JP3516990B2 - 原子燃料体運搬用燃料収納容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子燃料体を運搬する
ときに用いられる原子燃料体運搬用燃料収納容器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、原子炉の炉心に装荷され
る燃料集合体は、流路箱と、この流路箱内に装着された
原子燃料体とで構成されている。原子燃料体、たとえば
ＢＷＲ型原子炉で用いられる原子燃料体は、通常、図８
(a) に示すよう、下部タイプレート１と上部タイプレー
ト２との間に燃料棒３を複数本平行に配置したものとな
っている。下部タイプレート１と上部タイプレート２に
は、各燃料棒３の端部を挿入させるための孔と、冷却材
を通流させるための孔とが規則正しく設けられている。
複数の燃料棒３のうちの何本かは、その下端部および上
端部が下部タイプレート１と上部タイプレート２にネジ
で固定されている。そして、中間部には燃料棒３間の隙
間を一定に保つためのスペーサ４が装着されている。

【０００３】下部タイプレート１は、前述した燃料棒３
の下端部支持に供される支持板６と、矩形状本体部と、
下端における筒状部５と、筒状部５から図８(b) に示す
ように三つ又状に突出した突出部（トリプルブリッジと
呼ばれている）７とで構成されている。

【０００４】ところで、上記のような構造の原子燃料体
は、燃料製造工場で製造された後にたとえば発電所サイ
ト等に輸送される。この場合、原子燃料体は、図９に示
すような燃料収納容器１１に収納され、図示しない輸送
容器により輸送される。

【０００５】この燃料収納容器１１は、内部に図８に示
した原子燃料体を収容し得る角柱状の収容空間を備え、
かつ図中Ａ位置より上方が実線矢印１２ａ，１２ｂで示
す方向に開くことができる両開き構造に形成されてい
る。そして、上壁外面にはクレーンによる吊上げ・吊下
げに供されるアイボルト１３が設けられている。また、
内底部には、四弗化エチレン等の軟質材で形成された支
持部材１４が装着されており、この支持部材１４の上面
部には図１０および図１１にも示すように、下部タイプ
レート１に設けられた突出部７を入り込ませるための溝
１５が形成されている。なお、支持部材１４を四弗化エ
チレン等の軟質材が形成するのは、金属である原子燃料
体が他の金属と接触することによって金属削り粉が発生
するのを避けるためである。

【０００６】このように構成された燃料収納容器１１を
使って原子燃料体を運搬するときには、下部タイプレー
ト１の突出部７が溝１５に入り込むように燃料収納容器
１１内に原子燃料体を収容し、この状態でアイボルト１
３を使ってクレーンによる吊上げ、吊下げを伴う作業が
行われる。

【０００７】しかしながら、上記のように構成された原
子燃料体運搬用燃料収納容器にあっても次のような問題
があった。すなわち、先に説明したように、原子燃料体
は運搬用燃料収納容器に収容された状態で、たとえば燃
料製造工場から発電サイト受入先まで輸送される。この
間にクレーンよる吊上げ、吊下げ等のハンドリング作業
が行われる。したがって、仮想事故として、ハンドリン
グ作業時に、一定の高さまで吊上げられた燃料収納容器
１１が何等かの理由で落下し、床面等に衝突した場合を
想定しても、原子燃料体が破損しないことが望まれる。

【０００８】しかし、従来の燃料収納容器では、運搬時
において金属同士が接触するのを避ける目的から内底部
に軟質材製の支持部材１４を設けているに過ぎないの
で、材質の面と受圧面積が小さいことの２点から、落下
衝突時における衝撃吸収能力が小さい問題があった。な
お、ここでいう受圧面積とは、原子燃料体から力を受け
ている面積であり、図１０においては筒状部５の下端面
面積がこれに相当する。勿論、原子燃料体自身にも衝撃
力に対するかなりの抵抗力はあるが、従来の燃料収納容
器１１では衝撃吸収能力が小さいため、仮想事故におい
て許容される落下高さをより高める効果が期待できない
問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の原
子燃料体運搬用燃料収納容器にあっては、クレーンよる
吊上げ、吊下げ等のハンドリング作業時に想定される落
下衝突時の衝撃吸収能力が小さい問題があった。そこで
本発明は、より高い落下高さの場合であっても原子燃料
体の健全性確保に寄与できる原子燃料体運搬用燃料収納
容器を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は原子燃料体を収容する容器本体と、下端に
筒状部を有する下部タイプレートと上部タイプレートと
の間に複数本の燃料棒を配置してなる原子燃料体を運搬
するときに用いられる原子燃料体運搬用燃料収納容器に
おいて、前記原子燃料体を収容する容器本体と、前記容
器本体内の底部に、周面を前記容器本体の内周壁面に接
触させて配置され、かつ上面に前記筒状部の外径より大
きい内径の円柱状凹部を有し、一定レベルを越える荷重
が印加されたときに塑性変形する衝撃吸収部材と、前記
衝撃吸収部材の前記円柱状凹部に挿入され、周縁部に突
周壁を有するリング状の金属板と、前記筒状部と金属板
との間に設けられた軟質材により作られたリング状のス
ペーサとを具備し、前記衝撃吸収部材と金属板の突周壁
及びスペーサは、前記筒状部の周囲まで延出しているこ
とを特徴とする。

【００１１】なお、衝撃吸収部材は鉛材、金属ハニカム
材、金属メッシュ材、中空金属球の集合体、木材のいず
れかで構成されていることが好ましい。

【００１２】

【作用】原子燃料体運搬用燃料収納容器に上記衝撃吸収
部材と金属板及びスペーサからなる構成の衝撃吸収機構
を設けたことによって、落下高さが従来より高い場合で
も原子燃料体の健全性を確保できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の第１の実施例に係る原子燃料体運
搬用燃料収納容器の要部が示されている。なお、この図
では図１０と同一機能部分が同一符号で示されている。
したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【００１４】この実施例に係る原子燃料体運搬用燃料収
納容器が従来の容器と異なる点は、容器本体の内底部に
衝撃吸収機構を設けたことにある。すなわち、図中Ｐは
図８に示した原子燃料体を示し、１１ａは原子燃料体運
搬用燃料収納容器を示し、２２は容器本体を示し、２３
は容器本体２２の側壁を示し、２４は容器本体２２の底
壁を示している。これらはいずれも金属材で形成されて
いる。そして、容器本体２２の内底部に衝撃吸収機構２
５が設けられている。

【００１５】衝撃吸収機構２５は、底壁２４の上面に配
置された衝撃吸収部材３１と、この衝撃吸収部材３１の
上面に配置されたリング状の金属板３２と、この金属板
３２の上面に配置されたリング状のスペーサ３３とで構
成されている。

【００１６】衝撃吸収部材３１は、木材，鉛材，金属ハ
ニカム材，金属メッシュ材のように、一定レベル以上の
荷重が印加されたときに塑性変形する部材で底壁２４の
上面を覆う角ブロック状に形成されている。なお、木材
は一定レベル以上の荷重が印加されると圧潰するが、こ
の圧潰も塑性変形とみなすことができる。この衝撃吸収
部材３１の上面には原子燃料体Ｐの下部タイプレート１
における筒状部５の下端部外径より大きい内径の円柱状
凹部３４が形成されている。そして、円柱状凹部３４の
いわゆる底面には、図２(a) にも示すように、下部タイ
プレート１に設けられた三つ又状の突出部７を入り込ま
せるための溝３５が形成されている。

【００１７】金属板３２は、外径が円柱状凹部３４の内
径とほぼ等しく、内径が下部タイプレート１における筒
状部５の下端部内径より所定だけ小さく、かつ周縁部に
円柱状凹部３４の深さとほぼ等しい高さの突周壁３６を
備え、さらに図２(b) に示すように、前記溝３５に対応
する部分に切込み３７を備えたものとなっている。

【００１８】一方、スペーサ３３は、四弗化エチレンな
どの薄い軟質材で、内径が金属板３２の内径とほぼ等し
く、かつ下部タイプレート１における筒状部５の下端部
と金属板３２との直接接触を防止し得る形状に形成され
ている。

【００１９】このように構成された、原子燃料体運搬用
燃料収納容器１１ａを使って原子燃料体Ｐを運搬すると
きには、図１に示すように下部タイプレート１の突出部
７が溝３５に入り込むように燃料収納容器１１ａ内に原
子燃料体Ｐを収容し、この状態で図示しないアイボルト
を使ってクレーンによる吊上げ、吊下げを伴いながら運
搬作業が行われる。このとき、衝撃吸収部材３１は変形
することがなく、単なる支持部材としての機能を発揮す
る。

【００２０】クレーンによる吊上げ、吊下げ作業時に落
下事故が起こると、まず容器本体２２の底壁２４が床面
に衝突する。続いて、スペーサ３３の強度が小さいた
め、下部タイプレート１の下端部が沈み込んで金属板３
２に衝突し、金属板３２を介して下部タイプイレート１
が衝撃吸収部材３１を圧縮し続ける。このときの衝撃吸
収部材３１の塑性変形により、原子燃料体Ｐが衝突直前
に有していた運動エネルギが吸収される。

【００２１】すなわち、原子燃料体Ｐの運動エネルギ
は、落下高さに比例する。たとえばＢＷＲ型原子炉で用
いられる原子燃料体Ｐの場合、長さが約4mで、重さが約
270kgであるため、落下高さ1m当り、約2.7kJ の運動エ
ネルギを有する。このオーダの運動エネルギを吸収する
ための衝撃吸収部材としては、弾性体は不適である。本
実施例のように、衝撃吸収部材３１として木材を使用し
た場合には、その圧潰抵抗力によって、また衝撃吸収部
材３１として金属材を用いた場合には金属の塑性変形に
よって運動エネルギを吸収できる。

【００２２】したがって、落下高さが従来に比較して格
段に高い場合でも原子燃料体Ｐの健全性が保たれること
になる。なお、この実施例の場合には、金属板３２をリ
ング状とし、その周囲に突周壁３６を設けているので、
下部タイプレート１の筒状部５と金属板３２との横ずれ
を防止することができる。また、衝撃吸収部材３１の材
質に応じて金属板３２の内径および外径を変えることに
よって衝撃吸収部材３１が受ける受圧面積を任意に変え
ることができる。

【００２３】図３には本発明の第２の実施例に係る原子
燃料体運搬用燃料収納容器１１ｂの要部が示されてい
る。なお、この図では図１と同一機能部分が同一符号で
示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明
は省略する。

【００２４】この実施例に係る原子燃料体運搬用燃料収
納容器１１ｂでは、衝撃吸収部材３１、金属板３２およ
び軟質材製の薄いスペーサ３３を下部タイプレート１に
おける筒状部５の周囲まで延出させている。

【００２５】このように構成された原子燃料体運搬用燃
料収納容器１１ｂにおいては、図１に示す実施例と同様
の効果が得られるほか、圧縮された衝撃吸収部材３１が
外周方向に膨らむことにより、容器本体２２の側壁２３
を塑性変形させるので、エネルギ吸収効率をさらに向上
させることができる。

【００２６】図４には本発明の第３の実施例に係る原子
燃料体運搬用燃料収納容器１１ｃの要部が示されてい
る。なお、この図では図１および図１０と同一機能部分
が同一符号で示されている。したがって、重複する部分
の詳しい説明は省略する。

【００２７】この実施例に係る原子燃料体運搬用燃料収
納容器１１ｃは、従来から用いられている軟質材製の支
持部材１４の下方に金属板４１と衝撃吸収部材４２とを
組合せた衝撃吸収機構２５ｂを設けたものとなってい
る。

【００２８】衝撃吸収部材４２としては、安価である点
で緩衝用木材や鉛材が適しているが、金属ハニカム材、
金属メッシュ材あるいは小さな中空金属球を多数まとめ
たものなどのように、一定レベル以上の荷重が印加され
たときに塑性変形するものが用いられている。

【００２９】このように構成された原子燃料体運搬用燃
料収納容器１１ｃにあっても、図１および図３に示すも
のと同様の原理で原子燃料体Ｐが衝突直前に有していた
運動エネルギを衝撃吸収機構２５ｂで吸収させることが
でき、落下高さが従来に比較して格段に高い場合でも原
子燃料体Ｐの健全性確保に寄与できる。

【００３０】図５には本発明の第４の実施例に係る原子
燃料体運搬用燃料収納容器１１ｄの要部が示されてい
る。なお、この図では図１０と同一機能部分が同一符号
で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説
明は省略する。

【００３１】この実施例に係る原子燃料体運搬用燃料収
納容器１１ｄでは、容器本体２２の内底部に従来から用
いられている軟質材製の支持部材１４を配置するととも
に、図６にも示すように、容器本体２２の底壁２４の周
縁部にあたかも側壁２３を延長させる如く枠体５１を接
続し、この枠体５１によって底壁２４を実質的に20mm以
上の上げ底構成としている。

【００３２】この実施例に係る原子燃料体運搬用燃料収
納容器１１ｄでは、落下事故時、まず枠体５１の最下端
が床等に衝突し、続いて前述したように、下部タイプレ
ート１の三つ又状の突出部７が底壁２４に衝突して圧壊
し、さらに下部タイプレート１の筒状部５の最下端部が
底壁２４と衝突する。これらの過程を通して底壁２４自
身の塑性変形によって運動エネルギの吸収が行われる。

【００３３】なお、枠体５１の高さを20mm以上とした理
由は、前述のように、落下高さ1m当りの原子燃料体Ｐの
運動エネルギがは約2.7 kJであり、このオーダの運動エ
ネルギを底壁２４自身の塑性変形で吸収するためには20
mm以上の空間が不可欠であることによる。

【００３４】本実施例に係る原子燃料体運搬用燃料収納
容器１１ｄは、前述の金属板と衝撃吸収部材とを組合せ
た衝撃吸収機構を備えた原子燃料体用運搬容器に比較し
てエネルギ吸収能力にやや劣るものの、既存のものに簡
単な加工を施すだけで実現できるため経済的に有利であ
る。

【００３５】なお、図７に示すように、容器本体２３に
おける底壁２４の外面四隅に脚５２を設け、この脚５２
の塑性変形による運動エネルギ吸収機能および上げ底構
成に伴う底壁２４の塑性変形による運動エネルギ吸収機
能を利用してもよいし、また図示しないが容器本体２３
の底壁を20mm以上離れた二重底構成にしても上記実施例
と同様の効果を発揮させることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
仮想落下事故時における落下高さがより高い場合でも原
子燃料体の健全性維持に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る原子燃料体運搬用
燃料収納容器の要部断面図

【図２】同容器に組込まれた衝撃吸収部材および金属板
の平面図

【図３】本発明の第２の実施例に係る原子燃料体運搬用
燃料収納容器の要部断面図

【図４】本発明の第３の実施例に係る原子燃料体運搬用
燃料収納容器の要部断面図

【図５】本発明の第４の実施例に係る原子燃料体運搬用
燃料収納容器の要部断面図

【図６】同容器の底部外観図

【図７】第４の実施例の変形例を説明するための底部外
観図

【図８】(a) はＢＷＲ型原子炉で使用される原子燃料体
を一部切欠して示す側面図で、(b) は同原子燃料体の下
面図

【図９】従来の原子燃料体運搬用燃料収納容器を一部切
欠して示す斜視図

【図１０】同原子燃料体運搬用燃料収納容器に原子燃料
体を収容したときの下部断面図

【図１１】同原子燃料体運搬用燃料収納容器に組込まれ
た支持部材の平面図

【符号の説明】

Ｐ…原子燃料体 １…下部タイプ
レート ２…上部タイプレート ３…燃料棒 ４…スペーサ ５…筒状部 ６…支持板 ７…突出部 １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…原子燃料体運
搬用燃料収納容器 １３…アイボルト １４…軟質材製
の支持材 １５…溝 ２２…容器本体 ２３…側壁 ２４…底壁 ２５，２５ａ，２５ｂ…衝撃吸収機構 ３１…衝撃吸収
部材 ３２…金属板 ３３…スペーサ ３４…円柱状凹部 ３５…溝 ３６…突周壁 ３７…切込み ４１…金属板 ４２…衝撃吸収
部材 ５１…枠体 ５２…脚

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−46599（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−12985（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−55098（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−135899（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−49497（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21F 5/008 G21F 5/08 G21F 9/36 G21F 19/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下端に筒状部を有する下部タイプレートと
   上部タイプレートとの間に複数本の燃料棒を配置してな
   る原子燃料体を運搬するときに用いられる原子燃料体運
   搬用燃料収納容器において、 前記原子燃料体を収容する容器本体と、前記容器本体内の底部に、周面を前記容器本体の内周壁
   面に接触させて配置され、かつ上面に前記筒状部の外径
   より大きい内径の円柱状凹部を有し、一定レベルを越え
   る荷重が印加されたときに塑性変形する衝撃吸収部材
   と、 前記衝撃吸収部材の前記円柱状凹部に挿入され、周縁部
   に突周壁を有するリング状の金属板と、 前記筒状部と金属板との間に設けられた軟質材により作
   られたリング状のスペーサとを具備し、 前記衝撃吸収部材と金属板の突周壁及びスペーサは、前
   記筒状部の周囲まで延出している ことを特徴とする原子
   燃料体運搬用燃料収納容器。
2. 【請求項２】前記衝撃吸収部材は、鉛材、金属ハニカム
   材、金属メッシュ材、中空金属の集合体、木材のいずれ
   かで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   原子燃料体運搬用燃料収納容器。