JPH08334596A

JPH08334596A - 使用済燃料貯蔵設備

Info

Publication number: JPH08334596A
Application number: JP7140214A
Authority: JP
Inventors: Hidenobu Hasegawa; 秀信長谷川; Tsutomu Tomatsu; 勉戸松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料ラックの剛性を高めて地震荷重の低減と、
構造の簡素化を図る。【構成】燃料プール１内に複数の燃料ラック２を収納貯
蔵する使用済燃料貯蔵設備において、燃料プール１の内
壁に上部サポート金物５と下部サポート金物６を取り付
け、この上部サポート金物５と下部サポート金物６より
僅かに高い位置に上部ブラケット３と下部ブラケット４
を燃料ラック２の側面に取り付ける。上部サポート金物
５と上部ブラケット３を積み合わせ、また下部サポート
金物６と下部ブラケット４を積み合わせてその積層部分
にピンを垂直方向から挿入して結合する。複数の対向す
る燃料ラック２，２間は各上下部ブラケット３，４に連
結板７を載置して積み合わせてピン結合する。それぞれ
ピン結合する上下部サポート金物５，６、上下部ブラケ
ット３，４および連結板７に長穴を設けて、この長穴に
より水平方向への融通性を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉から取り出された
使用済燃料集合体を燃料プール内の燃料ラックに貯蔵す
る使用済燃料貯蔵設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所で使用される燃料集合体は
一定期間の使用後に原子炉炉心から取り出され、燃料プ
ールへ水中移送された後、遮蔽を保つため水中に設置さ
れた燃料ラック内に貯蔵され、崩壊熱除去の目的で一定
期間冷却される。

【０００３】このような使用済燃料貯蔵設備は燃料プー
ル内に多数の燃料ラックが配設されたもので、燃料ラッ
クは一般に使用済燃料集合体を垂直に保持するととも
に、その燃料集合体が末臨界状態を維持し得るような構
造、材質を採用している。また、燃料ラックは地震時に
おいても使用済燃料集合体を確実に保持し、末臨界性を
維持するため、燃料プールに強固に固定されている。

【０００４】図10により従来の使用済燃料貯蔵設備を説
明する。図中符号１は燃料プールで、この燃料プール１
内に複数の燃料ラック２が設置され、この燃料ラック２
内に原子炉から取り出された多数の使用済燃料集合体19
が収納され、再処理工場へ移送するまでの間水中保管さ
れる。燃料プール１内には使用済燃料集合体19の崩壊熱
除去と放射線の遮蔽の目的で、水18が張られている。

【０００５】図11は図10における使用済燃料貯蔵設備の
燃料ラック２を一部縦断で示す正面図で、図12は図11の
平面図を示している。図11および図12から明らかなよう
に燃料ラック２は燃料プール１の底面に据付けられ、角
筒体20により形成された多数個の貯蔵セル内に燃料集合
体19を収納し貯蔵する。

【０００６】角筒体20は、例えば溶接等の方法によりベ
ース21に相互に固着され、角筒体20の下端はベース21に
連結される。ベース21は燃料集合体19の下端を支持する
とともに燃料ラック２全体を燃料プール１の底面に固定
する役目を持っている。即ち、燃料プール１の底面に埋
め込まれた基礎ボルト22とナット23により燃料ラック２
は燃料プールに強固に固定される。

【０００７】このようにして燃料ラック２は燃料プール
１の底面に強固に固定されているため、地震時に水平荷
重が作用しても転倒することがなく、燃料集合体19の未
臨界性を維持し安全に保持することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の使用済燃料貯蔵
設備によれば、燃料ラック２が燃料プール１内に自立し
て設置され、そのベース21部において燃料プール１の底
面に埋め込まれた基礎ボルト22にナット23を締め付けて
固定した構造のため、燃料ラック２は上端が自由で下端
が固定の片持ばり状となっており、その剛性が不足しが
ちである。

【０００９】このため、地震時に原子炉建屋と共振して
過荷重が作用すると燃料ラック２の根本部や燃料プール
１の基礎ボルト22に無理な力が加わることが考られ、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
があった。

【００１０】この欠点を解決するために例えば燃料プー
ル１の壁面から直角方向に水平に支持材を突き出させ、
この支持材に燃料ラック２の上端を強固に固定して、地
震時における燃料ラック２の根本部および燃料プール１
の基礎ボルト22の過大な荷重を軽減させることも考えら
れる。

【００１１】しかしながら、燃料集合体19は崩壊熱を持
つため、この崩壊熱により燃料ラック２および支持材が
加熱されて熱膨張し、燃料ラック２の上端に支持材の熱
膨張による強制的な変位が発生する課題がある。

【００１２】また、燃料ラック２はその根本部において
燃料プール１に強固に固定されているため、燃料ラック
２の根本部に大きな曲げモーメントが作用することにな
り、結果的に熱応力を受けるという新たな課題もある。

【００１３】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、燃料ラックの剛性を高めて地震時の建屋と
の共振により燃料ラックの根本部および燃料プールの基
礎ボルト部に働く過大な荷重を防止するとともに、燃料
ラックの根本部および燃料プールの基礎ボルト部に働く
荷重を減少させ、これにより補強を軽減して構造を簡素
化した使用済燃料貯蔵設備を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷却水を内包
し得る燃料プールと、この燃料プール内に多数配設され
原子炉から取り出された燃料集合体を収納貯蔵する貯蔵
セルを備えた燃料ラックとから構成される使用済燃料貯
蔵設備において、前記燃料プールの内壁面に取り付けら
れこの壁面と直角方向に長穴を有するサポート金物と、
前記燃料ラックの側面に前記サポート金物よりわずかに
高い位置に設けられかつ前記サポート金物の長穴と合致
する長穴を有するブラケットと、前記長穴の短径方向と
同じ直径を持ち前記サポート金物の長穴と前記ブラケッ
トの長穴に垂直方向に挿入されるピンと、前記燃料プー
ル壁側の燃料ラックに隣接する燃料ラックに設けられた
ブラケットと、このブラケットと前記燃料プール壁側の
燃料ラックのブラケットとの上面に載置された連結板と
この連結板に設けられた長穴と、この連結板の長穴と前
記ブラケットの長穴とを重ね合わせてこれらの長穴内に
挿入するピンとを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】燃料プールの内壁面に少なくとも上下２段にサ
ポート金物を取り付け、これらのサポート金物と取り合
う位置の燃料ラックの外側面に少なくとも２段にブラケ
ットを設置する。これらのサポート金物とブラケット金
物に相対する長穴を設け、これらの長穴を積み合わせて
上方からピンを長穴内に挿入し、サポート金物とブラケ
ットとを互いに連結する。

【００１６】一方、燃料ラックの燃料プール壁との反対
面にもブラケットを取り付け、前記燃料ラックと連結す
べき他の燃料ラックのブラケットに連結板を介して連結
する。つまり、ブラケットおよび連結板にも相対する長
穴が設けてあり、連結板の上方からピンを長穴内に挿入
してブラケットと連結板とを互いに連結する。

【００１７】しかして、長穴とピンによる連結によれ
ば、長穴の長径方向には変位可能となり、長穴の短径方
向には変位の拘束をし得る。この連結構造を平面での直
角２方向に設けることにより熱変位を吸収するとともに
地震荷重を支持することができる。

【００１８】すなわち、燃料プール壁面に上述のサポー
ト金物を平面での直角２方向に設け燃料ラックのブラケ
ットと長穴とピンで取り合うことにより地震時にはその
長穴の短径方向と地震力の方向が一致する燃料プール壁
面のサポート金物が燃料ラックの変位を拘束し、その荷
重を支える。燃料ラック同士のブラケットと連結板の
ジョイントも同様である。

【００１９】一方、燃料の崩壊熱の加熱により燃料プー
ル壁に取り付けられたサポート金物が熱膨張しその長穴
の短径方向に燃料ラックを強制変位させた場合、サポー
ト金物の取り付けてある燃料プール壁面と直角方向の壁
面に取り付けてあるサポート金物にその壁面に平行に燃
料ラックが変位することによる荷重が作用しても、サポ
ート金物の長穴とピンとの隙間によりこの変位が吸収さ
れ燃料ラックのブラケットおよび燃料プールのサポート
金物に荷重を生じさせることはない。

【００２０】この連結構造を少なくとも上下２段に設置
して燃料ラックの上端と下端を支持することにより燃料
ラックの固有振動数を上げて剛とし、地震荷重の低減を
図るることができ、もって、燃料ラックの補強および燃
料プール床面の構造見直しによる簡素化を図ることがで
きる。

【００２１】

【実施例】図１から図５を参照しながら本発明に係る使
用済燃料貯蔵設備の第１の実施例を説明する。なお、図
１は本発明に係る実施例における使用済燃料貯蔵設備の
４分の１を示す平面図、図２は図１のＣ−Ｃ矢視方向断
面における縦断面図、図３は図２のＤ部を拡大した部分
断面図、図４は図３のＥ−Ｅ矢視方向断面における平面
図、図５（ａ），（ｂ）は図３および図４のサポートと
ブラケットを示す斜視図である。各図中、図10から図12
と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は
省略する。

【００２２】この第１の実施例が従来例と異なる点は図
１および図２に示すように、燃料プール１の内壁面に上
部サポート金物５ａと下部サポート金物６ａを上下２段
にわたって取り付け、これらの上部サポート金物５ａと
下部サポート金物６ａに対向した燃料ラック２の側面に
上部ブラケット３ａと下部ブラケット４ａを取り付けた
ことにある。また、燃料プール１の内壁面側の燃料ラッ
ク２と、この燃料ラック２に隣接する燃料ラック２にも
上下部ブラケット３ａ，４ａを取り付けて連結板７によ
り連結したことにある。

【００２３】上部サポート金物５ａおよび第１の下部サ
ポート金物６ａは図３および図４に拡大して示すよう
に、燃料プール１の壁に溶接などの手段で垂直に取り付
けられる板状プレート８と、このプレート８に水平に固
着された板状サポート９から構成されている。

【００２４】サポート９は図５（ａ）に拡大して示した
ように、２個所に長穴10が設けられており、この長穴10
は燃料プール１の壁に平行な方向にその長径方向の軸を
持っている。

【００２５】一方、燃料ラック２にも燃料プール１の壁
に取り付けられた第１の上部サポート金物５ａおよび第
１の下部サポート金物６ａと取り合うような高さに、燃
料ラック２の１面に対して２個の第１の上部ブラッケッ
ト３ａおよび１個の第１の下部ブラッケット４ａがそれ
ぞれ第１図の平面図において重ならないように取り付け
られている。

【００２６】これら第１の上部ブラッケット３ａおよび
第１の下部ブラッケット４ａにも上記サポート９と同様
に燃料プール１の壁に図５（ｂ）に拡大して示すように
平行な長径方向の軸を持つ長穴10が２個所設けられてい
る。

【００２７】しかして、燃料ラック２の重量を燃料プー
ル１の底面で支えるために燃料ラック２の重量が第１の
上部サポート金物５ａおよび第１の下部サポート金物６
ａに掛からないように第１の上部ブラッケット３ａおよ
び第１の下部ブラッケット４ａとサポート９との間には
図３に示すように製作公差等を考慮した適切な隙間12を
設けてそれぞれ設置される。

【００２８】そして、図３および図４に示すように燃料
プール１に取り付けられたサポート金物５と燃料ラック
２に取り付けられた上部ブラケット３ａとはそれぞれ設
けられた長穴10を積ね合わせてその長穴10にピン11を挿
入して連結される。

【００２９】このピン11は図３に示すように軸部11ａの
直径が長穴10の短径に相当し、長穴10を通って落下しな
いように軸部11ａより大きな頭部11ｂを持ち、軸部11ａ
の先端は長穴10への挿入性を考慮して円錐形に形成して
いる。このため、図４に示すように長穴10とピン11間に
は隙間13が形成されることとなる。

【００３０】また、燃料ラック２の燃料プール１と相対
する面の反対面にも燃料プール１面と同じ高さに第１の
上部ブラケット３ａおよび第１の下部ブラケット４ａが
設けられ、結局燃料ラック２の周囲の４面に上部ブラケ
ット３および下部ブラケット４が設置されることにな
る。

【００３１】燃料ラック２同士は図２に示すように、第
１の上部ブラケット３ａおよび第１の下部ブラケット４
ａを相対するように配置され、その上面に連結板７が載
置される。

【００３２】この連結板７は４個所の長穴10を持ちそれ
ぞれ燃料ラック２に取付られた第１の上部ブラケット３
ａおよび第１の下部ブラケット４ａの長穴10に対応し、
この長穴10にその短径に相当する直径をもつピン１１を
挿入し、燃料プール１への連結と同様の方法で連結す
る。

【００３３】第１および第２の上，下部サポート金物５
ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを燃料プール１のそれぞれの壁面
に必要個数設置し、燃料ラック２の４面に第１および第
２の上，下部ブラッケット３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを設
置することにより燃料ラック２を燃料プール１に支持す
ることができる。

【００３４】また、上下部サポート金物５，６およびブ
ラケット３，４を燃料ラック２の上端付近と下端付近に
設けることにより燃料ラック２を効果的に支持すること
ができる。

【００３５】つぎに、上記実施例の作用を説明する。地
震が発生して燃料ラック２に横方向の荷重が作用した場
合、燃料ラック２のブラッケット３から連結板７を介し
て隣の燃料ラック２に荷重が伝達され、最終的には燃料
プール１の壁に取り付けられたサポート金物５，６に荷
重が作用し支持される。

【００３６】地震時に、図１に示すＡ方向に地震力が働
いた場合は、第１の上部サポート金物５ａおよび第１の
下部サポート金物６ａが燃料ラック２の荷重を支えるこ
ととなり、例えば、第１の上部サポート金物５ａの長穴
10と燃料ラック２の第１の上部ブラッケット３ａの長穴
10に差し込まれたピン11によりＡ方向の荷重を伝達す
る。第２の上部サポート金物５ｂはその長穴10の長径の
方向とピン11との間に隙間13があることから地震荷重を
負担しない。

【００３７】一方、原子炉から取り出された燃料の崩壊
熱により燃料ラックおよびサポート金物が加熱されて熱
膨張が発生した場合、Ａ方向の変位は第２の上部サポー
ト金物５ｂおよび第２の下部サポート金物６ｂの長穴10
とピン11との隙間13により吸収することができる。

【００３８】また、垂直方向に燃料ラック２が熱膨張し
たとしても、図３に示すようにサポート金物５，６と燃
料ラック２のブラケット３，４との製作公差を考慮した
隙間12に余裕を持つことにより吸収し得る。

【００３９】さらに、燃料ラック２の１面において、例
えば第１の上部ブラケット３ａと第１の下部ブラケット
４ａが平面上で重ならない位置にあるため、ピン11に上
方からアクセスでき、燃料ラック２の据付けおよび取り
外しが容易に行える。

【００４０】なお、一般に地震による水平力が燃料ラッ
ク２に作用した場合、下端は燃料プール１の底面との間
に摩擦力が発生し、上端の水平力に比べて下端の水平力
が小さくなるため、上部ブラケットを２個とし、下部ブ
ラッケトを１個にできる。

【００４１】しかして、この第２の実施例によれば燃料
ラック２，２同士を上下２段で連結し全体を燃料プール
１の内壁金物に荷重を支持させることにより、燃料ラッ
クの剛性を上げて、地震荷重の低減を図ることができる
と同時に燃料の崩壊熱による熱膨張に起因する相対変位
を吸収することができる。これにより、燃料ラックの補
強および燃料プール床面の構造見直しによる簡素化を行
うことができる。

【００４２】つぎに図６により本発明に係る第２の実施
例を説明する。

【００４３】この第２の実施例では第１の実施例と同様
に燃料プール１の内壁にサポート金物５を取り付ける
が、このサポート金物５は垂直方向のプレート８と水平
方向のサポート９とからなっており、サポート９には固
定ピン14が上向きに予め固定されている。

【００４４】本実施例によれば、燃料ラック２を据付け
た場合、上部ブラケット３の長穴10に固定ピン14を挿入
して燃料ラック２をサポート金具５に連結する。したが
って、第１の実施例におけるピン11の取付工程が省略で
きるため、特に水中での燃料ラック２の追加設置工事に
は有効となる。なお、図２に示したように連結板７に下
方に向けて固定ピン14を下向きに予め固定しておいても
上記と同様の効果が得られる。

【００４５】つぎに図７および図８により本発明の第３
の実施例を説明する。この第３の実施例は、燃料ラック
２のブラケット３と燃料プール１のサポート金物５のそ
れぞれの長穴10の短径方向にずれが生じてピン11が挿入
できない場合、ブラケット３とサポート９との連結に偏
心ピン15を用いることにある。

【００４６】この偏心ピン15は図８に示したように、下
部軸15ａの直径が上部軸15ｂの直径に比べて小さくかつ
偏心しているため、ブラケット３およびサポート金物５
の長穴10の短径をそれぞれ対応する直径に合わせておけ
ば、偏心ピン15の下端をサポート金物５の長穴10に挿入
して回転させて、ブラッケット３の長穴10にも上部を挿
入し得る。

【００４７】図９は本発明の第４の実施例を示したもの
で、図２と同一部分には同一符号を付して重複する部分
の説明は省略する。この第４の実施例では燃料プール１
の底面に据付ベース17を設置し、この据付ベース17上に
複数個の燃料ラック２を据付け、これらの燃料ラック２
を固定ボルト16で据付ベース17に強固に固定したことに
ある。

【００４８】この第４の実施例では、据付ベース17の端
部17ａに折曲して突出した水平面が形成されており、こ
の水平面に第１の下部サポート金物６ａと取り合う位置
に図５に示すような長穴10が形成されている。そして、
図３に示したようなピン11を長穴に挿入して第１の下部
サポート金物６ａと端部17ａとを連結する。また、燃料
プール１と燃料ラック２の上部は前記第１の実施例と同
様に、第１の上部ブラケット３ａおよび第１の上部サポ
ート金物５ａが設けられ、これらにより連結する。

【００４９】この第４の実施例によれば、据付ベース17
が第１の上部サポート金物５ａと同様に熱膨張するため
熱応力の発生がなく、また、据付ベース17と複数の燃料
ラック２を予め固定ボルト１６により組み立てた後に燃
料プール１内に吊り込めるため、据付け工期の短縮を図
ることができる。

【００５０】なお、上記各実施例において、ピン11およ
び偏心ピン15の形状は必ずしも断面が円形である必要は
無く、長穴10に挿入できる形状であれば任意の断面形状
を持っても良い。また、サポート金物５とブラケット３
およびブラケット３と連結板７の組み合わせにおいて、
両方とも長穴を持つ必要は無く、どちらか一方が任意断
面の貫通孔であっても良い。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、燃料ラック同士を上下
２段で連結し全体を燃料プール壁金物に荷重を支持させ
ることにより、燃料ラックの剛性を高めて地震荷重の低
減を図ることができるとともに燃料の崩壊熱による熱膨
張に起因する相対変位を吸収することができる。

【００５２】これにより、燃料ラックの構造体に加わる
荷重が低減でき、この構成部材となる補強および各部材
を連結する溶接量も削減できることから、製造工期の短
縮を図るとともに溶接に起因する変形量も小さく抑える
ことができ精度の良い燃料ラックを提供することができ
る。また、燃料プール床面に荷重が集中せず、壁面に分
散するため、燃料プール下地全体の構造の簡素化にも寄
与し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る使用済燃料貯蔵設備の第１の実施
例の１／４を示す平面図。

【図２】図１におけるＣ−Ｃ矢視方向を切断して示す縦
断面図。

【図３】図２におけるＤ部を拡大して示す部分断面図。

【図４】図３におけるＥ−Ｅ矢視方向から見た平面図。

【図５】（ａ）は図３におけるサポートを示す斜視図、
（ｂ）は図４におけるブラケットを示す斜視図。

【図６】本発明の第２の実施例における要部を示す縦断
面図

【図７】本発明の第３の実施例における要部を示す縦断
面図。

【図８】図７における偏心ピンを示す斜視図。

【図９】本発明の第４の実施例を示す側面図。

【図１０】従来の使用済燃料貯蔵設備を示す縦断面図。

【図１１】図10における使用済燃料貯蔵設備内の燃料ラ
ックを一部断面で示す正面図。

【図１２】図11における燃料ラックの平面図。

【符号の説明】１…燃料プール、２…燃料ラック、３…上部ブラケッ
ト、４…下部ブラケット、５…上部サポート金物、６…
下部サポート金物、７…連結板、８…プレート、９…サ
ポート、10…長穴、11…ピン、12，13…隙間、14…固定
ピン、15…偏心ピン、16…固定ボルト、17…据付ベー
ス、18…水、19…燃料集合体、20…角筒体、21…ベー
ス、22…基礎ボルト、23…ナット、24…貯蔵セル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却水を内包し得る燃料プールと、この
燃料プール内に多数配設され原子炉から取り出された燃
料集合体を収納貯蔵する貯蔵セルを備えた燃料ラックと
から構成される使用済燃料貯蔵設備において、前記燃料
プールの内壁面に取り付けられこの壁面と直角方向に長
穴を有するサポート金物と、前記燃料ラックの側面に前
記サポート金物よりわずかに高い位置に設けられかつ前
記サポート金物の長穴と合致する長穴を有するブラケッ
トと、前記長穴の短径方向と同じ直径を持ち前記サポー
ト金物の長穴と前記ブラケットの長穴に垂直方向に挿入
されるピンと、前記燃料プール壁側の燃料ラックに隣接
する燃料ラックに設けられたブラケットと、このブラケ
ットと前記燃料プール壁側の燃料ラックのブラケットと
の上面に載置された連結板とこの連結板に設けられた長
穴と、この連結板の長穴と前記ブラケットの長穴とを重
ね合わせてこれらの長穴内に挿入するピンとを備えたこ
とを特徴とする使用済燃料貯蔵設備。
【請求項２】前記サポート金物は垂直方向のプレート
と水平方向のサポートとが一体的に結合したものからな
ることを特徴とする請求項１記載の使用済燃料貯蔵設
備。
【請求項３】前記サポート金物およびブラケットを上
下方向に少なくとも２段に設けたことを特徴とする請求
項１記載の使用済燃料貯蔵設備。
【請求項４】前記少なくとも上下２段に設けたサポー
ト金物およびブラケットを平面上で重ならないように配
置したことを特徴とする請求項１記載の使用済燃料貯蔵
設備。
【請求項５】前記少なくとも上下２段に設けたサポー
ト金物およびブラケットを上段における設置個数を下段
に比べて多くしてなることを特徴とする請求項１記載の
使用済燃料貯蔵設備。
【請求項６】前記ピンは下部軸の径と上部軸の径が相
違しかつ偏心している偏心ピンであることを特徴とする
請求項１記載の使用済燃料貯蔵設備。
【請求項７】前記サポート金物は上方を向いた固定ピ
ンを持つことを特徴とする請求項１記載の使用済燃料貯
蔵設備。
【請求項８】前記連結板は下方を向いた固定ピンを持
つことを特徴とする請求項１記載の使用済燃料貯蔵設
備。
【請求項９】前記ピンは任意の断面形状を持つことを
特徴とする請求項１記載の使用済燃料貯蔵設備。
【請求項１０】前記サポート金物とブラケットおよび
ブラケットと連結板の組み合わせにおいていずれか一方
は長穴ではなく任意断面の貫通孔を持つことを特徴とす
る請求項１記載の使用済燃料貯蔵設備。
【請求項１１】前記燃料プール底面に据付けられ前記
下段のサポート金物と長穴およびピンで取り合う複数の
継手を持った据付ベースと複数の燃料ラックを上記据付
ベースに固定する手段とを備えてなることを特徴とする
請求項１記載の使用済燃料貯蔵設備。