JP5546374B2

JP5546374B2 - 核燃料貯蔵用ラック

Info

Publication number: JP5546374B2
Application number: JP2010149223A
Authority: JP
Inventors: 晃久岩崎; 善続猫本; 英之森田; 正博吉岡; 大作奥野; 勝彦谷口; 篤落合
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP2012013501A

Description

本発明は、核燃料貯蔵施設の貯蔵ピット内の水中に、核燃料集合体を収納した状態で貯蔵される核燃料貯蔵用ラックに関する。

例えば原子力発電所で発生した使用済み核燃料（使用済み核燃料棒）は、核燃料貯蔵施設に貯蔵して保管される。また、使用済み核燃料は、図１６に示すように、核燃料集合体として角管内に収容した状態で燃料貯蔵用ラックＡの鉛直セル（ラックセル）１中に収納し、核燃料貯蔵施設２の貯蔵ピット３内に貯蔵される。このとき、貯蔵ピット３には、水が貯留されており、複数の核燃料貯蔵用ラックＡ（核燃料集合体）を整列配置して水中に貯蔵することで、崩壊熱を冷却除去して臨界未満で保持し、また、放射線を遮蔽するようにしている。

さらに、従来、核燃料貯蔵用ラックＡは、サポート（アンカー）を介して貯蔵ピット３の側壁３ａに固定し、サポート及び貯蔵ピット３で支持した状態で貯蔵されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このように核燃料貯蔵用ラックＡを貯蔵ピット３に固設した場合には、大地震時にはサポート荷重が大きくなって核燃料貯蔵用ラックＡを支持しきれなくなるおそれがある。

このため、核燃料貯蔵用ラックＡを貯蔵ピット３の側壁３ａや底部（底盤）３ｂに固定せずに貯蔵する方法が提案、実用化されている。この貯蔵ピット３の側壁３ａや底部３ｂに固定せずに核燃料貯蔵用ラックＡを貯蔵した核燃料貯蔵施設２では、核燃料貯蔵用ラックＡが貯蔵ピット３の底面（底部）３ｂに相対的に滑動可能に載置され（滑り機構を設けて相対的に滑動可能に載置され）、地震発生時に作用する水平力を水の流体付加減衰効果とともに核燃料貯蔵用ラックＡの滑動によって吸収する。

そして、このように核燃料貯蔵用ラックＡを地震時に滑動させるように構成する場合（すなわち、核燃料貯蔵用ラックＡを自立型ラック（フリースタンディングラック）として構成する場合）、核燃料貯蔵用ラックＡは、例えば図１７、図１８、図１９に示すように、ベースプレート４と、ベースプレート４の４つのコーナー部側に配設され、下方に突設された４つの支持脚部５と、ベースプレート４の上方に設けられ、複数の鉛直セル（ラックセル）１を収容して保持するセル格納部６とを備えて略方形箱状に形成される。また、支持脚部５は、図１９に示すように、上下方向に延びる脚部７と、脚部７の下端に一体に固設された台座部８とを備えて形成されている。さらに、セル格納部６は、図１７に示すように支柱６ａと横材６ｂと斜材（ステー）６ｃを組み付けて形成したり、図１８に示すように支柱６ａと横材６ｂで囲まれた面内に外周板６ｄを設けるなどして形成される。

特開昭６２−１９０４９４号公報

しかしながら、核燃料貯蔵用ラックＡを地震時に滑動させるように構成した場合には、大地震が発生すると、図２０に示すように貯蔵ピット３に貯蔵した核燃料貯蔵用ラックＡにロッキングが生じる。そして、ロッキングが発生して核燃料貯蔵用ラックＡが傾動した際に、支持脚部５の脚部７と台座部８の接続部分や脚部７とセル格納部６（ベースプレート４）の接続部分に局所的に大きな応力が発生して支持脚部５に破損が生じたり、浮き上がった支持脚部５が貯蔵ピット３の底面３ｂに衝突して、支持脚部５や貯蔵ピット３の底面３ｂに破損が生じるおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑み、地震時にロッキングが発生した場合であっても、支持脚部の破損や貯蔵ピットの破損を防止することを可能にする核燃料貯蔵用ラックを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の核燃料貯蔵用ラックは、核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、前記支持脚部が、前記脚部の下端面と前記台座部の上端面の間に弾性体を備えて構成されていることを特徴とする。

本発明の核燃料貯蔵用ラックは、核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、前記支持脚部が、軸線方向を上下方向に配して上端側を前記脚部に繋げ、下端側を前記台座部に繋げて前記脚部に前記台座部を連結する連結部材を備え、前記連結部材は、前記上端側と前記下端側の少なくとも一方に球状部を備えて形成され、前記台座部と前記脚部の少なくとも一方には、内面に凹球面状の球面座を備えた連結孔が形成されており、
前記球状部が前記連結孔の球面座に摺動可能に係合して、前記台座部が前記脚部に可動接続され、前記連結孔は、底部に前記球面座を備えて上下方向に延出し、該連結孔に係合した前記球状部が上下方向に移動可能に形成されており、且つ、前記連結孔が形成された前記台座部と前記脚部の少なくともいずれか一方には、前記連結孔と外部を連通させて水が流通する流路が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の核燃料貯蔵用ラックにおいては、前記球状部の外周面に、前記連結孔内の水が流通する流路となる溝が形成されていてもよい。

また、本発明の核燃料貯蔵用ラックにおいては、前記連結孔と外部を連通させる流路が前記貯蔵ピットの底面に接地される前記台座部の接地面に開口して形成されていてもよい。

本発明の核燃料貯蔵用ラックは、核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底部がコンクリートスラブを備えて形成されており、前記台座部は、前記貯蔵ピットの底面に接地される接地面の面積を、核燃料貯蔵用ラックにロッキングが発生して前記貯蔵ピットの底面から浮き上がり、再度前記貯蔵ピットの底面に当接する際に、前記コンクリートスラブに作用する荷重に基づいて設定して形成されていることを特徴とする。

本発明の核燃料貯蔵用ラックは、核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、前記支持脚部が、軸線方向を上下方向に配して上端側を前記脚部に繋げ、下端側を前記台座部に繋げて前記脚部に前記台座部を連結する連結部材を備え、前記連結部材は、前記上端側と前記下端側の少なくとも一方に球状部を備えて形成され、前記台座部と前記脚部の少なくとも一方には、内面に凹球面状の球面座を備えた連結孔が形成されており、前記球状部が前記連結孔の球面座に摺動可能に係合して、前記台座部が前記脚部に可動接続され、前記連結孔は、底部に前記球面座を備えて上下方向に延出し、該連結孔に係合した前記球状部が上下方向に移動可能に形成されており、且つ、前記連結孔内には、粘弾性体が配設されていることを特徴とする。

また、本発明の核燃料貯蔵用ラックにおいては、前記支持脚部が、軸線方向を上下方向に配して上端側を前記脚部に繋げ、下端側を前記台座部に繋げて前記脚部に前記台座部を連結する連結部材を備え、前記連結部材は、前記上端側と前記下端側の少なくとも一方に球状部を備えて形成され、前記台座部と前記脚部の少なくとも一方には、内面に凹球面状の球面座を備えた連結孔が形成されており、前記球状部が前記連結孔の球面座に摺動可能に係合して、前記台座部が前記脚部に可動接続されていてもよい。

また、本発明の核燃料貯蔵用ラックにおいては、前記連結部材は、前記球状部を前記下端側に備え、外周面に雄ネジの螺刻を施して形成された棒状の雄ネジ部を前記上端側に備えて形成されるとともに、上端面に開口して軸線中心に穿設された回転工具取付孔を備えて形成され、前記脚部は、下端に雌ネジ孔が穿設された連結盤を備えて形成されており、前記連結部材は、前記連結盤の雌ネジ孔に前記雄ネジ部を螺合し、前記回転工具取付孔に回転工具を取り付けて軸線周りに正逆回転させることによって、上下方向に進退自在に前記脚部に接続されていてもよい。

本発明の核燃料貯蔵用ラックによれば、地震時に水平力が作用して核燃料貯蔵用ラックに転倒モーメントが作用した際に、脚部に対して台座部が傾動（可動）して、ロッキング現象の発生を抑止することが可能になるとともに、支持脚部の脚部と台座部の接続部分や脚部とセル格納部の接続部分に局所的に大きな応力が発生することを防止することが可能になる。これにより、支持脚部の脚部と台座部の接続部分や脚部とセル格納部の接続部分に破損が生じることを防止することが可能になる。

また、核燃料貯蔵用ラックにロッキングが発生して支持脚部の台座部が貯蔵ピットの底面から浮き上がり、台座部が貯蔵ピットの底面に再度当接する際に、台座部（支持脚部）や貯蔵ピットの底面に作用する衝撃を低減（緩和）することが可能になる。これにより、ロッキングによって衝撃が作用し支持脚部や貯蔵ピットの底面に破損が生じることを防止することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックを示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの支持脚部を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの支持脚部の台座部が脚部に対して相対的に傾動した状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの支持脚部の台座部が脚部に対して相対的に傾動した状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックを底面の水平精度が悪い貯蔵ピットに設置した状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。図７の核燃料貯蔵用ラックに水平力が作用して台座部が相対的に傾動した状態を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの支持脚部を示す図である。本発明の第２実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの支持脚部の台座部が脚部に対して相対的に傾動した状態を示す図である。本発明の第２実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る核燃料貯蔵用ラック（支持脚部）の変形例を示す図である。核燃料貯蔵用ラックを貯蔵した核燃料貯蔵施設の貯蔵ピットを示す図である。従来の核燃料貯蔵用ラックを示す図である。従来の核燃料貯蔵用ラックを示す図である。従来の核燃料貯蔵用ラックを示す図である。従来の核燃料貯蔵用ラックにロッキングが生じた状態を示す図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の第１実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックについて説明する。本実施形態は、例えば原子力発電所で発生した使用済み核燃料を核燃料貯蔵施設の貯蔵ピット内の水中に貯蔵して保管するための核燃料貯蔵用ラックに関するものである。

本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢは、自立型ラックであり、従来の核燃料貯蔵用ラックＡと同様、図１（図１６から図１９参照）に示すように、核燃料集合体１を収容する複数のラックセル１を格納して保持するセル格納部６と、セル格納部６（ベースプレート４）に接続してセル格納部６を支持する複数の支持脚部１０とを備えて構成されている。

一方、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢにおいて、支持脚部１０は、図１及び図２に示すように、ベースプレート４から下方に突設された断面コ字状の脚部１１と、脚部１１の下端に接続して設けられ、貯蔵ピット３の底面３ｂに接地されてセル格納部６を支持する盤状の台座部１２とを備えて構成されている。なお、本実施形態において、脚部１１が断面コ字状に形成されているのは、核燃料を冷却するための水の流路を確保するためである。

また、本実施形態において、この支持脚部１０は、図２に示すように、軸線Ｏ１方向を上下方向に配して上端側を脚部１１に繋げ、下端側を台座部１２に繋げて脚部１１に台座部１２を連結する連結部材１３と、脚部１１の下端面１１ａと台座部１２の上端面１２ａの間に配設された弾性体１４とを備えて構成されている。

台座部１２は、例えばステンレス製で略円盤状に形成され、上端面１２ａから下端面（接地面）１２ｂに向けて凹む連結孔１５を軸線Ｏ１上に備えて形成されている。また、連結孔１５は、その内面（球面座１５ａ）が凹球面状に形成されている。さらに、台座部１２は、連結孔１５の中心を通る水平面を境に上部１２ｃと下部１２ｄに分割形成され、ボルトによって上部１２ｃを下部１２ｄに着脱可能に一体に取り付けて形成されている。

連結部材１３は、球状部１３ａを下端側に備え、外周面に雄ネジの螺刻を施して形成された棒状の雄ネジ部１３ｂを上端側に備えて形成されている。また、雄ネジ部１３ｂには、上端面に開口し、下端に向けて軸線Ｏ１中心に穿設された例えば断面六角形状の回転具取付孔１３ｃが形成されている。

また、球状部１３ａは、半球よりも大きく形成され、すなわち、その中心が雄ネジ部１３ｂの下端よりも軸線Ｏ１方向下方に配されるようにして雄ネジ部１３ｂに一体形成されている。さらに、球状部１３ａは、その外径が雄ネジ部１３ｂの外径よりも大径となるように形成され、且つ台座部１２の連結孔１５の内径に対して所定の公差分だけ小さな外径を備えて形成されている。

さらに、脚部１１は、その下端に雌ネジ孔１６ａが穿設された連結盤１６を備えて形成されており、連結部材１３は、この連結盤１６の雌ネジ孔１６ａに雄ネジ部１３ｂを螺合して、軸線Ｏ１方向を上下方向に向けて脚部１１に接続されている。そして、この連結部材１３は、連結盤１６の雌ネジ孔１６ａに雄ネジ部１３ｂを螺合して設けられていることで、回転工具取付孔１３ｃに回転工具１７を取り付けて軸線Ｏ１周りに正逆回転させることにより、上下方向に進退自在に脚部１１に接続されている。

さらに、連結部材１３の球状部１３ａを連結孔１５に係合させて、台座部１２が連結部材１３に接続されている。このとき、球状部１３ａが連結孔１５の球面座１５ａに摺動可能に係合することによって、図３及び図４に示すように、台座部１２が連結部材１３ひいてはこの連結部材１３を介して脚部１１に傾動（揺動）可能に接続されている（可動接続されている）。また、球状部１３ａの外周面と連結孔１５の内面（球面座１５ａ）の少なくとも一方にグラファイトコーティングなどのコーティングが施され、このコーティングによって球状部１３ａの外周面と連結孔１５の内面１５ａの付着が防止され、確実に脚部１１に対して台座部１２が可動するように構成されている。

連結盤１６の下端面１１ａと台座部１２の上端面１２ａの間に設けられた弾性体１４は、例えばゴム、皿バネ、板バネや制振機構（ダンパー）であり、台座部１２が脚部１１に対して傾動した際には、互いに対向する連結盤１６の下端面１１ａと台座部１２の上端面１２ａが平行する初期姿勢に台座部１２を戻すように付勢する。

次に、上記構成からなる本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢの作用及び効果について説明する。

はじめに、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢは、核燃料集合体をラックセル１中に収納した状態で、核燃料貯蔵施設２の貯蔵ピット３内に貯蔵される。このとき、貯蔵ピット３に水が貯留され、支持脚部１０の台座部１２を貯蔵ピット３の底面３ｂに当接させた状態で水中に浸漬して核燃料貯蔵用ラックＢが設置される。

そして、このように貯蔵ピット３内に設置した後に、核燃料貯蔵用ラックＢの高さを調整することが必要になる場合があるが、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢにおいては、連結部材１３（雄ネジ部１３ｂ）の上端面に開口して回転工具取付孔１３ｃが設けられている。このため、六角レンチなどの回転工具１７を貯蔵ピット３の上方からセル格納部６の支柱６ａの内部を通じて回転工具取付孔１３ｃに挿通して取り付け、連結部材１３を正逆回転させることによりこの連結部材１３が雌ネジ孔１６ａに対して螺入／螺出される。これにより、この連結部材１３ひいては台座部１２が上下方向に進退して、支持脚部１０が伸縮し、核燃料貯蔵用ラックＢの高さ調整が行える。

また、従来の脚部７と台座部８を一体に固設した支持脚部５においても、脚部７に回転工具取付孔１３ｃを形成し、この脚部７をセル格納部６等に螺合して接続しておくことにより、回転工具１７を用いて高さ調整を行うことが可能である。しかしながら、この場合には、回転工具１７で脚部７を軸線Ｏ１周りに回転させるとともに、一体に固設された台座部８も回転することになり、貯蔵ピット３のステンレス製などの底面３ｂを傷つけてしまうことになる。これに対し、本実施形態の支持脚部１０においては、回転工具１７を回転させた際に、球状部１３ａが連結孔１５の球面座１５ａに摺動して連結部材１３のみが回転し、台座部１２がそのままの状態で保持される。このため、貯蔵ピット３の底面３ｂを傷つけるおそれがない。

一方、地震発生時に、水平力が作用すると、貯蔵ピット３内の水の流体付加減衰効果とともに核燃料貯蔵用ラックＢが滑動して水平力が吸収される。また、地震時に水平力を受けて核燃料貯蔵用ラックＢに転倒モーメントが作用すると、連結部材１３の球状部１３ａが台座部１２の連結孔１５内で摺動し、連結部材１３ひいては脚部１１に対して台座部１２が相対的に傾動（可動）する。このため、従来の脚部７と台座部８が一体に固設されている場合と比較し、ロッキング現象の発生が抑止される。

さらに、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢにおいては、連結盤１６と台座部１２の間に弾性体１４が介設されているため、台座部１２が傾動した際に、この弾性体１４が弾性効果、ダンパー効果を発揮して転倒モーメントを吸収する。よって、この点からもロッキング現象の発生が抑止されることになる。

また、ロッキングが発生して核燃料貯蔵用ラックＢが傾動した場合であっても、脚部１１に対して台座部１２が傾動するため、脚部１１と台座部１２の接続部分や脚部１１とセル格納部６（ベースプレート４）の接続部分に局所的に大きな応力が発生することがない。このため、支持脚部１０の脚部１１や台座部１２に破損が生じることが防止される。

さらに、ロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、この台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際には、台座部１２が傾動しながら貯蔵ピット３の底面３ｂに当接することになり、台座部１２（支持脚部１０）や貯蔵ピット３の底面３ｂに作用する衝撃が低減する。また、ロッキングによって台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、再度台座部１２が傾動しながら貯蔵ピット３の底面３ｂに当接する際に、弾性体１４によって衝撃が吸収される。このため、この弾性体１４によっても、台座部１２（支持脚部１０）や貯蔵ピット３の底面３ｂに作用する衝撃が低減する。よって、ロッキングによって衝撃が作用し支持脚部１０や貯蔵ピット３の底面３ｂに破損が生じることが防止されることになる。

したがって、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢにおいては、支持脚部１０の脚部１１に台座部１２が可動接続されているため（台座部１２が可動式であるため）、地震時に水平力が作用して核燃料貯蔵用ラックＢに転倒モーメントが作用した際に、脚部１１に対して台座部１２が傾動（可動）する。これにより、従来のように脚部７と台座部８が一体に固設されている場合と比較し、ロッキング現象の発生を抑止することが可能になるとともに、支持脚部１０の脚部１１と台座部１２の接続部分や脚部１１とセル格納部６の接続部分に局所的に大きな応力が発生することを防止することが可能になる。よって、これら支持脚部１０の脚部１１と台座部１２の接続部分や脚部１１とセル格納部６の接続部分に破損が生じることを防止することが可能になる。

また、核燃料貯蔵用ラックＢにロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際に、脚部１１に台座部１２が可動接続されているため、台座部１２が傾動しながら貯蔵ピット３の底面３ｂに当接することになり、台座部１２（支持脚部１０）や貯蔵ピット３の底面３ｂに作用する衝撃を低減（緩和）することが可能になる。これにより、ロッキングによって衝撃が作用し支持脚部１０や貯蔵ピット３の底面３ｂに破損が生じることを防止することが可能になる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＢにおいては、連結部材１３の球状部１３ａを台座部１２に形成した連結孔１５に係合させ、連結孔１５の球面座１５ａに球状部１３ａが摺動可能に係合して台座部１２が脚部１１に可動接続されている。このため、地震時に水平力が作用して核燃料貯蔵用ラックＢが傾動するとともに、球状部１３ａが球面座１５ａで摺動して相対的に回転し、確実に台座部１２を脚部１１に対して相対的に傾動（可動）させることができる。これにより、ロッキング現象の発生を抑止することが可能になるとともに、支持脚部１０の脚部１１と台座部１２の接続部分や脚部１１とセル格納部６の接続部分に局所的に大きな応力が発生することを防止することが可能になる。また、核燃料貯蔵用ラックＢにロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際に、台座部１２（支持脚部１０）や貯蔵ピット３の底面３ｂに作用する衝撃を確実に低減することが可能になる。

さらに、台座部１２を貯蔵ピット３の底面３ｂに接地して核燃料貯蔵用ラックＢを貯蔵ピット３内に設置した状態で、貯蔵ピット３の上方から六角レンチなどの回転工具１７を回転工具取付孔１３ｃに挿入して取り付け、回転工具１７を回転させて連結部材１３を軸線Ｏ１周りに正逆回転させることによって支持脚部１０を上下方向に伸縮させることが可能になる。これにより、核燃料貯蔵用ラックＢの高さを容易に調整することが可能になる。

また、回転工具１７を回転させた際に、球状部１３ａが連結孔１５の球面座１５ａで摺動して連結部材１３のみを回転させることができ、台座部１２をそのままの状態で保持することができる。このため、貯蔵ピット３の底面３ｂを傷つけるおそれがない。

さらに、脚部１１の下端面１１ａと台座部１２の上端面１２ａの間に弾性体１４が介設されているため、地震時に水平力が作用して核燃料貯蔵用ラックＢに転倒モーメントが作用し、脚部１１に対して台座部１２が傾動した際に、弾性体１４によって転倒モーメントを吸収することができ、ロッキング現象の発生を抑止することが可能になる。

また、核燃料貯蔵用ラックＢにロッキングが発生して浮き上がった台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際に、弾性体１４によって衝撃を吸収することができ、より確実に衝撃を低減することが可能になる。

また、脚部１１に台座部１２が可動接続されていることにより、図５に示すように、核燃料貯蔵用ラックＢを貯蔵ピット３に設置したとき、底面３ｂの水平精度が悪くても、脚部１１に対して台座部１２が傾動することで、安定して核燃料貯蔵用ラックＢを設置することも可能になる。

以上、本発明に係る核燃料貯蔵用ラックの第１実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、連結盤１６の雌ネジ孔１６ａに螺合して上下方向に進退自在に取り付けられた連結部材１３に球状部１３ａが設けられ、この球状部１３ａを台座部１２の連結孔１５に係合させて、台座部１２が脚部１１に対して可動接続されているものとした。これに対し、本発明の核燃料貯蔵用ラックＢにおいては、例えば図６に示すように、連結盤１６に内面（球面座１５ａ）が球面状の連結孔１５を形成し、台座部１２の上端面１２ａから軸線Ｏ１方向上方に突出する連結部材１３（連結部）の上端側に球状部１３ａを設けて台座部１２を形成し、台座部１２側に設けられた球状部１３ａを連結盤１６側の連結孔１５に係合させて、台座部１２を脚部１１に可動接続するようにしてもよい。

そして、この場合には、ロッキングが発生して核燃料貯蔵用ラックＢが傾動した際に、脚部１１と台座部１２が相対的に傾動するため、脚部１１と台座部１２の接続部分に局所的に大きな応力が発生することがなく、やはり脚部１１と台座部１２の接続部分に破損が生じることを防止できる。また、ロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際にも、台座部１２が傾動しながら貯蔵ピット３の底面３ｂに当接することになるため、本実施形態と同様、台座部１２（支持脚部１０）に大きな衝撃が作用することを防止できる。さらに、核燃料集合体をラックセル１中に収納した核燃料貯蔵用ラックＢは、例えば数十年の長期にわたって貯蔵ピット３の水中に設置されることになるが、この場合には、台座部１２側の球状部１３ａの外周面と連結盤１６側の連結孔１５の内面１５ａとの間に異物が入り込みにくく、確実に長期にわたって台座部１２を脚部１１に対して好適に傾動するように維持することができる。

また、これに関連し、例えば図７に示すように、連結盤１６と台座部１２にそれぞれ連結孔１５を設けるとともに連結部材１３の両端側に球状部１３ａを設け、これら両球状部１３ａを連結盤１６と台座部１２の連結孔１５に係合させて支持脚部１０を構成してもよい。この場合には、地震時に水平力が作用すると、図８に示すようにセル格納部６をスウェイする。そして、このようにセル格納部６がスウェイすることによって水平方向の振動応答レベルを抑え、ロッキングや滑り量を低減させることが可能になる。さらに、この場合には、初期の静止中に核燃料貯蔵用ラックＢが自立するように、また、スウェイしすぎないように連結盤１６と台座部１２の間に弾性体１４（バネ・ダンパ）を設けることが好ましい。

さらに、本実施形態では、球状部１３ａとこの球状部１３ａが係合する連結孔１５が半球よりも大きな球形状で形成されているものとしたが、例えば図９に示すように、球状部１３ａ及び連結孔１５を半球よりも小さな球形状で形成するようにしてもよい。この場合においても、台座部１２を脚部１１に対して傾動自在に取り付けることが可能であり、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。さらに、このように構成した場合には、台座部１２の高さ寸法を小さく抑えることができる。

さらに、従来、貯蔵ピット３の底部は、コンクリートスラブ１８の上にステンレス板を設置して形成されており、ロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、再度貯蔵ピット３の底面３ｂに当接した際にコンクリートスラブ１８に過大な荷重が作用してコンクリート１８に破損が生じるおそれがある。これに対し、図１０に示すように、貯蔵ピット３の底面３ｂに接地される接地面１２ｂの面積を、前述のように再度貯蔵ピット３の底面３ｂに当接する際にコンクリートスラブ１８に作用する荷重に基づいて設定して、台座部１２を形成するようにしてもよい。

そして、この場合には、コンクリートスラブ１８に作用する荷重に基づいて接地面１２ｂの面積を設定することで、従来よりも大きな台座部１２となる。このため、ロッキングが発生して台座部１２が再度貯蔵ピット３の底面３ｂに当接した際に、この貯蔵ピット３の底面３ｂに発生する面圧を小さくすることができ、コンクリート１８に破損が生じることを防止できる。また、可動式の台座部１２と貯蔵ピット３の底面３ｂの接着性をよくすることができるため、核燃料貯蔵用ラックＢの安定性を向上させることが可能になる。

次に、図１、図１１及び図１２を参照し、本発明の第２実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックについて説明する。本実施形態は、第１実施形態と同様、可動式の台座部１２を備えて支持脚部１０を構成した核燃料貯蔵用ラックに関するものである。このため、第１実施形態と同様の構成に対し同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＣは、自立型ラックであり、第１実施形態と同様、図１に示すように、セル格納部６と支持脚部２０とを備えて構成されている。また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＣの支持脚部２０は、第１実施形態と同様、図１１に示すように、内周面に雌ネジを形成した雌ネジ孔１６ａを備える連結盤１６に、雄ネジ部１３ｂと球状部１３ａからなる連結部材１３を螺合して取り付け、この連結部材１３の球状部１３ａを台座部１２の連結孔１５に係合させて、台座部１２を脚部１１に可動接続して構成されている。さらに、連結盤１６と台座部１２の間に弾性体１４（不図示）が介設されている。

一方、本実施形態の支持脚部２０では、連結孔１５が、底部に球面座１５ａを備えて上下方向に延出し、この連結孔１５に係合した球状部１３ａが上下方向に移動可能に形成されている。また、連結孔１５が形成された台座部１２には、連結孔１２と外部を連通させて水Ｗが流通する流路２１が形成されている。そして、本実施形態では、この連結孔１５と外部を連通させる流路２１が、連結部材１３と台座部１２の上部の間の隙間によって形成されている。

このように構成した本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＣにおいては、図１１及び図１２に示すように、貯蔵ピット３内の水中に浸漬させ、貯蔵ピット３の底面３ｂに台座部１２を接地して貯蔵した状態で、流路２１を通じて連結孔１５の内部に水Ｗが入り込む。そして、地震発生時に、水平力が作用してロッキングが発生し、核燃料貯蔵用ラックＣが傾動するとともに台座部１２が相対的に傾動して、脚部１１と台座部１２の接続部分に局所的に大きな応力が発生することが防止される。

さらに、台座部１２が傾動するとともに連結孔１５内の水Ｗが連結部材１３と台座部１２の上部の隙間の流路２１から勢いよく外部に噴出し、または貯蔵ピット３内の水Ｗがこの流路２１を通じて連結孔１５内に入り込む。このようにロッキングが発生するとともに、連結孔１５から外部に、外部から連結孔１５内に水Ｗが流出入するため、この水Ｗの流体抵抗によってロッキングが抑止されることになる。このとき、連結孔１５内に入り込んだ水Wは、球状部１３ａと連結孔１５の内面の間の隙間を通じて、連結孔１５内の球状部１３ａを間にして連結孔１５の下方と上方に流出入する。このため、この隙間を流通する際の水Ｗの流体抵抗によってもロッキング抑止効果が得られる。

また、ロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がると、連結孔１５内で球状部１３ａが上方に移動し、球状部１３ａと連結孔１５の内面の間の隙間を通じて連結孔１５の下方に水Ｗが流入する。そして、台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際に、球状部１３ａが連結孔１５内で下方に移動するため、連結孔１５の内面（球面座１５ａ）と球状部１５ａの間の水Ｗがクッションとなり、衝撃が緩和される。また、このように球状部１３ａが連結孔１５内で下方に移動するとともに、連結部材１３と台座部１２の上部の流路２１から連結孔１５内の水Ｗが外部に噴出することになるため、この水Ｗの流体抵抗によっても衝撃が緩和される。よって、ロッキングによって衝撃が作用し支持脚部２０や貯蔵ピット３の底面３ｂに破損が生じることが防止される。

したがって、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＣにおいては、地震時に、水平力が作用して核燃料貯蔵用ラックＣ、さらに台座部１２が傾動（可動）するとともに、連結孔１５内の水Ｗが流路２１を通じて外部に噴出し、あるいは貯蔵ピット３内の水Ｗが流路２１を通じて連結孔１５内に入り込む。これにより、水Ｗの流体抵抗によってロッキングを抑止することが可能になる。

また、ロッキングが発生して浮き上がった台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接する際に、球状部１３ａが連結孔１５内で下方に移動するとともに、連結孔１５の球面座１５ａと球状部１３ａの間の水Ｗがクッションとなり、衝撃力を低減することができる。さらに、このように球状部１３ａが連結部１５内で下方に移動するとともに、流路２１から連結孔１５内の水Ｗが外部に噴出するため、この水Ｗの流体抵抗によっても衝撃力を低減することができる。

よって、本実施形態の核燃料貯蔵用ラックＣにおいても、従来のように脚部７と台座部８が一体に固設されている場合と比較し、ロッキング現象の発生を抑止することが可能になるとともに、支持脚部２０の脚部１１と台座部１２の接続部分や脚部１１とセル格納部６の接続部分に破損が生じることを防止することが可能になる。

また、台座部１２（支持脚部２０）や貯蔵ピット３の底面３ｂに作用する衝撃を低減することが可能になり、ロッキングによって衝撃が作用し支持脚部２０や貯蔵ピット３の底面３ｂに破損が生じることを防止することが可能になる。

以上、本発明に係る核燃料貯蔵用ラックの第２実施形態について説明したが、本発明は上記の第２実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、連結部材１３と台座部１２の上部の隙間（流路２１）を通じて連結孔１５から外部に、外部から連結孔１５に水Ｗが流出入し、この水の流体抵抗によってロッキング抑止効果、衝撃緩和効果が得られるものとしたが、これに加えて、図１３に示すように、外周面に溝２２を設けて球状部１３ａを形成するようにしてもよい。この場合には、台座部１２が傾動した際に、連結孔１５内の水Ｗが球状部１３ａの溝２２を流路として流れ、この溝２２を流通する水Ｗの流体抵抗によってロッキング抑止効果を得ることが可能になる。また、ロッキングが発生して台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂから浮き上がり、連結孔１５内で球状部１３ａが移動する際に、球状部１３ａの溝２２を流路として連結孔１５内の水Ｗが流れ、円滑に球状部１３ａを移動させることが可能になる。さらに、台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接した際に、球状部１３ａの溝２２を流路として連結孔１５内の水Ｗが流通することになり、この水Ｗの流体抵抗によって衝撃緩和効果を得ることが可能になる。

また、図１４及び図１５に示すように、連結孔１５と外部を連通させる流路２１を台座部１２の上端面１２ａ（あるいは側面）に開口して形成したり、貯蔵ピット３の底面３ｂに接地される台座部１２の接地面１２ｂに開口して形成し、この流路２１を通じて連結孔１５から外部に、外部から連結孔１５に水Ｗが流出入することによって、ロッキング抑止効果、衝撃緩和効果を得るようにしてもよい。そして、台座部１２の接地面１２ｂに開口して流路２１を形成した場合には、ロッキングが発生して浮き上がった台座部１２が貯蔵ピット３の底面３ｂに再度当接した際に、連結孔１５内の水Ｗを台座部１２の接地面１２ｂから貯蔵ピット３の底面３ｂに向けて噴出させることができ、この噴出する水Ｗによって、効果的に衝撃を低減することが可能になる。

さらに、本実施形態では、連結孔と外部を連通させる流路を通じて、貯蔵ピット内の水が連結孔に入り込み、この水の流体抵抗によってロッキング抑止効果、衝撃緩和効果が得られるものとしたが、連結孔内に粘弾性体を封入するなどして配設してもよい。そして、このように連結孔内に水ではなく粘弾性体を配設しておくことにより、台座部が傾動して球状部が連結孔内を移動するとともに粘弾性抵抗を発生させることができ、この粘弾性体の粘弾性抵抗によってロッキング抑止効果、衝撃緩和効果を得ることが可能になる。

１鉛直セル（ラックセル）
２核燃料貯蔵施設
３貯蔵ピット
３ａ側壁
３ｂ底面（底部、底盤）
４ベースプレート
５従来の支持脚部
６セル格納部
６ａ支柱
６ｂ横材
６ｃ斜材（ステー）
６ｄ外周板
７従来の脚部
８従来の台座部
１０支持脚部
１１脚部
１１ａ下端面
１２台座部
１２ａ上端面
１２ｂ下端面（接地面）
１２ｃ上部
１２ｄ下部
１３連結部材
１３ａ球状部
１３ｂ雄ネジ部
１３ｃ回転工具取付孔
１４弾性体
１５連結孔
１５ａ内面（球面座）
１６連結盤
１６ａ雌ネジ孔
１７回転工具
１８コンクリートスラブ
２０支持脚部
２１流路
２２溝（流路）
Ａ従来の核燃料貯蔵用ラック
Ｂ核燃料貯蔵用ラック
Ｃ核燃料貯蔵用ラック
Ｏ１軸線
Ｗ水

Claims

核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、
前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、
前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、
前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、
前記支持脚部が、前記脚部の下端面と前記台座部の上端面の間に弾性体を備えて構成されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、
前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、
前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、
前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、
前記支持脚部が、軸線方向を上下方向に配して上端側を前記脚部に繋げ、下端側を前記台座部に繋げて前記脚部に前記台座部を連結する連結部材を備え、
前記連結部材は、前記上端側と前記下端側の少なくとも一方に球状部を備えて形成され、前記台座部と前記脚部の少なくとも一方には、内面に凹球面状の球面座を備えた連結孔が形成されており、
前記球状部が前記連結孔の球面座に摺動可能に係合して、前記台座部が前記脚部に可動接続され、
前記連結孔は、底部に前記球面座を備えて上下方向に延出し、該連結孔に係合した前記球状部が上下方向に移動可能に形成されており、
且つ、前記連結孔が形成された前記台座部と前記脚部の少なくともいずれか一方には、前記連結孔と外部を連通させて水が流通する流路が形成されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
請求項２記載の核燃料貯蔵用ラックにおいて、
前記球状部の外周面に、前記連結孔内の水が流通する流路となる溝が形成されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
請求項２または請求項３に記載の核燃料貯蔵用ラックにおいて、
前記連結孔と外部を連通させる流路が前記貯蔵ピットの底面に接地される前記台座部の接地面に開口して形成されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、
前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、
前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、
前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、
前記貯蔵ピットの底部がコンクリートスラブを備えて形成されており、
前記台座部は、前記貯蔵ピットの底面に接地される接地面の面積を、核燃料貯蔵用ラックにロッキングが発生して前記貯蔵ピットの底面から浮き上がり、再度前記貯蔵ピットの底面に当接する際に、前記コンクリートスラブに作用する荷重に基づいて設定して形成されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
核燃料集合体を収納した状態で貯蔵ピット内の水中に設置される核燃料貯蔵用ラックであって、
前記核燃料集合体を収容する複数のラックセルを格納して保持するセル格納部と、前記セル格納部に接続して前記セル格納部を支持する複数の支持脚部を備えるとともに、
前記支持脚部が、前記セル格納部から下方に突設された脚部と、前記脚部の下端に接続して設けられ、前記貯蔵ピットの底面に接地されて前記セル格納部を支持する盤状の台座部を備え、
前記台座部が前記脚部に可動接続して設けられ、
前記支持脚部が、軸線方向を上下方向に配して上端側を前記脚部に繋げ、下端側を前記台座部に繋げて前記脚部に前記台座部を連結する連結部材を備え、
前記連結部材は、前記上端側と前記下端側の少なくとも一方に球状部を備えて形成され、前記台座部と前記脚部の少なくとも一方には、内面に凹球面状の球面座を備えた連結孔が形成されており、
前記球状部が前記連結孔の球面座に摺動可能に係合して、前記台座部が前記脚部に可動接続され、
前記連結孔は、底部に前記球面座を備えて上下方向に延出し、該連結孔に係合した前記球状部が上下方向に移動可能に形成されており、
且つ、前記連結孔内には、粘弾性体が配設されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
請求項１又は５に記載の核燃料貯蔵用ラックにおいて、
前記支持脚部が、軸線方向を上下方向に配して上端側を前記脚部に繋げ、下端側を前記台座部に繋げて前記脚部に前記台座部を連結する連結部材を備え、
前記連結部材は、前記上端側と前記下端側の少なくとも一方に球状部を備えて形成され、前記台座部と前記脚部の少なくとも一方には、内面に凹球面状の球面座を備えた連結孔が形成されており、
前記球状部が前記連結孔の球面座に摺動可能に係合して、前記台座部が前記脚部に可動接続されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。
請求項２〜４，６，７の何れか一項に記載の核燃料貯蔵用ラックにおいて、
前記連結部材は、前記球状部を前記下端側に備え、外周面に雄ネジの螺刻を施して形成された棒状の雄ネジ部を前記上端側に備えて形成されるとともに、上端面に開口して軸線中心に穿設された回転工具取付孔を備えて形成され、
前記脚部は、下端に雌ネジ孔が穿設された連結盤を備えて形成されており、
前記連結部材は、前記連結盤の雌ネジ孔に前記雄ネジ部を螺合し、前記回転工具取付孔に回転工具を取り付けて軸線周りに正逆回転させることによって、上下方向に進退自在に前記脚部に接続されていることを特徴とする核燃料貯蔵用ラック。