JPS58113894A - 燃料ラツクモジユ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特に、沸騰水型原子炉で使用される種類の燃料集合体を
貯蔵するのに特に適する貯蔵ラックの改良構造に関する
ものである。

原子炉の使用済み燃料の再処理が遅れているために、諸
施設に対して、原子炉基地における使用済み燃料貯蔵ス
ペースをもつとよく利用することか要求されている。捷
た，この遅れは、貯蔵容量を増大して使用済み燃料の取
扱い及び配置とそれに関連したコストとをより良く管理
するという経済的動機を与えた。そのためプラント設計
者は、先ず初めに、原子炉基地に含ま　　　　ｊれるこ
とか一般的な使用済み燃料の貯蔵プールを、原子炉から
その寿命期間中に取り出されると予想される全量より少
ない多数の使用済み燃料集合体を受は容れる大きさに作
った。燃料集合体は、それ等の間のスペースが各燃料集
合体を囲む水と共に燃料を非臨界状態に維持するのに十
分なように、おるピッチで配置するか、又は中央部に配
置していた。このようなピッチで、水を冷却材としての
み使用することによって臨界以下に維持していた。コン
パクトな貯蔵の必要性が増していたので、貯蔵容量拡大
の第１段階として、それぞれ燃料集合体の入るステンレ
ス鋼製セルを使用し、燃料集合体間の間隔を減少させて
いた。この減少によって、貯蔵プールを大きくすること
なく単に貯蔵ラックの設計変更で貯蔵容積を増大できた
。再処理に関する種々の決定の遅れが続いているので、
ちょうど７体の燃料集合体を受は容れる大きさに作った
ステンレス鋼製容器又はセルの壁に中性子吸収物質を加
えることによって、貯蔵プールの割当てスペース内への
燃料集合体の密集度を大きくしている。この構造によっ
てセルを今せでの貯蔵ラック構造よりも小さいピッチで
隔置させることができるので、貯蔵容量は、貯蔵プール
が約７θ年分の使用済み燃料を収容しつる程度まで、増
大する。使用済み燃料貯蔵ラックに対して安定性と支持
を与えるために、使用済み燃料セルはＸ方向及びＹ方向
に延びる構造部材によって互いに関し横方向に隔置され
ていて、このようにしてセルの支持を行なう。こうして
形成された卵詰め枠状のセル配列は特定の公差に合わせ
て設計した各セル内に７体の燃料集合体を配置させるよ
うにしている。しかし、構造部材は、それがなければ燃
料集合体貯蔵のためにもつと有効に利用できるスペース
を未だ使っている。

また、この構造の燃料ラックは相当な労働力と物質量と
を伴なっており、これが製造コストに反映して比較的に
高いものにしている。

従って１本発明の主な目的は、所定スペース内に比較的
に多電の燃料集合体を貯蔵可能であり、しかも、それに
もかかわらず製造に比較的にコストがかからない使用済
み燃料ランクモジュールを提供することである。

この目的から本発明は、貯蔵プールに核燃料集合体を貯
蔵するための燃料ラックモジュールであって、複数の核
燃料集合体を支持するに足る大きさを有し且つ冷却材流
のために一様に隔置された開口を有する基板と、この基
板に垂直に装着した複数のセルとを備え、各セルは横断
面が正方形であると共に基板にある前記開口の一つを囲
む壁を有していて、該セルを冷却材が上方へ流れる燃料
ラックモジュールにおいて。

隣接するセルの角部はそれ等の長さ沿いに互いに結合さ
れていてモジュールを形成し、該モジュールにあるセル
の周辺列の外壁を除く各セルの壁が該モジュール中にお
いて隣接するセルと共通しており、前記共通の壁には中
性子吸収物質が設けられていることを特徴とするもので
ある。

本発明の好適な実施例においては、セルは、長手方向の
縁に沿って溶接され燃料集合体用の正方形開口をつくる
Ｌ形部材から形成されている。Ｌ形部材の壁にある中性
子吸収物質は次の隣接セルからの中性子を捕獲すること
ができる。

セルの壁が燃料集合体を受容する付加的なスペースをも
たらす。装置は、基板と、原子炉基地の使用済み燃料ブ
ールに入った後にこの基板に支持されるモジュラ構造と
の水平調節を容易にするようになっている。

本発明は添付図面に一例として示した好適な実施例に関
する下記の説明から一層容易に明らかとなろう。

同−又は相当部分は同一符号で示されている図面におい
て、第１図〜第３図には、沸騰水型原子炉で使用する形
式の燃料集合体を特に収容しうるようになっているモジ
ュラ構造の燃料ラックが図示されている。この燃料ラッ
クモジュールは、それぞれが１体の燃料集合体を保持す
るように設計されている多数のステンレス鋼製容器即ち
セル／６を支持するへ３俤の基板／ｌＩを備える。モジ
ュールに安定性と剛性とを与えるのは、基板組体と、各
セルの角部にあって全セルを一体の構造に結合する溶接
部とである。

モジュールの隅部にある水平調節パッド２ｔと、基板下
の適所にある中間の水平調節パッド２ｇとＫよって剛性
を確実なものとし、基板を水平状態に水平出しすること
Ｋよってもモジュールの方形度と垂直度とが確保される
。

第３図、第７図及び第１θ図に示すようＫ、基板／ｌＩ
は、各セル内に収容されるようになっている１体の燃料
集合体の底部ノズル６弘の形状に合う大きさと構造とを
有する多数の開口３θを含んでおり、これ等の開口３０
は、溶料集合体の底端即ち底部ノズル６４ｔを受は容れ
て支持するほかに、上方への自然循環流路を与えて、水
その他の冷却材による貯蔵燃料集合体の適切な冷却を確
実にしている。更に、開口３０は水平調節パッド、２乙
への接近を可能にし、基板／ｌｌの中央部にある開口は
内方の水平調節バンド、２８′への接近を可能にする。

後から詳細に説明するように、その他の開口は切欠き部
分又はＮ、７．２を備える。溝３２は、基板もしくはモ
ジュールを持ち上げて別の場所へ運ぶリフト装置を受は
入れるように特に設計されている。

第７図〜第６図に示したよう□に、このモジュールは、
隣接セル間に何ら空間が存在しない故に、先行技術の構
造のものと実質的に異なっている。図示のセル１６は、
燃料集合体の高さ以上に延びるに足る長さを有し、且つ
、燃料集合体の長さ及び巾を若干だけ超える長さと巾と
を有する多数のＬ形部材３ヶから製造する。セル　　″
に強度及び安定性を与えるため、セル壁は０．２龍のス
テンレス鋼で造っであるが、特定用途についての設計規
準に応じてセル壁の肉厚が異なるものを使用してもよい
。後述するように、セル壁外面に沿ってその上に中性子
吸収物質３乙を取り付け、７体の燃料集合体から隣接セ
ル内にある他の燃料集合体へ中性子が移動するのを補助
的に禁止する。一つのモジュールにあるセルの全ては、
モジュール周辺部のものを除いて、その西側辺の全てに
中性子吸収物質を持っている。

内方の各セルは二つのＬ形部材３グで造られており、そ
して製造作業を簡単にするため双方のＬ形部材の壁の外
側辺に中性子吸収物質を取り付けである。−づのセルの
形成を完成するには、このようにして製造した二つのＬ
形部材の一方を他方のＬ形部材の対応縦方向縁との接触
状態、もしくは実質的な接触状態にしておき。

二つのＬ形部材の接触縁を溶接部４ｊで互いに接合すれ
ば、１体の燃料集合体を収容するに足る大きさを持った
完全なセルが形成される。内方のセルは四つの側壁の全
てにある中性子吸収物質３６で囲まれている。従って、
これ等の側壁にある中性子吸収物質が隣接セルにある燃
料集合体からの中性子を吸収する同一の機能を果たすこ
とは明らかである。一つの完全なモジュールのセルを上
述した方法で製造すると、第Ｖ図の実施例から、二つの
Ｌ形部材で囲まれ形成されているセルは一つおきである
ことが分かる。

例えば、符号ダｑで示したセルは壁ダ６．１ξＳＯ及び
左コで形成されていることに注意されたい。６壁が各セ
ルの一つの壁を構成しており。

これ等の壁がセルｕｐを囲んでいる。Ｌ形部材によって
このように形成したセルを０ｗと表示し、この″Ｃ″セ
ルの壁を共有するセルを００″と表示しである。

中性子吸収物質３６は、イリノイ州のブランド・インダ
スリアル・サービス・インコーホレイテッド（Ｂｒａｎ
ｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　５ｅｒｖｉｃｅｓ、工ｎｃ
、）が製造するエラストマー状のシリコンポリマー・マ
トリクスであるボラフレックス（ＢｏｒａｆｌθＸ）が
好ましいが、希望に応じてその他の中性子吸収物質を使
用してもよい。ボラフレックスは厚さが約へｔ４ｔＢ（
ｏ。０グ５１ｎ）であり、それが装着される側壁のほぼ
全長及び食中にわたって拡がっている。このボラフレッ
クスを物理的損傷から守るため、約ＯＪ　？朋（０゜θ
、？　ｊ　ｉｎ　）のステンレス鋼でおる被覆板、ｔｇ
をＬ形部材の壁面に対して縁沿いに溶接する。被覆板Ｓ
ＩＩは第Ｖ図に示すようにＬ形部材の端の手前で終了し
ていてよいが、末端まで延びていてもよい。点検穴よ５
（第１０図）は中性子吸収物質が適切に置かれているか
どうかを目視により確認するために使用する。また、モ
ジュール周辺部にある１つおきの各セルは、セル全長に
わたって延びるパネルｓｇ（第４図）で塞がれている。

一つの使用済み燃料ラックを形成するには、全てのＬ形
部材を組み立てて上述したセルとする。そしてこの構造
では、モジュール周辺部にあるセルを除いた各セルの内
部は、セルの内側壁又は外側壁のどちらかに中性子吸収
物質を配置せしめた壁によって境界されている。モジュ
ール隅部のセルはその外側壁に中性子吸収物質を必要と
しないので、隅部にあるＬ形部材は縦方向縁が隣ｉＬ形
部材に溶接されたステンレス鋼板のみから構成しである
。このように溶接したとき、各隅部セルは７体の燃料集
合体を収容する大きさと形状になっている。

第７図〜第６図はセルを形成するためにＬ形部材をどの
ようにして相互に溶接するかを示している。製造工程中
に温度及び応力変動を受けた後のステンレス鋼材料の特
性変化によってステンレス鋼材料に若干の歪が生じるの
で、Ｌ形部材の縦方向縁が一つの垂直面に入るとは限ら
ない。通常、縦方向縁は第５図及び第６図に示すように
全長に沿って溶接することができ、溶接部１１．２が隣
接り形部材３４’を冶金的に結合する。溶接すべき隣接
り形部材３弘の間隔が溶接部グーのような単一溶接部で
橋渡しできる間隔よりも大きい場合には、スペーサとし
ての約グ。６順（０゜／ｆｉｎ）のワイヤ６．２をＬ形
部材の交叉部に形成された隙間に入れて溶接する。そし
て、各り形部材とワイヤとの間に全長にわたって別の溶
接部６３を形成し、モジュールに安定性を与える。隣接
り形部材間の間隔は変わる場合があるので、種々の直径
のワイヤその他の適当な充填材料、又は種々の太さ及び
長さの帯材を隣接り形部材に溶接して両部材を一緒に保
持してもよい。

第３図、第り図及び第１０図に示した基板／４’は、各
セル／６に入れられるようになっている燃料集合体の底
部ノズル６ダを受ける開口３０を有する。第１Ｏ図に示
すように、開口３０は、底部ノズ・ルＡ４Ｚよりは大き
いがその上方部ＡＡよりは小さい寸法のものである。開
口３θの壁は底部ノズル６グの側面を補完する形状の斜
面にｇを有しており、この斜面６ｇがモジュール内に置
いた時の燃料集合体を支持する表面領域になる。

更に、開口３０は、一つの場所から別の場所へ基板ｌｌ
Ｉのみを或は基板とセルとを運ぶリフト装置の接近を可
能にするべく部分的に変更されている（第３図、第３図
及び第１θ図）。かかる接近を可能にするため、四つの
開口３θの各々は、図示しないリフト装置を受けるに足
る大きさを有して反対方向に指向する溝３コを備える。

リフト装置は溝３コを通って嵌合するのに十分な長さの
ものであり、嵌合後に９００回転すれば、持ち上げるた
め基板／＆の下側に係合する位置にくる。リフト装置が
基板に係合すると思われる領域において基板／ｆに強度
を付与するために、基板／４ｔにある溝３２と同−設計
の昇降用開口を有するコ、！ｒ　ａ　ｃａｒ　（／　ｉ
ｎ）のステンレス鋼ブロッククＯ（第９図）を、第３図
に示した四つの位置において基板の下側に溶接する。

持上げる基板及びモジュールの大きさに応じて。

もっと多数又は少数の開口を設けてもよい。ステンレス
鋼ブロック７０はリフト装置を保持する溝７／を含む。

この溝り／は、リフト装置を溝３．２を通して挿入し基
板持上げ位置へ９０°回転させた後、該リフト装置の回
転を阻止するように図示の態様で配設されている。基板
を持ち上ける時、基板を一つの位置から別の位置へ移す
間にリフト装置が揺れても、即ち振動しても、溝り／は
リフト装置の回転を阻止する。

基板／ゲの下にある水平調節装置は、水平調節パッドが
貯蔵プール床面の傾斜に従うように設計されていると共
に垂直軸及び水平軸に関する構造の真の方形性を達成す
る故に、特願昭５７−１２１３９３号明細書に記載され
た構造と類似している。第２図及び第１０図に示したよ
うに、各隅部の水平調節パッド＝６は基板／Ｆの水平調
節のため貯蔵プール床面り３上に置かれており、貯蔵プ
ール床面上の受台７コは拘束を受けずに自由に移動可能
である。受台は、垂直円筒壁７６につながる凹面７ダを
含む。下端に球面ざＯを形成せしめた水平調節ねじ７ｇ
はこの凹面７グに合う形状のものである。水平調節ねじ
りｇの下端を受台７２に入れた後、保持板ざコを受台ク
コに溶接する。空間ｒｅを残しであるので、水平調節の
ため必要ならねじの下端をこの空間に進入させることが
できる。水平調節ねじにあるねじ山ざ６が支持パッド？
０のねじ山ｇＢこ噛み合っているので、溝？Ｊ内に工具
を入れて水平調節ねじ７ｇを回転させるき、支持パツド
タ０は垂直方向に移動する。支持パッド９０は基板／グ
の底面に取り付けたグ枚の板？ｆの内面に溶接されてお
り、基板ｌ１１．の下側ｌこは半径方向に隔置された支
持腕ｑ！ｒが溶接部り６により取り付けられている。

水平状態に基板／４（を調節するため、水平調節パッド
コロを基板隅部の下に配設し、別のパッド：１ｇを基板
中央領域の下の選択位置に入れる。基板及びその上のセ
ルの水平調節をするには、受台クコの底面を傾斜させる
ように、即ち貯蔵プール床面り３の傾斜及び高さに合わ
せるように、各水平調節ねじ７ｇを所定量だけ所定方向
に動かす。床面に高低があれば、水平調節ねじりｇの軸
心が垂直面内に位置するまで、受台及び水平調節ねじの
相補的形状の球面を互いに関し調節する。溝９コに工具
を挿入し水平調節ねじ（軸受として機能する）を回転さ
せることによって、支持パッド？Ｏは板９グを介して基
板を垂直方向に移動させる。従って、基板は所望位置ま
で下動又は上動させられる。この操作を各隅部のパッド
及び中央領域のパッドについて繰り返し、基板／＜＋！
を調節して所望位置につける。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモジュラ使用済み燃料ラックの斜視図
、第２図は第１図の使用済み燃料ラックの正面図、第３
図は第１図及び第２図に示した使用済み燃料ラックの平
面図、第７図は、モジュラ構造にするために構造的に相
互に接続する前にセルをどのようにして形成しどのよう
にして位置決めするかを説明する、第１図及び第２図の
モジュラ構造の一部の平面図、第Ｓ図は隣接セル間の隙
間が最適な大きさである場合に二つの隣接セルを接続す
るのに用いる接続ワイヤの詳細図、第６図は隣接セルが
最適な大きさよりも密接している場合にどのようにして
隣接セルを溶接して一緒にするかを説明する、第Ｓ図に
類似する図、第７図は第３図に示したモジュラ構造の上
部右側隅部の平面図、第３図は、基板の下側に溶接され
ていてモジュラ構造を支持すると共に、基板を持ち上げ
一つの場所から別の場所へ運ぶのに望まれる形状を有す
る開口を含むブロックの底面図、第９図は第３図の■−
Ｘ線断面図、第１Ｏ図は、基板及びその上に装着された
セルの水平調節を行なうのに使用する装置を示す、第７
図のＸ−Ｘ線断面図である。 ／グは基板、／６はセル、３０は基板の開口、３グはＬ
形部材、３６は中性子吸収物質、り６゜４ｔざ、左θ、
！ｒ２は壁である。 第１頁の続き ０発　明　者　ウィリアム・マーティン・フリン アメリカ合衆国フロリダ州ペン サコラ・ウィツトニー・ドライ ブ６８５ ５１３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 貯蔵プールに核燃料集合体を貯蔵するための燃料ラック
   モジュールであって、複数の核燃料集合体を支持するに
   足る大きさを有し且つ冷却材流のために一様に隔置され
   た開口を有する基板と、この基板に垂直に装着した複数
   のセルとを備え、各セルは横断面が正方形であると共に
   基板にある前記開口の一つを囲む壁を有していて、該セ
   ルを冷却材が上方へ流れる燃料ラックモジュールにおい
   て、隣接するセルの角部はそれ等の長さ沿いに互いに結
   合されていてモジュールを形成し、該モジュールにある
   セルの周辺列の外壁を除く各セルの壁が該モジュール中
   において隣接するセルと共通しており、前記共通の壁に
   は中性子吸収物質が設けられていることを特徴とする燃
   料ラックモジュール。