JP6276556B2 - 燃料貯蔵設備 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉から取り出された使用済燃料などを一時的に貯蔵する燃料ラックを有する燃料貯蔵設備に関するものである。

原子力発電プラントの一つとして、加圧水型原子炉があり、この加圧水型原子炉は、軽水を原子炉冷却材及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ものであり、この蒸気をタービン発電機へ送って発電することができる。

このような原子力発電プラントは、加圧水型原子炉から取り出された使用済燃料を一時的に貯蔵する燃料プールが原子炉建屋に設けられており、この燃料プールは、多数の使用済燃料を立てた状態で支持する燃料ラックが設置されている。このような燃料ラックは、一般的に、ベースプレートを介して底面に固定されている。しかし、このように燃料ラックを固定した場合、地震発生時などにベースプレートに大きな荷重が作用することから、大型化を招いてしまう。そのため、燃料ラックを燃料プールに固定せずに、底面に対して滑動可能に載置することで、地震発生時などに作用する水平力を水の流体付加減衰効果と共に、燃料ラックの滑動によって吸収するものが提案されている。

このような燃料ラックとしては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。特許文献１に記載されたラック支持構造は、施設の壁面と底面に設けられるラックとを接続する支持構造本体として、異なるばね定数に設定された複数のばね部材を設けたものである。また、特許文献２に記載された使用済燃料ラックの支持構造は、隣接する使用済燃料ラック同士を複数のダンパ装置により連結するものである。

特開２０１３−１２４８７２号公報 特開２０１３−１２７４３２号公報

特許文献１のラック支持構造は、施設の壁面とラックとを複数のばね部材により接続するものである。この場合、ばね部材を配置する必要から施設の壁面とラックとの距離を大きく取ることができず、ラックが滑動して壁面に衝突してしまうおそれがあり、地震荷重が増大すると地震力を受けるばねの設計も困難となる。また、施設内に多数のラックを載置した場合、中央部のラックを支持することができない。一方、特許文献２の使用済燃料ラックの支持構造は、使用済燃料ラック同士をダンパ装置により連結するものである。地震が発生したとき、ラックは水平方向に移動するだけでなく、鉛直方向にロッキング振動（ラックが両端を中心に回転運動を繰り返す振動）する。使用済燃料ラック同士をダンパ装置により連結すると、このロッキング振動を制限することとなり、ダンパ装置が損傷してしまうおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、複数の燃料ラックの衝突を防止すると共に振動を抑制して安定した支持を可能とする燃料貯蔵設備を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の燃料貯蔵設備は、核燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能なセル収納部を有する燃料ラックが燃料プール内の底面に所定の隙間をあけて複数隣接して載置され、隣接する前記燃料ラック同士が連結装置により連結される燃料貯蔵設備において、前記連結装置は、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材と、前記連結装置と直列に連結される弾性部材と、を有することを特徴とするものである。

従って、地震発生時に、地震のエネルギが複数の燃料ラックに作用することで、各燃料ラックは、水平方向に振動すると共に、鉛直方向にロッキング振動する。このとき、連結装置が水平方向作動代と鉛直方向作動代を有することから、燃料ラックのロッキング振動が制限されずに許容されるため、地震のエネルギが一部ロッキング振動により消散され、結果として、燃料ラックの水平振動量が低減される。また、連結装置が弾性部材を有することから、燃料ラックの水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック同士の衝突が防止される。その結果、燃料ラックの安定した支持を可能として耐震性を向上することができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記連結部材は、鉛直方向の上方に開放される凹部と、前記凹部内に前記水平方向作動代と前記鉛直方向作動代が確保されるように挿入可能な凸部とを有することを特徴としている。

従って、連結部材に設けた凹部と凸部により水平方向作動代と鉛直方向作動代を確保することで、構造の簡素化を可能とすることができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記凹部と前記凸部は、隣接する前記燃料ラックの接近離間方向に所定水平方向隙間が設けられると共に、所定鉛直方向隙間が設けられることを特徴としている。

従って、凹部と凸部の間に所定水平方向隙間と所定鉛直方向隙間を設けることで、簡単な構成で容易に水平方向作動代と鉛直方向作動代を確保することができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記凹部と前記凸部のいずれか一方が隣接する一方の前記燃料ラックの壁面に固定され、他方が前記弾性部材を介して隣接する他方の前記燃料ラックの壁面に固定されることを特徴としている。

従って、凹部と凸部と弾性部材を隣接する燃料ラックの間に効率良く配置することができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記凹部は、少なくとも上方が開放される溝であり、前記凸部は、前記溝に挿入可能な平板片であることを特徴としている。

従って、連結部材の構造を簡素化することができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記凹部は、鉛直方向に貫通する開口であり、前記凸部は、前記開口に挿入可能な軸であることを特徴としている。

従って、凹部を開口として凸部を軸とすることで、更なる構造の簡素化を可能とすることができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記凹部は、前記凸部の挿入方向に向けて前記水平方向作動代が減少するガイド板が設けられることを特徴としている。

従って、凸部を凹部に挿入するとき、ガイド板により水平方向に対して位置決めされることで、ラックを適正位置に配置することができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記連結部材は、一端部が隣接する前記燃料ラックの壁面に固定されて他端部が鉛直方向の上方に延出する一対の第１係合片と、前記一対の第１係合片の各他端部に上方から係合する第２係合片を有することを特徴としている。

従って、各ラックに第１係合片を固定してから所定の位置に配置し、その後、第２係合片を第１係合片に係合させればよく、組付性を向上することができる。

本発明の燃料貯蔵設備では、前記弾性部材は、ばねまたはダンパであることを特徴としている。

従って、弾性部材の簡素化を可能とすることができる。

本発明の燃料貯蔵設備によれば、燃料ラック同士を連結する連結装置として、水平方向作動代と鉛直方向作動代を有する連結部材と、連結装置と直列に連結される弾性部材とを設けるので、複数の燃料ラックの衝突を防止すると共に振動を抑制して安定した支持を可能とすることで、耐震性を向上することができる。

図１は、第１実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。 図２は、燃料貯蔵設備を表す概略図である。 図３は、隣接する燃料ラックの連結部を表す正面概略図である。 図４は、隣接する燃料ラックの連結部を表す平面概略図である。 図５は、隣接する燃料ラックの連結部の変形例を表す平面概略図である。 図６は、隣接する燃料ラックの連結部の変形例を表す正面概略図である。 図７は、原子力発電プラントを表す概略構成図である。 図８は、原子炉格納容器を表す概略図である。 図９は、第２実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。 図１０は、第３実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。 図１１は、第４実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る燃料貯蔵設備の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図７は、原子力発電プラントを表す概略構成図、図８は、原子炉格納容器を表す概略図である。

本実施形態の原子力発電プラントに適用された原子炉は、軽水を原子炉冷却材及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加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

即ち、この加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図７に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及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１６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１２にて、核燃料として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧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１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、原子炉格納容器１１の外部に設けられたタービン１８及び復水器１９と冷却水配管２０，２１を介して連結されており、冷却水配管２１に給水ポンプ２２が設けられている。また、タービン１８には発電機２３が接続され、復水器１９には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２４及び排水管２５が連結されている。従って、蒸気発生器１３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２０を通してタービン１８に送られ、この蒸気によりタービン１８を駆動して発電機２３により発電を行う。タービン１８を駆動した蒸気は、復水器１９で冷却された後、冷却水配管２１を通して蒸気発生器１３に戻される。

このように構成された原子力発電プラントの原子炉格納容器１１は、図８に示すように、内部に上述した加圧水型原子炉１２、蒸気発生器１３、加圧器１６などが収容されている。一方、原子炉格納容器１１に隣接して燃料取扱建屋３０が設置され、この燃料取扱建屋３０内に燃料プール３１が設けられており、この燃料プール３１の内部に燃料ラック３２が設置されている。この燃料ラック３２は、加圧水型原子炉１２で使用された使用済の燃料、または、これから加圧水型原子炉１２で使用する新しい燃料を一時的に貯蔵するものであり、この燃料ラック３２に貯蔵された燃料は、燃料プール３１に充填され、且つ、循環する冷却水により冷却可能となっている。ここで、燃料（核燃料）とは、燃料集合体である。

ここで、第１実施形態の燃料貯蔵設備について詳細に説明する。図１は、第１実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図、図２は、燃料貯蔵設備を表す概略図、図３は、隣接する燃料ラックの連結部を表す正面概略図、図４は、隣接する燃料ラックの連結部を表す平面概略図である。

燃料ラック３２は、図１及び図２に示すように、四角筒形状をなし、底付で上方が開口している。そして、燃料ラック３２は、内部に鉛直方向に沿う四角管が水平方向に複数均等間隔で配置され、各四角管が溶接により固定されることで複数のセル収納部４１が形成されている。燃料ラック３２は、この複数のセル収納部４１に燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入して収納可能となっている。

一方、燃料プール３１は、水平方向に沿った底面３１ａと、鉛直方向に沿った４個の壁面３１ｂを有し、内部に冷却水が充填されている。燃料ラック３２は、この燃料プール３１内の中央部にて、所定の隙間をもって９個配置されており、各壁面３１ｂとの間に所定の隙間が確保されている。この場合、燃料プール３１は、全ての燃料ラック３２が冷却水に浸漬されるように冷却水量が調整されている。

なお、本実施形態では、燃料ラック３２を燃料プール３１内に９個配置したが、この個数に限定されるものではなく、９個より少なくても多くてもよいものである。また、燃料ラック３２を燃料プール３１の底面３１ａに直接載置したが、燃料ラック３２の下部に複数の脚部を装着し、この各脚部を介して燃料プール３１の底面３１ａに載置してもよい。

本実施形態の燃料ラック３２の支持構造では、隣接する複数の燃料ラック３２同士が連結装置５１により連結されている。この連結装置５１は、隣接する燃料ラック３２の対向する各壁面に対して水平方向に複数（本実施形態では、２個）配置されると共に、鉛直方向に複数（本実施形態では、２個）配置されている。但し、連結装置５１の配置個数は、燃料ラック３２大きさなどに応じて適宜変更してもよい。

連結装置５１は、図３及び図４に示すように、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材５２と、この連結装置５２と直列に連結される弾性部材としてのコイルばね５３とを有している。

連結部材５２は、第１係合片５４と第２係合片５５とを有している。第１係合片５４は、対向する一対の縦壁部５４ａの下端部が底部５４ｂにより連結されて構成されることで、鉛直方向の上方に開放する凹部５６が形成されている。この凹部５６は、上方及び側方が開放される溝となっている。第２係合片５５は、縦壁部５５ａの上端部に横壁部５５ｂ端部が連結されて構成されることで、鉛直方向の下方に延出する凸部５７が形成されている。この凸部５７は、所定の厚さを有して凹部（溝）５６に挿入可能な平板片となっている。

凹部５６を有する第１係合片５４がコイルばね５３を介して隣接する一方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定され、凸部５７を有する第２係合片５５が隣接する他方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定されている。

そして、第２係合片５５は、凸部５７が第１係合片５４の凹部５６に上方から挿入されている。このとき、連結部材５２は、第２係合片５５の凸部５７と第１係合片５４の凹部５６との間に、水平方向作動代と鉛直方向作動代が確保されるように所定隙間が設けられている。即ち、凹部５６と凸部５７は、隣接する燃料ラック３２Ａ，３２Ｂの接近離間方向に所定水平方向隙間Ｓ１が設けられると共に、所定鉛直方向隙間Ｓ２が設けられている。

また、コイルばね５３は、第１係合片５４の一方の縦壁部５４ａと燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａとの間に張設されている。この場合、コイルばね５３は、第１係合片５４と燃料ラック３２Ａとの間で、水平方向に複数（本実施形態では、２個）配置されると共に、鉛直方向に複数（本実施形態では、２個）配置されている。

このように複数の燃料ラック３２は、燃料プール３１の底面３１ａ上に載置され、上部同士と下部同士がそれぞれ連結装置５１により連結されている。そのため、地震の発生時に、地震のエネルギが複数の燃料ラック３２に作用することで、各燃料ラック３２は、水平方向に振動すると共に、鉛直方向にロッキング振動する。この場合、各燃料ラック３２は、収納される燃料の本数または位置が相違することから、異なる振動となる。

このとき、連結装置５１は、水平方向作動代と鉛直方向作動代を有していることから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容される。即ち、第１係合片５４と第２係合片５５との間に所定水平方向隙間Ｓ１と所定鉛直方向隙間Ｓ２が確保されていることから、隣接する燃料ラック３２は、適正にロッキング振動することができる。そのため、地震のエネルギの一部がロッキング振動により消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。なお、コイルばね５３は、燃料ラック３２のロッキング振動時に、水平方向と鉛直方向の変形が可能となっている。

また、各燃料ラック３２が異なるロッキング振動を発生しても、水平方向作動代と鉛直方向作動代により互いの衝突が抑制される。そして、燃料ラック３２が水平振動するとき、燃料ラック３２の下面と燃料プール３１の底面３１ａが滑ることで、その摩擦により地震のエネルギの一部が消散される。また、連結装置５１がコイルばね５３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。

なお、本実施形態では、連結部材５２を第１係合片５４と第２係合片５５から構成し、第１係合片５４の凹部５６を溝とし、第２係合片５５の凸部５７を平板片としたが、この構成に限定されるものではない。

図５は、隣接する燃料ラックの連結部の変形例を表す平面概略図である。この変形例の燃料ラック３２の支持構造では、図５に示すように、隣接する複数の燃料ラック３２同士が連結装置６１により連結されている。この連結装置６１は、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材６２と、この連結部材６２と直列に連結される弾性部材としてのコイルばね５３とを有している。

連結部材６２は、第１係合片６４と第２係合片５５とを有している。第１係合片６４は、対向する一対の第１縦壁部６４ａと対向する一対の第２縦壁部６４ｂにより四角筒が形成され、その下端部が底部５４ｃにより連結されて構成されることで、鉛直方向の上方に開放する凹部６６が形成されている。この凹部６６は、上方のみが開放される箱形形状をなしている。第２係合片５５は、凸部５７を有し、この凸部５７は、所定の厚さを有して凹部６６に挿入可能な平板片となっている。

そして、凹部６６を有する第１係合片６４がコイルばね５３を介して隣接する一方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定され、凸部５７を有する第２係合片５５が隣接する他方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定されている。

そして、第２係合片５５は、凸部５７が第１係合片６４の凹部６６に上方から挿入されている。このとき、連結部材６２は、第２係合片５５の凸部５７と第１係合片６４の凹部６６との間に、水平方向作動代と鉛直方向作動代が確保されるように所定隙間が設けられている。即ち、凹部６６と凸部５７は、隣接する燃料ラック３２Ａ，３２Ｂの接近離間方向に所定水平方向隙間Ｓ１が設けられると共に、所定鉛直方向隙間Ｓ２（図３参照）が設けられている。

なお、連結装置６１の作動は、連結装置５１の作動とほぼ同様であることから、説明は省略する。

また、本実施形態では、弾性部材としてコイルばね５３を適用したが、他のばねでもよく、また、ばねに限定されるものではない。

図６は、隣接する燃料ラックの連結部の変形例を表す正面概略図である。この変形例の燃料ラック３２の支持構造では、図６に示すように、隣接する複数の燃料ラック３２同士が連結装置７１により連結されている。この連結装置７１は、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材５２と、この連結部材５２と直列に連結される弾性部材としてのダンパ７３とを有している。

連結部材５２は、第１係合片５４と第２係合片５５とを有している。第１係合片５４は、凹部６６を有し、第２係合片５５は、凸部５７を有し、この凸部５７が凹部６６に挿入可能となっている。そして、凹部５６を有する第１係合片５４がダンパ７３を介して隣接する一方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定され、凸部５７を有する第２係合片５５が隣接する他方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定されている。

また、ダンパ７３は、第１係合片５４と燃料ラック３２Ａとの間に架設されている。即ち、このダンパ７３は、空圧式、水圧式、油圧式などいずれのものであってもよい。

なお、連結装置６１の作動は、連結装置５１の作動とほぼ同様であることから、説明は省略する。

このように第１実施形態の燃料貯蔵設備にあっては、核燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能なセル収納部４１を有する燃料ラック３２が燃料プール３１内の底面３１ａに所定の隙間をあけて複数隣接して載置され、隣接する燃料ラック３２同士が連結装置５１により連結され、この連結装置５１として、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材５２と、連結装置５２と直列に連結されるコイルばね５３とを設けている。

従って、地震発生時に、地震のエネルギが複数の燃料ラック３２に作用することで、各燃料ラック３２は、水平方向に振動すると共に、鉛直方向にロッキング振動する。このとき、連結装置５１が水平方向作動代と鉛直方向作動代を有することから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容されるため、地震のエネルギが一部ロッキング振動により消散され、結果として、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。また、連結装置５１がコイルばね５３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。その結果、燃料ラック３２の安定した支持を可能として耐震性を向上することができる。

第１実施形態の燃料貯蔵設備では、連結部材５２は、鉛直方向の上方に開放される凹部５６と、凹部５６内に水平方向作動代と鉛直方向作動代が確保されるように挿入可能な凸部５７とを有している。従って、構造の簡素化を可能とすることができる。

第１実施形態の燃料貯蔵設備では、凹部５６と凸部５７は、隣接する燃料ラック３２の接近離間方向に所定水平方向隙間Ｓ１が設けられると共に、所定鉛直方向隙間Ｓ２が設けられている。従って、簡単な構成で容易に水平方向作動代と鉛直方向作動代を確保することができる。

第１実施形態の燃料貯蔵設備では、凸部５７を隣接する一方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定し、凹部５６をコイルばね５３を介して隣接する他方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定している。従って、凹部５６と凸部５７とコイルばね５３を隣接する燃料ラック３２の間に効率良く配置することができる。

第１実施形態の燃料貯蔵設備では、凹部５６を上方が開放される溝とし、凸部をこの溝に挿入可能な平板片としている。従って、連結部材５２の構造を簡素化することができる。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態の燃料ラック３２の支持構造では、図９に示すように、隣接する複数の燃料ラック３２同士が連結装置８１により連結されている。この連結装置８１は、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材８２と、この連結部材８２と直列に連結される弾性部材としてのコイルばね８３とを有している。

連結部材８２は、一対の第１係合片８４と第２係合片８５とを有している。第１係合片８４は、対向する一対の縦壁部８４ａの下端部が底部８４ｂにより連結されて構成されることで、鉛直方向の上方に開放する凹部８６が形成されている。この凹部８６は、上方及び側方が開放される溝となっている。第２係合片８５は、対向する一対の縦壁部８５ａの上端部が天井部８５ｂにより連結されて構成されることで、鉛直方向の下方に延出する２個の凸部８７が形成されている。この各凸部８７は、所定の厚さを有して凹部（溝）８６に挿入可能な平板片となっている。

そして、凹部８６を有する一方の第１係合片８４がコイルばね８３を介して隣接する一方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定され、凹部８６を有する他方の第１係合片８４が隣接する他方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定されている。そして、第２係合片８５は、各凸部８７が一対の第１係合片８４の凹部８６にそれぞれ上方から挿入されている。このとき、連結部材８２は、第２係合片８５の凸部８７と各第１係合片８４の凹部８６との間に、水平方向作動代と鉛直方向作動代が確保されるように所定隙間が設けられている。即ち、凹部８６と凸部８７は、隣接する燃料ラック３２Ａ，３２Ｂの接近離間方向に所定水平方向隙間Ｓ１が設けられると共に、所定鉛直方向隙間Ｓ２が設けられている。

そのため、地震の発生時に、地震のエネルギが複数の燃料ラック３２（３２Ａ，３２Ｂ）に作用することで、各燃料ラック３２は、水平方向に振動すると共に、鉛直方向にロッキング振動する。この場合、各燃料ラック３２は、収納される燃料の本数または位置が相違することから、異なる振動となる。

このとき、連結装置８１は、水平方向作動代と鉛直方向作動代を有していることから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容される。即ち、各第１係合片８４と第２係合片８５との間に所定水平方向隙間Ｓ１と所定鉛直方向隙間Ｓ２が確保されていることから、隣接する燃料ラック３２は、適正にロッキング振動することができる。そのため、地震のエネルギの一部がロッキング振動により消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。また、各燃料ラック３２が異なるロッキング振動を発生しても、水平方向作動代と鉛直方向作動代により互いの衝突が抑制される。そして、燃料ラック３２が水平振動するとき、燃料ラック３２の下面と燃料プールの底面が滑ることで、その摩擦により地震のエネルギの一部が消散される。また、連結装置８１がコイルばね８３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。

このように第２実施形態の燃料貯蔵設備にあっては、隣接する燃料ラック３２同士を連結装置８１により連結し、この連結装置８１として、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材８２と、連結装置８２と直列に連結されるコイルばね８３とを設けている。

従って、連結装置８１が水平方向作動代と鉛直方向作動代を有することから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容されるため、地震のエネルギが消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。また、連結装置８１がコイルばね８３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。その結果、燃料ラック３２の安定した支持を可能として耐震性を向上することができる。

第２実施形態の燃料貯蔵設備では、連結部材８２として、一端部が隣接する燃料ラック３２Ａ，３２Ｂの壁面３２Ａａ，３２Ｂａに固定されて他端部が鉛直方向の上方に延出する一対の第１係合片８４と、一対の第１係合片８４の各他端部に上方から係合する第２係合片８５を設けている。従って、各燃料ラック３２に第１係合片８４を固定してから所定の位置に配置し、その後、第２係合片８５を第１係合片８４に係合させればよく、組付性を向上することができる。

［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態の燃料ラック３２の支持構造では、図１０に示すように、隣接する複数の燃料ラック３２同士が連結装置９１により連結されている。この連結装置９１は、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材９２と、この連結部材９２と直列に連結される弾性部材としてのコイルばね９３とを有している。

連結部材９２は、一対の第１係合片９４と第２係合片９５とを有している。第１係合片９４は、縦壁部９４ａの上端部が横壁部９４ｂの端部により連結されて構成され、横壁部９４ｂに鉛直方向に貫通する開口９６が形成されることで、鉛直方向の上方に開放する凹部が形成されている。第２係合片９５は、横壁部９５ａに連結ピン９５ｂが固定される構成されることで、鉛直方向の下方に延出する軸９７により凸部が形成されている。

そして、開口９６を有する第１係合片９４がコイルばね９３を介して隣接する一方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定され、軸９７を有する第２係合片９５が隣接する他方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定されている。そして、第２係合片９５は、軸９７が第１係合片９４の開口９６に上方から挿入されている。このとき、連結部材９２は、第２係合片９５の軸９７と第１係合片９４の開口９６との間に、水平方向作動代と鉛直方向作動代が確保されるように所定隙間が設けられている。即ち、開口９６と軸９７は、隣接する燃料ラック３２Ａ，３２Ｂの接近離間方向に所定水平方向隙間Ｓ１が設けられると共に、所定鉛直方向隙間Ｓ２が設けられている。

そのため、地震の発生時に、地震のエネルギが複数の燃料ラック３２（３２Ａ，３２Ｂ）に作用することで、各燃料ラック３２は、水平方向に振動すると共に、鉛直方向にロッキング振動する。この場合、各燃料ラック３２は、収納される燃料の本数または位置が相違することから、異なる振動となる。

このとき、連結装置９１は、水平方向作動代と鉛直方向作動代を有していることから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容される。即ち、第１係合片９４と第２係合片９５との間に所定水平方向隙間Ｓ１と所定鉛直方向隙間Ｓ２が確保されていることから、隣接する燃料ラック３２は、適正にロッキング振動することができる。そのため、地震のエネルギの一部がロッキング振動により消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。また、各燃料ラック３２が異なるロッキング振動を発生しても、水平方向作動代と鉛直方向作動代により互いの衝突が抑制される。そして、燃料ラック３２が水平振動するとき、燃料ラック３２の下面と燃料プールの底面が滑ることで、その摩擦により地震のエネルギの一部が消散される。また、連結装置９１がコイルばね９３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。

このように第３実施形態の燃料貯蔵設備にあっては、隣接する燃料ラック３２同士を連結装置９１により連結し、この連結装置９１として、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材９２と、連結部材９２と直列に連結されるコイルばね８３とを設けている。

従って、連結装置９１が水平方向作動代と鉛直方向作動代を有することから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容されるため、地震のエネルギが消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。また、連結装置９１がコイルばね９３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。その結果、燃料ラック３２の安定した支持を可能として耐震性を向上することができる。

第３実施形態の燃料貯蔵設備では、凹部を鉛直方向に貫通する開口９６とし、凸部を開口９６に挿入可能な軸９７としている。従って、構造の簡素化を可能とすることができる。

［第４実施形態］
図１１は、第４実施形態の燃料貯蔵設備を表す燃料プールの概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第４実施形態の燃料ラック３２の支持構造では、図１１に示すように、隣接する複数の燃料ラック３２同士が連結装置１０１により連結されている。この連結装置１０１は、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材１０２と、この連結部材１０２と直列に連結される弾性部材としてのばね装置１０３とを有している。

連結部材１０２は、第１係合片１０４と第２係合片１０５とを有している。第１係合片１０４は、縦壁部１０４ａの下端部に底部１０４ｂの端部が連結されて構成されている。第２係合片１０５は、縦壁部１０５ａの上端部に横壁部１０５ｂ端部が連結されて構成されている。そして、第１係合片１０４は、鉛直方向の上方に開放する凹部１０６が形成され、第２係合片１０５は、鉛直方向の下方に開放する凹部１０７が形成されている。また、第１係合片１０４は、鉛直方向の上方に延出する凸部１０８が形成され、第２係合片１０５は、鉛直方向の下方に延出する凸部１０９が形成されている。

凹部１０６と凸部１０８を有する第１係合片１０４が隣接する一方の燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに固定され、凹部１０７と凸部１０９を有する第２係合片１０５が隣接する他方の燃料ラック３２Ｂの壁面３２Ｂａに固定されている。

第１係合片１０４は、凹部１０６内に一対のガイド板１１１，１１２が配置されており、ガイド板１１１は、燃料ラック３２Ａと第２係合片１０５との間に配置され、上端部が支持部１１１ａにより燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａに連結され、下端部に支持部１１１ｂが形成されている。ガイド板１１２は、第１係合片１０４と第２係合片１０５との間に配置され、上端部が支持部１１２ａにより第１係合片１０４の縦壁部１０４ａに連結され、下端部に支持部１１２ｂが形成されている。

ばね装置１０３は、２個のコイルばね１１３，１１４により構成されている。コイルばね１１３は、燃料ラック３２Ａの壁面３２Ａａとガイド板１１１の支持部１１１ｂとの間に張設され、コイルばね１１４は、ガイド板１１２の支持部１１２ｂと第１係合片１０４との間に張設されている。そのため、ガイド板１１１，１１２は、縦壁部１０５ａを挟んで対向して配置されているが、下端部が縦壁部１０５ａ側に向けて傾斜することで、下方に向けて両者の隙間が狭くなっている。

そして、第１係合片１０４は、凸部１０８が第２係合片１０５の凹部１０７に下方から挿入され、第２係合片１０５は、凸部１０９が第１係合片１０４の凹部１０６に上方から挿入されている。このとき、連結部材１０２は、第１係合片１０４の凹部１０６及び凸部１０８と、第２係合片１０５の凹部１０７及び凸部１０９との間に、水平方向作動代と鉛直方向作動代が確保されるように所定隙間が設けられている。この場合、ガイド板１１１，１１２が傾斜していることから、第１係合片１０４の凹部１０６は、第２係合片１０５の凸部１０９の挿入方向に向けて水平方向作動代が減少している。

そのため、地震の発生時に、地震のエネルギが複数の燃料ラック３２に作用することで、各燃料ラック３２は、水平方向に振動すると共に、鉛直方向にロッキング振動する。この場合、各燃料ラック３２は、収納される燃料の本数または位置が相違することから、異なる振動となる。

このとき、連結装置１０１は、水平方向作動代と鉛直方向作動代を有していることから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容される。即ち、第１係合片１０４と第２係合片１０５との間に所定水平方向隙間と所定鉛直方向隙間が確保されていることから、隣接する燃料ラック３２は、適正にロッキング振動することができる。そのため、地震のエネルギの一部がロッキング振動により消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。

また、各燃料ラック３２が異なるロッキング振動を発生しても、水平方向作動代と鉛直方向作動代により互いの衝突が抑制される。そして、燃料ラック３２が水平振動するとき、燃料ラック３２の下面と燃料プールの底面が滑ることで、その摩擦により地震のエネルギの一部が消散される。また、連結装置１０１がばね装置１０３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。

このように第４実施形態の燃料貯蔵設備にあっては、隣接する燃料ラック３２同士を連結装置１０１により連結し、この連結装置１０１として、水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材１０２と、連結部材１０２と直列に連結されるばね装置１０３とを設けている。

従って、連結装置１０１が水平方向作動代と鉛直方向作動代を有することから、燃料ラック３２のロッキング振動が制限されずに許容されるため、地震のエネルギが消散され、燃料ラック３２の水平振動量が低減される。また、連結装置１０１がばね装置１０３を有することから、燃料ラック３２の水平振動が抑制され、隣接する燃料ラック３２同士の衝突が防止される。その結果、燃料ラック３２の安定した支持を可能として耐震性を向上することができる。

第４実施形態の燃料貯蔵設備では、凹部１０６に凸部１０９の挿入方向に向けて水平方向作動代が減少するガイド板１１１，１１２を設けている。従って、凸部１０９を凹部１０６に挿入するとき、ガイド板１１１，１１２により水平方向に対して位置決めされることで、燃料ラックを適正位置に配置することができる。

また、上述した各実施形態では、本発明の燃料貯蔵設備を加圧水型原子炉に適用して説明したが、沸騰型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）に適用することもでき、いずれの原子炉に適用してもよい。

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
３１ 燃料プール
３２ 燃料ラック
５１，６１，７１，８１，９１，１０１ 連結装置
５２，６２，８２，９２，１０２ 連結部材
５３，８３，９３，１１３，１１４ コイルばね（弾性部材）
５４，６４，８４，９４，１０４ 第１係合片
５５，８５，９５，１０５ 第２係合片
５６，６６，８６，１０６，１０７ 凹部
５７，８７，１０８，１０９ 凸部
７３ ダンパ（弾性部材）
９６ 開口（凹部）
９７ 軸（凸部）
１０３ ばね装置（弾性部材）
１１１，１１２ ガイド板

Claims (5)

1. 核燃料を鉛直方向に沿って上方から挿入可能なセル収納部を有する燃料ラックが燃料プール内の底面に所定の隙間をあけて複数隣接して載置され、隣接する前記燃料ラック同士が連結装置により連結される燃料貯蔵設備において、
   前記連結装置は、
   水平方向に沿って予め設定された所定の水平方向作動代を有すると共に鉛直方向に沿って予め設定された所定の鉛直方向作動代を有する連結部材と、
   前記連結装置と直列に連結される弾性部材と、
   を有しており、
   前記連結部材は、隣接する一方の前記燃料ラックの壁面に固定された第１係合片と、隣接する他方の前記燃料ラックの壁面に固定されて前記第１係合片に上方から係合する第２係合片と、を有し、前記第１係合片と前記第２係合片は、隣接する前記燃料ラック同士の衝突を抑制する態様で、隣接する前記燃料ラックの接近離間方向に所定水平方向隙間が設けられると共に、所定鉛直方向隙間が設けられ、前記第１係合片は、前記第２係合片の挿入方向に向けて前記水平方向作動代が減少するガイド板が設けられ、当該ガイド板が前記第２係合片の挿入方向に向けて水平方向作動代が減少する端部を前記弾性部材を介して支持されていることを特徴とする燃料貯蔵設備。
2. 前記第１係合片は、鉛直方向の上方に開放される凹部を有し、前記第２係合片は、前記凹部内に前記水平方向作動代と前記鉛直方向作動代が確保されるように挿入可能な凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料貯蔵設備。
3. 前記凹部は、少なくとも上方が開放される溝であり、前記凸部は、前記溝に挿入可能な平板片であることを特徴とする請求項２に記載の燃料貯蔵設備。
4. 前記凹部は、鉛直方向に貫通する開口であり、前記凸部は、前記開口に挿入可能な軸であることを特徴とする請求項２に記載の燃料貯蔵設備。
5. 前記弾性部材は、ばねまたはダンパであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料貯蔵設備。

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