JP6858090B2 - 核燃料貯蔵設備の補強構造および補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、貯蔵ピット内の水中に、核燃料を立てた状態で核燃料貯蔵用ラックに収納して貯蔵する核燃料貯蔵設備における補強構造および補強方法に関する。

図１１から図１４は、核燃料貯蔵設備を示している。核燃料貯蔵設備は、冷却水が貯蔵された貯蔵ピット５０内に、水平に配設された上下２段のラック支持板２が取り付けられ、このラック支持板２の角穴に角筒状のラックセル１が挿入して支持されており、ラックセル１に収納された核燃料（棒状の核燃料の集合体）が貯蔵ピット５０内にて貯蔵される。ラック支持板２は、図１２および図１３に示すように、取付板（桟橋部）２ａ、ホルダー６、ホルダーアダプタ６ａ（図１３参照）、固定金具７からなる相対変位吸収継手１０、および埋込板５、埋込金具３を介して貯蔵ピット５０の壁４に取り付けられる。埋込板５は、貯蔵ピット５０の壁４内に埋め込まれた埋込金具３を介して壁４に固定される。取付板２ａは、ラック支持板２の壁４に向く縁に四角形に切り取ることによって形成した矩形穴である切欠部８の壁４側で壁４に沿って平行に延びて設けられている。ホルダー６は、断面コの字状をなし、その開放端にホルダーアダプタ６ａを溶接して取付板２ａを囲むさや状に形成される。固定金具７は、ホルダー６の上面および埋込板５に溶接して固定される。このように、取付板２ａを囲むホルダー６を固定金具７により埋込板５に連結することで、ラック支持板２が壁４に取り付けられる。なお、ラック支持板２は、図１４に示すように、４方が壁４で囲まれる平面視で矩形状の貯蔵ピット５０において、貯蔵ピット５０の平面全体を塞ぐように矩形状に形成され、かつ矩形状に４つに分割して設けられており、分割されたそれぞれの壁４に向く２辺に取付板２ａが形成されて壁４に取り付けられている。また、図示しないが、上下のラック支持板２は、支柱により貯蔵ピット５０の床に支持されて水平に配設されている。そして、ホルダー６と切欠部８の内周縁との間の水平方向の寸法は、ラック支持板２の縁に沿ったラック支持板２の水平方向の熱膨張吸収代であり、ホルダー６の内面と取付板２ａとの間の上下方向の寸法は、ラック支持板２の上下方向の熱膨張吸収代であって、ラック支持板２側と壁４側との相対変位を吸収する（例えば、特許文献１参照）。

そして、例えば、特許文献２には、核燃料の貯蔵容量の増加のためにラック支持板を取り替える改造工事である固定方法が示されている。具体的には、上述した水平方向に並ぶ切欠部８の間の既存部分（サポートプレート２ｂ）を切断して、ラック支持板２と取付板２ａとを切り離し、取替用の新たなラック支持板２を取付板２ａに対して連結用板を用いてボルトで固定する。

実開昭６０−７２５９５号公報 特開２００３−３０７５８７号公報

上述した特許文献１に記載のような核燃料貯蔵設備は、ラック支持板２において水平方向に並ぶ切欠部８の間のサポートプレートにより地震荷重を担保することになるが、想定する地震力の増大に対応するには補強を要する場合がある。また、特許文献２に記載の固定方法は、核燃料の貯蔵容量の増加のためのラック支持板の固定方法が示されており、想定する地震力の増大に対応するための補強が必要である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、ラック支持板の耐震性能を向上することのできる核燃料貯蔵設備の補強構造および補強方法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、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造は、貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、前記取付板とは分離して設けられて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成され前記取付板と前記ラック支持板とを連結する補強部材と、を備える。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材は、前記ラック支持板および前記取付板よりも断面積が大きいことが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材は、ラック支持板と前記取付板とを連結する長手方向に沿ってリブが形成されていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材は、前記リブを含み前記長手方向を横断する断面形状がＬ字形状の形鋼として構成されていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材は、前記リブを複数含み前記長手方向を横断する断面形状がＣ字形状の形鋼として構成されていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材は、前記ラック支持板と前記取付板とを連結する方向に交差する方向で前記壁に沿って連続して形成されていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材は、前記取付板側と前記ラック支持板側とに分離した相互が水平方向に延在するピンにより接合されて相対的に上下方向に揺動可能に設けられていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記ラック支持板の上下位置に新たなラック支持板を設置し、前記補強部材は、別の向きの各前記壁にそれぞれ沿う各前記ラック支持板の１辺を各前記壁に沿う各前記取付板の延在方向に前記ピンが延在するように設置されることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強構造では、前記補強部材が設けられた位置の上方または下方において固定されて前記補強部材に向く面を有する板状部材を備えることが好ましい。

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵設備の補強方法は、貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、前記取付板にサポートプレートで連結されて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、を有する核燃料貯蔵設備の補強方法であって、前記サポートプレートを切断して前記取付板と前記ラック支持板とを分離する工程と、分離した前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成された補強部材により前記取付板と前記ラック支持板とを連結する工程と、を含む。

本発明によれば、取付板とラック支持板とを連結する補強部材が取付板およびラック支持板と比較して高強度に構成されていることで、取付板とラック支持板との連結強度を高めるため、ラック支持板の貯蔵ピットの壁への取り付けの強度を向上することができる。この結果、応答加速度の低減化を図り、ラック支持板の耐震性能を向上し、地震時に核燃料に掛かる荷重を軽減することができる。

図１は、核燃料貯蔵設備の補強方法を示す工程図である。 図２は、核燃料貯蔵設備の補強方法を示す工程図である。 図３は、核燃料貯蔵設備の補強方法を示す工程図である。 図４は、核燃料貯蔵設備の補強方法を示す工程図である。 図５は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す斜視図である。 図６は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す斜視図である。 図７は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す斜視図である。 図８は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す部分拡大側面図である。 図９は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す斜視図である。 図１０は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す部分拡大側面図である。 図１１は、核燃料貯蔵設備の斜視図である。 図１２は、核燃料貯蔵設備の部分拡大平面図である。 図１３は、核燃料貯蔵設備の部分拡大斜視図である。 図１４は、核燃料貯蔵設備の平面図である。

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。

核燃料貯蔵設備は、図１１から図１４を参照して説明したように、冷却水が貯蔵された貯蔵ピット５０内に、水平に配設された上下２段のラック支持板２が取り付けられ、このラック支持板２の角穴に角筒状のラックセル１が挿入して支持されており、ラックセル１に収納された核燃料（棒状の核燃料の集合体）が貯蔵ピット５０内にて貯蔵される。そして、ラック支持板２は、取付板２ａ、ホルダー６、ホルダーアダプタ６ａ（図１３参照）、固定金具７からなる相対変位吸収継手１０、および埋込板５、埋込金具３を介して貯蔵ピット５０の壁４に取り付けられる。

以下、上記核燃料貯蔵設備における補強構造および補強方法について説明する。図１から図４は、核燃料貯蔵設備の補強方法を示す工程図である。図５から図７は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す斜視図である。

図１に示すように、ラック支持板２は、切欠部８を設けることで取付板２ａにサポートプレート２ｂで連結された構成とされている。そして、ラック支持板２は、取付板２ａがホルダー６に囲まれ、ホルダー６が固定金具７と接合されることで、固定金具７が接合されている埋込板５および埋込金具３を介して貯蔵ピット５０の壁４に取り付けられている。

そして、補強作業は、貯蔵ピット５０に水が貯蔵されたままで、かつ作業スペースが必要な場合を除きラックセル１が挿入され、このラックセル１に核燃料が収納されたままの状態で行う。まず、図２に示すように、サポートプレート２ｂにおけるラック支持板２側寄りおよび取付板２ａ側寄りの部分に取付穴１１を貫通して形成する。本実施形態では、取付穴１１は、ラック支持板２側寄りおよび取付板２ａ側寄りの部分にそれぞれ２つずつ形成している。次に、図３に示すように、ラック支持板２側寄りおよび取付板２ａ側寄りの取付穴１１の中間部においてサポートプレート２ｂを切断し、ラック支持板２と取付板２ａとを分離する。すると、ラック支持板２は、壁４から離脱される。なお、取付穴１１は、サポートプレート２ｂを切断してラック支持板２と取付板２ａとを分離した後に形成してもよい。次に、図４に示すように、ラック支持板２と取付板２ａとを補強部材１２により連結する。具体的には、切断したサポートプレート２ｂを補強部材１２により連結する。補強部材１２は、ボルト１３により取付穴１１を介してサポートプレート２ｂのラック支持板２側寄りおよび取付板２ａ側寄りに掛け渡され、これによりラック支持板２と取付板２ａとを連結する。

補強部材１２は、ラック支持板２および取付板２ａと比較して高強度に構成されている。高強度とは、断面積や剛性が大きく、降伏応力が高いことを意味する。高強度の構成は、補強部材１２を、ラック支持板２、取付板２ａおよびサポートプレート２ｂよりも硬い材質のものとする。ラック支持板２、取付板２ａおよびサポートプレート２ｂは、ステンレス鋼であり、このステンレス鋼よりも高強度の鋼材とする。この場合、板厚がラック支持板２、取付板２ａおよびサポートプレート２ｂよりも薄くても強度が高ければよい。また、高強度の構成は、補強部材１２が、ラック支持板２、取付板２ａおよびサポートプレート２ｂと同等の材質であってもラック支持板２、取付板２ａおよびサポートプレート２ｂよりも板厚を厚いものとし断面積を大きくする。なお、ラック支持板２、取付板２ａおよびサポートプレート２ｂは、元々１枚の連続した部材であって板厚はほぼ均一である。

その他、高強度の構成は、ラック支持板２と取付板２ａとを連結する方向（サポートプレート２ｂの延在方向）を補強部材１２の長手方向とし、図５に示すように、補強部材１２の長手方向に沿ってリブ１２ａを形成し、当該リブ１２ａを含み長手方向を横断する断面形状をＬ字形状の形鋼にする。また、図６に示すように、補強部材１２の長手方向に沿ってリブ１２ａを複数形成し、当該複数のリブ１２ａを含み長手方向を横断する断面形状をＣ字形状（コ字形状）の形鋼にする。このように、リブ１２ａを形成した形鋼においても補強部材１２の断面積が大きくなる。また、図７に示すように、ラック支持板２と取付板２ａとを連結する方向（サポートプレート２ｂの延在方向）に交差する方向であって分離された取付板２ａが延在する壁４に沿う方向に補強部材１２を連続して形成し断面積を大きくする。

このように、本実施形態の核燃料貯蔵設備の補強構造は、貯蔵ピット５０内の水中において壁４に取り付けられる取付板２ａと、取付板２ａとは分離して設けられて水平に配置され核燃料を収納するラックセル１が挿入支持されるラック支持板２と、取付板２ａおよびラック支持板２と比較して高強度に構成され取付板２ａとラック支持板２とを連結する補強部材１２と、を備える。

この核燃料貯蔵設備の補強構造によれば、取付板２ａとラック支持板２とを連結する補強部材１２が取付板２ａおよびラック支持板２と比較して高強度に構成されていることで、取付板２ａとラック支持板２との連結強度を高めるため、ラック支持板２の貯蔵ピット５０の壁４への取り付けの剛性を高め、固有振動数を高めることができる。この結果、応答加速度の低減化を図り、ラック支持板２の耐震性能を向上し、地震時に核燃料に掛かる荷重を軽減することができる。

なお、補強部材１２は、ラック支持板２および取付板２ａよりも断面積が大きいことが好ましく、このようにすることで、ラック支持板２の貯蔵ピット５０の壁４への取り付けの剛性を高めることができる。この結果、応答加速度の低減化をより図ることができ、地震時に核燃料に掛かる荷重をより軽減することができる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵設備の補強方法は、貯蔵ピット５０内の水中において壁４に取り付けられる取付板２ａと、取付板２ａにサポートプレート２ｂで連結されて水平に配置され核燃料を収納するラックセル１が挿入支持されるラック支持板２と、を有する核燃料貯蔵設備の補強方法であって、サポートプレート２ｂを切断して取付板２ａとラック支持板２とを分離する工程と、分離した取付板２ａおよびラック支持板２と比較して高強度に構成された補強部材１２により取付板２ａとラック支持板２とを連結する工程と、を含む。

この核燃料貯蔵設備の補強方法によれば、取付板２ａとラック支持板２とを連結しているサポートプレート２ｂを切断し、このサポートプレート２ｂに替えて、取付板２ａおよびラック支持板２と比較して高強度に構成されている補強部材１２により取付板２ａとラック支持板２とを連結することで、ラック支持板２の耐震性能を向上することができる。しかも、既設の取付板２ａおよび取付板２ａを壁４に取り付ける構造や、ラック支持板２を利用することから、これらを交換するような大がかりな作業を伴わないため、小規模な工事により補強を行うことができ、かつ貯蔵ピット５０内の水中において補強工事を実施することができる。この結果、工期を短くすることができ、かつ設備コストを低減することができる。しかも、水中での工事により核燃料を水中で貯蔵したままの状態にできることから、核燃料の未臨界性、冷却性、および遮へい性を確保して核燃料の取り扱いに影響を及ぼすことがなく、かつ作業者の核燃料による影響を低減することができる。

図８は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す部分拡大側面図である。図９は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す斜視図である。図１０は、核燃料貯蔵設備の補強構造の他の例を示す部分拡大側面図である。

図８に示すように、補強構造の他の例において、上述した補強部材１２は、取付板２ａ側に固定される第一部材１２Ａと、ラック支持板２側に固定される第二部材１２Ｂとに分離され、これら第一部材１２Ａと第二部材１２Ｂとの相互が水平方向に延在するピン１４により接合されている。これにより、補強部材１２は、第一部材１２Ａと第二部材１２Ｂとが相対的に上下方向に揺動可能に設けられている。

補強部材１２を上下方向に揺動可能に設けることで、ラック支持板２が上下方向に揺動可能に構成されるため、地震時に鉛直方向の荷重により生じる応力を低減することができる。

なお、ラック支持板２は、図１４に示すように、４方が壁４で囲まれる平面視で矩形状の貯蔵ピット５０において、貯蔵ピット５０の平面全体を塞ぐように矩形状に形成され、かつ矩形状に４つに分割して設けられており、分割されたそれぞれの壁４に向く２辺に取付板２ａが形成されて壁４に取り付けられている。このような構成において、上述したように補強部材１２を上下方向に揺動可能に設ける場合、壁４に向く２辺が水平方向において交差する方向で別の向きの壁４に沿って設けられていることから、ピン１４の延在方向が交差するため、ラック支持板２の揺動が阻害されることになる。

したがって、このようなラック支持板２の構成においては、図９に示すように、ラック支持板２を新たに１枚設置して上下２枚とし、それぞれ別の向きの壁４に沿う１辺において、既設の１枚のラック支持板２を支持していた相対変位吸収継手１０のそれぞれの壁４に沿う各取付板２ａの延在方向にピン１４が延在するように補強部材１２を設置する。このようにすることで、それぞれのラック支持板２を、揺動が阻害されることなく設けることができる。

また、上述したように補強部材１２を上下方向に揺動可能に設ける場合、図１０に示すように、補強部材１２が設けられた位置の上方または下方に、補強部材１２に向く面を有する板状部材１５を配置することが好ましい。具体的に、板状部材１５は、補強部材１２（ラック支持板２）に向く面を水平（平常時のラック支持板２と平行）に配置することが好ましく、水平に対して多少の傾斜（±１５°程度）があってもよい。板状部材１５は、例えば、壁４に固定されて貯蔵ピット５０内で不動に設けられ、水中において水流の抵抗を受ける面を有する。板状部材１５は、上記抵抗を受けるものであれば多少の孔が設けられていてもよい。

このように、板状部材１５を設けることで、ラック支持板２が上下方向に揺動した際に生じる水の抵抗を板状部材１５が受け、この水の抵抗を跳ね返り抵抗としてラック支持板２に与えるため、ラック支持板２の揺動が抑制される。この結果、地震時に鉛直方向の荷重により生じる応力を低減することができる。この結果、応答加速度の低減化をより図ることができ、地震時に核燃料に掛かる荷重をより軽減することができる。なお、板状部材１５は、上記抵抗を受けて跳ね返り抵抗を生じるため、補強部材１２に向く面が、壁４とラックセル１との間の範囲に存在するように設けられる。また、板状部材１５は、補強部材１２（ラック支持板２）との距離Ｌは、上記抵抗を受けて跳ね返り抵抗を生じることのできる範囲に設けられ、ラック支持板２が上下に揺動しても板状部材１５に接触しないぎりぎり近いことが望ましい。

１ ラックセル
２ ラック支持板
２ａ 取付板
２ｂ サポートプレート
３ 埋込金具
４ 壁
５ 埋込板
６ ホルダー
６ａ ホルダーアダプタ
７ 固定金具
８ 切欠部
１０ 相対変位吸収継手
１１ 取付穴
１２ 補強部材
１２ａ リブ
１２Ａ 第一部材
１２Ｂ 第二部材
１３ ボルト
１４ ピン
１５ 板状部材
５０ 貯蔵ピット

Claims (10)

1. 貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、
   前記取付板とは分離して設けられて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、
   前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成され前記取付板と前記ラック支持板とを連結する補強部材と、
   を備え、
   前記補強部材は、前記ラック支持板と前記取付板とを連結する方向に交差する方向で前記壁に沿って連続して形成されている核燃料貯蔵設備の補強構造。
2. 前記補強部材は、前記ラック支持板および前記取付板よりも断面積が大きい請求項１に記載の核燃料貯蔵設備の補強構造。
3. 前記補強部材は、ラック支持板と前記取付板とを連結する長手方向に沿ってリブが形成されている請求項１または２に記載の核燃料貯蔵設備の補強構造。
4. 前記補強部材は、前記リブを含み前記長手方向を横断する断面形状がＬ字形状の形鋼として構成されている請求項３に記載の核燃料貯蔵設備の補強構造。
5. 前記補強部材は、前記リブを複数含み前記長手方向を横断する断面形状がＣ字形状の形鋼として構成されている請求項３に記載の核燃料貯蔵設備の補強構造。
6. 貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、
   前記取付板とは分離して設けられて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、
   前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成され前記取付板と前記ラック支持板とを連結する補強部材と、
   を備え、
   前記ラック支持板の上下位置に新たなラック支持板を設置し、
   前記補強部材は、前記取付板側と前記ラック支持板側とに分離した相互が水平方向に延在するピンにより接合されて相対的に上下方向に揺動可能に設けられ、かつ別の向きの各前記壁にそれぞれ沿う各前記ラック支持板の１辺を各前記壁に沿う各前記取付板の延在方向に前記ピンが延在するように設置される核燃料貯蔵設備の補強構造。
7. 貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、
   前記取付板とは分離して設けられて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、
   前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成され前記取付板と前記ラック支持板とを連結する補強部材と、
   を備え、
   前記補強部材は、前記取付板側と前記ラック支持板側とに分離した相互が水平方向に延在するピンにより接合されて相対的に上下方向に揺動可能に設けられ、
   前記補強部材が設けられた位置の上方または下方において固定されて前記補強部材に向く面を有する板状部材を備える核燃料貯蔵設備の補強構造。
8. 貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、前記取付板にサポートプレートで連結されて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、を有する核燃料貯蔵設備の補強方法であって、
   前記サポートプレートを切断して前記取付板と前記ラック支持板とを分離する工程と、
   分離した前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成された補強部材により前記取付板と前記ラック支持板とを連結する工程と、
   を含み、前記補強部材は、前記ラック支持板と前記取付板とを連結する方向に交差する方向で前記壁に沿って連続して形成されている、核燃料貯蔵設備の補強方法。
9. 貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、前記取付板にサポートプレートで連結されて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、を有する核燃料貯蔵設備の補強方法であって、
   前記サポートプレートを切断して前記取付板と前記ラック支持板とを分離する工程と、
   分離した前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成された補強部材により前記取付板と前記ラック支持板とを連結する工程と、
   を含み、
   前記ラック支持板の上下位置に新たなラック支持板を設置し、
   前記補強部材は、前記取付板側と前記ラック支持板側とに分離した相互が水平方向に延在するピンにより接合されて相対的に上下方向に揺動可能に設けられ、かつ別の向きの各前記壁にそれぞれ沿う各前記ラック支持板の１辺を各前記壁に沿う各前記取付板の延在方向に前記ピンが延在するように設置される、核燃料貯蔵設備の補強方法。
10. 貯蔵ピット内の水中において壁に取り付けられる取付板と、前記取付板にサポートプレートで連結されて水平に配置され核燃料を収納するラックセルが挿入支持されるラック支持板と、を有する核燃料貯蔵設備の補強方法であって、
    前記サポートプレートを切断して前記取付板と前記ラック支持板とを分離する工程と、
    分離した前記取付板および前記ラック支持板と比較して高強度に構成された補強部材により前記取付板と前記ラック支持板とを連結する工程と、
    を含み、
    前記補強部材は、前記取付板側と前記ラック支持板側とに分離した相互が水平方向に延在するピンにより接合されて相対的に上下方向に揺動可能に設けられ、
    前記補強部材が設けられた位置の上方または下方において固定されて前記補強部材に向く面を有する板状部材を備える、核燃料貯蔵設備の補強方法。
    

Images