JPH0535836B2

JPH0535836B2 -

Info

Publication number: JPH0535836B2
Application number: JP59258996A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Igarashi; Teruaki Tsuji
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1993-05-27
Also published as: JPS61137097A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、原子炉から取出した燃料を保管する
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
貯蔵プールの底部に使用済燃料貯蔵ラツクを据付
け、これに原子炉から取外した燃料を収納して冷
却貯蔵し、その崩壊熱を除去するようにしてい
る。

このような使用済燃料貯蔵ラツクにおいては、
燃料の貯蔵量を増大させるために、貯蔵燃料の間
には放射線遮蔽能力の大きな金属材料を介在させ
る必要がある。このため、通常はボロン入りのオ
ーステナイトステンレス鋼材を用いて角筒体のセ
ルを形成し、このセルを多数個、市松模様状に連
設して使用済燃料貯蔵のラツクを構成するように
している。

第１０図および第１１図は従来の使用済燃料貯
蔵ラツクの一部縦断正面図およびその平面図を示
すもので、燃料貯蔵プール１の底面に形成したベ
ース２上には多数個のセル３からなる使用済燃料
貯蔵ラツクが据付けられ、各セルには使用済燃料
Ｆが収納されている。

セル３には第１１図に示すように、ベース２上
に縦横方向に１ピツチずつずらして植設した角筒
体４によつて形成されたセル３ａと、これらの角
筒体の間に形成されたセル３ｂと、最外側の角筒
体４間の一側面を垂直板５によつて閉塞されるこ
とによつて形成されたセル３ｃの３種類がある。

角筒体４は燃料を接近した状態で貯蔵しても、
十分なる未臨界状態を維持できるよう、ボロン入
りステンレス鋼等の放射線遮蔽能力の大きな金属
材料で作製されるが、この場合、隣接する４個の
角筒体４を溶接組立てするためには、角筒体４同
志の４隅を溶接しなければならないので、溶接変
形が大きくなり、直接溶接が困難である。このた
め、隣接する角筒体４同志およびこれらと垂直板
５の隅部にアングル６を介挿し、間隔を調整しな
がら溶接固定することにより、所定寸法のセル３
ｂ，３ｃを形成するようにしている。

［背景技術の問題点］しかしながら、セル３ｂ，３ｃをの中にアング
ル６を設けると、その厚さ分だけセル３ｂ，３ｃ
の内径が小さくなるので、アングル６の厚さ分だ
け内径を大きくして、燃料Ｆとの干渉を避けなけ
ればならない。したがつて、アングル６の厚さ分
だけ燃料貯蔵ピツチを広くしなければならない。
また、これらのセル３ｂ，３ｃは溶接変形が大き
いので、燃料を挿入するために内径の裕度を大き
くとらなければならず、その結果、燃料貯蔵密度
が低下するという欠点があつた。

さらには、角筒体４をアングル６を介して溶接
拘束しているので、ラツク全体の鋼性が不足しが
ちであり、地震時に建屋と共振して過荷重が作用
すると、使用済燃料貯蔵ラツクの根元部や、燃料
貯蔵プール１のラツク取付けボルト７およびその
下地材に無理な力が加わるため、これらの部分を
厳重に補強しなければならないという欠点があつ
た。

［発明の目的］本発明は従来技術における上述の事情に鑑みて
なされたもので、ボロン添加オーステナイト鋼材
から成る角筒体の複数個を縦横方向に直接連結す
ることにより、燃料貯蔵密度の増加を図ると共
に、使用済燃料貯蔵ラツク全体の剛性の低下を防
止し、耐震性を向上させ、かつ、製作の容易な使
用済燃料貯蔵ラツクを提供することを目的として
いる。

［発明の概要］本発明の使用済燃料貯蔵ラツクは、燃料貯蔵プ
ール底部に固定された冷却材流路を有するベース
上に、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材から成る板材を曲げ加工に
より燃料集合体１体を収容可能に形成した角筒体
を複数本密接配置し、これらの角筒体を溶接にて
一体化して構成したことを特徴とする。

［発明の実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は、本発明の使用済燃料貯蔵ラツクの一
部縦断正面図であり、第２図はその平面図であ
る。

これらの図において、燃料貯蔵プール１０の一
部に形成したベース２０上には、角筒体３０が縦
横方向に密接して配置され、順次溶接されて多数
個のセル４０を形成する。

角筒体３０は、第３図に示すように、板材を直
角に曲げ加工した一対のコ状チヤンネル３１を角
柱状に突合せ、突合せ面を溶接部３２にて固着形
成するか、または、第１２図に示すように、板材
１００を素材とし(a)、プレス、ローラ等の適当な
方法で断面を円環状とし(b)、切れ目をTIG、プラ
ズマ等の適当な方法で溶接して溶接部１０１を形
成し(c)、最後に４個の成形ローラ１０２間にこの
円筒体を通し角筒体(d)としたものである。なお、
成形ローラ１０２で成型する際に、コーナー部は
板厚の２倍程度の曲げ半径（伸びで20％程度）と
なるが、後述するように、ボロン添加量が１％以
下のオーステナイトステンレス鋼材を用いれば、
割れ等を生ずることもなく、また、溶接部１０１
の溶接も問題なく実施することができる。角筒体
３０の上部は、第１図に示すように、燃料Ｆを挿
入しやすくするため面取り３３を施してある。

これらの角筒体３０の材料としては、放射線遮
蔽能力の大きなボロンを１重量％以下添加したオ
ーステナイトステンレス鋼が使用される。

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
ロンの化合物でいるボライドが現われ、100ppm
を越すと共晶（Fe、Cr）₂Bを形成する。ボロン添
加により結晶粒は微細化されるが、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３重
量％添加すると、伸びが数％程度落込む。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、ボロンを３重量％添加したオーステナイトス
テンレス鋼の伸びは無添加のものに比較すれば約
１／１０になつてしまい、曲げ加工が非常に難しくな
る。

また、ボロン添加により生ずる共晶（Fe、
Cr）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易く、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重量％程度であれば、その伸びは25〜35％であ
り、一般のオーステナイ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（2tR）によ
る冷間曲げに対応する外周部の伸びは20％で十分
耐え、割れを起こすことはない。また、１重量％
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
添加量は１重量％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重量％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重量％以下とするならば問題がないと言
える。

以上より、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
り角筒を形成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、さらに、この角筒が溶接
組立可能なことより、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。

本発明では、寸法精度の良い角筒体３０同志を
直接連結してセル４０を形成するので溶接歪が小
さく、寸法精度の良いセル４０を構成できる。ま
た、角筒体３０同志を直接連結することにより、
角筒体３０の剛性の低下を防ぐことができる。

角筒体２０の連結は、第４図〜第６図に示すよ
うにして行う。

まず、第４図に示すように、２個の角筒体３０
ａ，３０ｂを隣接配置し、コーナー部３４間を溶
接部３５によつて固着する。次に、第５図に示す
ように、上記角筒体３０ａに別の角筒体３０ｃを
隣接配置し、それらのコーナー部間に溶接部３６
によつて固着する。さらに、第６図に示すよう
に、上記角筒体３０ａ，３０ｃの側面に別の角筒
体３０ｄを隣接配置し、それらのコーナー部間を
溶接部３７によつて固着する。以下、同様にして
順次角筒体３０間を溶接拘束する。

なお、角筒体３０の連結は、第７図に示すよう
に、補強板５０を介して溶接補強することもでき
る。この場合は、補強板５０の厚さ分だけ貯蔵密
度は低下するが、角筒体３０の内側、外側に補強
板を取付けることにより、より高い剛性を得るこ
とができる。

第８図および第９図は前述のベース２０の詳細
を示すもので、ベース２０は、上板２１、側板２
２および基礎板２３から構成されている。上板２
１には、燃料Ｆの下端部を嵌合載置するための丸
孔２４が透設されており、各セル４０はその中心
が各丸孔２４の中心に一致するよう、角筒体３０
を位置決めして溶接されている。

側板２２は上板２１を支えるためのもので、上
板に溶接されており、また側板２２には、それぞ
れ燃料冷却用の冷却水が通過する冷却孔２５が透
設されている。角筒体３０は、下部の面取り２６
を使用して上板２１に溶接２７されている。な
お、基礎板２３は使用済燃料貯蔵ラツクを燃料貯
蔵プール１０底部に据付けるためのもので、燃料
貯蔵プール１０底部より突出した基礎ボルト１１
にナツト１２で固定されており、また、側板２２
に溶接部１３にて固定されている。

［発明の効果］上述の如く、本発明の使用済燃料貯蔵ラツクで
は、角筒体を、１重量％以下のボロン添加オース
テナイステンレス鋼により構成したことにより、
中性子遮蔽効果を高めるとともに、曲げ加工性お
よび溶接性の問題点を解決することができ、中性
子遮蔽材と構造強度材を兼ねることが可能となる
ため、これらの寸法精度の良いボロン添加オース
テナイトステンレス鋼から成る角筒体を直接溶接
して組立て、角筒体からのみなるセルを形成する
ために、各セルの内側寸法を精度良く組立てるこ
とができ、また、これらの作業を容易に行うこと
ができる。

したがつて、燃料より若干大き目の寸法で各セ
ルを形成できるので、各セルの内側を小さくする
ことができ、しかも各セルのピツチを小さくでき
るので、そのピツチの減少分だけ燃料貯蔵密度を
高めることができる。

同時に、角筒体を直接拘束することにより、ラ
ツク剛性を得、地震時における建屋との共振を回
避して、過荷重が作用するのを防止でき、耐震性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の使用済燃料貯蔵ラツクの実施
例を示す一部縦断面図、第２図はその平面図、第
３図は角筒体の平面図、第４図〜第６図は角筒体
の連結方法を示す平面図、第７図は角筒体の連結
方法を示す変形例の平面図、第８図はベース詳細
を示す縦断面図、第９図は上板の平面図、第１０
図は従来の使用済燃料貯蔵ラツクの一部縦断面
図、第１１図はその平面図、第１２図は本発明に
おける角筒体の製作方法を説明するための図であ
る。１，１０……燃料貯蔵プール、２，２０……ベ
ース、３，３ａ，３ｃ，４０……セル、４，３０
ａ〜３０ｄ……角筒体、５……垂直板、６……ア
ングル、１３，３２，３５，３６，３７……溶接
部、２１……上板、２２……側板、２３……基礎
板、２４……丸孔、２５……冷却孔、２６，３３
……面取り、３１……チヤンネル、３４……コー
ナー部、５０……補強板、Ｆ……燃料。

Claims

【特許請求の範囲】

１燃料貯蔵プール底部に固定された冷却材流路
を有するベース上に、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材から成る板
材を曲げ加工により燃料集合体１体を収容可能に
形成した角筒体を複数本密接配置し、これらの角
筒体を溶接にて一体化して構成したことを特徴と
する使用済燃料貯蔵ラツク。