JPH10268082A - 使用済み核燃料貯蔵設備 - Google Patents

使用済み核燃料貯蔵設備

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JPH10268082A
JPH10268082A JP9068413A JP6841397A JPH10268082A JP H10268082 A JPH10268082 A JP H10268082A JP 9068413 A JP9068413 A JP 9068413A JP 6841397 A JP6841397 A JP 6841397A JP H10268082 A JPH10268082 A JP H10268082A
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JP
Japan
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rack
plate
nuclear fuel
cell
cells
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JP9068413A
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English (en)
Inventor
Masaaki Nakamura
正明 中村
Koichiro Oketani
浩一郎 桶谷
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉の使用済燃料を収容する貯蔵設備の容
積効率を向上して狭い空間内に大量の使用済燃料を安全
に貯蔵する。 【解決手段】 使用済み核燃料貯蔵設備は、行及び列を
成して二次元方向に間隔を置いて配置され燃料集合体を
個別に受け入れる複数の鉛直なラックセル11と、ラッ
クセル11を水平方向に支持して貯蔵プール内壁に固定
されたサポート板17とを有し、角筒形鉄鋼材料から形
成されたラックセル11の外面に中性子吸収板13が溶
接部15で固定され、サポート板17に固定されたシム
プレート19によりラックセル11の外面とサポート板
19の間隙が適切に維持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の使用済燃
料を貯蔵する貯蔵ラック乃至貯蔵設備に関する。
【0002】
【従来の技術】軽水冷却型原子炉で所定の燃焼を終えた
所謂使用済燃料は、高い放射能を有し且つ崩壊熱を出し
続けるので、冷却池乃至冷却プール内で搬送乃至取扱に
便になるまで冷却するため貯蔵される。その貯蔵期間は
比較的長く、その間に地震等の発生もあり得るから、例
えば図8に示すような使用済燃料貯蔵プール1の貯蔵ラ
ック3内に使用済燃料である燃料集合体が確りと保持さ
れる。貯蔵ラック3は、貯蔵プール1の側壁に固定され
た上下2枚の水平支持板5と、これに碁盤目状に穿設さ
れた支持穴に挿通固定された多数の角筒形ラックセル7
から主として構成される。ラックセル7と、水平支持板
5との平面的関係が図9、図10に拡大して図示されて
いる。貯蔵ラック3及びその中の使用済燃料は、貯蔵プ
ール1に張られた水の中に浸漬されているが、臨界安全
性を確保するため、使用済燃料の幾何学的配置寸法が制
約される。ラックセル7の構成材料は一般にステンレス
鋼であり、放射線遮蔽能力や中性子吸収能力もあるが、
そう大きいものでも無い。従って、収容燃料集合体間の
距離ひいてはラックセル7間の距離Dを小さくし、高容
積効率で且つ安全に使用済燃料を収容、貯蔵するには、
ラックセル7の中性子吸収能力を増大する必要がある。
このため、ラックセル7の構成材料であるステンレス鋼
に微量合金元素として硼素(ボロン)を含有させたボロ
ン入りステンレス鋼製のラックセルの使用も提案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】而して、使用済燃料の
高密度貯蔵を促進するため、ボロン入りステンレス鋼の
ボロン添加量を例えば2%程度まで増やすと、材料の展
延性が低下し、角筒のような成型加工ができないという
問題がある。又、既設の貯蔵ラックのラックセルをすべ
てボロン高添加のステンレス鋼製に取り換えると、既に
ラックが放射化されているので、放射性廃棄物が増大す
るという問題も発生する。従って、本発明は、高密度貯
蔵のための貯蔵ラックの改造に際しても、放射性廃棄物
が増大しない構造の使用済み核燃料貯蔵設備を提供する
ことを課題とする。更に、本発明は、製作が容易で使用
済み核燃料の高密度貯蔵が可能な使用済み核燃料貯蔵設
備を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、行及び列を成して二次元方向に間
隔を置いて配置され燃料集合体を個別に受け入れる複数
の鉛直なラックセルと、このラックセルを水平方向に支
持して貯蔵プール内壁に固定された水平支持板とを有す
る使用済み核燃料貯蔵設備は、ラックセルを角筒形鉄鋼
材料から形成し、そのラックセルの外面に近接して対向
する中性子吸収板を前記ラックセルの外面又は水平支持
板に固定して構成される。更に本発明によれば、使用済
み核燃料貯蔵設備は、複数の中性子吸収板を互いに交差
して組み合わせて格子状組立体を構成し、隣接する中性
子吸収板により画成された矩形断面空間に燃料集合体を
個別に受け入れて収容するように構成される。更に又、
本発明によれば、使用済み核燃料貯蔵設備は複数の中性
子吸収板を互いに交差して組み合わせて格子状組立体を
構成し、該格子状組立体は格子開口状に間隔を置いて位
置するほぼ正方形断面のラックセル空間とこのラックセ
ル空間を取り囲む長方形断面の境界空間とを形成し、前
記ラックセル空間に燃料集合体を個別に受け入れ収容す
るように構成される。同様に、本発明によれば、行及び
列を成して二次元方向に間隔を置いて配置され燃料集合
体を個別に受け入れる複数の鉛直なラックセルと、同ラ
ックセルを水平方向に支持して貯蔵プール内壁に固定さ
れた水平支持板とを有する使用済み核燃料貯蔵設備は、
ラックセルを角筒形鉄鋼材料から形成し、隣接する該ラ
ックセルの間に、鉛直方向に延びる中性子吸収板を配置
して構成され、必要に応じ、ラックセルと水平支持板と
の間にスペーサを配設すると好適である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態を説明する。先ず図1を参照するに、従来
のものと同様にステンレス鋼の角筒形成型管からなるラ
ックセル11の外面に中性子吸収板13が上部に溶接部
15により固定されている。中性子吸収板13の下端部
には、冷却水用穴13aがラックセル11の下端部と同
様に形成され、貯蔵プールの底面に載った形になってい
る。又、水平支持板即ちサポート板17の穴の内端に
は、隙間調整用のシムプレート19が固定されている。
このようなシムプレート19周りの断面構造が図2の部
分断面図に示されている。そのラックセル11の内部に
使用済燃料即ち燃料集合体(図示しない。)が収容され
るが、地震発生時等の水平方向荷重は、シムプレート1
9により間隔が適切に維持されているから、サポート板
17に伝達されて燃料プールの壁に伝達される。そし
て、燃料集合体で発生する中性子及び外部から近寄る中
性子は、中性子吸収板13により好適に吸収されて数が
減少し、臨界は生じない。又、貯蔵プール内の冷却水
は、中性子吸収板13の穴13a及びラックセル11の
同様の穴から流入し、ラックセル11の中を流れ上がる
間に燃料集合体の発生する崩壊熱を吸収し、冷却する。
尚、中性子吸収板13は、図3に示すようにラックセル
11に溶接をしないでサポート板17側に溶接部18に
より固定しても同様な作用効果が得られる。勿論シムプ
レート19は介装されていて、サポート板17とラック
セル11との間の水平方向の実質的隙間は、適切な範囲
に維持される。尚、複数あるラックセル11の配置及び
サポート板17との全体的配置関係は、従来のもの(図
8)と同様である。
【0006】前述のような構成の実施形態では、従来か
ら使用しているステンレス鋼の角筒形成型管からなるラ
ックセル11を有効に利用できるのであるが、更に高密
度貯蔵が可能な実施形態を説明する。即ち図4におい
て、ボロン高添加のステンレス鋼の横行板21と同じ材
料からなる縱行板23とを直交して組み合わせ、これを
ジョイント25により連結固定する。そうすると略正方
形断面のラックセル空間27と略長方形断面(換言すれ
ば幅の狭い)境界空間29が交互に位置して画成され
る。このように横行板21と縱行板23とが組み合わせ
られて構成された格子状組立体30の周囲に通常鋼板か
らなる接続板31が設けられ、これの水平突出板31a
が貯蔵プールの側壁から延出した固定板33にボルトを
介して固定される。尚、ボルトを使用せずに溶接などの
他の接合手段により両者を連結してもよい。尚、横行板
21と縱行板23の下端部は、固定金具35により貯蔵
プールの底面に固定される。そして、格子状組立体30
などは、貯蔵プールに張られた水の中にあり、ラックセ
ル空間27の中に使用済燃料である燃料集合体が挿入さ
れて貯蔵される。横行板21及び縱行板23は、ボロン
高添加のステンレス鋼からできているので、中性子吸収
板として機能する。このため、中性子の吸収及び崩壊熱
の吸収は、前述の実施形態の場合と同様に行われる。更
に境界空間29中の冷却水は、横行板21及び縱行板2
3を透過する高速中性子を減速して熱中性子レベルにエ
ネルギレベルを下げ、横行板21及び縱行板23の中の
ボロンに吸収しやすくする。勿論、横行板21及び縱行
板23の肉厚やボロン添加量などを適宜選定することに
より境界空間29を省略してもよいが、ボロンの中性子
吸収能力は熱中性子レベルで大きいので、境界空間29
の設置は、極めて高密度貯蔵にとって極めて有効であ
る。
【0007】尚、前述の格子状組立体30のように長い
横行板21と短い縱行板23とを多数のジョイント25
により連結してもよいが、図5に示すように同じ幅の横
行板35と縱行板37とをスリットを用いて組み立て
て、ラックセル39を形成し、これを前述の接続板31
の中に所要数だけ並べて貯蔵ラックを構成してもよい。
即ち、図5(a)に示すように、横行板35の下半分に
は2本のスリット35aが平行に延びて形成されてい
て、その幅は縱行板37の肉厚より僅かに大きく、それ
らの間隔は前述のラックセル空間27の幅と同じになっ
ている。他方、縱行板37の上半分には、スリット35
aと同様な形状寸法のスリット37aが形成されてい
る。そして、図示のように互いのスリット35a,37
aとを互いに差し込むようにして各2枚の横行板35と
縱行板37とを組み合わせて、図5(b)に示す形とす
る。そして、交差部の適所を図5(c)に示すようなジ
ョイント38により固定して、所要の剛性のあるラック
セル39ができあがる。このようなラックセル39を用
いる場合は、ジョイント38の使用数が少なくて済む上
に、同一のラックセル39を多数製作するのであるから
横行板35と縱行板37の素材加工が単純になり、製作
効率が向上し、コストが低減できる。
【0008】更に本発明の別の実施形態を図6乃至図7
を参照して説明する。図において、ラックセル41は、
ボロンの添加量が零乃至少ないステンレス鋼の角筒形成
型管から製作されており、その隣接ラックセル41の間
にボロン添加量の多いステンレス鋼板からなる横行中性
子吸収板43と縱行中性子吸収板45が配置されてい
る。これらの中性子吸収板43,45とラックセル41
との間には、スペーサ47が介装されてラックセル41
が中性子吸収板43,45により水平方向に支持され
る。このように格子状に組み合わされた中性子吸収板4
3,45は、その外周を接続板49によって囲まれ、接
続板49の水平突出板49aが、貯蔵プールの側壁に固
定された水平固定板51にボルト53を介して連結され
ている。このようにすると、ラックセル41の中に挿入
された燃料集合体の水平荷重は、ラックセル41、スペ
ーサ47、接続板49、ボルト、固定板51の順を経て
貯蔵プールの側壁乃至躯体に伝達されて支持される。
又、ラックセル41と中性子吸収板43,45との間の
領域55は、中性子減速領域と機能し、高速中性子を減
速して、中性子吸収板43,45により中性子を好適に
吸収させる。
【0009】尚、前述の実施形態において、中性子吸収
板をボロン高添加のステンレス鋼から形成したが、ボロ
ン含有アルミニウム又はボロン含有銅合金などのボロン
含有金属合金から構成してもよい。又、鋼又は他の合金
に添加する天然ボロンの代わりに、ガドリニウム、濃縮
ボロン(天然ボロンに比しボロン10の含有比率を高め
たもの)を添加して中性子吸収板を製作してもよい。こ
れらのガドリニウムや濃縮ボロンは、天然ボロンに比し
中性子吸収断面積が大きく、その中性子吸収能力が増大
するから好都合であり、より大きな密度で使用済燃料を
貯蔵することができる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中性子吸収材料に何らの成型加工を加えず、板材として
のみ使用するので、加工、組立が簡単であり製作費を低
く保持したまま、使用済燃料集合体の高密度貯蔵を行う
ことができる。そして、請求項1、請求項4及び請求項
5の発明においては、従来のラックセルをそのまま使用
できるので放射性廃棄物の発生量を抑制することができ
る。更に、請求項3、請求項4及び請求項5の発明にお
いては、ラックセル内に収納される燃料集合体の周り
に、境界空間及び水領域を形成するので、高速中性子が
程よく減速されて中性子吸収板の中性子が吸収されるの
で、更なる高密度貯蔵を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す部分斜視図である。
【図2】前記実施形態の部分立断面図である。
【図3】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態の
部分立断面図である。
【図4】本発明の別の実施形態を示す一部省略斜視図で
ある。
【図5】図4の実施形態の一部を改変した改変実施形態
の要部分解図である。
【図6】本発明の更に別の実施形態の部分平面図であ
る。
【図7】図6のVII−VII線に沿う部分立断面図である。
【図8】従来の設備の全体斜視図である。
【図9】図8の従来の設備の部分平面図である。
【図10】図8の従来の設備の部分立断面図である。
【符号の説明】
11 ラックセル 13 中性子吸収板 13a 穴 15 溶接部 17 サポート板 18 溶接部 19 シムプレート 21 横行板 23 縱行板 25 ジョイント 27 ラックセル空間 29 境界空間 30 格子状組立体 31 接続板 31a 水平突出板 33 固定板 34 固定金具 35 横行板 35a スリット 37 縱行板 37a スリット 38 ジョイント 39 ラックセル 41 ラックセル 43、45 中性子吸収板 49 接続板 49a 水平突出板 51 水平固定板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 行及び列を成して二次元方向に間隔を置
    いて配置され燃料集合体を個別に受け入れる複数の鉛直
    なラックセルと、同ラックセルを水平方向に支持して貯
    蔵プール内壁に固定された水平支持板とを有する使用済
    み核燃料貯蔵設備において、前記ラックセルを角筒形鉄
    鋼材料から形成し、該ラックセルの外面に近接して対向
    する中性子吸収板を前記ラックセルの外面又は水平支持
    板に固定してなることを特徴とする使用済み核燃料貯蔵
    設備。
  2. 【請求項2】 複数の中性子吸収板を互いに交差して組
    み合わせて格子状組立体を構成し、隣接する前記中性子
    吸収板により画成された矩形断面空間に燃料集合体を個
    別に受け入れて収納するように構成されたことを特徴と
    する使用済み核燃料貯蔵設備。
  3. 【請求項3】 複数の中性子吸収板を互いに交差して組
    み合わせて格子状組立体を構成し、該格子状組立体は格
    子開口状に間隔を置いて位置するほぼ正方形断面のラッ
    クセル空間と同ラックセル空間を取り囲む長方形断面の
    境界空間とを形成し、前記ラックセル空間に燃料集合体
    を個別に受け入れ収納することを特徴とする使用済み核
    燃料貯蔵設備。
  4. 【請求項4】 行及び列を成して二次元方向に間隔を置
    いて配置され燃料集合体を個別に受け入れる複数の鉛直
    なラックセルと、同ラックセルを水平方向に支持して貯
    蔵プール内壁に固定された水平支持板とを有する使用済
    み核燃料貯蔵設備において、前記ラックセルを角筒形鉄
    鋼材料から形成し、隣接する該ラックセルの間に、鉛直
    方向に延びる中性子吸収板を配置してなることを特徴と
    する使用済み核燃料貯蔵設備。
  5. 【請求項5】 前記ラックセルと前記中性子吸収板との
    間にスペーサを配設してなることを特徴とする請求項4
    記載の使用済み核燃料貯蔵設備。
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