JP3981642B2 - 乾式用キャスク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乾式用キャスクに係り、特に、ＰＷＲ（加圧水型原子炉）の使用済核燃料集合体を収納するのに好適な乾式用キャスク用のバスケット構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＷＲの使用済核燃料集合体を運搬または貯蔵のために収納するキャスクは、複数の使用済核燃料集合体を一体ごとに挿入するために、円筒状容器の円筒断面を格子状に仕切るバスケットが備えられている。例えば、バスケットは、複数の角パイプを束ねたり、金属部材を格子状もしくは井桁状に組み合わせて構成される。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、バスケットは、臨界防止のため、中性子吸収能を持たせるとともに、ＰＷＲ用の場合は、ＢＷＲ（沸騰水型原子炉）用に比べてさらに離す必要があるので、バスケット格子とバスケット格子との間に一定の隙間を設ける必要がある。そのため、一定間隔離した２枚の平板でバスケット格子を構成したり、あるいは、Ｈ型の押出型材を組み立ててバスケット格子を構成していた。
【０００４】
特に、約２５０℃の高温に対しても材料強度や伝熱特性に優れ、中性子吸収能にも優れたボロン添加アルミニウム合金の部材を使用して、部材の切り欠き部同士を組み合わせて十文字に構成したいわゆる菓子折り格子構造のバスケット構造が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０８７８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術には次のような問題点があった。すなわち、バスケットの格子は、バスケット内に収納された使用済核燃料集合体を所定の高さ（例えば９ｍ）から落下させたときの衝撃により、バスケットが破壊しない強度が要求される。
【０００７】
しかし、従来の平板２枚構造の場合は耐衝撃性が十分得られず、一方、ボロン添加アルミニウム合金は硬度が高いためＨ型押出成形性が劣り、しかも小型のＨ型材を製造することが困難であった。
【０００８】
本発明の課題は、耐衝撃性を有し、製造が簡単なバスケット構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、円筒状の容器内に使用済核燃料集合体を保持するバスケットを備えてなる乾式用キャスクであって、前記バスケットは、使用済核燃料集合体を一体ごとに挿入するために、断面Ｈ型の部材同士を格子状に組み合わせて構成され、該Ｈ型部材は、リブ部を構成する平板の両側端に、フランジ部を構成する平板を結合した構造であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、平板を組み合わせることにより、押出し成形が困難なボロン添加アルミニウム合金製のＨ型部材を簡単に製造できる。また、それぞれの平板の材質の選択範囲が広がり、バスケット構造に最適な材質を適宜選択できる。
【００１１】
そのため、中性子が放射される方向には、中性子吸収能力の高いボロン添加アルミニウム合金製の平板（フランジ材）を対向させ、中性子放射方向に平行に設置して中性子吸収能力を必ずしも必要としないリブ材には、強度の高い例えばステンレス鋼の平板を使用できるので、例えば、運搬時などの使用済核燃料集合体の揺れによる衝撃力を支持できる。
【００１２】
このような配置により、使用済核燃料集合体の例えば９ｍ落下時の衝撃に対しても、破壊しないような強度のバスケット構造を容易に得られる。また、上記Ｈ型部材のリブ用平板とフランジ用平板の結合には、ビス止め、抵抗溶接、特殊ビス止めなどを採用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、使用済核燃料集合体１を保持するバスケット３の構造に関し、一つ一つの格子３ａを構成する断面Ｈ型の部材４を、３枚の平板を結合して構成したものである。すなわち、断面Ｈ型部材４を押出型材ではなく、Ｈ型のフランジ５やリブ６のそれぞれに平板を使用してＨ型部材４を構成した。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、使用済核燃料集合体を収納するＰＷＲ用乾式キャスクの断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＡ部拡大図である。
【００１５】
図１に示すように、使用済核燃料集合体１を挿入するバスケット３は、円筒状金属製キャスク２の鉄製本体胴８内に、井桁状に組んだバスケット格子３ａを、円筒軸方向に積み重ねるようにして設置されている。
【００１６】
本体胴８とキャスク表面の金属製外筒９との間には、中性子遮蔽材であるレジン１０が充填されている。本図では、キャスク両端に運搬時の衝撃を避けるためのドーナツ状の緩衝構造体１１や断熱材１２などが装備されている。
【００１７】
棒状の使用済核燃料集合体１は、図１では左側から、格子状に囲まれたバスケット空間内に、１体ごとに挿入される。ＰＷＲ用のバスケット３は、臨界防止のため、隣接する使用済核燃料集合体同士の間隔を一定以上に離す必要があるので、本実施形態では、Ｈ型の２枚のフランジを利用して隣接する使用済核燃料集合体同士の間に隙間を設けている。
【００１８】
このように、バスケット３は、十分な中性子吸収能力を有すると共に、格子内部に収納した使用済核燃料集合体１が９ｍ落下したときの衝撃力によって破壊しないように、必要な強度を確保する必要がある。
【００１９】
本実施形態では、図４に示すように、バスケット格子３ａを構成するＨ型部材４を、２枚の平板５をフランジ部に、１枚の平板６をリブ部に用いて、ビス止め結合等１３によってＨ型に組み立てた。
【００２０】
このＨ型部材４の各平板に予め形成しておいた切り欠き部１４を組み合わせ、Ｈ型部材同士を十文字に組み合わせて、いわゆる菓子折り構造のバスケット格子３ａを組み立て、このバスケット格子３ａを使用済核燃料集合体の挿入方向、つまり、円筒状キャスクの軸方向に重ねて配置しバスケット３を構成している。
【００２１】
本実施形態によれば、使用済核燃料集合体１から放射される中性子の吸収性能に関しては、Ｈ型部材４のフランジ用平板５の板面が、使用済核燃料集合体１に全面的に対向して中性子を吸収する。一方、キャスク２の揺れなどにより、使用済核燃料集合体１が動いてバスケット３に加えられる衝撃に対しては、一体化された２枚のフランジ５で衝撃力を受け、リブ６の高さが有効に働く耐衝撃力の高い構造となる。またそのため、各平板の板厚を薄くできる。
【００２２】
特に、リブ用平板６は、使用済核燃料集合体の中性子放射方向に対向する面は板厚の端面であり、板面は中性子放射方向と平行になるため、中性子吸収能力は必ずしも必要ではないので、例えば、強度の高いステンレス鋼板を用いることができる。
【００２３】
本実施形態では、使用済核燃料集合体１に対面するフランジ用平板５に、ボロン添加アルミニウム合金製の平板を用いているので、伝熱特性および臨界特性の優れたバスケットとなっている。また、リブ用平板６にはステンレス鋼板を用いているので、ボロン添加アルミニウム合金に比較して構造強度が強く、またそのため小型化が可能であり、コストも低くなる。
【００２４】
次に、図４により、本発明におけるＨ型部材の各平板の結合方式を説明する。図４の（ａ）はビス止め方式、（ｂ）は抵抗溶接方式、（ｃ）は特殊ビス止め方式を示す図である。
【００２５】
（ａ）のビス止め方式は、リブ用平板６の板厚部にねじ孔１５を形成しておき、これに両側のフランジ用平板５の表面からビス１６をねじ込んで、リブ用平板６とフランジ用平板５とを締結する。
【００２６】
（ｂ）の抵抗溶接方式は、いわゆるスポット溶接といわれるもので、リブ用平板６の板厚端面とフランジ用平板５の内面との接触部を、電気抵抗によって溶接するものである。
【００２７】
（ｃ）の特殊ビス止め方式は、リブ用平板６の板厚内にルーズ孔１７を形成しておき、先端部が互いにねじ結合する雄ねじと雌ねじからなる一組の特殊ビス１８を、両側のフランジ用平板５の表面から挿入してねじ締結する。
【００２８】
図６は、バスケット格子３ａに用いた部材の寸法例を示す図で、（ａ）は、本実施形態に使用したＨ型部材の断面を示し、（ｂ）は、従来の各平板が独立した２枚構造の部材の断面を示す図である。また、表１に、（ａ）の本実施形態の構造と（ｂ）の従来構造の断面積および断面計数等を示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１に示すように、本実施形態の構造は、従来構造に比較して、断面積が約２５％減少し、かつ、構造強度が約７倍に増加するなど、強度が増加し、小型化が可能となり、コストが削減できることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
上述のとおり本発明によれば、使用済核燃料集合体を保持するバスケット格子のＨ型部材を、平板を結合してＨ型に構成するので、従来、材質によって押出成形が困難だったＨ型部材を簡単に製作できる。
【００３２】
また、それぞれの平板に、例えば、ステンレス鋼板のように耐衝撃強度の高い平板や、ボロン添加アルミニウム合金のように臨界性能および伝熱性能に優れた平板を、適宜選択して組み合わせることができる。そのため、複数の使用済核燃料集合体を保持し、運搬時の衝撃に対しても強い構造強度を有し、臨界特性の優れたコンパクトなバスケット構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乾式キャスク用バスケットの一実施形態を備えたキャスクの断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図２のＡ部拡大図。
【図４】本発明におけるＨ型部材の平板の組立構造図。
【図５】本発明における平板の結合方式の説明図。
【図６】本発明および従来構造を比較するためのバスケット格子部材の断面図。
【符号の説明】
１ 使用済核燃料集合体
２ キャスク
３ バスケット
３ａ バスケット格子
４ Ｈ型部材
５ フランジ用平板（フランジ部）
６ リブ用平板（リブ部）
８ 本体胴
９ 金属製外筒
１０ レジン（中性子遮蔽材）
１１ 緩衝構造体
１２ 断熱材
１３ ビス止め結合
１４ 切り欠き部
１５ ねじ孔
１６ ビス
１７ ルーズ孔
１８ 特殊ビス
【発明の属する技術分野】
本発明は乾式用キャスクに係り、特に、ＰＷＲ（加圧水型原子炉）の使用済核燃料集合体を収納するのに好適な乾式用キャスク用のバスケット構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＷＲの使用済核燃料集合体を運搬または貯蔵のために収納するキャスクは、複数の使用済核燃料集合体を一体ごとに挿入するために、円筒状容器の円筒断面を格子状に仕切るバスケットが備えられている。例えば、バスケットは、複数の角パイプを束ねたり、金属部材を格子状もしくは井桁状に組み合わせて構成される。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、バスケットは、臨界防止のため、中性子吸収能を持たせるとともに、ＰＷＲ用の場合は、ＢＷＲ（沸騰水型原子炉）用に比べてさらに離す必要があるので、バスケット格子とバスケット格子との間に一定の隙間を設ける必要がある。そのため、一定間隔離した２枚の平板でバスケット格子を構成したり、あるいは、Ｈ型の押出型材を組み立ててバスケット格子を構成していた。
【０００４】
特に、約２５０℃の高温に対しても材料強度や伝熱特性に優れ、中性子吸収能にも優れたボロン添加アルミニウム合金の部材を使用して、部材の切り欠き部同士を組み合わせて十文字に構成したいわゆる菓子折り格子構造のバスケット構造が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０８７８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術には次のような問題点があった。すなわち、バスケットの格子は、バスケット内に収納された使用済核燃料集合体を所定の高さ（例えば９ｍ）から落下させたときの衝撃により、バスケットが破壊しない強度が要求される。
【０００７】
しかし、従来の平板２枚構造の場合は耐衝撃性が十分得られず、一方、ボロン添加アルミニウム合金は硬度が高いためＨ型押出成形性が劣り、しかも小型のＨ型材を製造することが困難であった。
【０００８】
本発明の課題は、耐衝撃性を有し、製造が簡単なバスケット構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、円筒状の容器内に使用済核燃料集合体を保持するバスケットを備えてなる乾式用キャスクであって、前記バスケットは、使用済核燃料集合体を一体ごとに挿入するために、断面Ｈ型の部材同士を格子状に組み合わせて構成され、該Ｈ型部材は、リブ部を構成する平板の両側端に、フランジ部を構成する平板を結合した構造であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、平板を組み合わせることにより、押出し成形が困難なボロン添加アルミニウム合金製のＨ型部材を簡単に製造できる。また、それぞれの平板の材質の選択範囲が広がり、バスケット構造に最適な材質を適宜選択できる。
【００１１】
そのため、中性子が放射される方向には、中性子吸収能力の高いボロン添加アルミニウム合金製の平板（フランジ材）を対向させ、中性子放射方向に平行に設置して中性子吸収能力を必ずしも必要としないリブ材には、強度の高い例えばステンレス鋼の平板を使用できるので、例えば、運搬時などの使用済核燃料集合体の揺れによる衝撃力を支持できる。
【００１２】
このような配置により、使用済核燃料集合体の例えば９ｍ落下時の衝撃に対しても、破壊しないような強度のバスケット構造を容易に得られる。また、上記Ｈ型部材のリブ用平板とフランジ用平板の結合には、ビス止め、抵抗溶接、特殊ビス止めなどを採用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、使用済核燃料集合体１を保持するバスケット３の構造に関し、一つ一つの格子３ａを構成する断面Ｈ型の部材４を、３枚の平板を結合して構成したものである。すなわち、断面Ｈ型部材４を押出型材ではなく、Ｈ型のフランジ５やリブ６のそれぞれに平板を使用してＨ型部材４を構成した。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、使用済核燃料集合体を収納するＰＷＲ用乾式キャスクの断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＡ部拡大図である。
【００１５】
図１に示すように、使用済核燃料集合体１を挿入するバスケット３は、円筒状金属製キャスク２の鉄製本体胴８内に、井桁状に組んだバスケット格子３ａを、円筒軸方向に積み重ねるようにして設置されている。
【００１６】
本体胴８とキャスク表面の金属製外筒９との間には、中性子遮蔽材であるレジン１０が充填されている。本図では、キャスク両端に運搬時の衝撃を避けるためのドーナツ状の緩衝構造体１１や断熱材１２などが装備されている。
【００１７】
棒状の使用済核燃料集合体１は、図１では左側から、格子状に囲まれたバスケット空間内に、１体ごとに挿入される。ＰＷＲ用のバスケット３は、臨界防止のため、隣接する使用済核燃料集合体同士の間隔を一定以上に離す必要があるので、本実施形態では、Ｈ型の２枚のフランジを利用して隣接する使用済核燃料集合体同士の間に隙間を設けている。
【００１８】
このように、バスケット３は、十分な中性子吸収能力を有すると共に、格子内部に収納した使用済核燃料集合体１が９ｍ落下したときの衝撃力によって破壊しないように、必要な強度を確保する必要がある。
【００１９】
本実施形態では、図４に示すように、バスケット格子３ａを構成するＨ型部材４を、２枚の平板５をフランジ部に、１枚の平板６をリブ部に用いて、ビス止め結合等１３によってＨ型に組み立てた。
【００２０】
このＨ型部材４の各平板に予め形成しておいた切り欠き部１４を組み合わせ、Ｈ型部材同士を十文字に組み合わせて、いわゆる菓子折り構造のバスケット格子３ａを組み立て、このバスケット格子３ａを使用済核燃料集合体の挿入方向、つまり、円筒状キャスクの軸方向に重ねて配置しバスケット３を構成している。
【００２１】
本実施形態によれば、使用済核燃料集合体１から放射される中性子の吸収性能に関しては、Ｈ型部材４のフランジ用平板５の板面が、使用済核燃料集合体１に全面的に対向して中性子を吸収する。一方、キャスク２の揺れなどにより、使用済核燃料集合体１が動いてバスケット３に加えられる衝撃に対しては、一体化された２枚のフランジ５で衝撃力を受け、リブ６の高さが有効に働く耐衝撃力の高い構造となる。またそのため、各平板の板厚を薄くできる。
【００２２】
特に、リブ用平板６は、使用済核燃料集合体の中性子放射方向に対向する面は板厚の端面であり、板面は中性子放射方向と平行になるため、中性子吸収能力は必ずしも必要ではないので、例えば、強度の高いステンレス鋼板を用いることができる。
【００２３】
本実施形態では、使用済核燃料集合体１に対面するフランジ用平板５に、ボロン添加アルミニウム合金製の平板を用いているので、伝熱特性および臨界特性の優れたバスケットとなっている。また、リブ用平板６にはステンレス鋼板を用いているので、ボロン添加アルミニウム合金に比較して構造強度が強く、またそのため小型化が可能であり、コストも低くなる。
【００２４】
次に、図４により、本発明におけるＨ型部材の各平板の結合方式を説明する。図４の（ａ）はビス止め方式、（ｂ）は抵抗溶接方式、（ｃ）は特殊ビス止め方式を示す図である。
【００２５】
（ａ）のビス止め方式は、リブ用平板６の板厚部にねじ孔１５を形成しておき、これに両側のフランジ用平板５の表面からビス１６をねじ込んで、リブ用平板６とフランジ用平板５とを締結する。
【００２６】
（ｂ）の抵抗溶接方式は、いわゆるスポット溶接といわれるもので、リブ用平板６の板厚端面とフランジ用平板５の内面との接触部を、電気抵抗によって溶接するものである。
【００２７】
（ｃ）の特殊ビス止め方式は、リブ用平板６の板厚内にルーズ孔１７を形成しておき、先端部が互いにねじ結合する雄ねじと雌ねじからなる一組の特殊ビス１８を、両側のフランジ用平板５の表面から挿入してねじ締結する。
【００２８】
図６は、バスケット格子３ａに用いた部材の寸法例を示す図で、（ａ）は、本実施形態に使用したＨ型部材の断面を示し、（ｂ）は、従来の各平板が独立した２枚構造の部材の断面を示す図である。また、表１に、（ａ）の本実施形態の構造と（ｂ）の従来構造の断面積および断面計数等を示す。
【００２９】
【表１】
表１に示すように、本実施形態の構造は、従来構造に比較して、断面積が約２５％減少し、かつ、構造強度が約７倍に増加するなど、強度が増加し、小型化が可能となり、コストが削減できることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
上述のとおり本発明によれば、使用済核燃料集合体を保持するバスケット格子のＨ型部材を、平板を結合してＨ型に構成するので、従来、材質によって押出成形が困難だったＨ型部材を簡単に製作できる。
【００３２】
また、それぞれの平板に、例えば、ステンレス鋼板のように耐衝撃強度の高い平板や、ボロン添加アルミニウム合金のように臨界性能および伝熱性能に優れた平板を、適宜選択して組み合わせることができる。そのため、複数の使用済核燃料集合体を保持し、運搬時の衝撃に対しても強い構造強度を有し、臨界特性の優れたコンパクトなバスケット構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乾式キャスク用バスケットの一実施形態を備えたキャスクの断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図２のＡ部拡大図。
【図４】本発明におけるＨ型部材の平板の組立構造図。
【図５】本発明における平板の結合方式の説明図。
【図６】本発明および従来構造を比較するためのバスケット格子部材の断面図。
【符号の説明】
１ 使用済核燃料集合体
２ キャスク
３ バスケット
３ａ バスケット格子
４ Ｈ型部材
５ フランジ用平板（フランジ部）
６ リブ用平板（リブ部）
８ 本体胴
９ 金属製外筒
１０ レジン（中性子遮蔽材）
１１ 緩衝構造体
１２ 断熱材
１３ ビス止め結合
１４ 切り欠き部
１５ ねじ孔
１６ ビス
１７ ルーズ孔
１８ 特殊ビス
Claims (3)
- 円筒状の容器内に使用済核燃料集合体を保持するバスケットを備えてなる乾式用キャスクであって、前記バスケットは、使用済核燃料集合体を一体ごとに挿入するために、断面Ｈ型の部材同士を格子状に組み合わせて構成され、該Ｈ型部材は、リブ部を構成する平板の両側端に、フランジ部を構成する平板を結合した構造であることを特徴とする乾式用キャスク。
- 請求項１に記載の乾式用キャスクにおいて、前記バスケットは、前記Ｈ型部材の前記フランジ部を構成する平板がボロン添加アルミニウム合金からなり、前記リブ部を構成する平板がステンレス鋼からなることを特徴とする乾式用キャスク。
- 請求項１乃至２のうちいずれか１項に記載の乾式用キャスクにおいて、前記バスケットは、前記リブ用平板と前記フランジ用平板との結合が、ビス止め、抵抗溶接、特殊ビス止めのいずれかによることを特徴とする乾式用キャスク。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003059414A JP3981642B2 (ja) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | 乾式用キャスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003059414A JP3981642B2 (ja) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | 乾式用キャスク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004271254A JP2004271254A (ja) | 2004-09-30 |
| JP3981642B2 true JP3981642B2 (ja) | 2007-09-26 |
Family
ID=33122230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003059414A Expired - Lifetime JP3981642B2 (ja) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | 乾式用キャスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP6526586B2 (ja) * | 2016-03-01 | 2019-06-05 | 三菱重工業株式会社 | 放射性物質収納用バスケットおよび放射性物質収納容器 |
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2003
- 2003-03-06 JP JP2003059414A patent/JP3981642B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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