JPH0535397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子炉より取出された使用済の燃料
集合体を収納し燃料貯蔵プール内に貯蔵するため
の使用済燃料貯蔵ラツクに関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、原子力発電プラントにおいては、燃料
貯蔵プール内に使用済燃料貯蔵ラツクを据付けて
おき、このラツクに原子炉より取出された使用済
の燃料集合体を収納して冷却貯蔵し、核燃料の崩
壊熱を除去するようにしている。

第１図は、従来の使用済燃料貯蔵ラツクを示す
もので、符号１…は使用済の燃料集合体を上方よ
り挿入して収納する角筒体である。これらの角筒
体１…は、縦横にマトリツクス状に配列され、底
部を共通のベース２上に固定され、上部、中間部
および下部を各行、各列ごとに連結補強材３によ
り一体に結合されている。

そして各角筒体１は、一般にクロム18重量％、
ニツケル８重量％を含むオーステナイトステンレ
ス鋼により形成されていた。

〔背景技術の問題点〕

従来の使用済燃料貯蔵ラツクでは、角筒体１が
オーステナイトステンレス鋼により形成されてい
たので、水に対する耐食性および加工性には一応
満足できるものの、中性子吸収能力が小さいた
め、使用済の核燃料から放出される中性子に対す
る遮蔽効果が不十分であり、中性子遮蔽効果を高
めるために、隣接する角筒対１，１間に一定の間
隔をあけておく必要があつた。このため燃料集合
体の貯蔵密度が低く、大形となる問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、角筒体の中性子遮蔽効果を
高めて使用済燃料集合体の貯蔵密度を高め、かつ
小形化をはかり得る使用済燃料貯蔵ラツクを提供
することにある。

〔発明の概要〕 以上の目的達成のため、本発明は、燃料貯蔵プ
ールの底部に設置されるベースと、このベース上
に溶接固定されそれぞれ１体の燃料集合体を収容
可能な複数の角筒体とを具備してなる使用済燃料
貯蔵ラツクにおいて、前記各角筒体は１重量％以
下のボロンを含有したオーステナイトステレンス
鋼よりなる板材を曲げ加工してなり、前記ベース
上に燃料集合体を１体ずつ収容可能な間隔を存し
て千鳥状に配置されていることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第２図以降は本発明の一実施例を示すもので、
第２図は使用済燃料貯蔵ラツクを一部切欠して示
す正面図、第３図は同貯蔵ラツクの平面図、第４
図は第３図の一部を拡大して示す平面図である。

これらの図において符号１０は燃料貯蔵プール
の底部１１にアンカーボルト１２で固定されたベ
ースである。このベース１０の上面には複数個の
角筒体ユニツト１３，１４…，１５…，１６が並
列に配列され、溶接により固定されている。すな
わち、第２図、第３図に示すように、ベース１０
の両端部に角筒体ユニツト１３，１６が配置さ
れ、それらの間に２種類の角筒体ユニツト１４，
１５が交互に配置されている。

まずベース１０の両端部に位置する角筒体ユニ
ツト１３の構成を第５図ないし第８図により説明
する。

第５図は角筒体ユニツト１３の側面図、第６図
は同ユニツトの平面図である。角筒体ユニツト１
３は、細長い燃料支持板１７上の両端部と、それ
らの間に、複数個（図では６）の角筒体１８…を
一定の間隔をあけて１列に配列し、溶接により固
定した構成のものである。なお上記燃料支持板１
７の幅寸法は角筒体１８の一辺よりもやや広く形
成されている。そして角筒体１８…は、第６図に
示すように支持板１７の一側に寄せて配置され、
支持板１７の他側を外方に向けて前記ベース１０
に取付けられる。また各角筒体１８は原子炉より
取出された使用済の燃料集合体１９（第２図参
照）を１体ずつ上方より挿入することができ、角
筒体１８…間のスペース（角筒体外収納スペー
ス）２０も、燃料集合体１９を１体ずつ収納でき
る大きさに設定されている。前記燃料支持板１７
は燃料集合体１９の重量を支持するもので、角筒
体１８底部および角筒体外収納スペース２０底部
には燃料集合体１９の下部タイプレートを挿入さ
せる支持孔２１が形成されている。

角筒体１８は、第７図に示すように板材をコ字
形に曲加工してなる１対の部材１８ａ，１８ａを
組合せて溶接により一体化したものである。そし
てこの材料としては、放射線遮蔽能力の大なるボ
ロンを添加したオーステナイトステンレス鋼が使
用される。なお、ボロン添加量は１重量％以下と
するが、その理由は次の通りである。

すなわち、一般にオーステナイトステンレス鋼
にはボロンを３重量％まで添加することができる
が、ボロンの含有量が20〜50ppmを越えるとクロ
ムとボロンとの化合物であるボライドが生じ、
100ppmを越えると共晶（Fe、Cr）₂Bが生じる。
そしてボロン添加により結晶物は微細化される
が、ボロン自体の固溶強化はあまり顕著でなく、
ボライドの分散強化が硬化の原因となる。このた
めボロンを多量に添加すると伸びが数％程度まで
落込む。オーステナイトステンレス鋼の伸びは40
％以上であるから、ボロンの添加により伸びが約
１／１０になつてしまうことになり、曲げ加工がきわ
めて困難になる。また、ボロンの添加により生ず
る共晶（FeCr）₂Bは低温度（1288℃）で溶融する
ため、溶接部は高温割れを起こしやすく、多量の
ボロンの添加は溶接性を損なう傾向がある。一
方、一般的な知見によれば、ボロン添加量が１％
程度であればその伸びは25〜35％であり、一般の
オーステナトステンレス鋼の伸び40％以上よりは
低下するが、一般構造用角形鋼管STKR41の伸
び23％以上とほぼ同等であり、このような角筒を
作る際に角部の曲げに対して採用される板厚の２
倍の曲げ半径による冷間曲げに対応する外周部の
伸び20％に十分耐え、割れを起こすことはない。
また、１％以下のボロン添加であれば曲げ加工性
は良好との報告もある。よつて、ボロン添加量が
減少すれば伸びは増加する傾向にあることから、
ボロン添加量を１％以下とすれば曲げ加工に問題
はなく、角筒に成形することが容易である。

他方、溶接性については高温割れが問題となる
が、一般的に１％程度までは溶接部の延性が母材
に較べて若干低いのみで、その他の欠陥は見られ
ないとの報告があり、溶接性についてもボロン添
加量を１％以下とするならば問題はないと言え
る。

以上のことから、ボロン添加量を１重量％以下
にすると成形に必要な伸びが確保でき、曲げ加工
により角筒を成形することが十分可能であり、溶
接性もさほど低下させずに中性子吸収能力を高め
た角筒を得ることができる。さらに、この角筒が
溶接組立可能なことにより、中性子吸収材と構造
強度部材を兼ねることができるため、一部に考え
られているような本ラツクと同様、高密度化を実
現するために溶接構成が不可能な中性子吸収材を
オーステナイトステンレス鋼の内角筒と外角筒と
の間に挟み込むようなものに較べて部品数も少な
くなるし、その組立て工数も低減することができ
る。これらの理由により、ボロンの添加量を１重
量％以下としているものである。

また角筒体１８の上端縁には、第８図に示すよ
うに板材を曲げ加工してなるガイド部材２２が、
各辺ごとに取付けられている。このガイド部材２
２は角筒体１８内または角筒体外収納スペース２
０への燃料集合体１９の挿入を容易にするための
ものであり、両端には面取り加工が施されてい
る。

次に第９図および第１０図は前記角筒体ユニツ
ト１４を示すもので、第９図は角筒体ユニツト１
４の側面図、第１０図は同ユニツトの平面図であ
る。この角筒体ユニツト１４も、前記角筒体ユニ
ツト１３とほぼ同様に、燃料支持板２３上に複数
個の角筒体１８…を一定の間隔をあけて１列に配
列し、溶接により固定した構成となつているが、
燃料支持板２３の幅寸法が角筒体１８の一辺とほ
ぼ同一寸法であること、角筒体１８…の数を前記
角筒体ユニツト１３の角筒体外収納スペース２０
と同一にし、支持板２３の両端部に角筒体外収納
スペース２０を形成していること、ならびに角筒
体１８…の外面角部に１対のＬ形連結部材２４，
２４を溶接したことが、前記角筒体ユニツト１３
と異なる。なお上記Ｌ形連結部材２４は、第１１
図に示すように隣接する角筒体ユニツトの角筒体
１８の外面角部に溶接され、角筒体同志を固定す
るためのものである。また、このように隣接する
角筒体ユニツトの角筒体１８，１８同志を固定す
るとき、それらの角筒体１８，１８の角部間には
角筒体１８と同材質の角棒材２５が介挿される。

次に、前記角筒体ユニツト１５の構成を第１２
図および第１３図により説明する。

第１２図は角筒体ユニツト１５の側面図、第１
３図は同ユニツトの平面図である。この角筒体ユ
ニツト１５は、前記角筒体ユニツト１４とほぼ同
様の構成であるが、角筒体１８…を、燃料支持板
２３上の両端部と、それらの間に一定の間隔をあ
けて配列したことが、前記角筒体ユニツト１４と
異なる。そしてこの角筒体ユニツト１５内の角筒
体１８の個数は端部の角筒体ユニツト１３と同数
であり、また両端の角筒体１８，１８について
は、Ｌ形連結部材２４が内側に１本設けられてい
るのみである。

また他端部の角筒体ユニツト１６は第１４図
（側面図）および第１５図（平面図）に示すよう
に一端部の角筒体ユニツト１３とほぼ同様の構成
であるが、角筒体１８…の角部にＬ形連結部材２
４が固定されている点では、前記角筒体ユニツト
１５に類似している。このＬ形連結部材２４は、
両端の角筒体１８，１８には内側の角部のみに１
本、他の角筒体１８…には両側の角部にそれぞれ
設けられている。また燃料支持板１７も一端部の
角筒体ユニツト１３と同様に角筒体１８の一辺よ
り幅広で、角筒体１８を一側縁に寄せ、その一側
縁を内側にしてベース１０に対し取付けられる。

一方、第３図、第４図に示すように外側に位置
する角筒体外収納スペース２０は三方を角筒体１
８…によつて囲まれ、外面側の開口は枠板２６に
よつて閉塞される。

上記枠板２６は第１６図に示すように、隣接す
る１対の角筒体１８，１８の外面間に溶接により
固定され、その内面には角筒体１８と同一厚さの
スペーサ２７が固着され、さらに上端縁には前記
ガイド板２８が角筒体１８からスペーサ２７にわ
たつて取付けられている。なお上記スペーサ２
７、角筒体外収納スペース２０の内部空間を角筒
体１８の内部空間と同等の大きさに調整するため
のものであり、ガイド板２８は角筒外収納スペー
ス２０への燃料集合体１９の挿入を容易にするた
めのものであつて、枠板２６、スペーサ２７およ
びガイド板２８は角筒体１８と同一材質により形
成されている。

前記ベース１０は、第１７図（平面図）および
第１８図（断面図）に示すように、枠板２９…に
より田の字形に組立てられ、かつ座板３０…およ
び補強板３１…により補強されている。また枠板
２９…および補強板３１…には適宜の位置に冷却
材通孔３２…が設けられ、これらの流通孔３２…
および前記支持孔２１…を通して、角筒体１８…
内または角筒体外収納スペース２０…に収納され
た使用済燃料集合体１９…内に冷却材を通過させ
るように構成されている。さらに座板３０…には
前記アンカーボルト１２を挿通させるためのボル
ト孔３３…が設けられている。なお第１７図中、
符号３４は運搬用治具（図示せず）を取付けるた
めに座板３０に設けられたねじ孔である。

以上の如く構成される使用済燃料貯蔵ラツクを
製作するにあたつては、まず角筒体ユニツト１
３，１４…，１５…，１６およびベース１０を
個々に製作する。その後、ベース１０上に最初の
角筒体ユニツト１３を載せて溶接により固定し、
次に角筒体ユニツト１４を最初の角筒体ユニツト
１３と隣接させて載せ、かつベース１０に溶接す
るとともに、Ｌ形連結部材２４を介して最初の角
筒体ユニツト１３の角筒体１８に溶接する。同様
に、角筒体ユニツト１５，１４を交互に取付けて
いき、最後に角筒体ユニツト１６を取付けて貯蔵
ラツクが完成する。

そして上記の如く角筒体１８を１重量％以下の
ボロンを添加したオーステナイトステンレス鋼に
より形成したことにより、角筒体１８…および角
筒体外収納スペース２０…のすべてに使用済燃料
集合体１９…を収納することが可能になり、燃料
集合体１９…の貯蔵密度が高められると同時に貯
蔵ラツクの小形化が可能になる。しかも角筒体１
９を１つおきに設けたことにより貯蔵ラツクが軽
量になり、運搬ならびに燃料貯蔵プール１１内へ
の取付け作業が容易になる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、ベース
上に溶接固定される角筒体を、１重量％以下のボ
ロンを含有したオーステナイトステンレス鋼より
なる板材で形成したことにより、角筒体を形成す
る板材の溶接性および曲げ加工性を低下させるこ
となく角筒体の中性子遮蔽効果を高めることがで
きる。したがつて、角筒体と角筒体との間に中性
子を減速させるための間〓を形成する必要がなく
なり、角筒体をベース上に燃料集合体を１体ずつ
収容可能な間隔を存して千鳥状に配置することに
より、４体の角筒体で囲まれた空間部にも燃料集
合体を収容することができ、ベースの大きさが従
来と同じであつてもより多数の使用済燃料集合体
を貯蔵することができ、中性子の遮蔽能力を低下
させることなく使用済燃料の貯蔵密度を向上させ
ることのできる使用済燃料貯蔵ラツクを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す使用済燃料貯蔵ラツクの
外観斜視図、第２図ないし第１８図は本発明の一
実施例を示すもので、第２図は使用済燃料貯蔵ラ
ツクを一部切欠して示す正面図、第３図は同貯蔵
ラツクの平面図、第４図は第３図の一部を拡大し
て示す平面図、第５図は角筒体ユニツトの側面
図、第６図は同ユニツトの平面図、第７図は角筒
体の平面図、第８図は角筒体のガイド部材取付部
を示す側面図、第９図は他の角筒体ユニツトの側
面図、第１０図は同ユニツトの平面図、第１１図
は隣接する角筒体同志の連結状態を示す平面図、
第１２図はさらに他の角筒体ユニツトを示す側面
図、第１３図は同ユニツトの平面図、第１４図は
さらに他の角筒体ユニツトを示す側面図、第１５
図は同ユニツトの平面図、第１６図は枠板の取付
状態を示す平面図、第１７図はベースの平面図、
第１８図は貯蔵ラツクの下部を示す断面図であ
る。 １０……ベース、１３，１４，１５，１６……
角筒体ユニツト、１８……角筒体、１９……使用
済燃料集合体、２０……角筒体外収納スペース、
３２……冷却材流通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料貯蔵プールの底部に設置されるベース
   と、このベース上に溶接固定されそれぞれ１体の
   燃料集合体を収容可能な複数の角筒体とを具備し
   てなる使用済燃料貯蔵ラツクにおいて、前記各角
   筒体は１重量％以下のボロンを含有したオーステ
   ナイトステンレス鋼よりなる板材を曲げ加工して
   なり、前記ベース上に燃料集合体を１体ずつ収容
   可能な間隔を存して千鳥状に配置されていること
   を特徴とする使用済燃料貯蔵ラツク。