JPS6017076B2 - 核燃料貯蔵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、使用済み燃料素子貯蔵装置、特に耐震型の燃
料貯蔵装置に関するものである。

従来の技術 核燃料集合体は原子炉から取出された後にも放射能を有
し、従って反応度が許容レベルに落ちるまで水のプール
中に貯蔵される。

燃料集合体は毒物質を介在させまたは介在させないで間
隔を置いて配置され、非臨界配列を形成させ、プールの
水が燃料素子の上を流れてこれらを冷却するようにする
。燃料集合体を囲む箱があってもなくても、各種の格子
組立体はプールの床から支持されており、壁に対して支
えられている。

この構造はある程度の伸びを許容するように設計されね
ばならない。何故ならば燃料貯蔵たなはそれが配置され
ているコンクリートとは異つた伸び方をするからである
。この燃料貯蔵たなもまた壁に締付けるかまたは床にし
っかりと固定するかにより地震力に耐えるように取付け
ねばならない。何れの場合においても、伸びに対する考
慮がこれらの配置においてはらわれねばならない。地震
力は燃料貯蔵たなおよび（または）燃料集合体および燃
料貯蔵たなの構成部分を介してつたわるので、個々の都
材は合力に耐えるように設計されねばならない。

このことは、所要の安全な燃料貯蔵たなを構築するのに
費用がかかることを意味する。発明の目的 本発明によれば、燃料支持用格子構造体を、防水性材料
で作ったプールの水の中に配置する。

この格子構造体はプールの壁から間隔を置いて配置し、
上方からケーブルにより支持する。地震力による水平加
速度は支持部材およびプール壁の運動を生じさせる。こ
の時、全方向に可榛性を有するケーブルで格子構造体を
支持し続けているので、このケーブルは格子構造体の水
平向の運動に寄与しない。従って著しい地簾力が支持構
造体から伝達されるものではない。燃料貯蔵たなにはプ
ールの中の水の運動による水平力のみが印加される。

水の力は格子構造体の表面に一様に分布される。また水
は格子構造体の構成部材の周りを流れる性質があるため
に、燃料貯蔵たなはその最初の位置に留まろうとする榎
向がある。充分な隙間をプールの壁との間に残しておけ
ば、地震の水平力が作用しても燃料たなの運動はゼロと
なり壁に衝突することがない。しかしこのような解決策
には若干の余裕を与えねばならない。何故ならば燃料貯
蔵たなには水自体の運動によりいくらかの加速度が生じ
、この燃料貯蔵たなの動きをゼロとすることができない
からである。若しも燃料貯蔵たなが水中でなく空気中に
支持されるものであれば、地震力の振動数は吊下げ装置
の固有振動数に近付いて、装置全体が著しく振り廻され
る可能性がある。しかしながら、水の存在は燃料貯蔵た
なの振動に減衰作用を与えるのでこのような問題が回避
される。ケーブルはほゞ垂直であり、プールの中心に燃
料貯蔵たなを自然に位置させるようになる。

ケーブルの長さが予期される地麓変位の１０倍であれば
、全変位の間ケーブルを介し伝えられる力の水平成分は
燃料貯蔵集合体の重量の１０％に制限される。格子構造
体はなるべくはプールの幅より大きい距離だけ実質的に
水面より下方に配置される。

表面水は地震時に著しくじよう乱されるが、一方の側か
ら他方の側への水の優勢な運動はプールの上方部分に限
られる。深さが増すと、地震時の水の動的な力を減少す
るのである。格子構造体より上のレベルにおけるプール
の周辺に配置された水平じやま板はさらに、地震時にそ
の領域における水の垂直方向の運動を制限する。従って
水の動的な運動はこの水平じやま板より上方の領域にお
けるものに制限される。これらの水平じやま板は防水性
のものでなくてもよいが、支持ケーブルは水平じやま板
を通るので支持ケーブルの水運動を許容するように考慮
しなければならない。実施例 以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例により本
発明を詳細に説明する。

地中に構築したプール１川こは規準水面１４まで水１２
を満たしてある。

大地にささえられている支持構造体１６は水平ビーム１
８を有するものとして形成されている。この水平ビーム
１８は大地にしっかりと支えられており、プールの上に
片持ばりとして突出している。水平ビーム１９は水平ビ
ーム１８上に支持されており、プールの辺縁を横切って
鮭在している。格子構造体２０は第３図に示すように格
子ビーム２２と貯蔵箱２４とで形成されている。

貯蔵箱２４とで形成されている。貯蔵箱２４は従来のや
り方で燃料集合体を貯蔵するに通したものである。端部
榛２６（第２図）が格子ビーム２２に接続してあり一体
構造をなしている。このようにして、燃料を支持する格
子構造体が形成されるが、他の従来構造のものも燃料を
支持する格子構造体として使用できる。第２図において
最も良く判るように、格子構造体２０はプールの壁から
間隔を置いて配置されている。

すなわち格子構造体２０は垂直のケーブル３０１こより
支持されている。これらのケーブルは０その下端を格子
構造体に、またその上端を支持構造体１６に取付けてあ
る。これらのケーブルは格子構造体とその内蔵の燃料集
合体とを吊り下げて上から支持している。格子構造体の
設置深さはプールの規準レベルより充分に下方であるが
、貯蔵タ箱２４がプールの床から間隔を隔てて位置する
ような深さとする。このようにすると、従来の貯蔵たな
において同じ高さとする作業を要した非平坦床構造の問
題は関係がなくなる。ケーブルは可榛性を有し、水平の
どの方向にも自由に曲がる。ス０テンレス鋼のケーブル
が好適なものではあるが、もちろん、このようなケーブ
ルに代え、自在継手を有する剛性榛あるいは可操性の棒
を等価手段として用いることができる。地震波はどの方
向からでも入釆するので、上述のケーブルないしは棒は
夕どの方向にも自由にたわめなければらない。この構造
によれば、プールに対する格子の構造上の伸びは問題と
ならにし、ことが判るであろう。何故ならばケーブルは
容易にこの伸びを吸収するからである。０ 燃料貯蔵た
なの設計に対する耐震規準を考えると、最初の決定は、
考えられるべき地震の大きさに関してなされなければな
らない。

地震の垂直成分はわずかなもので、ほとんど重大な問題
とならず、従ってこの種貯蔵たなにおいて問題とはなら
ない。これに対し水平成分は加速度をもって或る距離だ
け大地を物理的に動かすものである。このようにして大
地は、一様な周波数あるいは変化する周波数をもって周
期的に動される。従来の設計では、格子構造体とプール
の肇との間の間隔は少なくとも予期される地震変位に等
しくとることとされている。地震時には、支持構造体１
６は水平変位により加速息される。可榛性のケーブルは
この力を伝えない。伝えられ得る力は、支持体１８が横
に動くのに対し格子が最初の位置に留まっていることを
考えると、張力の水平成分である。ケーブル３０が長が
ければ長い程、格子には小さい力しか伝えられない。ケ
ーブルの長さと予期される変位との比は１０：１程度と
することが適当であると考えられる。こうすると、格子
に作用する水平力を、最大変位に対しても格子の重量の
１′１０に制限することとなる。このことは、格子の上
の負荷が変位の関数ではなく地震の加速度の関数であり
格子の負荷が貯蔵された燃料集合体の重量の数倍である
という従釆装置と対照的である。従って本発明によれ‘
ま格子構造体に作用する動的な力が実質的に減少せしめ
られることが判る。地震時には、プールの壁も動き、そ
の中の水もこの動きに従う。

上表面の水は周り１こはね散るが、一様な加速力により
水平に対してある角度に傾いた直線状の水面を形成する
こととなることに注目されたい。この状態に達するため
に、下方のレベル側からの幾らかの水が上方のレベル側
へと流れる。この水の一次流れはプールの上方部分で生
ずるが、プールの底部では殆んど流れは生じない。貯蔵
たなをプールの幅より大きい距離だけ水面の下方に配置
することはたなの深さにおけるこの流を減らすこととな
る。プールの下方部分における水が水平方向に変位させ
られると、この水はまたその作用を支持格子および各貯
蔵箱に及ぼす。貯蔵箱との間には関口があるために、水
はこの間を流れ、従って貯蔵箱は水の全加速力を受け止
めるものではない。しかしながら、′貯蔵箱が受ける力
はその表面に亘つて可成り一様に分布される。従って、
著しい加速力は生じるが、この力は従来装置におけるよ
うに貯蔵構造体の各別の部分に課せられずにむしろ一様
に分布されることとなる。水による燃料たなのこの運動
の効果は前述の壁との間隙のほかになお余裕を与える要
因となる。空気中に支持された構造体の場合には地震時
には信頼できるほど安定ではない。

特に、若し地震の周期が支持されている構造体の固有振
動数に近付くと、甚しく振り廻されることとなる。しか
しながら、本発明においては「装置は水中に支持されて
いて、水が大きい減衰効果を与えるので空気中で構造体
を支持することにより経験される問題を回避することが
できる。支持ケーブルはほゞ垂直である。

垂直からの偏りは僅かであれば許容されるものの、ケー
ブルが垂直から実質的に外れることがないようにするこ
とは重要なことである。若しケーブルが垂直でないと、
地震入力の方向によってはケーブル間の負荷に不均衡を
生じ、支持された構造体に実質的な垂直の動きを課する
こととなる。図示されたような支持ケーブル３０は貯蔵
たなの２つの向合った辺縁に示されている。

所望によりケーブルは貯蔵たなの全周辺に配鷹する。ま
たは、支持点が貯蔵たなへの接続部の直上にありさえす
れば、何本かのケーブルは貯蔵たなの周緑から内方の位
置の何処に配置してもよい。プール中でしぶきを生ずる
水の動的な力に対する防護手段として、水平じやま板４
０が、格子構造体２０の上方の位置においてプールの外
壁の周りに配置してある。

これらの水平じやま板は地震時における水面１４の変動
に応じてプールの辺縁において水が上方または下方へ流
れようとするのを制限する。こうの水平じやま板は耐水
性でなくてもよいが、ケーブル３０がここを通って下に
のびているのを考慮せねばならない。水平じやま板の存
在はプールの下方部分における水をさらに安定化し、こ
れにより水の運動による有害な動的な作用を回避できる
。第４図について見ると、多数の平行な格子ビーム２２
はケーブル３０により吊下げられている。端板４２は恒
久的にビームに溶接されており、垂直負荷はこれらの端
板を介して伝達される。取外しできる端板４４は溝穴を
有する方形の板からなり、これが格子ビーム２２に上方
から係合しており、格子ビームが動かないように連結し
ている。またこれらの端板４４は支持格子の間に置かれ
た貯蔵箱の保持板としても役立っている。貯蔵箱４６は
方形をしていて、後から入れられる燃料集合体を支持す
るために下方部分に支持装置を有している。

これらの貯蔵箱はステンレス鋼製であってもよいが、好
適にほう素を含有する叢物質製であるものとする。各貯
蔵箱は、格子ビーム２２に載るように上端に上部フラン
ジ４８を形成してある。各貯蔵箱はまた外部にスベーサ
５０を有しているが、これらのスベーサは貯蔵箱が互い
に間隔を置いて位置するように作用する。貯蔵たなのこ
の簡易かつ低価格の構造は、貯蔵たなに作用する地震力
の大きさを減少せしめ、かつ貯蔵たなに加えられる地穣
力の分布を改善ことにより始めて可能となったのである
。この貯蔵装置はまた、その構造上スペースが必要であ
るといような制約ないこ、燃料集合体ないいま貯蔵箱の
物理的な制限および臨界における制約だけに支配され、
コンパクトな燃料集合体の貯蔵を可能にする。貯蔵箱を
毒物質製のものとすればさらにコンパクトなものとする
ことができる。貯蔵たなの細立はプール中でケーブル３
０から格子ビーム２２を支持することに始まる。

端板４４の１つを取除き、貯蔵箱５２をこの端板を敬除
し、た場所に隣接する位置に吊り下げる。この貯蔵箱５
２はその上部フランジ４８が格子ビームの上にあってス
ベーサ５０が格子ビームの下にあるような高さ‘こ吊り
下げられる。貯蔵箱５２は、それ自身が格子ビーム間に
丁度はまるような寸法であるので、格子ビーム間に向う
側の端板４２の方へと水平に移動せしめられる。このよ
うにして、貯蔵箱は上部フランジ４８により支持される
ようになる。次いで次の貯蔵箱を吊り下げ、先に設置さ
れている貯蔵箱に隣接するように移動せしめてゆく。こ
のようにしてふたつの隣接する格子ビーム２２の間に一
杯に貯蔵箱を戦遣した後、端板４４をかけ渡すのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示すプールの垂直断面図、第２
図は水平じやま板を取除いて示す第１図の装置の平面図
、第３図は格子の形成方法を示す格子ビームを通る垂直
断面図、第４図は格子の平面図、および第５図は第４図
に示す格子の立面図である。 １０・・・…プール、１２・・・・・・水、１６・・・
・・・支持構造体、１８…・・・水平ビーム、２０・・
・・・・格子構造体、２２・・・格子ビーム、２４・・
・・・・貯蔵箱、２６・・・・・・端部棒、３０・・…
・ケーブル、４０・・・・・・水平じやま板、４２・・
・…端板、４４・…・・端板、４６・・…・貯蔵箱、４
８・・・・・・上部フランジ、５０・・・・．・スベー
サ、５２・・・・・・貯蔵箱。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐水材料で形成され大地につながっているプールと
   、このプールに満たされた水と、前記プール中にプール
   側部から間隔を隔てて配置された燃料支持用の格子構造
   体と、大地につながつている複数の支持部材と、前記格
   子構造体に下端で取付けられ前記支持部材に上端で取付
   けられたほゞ垂直の自在にたわむことのできるケーブル
   とを包含して成る核燃料貯蔵装置。