JP7149876B2 - 核燃料貯蔵用ラックおよび核燃料貯蔵用ラックの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、核燃料を貯蔵ピット内の冷却水中に立てた状態で収納する核燃料貯蔵用ラックおよび核燃料貯蔵用ラックの製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、核燃料貯蔵用ラック（燃料収納ラック）として、上下に連続する複数の仕切板が交差して組まれて上下方向に貫通する複数の格子を形成する支持格子と、支持格子の外周を囲む側板と、支持格子における各格子の底部を覆う底板と、底板を介して支持格子の下部に配置される台盤と、を有し、支持格子、側板、底板および台盤を全て締着および嵌め込みにより組み立て、かつ少なくとも支持格子および側板を中性子吸収材からなる板材で形成することが示されている。そして、特許文献１において、支持格子は、二重の仕切板が交差して組まれており、二重の仕切板の間で複数の接続金具を締着して組み立てられており、かつ接続金具は、一部が支持格子と側板とを組み立て、他の一部が支持格子と底板とを組み立てており、接続金具とは別の接続金具を二重の支持格子の間に挿入して当該別の接続金具により側板と台盤とを組み立てることが示されている。また、特許文献１において、支持格子および側板は、上下方向に複数のユニットに分割形成され、各ユニットを全て締着および嵌め込みにより組み立て連結することが示されている。

特開２０１４－１６３７６１号公報

特許文献１に記載の燃料貯蔵用ラックでは、支持格子を構成する仕切板は、中性子吸収材からなる板材に切り込み加工を施して交差して組まれており、十分な強度を有しているが、重量があるため大容量の楊重設備を必要とし、製造や組み立てに手間がかかるため製造コストが嵩む問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、核燃料を支える十分な強度を確保しつつ、容易に製造することのできる核燃料貯蔵用ラックおよび核燃料貯蔵用ラックの製造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用ラックは、個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、各前記セルを支持する支持部材と、を備え、２個の前記支持部材に各前記セルの上下端が取り付けられた複数の小ラックと、各前記セルを上下方向に連ねるように各前記小ラックが上下に重ねて接合されたラック本体と、を含む。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックでは、前記小ラックごとに周りを囲む外枠を備えることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックでは、前記支持部材は、矩形筒状の各前記セルを個々に支持する格子が形成され、前記セルは、矩形筒状を構成する４枚の板材からなり、各前記小ラックの前記支持部材の前記格子に上下端が取り付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用ラックでは、最上位置の前記小ラックに位置する前記セルの上端に外側上方に広がって延びる案内部材が取り付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用ラックでは、上下に重なる各前記小ラックが固着具の締め付けにより接合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用ラックでは、各前記支持部材は、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けられていることが好ましい。

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用ラックは、個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、各前記セルを支持するように各前記セルの上下方向に複数設けられた支持部材と、を備え、各前記支持部材は、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けられている、核燃料貯蔵用ラック。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックでは、前記核燃料は、上下方向に延びる複数の燃料棒の上端に設けられた上部ノズルを備え、前記セルに前記核燃料が挿入された状態で、前記上部ノズルを前記セルの内部に位置決めする上部位置決機構を有することが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックでは、前記核燃料は、前記上部ノズルに上方に開口する上部支持孔が形成され、前記上部位置決機構は、前記上部支持孔に挿通される上部支持ピンを有し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用ラックでは、前記核燃料は、上下方向に延びる複数の燃料棒の下端に設けられた下部ノズルを備え、前記セルに前記核燃料が挿入された状態で、前記下部ノズルを前記セルの内部に位置決めする下部位置決機構を有することが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックでは、前記核燃料は、前記下部ノズルに下方に開口する下部支持孔が形成され、前記下部位置決機構は、前記下部支持孔に挿通される下部支持ピンを有していることが好ましい。

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用ラックの製造方法は、個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、各前記セルを支持する支持部材と、を備える核燃料貯蔵用ラックの製造方法であって、２個の前記支持部材に各前記セルの上下端を取り付けた小ラックを複数構成する工程と、各前記セルを上下方向に連ねるように各前記小ラックを上下に重ねて接合してラック本体を構成する工程と、を含む。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックの製造方法では、前記小ラックごとの周りを囲むように外枠を取り付ける工程をさらに含むことが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックの製造方法では、前記支持部材は、矩形筒状の各前記セルを個々に支持する格子が形成され、前記セルは、矩形筒状を構成する４枚の板材からなり、前記小ラックを構成する工程では、前記支持部材の前記格子に前記セルの各前記板材の上下端を取り付けて矩形筒状に構成することが好ましい。

また、本発明の一態様に係る核燃料貯蔵用ラックの製造方法では、各前記支持部材を、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えるように設けることが好ましい。

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用ラックの製造方法は、個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、各前記セルを支持するように各前記セルの上下方向に複数設けられた支持部材と、を備える核燃料貯蔵用ラックの製造方法であって、各前記支持部材を、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えるように設ける。

本発明によれば、複数の小ラックを上下に重ねて接合したラック本体を構成することで、小ラックが軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造できる。また、上下に重ねて接合された各小ラックは、２個の支持部材に各セルの上下端が取り付けられた構成であるため、小ラックを多数にすることで支持部材の数が多くなり、その分各支持部材の強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。また、小ラックを多数にすることで支持部材の数が多くなり、セルに挿入される核燃料の各支持点（支持格子、上部ノズル、下部ノズル）の地震荷重を低減することができ、その分各支持部材の厚さを薄くするなど強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。また、各小ラックを同一かつ簡易な定形寸法構造のブロックにより構成すれば、品質のばらつきのない、同一品質を得ることができる。また、同一な定形寸法構造の小ラックは、量産性に優れ、生産性を高めることができる。

図１は、貯蔵ピットの斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの側面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの外枠を外した側面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大斜視図である。 図５は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの接続金具の平面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの接続金具の平面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大平面図である。 図９は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大平面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける小ラックの部分拡大側断面図である。 図１５は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける小ラックの部分拡大側断面図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける基盤の平面図である。 図１７は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける脚部の平面図である。 図１８は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける脚部の側面図である。 図１９は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の平面図である。 図２０は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の側面図である。 図２１は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の拡大平面図である。 図２２は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の側面図である。 図２３は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の側面図である。 図２４は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の部分拡大斜視図である。 図２５は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の部分拡大平面図である。 図２６は、核燃料の側面図である。 図２７は、核燃料の平面図である。 図２８は、核燃料の底面図である。 図２９は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの上端部の部分拡大側断面図である。 図３０は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの上端部の部分拡大側断面図である。 図３１は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの下端部の部分拡大側断面図である。 図３２は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの下端部の部分拡大側断面図である。 図３３は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の側面図である。 図３４は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の平面図である。 図３５は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の部分拡大側断面図である。

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。

図１は、貯蔵ピットの斜視図である。

貯蔵ピット１０１は、原子力発電プラントにおいて原子炉にて使用された使用済みの燃料集合体や、未使用の燃料集合体が貯蔵される。燃料集合体は、複数の燃料棒である核燃料が矩形状に束ねられた集合体である。従って、燃料集合体は、いわゆる核燃料である。燃料集合体は、例えば、加圧水型軽水炉に使用する場合は、矩形状の１辺が約０．２ｍの正方形状で、長さが４ｍを超える細長い角柱形をなす。沸騰水型軽水炉に使用する場合は、矩形状の１辺が約０．１５ｍの正方形状で、長さが約４．５ｍの細長い角柱形をなす。
貯蔵ピット１０１は、矩形状で上部が開放されたコンクリート躯体のプールとして構成されている。貯蔵ピット１０１は、矩形状の床面１０１ａ、および床面１０１ａの４方向を囲む側壁の縦壁面１０１ｂを有している。この貯蔵ピット１０１において、床面１０１ａに核燃料貯蔵用ラック１が配置される。核燃料貯蔵用ラック１は、詳細を後述するが、上部が開放されて上方から核燃料が挿入されるように構成されている。そして、貯蔵ピット１０１は、内部に冷却水１０３が貯留された状態で、核燃料貯蔵用ラック１に核燃料が立てられた状態で収納されて貯蔵される。

なお、貯蔵ピット１０１は、図には明示しないが、床面１０１ａおよび縦壁面１０１ｂの内面であるコンクリート面にライニングが張り付けられている。ライニングは、厚さ４ｍｍ前後のオーステナイト系ステンレス鋼からなり、貯蔵ピット１０１の床面１０１ａおよび縦壁面１０１ｂの内面を保護するものである。

図２は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの側面図である。図３は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの外枠を外した側面図である。図４は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大斜視図である。図５は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の平面図である。図６は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの接続金具の平面図である。図７は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの接続金具の平面図である。図８は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大平面図である。図９は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大平面図である。図１０は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。図１１は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。図１２は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。図１３は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。図１４は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。図１５は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの部分拡大側断面図である。図１６は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける基盤の平面図である。図１７は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける脚部の平面図である。図１８は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける脚部の側面図である。

図２に示すように、核燃料貯蔵用ラック１は、ラック本体１１と、基盤１２と、脚部１３と、を含み構成されている。

ラック本体１１は、図２および図３に示すように、外枠１１Ａと、支持部材１１Ｂと、セル１１Ｃと、を含む。

外枠１１Ａは、平面視で矩形状の筒を形成し、ラック本体１１の上端から下端に通じてラック本体１１の外周部を覆う板材として形成されている。なお、外枠１１Ａは、形鋼又は矩形棒を用いてＸ字形状またはＶ字形状などの斜材とするか、平板と斜材を併用してもよい。外枠１１Ａおよびセル１１Ｃは、ステンレス鋼または中性子吸収材で形成されている。中性子吸収材は、ボロン、ガドリニウムの少なくとも一方を添加したステンレス鋼や、ボロン化合物（好ましくは炭化ホウ素）、ガドリニウムの少なくとも一方を含有するアルミニウム複合材からなる。外枠１１Ａは、耐震強度部材であり、他の構成部材により十分な耐震強度が得られていれば省略することができる。

支持部材１１Ｂは、図３および図４に示すように、ラック本体１１の筒内において水平に配置される平面視で矩形状の板材であり、ラック本体１１の筒内にて上下方向に複数設けられている。支持部材１１Ｂは、図４および図５に示すように、複数のセル１１Ｃを支持するため、複数の格子１１Ｂａが形成されている。本実施形態において、格子１１Ｂａは、図５の実施例においては、１つの支持部材１１Ｂにおいて１６９個が１３×１３で整列して設けられている。支持部材１１Ｂは、その周縁に、固着具としてのボルトが挿通される貫通孔１１Ｂｂが形成されている。貫通孔１１Ｂｂは、本実施形態において、４つの角部にそれぞれ３個、４つの辺の中央にそれぞれ２個設けられている。この支持部材１１Ｂは、ステンレス鋼で形成されている。

支持部材１１Ｂは、外枠１１Ａと接続金具１４，１５を介して接合される。接続金具１４は、図６に示すように、平面視で角柱がＬ字形状に形成されている。接続金具１４は、Ｌ字形状の両端部およびＬ字形状の角部の３箇所に上下方向に貫通する貫通孔１４ａが形成されている。３個の貫通孔１４ａは、支持部材１１Ｂの角部に設けられた３個の貫通孔１１Ｂｂにそれぞれ連通するように設けられている。また、接続金具１４は、貫通孔１４ａの間において貫通孔１４ａと交差する水平方向に貫通する２個のネジ孔１４ｂが形成されている。また、接続金具１５は、図７に示すように、平面視で角柱が水平方向に延びて形成されている。接続金具１５は、両端部の２箇所に上下方向に貫通する貫通孔１５ａが形成されている。２個の貫通孔１５ａは、支持部材１１Ｂの辺の中央に設けられた２個の貫通孔１１Ｂｂにそれぞれ連通するように設けられている。また、接続金具１５は、貫通孔１５ａの間において貫通孔１５ａと交差する水平方向に貫通する１個のネジ孔１５ｂが形成されている。

接続金具１４は、図３および図４に示すように、支持部材１１Ｂの各角部において３個の貫通孔１１Ｂｂに３個の貫通孔１４ａを連通するように配置し、連通した貫通孔１４ａおよび貫通孔１１Ｂｂに挿通した固着具であるボルトを締め付けることで支持部材１１Ｂに接合される。また、接続金具１５は、図３に示すように、支持部材１１Ｂの各辺の中央において２個の貫通孔１１Ｂｂに２個の貫通孔１５ａを連通するように配置し、連通した貫通孔１５ａおよび貫通孔１１Ｂｂに挿通した固着具であるボルトを締め付けることで支持部材１１Ｂに接合される。このとき、接続金具１４，１５のネジ孔１４ｂ，１５ｂが開口する鉛直方向の面は、支持部材１１Ｂの端面に一致または端面から突出する。そして、接続金具１４，１５の鉛直方向の面に外枠１１Ａの内側の板面を合わせ、外枠１１Ａの外側から接続金具１４，１５のネジ孔１４ｂ，１５ｂに図２に示す固着具であるネジ１６を締め付けることで支持部材１１Ｂと外枠１１Ａとが接合される。

なお、接続金具１４，１５は、角柱に限らない。図には明示しないが、例えば、貫通孔１４ａ，１５ａが設けられた板片と、ネジ孔１４ｂ，１５ｂが設けられた板片と、で断面がＬ字形状に形成されたＬ形金具として形成されていてもよい。また、外枠１１Ａを省略した場合、接続金具１４，１５も省略できる。

セル１１Ｃは、図８および図９に示すように、ラック本体１１の上端から下端において、平面視で矩形状の筒を形成し、筒内に核燃料が上方から挿入される収納領域１１Ｄが構成されている。収納領域１１Ｄは、核燃料の外寸よりも広く、核燃料の長さを超える上下長さとされている。セル１１Ｃは、支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに固定される。セル１１Ｃは、矩形筒状を構成する４枚の板材１１Ｃａからなり、各板材１１Ｃａが支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａの孔に固定される。図８では、板材１１Ｃａの側端面を他の板材１１Ｃａの側面に接触させてセル１１Ｃの角部を埋めるように設けた例を示している。図９では、各板材１１Ｃａの側端面をセル１１Ｃの角部に向けて角部に間を空けるように設けた例を示している。図９の例は、図８の例と比較して板材１１Ｃａの幅を狭く形成できる。このセル１１Ｃは、中性子吸収材で形成されている。なお、板材１１Ｃａの厚さは、中性子吸収能力の強弱により決定されるが、板への圧延性および二枚割れを防止する目的からは、２ｍｍ～１０ｍｍとすることが好ましい。

このように、支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに固定されて平面視で矩形状の筒を形成するセル１１Ｃは、上述したように筒内に核燃料が上方から挿入される収納領域１１Ｄが構成されている。さらに、支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに固定されたセル１１Ｃの周りには、収納領域１１Ｄの周りを連続して囲む空間が形成される。この空間は、貯蔵ピット１０１の冷却水１０３を保有し得る冷却領域である。これにより、核燃料から放出される高速中性子を熱中性子に減速し核燃料の崩壊熱を除去できる。

セル１１Ｃは、図１０～図１３に示すように、その上端および下端が支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに固定されている。図１０では、セル１１Ｃ（板材１１Ｃａ）の上端が支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａの孔の内壁の高さの途中に溶接１７により固定されている例を示している。図１１では、セル１１Ｃ（板材１１Ｃａ）の下端が支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａの孔の内壁の高さの途中に溶接１７により固定されている例を示している。図１２では、セル１１Ｃ（板材１１Ｃａ）の上端が支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａの孔の内壁の高さの上端に合わせて固着具としての皿ネジ１８により固定されている例を示している。図１３では、セル１１Ｃ（板材１１Ｃａ）の下端が支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａの孔の内壁の高さの下端に合わせて皿ネジ１８により固定されている例を示している。皿ネジ１８は、セル１１Ｃの筒内に突出しないため、核燃料に干渉することがなく好ましい。また、皿ネジ１８は、溶接１７に比較して、中性子吸収材のセル１１Ｃとステンレス鋼の支持部材１１Ｂとの異材を固定することに好ましく、しかも溶接ひずみによる変形を抑制し、品質を向上できる。また、図１２および図１３の例では、板材１１Ｃａの上下端を面取りして、セル１１Ｃの筒内への核燃料の挿入を案内できるようにしている。

支持部材１１Ｂに取り付けられたセル１１Ｃにおいて、図１４および図１５に示すように、ラック本体１１の上端となる位置に案内部材１９が設けられている。案内部材１９は、セル１１Ｃの上端に外側上方に広がって延びて設けられ、上方から挿入される核燃料をセル１１Ｃの筒内に案内するものである。図１４に示す案内部材１９は、支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに取り付けられたセル１１Ｃの上端の周りを囲むように設けられて支持部材１１Ｂに溶接１７により接合されている。また、図１５に示す案内部材１９は、セル１１Ｃの上端が支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａから上方に延び出るように設けられ、この格子１１Ｂａから上方に延び出たセル１１Ｃの上端の周りを囲むように設けられてセル１１Ｃに対して皿ネジ１８により接合されている。なお、図１５の例では、板材１１Ｃａの上下端を面取りして、セル１１Ｃの筒内（収納領域１１Ｄ）への核燃料の挿入を案内できるようにしている。なお、核燃料を案内する機能は、セル１１Ｃの上端に、外側上方に広がって傾斜する面取を設けて代用してもよい。また、図１２，図１３，図１５において、皿ネジ１８は、軽微なプラグ溶接に代えてもよい。

基盤１２は、図１６に示すように、平面視で矩形状に形成された板材であり、ラック本体１１の下端の基部をなす。基盤１２は、支持部材１１Ｂにおける各格子１１Ｂａに取り付けられたセル１１Ｃがなす収納領域１１Ｄの下端として構成される。即ち、基盤１２は、セル１１Ｃの収納領域１１Ｄに挿入された核燃料の下端が載置され、当該核燃料を支持する。基盤１２は、各セル１１Ｃの筒内（収納領域１１Ｄ）であって収納領域１１Ｄの下端となる位置に、冷却孔１２ａが貫通して設けられている。冷却孔１２ａは、セル１１Ｃの収納領域１１Ｄの内部であって、収納領域１１Ｄに挿入された核燃料に対し貯蔵ピット１０１の冷却水１０３を送る。これにより、核燃料から放出される高速中性子を熱中性子に減速し核燃料の崩壊熱を除去できる。この基盤１２は、ステンレス鋼で形成されている。

また、基盤１２は、その周縁に、固着具としてのボルトが挿通される貫通孔１２ｂが形成されている。貫通孔１２ｂは、本実施形態において、４つの角部にそれぞれ３個、４つの辺の中央にそれぞれ２個設けられている。基盤１２は、最下位置の支持部材１１Ｂに重なるように配置され、各貫通孔１２ｂが支持部材１１Ｂの貫通孔１１Ｂｂに連通するように配置されている。即ち、基盤１２は、支持部材１１Ｂの貫通孔１１Ｂｂに対応して配置された接続金具１４，１５の貫通孔１４ａ，１５ａに貫通孔１２ｂを連通するように配置され、接続金具１４，１５の貫通孔１４ａ，１５ａと、支持部材１１Ｂの貫通孔１１Ｂｂと、自身の貫通孔１２ｂとに挿通した固着具であるボルトを締め付けることで支持部材１１Ｂと接合される。このとき、接続金具１４，１５のネジ孔１４ｂ，１５ｂが開口する鉛直方向の面は、支持部材１１Ｂおよび基盤１２の端面に一致または端面から突出する。そして、接続金具１４，１５の鉛直方向の面に外枠１１Ａの内側の板面を合わせ、外枠１１Ａの外側から接続金具１４，１５のネジ孔１４ｂ，１５ｂに図２に示す固着具であるネジ１６を締め付けることで基盤１２が支持部材１１Ｂおよび外枠１１Ａと接合される。

脚部１３は、図２および図３に示すように、基盤１２の底面に複数設けられている。脚部１３は、図１７および図１８に示すように、脚本体１３ａと、脚端１３ｂと、調整機構１３ｃと、を含み構成されている。脚本体１３ａは、矩形箱状または円筒状に形成され、ラック本体１１の外側に向くように一側部の一部を切り欠いて内部の空間に通じる開口１３ｄが設けられている。また、脚本体１３ａは、開口１３ｄと相反する面以外に開口孔１３ｅが形成されていてもよい。脚本体１３ａは、内部の空間が基盤１２の冷却孔１２ａに通じて基盤１２に設けられる。従って、各開口１３ｄおよび開口孔１３ｅから脚本体１３ａの内部の空間を介して冷却孔１２ａから核燃料の収納領域１１Ｄに冷却水１０３を通すことができ、この冷却水１０３により、核燃料から放出される高速中性子を熱中性子に減速し核燃料の崩壊熱を核燃料貯蔵用ラック１の外部に除去できる。脚端１３ｂは、脚部１３の下端を構成し、貯蔵ピット１０１の冷却水１０３中の床面１０１ａに載置されるものである。従って、本実施形態にて説明する核燃料貯蔵用ラック１は、いわゆるフリースタンディング方式のラックである。脚端１３ｂは、円盤状に形成され、床面１０１ａに接触する底面の周縁に滑らかな曲面取が形成されている。曲面取により、床面１０１ａとの引っ掛かりを抑え、フリースタンディング方式の核燃料貯蔵用ラック１におけるロッキングの発生を抑制できる。調整機構１３ｃは、脚端１３ｂが固定されて脚本体１３ａに頭部が配置されて挿入されるボルト１３ｃｂと、脚本体１３ａと脚端１３ｂとの間でボルト１３ｃｂに配置されたナット１３ｃｎと、で構成されている。調整機構１３ｃは、ナット１３ｃｎを回すことで、ボルト１３ｃｂの上下位置を変えることができ、これにより脚本体１３ａと脚端１３ｂとの間の距離が変えられ、床面１０１ａに載置される核燃料貯蔵用ラック１の高さを調整できる。この脚部１３は、ステンレス鋼で形成されている。なお、核燃料貯蔵用ラック１は、床面１０１ａや縦壁面１０１ｂに固定されたものであってもよい。また、調整機構１３ｃのナット１３ｃｎは、脚本体１３ａの下面に溶接などで固定してボルト１３ｃｂを回すことで、脚本体１３ａと脚端１３ｂとの間の距離を変えて、床面１０１ａに載置される核燃料貯蔵用ラック１の高さを調整してもよい。さらに、調整機構１３ｃは、ナット１３ｃｎで脚本体１３ａの底板１３ａｂの上面および下面を挟み込むようにダブルナットで締め付けることでボルト１３ｃｂの回り止め（緩み止め）を行ってもよい。

上述した核燃料貯蔵用ラック１において、ラック本体１１は、図２および図３に示すように、複数の小ラック２０が上下方向に重ねて接合されている。小ラック２０の積層数は、図３に示す５個に限定されない。

１個の小ラック２０は、複数（２個）の支持部材１１Ｂに基づいて構成されている。小ラック２０は、図２および図３では、上下２個の支持部材１１Ｂと、各支持部材１１Ｂの間に設けられたセル１１Ｃと、を含む。従って、セル１１Ｃは、ラック本体１１を上下方向で分割した形態として、上下方向に分割して設けられている。小ラック２０は、２個の支持部材１１Ｂに分割されたセル１１Ｃの上下端が取り付けられる。なお、セル１１Ｃは、上述した４枚の板材１１Ｃａで構成する以外に、予め矩形筒状に形成されたものであってもよい。複数の小ラック２０は、それぞれ同じ形状大きさの支持部材１１Ｂおよび板材１１Ｃａにより構成することで、全て同じ形状大きさに形成できる。

そして、小ラック２０を上下に重ねて接合する。この場合、上に位置する小ラック２０の下側の支持部材１１Ｂと、下に位置する上側の支持部材１１Ｂとを重ね合わせて接合する。それぞれの支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａおよび貫通孔１１Ｂｂが連なるように相互の支持部材１１Ｂを重ね合わせた後、重ね合わせた相互の支持部材１１Ｂの各貫通孔１１Ｂｂに挿通した固着具としてのボルトを締め付ける。これにより小ラック２０が上下に重ねて接合される。この小ラック２０の接合の際、上述した接続金具１４，１５をボルトで取り付ける。最上位置となる小ラック２０の上側の支持部材１１Ｂは、他の小ラック２０と接合しないため、上述した接続金具１４，１５のみをボルトにより締め付けて取り付ける。また、最上位置となる小ラック２０のセル１１Ｃには、案内部材１９を取り付ける。また、最下位置となる小ラック２０の下側の支持部材１１Ｂは、基盤１２が取り付けられるため、基盤１２および接続金具１４，１５をボルトにより締め付けて取り付ける。基盤１２には、脚部１３が、固着具としてのボルト、または溶接により接合される。

そして、各支持部材１１Ｂに固定された接続金具１４，１５のネジ孔１４ｂ，１５ｂを介してネジ１６を締め付けて外枠１１Ａが取り付けられる。外枠１１Ａは、各小ラック２０の上下寸法に合わせて分割され、１個の小ラック２０において自身の矩形状の筒をなす４枚の板材として小ラック２０の４面に取り付けられ、各小ラック２０の周りを囲むように取り付けられる。なお、外枠１１Ａを省略した場合、接続金具１４，１５も省略でき、この場合の各小ラック２０の接合は、重ね合わせた相互の支持部材１１Ｂの各貫通孔１１Ｂｂに挿通した固着具としてのボルトを締め付ける。

図１９は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の平面図である。図２０は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の側面図である。図２１は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の拡大平面図である。

支持部材１１Ｂは、図１９～図２１に示すように構成してもよい。この支持部材１１Ｂは、格子１１Ｂａを構成するため、互いに直交する棒部材１１Ｂｃ，１１Ｂｄを用いる。棒部材１１Ｂｃは、水平方向Ａに延びるもので、当該水平方向Ａに交差する水平方向Ｂに格子１１Ｂａをなす所定間隔で配置されている。水平方向Ｂの両端に配置された棒部材１１Ｂｃは、その間に配置された棒部材１１Ｂｃと比較して幅が広く形成されている。棒部材１１Ｂｄは、図１９および図２０に示すように、棒部材１１Ｂｃの下側に配置されている。棒部材１１Ｂｄは、水平方向Ｂに延びるもので、当該水平方向Ｂに交差する水平方向Ａに格子１１Ｂａをなす所定間隔で配置されている。水平方向Ａの両端に配置された棒部材１１Ｂｄは、その間に配置された棒部材１１Ｂｄと比較して幅が広く形成されている。そして、互いに交差する棒部材１１Ｂｃと棒部材１１Ｂｄは、図２１に示すように、各交差部において固着具としてのボルトまたはプラグ溶接で接合される。また、図１９および図２０に示すように、幅が広く形成された各水平方向Ａ，Ｂの両端の棒部材１１Ｂｃ，１１Ｂｄは、小ラック２０同士が接合されたり、接続金具１４，１５が取り付けられたりするための貫通孔１１Ｂｂが形成される。

図５で示す支持部材１１Ｂは、格子１１Ｂａを構成するために孔を加工する。従って、図５で示す支持部材１１Ｂは、孔を加工する作業で得ることができる。一方、図１９～図２１に示す支持部材１１Ｂは、格子１１Ｂａを構成するために複数の棒部材１１Ｂｃ，１１Ｂｄを用いて棒部材１１Ｂｃ，１１Ｂｄを井桁状に交錯させて接合する。従って、図１９～図２１に示す支持部材１１Ｂは、棒部材１１Ｂｃ，１１Ｂｄを接続金具１４及び、ボルトまたはプラグ溶接で接合する作業で得ることができる。

図２２は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の側面図である。図２３は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の側面図である。図２４は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の部分拡大斜視図である。図２５は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の部分拡大平面図である。

図２２～図２５は、外枠１１Ａの取り付けや構成の他の例を示す。

図２２に示す例では、上述と同様の小ラック２０ごとに上下方向に分割された外枠１１Ａが用いられている。そして、上下に連ねて配置される各外枠１１Ａを連結するように、各外枠１１Ａを接続板２１が跨いで接合している。接続板２１は、角部ではＬ金具として形成されていることが好ましく、各辺では平金具として形成されている。接続板２１は、上述した接続金具１４，１５にネジ１６を締め付けて取り付けられる。従って、接続板２１で上下に連ねて配置される各外枠１１Ａを連結することで、外枠１１Ａの接合強度を向上できる。なお、最下位置の外枠１１Ａは、接続板２１を介して基盤１２に接合される。

図２３に示す例では、外枠１１Ａ’は、全ての小ラック２０の上下寸法に合わせた上下寸法に形成され、自身の矩形状の筒をなす４枚の板材として全ての小ラック２０を跨ぎ４面に取り付けられ、全ての小ラック２０の周りを囲むように取り付けられる。外枠１１Ａ’は、上述した接続金具１４，１５にネジ１６を締め付けて取り付けられる。

図２４および図２５に示す例では、外枠１１Ａ，１１Ａ’は、小ラック２０やラック本体１１の角部となる突き合わせられる側端部に、串歯状となるように凸片１１Ａａと凹部１１Ａｂとが上下方向で交互に設けられている。凸片１１Ａａは、貫通孔１１Ａｃが形成されている。凸片１１Ａａと凹部１１Ａｂは、角部で突き合わせられる各外枠１１Ａ，１１Ａ’において互い違いに設けられている。このため、各外枠１１Ａ，１１Ａ’を角部で突き合わせた場合、一方の凸片１１Ａａが他方の凹部１１Ａｂに嵌まり、図２５に示すように、角部から各凸片１１Ａａが直角に突出する。そして、直角に突出した各凸片１１ＡａにＬ字金具２６を添わせ、このＬ字金具２６と貫通孔１１Ａｃに固着具であるボルト２７を締め付けることで、各外枠１１Ａ，１１Ａ’を接合する。外枠１１Ａ，１１Ａ’は、の支持部材１１Ｂへの接合は、接続金具１４，１５にネジ１６を締め付けて取り付ける。なお、図は省略するが、Ｌ字金具２６においてボルト２７を締め付ける箇所には、ボルト２７を締め付けるための貫通孔を有する。

図２６は、核燃料の側面図である。図２７は、核燃料の平面図である。図２８は、核燃料の底面図である。

図２６～図２８に示すように、核燃料５１は、上述したようにセル１１Ｃに挿入される燃料集合体として構成されている。核燃料５１は、複数の燃料棒５２を有している。燃料棒５２は、図には明示しないが、円筒形状の燃料被覆管の内部に核燃料ペレットが燃料被覆管の長さ方向に複数配置される。核燃料５１は、燃料棒５２と、複数の燃料棒５２を束ねる支持格子５３と、複数の燃料棒５２の長さ方向の上部に設けられた上部ノズル５４と、複数の燃料棒５２の長さ方向の下部に設けられた下部ノズル５５と、を備えている。支持格子５３は、複数の燃料棒５２を挿通する複数の格子を構成しており、複数の燃料棒５２を長さ方向の複数箇所（図２６では１０箇所）に所定間隔毎に設けられている。上部ノズル５４は、図２７に示すように、平面視で矩形状に形成され、４つの角部に上方に突出する上部突起５４Ａが設けられている。対向する２つの角部の上部突起５４Ａは、突出面に上部支持孔５４Ａａが形成されている。下部ノズル５５は、図２８に示すように、平面視で矩形状に形成され、４つの角部に下方に突出する下部突起５５Ａが設けられている。対向する２つの角部の下部突起５５Ａは、突出面に下部支持孔５５Ａａが形成されている。上部支持孔５４Ａａおよび下部支持孔５５Ａａは、核燃料５１が原子炉に配置された際に、原子炉内に支持することに用いられる。上部ノズル５４および下部ノズル５５は、図には明示しないが、核燃料５１が原子炉に配置された際に、制御棒が挿入される制御棒案内管と、炉内計装用検出器が挿入される炉内計装用案内管との長さ方向の上端部および下端部を固定する。また、セル１１Ｃに挿入された核燃料５１は、基盤１２に下部ノズル５５が載置され支持される。

図２９および図３０は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの上端部の部分拡大側断面図である。図３１および図３２は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの下端部の部分拡大側断面図である。

図２９および図３０に示すように、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１は、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、上部ノズル５４をセル１１Ｃの内部に位置決めする上部位置決機構２３を有する。図２９に示す上部位置決機構２３は、セル１１Ｃの上端部に設けられた案内部材１９の周りを囲むように設けられて、案内部材１９に嵌める枠部２３ａと、枠部２３ａからセル１１Ｃの上方に延びる腕部２３ｂと、腕部２３ｂからセル１１Ｃの内部に向かって下方に延びる上部支持ピン２３ｃと、を含む。上部支持ピン２３ｃは、核燃料５１における上部ノズル５４の上部支持孔５４Ａａに挿通できるように構成されている。従って、上部位置決機構２３は、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、枠部２３ａを案内部材１９に嵌め、上部支持ピン２３ｃを核燃料５１における上部ノズル５４の上部支持孔５４Ａａに挿通する。これにより、核燃料５１における上部ノズル５４がセル１１Ｃの内部に位置決めされる。

図３０に示す上部位置決機構２３は、セル１１Ｃの上端部に設けられた案内部材１９の周りを囲むように設けられて、案内部材１９に嵌める枠部２３ａと、枠部２３ａからセル１１Ｃの上方に延びる腕部２３ｂと、腕部２３ｂからセル１１Ｃの内部に向かって下方に延びる上部支持楔２３ｄと、を含む。上部支持楔２３ｄは、セル１１Ｃに挿入された核燃料５１における上部ノズル５４とセル１１Ｃの内壁との隙間（１ｍｍ～５０ｍｍ程度）に挿通できるように構成されている。従って、上部位置決機構２３は、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、枠部２３ａを案内部材１９に嵌め、上部支持楔２３ｄを上部ノズル５４とセル１１Ｃの内壁との隙間に挿通する。これにより、核燃料５１における上部ノズル５４がセル１１Ｃの内部に位置決めされる。

図３１および図３２に示すように、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１は、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、下部ノズル５５をセル１１Ｃの内部に位置決めする下部位置決機構２４を有する。図３１に示す下部位置決機構２４は、セル１１Ｃの下端部であって基盤１２からセル１１Ｃの内部に向かって上方に延びる下部支持ピン２４ａを含む。下部支持ピン２４ａは、核燃料５１における下部ノズル５５の下部支持孔５５Ａａに挿通できるように構成されている。従って、下部位置決機構２４は、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、下部支持ピン２４ａを核燃料５１における下部ノズル５５の下部支持孔５５Ａａに挿通する。これにより、核燃料５１における下部ノズル５５がセル１１Ｃの内部に位置決めされる。

図３２に示す下部位置決機構２４は、セル１１Ｃの下端部であって基盤１２からセル１１Ｃの内部に向かって上方に延びる下部支持楔２４ｂを含む。下部支持楔２４ｂは、核燃料５１における下部ノズル５５とセル１１Ｃの内壁との隙間（１ｍｍ～５０ｍｍ程度）に挿通できるように構成されている。従って、下部位置決機構２４は、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、下部支持楔２４ｂを下部ノズル５５とセル１１Ｃの内壁との隙間に挿通する。これにより、核燃料５１における下部ノズル５５がセル１１Ｃの内部に位置決めされる。

ところで、図３に示すように、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、支持部材１１Ｂは、上下位置が核燃料５１の各支持格子５３の上下位置に揃えるように設けられている。図３では、核燃料５１を概略図として支持格子５３を上下位置の４箇所に配置した例を示している。そして、支持部材１１Ｂは、各支持格子５３の上下位置に揃うように各支持格子５３の水平位置に存在するように設けられている。また、支持部材１１Ｂは、核燃料５１の上部ノズル５４および下部ノズル５５の水平位置にも存在する。

このように、上述した本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１は、個々の核燃料５１が上方から挿入される複数のセル１１Ｃと、各セル１１Ｃを支持する支持部材１１Ｂと、を備え、２個の支持部材１１Ｂに各セル１１Ｃの上下端が取り付けられた複数の小ラック２０と、各セル１１Ｃを上下方向に連ねるように各小ラック２０が上下に重ねて接合されたラック本体１１と、を含む。

この核燃料貯蔵用ラック１によれば、複数の小ラック２０を上下に重ねて接合したラック本体１１を構成することで、小ラック２０が軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造できる。また、上下に重ねて接合された各小ラック２０は、２個の支持部材１１Ｂに各セル１１Ｃの上下端が取り付けられた構成であるため、小ラック２０を多数にすることで支持部材１１Ｂの数が多くなり、その分各支持部材１１Ｂの強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。また、小ラック２０を多数にすることで支持部材１１Ｂの数が多くなり、セル１１Ｃに挿入される核燃料５１の各支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）の地震荷重を低減することができ、その分各支持部材１１Ｂの厚さを薄くするなど強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。また、各小ラック２０を同一かつ簡易な定形寸法構造のブロックにより構成すれば、品質のばらつきのない、同一品質を得ることができる。また、同一な定形寸法構造の小ラック２０は、量産性に優れ、生産性を高めることができる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、小ラック２０ごとに周りを囲む外枠１１Ａを備えることが好ましい。

従って、各外枠１１Ａも軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造できる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、ラック本体１１の上端から下端に渡り周りを囲む外枠１１Ａを備えることが好ましい。

従って、複数の小ラック２０を上下に重ねて接合したラック本体１１を構成することで、小ラック２０が軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造でき、このため外枠１１Ａは、ラック本体１１の上端から下端に渡り周りを囲むように構成してもよい。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、支持部材１１Ｂは、矩形筒状の各セル１１Ｃを個々に支持する格子１１Ｂａが形成され、セル１１Ｃは、矩形筒状を構成する４枚の板材１１Ｃａからなり、各小ラック２０の支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに上下端が取り付けられていることが好ましい。

従って、セル１１Ｃにおける核燃料の収納領域１１Ｄを構成するにあたり、従来では、板材に切り込みや突起を設けて格子形状に組み合わせる構成があるが、本実施形態のように４枚の板材１１Ｃａの上下端を、各小ラック２０の支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに取り付けた構成のため、格子形状のようにセル１１Ｃの間を繋ぐ部材がなく、小ラック２０が軽量になり、容易に製造できる。しかも、格子形状のようにセル１１Ｃの間を繋ぐ部材がないことから、セル１１Ｃの間に冷却水を保有できる冷却領域が遮られることなく連通するため、冷却水の流通を促進し、冷却効果を向上できる。なお、必要ならば、外枠１１Ａの上端付近すなわち各小ラック２０の上部に取り付く支持部材１１Ｂの直下、並びに外枠１１Ａの下端付近すなわち下部に取り付く支持部材１１Ｂの直上に、適宜な個数および広さを有する通水孔を設けてもよい。この通水孔は、セル１１Ｃの内部に収納された核燃料を、セル１１Ｃの外面からも効率よく冷却できる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、最上位置の小ラック２０に位置するセル１１Ｃの上端に外側上方に広がって延びる案内部材１９が取り付けられていることが好ましい。

従って、核燃料５１を上方からセル１１Ｃの内部に挿入するときに、案内部材１９により核燃料５１の挿入を案内でき、核燃料５１の挿入作業を容易にできる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、上下に重なる各小ラック２０が固着具の締め付けにより接合されていることが好ましい。

従って、各小ラック２０が固着具の締め付けにより接合してあることで、各小ラック２０の組み立ての溶接量を大幅に削減でき、溶接ひずみによる変形を抑制し、精度の高い品質が得られる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、各支持部材１１Ｂは、核燃料５１の水平方向の振動モードの支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）の水平位置に揃えて設けられていることが好ましい。

核燃料は、セル１１Ｃの中で、支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）を基にその間が水平方向に振動する振動モードによる変位が加わる。従って、各支持部材１１Ｂを核燃料５１の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けたことで、振動モードによる変位を抑制し支持点あたりの地震荷重を低減できる。しかも、支持点あたりの地震荷重を低減したことで、セル１１Ｃひいては核燃料貯蔵用ラック１全体の変位を抑制できる。この結果、貯蔵する核燃料５１の健全性を高めることができる。また、支持点あたりの地震荷重を低減したことで、その分各支持部材１１Ｂの厚さを薄くするなど強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、上部ノズル５４をセル１１Ｃの内部に位置決めする上部位置決機構２３を有することが好ましい。

従って、上部ノズル５４を位置決めすることで、上部ノズル５４における振動モードによる変位を抑制し地震荷重を低減できる。

また、上部位置決機構２３は、上部ノズル５４の上部支持孔５４Ａａに挿通される上部支持ピン２３ｃを有していることが好ましい。

従って、上部ノズル５４に予めある上部支持孔５４Ａａを利用して上部ノズル５４を位置決めできる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１では、セル１１Ｃに核燃料５１が挿入された状態で、下部ノズル５５をセル１１Ｃの内部に位置決めする下部位置決機構２４を有することが好ましい。

従って、下部ノズル５５を位置決めすることで、下部ノズル５５における振動モードによる変位を抑制し地震荷重を低減できる。

また、下部位置決機構２４は、下部ノズル５５の下部支持孔５５Ａａに挿通される下部支持ピン２４ａを有していることが好ましい。

従って、下部ノズル５５に予めある下部支持孔５５Ａａを利用して下部ノズル５５を位置決めできる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１の製造方法は、個々の核燃料５１が上方から挿入される複数のセル１１Ｃと、各セル１１Ｃを支持する支持部材１１Ｂと、を備える核燃料貯蔵用ラックの製造方法であって、２個の支持部材１１Ｂに各セル１１Ｃの上下端を取り付けた小ラック２０を複数構成する工程と、各セル１１Ｃを上下方向に連ねるように各小ラック２０を上下に重ねて接合してラック本体１１を構成する工程と、を含む。

この核燃料貯蔵用ラック１の製造方法によれば、複数の小ラック２０を上下に重ねて接合してラック本体１１を構成することで、小ラック２０が軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造できる。また、上下に重ねて接合された各小ラック２０は、２個の支持部材１１Ｂに各セル１１Ｃの上下端が取り付けられた構成であるため、小ラック２０を多数にすることで支持部材１１Ｂの数が多くなり、その分各支持部材１１Ｂの強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。また、小ラック２０を多数にすることで支持部材１１Ｂの数が多くなり、セル１１Ｃに挿入される核燃料５１の各支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）の地震荷重を低減することができ、その分各支持部材１１Ｂの厚さを薄くするなど強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。また、各小ラック２０を同一かつ簡易な定形寸法構造のブロックにより構成すれば、品質のばらつきのない、同一品質を得ることができる。また、同一な定形寸法構造の小ラック２０は、量産性に優れ、生産性を高めることができる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１の製造方法では、小ラック２０ごとに周りを囲むように外枠１１Ａを取り付ける工程をさらに含むことが好ましい。

従って、各外枠１１Ａも軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造できる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１の製造方法では、ラック本体１１の上端から下端に渡り周りを囲むように外枠１１Ａを取り付ける工程をさらに含むことが好ましい。

従って、複数の小ラック２０を上下に重ねて接合したラック本体１１を構成することで、小ラック２０が軽量になり、大容量の楊重設備を必要としないことから、容易に製造でき、このため外枠１１Ａは、ラック本体１１の上端から下端に渡り周りを囲むように構成してもよい。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１の製造方法では、支持部材１１Ｂは、矩形筒状の各セル１１Ｃを個々に支持する格子１１Ｂａが形成され、セル１１Ｃは、矩形筒状を構成する４枚の板材１１Ｃａからなり、小ラック２０を構成する工程では、支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａにセル１１Ｃの各板材１１Ｃａの上下端を取り付けて矩形筒状に構成することが好ましい。

従って、セル１１Ｃにおける核燃料の収納領域１１Ｄを構成するにあたり、従来では、板材に切り込みや突起を設けて格子形状に組み合わせる構成があるが、本実施形態のように４枚の板材１１Ｃａの上下端を、各小ラック２０の支持部材１１Ｂの格子１１Ｂａに取り付ける工程により、格子形状のようにセル１１Ｃの間を繋ぐ部材がなく、小ラック２０が軽量になり、容易に製造できる。しかも、格子形状のようにセル１１Ｃの間を繋ぐ部材がないことから、セル１１Ｃの間に冷却水を保有できる冷却領域が遮られることなく連通するため、冷却水の流通を促進し、冷却効果を向上できる。

また、本実施形態の核燃料貯蔵用ラック１の製造方法では、各支持部材１１Ｂを、核燃料５１の水平方向の振動モードの支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）の水平位置に揃えるように設けることが好ましい。

核燃料は、セル１１Ｃの中で、支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）を基にその間が水平方向に振動する振動モードによる変位が加わる。従って、各支持部材１１Ｂを核燃料５１の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設ける工程により、振動モードによる変位を抑制し支持点あたりの地震荷重を低減できる。しかも、支持点あたりの地震荷重を低減したことで、セル１１Ｃひいては核燃料貯蔵用ラック１全体の変位を抑制できる。この結果、貯蔵する核燃料５１の健全性を高めることができる。また、支持点あたりの地震荷重を低減したことで、その分各支持部材１１Ｂの厚さを薄くするなど強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。

図３３は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックの他の例の側面図である。図３４は、本実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の平面図である。図３５は、本発明の実施形態に係る核燃料貯蔵用ラックにおける支持部材の他の例の部分拡大側断面図である。

図３３に示す核燃料貯蔵用ラック６１は、上述した核燃料貯蔵用ラック１と同様に、ラック本体１１と、基盤１２と、脚部１３と、を含み構成されている。また、ラック本体１１も、上述した核燃料貯蔵用ラック１と同様に、外枠１１Ａと、支持部材１１Ｂと、セル１１Ｃと、を含む。ただし、核燃料貯蔵用ラック６１は、小ラック２０を含んでいない点で上述した核燃料貯蔵用ラック１と異なる。図３３では、上述した核燃料貯蔵用ラック１と同等の構成に同一の符号を付して説明を省略する。また、核燃料貯蔵用ラック６１は、小ラック２０を含んでいない点以外は、上述した核燃料貯蔵用ラック１と同様に構成できる。

核燃料貯蔵用ラック６１は、個々の核燃料５１が上方から挿入される複数のセル１１Ｃと、各セル１１Ｃを支持するように各セル１１Ｃの上下方向に複数設けられた支持部材１１Ｂと、を備え、支持部材１１Ｂが、核燃料５１の水平方向の振動モードの支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）の水平位置に揃えて設けられている。

また、核燃料貯蔵用ラック６１の製造方法は、各支持部材１１Ｂを、核燃料５１の水平方向の振動モードの支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）の水平位置に揃えるように設ける。

上述したように、核燃料は、セル１１Ｃの中で、支持点（支持格子５３、上部ノズル５４、下部ノズル５５）を基にその間が水平方向に振動する振動モードによる変位が加わる。核燃料貯蔵用ラック６１および核燃料貯蔵用ラック６１の製造方法によれば、各支持部材１１Ｂを核燃料５１の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けるため、振動モードによる変位を抑制し支持点あたりの地震荷重を低減できる。しかも、支持点あたりの地震荷重を低減したことで、セル１１Ｃひいては核燃料貯蔵用ラック６１全体の変位を抑制できる。この結果、貯蔵する核燃料５１の健全性を高めることができる。また、支持点あたりの地震荷重を低減したことで、その分各支持部材１１Ｂの厚さを薄くするなど強度を抑えて軽量化でき、穿孔などの加工が容易になり、容易に製造できる。

ところで、核燃料貯蔵用ラック６１において、支持部材１１Ｂを図３４および図３５に示すように構成できる。ここでの支持部材１１Ｂは、周縁から水平方向の外側に突出する突出片１１Ｂｅが複数形成されている。各突出片１１Ｂｅは、貫通孔１１Ｂｆが形成されている。この突出片１１Ｂｅは、図３５に示すように、外枠１１Ａに形成された貫通孔１１Ａｄを内側から外側に貫通して貫通孔１１Ｂｆと共に外側に延び出る。そして、貫通孔１１Ｂｆに楔部材２５を差し込み、楔部材２５に抜止部材２５ａを溶接して抜け止めする。従って、楔部材２５に抜止部材２５ａを溶接固定すれば、外枠１１Ａおよび支持部材１１Ｂの溶接ひずみを回避できるため、精度の高い品質が得られる。

１，６１ 核燃料貯蔵用ラック
１１ ラック本体
１１Ａ，１１Ａ’ 外枠
１１Ａａ 凸片
１１Ａｂ 凹部
１１Ａｃ 貫通孔
１１Ａｄ 貫通孔
１１Ｃ セル
１１Ｃａ 板材
１１Ｄ 収納領域
１１Ｂ 支持部材
１１Ｂａ 格子
１１Ｂｂ 貫通孔
１１Ｂｃ 棒部材
１１Ｂｄ 棒部材
１１Ｂｅ 突出片
１１Ｂｆ 貫通孔
１２ 基盤
１２ａ 冷却孔
１２ｂ 貫通孔
１３ 脚部
１３ａ 脚本体
１３ａｂ 底板
１３ｂ 脚端
１３ｃ 調整機構
１３ｃｂ ボルト
１３ｃｎ ナット
１３ｄ 開口
１３ｅ 開口孔
１４ 接続金具
１４ａ 貫通孔
１４ｂ ネジ孔
１５ 接続金具
１５ａ 貫通孔
１５ｂ ネジ孔
１６ ネジ
１７ 溶接
１８ 皿ネジ
１９ 案内部材
２０ 小ラック
２１ 接続板
２３ 上部位置決機構
２３ａ 枠部
２３ｂ 腕部
２３ｃ 上部支持ピン
２３ｄ 上部支持楔
２４ 下部位置決機構
２４ａ 下部支持ピン
２４ｂ 下部支持楔
２５ 楔部材
２５ａ 抜止部材
２６ Ｌ字金具
２７ ボルト
５１ 核燃料
５２ 燃料棒
５３ 支持格子
５４ 上部ノズル
５４Ａ 上部突起
５４Ａａ 上部支持孔
５５ 下部ノズル
５５Ａ 下部突起
５５Ａａ 下部支持孔
１０１ 貯蔵ピット
１０１ａ 床面
１０１ｂ 縦壁面
１０３ 冷却水

Claims (18)

1. 個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、
   各前記セルを支持する支持部材と、
   を備え、
   ２個の前記支持部材に各前記セルの上下端が取り付けられた複数の小ラックと、
   各前記セルを上下方向に連ねるように各前記小ラックが上下に重ねて接合されたラック本体と、
   を含む、核燃料貯蔵用ラック。
2. 前記小ラックごとに周りを囲む外枠を備える、請求項１に記載の核燃料貯蔵用ラック。
3. 前記支持部材は、矩形筒状の各前記セルを個々に支持する格子が形成され、
   前記セルは、矩形筒状を構成する４枚の板材からなり、各前記小ラックの前記支持部材の前記格子に上下端が取り付けられている、請求項１または２に記載の核燃料貯蔵用ラック。
4. 最上位置の前記小ラックに位置する前記セルの上端に外側上方に広がって延びる案内部材が取り付けられている、請求項１～３のいずれか１つに記載の核燃料貯蔵用ラック。
5. 上下に重なる各前記小ラックが固着具の締め付けにより接合されている、請求項１～４のいずれか１つに記載の核燃料貯蔵用ラック。
6. 各前記支持部材は、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けられている、請求項１～５のいずれか１つに記載の核燃料貯蔵用ラック。
7. 複数の燃料棒を、長さ方向の複数個所で支持格子で束ね、長さ方向の上部と下部に上部ノズルと下部ノズルを設けた核燃料が上方から挿入される複数のセルと、
   各前記セルを支持するように各前記セルの上下方向に複数設けられた支持部材と、
   を備え、
   各前記支持部材は、前記支持格子、前記上部ノズルおよび前記下部ノズルの水平位置に揃えて設けられている、核燃料貯蔵用ラック。
8. 前記核燃料は、上下方向に延びる複数の燃料棒の上端に設けられた上部ノズルを備え、
   前記セルに前記核燃料が挿入された状態で、前記上部ノズルを前記セルの内部に位置決めする上部位置決機構を有する、請求項１～７のいずれか１つに記載の核燃料貯蔵用ラック。
9. 個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、
   各前記セルを支持するように各前記セルの上下方向に複数設けられた支持部材と、
   を備え、
   各前記支持部材は、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けられ、
   前記核燃料は、上下方向に延びる複数の燃料棒の上端に設けられた上部ノズルを備え、
   前記セルに前記核燃料が挿入された状態で、前記上部ノズルを前記セルの内部に位置決めする上部位置決機構を有する、核燃料貯蔵用ラック。
10. 前記核燃料は、前記上部ノズルに上方に開口する上部支持孔が形成され、
    前記上部位置決機構は、前記上部支持孔に挿通される上部支持ピンを有している、請求項８または９に記載の核燃料貯蔵用ラック。
11. 個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、
    各前記セルを支持するように各前記セルの上下方向に複数設けられた支持部材と、
    を備え、
    各前記支持部材は、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えて設けられ、
    前記核燃料は、上下方向に延びる複数の燃料棒の下端に設けられた下部ノズルを備え、
    前記セルに前記核燃料が挿入された状態で、前記下部ノズルを前記セルの内部に位置決めする下部位置決機構を有する、核燃料貯蔵用ラック。
12. 前記核燃料は、上下方向に延びる複数の燃料棒の下端に設けられた下部ノズルを備え、
    前記セルに前記核燃料が挿入された状態で、前記下部ノズルを前記セルの内部に位置決めする下部位置決機構を有する、請求項１～１０のいずれか１つに記載の核燃料貯蔵用ラック。
13. 前記核燃料は、前記下部ノズルに下方に開口する下部支持孔が形成され、
    前記下部位置決機構は、前記下部支持孔に挿通される下部支持ピンを有している、請求項１１または１２に記載の核燃料貯蔵用ラック。
14. 個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、
    各前記セルを支持する支持部材と、
    を備える核燃料貯蔵用ラックの製造方法であって、
    ２個の前記支持部材に各前記セルの上下端を取り付けた小ラックを複数構成する工程と、
    各前記セルを上下方向に連ねるように各前記小ラックを上下に重ねて接合してラック本体を構成する工程と、
    を含む、核燃料貯蔵用ラックの製造方法。
15. 前記小ラックごとの周りを囲むように外枠を取り付ける工程をさらに含む、請求項１４に記載の核燃料貯蔵用ラックの製造方法。
16. 前記支持部材は、矩形筒状の各前記セルを個々に支持する格子が形成され、
    前記セルは、矩形筒状を構成する４枚の板材からなり、
    前記小ラックを構成する工程では、前記支持部材の前記格子に前記セルの各前記板材の上下端を取り付けて矩形筒状に構成する、請求項１４または１５に記載の核燃料貯蔵用ラックの製造方法。
17. 各前記支持部材を、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えるように設ける、請求項１４～１６のいずれか１つに記載の核燃料貯蔵用ラックの製造方法。
18. 個々の核燃料が上方から挿入される複数のセルと、
    各前記セルを支持するように各前記セルの上下方向に複数設けられた支持部材と、
    を備える核燃料貯蔵用ラックの製造方法であって、
    各前記支持部材を、前記核燃料の水平方向の振動モードの支持点の水平位置に揃えるように設ける、核燃料貯蔵用ラックの製造方法。

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