JPH04248499A - 使用済燃料貯蔵ラック用吸収体 - Google Patents
使用済燃料貯蔵ラック用吸収体Info
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- JPH04248499A JPH04248499A JP3035570A JP3557091A JPH04248499A JP H04248499 A JPH04248499 A JP H04248499A JP 3035570 A JP3035570 A JP 3035570A JP 3557091 A JP3557091 A JP 3557091A JP H04248499 A JPH04248499 A JP H04248499A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰＷＲ型使用済燃料集合
体を貯蔵プールの貯蔵ラックに収納する際に使用される
中性子吸収体に関し、詳しくは、貯蔵ラックの集合体配
置ピッチをできるだけ稠密にし、使用済燃料集合体の貯
蔵容量の増大をはかった使用済燃料貯蔵ラック用吸収体
に関するものである。
体を貯蔵プールの貯蔵ラックに収納する際に使用される
中性子吸収体に関し、詳しくは、貯蔵ラックの集合体配
置ピッチをできるだけ稠密にし、使用済燃料集合体の貯
蔵容量の増大をはかった使用済燃料貯蔵ラック用吸収体
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉にて中性子照射を終了した使用済
燃料集合体は、発電所の使用済燃料貯蔵プールで保管し
た後、工場に輸送されて再処理される。この貯蔵プール
には、臨界等に対する安全性を確保するために、各燃料
集合体同士の間隔を規制すべく貯蔵ラックが設置されて
いる。このラックには当然貯蔵制限数が存在するが、現
在運転中の原子力発電所の貯蔵ラックは数年間の貯蔵を
前提として設置されているため、再処理の遅延により貯
蔵容量の不足が考えられる。
燃料集合体は、発電所の使用済燃料貯蔵プールで保管し
た後、工場に輸送されて再処理される。この貯蔵プール
には、臨界等に対する安全性を確保するために、各燃料
集合体同士の間隔を規制すべく貯蔵ラックが設置されて
いる。このラックには当然貯蔵制限数が存在するが、現
在運転中の原子力発電所の貯蔵ラックは数年間の貯蔵を
前提として設置されているため、再処理の遅延により貯
蔵容量の不足が考えられる。
【０００３】ところで、上記貯蔵ラックとしては、アン
グル材によるものやステンレス缶型ラック等があり、前
者は構造が最も簡単で施行もしやすく安価であるが、中
性子吸収体がないため未臨界を確保するためラックピッ
チを広くとる必要がある。また、後者は燃料集合体各々
１体毎にステンレス缶を用意し、缶同士をアングル材で
保持したラックであり、ステンレス缶自身が弱い中性子
吸収体であるため、前者と比較しラックピッチをやや狭
くすることができるが、価格的には前者より高い。
グル材によるものやステンレス缶型ラック等があり、前
者は構造が最も簡単で施行もしやすく安価であるが、中
性子吸収体がないため未臨界を確保するためラックピッ
チを広くとる必要がある。また、後者は燃料集合体各々
１体毎にステンレス缶を用意し、缶同士をアングル材で
保持したラックであり、ステンレス缶自身が弱い中性子
吸収体であるため、前者と比較しラックピッチをやや狭
くすることができるが、価格的には前者より高い。
【０００４】また、これらの改良型のラックとしてボロ
ンステンレス缶型ラックがあり、その構造は上記ステン
レス缶型と同じであるが、缶の材質に中性子吸収体であ
るほう素（Ｂ） を混入したボロン添加ステンレス鋼を
使用したものであり、これによりラックピッチをほぼ理
想的に狭くすることができる特長を有している。
ンステンレス缶型ラックがあり、その構造は上記ステン
レス缶型と同じであるが、缶の材質に中性子吸収体であ
るほう素（Ｂ） を混入したボロン添加ステンレス鋼を
使用したものであり、これによりラックピッチをほぼ理
想的に狭くすることができる特長を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ボロン
ステンレス缶型ラックにおいては下記の如き問題がある
。 （１）ボロンステンレス材の価格が高い。 （２）ボロンステンレス材は非常にもろいため、缶型へ
の加工が難しくまた耐震強度の点でも問題がある。 （３）ラック自身は原子炉寿命以上の長寿命を要求され
るが、ボロンステンレス材はプール水（ボロン水）中で
腐蝕速度が早い。 （４）既にある貯蔵ラックを撤去し、ボロンステンレス
缶型ラックを設置する場合、ラックピッチが狭いことが
逆に災いして施行上困難が予想される。
ステンレス缶型ラックにおいては下記の如き問題がある
。 （１）ボロンステンレス材の価格が高い。 （２）ボロンステンレス材は非常にもろいため、缶型へ
の加工が難しくまた耐震強度の点でも問題がある。 （３）ラック自身は原子炉寿命以上の長寿命を要求され
るが、ボロンステンレス材はプール水（ボロン水）中で
腐蝕速度が早い。 （４）既にある貯蔵ラックを撤去し、ボロンステンレス
缶型ラックを設置する場合、ラックピッチが狭いことが
逆に災いして施行上困難が予想される。
【０００６】一方、これらラックに対してではなく、原
子炉内で使用される中性子吸収体である制御棒（ＲＣＣ
）や図６に示す可撚性毒物棒（ＢＰＲ）等のクラスタ型
吸収材を燃料集合体のシンブル管（制御棒案内シンブル
）に挿入して反応度を低下させ、その結果ラックピッチ
を狭くする方法も考えられる。
子炉内で使用される中性子吸収体である制御棒（ＲＣＣ
）や図６に示す可撚性毒物棒（ＢＰＲ）等のクラスタ型
吸収材を燃料集合体のシンブル管（制御棒案内シンブル
）に挿入して反応度を低下させ、その結果ラックピッチ
を狭くする方法も考えられる。
【０００７】しかしながら、この方法においては、これ
ら中性子吸収体が貯蔵ラックでの使用を考慮して作られ
たものではなく、原子炉内での使用を前提に考えられて
いるため、貯蔵ラック用には精度過大、即ち耐熱性，公
差，材質（吸収材が合金や焼結体であること），あるい
は信頼性においてオーバースペックとなっており、非常
に高価であるという問題がある。
ら中性子吸収体が貯蔵ラックでの使用を考慮して作られ
たものではなく、原子炉内での使用を前提に考えられて
いるため、貯蔵ラック用には精度過大、即ち耐熱性，公
差，材質（吸収材が合金や焼結体であること），あるい
は信頼性においてオーバースペックとなっており、非常
に高価であるという問題がある。
【０００８】本発明は叙上の如き実情に対処し、新規な
構成の貯蔵ラック用中性子吸収体を見出すことにより、
簡便かつ低コストにして集合体の反応度を低下させて貯
蔵ラックの稠密化をはかり、使用済燃料の貯蔵容量を増
大させることを目的とするものである。
構成の貯蔵ラック用中性子吸収体を見出すことにより、
簡便かつ低コストにして集合体の反応度を低下させて貯
蔵ラックの稠密化をはかり、使用済燃料の貯蔵容量を増
大させることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明使用済燃料貯蔵ラック用吸収体の特徴は、燃料
集合体の制御棒案内シンブルに挿入可能な太さからなる
被覆管にセラミックス粉末の中性子吸収材を充てんして
吸収棒となし、該吸収棒を上記制御棒案内シンブルの配
置・本数に合わせてクラスタ状に束ねたことにある。
る本発明使用済燃料貯蔵ラック用吸収体の特徴は、燃料
集合体の制御棒案内シンブルに挿入可能な太さからなる
被覆管にセラミックス粉末の中性子吸収材を充てんして
吸収棒となし、該吸収棒を上記制御棒案内シンブルの配
置・本数に合わせてクラスタ状に束ねたことにある。
【００１０】
【作用】上記本発明の吸収体を使用する際には使用済燃
料集合体の各制御棒案内シンブルに該吸収体の各吸収棒
が収まるよう上方から挿入する。燃料集合体は上記吸収
棒により反応度を弱められることから、安価なアングル
型ラックを使用できるにとどまらず該ラックの集合体配
置ピッチを小さくして該ラックを稠密化し、その結果使
用済燃料集合体の貯蔵容量を増大せることができる。
料集合体の各制御棒案内シンブルに該吸収体の各吸収棒
が収まるよう上方から挿入する。燃料集合体は上記吸収
棒により反応度を弱められることから、安価なアングル
型ラックを使用できるにとどまらず該ラックの集合体配
置ピッチを小さくして該ラックを稠密化し、その結果使
用済燃料集合体の貯蔵容量を増大せることができる。
【００１１】そしてこの場合、吸収棒の吸収材が焼結を
しない安価なセラミックス粉末であり、又、吸収体の構
成も比較的簡単であることから、上記作用を簡便かつ低
コストにて実施することができる。
しない安価なセラミックス粉末であり、又、吸収体の構
成も比較的簡単であることから、上記作用を簡便かつ低
コストにて実施することができる。
【００１２】
【実施例】以下更に添付図面を参照して本発明実施例の
吸収体を説明する。
吸収体を説明する。
【００１３】図１は本発明実施例の吸収体を示す正面図
であり、図において（１）は吸収棒、（２）は止め板、
（３）は取手を夫々示している。
であり、図において（１）は吸収棒、（２）は止め板、
（３）は取手を夫々示している。
【００１４】吸収棒（１）は、図５に示すＰＷＲ型燃料
集合体（Ｎ）の制御棒案内シンブル（Ｓ）の数（通常１
６〜２４本）に合わせて設けられ、この実施例では図３
に示すような配置で、止め板（２）によりクラスタ状に
束ねられている（図３のＫは計装管案内シンブル）。そ
して、吸収棒（１）の外寸は上記制御棒案内シンブル（
Ｓ）に挿入しうる範囲でなるべく太く設けられ、その長
さも図５に示す燃料棒（１ｎ）の有効長に設けられてい
る。
集合体（Ｎ）の制御棒案内シンブル（Ｓ）の数（通常１
６〜２４本）に合わせて設けられ、この実施例では図３
に示すような配置で、止め板（２）によりクラスタ状に
束ねられている（図３のＫは計装管案内シンブル）。そ
して、吸収棒（１）の外寸は上記制御棒案内シンブル（
Ｓ）に挿入しうる範囲でなるべく太く設けられ、その長
さも図５に示す燃料棒（１ｎ）の有効長に設けられてい
る。
【００１５】また、上記吸収棒（１）は、図２に示すよ
うに、ステンレススチールやジルカロイ−４（Ｚｒｙ−
４）よりなる被覆管（４）と、該被覆管（４）内に充て
ん封入されたセラミックス粉末の中性子吸収材（５）と
により構成されている。上記吸収棒（５）としてはＢ４
ＣやＧｄ２ Ｏ３各粉末があるが、効果や入手コスト
を考えた場合Ｂ４ Ｃが望ましく、この場合密度は５０
％ＴＤ程度、即ち理論密度の５０％程度でよいため、封
入方法は振動充てんや、一旦圧縮成型してペレット状に
した後封入することが考えられる。もちろん、焼結すれ
ば密度は上昇するが、逆にコストがかかるため本発明で
は行わない。
うに、ステンレススチールやジルカロイ−４（Ｚｒｙ−
４）よりなる被覆管（４）と、該被覆管（４）内に充て
ん封入されたセラミックス粉末の中性子吸収材（５）と
により構成されている。上記吸収棒（５）としてはＢ４
ＣやＧｄ２ Ｏ３各粉末があるが、効果や入手コスト
を考えた場合Ｂ４ Ｃが望ましく、この場合密度は５０
％ＴＤ程度、即ち理論密度の５０％程度でよいため、封
入方法は振動充てんや、一旦圧縮成型してペレット状に
した後封入することが考えられる。もちろん、焼結すれ
ば密度は上昇するが、逆にコストがかかるため本発明で
は行わない。
【００１６】以上の構成を有する本発明吸収体は、図３
に示すように、燃料集合体（Ｎ）の制御棒案内シンブル
（Ｓ）に各々吸収棒（１）が挿入されて使用される。
に示すように、燃料集合体（Ｎ）の制御棒案内シンブル
（Ｓ）に各々吸収棒（１）が挿入されて使用される。
【００１７】一方、図４はラックピッチを種々変化させ
た場合の各種吸収体における体系の増倍率を表すグラフ
であり、線（Ａ）は本発明２４本組Ｂ４ Ｃ粉末５０％
ＴＤクラスタ吸収体、線（Ｂ）は同じく本発明２４本組
Ｇｄ２ Ｏ３ 粉末クラスタ吸収体、線（Ｃ）は既存の
２４本組ＢＰＲを夫々使用した場合であり、線（Ｄ）は
吸収体なしの場合である。
た場合の各種吸収体における体系の増倍率を表すグラフ
であり、線（Ａ）は本発明２４本組Ｂ４ Ｃ粉末５０％
ＴＤクラスタ吸収体、線（Ｂ）は同じく本発明２４本組
Ｇｄ２ Ｏ３ 粉末クラスタ吸収体、線（Ｃ）は既存の
２４本組ＢＰＲを夫々使用した場合であり、線（Ｄ）は
吸収体なしの場合である。
【００１８】増倍率は臨界安全上、０．９５以下である
必要があり、逆にその条件を満たすラックピッチが制限
ピッチである。この図より、原子炉にて使用しているＢ
ＰＲ（Ｃ）の場合、ラックピッチは３２ｃｍが限度であ
る。 その吸収物質をＧｄ２ Ｏ３ 粉末（Ｂ）にすればラッ
クピッチは３１ｃｍに、さらにＢ４ Ｃ粉末（Ａ）にす
れば２８ｃｍと稠密化することができる。
必要があり、逆にその条件を満たすラックピッチが制限
ピッチである。この図より、原子炉にて使用しているＢ
ＰＲ（Ｃ）の場合、ラックピッチは３２ｃｍが限度であ
る。 その吸収物質をＧｄ２ Ｏ３ 粉末（Ｂ）にすればラッ
クピッチは３１ｃｍに、さらにＢ４ Ｃ粉末（Ａ）にす
れば２８ｃｍと稠密化することができる。
【００１９】Ｂ４ Ｃ粉末は融点が２３５０℃と高く熱
的に安定したセラミックスであり、被覆管として用いる
ステンレススチールやＺｒｙ−４との共存性も全く問題
ない。Ｂ４ Ｃの場合、５０％ＴＤでさえ２８ｃｍのピ
ッチが達成できるため、さらに圧縮すればラックピッチ
を狭めることができ、また、天然中に約２０％存在する
吸収同位体のＢ−１０同位体を濃縮して用いることも考
えられる。
的に安定したセラミックスであり、被覆管として用いる
ステンレススチールやＺｒｙ−４との共存性も全く問題
ない。Ｂ４ Ｃの場合、５０％ＴＤでさえ２８ｃｍのピ
ッチが達成できるため、さらに圧縮すればラックピッチ
を狭めることができ、また、天然中に約２０％存在する
吸収同位体のＢ−１０同位体を濃縮して用いることも考
えられる。
【００２０】集合体の外寸が約２１ｃｍであり、従来の
ラックピッチが４０ｃｍであることを考えると、ラック
ピッチ２８ｃｍでも貯蔵効率は０．４ ２ ／０．２８
２ ＝２．０ 倍に上がることがわかる。
ラックピッチが４０ｃｍであることを考えると、ラック
ピッチ２８ｃｍでも貯蔵効率は０．４ ２ ／０．２８
２ ＝２．０ 倍に上がることがわかる。
【００２１】なお、以下に本発明における上記吸収体に
用いた吸収棒（１）の具体例を示す。 （１）被覆管 材質 ステンレス・スチール，Ｚｒｙ−４外寸 燃
料集合体のシンブル管に挿入できる外寸のうち、太い方
。 内寸 ステンレススチールやＺｒｙ−４が被覆管とし
て機械的に健全である肉厚（０．５ｍｍ〜１．０ ｍｍ
）を保有できる寸法。 長さ 燃料棒有効長 外寸については、燃料のシンブル管（Ｓ）が下端部（ダ
ッシュポット部）で細くなっているが、吸収棒（１）も
その寸法に合わせて上部を太く、下部を細くしても良い
。図４の効果説明図は細い方の寸法で統一したが、外径
が太い方が吸収材の表面積が増えるため吸収効果も期待
できる。 （２）吸収材 安価かつ入手容易なＢ４ Ｃ粉末，Ｇｄ２ Ｏ３ 粉末
を用いる。これら粉末を高い密度を必要とししない場合
は被覆管内に直接充てんし、５０％程度の密度を期待す
る場合は圧縮成型する。
用いた吸収棒（１）の具体例を示す。 （１）被覆管 材質 ステンレス・スチール，Ｚｒｙ−４外寸 燃
料集合体のシンブル管に挿入できる外寸のうち、太い方
。 内寸 ステンレススチールやＺｒｙ−４が被覆管とし
て機械的に健全である肉厚（０．５ｍｍ〜１．０ ｍｍ
）を保有できる寸法。 長さ 燃料棒有効長 外寸については、燃料のシンブル管（Ｓ）が下端部（ダ
ッシュポット部）で細くなっているが、吸収棒（１）も
その寸法に合わせて上部を太く、下部を細くしても良い
。図４の効果説明図は細い方の寸法で統一したが、外径
が太い方が吸収材の表面積が増えるため吸収効果も期待
できる。 （２）吸収材 安価かつ入手容易なＢ４ Ｃ粉末，Ｇｄ２ Ｏ３ 粉末
を用いる。これら粉末を高い密度を必要とししない場合
は被覆管内に直接充てんし、５０％程度の密度を期待す
る場合は圧縮成型する。
【００２２】以上、実施例を説明したが、本発明吸収体
は安価にして簡便な構成にもかかわらず、ＢＰＲ以上の
反応度抑制作用を有し、特にアングル型貯蔵ラックの稠
密化には頗る有効である。
は安価にして簡便な構成にもかかわらず、ＢＰＲ以上の
反応度抑制作用を有し、特にアングル型貯蔵ラックの稠
密化には頗る有効である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明使用済燃料
貯蔵ラック用吸収体は、集合体の制御棒案内シンブルに
挿入しうる太さの被覆管にセラミックス粉末の中性子吸
収材を充てんして吸収棒となし、この吸収棒を上記案内
シンブルの配置・本数に合わせてクラスタ状に束ねたも
のであり、ラック専用として製造されることから、原子
炉内で使用することを前提とした中性子吸収体であるＢ
ＰＲやＲＣＣに比べはるかに安価であり、また、その吸
収棒は被覆管内に吸収材粉末をつめるだけの構造である
ため製作も容易で、しかも、中性子の吸収効果において
上記ＢＰＲと比較してさらに優れた性能を有することか
ら、安価なアングル型ラックを使用できるとどまらず、
該ラックの集合体配置ピッチを小さくして稠密化し、使
用済燃料集合体の貯蔵容量を増大させうるとの顕著な効
果を奏するものである。
貯蔵ラック用吸収体は、集合体の制御棒案内シンブルに
挿入しうる太さの被覆管にセラミックス粉末の中性子吸
収材を充てんして吸収棒となし、この吸収棒を上記案内
シンブルの配置・本数に合わせてクラスタ状に束ねたも
のであり、ラック専用として製造されることから、原子
炉内で使用することを前提とした中性子吸収体であるＢ
ＰＲやＲＣＣに比べはるかに安価であり、また、その吸
収棒は被覆管内に吸収材粉末をつめるだけの構造である
ため製作も容易で、しかも、中性子の吸収効果において
上記ＢＰＲと比較してさらに優れた性能を有することか
ら、安価なアングル型ラックを使用できるとどまらず、
該ラックの集合体配置ピッチを小さくして稠密化し、使
用済燃料集合体の貯蔵容量を増大させうるとの顕著な効
果を奏するものである。
【図１】本発明実施例の吸収体を示す正面図である。
【図２】同実施例の吸収棒を示し（イ）はその平面図、
（ロ）は部分正面図である。
（ロ）は部分正面図である。
【図３】同実施例を燃料集合体に挿入した状態を示す説
明図である。
明図である。
【図４】ラックピッチを種々変化させた場合の各吸収体
における体系の増倍率を示すグラフである。
における体系の増倍率を示すグラフである。
【図５】ＰＷＲ燃料集合体の概要図である。
【図６】可撚性毒物棒（ＢＰＲ）を示す概要図である。
（１） 吸収棒
（２） 止め板
（３） 取手
（４） 被覆管
（５） 中性子吸収材
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料集合体の制御棒案内シンブルに挿
入可能な太さからなる被覆管にセラミックス粉末の中性
子吸収材を充てんして吸収棒となし、該吸収棒を上記制
御棒案内シンブルの配置・本数に合わせてクラスタ状に
束ねたことを特徴とする使用済燃料貯蔵ラック用吸収体
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3035570A JPH04248499A (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 使用済燃料貯蔵ラック用吸収体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3035570A JPH04248499A (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 使用済燃料貯蔵ラック用吸収体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04248499A true JPH04248499A (ja) | 1992-09-03 |
Family
ID=12445419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3035570A Pending JPH04248499A (ja) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | 使用済燃料貯蔵ラック用吸収体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04248499A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2751118A1 (fr) * | 1996-07-12 | 1998-01-16 | Gnb Gmbh | Procede de transport et de stockage d'elements de combustible epuises et absorbeur de neutrons pour la mise en oeuvre du procede |
| EP1096507A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | An absorbing rod, an apparatus for inserting the absorbing rod, a cask, and a method of storing spent fuel assemblies |
| JP2017116504A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 三菱重工業株式会社 | 燃料貯蔵ピット用制御棒集合体 |
| JP2019007916A (ja) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 三菱重工業株式会社 | 燃料貯蔵ピット用内挿物 |
-
1991
- 1991-02-04 JP JP3035570A patent/JPH04248499A/ja active Pending
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