることができる。
するホウ素の量及びそのホウ素中に含まれる10Bの割合
に関する、本発明の適用領域を示す図である。
の斜視図である。
のホウ素中に含まれる10Bの割合との関係を示す図であ
る。
ホウ素中に含まれる10Bの割合と、延性低下による圧延
困難・高温割れ感受性の増大・ヘリウム脆化の発生が発
生する領域との関係を示す図である。
の伸びとの関係を示す図である。
割れ感受性との関係を示す図である。
ックの詳細構造を示す水平断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】それぞれが同一の正方形の水平断面形状を
備え1つの使用済燃料集合体を収容する、正方格子状に
配列された複数の燃料貯蔵セルと、互いに隣り合う燃料
貯蔵セルと燃料貯蔵セルとを仕切る境界面を形成するホ
ウ素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼材とを有
する使用済燃料貯蔵ラックにおいて、 前記ステンレス鋼材の成分は、そのステンレス鋼材に添
加するホウ素の前記ステンレス鋼材に対する重量パーセ
ントをx%、その添加されたホウ素中に含まれる10Bの
前記添加されたホウ素全体に対する重量パーセントをy
%とすると、これらx及びyが、 0.5≦x≦1 かつ −34.4x+53.2≦y≦−80x+120 を満たす範囲で選択されており、 前記ステンレス鋼材の厚さtは、前記選択されたx,y
の値に応じて、3mm〜5mmの範囲内で設定されて い
ることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。 - 【請求項2】請求項1記載の使用済燃料貯蔵ラックにお
いて、前記複数の燃料貯蔵セルの少なくとも一部は、市
松模様状に互いに一定間隔で配列された前記ステンレス
鋼材製の複数の角筒体により形成されていることを特徴
とする使用済燃料貯蔵ラック。 - 【請求項3】請求項1記載の使用済燃料貯蔵ラックにお
いて、前記複数の燃料貯蔵セルの少なくとも一部は、千
鳥状に互いに一定間隔で配列された前記ステンレス鋼材
製の複数の角筒体により形成されていることを特徴とす
る使用済燃料貯蔵ラック。 - 【請求項4】請求項1記載の使用済燃料貯蔵ラックにお
いて、前記複数の燃料貯蔵セルは、前記ステンレス鋼材
を互いに一定間隔で格子状に組み合わせることにより形
成されていることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。 - 【請求項5】 それぞれが同一の正方形の水平断面形状を
備え1つの使用済燃料集合体を収容する、正方格子状に
配列された複数の燃料貯蔵セルと、互いに隣り合う燃料
貯蔵セルと燃料貯蔵セルとを仕切る境界面を形成するホ
ウ素を含有したオーステナイト系ステンレス鋼材とを有
する使用済燃料貯蔵ラックにおいて、 前記燃料貯蔵セルの内のり寸法は、1辺Li=152m
mの正方形であり、 前記ステンレス鋼材の成分は、そのステンレス鋼材に添
加するホウ素の前記ステンレス鋼材に対する重量パーセ
ントをx%、その添加されたホウ素中に含まれる 10 Bの
前記添加されたホウ素全体に対する重量パーセントをy
%とすると、これらx及びyが、 0.5≦x≦1 かつ −34.4x+53.2≦y≦−80x+120 を満たす範囲で選択されており、 前記ステンレス鋼材の厚さtは、前記選択されたx,y
の値に応じて、3mm〜5mmの範囲内で設定されてい
ることを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04100694A JP3188582B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 使用済燃料貯蔵ラック |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04100694A JP3188582B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 使用済燃料貯蔵ラック |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07248399A JPH07248399A (ja) | 1995-09-26 |
JP3188582B2 true JP3188582B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=12596317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04100694A Expired - Fee Related JP3188582B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 使用済燃料貯蔵ラック |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3188582B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP04100694A patent/JP3188582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07248399A (ja) | 1995-09-26 |
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