JP5583952B2 - 核燃料棒梱包体、核燃料棒梱包体用骨格体、核燃料棒梱包体用保持板及び核燃料棒を輸送容器へ梱包する方法 - Google Patents

Description

本発明は、核燃料棒を輸送するのに用いられる核燃料棒梱包体、核燃料棒梱包体用骨格体、核燃料棒梱包体用保持板及び核燃料棒を輸送容器へ梱包する方法に関するものである。

燃料集合体１の核燃料棒ＦＢは、図１に示すように、複数の燃料ペレットＦＰが多段に挿入されたＺｒ合金製の燃料被覆管Ｐをその両端部に溶接して取り付けられた同じくＺｒ合金製の上下部端栓ＰＵ、ＰＬによって閉じて形成されている。

従来技術では、複数の核燃料棒ＦＢは、図２に一例として示すように、ペレット及び燃料棒製造工場において燃料集合体１の形態に組み立てられて、図３及び図４に一例として示すように、燃料集合体用輸送容器Ｃに梱包され、原子力発電所に輪送される。

燃料集合体１は、図２に示すように、約３０−６０ｃｍの間隔で縦方向に間隔をあけて配置された複数のスペーサ１Ｓを含み、これらのスペーサ１Ｓは、燃料タイプに応じてある一定の間隔で隣り合う核燃料棒ＦＢを保持する役割を有する。なお、図２において、符号１Ｗは、燃料集合体１の中心に設けられた水管、１Ｈは、燃料集合体１の上端から突出するように取り付けられたハンドルである。

図３及び図４の燃料集合体輸送容器Ｃは、燃料集合体１を収納する燃料容器(内容器）Ｃ１と保護容器（外容器）Ｃ２の二重容器で構成されており、１基の輸送容器Ｃに複数の核燃料集合体１が梱包される。この輸送容器Ｃは、遮蔽性と未臨界性等が法令に適合することが要求されている。なお、図３及び図４において、符号Ｃ１Ｕは、燃料容器（内容器）Ｃ１の上蓋、Ｃ２Ｕは、保護容器（外容器）Ｃ２の上蓋を示し、また図３において、符号Ｃ２Ｂは、保護容器Ｃ２内の両端に配置されて燃料容器Ｃ１を緩衝するように保持する緩衝材である。

一方，ペレット及び核燃料棒の製造工場と燃料集合体の組立工場とが異なる場合や別の核燃料製造工場へ核燃料棒を輸送する際には、核燃料棒も輸送容器に梱包しなければならない。このように、核燃料棒を輸送するために、核燃料棒を一旦燃料集合体の形態(仮燃料集合体)に組み立て、これを燃料集合体用輸送容器Ｃで輸送することが考えられる。

しかし、核燃料棒を仮燃料集合体の形態で輸送した場合，目的地である別工場で仮燃料集合体を再度解体し、核燃料棒を取り出す必要が生じる。仮燃料集合体の組立て及びその解体は、通常、仮燃料集合体を横置きにした状態で、スケルトンと称されるスペーサと水管で構成されて燃料集合体の骨格となる部分を予め設置した状態で軸線方向の上部側もしくは下部側から核燃料棒を引き込むか押し込みながら挿入するが、この場合，仮燃料集合体の被覆管表面に引き抜き又は押し込みの際の傷やバリが発生する。このような工程を避けるため、核燃料棒の製造工場から核燃料棒の形態のまま輸送できることが望ましい。

核燃料物質の輸送に使用する輸送容器は、国で定められた一般及び特別な試験条件に耐えることができるものでなければならない。「一般の試験条件」とは、平常の輸送条件に耐える能力を実証する条件であり、例えば５０ｍｍ毎時の雨量に相当する水を１時間連続して吹き付ける試験や、直径が３．２ｃｍ、質量が６ｋｇの棒を１メートルの高さから落下させる貫通試験などがある。「特別の試験条件」とは、輸送中の事故条件に耐える能力を実証するための条件であり、８００℃の環境中に３０分間放置する耐火(火災）試験や、輸送容器を９ｍの高さから落下させる衝撃試験等がある。国から輸送容器の設計承認を取得するには、このような条件においても、輸送物の健全性が保たれることを実証試験もしくは解析によって証明しなければならない。

核燃料棒を燃料集合体用輸送容器に梱包して輸送するには、以下に示す幾つかの問題点がある。
（１）輸送物の未臨界性
燃料集合体は、構成部材により核燃料棒が束ねられており、法令で定められたように９ｍの高さから落下する特別の試験条件（以下、単に特別の試験条件と称する）においても、核燃料物質の配置が顕著に動くのを抑制するようにしている。一方で、本来の燃料集合体を収納することを目的として設計された燃料集合体用輸送容器は、核燃料棒を個別に保持する手段を有しないため，単に核燃料棒を容器内に積み重ねて入れた場合には、特別の試験条件において核燃料棒とそれに密封された核燃料物質が容器内で移動し易く、最悪の場合、臨界に達する配置になる可能性も否定できない。
（２）核燃料棒健全性
上記のように、燃料集合体用輸送容器には核燃料棒を個別に保持する手段を有しないため、単に核燃料棒を容器内に積み重ねて入れた場合には、輸送中の振動により核燃料棒同士が接触し、その表面に磨耗傷が発生する虞れがある。このような磨耗傷は、核燃料棒が原子炉内に装荷され運転されると、燃料破損の一因となる可能性があるので、容器内で核燃料棒同士が接触しない構造にする必要がある。
（３）密封性
ウラン新燃料集合体用輸送容器は、収納物の比放射能が低いことから、容器自体の密封性を特別に要求していないので、一般及び特別の試験状態に置かれても容器表面の周りや容器表面から１ｍ離れた位置での線量が著しく上昇しないことが求められている。
通常、燃料集合体は、核燃料棒を構成部材で緊密に固定しており、輸送容器の特別の試験条件においても核燃料棒の密封が破れるようなことはない。しかし，核燃料棒を直接燃料集合体用輸送容器に収納すると、容器は、核燃料棒の保持手段がないため、単に核燃料棒を容器内に積み重ねて入れただけでは、特別の試験条件において、核燃料棒が大きく変形し、場合によっては核燃料棒の密封が破れる虞れがある。燃料集合体の輸送を想定した安全解析で未臨界性や遮蔽性が基準を満たす容器であったとしても、核燃料棒の密封が破れた場合にはその基準を満たすことはできないと考えられる。
（４）取扱い性
核燃料棒を燃料集合体用輸送容器に収納する場合、容器内の構造を複雑にすると、作業時間の長期化や作業ミスの増加を起こす。また、核燃料棒製造工場もしくはその受け入れ工場での自動化等に対応するため，容器の構造や操作はできるだけ単純なものにする必要がある。

法規制に適合する密封性や耐衝撃性等を担保した核燃料棒を輸送できる輸送容器は，例えば特許文献１（特許第３４６３９８３号公報）や特許文献２（特開２００３−４３１９０号公報）に開示されている。

特許文献１は、梱包容器と核燃料棒の上下端の間に核燃料棒上下端が突き刺さり難い硬質の松材又は金属材から成るスペーサを挿入することによって、輸送中の落下衝撃に対し核燃料棒の破損を防止することができることを開示している。

一方、核燃料棒を仮燃料集合体(以下、核燃料棒梱包体と称する)の形態で輸送する場合には、核燃料棒を上下に拘束しているタイプレートが衝撃時に変形することによって核燃料棒に発生する落下衝撃エネルギーを吸収することができる。これは、模擬燃料を使用した落下試験によって実証されている 。すなわち、核燃料棒の落下衝撃を緩和するもう一つの手段は、核燃料棒以外の構造材に衝撃エネルギーを塑性変形によって吸収させることとなる。この場合、構造材の剛性は、燃料集合体のタイプレートと同等の剛性とすることが望ましく、これによって落下試験時における梱包体の挙動を、燃料集合体の落下試験結果で説明することが可能となる。このため、核燃料棒を上下で支持する構造材は、核燃料棒と梱包体の内壁にあえて空間を設け、構造材の塑性変形を許容する設計とすることが望ましい。

核燃料棒梱包体の構造材は、剛性だけでなく、その間隔や軸線方向の配置を燃料集合体と合わせることで、核燃料棒の末臨界性や健全性についても同時に説明できる。核燃料棒の未臨界性は、燃料集合体の核燃料棒間隔（ピッチ）に相応する形状の波板を核燃料棒の間に配置することによって、核燃料棒梱包体は、既に未臨界が証明されている燃料集合体と同等の未臨界性を持つことを説明することができる。更に、波板の配置を燃料集合体のスペーサの間隔と合わせることにより、輸送時の核燃料棒の振動特性がある程度予測可能となり、燃料健全性の観点からも望ましい。

特許文献２は、ＭＯＸ燃料棒の輸送を目的とした容器を開示しており、この容器は、隣り合うＭＯＸ燃料棒の間に燃料棒の全長と同じ長さの波板を配置し、この波板によりＭＯＸ燃料棒の間隔を一定に維持している。また、波板の材料をアルミニウム又はボロン添加アルミニウムとすることによって、未臨界性及び燃料健全性を担保している。隣り合う核燃料棒の間隔は、核燃料棒の直径と本数から算出される値であり、燃料集合体内の核燃料棒の間隔は考慮されていない。取扱に関しては、ＭＯＸ燃料を想定した遠隔操作による自動梱包を目的としているが、燃料集合体と同様な取扱や保管については、言及されておらず、設計上も難しいと考えられる。また、特許文献２は、耐衝撃性に関し、燃料棒の両端を鋼鉄等剛性の大きな材料のカバーを有することを開示している。しかし、この特許文献２の輸送手段においては、核燃料棒は、上下の波板に挟まれて容器内に保持されているが、これらの上下の波板は、核燃料棒を上下の波板で２点接触しているだけであり、核燃料棒の保持能力が低いため、特別の試験条裂件において核燃料棒とそれに密封された核燃料物質が容器内で移動し易く、未臨界性の評価が低い欠点があった。

現在のところ、核燃料棒の輸送に関し、梱包体の取扱い性や核燃料棒の保管について考慮した核燃料棒の輸送方法は知られていない。

核燃料製造工場においては、核燃料棒は、通常、専用のトレーに横置きに並べて保管される。核燃料棒の保管において、その製造工場によっては保管本数に制限があり、従って、保管本数が多くなると、核燃料棒の製造を中断せざるを得なくなる。このため、核燃料棒を製造した後、なるべく早い段階で燃料集合体もしくは梱包体の形態にすることが望ましい。この場合、梱包体専用の保管庫を設けることは難しく、取扱いや保管も燃料集合体と同様にすることが望ましい。梱包体の取扱いは、燃料集合体の上部タイプレートと同様なハンドルを設けることでクレーンによるハンドリングが可能となる。また、梱包体を燃料集合体の保管庫に保管する場合は、燃料の製造工場側で個々に設定されている臨界制限値を越えないこと示す必要がある。これは前述したように梱包体の内部における核燃料棒の間隔（ピッチ）を燃料集合体のそれと同等とすることで説明が可能となる。

特許第３４６３９８３号公報 特開２００３−４３１９０号公報

本発明が解決しようとする第１の課題は、核燃料棒を輸送する場合に要求される核燃料棒の未臨界性、健全性、密封性及び取扱性を維持しつつ核燃料棒を輸送することができる核燃料棒梱包体を提供することにある。

本発明が解決しようとする第２の課題は、核燃料棒を輸送する場合に要求される核燃料棒の未臨界性、健全性、密封性及び取扱性を維持しつつ核燃料棒を輸送することができる核燃料棒梱包体を形成すべき骨格体を提供することにある。

本発明が解決しようとする第３の課題は、核燃料棒を輸送する場合に要求される核燃料棒の未臨界性、健全性、密封性及び取扱性を維持しつつ核燃料棒を輸送することができる核燃料棒梱包体を形成すべき骨格体用の保持板を提供することにある。

本発明が解決しようとする第４の課題は、核燃料棒を輸送する場合に要求される核燃料棒の未臨界性、健全性、密封性及び取扱性を維持しつつ核燃料棒を輸送することができる核燃料棒梱包方法を提供することにある。

本発明の第１の課題解決手段は、燃料集合体を収納して輸送する燃料集合体用輸送容器を用いて輸送するために複数の核燃料棒を梱包して形成される核燃料棒梱包体であって、各段毎に所定の複数の核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部を有する保持板で保持された各段の核燃料棒を多段に積み重ねて形成された核燃料棒バンドルから形成されており、前記各段の保持板の保持部は、相応する段の各核燃料棒の周面の下半部を２点以上で接触するように形成された内側凹部と前記内側凹部の底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒の周面の上半部の少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部とから成り、前記核燃料棒梱包体の外面寸法は、前記燃料集合体用輸送容器の内面寸法に相応する寸法に設定され、且つ前記核燃料棒バンドルの縦寸法は、前記燃料集合体用輸送容器の内側縦寸法よりも短く設定されていることを特徴とする核燃料棒梱包体を提供することにある。

本発明の第１の課題解決手段において、最下段の保持板を受け止める下壁と各段の保持板の両端が差し込まれて各段の保持板を支持して固定する支持面を有する両側壁と最上段の保持板を押し付ける上壁とから成る保持ケースを有するのが好ましく、またこの保持ケースの長手方向の端部に着脱自在に取り付けられるハンドルを有するのが好ましい。

本発明の第２の課題解決手段は、燃料集合体を収納して輸送する燃料集合体用輸送容器を用いて輸送するために複数の核燃料棒を束ねて形成される核燃料棒梱包体に用いられるべき核燃料棒梱包体用骨格体であって、各段毎に所定の複数の核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部を有する保持板を多段に組み合わせられた核燃料棒保持手段を含み、前記各段の保持板の保持部は、相応する段の各核燃料棒の周面の下半部を２点以上で接触するように形成された内側凹部と前記内側凹部の底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒の周面の少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部とから成り、且つ前記骨格体は、前記核燃料梱包体の外面寸法が前記燃料集合体用輸送容器の内面寸法に相応する寸法になり、且つ前記核燃料棒保持手段によって保持された核燃料棒の縦寸法が前記燃料集合体用輸送容器の内側縦寸法よりも短くなるような寸法に設定されていることを特徴とする核燃料棒梱包体用骨格体を提供することにある。

本発明の第３の課題解決手段は、燃料集合体を収納して輸送する燃料集合体用輸送容器を用いて輸送するために各段毎に複数の核燃料棒を間隔をあけて保持し、且つこれらの複数の核燃料棒を多段に積み重ねて核燃料棒梱包体を形成するのに用いられる核燃料棒梱包体用保持板であって、前記保持板は、各段毎に所定の複数の核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部を有し、前記保持部は、相応する段の各核燃料棒の周面の下半部を２点以上で接触するように形成された内側凹部と前記内側凹部の底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒の周面の上半部の少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部とから成っていることを特徴とする核燃料棒梱包体用保持板を提供することにある。

本発明の第４の課題解決手段は、
核燃料棒を燃料集合体用輸送容器に梱包するための手段として請求項５に記載された核燃料棒梱包体用保持板を用いること、および、
核燃料棒を各段毎に複数として多段に組み合わせるときに、各段における複数の核燃料棒相互に間隔をあけてそれぞれの核燃料棒の周面を上下の前記保持板により挟んで少なくとも３点以上で接触保持するものであり、しかも、この接触保持のときに、各核燃料棒の周面の下半部をその下にある前記保持板の内側凹部において当該内側凹部の両傾斜面とそれぞれ接触させるとともに各核燃料棒の周面の上部をその上にある前記保持板の外側凸部とそれぞれ接触させ、かつ、この上下の各保持板で挟んで接触保持することにより複数の核燃料棒を多段に組み合わせて、燃料集合体用輸送容器の内周寸法に相応する外面寸法を有し前記輸送容器の縦方向の内面寸法よりも短い縦寸法で各核燃料棒が保持された核燃料棒梱包体を形成すること、および、
前記核燃料棒梱包体を前記輸送容器の内面に密接し前記輸送容器の縦方向の両端内面から隙間をあけるように前記輸送容器内に配置すること
を特徴とする
核燃料棒を燃料集合体用輸送容器に梱包する方法を提供することにある。

本発明の第４の課題解決手段において、前記核燃料棒梱包体は、その長手方向の一端に着脱自在に取り付けられたハンドルを有するのが好ましい。

本発明によれば、核燃料棒は、各段毎に使用される保持板によってその周面の少なくとも３点以上で接触して保持して核燃料棒梱包体とし、この梱包体の形状は、未臨界性、燃料健全性が評価された既存の燃料集合体と同様な形状と核燃料物質保持能力とを有し、更に、燃料集合体の構成部材と同様な剛性を有することができるので核燃料棒の未臨界性や燃料健全性を担保することができる。

また、本発明によれば、核燃料棒の取扱において、梱包体上部に燃料集合体の上部タイプレートと同様なハンドルを設けると、従来の燃料集合体と同様な倉庫で核燃料棒を取扱いながら保管することができる。

核燃料棒の概略断面図である。 沸騰水型原子炉燃料集合体の一部を切り欠いて略示した縦断面図である。 燃料集合体の輸送に使用される輸送容器の一部を切り欠いて示す概略斜視図である。 輸送すべき燃料集合体を収納して梱包した輸送容器の拡大横断面図である。 燃料集合体用輸送容器に本発明による核燃料棒梱包体を収納した状態の縦断面図である。 図５の核燃料棒梱包体収納輸送容器の拡大横断面図である。 本発明の核燃料棒梱包体の核燃料棒保持手段の拡大断面斜視図である。 図７の核燃料棒保持手段の横断面図である。 図７の核燃料棒保持手段の上面図である。 本発明に用いる保持板を示し、同図（Ａ）は、その下面図、同図（Ｂ）は、その正面図である。 図７の核燃料棒保持手段の要部の拡大正面図である。 本発明の核燃料棒梱包体の上端部の縦断面図である。 本発明の核燃料棒梱包体の核燃料棒の上部端栓保持部の保持前の状態の横断面図である。 本発明の核燃料棒梱包体の下端部の縦断面図である。 本発明の核燃料棒梱包体の核燃料棒の下部端栓保持部の保持前の状態の横断面図である。

本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図５及び図６は、本発明の１つの実施の形態による核燃料棒梱包体１０を燃料集合体輸送容器Ｃに収納した状態を示したものである。輸送容器Ｃは、図２及び図３に示すものと同じ構造であり、この輸送容器Ｃは、核燃料棒梱包体１０を収納する燃料容器（内側容器）Ｃ１と保護容器（外側容器）Ｃ２とから成っており、図示の形態では、１基の輸送容器Ｃに２体の核燃料棒梱包体１０が収納されるようになっている。なお、輸送容器Ｃの燃料容器Ｃ１と保護容器Ｃ２とは、図２に示すように、それぞれ、開閉自在に取り付けられる上蓋Ｃ１Ｕ、Ｃ２Ｕを有する。

核燃料棒梱包体１０は、図５、図６、図８及び図９に示す梱包体ケース２０を含み（図７では梱包体ケースの一部のみを表示している）、この梱包体ケース２０は、下壁２０Ｂと両側壁２０Ｓ１、２０Ｓ２と、上蓋２０Ｕとから成っており、下壁２０Ｂと両側壁２０Ｓ1、２０Ｓ２とは断面Ｕ字形に一体に形成され、上蓋２０Ｕ(図１２参照)は、このＵ字形ケース部分に着脱自在に取り付けられる。複数の核燃料棒ＦＢは、後に述べるように、各段毎に間隔をあけて並べ、またこの各段の核燃料棒群を多段に積み重ねて核燃料棒バンドル１０Ｂを形成し、この核燃料棒バンドル１０Ｂは、梱包体ケース２０に収納されて核燃料棒梱包体１０を形成している。

核燃料棒梱包体１０は、各段の核燃料棒群の隣り合う核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部３２Ｈを有する保持板３２を主要部品として含むが、図示の形態では、後に述べる支持部材と支持片とを更に含む核燃料棒保持手段３０（図５参照）を有している。保持板３２は、図５に示すように、梱包体ケース２０内に縦方向に間隔をあけて設けられている。

各段の各保持板３２の保持部３２Ｈは、図７、図８、特に図１０、図１１に示すように、相応する段の各核燃料棒ＦＢの周面の下半部ＦＢＰＬに２点以上で接触するように形成された多数の内側凹部３２ＨＩとこれらの内側凹部３２ＨＩの底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒ＦＢの周面の上半部ＦＢＰＵに少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部３２ＨＰとから成っている。更に詳細に述べると、保持板３２は、図７、図１０及び図１１から解るように、下方に向けて相互に接近するように傾斜する多対の傾斜面３２Ｃ１、３２Ｃ２を連続して形成してこれらの相対する傾斜面３２Ｃ１と３２Ｃ２との間で内側凹部３２ＨＩを形成し、またこれらの傾斜面３２Ｃ１、３２Ｃ２の接合部を断面角型Ｕ字形部に形成してこの角型Ｕ字形部で外側凸部３２ＨＰを形成している。従って、各保持板３２は、下側頂部が角型Ｕ字形である鋸波状の形態を有する。

各保持板３２の両端水平片３２Ｅは、図７乃至図９に示すように、梱包体ケース２０の両側壁２０Ｓ1、２０Ｓ２の内面に溶接等によって固定して設けられた１対の支持部材３４、３４'の差込み溝３４Ｇ、３４' Ｇに差し込んで固定されている。支持片３６、３６’は、最上位置となる保持板３２の両端水平片３２Ｅを挟むように支持部３４、３４’に重ねられ、この支持片３６、３６’の前後方向（核燃料棒の軸線方向に平行な方向）の両端に設けられたねじ貫通孔３６Ｈ、３６’Ｈを貫通するねじ３８、３８’によって支持部材３４、３４’に固定されている。

核燃料棒梱包体１０の梱包体ケース２０の外面寸法は、燃料集合体用輸送容器Ｃの内面寸法、即ち、燃料容器Ｃ１の内面寸法に相応する寸法に設定され、且つこの核燃料棒梱包体１０の梱包体ケース２０を除くバンドル１０Ｂの縦寸法（即ち核核燃料棒ＦＢの縦寸法）は、燃料集合体用輸送容器Ｃ、即ち、燃料容器Ｃ１の内側縦寸法及び梱包体ケース２０の縦寸法よりも短く設定されている（図５、図１２、図１４、特に図５の間隙Ｇ参照）。

本発明の核燃料棒梱包体１０を構成する各核燃料棒ＦＢの上下の端栓ＰＵ、ＰＬは、図５、図１２、図１４に示すように、梱包体ケース２０の上下の端壁２０ＥＵ、２０ＥＬより内側に固定された支持板４０Ｕ、４０Ｌの貫通孔４０ＵＨ、４０ＬＨを貫通して支持されている。従って、各核燃料棒ＦＢは、保持板３２によって相互の間隔を維持するように長手方向に直交する横方向に保持されつつ、これらの支持板４０Ｕ、４０Ｌによって長手方向に変位することがないように保持される。支持板４０Ｕ、４０Ｌは、梱包体ケース２０に取り付けられた上下の保持ピン４０ＵＰ、４０ＬＰによって梱包体ケース２０に固定される。上方の保持ピン４０ＵＰは、上蓋２０Ｕに設けられているので、上蓋２０Ｕを梱包体ケース２０のＵ字形部分に固定することによって上蓋２０Ｕに固定される。

次に、本発明の核燃料棒梱包体（仮燃料集合体）１０を形成して核燃料棒を輸送する方法を述べると、先ず、図５、図７乃至図９に示すように、核燃料棒梱包体１０を形成すべき骨格体となる梱包体ケース２０と保持板３２と支持部材３４、３４'とを用いて梱包体ケース２０の下壁２０Ｂから順次核燃料棒ＦＢを組み立てる。即ち、先ず、梱包体ケース２０の下壁２０Ｂに最初の保持板３２を固定し、その複数の内側凹部３４ＨＩに最初の段の核燃料棒ＦＢを配置して最初の段の核燃料棒群ＦＢＧを形成し、その後、この最初の段の核燃料棒群ＦＢＧ上に第２段の保持板３２を載せ、その上に同様の方法で第２段の核燃料棒群ＦＢＧを配置し、最終段まで同様の方法で核燃料棒群を積み上げて核燃料棒梱包体１０のバンドル１０Ｂ（図１２及び図１４参照）を形成する。既に述べたように、各保持板３２は、最上部の保持板３２を除いて梱包体ケース２０の両内側壁２０Ｓ１、２０Ｓ２に予め溶接等で固定して設けられた支持部材３４、３４'の差込み溝３４Ｇ、３４’Ｇに差し込んで梱包体ケース２０に固定される。最上部の保持板３２は、その両端水平片３２Ｅを挟んで支持部材３４、３４'の最上面に重合された支持片３６、３６'をねじ３８、３８'で支持部材３４、３４’にねじ止めして固定される。その後、各段の核燃料棒群ＦＢＧの各核燃料棒ＦＢの上下の端栓ＰＵ、ＰＬを支持板４０Ｕ、４０Ｌの貫通孔４０ＵＨ、４０ＬＨに差し込んでこれらの端栓ＰＵ、ＰＬを固定する。これらの組立作業は、梱包体ケース２０の上蓋２０Ｕを開いた状態で行い、組み立て後、上蓋２０Ｕを閉じて仮燃料集合体である核燃料棒梱包体１０を完成する。

次いで、この核燃料棒梱包体１０を図５、図６に示すように、燃料集合体１の輸送に用いられる輸送容器Ｃに収納し、上蓋Ｃ１Ｕ、Ｃ２Ｕを閉じて密閉し、この状態で核燃料棒梱包体１０を輸送する。

核燃料棒梱包体１０は、図１２に示すように、梱包体ケース２０の上端壁２０ＥＵにねじ５２で着脱自在に取り付けられるハンドル５０を有する。このハンドル５０は、輸送時には、核燃料棒梱包体１０から取り外されるが、この核燃料棒梱包体１０を保管する際に、核燃料棒梱包体１０に取り付けられる。

図示の例では、核燃料棒梱包体１０の各段毎に７つの核燃料棒ＦＢを８段に積み上げて形成されているが、この各段毎の本数及び段数は適宜選択することができる。

上記のようにして梱包された核燃料棒ＦＢは、数段の保持板３２と上下の支持板４０Ｕ、４０Ｌとによって各核燃料棒毎に周面を３点以上で保持された核燃料棒梱包体１０（梱包体ケース２０とバンドル１０Ｂとの組み合わせ）を形成し、この梱包体１０の外面形状は、未臨界性、燃料健全性が評価された既存の燃料集合体１と同じ外面形状を有し、燃料集合体１と同様に燃料容器Ｃ１に対して間隔Ｇを有して収納されるので、核燃料棒の取扱中に衝突があっても、衝撃を吸収することができ、従って耐衝撃性を有することが解る。

また、保持板３２や上下の支持板４０Ｕ、４０Ｌは、燃料集合体の構成部材と同様な剛性を有する材料で形成することによって核燃料棒バンドル１０Ｂに燃料集合体１と同等の剛性を付与することができ、この面からも燃料集合体と同等の耐衝撃性を保持することができる上に、輸送中の振動による擦れを防止することができる。

このようにして、核燃料棒梱包体１０は、燃料集合体と同等の配列と耐衝撃性とを有することによって燃料集合体と同等の未臨界性を担保することができる上に、従来技術のような中性子吸収を目的とするボロン材が不要となる。

また、図１２に示すハンドル５０は、従来の燃料集合体と同様に倉庫に核燃料棒を持ち込んで保管するのに使用することができる。

上記の説明から解るように、本明細書において、「骨格体」とは、核燃料棒梱包体１０から核燃料棒ＦＢが取り除かれたものを意味し、また「バンドル」とは、核燃料棒梱包体１０に梱包された核燃料棒ＦＢの集合体（束）を意味する。従って、「バンドル」が「骨格体」なしでその形態を維持することができないことはもちろんであるが、本明細書では「バンドル」は、骨格体によって集合された核燃料棒全体以外の何物をも意味しない。

本発明によれば、核燃料棒は、保持板と上下の支持板とを使用して核燃料棒梱包体とし、この梱包体の外面形状は、未臨界性、燃料健全性が評価された既存の燃料集合体と同様に燃料容器に対して間隔を有して保持することができるように設定され、更に、燃料集合体の構成部材と同様な剛性を有する保持板や上下の支持板を用いることによって核燃料棒の未臨界性や燃料健全性を担保することができ、高い産業上の利用性を有する。

１ 燃料集合体
ＦＢ 核燃料棒
ＦＢＧ 各燃料棒群
ＦＢＰＬ 核燃料棒ＦＢの周面下半部
ＦＢＰＵ 核燃料棒ＦＢの周面上半部
ＦＰ 燃料ペレット
Ｇ 間隙
Ｐ 燃料被覆管
ＰＵ、ＰＬ 上下の端栓
Ｃ 燃料集合体輸送容器
Ｃ１ 燃料容器(内容器）
Ｃ１Ｕ 上蓋
Ｃ２ 保護容器（外容器）
Ｃ２Ｕ 上蓋
１０ 核燃料棒梱包体
１０Ｂ バンドル
２０ 梱包体ケース
２０Ｂ 下壁
２０Ｓ１、２０Ｓ２ 両内側壁
２０Ｕ 上蓋
２０ＥＵ、２０ＥＬ 上下の端壁
３０ 核燃料棒保持手段
(保持板３２と支持部材３４、３４’と支持片３６、３６’との組み合わせ)
３２ 保持板
３２Ｅ 両端水平片
３２Ｈ 保持部
３２ＨＩ 内側凹部
３２ＨＰ 外側凸部
３２Ｃ１、３２Ｃ２ 傾斜面
３４、３４’ １対の支持部材
３４Ｇ、３４’Ｇ 差し込み溝
３６、３６’ 支持片
３８、３８’ ねじ
４０Ｕ、４０Ｌ 支持板
４０ＵＨ、４０ＬＨ 貫通孔
４０ＵＰ、４０ＬＰ 保持ピン
５０ ハンドル
５２ ねじ

Claims (7)

1. 燃料集合体を収納して輸送する燃料集合体用輸送容器を用いて輸送するために複数の核燃料棒を梱包して形成される核燃料棒梱包体であって、各段毎に所定の複数の核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部を有する保持板で保持された各段の核燃料棒を多段に積み重ねて形成された核燃料棒バンドルから形成されており、前記各段の保持板の保持部は、相応する段の各核燃料棒の周面の下半部を２点以上で接触するように形成された内側凹部と前記内側凹部の底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒の周面の上半部の少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部とから成り、前記核燃料棒梱包体の外面寸法は、前記燃料集合体用輸送容器の内面寸法に相応する寸法に設定され、且つ前記核燃料棒バンドルの縦寸法は、前記燃料集合体用輸送容器の内側縦寸法よりも短く設定されていることを特徴とする核燃料棒梱包体。
2. 請求項１に記載の核燃料棒梱包体であって、最下段の保持板を受け止める下壁と各段の保持板の両端が差し込まれて各段の保持板を支持して固定する支持面を有する両側壁と最上段の保持板を押し付ける上壁とから成る梱包体ケースをさらに備えている核燃料棒梱包体。
3. 請求項２に記載の核燃料棒梱包体であって、前記梱包体ケースの長手方向の端部に着脱自在に取り付けられるハンドルを有する核燃料棒梱包体。
4. 燃料集合体を収納して輸送する燃料集合体用輸送容器を用いて輸送するために複数の核燃料棒を束ねて形成される核燃料棒梱包体に用いられるべき核燃料棒梱包体用骨格体であって、各段毎に所定の複数の核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部を有する保持板を多段に組み合わせられた核燃料棒保持手段を含み、前記各段の保持板の保持部は、相応する段の各核燃料棒の周面の下半部を２点以上で接触するように形成された内側凹部と前記内側凹部の底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒の周面の少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部とから成り、且つ前記骨格体は、前記核燃料梱包体の外面寸法が前記燃料集合体用輸送容器の内面寸法に相応する寸法になり、且つ前記核燃料棒保持手段によって保持された核燃料棒の縦寸法が前記燃料集合体用輸送容器の内側縦寸法よりも短くなるような寸法に設定されていることを特徴とする核燃料棒梱包体用骨格体。
5. 燃料集合体を収納して輸送する燃料集合体用輸送容器を用いて輸送するために各段毎に複数の核燃料棒を間隔をあけて保持し、且つこれらの複数の核燃料棒を多段に積み重ねて核燃料棒梱包体を形成するのに用いられる核燃料棒梱包体用保持板であって、前記保持板は、各段毎に所定の複数の核燃料棒を間隔をあけて保持する保持部を有し、前記保持部は、相応する段の各核燃料棒の周面の下半部を２点以上で接触するように形成された内側凹部と前記内側凹部の底部から延び直ぐ下方の段の各核燃料棒の周面の上半部の少なくとも１点で接触するように形成された外側凸部とから成っていることを特徴とする核燃料棒梱包体用保持板。
6. 核燃料棒を燃料集合体用輸送容器に梱包するための手段として請求項５に記載された核燃料棒梱包体用保持板を用いること、および、
   核燃料棒を各段毎に複数として多段に組み合わせるときに、各段における複数の核燃料棒相互に間隔をあけてそれぞれの核燃料棒の周面を上下の前記保持板により挟んで少なくとも３点以上で接触保持するものであり、しかも、この接触保持のときに、各核燃料棒の周面の下半部をその下にある前記保持板の内側凹部において当該内側凹部の両傾斜面とそれぞれ接触させるとともに各核燃料棒の周面の上部をその上にある前記保持板の外側凸部とそれぞれ接触させ、かつ、この上下の各保持板で挟んで接触保持することにより複数の核燃料棒を多段に組み合わせて、燃料集合体用輸送容器の内周寸法に相応する外面寸法を有し前記輸送容器の縦方向の内面寸法よりも短い縦寸法で各核燃料棒が保持された核燃料棒梱包体を形成すること、および、
   前記核燃料棒梱包体を前記輸送容器の内面に密接し前記輸送容器の縦方向の両端内面から隙間をあけるように前記輸送容器内に配置すること
   を特徴とする
   核燃料棒を燃料集合体用輸送容器に梱包する方法。
7. 請求項６に記載の燃料集合体用輸送容器に梱包する方法であって、前記燃料棒梱包体は、その長手方向の一端に着脱自在に取り付けられたハンドルを有する燃料集合体用輸送容器に梱包する方法。

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