JP4043161B2 - 使用済燃料貯蔵ラック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉で所定の燃焼を終えた原子炉燃料所謂使用済燃料の貯蔵ラックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
使用済燃料は放射線と崩壊熱を出し続けるので、所定期間例えば屋外輸送に適する状態になるまで放射線遮蔽水が張られた貯蔵プールの中の貯蔵ラックに入れられて保管される。使用済燃料の外形形状は、一般に矩形断面の棒状をしているから、貯蔵ラックは格子状断面の板もの構造体として形成される。そして現在では、その製作性を考慮して図６及び図７に示すような構造をなすのが一般的である。図６及び図７を参照して従来の貯蔵ラック１０の構造を説明すると、ほぼ正方形の断面を備えた角筒部材即ち角筒１１を市松模様状に配置し、隣接する角筒１１の隅部同士を溶接で接合し、一体構造化している。このような配置構造の特徴が図８の部分拡大図に示されている。
【０００３】
図８に明確に示すように、それぞれの角筒１１の内部と隣接する３個乃至４個の角筒１１に囲まれた部分にセル１３，１５が形成され、このセル１３、１５内に使用済燃料Ｆを個別に受け入れるようになっている。貯蔵ラック１０の周縁に位置するセル１５は、外側の角筒１１が無く、３個の角筒１１のみにより囲まれているので、欠落した角筒１１に代わる垂直板１７で一辺が閉じられている。なお、図面の複雑化を避け、角筒１１と使用済燃料Ｆとの相互関係を明示するため、使用済燃料Ｆの外形は、相対的に小さく図示されている。
そして、特に図７に示すように、以上のような角筒１１の溶接構造体は、貯蔵プール１の底面３に架台１９を介して固定され、セル１３、１５内を遮蔽水が上昇できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、正方形横断面の角筒１１を市松模様状に配設すると、角筒１１の各側壁外面は、図８に示すように交差する直線上に位置することとなる。換言すれば、角筒１１の横断面において内辺間距離をａ、外辺間距離をｂとすると、セル１３の対辺間距離はａとなり、セル１５の対辺間距離はｂとなる。即ち、小さい方のセル１３の寸法が臨界阻止や冷却能力確保などから見て最小のものとなっており、大きい方のセル１５は余裕が生じているが、余分なスペースを使用していることにもなり、稠密貯蔵の面から不効率なものとなっている。
又、地震発生時に使用済燃料Ｆは横方向に振動変位しようとするが、セル１５が大きい分だけ横方向変位量が大きくなって、角筒１１の側面や垂直板１７に作用する衝撃力が大きくなるから、関連部材の強度向上乃至板厚増大が必要となり、製造コストの上昇、稠密貯蔵効率の低下を招くという問題がある。
従って、本発明の課題は、製造コストの上昇を生ぜず、且つ貯蔵効率の良い使用済燃料貯蔵ラックを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明によれば、手段（１）の使用済燃料貯蔵ラックは、使用済燃料を個別に受け入れる第１セルを内部に画成する鉛直角筒部材を複数個、水平断面において市松模様状に配設し、隣接する前記角筒部材の隅部同士を、間に接合用部材や隅部に溶接のための突出片等を備えることなく溶接により互いに接合し、一体構造化して形成される使用済燃料貯蔵ラックは、互いに隣接する角筒部材の各側壁の肉厚中心線が協働して十字線を形成するように配置され、隣接する前記角筒部材が画成する第２セルが前記第１セルと同一の断面形状寸法を有することを特徴とする。
また、手段（２）は、手段（１）の使用済燃料貯蔵ラックにおいて、前記角筒部材の隅部の内側４分の１円筒面の半径は、その角筒部材の肉厚の０．７１倍以下であり、外側４分の１円筒面の半径は、その角筒部材の肉厚の１．７１倍以下であることを特徴とする。
また、手段（３）は、手段（２）の使用済燃料貯蔵ラックにおいて、前記角筒部材の隅部の外側４分の１円筒面には、面取りが施されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。先ず、図１を参照するに、貯蔵ラック２０は水平断面図において市松模様を形成するように配置された複数の角筒２１と後述するように周辺部に配設された垂直板２３とを互いに溶接により連結して構成される。角筒２１はオーステナイトステンレス鋼の成形材料からなり、内部に対辺間距離Ａを持つ正方形断面のセル２５を画成している。垂直板２３もオーステナイトステンレス鋼の板材からなる。角筒２１は隣接する隅部同士が、間に接合用部材や隅部に溶接のための突出片等を備えることなく溶接２７により互いに接合されて一体構造化され、又垂直板２３は溶接２９により隣接する角筒２１に接合されている。そして、図示されるように、隣接する４個の角筒２１に囲まれてセル３１が形成され、隣接する３個の角筒２１と垂直板２３とがセル３３を画成する。このように形成されたセル３１，３３の対辺間距離Ｂ，Ｃは、後述するようにセル２５の対辺間距離Ａと等しいように形成される。
【０００７】
図２に角筒２１同士を溶接２７により接合する部分の拡大図が示されている。角筒２１は、横断面において回転対称の形状寸法を有しているが、隅部を挟んで隣接する側壁４１，４３は等しい肉厚Ｔを有しており、肉厚中心線４１ａ、４３ａはそれぞれ同一線上にあり、全体として十字線を形成するように配置される。ここにおいて、隅部の内側４分の１円筒面の半径ｒは、０．７１Ｔ（Ｔは肉厚。）以下に設定され、隅部の外側４分の１円筒面の半径Ｒは１．７１Ｔ（Ｔは肉厚。）以下に設定されている。このように、角筒２１の隅部の内側半径及び外側半径を前述のようにすることにより、セル２５，３１，３３の対辺間距離Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ等しくなる。そして、このような対辺間距離Ａ，Ｂ，Ｃは、使用済燃料を入れたとき、臨界防止、冷却確保及び耐震支持の各観点から最適値の隙間が形成されるように設定されることにより、使用済燃料を好適に貯蔵することができる。なお、角筒２１及び垂直板２３の材料は、前述の実施形態ではオーステナイトステンレス鋼としたが、ボロン、ガドリニウム等の中性子吸収能力のある元素を添加した材料を使用して、更なる稠密貯蔵を行うようにしても良い。
【０００８】
図３乃至図５に改変実施形態を示す。図３に示す貯蔵ラック５０の角筒５１は、隅部の形状寸法の外は角筒２１と同じ形状であり、垂直板５３も幅が若干異なる以外垂直板２３と同じであり、溶接５７，５９により同様に溶接接合されて同一寸法のセル２５，３１，３３が形成される。図４は、角筒５１を溶接５７により相互に連結した状態の部分拡大図である。角筒５１の横断面は前述したように回転対称の形状であり、同一の肉厚Ｔを持つ一対の側壁６１，６３から形成されているとも考えられる。そして、このような側壁６１，６３の肉厚中心線６１ａ、６１ａ、６３ａ、６３ａは、十字線を描くように配置されている。図５は、角筒５１を相互に対角線方向に離した状態を示している。この状態は、溶接前の角筒５１の隅部の形状を示しているが、側壁６１，６３の間の隅部の内側４分の１円筒面の半径ｒは０．７１Ｔ以下になっていて、一方外側４分の１円筒面の半径Ｒは、１．７１Ｔ以下となっている（Ｔは何れも肉厚である。）。但し、外側４分の１円筒面には、面取り６５が施され、角筒５１が安定して溶接される配置となっている。面取り６５の形成は、適当なフェイスカッター等で行われる。このように、この改変実施形態においても、同一寸法のセル２５，３１，３３が形成されるので、同様な作用効果が得られる。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、角筒部材を市松模様状に配置して構成される使用済燃料貯蔵ラックにおいて、隣接角筒部材の側壁の肉厚中心線が十字線を形成されるように配置されるので、形成されるセルは同一形状寸法になって、耐震衝撃荷重の増大を抑制して稠密に使用済燃料を貯蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す部分上面図である。
【図２】前記実施形態の部分拡大図面である。
【図３】本発明の改変実施形態を示す部分上面図である。
【図４】前記改変実施形態の部分拡大図面である。
【図５】図４に対応する分解図である。
【図６】従来装置の一例を示す概念的平面図である。
【図７】図６のVII−VII線に沿う立断面図である。
【図８】図６の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
２０ 貯蔵ラック
２１ 角筒
２３ 垂直板
２５ セル
２７、２９ 溶接
３１、３３ セル
４１、４３ 側壁
４１ａ、４３ａ 肉厚中心線
５０ 貯蔵ラック
５１ 角筒
５３ 垂直板
５７、５９ 溶接
６１、６３ 側壁
６１ａ、６３ａ 肉厚中心線
６５ 面取り

Claims (3)

1. 使用済燃料を個別に受け入れる第１セルを内部に画成する鉛直角筒部材を複数個、水平断面において市松模様状に配設し、隣接する前記角筒部材の隅部同士を、間に接合用部材や隅部に溶接のための突出片等を備えることなく溶接により互いに接合し、一体構造化して形成される使用済燃料貯蔵ラックにおいて、隣接する前記角筒部材の各側壁の肉厚中心線が協働して十字線を形成するように配置され、隣接する前記角筒部材が協働して画成する第２セルが前記第１セルと同一の断面形状寸法を有することを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック。
2. 前記角筒部材の隅部の内側４分の１円筒面の半径は、その角筒部材の肉厚の０．７１倍以下であり、外側４分の１円筒面の半径は、その角筒部材の肉厚の１．７１倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の使用済燃料貯蔵ラック。
3. 前記角筒部材の隅部の外側４分の１円筒面には、面取りが施されていることを特徴とする、請求項２に記載の使用済燃料貯蔵ラック。

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