JPS61155995A - 使用済原子燃料貯蔵キヤスク - 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】 本発明は、原子炉から取り出した使用済原子燃料の長期
保存に関し、特に使用済燃料を支持し使用済燃料から出
る熱を消散させるバスケットを有する使用済燃料貯蔵キ
ャスクに関する。上記のバスケットは、使用済燃料の貯
蔵スロットを提供し熱をキャスク壁部に伝える複数の格
子組立体を持つ。

原子炉に原子燃料を供給する代表的な燃料集合体２０を
第１図に示す。燃料集合体２０は、底部ノズル２０及び
上部ノズル２４を有し、これらのノズルの中間部分に細
長い燃料棒２６が配設されている。各燃料棒２６は、た
とえば市販の「ジルカロイ−４」 （Ｚｉｒｃａｌｌｏｙ−４）のようなジルコニウム合金
製の円筒形ハウジングを持ち、ロー２３５を濃縮した核
分裂性の燃料ベレットが充填されている。燃料棒２６の
集合体の内部のノズル２２と２４との中間部分に管状の
案内部材（図示せず）が配設され、移動自在に取り付け
られた制御棒（図示せず）及び計測機器類（図示せず）
を収納している。これらの管状案内部材の両端部にはノ
ズル２２及び２４が取り付けられ、複数の燃料棒２６の
骨格支持体を形成しているが、燃料棒はノズル２２及び
２４に永続的に取り付けられてはいない。格子部材２８
は孔部を持ち、燃料棒２６及び管状案内部材が上記孔部
を貫通して延伸し、これらの部材が一体に束ねられてい
る。加圧木型原子炉用に市販されている燃料集合体は、
設計に応じて、１７９本から２６４本の燃料棒から成る
、代表的な燃料集合体の長さは約４．１ｍ、幅は約１９
．７ｃＩＩｌで、重量は約５８５ｋｇであるが、正確な
寸法は設計によって変わることは容易に理解できるもの
と考える。

加圧木型原子炉で約３年間の使用寿命経過後に、燃料集
合集合体２０はＵ−２３５が減損する。また、燃料棒２
０には様々に異なる半減期を持つ種々の核分裂生成物が
存在する。燃料集合体２０を原子炉から取り出した時点
では、上記の種々の核分裂生成物が強い放射能及び熱を
出すので、燃料集合体２０は短期間硼酸含有水のブール
３０（第２図参照）に移される。

代表的なブール３０の深さは１２．２ｍである。ブール
３０の底部に位置する多数の使用済燃料ラック３２には
、燃料集合体２０を鉛直向きに収納する貯蔵スロツート
３４が設けられている。ブール３０の底部には、キャス
ク・づラド３６がある。

燃料集合体２０がブール３０の内部に貯蔵されている期
間中に、燃料棒２６の内部の使用済燃料の組成が変化す
る。半減期の短い同位元素は崩壊し、その結果として半
減期の長い核分裂生成物の割り合いが増える。従フて、
燃料集合体２０から出る放射能及び熱は比較的短期間に
減少し、最終的には熱及び放射能が極めて低い状態に達
°する。しかしながら、このような低レベルにおいても
、燃料棒２６を極めて長期間にわたって周囲環境から隔
　・離しておかねばならない。

乾式貯蔵キャスクは、使用済燃料の長期貯蔵の一つの方
式を提供する。恐らくは１０年程度ブール３０の内部で
保存した後に各燃料集合体から出る熱が０．５乃至１．
０キロワット程度の所定量に低下した後に、開口したキ
ャスクをブール３０に下ろす。遠隔制御により、使用済
燃料をキャスクに移し、次いでキャスクを密封し硼酸含
有水を抜く。その後、キャスクをブール３０から取り出
して、地上の貯蔵区域に運んで長期間貯蔵する。

この種のキャスクに課される要求は、かなり厳しい。キ
ャスクは、長期間にわたって、化学的腐食に耐えるもの
でなければならない。更に、機械的に充分に頑丈であっ
て、長期貯蔵時及び落下等の事故や荒い取り扱いにあっ
たときでも、僅かな破壊や破損も起こさないものでなけ
ればならない。更に、キャスクは使用済燃料から出る熱
を周囲環境に伝え、しかも周囲環境を使用済燃料から出
る放射能から遮蔽しなければならない。ジルコニウム合
金製のハウジングの劣化を防止するために、燃料棒２６
の温度は最大許容温度以下、たとえば３７５℃以下に保
たれていなければならない。キャスク内部で連鎖反応が
持続できないよう、即ち実効臨界係数Ｋｅｆｆが１以下
であって自己持続反応が起こらないようにしなければな
らない。上記の要求は、完全な信頼性をもって貯蔵機能
を満足しなければならないキャスクに厳しい要件を課す
。

従って、本発明の主たる目的は、核分裂生成物及び放射
能が周囲環境に逸出しないよう防止するとともに、使用
済燃料から出る熱を放散させる機械的に頑丈な貯蔵キャ
スクを提供することである。

上記の目的に鑑み、本発明は、内部に空洞部を持ち、上
部と、床を形成する底部と、上部と底部との間に延びる
側壁部とから成る容器と、周縁部を持つ複数のディスク
形格子集合体と、前記格子集合体を前記空洞内部の離間
位置に同軸状に取り付けて格子集合体の周縁部を前記側
壁部に隣接させる手段とから成り、各格子集合体は相互
に接続されて複数の長方形開口部を持つ行列を形成する
複数の板から成り、前記格子集合体の複数の開口が同一
位置に位置合わせされて複数の貯蔵スロットを形成する
使用済原子燃料の長期貯蔵用のキャスクであって、前記
の複数の板に複数のブロック部材が固定されて前記の格
子集合体の前記周縁部を形成しており、使用済原子燃料
貯蔵時には前記側壁部と加圧接触して、前記格子集合体
から前記側壁部に熱が容易に伝えられるよう構成したこ
とを特徴とするキャスクに関する。通常の工場作業温度
でキャスクの部材を製造するときには、格子集合体の直
径をキャスク内壁の直径よりも僅かに小さくしておき、
バスケットを容器内に挿入できるようにしておく。しか
しながら、使用済燃料を装入して貯蔵するときには、キ
ャスク内部の温度が上昇し、格子集合体が容器に対して
膨張して、格子集合体の周縁部が容器壁部と熱伝導接触
する。

本発明の一つの特徴は、容器壁部が、空洞部に僅かに突
き出した鉛直方向に離間させた複数のリングを含むこと
である。各リングが格子集合体に対応し、対応する格子
集合体−の周縁部に隣接した位置に配設されている。製
造時には、リングの直径は対応する格子集合体の直径よ
りも僅かに（たとえば約ＯＪｃｍ程度）大きく、バスケ
ットを容器に挿入する際にバスケットがつかえる危険を
避けるために、各格子集合体の直径及び対応するリング
の直径よりも僅かに小さくしである。このような直径の
相違により、挿入初期段階における誤差の許容度が大き
くなるばかりでなく、挿入操作の進行時において位置合
わせを補正する目視案内手段が提供される。

本発明のもう一つの特徴は、バスケットが複数の脚部を
持ち、間隔をあけて複数の格子集合体が上記の脚部に取
り付けられることで　″ある。各格子集合体の四つの金
属部材に孔部が設けられており、脚部はこれらの孔部を
貫通して延伸する。格子集合体は、孔部のどちらかの側
部で脚部に固定された上部リングと下部リングの中間部
分に拘束される。各リングの間隔は、格子集合体の厚さ
よりも僅かに大きく、キャスク内部の温度上昇による各
部材の膨張度の相違が許容される。

本発明の更に別の特徴は、燃料集合体を封入する端部開
口セルをバスケットの貯蔵スロットに挿入できることで
ある。各セルは四つの壁部を持ち、これらの壁部の寸法
は封入される燃料集合体の寸法に対応していて、「中性
子毒作用Ｊ、　（ｎｅｗｔｒｏｎ　ｐｏｉｓｏｎ）を行
う。これらのセルは、格子集合体のプレートに溶接され
かつセル壁部のうちの二つの壁部から僅かに離れた熱伝
導性楔部材によって、貯蔵スロットの内部に位置させら
れている。このように僅かに離して位置させることによ
り、特にキャスクにヘリウムを満たしたときに、セルが
バスケットと異なる膨張度であることが許容され、しか
もバスケットへの熱の伝達が行われる。

本発明の更に別の特徴は、容器壁部上にあるリングが対
応する格子集合体の厚さよりも幅広であり、バスケット
の挿入及び除去を容易にするために、リング及び格子集
合体周縁部に傾斜面が設けられていることである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を更に詳細
に説明する。

まず、最初に第１５図を参照して説明を始めると、本発
明のキャスク３８は、内部にバスケット４２が配設され
たほぼ円筒形の容器４０を有する。バスケット４２は、
鉛直方向に配設された分孔から成る多数の行列（マトリ
ックス）形の貯蔵スロット４４列を形成しており、各分
孔が使用済燃料集合体２０または燃料を集めて入れた金
属容器を入れるセル４６を収納している。以下に詳述す
るように、容器４０とバスケット４２とは別個に製造し
、バスケット４２を容器４０に挿入してキャスク３８を
つくる。

゛　次に第６図において、容器４０は、蓋部材５０を受
容する形状の上部を持つ基体部材４８を有する。基体部
材４８の内部に形成される空洞部５２は、床５６から立
ち上るほぼ円筒形の内壁５４を持ち、床５６は長期間に
わたる貯蔵期間中はぼ水平に保たれる。部材４８及び５
０は炭素鋼部分５８を有し、ステンレス製の内側被覆層
６０が炭素鋼部分に固定されている。炭素鋼部分は、厚
さ約３０ｃｍであり、周囲環境をガンマ線から保護する
働きをする。たとえば、部材４８をターンテーブルの上
に置き、部材４８を回転させながらステンレス鋼溶接棒
を使用して連続螺線路に沿って内面にステンレスを溶接
して部材４８の床５６及び内壁５４を完全にステンレス
鋼面で被覆する等の方接により、層６０を基体部材４８
に貼りつけることができる。この被覆作業時に、過剰の
ステンレス鋼を貼りつけることにより、後述する理由で
部材４８の内部に僅かに突き出た複数のリング６２．６
４．６６．６８及びフ０を形成させる。リング６２乃至
７０を付着させた後に、これらのリングを機械加工して
滑らかな円筒形の面を形成する。

更に第６図を参照して説明すると、部材４８及び５０の
炭素鋼部分５８は、樹脂等の中性子吸収材料７２から成
る厚さ約７．６ｃｍの層で取囲まれている。材料７２と
して使用するに適した樹脂は、イリノイ州、パーク・リ
ッジのルネッサンス・ドライブ１４２Ｇ　（１４２Ｇ、
　　　　　　次にＲｅｎａｉｓｓａｎｃｅ　Ｄｒｉｖｅ
、　Ｐａｒｋ　Ｒｉｄｇｅ、　ｌ１ｌｌｎｏｉｓ）　　
　　数の格のビスコ・プロダクツ（ＢＩＳＣＯＰｒｏｄ
ｕｃｔｓ）か　　　８６をら商品番号Ｎ、　Ｓ、−３で
市販されている。材料　　　によっ７２をステンレス鋼
外側層７４が取囲み、容　　　由によ器４０を周囲環境
から保護している。容器４　　　は、格０は、炭素鋼製
の冷却フィン７６を有し、好　　　ある。

ましくは炭素鋼を周囲環境による化学的腐食　　　　次
にから保護する処理を施しておく。フィン７６　　　合
体のは部分５８に溶接され、材料７２及び層７４　　　
　）９０を貫通して突き出している。本実施例の場合　
　　０．１、容器４０の高さが約４．８メートル、フィ
ン　　　０．１７６を除いた外径が約２．５メートル、
内径が　　　成る。

約１．７メートルである。使用済燃料を装入す　　　２
．Ｏｃｏ＋ると、キャスク３８の質量は１０万キログラ
　　　向きのムを越える。図示していないが、取り扱い
を　　　の中間容易にするために、基体部材４８の上部
及び　　　。同様底部に一対のトラニオンを取り付ける
とよい　　　みぞ１び板１ す、こ 第３図において、バスケット４２は複 子集合体７８．８０，８２．８４及び 有し、これらの格子集合体は脚部８８ て柱状に支持されている。後述する埋 り直径を僅かづつ変えであること以外 子集合体７８乃至８６は同一の構造で 第４図及び第５図を参照して、格子集 構造を説明する０行列（マトリックス は、板９２．９４．９６．９８．１０ ０２．１０４．１０６．１０８．１１ １２．１１４．１１６及び１１８から これらの板の高さは約２３ＣＤ＋、厚さは約である。た
とえば、板９６は５本の下 みぞ１２０を有し、これらのみぞは板 に延びて、板を６区画に分割している に、例えば板１１０は５本の上向きの ２２を有する。板９６のみぞ１２０及 １０のみぞ１２２は約２６．３ｃｍ間隔であのようなみ
ぞ間隔になっているため、 中心間の間隔が約２６．３ｃｍの貯蔵スロット４４　　
　ターが形成されることは明らかであろう。組立時　　
　上部。

には、板９４．９６．９８．１００及び１０　　　形周
。

２を板１０８．１１０．１１２．１１４及び　　　在に
。

１１６と直交させて保持し、次いで矢印Ａで　　　１３
示すようにみぞ１２０をみぞ１２２と嵌合さ　　　集合
せて、板の最上部から底部に延びる交差部を　　　らか
形成させる。その後、交差部の両面に沿って　　　方形
：全長にわたって延びる隅肉溶接により上記の　　　ら
の。

板を接合し、各交差部に２本の溶接部分を設　　　はぼ
ける。板９２乃至１０４を板１１０．１１２　　　　次
及び１１４の端部に至るまで溶接し、板１０　　　ると
６及び１１８を板９６．９８及び１００の端　　　８６
部に至るまで溶接して、行列９０の製造を完　　　底面
了する。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　る
状。

次に、第７図に示すように、行列９０を製　　　−裏作
した後に、ブロック１２４乃至１５４を板　　　集合・
９２乃至１１８に溶接して、はぼ円形の金属　　　スケ
周縁部を持つ行列９０をつくる。ブロック１　　　脚部
ンテーブル上に取り付は機械加工して、斜面１５８及び
底部斜面１６０を持つ円は部１５６をつくる。脚部８８
を滑動自反納する孔部１６２をブロック１２８．６．１
４４及び１５２に穿孔して、格子本の製作が完了する。

上記の説明から明なように、上記の構成により２４個の
正川口部を画成する複数の板を有し、これ反と熱伝導接
触している周縁部を有する円板形の格子集合体が得られ
る。

に、第３図及び第６図を参照して説明す、バスケット４
２の格子集合体）６乃至１よ脚部８８の上部に位置し、
脚部８８の１６４が容器４０の床５６と接触してい想で
、対応するリング６２乃至７０と同ざの位置に置かれる
。即ち、最上部リング７８は最上部リング６２と対応し
、バット４２を容器４２に挿入したときにはＢ８に支持
されて格子集合体７８の周縁れる。上記のように位置合
わせされた態様を第９図に示しであるが、第９図かられ
かるように、各リングには斜面部１６６が設けられてい
る。同様にして、第二の格子集合体８゜は第二のリング
６４に対応しバスケット４２を容器４０に挿入したとき
には脚部８８に支持されて格子集合体８０の周縁部１５
６がリング６４と合致する位置に置かれ、第三の格子集
合体８２は第３のリング６６に対応しバスケット４２を
容器４０に挿入したときには脚部８８に支持されて格子
集合体８２の周縁部１５６がリング６６と合致する位置
に置かれ、第四の格子集合体８４は第四のリング６８に
対応しバスケット４２を容器４ｏに挿入したときには脚
部８８に支持されて格子集合体８４の周縁部１５６がリ
ング６８と合致する位置に置かれ、最下部格子集合体８
６は最下部リング７０に対応しバスケット４２を容器４
０に挿入したときには脚部８８に支持されて格子集合体
８６の周縁部１５６がリング７０と合致する位置に置か
れる。

更に第３図を参照して説明を続けると、格子集合体７８
乃至８６は、脚部８８に固定された底部リング１６８に
より脚部８８上に支持される。後述する理由により、脚
部８８の格子集合体７８乃至８６の上面から僅かに上方
に離れた位置に上部リング１７０が固定されており、図
示の都合上第３図においては、リング１７０と格子集合
体の上面との間隔を誇張して示しである。図から明らか
なように、格子集合体は対応する底部リング１６８ＥＬ
び上部リング１７０の中間部分に拘束されており、各格
子集合体は、格子集合体の厚さとリング１６８からリン
グ１７０への間隔との　　　　′差に等しい距離分だけ
脚部８８に対して移動できる。

バスケット４２を組み立てた後、バスケットをターンテ
ーブル上に取り付けて、格子集合体７８乃至８６の周縁
部分を再び機械加工して、互いに同心円状の周縁部に僅
かな製造偏差が残らないよう確実に処理する。更に、周
縁部１５６を機械加工して僅かに異なる直径を持つよう
に加工し、バスケット４２の最上部格子集合体７８から
最下部格子集合体８６に向かうに従って直径が減少する
ように加工する。好ましい一実施例においては、格子集
合体７８の直径は約１６９．８７５ｃｍ、格子集合体８
０の直径は格子集合体７８の直径よりも０．６３５ｃｍ
小さく、格子集合体８２の直径は格子集合体８０の直径
よりも０．６３５ｃｍ小さく、格子集合体８４の直径は
格子集合体８２の直径よりも０．６３５ｃｍ小さく、格
子集合体８４の直径は格子集合体８４の直径よりも０．
６３５ｃｍ小さい。従って、格子集合体７８乃至８６の
周縁部は同心円状の円筒形を形成し、直径が約０．６３
５ｃｍづつ相違し、最上部格子集合体７８の直径は最下
部格子集合体８６の直径よりも約２．５４ｃｍ大きいこ
とになる。

バスケット４２の板９２乃至１１８、ブロック１２５乃
至１５４及びリング１６８ＥＬび１７０は、熱を伝える
金属からで精ている。

好ましい実施例ではバスケット４２の材料としてアルミ
ニウムが使用されるが、銅等その他の金属類も好適な材
料である。

バスケット４２によフて形成される貯蔵スロット４４を
利用して、燃料集合体２０もしくは集めて一体にした使
用済燃料またはこれらの両方を貯蔵する。集積貯蔵をす
る場合には、燃料集合体から燃料棒２６を取り出して、
単一の燃料集合体よりも多数の燃料棒を保持する金属製
の集積容器に入れる。集積貯蔵用のキャスク３８を製造
するためには、゛後述するようにバスケット４２を容器
４０に挿′入し、水面下で使用済燃料の入った集積容器
を貯蔵スロット４４に移す。しかしながら、一つまたは
それ以上の貯蔵スロット４４を燃料集合体２０の貯蔵に
使用する場合には、バスケット４２を容器４０に挿入す
る前に、燃料集合体貯蔵スロットに燃料棒２６を受容す
るセルを配置しておく。

次に、第１０図及び第１１図を参照して、セル４６につ
いて説明する。厚さ約０．１９ＣＩＩｌのステンレス鋼
製の外殻部材１７４は、燃料集合体２０を収納するに充
分な大きさの正方形断面を持つ区画を画成する４面の細
長い側面を有する。断面積は、特定の燃料集合体の寸法
によって異なり、きちんと嵌合が行なわれるように定め
る。部材１７４の底部端１７６は開口しており、部材１
７４の上部端には外　〜向きに曲げられたフランジ１７
８が設けられていて、これらのフランジは燃料集合体２
０をセル４６に入れる漏斗となる。炭化硼素等の「中性
子毒物質Ｊ　　（ｎｅｕｔｒｏｎ　ｐｏｉｓｏｎ）から
成るシート１８２を支持するために、厚さ約０、Ｏ８Ｃ
ｍのステンレス製覆い部分１８０が外殻部材１７４に溶
接されている。厚さ約０．１９ｃｍのシートは、キャス
ク３８に燃料集合体を装入してキャスク３８をブール３
０の内部に保存したときに、燃料集合体２０から放出さ
れる中性子を減するために設けられたものである。即ち
、キャスク３８が水と燃料集合体２０とを収納している
ときに、自己持続性の連鎖反応が起こる危険を避けるた
めに、シート１８２の働きにより、臨界係数Ｋｅｆｆが
１以下に保持される。シート１８２は、燃料集合体が原
子炉の内部にあるときには連鎖反応を促進するように設
計されている燃料集合体相互間の核相互作用を制限する
。集積状態で燃料を貯蔵するときには、中性子毒物質は
事実上不必要である。ここで注意しておかねばならない
ことは、水が中性子を熱中性子化し、水抜き後において
は連鎖反応のポテンシャルは減少するので、装入処理時
にキャスク３８から水を抜いてしまった後においては、
シート１８２は既にその役割りを果たし終えているとい
うことである。

次に、第１２図、第１３図及び第１４図を参照して、バ
スケット４２によって形成される貯蔵スロット４４にセ
ル４６を取り付ける方法について説明する。各セルは、
例えば溶接により、最下部格子集合体８６に固定される
。水抜きを容易にするために、セル１７２の底端部１７
６は、脚部８８の底面１６４よりも僅かに上方に配設さ
れている。セル４６は残りの格子集合体７８．８０．８
２及び８４には固定されていない。何故なら、セル４６
を格子集合体７８．８０．８２及び８４にも固定した場
合には、水抜きに続いてキャスク３８の内部の温度が上
昇すると、セル４６の膨張率とバスケット４２の膨張率
とが相違するために、構造体内部に無視できない内部　
　　・応力が発生し、問題がある。セル４６を格子集合
体７８及び８４に固定する代わりに、熱伝導性楔状体を
使用してセルを格子集合体７８乃至８４の内部の適宜な
位置に位置させ、セルが格子集合体の軸方向に移動でき
るように保持する。電気分解反応を避けるために、楔は
好ましくはアルミニウムまたは銅等のごとき格子集合体
７８乃至８４の板９２乃至１　　１８の材料と同一の金
属からつくる。第１３図は、わかり易くするためにフラ
ンジ１７８を省いて、格子集合体７８の一部分とセル４
６の上部を示す上面図である。第１３図かられかるよう
に、セル４６の一側部は滑動自在に板９８の上に乗って
おり、もう一つの側部（よ滑動自在に板１１４の上に乗
りている。セ？し４６の他の側部が楔１８４．１８６．
１８Ｂ及び１９０による横方向支持を受けており楔１８
６とセル４６の間には狭い間１５ｉｉ１９２が残され、
楔１８８とセル４６の間には狭ハ間隙１９４が残されて
いる。図示の都合上第１３図においては、間１！ｌ　１
９２及び１９４は誇張して示しである。

第１４図で楔１８４及び１８６の組み込み？示す。セル
４６を貯蔵スロット４４に挿入した後、隅肉溶接１９６
により楔１８４を板１１２に固定する。次いで楔１８６
を挿入し間隙ゲージを使用して間隙１９２を調整し〔、
使用済燃料貯蔵中にキャスクが最高温度たとえば３７５
℃、に達したときの楔１８６とセル４６との間隔が所定
間隔になるようにする。この所定間隙は、好ましくは、
約０．００５ｃｍ乃至０．０２５ｃｍの範囲内にある。

間隙調整後に、隅肉溶接１９８により楔１８６を楔１８
４に固定し、溶接２００を施して、板１１２と楔１８４
と楔１８６とを接合する。

同様にして、楔１８８及び１９０を調整し溶接して、間
隙１９４を好ましい０．００５乃至０．０２５ｃｍの間
隔にする。勿論、残りのセル４６も、格子集合体７８に
よって形成された開口部に入れ、同様の方法で格子集合
体ａＯ。

８２及び８４によって形成された開口部に入れる。

キャスク３８に燃料集合体２０を装入し水を抜き取った
後に、ヘリウムまたは窒素のような不活性ガスをキャス
ク３８に充填するのが好ましい。不活性ガスの代わりに
空気を用いることもできる。特に、ヘリウムは間隙！９
２及び１９４のような狭い間隔で熱を伝達し易いので、
好ましい。従って、セル４６からの熱は、板に接触して
いるセルの二側部を介して格子集合体の板に直接伝導さ
せるとともに、間隙１９２及び１９２と楔１８４乃至１
９０を介して残りの板に間接的に伝えられることは明ら
かである。間１！１ｉ１９２及び１９４は充分に小さい
ので、製造中、装入時及びキャスク３８を遠隔地の貯蔵
場所に運搬するときに、セル４６がバスケット４２の内
部でがたつくことはない、上述したように、間隙１９２
及び１９４が設けであるので、温度が変化した際にはセ
ル４６はバスケット４２に対して直線移動が可能になる
。燃料集合体をセル４６に挿入する前後における温度範
囲内でのセル４６とバスケット４２との線膨張の相違は
２ｃｍまたはそれ以上にもなる。更に、楔１８４乃至１
９０はセル４６をバスケット組立体４２の内部の適宜な
位置に保持し、セルの中心から中心までの間隔を本実施
例の場合には約２６．２ｃｍ　　に確実に保持する。中
性子毒シート８２に加えて、中心間距離が上記のように
等間隔に保たれるので、キャスク３８から水を抜く前に
おける臨界係数Ｋｅｆｆは確実に１以下に保持される。

上の記載を再掲すると、好ましい実施例における最上部
格子集合体７８の直径は １６９．８７５ｃ＋＋＋であり、残りの格子集合体の直
径は減少させである。容器４０の内部のリング６２乃至
７０も、機械加工により、直径を変えである。好ましい
実施例では、最上部リングの直径は約１７０．１８ｃｏ
＋、即ち格子集合体７８の直径よりも約０．３０５ｃｍ
大きい。リング６４の直径はリング６２の直径よりも０
．６３５ＣＤＩ小さく、リング６６の直径はリング６４
の直径よりも０．６３５ｃｍ小さく、リング６８の直径
はリング６６の直径よりも０．８３５ｃｍ小さく、最下
部リング７０の直径は更に０．６３５ｃｍ減少させであ
る。従って、リング６２乃至７０は、格子集合体７８乃
至８６の周縁部１５６と同様に、共通軸を持ち直径が０
．６３５ｃｍづつ異なる同心円状の円筒を形成する。更
に、容器４Ｏ及びバスケット４２を通常の工場温度で製
造した製作時の各リング６２乃至７０の直径は対応する
格子集合体７８乃至８６の直径よりも０３０５ｃｍ大き
い。

上記のごとく、格子集合体７８乃至８６とリング６２乃
至７０の直径を段階的に変えであるので、セル４６を上
述の方法により所定位置に入れた後におけるバスケット
４２の容器４０内への挿入が容易になる。バスケット組
立体４２及びセル４６は比較的大きくて重　　　　″く
、組立体４２と容器４０とは比較的密接に嵌合している
ので、直径が段階的に変えてない構成であると、容器４
０と組立体４２との軸方向位置が僅かに狂フたり、容器
４０が組立体４０に対して僅かな長手方向に位置ずれし
たときには、組立体４２を容器４０の内部に完全に挿入
する前に、組立体４２がつかえたり容器４０の内部で動
かなくなフてしまう可能性がある。挿入作業の初期段階
で、組立体４２及び内部に取り付けられたセル４６を容
器４０の上方に吊り下げたときには、格子　　　面１集
合体８６がリング６２を通過する際に集合　　　４２体
８６の直径とリング６２の直径の相違によ　　　０のり
、１．５ｃｍを越える間隔ができる。この間隔　　　性
かを目視で検知し、位置ずれを補正できる。バ　　　完
全スケット４２を更に容器４０の内部に降下さ　　　器
４せると、格子集合体８６とリング６４との間　　　出
し隔並びに格子集合体８４とリング６２との間　　　ケ
ラ隔は約１．２２ｃｍになる。これらの間隔を再び視　
　　た後挟し、不整合を補正することができる。直径が
段階的に変化するので、格子集合体８６がリング７０の
位置まで降下して、初めて直径の相違が０．３０５ｃｍ
になる。従フて、リング６２乃至７０及び格子集合体７
８乃至８６の直径が段階的に変えであることにより、挿
入工程の監視が容易になるばかりでなく、挿入工程のほ
とんど全工程を通じて許容される不正確度を大きくとる
ことができるという効果もある。また、格子集合体７８
乃至８６の斜面１５８及び１６０とリング６２乃至７０
の斜６６が設けられているため、バスケットの挿入また
は引き出し時における容器４内部でのバスケット４２の
つかえる可能減少する。バスケット４２が容器４０のに
挿入される前に、バスケット４２が容０の内部で動かな
くなった場合に、引きが必要になる。セル１７２を入れ
たバスト４２を完全に容器４０の内部に組入れのキャス
ク３８を第１５図に示す。

以下余白 キャスク３８の作動を以下に要約する。キャスク３８を
開口させブール３０のキャスク・パッドに下げ、燃料集
合体２０をセル４６に移し入れる。蓋部材５０をボルト
で所定位置に取り付け、水抜きと同時にガスをキャスク
３８に導入する。水が抜き取られるにつれて、キャスク
３８の内部の温度が上昇するので、長時間の乾燥は不要
である。キャスク３８の内部温度の上昇につれて、格子
集合体フ８乃至８６が半径方向に膨張し、バスケット組
立体４２と容器４０の膨張に差があるため、格子集合体
７８乃至８６と対応するリング６２乃至７０の直径の相
違０．３０５ｃｍは消失する。格子集合体７８乃至８６
の周縁部１５６は対応するリング６２乃至７０に圧接さ
れて、バスケット組立体４２と容器４０との間に熱の流
路が形成される。−例として、第９図に、キャスク３８
の内部が平衡温度に達して　　゛、格子集合体７８が対
応するリング６２に圧接されている状態を図示する。格
子集合体７８乃至８６は膨張の大きさが異なるため対応
するリング６２乃至７０へ接触するが、これは自己補償
性を持つことに注意されたい。たとえば、使用済燃料貯
蔵中に平衡温度が変化して、格子集合体７８乃至８６が
対応するリング６２乃至７０から離れたと仮定しよう。

このような分離により、格子集合体７８乃至８６からリ
ング６２乃至７０、更には周囲環境への熱の伝導が妨げ
られる。この結果、格子集合体フ８乃至８６の温度が上
昇し、格子集合体は再び対応するリング６２乃至７０に
圧接され、新しい平衡温度での熱伝導関係が再び確立さ
れる。

熱平衡時に、格子集合体７８乃至８６とリング６２乃至
７０とが互いに圧接し合わないとすると、集合体７８乃
至８６はリング６２乃至７０とは、直径が重なり合う意
味でしまりばめ関係になる。この状態は「直径方向のし
まりばめ」と見ることができ、格子集合体７８乃至８６
の周縁部１５６がリング６２乃至７０の表面と接触して
いる個所で、内部応力が発生する。キャスクの寸法が与
えられ、格子集合体７８乃至８６の直径とリング６２乃
至７０の直径との差が最初は０．３０５ｃｍであり、製
造許容誤差がプラスまたはマイナス０　、０３８ＣＩＩ
ｌであったとすると、キャスク３８が２４本の使用済燃
料集合体２０を収納し各使用済燃料集合体から１キロワ
ツトの熱が発生する場合には、熱平衡時における直径し
まりばめ量は約０．０３０５ｃｍ〜約０．１０７ｃｍの
範囲になる。その結果束じる内部応力は、約１０００乃
至４０００　ｐｓｉ　　（８９００万〜２億７６００　
　ダイン／ｃｍ２）の範囲になる。実験的に求めた上記
の圧力になるステンレス鋼とアルミニウムとの接触温度
の相違は約０℃乃至１．７℃の範囲に入る。

リング６２乃至７０を壁部５４に固定した鉛直配向軌道
に代え、バスケット４２の周縁部に対応する軌道を設け
ることにより、キャスク３８の変形実施例とすることが
できる。

挿入を容易にするために、好ましくは、軌道には傾斜を
つけておく。しかしながら、水平リングを用いずに、鉛
直配向軌道を使用すると、製造工程が複雑になる。

格子集合体７８乃至８６の直径がリング６２乃至７０の
直径と同じかまたは僅かに大きいバスケットを製造する
変形例も考えられる。挿入作業に先立ち、この変形例の
容器４０を加熱するか、または凍結Ｃ０２（ドライアイ
ス）等によりバスケット４２を冷却する。各部材が通常
の工場温度に戻ると、バスケット４２は容器４０と密接
に嵌合する。この変形例では、格子集合体７８乃至８６
とリング６２乃至７０との界面から硼酸含有水が除去さ
れ、熱流を下げる汚染物が界面に入らないよう確実に防
止される。

上述の説明から明らかなように、本発明の使用済燃料貯
蔵キャスクは、使用済燃料を受は入れる貯蔵スロットを
形成し、かつバスケットを容器内に挿入すると膨張して
格子集合体と容器壁部の間に熱伝導界面を与える格子集
合体から成るバスケットを提供するものである。上述の
説明は、ブール３０中の水に硼酸塩が添加される加圧木
型原子炉についての好ましい実施例を記載したが、本発
明を沸騰水型原子炉の使用済燃料の貯蔵に応用すること
ができることは当業者には明らかである。

上記の本発明の説明から、種々の修正例、変形例及び応
用例を案出することができ、これらの修正例、変形例及
び応用例は特許請求の範囲の均等物の範囲内に包含され
るものであることが理解できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、代表的な燃料集合体の斜視図である。 第２図は、使用済燃料集合体の短期間貯蔵用プールの上
面図である。 第３図は、バスケットの前面図であり、脚部に離間させ
て取り付ける格子集合体を示す図である。 第４図は、接続されて格子集合体の開口部行列を形成す
る板の上面図である。 第５図は、第４図に示した２枚の板を接続して行列を形
成させる方法を示す分解斜視図である。 第６図は、容器の鉛直断面図であり、容器の内壁部の一
部分を形成し、僅かに容器内部に突き出たリングを示す
図である。 第７図は、第４図の行列の上面図であり、行列に取り付
けられてほぼ円形の周縁部を形成する金属ブロックを示
す図である。 第８図は、周縁部に機械加工を施して円形にしかつ脚部
を入れる複数の孔部を穿孔した後の完成した格子集合体
の上面図である。 第９図は、対応するリングに圧接された格子集合体の周
縁部分を示す断面図である。 第１０図は、使用済燃料集合体を受容するセルの断面図
である。 第１１図は、第１０図に示し、たセルの斜視図である。 第１２図は、内部に複数のセルを取り付けたバスケット
の前面図である。 第１３図は、格子集合体に固定された熱伝導楔によって
所定位置に位置させられたセルを概略的に示す上面図で
ある。 第１４図は、第１３図の１４−１４線に沿って切断した
断面図である。 第１５図は、内部にセルが取り付けられたバスケットを
入れた容器から成るキャスクを第６図の紙面に鉛直な面
に沿って切断した断面図である。 ４０・・・・容器 ５２・・・・空洞部 ５４・・・・側壁部 ５６・・・・床 ７８．８０．８２．８４．８６・・・・格子集合体８８
・・・・脚部 ９０・・・・行列 ９２〜１１８・・・・板 １２４〜１５４・・・・ブロック ！６２・・・・孔部 １６８・・・・底部リング １７０・・・・上部リング ＦＩＧ　９゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に空洞部を持ち、上部と、床を形成する底部と
   、上部と底部との間に延びる側壁部とから成る容器と、
   周縁部を持つ複数のディスク形格子集合体と、前記格子
   集合体を前記空洞内部の離間位置に同軸状に取り付けて
   格子集合体の周縁部を前記側壁部に隣接させる手段とか
   ら成り、各格子集合体は相互に接続されて複数の長方形
   開口部を持つ行列を形成する複数の板から成り、前記格
   子集合体の複数の開口が同一位置に位置合わせされて複
   数の貯蔵スロットを形成する使用済原子燃料の長期貯蔵
   用のキャスクであって、前記の複数の板に複数のブロッ
   ク部材が固定されて前記の格子集合体の前記周縁部を形
   成しており、使用済原子燃料貯蔵時には前記側壁部と加
   圧接触して、前記格子集合体から前記側壁部に熱が容易
   に伝えられるよう構成したことを特徴とするキャスク。 ２、前記格子集合体の内部には位置を合わせた複数の孔
   部があり、前記孔部を貫通する複数の脚部が設けられ、
   各格子集合体の一方側で前記脚部に底部リングが固定さ
   れ各格子集合体の他方側で前記脚部に上部リングが固定
   され、前記上部リングと前記下部リングとの間隔は前記
   格子集合体を貫通している前記孔部の長さまたは厚さよ
   りも大きく、格子集合体が前記上部リング及び前記下部
   リングの間で滑動自在に拘束されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のキャスク。 ３、中性子毒物質のシートが各側面に固定された四側面
   セルが前記貯蔵スロットの内部に配設されていることと
   、熱伝導手段が前記の板に固定され前記セルを前記貯蔵
   スロットの適切な位置に位置させていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載のキャスク。 ４、各セルに対する前記熱伝導手段が、セルの二側壁に
   隣接して配設されかつセルの壁部から離間した楔部から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のキ
   ャスク。 ５、前記楔が０．００５ｃｍ乃至０．０２５ｃｍの間隙
   が生じるよう前記のセル側壁から離してあることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載のキャスク。 ６、前記キャスクにヘリウム等の不活性ガスを充填した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の何
   れかに記載のキャスク。 ７、前記側壁部が、格子集合体の周縁部に隣接して前記
   空洞部に突き出した複数のリングを有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載の
   キャスク。 ８、前記格子集合体の直径及び前記リングの直径が、前
   記容器の上部からの距離が増すに従って、減少している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のキャス
   ク。 ９、隣接する格子集合体の直径とリングの直径との差が
   約０．６ｃｍであり、所定温度において各格子集合体の
   直径が対応するリングの直径よりも小さくその差が約０
   ．３ｃｍ未満であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項に記載のキャスク。 １０、各リングの幅が対応する格子集合体の厚さよりも
   大きく、前記リング及び前記格子集合体が斜面縁部を持
   つことを特徴とする特許請求の範囲第項、第８項または
   第９項に記載のキャスク。