JPS61155996A - 核燃料棒転送キヤニスタ - 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】 具体的にいえば燃料組立体フレームから取外して燃料棒
を統合するのに使用する装置に係るものである。

種々の理由で、使用済燃料組立体の処分、再処理又は貯
蔵は原子力発電所を作動している多くの設備にとってか
なりの障害である。このため最近は統合して核燃料を貯
蔵するのに努力が向けられ、これによれば個々の燃料棒
は使用済燃料組立体から取出され、そして究極的な処理
法が見出されるまできつく詰め込んだアレイの形で貯蔵
しておくのである。

１９８３年９月２３日に出願され、コンパッション　エ
ンジニアリングインコーホレーテツトへ譲の燃料組立体
から燃料棒を取出し、そして１つの燃料組立体と同じ面
積に燃料棒を統合してしまう装置が示されている。この
統合は３つのステーションで実施される。その１つは仮
の燃料転送キャニスタを含んでおり、その場合燃料棒は
比較的ゆるく詰められた方形アレイから比較的きり（詰
められた三角アレイに配置し直される。これは、長い平
らなプレートの間に燃料棒を挿入することによって行な
われ、これらのプレートは部分的に傾斜底を有するじょ
うご状のキャニスタ内に収容されている。キャニスタの
壁、プレートの長さの変化そして傾斜底が燃料棒を所望
の最終アレイの形にしてしまう。

この米国特許出願に記載の転送キャニスタは、問題のな
いキャニスタ充填を望まれている程に達成できるように
する程には十分に個々の燃料棒を案内することができな
い。従ってこの先行技術のキャニスタの設計を改善する
必要性が認められていた。

発明の要約 本発明に従って、核燃料棒の統合用キャニスタは、上方
の内部セクションと下方の内部セクションとを有する全
体として方形断面の長い先細の箱を備えている。上方セ
クションは方形格子構造体を有し、そして下方セクショ
ンは垂直にのびるプレート部材を有する。上方セクショ
ンは行と列から成る比較的ゆるく詰めた方形のアレイの
形に燃料棒を受け入れ、そして燃料棒を箱内へ降下させ
ていくにつれて燃料棒を相互に寄せていき、格子の下方
端から燃料棒は比較的きつく詰められた方形アレイとな
って現われる。下方セクションのプレートの数は上方セ
クションの燃料棒の行の数に、一致する。各プレートは
先細の箱と一致する先細の側縁と、燃料棒の行の数に一
致する一体に形成された波形チャンネルとを有する。こ
れらのチャンネルは燃料棒を三角状のアレイの形にして
いき、隣接プレート間の減少していくスペースにより燃
料棒は箱を通っていくにつれて相互に接近してい（。各
プレートの下縁において波形は一連の交互の弧状凸部と
凹部とを形成していて、一枚のプレ、一トの弧状凸部は
隣接プレートの弧状凹部に面している。間隔が最も接近
すると隣接弧状部の縁は燃料棒の直径に等しい距離だけ
離れている。

本発明では、キャニスタ内で燃料棒が動く間に相互にき
っちりと寄せつけられていき、それらが屈撓したり、ね
じれたりするという傾向は克服される。方形アレイから
三角形アレイへの移行は、従来の設計と比較し【間違い
なく、確実に実施される。

好ましい実施例の説明 第１図は、「使用済み核燃料を統合する方法と装置」と
題する米国特許出願５３５，１０５に開示された型式の
核燃料棒コンソリデージョンシステムの一部を示す。こ
の米国特許出願に開示した内容は本書に参考のため記述
しである。本発明を最もよく説明することができるこの
システムの部分は解体ステーション１２、燃料棒転送ス
テーション１４、ソシてコンソリデージョンステーショ
ン１６を備えている。前記の米国特許出願に詳述されて
いるように、核燃料組立体１８を収容している解体ステ
ーション１２においてはエンド瀉イツテイング２０のよ
うな組立構成部材を取外し、そして個々の燃料棒２２を
組立体から持上げる。それからこれらの燃料棒を転送キ
ャニスタ２４に挿入する。

このキャニスタにおいては燃料棒どうしの間隔はかなり
小さくされている。転送キャニスタ２４をテーブル２６
を通して持上げ、第１エレベータ３０を使って貯蔵箱２
８に降ろして入れ、そして第２エレベータ３２を使って
転送キャニスタ２４から燃料棒を降ろして貯蔵箱２８に
入れる。コンソリデージョンシステム１０の動作の理解
を容易にするため、燃料プールキャピテイフロア−３４
とテーブル２６との間で燃料組立体１８を包囲している
３６で示す型式の容器は、転送ステーション１４とコン
ソリデージョンステーション１６とについては省略して
いる。

本発明は転送キャニスタ２４と関連している。

本発明に従ってキャニスタは前記の米国特許に記載のも
のと同じ機能を果すが、その構造はかなり改善されてい
る。本質的に、転送キャニスタ２４の上端で、比較的ゆ
るく詰め込んだ燃料棒の方形アレイをうけとり、これら
の燃料棒はキャニスタを通してじょうご状釦なって、そ
してキャニスタの底３８上にのるきっちりと詰め込んだ
三角形アレイとなって再配列される（破線で示す）。キ
ャニスタ２４に燃料棒を充填し、そして貯蔵箱２８より
上のテーブル２６上に配置し直してから、ロッキング手
段４０を解除し、キャニスタの底３８を第２のエレベー
タ３２にのせる。第１．エレベータ３０と第２エレベー
タ３２とを順次作動することによりキャニスタの底３８
とそれに支持されている燃料棒を一緒に貯蔵箱２８の中
へ降ろす。転送キャニスタｚ４をコンソリデージョンシ
ステム１０内で繰返して使用し、そして貯蔵箱２８をコ
ンソリデージョンシステム１０から取出し、そして燃料
棒貯蔵域（図示せず）に入れる。　　　　゛転送キャニ
スタ２４は先細の、断面が矩形の箱であり、上方内部セ
クション４２と下方内部セクション４４とを有している
。上方セクションの格子は、個々の燃料棒を比較的ゆる
く詰めた方形の行と列のアレイの形でうけ入れ、そして
燃料棒を箱内に降ろしていくと棒を寄せていくようにし
て、棒は上方セクションの下端を通って比較的きつちり
詰められた方形のアレイとなって出てくる。下方セクシ
ョン４４は棒が上方セクションから出てくるとそれらの
棒をうける。上方セクションの燃料棒の列の数に一致す
る垂直プレート部材４８を棒が通る。上方セクション４
２と下方セクション４４とを詳しく説明する。

第２図は好ましい転送キャニスタ２４の斜視図テアリ、
フロントパネル５０．バックパネル５２、左サイドパネ
ル５４、そして右サイドパネル５６を備えるものとして
示されている。好ましくは、各パネルは下方へ先細とな
っていて上端５８の矩形断面区域は２つの核燃料組立体
１８（第１図）の断面積にはソ等しく、そして下端６０
の矩形断面区域は１つの燃料組立体の断面積にほぼ等し
い。

キャニスタ２４の開いた、上端５８においてトッププレ
ート６３は行と列に孔６４を配着したガイド手段を構成
しており、燃料棒がキャ°ニスタに入るとき孔６４によ
り所定の方形アレイの形に保たれる。トッププレート６
３は一部切断してグリッド手段４６の最上端を示し、こ
れはトッププレート６３の各孔６４の下に１つづつセル
６４を形成している。

キャニスタ２４の下部を切開して、フロントパネル５０
とバックパネル５２との間で隣り合せに配置されている
波形プレート部材４８を示している。グレートの下縁６
６は波形として、そして好ましい実施例ではキャニスタ
２４内で異なる高さで終っている。

第３−６図は、キャニスタ２４内のグリッド４６とプレ
ート４８との間の関係を詳細に示している。

第３図は、フロントパネル５０を外して前から見たキャ
ニスタ２４の正面図である。第４図は、トッププレート
６２（第２図）を外して、上から見たキャニスタ２４の
平面図である。上から見ると上方セクション４２はハネ
カム構造であり、例えば左パネル５４から右パネル５６
へ２０行、そしてフロントパネル５０からバックパネル
５２へ１８列から成る方形アレイとなってセルは配置さ
れている。箱は上方セクション４２と下方セクション４
４との間の界面７２へ下方へ先細となっているので、各
セルの断面積はキャニスタ又は箱２４の断面積の変化に
比例して高さにつれて変化する。

＋１ｌｊ１５−５で切断した第５図の断面図は、パネル
５０．５２．５４．５６の寸法が減少していくにつれて
セル６４０面積が比例して減少していく様子を示してい
る。上方セクション４２が長さ約１００インチである好
ましい実施例において界面７２における断面積はキャニ
スタ２４の頂部の断面積の約６０％である。

上方セクション４２を通して挿入された燃料棒は、比較
的きっちりと詰められた方形アレイとなって下方セクシ
ョン４４に入る。下方セクション４４は多数の垂直プレ
ート部材４８内に燃料棒をうけ、垂直プレート部材の数
は上方セクション４２内の燃料棒の列の数に一致する。

これらのプレート４８は、それらの間を通る燃料棒がキ
ャニスタ２４の下端６０できっちり詰まった三角形のア
レイとなるようにする形と大きさとにされている。

上方セクション４２を構−成しているグリッド手段４６
と下方セクション４４を構成している波形プレート部材
４８とに関連する本発明の特徴を以下に詳しく説明する
。

格子構造体 格子構造体を、第３ないし６図を参照して説明する。第
６図は第３図に示すキャニスタ２４の側面図であり、サ
イドパネル５４を取外している。

上方セクション４２は多数の垂直方向に重なる格子層７
４ａ　　７４ｉと７６ａ　−７６ｈを備えている。各格
子層７４ａ　−７４ｉはフロントパネル５０からバック
パネル５２へのびる多数の格子セグメント７８から成り
、これらは列の格子層を構成する列セグメントと便宜上
杵する。同様に、多数の横方向に配置したセグメント８
０は行セグメントとして参照し、そして行格子７６を構
成している。

列格子層７４ｅと７４ｆとはそれらの間に行格子層７６
ｅを挿入している０列格子層７４と行格子層７６との組
合せは交互の行と列の構造体となり、連続したハネカム
の縦方向のセル６４を形成する。検層の重なり、又は喰
違いを適応させるため最上の列格子層７４ａと最下の列
格子層７４ｉとはそれ以外の列格子７４と行格子７６の
高さの半分となっている。全格子構造体４２は８個の列
格子７４と８個の行格子７６とを含む。

第６図において、行届７６ｇと７６ｈとは、先細の燃料
棒の間で構造材料が占める空間を最小とするように行セ
グメント８０を完全に〜精°足する寸法よりも小さくし
ている。

第７図は性格°子７６ｄ１列格子７４ｅそして行格子７
６ｅとの組合せを詳細に示・している。第７図は第２図
と同じ方向で見た斜視図である。・第８図は、第７図に
示した行格子７６ｂと７６ｅに面した正面図である。第
７図において、セグメントと層との先細の側面を示して
いないのは層の組合せに説明をしぼっているからである
。第７図と第８図において、層とセグメントとはセルの
数については第３−６図よりも少な（して簡単にして図
示している。

第７図と第８図とを参照する。各層７６ｄ、　７４ｅ。

７６ｅは並列のセグメント７８．７８／と８０．８０′
とを備えている。各セグメントは頂縁８２、底縁、８４
、側縁８６を有している。各セグメントの側縁８６は先
細となって先細パネル５４．５６に（又は列セグメント
７８の場合フロントパネル５０とバックパネル５２に）
揃って、セグメントを配置するキャニスタ２４内で収斂
している。層７６における行セグメント８０の外側の寸
法は、好ましくはセグメント８０の底縁８４はセグメン
ト８０／の底Ｒ８４’よりも長いが、セグメント８０′
の頂縁８２′と同じ長さである。頂縁８２と底縁８４と
は同じ長さではないけれど、それらは平行であり、従っ
てセフメン）８０は台形である。缶縁８２，８４は交互
に短かくなったり長くなったりしているスリット９４．
９６を有しており、これらのスリン。

トによりセグメントを相互に接続する。

全格子構造体をキャニスタ２４内に組立てると、する通
路を形成する。缶縁に沿ってスリットを設けることで通
路ができるのであり、スリット間の距離は縁の長さに比
例している。かくして、セルの順次の垂直部分は、スリ
ットに比例したスペースのため少し異なった寸法となっ
ている。

好ましい実施例において、垂直方向に揃っている短かい
スリットと長いスリットの組合せた長さは、セグメント
の頂縁と底縁との間の距離の半分に等しい、このことに
よって保証していることは、各セルが実質的に連続して
いて、そしてそれにより燃料棒が隣接層のセグメント間
でひつか＼る可能性を回避しているということである。

従って好ましいこと＼して、付層のセグメントの上級が
次に高い付層のセグメントの下縁と実質的に接触９０し
ており、そして列理についても同様になっているという
ことである。

長いスリットと短かいスリットの配置により、１つのセ
グメントの長いスリットを別のセグメントの短いスリッ
トと交さして固定すること忙よって容易に格子層を形成
できる。行又は列の層で横に隣り合っているセグメント
、例えば第７図で７８ａ　、　７８ｂと８０ａ　、　８
０ｂとは、例えば「４つの短かい、３つの長い」スロッ
トのついた上縁７８ａ。

８０ａとセグメント８０ｂ、　７８ｂの「４つの長い、
３つの短か同上級との間で交互になっている。下方の縁
スロットのパターンも同様に交互となっている。異なる
行と層の垂直に隣接しているセグメント、例えば付層７
６ｄ　、　　７６ｅのセグメント８０．８０／は同じス
リットパターンを有している。長短スリットを有するこ
のセグメントの配置は、セルの壁として作用するセグメ
ントの部分がたり１つだけの長いスリット境界を有して
いるということを保証している。従って、この部分は、
２本の長いスリットが境界となっている場合よりも堅固
でそして平坦である。

格子構造体４６を完全に組立て＼からキャニスタ２４に
挿入するのが好ましいということは理解されよう。各層
のセグメントは、最下層７４１゜７６ｈから始めて、交
さしていき、そしてこれらのセグメントをタック溶接す
るだけで十分に堅固となって、その構造体をキャニスタ
に挿入するよう取扱えれるようになる。このような溶接
技術の１つは、構造体の周りのリボン又はストリップを
、隣接行層間の、そして同様に隣接列層間の界面で溶接
することである。組立て技術の１つを第７図と第８（ａ
）図に示す。これらの図では孔１０２を有するかこい板
１００は先細箱２４（第２図）よりも幾らか小さくなっ
ており、そして層の外縁８６のタブ１０４にかぶせて配
置する。以下に説明するプレートセクションと関連させ
て格子セクションを使用するとき、かこい板１００は箱
全体に納まり、そして格子セクションをプレートセクシ
ョン忙接続する。

第８（ｂ１図が示す好ましい実施例においてタブ１０４
′は各セグメントの下縁８４と上縁８２からの延長部と
なっていて、垂直に隣接するセグメントからのタブは同
じかこい板の孔１０２を通り、そして１個所の溶接１０
６で溶接される。こうして箱の壁の近くのセグメントの
部分（これらの部分は溶接されないと長いスリットに接
しているため支持されることはない）は強化された層と
なる。

プレート部材４８を有する下方セクション４４の詳細を
第３．６．９及び１０図を参照して説明する。これらの
図では２００から始まる参照数字を使用している。

第９図に示すプレート部材４８は平行な上縁２００、下
縁２０２そして先細側縁２０４を有している。

側１１２ｏ４は先細となってキャニスタ２４の下方部分
のフロントパネル５０とバックパネル５２とに一致して
いる。各プレート４８０波形チヤンネル２０６叫数は行
の燃料棒の数（第４図）と一致している。これらの波形
チャンネル２０６は下縁２０２へのび【、一連の交互に
凸となり、凹となる弧状部分２０８　、２１０を形成し
ている。各プレート４８の平坦区域２１２は上縁２０（
ｌで始まり、次第に波形に移行し、凸部２０Ｂと凹部２
１０の振巾は上縁２００からの距離につれて増大してい
くようにするのが好ましい。

プレート４８は、１つのダイスプレートへ所要数の「ダ
ミー」棒を溶接したダイスで形成する。

各「ダミー」棒は、側縁２０４の全体としての先細に従
ってプレートの中心に向って幾らか寄せられている。プ
レスする前にプレートは矩形であり、モして側縁２０４
はダイスでプレスした後にキャニスタのパネルと一致す
るよう精確に寸法を決められている。下縁２０２に近づ
くにつれて振巾が増大してい（波形をいっぺんに形成す
るとプレス中に側縁を内側に引き込んでい（こと＼なる
が、これだけでは側縁２０４を必要なだけ先細とするこ
とはできない。平坦から波形の全振巾への移行は、「ダ
ミー」棒を固定した固定ダイスに対して僅かな角度可動
ダイスを傾けることによりダイス内で達成され、そのた
めプレートの完全変形は下縁２０２０近くでだけ生じる
。

好ましい実施例において、各プレートの上縁２００は上
方セクション４２の格子手段４０６と組合さり、そして
連続案内路を形成する。

第３図と第６図とを参照する。この移行はセクション界
面７２で生じる。この界面を４りる最も簡単な方法は、
各プレート４８の上縁２００をスロットのない縁として
、これらが格子手段４６の最尤のセグメント７６ｈ上に
形成した長いスリット９６に係合するようにする（第８
図も参照）。界面７２において、バンド２１６又は他の
部材は、その格子構造体４６の層７４．７６の組立体に
ついて述べたように、相互接続した構造体の周りにタッ
ク溶接されている。好ましい実施例ではプレートはかこ
い板の孔と嵌まり合い、そして格子層７４ｉのセグメン
ト上のタブに溶接するタブを有している。

好ましい実施例において、プレートは全部同じ長さでは
なく、下縁２０２は喰違いとなっている。

第３図において、中心プレートの下縁２０２ａと中心と
左、パネル５４との間のプレー）２０２ａ−ｉとを参照
されたい。左パネル５４を取外してキャニスタ２４の側
面からみると別の喰違いの様子が見れる。

この喰違いはキャニスタ内のコンンリデーションを最大
とするため必要である。プレートは燃料棒の直径に比し
てかなりの厚みを有しており、そしてキャニスタ２４の
下方端６０で三角アレイにまとめられるときに燃料棒が
離れていないのが理想だからである。

第１θ図は、例えばプレートの下縁２０２ａと２０２ｂ
の関係を示している。一方のプレート２０２ａの各弧状
凸部２０８はプレー）　２０２ｂの弧状凹部２１０に面
しており、そしてプレー）　２０２ａの各弧状凹部２１
Ｏ′はプレー）　２０２ｂの弧状凸部２０８′に面して
いる。弧状凸部とこれに面する凹部との間の距離２１に
は第１０図に破線で示すように燃料棒の直径に等しい。

このプレートの配置と寸法とにより、下方セクション４
４が受け入れたきつく詰められた三角アレイの燃料棒の
前端は、プレートと箱パネルとの間で統合されてプレー
トの下方縁できつく詰められた三角アレイとなる。第１
０図は弧状振巾の意味を明示しており、凸状振巾２２０
と凹状振巾２２２とは平坦な仮想面２２４に対して等距
離となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい実施例を中央ステーション
として示している従来の燃料コンンリデーションシステ
ムの略図である。 第２図は、本発明の好ましい実施例の斜視図であり、燃
料転送キャニスタの箱部分を部分的に切開いて頂部の格
子構造と底部のプレート部材とを示している。 第３図は第２図の転送キャニスタの前面図であり、フロ
ントパネルを取外して上方の格子セクタヨンと下方のプ
レートセクションとを示している。 第４図はトッププレートを取外して上から見た転送キャ
ニスタの平面図であり、格子構造体が形成しているセル
の行と列を示している。 第５図は第３図の線５−５に沿う断面図であり、先細の
箱の中間で箱とセルの寸法が小さくなっている様子を示
す。 第６図は第３図のキャニスタの側面図で、左パネルを取
外してその中の格子構造体とプレート構造体を示す。 第７図は付層と列理との交さの斜視図であり、個々の格
子セグメントの短かいスリットと長いスリットと、層の
外縁を包囲し、そして外縁と結合しているかこい板とを
示している。 第８（８１図は第７図の格子の付層の正面図であり（列
理は図面に垂直な方向）、そして第８（ｂ）図は外縁に
変形タブを有する別の実施例の正面図である。 第９図は、燃料棒を三角ピッチに案内する一体成形チヤ
ンネルを示す波形プレート部材の斜視図である。 第１０図はプレート部材の２つの隣接波形縁の端面図で
あり、弧状凹凸部の配置と間隔とが燃料棒をどのように
してきつく詰めた三角アレイにするかを示している。 ｌＯ・ｅコンンリテーションシステム、１２・０解体ス
テーション、１４・・燃料棒転送ステーシヨン、１６・
・コンンリデーションステーション、１８・・核燃料組
立体、２０・・エンドフイツテイング、２２−−燃料棒
、２４・・転送キャニスタ、２６−Φテーブル、２８＠
・貯蔵箱、３０・・第１エレベータ、３２・・第２エレ
ベータ、３４・・燃料プールキャビティフロア−１３６
・・容器、３８・書キャニスタの底、４０・・ロツキン
グ手段、４２・・上方セクション、４４・・下方セクシ
ョン、４８・・垂直プレート部材、５０＠−フロンドパ
ネル、５２・・バックパネル、５４；５６・・サイドパ
ネル、５８・・パネルの上端、６０・・パネルの下端、
６３・・トッププレート、６４・・孔、６６−・プレー
トの下縁、７４ａ−７４ｉ　：　７６ａ　−７６ｈ　−
ａ格子層、７８・・格子セグメント、８０・・行セグメ
ント。 ゛（１１か７名） Ｆｉｇ、　ｌ Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　３ Ｆｉｇ、　６ Ｆｉｑ、７ Ｆｉｇ、　ＩＱ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　上方内部セクションと下方内部セクションとを有す
   る全体として方形の長い、先細となつている箱を備え、 行と列とから成る比較的ゆるく詰めた方形アレイの形に
   燃料棒を受け入れ、そして燃料棒が箱を降下していくに
   つれて燃料棒を相互に寄せていき、比較的固く詰められ
   た方形のアレイとなつて上方内部セクションの下端から
   燃料棒が現われてくるようにする格子手段を上方内部セ
   クションに設け、 下方内部セクションは上方内部セクションから現われて
   くる燃料棒を受け取るようになつており、そして下方内
   部セクションは上方内部セクションの燃料棒の列の数に
   一致する垂直プレート部材を有しており、 各プレートは実質的に平行な上縁と下縁、箱に衝合し、
   内方に先細となつている側縁及び燃料棒の行の数と一致
   する波形チャンネルを有し、これらの波形は各プレート
   の下縁へのび、そして一連の交互の弧状の凹部と凸部と
   を形成し、各プレートは隣接プレートと揃えられていて
   一つのプレートの各弧状凸部は隣接プレートの弧状凹部
   に面しており、そして前記の一つのプレートの各弧状凹
   部は前記の隣接プレートの弧状凸部に面しており、 それにより下方内部セクションが受けた燃料棒の固く詰
   められた方形アレイの前端はプレートと箱との間で統合
   されてプレートの下縁で固く詰め合わされた三角形アレ
   イとなるようにしたことを特徴とする核燃料棒の統合キ
   ヤニスタ。 ２　各波形プレートは前記の上方内部セクションに最も
   近く配置された縁では実質的に平坦であり、そして弧状
   の凹部と凸部の振巾は前記の上縁から離れるにつれて増
   大していく特許請求の範囲第１項に記載のキヤニスタ。 ３　プレート部材の上縁は上方内部セクションの格子手
   段と組合うようになつており、そして格子手段から連続
   案内路を形成する特許請求の範囲第２項に記載のキヤニ
   スタ。 ４　隣接プレート部材の上縁間の距離は、上方内部セク
   ションの下方端における固く詰めた方形アレイの燃料棒
   の中心と中心との間の距離に実質的に等しい特許請求の
   範囲第２項に記載のキヤニスタ。 ５　各プレートの下縁は隣接プレートから離れていて、
   向き合つている弧状の凹部と凸部との間の距離が燃料棒
   の直径に実質的に等しい特許請求の範囲第１項に記載の
   キヤニスタ。 ６　プレートの内の少なくとも何枚かは垂直方向に食違
   つている特許請求の範囲第１項に記載のキヤニスタ。