WO2007132863A1 - リサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収納容器 - Google Patents

Abstract

　伝熱性能及び未臨界機能を確保しつつ、Ｂ－Ａｌ材のような難押し出し材を使用した場合における製造効率の低下を抑制することを課題とする。この課題を解決するため、このリサイクル燃料集合体収納用バスケット１は、第１の角パイプ１０と、中空の板状部材２０とを組み合わせて構成される。第１の角パイプ１０の突起部１０ｔ1同士、及び突起部１０ｔ2同士を当接させて直線状に複数列配列することにより、収納セル列を構成する。そして、第１の角パイプ１０を直線状に配列した収納セル同士の間には、板状部材２０の長辺側端部ＴＬ同士を当接させて複数段積み重ねる。

Description

明 細 書

リサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収納容 技術分野

[0001] この発明は、リサイクル燃料集合体を収納するリサイクル燃料集合体収納用バスケ ット及びリサイクル燃料集合体収納容器に関する。

背景技術

[0002] 原子力発電所等で用いられる核燃料集合体であって、原子炉に装荷され燃焼させ た後に原子炉から取り出した使用済の核燃料集合体を、リサイクル燃料集合体と ヽぅ 。リサイクル燃料集合体は、核分裂生成物 (FP)など高放射能物質を含むので、通常 、原子力発電所等の冷却ピットで所定期間冷却される。その後、放射線の遮蔽機能 を有するリサイクル燃料集合体収納容器であり、輸送、貯蔵に用いるキャスクに収納 され、車両又は船舶で再処理施設又は中間貯蔵施設に搬送され、再処理を行うまで 貯蔵される。

[0003] リサイクル燃料集合体をキャスク内に収容するにあたっては、リサイクル燃料集合体 収納用バスケットと称する収納空間として角パイプ状断面を有するバスケットセルを 集合させたバスケットを用いる。リサイクル燃料集合体は、このリサイクル燃料集合体 収納用バスケットに形成した複数の収納空間に 1体ずつ挿入される。これによつて、 輸送中のリサイクル燃料集合体を適切な間隔に保ち、臨界に達しな!/ヽようにしており 、かつ、輸送中の振動や想定される事象等に対する適切な保持力を確保している。 このようなバスケットの従来例としては、例えば特許文献 1から 4に、様々な種類のも のが開示されている。

[0004] 特許文献 1 :特開平 09— 159796号公報

特許文献 2 :特開 2001-133590号公報

特許文献 3 :特開 2001- 201595号公報

特許文献 4:特開 2003- 207593号公報

発明の開示 発明が解決しょうとする課題

[0005] リサイクル燃料集合体を搬送、貯蔵する際には、リサイクル燃料集合体を接近させ て前記ノ スケットに収納する。このため、リサイクル燃料集合体収納用バスケットには 、収納するリサイクル燃料集合体が臨界に達しないように、何らかの手段で中性子吸 収能を付与する目的で中性子吸収材を使用しているが、中性子吸収能を備えた物 質としては、ガドリニウム（Gd)、サマリウム（Sm)、カドミウム (Cd)等が知られているが、 一般的にはバスケット構造材料にボロン又はボロンィ匕合物を含ませたボロンアルミ合 金やボロンステンレス鋼、又はバスケット構造材料の表面にコーティング、又はバスケ ット構造材料の表面に当該板材を貼付けるか結合手段で一体となるようにした、又は 内部に挟み込んだサンドイッチ構造を持つことにより、中性子を吸収する機能 (以下 、中性子吸収能という）が得られる。また、装荷されたリサイクル燃料集合体の燃料の 状態に合致する、臨界を防止する機能 (未臨界機能)や除熱性能が要求され、バス ケットの材質、構造及びバスケットセルの配列等が要求される。

[0006] リサイクル燃料集合体をキャスクに装荷する工程は、原子力発電所等に設置して ヽ る燃料集合体用プールにおいて、通常そのプール内（水中）で行なわれる。また、 P WR (Pressurized Water Reactor：加圧水型原子炉）に用いられる燃料は燃焼度が 大きぐリサイクル燃料集合体装荷時には臨界に達する恐れが高い。このため、バス ケットには中性子吸収能を持つ ^1QBの存在率を多くする必要があり、バスケットセルの 板厚を増加させたり、 ^1QBの含有率 (質量％)を上げたり、あるいはフラックストラップを 設けることで臨界を防止する。また、発熱量も大きいため、バスケットには良好な伝熱 性能が求められる。特許文献 1に開示されている技術は、いわゆる BWR (Boiling W ater Reactor:沸騰水型原子炉）に用いられる燃料を対象としたもので、 BWR燃料を 収納するバスケットにおいても高燃焼度のリサイクル燃料集合体が想定されつつあつ て、 PWR用燃料用バスケットと似た構造に近づくと想定されている。 PWR用燃料は、 BWR燃料よりも大きくて重いので PWR燃料に対しては、より未臨界機能と伝熱性能 に優れ、剛性の高 、バスケット構造が求められて 、る。

[0007] また、未臨界機能及び伝熱性能を達成させるため、近年にお!ヽては、前記バスケッ トを B (ボロン） A1 (アルミニウム)材により構成されることが多い。この場合、板状の ボロンアルミ材を格子状に組み合わせた構造の一例としては、例えば、特開 2001— 201595号公報、又は押出しカ卩ェによる中空材を組み合わせる構造例として特開 20 01— 133590号公報ゃ特開平 09— 159796号公報が知られている。また、高耐熱 性を生力して大きな温度差により容器に熱を伝達できるボロンステンレス鋼製のバス ケットもある。ボロンステンレス鋼製のノ スケットの場合、収納された燃料の温度は高く 保たれることになり、燃料そのものの健全性に充分な配慮が必要である。

[0008] 例えば、特開 2001— 133590号公報に開示されている角パイプの組み合わせ構 造では、千鳥配列された角パイプでは伝熱面積が十分確保できず、伝熱性能として 不利である。また、角パイプタイプのバスケットセルを用い正方配列されたバスケット ではキャスクの水平落下事故時に荷重を略均等に受けることができ構造的に有利で はあるが、千鳥配列されたノ スケットでは、落下姿勢によっては、荷重をセルの辺で 受けることになり集中荷重が発生するケースがあり、構造強度確保に不利であった。 そのため、重量的、寸法的な制約の中で、リサイクル燃料集合体の崩壊熱を除去す る伝熱性能と、落下事故時等の事象においても未臨界性能を確保するための構造 強度を確保できるバスケット構造が望まれて 、る。

[0009] そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リサイクル燃料集合体の 崩壊熱をバスケットに伝えバスケットより外部へ有効に除去すること、未臨界性能を確 保すること、角パイプの組み合わせによって構造強度の向上及び伝熱性を向上する こと、製作工数を低減することのうち少なくとも一つを達成できるリサイクル燃料集合 体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収納容器を提供することを目的とする 課題を解決するための手段

[0010] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るリサイクル燃料集合 体収納用バスケットは、対向する側壁の外側の少なくとも一面に複数の突起部が設 けられ、かつリサイクル燃料集合体を収納する角パイプと、板状部材と、を備え、前記 角パイプの突起部同士が当接して複数配列されることにより構成した収納セル列を 複数列設け、さらに前記収納セル列の間に、前記板状部材の長辺側端部同士を当 接させて複数段積み重ねることを特徴とする。 [0011] このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、角パイプの側壁外側の少なくとも一 面に設けた突起部同士を当接させて複数配列することにより構成した収納セル列を 複数列設け、さらに前記収納セル列の間に、中実又は中空の板状部材の長辺側端 部同士を当接させて複数段積み重ねる。これによつて、角パイプと板状部材との伝熱 面積を大きくでき、十分な伝熱性能及び未臨界機能を確保できる。また、板状部材 が水平落下事故時の荷重を分散させ下に位置するバスケットセルへの集中荷重を 発生させず、バスケットセルに要求される構造強度を低減できる。また、中空の板状 部材は、リサイクル燃料集合体を収納する角パイプ間にフラックストラップを形成でき るので PWR燃料でも未臨界機能を確保できる。

[0012] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、対向する側壁の外側 にそれぞれ複数の突起部が設けられ、かつリサイクル燃料集合体を収納する第 1の 角パイプと、一つの側壁の外側に複数の突起部が設けられ、かつリサイクル燃料集 合体を収納する第 2の角パイプと、板状部材と、を備え、前記第 1の角パイプの突起 部同士が当接して複数配列され、かつ外側には前記第 2の角パイプが配置されて前 記第 1の角パイプの突起部と前記第 2の角パイプの突起部とが当接した収納セル列 を複数列設け、さらに前記収納セル列の間に、前記板状部材の長辺側端部同士を 当接させて複数段積み重ねることを特徴とする。

[0013] このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、第 1の角パイプの側壁外側に設け た突起部同士を当接させて複数配列し、また外側には第 2の角パイプを配置すること により構成した収納セル列を複数列設ける。そして、前記収納セル列の間に、中実又 は中空の板状部材の長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ねる。これによつ て、第 1及び第 2の角パイプと板状部材との伝熱面積を大きくでき、また、リサイクル燃 料集合体を収納する角パイプ間にフラックストラップを形成できるので、十分な伝熱 性能及び未臨界機能を確保できる。また、角パイプに設けられる突起部の数が少な V、ため、ボロンアルミ材ゃボロンステンレスのような難押し出し材ゃ難圧延材を使用し た場合でも成形の精度を確保でき、製造効率の低下を抑制できる。角パイプや中空 の板は中実の板を曲げるか、結合して製造してもよいが、熱間押出し成形が可能な 場合は、押出し成形で製造するのが合理的である。 [0014] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記板状部材は、前記角パイプの長手方向 に向力つて積み重ねられることが好ましい。

[0015] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、隣接する前記板状部材の間には、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットへの荷重の一部を支持して、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットを補強する補強部材を配置することが好まし 、。これによつ て、補強部材によって衝撃荷重の一部を担うことができるので、板状部材の厚さを無 闇に大きくすることなくリサイクル燃料集合体収納用バスケットの強度を確保して、高 V、耐衝撃性や安全性を確保することができる。

[0016] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、フラックストラッ プを簡易に形成する観点から、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットにお 、て 、前記板状部材は、少なくとも 1個以上の孔を持つ中空の部材とすることが好ましい。

[0017] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記孔には、前記リサイクル燃料集合体収 納用バスケットへの荷重の一部を支持して、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケ ットを補強する中実又は中空の板状部材内補強部材が配置されることが好ま U、。こ れによって、補強部材によって衝撃荷重の一部を担うことができるので、板状部材の 厚さを無闇に大きくすることなくリサイクル燃料集合体収納用バスケットの強度を確保 して、高い耐衝撃性や安全性を確保することができる。

[0018] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記孔が 2個以上ある場合、少なくとも 1個の 前記孔に前記板状部材内補強部材が配置されることが好ましい。

[0019] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、前記突起部は、隣接する前記角パイプの前記突 起部と接する部分にテーパー部が設けられることを特徴とする。

[0020] このような構成により、角パイプ同士を組み合わせた場合のずれを抑制して、伝熱 性能、及び耐衝撃性能をより向上させることができ、また、リサイクル燃料集合体収納 用バスケットの組み立ても容易になる。

[0021] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、前記角パイプの配置される場所によって、前記突 起部同士で囲まれる空間の大きさが異なることを特徴とする。これによつて、収納する リサイクル燃料集合体の燃焼度に応じて、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを 構成することができる。

[0022] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにお 、て、前記角パイプの前記突起部同士で囲まれる 空間の大きさ及び前記板状部材の厚さは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケ ットの外側から中心部に向力 て大きくなることが好ましい。リサイクル燃料集合体収 納用バスケットの外側にぉ 、ては、リサイクル燃料からの放射線が中心部よりも少なく なるので、リサイクル燃料集合体収納用バスケットの外側におけるフラックストラップの 寸法を中心部よりも小さくして、リサイクル燃料集合体収納用バスケットの質量増加や 寸法増加を抑制することができる。

[0023] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、前記板状部材の配置される場所によって、前記 板状部材の厚さを変更することを特徴とする。

[0024] これによつて、収納するリサイクル燃料集合体の燃焼度に応じて、リサイクル燃料集 合体収納用バスケットを構成することができる。

[0025] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、前記角パイプの前記突起部同士で囲まれる空間 の大きさと、前記板状部材の厚さとを変更することを特徴とする。これによつて、収納 セル列を構成する角パイプのピッチが異なるようにできるので、収納するリサイクル燃 料集合体の燃焼度に応じて、リサイクル燃料集合体収納用バスケットを構成すること ができる。

[0026] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、リサイクル燃料集合 体を収納する角パイプと、断面外形状が矩形かつ中空の第 1の板状部材と、断面外 形状が矩形かつ中空の第 2の板状部材と、を備え、前記角パイプの側壁外側と前記 第 1の板状部材の側壁外側と当接させて交互に配列した収納セル列を複数列設け、 さらに前記収納セル列の間に、前記第 2の板状部材の長辺側端部同士を当接させ て複数段積み重ねることを特徴とする。

[0027] このリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、角パイプの側壁外側と第 1の板状 部材の側壁外側と当接させて交互に配列して収納セル列を複数列構成し、さらに収 納セル列の間に、第 2の板状部材の長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ね る。これによつて、角パイプと板状部材との伝熱面積を大きくでき、また、リサイクル燃 料集合体を収納する角パイプ間にフラックストラップを形成できるので、十分な伝熱 性能及び未臨界機能を確保できる。また、角パイプには突起部がないため、ボロンァ ルミ材のような難押し出し材ゃボロンステンレスのような難圧延材を使用した場合でも 成形の精度を確保でき、製造効率の低下を抑制できる。ここで、第 1の板状部材の断 面と第 2の板状部材の断面とは同一形状かつ同一寸法であってもよぐ異なっていて ちょい。

[0028] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記第 2の板状部材は、板厚又は寸法が前 記第 1の板状部材と異なり、かつ前記第 1の板状部材に相似することが好ましい。

[0029] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、少なくとも一対の前記収納セル列では、前記一方 の収納セル列における角パイプの角部力 他の収納セル列における角パイプの側壁 部の位置に配置されることを特徴とする。

[0030] このような構成により、限られた断面 (バスケットの軸に対して直交する断面）内によ り多くの角パイプを配置することができるので、リサイクル燃料集合体収納容器の寸 法増加を抑制しつつリサイクル燃料集合体の収納体数を多くすることができる。

[0031] なお、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットにお 、て、少なくとも一対の前記収納セル列では 、前記一方の収納セル列における角パイプの角部力 他の収納セル列における角パ イブの角部の位置に配置してもよい。

[0032] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにお 、て、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケット を内部に格納するリサイクル燃料集合体収納容器の底部に対向する前記板状部材 の長辺側端部、又は前記リサイクル燃料集合体収納容器の底部に対向する前記角 パイプの端部のうち少なくとも一方には切り欠きが設けられることが好ましい。これに よって、リサイクル燃料集合体収納用バスケットからの排水性が向上する。

[0033] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、前記収納セル列の間に配置される前記板状部材 力 前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットを内部に格納するリサイクル燃料集 合体収納容器の底部に対して勾配を持つように積み重ねられることを特徴とする。

[0034] これによつて、中空の板状部材の内部に空気や水を溜めないようにすることができ る。なお、勾配は、きつい方がより確実な効果を期待できるが、勾配を決める最初の 板状部材の製造の容易さからは、 0度以上で前記板状部材の一段の高さまでにする のが合理的である。

[0035] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットは、前記リサイクル燃料 集合体収納用バスケットにおいて、前記板状部材が備える孔の断面形状は、レースト ラック状であることを特徴とする。

[0036] これによつて、板状部材の孔の天井及び底の平面をなくすことができるので、より効 果的に、中空の板状部材の内部へ空気や水を溜めないようにすることができる。

[0037] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記板状部材の長辺側端部は、隣接する前 記板状部材の長辺側端部と当接する部分の面積が、前記板状部材の長辺側端部を 構成する面と平行な平面で前記板状部材を切った場合における前記板状部材の断 面の面積よりも小さいことが好ましい。これによつて、板状部材同士の当接する部分 の面積を小さくすることができるので、リサイクル燃料集合体収納用バスケット内に残 留する水分を低減でき、また、真空乾燥に要する時間も短縮することができる。

[0038] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記板状部材の長辺側端部には、隣接する 前記板状部材の長辺側端部と当接する部分に突起部が形成されることが好ましい。 これによつて、板状部材同士の当接する部分の面積を小さくすることができるので、リ サイクル燃料集合体収納用バスケット内に残留する水分を低減でき、また、真空乾燥 に要する時間も短縮することができる。

[0039] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用ノ スケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記板状部材の長辺側端部には、隣接する 前記板状部材の長辺側端部と当接する部分に空間が形成されることが好ましい。こ の空間によって、排気が容易になるので、真空乾燥に要する時間を短縮することが できる。

[0040] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにお 、て、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケット と、前記リサイクル燃料集合体収納容器の底部との間には、両者を隔てる底板が設 けられることが好ましい。このような構成により、リサイクル燃料集合体収納用バスケッ トからキャスクの底部へ伝わる熱量を低減できるので、キャスクの底部側に配置された 中性子吸収機能を有する材料（中性子遮蔽材)の熱による劣化を抑制して、数十年 の貯蔵期間中を通して中性子の遮蔽性能を発揮させることができる。

[0041] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記底板には、開口部が設けられることが好 ましい。この開口部によって、排水性を向上させることができる。

[0042] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサイクル 燃料集合体収納用バスケットにおいて、前記底板と、前記前記リサイクル燃料集合体 収納容器の底部との間には空間が設けられることが好ましい。この空間によって通気 性が向上するので、真空乾燥の効率が向上する。

[0043] なお、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットにおいて、少なくとも前記角ノイブを、ボロン又は ボロンィ匕合物を含有するアルミニウム合金で構成することが好ましい。

[0044] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットにおいて、少なくとも前記板状部材は、ボロン又 はボロンィ匕合物を含有するアルミニウム合金で構成することが好ましい。 [0045] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットにおいて、少なくとも前記角ノイブは、ボロン又は ボロンィ匕合物を含有するステンレス鋼で構成してもよ 、。

[0046] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットにおいて、少なくとも前記板状部材は、ボロン又 はボロンィ匕合物を含有するステンレス鋼で構成してもよい。

[0047] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用バスケットにおいて、少なくとも前記角パイプは、ガドリ-ゥ ム又はガドリニウム化合物を含有するステンレス鋼で構成してもよい。

[0048] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記リサ イタル燃料集合体収納用ノ スケットにおいて、少なくとも前記板状部材は、ガドリ-ゥ ム又はガドリニウム化合物を含有するステンレス鋼で構成してもよい。

[0049] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記補強 部材は、ステンレス鋼で構成してもよい。

[0050] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記板状 部材内補強部材は、前記板状部材よりも強度の高 、材料としてもょ 、。

[0051] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記板状 部材内補強部材は、ステンレス鋼としてもよい。

[0052] また、次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットのように、前記板状 部材内補強部材は、ステンレス鋼で構成してもよ 、。

[0053] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納容器は、開口部とキヤビティとを備え る胴と、前記開口部に取り付けられて、前記キヤビティを密封する蓋と、前記キヤビテ ィ内に配置される、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットと、を備えることを特 徴とする。

[0054] このリサイクル燃料集合体収納容器は、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケッ トを備えるので、伝熱性能及び未臨界機能を確保しつつ、ボロンアルミ材のような難 押し出し材ゃボロンステンレスのような難圧延材を使用した場合でも成形の製造効率 の低下を抑制できる。 [0055] 次の本発明に係るリサイクル燃料集合体収納容器は、前記リサイクル燃料集合体 収納容器において、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの外周面は、前記 キヤビティの内壁と接することを特徴とする。

[0056] このリサイクル燃料集合体収納容器は、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケッ トを備えるので、未臨界機能を確保しつつ、容器との熱の受け渡しが広い面で行な われるので少ない温度差で伝熱ができる。これによつて、 B—A1材と比較して、伝熱 性に劣る B—SUS材を使用した場合でも収納物の温度を低く保つことができ、また、 B—A1材の場合は収納物の温度をより低く保つことができる。

発明の効果

[0057] 本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル燃料集合体収 納容器は、リサイクル燃料集合体の崩壊熱をバスケットに伝えバスケットより外部へ有 効に除去すること、未臨界性能を確保すること、角パイプの組み合わせによって構造 強度の向上及び伝熱性を向上すること、製作工数を低減することのうち少なくとも一 つを達成できる。

図面の簡単な説明

[0058] [図 1]図 1は、リサイクル燃料集合体収納容器の一例であるキャスクの概要を示す断 面図である。

[図 2]図 2は、図 1に示したキャスク A— A断面図である。

[図 3]図 3は、実施形態 1に係るバスケットを示す平面図である。

[図 4]図 4は、図 3の A— A断面図である。

[図 5]図 5は、実施形態 1に係るバスケットを示す斜視図である。

[図 6-1]図 6—1は、実施形態 1に係るノ スケットの一部拡大図である。

[図 6-2]図 6— 2は、実施形態 1に係るノ スケットの一部拡大断面図である。

[図 7-1]図 7—1は、実施形態 1に係るバスケットを構成する角パイプの説明図である

[図 7- 2]図 7— 2は、実施形態 1に係るバスケットを構成する角パイプの説明図である

[図 8]図 8は、実施形態 1に係るバスケットを構成する板状部材の説明図である。 [図 9-1]図 9 1は、本実施形態の第 1変形例に係る板状部材を示す説明図である。

[図 9-2]図 9— 2は、本実施形態の第 1変形例に係る角パイプを示す説明図である。 圆 10- 1]図 10— 1は、本実施形態の第 2変形例に係るバスケットを構成する板状部 材を示す説明図である。

[図 10-2]図 10— 2は、図 10— 1に示す板状部材の長辺側端部同士が当接する部分 の拡大図である。

[図 10-3]図 10— 3は、図 10— 2に示す板状部材を示す説明図である。

圆 10-4]図 10— 4は、本実施形態の第 2変形例に係るバスケットを構成する板状部 材の他の例を示す説明図である。

[図 11-1]図 11— 1は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケットを構成する板状部 材を示す説明図である。

圆 11-2]図 11— 2は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケットを構成する板状部 材の他の例を示す説明図である。

[図 11-3]図 11— 3は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケットにおいて板状部材 を変更した構成例を示す説明図である。

[図 11-4]図 11 4は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケットの他の構成例を示 す説明図である。

圆 11-5]図 11— 5は、補強部材の他の構成例を示す説明図である。

圆 12- 1]図 12— 1は、本実施形態の第 4変形例に係るバスケットを構成する板状部 材を示す説明図である。

[図 12-2]図 12— 2は、本実施形態の第 4変形例に係るバスケットを構成する板状部 材の他の例を示す説明図である。

[図 12-3]図 12— 3は、本実施形態の第 4変形例に係るバスケットにお 、て板状部材 を変更した構成例を示す説明図である。

[図 12-4]図 12— 4は、本実施形態の第 4変形例に係るバスケットにお 、て板状部材 を変更した構成例を示す説明図である。

[図 13]図 13は、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケットを示す斜視図である。

[図 14-1]図 14— 1は、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケットの一部拡大図である 圆 14- 2]図 14— 2は、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケットの一部拡大断面図 である。

[図 15]図 15は、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケットを構成する角パイプの説明 図である。

[図 16]図 16は、実施形態 1の第 6変形例に係るバスケットを示す平面図である。

[図 17- 1]図 17— 1は、実施形態 1の第 6変形例に係るバスケットであり、図 16の Bで 示す領域の拡大図である。

[図 17-2]図 17— 2は、実施形態 1の第 6変形例に係るバスケットであり、図 16の Bで 示す領域の一部拡大断面図である。

[図 18]図 18は、実施形態 2に係るバスケットを示す平面図である。

[図 19]図 19は、図 18の A— A断面図である。

[図 20]図 20は、実施形態 2に係るノ スケットを示す斜視図である。

[図 21- 1]図 21— 1は、実施形態 2に係るノ スケットの一部拡大図である。

[図 21-2]図 21— 2は、実施形態 2に係るノ スケットの一部拡大断面図である。

[図 22]図 22は、実施形態 2に係るバスケットを構成する角パイプの説明図である。 圆 23- 1]図 23— 1は、実施形態 2に係るバスケットを構成する板状部材の説明図であ る。

圆 23- 2]図 23— 2は、実施形態 2に係るバスケットを構成する板状部材の説明図であ る。

[図 24- 1]図 24— 1は、実施形態 3に係るノ スケットを示す構成図である。

[図 24-2]図 24— 2は、実施形態 3に係るノ スケットに用 、るスぺーサの一例を示す説 明図である。

[図 24-3]図 24— 3は、実施形態 3に係るバスケットを構成する板状部材の変形例を 示す説明図である。

[図 25- 1]図 25— 1は、実施形態 3の変形例に係るバスケットを示す構成図である。

[図 25- 2]図 25— 2は、実施形態 3の変形例に係るバスケットを示す構成図である。 符号の説明 [0059] 1、 la、 lb、 lc、 ld、 le、 lf、 lg、 lh リサイクル燃料集合体収納用バスケット（バス ケット）

1A、 1B、 2A、 2B、 3A、 3C 収納セル列

10 第 1角パイプ

10a、 14A、 14B、 14C、 14D、 16 角ノィプ

10FT、 15A、 15B フラックストラップ

10SW、 10aSW、 11SW、 16SW 側壁

lOt、 lOt、 l it、 l it、 12、 13a、 13b 突起部

1 2 1 2

11 第 2角パイプ

20、 22A、 22B、 29、 29a, 29b 板状部材

21、 23A、 23B、 26、 31、 31b 中空部

24 第 1の板状部材

25 第 2の板状部材

30、 30a, 30b 突起部

32、 32a 補強部材

40 底板

200 キャスク

201 胴本体

201C キヤビティ

204 緩衝体

発明を実施するための最良の形態

[0060] 以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施す るための最良の形態 (以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない 。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものある いは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲内にあるものが含まれる。以下に説 明するリサイクル燃料集合体格納用バスケットは、主として輸送、貯蔵用キャスクに使 用するものであるが、これに限定されるものではない。例えば、貯蔵目的のコンクリー トキヤスク、あるいはキヤニスタゃリサイクル燃料集合体貯蔵プールのラックに使用で きる。以下、リサイクル燃料集合体格納用バスケットは、必要に応じてバスケットと略称 する。

[0061] (実施形態 1)

実施形態 1に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケットは、角パイプの側壁外側 に設けた突起部同士を当接させて複数配列することにより構成した収納セル列を複 数列設け、さらに前記収納セル列の間に、中実又は中空の板状部材の長辺側端部 同士を当接させて複数段積み重ねる点に特徴がある。実施形態 1に係るリサイクル 燃料集合体収納用バスケットについて説明する前に、リサイクル燃料集合体収納容 器について説明する。

[0062] 図 1は、リサイクル燃料集合体収納容器の一例であるキャスクの概要を示す断面図 である。図 2は、図 1に示したキャスク A— A断面図である。図 1に示すように、キャスク 200は、蓋 200Tと胴 200Bと力も構成されて、胴 200Bの内部にリサイクル燃料集合 体を収納してから蓋 200Tにより密封される。キャスク 200の胴 200Bは、図 2に示す ように、筒状の胴本体 201と、胴本体 201の外周に取り付けられる伝熱フィン 207と、 伝熱フィン 207のもう一方の長辺側端部に取り付けられる外筒 205と、胴 200Bの外 周と伝熱フィン 207と外筒 205とで構成される空間に充填される中性子吸収材 209と で構成される。胴本体 201は、 γ線を遮蔽する機能を発揮させるため、十分な厚みを 有する炭素鋼やステンレス鋼で製造される。なお、炭素鋼で胴本体 201を製造する 場合、十分な 0線遮蔽機能を発揮させるために、胴本体 201の厚さは 20〜30cmと している。

[0063] 胴本体 201には、溶接によって筒状の胴本体 201に底板を取り付けて構成すること ができる。また、胴本体 201の外形に合わせた内部形状を持つコンテナ内に金属ビ レットを装入し、胴本体 201の内形に合わせた外形を持つ穿孔ポンチでこの金属ビ レットを熱間成形することによって胴本体 201と底板とを一体に成形してもよい。さら には、铸造によって胴本体 201を製造してもよい。

[0064] 胴本体 201の内部は、リサイクル燃料集合体を格納するノ スケット 1が収納されるキ ャビティ 201Cとなる。このキヤビティ 201Cの軸方向（図中 Zで示す方向）に垂直な断 面内形状は円形であるが、キャスク 200の仕様に応じて、八角形や略十字型'階段 状等の断面内形状を持つキヤビティも使用できる。本実施形態において、キヤビティ

201Cの断面内形状は円形であるため、外形が多角形のノ スケット 1を収納する際に は、第 1スぺーサ 202a〜第 5スぺーサ 202eを、バスケット 1とキヤビティ 201Cとの間 に介在させて、バスケット 1をキヤビティ 201C内へ位置決めする。

[0065] ここで、バスケット 1は、その外周面をキヤビティ 201Cの内壁と接するようにすること が好ましい。これによつて、未臨界機能を確保しつつ、容器との熱の受け渡しが広い 面で行なわれるので少ない温度差で伝熱ができる。これによつて、 B—A1材と比較し て、伝熱性に劣る B— SUS材を使用した場合でも収納物の温度を低く保つことがで き、また、 B—A1材の場合は収納物の温度をより低く保つことができる。

[0066] キヤビティ 201C内にリサイクル燃料集合体を収納した後は、キヤビティ 201Cの内 部から放射性物質が漏洩することを防止するため、一次蓋 200T、二次蓋 200T及

1 2 び三次蓋 T (図 1)を前記胴の開口部に取り付けて、キヤビティ 201Cを密封する。そ

3

して、密封性能を確保するため、一次蓋 200T及び二次蓋 200Tと胴本体 201との

1 2

間には金属ガスケットを設ける。三次蓋 Tは、一次蓋 Tや二次蓋 Tをさらにバックァ

3 1 2

ップする目的で用いるが、この蓋構造は要求される仕様によっては一次蓋や二次蓋 迄のものであってもよい。

[0067] 胴本体 201の外周には、板状部材で作られた複数の伝熱フィン 207が放射状に取 り付けられている。この伝熱フィン 207は、アルミニウム板、銅板等といった熱の良導 体で作られており、胴本体 201の外周に溶接その他の接合手段によって、熱がよく 伝わるようにしている。また、伝熱フィン 207の外側には、厚さ数 cmの炭素鋼で作ら れた外筒 205が、溶接その他の接合手段によって取り付けられている。キヤビティ 20 1C内に収納されたリサイクル燃料集合体は崩壊熱を発生する。この崩壊熱は、バス ケット la及び胴本体 201を伝わってから、伝熱フィン 207を介して外筒 205に伝導さ れて、外筒 205の表面力も大気中に放出される。

[0068] 胴本体 201と外筒 205と二枚の伝熱フィン 207とで囲まれる空間 209には、中性子 を吸収するため、中性子吸収機能を有する材料が充填されている。このような機能を 持つ材料としては、水素を多く含有する高分子材料であるレジン、ポリウレタン、又は シリコンその他の中性子吸収材料を使用することができる。この中性子吸収材料によ つて、リサイクル燃料集合体力も放出される中性子を吸収し、キャスク 200の外部へ 漏洩する中性子を規制値よりも少なくする。

[0069] キャスク 200は、リサイクル燃料集合体を収納した後、輸送及び貯蔵するために使 用される。キャスクを輸送する場合には、図 1に示すように、キャスクの軸 Z方向におけ る両端部に緩衝体 204を取り付けて、万一キャスク 200の落下事故等が発生した場 合でも、容器の十分な密封性能と収納物の健全性とを確保できるようにされる。次に 、本実施形態に係るバスケットについて説明する。

[0070] 図 3は、実施形態 1に係るバスケットを示す平面図である。図 4は、図 3の A— A断面 図である。このノ スケット 1は、第 1の角パイプ 10及び第 2の角ノイブ 11と、板状部材 20とを組み合わせて構成されている。リサイクル燃料集合体は、第 1、第 2の角パイプ 10、 11の内部に格納される。本実施形態に係るノ スケット 1は、計 26本の第 1、第 2 の角パイプ 10、 11を備えており、最大 26本のリサイクル燃料集合体を収納すること ができる。なお、図 3中の # 1〜# 26は、第 1、第 2の角パイプ 10、 11の番号であり、 便宜上のものである。

[0071] 少なくとも第 1、第 2の角パイプ 10、 11は、未臨界機能の確保と軽量ィ匕のため、 B¹⁰ ( ボロン）を含む A1 (アルミニウム)材料（以下、ボロンアルミ材と 、う）によって製造され る（以下同様)。 Bは、 B C (炭化ボロン)のようなボロン化合物であってもよい。第 1、

4

第 2の角パイプ 10、 11は、例えば、粉末冶金により製造したボロンアルミのビレットを 熱間圧延や熱間押出し成形することによって製造できる。板状部材 20については特 に材料は規定しないが、第 1、第 2の角パイプ 10、 11と同じ材料であっても異なる材 料であってもよい。

[0072] バスケット 1は、断面円形のキヤビティ 201C (図 2参照）に収納するため、第 1スぺー サ 202a〜第 5スぺーサ 202eをバスケット 1の外周部に取り付けて、バスケット 1の軸（ ノ^ケット軸) Zに対して垂直な断面形状を略円形としている。なお、第 2の角パイプ 1 1 ( # 1、 # 2、 # 3、 # 7、 # 8、 # 13、 # 14、 # 19、 # 20、 # 24、 # 25、 # 26)は、 バスケット 1の外周部に配置されて、第 1スぺーサ 202a〜第 5スぺーサ 202eと組み 合わされる。なお、第 1スぺーサ 202a〜第 5スぺーサ 202eに、第 1の角パイプ 10の 突起部と嚙み合う突起部を設ける等により、第 1の角パイプ 10のみでバスケット 1を構 成してちょい。

[0073] このバスケット 1は、第 1、第 2の角パイプ 10、 11の側壁の外側に設けられる突起部 同士を当接させて複数配列することにより、リサイクル燃料集合体を収納する収納セ ル列（角パイプ列） 1A、 2A、 3A、 1B、 2B、 3Bを構成する。そして、前記収納セル列 1A、 IB等の間に、中空の板状部材 20の長辺側端部同士を当接させて複数段積み 重ねて構成する（図 4参照)。ここで、板状部材 20を積み重ねる方向は、バスケット 1 の軸 Z方向と平行な方向であり、板状部材 20の長辺側端部とバスケット 1の軸 Z方向 とは交差 (本実施形態では直交)する。このような構成によって、第 1、第 2の角パイプ 10、 11と板状部材 20との間で広い伝熱面積を確保できる。また、第 1、第 2の角パイ プ 10、 11が板状部材に接する面は、突起部のない平面なので、難押出材料である ボロンアルミ合金を用いた場合でも、第 1、第 2の角パイプ 10、 11を容易に成形でき る。次に、バスケット 1を構成する第 1、第 2の角パイプ 10、 11及び板状部材 20につ いて説明しつつ、バスケット 1についてより詳細に説明する。

[0074] 図 5は、実施形態 1に係るバスケットを示す斜視図である。図 6— 1は、実施形態 1に 係るバスケットの一部拡大図である。図 6— 2は、実施形態 1に係るバスケットの一部 拡大断面図である。図 7— 1、図 7— 2は、実施形態 1に係るバスケットを構成する角 ノイブの説明図である。図 8は、実施形態 1に係るバスケットを構成する板状部材の 説明図である。

[0075] 図 5、図 7—1に示すように、実施形態 1に係るバスケット 1を構成する角パイプ 10は 、角パイプ 10の軸 Zpに垂直な断面内形状を正方形として、内部に収納するリサイク ル燃料集合体の外形状に合わせてある。角パイプ 10は、対向する側壁 10SWの外 側に、突起部 10t、 10tが設けられる。また、図 5、図 7— 2に示すように、実施形態 1

1 2

に係るノ スケット 1を構成する第 2の角パイプ 11は、第 2の角パイプ 11の軸 Zpに垂直 な断面内形状を正方形として、内部に収納するリサイクル燃料集合体の外形状に合 わせてある。第 2の角パイプ 11は、一つの側壁 11 SWの外側に、突起部 l it、 l it

1 2 が設けられる。

[0076] ここで、突起部 l itは、熱の伝達の他に、隣接する角パイプ 10の側壁 10SWが荷

2

重を支えあう機能を有する。なお、荷重条件や、熱の条件が緩や力な場合は、突起 部 l itを省略できるケースもある。突起部 l itがない場合は、角ノイブ 10の成型は

2 2

さらに容易になるという利点がある。角パイプ 10や中空の板状部材 20は中実の板状 部材を曲げるか、結合して製造してもよいが、熱間押出し成形が可能な場合は、押 出し成形で製造するのが合理的である。

[0077] 第 1の角パイプ 10と、第 2の角パイプ 11とを配列して収納セル列を構成する際には 、隣接する第 1の角パイプ 10の突起部 10t同士、突起部 10t同士を当接させて、複

1 2

数の第 1の角パイプ 10を直線状に配列する（例えば、収納セル列 1Aの # 9〜 # 12) 。そして、外周部には第 2の角パイプ 11を配置して、第 1の角パイプ 10の突起部 10t 及び 10tを、第 2の角パイプ 11の突起部 l it及び l itに当接させる（例えば、収納

1 2 1 2

セル列 1Aの # 8と # 9)。また、 2本の第 2の角パイプ 11で収納セル列が構成される 場合 (収納セル列 3A、 3B)、隣接する第 2の角パイプ 11の突起部 l it同士、突起部

1

l it同士を当接させて、 2本の第 2の角パイプ 11を直線状に配列する（# 1、 # 2及

2

び # 25、 # 26)。

[0078] このように第 1の角パイプ 10と、第 2の角パイプ 11を配列して、収納セル列 1A、 2A 、 3A、 1B、 2B、 3Bを構成する。図 3から分力るように、収納セル列 3Aと収納セル列 2A、及び収納セル列 3Bと収納セル列 2Bとは、第 1、第 2の角パイプ 10、 11の配列 方向に対して、所定の長さ（第 1の角パイプ 10等の、 1辺の長さの半分)だけずらして 配置してある。すなわち、少なくとも一対の収納セル列（例えば収納セル列 3Aと収納 セル列 2A)では、一方の収納セル列（収納セル列 3A)における第 1の角パイプ 10の 角部 10C力 他の収納セル列（収納セル列 2A)における第 2の角パイプ 11の側壁部 11SWの位置に配置される。同様に、一方の収納セル列（収納セル列 3A)における 第 2の角パイプ 11の角部 11Cは、他の収納セル列（収納セル列 2A)における第 1の 角パイプ 10の側壁部 10SWの位置に配置される。配置される位置に合わせた突起 部の空間をセットする場合は、列間のこのずれは「1辺の長さの略半分」となる。

[0079] これにより、限られた断面 (バスケット 1の軸 Zに対して直交する断面）内により多くの 第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11を配置することができるので、角パイプ 10、第 2の角パイプ 11は板状部材を介して並び、角パイプ 10、第 2の角パイプ 11の突起は 角パイプ 10、第 2の角パイプ 11の位置で、第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11を 最適な位置にとどめることができるので、キャスク 200の寸法増加を抑制しつつリサイ クル燃料集合体の収納体数を多くすることができる。特にリサイクル燃料集合体の寸 法が大き!ヽ PWR用のリサイクル燃料集合体で、収納体数増加の効果は大き ヽ。

[0080] 図 6— 1に示すように、隣接する第 1の角パイプ 10の突起部 10t同士、突起部 10t

1 2 同士を当接させると、突起部 10t同士と突起部 10t同士とで囲まれた空間が、リサイ

1 2

クル燃料集合体から放射される中性子を吸収するフラックストラップ 10FTとなる。こ れによって、第 1、第 2の角パイプ 10、 11内にリサイクル燃料集合体を収納した際に 、未臨界性を確保する。なお、隣接する第 2の角パイプ 11同士（# 1、 # 2及び # 25 、 # 26)、バスケット 1の外周部における第 1の角パイプ 10と第 2の角パイプ 11 (例え ば、 # 4と # 3)でも同様である。突起部の高さは、第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11の配置された場所でフラックストラップを構成できる高さにできるのでキャスクの寸 法増加を抑制できる。ここで、突起部 10t、 l it

1 1等が当接する部分の面積は、伝熱 性能やキャスク 200が落下したとき、突起部 10t、 l itへ作用する応力の大きさを考

1 1

慮して決定する。

[0081] 図 3、図 5、図 6— 2に示すように、収納セル列 1 Aと 2Aとの間、 1Bと 2Bとの間、 2A と 3Aとの間、及び、 2Bと 3Bとの間には、中空の板状部材 20の長辺側端部 TLを当 接させて積み重ねてある。図 8に示すように、板状部材 20は、 2個の中空部 21を備え ており、板状部材 20の軸 Zs方向に対して垂直な断面形状が略日の字となっている。 ここで、板状部材 20の軸 Zs方向は、中空部 21の貫通方向と平行である。板状部材 2 0が収納セル列の間に配置された場合、板状部材 20の中空部 21は、リサイクル燃料 集合体力 放射される中性子を吸収するフラックストラップとなり、未臨界性を確保す る。板状部材 20の長辺側の寸法を大きくした場合は、軸 Zs方向に対して垂直な断面 形状が略日の字ではリブ Rが少なくなる場合がある。この場合は略目の字の形状に する等でリブ Rを適切な間隔で配置して、第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11を安 全に支えることができる形状にする。また、板状部材 20の長辺側の寸法を小さくした 場合は、軸 Zs方向に対して垂直な断面形状が略日の字ではリブ Rが過剰となる場合 がある。この場合は口の字の形状にする等でリブ Rを省略して合理的、かつ安全に第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11を支えることができる形状にする。ここで、板状部 材 20の中空部 21に溜まった水や空気を排除するため、板状部材 20の長辺側端部 TLに中空部 21へ貫通する孔を所定の間隔で設けてもよい。

[0082] 板状部材を菓子折状に組み合わせ、板状部材で囲まれる空間をリサイクル燃料集 合体の収納セルとして、リサイクル燃料集合体を収納するバスケットが知られて 、る。 このようなバスケットでは、板状部材の厚さを調整することでしか収納セルの間隔を調 整できな 、ので、収納セルの位置によっては余剰の空間を設定せざるを得な 、こと があった。本実施形態に係るバスケット 1では、板状部材 20の厚さと、第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11の突起部 10t、 l it等の高さとの両方を変化させることにより

1 1

、収納セルの間隔を調整することができる。これによつて、本実施形態に係るバスケッ ト 1は、従来の菓子折状のバスケットでは収納セルの間隔を調整できない箇所であつ ても、第 1の角パイプ 10、第 2の角パイプ 11の突起部 10t、 l it等の高さを調整する

1 1

ことにより、従来よりも収納セルの間隔を適切に設定することができる。その結果、本 実施形態に係るノ スケット 1は、従来の菓子折状のバスケットよりもコンパクトにするこ とがでさる。

[0083] 図 8に示すように、板状部材 20は、内部に 1本のリブ Rが設けられており、これによ つて断面が日の字形状となっている。なお、リブ Rの本数は 1本に限られるものではな い。ここで、リブ Rや板状部材 20の長辺側端部 TLにおける厚さは、伝熱性能やキヤ スク 200が落下したときにリブ Rや長辺側端部 TLへ作用する応力の大きさを考慮し て決定する。

[0084] 収納セル列 1Aと 2Aとの間等に複数段積み重ねて配置される板状部材 20は、その 側面 Sと第 1、第 2の角パイプ 10、 11の側面とが接する。このように、本実施形態に係 るバスケット 1では、板状部材 20と第 1、第 2の角パイプ 10、 11との接触面積が大き いため、伝熱性能が向上する。また、本実施形態に係るバスケット 1は、キャスク 200 が落下したときの衝撃をより広い面積で受けることができるので、耐衝撃性能も向上 する。これらの点は、発熱量が大きぐかつ質量の大きい PWR用のリサイクル燃料集 合体を収納する際に有利である。次に、本実施形態の第 1変形例を説明する。

[0085] (第 1変形例）

本実施形態の第 1変形例に係る板状部材ゃ角パイプは、上述した板状部材ゃ角 パイプと略同様の構成であるが、バスケットを格納するキャスクの胴本体の内部に形 成されたキヤビティの底部と対向する部分に、切り欠きが設けられる点が異なる。

[0086] 図 9 1は、本実施形態の第 1変形例に係る板状部材を示す説明図である。図 9 2は、本実施形態の第 1変形例に係る角パイプを示す説明図である。図 9—1に示す ように、本変形例に係る板状部材 20aは、キャスク 200の胴本体 201の内部にはキヤ ビティ 201Cが形成されており、図 1に示すバスケット 1が格納される。ノ スケットを構 成する板状部材 20aは、キヤビティ 201Cの底部 B、すなわちキャスク 200の底部 Bと 対向する部分 (長辺側端部）に切り欠き 20acが設けられる。また、図 9— 2に示すよう に、バスケットを構成する角パイプ 10 (11)は、キヤビティ 201Cの底部 B、すなわちキ ヤスク 200の底部 Bと対向する部分 (端部）に切り欠き M—Pが設けられる。

[0087] このように、本変形例に係るバスケットを構成する板状部材 20aや角パイプ 10 (11) は、キャスク 200の底部 Bと対向する部分に切り欠き 20acや M—Pが設けられるので 、ノ スケットからの排水性が向上する。また、切り欠き 20acや M— Pは、真空乾燥時 における排気通路としても機能するので、真空乾燥に要する時間を短縮することがで きる。さらに、バスケットを構成する板状部材 20aや角パイプ 10 (11)と、キャスク 200 の底部 Bとの接触面積を小さくすることができるので、バスケットを構成する板状部材 20aや角パイプ 10 (11)が直接接触する胴本体 201Cへノ スケットから伝わる熱を低 減できる。これによつて、板状部材 20aや角パイプ 10 (11)へ切り欠き 20acや M—P を設けない場合と比較して、胴本体 201Cの温度を低く維持することができる。その 結果、胴本体 201Cの底部 B側に配置された中性子吸収機能を有する材料（中性子 遮蔽材)の熱による劣化を抑制して、数十年の貯蔵期間中を通して中性子の遮蔽性 能を発揮させることができる。また、切り欠き 20acや切り欠き M— Pの形状は、矩形や 円弧状、あるいは矩形と円弧とを組み合わせた形状としてもよい。

[0088] (第 2変形例）

本実施形態の第 2変形例は、バスケットを構成する板状部材の長辺側端部は、隣 接する板状部材の長辺側端部と当接する部分の面積が、板状部材の長辺側端部を 構成する面と平行な平面で板状部材を切った場合における板状部材の断面の面積 よりも小さい点に特徴がある。このように構成するため、例えば、板状部材の長辺側 端部に、板状部材の長手方向に延びる突起部 (突条）が形成される。

[0089] 図 10— 1は、本実施形態の第 2変形例に係るバスケットを構成する板状部材を示 す説明図である。図 10— 2は、図 10— 1に示す板状部材の長辺側端部同士が当接 する部分の拡大図である。図 10— 3は、図 10— 2に示す板状部材を示す説明図で ある。図 10— 4は、本実施形態の第 2変形例に係るバスケットを構成する板状部材の 他の例を示す説明図である。バスケット Idを構成する板状部材 29は、図 8に示す板 状部材 20と同様に、 2個の中空部 31を備えている。 2個の中空部 31は断面が矩形 であり、板状部材 29の長手方向に貫通している。板状部材 29の長辺側端部 TLには 、板状部材 29の長手方向に向力い、かつ板状部材 29の長手方向全長にわたって 形成される。

[0090] 長辺側端部 TLの突起部 30を設けることにより、板状部材 29の長辺側端部 TLは、 隣接する板状部材の長辺側端部と当接する部分の面積 Stが、板状部材 29の長辺 側端部 TLを構成する面と平行な平面で板状部材 29を切った場合における板状部 材の断面（図 10— 1の X—X断面）の面積 Sdよりも小さくなる。板状部材 29同士が当 接する長辺側端部 TLは、水の粘性や表面張力で水を溜めるので、板状部材 29同 士が当接する部分は極力小さくすることが好ましい。このようにすることで、板状部材 29同士が当接する部分の面積を小さくできるので、バスケット Id内に残留する水分 を低減でき、また、真空乾燥に要する時間も短縮することができる。さらに、バスケット Id内に残留する水分を低減できることから、水に不揮発性の不純物が含まれるような 場合でも前記不純物の量を低減できることから、前記不純物による腐食のおそれを 低減できる。

[0091] ここで、図 10— 2、図 10— 3に示す板状部材 29aのように、一方の長辺側端部にお ける突起部 30の先端部を平面状に形成するとともに、他方の長辺側端部における突 起部 30aの先端部を円弧状に形成してもよ 、。このようにすると突起部 30と突起部 3 Oaとが当接する部分（当接部) CPの面積をより小さくすることができるので、バスケット Id内に残留する水分をより低減することができる。また、板状部材 29aを積み重ねる 場合には、平面状に形成された突起部 30に円弧状に形成された突起部 30aが支持 されるので、安定して板状部材 29aを積み重ねることができ、作業効率が向上する。 なお、本変形例においては、図 10— 4に示す板状部材 29bのように、一つの板状部 材 29bが備える中空部 31bは一つであってもよい。

[0092] 図 10— 1、図 10— 2に示すバスケット Idは、板状部材 29、 29a, 29bの当接する部 分に、突起部 30、 30a、 30bによって囲まれる空間 FTが形成される。これによつて、 空間 FT内を水が流れやすくなるので、排水性を改善できる。また、板状部材 29、 29 a、 29bの当接する部分に広い空間 FTが確保されているため、真空乾燥時における 排気が容易になり、真空乾燥に要する時間を短縮することができる。

[0093] (第 3変形例）

本実施形態の第 3変形例に係るバスケットは、板状部材の間に補強部材を設ける 点に特徴がある。図 11—1は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケットを構成する 板状部材を示す説明図である。図 11 2は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケ ットを構成する板状部材の他の例を示す説明図である。図 11 3は、本実施形態の 第 3変形例に係るバスケットにおいて板状部材を変更した構成例を示す説明図であ る。図 11— 1に示すように、バスケット leは、板状部材 20同士の間に、断面矩形の補 強部材 32を配置して構成される。すなわち、補強部材 32は、板状部材 20の長辺側 端部 TLと当接して配置されている。なお、補強部材 32は、長手方向に貫通する孔を 有する中空の部材を用いてもよい。このようにすれば、補強部材 32を軽量にすること ができるので、バスケット leの軽量化を図ることができる。

[0094] また、板状部材 20の代わりに、図 11— 2に示すような一つの中空部 21'を有する板 状部材 20'を用いてもよい。図 11— 3に示すバスケット leは、図 11—1に示すバスケ ット leを構成する板状部材 20の代わりに、長辺側端部 TLに突起部 30を形成した板 状部材 29を用いている。補強部材 32は、板状部材 29同士の間に配置され、板状部 材 29の突起部 30が補強部材 32に当接する。

[0095] バスケット leを構成する板状部材 20は、例えば、ボロン又はボロンィ匕合物を含有す るアルミニウム合金で構成され、補強部材 32は、板状部材 20よりも強度の高い材料 、例えば、ステンレス鋼で構成される。なお、補強部材 32をステンレス鋼のような高強 度材料で構成する場合、中性子を遮蔽する観点から、ボロン又はボロンィ匕合物を含 有する材料で補強部材 32を構成することが好ま ヽ。本変形例に係るバスケット le は、主として補強部材 32によってバスケット leへの衝撃荷重を受けることができる。こ れによって、バスケット leへの衝撃荷重を受けるために、アルミニウム合金で構成さ れる板状部材 20等の肉厚を厚くする必要はないので、板状部材 20等をコンパクトに することができる。その結果、バスケット leの寸法をコンパクトにすることができる。

[0096] 補強部材 32は、例えば、バスケット leに収納されるリサイクル燃料集合体の支持格 子に対応する位置に配置することが好ましい。このようにすると、ノ スケット leに収納 されるリサイクル燃料集合体によって生ずるノ スケット leへの荷重を補強部材 32で 受け止めることができるので、板状部材 20が担う負荷を効果的に軽減できる。

[0097] 図 11— 4は、本実施形態の第 3変形例に係るバスケットの他の構成例を示す説明 図である。図 11— 5は、補強部材の他の構成例を示す説明図である。図 11— 4に示 すバスケット Ifは、実施形態 1の第 2変形例に係るバスケット Idを構成する板状部材 29 (図 10— 1参照）を長辺側端部 TL同士で当接させて積み重ねるとともに、長辺側 端部 TLに形成される突起部 30で囲まれる空間に、断面矩形の補強部材 32を配置 する。このようにしても、上述したバスケット le (図 11— 1、図 11— 3)と同様の作用、 効果を得ることができる。なお、補強部材 32は、図 11— 5に示すように、長手方向に 貫通する孔を有する中空の部材を用いてもょ 、。

[0098] 図 11—4に示すバスケット Ifのように、長辺側端部 TLに形成される突起部 30で囲 まれる空間に補強部材 32を配置すると、角パイプと接する面には伝熱性に優れた板 状部材 29が接する。このため、強度は板状部材 32よりも優れるが伝熱性は板状部材 32よりも劣る材料を補強部材 32に用いても、伝熱性において、ノ スケット Ifは、図 11 —1に示すバスケット leと比較して劣ることはない。また、角パイプとの間で異種金属 の接触に起因する腐食のおそれも回避できる。

[0099] (第 4変形例）

本実施形態の第 4変形例に係るバスケットは、板状部材に形成される中空部に板 状部材内補強部材として補強部材を設ける点に特徴がある。図 12— 1は、本実施形 態の第 4変形例に係るバスケットを構成する板状部材を示す説明図である。図 12— 2 は、本実施形態の第 4変形例に係るバスケットを構成する板状部材の他の例を示す 説明図である。図 12— 3、図 12— 4は、本実施形態の第 4変形例に係るバスケットに おいて板状部材を変更した構成例を示す説明図である。図 12— 1に示すように、バ スケット lgは、 2個の中空部 21を備える板状部材 20の長辺側端部 TL同士を当接さ せて積み重ねて構成される。また、板状部材 20の中空部 21は、断面矩形、かつ板 状部材 20の長手方向に貫通する。

[0100] 板状部材 20が備える 2個の中空部 21のうち、少なくとも一方には、板状部材内補 強部材としての補強部材 32が設けられる。本実施形態では、 2個の中空部 21のうち の一方に補強部材 32が設けられる。なお、図 12— 2に示す板状部材内補強部材と しての補強部材 32aのように、長手方向に貫通する孔 32hを形成してもよい。このよう にすれば、このようにすれば、補強部材 32aを軽量にすることができるので、ノスケッ ト Ifの軽量化を図ることができる。

[0101] 図 12— 3に示すバスケット lhは、実施形態 1の第 2変形例に係る板状部材 29b (図 10— 4参照）を長辺側端部 TL同士で当接させて積み重ねるとともに、長辺側端部 T Lに形成される突起部 30bで囲まれる空間に、断面矩形かつ中空の補強部材 32a ( 図 12— 2参照）を配置する。また、板状部材 29bに形成される中空部 3 lbに、断面矩 形かつ中空の補強部材 32aを配置する。なお、補強部材 32aは、中実であってもよく 、補強部材を配置する位置によって、中実と中空とを使い分けてもよい。例えば、板 状部材 29b同士の間には中実の補強部材を配置して強度を確保するとともに、板状 部材 29bの中空部 31bには中空の補強部材を配置して強度と質量増加の抑制とを 図る。図 12— 4に示すバスケット lh'は、板状部材 29bの必要な箇所にのみ、補強部 材 32aを配置している。このように、本変形例においては、必要に応じて補強部材 32 aを配置することができるので、バスケットの仕様変更にも容易に対応できる。

[0102] ノ スケット le、 lhを構成する板状部材 29、 29bは、例えば、ボロン又はボロンィ匕合 物を含有するアルミニウム合金で構成され、補強部材 32、 32aは、例えば、ステンレ ス鋼で構成される。なお、補強部材 32、 32aをステンレス鋼で構成する場合、中性子 を遮蔽する観点から、ボロン又はボロンィ匕合物を含有するステンレス鋼を用いること が好ましい。本変形例に係るバスケット le、 lhは、主として補強部材 32、 32aによつ てバスケット le、 lhへの衝撃荷重を受けることができる。これによつて、バスケット le、 lhへの衝撃荷重を受けるために、アルミニウム合金で構成される板状部材 29、 29b の肉厚を厚くする必要はないので、板状部材 29、 29bをコンパクトにすることができる 。その結果、バスケットお、 lhの寸法をコンパクトにすることができる。また、補強部材 32、 32aは、第 1、第 2の角パイプ 10、 11 (図 7— 1、図 7— 2参照）と接する板状部材 29、 29bの内部に配置される。補強部材 32、 32aはアルミニウム合金よりも熱伝導率 の低いステンレス鋼で構成される力 補強部材 32、 32aの外側に熱伝導率の高いァ ルミ-ゥム合金で構成される板状部材 29、 29bが配置されて、第 1、第 2の角パイプ 1 0、 11と接するので、第 1、第 2の角パイプ 10、 11から伝わる熱を、効率よく板状部材 29、 29bへ伝えることができる。これにより、バスケット 、 lhの伝熱性能を確保する ことができる。

[0103] (第 5変形例）

本実施形態の第 5変形例に係るバスケットは、実施形態 1に係るバスケット（図 3〜 図 5等参照）と同様であるが、角パイプの側壁外側に設けられる突起部に傾斜部が 設けられる点が異なる。他の構成は実施形態 1に係るバスケットと同様である。

[0104] 図 13は、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケットを示す斜視図である。図 14— 1 は、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケットの一部拡大図である。図 14 2は、実 施形態 1の第 5変形例に係るバスケットの一部拡大断面図である。図 15は、実施形 態 1の第 5変形例に係るバスケットを構成する角パイプの説明図である。図 13、図 14 1、図 14— 2に示すように、この変形例に係るバスケット laは、実施形態 1に係るバ スケット 1 (図 3、図 4、図 5等参照）と同様であり、角パイプ 10aを直線状に配列してな る収納セル列の間に、板状部材 20を複数段積み重ねて配置する。

[0105] 図 13、図 14— 1、図 15に示すように、実施形態 1の第 5変形例に係るバスケット la を構成する角パイプ 10aは、対向する側壁 lOaSWの外側に、それぞれ突起部 12、 1 3a、及び突起部 12、 13bが設けられる。角パイプ 10aの軸 Zpに直交する断面におい て、角パイプ 10aの角部に設けられる突起部 13a、突起部 13bの当接部は、角パイプ 10aの側壁 lOaSWの壁面に対して傾斜している。ここで、突起部 13aは、突起部 12 へ向力 にしたがって側壁 lOaSWの壁面力もの高さが大きくなり、突起部 13bは、突 起部 12へ向力 にしたがって側壁 lOaSWの壁面からの高さが小さくなる。そして、突 起部 13aと突起部 13bとを当接させると、両者が重なるようになっている。 [0106] このような構成により、角パイプ 10aを組み合わせた場合には、角パイプ 10a同士が ずれ難くなるという利点と伝熱面積が広くなる利点とがある。これによつて、角パイプ 1 Oa間の伝熱効率や力の伝達効率が向上する。また、角パイプ 10a同士がずれ難くな るため、バスケット laを組み立てる際の作業効率も向上する。ここでは、片面の勾配 を図示したが、一つの突起に互いに反対方向に向かう 2つの勾配を与えれば、角パ イブは旋回する動きを拘束されるとともに、力の伝達に際して突起部に曲げを生じさ せる力を相殺することができる。次に、本実施形態の第 6変形例を説明する。

[0107] (第 6変形例）

本実施形態の第 6変形例に係るバスケットは、実施形態 1に係るバスケット（図 3〜 図 5等参照）と同様であるが、ノ スケット内の位置に応じて、フラックストラップの大きさ を変更する点が異なる。他の構成は実施形態 1に係るバスケットと同様である。

[0108] 図 16は、実施形態 1の第 6変形例に係るバスケットを示す平面図である。図 17—1 は、実施形態 1の第 6変形例に係るバスケットであり、図 16の Bで示す領域の拡大図 である。図 17— 2は、実施形態 1の第 6変形例に係るバスケットであり、図 12の Bで示 す領域の一部拡大断面図である。

[0109] 図 16、図 17— 1、図 17— 2に示すように、この変形例に係るバスケット lbは、角パイ プ 14A〜14Dの突起部の高さを異ならせ、また、板状部材の側面と直交する方向に おける中空部の寸法を板状部材 22A、 22B間で異ならせて、フラックストラップの寸 法をバスケット lb内で異ならせている。この変形例に係るバスケット lbは、その中心 部、すなわち軸 Zの周囲に配置される角パイプ及び板状部材によって形成されるフラ ックストラップの寸法を、他の部分と比較して大きくすることにより、ノ スケット lbの中 央部における中性子の吸収性能を向上させる。そして、バスケット lbの中心部周辺 に燃焼度の高いリサイクル燃料を配置する。前述したように、角パイプの突起の高さ を変えるとともに、板状部材の厚みを変える場合の他に、燃料の仕様によっては、角 ノイブの突起の高さを変えるのみで対応できる場合や、角パイプの突起の高さは同 じで板状部材の厚みを変えて対応できる場合もあり、燃料の仕様に合う、高密度の収 納に適した手段 (配置パターン)を選定できる。

[0110] 図 17— 1に示すように、角パイプの側壁に垂直な方向における角パイプ 14Aと角 パイプ 14Bとで構成されるフラックストラップ 15Aの寸法 tは、角パイプ 14Bと角パイ

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プ 14Cや、角パイプ 14Dと角パイプ 14Cとで構成されるフラックストラップ 15Bの寸法 tよりも大きい。また、図 17— 2に示すように、図中最上段の板状部材 22Aはバスケッ

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トの中心を横切る位置にあり、側面に垂直な方向における中空部 23Aの値は一番大 きい。図中中央に位置する板状部材の側面に垂直な方向における中空部 23Aの寸 法は、最上段の値と同じ力、多少小さく図中最下段の板状部材 22Bの側面に垂直な 方向における中空部 23Bの寸法よりも大きい。これによつて、バスケット lbの中心部 周辺におけるフラックストラップを、他の部分よりも大きくすることができる。

[0111] この変形例に係るバスケット lbのように、角パイプの側壁外側に形成される突起部 の寸法や、板状部材の中空部の寸法を変更することにより、容易にバスケット lb内に おいてフラックストラップの寸法を異ならせることができる。これによつて、バスケット lb に収納するリサイクル燃料集合体の燃焼度に応じてフラックストラップを変更すること ができる。なお、フラックストラップの寸法は、バスケット lbの外側から中心部に向かつ て大きくなるように形成することが好ま 、。

[0112] ノ スケット lbの中心部は、周囲のセルに収納したリサイクル燃料力もの放射線も受 けるので、板状部材の肉厚を厚くする等することにより、外周部よりもフラックストラップ を大きくする必要がある。一方、バスケット lbの外周部は、周囲のセルが中心部よりも 少なくなるため、リサイクル燃料からの放射線は中心部よりも少なくなる。中心部に要 求されるフラックストラップの寸法でバスケット lb全体のフラックストラップを構成すると 、外周部のフラックストラップは必要以上の寸法となり、バスケットの質量増加や寸法 増加を招く。そこで、フラックストラップの寸法は、バスケット lbの外側から中心部に向 力つて大きくなるように形成することにより、バスケット lbの質量増加や寸法増加を抑 制する。

[0113] 以上、本実施形態及びその変形例では、角パイプの側壁外側に設けた突起部同 士を当接させて複数配列することにより構成した収納セル列を複数列設け、さらに前 記収納セル列の間に、中空の板状部材の長辺側端部同士を当接させて複数段積み 重ねる。これによつて、角パイプと板状部材との伝熱面積を大きくでき、また、リサイク ル燃料集合体を収納する角パイプ間にフラックストラップを形成できるので、 PWR用 のリサイクル燃料を収納する場合でも、十分な伝熱性能及び未臨界機能を確保でき る。また、角パイプに設けられる突起部の数が少ないため、ボロンアルミ材のような難 押し出し材を使用した場合でも押出し精度を確保でき、製造効率の低下を抑制でき る。特に、切り欠きを設けた板状部材を菓子折り状に組み合わせたノ^ケットでは、 押出し成型等で板状部材を得た後の切欠き加工を必要とするが、本実施形態及び その変形例では、かかる切り欠き加工は不要となるので加工費を大幅に削減できる。 なお、本実施形態及び変形例で開示した構成と同様の構成を備えるものは、本実施 形態と同様の作用、効果を奏する。また、本実施形態及び変形例で開示した構成は 、以下の実施形態でも適宜適用できる。

[0114] (実施形態 2)

実施形態 2は、角パイプと中空の板状部材とを組み合わせる点では実施形態 1等と 共通するが、角パイプの側壁外側と第 1の板状部材の側壁外側と当接させて交互に 配列して収納セル列を複数列構成し、さらに収納セル列の間に、第 2の板状部材の 長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ねる点が異なる。他の構成は、実施形 態 1等と同様である。

[0115] 図 18は、実施形態 2に係るノ スケットを示す平面図である。図 19は、図 18の A— A 断面図である。図 20は、実施形態 2に係るバスケットを示す斜視図である。図 21— 1 は、実施形態 2に係るバスケットの一部拡大図である。図 21— 2は、実施形態 2に係 るバスケットの一部拡大断面図である。図 22は、実施形態 2に係るバスケットを構成 する角パイプの説明図である。図 23— 1、図 23— 2は、実施形態 2に係るバスケットを 構成する板状部材の説明図である。

[0116] 図 18、図 19、図 20、図 21— 1、図 21— 2に示すように、このバスケット lcは、角パ イブ 16の側壁外側と第 1の板状部材 24の側壁外側と当接させて交互に配列して収 納セル列 1A、 2A、 3A、 1B、 2B、 3Bを構成し、さらに前記収納セル列の間には、第 2の板状部材 25の長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ねる。そして、角パイ プ 16内にリサイクル燃料集合体を収納する。このような構成によって、角パイプ 16と 第 1の板状部材 24及び第 2の板状部材 25との間で広 、伝熱面積を確保できる。また 、角ノイブ 16が第 1及び第 2の板状部材 24、 25に接する面は、突起部のない平面 なので、難押出材料であるボロンアルミ合金を用いた場合でも、角ノイブ 16を容易に 成形できる。

[0117] さらに、角パイプ 16は突起のない単純形状の 1種類なので、角パイプ 16の押出し 成形に用いるダイスは 1種類でよぐ単純形状なので歩留まりも改善でき、角パイプ 1 6を製造及び管理する手間も軽減できる。また、第 1及び第 2の板状部材 24、 25の断 面形状（中空部 26の貫通方向と直交する断面形状)を同じ形状にすれば、第 1及び 第 2の板状部材 24、 25を共通化することもできる。これによつて、第 1及び第 2の板状 部材 24、 25を製造及び管理する手間も軽減できる。次に、バスケット lcを構成する 角パイプ 16及び第 1及び第 2の板状部材 24、 25について説明しつつ、バスケット lc についてより詳細に説明する。

[0118] 図 20、図 21— 1、図 22に示すように、実施形態 2に係るバスケット lcを構成する角 パイプ 16は、角パイプ 16の軸 Zpに垂直な断面内形状及び断面外形状を正方形とし て、内部にリサイクル燃料集合体を収納する。角パイプ 16は、実施形態 1に係る角パ イブ 10等とは異なり、側壁 16SWの外側に突起部は設けられていない。これによつて 、ボロンアルミのような難押し出し材料を用いた場合でも、実施形態 1に係る角パイプ 10等と比較して、容易に押出成形することができる。

[0119] 図 20、図 21— 1、図 23— 1、図 23— 2に示すように、第 1の板状部材 24は、 2個の 中空部 26を備えており、第 1の板状部材 24の軸 Zs方向に対して垂直な断面形状が 略日の字となっている。ここで、第 1の板状部材 24の軸 Zs方向は、中空部 26の貫通 方向と平行である。第 1の板状部材 24が角パイプ 16の間に配置された場合、第 1の 板状部材 24の中空部 26は、リサイクル燃料集合体から放射される中性子を、プール 水中での装荷時、又はプール水中での燃料取出し時等の水中で、吸収するフラック ストラップとなり、未臨界性を確保する。

[0120] 図 23— 1に示すように、板状部材 24 (25)は、内部に 1本のリブ Rが設けられており 、これによつて断面が日の字形状となっている。なお、リブ Rの本数は 1本に限られる ものではない。ここで、リブ Rの厚さ hや第 1の板状部材 24の長辺側端部 TLにおける

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厚さ hは、伝熱性能やキャスク 200 (図 1、図 2参照）が落下したときにリブ Rや第 1の

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板状部材 24の側面 Sから作用する応力の大きさを考慮して決定する。また、板状部 材 24 (25)の長辺側の寸法を大きくした場合は軸 Zs方向に対して垂直な断面形状が 略日の字ではリブ Rが少なくなる場合があり、この場合は目の字の形状にする等でリ ブ Rを適切な間隔で配置して、角パイプを安全に支えることができる形状にする。さら に、板状部材 24 (25)の長辺側の寸法を小さくした場合は軸 Zs方向に対して垂直な 断面形状が略日の字ではリブ Rが過剰となる場合があり、この場合は口の字の形状に する等でリブ Rを省略して合理的、かつ安全に角パイプを支えることができる形状に する。

[0121] 角ノイブ 16及び第 1の板状部材 24を配列して収納セル列を構成する際には、角 ノイブ 16の側壁外側と第 1の板状部材 24の側面 Sとを当接させ、角パイプ 16と第 1 の板状部材 24とを交互に配列し、角パイプ 16と第 1の板状部材 24とを直線状に配 列する（収納セル列 1A、 IB等)。隣接する角パイプ 16間には第 1の板状部材 24が 配置されるので、上述したように、第 1の板状部材 24が備える中空部 26がフラックスト ラップとなる。

[0122] このように第 1、第 2の板状部材 24、 25を配列して、収納セル列 1A、 2A、 3A、 IB 、 2B、 3Bを構成する。図 18から分かるように、収納セル列 3 Aと収納セル列 2 A、及 び収納セル列 3Bと収納セル列 2Bとは、角パイプ 16の配列方向に対して、所定の長 さ（角パイプ 16の 1辺の長さの半分)だけずらして配置してある。これにより、限られた 断面 (バスケット 1 cの軸 Zに対して直交する断面）内により多くの角パイプ 16を配置す ることができるので、キャスク 200 (図 1、図 2参照）の寸法増加を抑制しつつリサイクル 燃料集合体の収納体数を多くすることができる。特にリサイクル燃料集合体の寸法が 大き ヽ PWR用のリサイクル燃料集合体で、収納体数増加の効果は大き 、。

[0123] 図 18、図 20、図 21— 2に示すように、収納セル列 1Aと 2Aとの間、 1Bと 2Bとの間、 2Aと 3Aとの間、及び、 2Bと 3Bとの間には、第 2の板状部材 25の長辺側端部 TLを 当接させて積み重ねてある。図 23— 2に示すように、第 2の板状部材 25は、 2個の中 空部 26を備えており、第 2の板状部材 25の軸 Zs方向に対して垂直な断面形状が略 日の字となっている。ここで、第 2の板状部材 25の軸 Zs方向は、中空部 26の貫通方 向と平行である。第 2の板状部材 25が収納セル列の間に配置された場合、第 2の板 状部材 25の中空部 26は、リサイクル燃料集合体力も放射される中性子をプール水 中での装荷、又はプール水中での燃料取出し時に、吸収するフラックストラップとなり 、未臨界性を確保する。

[0124] 図 23— 2に示すように、第 2の板状部材 25は、内部に 1本のリブ Rが設けられており 、これによつて断面が日の字形状となっている。なお、リブ Rの本数は 1本に限られる ものではない。ここで、リブ Rや第 2の板状部材 25の長辺側端部 TLにおける厚さは、 伝熱性能やキャスク 200が落下したときにリブ Rや長辺側端部 TLへ作用する応力の 大きさを考慮して決定する。板状部材 25の長辺側のサイズを大きくした場合は軸 Zs 方向に対して垂直な断面形状が略日の字ではリブ Rが少なくなる場合があり、この場 合は目の字の形状にする等でリブ Rを適切な間隔で配置して、角パイプを安全に支 えることができる形状にする。また、板状部材 25の長辺側のサイズを小さくした場合 は軸 Zs方向に対して垂直な断面形状が略日の字ではリブ Rが過剰となる場合があり 、この場合は口の字の形状にする等でリブ Rを省略して合理的、かつ安全に角パイプ を支えることができる形状にする。

[0125] 複数段積み重ねられて収納セル列 1Aと 2Aとの間等に配置される第 2の板状部材 25の側面 Sは、図 21— 1に示すように、角パイプ 16の側壁外側及び第 1の板状部材 26の長辺側端部 TLと接する。このように、本実施形態に係るバスケット lcでは、角パ イブ 16と第 1及び第 2の板状部材 24、 25との接触面積が大きいため、伝熱性能が向 上する。また、本実施形態に係るバスケット lcは、キャスク 200が落下したときの衝撃 をより広い面積で受けることができるので、耐衝撃性能も向上する。これらの点は、発 熱量が大きぐかつ質量の大きい PWR用のリサイクル燃料集合体を収納する際に有 利である。

[0126] 以上、本実施形態では、角パイプの側壁外側と第 1の板状部材の側壁外側と当接 させて交互に配列して収納セル列を複数列構成し、さらに収納セル列の間に、第 2 の板状部材の長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ねる。これによつて、角パ イブと板状部材との伝熱面積を大きくでき、また、リサイクル燃料集合体を収納する角 パイプ間にフラックストラップを形成できるので、 PWR用のリサイクル燃料を収納する 場合でも、十分な伝熱性能及び未臨界機能を確保できる。また、角パイプには突起 部がな!、ため、ボロンアルミ材のような難押し出し材を使用した場合でも押出し精度 の確保は容易で、歩留まりも改善でき、角パイプ 16を製造及び管理する手間も軽減 できる。また、第 1及び第 2の板状部材 24、 25の断面形状を同じにすれば、第 1及び 第 2の板状部材 24、 25を共通化できる。これによつて、第 1及び第 2の板状部材 24、 25を製造及び管理する手間も軽減できる。なお、本実施形態及び変形例で開示し た構成と同様の構成を備えるものは、本実施形態と同様の作用、効果を奏する。また 、本実施形態及び変形例で開示した構成は、以下の実施形態でも適宜適用できる。

[0127] (実施形態 3)

実施形態 3は、角パイプと中空の板状部材とを組み合わせる点では実施形態 1等と 共通するが、板状部材が、バスケットを内部に格納するリサイクル燃料集合体収納容 器であるキャスクの底部に対して勾配を持つように積み重ねる点が異なる。他の構成 は、実施形態 1等と同様である。

[0128] 図 24— 1は、実施形態 3に係るノ スケットを示す構成図である。図 24— 2は、実施 形態 3に係るノ スケットに用いるスぺーサの一例を示す説明図である。このバスケット 1Aが備える板状部材 20 (図 8参照）は、中空の板状部材 20を、キャスクの底部 Bに 対して勾配を持つよう複数段積み重ねて構成される。前記底部 Bに配置されるスぺ ーサ 20Aは、図 24— 1に示すように、直角三角形形状をしている。そして、スぺーサ 20Aの斜辺上に板状部材 20の長辺側端部を当接させ、積み重ねていく。また、底 部 Bとは反対側にもスぺーサ 20Aを配置することによって、底部 Bとは反対側におけ るバスケット 1Aの端部を平坦にすることもできる。本実施形態では、例えば、図 8に示 す、長方形形状の板状部材 20を、対角線（図 24— 2中の一点鎖線) Dに沿って切断 することによってスぺーサ 20Aを構成できる。

[0129] このバスケット 1Aは、上記構成によって、板状部材 20の中空部 21A内に空気や水 Wを溜めないようにすることができる。なお、板状部材 20の勾配はきつい方がより確 実な効果を期待できるが、勾配を決めるスぺーサ 20Aの製造の容易さからは 0度以 上で、かつ板状部材 20の一段の高さまでにするのが合理的である。また、角パイプ 1 0と板状部材 20とは、ボルトや溶接等によって一体に構成して、バスケット 1Aの取り 扱いを容易にしてもよい。また、ノ スケット 1Aは、ワイヤやバンド等の拘束手段で角 パイプ 10と板状部材 20とを一体に拘束して、取り扱いを容易にしてもよい。このよう にすれば、必要に応じてバスケット 1 Aを分解できるので好ましい。さらに、ボルトや溶 接によって一体とした板状部材 20を、ワイヤやバンド等の拘束手段で角パイプ 10と 一体に構成してもよい。このようにすれば、バスケット 1Aを一体で取り扱うことができる ので好ましい。

[0130] 図 5に示すバスケット 1では、板状部材 20の中空部 21に溜まった水や空気を排除 するため、板状部材 20の長辺側端部 TLに中空部 21へ貫通する孔を所定の間隔で 形成する。一般に、穿孔にはドリルを用いるが、板状部材 20は、例えば、ボロン又は ボロンィ匕合物を含有するアルミニウム合金で構成される。ドリルによる穿孔において は、ドリルの刃先の中心部は被加工物である板状部材 20に対して相対的に静止して おり、板状部材 20に含まれる硬いボロンの粒子等にドリルの刃先が当たると刃先の 先端が著しく摩耗するため、ドリルの送りが困難になる。その結果、ドリルの刃の研磨 が頻繁に必要になるので作業効率を低下させ、バスケットの製造コストを上昇させる。 本実施形態に係るバスケット 1Aのように、中空の板状部材 20を、キャスクの底部 Bに 対して勾配を持つよう複数段積み重ねることにより、板状部材 20の中空部に存在す る水や空気は勾配に沿って容易に排除できるので、板状部材 20の長辺側端部へ孔 を設ける必要はない。その結果、バスケット 1 Aを容易に製造でき、また、製造コストも 低減できる。

[0131] 図 24— 3は、実施形態 3に係るバスケットを構成する板状部材の変形例を示す説 明図である。板状部材 26が備える中空部（孔） 27の貫通方向における当該中空部 2 7の断面形状は、図 24— 3に示すように、レーストラック状とすることが好ましい。すな わち、中空部 27の前記断面形状は、板状部材 26の長辺側端部 TL側及びその対向 する側を曲面とする。このようにすれば、板状部材 26の中空部 27の天井及び底の平 面をなくすことができるので、より効果的に、中空の板状部材 26の内部に空気や水を 溜めな 、ようにすることができる。

[0132] 図 25— 1、図 25— 2は、実施形態 3の変形例に係るバスケットを示す構成図である 。本変形例は、実施形態 3と略同様の構成である力 バスケット 1 Aとキャスクの底部 B との間に、底板 40を配置する点が異なる。他の構成は、実施形態 3と同様である。バ スケット 1Aとキャスクの底部 Bとの間には、両者を隔てる底板 40が設けられる。図 25 —1、図 25— 2に示すように、底板 40には、孔 40hが設けられている。また、底板 40 のキャスクの底部 Bと対向する側には、突起部 41が設けられており、底板 40とキャス クの底部 Bとの間に空間 42を形成する。なお、底板 40は、スノコ状に構成してもよい 。ここで、底板 40は、例えばステンレス鋼で構成することができる。底板 40をステンレ ス鋼のような熱伝導率の低!、材料で構成すれば、伝熱抵抗と接触熱抵抗とによって 、ノ スケット 1Aとキャスクとの間の熱遮蔽性能を確保することができる。なお、積み重 ねた複数の板状部材 20と底板 40とを、ボルトとナットとを用いて一体として構成して ちょい。

[0133] 底板 40に設けられる孔 40hの大きさは、 PWR用のリサイクル燃料集合体を収納す る場合には、リサイクル燃料集合体の端部が底板 40の上に乗るように設定する。また 、 BWR用のリサイクル燃料集合体を収納する場合には、リサイクル燃料集合体の端 部が底板 40に設けられる孔 40hを突き抜けるように、孔 40hの大きさを設定する。 P WR用のリサイクル燃料集合体は、端部が平坦であるため、底板 40上に端部が乗る ようにして、排水性を確保する。一方、 BWR用のリサイクル燃料集合体は、端部が尖 つているため、キャスクの底部 Bに端部が接触しても排水性は確保できるので、端部 が孔 40hを突き抜けるように設定して、キャスクの全長増加を抑制する。

[0134] また、底板 40を設けることにより、底板 40上に載置したバスケット 1Aを一体として取 り扱うことができる。さらに、バスケット 1Aからキャスクの底部 Bへ伝わる熱量を低減で きるので、キャスクの底部 B側に配置された中性子吸収機能を有する材料（中性子遮 蔽材)の熱による劣化を抑制して、数十年の貯蔵期間中を通して中性子の遮蔽性能 を発揮させることができる。また、バスケット 1A力 排水された水 Wは、キャスクの底 部 Bに対して傾斜して配置される板状部材 20の内部空間を通って外部へ排出され、 さらに、バスケット 1A力 底板 40に落ちてきた水は、底板 40に設けられる孔 40hから 、底板 40とキャスクの底部 Bとの間に形成される空間 42へ排出される。この空間 42 によって排水性が向上するので、真空乾燥前の残留水分を低減でき、真空乾燥に要 する時間を短縮できる。また、空間 42によって通気性が向上するので、真空乾燥の 効率も向上する。ここで、上述した手法によって一体ィ匕したバスケット 1Aを、ボルトや 溶接によって底板 40に固定してもよい。このようにすれば、底板 40とともにノ スケット 1 Aを一体として取り扱うことができ、バスケット 1 Aをキャスクの内部に配置する作業が 容易になる。

[0135] ここで、底板 40に設けられる突起部 41が板状の場合には、図 9 1に示す板状部 材 20aのように、底部 Bと接する部分に切り欠きを設けると、排水性が改善されるととも に、底部 Bへの伝熱面積を小さくすることができる。また、突起部 41は、図 25— 2に 示すような板状に限定されるものではなぐ柱状の部材を所定の間隔で配置してもよ い。

産業上の利用可能性

[0136] 以上のように、本発明に係るリサイクル燃料集合体収納用バスケット及びリサイクル 燃料集合体収納用容器は、リサイクル燃料集合体の輸送、貯蔵に有用であり、特に 、 PWR用のリサイクル燃料集合体の輸送、貯蔵に適している。バスケットとしては、貯 蔵目的のコンクリートキャスク、あるいはキヤニスタゃリサイクル燃料集合体貯蔵ブー ノレのラックにち使用でさる。

Claims

請求の範囲

[1] 対向する側壁の外側の少なくとも一面に複数の突起部が設けられ、かつリサイクル 燃料集合体を収納する角パイプと、

板状部材と、を備え、

前記角パイプの突起部同士が当接して複数配列されることにより構成した収納セル 列を複数列設け、さらに前記収納セル列の間に、前記板状部材の長辺側端部同士 を当接させて複数段積み重ねることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納用バスケ ッ卜。

[2] 対向する側壁の外側にそれぞれ複数の突起部が設けられ、かつリサイクル燃料集 合体を収納する第 1の角パイプと、

一つの側壁の外側に複数の突起部が設けられ、かつリサイクル燃料集合体を収納 する第 2の角ノイブと、

板状部材と、を備え、

前記第 1の角パイプの突起部同士が当接して複数配列され、かつ外側には前記第 2の角パイプが配置されて前記第 1の角パイプの突起部と前記第 2の角パイプの突 起部とが当接した収納セル列を複数列設け、さらに前記収納セル列の間に、前記板 状部材の長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ねることを特徴とするリサイク ル燃料集合体収納用バスケット。

[3] 前記板状部材は、前記角パイプの長手方向に向力つて積み重ねられることを特徴 とする請求項 1又は 2に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[4] 隣接する前記板状部材の間には、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットへ の荷重の一部を支持して、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットを補強する補 強部材を配置することを特徴とする請求項 1〜3のいずれか 1項に記載のリサイクル 燃料集合体収納用バスケット。

[5] 前記板状部材は、少なくとも 1個以上の孔を持つ中空の部材であることを特徴とす る請求項 1〜4のいずれ力 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[6] 前記孔には、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットへの荷重の一部を支持し て、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットを補強する中実又は中空の板状部 材内補強部材が配置されることを特徴とする請求項 5に記載のリサイクル燃料集合体 収納用バスケット。

[7] 前記孔が 2個以上ある場合、少なくとも 1個の前記孔に前記板状部材内補強部材 が配置されることを特徴とする請求項 6に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケ ッ卜。

[8] 前記突起部は、隣接する前記角パイプの前記突起部と接する部分にテーパー部 が設けられることを特徴とする請求項 1〜7のいずれ力 1項に記載のリサイクル燃料集 合体収納用バスケット。

[9] 前記角パイプの配置される場所によって、前記突起部同士で囲まれる空間の大き さが異なることを特徴とする請求項 1〜8のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合 体収納用バスケット。

[10] 前記板状部材の配置される場所によって、前記板状部材の厚さを変更することを特 徴とする請求項 1〜9のいずれ力 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケッ

[11] 前記角パイプの前記突起部同士で囲まれる空間の大きさと、前記板状部材の厚さ とを変更することを特徴とする請求項 1〜 10のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料 集合体収納用バスケット。

[12] 前記角パイプの前記突起部同士で囲まれる空間の大きさ及び前記板状部材の厚 さは、前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの外側から中心部に向力つて大き くなることを特徴とする請求項 11に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[13] リサイクル燃料集合体を収納する角パイプと、

断面外形状が矩形かつ中空の第 1の板状部材と、

断面外形状が矩形かつ中空の第 2の板状部材と、を備え、

前記角パイプの側壁外側と前記第 1の板状部材の側壁外側と当接させて交互に配 列した収納セル列を複数設け、さらに前記収納セル列の間に、前記第 2の板状部材 の長辺側端部同士を当接させて複数段積み重ねることを特徴とするリサイクル燃料 集合体収納用バスケット。

[14] 前記第 2の板状部材は、板厚又は寸法が前記第 1の板状部材と異なり、かつ前記 第 1の板状部材に相似することを特徴とする請求項 13に記載のリサイクル燃料集合 体収納用バスケット。

[15] 少なくとも一対の前記収納セル列では、前記一方の収納セル列における角パイプ の角部力 他の収納セル列における角パイプの側壁部の位置に配置されることを特 徴とする請求項 1〜14のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケ ッ卜。

[16] 少なくとも一対の前記収納セル列では、前記一方の収納セル列における角パイプ の角部力 他の収納セル列における角パイプの角部の位置に配置されることを特徴 とする請求項 1〜15のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット

[17] 前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットを内部に格納するリサイクル燃料集合 体収納容器の底部に対向する前記板状部材の長辺側端部、又は前記リサイクル燃 料集合体収納容器の底部に対向する前記角パイプの端部のうち少なくとも一方には 切り欠きが設けられることを特徴とする請求項 1〜16のいずれか 1項に記載のリサイク ル燃料集合体収納用バスケット。

[18] 前記収納セル列の間に配置される前記板状部材が、前記リサイクル燃料集合体収 納用バスケットを内部に格納するリサイクル燃料集合体収納容器の底部に対して勾 配を持つように積み重ねられることを特徴とする請求項 5〜16のいずれか 1項に記載 のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[19] 前記板状部材が備える孔の断面形状は、レーストラック状であることを特徴とする請 求項 18に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[20] 前記板状部材の長辺側端部は、隣接する前記板状部材の長辺側端部と当接する 部分の面積が、前記板状部材の長辺側端部を構成する面と平行な平面で前記板状 部材を切った場合における前記板状部材の断面の面積よりも小さいことを特徴とする 請求項 18又は 19に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[21] 前記板状部材の長辺側端部には、隣接する前記板状部材の長辺側端部と当接す る部分に突起部が形成されることを特徴とする請求項 20に記載のリサイクル燃料集 合体収納用バスケット。

[22] 前記板状部材の長辺側端部には、隣接する前記板状部材の長辺側端部と当接す る部分に空間が形成されることを特徴とする請求項 20又は 21に記載のリサイクル燃 料集合体収納用バスケット。

[23] 前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットと、前記リサイクル燃料集合体収納容 器の底部との間には、両者を隔てる底板が設けられることを特徴とする請求項 18〜2 2のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[24] 前記底板には、開口部が設けられることを特徴とする請求項 23に記載のリサイクル 燃料集合体収納用バスケット。

[25] 前記底板と、前記前記リサイクル燃料集合体収納容器の底部との間には空間が設 けられることを特徴とする請求項 24に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット

[26] 少なくとも前記角パイプは、ボロン又はボロンィ匕合物を含有するアルミニウム合金で あることを特徴とする請求項 1〜25のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収 納用バスケット。

[27] 少なくとも前記板状部材は、ボロン又はボロンィ匕合物を含有するアルミニウム合金 であることを特徴とする請求項 1〜25のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体 収納用バスケット。

[28] 少なくとも前記角パイプは、ボロン又はボロンィ匕合物を含有するステンレス鋼である ことを特徴とする請求項 1〜25のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納 用バスケット。

[29] 少なくとも前記板状部材は、ボロン又はボロンィ匕合物を含有するステンレス鋼である ことを特徴とする請求項 1〜25のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納 用バスケット。

[30] 少なくとも前記角パイプは、ガドリニウム又はガドリニウム化合物を含有するステンレ ス鋼であることを特徴とする請求項 1〜25のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集 合体収納用バスケット。

[31] 少なくとも前記板状部材は、ガドリニウム又はガドリニウム化合物を含有するステン レス鋼であることを特徴とする請求項 1〜25のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料 集合体収納用バスケット。

[32] 前記補強部材は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項 4〜31のいずれか 1 項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[33] 前記板状部材内補強部材は、前記板状部材よりも強度の高 、材料であることを特 徴とする請求項 6〜31のいずれか 1項に記載のリサイクル燃料集合体収納用バスケ ッ卜。

[34] 前記板状部材内補強部材は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項 33に記 載のリサイクル燃料集合体収納用バスケット。

[35] 開口部とキヤビティとを備える胴と、

前記開口部に取り付けられて、前記キヤビティを密封する蓋と、

前記キヤビティ内に配置される、請求項 1〜34のいずれか 1項に記載のリサイクル 燃料集合体収納用バスケットと、

を備えることを特徴とするリサイクル燃料集合体収納容器。

[36] 前記リサイクル燃料集合体収納用バスケットの外周面は、前記キヤビティの内壁と 接することを特徴とする請求項 35に記載のリサイクル燃料集合体収納容器。