JP3876123B2

JP3876123B2 - Used nuclear fuel storage rack

Info

Publication number: JP3876123B2
Application number: JP2000331383A
Authority: JP
Inventors: 保広丹; 正明中村; 雅司小谷; 大作奥野; 和雄浅田; 重　　隆司
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP2002139594A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、使用済み核燃料集合体を再利用施設に搬出するまでの間原子力発電所内において未臨界を保ちつつ高密度に貯蔵するためのラックに関し、特に、使用済み核燃料集合体の落下対策について工夫をした使用済み核燃料貯蔵用ラックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉から取り出された使用済み核燃料集合体は、再利用施設に搬出するまでの間、原子力発電所内の冷却ピット（燃料貯蔵プール）において貯蔵、冷却される。この場合、使用済み核燃料集合体は、冷却ピット内に設置された使用済み核燃料貯蔵用ラックに貯蔵される。
【０００３】
この使用済み核燃料貯蔵用ラックとしては、複数本の角パイプを組み合わせて複数の貯蔵セルを形成してなるもの、また、板材を正方格子状に配列して複数の貯蔵セルを形成してなるものなどが知られており、使用済み核燃料集合体は、この各貯蔵セル中に１体ずつ収納貯蔵される。なお、前記複数の貯蔵セルを形成する角パイプや板材には、中性子吸収材としてのボロン（ホウ素：Ｂ）含有のステンレス鋼が使用される。
【０００４】
また、使用済み核燃料貯蔵用ラックには、冷却ピット内において未臨界を保ちつつ使用済み核燃料集合体をできる限り多く貯蔵することが望まれている。そのような使用済み核燃料貯蔵用ラックとしては、例えば特開平９−２３６６９０号公報、特開平１０−２２７８９０号公報に記載のものが知られている。
【０００５】
特開平９−２３６６９０号公報には、ボロンが１．０ｗｔ％以上含有され且つ厚みが５ｍｍ以下のステンレス鋼からなる板を正方格子状に配列して複数の貯蔵セルを形成したラック、また、前記ステンレス鋼からなる複数本の角パイプを組み合わせて複数の貯蔵セルを形成してなるラックが開示されている。また、特開平１０−２２７８９０号公報には、ステンレス鋼からなる複数本の角パイプをスペーサーグリッドによって正方格子状に結束し、ボロン含有ステンレス鋼板を角パイプの内面に設けたラックが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平９−２３６６９０号公報に開示のラックは、ボロンを１．０ｗｔ％以上含有したステンレス鋼からなる板材または角パイプから構成されているので、強度的に脆くなるにもかかわらず、使用済み核燃料集合体の落下対策が何ら施されていない。このため、使用済み核燃料集合体を貯蔵セルに入れ出しする際、使用済み核燃料集合体がラック上に落下した場合、その衝撃により強度的に脆いラックが破損するおそれがある。
【０００７】
また、特開平１０−２２７８９０号公報に開示のラックは、ステンレス鋼からなる角パイプの内面又は外面にボロン含有のステンレス鋼からなる板材を設けたものであるから、このステンレス鋼からなる角パイプにより所定の強度を得ることができる。しかしながら、このラックでは、全体的に強度向上を図っているが、使用済み核燃料集合体の落下による衝撃に対する強度向上が施されていないため、落下対策としては不十分である。
【０００８】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用済み核燃料集合体の落下によるラックの破損を抑制できる使用済み核燃料貯蔵用ラックを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る使用済み核燃料貯蔵用ラックは、使用済み核燃料集合体が１体ずつ収納貯蔵される貯蔵セルを形成する角パイプであり、当該角パイプを複数本組み合わせてなる使用済み核燃料貯蔵用ラックにおいて、前記角パイプは、ボロンを１．０ｗｔ％以上含有したステンレスから構成されており、前記角パイプの上部周方向に、前記角パイプと別個の環状の補強体を固定し、かつ、前記補強体を前記角パイプの上端から上方に突出させたことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成において、上方から使用済み核燃料集合体が落下した場合、角パイプと別個で、かつ、角パイプの上部周方向であって当該角パイプ上端から突出するように設けた環状の補強体に、使用済み核燃料集合体が衝突することになる。このため、角パイプに加わる落下の衝撃が補強体により緩衝されることになるから、強度的にもろいボロン入りステンレス板の破損を抑制することができる。特に、ステンレス材にボロンを１．０ｗｔ％以上含有した場合、その延性が極めて低下することから、この補強体が有用となる。
【００１６】
また、請求項２に係る使用済み核燃料貯蔵用ラックは、上記使用済み核燃料貯蔵用ラックにおいて、前記補強体は、前記角パイプの上部周方向に固定された筒体と、前記筒体および角パイプのうち少なくともいずれか一方の上端に設けられ上方斜め外側に開いたラッパ体と、から構成されていることを特徴とする。この補強体の構成において、落下した使用済み核燃料集合体は、ラッパ体に衝突してその衝撃が緩衝され、さらに筒体によっても衝撃が緩衝されるから、角パイプの破損を効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、請求項３に係る使用済み核燃料貯蔵用ラックは、上記使用済み核燃料貯蔵用ラックにおいて、前記補強体は、前記角パイプの上部周方向に固定され且つ前記角パイプの上端から上方に突出した筒体から構成されていることを特徴とする。かかる構成では、落下した使用済み核燃料集合体が角パイプ上端から突出した筒体に直接衝突し、当該筒体にてその衝撃が緩衝されることになる。これにより、角パイプに加わる衝撃を小さくできるから、角パイプの破損を効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項４に係る使用済み核燃料貯蔵用ラックは、上記使用済み核燃料貯蔵用ラックにおいて、前記角パイプの中央部周方向または下部周方向に、前記補強体を固定したことを特徴とする。このように、角パイプの中央部周方向および下部周方向に補強体を設けることにより、角パイプに加わる荷重をこれら補強体により受けることができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックの構造を示す斜視図である。図２は、図１に示した使用済み核燃料貯蔵用ラックの一部断面図である。この使用済み核燃料貯蔵用ラックは、複数の角パイプを千鳥状に配置した構成である。この角パイプ１は、ボロンを１．０ｗｔ％〜１．８ｗｔ％含有したステンレス鋼からなる４枚のステンレス板１０を４隅１１で溶接、例えばレーザ溶接（又はＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接）して構成されている。なお、ステンレス板１０の接合部分を特開平１０−２２７８９０号公報に開示されているような組継ぎ構造にし、この組継部分を溶接するようにしてもよい。
【００２１】
角パイプ１の上部周方向には、筒体２とラッパ体３とからなる補強体が設けられている。筒体２は、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）からなり、４枚の板状又は短い角筒状をなす。この筒体２は、前記角パイプ１の上部の外面にレーザ溶接等により固定されている。この筒体２の上端面と角パイプ１の上端面とは、図２に示すように、ほぼ面一である。なお、図において、ｔ１はステンレス板１０および筒体２の厚みを示し、ｔ２はラッパ体３の厚みを示している。
【００２２】
このラッパ体３は、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）からなり、４枚の板状又は短い角筒のラッパ状をなす。このラッパ体３は、前記筒体２及び前記角パイプ１の上端にレーザ溶接等により固定されている。このラッパ体３は、筒体２及び角パイプ１の上部から上方に斜め外側に開いている。なお、上記補強体は、実質的に角パイプ１の上部周方向を補強するような構造であればよく、その形態は当該筒体２に限定されない。この補強体には、例えば筒体２が上下二段に分割しているものや、複数のリング状部材を巻き付けたものなどが含まれる。
【００２３】
筒体２及び前記ラッパ体３が固定された角パイプ１を複数本組み合わせて使用済み核燃料貯蔵用ラックが構成される。なお、使用済み核燃料貯蔵用ラックを構成する角パイプの本数は、図１に示したものに限定されず、ピットのサイズに応じた必要数により構成される。
【００２４】
使用済み核燃料集合体がラック上方から落下した場合、当該使用済み核燃料集合体は角パイプ１に設けたラッパ体３に衝突する。このラッパ体３によって落下の衝撃が緩衝されて角パイプ１に伝わる。また、角パイプ１の上方周方向に設けた筒体２により衝撃が分散される。この結果、ボロンの含有量が多く強度的に脆い角パイプ１であっても、その角パイプ１の破損は、最低限に防止されることになる。
【００２５】
また、この使用済み核燃料貯蔵用ラックは、角パイプ１の上部に筒体２及びラッパ体３を固定した一部二重構造となるため、特開平１０−２２７８９０号公報に開示のラックのような全体が二重構造になるものと比較して、構造を簡単にすることができる。
【００２６】
［引張試験・衝撃試験］
つぎに、角パイプ１を構成するステンレス板１０のボロン含有量の数値限定について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は、ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法により、ボロン含有のステンレス鋼の引張特性（室温）を示したグラフ図である。縦軸は伸び（％）を示し、横軸はボロン含有量（ｗｔ％）を示す。また、図４は、ＪＩＳＺ２２４２金属材料衝撃試験方法により、ボロン含有のステンレス鋼の衝撃特性（０°Ｃ）を示したグラフ図である。縦軸は衝撃値（Ｊ／ｃｍ₂）を示し、横軸はボロン含有量（ｗｔ％）を示す。さらに、図３及び図４において、試験用のボロン含有ステンレス鋼の厚さは、５ｍｍである。また、白丸は、試験データの採取方向がロール方向であり、黒丸は、試験データの採取方向がロール方向に対して直交する方向である。
【００２７】
ボロンの含有量が多いほど中性子吸収能力が大きくなるが、ボロンの含有量が多いとそれだけ伸び及び衝撃値が低下することは周知である。また、同図に示す試験結果を参照しても、ボロンの含有量が１．０ｗｔ％以上になると伸び及び衝撃値が相当低下していることが判る。このため、ボロンの含有量が多いステンレス鋼では、丸パイプから角パイプ１に押し出し又は引き抜き成形することが困難となり、また、成形した場合でも角パイプ１の延性が低くなる。特に、ボロンの含有量が１．８ｗｔ％以上となると、前記押し出し又は引き抜き成形が極めて困難になる。
【００２８】
そこで、この実施の形態１においては、上記のように、押し出し又は引き抜き成形が困難なステンレス板１０をその４隅１１で溶接して角パイプ１を構成すると共に、強度的に脆いその角パイプ１の上部に筒体２及びラッパ体３を設けることにより、成形上及び強度上の問題が解決できる。
【００２９】
具体的には、ボロンを１．０ｗｔ％以上含有した角パイプ１の場合は、その延性の低下により脆くなった上部を筒体により補強し、角パイプ１の破損を抑制することができ、特にボロンを１．８ｗｔ％以上含有した角パイプ１の場合には、押し出し成形が困難になることから溶接により組み立てを行うようにした。なお、ボロンを１．０ｗｔ％以上含有した場合であっても、押し出し負荷やダイス強度その他の製造上の便宜から、溶接組立によって角パイプ１を製造するほうが簡単である。一方、この発明においてボロン含有量の上限値は特に限定されないが、通常は１２．０ｗｔ％程度が限界と考えられる。
【００３０】
［落下試験］
試験用のラックの寸法は、角パイプ１の高さＴ１が１，１５０ｍｍ、筒体２の高さＴ２が１５０ｍｍ、ラッパ体３の高さＴ３が４０ｍｍ、角パイプ１及び筒体２の厚さが６ｍｍ、ラッパ体３の厚さが６ｍｍである。また、試験用のラックの材料は、角パイプ１がボロンを１．８ｗｔ％含有したステンレス鋼であり、筒体２及びラッパ体３がＳＵＳ３０４である。そして、前記試験用ラックの上に、模擬燃料集合体（重量が７５０ｋｇ）の下部ノズルを、高さ０．７５ｍから落下させて試験した。この結果、試験用ラックの上部の破損は、最大７０ｍｍ程度となり、許容値（１５０ｍｍ）以内に収まることが判った。
【００３１】
また、角パイプ１の中央部および下部に筒体を設けることもできる。図５は、そのような使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。なお、同図において、図１に示したラックと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この使用済み核燃料貯蔵用ラックは、角パイプ１の中央部及び下部の外面に中央部補強体５及び下部補強体６が溶接などにより固定されているものである。この中央部補強体５及び下部補強体６は、例えば、ＳＵＳ３０４からなり、４枚の板状又は短い角筒状をなす。
【００３２】
かかる構成では、角パイプ上部の筒体２の補強作用に、中央部補強体５及び下部補強体６の補強作用が加わることにより、角パイプ１の上部と中央部及び下部の強度が大となり、座屈強度が大となる。
【００３３】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。なお、同図において、図１に示したラックと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この使用済み核燃料貯蔵用ラックは、角パイプ１の上部面の周方向に筒体２０を溶接固定したものである。図７に、その溶接状態を示す。また、この筒体２０は、角パイプ１の上端から上方に突出しており、例えばＳＵＳ３０４からなる４枚の板状又は短い角筒状をなす。
【００３４】
この使用済み核燃料所蔵用ラックは、前記実施の形態１のものとほぼ同様の作用効果を達成することができる。すなわち、使用済み核燃料集合体が落下した場合、角パイプ１の上端から突出した筒体２０に衝突し、この筒体２０にてその衝撃が緩衝される。このため、角パイプ１には落下衝撃が緩衝された状態で伝わるから、当該角パイプ１の破損を小さく抑えることができる。
【００３５】
また、上記実施の形態１のラックよりも構造を簡略化できる。さらに、ＳＵＳ３０４を用いることによりγ線遮蔽機能を向上させることができる。また、図８に示すように、角パイプ１の中央部および下部に中央部補強体５及び下部補強体６を設けることもできる。これにより、角パイプ１の上部と中央部及び下部の強度が大となり、座屈強度が大となる。
【００３６】
（実施の形態３）
図９は、この発明の実施の形態３にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。なお、同図において、図１に示したラックと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この使用済み核燃料貯蔵用ラックは、角パイプ１の上部の外面にラッパ体３０が溶接固定されているものである。このラッパ体３０は、角パイプ１の上部から上方に突出している。また、このラッパ体３０は、例えば、ＳＵＳ３０４からなる４枚の板状又は短い角筒のラッパ状（上方に斜め外側に開いている）をなす。
【００３７】
この使用済み核燃料所蔵用ラックは、前記実施の形態１のものとほぼ同様の作用効果を達成することができる。すなわち、使用済み核燃料集合体が落下した場合、角パイプ１の上端から突出したラッパ体３０に衝突し、このラッパ体３０にてその衝撃が緩衝される。このため、角パイプ１には落下衝撃が緩衝された状態で伝わるから、当該角パイプ１の破損を小さく抑えることができる。また、上記実施の形態１のラックよりも構造を簡略化できる。さらに、図示しないが、角パイプ１に図５に示したような中央部補強体５及び下部補強体６を設けるようにしてもよい。
【００３８】
（実施の形態４）
図１０は、この発明の実施の形態４にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。この使用済み核燃料貯蔵用ラックは、ボロンを１．４ｗｔ％含有したステンレス鋼を押し出し成形して角パイプ４１を成形したものである。上述したように、ボロンを１．４ｗｔ％含有した場合でも押し出し成形は可能であるが、製造した角パイプ４１は、ボロン含有量が多いため強度的に脆いものになる。そこで、角パイプ４１の上部周方向に、補強体としてのＳＵＳ３０４製の筒体２を設けるようにする。この筒体２は、図１１に示すように、角パイプ４１の上端から突出して溶接接合されている。
【００３９】
使用済み核燃料集合体が落下した場合、角パイプ４１の上端から突出した筒体２０に衝突し、この筒体２０においてその衝撃が緩衝される。このため、角パイプ４１には落下衝撃が緩衝された状態で伝わるから、当該角パイプ４１の破損を小さく抑えることができる。なお、上記構成は、ボロン含有量が１．４ｗｔ％の場合に限らず、１．０ｗｔ％以上１．６ｗｔ％以下の範囲でも実施することができる。また、図示しないが、角パイプ４１に図５に示したような中央部補強体５及び下部補強体６を設けるようにしてもよい。
【００４０】
なお、上記実施の形態１〜４では、筒体２、ラッパ体３、中央補強体５及び下部補強体６が角パイプ１の外面に固定したが、これらを角パイプ１の内面に、又は、内外両面に固定するようにしても良い。また、中央補強体５及び下部補強体６を設ける場合は、角パイプ１の中央部及び下部のいずれか一方に固定するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の使用済み核燃料貯蔵用ラックでは、角パイプと別個の補強体であって、かつ、角パイプの上部周方向であって当該角パイプ上端から突出するように環状の補強体を設けることで、使用済み核燃料集合体の落下による衝撃を緩衝するようにした。このため、角パイプの破損を小さく抑えることができる。
【００４３】
また、上記補強体を、角パイプの上部周方向に固定された筒体と、前記筒体および角パイプのうち少なくともいずれか一方の上端に設けられ上方斜め外側に開いたラッパ体とから構成したり、角パイプの上部周方向に固定され且つ前記角パイプの上端から上方に突出した筒体から構成することにより、落下衝撃の緩衝に好適となる。さらに、角パイプの中央部周方向または下部周方向に補強体を固定することで、角パイプの強度をさらに向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックの構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示した使用済み核燃料貯蔵用ラックの一部断面図である。
【図３】ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法により、ボロン含有のステンレス鋼の引張特性を示したグラフ図である。
【図４】ＪＩＳＺ２２４２金属材料衝撃試験方法により、ボロン含有のステンレス鋼の衝撃特性を示したグラフ図である。
【図５】図１に示した使用済み核燃料貯蔵用ラックの変形例を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。
【図７】図６に示した角パイプに対する筒体の溶接状態を示す断面図である。
【図８】図６に示した使用済み核燃料貯蔵用ラックの変形例を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４にかかる使用済み核燃料貯蔵用ラックを示す斜視図である。
【図１１】図１０に示した角パイプに対する筒体の溶接状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１、４１角パイプ
１０ステンレス板
１１４隅
２、２０筒体
３、３０ラッパ体
４レーザ溶接
５中央部補強体
６下部補強体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rack for storing a spent nuclear fuel assembly at a high density while maintaining subcriticality in a nuclear power plant until the spent nuclear fuel assembly is transported to a reuse facility. The present invention relates to a spent nuclear fuel storage rack.
[0002]
[Prior art]
The spent nuclear fuel assembly taken out from the nuclear reactor is stored and cooled in a cooling pit (fuel storage pool) in the nuclear power plant until it is carried out to the reuse facility. In this case, the spent nuclear fuel assembly is stored in a spent nuclear fuel storage rack installed in the cooling pit.
[0003]
As the spent nuclear fuel storage rack, a plurality of square pipes are combined to form a plurality of storage cells, and a plate material is arranged in a square lattice to form a plurality of storage cells. The spent nuclear fuel assemblies are stored and stored one by one in each storage cell. In addition, the square pipe and board | plate material which form the said several storage cell use the stainless steel containing boron (boron: B) as a neutron absorber.
[0004]
Further, it is desired that the spent nuclear fuel storage rack stores as much spent nuclear fuel assemblies as possible while maintaining subcriticality in the cooling pit. As such a spent nuclear fuel storage rack, for example, those described in JP-A-9-236690 and JP-A-10-227890 are known.
[0005]
JP-A-9-236690 discloses a rack in which a plurality of storage cells are formed by arranging plates made of stainless steel containing 1.0 wt% or more of boron and having a thickness of 5 mm or less in a square lattice shape, A rack formed by combining a plurality of square pipes made of stainless steel to form a plurality of storage cells is disclosed. Japanese Patent Laid-Open No. 10-227890 discloses a rack in which a plurality of square pipes made of stainless steel are bound in a square lattice pattern by a spacer grid, and a boron-containing stainless steel plate is provided on the inner surface of the square pipe. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the rack disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-236690 is composed of a plate material or a square pipe made of stainless steel containing 1.0 wt% or more of boron, it is used even though it becomes brittle in strength. No measures have been taken to drop spent nuclear fuel assemblies. For this reason, when the spent nuclear fuel assembly is put into and out of the storage cell, if the spent nuclear fuel assembly falls on the rack, the impact-resistant rack may be damaged.
[0007]
In addition, the rack disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-227890 is provided with a plate material made of stainless steel containing boron on the inner or outer surface of a square pipe made of stainless steel. A predetermined strength can be obtained. However, although this rack is intended to improve the strength as a whole, it is not sufficient as a measure against dropping because the strength against impact caused by dropping of the spent nuclear fuel assembly is not provided.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a spent nuclear fuel storage rack capable of suppressing damage to the rack due to falling of the spent nuclear fuel assembly.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a spent nuclear fuel storage rack according to claim 1 is a square pipe that forms a storage cell in which spent nuclear fuel assemblies are stored and stored one by one. In the spent nuclear fuel storage rack comprising this combination, the square pipe is made of stainless steel containing 1.0 wt% or more of boron, and has an annular shape separate from the square pipe in the upper circumferential direction of the square pipe. The reinforcing body is fixed, and the reinforcing body protrudes upward from the upper end of the square pipe.
[0010]
In such a configuration, when the spent nuclear fuel assembly falls from above, an annular reinforcement provided separately from the square pipe and protruding from the upper end of the square pipe in the upper circumferential direction of the square pipe, Spent nuclear fuel assemblies will collide. For this reason, since the impact of the drop applied to the square pipe is buffered by the reinforcing body, it is possible to suppress breakage of the stainless steel plate containing boron, which is brittle in strength. In particular, when the stainless material contains boron in an amount of 1.0 wt% or more, the ductility of the stainless steel material is extremely lowered, so that this reinforcing body is useful.
[0016]
The spent nuclear fuel storage rack according to claim 2 is the spent nuclear fuel storage rack, wherein the reinforcing body is a cylindrical body fixed in an upper circumferential direction of the square pipe, and the cylindrical body and the square pipe. And a trumpet body provided at an upper end of at least one of them and opened obliquely upward and outward. In the configuration of this reinforcing body, the dropped spent nuclear fuel assembly collides with the trumpet body and the impact is buffered, and the impact is also buffered by the cylindrical body, so that the breakage of the square pipe is effectively suppressed. be able to.
[0017]
The spent nuclear fuel storage rack according to claim 3 is the spent nuclear fuel storage rack, wherein the reinforcing body is fixed in an upper circumferential direction of the square pipe and protrudes upward from an upper end of the square pipe. It is characterized by comprising a cylindrical body. In such a configuration, the dropped spent nuclear fuel assembly directly collides with the cylinder protruding from the upper end of the square pipe, and the impact is buffered by the cylinder. Thereby, since the impact added to a square pipe can be made small, breakage of a square pipe can be suppressed effectively.
[0018]
The spent nuclear fuel storage rack according to claim 4 is characterized in that, in the spent nuclear fuel storage rack, the reinforcing body is fixed in a circumferential direction of a central portion or a lower circumferential direction of the square pipe. As described above, by providing the reinforcing bodies in the central circumferential direction and the lower circumferential direction of the square pipe, the load applied to the square pipe can be received by these reinforcing bodies.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
[0020]
(Embodiment 1)
1 is a perspective view showing the structure of a spent nuclear fuel storage rack according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the spent nuclear fuel storage rack shown in FIG. This spent nuclear fuel storage rack has a configuration in which a plurality of square pipes are arranged in a staggered manner. This square pipe 1 is constituted by welding four stainless steel plates 10 made of stainless steel containing 1.0 wt% to 1.8 wt% of boron at four corners 11, for example, laser welding (or TIG welding, MIG welding). Has been. Note that the joining portion of the stainless steel plate 10 may have a joint structure as disclosed in JP-A-10-227890, and the joint portion may be welded.
[0021]
In the upper circumferential direction of the square pipe 1, a reinforcing body including a cylindrical body 2 and a trumpet body 3 is provided. The cylinder 2 is made of stainless steel (for example, SUS304) and has a plate shape or a short rectangular tube shape. The cylindrical body 2 is fixed to the outer surface of the upper portion of the square pipe 1 by laser welding or the like. The upper end surface of the cylindrical body 2 and the upper end surface of the square pipe 1 are substantially flush as shown in FIG. In the figure, t1 indicates the thickness of the stainless steel plate 10 and the cylindrical body 2, and t2 indicates the thickness of the trumpet body 3.
[0022]
The trumpet body 3 is made of stainless steel (for example, SUS304) and has a four plate shape or a short rectangular tube trumpet shape. The trumpet body 3 is fixed to the upper ends of the cylindrical body 2 and the square pipe 1 by laser welding or the like. The trumpet body 3 is opened obliquely outward from the upper part of the cylindrical body 2 and the square pipe 1. In addition, the said reinforcement body should just be a structure which reinforces the upper peripheral direction of the square pipe 1, and the form is not limited to the said cylinder 2. FIG. Examples of the reinforcing body include one in which the cylindrical body 2 is divided into two upper and lower stages, and one in which a plurality of ring-shaped members are wound.
[0023]
A spent nuclear fuel storage rack is configured by combining a plurality of square pipes 1 to which the cylindrical body 2 and the trumpet body 3 are fixed. Note that the number of square pipes constituting the spent nuclear fuel storage rack is not limited to that shown in FIG. 1, and is configured according to the required number corresponding to the size of the pits.
[0024]
When the spent nuclear fuel assembly falls from above the rack, the spent nuclear fuel assembly collides with the trumpet body 3 provided on the square pipe 1. The impact of the drop is buffered by the trumpet body 3 and transmitted to the square pipe 1. Further, the impact is dispersed by the cylindrical body 2 provided in the upper circumferential direction of the square pipe 1. As a result, even if the square pipe 1 has a high boron content and is brittle in strength, the square pipe 1 is prevented from being damaged to the minimum.
[0025]
Further, since this spent nuclear fuel storage rack has a partially double structure in which the cylindrical body 2 and the trumpet body 3 are fixed to the upper part of the square pipe 1, it is similar to the rack disclosed in JP-A-10-227890. The structure can be simplified as compared with the entire structure having a double structure.
[0026]
[Tensile test / Impact test]
Next, the numerical limitation of the boron content of the stainless steel plate 10 constituting the square pipe 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a graph showing the tensile properties (room temperature) of boron-containing stainless steel by the JIS Z 2241 metal material tensile test method. The vertical axis represents elongation (%), and the horizontal axis represents boron content (wt%). FIG. 4 is a graph showing impact characteristics (0 ° C.) of boron-containing stainless steel by a JIS Z 2242 metal material impact test method. The vertical axis represents the impact value (J / cm ₂ ), and the horizontal axis represents the boron content (wt%). Furthermore, in FIG.3 and FIG.4, the thickness of the boron containing stainless steel for a test is 5 mm. The white circle is the direction in which the test data is collected in the roll direction, and the black circle is the direction in which the test data is collected in the direction perpendicular to the roll direction.
[0027]
It is well known that the neutron absorption capacity increases as the boron content increases, but the elongation and impact value decrease as the boron content increases. Also, referring to the test results shown in the figure, it can be seen that the elongation and impact values are considerably reduced when the boron content is 1.0 wt% or more. For this reason, in stainless steel with a large boron content, it is difficult to extrude or draw from a round pipe to the square pipe 1, and even when formed, the ductility of the square pipe 1 becomes low. In particular, when the boron content is 1.8 wt% or more, the extrusion or pultrusion becomes extremely difficult.
[0028]
Therefore, in the first embodiment, as described above, the square pipe 1 is formed by welding the stainless steel plate 10 that is difficult to be extruded or drawn at the four corners 11, and the square pipe 1 that is brittle in strength. By providing the cylindrical body 2 and the trumpet body 3 on the upper part of the glass, the molding and strength problems can be solved.
[0029]
Specifically, in the case of the square pipe 1 containing 1.0 wt% or more of boron, the upper part that has become brittle due to the decrease in ductility can be reinforced by the cylindrical body, and damage to the square pipe 1 can be suppressed. In the case of the square pipe 1 containing 1.8 wt% or more of boron, since extrusion is difficult, assembly is performed by welding. Even when boron is contained in an amount of 1.0 wt% or more, it is easier to manufacture the square pipe 1 by welding assembly because of extrusion load, die strength, and other manufacturing conveniences. On the other hand, in the present invention, the upper limit value of the boron content is not particularly limited, but usually about 12.0 wt% is considered the limit.
[0030]
[Drop test]
The dimensions of the test rack are as follows: the height T1 of the square pipe 1 is 1,150 mm, the height T2 of the cylinder 2 is 150 mm, the height T3 of the trumpet 3 is 40 mm, and the thickness of the square pipe 1 and the cylinder 2 Is 6 mm, and the thickness of the trumpet body 3 is 6 mm. Moreover, the material of the rack for a test is stainless steel in which the square pipe 1 contains 1.8 wt% of boron, and the cylindrical body 2 and the trumpet body 3 are SUS304. Then, the lower nozzle of the simulated fuel assembly (weighing 750 kg) was dropped from the height of 0.75 m onto the test rack and tested. As a result, it was found that the damage on the upper part of the test rack was about 70 mm at the maximum and was within the allowable value (150 mm).
[0031]
Moreover, a cylindrical body can also be provided in the center part and the lower part of the square pipe 1. FIG. 5 is a perspective view showing such a spent nuclear fuel storage rack. In the figure, the same components as those of the rack shown in FIG. In this spent nuclear fuel storage rack, the central reinforcing member 5 and the lower reinforcing member 6 are fixed to the outer surface of the central portion and the lower portion of the square pipe 1 by welding or the like. The central reinforcing member 5 and the lower reinforcing member 6 are made of, for example, SUS304 and have a plate shape or a short rectangular tube shape.
[0032]
In such a configuration, the reinforcing action of the central part reinforcing body 5 and the lower reinforcing body 6 is added to the reinforcing action of the cylindrical body 2 at the upper part of the square pipe, thereby increasing the strength of the upper part, the central part and the lower part of the square pipe 1. The buckling strength is increased.
[0033]
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a perspective view showing a spent nuclear fuel storage rack according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those of the rack shown in FIG. This used nuclear fuel storage rack is obtained by welding and fixing the cylindrical body 20 in the circumferential direction of the upper surface of the square pipe 1. FIG. 7 shows the welding state. The cylinder 20 protrudes upward from the upper end of the square pipe 1 and has, for example, four plate-like or short square cylinders made of SUS304.
[0034]
This spent nuclear fuel holding rack can achieve substantially the same operational effects as those of the first embodiment. That is, when the spent nuclear fuel assembly falls, it collides with the cylindrical body 20 protruding from the upper end of the square pipe 1, and the impact is buffered by this cylindrical body 20. For this reason, since the drop impact is transmitted to the square pipe 1 in a buffered state, the breakage of the square pipe 1 can be reduced.
[0035]
Further, the structure can be simplified as compared with the rack of the first embodiment. Furthermore, the use of SUS304 can improve the γ-ray shielding function. Moreover, as shown in FIG. 8, the center part reinforcement body 5 and the lower part reinforcement body 6 can also be provided in the center part and lower part of the square pipe 1. As shown in FIG. Thereby, the intensity | strength of the upper part of the square pipe 1, a center part, and a lower part becomes large, and buckling intensity | strength becomes large.
[0036]
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a perspective view showing a spent nuclear fuel storage rack according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those of the rack shown in FIG. In this spent nuclear fuel storage rack, the trumpet body 30 is fixed to the outer surface of the upper portion of the square pipe 1 by welding. The trumpet body 30 protrudes upward from the upper part of the square pipe 1. Further, the trumpet body 30 has, for example, a four plate shape made of SUS304 or a short rectangular tube trumpet shape (opened obliquely outwards upward).
[0037]
This spent nuclear fuel holding rack can achieve substantially the same operational effects as those of the first embodiment. That is, when the spent nuclear fuel assembly falls, it collides with the trumpet body 30 protruding from the upper end of the square pipe 1, and the trumpet body 30 buffers the impact. For this reason, since the drop impact is transmitted to the square pipe 1 in a buffered state, the breakage of the square pipe 1 can be reduced. Further, the structure can be simplified as compared with the rack of the first embodiment. Further, although not shown in the figure, the square pipe 1 may be provided with a central reinforcing member 5 and a lower reinforcing member 6 as shown in FIG.
[0038]
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a perspective view showing a spent nuclear fuel storage rack according to the fourth embodiment of the present invention. This spent nuclear fuel storage rack is formed by extruding stainless steel containing 1.4 wt% of boron to form the square pipe 41. As described above, extrusion molding is possible even when 1.4 wt% of boron is contained, but the manufactured square pipe 41 is brittle in strength because of its high boron content. Therefore, the cylindrical body 2 made of SUS304 as a reinforcing body is provided in the upper circumferential direction of the square pipe 41. As shown in FIG. 11, the cylindrical body 2 protrudes from the upper end of the square pipe 41 and is welded.
[0039]
When the spent nuclear fuel assembly falls, it collides with the cylindrical body 20 protruding from the upper end of the square pipe 41, and the impact is buffered in the cylindrical body 20. For this reason, since the drop impact is transmitted to the square pipe 41 in a buffered state, the breakage of the square pipe 41 can be suppressed small. Note that the above-described configuration is not limited to the case where the boron content is 1.4 wt%, and can be implemented in the range of 1.0 wt% to 1.6 wt%. Although not shown, the square pipe 41 may be provided with the central reinforcing member 5 and the lower reinforcing member 6 as shown in FIG.
[0040]
In Embodiments 1 to 4, the cylindrical body 2, the trumpet body 3, the central reinforcing body 5 and the lower reinforcing body 6 are fixed to the outer surface of the square pipe 1, but these are attached to the inner surface of the square pipe 1, or You may make it fix to both inside and outside. Moreover, when providing the center reinforcement body 5 and the lower reinforcement body 6, you may make it fix to either the center part of the square pipe 1, or the lower part.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the spent nuclear fuel storage rack according to the present invention is a reinforcing member that is separate from the square pipe and has an annular shape so as to protrude from the upper end of the square pipe in the upper circumferential direction of the square pipe. By providing a reinforcing body, the impact caused by dropping of the spent nuclear fuel assembly was buffered. For this reason, the breakage of the square pipe can be kept small.
[0043]
The reinforcing body includes a cylindrical body fixed in the upper circumferential direction of the square pipe , and a trumpet body provided at an upper end of at least one of the cylindrical body and the square pipe and opened obliquely outwardly upward. Or a cylindrical body that is fixed in the upper circumferential direction of the square pipe and protrudes upward from the upper end of the square pipe. Furthermore, the strength of the square pipe can be further improved by fixing the reinforcing body in the central circumferential direction or the lower circumferential direction of the square pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a spent nuclear fuel storage rack according to a first embodiment of the present invention.
2 is a partial cross-sectional view of the spent nuclear fuel storage rack shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the tensile properties of boron-containing stainless steel by a JIS Z 2241 metal material tensile test method.
FIG. 4 is a graph showing impact characteristics of boron-containing stainless steel by a JIS Z 2242 metal material impact test method.
5 is a perspective view showing a modified example of the spent nuclear fuel storage rack shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a spent nuclear fuel storage rack according to a second embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a welded state of a cylindrical body to the square pipe shown in FIG. 6;
8 is a perspective view showing a modified example of the spent nuclear fuel storage rack shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a spent nuclear fuel storage rack according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing a spent nuclear fuel storage rack according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view showing a welded state of a cylindrical body to the square pipe shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 41 Square pipe 10 Stainless steel plate 11 Four corners 2, 20 Cylindrical body 3, 30 Trumpet body 4 Laser welding 5 Center part reinforcement body 6 Lower part reinforcement body

Claims

A square pipe forming a storage cell in which spent nuclear fuel assemblies are stored and stored one by one, and in a spent nuclear fuel storage rack formed by combining a plurality of the square pipes,
The square pipe is made of stainless steel containing 1.0 wt% or more of boron, an annular reinforcing body separate from the square pipe is fixed in an upper circumferential direction of the square pipe, and the reinforcing body is A spent nuclear fuel storage rack characterized by protruding upward from an upper end of the square pipe.

The reinforcing body is composed of a cylindrical body fixed in an upper circumferential direction of the square pipe , and a trumpet body provided at an upper end of at least one of the cylindrical body and the square pipe and opened obliquely outward. The spent nuclear fuel storage rack according to claim 1, wherein

3. The spent nuclear fuel storage according to claim 1, wherein the reinforcing body is formed of a cylindrical body that is fixed in an upper circumferential direction of the square pipe and protrudes upward from an upper end of the square pipe. Rack.

The spent nuclear fuel storage rack according to any one of claims 1 to 3 , wherein the reinforcing body is fixed in a central portion circumferential direction or a lower circumferential direction of the square pipe.