JPS63128293A - 核燃料集合体の貯蔵装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、核燃料集合体を貯蔵する装置に関し、特に、
該貯蔵装置のラック集合体の支持構造に関するものであ
る。

［従来の技術］ 原子力発電所の定期検査の際、原子炉から取り出された
核燃料集合体は、原子炉格納容器に隣接する核燃料取扱
建屋内の使用済み燃料貯蔵ピット（以下、ピットという
）の水中に設けられた使用済み核燃料貯蔵ラック（以下
、ラック集合体という）の鉛直セル（以下、セルという
）中に個別に収納されて貯蔵される。

第１１図は、このようなラック集合体の従来の代表的な
構成を概略的に示している。第１１図から諒解されるよ
うに、複数のセル２がピット１内で支持枠体３によりブ
ロック化されてラック集合体４として構成された後、該
ラック集合体４は、支持枠体３とピットの側面もしくは
側壁１ａに設けられた埋込金物６とを強固なサポート５
で連結することによって、ピット側面１ａに固定されて
いる。

これ等のセル２内に収納される図示しない核燃料集合体
はラック集合体４の中で臨界未満に貯蔵しておく必要が
ある。セル２は一般的にステンレス鋼製の角形鋼管で形
成されているが、その場合、あまり中性子吸収効果が期
待できないので、上述の必要から、隣合う核燃料集合体
の間隔をある程度以下に狭くできず、限られた容積のピ
ット１に設置されるセル２の数はそう多くはない。

また、支持枠体３はもとより、埋込金物６、ピット側壁
１ｂ、サポート５等の構造物の強度は、地震力等の外力
に耐え得るように決められている。

これ等の強度は、核燃料集合体を収納するセル２の数、
即ちそこに収納される核燃料集合体の総重量に影響され
るものであり、従来のラック集合体では、これ等の構造
物の強度、即ち大きさをセル２の数に見合ったものとし
ている。

一方、種々の事情により、最近ではピット内にできるだ
け多くの核燃料集合体を貯蔵する必要性が生じており、
そのため、従来と同じ容積のピット１中により多くの核
燃料集合体を高密度で貯蔵する高密度ラック集合体が開
発されつつある。中性子吸収材を用いるこの高密度ラッ
ク集合体は、使用する中性子吸収材の種類により多少の
差があるが、従来のラック集合体に比べて約２〜４倍に
貯蔵能力が高められているので、その分、総重量が大き
くなる。従って、当然のことながら、地震等の外力が発
生した場合に、ラック集合体４の揺動によってピット側
壁１ｂに働くラック反力が従来に比べて約２〜４倍の増
加となり、従来と同じ強度の構造物では使用に耐えない
恐れかある。従って、埋込金物６、ピット側壁、支持枠
体３、サポート５等の構造物を従来より強固なものにす
る必要性がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、そのためピット側壁を厚くすると、原子炉燃料
取扱建屋全体が大きくなり、それに付随して、建屋建設
のために必要な掘削岩石量が増大したり、コンクリート
、鉄骨、鉄筋等の使用量が増大したり、燃料取扱建屋の
換気空調設備が大型化したりする結果となり、これ等は
全て原子炉施設建設のコストアップ要因であるので、問
題である。

また、第１１図に示すように高密度ラック集合体をサポ
ート５を介して直接ピット側面１ｂの埋込金物６に取り
付は固定すると、サポート５及び支持枠体３にも直接地
震力が伝わるので、これ等の部材を強固にするため大き
くする必要がある。しかし、一般的に支持枠体３は棒部
材を格子状に組んだ構造のものであり、各棒部材が隣合
うセル２の僅かな隙間にも介装されているので、支持枠
体３を大きくすると隣合うセル２間の間隔が広がる。

このように、高密度化の努力はコスト面からも構造面か
らも制限されてしまっていた。

従って、本発明の目的は、原子炉施設の建設費を増大さ
せることなくピット内に可及的に多くの核燃料集合体を
貯蔵しうる核燃料集合体の貯蔵装置を提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上に述べた目的から、本発明は、核燃料集合体を個別に
受け入れる鉛直セルを多数有し、格子部材で相互に結合
され、貯蔵ピット内に設置されるラック集合体と、該ラ
ック集合体の下端部に水平方向に展延して固着された台
盤と、該台盤の下面及び前記貯蔵ピットの底面の間に分
布して配設された複数の免震パッドと、前記台盤及び前
記貯蔵ピットの側面間に介装された緩衝部材とを有し、
前記免震パッドが、前記台盤及び前記貯蔵ピットの少な
くとも一方に関して相対的に水平方向に変位自在の少な
くとも１つの滑り部材と、該滑り部材を支持する支持部
材とからなる、ことを特徴とするものである。

［作用］ 核燃料集合体がラック集合体の各セル内に収納され貯蔵
されている横振動発生前の通常状態下では、各部は静止
している。地震が発生すると、ピットは水平方向に繰り
返し揺れ動き、この振動は、減衰しながらいずれ消滅す
る。

理解を容易にするため、後述する第１の実施例のように
支持部材がピット底面に固定され、滑り部材がピットの
下面に滑動可能に接触している場合について、先ず左に
揺れたと仮定すると、ピット底面が左方向に移動し、ピ
ット底面に固定された支持部材も左方向に移動する。こ
の時、ラック集合体はピットを介して滑り部材上に載置
されているので、該ラック集合体は滑動し、原位置に留
とまる。次に、ピット側壁が右方向に揺れて、支持部材
も右方向に揺れると、ラック集合体は相対的に逆方向に
滑動し、原位置に留とまる。

ピットは瞬時にして左右に振動を繰り返すが、その都度
、ラック集合体は上に述べたようにピットに関して相対
的に滑動して、常時原位置に留どまり、ピットからの地
震力がラック集合体に伝わるのを実質的に絶縁する。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。

第１図及び第２図は、本発明による核燃料集合体の貯蔵
装置の全体を示す平面図及び側面図で、好ましくはほう
素を含む水が張られた貯蔵ピット１内には４体のラック
集合体４が設置され、図示のように相互に適宜の連結器
又は緩衝体７で結合されている。この実施例では、ピッ
ト１内に４休のラック集合体４が設置されているが、１
体でも、４体以外の複数体でもよく、大形のラック集合
体４を１体使用した場合には、複数体のラック集合体４
を設置する場合にラック集合体間に生ずる隙間にも無駄
なくセル２を設置できるので、ビット１個当たりの核燃
料集合体貯蔵能力を更に高めることができ、また、連結
器７が不要になる。更に、核燃料集合体が新しい燃料集
合体の場合には、ピット１内に水を張る必要はない。

各ラック集合体４は、基本的には同一構造のものでよく
、好適な実施例においては、核燃料集合体（図示せず）
を個別に受け入れる複数の鉛直セル２と、該鉛直セル２
を相互に連結する格子部材である支持枠体３と、該鉛直
セル２の下端部２ａに溶接、ボルト締め等の適宜な手段
で結合され、同下端部２ａを支持して水平に展延する強
固な台盤８とから構成されている。支持枠体３は、第１
１図に関連して説明した従来のものと同様に、棒部材を
格子状に組んだ構造のものであり、各棒部材が隣合うセ
ル２の間に延在しているが、本発明はこの楕造に限定さ
れるものではなく、他の構造の支持枠体を使用すること
ができる。台盤８の下面とピット１の底面１ｂとの間に
は、台盤８とほぼ同じ広さに展延するように、本発明に
よる適数個の免震パッド９が相互に適当な間隔で離間し
て設けられている。また、台盤８の側面もしくは端縁に
対向して、ピッ）−１の側面１ａに図示しない埋込金物
が設けられ、該埋込金物と台盤８の側面との間に、コイ
ルスプリング、液圧式ショックアブソーバ、金属クッシ
ョン、ゴムクッション、石綿クッション等のようなもの
でよい緩衝部材（実施例ではコイルスプリング）１０が
介装されている。

次に、免震パッド９の詳細について、第１実施例を示す
第３図及びその変形実施例を示す第４図を参照して説明
する。各免震パッド９は、鉄鋼、非鉄金属、セラミック
ス、合成樹脂、鉱石、金属製クッション、ゴム、又はこ
れ等の複合材料からなる支持部材９ａに、鉛、銅、アル
ミニウムその他の非鉄金属（合金を含む）、もしくはベ
ークライト、ビニール、ポリエチレン、ポリカーボネー
ト、ＦＲＰその他の合成樹脂、もしくは黒鉛等の炭素化
合物、又はそれ等の複合材料からなる滑り部材９ｂを埋
め込むかコーティングして形成したちのでる。第３図の
第１実施例においては、はぼ正方形の支持部材９ａの上
面（下面又は上下両面でもよい）に棒状に成形された複
数の滑り部材９ｂを互いに平行に埋め込んで免震パッド
９としたもので、滑り部材９ｂはその先端が支持部材９
ａの表面から僅かに突出しており、この免震パッド９上
にラック集合体４が載置されると、支持部材９ａの表面
から僅かに突き出た滑り部材９ｂの先端が若干押し潰さ
れて支持部材９ａの表面を覆い、地震時のラック集合体
４の滑動を容易にしている。第４図に示された変形実施
例においては、はぼ正方形の支持部材９ａの表面に、微
粒状又は粉末状に形成された上述の材料がちなる滑り部
材９ｂがコーティングされ、これが地震時におけるラッ
ク集合体４の滑動を助けている。

好適な実施例においては、このような免震パッド９が、
第１図から諒解されるように各ラック集合体４について
９個、ピット１の底面ｌｂ上に設置されている。各免震
パッド９は、ビット１の底面１ｂ及びラック集合体４の
台盤８の下面のどちらか一方に固定されても、いずれに
も固定されていなくてもよい。

尚、図示しないが、ラック集合体４に対する微小な鉛直
方向の地震力の伝播を絶縁するため、ゴムシート、合成
樹脂板、石綿シート、金属製クッション等の弾性シート
を、免震パッドとピット底面との間又は（及び）免震パ
ッドと台盤との間に敷設するのが好ましい。前者の場合
には、免震パッド９の上面及び台盤８の下面が滑り面と
なり、後者の場合には、免震パッド９の下面及びピット
底面が滑り面となる。

次に、以上の構成を有する本発明による核燃料集合体の
貯蔵装置について、第１図〜第４図の実施例において左
右に地震力が働いたと仮定し、免震パッド９の横振動に
対する動作原理を、ラック集合体の全体を示す第５八図
〜第５Ｃ図を参照して説明する。尚、第５八図〜第５Ｃ
図における一点鎖線はラック集合体４の横方向位置の基
準を示す基準線４ａであり、二点鎖線はピット側壁１ａ
の横方向位置の基準を示す基準線１ｃである。

核燃料集合体がラック集合体４の各セル２内に収納され
貯蔵されている横振動発生前の通常状態下では、各部は
第５八図に示す位置にあり静止している。

地震が発生すると、ビット１は水平方向に繰り返し揺れ
動き、この振動は、減衰しながらいずれ消滅する。先ず
左に揺れたと仮定すると、第５Ｂ図に示すように、ピッ
ト底面１ｂが基準線１ｃに対して左方向に移動し、ピッ
ト底面１ｂに装着された免震パッド９も左方向に移動す
る。この時、免震パッド９の表面は滑り部材９ｂで覆わ
れているので、ピット底面１ｂが瞬時に左方向にずれて
も、滑り部材９ｂの滑り作用によって、ラック集合体４
は実質的に原点に留とまったままの静止状態を保ってい
る。

次に、第５Ｃ図に示すように、ピット側壁１ａが基準線
１ｃに対して右方向に揺れて基準線１ｃを越えると、免
震パッド９も右方向にずれるが、この時も滑り部材９ｂ
の滑り作用によってラック集合体４は原点に留とまった
ままの静止状態を保つことができる。ピット］は地震力
により瞬時にして左右に振動を繰り返すが、その都度、
ラック集合体４は滑り部材９ｂの上に述べた滑り作用に
よって常時原点に保持され、ピット底面１ｂと共に揺れ
動くことはない。接近するピット側壁１ａとラック集合
体４との衝突はＭ後部材１０によって回避される。

本発明は、第３図及び第４図に示した実施例以外に様々
な形態で実施可能である。例えば、第６図及び第７図に
示された免震パッド９１では、滑り部材が、第６図に示
す環状板１４を複数個重ね合わせ、重ね合わされた該環
状板１４の中空部分に柱状の弾力部材１５を充填装着し
て構成されており、最上方の環状板１４は台盤８の下面
に、また、最下方の環状板１４はピット底面１ｂにそれ
ぞれ適宜の手段で固定されている。環状板１４は、上述
の支持部材９ａと同様に鉄鋼、非鉄金属、セラミックス
、合成樹脂等の材料からなり、図示しないが、該環状板
１４の表面には、上述した滑り部材９ｂと同様の材料か
らなるものを埋め込み又はコーティングによっＩＺ− て形成してもよい。

この実施例の場合、地震力によってピット底面１ｂが左
右方向に揺れ動くと、弾力部材１５が水平方向に変形す
ると共に、複数の環状板１４が少しずつ相互に滑り変位
して地震力を吸収し、ラック集合体４への地震力の伝播
を絶縁する。第８図は、第７図に示した免震パッド９１
が地震時に右方向に揺れ動いた状態を示している。

第９図に示す別の実施例においては、ピット底面１ｂ上
に設けられたステンレス鋼のような材料からなる保護板
１１の上面（台盤８の下面でもよい）に滑り基板１６を
取り付けると共に、台盤８の下面に固定された支持部材
９ａに接する滑り基板１６の面にも滑り部材９ｂを埋め
込んで（コーティングでもよい）、滑りを更に良くして
いる。

第１０図に示す更に別の実施例においては、保護板１１
の上面と貯蔵ビット８の下面とに滑り基板１６が固定さ
れ、２枚の滑り基板１６の間に支持部材９ａが介装され
ている。この実施例では、支持部材９ａだけでなく、全
ての滑り面に滑り部材９ｂがコーテインクされている。

　第９図及び第１０図に示した実施例は、当業者にとっ
て自明なように、第騒図〜第５Ｃ図に関連して説明した
第１実施例と実質的に同様に作動可能であり、その詳細
な説明は省略する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明による核燃料集合体の貯蔵設備に
おいては、台盤及び貯蔵ピットの少なくとも一方に関し
て相対的に水平方向に変位自在の少なくとも］つの滑り
部材と、該滑り部材を支持する支持部材とからなる免震
パッドを台盤下面とビット底面との間に介装したので、
ピット底面からラック集合体への地震力の伝播は実質的
に絶縁され、セル、ピット底面、ピット側壁、支持枠体
等の強度（大きさ）を小さくすることがてきる。従って
、高密度ラック集合体では勿論のこと、通常の密度のラ
ック集合体においても、燃料取扱建屋を小さくすること
が可能となり、原子炉施設の建設費か低減される。換言
すれば、原子炉施設の建設費を増大することなく、ピッ
ト内に貯蔵される核燃料集合体の数を可及的に増すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による核燃料集合体の貯蔵装置の全体
を示す平面図、第２図は、第１図の貯蔵装置の側面図、
第３図は、第１図及び第２図の貯蔵設備で用いられてい
る免震パッドの一例の断面図、第４図は、第３図の免震
パッドの変形実施例を示す断面図、第５八図、第５Ｂ図
及び第５Ｃ図は、第３図及び第４図の実施例について地
震時の動作を説明するための種々の状態におけるラック
集合体の全体側面図、第６図は、別の実施例で用いられ
る滑り部材（環状板）の１つを示す斜視図、第７図は、
第６図の滑り部材を複数用いた実施例の断面図、第８図
は、第６図及び第７図の別の実施例の地震時における動
作を説明する断面図、第９図及び第１０図は、本発明の
更に別の実施例を示す断面図、第１１図は、従来の核燃
料集合体貯蔵装置の側面図である。 １・・・貯蔵ピット　　　　１ａ・・・ピットの側面１
ｂ・・・ピットの底面　　　２・・・鉛直セル２ａ・・
・セルの下端部　　　３・・・格子部材（支持枠体）４
・・・ラック集合体　　　８・・・台盤９・・・免震パ
ッド　　　９ａ・・・支持部材９ｂ・・・滑り部材　　
　　１０・・・緩衝部材１４・・・環状板（滑り部材）
１５・・・弾力部材（滑り部材）９１・・・免震パッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 核燃料集合体を個別に受け入れる鉛直セルを多数有し、
   格子部材で相互に結合された、貯蔵ピット内に設置され
   るラック集合体と、該ラック集合体の下端部に水平方向
   に展延して固着された台盤と、該台盤の下面及び前記貯
   蔵ピットの底面の間に分布して配設された複数の免震パ
   ッドと、前記台盤及び前記貯蔵ピットの側面間に介装さ
   れた緩衝部材とを有し、前記免震パッドが、前記台盤及
   び前記貯蔵ピットの少なくとも一方に関して相対的に水
   平方向に変位自在の少なくとも１つの滑り部材と、該滑
   り部材を支持する支持部材とからなる、ことを特徴とす
   る核燃料集合体の貯蔵装置。