JPH11258387A - 原子炉燃料集合体用ラック組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉用燃料集合体を収納するラック組立体
の構造を合理化して、製造コストを低減する。 【解決手段】 原子炉燃料集合体用ラック組立体３０
は、原子炉燃料集合体を個別に受け入れる２種類のユニ
ットセル４０，５０をそれぞれ対向する２対の細幅格子
板から構成し、更にこのユニットセル４０，５０をその
平断面の対角線方向に交互に複数個並べて市松模様状に
配置し且つ相互に連結することによって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉用燃料集合
体を保管又は収納する設備乃至装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉で所定の燃焼を完了した燃料集合
体所謂使用済燃料は、可成の崩壊熱と放射線を出し続け
るので、一般には水中に保管されて冷却される。又、使
用済燃料ではないが、原子炉炉心内で一旦燃焼に供され
中性子の照射を受けた燃料集合体所謂照射済燃料も、核
的には同様な条件下にあるので、保管を要するときは、
同様に取り扱われる。照射済燃料に代表されるこのよう
な燃料は、一般には硼酸を含有する遮蔽水が満たされた
燃料プール内に図１０に示すようなラック１０内に入れ
られて保管される。

【０００３】この従来型のラック１０の構造を概説する
と、図において全幅Ｗ及び全高Ｌの外囲板１１の中に、
矩形平断面の鉛直な空間であるラックセル１３を複数形
成すべく複数の格子板１５と格子板１７とが互いに直交
して組み立てられ、これらは燃料プール（図示しな
い。）の底面に固定されるベース１９の上に載って固定
されている。碁盤目状に配列されたラックセル１３は、
照射済燃料即ち燃料集合体を１体づつ受け入れるもので
あり、燃料集合体は一般には概略的に正方形の平断面を
有するからラックセル１３の内部空間平断面も正方形と
なっている。このようなラックセル１３を画成する格子
板１５，１７は、図１１の分解図に示すように組み立て
られている。図１１において、格子板１５は全高Ｌに対
応する長さと全幅Ｗに対応する幅を有する平板であり、
ラックセル１３の横方向内法と等しい間隔でスリット１
５ａが穿設されている。更にラックセル１３の横方向内
法に対応する幅と全高Ｌに相当する長さを有する細幅板
である格子板１７は、格子板１５のスリット１５ａに挿
入される突起１７ａを一側縁に形成しており、他側縁に
は格子板１５を挟んで隣接する他の格子板１７の突起１
７ａの先端部を受け入れる切欠き１７ｂを有している。
このような格子板１５，１７を組み合わせて形成される
ラック１０の部分平断面が図１２に示されている。図示
されるように格子板１５，１７は交差部において隅肉溶
接１９により接合されると共に、格子板１７の切欠き１
７ｂと隣の格子板１７の突起１７ａとは、突き合わせ溶
接２１により接合されている。

【０００４】以上説明した構造のラック１０は、形状の
種類としては２種類の格子板１５，１７を使用している
ので素材形状としてはシンプルであるが、これらの組立
溶接は次のようにして行われる。即ち、図示しない適当
な治具を使用して一段目の格子板１７を全数所定の位置
に並べる。その後、格子板１５をその一段目の格子板１
７の突起１７ａに填め込んでセットし、格子板１５，１
７を隅肉溶接１９により連結する。次に、格子板１５か
ら突出している一段目の格子板１７の突起１７ａの先端
部に２段目の格子板１７の切欠き１７ｂを填め込み、両
者を突き合わせ溶接２１により連結固定する。このよう
にして配列された二段目の格子板１７の突起１７ａに前
述の一段目の格子板１５と同様に二段目の格子板１５を
填め込み、両者を隅肉溶接１９にて接合する。このよう
な組立手順を繰り返して、全部の格子板１５，１７が組
み立てられたら、外囲板１１やベース板１９が取り付け
られてラック１０が完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のような構造のラ
ックにおいては、格子板の種類が少なく且つ突起とスリ
ットとの組み合わせを使用して両者を構造的に組み立て
るので、構造的に強固なラックが得られるのであるが、
反面組立に可成の作業時間と特殊な治具を要するという
問題があった。更に、一方の広面積の格子板に狭い幅の
スリットを多数穿設する必要があるが、このようなスリ
ットの形成は機械加工上手数のかかるものであり、大き
な製造コストが避けがたいものであった。従って、本発
明は、構造が簡単で更に組立製作にもあまり作業時間を
必要としない、製作コストの小さい原子炉燃料集合体用
ラック組立体を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明によれば、照射済みの原子炉燃料集合体用ラ
ック組立体は、その原子炉燃料集合体を個別に受け入れ
る内部空間を画成する単位ラックセル乃至ユニットセル
を対向する２対の細幅格子板から構成し、その単位ラッ
クセルをその平断面の対角線方向に複数並べて市松模様
状に配置し且つ相互に連結して構成される。その細幅格
子板は、一般には鋼板、好適にはステンレス鋼板から製
作される。そして、そのステンレス鋼板には、ボロンの
ような中性子吸収物質が含有され又は添加され、或い
は、水素化合物などの中性子減速物質が含有され、又は
添加されると燃料集合体を稠密貯蔵するに好適である。
ステンレス鋼板以外の使用材料としては、アルミニウ
ム、銅、焼結金属を含むその他の非鉄金属、炭素鋼や焼
結金属を含む鉄鋼材料、及びそれらの複合材料、セラミ
ックスなどがある。又、ボロン（天然）以外の中性子吸
収物質としては、ボロン１０（Ｂ¹⁰）の濃度を高めた濃
縮ボロン、ガドリニウム、アクチニウム、イリジウム、
インジウム、カドミウム、金、サマリウム、ジスプロシ
ウム、ツリウム、ハフニウム、ユーロピウム、ロジウム
などが有り、燃料集合体の中の原子燃料の種類に応じて
選択される。

【０００７】更に、単位ラックセルの２対の細幅格子板
は、長手方向に延びた両側縁に所定の位置関係で形成さ
れた切欠き及び突起を備え、これら切欠き及び突起が互
いに嵌合して前記細幅格子板が組み立てられて単位ラッ
クセルが構成される。更にそれらの複数の単位ラックセ
ルは、互いに相補的な関係にある四隅部突起及び四隅部
凹所をそれぞれ備えた２種のユニットセルの群からなっ
ていて、２種のユニットセルは交互の列を形成するよう
に前記四隅部突起及び四隅部凹所を互いに組み合わされ
て連結され、全体として市松模様状配置のラック組立体
を構成する。そして、その市松模様状配置の最外周に位
置し隣接する前記単位ラックセルを接続板で連結し、そ
の接続板と互いに隣接するユニットセルとで、別の燃料
集合体収容空間を画成する。更には、前記格子板は、ラ
ック組立体が設置される建屋の強度特性に対応した方向
の厚さを大きくして耐震強度を高められる。

【０００８】

【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、本発
明によるラック組立体３０は、２種類の単位ラックセル
即ちユニットセル４０，５０を有する。理解を助けるた
め、図においてユニットセル４０の上面には平行斜線、
ユニットセル５０の上面には格子線がそれぞれ施されて
いるが、ユニットセル４０，５０の上部は燃料集合体を
受け入れるべく十分に開放されている。これらのユニッ
トセル４０，５０は、図に示されるごとく市松模様状に
配置され、図示しない貯蔵プールの底面に固定されるベ
ース板３１の上に林設されている。ユニットセル４０，
５０の全高は、前述の従来のものと等しい値Ｌを有し、
その配置の最外周に位置して互いに隣接するユニットセ
ル４０及びユニットセル５０は、それぞれ接続板３３，
３５によって接続される。ユニットセル４０，５０及び
接続板３３，３５によって囲まれて画成された空白部３
７，３９は、何の印も付されていないが角柱状の空間を
有しており、図示しない照射済み燃料集合体の収容セル
として使用される。

【０００９】図２にユニットセル４０の詳細構造が分解
図として示されている。図において、２種の格子板４
１，４３がそれぞれ２枚互いに対向して用いられて、こ
れらはボロン添加ステンレス鋼の板材からできている。
格子板４３の長さは全高Ｌと等しい値であり、長さ方向
に間隔を置いて数対の突起４３ａが長さｌ₁で側縁に突
出形成されている。格子板４３の幅はＡであるが、突起
４３ａのある部分ではＢとなる。幅Ａはユニットセル４
０の内法幅寸法と同じである。その突起４３ａを受け入
れる長さｌ₁（公称）の切欠き４１ａが格子板４１の両
側縁に形成されている。突起４３ａの高さ及び切欠き４
１ａの深さは、相手方の格子板４１，４３の肉厚と等し
い。格子板４１の両側縁には更に、組立用切欠き４１ｂ
が長さｌ₂で形成されている。この切欠き４１ｂは、図
において一対のみ図示されているが、全長においては複
数対程度設けられる。このような格子板４１，４３を突
起４３ａと切欠き４１ａを嵌め合わせて組み立てると、
図４に示すようなユニットセル４０が形成される。図４
から理解できるように、切欠き４１ｂの両側には、長さ
ｌ₃の無欠損の四隅部が形成されていて、前述のように
ユニットセル４０の長手方向の複数箇所において、切欠
き４１ｂによる凹み乃至凹所４７が形成されることとな
る。格子板４１，４３を溶接により接合する場合の溶接
長は、その全長（全高Ｌに対応）に亙って連続的に形成
する必要は無く、断続溶接としても十分な強度が確保で
きる。例えば、収容される燃料集合体の燃料棒支持グリ
ッド位置（図示省略）のみで溶接を行っても、十分な耐
震強度が得られる。

【００１０】ユニットセル５０もユニットセル４０と同
様の構造になるが、図３に示されるようにこれを構成す
る格子板５１、５３の形状は、格子板４１，４３とは異
なっている。その異なった部分を中心に説明すると、格
子板５１は数対の突起５１ａを両側縁に有するが、その
長さはユニットセル４０の切欠き４１ｂの長さｌ₂と等
しい。そして、突起５１ａは格子板５１の上端面からの
距離ｌ₃の点から始まっている。更に、突起５１ａの途
中には切欠き５１ｂが形成され、この切欠き５１ｂに嵌
合する突起５３ａが格子板５３の対応位置に形成されて
いる。このような格子板５１，５３を、突起５３ａが切
欠き５１ｂに嵌まるように組み立てると、図４に示すよ
うなユニットセル５０となる。図から分かるように、ユ
ニットセル５０は、四隅部に凹所５５と突起５７とを交
互に形成している。突起５７は、格子板５１の突起５１
ａと格子板５３の突起５３ａが組合わさった部分であ
る。このようなユニットセル５０の凹所５５と突起５７
と、ユニットセル４０の四隅部の突起４５と凹所４７と
を嵌め合わせると図５に概念的に示すような市松模様状
配置となる。図２及び図３の格子板４１，４３，５１，
５３に関する幅Ａ，Ｂは、図５に示された幅Ａ，Ｂに対
応している。このように配置されたユニットセル４０，
５０は溶接により強固に連結される。

【００１１】図５において示すように、ユニットセル４
０の列とユニットセル５０の列とが同数の場合、市松模
様状配置の四隅に２辺が開いた空白部３８が発生する
が、図６に示すような形状の接続板３３、３５を図７に
示すように組み合わせて側面を閉じ燃料集合体収容空間
を画成する。接続板３３の形状は、図６の（ａ）に示さ
れるように、細幅の板材の両側縁に長さｌ_３の凹部３３
ａと長さｌ_２の突部３３ｂが上端から長手方向に交互に
形成されたものである。一方、接続板３５の形状は、図
６の（ｂ）に示されるように、細幅の板材の両側縁に長
さｌ₃の突部３５ａと長さｌ₂の凹部３５ｂとが上端から
長手方向に交互に形成されたものである。以上のような
接続板３３，３５の形状からこれらが図７に示す形状に
組み立てられることは、当業者に自明であろう。図７に
おいて自由な側端となっている接続板３３，３５は、図
５乃至図１から分かるように、それぞれユニットセル４
０，５０の四隅に嵌まり合う。そして、これらは必要な
溶接により確りと連結される。なお、接続板３３，３５
は両側縁が段付きの形状になっているが、空白部３７，
３９を覆うものについては、少し幅の広い帯板状に形成
し、両側縁をユニットセル４０，５０にオーバーラップ
させて連結するようにしても良い。

【００１２】尚、ユニットセル４０を構成する格子板４
１，４３は、対称な平面形状を有するように構成し、結
局形状的には２種類の板として形成されたが、例えば図
８に示す格子板１４１のように一側縁に切欠き１４５、
他側縁に突起１４７を規則的に形成すれば、一種類の格
子板１４１を４枚使用することによりユニットセル４０
を構成することもできる。同様に、対称な平面形状を有
する格子板５１，５３の代わりに図９に示すような格子
板１５１を４枚使用してユニットセル５０を形成するこ
ともできる。このように、本発明のユニットセルを形成
する格子板の組み合わせは、種々のものが選択できる。
尚、図９における符号１５５，１５７は、それぞれ切欠
き及び突起であり、互いに填まり合う形状寸法を有して
いる。

【００１３】又、ラック組立体３０が設置される建屋の
形状次第では、入力される地震波の方向により地震力が
増減することもある。このような場合には、格子板や接
続板などの構成部材の肉厚を一様にせずに、負担する地
震力の大きさにより大きくしたり、小さくしたりして適
性強度を確保し、全体の重量を最小化してもよい。又、
本発明は、照射済みの燃料集合体の保管、収容に限ら
ず、未使用の燃料集合体の保管、輸送等の容器などに適
用できることは勿論である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２対の格子板からなるユニットセルを多数製作し、これ
らを平面形状が市松模様状配置になるように組み立てて
行けばラック組立体を構成できるので、複雑な組立作業
及び特殊治具を必要とせずに製作コストを低減すること
ができる。しかも、単位ラックセルとして２種類のユニ
ットセルを使用するとしても、格子板の形状の種類は最
小で済み、素材加工コストも最小で済ますことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の全体形状を示す全体斜視図
である。

【図２】前記実施形態の要部の分解斜視図である。

【図３】前記実施形態の別の要部の分解斜視図である。

【図４】前記実施形態の要部の配置を示す部分斜視図で
ある。

【図５】前記実施形態の概念配置を示す平面図である。

【図６】前記実施形態の構成部材を示す部分斜視図であ
る。

【図７】前記実施形態の構成部材を示す部分斜視図であ
る。

【図８】前記実施形態の部分的代替形状を示す分解斜視
図である。

【図９】前記実施形態の部分的代替形状を示す分解斜視
図である。

【図１０】従来構造を示す一部切欠き全体斜視図であ
る。

【図１１】前記従来構造の部分分解斜視図である。

【図１２】前記従来構造の部分平断面図である。

【符号の説明】

３０ ラック組立体 ３１ ベース板 ３３ 接続板 ３３ａ 凹部 ３３ｂ 突部 ３５ 接続板 ３５ａ 突部 ４０ ユニットセル ４１ 格子板 ４１ａ 切欠き ４１ｂ 切欠き ４３ 格子板 ４３ａ 突起 ４５ 突起 ４７ 凹所 ５０ ユニットセル ５１ 格子板 ５１ａ 突起 ５１ｂ 切欠き ５３ 格子板 ５３ａ 突起 ５５ 凹所 ５７ 突起 １４１ 格子板 １４５ 切欠き １４７ 突起 １５１ 格子板 １５５ 切欠き １５７ 突起

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉燃料集合体を個別に受け入れる単
   位ラックセルを対向する２対の細幅格子板から構成し、
   前記単位ラックセルをその平断面の対角線方向に複数個
   並べて市松模様状に配置し且つ相互に連結してなること
   を特徴とする原子炉燃料集合体用ラック組立体。
2. 【請求項２】 前記２対の細幅格子板は、それぞれ長手
   方向に延びた両側縁に所定の位置関係で形成された切欠
   き及び突起を備えており、 前記切欠き及び突起が互いに組み合わされて前記単位ラ
   ックセルが組み立てられていて、 前記複数の単位ラックセルの群は、互いに相補的な関係
   にある四隅部突起及び四隅部凹所をそれぞれ備えた２種
   のユニットセルから構成されていて、 前記２種のユニットセルは、交互の列を形成するように
   前記四隅部突起及び四隅部凹所を互いに組み合わせて連
   結され、全体として前記市松模様状配置を形成している
   ことを特徴とする請求項１記載の原子炉燃料集合体用ラ
   ック組立体。
3. 【請求項３】 前記市松模様状配置の最外周に位置し隣
   接する前記単位ラックセルが接続板で連結され、前記接
   続板と隣接する複数の前記単位ラックセルとで前記原子
   炉燃料集合体を個別に受け入れる別の収納空間を画成し
   ていることを特徴とする請求項１記載の原子炉燃料集合
   体用ラック組立体。
4. 【請求項４】 中性子吸収物質が含有され又は添加され
   た材料から前記細幅格子板が形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の原子炉燃料集合体用ラック組立
   体。
5. 【請求項５】前記中性子吸収物質に加えて、又は代えて
   中性子減速物質が前記材料に含有され又は添加されてい
   ることを特徴とする請求項４記載の原子炉燃料集合体用
   ラック組立体。
6. 【請求項６】前記格子板は、ラック組立体が設置される
   建屋の強度特性に対応した方向の厚さを大きくして耐震
   強度を高めていることを特徴とする請求項１記載の原子
   炉燃料集合体用ラック組立体。