TW557451B - Spent fuel housing square pipe, basket and spent fuel housing container - Google Patents

Description

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[發明之詳細說明] [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種用來收容、儲藏已燃燒完之用畢燃料' 集合體的裝置，也就是用來收容用畢燃料集合體的角型管 、格狀筐體及用畢燃料收容器。 [習知技術] 在核燃料循環末期燃燒完而無法再使用的核燃料集合體 稱為用畢_集合體。由於用畢燃料集合體包含Fp(fissi〇n Product .裂變產物）等尚放射性物質，因此必須對其進行熱 冷卻，所以會在核電廠的冷卻槽經過預定期間（3至6個月） 的冷却。之後，即收容在本身為防護容器的屏蔽罐，再以 卡車或船舶運送、儲藏於再處理設施。要將用畢燃料集合 體收容於屏Μ内時係使用—種所謂格狀筐體之具有格子 狀剖面的保持框體。該用畢燃料集合體係在該格狀筐體所 形成的複數個收容空間，也就是區間各插入丨體，因此， 相對於輸送中之振動等可確保適當的保持力。 以這種屏蔽罐的習知例子來說，在「核能eye」（日本平 成10年。4W日發行：日刊工業出版產品）及日本特開昭62_ 242725號公報等揭示有各種屏蔽罐。以下，對於開發本發 明時以此為前提的屏蔽罐加以說明。此外，該屏蔽罐係為 了方便說明而顯示’並不一定就是所謂眾所週知、公用者。 圖23係屏蔽罐之一例的斜視圖。圖24係圖23所示之屏蔽 罐的徑向剖視圖。屏蔽罐500具有：筒狀圓筒本體5〇ι ;設 置在圓筒本體501外周的樹脂502 ;以及其外筒503、底部504 -5- 557451

及蓋部505。圓筒本體5〇1及底部5〇4係τ線屏蔽體之碳鋼製 锻造品。而蓋部5〇5係由不銹鋼製的一次蓋5〇6及二次蓋507 所構成。圓筒本體501及底部5〇4係藉由對接焊而結合。

一次蓋506及二次蓋507相對於圓筒本體5〇1係利用不銹鋼 製的螺栓而固定。在蓋部5〇5與圓筒本體5〇1之間設有進行 過链包覆的金屬製中空〇型環，可保持内部的氣密性。在 屏蔽罐本體512的兩側設有用來懸吊屏蔽罐500的耳軸513( 方省略）。在屏蔽罐本體512的兩端部則安裝有在内部密 封有木材等作為緩衝材的緩衝體514( —方省略）。 裝 訂

在圓筒本體501與外筒503之間設有用來進行熱傳導的複 數個内部散熱片508。内部散熱片5〇8的材料係使用可提高 熱傳導效率的銅。樹脂5〇2係以流動狀態注入由此内部散熱 片508所形成的空間，並且利用熱硬化反應等而固化形成。 格狀筐體509係將69條角型管510集合成圖23所示之束狀的 構造，並且以束縛狀態插入圓筒本體501之空腔5 11内。角 型官510係由混合有中子吸收劑（硼：Β )的鋁合金所構成， 以免所插入的用畢燃料集合體達到臨界狀態。另外，由角 型官510所形成的各個收容空間稱為區間515，而且一個區 門515可收4條用畢燃料集合體。在屏蔽罐本體$ 12的兩 側還設有用來懸吊屏蔽罐500的耳軸513( —方省略）。在屏 蔽罐本體512的兩端部則安裝有在内部裝有木材等作為緩衝 材的緩衝體514( —方省略）。 [發明所欲解決之課題] 然而，過去屏蔽罐或金屬容器等放射性物質收容器所使 -6 - A7 B7 五、發明説明（ 用的格狀筐體係組合複數個角型管之側面而構成，因此為 了確保落下時的強度，必須增加角型管的板厚。例如，當 屏蔽罐水平落下時，用畢燃料集合體的荷重會集中在角= 官的面端部，因此需要有可耐此衝擊力的厚度。而且，格 狀筐體必須具有可防止所插入之用畢燃料集合體到達臨界 狀態的功能，因此格狀筐體所使用的角型管係由混合有硼 ⑻以作為中子吸收劑的鋁合金所構成。為了使其具有此臨 界狀態防止功能，格狀筐體用之角型管也需要有某種程度 的厚度。於是便產生了格狀筐體整體之外形尺寸變大，格 狀筐體整體之質量亦變大的問題。 而且，在屏蔽罐的輸送過程當中，$了避免屏蔽罐本體 因為洛下等事故所帶來的影響，於屏蔽罐的兩端安裝有緩 衝體514(-方省略）（參關23)。屏蔽罐落下時之衝擊會因 為緩衝體514的塌陷而得到緩衝，在此，緩衝水平落下時之 衝擊的徑向塌陷材料可藉由加大緩衝體514之直徑而得以確 保，但是若為陸上輸送，則不能隨意加大緩衝體5丨4之直徑 。此時，只要可縮小屏蔽罐本體之外徑，即可將該縮小： 分用來作為緩衝體514的塌陷材料，因此可縮小緩衝體514 之外徑。 因此，本發明係鑒於上述問題點而研創者，其目的在於 達成以下目標之至少一個：提供一種以厚度較過去還要薄 的管體構成格狀筐體，且可縮小用畢核燃料收容器之直徑 的格狀筐體；提供一種可防止用來構成格狀筐體之角型管 的偏移且容易組裝的格狀筐體及用畢燃料收容用角型管； 五、發明説明（ 以及提供一種對於角型管之特定部份缓和應力集中以避免 性能劣化的用畢燃料收容用角型管及格狀筐體。 [解決課題之手段] 6為了達成上述目的，申請專利範圍第i項之用畢燃料收 容用角型管係將複數個角型管組合成交錯狀，並且將用畢 炊、料集合體分別收容在該角型管内之空間以及該角型管之 側面所圍成的空間者，其特徵在於：將前述角型管之角部 形成階梯狀’並且使其階梯面彼此對接而組合前述管體。 由於此角型管係將複數個角型管組合成交錯狀而構成格 狀筐體，因此比起將角型管之側面合倂而構成的格狀筐體 ’可減少角型管側面之厚度。其理由在於：角型管側面之 板厚若為過去㈣片份量，則剛性大致會變成過去的兩倍 i因此，板厚若是與過去兩片份量同樣的大小，便可耐相 當大的衝擊。而且係、使角部形成階梯狀，並錢其階梯面 彼此對接而組合，因此相對於軸方向可防止垂直方向的偏 移。 另外，由於此用畢燃料收容用角型管係使角部形成階梯 狀因此嚴格上說來並非角型管。然而，此角型管之垂直 於軸方向的剖面内形狀係四角形，外形從整體來看也大致 呈四角形，因此本發明係包含角型管之概念者。而且，所 謂「將角型管組合成交錯狀」係指「將角型管相互斜向地 組合」，例如意指圖1所示之排列。以下同理。 此外，本發明之角型管係組合成交錯狀而構成格狀筐體 ，不僅可配置在屏蔽罐、金屬容器等放射性物質收容器内 557451

幻吏用，還可作為㈣畢燃料儲藏—定期間之用畢燃料健 =的架台°在此情況下亦可直接將本發明之角型管作為 卞口來使用’但最好係組合本發明之角型管，並且以格狀 筐體之形式來使用。如此一來，在—定期間之健藏後，即 可將複數個用畢燃料集合體直接與格狀篮體一起移換至屏 蔽罐或金屬容器内而加以輸送.健藏，因此可省下將用畢 燃料集合體分別一個個換裝至屏蔽罐等的手續。以下同理。 裝 申：專利範圍第2項之用畢燃料收容用角型管係在上述 角型s田中，刖述角型管之角部形成至少兩段之階梯狀。 由於此角型管係使角部之階梯形成多段’因此可確保角部 之厚度在角型管側面之厚度的一半以上。於是，比起形成 一段階梯狀的管體，更可減少應力集中的影響。此外，角 部之段數並不限於兩段，亦可依角型管之大小或厚度等選 擇適當段數。 線 申請專利範圍第3項之用畢燃料收容用角型管係在上述 角31 s田巾’於刖述角型管之階梯面設置可防止與軸垂直 之方向之偏移的咬合部。此角型管係藉由設置在階梯面之 咬合部而可相對於軸方向限制垂直方向的㈣，因此在組 合角型官時不易發生偏移。戶斤以，格狀筐體之組裝更為容 易，而且，萬一發峰茨丁亩H , 生洛下事故，也可更為堅固地保持格狀 筐體之形狀。 申請專利範圍第4項之用畢燃料收容用角型管係將複數 個角型管組合成交錯狀’並且將用畢燃料集合體分別收容 在該角型管内之空間以及該角型管之側面所圍成的空間者 9- 五、 發明説明（ 6 ) 其:、特徵在於·該角型管之四個角部具有用來與斜鄰角型 的連、’° °卩，而且該連結部係與斜鄰角型管之連結部 相互咬合的構造。 由於此用畢燃料收容用角型管係利用與斜鄰角型管之連 結部咬合的構造而連結，因此即使組合角型管也不易偏移 而私狀筐體之組裝更為容易。而且，由於在管體之間 不會產生間隙’所以萬一發生落下事故，也可更為堅固地 :持袼狀筐體之形狀。此外，咬合構造除了圖_示之構 、。、外也包含利用楔形凹槽及楔形接頭的構造。 申：專利靶圍第5項之用畢燃料收容用角型管係在上述 :型官當巾’前述角型管之四個角部所設置的前述連結部 :中至少相鄰的兩個連結部係使與斜鄰角型管之連結部咬 口的方向分別相差大約9〇度。由於此用畢燃料收容用角型 營當中的相鄰兩個連結部係使與斜鄰角型管之連結部咬合 、方向刀別相差大約9G度’因此相對於所有方向的移動仍 可抑制角型官之偏移。於是，袼狀筐體之組裝更為容易， 而且冑一發生落下事故，也可更為堅固地確保格狀望體 之形狀。 申請專利.範圍第6項之用畢燃料收容用角型管係在上述， 角聖s s中，於前述角型管之側面内部設置用來隔開該側 面外壁側與内壁側的空間，以作為通量啡（版㈣。此用 畢燃料收容用角型管係構成用來收容pwR(pressudzed reactor ·壓水堆）用之用畢燃料的格狀望體者。由於p徽的 燃燒度高，因此將通量醉設置在角型管内部以增加外觀之 —-10- 本紙張尺度L用中國固豕標準(CNs) A4規格(21〇χ挪公爱） 557451 A7 B7 五、發明説明（7 ) 厚度。於是，此角型管能以較大面積組合管體之角部，因 此相對於偏移用力地組裝也會變得容易。而且，接合部之 傳熱面積也可變大，因此可將用畢燃料集合體所產生的熱 有效傳送至屏蔽罐之圓筒本體。 申請專利範圍第7項之用畢燃料收容用角型管係在上述 角型管當於前述角型管之角部㈣也設置空間以作為 通量阱。由於此用畢燃料收容用角型管在角部内部也設置 通量阱，因此除了上述角型管所具有的作用之外，也具有 使朝傾斜方向透過收容有用畢燃料集合體之區間的中^減 速•吸收的作用。此外，也具有更為減輕角型管本身的作 用。 申請專利範圍第8項之用畢燃料收容用角型管係將複數 個角型管組合成交錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容 在該角型管内之空間以及該角型管之側面所圍成的空間者 ’其特徵在於：使前述角型管之角部形成階梯狀，並且使 其階梯面彼此對接而組合前述管體，並且在前述角型管之 側面或階梯部分當中至少—方之内部$置與前述階梯部形 狀一致的通量阱。 此用畢燃料收容用角型管係使該角型管内部所設置的通 ϊ阱之垂直於軸方向的剖面形狀，與形成階梯狀之角部之 垂直於軸方向的剖面形狀一 5夂。因此，設置在側面内部的 通量啡可擴展至角部附近。而且，設置在階梯部分内部的 通量啡可使距離外壁的厚度大致均等，因此可緩和應力集 中的影響。此外’只要使設置在角型管之側面或階梯部分

裝 訂

557451 A7 B7 五、發明説明（8 ) 的通里阱當中至少一方之垂直於軸方向的剖面形狀，與形 成在階梯狀之角部之垂直於轴方向的剖面形狀一致即可。 申吻專利範圍第9項之用畢燃料收容用角型管係在上述 角型官當中，設置在前述階梯部分内部的通量阱與設置在 則述側面内部的通量阱之間的壁面係越朝向對接側厚度越 大。由於此用畢燃料收容用角型管係使設置在階梯部分内 部的通量阱與設置在前述侧面内部的通量阱之間的壁面形 成越朝向對接側厚度越大，因此除了上述角型管所具有的 作用以外，還具有可確保角型管之角部附近之厚度以保持 剛性的作用。因此可緩和角型管之角部附近的應力集中。 申料利範圍第1G項之用畢燃料收容用角型#係在上述 角s备中，使形成階梯狀的前述角型管之角部的角部分 形成銳邊，而且該銳邊之半徑為前述角型管之板厚的至少 一半以下。 角型官之角部當中的角部分具有適當半徑R的情況下， 形成㈣狀的角部中的對接面之接觸面積會變小，結果便 會因為屏蔽罐發生落下或翻倒時所產生的荷重，在對接面 發生應力集中。因此’肖角型管之角部分形成銳邊，藉此 擴大前述對接面之接觸面積來緩和應力集中。因此，鄰接 之前述對接面的範圍就會大於板厚的—半，而可緩和岸力 集中。 〜 t紙張尺度適_ @ @家標準(CNS) A4規格(2igx29^^ …在觀角型官之角部分時可說是銳邊，但是微觀時 :來說並非銳邊。因此’此處所謂銳邊係指宏觀時兩 ，.·'又又的理論邊緣，微㈣則是前端具有小半徑r及倒 557451

角（c)的實際邊緣。以下同理。 申請專利範圍第_之用畢燃料收容用角型管係在上述 角型管當巾，比起角部内側，使形成階梯狀的前述角型管 之角部的角部分形成銳邊。#此，即可確保角型管之角部 中的對接面之接觸面積，因此可緩和對接面之應力集中。 申請專利範圍第12項之料燃料收容㈣型管^在上述 角型管當中，前述銳邊之半徑為〇.5mnm下。藉此，即可 確保角型管之角部中的對接面之接觸面積，因此可緩和對 接面之應力集中。而且，角型管之尺寸大致可從用畢燃料 裝 集合體之尺寸推測，但是該情況下的銳邊之半徑最好設定 在0.5 mm以下。 申請專利範圍第13項之用畢燃料收容用角型管係在上述 訂

角型管當+，前述銳邊為倒角形狀，而且該倒角尺寸係前 述角型管之板厚的至少一半以下。 申請專利範圍第14項之用畢燃料收容用角型管係在上述 角型管當中，前述銳邊為倒角形狀，而且該倒角尺寸為〇·5 mm以下。 藉此，即可與上述同樣使鄰接之前述對接面的範圍大於 板厚之-半，因此可緩和應力集中（申請專利範圍第叫） 。而且，前述銳邊之倒角尺寸最好設定在0.5 mm以下（申請 專利範圍第14項）。 月 申請專利範圍第15項之用畢燃料收容用角型管係在上述 角型管當中，前述管體係由至少添加了濃縮硼的幻合 構成® -13- 557451 A7 ____—____B7_ 五、發明説明（1〇 ) 由於此用畢燃料收容用角型管係使用添加了濃縮硼的A1 材作為材料，因此可增加可作為中子吸收劑來使用之Βι〇的 量。所以，使用濃縮硼時，比起不使用濃縮硼的情況，更 能以較薄的板厚獲得相同的中子吸收能。 申請專利範圍第16項之格狀筐體係將複數個角型管組合 成交錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容在該角型管内 之空間以及該角型管之側面所圍成的空間，而且係將這些 配置在屏蔽罐或金屬容器等用畢燃料收容器内或用畢燃料 儲藏池内來使用。 由於此格狀筐體係將複數個角型管組合成交錯狀而構成 ，因此比起合併角型管之側面而構成的袼狀筐體，更可減 少角型管側面之厚度。其理由在於：角型管側面之板厚若 為過去的兩片份量，則剛性大致會變成過去的兩倍。因此 可縮小格狀筐體之外徑，而且外徑若維持原狀，則可增加 可收容之用畢燃料集合體之體數。再者，若適用在用畢燃 料儲藏池等之收容架台時，可更為稠密地收容用畢燃料集 合體，而且比起硼-不銹鋼製品可更為輕量化，因此在發生 異常狀況時’可減輕對於用來支撐架台之構造物所施加的 荷重。 圖22係本發明格狀筐體之例子的徑向剖視圖。如該圖所 示’本發明之格狀筐體包含：例如以曲線構成角型管之對 接面181，再將管體組合成交錯狀者（該圖⑷）；於對接面 設置突起721及凹槽701，再將突起嵌入凹槽者（該圖· 或是於對接面182設置凹槽701，再將棒狀物725等插入此 __ -14- I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) —--—_ 557451 A7 --- —___B7 五、發明説明7^— -- 槽以防止偏移者（該圖（C))等。 圖22(a)所示之例子係以曲線構成對接面181，因此即使朝 圖面之箭頭方向施加荷重F，在對接面181也不會產生很大 的應力集中。该圖⑻及⑷所示之例子係使突起72ι與凹槽 7〇1、或是棒狀物725與凹槽701相互咬合，因此可防止朝向 垂直於軸方向的方向之偏移。此外，這些僅為例示，角型 官之組合並不限定於這些，也包含業者容易想到的樣態。 申請專利範圍第17項之格狀筐體係將上述角型管組合成 父錯狀，而由該角型管内之空間以及該角型管之側面所圍 成的空間構成格子狀區間，並且將用畢燃料集合體收容在 β亥區間而且係將這些配置在屏蔽罐或金屬容器等用畢燃 料收容器内或用畢燃料儲藏池内來使用。 由於此格狀筐體係組合例如形成階梯狀的角型管而構成 角型管之角部，因此除了上述格狀筐體所具有的作用之外 ，還具有可抑制相對於與軸方向垂直之方向之偏移的作用 。因此，格狀筐體之組裝更為容易，而且，萬一發生落下 事故，也可堅固地確保格狀筐體之形狀。 申請專利範圍第18項之格狀筐體係將複數個角型管組合 成交錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容在該角型管内 之空間以及該角型管之側面所圍成的空間，然後配置在屏 蔽罐或金屬容器等用畢燃料收容器内或用畢燃料儲藏池内 ’而且在組合了前述角型管之角型管集合體最外周的相鄰 角型管彼此之間具有角型管托架。 此格狀筐體在構成格狀筐體之角型管當中位於最外周的

557451 五、發明説明（12 ) 相郴角型官彼此之間設有角型管托架。由於此角型管托架 來自心狀筐體外周之區間所插入的燃料棒集合體的衰變 熱即可有效傳達至屏蔽罐外部。而且，屏蔽罐水平落下時 之衝擊可由此角型管托架承受，因此屏蔽罐落 格狀筐體之破壞。 、申清專利範圍第19項之格狀筐體係將複數個角型管组人 成交錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容在該角型管; 工間以及咳角型官之側面所圍成的空間，而且係利用緊 固工具將組合了前述角型管之角型管集合體之位於最外周 的角型官、以及外形與用畢燃料收容器之内形一致的間隔 塊加以組裝，亚且將這些配置在屏蔽罐或金屬容器等用畢 燃料收谷裔内或用畢燃料儲藏池内來使用。由於此格狀望 體係事先利用螺栓等緊固工具固定角型管與間隔塊：因此 在金屬容器或屏蔽罐之空腔内不需要安裝孔等之加工，所 以組裝上不費工夫。 —申請專利範㈣20項之用畢燃料收容器係使用畢燃料收 容器本鱧之空腔内形狀與將複數個角型管組合成交錯狀， 使整體構成格子狀的格狀筐體之外形一致而插入前述格狀 望體’並且將用畢燃料集合體收容在該格狀筐體之各區間 内。 一由於此用畢燃料收容器係在空腔内具備有將複數個角型 s、’且。成乂錯狀’使整體構成格子狀的格狀望趙，因此比 起合併角型管之側面而構成的格狀筐體，更可減少角型管 側面之厚度。其理由在於··角型管側面之板厚若為過去的. -ιυ - 本紙張尺度適財@ S家標芈(CNS; A4規格(210X297公爱) -16 557451 A7 __ B7 i ^ ( is ) ' —— 兩片份量，則剛性大致會變成過去的兩倍。因此，可縮小 格狀筐體之外徑，於是可將用畢燃料收容器之外徑縮小得 比過去還小。該結果，即可縮小用畢燃料收容器上所安裝 之缓衝體的外徑。另外，用畢燃料收容器之外徑若維持原 狀’則可增加可收容之用畢燃料集合體之體數。 [圖面之簡單說明] 圖1係組合本發明實施形態1之角型管後的格狀筐體之一 部分的徑向剖視圖。 圖2(a)及2(b)係實施形態1之角型管之角部的應力傳達方 式的說明圖。 圖3係本發明實施形態1之角型管之變形例的徑向剖視圖。 圖4(a)至4(c)係實施形態1之角型管之第1變形例的徑向剖 視圖。 圖5係實施形態1之角型管之第2變形例的徑向剖視圖。 圖6係組合本發明實施形態2之角型管後的格狀筐體之一 部分的徑向剖視圖。 圖7係實施形態2之角型管之第1變形例的徑向剖視圖。 圖8係實施形態2之角型管之第2變形例的徑向剖視圖。 圖9係實施形態2之角型管之第3變形例的徑向剖視圖。 圖10係實施形態2之角型管之第4變形例的徑向剖視圖。 圖11係實施形態2之角型管之第5變形例的徑向剖視圖。 圖12係實施形態2之角型管之第6變形例的徑向剖視圖。 圖13(a)及13(b)係實施形態2之格狀筐體之構成例的徑向 剖視圖。 -17·

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公釐） 557451 A7

圖14係本發明實施形態3之屏蔽罐的斜視圖。 圖15係圖14所示之屏蔽罐的軸向剖視圖。 圖16係圖14所示之屏蔽罐的徑向剖視圖。 圖17係上述角型管之製造方法的流程圖。 圖18係空腔1〇2之加工裝置的概略斜視圖。 圖19(a)至19(d)係空腔之加工方法的概略說明圖。 圖20⑷及20(b)係將本發明格狀筐體收容在屏蔽罐之空腔 内之例子的圓周方向剖視圖。 圖21係將本發明格狀筐體收容在金屬容器之例子的圓周 方向剖視圖。 圖22(a)至22(c)係本發明格狀筐體之例子的徑向剖視圖。 圖23係屏蔽罐之一例的斜視圖。 圖24係圖23所示之屏蔽罐的徑向剖視圖。 圖25係組合習知角型管後的格狀筐體之一部分的後向μ 視圖。 [符號之說明] 30 角型管托架 35 間隔塊 100 屏蔽罐 101 圓筒本體 102 空腔 104 底板 105 外筒 106 中子屏蔽材 -18-

557451 A7 B7 五、發明説明（15 ) 107 内部散熱片 108 熱膨脹分路 109 蓋部 110 一次蓋 111 二次蓋 115 輔助屏蔽體 116 屏蔽罐本體 117 耳軸 118 緩衝體 170,171,172 通量阱 180,181,182 對接面 130,200-215 格狀筐體 300〜310 角型管 400〜402 區間 700 楔形凹槽 701,702 凹槽部 720 楔形接頭 721,722 突起部 725 棒狀物 900 金屬容器圓筒部 [發明之實施形態] 以下，參照附加圖面來詳細說明本發明。另外，本發明 並不受實施形態所限定。而且，在下述實施形態之構成要 奮當中，包含業者容易想到的要素。 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557451 A7 _______B1 五、發明説明（16 ) (實施形態1 ) 圖1係組合了本發明實施形態1之角型管的格狀筐體之一 部分的徑向剖視圖。該圖中，針對以斜線顯示的部分加以 說明。另外’此角型管係構成用來收容BWR(B〇iiing Water Reactor :沸水反應器）之用畢燃料集合體的格狀筐體者。如 圖1所示，此角型管300之角部（圖中Α所示之區域）的特徵 在於形成階梯狀。而且，以此角型管3〇〇構成格狀筐體2〇〇 時係將角型管300配置成交錯狀，再將角部所設置的段部彼 此組合。如此一來，角型管3〇〇之内部以及由角型管3〇〇之 側面12包圍四面的空間就成為用來收容燃料棒集合體的區 間 400及401 。 圖25係組合了習知角型管的格狀筐體2〇1之一部分的徑向 剖視圖。如該圖所示，過去係使用複數個角型管3〇1，並且 組合其側面而構成格狀筐體2〇1，因此區間402與區間402之 邊界係形成重疊兩片板體的構造。實施形態1之格狀筐體 200則係將複數個角型管3〇〇配置成交錯狀，因此區間4〇〇與 區間401之邊界係由一片板體所構成。所以，此邊界若具有 過去兩片份量之厚度，則剛性會變得比過去還高，因此若 剛性與過去相同，則可減少角型管300之板厚。於是，以實 施形態1之角型管300構成格狀筐體2〇〇的情況下，可使格狀 筐體全體之外徑比過去組合角型管3〇1之側面的構成還要小 ，因此可縮小屏蔽罐之外徑。該結果，連屏蔽罐之總重量 也可比過去還輕，所以緩衝體所要求的緩衝能力也可比過 去還要小。 -20· 本紙張尺度適用中g g家標準(CNS) A4規格(2ι〇 X 297公爱) 557451 A7

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結果顯示，半徑反=〇力至151時，在角型管3〇〇之特定部份 (圖2之B所示之區域）會產生不理想的應力集中。半徑 R—〇.6_ ’雖可緩和應力集中之程度，但還不是理想狀態 接下來，半徑尺=〇41時，應力集中之程度可得到某程度 的緩和，而位於較可容許的範圍内。半徑R=0.05t至0.2t時， 應力集中可得到相當程度的緩和而形成最佳狀態。尤其， H=(Ut、（h()5^，可獲得良好的結果，應力集中可降低至不 成問題的程度。 此外’角型管300之角部分13所形成的銳邊亦可為倒角形 狀°圖3係本發明實施形態1之角型管3〇〇之變形例的徑向 剖視圖。此倒角C之尺寸最好與上述同樣為1.〇 mm以下（尺 寸C=0.2t以下）。這種構成在對於格狀筐體朝圖中箭頭ρ方 向施加荷重時，由於相鄰的角型管3〇〇也係以階梯面之大致 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 557451 A7 -— __ B7 五、發明説明（19 ) 全體對接，因此可對於角型管3〇〇之特定部分減輕應力集中 。而且亦可確保充分的傳熱面積，因此可抑制格狀筐體之 性能劣化。 另外，格狀筐體必須具有可防止所插入之用畢燃料集合 體到達臨界狀態的功能，因此角型管係由混合有硼（B :蝴 )以作為中子吸收劑的鋁合金所構成。在此，天然硼當中有 可幫助中子之吸收的B10以及對於中子之吸收沒有幫助的B" 因此’使用濃縮了具有中子吸收能之B10的鋁材時，如果 硼的添加量相同，則比起直接使用天然硼的情況，可因為 B的增加而提高中子吸收能。因此使用濃縮硼時，如果中 子吸收能相同，則比起直接使用天然硼的情況，只要板厚 較薄的角型管即可。由此觀點看來，要使實施形態丨之角 型管板厚比過去角型管板厚之兩片份量更薄的情況下，最 好使用添加了濃縮硼的鋁材料。以下實施形態亦相同。 圖4係貫知形怨1之角型管之第1變形例的徑向剖視圖。 上述角型管係使角部（圖中A所示之區域）形成一段階梯狀 ，但是此角型管302的特徵在於：增加前述階梯之段數，使 角型官302之角部形成多段之階梯狀。形成一段階梯狀的角 型管當中，如該圖⑻所示，應力集中部分（圖4〇3)中D所示 之部分）的板厚會變成角型管300之側面板厚的一半。但是 ，形成多段階梯狀的角型管當中，如該圖（c)所示，應力集 中部分（圖4⑷中D所示之部分）的板厚可確保在肖型管3〇2^ 側面板厚的一半以上。因此，比起使角部形成一段階梯狀 的角型管’更可提高剛性，且可減少應力集中的影響。 -23- 557451 五、發明説明（ 再者，此角型管係利用熱擠 ^ ^ S iiJ ^ i ^ i /成形，但是形成多段階梯 狀的角型官由於較能均等 成形較為容易。 “元成角型管全體之厚度，因此 圖5係貫施形態1之角型 ,,. 第2變形例的徑向剖視圖。 上述角型管係使其角部形成 一 梯狀，但是此角型管303的特 徵在於·错由設置在兩個角型 之角部（圖中A所示之區域 )的楔形凹槽700及楔形接頭72 n± . _ + & 而連結。構成袼狀筐體203 時係於-方角型管303所設置的換形凹槽職入另一方角 型官如所設置的楔形接頭72〇而組合兩個角型管i如上 所述，由於角型管3〇3係藉由御犯& 、 矛错由楱形凹槽700及楔形接頭720而 連結’因此所組合的角型管3〇3不 賞私'取* ’也不會發生角型 營303之位置偏移。因此，此樂 此I形例之角型管303可容易地 組裝成格狀盧體203，而且能以屝益雄jx/ 月匕Μ屏蚊罐形成縱向的狀態裝入 空腔内而構成格狀筐體203。另外，士贫〇 η 乃外，此第2變形例的角型管 303係BWR用，但是亦可如圖12所 Τ不在官體之側部内設置 用來隔開外壁與内壁的空間以作在Θ Ί Μ作為通ΐ阱，並且收容以下 所要說明之PWR用之用畢燃料集合體。 (實施形態2 ) 圖6係組合了本㈣實施形態2之角❹的才各狀撞體之一 部分的徑向剖視圖。如圖6所示，此角型管3〇4的特徵在於 :徑向剖面内形狀為大致正方形’管體之角部（圖中Α所示 之區域）係、形成階梯狀。另外，此角型管3_構成用來收 容PWR(Pressurized Water Reactor :壓水型反應器）之用畢燃料 集合體的格狀筐體者◊在PWR當中，核燃料之燃燒度會變 -24- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公普] ' ---- 557451 A7 ______B7 五、發明説明（21 ) 高，因此中子之放出量會比BWR之用畢核燃料還多。所以 ，如圖ό所示，在管體之側面内部設有空間以形成通量啡 170，在儲藏池内收容用畢燃料集合體時，水會充滿在此通 量阱170内，使通過相鄰區間之中子（圖中箭頭】所示之方向 )減速。而且，易於由作為中子吸收劑之包含在角型管3〇4 内的棚所吸收。 以此角型管304構成格狀筐體204時係如圖6所示，將角型 管304配置成父錯狀，再組合角部所設置的段部。如此一來 ’角型官304之内部以及由角型管3〇4之側面12包圍四面的 工間就为別成為用來收容燃料棒集合體的區間4⑼及々ο!。 由於此角型管304在側面12内設有通量阱170 ,因此比起 實施形態1之角型管，其側面12之板厚較大。因此，能以 更大的面積組合角型管304之角部，所以相對於偏移即使用 力地組裝也較為容易。另外，由於對接面18〇之傳熱面積也 可變大，因此可將來自用畢燃料集合體所產生的熱有效傳 送至屏蔽罐之圓筒本體。再者，若適用在用畢燃料儲藏池 等之收谷架台時’則可更為稠密地收容用畢燃料集合體， 而且比起硼-不銹鋼製品更可輕量化，因此在發生異常狀況 時’可減輕對於用來支撐架台之構造物所施加的荷重。 圖7係實施形態2之角型管之第丨變形例的徑向剖視圖。 上述角型管係使其角部形成一段之階梯狀，但是此角型管 的特徵在於：增加前述階梯之段數，使角型管3〇5之角部（ 圖中Α所示之區域）形成多段之階梯狀。形成一段階梯狀的 角型管當中，如上所述，應力所集中的角部之板厚會變成 -25·

壁面部之一半(參照圖4(b))。但是使角部形成多段階梯狀時 、1可破保角部之板厚在角型管侧面之板厚的一半以上（參 照圖4(c))。因此，比扭枯 起使角部形成一段階梯狀的角型管， 可更為減少應力集中的影響。 圖8係實;^形態2之角型管之第2變形例的徑向剖視圖。 此變形例之角型營的姓 、 &的特徵在於：在使角部（圖中A所示之區 ^形成階梯狀的上述管體當中，於對接面敝_方設置 大起721 ’在另一方之面設置可供該突起721嵌入的凹槽701 而形成咬合部。組合此角型管3〇6而構成格狀筐體施時， 由於突起721會嵌入凹槽7〇1，因此不易偏移。所以格狀筐 體206之組裝更為容易，而且萬一發生落下事故，也可更為 堅固地保持格狀筐體206之形狀。另外，亦可在所組合的角 型管306之對接面180雙方設置凹槽，並且在此凹槽所形成 的二間裝入例如棒狀構件而形成咬合部，以防止相對於與 軸方向垂直之方向的偏移。 圖9係實施形態2之角型管之第3變形例的徑向剖視圖。 此變形例之角型管307的特徵在於：在使角部（圖中A所示 之區域）形成階梯狀的上述角型管當中，於角部亦設置通量 阱171。因此，不僅是相對於角型管3〇7之側面垂直通過的 中子量，連通過角型管3〇7之角部而斜斜通過的中子的量也 可降低。而且，藉由設置此通量阱171，可減輕角型管3〇7 之質2：，因此亦可減輕屏蔽罐全體之質量，也可因此縮小 緩衝體之尺寸。 圖10係實施形態2之角型管之第4變形例的徑向剖視圖。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公 557451

此變形例之角型管308的特徵在於：在亦於角部（圖中八所 示之區域）設置通量阱171的上述角型管當中，使設置在側 面12内之通里解172之垂直於軸方向的剖面形狀，與角部 所形成的階梯部之形狀一致。而所謂「與階梯部之形狀一 致」係不只與階梯狀一致，也包含如圖1〇所示斜斜地一致 。藉由如此實施，除了上述第3變形例所具有的效果之外 ，還可將側面内部所設置的通量阱172擴展至角部附近，因 此可更為擴大使中子減速的區域。再者，也具有可確保角 部附近之厚度以確保剛性，並且抑制應力集中的效果。 訂

圖11係實施形態2之角型管之第5變形例的徑向剖視圖。 此變形例之角型管309的特徵在於：使設置在四個角部（圖 中Α所示之區域）的連結部當中至少相鄰的兩個連結部，與 斜鄰角型管309之連結部咬合的方向分別相差大約⑽度。而 且，各個角部係由突起部722以及可與該突起部相互嵌合的 凹槽部702所構成，藉此形成咬合構造。由於係藉由此突起 部722及凹槽部702連結角型管3〇9，因此即使組裝兩個角型 管309也不會鬆脫，使得格狀筐體2〇9之組裝更為容易。而 且，在角型管309之間也不會產生間隙，因此萬一發生落下 事故，也可更為堅固地保持格狀筐體2〇9之形狀。而且還可 增加傳熱面積，因此可有效傳送用畢燃料集合體所產生的 衰變熱。另外，本變形例亦可在角部設置通量阱。 此變形例之角型管由於在角部具有咬合構造，因此適合 用來構成外觀之側面板厚較大之pWR用的格狀筐體，但是 亦可用在BWR用的格狀筐體。在該情況下，最好使側面之 -27- 本紙乐尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(⑽x297^jy- 557451 A7 B7 五、發明説明（24 ) 厚度比一般BWR用角型管還厚。 圖12係實施形態2之角型管之第6變形例的徑向剖視圖。 上述角型管在角部（圖中A所示之區域）具備本身有咬合構 造的連結部，但是此角型管3 10係使設置在四個角部的連結 部當中至少相鄰的兩個連結部，與斜鄰角型管3 1〇之連結部 咬合的方向分別相差大約90度。而且係利用設置在兩個角 型管310之角部的楔形凹槽7〇〇以及楔形接頭720而連結。 構成格狀筐體210時係於一方角型管310所設置的楔形凹 槽700嵌入另一方角型管31〇所設置的楔形接頭72〇而組合兩 個角型管310。如上所述，由於角型管310係藉由楔形凹槽 700及楔形接頭720而連結，因此所組合的角型管31〇不會鬆 脫’也不會發生角型管31〇之位置偏移。因此，關於此變形 例之角型管310，格狀筐體210之組裝容易，組裝時，也可 在角型管310形成縱向的狀態下進行組裝，而構成格狀筐體 210 ° 圖13係實施形態2之格狀筐體之構成例的徑向剖視圖。 此格狀筐體211及212的特徵在於：將上角型管分解成複數 個要素而構成格狀筐體。該圖⑷係將角型管分割成剖面门 字形要素350以及直線狀要素351而構成的例子。而該圖（b) 係將角型管分割成L字形要素352及353而構成的例子。如此 一來’則亦可構成擠出成形機所能成形之尺寸以上的區間 ’而且也可利用擠出壓力較小的擠出成形機來成形。另外 ’此格狀筐體適合用在因為通量阱以致外觀之側面厚度較 厚的PWR用格狀筐體，但亦可適用在不具有通量阱的bwr -28 - 本紙張尺度適用中B國家標準(CNS) A4規格(21Gx297公爱) 一 25 ) 五、發明説明（ 用袼狀筐體。 (實施形態3 ) 接下來，對於使用上述角型管3〇〇所構成的袼狀筐體以及 屏蔽罐全體加以說明。此外，並不限於角型管3〇〇,亦可使 用上述實施形態1及2所揭示的其他角型管來構成格狀筐體 。圖14係本發明實施形態3之屏蔽罐的斜視圖。圖15係圖14 所示之屏蔽罐的軸向剖視圖。圖16係圖14所示之屏蔽罐的徑 向剖視圖。另外，圖16僅顯示出全體的1/4。此屏蔽罐ι〇〇與 上述圖23所示之屏蔽罐500為大致同樣的構成，但是其特徵 在於··使圓筒本體ιοί之空腔102内形成與格狀筐體13〇之外 形一致的形狀。空腔102之内面形狀係利用後述專用加工裝 置施以銑刀加工所形成。另外，除了銑刀加工之外，亦可 利用整形加工來形成。而且，後述加工裝置係將容器橫向 設置來進行加工之所謂橫型加工裝置，但是不限於此，亦 可使用將容器縱向設置而進行加工的縱型加工裝置。 在該圖所示之屏蔽罐100當中，圓筒本體1〇1及底板丨〇4係 具有r線屏蔽功能的碳鋼製滾筒鍛造品。另外，亦可取代 碳鋼而使用不_。前述圓筒本體igi及底板1(34係利用焊 接等而結合。而且，為了確保作為耐壓容器之密閉性能， 在蓋部109與圓筒本體1〇1之間事先設置金屬墊圈。另外， 圓筒本體101與底板104亦可利用熱擴張成形等加工方法一 體成形。此時由於可省略焊接步驟及焊接後的熱處理步驟 ，因此製造更為容易。

本紙張尺度咖fa 8 297公釐） 557451 A7 B7 五、發明説明（26 ) 的高分子材料’且具有中子屏蔽功能的樹脂及石夕膠等中子 屏蔽材106。而且，在圓筒本體ιοί與外筒ι〇5之間焊接有用 來進行熱傳導的複數個内部散熱片107，中子屏蔽材1〇6係 以流動狀態注入此内部散熱片1〇7所形成的空間，並且利用 熱硬化反應等而固化。此外，内部散熱片1〇7係使用以或ai 等熱的良導體，而且最好以高密度設置在熱量較多的部分 以便均一地進行散熱。另外，在中子屏蔽材1〇6與外筒ι〇5 之間還設有數mm之熱膨脹分路108。此熱膨脹分路1〇8係將 在熱熔接著劑埋設有加熱器的消失型配置在外筒1〇5内面， 並且於注入中子屏蔽材106使其固化之後，對於加熱器進行 加熱而熔融排出所形成（省略圖示）。另外，亦可在此熱膨 脹分路⑽内設置具有預定強度的蜂窩狀材’使此蜂离狀材 伴隨中子屏蔽材之熱膨脹而壓縮。 蓋部109係由一次蓋110及二次蓋lu所構成。此一次蓋 110係由用來屏蔽r線之不銹鋼或碳鋼等所構成的圓盤形狀 。而且’二次蓋111也是不銹鋼製等的圓盤形狀，但是在其 上面封入有樹脂112以作為中子屏蔽體。一次蓋及二次 蓋⑴係利用不錄鋼製的螺栓113安裝在圓筒本體ι〇ι上。再 者，在一次蓋110及二次蓋丨丨丨與圓筒本體1〇1之間分別設有 金属塾圈’可保持内部的密封性。而且在蓋部之周圍設 有内部密封有樹脂114的輔助屏蔽體115。 在屏蚊罐本體116的兩側設有用來懸吊屏蔽罐⑽的耳軸 另外，圖14係顯示設置有輔助屏蔽體115者，在運送 屏蔽罐1〇0時係卸下輔助屏蔽材⑴再安裝緩衝體118(參照圖 玆張尺度適^ 訂 線 五、發明説明（27 ) ⑸。缓衝體卿將紅杉材等緩衝材戰人不銹鋼材所製 成的外筒U0内的構造。此外，亦可提高屏蔽功能而從—開 始就不使用輔助屏蔽體115。在此情況下，即不需要隨著緩 衝體m之安裝拆卸而安裝拆卸輔助屏蔽體115，因此可減 少作業之手續。 從圖16看來雖然不是很明白，但是格狀望體13〇係由構成 用來收容用畢燃料集合體的69個區間131之21條角型管）⑼所 構成。角型管300係使用在八丨或八丨合金粉末添加了具有中子 吸收性能的B或B化合物之粉末的鋁複合材。另外，中子吸 收劑除了蝴以外，亦可採用鎘。此外，角型管3〇〇之條數並 不限於此例，而可依格狀筐體或屏蔽罐等之設計而增減。 圖17係上述角型管之製造方法的流程圖。首先，利用噴 霧法等急冷凝固法製作A1或A1合金粉末（步驟S4〇1)，並且準 備B或B化合物之粉末（步驟S4〇2),再將這兩種粒子利用交 叉旋轉攪拌機（cross rotary mixer)等混合1〇至15分鐘（步驟 S403) 〇 前述A1或A1合金可使用純鋁錠、Ai-Cu系鋁合金、 鋁合金、Al-Mg-Si系鋁合金、Al-Zn-Mg系鋁合金、Al-Fe系鋁 合金等。而前述B或B化合物可使用I'C、B2〇3等。在此 ，硼相對於鋁的添加量以B量換算時，最好在15重量％以 上、9重量％以下。更好係以b量換算時在2·〇重量❶以上、 5 · 0重里％以下。因為如果在1 · $重量％以下，便無法獲得充 分的中子吸收能，若超過9。/。重量％則不易成形，且所獲得 的材料之延展性會降低。在此，硼相對於鋁的添加量相等 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21^x 297¾) 557451 A7 B7 五、發明説明（28 ) 時，若使用濃縮了 B1()的濃縮硼，則比起天然硼更可提高中 子吸收能。例如一般的天然B4C中B1G的比例為19%左右，但 是如果使用將B1G濃縮至98%的B4C，則在相同的B4C添加量 下，中子吸收能會變成大約5倍。因此，使用濃縮硼的情 況，比起使用天然硼的情況更能以較薄的板厚使其具有同 等的中子吸收能。而且，如果板厚與中子吸收能相等，則' 可減少硼的添加量。 接下來，將混合粉末封入橡膠盒内，並且利用CIP(Cold Isostatic Press :冷等壓成形）以常溫從所有方向均一地施加 高壓，藉此進行粉末成形（步驟S404)。CIP之成形條件係將 成形壓力設為200 MPa、成形品之直徑為600 mm、長度為 1500 mm。利用CIP從所有方向均一的施加壓力，可獲得成 形密度差異較少之高密度成形品。 接下來，將前述粉末成形品真空裝入罐内，並且升溫至，. 300°C (步驟S405)。在此除氣步驟去除罐内之氣體成分及水 分。接下來的步驟係利用HIP(Hot Isostatic Press :熱等壓成 形）再形成已進行過真空除氣的成形品（步驟S406)。HIP之成 形條件係溫度400°C至450°C、時間30 sec、壓力6000 ton，而 成形品之直徑係400 mm。接下來，施以外面削、端面削以 去除瓶罐（步驟S407)，並且利用孔擠出機對於該坏料進行 熱擠出（步驟S408)。此時之擠出條件係將加熱溫度設定為 500°C至520°c，將擠出速度設定為5 m/min。此擠出加工所一 使用的塑模擠出模係使其剖面形狀形成與所成形之管體之 外形相同的形狀，而可形成上述實施形態所說明的管體° _ -32- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐） 557451 A7 _____Β7 五、發明説明（29 ) 此外’亦可在步驟S405當中，不將利用CIP之成形品封入 罐内’而在HIP容器内進行真空排氣之後，利用HIP再成形 。如此一來，即不需要用來去除瓶罐的外削作業，而可省 略步驟。而且，亦可取代HIP步驟，而使用真空燒結或真空 熱廢等。在此情況下也不需要用來去除罐的外削作業，因 此製造上不會麻煩。 接下來，在擠出成形後，施以拉伸矯正（步驟S4〇9)，並且 切斷非正常部及評價部而完成產品（步驟S41〇)。所完成的角 型管300係如圖1所示，形成剖面之一邊為162 mm、内側為 151 mm的四角形狀。而且，角型管3〇〇之角部分係利用擠出 步驟而形成半徑R=l.〇 mm以下的銳邊。尺寸公差因為所要 求之規格的關係，將負公差設定為〇。此外，此角型管3⑼ 之其他製造方法還有本案申請人於平成1丨年5月27曰（「格狀 筐體及屏敗罐」）已提出申請者，因此亦可參照該處加以製 造。 藉由前述步驟所製造的角型管3〇〇係沿著空腔1〇2内的加 工形狀依序插入。在此，由於角型管3〇〇會發生彎曲及扭曲 ，而且尺寸之負公差為〇 ,因此想要適當插入角型管3〇〇時 ，會叉到公差之累積及彎曲的影響而不易插入，若勉強插 入，則會對於角型管300施加過多的應力。因此，利用雷射 測定器等事先測量所製造之全部或一部分角型管3〇〇之彎曲 及扭曲，並且使用電腦，以根據該測量資料分割出最適當 的插入位置。如此，即可容易地將角型管300插入空腔1〇2 内，且可使施加於各個角型管3〇〇的應力均一化。 -33-

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210χ297公S 557451 A7 _______Β7 五、發明説明（3〇 ) 另外，如圖16所示，空腔102當中區間數為5個或7個的 角型管列之兩側分別插入有仿真管133。此仿真管133係為 了減輕圓筒本體101之重量，使圓筒本體1〇1之厚度均一化 ，並且確實較角型管300。此仿真管133也是使用混合有 硼的鋁合金，並且利用與上述同樣的步驟製作而成。另外 ，此仿真管133亦可為單純的！呂材，如果不需要減輕重量等 則亦可省略。 接下來，針對使用橫型加工機來加工圓筒本體1〇1之空腔 102的情況加以說明。圖18係空腔1〇2之加工裝置的概略斜 視圖。此加工裝置140具有：貫穿圓筒本體1〇1並且載置固 定於空腔102内的固定機座141 :在固定機座141上朝軸方向 滑動的可動機座142;在可動機座142上定位而固定的鞍座 143 ,设置在鞍座143上並且由主軸144及驅動馬達所構成 的主軸單元146 ,·以及設置在主軸上的平面銑刀147。 而且，在主軸單元146上，依空腔102内形狀設有形成抵 接部的反力承座148。此反力承座148可自由安裝/拆卸，且 係沿著楔形凹槽（省略圖示）朝圖面中箭頭方向滑動。而且 ，反力承座148具有相對於主軸單元146的夾鉗裝置149，可 固定在預定位置。 再者，在固定機座141的下部凹槽内安裝有複數個夾鉗裝 置150。此夾鉗裝置15〇具有··油壓汽缸151 ;設置在油壓汽 缸151之軸的楔子狀移動塊152 :以及以傾斜面與該移動塊 152抵接的固定塊153 ,並且將圖中斜線部側安裝在固定機 座141之凹槽内面。驅動油壓汽缸15丨之軸時，移動塊152會 -34- 本紙張尺度適财目國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 557451 A7 ______B7 五、發明説明（31 ) 抵接於固定塊153，並且因為楔芋效果，使移動塊152稍微 向下方移動（圖中虛線所示）。藉此，移動塊152的下面就會 抵接在空腔102内面，因此可將固定機座141固定在空腔1〇2 内。 而且，圓筒本體101係載置於滾輪所構成的旋轉支撐台 154上’而可朝直徑方向自由旋轉。另外，藉由在主轴單元 146與鞍座143之間插入間隔件155，即可調整固定機座141上 之平面銳刀147的咼度。間隔件155之厚度與上述角型管300 之一邊的尺寸相同。鞍座143係藉由使設置在可動機座142 的把手156旋轉而朝向圓筒本體1〇1之直徑方向移動。可動 機座142係由設置在固定機座141之端部的伺服馬達157及球 狀螺絲158控制其移動。此外，隨著加工的進行，空腔1〇2 内的形狀也會隨之改變，因此必須將反力承座148或夾鉗裝 置150之移動塊152變更成適當的形狀。 圖19係空腔之加工方法的概略說明圖。首先，利用夾鉗 裝置150及反力承座148將固定機座141固定在空腔1〇2内的預 定位置。接下來，如該圖⑷所示，沿著固定機座141使主軸 單元146以預疋之切削速度移動，並且利用平面銳刀147進 行工腔102内的切削。泫位置之切削完了時，即卸下夾鉗裝 置150使固定機座141解放。 接下來，如該圖（b)所示，使圓筒本體ι〇1在旋轉支撐台 154上旋轉90度，並且利用夾鉗裝置15〇將固定機座141固定 。然後，以上述同樣的方法，利用平面銑刀147進行切削。 以後再重複兩次前述同樣的步驟。 -35-

557451 A7 B7 發明説明 32 接下來，使主軸單元146旋轉ISO度，並且如該圖⑷所示 依序進行空腔1〇2内的切削。此情況也是與上述同樣地， 一邊使圓筒本體101旋轉90度，一邊反覆加工。接下來，如 该圖⑷所示，將間隔件155插入主軸單元146，藉此提高該 軸單元之位置。然後，在該位置使平面銑刀147朝軸方向 進給，並且進行空腔1〇2内的切削。藉由一邊使其旋轉9〇度 邊反覆’則插入角型管300所需的形狀即大致完成。另外 插入仿真管133之部分的切削也只要與該圖（d)所示同樣地 進行即可。然而，用來調整主軸單元146之高度的間隔件厚 度係與仿真管133之一邊相同。上述說明係使圓筒本體101 形成橫向，然後切削空腔1〇2内，但是亦可使用縱型工作機 械，藉此使圓筒本體101形成縱向而載置於旋轉機座上，再 切削空腔102内。 收容在屏蔽罐100的用畢燃料集合體包含核分裂性物質及 核分裂生成物，由於在產生放射線的同時會伴隨衰變熱， 因此必須在儲藏期間當中（大約6 〇年）確實維持屏蔽罐丨〇 〇之 除”、、機犯、屏蔽機能及臨界狀態防止機能。此實施形態1 之屏蔽罐100係對於圓筒本體1〇1之空腔1〇2内進行機械加工 ，然後以密接狀態或接近該狀態（無空間區域）插入角型管 300所構成的格狀筐體130之外側，因此可擴大角型管3〇〇與 圓筒本體101之間的傳熱面。再者，在圓筒本體1〇1與外筒 1〇5之間設有内部散熱片1G7，因此來自燃料棒的熱會通過 角型管300或是所填充的氦氣，再傳導至圓筒本體1〇丨，而 且主要會通過内部散熱片107，再從外筒1〇5排出。由以上

裝 訂

線 -36- 557451 A7 ____B7 五、發明説明（33 ) 可知，由於可有效進行衰變熱之除熱，因此只要衰變熱量 相同，即可將空腔102内之溫度保持得比過去還低。 而且，從用畢燃料集合體所產生的7線在碳鋼或不銹鋼 所構成的圓筒本體101、外筒105及蓋部109等會受到屏蔽。 另外’中子會由中子屏蔽材106所屏蔽，而可對於放射線業 務從業人員消除輻照上的影響。具體而言係設計成可獲得、 表面線當置率為2 mSv/h以下、距離表面線量當量率為 100 pSv/h以下的屏蔽機能。再者，構成區間13ι的角型管3〇〇 i丁'使用混合有蝴的紹合金’因此可吸收中子，以防止用畢 燃料集合體到達臨界狀態。 以上’根據此實施形態3之屏蔽罐1 〇〇，由於係對於圓筒 本體101之空腔102内進行機械加工，並且以密接狀態插入 可構成格狀筐體130之外周的角型管300，因此可提高來自 角型管300之熱傳導率。而且，由於可削除空腔1〇2内的空· 間區域’因此可使圓筒本體1 〇 1小型化並且輕量化。另外， 即使在此情況下，角型管300之收容數也不會減少。反之， 如果使圓筒本體101之外徑與圖23所示之屏蔽罐相同，則可 確保區間數，因此可增加用畢燃料集合體之收容數。具體 而言，該屏蔽罐100係使用畢燃料集合體之收容數形成69體 ，而且可將屏蔽罐本體116之外徑降低至例如2560 mm，將 重量降低至120 ton。 而且係將角型管300排列成交錯狀，因此與過去相比更可 減少角型官300之厚度。因此’可將格狀筐體130之外徑縮 小得比過去還小，隨之連屏蔽罐之外形也可縮小得比過去 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂

線 557451 A7 ____B7 五、發明説明（34 ) 還小。此外’如果使角型管3〇〇之厚度形成與過去兩片份量 相同的尺寸’則剛性會比過去還高，因此格狀筐體13〇會更 為堅固’也可提升屏蔽罐100之可靠性。 (實施形態4) 圖20係將本發明之格狀筐體收容在屏蔽罐之空腔内之例 子的圓周方向剖視圖。本發明之格狀筐體係將複數個角型 官配置成交錯狀而構成，因此在格狀筐體外周會產生沒有 側面存在的部位。如果任由此部分存在，則將此格狀筐體 插入屏蔽罐之空腔内時，在空腔之内壁與插入區間之燃料 棒集合體之間會產生間隙，以致燃料棒集合體所產生的衰 變熱不易向屏蔽罐外部排出。而且，由於具有沒有側面存 在的部位’因此無法承受屏蔽罐水平落下時之衝擊力，以 致在屏蔽罐落下時，可能使格狀筐體遭到破壞。 為了解決上述問題，如圖20(a)所示，在格狀筐體213之外 周上沒有側面存在的部位設置由側板所構成的角型管托架 ’並且將格狀筐體213插入空腔1〇2内。此角型管托架％ 與角型管300之角部對接的部分（圖中A所示之區域）與前述 角型管300之角部的形狀係一致的。在此，亦可將角型管托 架30安裝在格狀筐體213，然後將格狀筐體213插入空腔ι〇2 内或疋利用螺栓專緊固工具事先將角型管托架3〇安裝在 空腔102之内壁，再將格狀筐體213插入空腔1〇2内。而且， 亦可利用焊接來固定角型管托架3〇與角型管3〇〇之角部對接 的部分（圖中A所示之區域）而構成格狀筐體213。 由於此角型管托架30，來自格狀筐體213外周之區間4〇1 -38-

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所插入的燃料棒集合體的衰變熱即可有效地傳達至屏蔽罐 外。卩。而且，由於此角型管托架30,即可承受屏蔽罐水平 洛下時之衝擊，因此在屏蔽罐落下時可防止格狀筐體213之、 破壞。此外，亦可如圖20(b)所示，使空腔1〇2之内壁形成凸 形而作為角型管托架3〇。如此一來，比起由側板構成角型 官托架30的情況，可省略將側板固定在空腔内壁等的手續。 (實施形態5 ) 圖21係將本發明之格狀筐體收容在金屬容器之例子的圓 周方向剖視圖。金屬容器所使用的收容器之厚度比屏蔽罐 所使用的收容器之厚度還要薄，因此不易使直徑方向剖面 内形狀與格狀筐體之外形一致。所以，將本發明角型管3的·. 所構成的格狀筐體215插入金屬容器圓筒900内時係如該圖 所示將與金屬谷器圓筒900之内形一致的間隔塊35安裝在 格狀筐體215外周，使格狀筐體215之外形與金屬容器圓筒 900之直徑方向剖面内形狀一致。另外，若是屏蔽罐，則將 此方法適用在使内面加工形成最小限度的情況下時非常有 效。 間隔塊35係利用緊固工具之螺栓36而固定在角型管3〇〇以 及實施形態4所說明的角型管托架3〇。此外，亦可取代螺、 栓36而使用鉚丁作為緊固工具。如上所述將間隔塊乃安裝 在格狀筐體215的所有外周之後，將格狀筐體215插入金屬 容器圓筒900内。如此，則亦可將本發明之格狀筐體適用在 金屬谷器’而且在金屬容器之空腔内不需要加工安裝孔等 ，.所以在組裝上不會麻煩。此外，亦可如實施形態4所說 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 557451 五、發明説明（36 ) 明，在間隔塊35與角型管3〇〇技‘ 接觸之側設置凸部而作為角型 官托架30。而且，間隔媸bΛ w ^ ^ 门隔塊35與角型管3〇〇係 安裝，但是亦可取代緊固工呈… 用策固工具而 .. — 而利用焊接或銅焊、或是 利用接著等方式來安裝兩者。 [發明之效果] 如以上所說明，本發明夕田 ,^ 不發月之用畢燃料收容用角型管（申請 專利範圍第1項）係使角部形& ^ 驭6梯狀，再使其階梯面彼此 對接，藉此將複數個角g € i s組合成交錯狀。因此，比起人 併角型管之側面而構成的格 σ 人』h狀Ιί體，其剛性更高，所以 減少角型管側面之厚度。因此可縮小格狀撞體之外徑尺寸 纟於係使角杨成階梯狀，並且使其階梯面彼此 對接而組合，因此相势於紅士 相對於轴方向可防止垂直方向的偏移， 所以容易組裝格狀筐體。 本發明之用畢燃料收容 谷用角型官（申請專利範圍第2項） 係在上述角型管當+，前述角型管之角部形成至少兩段之 階梯狀。目此’可確保角部之厚度為角型管側面之厚度的 一半以上。於是，比扭讲彡# 比起形成一段階梯狀的管體，更可減少 應力集中的影響。 本發月之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第3項） 係在上述角型管當中，於前述角型f之階梯面設置可防止 與軸垂直之方向之偏移的咬合部。此角型管係藉由設置在 階梯面之咬合部而可相料μ . 才對於軸方向限制垂直方向的移動， 因此在組合角型瞢Β4 τ ρ ~ . f不易發生偏移。所以，格狀筐體之組 裝較為容易，而且，菡一旅4 # 禹發生洛下事故，也可更為堅固地 裝 訂 線 557451

保持格狀筐體之形狀。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第4項） 係利用與斜鄰角型管之連結部咬合的構造而連結，因此即 使組合角型管也不易偏移，因而格狀筐體之組裝更為容易 。而且，由於在管體彼此之間不會產生間隙，所以，萬一 發生落下事故，也可堅固地保持格狀筐體之形狀。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第5項） 係在上述角型管當中，連結部之與斜鄰角型管咬合的方向 分別相差大約90度，因此相對於特定方向的移動也不會偏 移，相對於所有方向之移動也可抑制角型管之偏移。於是 格狀匡體之組裝更為容易，而且，萬一發生落下事故， 也可更為堅固地確保格狀筐體之形狀。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第6項） 係在上述角型管當中，於前述角型管之側面内部設置通量 阱。由於此通量阱，角型管之外觀厚度會變大，因此能以 較大面積組合角型管之角部。所以，即使相對於偏移用力 地組裝也會變得容易。而且，接合部之傳熱面積也可加大 ，因此可將用畢燃料集合體所產生的熱有效傳送至屏蔽罐 之圓筒本體。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第7項） 係在上述角型管當中，於角部内部也設置通量阱，因此除 了上述角型管所具有的作用之外，也可使朝向傾斜方向透 過收容有用畢燃料集合體之區間的中子減速•吸收。此外 ，也可更為減輕角型管本身，因此可減少落下時之衝擊能 -41 - 本紙張尺歧” S目家標準(CNS) A4規格(21〇—)ϋ_ 557451 A7 供-— B7 五、發明説明(3δΓ)~ ---- 量。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第8項） 係使角型#内部所設置的通量畔之垂直於軸方向的剖面形 狀’與形成階梯狀之角部之垂直於轴方向的剖面形狀一致 因此°又置在側面内部的通量阱可擴展至角部附近。而 且，設置在階梯部分内部的通量阱可使距離外壁的厚度大 致句等因此可防止局部產生較弱的部分，而可緩和應力 集中的影響。所以可維持角型管之性能以避免格狀筐體之 性能劣化。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第9項） 係在上述角型管當中，設置在階梯部分内部的通量畔與設 置在則述側面内部的通量阱之間的壁面係越朝向對接側厚 度越大。因此，可確保角型管之角部附近之厚度以保持剛 性，所以可緩和角形管之角部附近的應力集中。因此可維 持角型官之性能以避免格狀筐體之性能劣化。 本發明之用畢燃料收容用角型管（申請專利範圍第丨〇項） 係在上述角型官當中，使形成階梯狀的前述角型管之角部 當中的角部分形成銳邊，而且該銳邊之半徑為前述角型管 之板厚的至少一半以下。而且，本發明之用畢燃料收容用 角型官（申請專利範圍第13項）係在上述角型管當中，前述 銳邊為倒角形狀，並且使其倒角尺寸至少為前述角型管之 板厚的一半以下。因此，鄰接角型管之對接面的接觸範圍 會大於板厚之一半，所以可緩和對接面的應力集中，並且 避免角型管之性能劣化。 -42-

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五、發明説明（4〇 ) 適用在用畢燃料儲藏池等之收容架台時 收容用畢燃料集合體，而且比起硼X你力 更為稠在地 化，因此在發生異常狀況時，可減㈣二製：可更為輕量 構造物所施加的荷重。了減.4於用來支律架台之 本發明之格狀董體（申請專利範圍第17項）係將形成例如 h梯狀的角型管加以組合而構成上述角型管之角部 =上述格狀望體所具有的作用之外，還具有可抑制相對 向垂直之方向之偏移的作用。因&，格狀董體之 :裝更為谷易’而且’萬一發生落下事故’也可更為堅固 地確保袼狀筐體之形狀。 =發明之格狀㈣（申請專利範圍第18項）係在構成格狀 “之角型管當中位於最外周的相鄰角型管彼此之間且有 角型管托架°由於此角型管托架’來自格狀望趙外周之區 間所插入的燃料棒集合趙的衰變熱即可有效傳達至屏蔽罐 外。Ρ而且’屏敝罐水平落下時之衝擊可由此角型管托架 承受’因此屏蔽罐落下時可防止格㈣體之破壞’於是可 維持格狀筐體之健全性。 本發明之格狀筐體（申請專利範圍第19項）係事先利用螺 栓等緊固工具固疋角型官與間隔塊’目此在金屬容器或屏 蔽罐等用畢燃料集合容器之空腔内不需要加工安裝孔等之 步驟，所以組裝上不費工夫。 本發明之用畢燃料收容器（申請專利範圍第2〇項）係在空 腔内具備有將複數個角型管組合成交錯狀，使整體構成格 子狀的格狀撞肖。因& ’比起合併㈣管之側面而構成的 -44- 本紙張尺度適財S @家標準(CNS) Μ規格⑼㈣町公爱) 557451 A7 B7 五、發明説明（41 ) 格狀筐體，其剛性更高，所以可將用畢燃料收容器之外徑 縮小得比過去還小。該結果，即可縮小用畢燃料收容器上 所安裝之緩衝體之外徑。而且，用畢燃料收容器之外徑若 維持原狀，則可增加可收容之用畢燃料集合體之體數。 -45 - 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. 557451 ABCD 第091105897號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年7月) 、申清專利範圍 1 · 一種用畢燃料收容用角型管，其係將複數個角型管組合 成交錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容在該角型管 内之芝間以及該角型管之側面所圍成的空間者，其使前 述角型管之角部形成階梯狀，並且使其階梯面彼此對接 而組合前述管體。 2 .如申請專利範圍第1項之用畢燃料收容用角型管，其中 前述角型管之角部形成至少肖後之階梯狀。 3 .如申請專利範圍第1項之用畢燃料收容用角型管，其中 更於前述角型管之階梯面設置可防止與軸垂直之方向之 偏移的咬合部。 4· 一種用畢燃料收容用角型管，其係將複數個角型管組合 成叉錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容在該角型管 内之空間以及該角型管之側面所圍成的空間者，該角= 管之四個角部具有用來與斜鄰角型管組合的連結部，土 且該連結部係與斜鄰角型管之連結部相互咬合的構& 5 ·如申請專利範圍第4項之用畢燃料收容用角型管，1 前述角型管之四個角部所設置的前述連結部當中至少中 鄰的兩個連結部係使與斜鄰角型管之連結部咬合的^相 分別相差大約90度。 # @ 6·如申請專利範圍第丨至5項中任一項之用畢燃料收容用 型管，其中在前述角型管之侧面内部設置用來隔 面外壁側與内壁側的空間以作為通量!^。 、 7 ·如申請專利範圍第6項之用畢燃料收容用角型管， 在前述Μ管之角部内部也設置空間以作為通^其中 O:\77\77294-920718 DOC\ 5 - 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 557451 A8 B8 C8

   8.—種用畢燃料收容用角型管，其係將複數個角型管組合 成X錯狀，並且將用畢燃料集合體分別收容在該角型管 内之空間以及該角型管之側面所圍成的空間者，其使前 述角型管之角部形成階梯狀，並且使其階梯面彼此對接 而組合前述管體，並且在前述角型管之側面或階梯部分 當中至少一方之内部設置與配合前述階梯部之形狀的通 量醉。 I, 9 ·如申請專利範圍第7項之用畢燃料收容用角型管，其中 設置在前述階梯部分内部的通量阱與設置在前述側面内 部的通量阱之間的壁面係越朝向對接側厚度越大。 10·如申請專利範圍第1、4及8項中任一項之用畢燃料收容 用角型管’其中使形成階梯狀的前述角型管之角部當中 的角部分形成銳邊，而且該銳邊之半徑為前述角型管之 板厚的至少一半以下。 11 ·如申請專利範圍第1、4及8項中任一項之用畢燃料收容 用角型管，其中比起角部内側，使形成階梯狀的前述角 型管之角部當中的角部分形成銳邊。 12.如申請專利範圍第1〇項之用畢燃料收容用角型管，其中 前述銳邊之半徑為0.5 mm以下。 13 ·如申請專利範圍第11項之用畢燃料收容用角型管，其中 前述銳邊為倒角形狀，而且該倒角尺寸係前述角型管之 板厚的至少一半以下。 14·如申請專利範圍第η項之用畢燃料收容用角型管，其中 前述銳邊為倒角形狀，而且該倒角尺寸為〇·5 mm以下。 O:\77\77294-920718 DOC\ 5 - 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

   裝 訂 A BCD 557451 六、申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第1、4及8項中任一項之用畢燃料收容 用角型管，其中前述管體係由至少添加有濃縮硼的A1合 金所構成。 16. —種格狀筐體，係將複數個角型管組合成交錯狀，並且 將用畢燃料集合體分別收容在該角型管内之空間以及該 角型管之側面所圍成的空間，而且係將這些配置在屏蔽 罐或金屬容器等用畢燃料收容器内或用畢燃料儲藏池内 來使用。 17. —種格狀筐體，係將上述申請專利範圍第1、4及8項中 任一項之角型管組合成交錯狀，而由該角型管内之空間 以及該角型管之側面所圍成的空間構成格子狀區間，並 且將用畢燃料集合體分別收容在該區間，而且係將這些 配置在屏蔽罐或金屬容器等用畢燃料收容器内或用畢燃 料儲藏池内來使用。 18. —種格狀筐體，係將複數個角型管組合成交錯狀，並且 將用畢燃料集合體分別收容在該角型管内之空間以及該 角型管之側面所圍成的空間，然後配置在屏蔽罐或金屬 容器等用畢燃料收容器内或用畢燃料儲藏池内，而且在 組合了前述角型管之角型管集合體之位於最外周的相鄰 角型管彼此之間具有角型管托架。 19. 一種格狀筐體，係將複數個角型管組合成交錯狀，並且 將用畢燃料集合體分別收容在該角型管内之空間以及該 角型管之側面所圍成的空間，而且係利用緊固工具將組 合了前述角型管之角型管集合體之位於最外周的角型 O:\77\77294-920718 DOC\ 5 * 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

   557451 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 管、以及外形與用畢燃料收容器之内形一致的間隔塊加 以組裝，並且將這些配置在屏蔽罐或金屬容器等用畢燃 料收容器内或用畢燃料儲藏池内來使用。 20.—種用畢燃料收容器，係使用畢燃料收容器本體之空腔 内形狀，與將複數個角型管組合成交錯狀而使整體構成 格子狀的格狀筐體之外形配合而插入前述格狀筐體，並 且將用畢燃料集合體收容在前述格子内。 -4- O:\77\77294-920718 DOC\ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)