JP5916575B2 - 燃料貯蔵ラックの補強方法および燃料貯蔵ラック - Google Patents

Description

本発明は、原子炉から取り出された使用済の燃料、または原子炉に設置される未使用の燃料を燃料貯蔵設備に一時的に貯蔵するもので、前記燃料が挿入される燃料貯蔵セルを立てた状態で支持する構造の燃料貯蔵ラックを補強するための燃料貯蔵ラックの補強方法、および補強された燃料貯蔵ラックに関する。

原子力発電プラントの１つとして、加圧水型原子炉があり、この加圧水型原子炉では、軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電している。

このような原子力発電プラントでは、加圧水型原子炉から取り出された使用済燃料や、これから加圧水型原子炉に設置される未使用燃料を一時的に貯蔵する燃料貯蔵設備が原子炉建屋に設けられている。燃料貯蔵設備は、燃料から放出される放射線を遮蔽するため、燃料プールの冷却水中に、棒状の燃料を立てた状態で支持する燃料貯蔵ラックが設置される。

従来、燃料貯蔵ラックは、例えば、特許文献１に示すように、１本の棒状の燃料につき１つの燃料貯蔵セルを設け、この燃料貯蔵セルを立てた状態で複数配列したものである。具体的には、燃料貯蔵セルを立てた状態として上下２箇所で支持する上部支持部材と下部支持部材とを有している。特許文献１において図１９に示される各支持部材は、棒状の第一支持部材および第二支持部材が互いに直交して格子状に組まれたもので水平配置された両端が燃料プールの内壁面に固定されている。そして、この格子状に組まれた上部支持部材および下部支持部材の矩形状の開口部分に燃料貯蔵セルが挿入支持されている。また、特許文献１において図２０に示される各支持部材は、板状の支持部材に複数の矩形状の穴が配列されたもので水平配置された外側の縁部が燃料プールの内壁面に固定されている。そして、矩形状の穴に燃料貯蔵セルが挿入支持されている。

また、従来、燃料貯蔵セルは、例えば、特許文献２の図１に示すように、上下に長手状に形成されたアングル材（アングル状材）を４隅に配置し、各アングル材の長手方向の複数箇所を中間結合材により結合したもので、その上端部に、各アングル材の間を塞ぐように筒状となる上部結合板が設けられている。すなわち、この燃料貯蔵セルは、隣接する各アングル材の間において、アングル材と、中間結合材や上部結合板とで囲まれた側面窓が形成されている、いわゆる鳥籠状の構造体である。

特開平８−６８８９０号公報 特開平５−４０１９５号公報

現状の原子力発電設備においては、特許文献２における燃料貯蔵セルが、特許文献１における支持部材に支持された燃料貯蔵ラックに適用されているものがある。しかし、上述した鳥籠状の燃料貯蔵セルは、特許文献１の図１９や図２０に示すような角筒状の燃料貯蔵セルと比較して断面剛性が低い。このため、例えば、角筒状の燃料貯蔵セルに交換したり、補強したりすることが考えられるが、既存の燃料貯蔵ラックにおいて、燃料貯蔵セルに燃料が挿入されているものもあるため、燃料プールの冷却水を排出したり、作業員が近づいたりすることはできない。また、燃料貯蔵セルは、放射性物質が付着しており、これを除去し難いことから、燃料プールの冷却水の外に取り出すことは避けなければならない。当然、燃料が挿入されている燃料貯蔵セルを燃料プールの冷却水の外に取り出すことはできない。従って、燃料貯蔵セルが燃料プールの冷却水中に配置されている状態で燃料貯蔵ラックを補強することが望まれている。

本発明は上述した課題を解決するものであり、燃料プールの冷却水中にある燃料貯蔵ラックを補強することのできる燃料貯蔵ラックの補強方法および燃料貯蔵ラックを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明の燃料貯蔵ラックの補強方法は、長手状に延在する４本のアングル材を４隅に配置するように各前記アングル材の長手方向の複数箇所を結合材で結合することで上部が開口する枠状に形成され、燃料プールの冷却水中に複数配列された状態で上部開口から燃料が挿入される燃料貯蔵セルと、前記燃料貯蔵セルを前記燃料プールの冷却水中で支持する支持部材とを含む燃料貯蔵ラックの補強方法であって、前記燃料プールの冷却水中に前記燃料貯蔵ラックが配置されている状態で、前記燃料貯蔵セルの間に補強部材を積層配置する工程と、次に、前記補強部材を側方に拡大変形させて前記燃料貯蔵セルの外周部に接触させる工程と、を含むことを特徴とする。

燃料貯蔵セルは、４隅のアングル材を結合材で部分的に支えられており、隣接する燃料貯蔵セルの間に間隔があることから、水平方向に振動し易く、地震力により振幅が大きくなるおそれがある。この燃料貯蔵ラックの補強方法によれば、燃料貯蔵セルの間に当該燃料貯蔵セルに接触するように補強部材を積層配置することから、燃料貯蔵セルの振動を抑制する。この結果、燃料プールの冷却水中にある燃料貯蔵ラックを補強することができる。

また、第２の発明の燃料貯蔵ラックの補強方法は、第１の発明において、前記燃料貯蔵セルの下端部に前記燃料の底部を挿入支持する挿入穴を有する底板が設けられており、少なくとも前記底板の下側位置に、内外に前記燃料プールの冷却水を流通させる補強部材を配置することを特徴とする。

燃料貯蔵セルは、その下端部に底板が底上げされた状態で設けられ、各アングル材の間を通して冷却水を流通させるように構成されている。この燃料貯蔵ラックの補強方法によれば、少なくとも、底板の下側位置に、内外に燃料プールの冷却水を流通させる補強部材を配置することで、補強部材を流通した冷却水が燃料貯蔵セルに流通する。この結果、燃料を冷却する冷却水を燃料貯蔵セルに対して満遍なく導くことができる。

また、第３の発明の燃料貯蔵ラックの補強方法は、第１または第２の発明において、前記燃料貯蔵ラックと前記燃料プールの内壁面との間にも前記補強部材を積層配置することを特徴とする。

この燃料貯蔵ラックの補強方法によれば、燃料貯蔵ラック全体の振動をも抑止するため、燃料プールの冷却水中にある燃料貯蔵ラックを補強する効果を顕著に得ることができる。

また、第４の発明の燃料貯蔵ラックは、長手状に延在する４本のアングル材を４隅に配置するように各前記アングル材の長手方向の複数箇所を結合材で結合することで上部が開口する枠状に形成され、燃料プールの冷却水中に複数配列された状態で上部開口から燃料が挿入される燃料貯蔵セルと、前記燃料貯蔵セルを前記燃料プールの冷却水中で支持する支持部材とを含む燃料貯蔵ラックにおいて、前記燃料貯蔵セルの間に積層配置される補強部材を含むことを特徴とする。

燃料貯蔵セルは、４隅のアングル材を結合材で部分的に支えられており、隣接する燃料貯蔵セルの間に間隔があることから、水平方向に振動し易く、地震力により振幅が大きくなるおそれがある。この燃料貯蔵ラックの補強方法によれば、燃料貯蔵セルの間に当該燃料貯蔵セルに接触するように補強部材を積層配置することから、燃料貯蔵セルの振動を抑制する。この結果、燃料プールの冷却水中にある燃料貯蔵ラックを補強することができる。

また、第５の発明の燃料貯蔵ラックは、第４の発明において、前記補強部材が、筒状に形成されていることを特徴とする。

この燃料貯蔵ラックによれば、補強部材が筒状に形成されることで、補強部材の内外に冷却水が満たされる。これにより、高速中性子を減速して熱中性子に変換する機能を有する冷却水を補強部材が確保するため、燃料の臨界防止効果を顕著に得ることができる。

また、第６の発明の燃料貯蔵ラックは、第４の発明において、前記補強部材が、その外周部に蛇腹部を有することを特徴とする。

この燃料貯蔵ラックによれば、蛇腹部により補強部材を側方に容易に拡大変形させることが可能になるため、この拡大変形によって補強部材を燃料貯蔵セルに対して接触させることができ、燃料プールの冷却水中にある燃料貯蔵ラックを補強する効果を顕著に得ることができる。

また、第７の発明の燃料貯蔵ラックは、第４の発明において、前記補強部材が、密封構造とされた内部に前記燃料から放出される高速中性子を減速させる減速材が充填されていることを特徴とする。

この燃料貯蔵ラックによれば、減速材により燃料の冷却性および未臨界性を向上することができる。

また、第８の発明の燃料貯蔵ラックは、第４〜第７の何れか１つの発明において、前記補強部材が、中性子吸収材を添加されていることを特徴とする。

この燃料貯蔵ラックによれば、中性子吸収材の添加により燃料の冷却性および未臨界性を向上することができる。

本発明によれば、燃料プールの冷却水中にある燃料貯蔵ラックを補強することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの側断面図である。 図２は、図１に示す燃料貯蔵ラックの補強部材を示す斜視図である。 図３は、図１に示す燃料貯蔵ラックの平断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す側面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す側面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す側面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す側面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す平断面図である。 図９は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す平断面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す側面図である。 図１１は、図１０に示す補強部材の平断面図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す平面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す平断面図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の使用形態を示す側面図である。 図１５は、本発明の実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す側断面図である。 図１６は、原子力発電プラントを示す概略構成図である。 図１７は、原子炉格納容器を示す概略図である。 図１８は、燃料貯蔵ラックを示す斜視図である。 図１９は、燃料貯蔵セルを示す側断面図である。 図２０は、燃料貯蔵セルを示す平断面図である。 図２１は、燃料貯蔵セルを示す斜視図である。 図２２は、燃料貯蔵セルを示す一部拡大斜視図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施形態の燃料貯蔵設備は、原子力発電プラントにおいて適用される。図１６は、原子力発電プラントを示す概略構成図であり、図１７は、原子炉格納容器を示す概略図であり、図１８は、燃料貯蔵ラックを示す斜視図であり、図１９は、燃料貯蔵セルを示す側断面図であり、図２０は、燃料貯蔵セルを示す平断面図（図１９におけるＡ−Ａ拡大断面図）であり、図２１は、燃料貯蔵セルを示す斜視図であり、図２２は、燃料貯蔵セルを示す一部拡大斜視図である。

本実施形態において、原子力発電プラントは、例えば、図１６に示すように、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）１１２が適用される。加圧水型原子炉１１２は、軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する。

この加圧水型原子炉１１２を有する原子力発電プラントにおいて、原子炉格納容器１１１の内部に、加圧水型原子炉１１２および蒸気発生器１１３が格納されている。加圧水型原子炉１１２と蒸気発生器１１３とは、冷却水配管１１４，１１５を介して連結されている。冷却水配管１１４は、加圧器１１６が設けられ、冷却水配管１１５は、冷却水ポンプ１１７が設けられている。この場合、減速材および一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１１６により１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１１２にて、燃料１３４として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水としての軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１１６により所定の高圧に維持された状態で冷却水配管１１４を通して蒸気発生器１１３に送られる。この蒸気発生器１１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１１５を通して加圧水型原子炉１１２に戻される。

蒸気発生器１１３は、原子炉格納容器１１１の外部に設けられたタービン１１８および復水器１１９と冷却水配管１２０，１２１を介して連結されており、冷却水配管１２１に給水ポンプ１２２が設けられている。また、タービン１１８は、発電機１２３が接続され、復水器１１９は、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管１２４および排水管１２５が連結されている。従って、蒸気発生器１１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１２０を通してタービン１１８に送られ、この蒸気によりタービン１１８を駆動して発電機１２３により発電を行う。タービン１１８を駆動した蒸気は、復水器１１９で冷却された後、冷却水配管１２１を通して蒸気発生器１１３に戻される。

このように構成された原子力発電プラントにおいて、原子炉格納容器１１１は、図１７に示すように、その内部に、上述した加圧水型原子炉１１２、蒸気発生器１１３、加圧器１１６などが収容されている。また、原子炉格納容器１１１に隣接して燃料取扱建屋１３０が設置され、この燃料取扱建屋１３０に燃料貯蔵設備１３１が設けられている。

燃料貯蔵設備１３１は、コンクリート製で床面１３２ａおよび内壁面１３２ｂがステンレス製のライニング板で防水被覆された燃料プール１３２を有している。燃料プール１３２は、平面視で矩形状の床面１３２ａの４辺に、内壁面１３２ｂが垂直に立設するように形成されている。この燃料プール１３２は、冷却水が満たされ、その中に燃料貯蔵ラック１０が設置される。燃料貯蔵ラック１０は、加圧水型原子炉１１２で使用された使用済または未使用の燃料１３４（図１８参照）を冷却水中で一時的に貯蔵するものである。

燃料貯蔵ラック１０は、図１８〜図２０に示すように、１本の燃料１３４につき１つの燃料貯蔵セル２０を設け、この燃料貯蔵セル２０を立てた状態で複数配列したものである。本実施形態における燃料貯蔵ラック１０は、燃料貯蔵セル２０を立てた状態として上下２箇所で支持する上部支持部材１１と下部支持部材１２とを有している。各支持部材１１，１２は、棒状の第一支持部材１３および第二支持部材１４が互いに直交して格子状に組まれたもので水平配置された両端１３ａ，１４ａが燃料プール１３２の内壁面１３２ｂに固定されている。そして、この格子状に組まれた上部支持部材１１および下部支持部材１２の矩形状の開口部分に燃料貯蔵セル２０が挿入支持されている。また、図２０に示すように、第一支持部材１３および第二支持部材１４は、燃料貯蔵セル２０の間で平行に２本配置されており、当該２本の間に上下に通じる間隔を空けて設けられている。なお、燃料１３４は、図１８に示すように、複数の燃料棒１３４ａが支持格子１３４ｂにより纏められた状態で支持された四角柱状の燃料集合体として構成されている。

燃料貯蔵セル２０は、図１９〜図２２に示すように、上下に長手状に形成されたアングル材２１を等間隔で４隅に配置し、各アングル材２１の長手方向の複数箇所を結合材により結合したものである。結合材としては、燃料貯蔵セル２０の中間部で各アングル材２１の途中を結合する板状の中間結合材２２や、燃料貯蔵セル２０の上端部で各アングル材２１の間を塞ぐ筒状の上部結合材２３が設けられている。また、燃料貯蔵セル２０は、各アングル材２１の下端部に、燃料１３４の底部を挿入支持する挿入穴２４ａを有する底板２４が設けられている。また、燃料貯蔵セル２０は、各アングル材２１の下端が、燃料プール１３２の床面１３２ａに載置される平板状の脚部２５に固定されている。各アングル材２１は、燃料貯蔵セル２０の４隅を形成するように、断面がＬ字形状に形成されている。また、上部結合材２３は、その上端２３ａが側方に傾斜して開口部分が広がって形成されている。このような燃料貯蔵セル２０は、その上部である上部結合材２３の上端２３ａの開口から、当該上端２３ａの傾斜により案内されて燃料１３４がそれぞれ挿入される。すなわち、この燃料貯蔵セル２０は、隣接する各アングル材２１の間において、アングル材２１と、中間結合材２２や上部結合材２３や脚部２５とで囲まれた側面窓２６が形成されている、いわゆる鳥籠状の構造体である。

以下、上述した燃料貯蔵ラック１０の補強を行うための補強部材について説明する。図１は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの側断面図であり、図２は、図１に示す燃料貯蔵ラックの補強部材を示す斜視図であり、図３は、図１に示す燃料貯蔵ラックの平断面図である。

図１に示すように、補強部材１は、燃料貯蔵セル２０の間で積層配置されている。図１〜図３に示す補強部材１は、鋼材など一定の強度を有する材料により円筒形状に形成されている。この補強部材１は、その径寸法Ｗ（図２参照）が、燃料貯蔵セル２０の間に挿入可能な寸法、すなわち、燃料貯蔵セル２０の間の寸法よりも小さい寸法とされている。また、補強部材１は、その長さ寸法Ｌ（図２参照）が異なる２種類のものが用意されている。補強部材１の１つは、図３に示すように、隣接する燃料貯蔵セル２０のピッチＰ（第一支持部材１３および第二支持部材１４で囲まれて燃料貯蔵セル２０が挿入される領域のピッチ）と等しい長さ寸法Ｌ１として長く形成されている。補強部材１のもう１つは、図３に示すように、燃料貯蔵セル２０の幅寸法と同等の長さ寸法Ｌ２として短く形成されている。これら２種類の補強部材１は、図３に示すように、同じ種類のものが長さ方向を同じく揃えて配置されており、長い補強部材１が隣接する燃料貯蔵セル２０の間で長さ方向に連続して横置きに配置され、短い補強部材１が隣接する燃料貯蔵セル２０の間で長い補強部材１に対して長さ方向を交差させるとともに長い補強部材１を間において横置きに配置される。

このような補強部材１を燃料貯蔵セル２０の間に積層配置する際、各補強部材１を燃料貯蔵セル２０の間に側方から横倒しの状態で挿入する。例えば、最初に、長い補強部材１を長さ方向で連続して１列配置する。次に、長い補強部材１の長さ方向に交差する方向から、短い補強部材１を長い補強部材１に突き当てるように１つ配置し、これを長い補強部材１の連続方向に沿って続けて行う。その後、短い補強部材１を間に置くように同様に１列配置し、次に短い補強部材１を同様に配置する。このように長い補強部材１と短い補強部材１とを交互に燃料貯蔵セル２０の間に側方から横倒しの状態で挿入することで、全ての燃料貯蔵セル２０の間に最下位置の補強部材１の層が形成される。そして、下から上に同様に補強部材１の層を配置していくことで、補強部材１を全ての燃料貯蔵セル２０の間に積層配置する。

別の積層方法として、例えば、最初に長い補強部材１を燃料貯蔵セル２０の間に１つ配置する。次に、長い補強部材１の長さ方向に交差する方向から、短い補強部材１を長い補強部材１に突き当てるように燃料貯蔵セル２０の間において１つずつ配置する。次に、短い補強部材１を間に置くように長い補強部材１を１つ配置する。これにより、１つの燃料貯蔵セル２０の周りが４つの補強部材１で囲まれる。これを続けて行くことで、全ての燃料貯蔵セル２０の間に最下位置の補強部材１の層が形成される。そして、下から上に同様に補強部材１の層を配置していくことで、補強部材１を全ての燃料貯蔵セル２０の間に積層配置する。

なお、補強部材１を燃料貯蔵セル２０の間に側方から横倒しの状態で挿入する場合、図には明示しないが、例えば、屈曲自在なチェーンなどからなる押込機構を有する押込装置を用い、押込機構を燃料プール１３２の外側上方から燃料プール１３２の内壁面１３２ｂと燃料貯蔵ラック１０との間に挿入し、補強部材１を燃料貯蔵セル２０の間に側方から押し込む。

さらに、補強部材１を燃料貯蔵セル２０の間に積層配置する際、補強部材１の１つの層、または補強部材１の複数の層を配置した状態で、両側の燃料貯蔵セル２０の外周部に接触するように補強部材１を側方に拡大変形させる。具体的には、上述したように、第一支持部材１３および第二支持部材１４が、燃料貯蔵セル２０の間で平行に２本配置され、当該２本の間に上下に通じる間隔を空けて設けられており、この第一支持部材１３の間隔および第二支持部材１４の間隔を通して上方から押圧装置（図示せず）で押圧して補強部材１を変形させる。

ところで、補強部材１は、隣接する燃料貯蔵セル２０における各上部結合材２３の上端２３ａの間、第一支持部材１３の間、および第二支持部材１４の間を通過できる大きさであれば、燃料貯蔵セル２０の間に側方から挿入することなく、燃料貯蔵セル２０の間に上方から挿入してもよい。

図４〜図６は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す。図４〜図６では、筒形状の補強部材１の例を示している。

図４に示す補強部材１は、鋼材など一定の強度を有する材料により六角形の筒形状に形成されたものである。図４では、補強部材１を側方に拡大変形させて両側の燃料貯蔵セル２０の外周部に接触させた状態を示している。

図５に示す補強部材１は、鋼材など一定の強度を有する材料により菱形の筒形状に形成されたものである。図５では、補強部材１を側方に拡大変形させて両側の燃料貯蔵セル２０の外周部に接触させた状態を示している。

図６に示す補強部材１は、鋼材など一定の強度を有する材料により三角形の筒形状に形成されたものである。この補強部材１は、三角形の頂部を上方に向けたものを燃料貯蔵セル２０の間で２つ並べ、その各頂部間の凹み部分に、頂部を下方に向けたものを積層配置することで、３つの補強部材１で１つの層をなす。そして、この３つの補強部材１を組み合わせた層が積層配置されている。図６に示す補強部材１は、上方から押圧することで、３つの補強部材１を組み合わせた層が側方に移動することで拡大変形し、複数の補強部材１が共同して両側の燃料貯蔵セル２０の外周部に接触する。なお、図６に示すような複数の補強部材１が共同して両側の燃料貯蔵セル２０の外周部に接触する形態においては、図には明示しないが、三角形の筒形状に代えて円筒形状や他の多角形の筒形状などの補強部材１を用いてもよい。

また、図７は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す。図７では、筒形状以外の補強部材１の例を示している。

図７に示す補強部材１は、鋼材など一定の強度を有する材料によりＶ形の板状に形成されたものである。この補強部材１は、交互に裏返して積層配置することで、２つで１つの菱形をなすように構成される。図７では、補強部材１を側方に拡大変形させて燃料貯蔵セル２０の外周部に接触させた状態を示している。

また、図８〜図１１は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す。図８〜図１１では、筒形状以外の補強部材１の例を示しており、その外周部を鋼材など一定の強度を有する材料により蛇腹状に形成されている。

補強部材１の外周部の蛇腹部１ａは、図８の平断面図のようにジグザグ形状であっても、図９の平断面図に示すように円弧形状であってもよい。また、蛇腹部１ａの両端は、燃料プール１３２の冷却水を流通させる穴部１ｂを有する端板が設けられている。なお、蛇腹部１ａは、軽量化および燃料プール１３２の冷却水を流通させるためにパンチングプレートにより形成されていてもよい。

この蛇腹状の補強部材１は、両穴部１ｂを側方に向けるように横倒しに配置され、上述した円筒形状の補強部材１と同様に燃料貯蔵セル２０の間に側方から挿入する。そして、上方から押圧することで蛇腹部１ａを側方および長さ方向に拡大変形させ燃料貯蔵セル２０の外周部に接触させる。

蛇腹状の補強部材１は、その外形（断面形状）が矩形、多角形、円形、楕円形、長円形などとされる。外形は、両側の燃料貯蔵セル２０への接触が比較的多い矩形や多角形が好ましい。また、蛇腹状の補強部材１の外形が図１０の側面図に示す円形（または楕円形や長円形）のように両側の燃料貯蔵セル２０への接触が比較的少ない場合は、図１０の側面図および図１１の平断面図に示すように、変形時に両側の燃料貯蔵セル２０に接触する当板１ｃを設けることが好ましい。

また、図１２は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す。図１２では、筒形状以外の補強部材１の例を示しており、その外形を鋼材など一定の強度を有する材料により球状に形成されている。

球状の補強部材１は、燃料プール１３２の冷却水を流通させる穴部１ｂを有するとともに、変形時に両側の燃料貯蔵セル２０に接触する当板１ｃを有する。また、球状の補強部材１は、軽量化および燃料プール１３２の冷却水を流通させるためにパンチングプレートにより形成されていてもよい。

この球状の補強部材１は、上述した円筒形状の補強部材１と同様に燃料貯蔵セル２０の間に側方から挿入する。そして、上方から押圧することで側方および長さ方向に拡大変形させ燃料貯蔵セル２０の外周部に当板１ｃを接触させる。

また、図１３は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す。図１３では、筒形状以外の補強部材１の例を示しており、鋼材など一定の強度を有する材料により密封構造とされている。

密封構造の補強部材１は、例えば、筒状の両端を封止したものであり、筒状の断面形状は矩形、多角形、円形、楕円形、長円形などとされる。そして、その内部に、高速中性子を減速させる減速材（例えば、ホウ酸水など）１ｄが充填されている。

この密封構造の補強部材１は、上述した円筒形状の補強部材１と同様に燃料貯蔵セル２０の間に側方から横倒しの状態で挿入する。そして、上方から押圧することで側方および長さ方向に拡大変形させ燃料貯蔵セル２０の外周部に接触させる。なお、密封構造の補強部材１は、変形させた際に密封状態が維持できる強度としておく。

なお、図１３では、密封構造の補強部材１として缶型のものを示しているが、例えば、図８〜図１２の補強部材１において穴部１ｂを無くして密封構造とし、その内部に減速材１ｄを充填してもよい。

なお、密封構造の補強部材１は、燃料貯蔵セル２０の間に上から下まで全て配置してよいが、このようにすると燃料プール１３２の冷却水の流通を妨げる傾向となる。上述したように、燃料貯蔵セル２０は、その下端部に燃料１３４の底部を挿入支持する挿入穴２４ａを有する底板２４が底上げされた状態で設けられ、各アングル材２１の間を通して冷却水を流通させるように構成されている。このため、図１４の側面図に示すように、少なくとも底板２４の下側位置に、内外に冷却水を流通させる補強部材１Ａ（例えば、図２、図４〜図１２に示す補強部材１）を配置し、その上層に密封構造の補強部材１Ｂ（１）を配置する。

また、図１５は、本実施形態に係る燃料貯蔵ラックの補強部材の他の例を示す。図１５では、燃料貯蔵ラック１０と燃料プール１３２の内壁面１３２ｂとの間にも補強部材１を積層配置している。

この場合、補強部材１は、上述した図２、図４〜図１３に示すものが適用される。そして、この補強部材１は、燃料貯蔵ラック１０における最外周に配置された燃料貯蔵セル２０と、燃料プール１３２の内壁面１３２ｂとの間に配置される。補強部材１が、第一支持部材１３の間および第二支持部材１４の間を通過できる大きさであれば、上方から挿入し、そうでない場合は側方から挿入する。そして、上方から押圧することで側方に拡大変形させ燃料貯蔵セル２０の外周部および燃料プール１３２の内壁面１３２ｂに接触させる。

以上のように、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０の補強方法は、長手状に延在する４本のアングル材２１を４隅に配置するように各アングル材２１の長手方向の複数箇所を結合材で結合することで上部が開口する枠状に形成され、燃料プール１３２の冷却水中に複数配列された状態で上部開口から燃料１３４が挿入される燃料貯蔵セル２０と、燃料貯蔵セル２０を燃料プール１３２の冷却水中で支持する支持部材１１，１２とを含む燃料貯蔵ラック１０の補強方法であって、燃料プール１３２の冷却水中に燃料貯蔵ラック１０が配置されている状態で、燃料貯蔵セル２０の間に補強部材１を積層配置する工程と、次に、補強部材１を側方に拡大変形させて燃料貯蔵セル２０の外周部に接触させる工程と、を含む。

燃料貯蔵セル２０は、４隅のアングル材２１を結合材で部分的に支えており、隣接する燃料貯蔵セル２０の間に間隔があることから、水平方向に振動し易く、地震力により振幅が大きくなるおそれがある。この燃料貯蔵ラック１０の補強方法によれば、燃料貯蔵セル２０の間に当該燃料貯蔵セル２０に接触するように補強部材１を積層配置することから、燃料貯蔵セル２０の振動を抑制する。この結果、燃料プール１３２の冷却水中にある燃料貯蔵ラック１０を補強することが可能になる。

なお、燃料１３４の崩壊熱は、燃料プール１３２の冷却水により冷却されるが、この崩壊熱を効率よく除去するためには、燃料１３４が挿入される燃料貯蔵セル２０の間に冷却水を通過させずに燃料貯蔵セル２０の内部に冷却水を通過させるとよい。この燃料貯蔵ラック１０の補強方法によれば、燃料貯蔵セル２０の間に補強部材１を積層配置することから、冷却水が燃料貯蔵セル２０の内部を通過し易くなるため、燃料１３４を効率よく冷却することが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０の補強方法は、燃料貯蔵セル２０の下端部に燃料１３４の底部を挿入支持する挿入穴２４ａを有する底板２４が設けられており、少なくとも前記底板２４の下側位置に、内外に燃料プール１３２の冷却水を流通させる補強部材１を配置することが好ましい。

燃料貯蔵セル２０は、その下端部に底板２４が底上げされた状態で設けられ、各アングル材２１の間を通して冷却水を流通させるように構成されている。この燃料貯蔵ラック１０の補強方法によれば、少なくとも、底板２４の下側位置に、内外に燃料プール１３２の冷却水を流通させる補強部材１を配置することで、補強部材１を流通した冷却水が燃料貯蔵セル２０に流通する。この結果、燃料１３４を冷却する冷却水を燃料貯蔵セル２０に対して満遍なく導くことが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０の補強方法は、燃料貯蔵ラック１０と燃料プール１３２の内壁面１３２ｂとの間にも補強部材１を積層配置することが好ましい。

この燃料貯蔵ラック１０の補強方法によれば、燃料貯蔵ラック１０全体の振動をも抑止するため、燃料プール１３２の冷却水中にある燃料貯蔵ラック１０を補強する効果を顕著に得ることが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０は、長手状に延在する４本のアングル材２１を４隅に配置するように各アングル材２１の長手方向の複数箇所を結合材で結合することで上部が開口する枠状に形成され、燃料プール１３２の冷却水中に複数配列された状態で上部開口から燃料１３４が挿入される燃料貯蔵セル２０と、燃料貯蔵セル２０を燃料プール１３２の冷却水中で支持する支持部材１１，１２とを含む燃料貯蔵ラック１０において、燃料貯蔵セル２０の間に積層配置される補強部材１を含む。

燃料貯蔵セル２０は、４隅のアングル材２１を結合材で部分的に支えており、隣接する燃料貯蔵セル２０の間に間隔があることから、水平方向に振動し易く、地震力により振幅が大きくなるおそれがある。この燃料貯蔵ラック１０の補強方法によれば、燃料貯蔵セル２０の間に当該燃料貯蔵セル２０に接触するように補強部材１を積層配置することから、燃料貯蔵セル２０の振動を抑制する。この結果、燃料プール１３２の冷却水中にある燃料貯蔵ラック１０を補強することが可能になる。

なお、燃料１３４の崩壊熱は、燃料プール１３２の冷却水により冷却されるが、この崩壊熱を効率よく除去するためには、燃料１３４が挿入される燃料貯蔵セル２０の間に冷却水を通過させずに燃料貯蔵セル２０の内部に冷却水を通過させるとよい。この燃料貯蔵ラック１０によれば、燃料貯蔵セル２０の間に補強部材１を積層配置することから、冷却水が燃料貯蔵セル２０の内部を通過し易くなるため、燃料１３４を効率よく冷却することが可能になる。

なお、本実施形態において、燃料貯蔵セル２０の間で積層配置される補強部材１は、燃料貯蔵セル２０の周りを囲むように配置されているが、これに限らない。例えば、図３に示す長い補強部材１のみにより、燃料貯蔵セル２０の両側を挟むようにしてもよい。このような構成であっても、燃料貯蔵セル２０の振動を抑制する。この結果、燃料プール１３２の冷却水中にある燃料貯蔵ラック１０を補強することが可能になる。しかも、燃料貯蔵セル２０の周りを囲むように補強部材１を配置する構成と比較して、補強部材１を配置する手間を低減することが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０は、補強部材１が、筒状に形成されていることが好ましい。

この燃料貯蔵ラック１０によれば、補強部材１が筒状に形成されることで、補強部材１の内外に冷却水が満たされる。これにより、高速中性子を減速して熱中性子に変換する機能を有する冷却水を補強部材１が確保するため、燃料１３４の臨界防止効果を顕著に得ることが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０は、補強部材１が、その外周部に蛇腹部１ａを有することが好ましい。

この燃料貯蔵ラック１０によれば、蛇腹部１ａにより補強部材１を側方に容易に拡大変形させることが可能になるため、この拡大変形によって補強部材１を燃料貯蔵セル２０に対して接触させることができ、燃料プール１３２の冷却水中にある燃料貯蔵ラック１０を補強する効果を顕著に得ることが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０は、補強部材１が、密封構造とされた内部に燃料１３４から放出される高速中性子を減速させる減速材１ｄが充填されていることが好ましい。

この燃料貯蔵ラック１０によれば、減速材１ｄにより燃料１３４の冷却性および未臨界性を向上することが可能になる。

また、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０は、補強部材１が、中性子吸収材（例えば、ボロンまたはガドリニウム）を添加されていることが好ましい。

この燃料貯蔵ラック１０によれば、中性子吸収材の添加により燃料１３４の冷却性および未臨界性を向上することが可能になる。

なお、本実施形態の燃料貯蔵ラック１０は、補強部材１が少なくとも水平方向に変形するように構成されていることが好ましい。

この燃料貯蔵ラック１０によれば、仮に、燃料１３４の崩壊熱により燃料貯蔵セル２０や燃料貯蔵ラック１０が変形した場合であっても、補強部材１の変形により燃料貯蔵セル２０および燃料貯蔵ラック１０の破損を抑制することが可能になる。

１（１Ａ，１Ｂ） 補強部材
１ａ 蛇腹部
１ｂ 穴部
１ｃ 当板
１ｄ 減速材
１０ 燃料貯蔵ラック
１１ 上部支持部材（支持部材）
１２ 下部支持部材（支持部材）
１３ 第一支持部材
１４ 第二支持部材
２０ 燃料貯蔵セル
２１ アングル材
２２ 中間結合材
２３ 上部結合材
２３ａ 上端
２４ 底板
２４ａ 挿入穴
２５ 脚部
２６ 側面窓
１３２ 燃料プール
１３２ａ 床面
１３２ｂ 内壁面
１３４ 燃料

Claims (8)

1. 長手状に延在する４本のアングル材を４隅に配置するように各前記アングル材の長手方向の複数箇所を結合材で結合することで上部が開口する枠状に形成され、燃料プールの冷却水中に複数配列された状態で上部開口から燃料が挿入される燃料貯蔵セルと、前記燃料貯蔵セルを前記燃料プールの冷却水中で支持する支持部材とを含む燃料貯蔵ラックの補強方法であって、
   前記燃料プールの冷却水中に前記燃料貯蔵ラックが配置されている状態で、前記燃料貯蔵セルの間に補強部材を積層配置する工程と、
   次に、前記補強部材を側方に拡大変形させて前記燃料貯蔵セルの外周部に接触させる工程と、
   を含むことを特徴とする燃料貯蔵ラックの補強方法。
2. 前記燃料貯蔵セルの下端部に前記燃料の底部を挿入支持する挿入穴を有する底板が設けられており、少なくとも前記底板の下側位置に、内外に前記燃料プールの冷却水を流通させる補強部材を配置することを特徴とする請求項１に記載の燃料貯蔵ラックの補強方法。
3. 前記燃料貯蔵ラックと前記燃料プールの内壁面との間にも前記補強部材を積層配置することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料貯蔵ラックの補強方法。
4. 長手状に延在する４本のアングル材を４隅に配置するように各前記アングル材の長手方向の複数箇所を結合材で結合することで上部が開口する枠状に形成され、燃料プールの冷却水中に複数配列された状態で上部開口から燃料が挿入される燃料貯蔵セルと、棒状の第一支持部材および第二支持部材が互いに直交して格子状に組まれ矩形状の開口部分に前記燃料貯蔵セルを挿入して前記燃料貯蔵セルを前記燃料プールの冷却水中で支持する支持部材とを含む燃料貯蔵ラックにおいて、
   前記支持部材とは別に前記燃料貯蔵セルの間に積層配置される補強部材を含むことを特徴とする燃料貯蔵ラック。
5. 前記補強部材が、筒状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料貯蔵ラック。
6. 前記補強部材が、その外周部に蛇腹部を有することを特徴とする請求項４に記載の燃料貯蔵ラック。
7. 前記補強部材が、密封構造とされた内部に前記燃料から放出される高速中性子を減速させる減速材が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料貯蔵ラック。
8. 前記補強部材が、中性子吸収材を添加されていることを特徴とする請求項４〜７の何れか１つに記載の燃料貯蔵ラック。

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