JP5665294B2 - 核燃料貯蔵施設の免震構造 - Google Patents

Description

本発明は、核燃料貯蔵施設の免震構造に関し、特に核燃料集合体を収納した燃料貯蔵用ラックを貯蔵する貯蔵ピットの免震構造に関する。

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、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の鉛直セル中に収納し、核燃料貯蔵施設の貯蔵ピット内に貯蔵される。このとき、貯蔵ピットには、水が貯留されており、燃料貯蔵用ラック（核燃料集合体）を水中に貯蔵することにより、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、燃料貯蔵用ラックは、サポートを介して貯蔵ピットの側壁に固定し、サポート及び貯蔵ピット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、このように燃料貯蔵用ラックを貯蔵ピットに固設した場合には、地震発生時に水の流体付加減衰効果によってある程度免震効果を得ることが可能であるが、大地震時にはサポート荷重が大きくなって燃料貯蔵用ラックを支持しきれなくなるという問題があった。

これに対し、燃料貯蔵用ラックを貯蔵ピットの側壁や底盤に固定せずに貯蔵する核燃料貯蔵施設（免震構造）が提案、実用化されている（例えば、特許文献２参照）。この核燃料貯蔵施設１においては、例えば図５に示すように、燃料貯蔵用ラック２が貯蔵ピット３の底面（底盤）３ａに相対的に滑動可能に載置され（滑り機構４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５の流体付加減衰効果とともに燃料貯蔵用ラック２の滑動によって吸収できるようにしている。

特開昭６３−１２８２９３号公報 特開２００６−１６２５９５号公報

しかしながら、上記従来の燃料貯蔵用ラック２を地震時に滑動させる免震構造においては、大地震が発生すると、燃料貯蔵用ラック２が大きく応答して滑動し、元の位置に戻ってこないという問題があった。このため、貯蔵ピット３に複数の燃料貯蔵用ラック２を貯蔵している場合などにおいては、地震によって燃料貯蔵用ラック２同士が衝突したり、燃料貯蔵用ラック２が貯蔵ピット３の側壁３ｂに衝突するおそれがある。また、地震後に燃料貯蔵用ラック２を元の位置に戻し整列し直す必要が生じてしまう。なお、図６に示すように、燃料貯蔵用ラック２と貯蔵ピット３の側壁３ｂの間に、地震時に作用する水平力を低減するための緩衝ブロック（流体減衰用平板）６を側壁３ｂに繋げて設けた免震構造もあるが、このような緩衝ブロック６を設置した場合であっても、やはり滑動した燃料貯蔵用ラック２を元の位置に戻すことはできない。

本発明は、上記事情に鑑み、地震時に滑動する燃料貯蔵用ラックを自動的に元の位置に戻すことを可能にする核燃料貯蔵施設の免震構造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施設の免震構造は、核燃料集合体を収納した燃料貯蔵用ラックを、貯蔵ピット内の水中に貯蔵するように構成された核燃料貯蔵施設の免震構造であって、前記燃料貯蔵用ラックを載置する前記貯蔵ピット内の載置面には、前記燃料貯蔵用ラックの横方向外側に、該外側から前記燃料貯蔵用ラックの横方向中央側に向かうに従い漸次下方に傾斜する傾斜面が設けられており、前記燃料貯蔵用ラックは、前記載置面における水平面状の底面に面接触する水平面状をなす下面と、該下面の外周側に該燃料貯蔵用ラックの外周から前記横方向中央に向かうに従い前記下方に傾斜する傾斜面を備えて形成され、隣り合う前記燃料貯蔵用ラックの間及び／又は前記燃料貯蔵用ラックと前記貯蔵ピットの側壁の間に前記傾斜面を備えて形成した復帰板を、前記水平面状の底面に載置して貯蔵される燃料貯蔵用ラックの外側に設置して、前記貯蔵ピットの載置面が形成されていることを特徴とする。

この発明においては、貯蔵ピット内の載置面が、少なくとも燃料貯蔵用ラックの外側に傾斜面を備えて形成されているため、地震発生時に燃料貯蔵用ラックが傾斜面上に滑動するとともに、この傾斜面によって燃料貯蔵用ラックを導いて元の位置に自動的に戻すことが可能になる。
また、貯蔵ピット内の載置面に加えて、燃料貯蔵用ラックの下面側にも傾斜面を設けることにより、地震発生時に燃料貯蔵用ラックが滑動した際に、載置面を形成する傾斜面に燃料貯蔵用ラックが滑らかに接触して、衝突することを防止できる。また、燃料貯蔵用ラックが載置面を形成する傾斜面上に滑動するとともに、燃料貯蔵用ラックが互いの傾斜面によって滑らかに導かれ、より確実に元の位置に自動的に戻すことが可能になる。

この発明においては、例えば既設の貯蔵ピットの底面上に復帰板を設置して、傾斜面を備えた載置面を形成することができる。これにより、既設の貯蔵ピット（既設の核燃料貯蔵施設）に、燃料貯蔵用ラックを自動的に元の位置に戻す機構を容易に付加することが可能になる。

また、本発明の核燃料貯蔵施設の免震構造においては、前記載置面を形成する傾斜面に球体が設けられていることがより望ましい。

この発明においては、球体によって載置面を形成する傾斜面の滑り特性を向上させることができ、すなわち傾斜面の摩擦力を低減することができ、燃料貯蔵用ラックが載置面を形成する傾斜面の球体上に滑動するとともに、この燃料貯蔵用ラックをさらに確実に元の位置に自動的に戻すことが可能になる。

本発明の核燃料貯蔵施設の免震構造によれば、貯蔵ピット内の載置面が、少なくとも燃料貯蔵用ラックの外側に傾斜面を備えて形成されているため、地震発生時に燃料貯蔵用ラックが傾斜面上に滑動するとともに、この傾斜面によって燃料貯蔵用ラックを導いて元の位置に自動的に戻すことが可能になる。これにより、地震によって隣り合う燃料貯蔵用ラックが衝突したり、燃料貯蔵用ラックが貯蔵ピットの側壁に衝突することを防止でき、また、地震後に燃料貯蔵用ラックを元の位置に戻し整列し直すことを不要にすることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る核燃料貯蔵施設（貯蔵ピット）の免震構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る核燃料貯蔵施設（貯蔵ピット）の免震構造の変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る核燃料貯蔵施設（貯蔵ピット）の免震構造の変形例を示す断面図である。 傾斜面に球体を備えた復帰板を示す図である。 従来の核燃料貯蔵施設（貯蔵ピット）の免震構造を示す断面図である。 従来の核燃料貯蔵施設（貯蔵ピット）の免震構造を示す断面図である。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る核燃料貯蔵施設の免震構造について説明する。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貯蔵して保管する施設の免震構造に関し、特に核燃料集合体を収納した燃料貯蔵用ラックを貯蔵する貯蔵ピットの免震構造に関するものである。

本実施形態の核燃料貯蔵施設１０は、図１に示すように、水５が貯留され、燃料貯蔵用ラック２を水中で貯蔵する貯蔵ピット３を備えている。また、貯蔵ピット３の水平面状の底面３ａの上には、複数の燃料貯蔵用ラック２を整列して貯蔵した状態で、各燃料貯蔵用ラック２の横方向Ｔ１外側に復帰板１１が設置されている。さらに、本実施形態では、復帰板１１は、隣り合う燃料貯蔵用ラック２の間と、外側の燃料貯蔵用ラック２と貯蔵ピット３の側壁３ｂの間にそれぞれ設置されている。

また、復帰板１１は、上面１１ａが所定の曲率を備えた凹曲面状に形成され、貯蔵ピット３の底面３ａに載置した各燃料貯蔵用ラック２の横方向Ｔ１外側から横方向Ｔ１中央に向かうに従い漸次下方に傾斜するように形成されている。すなわち、各復帰板１１は、傾斜面１１ａを備えて形成され、この傾斜面１１ａが貯蔵ピット３の水平面状の底面３ａに滑らかに繋がるように設置されている。そして、本実施形態では、各復帰板１１の傾斜面１１ａと、隣り合う復帰板１１の間に露出した貯蔵ピット３の底面３ａとによって、燃料貯蔵用ラック２を載置する貯蔵ピット３内の載置面１２が形成されている。

燃料貯蔵用ラック２は、通常時に、隣り合う復帰板１１の間の水平面状の貯蔵ピット３の底面３ａに載置して貯蔵される。また、本実施形態において、燃料貯蔵用ラック２は、底部に台盤１３を備えて形成されている。この台盤１３は、下面１３ａの外周側が所定の曲率を備えて凸曲面状に形成され、燃料貯蔵用ラック２の外周から横方向Ｔ１中央に向かうに従い漸次下方に傾斜する傾斜面１３ｂを備えて形成されている。これにより、通常時においては、台盤１３の中央側の水平面状の下面１３ａが貯蔵ピット３の底面３ａに面接触して、燃料貯蔵用ラック２が貯蔵ピット３内に貯蔵される。

ここで、本実施形態では、復帰板１１と台盤１３を低摩擦の滑り部材を用いて形成したり、復帰板１１の傾斜面１１ａと台盤１３の傾斜面１３ｂを含む下面１３ａに低摩擦処理を施すなどし、これら復帰板１１と台盤１３とによって滑り機構が構成されている。また、この滑り機構と貯蔵ピット３に貯留した水５によって核燃料貯蔵施設１０の免震構造Ａが構成されている。

そして、このように構成した本実施形態の核燃料貯蔵施設１０の免震構造Ａにおいては、貯蔵ピット３内の載置面１２が、燃料貯蔵用ラック２の外側に復帰板１１を設置することにより傾斜面１１ａを備えて形成される。このため、大地震が発生して燃料貯蔵用ラック２が大きく応答し、復帰板１１の傾斜面１１ａ上に滑動すると、この傾斜面１１ａによって導かれて、通常時に載置されていた貯蔵ピット３の底面３ａ上に自動的に戻ることになる。

また、このとき、貯蔵ピット３内の載置面１２（復帰板１１の傾斜面１１ａ）に加えて、燃料貯蔵用ラック２の下面１３ａ側にも傾斜面１３ｂが設けられているため、地震発生時に燃料貯蔵用ラック２が滑動した際に、復帰板１１の傾斜面１１ａに燃料貯蔵用ラック２の傾斜面１３ｂが滑らかに接触し、衝突することがない。さらに、このように燃料貯蔵用ラック２の下面１３ａ側に傾斜面１３ｂを設けることで、燃料貯蔵用ラック２が復帰板１１の傾斜面１１ａ上に滑動するとともに、この燃料貯蔵用ラック２が互いの傾斜面１１ａ、１３ｂによって滑らかに導かれて、通常時に載置されていた貯蔵ピット３の底面３ａ上に確実に戻ることになる。

そして、本実施形態のように燃料貯蔵用ラック２の外側に復帰板１１を設置して、載置面１２に傾斜面１１ａを設ける場合には、傾斜面１１ａを備えていない既設の貯蔵ピット３の底面３ａ上に後付けで復帰板１１を設置することで、容易に燃料貯蔵用ラック２を自動的に元の位置に導く機構（滑り機構）が付加される。また、このとき、燃料貯蔵用ラック２を貯蔵した状態であっても、容易に復帰板１１を設置することが可能である。

したがって、本実施形態の核燃料貯蔵施設１０の免震構造Ａによれば、貯蔵ピット３内の載置面１２が、燃料貯蔵用ラック２の外側に復帰板１１を設置することで傾斜面１１ａを備えて形成されている。このため、地震発生時に燃料貯蔵用ラック２が傾斜面１１ａ上に滑動するとともに、この傾斜面１１ａによって燃料貯蔵用ラック２を導いて元の位置に自動的に戻すことが可能になる。これにより、地震によって隣り合う燃料貯蔵用ラック２が衝突したり、燃料貯蔵用ラック２が貯蔵ピット３の側壁３ｂに衝突することを防止でき、また、地震後に燃料貯蔵用ラック２を元の位置に戻し整列し直すことを不要にすることが可能になる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵施設１０の免震構造Ａにおいては、隣り合う燃料貯蔵用ラック２の間や燃料貯蔵用ラック２と貯蔵ピット３の側壁３ｂの間に復帰板１１を設置することで、燃料貯蔵用ラック２を元の位置に自動的に戻すことができる。このため、既設の貯蔵ピット３の底面３ａ上に復帰板１１を設置するだけで、既設の貯蔵ピット３（既設の核燃料貯蔵施設１０）に、燃料貯蔵用ラック２を自動的に元の位置に戻す機構を容易に付加することが可能になる。

さらに、貯蔵ピット３内の載置面１２に加えて、燃料貯蔵用ラック２の下面１３ａ側にも傾斜面１３ｂを設けることにより、地震発生時に燃料貯蔵用ラック２が滑動した際に、載置面１２を形成する傾斜面１１ａに燃料貯蔵用ラック２が滑らかに接触して、衝突することを防止できる。また、燃料貯蔵用ラック２が載置面１２を形成する傾斜面１１ａ上に滑動するとともに、燃料貯蔵用ラック２が互いの傾斜面１１ａ、１３ｂによって滑らかに導かれ、より確実に元の位置に自動的に戻すことが可能になる。

以上、本発明に係る核燃料貯蔵施設の免震構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の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、個別に形成された複数の燃料貯蔵用ラック２が貯蔵ピット３に貯蔵され、地震時に各燃料貯蔵用ラック２を自動的に元の位置に戻すように、復帰板１１（載置面１２を形成する傾斜面１１ａ）を隣り合う燃料貯蔵用ラック２の間や燃料貯蔵用ラック２と貯蔵ピット３の側壁３ｂの間に設置するものとした。これに対し、例えば図２に示すように、複数の燃料貯蔵用ラック２が連結されている場合には、燃料貯蔵用ラック２と貯蔵ピット３の側壁３ｂの間に復帰板１１を設ければよく、この場合においても本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、本実施形態では、復帰板１１を燃料貯蔵用ラック２の外側に設けるようにしているが、例えば図３に示すように、貯蔵ピット３内に燃料貯蔵用ラック２を貯蔵した状態（すなわち通常時の状態）で、燃料貯蔵用ラック２の一部（あるいは燃料貯蔵用ラック２の全体）が載置面１２を形成する傾斜面１１ａ上に配されるように、復帰板１１（傾斜面１１ａ）を形成してもよい。

さらに、復帰板１１を設置して載置面１２を形成する傾斜面１１ａを設けるのではなく、貯蔵ピット３の底面３ａ自体を、傾斜面１１ａを備えて形成するようにしてもよい。

また、載置面１２を形成する傾斜面１１ａに球体１４が設けられていてもよい。例えば図４に示すように、復帰板１１の傾斜面１１ａに球体１４を設ける場合には、復帰板１１の上面に球面座を形成し、この球面座に回転可能に球体１４を設置すればよい。そして、このように構成した場合には、球体１４によって傾斜面１１ａの滑り特性を向上させることができ、すなわち傾斜面１１ａの摩擦力を低減することができ、燃料貯蔵用ラック２が傾斜面１１ａの球体１４上に滑動するとともに、この燃料貯蔵用ラック２をさらに確実に元の位置に自動的に戻すことが可能になる。

１ 従来の核燃料貯蔵施設
２ 燃料貯蔵用ラック
３ 貯蔵ピット
３ａ 底面（底盤）
３ｂ 側壁
４ 滑り機構
５ 水
６ 緩衝ブロック
１０ 核燃料貯蔵施設
１１ 復帰板
１１ａ 傾斜面
１２ 載置面
１３ 台盤（滑り機構）
１３ａ 下面
１３ｂ 傾斜面
１４ 球体
Ａ 核燃料貯蔵施設の免震構造
Ｔ１ 横方向

Claims (2)

1. 核燃料集合体を収納した燃料貯蔵用ラックを、貯蔵ピット内の水中に貯蔵するように構成された核燃料貯蔵施設の免震構造であって、
   前記燃料貯蔵用ラックを載置する前記貯蔵ピット内の載置面には、前記燃料貯蔵用ラックの横方向外側に、該外側から前記燃料貯蔵用ラックの横方向中央側に向かうに従い漸次下方に傾斜する傾斜面が設けられており、
   前記燃料貯蔵用ラックは、前記載置面における水平面状の底面に面接触する水平面状をなす下面と、該下面の外周側に該燃料貯蔵用ラックの外周から前記横方向中央に向かうに従い前記下方に傾斜する傾斜面を備えて形成され、
   隣り合う前記燃料貯蔵用ラックの間及び／又は前記燃料貯蔵用ラックと前記貯蔵ピットの側壁の間に前記傾斜面を備えて形成した復帰板を、前記水平面状の底面に載置して貯蔵される燃料貯蔵用ラックの外側に設置して、前記貯蔵ピットの載置面が形成されていることを特徴とする核燃料貯蔵施設の免震構造。
2. 請求項１に記載の核燃料貯蔵施設の免震構造において、
   前記載置面を形成する傾斜面に球体が設けられていることを特徴とする核燃料貯蔵施設の免震構造。

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