TW552589B - Cask - Google Patents

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552589 、發明説明（ [發明之技術領域] 本發明與一種收容器，戈 燃料集合體者，可提高導二玄谷儲藏完成燃燒之使用畢 收交敕 1 4 土 …、效率’增加使用畢燃料集合髀 收谷數，小型化或輕量化者有關。 灯呆口月庄 [先前之技術] 於核燃料循環終期完成蛾 ^ ^ ^ 、乂興法再使用之核燃料集人髀 ，％為使用畢核燃料。使用 行杲口月且 貝而需加以冷卻，故於枝合匕不、 耵牝物 此發龟厫之冷卻坑冷卻一定期間 (1〜3年）。然後，收容於遽 办 、 心卜 遮蚊谷器又收容器，以貨車等搬運 、儲藏至再處理設施。當收交 收谷使用畢燃料集合體至收容器 内時，使用稱為籃之具有格子处立丨二、 一 子狀w彳面 < 保留元件。該使用 畢燃料集合體係逐一插入开彡& μ、 7成於監 < 複數收容空間之單元 (’’由此，確㈣輸送中振動之適切保持力量。 此種收容器之先前例，有「原子力⑺」（日本平成ι〇 年4月i日發行：日刊工業出版pr〇ducti〇n),及日本專利 特開昭62-2·號公報等，揭示各種類者。以下當本發 明開發之際，說明其前提之收容器。又下述内容，係 便說明者，而並非適合於所謂公知、公用之意。 圖24係收容器之一例透視圖。圖25係圖24所示收容器 之軸万向剖面圖。收容器500包括··筒狀機體5〇1 ,•樹脂 502，其係汉於機體501外周之中子遮蔽體；外筒5〇3，•底 部504;及蓋部505。機體501及底部5〇4係^線遮蔽體之 碳鋼製鍛造品。又蓋部505係包括不銹鋼製等一次蓋5〇6 及二次蓋507。機體501與底部504以對接焊接接合。一 4- 本紙杀尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 552589 A7

次盍506及二次蓋5〇7以不銹鋼製等螺栓固定於機體 。於盖部DU3興機體5〇1間藉裝金屬製〇環，俾保持内部 氣密。 機501與外筒503間設有複數内部散熱片5〇8，俾導 熱 < 用。内部散熱片5〇8為提高導熱效率使用銅材料。樹 脂502以流動狀態注入由内部散熱片5〇8形成之空間，加 以冷部固態化形成。籃509係將69支方管510集成如圖 、束狀構k 以略為束縛狀態插入機體501之空腔511 内。 这方管510由混合中子吸收材料（硼：B)之鋁合金製成， 俾防止插入之使用畢燃料集合體達臨界值。又收容器本體 512兩側設有耳軸513，俾垂吊收容器5〇〇(省略一方）。又 收谷器本肖豆512兩端部安裝緩衝體514，其内部裝有緩衝 材料之木材等（省略一方）。 又上述籃5 09不僅將方管510集成束狀者，有時使用折 紙益型或鑄造一體構造者。折紙盒型之籃係於矩形板狀籃 材料兩側形成凹缺，以此凹缺使其正交交互組合構成。由 此可以形成具有複數單元之籃。又鑄造一體構造之籃係以 轉造將藍整體成形，其單元則用芯子成形或以機械加工形 成。 [發明所欲解決之課題] 可疋，貫際製作上述收容器5〇〇時，通常需檢討使用畢 燃料集合體之收容數、尺寸及重量等設計條件。具體而言 以其收谷數多且外徑小、重量輕之收容器為佳。惟依上 ___ - 5 - U張A4規格(210 x 297公釐) 552589 A7 B7 五、發明説明（ 5收合器〇〇之構、’因最外周之方管5 1 0以線接觸空逛 5ii Μ面（折紙盒型之籃與鑄造一體構造之籃均同），故墓 5〇9與空腔5 1 1間產生空間ς女、/ 土工間S，播法有效進行從單元5丨5向 機體.501之傳熱。又由於办 吗％二間S义存在，機體5〇 j之徑加 大’致收容器5 0 0加重。

裝 針對此’漏至收容料部之H射線量，因受中子及r線 總量限制，故為達成收容器5⑻之輕量化，減小機體5〇ι 厚度I5可4一因亦為r線遮蔽體’故要求機體5 〇 1側需僅 能確保7線遮蔽功能之厚度。又上述收容器500可收容先 前未有之69㈣料集合體’料了限m量若減小機 體501 <徑時，將減少使用畢燃料集合體之收容數。 本發明有㈣上述情形’其目的在提供—種收容器，其 係能滿^提高傳熱效率、增加使用畢燃料集合體之收容數 、小型化或輕量化中之任一條件。 訂 [解決課題之手段] 線 為達成上述目的，中請專利範圍第i項之收容器，其係 包括：角形剖面形狀籃，其係於具有中子吸收性能之矩形 板狀構件兩緣，每隔—定間隔設凹缺部，並相互插入該凹 缺：兩者，使上述板狀構件正交交互堆積構成；機體，俾 遮蚊r線並使s腔内呈g£合籃外形之形狀；及中子遮蔽體 ’其係配置於機體外@;其特徵為於插入上述空腔内籃之 各單元内收容使用畢之燃料集合體。 使用畢足燃料集合體產生輻射線並附帶衰變熱。此使用 畢《燃料集合體係收容於籃之單元内，惟茲由於將機體之

552589 五、發明説明（4 空腔内形成配合籃外形之形狀，故將籃插入空腔内時’即 =為=之板狀構件（尤其角形剖面形狀部分）接觸空腔内 又由於將空腔内形狀配合籃外形，即可消除或 監興更腔之空間。因此，上述衰變熱藉導入内部之氦 孔’直接接觸部分’有效從籃向機體傳導。 、又：於減小或消除空腔内空間，故可減小機體外徑。反 之’右如圖25所示使機體外徑與機體相同時，可形成更多 早疋。又上述接觸狀態，並不需要空腔内面與籃外面完全 且經常接觸，而含有微小間隙存在或一時解除接觸之情形 。又上述板狀構件#含有如實施形•態3戶斤示之中空構造者 此外，因上述板狀構件具有中子吸收功能，故即使收納 使用畢《燃料集合體時’並不達臨界值。又從使用畢之燃 料集^體產生之7線係由機體遮蔽，且中子係由中子遮蔽 體遮蔽。 又々申請專利範圍第2項有關之收容器，包括：角形剖面 形狀籃，其係將複數單元鏵造一體成形，俾收納具有中子 吸收性能且使用畢之燃料集合體；機體，俾遮蔽厂線並使 2腔内呈配合籃外形之形狀；及中子遮蔽體，其係配置於 機體外周；其特徵為於插入上述空腔内藍之各單元内收容 使用畢之燃料集合體。 由於將籃鎊造-體成形，將機體之空腔内形配合具有角 形剖面形狀之籃外形，故與上述同樣，成為籃外面接觸空 腔内面《狀態。又因將空腔内形狀配合籃外形，故可消除 本紙張尺度適财@时標準(CNS) A4規格(ix挪公嫠） 552589 A7 B7 五、發明説明（5 ) 或減小 籃與空 腔之 空間。 因此 上 述衰 變 熱藉導 入 内部 之 戴*藏^或 直接接 觸部 ' t... 分，百 效從 籃 向 機 體傳 導。此 外 ，可 減 小機體 外徑。 反之 ，若如圖25 所 示 使 機 體 外徑與 機 體相 同 時，可 形成更 多單 又申 請專利 範圍 第3項 之收 容 器 5 係 如 上述收 容 器， 其 中使上 述收容 器内 之一部 分， 為 配 合 上 述 籃外形 之 形狀 〇 如此， 無需將 空腔 内全部 配合 籃 外形 > 由 配合其 一 部分 亦 可獲得與上述 申請專利範 圍第 1 或 2 項 有 關之收 容 器同 質 之作用 、效果 。即 由於將 空腔 内 一 部 分 配 合籃外形 ，即 可 確保空 腔内面 與籃 之接觸 面積 並 可 縮 小 空腔内 之 空間 〇 故能有 效進行熱傳導。又 可減 小 相 當 縮 小 空間份 之 機體 外 徑，反 之，由 於仍 維持機 體原 有 外徑 5 可 增加使 用 畢之 料集合 體之收 容數 〇 又申 請專利 範圍 第4項 有關 之 收 容 器 係如上 述收容 器 ，其中 更設虛 設管 ，並使 上述 空 腔 内 機 體 厚度裕度之部 分 為配合 該虛設 管之 形狀， 將上 述虛 設 管 以 接觸上 述板狀構 件之狀 態，與 籃一 同插入 空腔 内 〇 使空腔内為 配合 籃外形 之形 狀 時 雖 機 體厚度 不 均勻 惟因機 體為遮 蔽r 線者， 只要 能 確保 一 定厚度， 則 其他厚 度部分成為增 加收 容器重 量之 原 因 〇 故 此 收容器 於 空腔 内 厚度有 裕度之 部分設配合虛設 管 之 形 狀 插入該虛 設管 以 達成輕 量化。 又因 以接觸 板狀構件之 狀悲 插 入 5 故 可 達成籃 與 機體 之 傳熱媒介作用 〇又 亦可使其具 有 固 定堆 積 板狀構件 之功 能 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐）

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。又虛汉&之形狀及個數，得視需要適當選擇。又接觸板 狀構件之狀恶係指興上迷同樣無需完全且經常接觸之意。 又申口月專利範圍第5項有關之收容器，係如上述收容器 〃中更堵塞上述虛设管之兩端。由於堵塞虛設管之兩端 ’於燃料處理設施注人純水時，因純水不侵人該虛設管内 ，結果，純水注入量減少而可使收容器輕量化。又堵塞兩 端之虛設管亦可插入不收納燃料之單元，亦可以不收納燃 料之方管做為虛設管。又亦可設於由方管構成之籃（申請專 利範圍第6項）。 又申請專利範圍第7項之收容器，係如上述收容器，其 中更於堵塞兩端之虛設管内，封入氦氣等導熱媒體。由此 ’可達成收容器之輕量化，並提高傳熱性。 [發明之實施形態] 以下邊參考圖邊詳細說明本發明有關之收容器。又本發 明並不受本實施形態之限制。又本發明之構成要素當然包 括該領域之從事者容易假想者。 [實施形態1] 圖1係本發明實施形態丨有關之收容器透視圖。圖2係 圖1所示收容器之軸方向剖面圖。圖3係圖丨所示收容器 之徑方向剖面圖。本實施形態1有關之收容器1〇〇，係將 機體101之空腔102内面配合籃130之外周形狀，予以機 械加工者。空腔102内面之機械加工係由後述專用之加工 裝置予以銑削加工。機體101及底板1〇4係具有r線遮蔽 功能之碳鋼製鍛造品。又亦可用不銹鋼代替碳鋼。上述機 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐)

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體101及底板104係以焊接接合。又為了確保耐壓容器之 密閉性能，一次蓋11 〇與機體i 〇丨之間設金屬墊片。 機體10 1與外筒1 〇5之間填充樹脂丨〇6，其係含有多量 氫之南分子材料具有中子遮蔽功能者。又機體1〇1與外筒 105之間焊接複數銅製内部散熱片1〇7，俾做為傳熱之用， 上述樹脂1 06以流動狀態注入由内部散熱片丨〇7形成之空 間，加以冷卻凝固。又内部散熱片丨〇7為了散熱均勻計， 最好以高密度設於熱量多之部分。又樹脂1〇6與外筒1〇 5 之間，設有數mm之熱膨脹裕度1〇8。此熱膨脹裕度ι〇8 係將加熱器埋入熱熔接著劑等之消失型，配置於外筒丨〇5内 面，注入樹脂1 0 6凝固後，加熱加熱器溶解排出形成（省略 圖示）。 蓋部1 09包括一次蓋11 〇與二次蓋π 1。一次蓋丨丨〇係 遮叙7線之不錐鋼或破鋼製圓盤形狀。又二次蓋111亦為 不錄·鋼製或碳鋼製之圓盤形狀’惟其上面封入中子遮蔽體 之樹脂1 12。一次蓋1 1 0與二次蓋1 11係以不銹鋼製或碳 鋼製螺栓113裝於機體101。此外，一次蓋110及二次蓋 111與機體101之間分別設有金屬墊片，以保持内部之密 封性。又蓋部1 09周圍設有補助遮蔽體11 5，其係封入樹 脂 1 14 〇 收容器本體1 1 6兩側設有耳軸1 1 7，俾垂吊收容器1 〇〇 。又圖1係設有補助遮蔽體1 1 5者，惟搬送收容器丨〇〇時 拆卸補助遮蔽體115，安裝緩衝體118(參考圖2)。緩衝體 118之構造為將紅木（red wood)材料等緩衝材料119裝於由 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐） 552589

不銹鋼製成之外筒12〇内。

裝 圖4係圖1所示籃之組合圖。籃13〇係正交矩形板狀構 件135交互堆積構成者。矩形板狀構件135兩側隔一定間 隔形成凹缺部136，凹缺部136之間隔由單元（ceU)之寬度 、即使用畢燃料集合體之寬度決定。矩形板狀構件135 ^ 相互2進凹缺部136正交交互堆積。由此，構成整體具有 複數單元之監13〇。又板狀構件135之材料使用鋁或鋁合 金粉末添加具有中子吸收性能之硼或硼化合物粉末之鋁複 合材料或鋁合金。又中子吸收材料除硼之外可使用鎘。 圖5係板狀構件之製造方法流程圖。先以霧化法等急冷 凝固法製作鋁或鋁合金粉末（步驟S4〇1)，準備硼或硼^合 物粉末（步驟S402),以交叉旋轉攪拌器等將此等兩粒子混 合10〜15分鐘（步騾S403)。 訂 線 上述鋁或鋁合金可使用純鋁錠、鋁-銅系鋁合金、鋁-鎂 系鋁合金、鋁-鎂-矽系鋁合金、鋁_鋅_鎂系鋁合金、鋁-鐵 系鋁合金等。又上述硼或硼化合物可使用、Β2〇3等。 在此，硼對鋁之添加量最好為15重量％以上、7重量％以 下因1 ·5重量％以下時無法獲得充分之中子吸收性能，而 大於7重量％以上時對牵引之伸長降低之故。 其次，將混合粉末封入橡皮盒内，用CIp(c〇ld Is〇static Press)以常溫從全方位均句加高壓，進行粉末成形（步驟 S404)。CIP之成形條件係成形壓力為2〇〇Μρ&，成形品直 徑為600mm，長度為1500mm。由於以cip從全方位均勻 施加壓力，可得成形密度不均輕微之高密度成形品。

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接著，以真空將上述粉末成形品封入罐中，加溫至3〇〇 步驟S405)。於此脫氣步驟，去除罐内之氣體成分及水 分。於次一步驟，以HIP(H〇t Isostatic Press)將真空脫氣之 成形品再成形（步騾S406)。HIP之成形條件為溫度4〇〇t： 〜450°C、時間30sec、壓力6〇〇〇t〇n，使成形品直徑為4〇〇mm 。接著’為了去除罐進行外削、端面削（步驟S4〇7)，用罐 孔推出器加熱推出該小胚（步驟S408)。此時之推出條件為 加熱溫度500°C〜520°C、推出速度為5m/min。又此條件係 依硼之含有量適當變更。其次，推出成形後，進行牽引矯 正（步騾S409) ’並切斷非穩態部及加權部，做為板狀構件 135(步驟S410)。而以機械加工將複數凹缺部136形成於板 狀構件135(步驟S411)。 圖6(a)係圖3所不虛設管透視圖。如圖3所示，空腔1 〇2 中單元數為5個或7個之單元列兩側，分別插入虛設管13 3 。虛設管133之目的為減輕機體1〇1之重量並使機體ι〇1 之厚度均勻。尤其厚度之均勻化對防止機體特定部位集中 應力有效。又亦能以確實固定籃130為目的使用。虛設管 133之材料使用加删銘合金，以上述同樣步驟製作。 又虛設管133為方管狀，惟其兩端由蓋133a封閉（圖3 省略蓋之圖示）。焊接蓋133a密封虛設管133内，於燃料 處理設施注入純水時，因純水不侵入虛設管1 3 3内，故有 收容器輕量化之效果。具體而言，收容器重量受限係指在 燃料收納後，水進入收容器内之狀態從收容器坑吊上時， 為取出燃料注水吊降至收容器坑之時，因純水不侵入虛設 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

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5 133内，致該吊上或吊降時之收容器重量減小之意。 部，：於密封虚設管133内部，亦可將其他材料填丄於内 入作預先將氦氣填充於内#，可使儲藏時之氦氣導 合易。又由於封入氦氣可提高儲藏時之熱傳導性。 ::氣時’最好於一方之蓋133a設閥。又導入氣體後 =、封闕。由於氦氣外封人傳熱性高之氣體或流體，即 可“收容器之熱傳導性。X亦可於虛好133内部封入 上，樹脂。如此，能有效利用死角之虛設管⑴内部空間 ’才疋南中子吸收性能。 圖係虛叹管之變形例透視圖。如同圖所示，亦可使 虛設管134之剖面形狀為扇形。此時，空腔1〇2之虛設管 對應部分成為曲面（省洛圖示）。又於兩侧焊接蓋ma密封 内部，可將氦氣或樹脂導入此中，與圖6(a)所示虛設管133 相同。 其/入，虛设官133因其目的為如上述減輕機體1〇1之重 1並使機體101 I厚度均勻，故不一定需要密封構造。因 此，亦可省略虛設管133之蓋133a，亦可替換為如圖7(a) 所示之剖面為Η字形狀之虛設構件137。又亦可使用如圖 7(b)所示之剖面為Ν字形狀之虛設構件138。尤其剖面為ν 芋形狀時，以彈性變形插入即可確實固定籃13〇。又亦可 省略上述虛設管133。 其次，說明機體101之空腔102之加工。圖8係空腔1〇2 之加工裝置示意透視圖。此加工裝置14〇包括：固定台141 ,其係貝穿機體101内並載置固定於空腔ι〇2内；可動台 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 552589 A7

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552589 A7 B7 五、發明説明（12 圖9係空腔之加工方法示意說明圖。先由夾具裝置1 50 及反作用力擋件148，於空腔102内之一定位置固定固定 台141。其次，如同圖（a)所示，沿固定台141以一定切削 速度移動心軸組件146，用平面銑刀147切削空腔102内 。該位置之切削完成後拆卸夾具裝置150釋放固定台141 。其次，如同圖（b)所示，於旋轉支持台154上將機體1〇1 旋轉90度，以夾具裝置150固定固定台141。而與上述同 樣用平面銑刀147切削。以下更重複2次上述同樣之步驟。 其次’將心軸組件14 6旋轉1 8 0度，如同圖（c)所示，依 序切削空腔1 02内。此時亦與上述同樣邊將機體1 〇丨旋轉 90度重複加工。其次，如同圖（d)所示，將墊片155嵌入心 軸組件146 ’以提高心軸組件146之位置。而於該位置向 軸方向輸送平面銑刀147，切削空腔1 〇2内。邊將此旋轉 90度重複’略完成插入籃13〇所需之形狀。又插入虛設管 133部分之切削亦如同圖（d)所示同樣進行即可。但使調整 心軸組件146高度之墊片厚度，與虛設管133之一邊相同。 收容於收容器100之使用畢燃料集合體，因含核分裂性 物貝及核分裂生成物等，產生輕射線並附帶衰變熱，故需 在儲藏期間中（約60年）確實維持收容器1〇〇之除埶功能、 遮蔽功能及臨界值防止功能。本實施形態丨有關之'收容器 100,以機械加工機體101之空腔102心以密接狀態（略 播空間）插入籃130之外周面，此外，於機體1〇1與外筒1〇5 =設内部散熱片1〇7。因此，來自燃料棒之熱經籃13〇 或填无< 氦氣傳至機體1G1，主要經内部散熱片1〇7從外 -15- 552589 A7 B7

立、發明説明（13 筒105放出。由以上，可提高來自籃130之熱傳導率，有 效進行衰變熱之除熱。 又從使用畢燃料集合體產生之r線，被碳鋼或不銹鋼製 機體，101、外筒105、蓋部109等遮蔽。又中子係被樹脂 106遮蔽，以消除對輻射線從業人員受害之影響。具體而 言’设计為可得表面線當量率為2msv/h以下，距表面lm 之線當量率為100// Sv/h以下之遮蔽功能。此外，因構成 單元13 1之板狀構件使用加硼之鋁合金，故可防止吸收中 子達臨界值。 以上，依本實施形態i有關之收容器1〇〇，因以機械加 工機體101之空腔102内，以略為密接狀態插入籃13〇之 外周面，故可提高來自籃130之熱傳導率。又因可消除空 腔102内之空間，故可使機體1〇1小型且輕量。又即使^ 情形，亦不減少使用畢燃料集合體之收容數。反之，使搞 體101之外徑與圖25所示收容器500相同，因相對可確僻 單元數，故可增加使用畢燃料集合體之收納數。具體而言 ，該收容器1〇〇,使用畢燃料集合體之收容數可達69體， 且可抑制收容器本體116之外徑為2560mm、重量為12〇t〇] 。又實際上由於採用上述構造，即可滿足要求之重量限帝 、尺寸限制下，收容69支使用畢燃料集合體。 圖10係收容器變形例之徑方向剖面圖。收容器2〇〇之相 體201，並非加工空腔202内使籃130之外周面完全抵指

，而加工成局部抵接殘留多少空間Sa、Sb。即如丁、自批M 丨加工複數相 溝205俾籃130之一部分扣合於空腔2〇2内部呈圓筒形來 -16 -

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552589 A7 ______ B7 五、發明説明（14 ) 之空腔202之12處。又於形成在空腔202與籃13〇間之空 間Sb，插入因應該空間sb之形狀之虛設管（以圖6(b)所示 虛設管1 3 4為佳）。 依該構造，因可減少加工裝置之機體20 1之加工量，故 可提高生產性。又因籃130立即抵接機體201之部分增加 ，並可減少空腔202内之空間Sa、Sb，故雖比不上上述實 施形態1之收容器100,惟比圖24及圖25所示收容器5〇〇 ’可提高熱傳導率。此外，可使收容器200小型且輕量。 又因其他構成要素與上述實施形態1之收容器1〇〇相同， 故省略其說明。 [實施形態2] 圖11係本發明實施形態2有關之收容器說明圖。此收容 器210之特徵為使用鑄造一體構造之籃211。因其他構造 與實施形態1之收容器100相同，故省略其說明，並對同 一構造要素附予同一符號。該鑄造籃211係將鑄造籃211 整體以塊單位成形，將其堆積形成。塊212係以鍀造一體 成形，收容使用畢燃料集合體之單元213係機械加工塊212 所形成。例如可用放電加工或線割形成單元2 1 3。又鍀造 時亦可用芯子形成單元2 13。 如此形成之塊2 12係如圖11所示，堆積收納於空腔1 〇2 内。將塊212疊層插入空腔102内，以構成籃211之狀態 ，插入虛設管214。虛設管214係與實施形態1揭示者相 同之構造，其形狀可適宜選擇採用圖6及圖7揭示者。由 於使用虛設管214，故即使使用鑄造籃211時，亦可減輕 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 552589 五、發明説明（15 機體、1(H之重量並使機體1〇1之厚度均勾化。 適方、鏵這監211之鏵造法，從 使用全屬铉炉、上 攸尺T精衣度又硯點，最好 孔少之良杯、# , 具二鑄以去邓可獲得氣 〈監。鑄造籃211之材料使用鋁或鋁人全枣为 或銘合金可使用純銘鍵、銘-銅系銘合金

Si:等銘’铺呂合金，制系铭合金、铭-鐵 '、、’ 口，，寺又上逑硼或硼化合物可使用j^c、b〗〇3等。 在此’硼對銘之添加量最好為1.5重量％以上、7重量％以 下。因1.5重量％以下時無法獲得充分之中子吸收性能，而 大於7重量％以上時對牽引之伸長降低之故。 $圖12(a)係鑄塊之變形例透視圖。鑄塊215之特徵為將相 虛設管之部分（虚設單元216)鑄造一體成形。因如此可 節省另行製作虛設管插入之工，故構造及組合作業簡單。 此外，因監與虛設管之接觸界面消失，故可提高熱傳導效 率。圖12所示鑄塊2 1 5係將虛設單元216為空心構造，惟 亦知為實心構造體（省略圖示）。又如同圖（b)所示鑄塊215 ’亦可包括向周方向4分割之塊215a與設置在中心之1管 215b。如此，即可因應鍛造設備能力製造鑄塊215。如以 上’由於將鑄造籃211以略為密接狀態收容於空腔102内 ’即可提鬲從铸造籃211向機體1〇1之熱傳導效率。又因 可消除空腔102内之空間，故可使機體1 〇 1小型且輕量。 圖13〜圖16係上述收容器之變形例說明圖。圖13所示 收容器220係PWR用，機體221及中子遮蔽體222呈正八 角形，於其空腔223内插入鑄造一體構造之籃224。此鑄 -18 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂 552589 A7 B7 五、發明説明（16 ) 造籃224係與上述同樣，由鋁或鋁合金添加硼之材料構成 。又為埋填空腔223與鑄造籃224間產生之空間，一體形 成剖面為三角形之虛設單元225(參考同圖（b)之放大圖）。 由此.，鏵造籃2 2 4之外形成正八角形，以略為密接狀態收 容於同正八角形之空腔223。單元226與單元226之間， 形成純水及氦氣流動之貫穿孔227。 鑄造籃224之單元226及貫穿孔227係由放電加工或線 割等機械加工形成。又疊層鑄塊成鑄造籃224 —點與上述 鑄造籃2 11相同。此收容器220形成37個收納使用畢燃料 集合體之單元226, 8個虛設單元225係均勻配置於鑄造籃 224之四隅。又亦可於虛設單元225設蓋密封内部，或可 於内部封入氦氣或樹脂（省略圖示）。此外，同圖中，虛設 單元225内為空心，惟亦可為實心。此等虛設單元225之 有無，其形狀及蓋之有無等，最好依收容器要求之重量限 制、強度、傳熱等條件適當決定。 又虛設單元225之形狀，剖面不一定為正三角形，亦可 為例如圖14(a)所示扇形單元225a，亦可為圖14(b)所示之 複數個圓形單元225b亦可。此外，如圖14(c)所示，亦可 為2個三角形單元225c。其次，圖15所示收容器230係 形成32個收納使用畢燃料集合體之單元236者，機體231 及中子遮蔽體232呈八角形。4個虛設單元23 5(參考同圖 (b)放大圖）係均等配置於籃234之四隅。單元236與單元 236間形成貫穿孔237，俾純水及氦氣流動。 圖16所示收容器240係形成32個收納使用畢燃料集合 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

裝 訂 線 552589 A7 B7 五、發明説明（17 ) 體之單元246者。鑄造籃244外側形成實心部245，其四 隅部分不與空腔243接觸（參考同圖（b)放大圖），與空腔243 面之間形成一定空間247。因此，具有收容器240比完全 實心者輕之益處。一方面，鎊造籃244之側面部呈平面， 與空腔243内面略成密接狀態。故能順利進行鑄造籃244 向機體241之傳熱。又因可減小空腔243内之空間，故可 使收容器240小型化。 [實施形態3] 圖17係本發明實施形態3有關之收容器徑方向剖面圖。 此收容器300係將PWR用折紙盒型籃301，收容於具有配 合該籃301外形之内形狀空腔306内者。又機體302外形 略呈正八角形，於此周圍設有中子遮蔽體303，其係以樹 脂構成。中子遮蔽體303係填充於以複數跨於機體302與 外筒304間之銅製傳熱散熱片305區隔之空間。又亦可於 該空間内配置鋁製或銅製之蜂巢體，將中子遮蔽體壓入填 充於此蜂巢内（省略圖示）。 外筒304係成分割之構造，跨焊接於機體302之傳熱散 熱片305加以焊接。最好如同圖所示，將傳熱散熱片305 焊接於矩形外筒構件304a兩端緣，做為剖面C字形之單元 304c，以此單元化之狀態焊接於機體302。又以一定間隔 進行單元304c之焊接，最後跨矩形之外筒構件304b從外 部焊接於單元304c之外筒構件304a。依斯項組合方法，因 無需在極狹窄之空間内進行焊接作業，幾乎可從外部焊接 ，故可使焊接作業簡單。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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552589 A7 __B7 五、發明説明（19~" 設凸部317於板狀構件31〇端緣形成階梯，故將傳熱板318 跨於此鄰接之階梯之間。由此形成籃3〇丨之外周面。上述 板狀構件310及傳熱板318之材料，使用與實施形態i相 同之材料，即鋁或鋁合金添加硼者。又傳熱板3丨8之安裝 並不限於如同圖所示之設凸部317之方式。例如亦可跨板 狀構件3 10之端緣貼傳熱板3 1 8，以點焊等固定（省略圖示） 〇 藍301之外形由傳熱板318使其4面301a為平面，其他 4面301b為角形剖面形狀。空腔3 06之内形與籃301之平 面部分（301a)略為密接狀態成為平面，對應籃3〇1之角形 剖面部分（30 1 b)之部分即成略為配合該形狀，惟成為隅部 分殘留2間S者。其次，插入剖面三角形之虛設管3 〇 8， 俾埋填此空間S。由虛設管308可減輕機體302之重量， 並使機m 3 0 2之厚度均句化。又能抑制藍3 0 1之鬆動，確 實固定。又亦可使用如圖21之剖面四角形之虛設管308a ’以代替剖面三角形之虛設管3 0 8。此時，空腔3 0 6之内 形亦成為配合該虛設管308a之角形剖面形狀。 耳軸309係直接裝於機體302。此時，耳軸309之安裝 位置最好設於機體302之角形剖面部分302b。因角形剖面 部分302b，機體302之厚度比平面部分302a有多少裕度 ’故即使加工耳軸座惟從^線遮蔽之觀點上，影響少之故 。又耳軸3 0 9内填充樹脂3 0 9 a，惟於設在空間S之虛設管 3〇8内填充樹脂，可某程度阻止中子從耳軸309之非填充 樹脂部分309b之穿透。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 552589 A7 B7 以上，依此收容器300 ,因配合折紙盒型籃3〇1外形形 成空腔^〇6,故可提高籃3〇丨向機體3〇2之熱傳導效率f 尤其，衰變熱藉設於籃外周面之傳熱板3 18有效傳於機體 302，.又於籃301之角形剖面部分3()lb因_部分以面㈣ 機體302，故能確實保持籃3〇1並有助於熱傳導效率之提 高。此外，因將虛譟管308插入空間s，亦可阻止籃 之變形，故能獲得更佳之保持。又熱傳導效率更佳。又於 上述構造，省略傳熱板3 1 8當亦可程度提高熱傳導效率。 [實施形態4] 圖22係本發明實施形態4有關之收容器徑方向剖面圖。 本實施形態4有關之收容器4〇〇係將上述實施形態i所示 收容器之折紙盒型籃變更為方管型之籃43〇者。因其他構 造與實施形態1收容器丨00相同，故省略其說明，對同一 構成要素附予同一符號。籃43〇係由構成收容使用畢燃料 集合體之單元131之69支方管132而成。方管132與上述 同樣使用銘或銘合金粉末添加具有中子吸收性能之爛或测 化合物粉末之鋁複合材料或鋁合金。又中子吸收材料除硼 外，可用鎘。方管132之製造方法係以實施形態1所示推 出法實施。 上述方管1 32例如為剖面一邊為162mm、内側為1 5 1 mm <四角形狀。尺寸公差係要求之規格關係將負公差取〇。 又内側角之R為5mm，而將外側角之r形成〇.5mm之銳角 。邊緣部分之R大時，將應力加於籃430時，於方管132 之特定部位（邊緣附近）起應力集中，可能導致損壞原因。 -23- 國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公复） 552589 五、發明説明（21 ) A7 B7

因此’由於使方管Π2為銳角，致應力率直傳至鄭接之方 管i32，故可避免對方管i32特定部位之應力集中。又方 管132之其他製造方法，因已有本申請人於日本平成n年 5月27日（「籃及收容器」）已申請者，故亦可參考其製造。

裝 圖23係上述方管之插入方法透視圖。以上述步驟製造之 方管132係沿空腔102内之加工形狀依序插入。兹由於在 方管132產生彎曲與扭曲，尺寸之公差為〇,故欲將方管 132適當插入時，受到公差之累積及彎曲之影響，不易插 入，若勉強插入即有過剩應力加於方管丨32。故預先以雷 射測定器等測定製造之全部或局部方管132之彎曲與扭曲 ，使用電腦依該測定資料，算出最適當之插入位置。如此 ，容易將方管132插入空腔1〇2内，使加於各方管132之 應力均句。 訂 線 又如圖22及圖23所示，空腔1〇2中單元數為5個或7 個之方管列兩側，分別插入虛設管433。虛設管433亦使 用加硼鋁合金，用上述同樣步騾製作。又虛設管433兩端 设有盖（參考圖6(a))。虛設管433亦可加蓋，密封内部可 達成收容器400之輕量化。此外，亦可在虛設管433内部 填充氦氣或樹脂等中子遮蔽材料。 [發明之效果] 以上’依本發明之收容器（申請專利範圍第1項），因將 外周具有中子遮蔽體並遮蔽7線之機體空腔内，形成配合 父互堆積複數板狀構件構成之角形剖面形狀之籃外形之形 狀’故可形成籃以面接觸空腔内面之部分，並使籃與空腔 -24- 本紙張尺度適用中國家標準(CNS) A4<格(2igχ挪公爱) 552589 五、發明説明（22 之空間消失或微j 。阳卜 J 因此，可提高熱傳導效率，婶力 «料集合體之收容數。又可小型化或輕量^^ 4使用 =本發明 <收客器（申請專利範圍第2項）’因將外周 具有，中子遮蔽體並遮蔽，線之機體空腔内，形成配 角形剖面形狀之鑄造一减 口八有 技總办0、& ^成形《藍外形之形狀，故籃以面 接觸更腔内面，並择鋅约士 、、 卫使監與空腔义空間消失或微小。因此， 可提高熱傳導效率，樺 U ^ 子双手增加使用畢燃料集合體之收容數。 可小型化或輕量化。 又依本發明之收容器（巾請專利範圍第3項），因將空腔 内之部刀’形成配合上述籃外形之形狀，故雖比不上申 請專利範圍第1或2項有關之收容器，惟可提高其埶傳導 效率’增加使用畢燃料集合體之收容數。又可小 量化。 … ，依本發明之收容器（申請專利範圍第4項），因更設虛 設管，並將上述空腔内機體厚度有裕度之部分，形成配合 該虛設管之形狀，將上述虛設管以接觸上述板狀構件之狀 毖，與籃一齊插入空腔内。因此，可達成收容器更輕量化 。又可提高其熱傳導效率。 又依本發明之收容器（申請專利範圍第5及6項），因堵 塞虛設管兩端，即可使收容器輕量化。又本發明之收容器（ 申請專利範圍第7項），因將氦氣等熱傳導媒體封入堵塞兩 端之虛設管内，故可使收容器輕量化，並提高熱傳導性。 [圖式之簡要說明] 圖1係本發明實施形態1有關之收容器透視圖。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公爱） 裝 訂 552589 A7 B7 五、發明説明（23 ) 圖2係圖1所示收容器之軸方向剖面圖。 圖3係圖i所示收容器之徑方甸剖面圖。 圖4係圖1所示籃之組合圖。 圖.5係板狀構件之製造方法流糕圖。 圖6(a)、6(b)係虛設管透視圖。 圖7(a)、7(b)係虛設管之變形例透視圖。 圖8係空腔之加工裝置示意透視圖。 圖9(a)-9(d)係空腔之加工方法系意說明圖。 圖1 0係收谷器變形例之徑方向刻面圖。 圖11係本發明實施形態2有關之收容器說明圖。 裝 圖12(a)、12(b)係鑄塊之變形例透視圖。 圖13(a)、13(b)係圖11所示收容器之變形例說明圖。 圖14(a)-14(c)係圖π所示收容器之變形例說明圖。 訂

圖15(a)、15(b)係圖11所示收容器之變形例說明圖。 圖16(a)、16(b)係圖π所示收容器之變形例說明圖。 圖17係本發明實施形態3有關之收容器徑方向剖面圖。 圖1 8係籃之構造說明圖。 圖19係板狀構件之組合狀態說明圖。 圖20係安裝於板狀構件之傳熱板組合圖。 圖2 1係虛設管之變形例。 圖22係本發明實施形態4有關之收容器徑方向剖面圖。 圖23係圖22所示方管之插入方法透視圖。 圖24係收容器之一·例透視圖。 圖2 5係圖2 4所示收容器之軸方向剖面圖。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ---_ — 552589 A7 B7 五、發明説明（24 ) [元件符號之說明] λ r\ r\ 丄uG · •收容器 101 · •機體 102 · •空腔 104 · •底板 105 · •外筒 106 · •樹脂 107 · •内部散熱片 108 · •熱膨脹裕度 109 · •蓋部 110 · •一次蓋 111 · •二次蓋 115· •補助遮蔽體 116 · •收容器本體 117 · •耳軸 118 · •緩衝體 130 · •籃 131 · •單元（cell) 132 · •方管 裝 訂

線 -27-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 552589 A B c D 六、申請專利範圍 1. 一種收容器，其特徵為包括： 角形剖面形狀籃，其係於具有中子吸收性能之矩形板 狀構件兩緣，每隔一定間隔設凹缺部，並相互插入該諸 凹缺部，使上述板狀構件正交交互堆積構成； 機體，供遮蔽r線，其空腔内呈配合籃外形之形狀；及 中子遮蔽體，其係配置於機體外周；其中 於插入上述空腔内籃之各單元内收容使用畢之燃料 集合體。 2. —種收容器，其特徵為包括： 角形剖面形狀籃，其係將具有中子吸收性能，供收納 使用畢之燃料集合體的複數單元鑄造一體成形； 機體，供遮蔽r線並使空腔内呈配合籃外形之形狀；及 中子遮蔽體，其係配置於機體外周；其中 於插入上述空腔内籃之各單元内收容使用畢之燃料 集合體。 3. 如申請專利範圍第1或2項之收容器，其中使上述空腔 内之一部分，為配合上述籃外形之形狀。 4. 如申請專利範圍第1或2項之收容器，其中更設虛設管 ，並使上述空腔内對機體厚度有裕度之部分為配合該虛 設管之形狀，將上述虛設管以接觸上述板狀構件之狀態 ，與籃一同插入空腔内。 5. 如申請專利範圍第4項之收容器，其中更堵塞上述虛設 管之兩端。 6. —種收容器，其特徵為將外周具有中子遮蔽體，且遮蔽 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 552589 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 r線之機體空腔内，形成為配合將具有中子吸收性能之 複數方管插/'V空腔内之狀態下由該方管所構成之角形 剖面形狀籃外形之形狀，此外，設置兩端堵塞之中空虛 設管，使上述空腔内對機體厚度有裕度之部分為配合該 虛設管之形狀，將上述虛設管以接觸上述方管之狀態， 與籃一同插入空腔内，於插入上述空腔内籃之各單元内 收容儲藏使用畢之燃料集合體。 如申請專利範圍第5項之收容器，其中更於兩端堵塞之 虛設管内，封入氦氣等導熱媒體。 如申請專利範圍第6項之收容器，其中更於兩端堵塞之 虛設管内，封入氦氣等導熱媒體。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）