JP5501637B2

JP5501637B2 - 燃料集合体収納容器

Info

Publication number: JP5501637B2
Application number: JP2009058071A
Authority: JP
Inventors: 康隆鈴木; 慶幸川原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: JP2010210495A

Description

本発明は、原子炉で使用される燃料集合体を収納する燃料集合体収納容器に関する。

原子力発電所などで用いられる核燃料の集合体を燃料集合体という。原子炉に装荷されて所定の期間燃焼された後に原子炉から取り出された燃料集合体は、核分裂生成物（ＦＰ）などを含むため、通常、原子力発電所などの冷却ピットで所定期間冷却される。その後、燃料集合体は、放射線の遮蔽機能を有する燃料集合体収納容器に収納され、車両または船舶で再処理施設に輸送され再処理される、もしくは中間貯蔵施設に輸送され、再処理を行うまで貯蔵される。

通常、燃料集合体収納容器は、上部が開口した有底の容器本体と、この容器本体内に配置されるバスケットとを有している。燃料集合体は、複数がバスケットに対して長手方向（軸方向）に挿入された形態で容器本体内に配置される。容器本体の上部開口は、容器の用途に応じた仕様において一重の蓋や、または一次蓋、二次蓋など複数の蓋を有する蓋部材によって閉塞される。

このような燃料集合体収納容器においては、輸送時や地震時などに衝撃を受けた場合、燃料集合体とバスケットとの間の径方向での隙間、および燃料集合体と蓋部材との間の軸方向の隙間により、燃料集合体と、バスケットや蓋部材や容器本体とが衝突することで、燃料集合体に大きな衝撃荷重が作用するおそれがある。そこで、従来、特許文献１には、燃料集合体とバスケットとの間の径方向での隙間、および燃料集合体と蓋部材との間の軸方向の隙間にスペーサを配置した燃料集合体収納容器（金属密閉容器）が開示されている。

特許第３６００５５１号公報

ところで、燃料集合体収納容器が衝撃を受け、燃料集合体が軸方向に移動した場合、全ての燃料集合体の荷重が、蓋部材や容器本体底部に同時に作用する。このため、燃料集合体収納容器には、全ての燃料集合体の荷重により蓋部材や容器本体に高い応力が発生し、蓋部材や容器本体に過大な負荷が加わる。この場合、前記の過大な負荷に耐えうるように蓋部材や容器本体の適用材料をより高強度な材料を用いる必要が生じる可能性があり、経済性（生産コスト）が悪化するおそれがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、移動した燃料集合体の荷重により蓋部材や容器本体に発生する応力を緩和することのできる燃料集合体収納容器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の燃料集合体収納容器では、上部が開口された有底の容器本体と、前記開口を閉塞する蓋部材とを有し、長手状に構成された燃料集合体を、前記容器本体の内底面および前記蓋部材の内壁面に長手方向の端部を向けて複数収納する燃料集合体収納容器において、各前記燃料集合体が長手方向に向けて外力を付与された場合、前記容器本体の内底面または前記蓋部材の内壁面に対し作用する前記燃料集合体の荷重を複数に分ける荷重分散手段を有することを特徴とする。

また、本発明の燃料集合体収納容器では、前記荷重分散手段は、前記燃料集合体の端部、または前記容器本体の内底面における前記燃料集合体の端部が対向する部位、もしくは前記蓋部材の内壁面における前記燃料集合体の端部が対向する部位のうちの選択された少なくとも１つに、前記容器本体の内底面および前記蓋部材の内壁面と、前記燃料集合体の端部との間の間隔を、少なくとも１つの前記燃料集合体について異ならせる凸部や凹部の少なくとも一方を設けたことを特徴とする。

また、本発明の燃料集合体収納容器では、前記凸部は、緩衝部材からなることを特徴とする。

また、本発明の燃料集合体収納容器では、前記荷重分散手段は、前記燃料集合体の端部、または前記容器本体の内底面における前記燃料集合体の端部が対向する部位、もしくは前記蓋部材の内壁面における前記燃料集合体の端部が対向する部位のうちの選択された少なくとも１つに、ヤング率が異なる緩衝部材を設けたことを特徴とする。

また、本発明の燃料集合体収納容器では、ヤング率が異なる前記緩衝部材は、前記容器本体の内底面および前記蓋部材の内壁面と、全ての前記燃料集合体の端部との間の間隔を同じくして形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、燃料集合体の荷重による蓋部材や容器本体での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材や容器本体に発生する応力を緩和できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料集合体収納容器の全体構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料集合体収納容器の断面図である。図３は、燃料集合体収納容器が垂直落下する状態を示す説明図である。図４は、燃料集合体収納容器が垂直落下した場合の応力を示す図である。図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料集合体収納容器の説明図である。図６は、本発明の実施の形態３に係る燃料集合体収納容器の説明図である。図７は、本発明の実施の形態４に係る燃料集合体収納容器の説明図である。図８は、本発明の実施の形態５に係る燃料集合体収納容器の説明図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

なお、本発明に係る燃料集合体収納容器は、加圧水型原子力プラント（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）の燃料集合体に対して好適であるが、沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）などの原子力プラント全般への適用を除外するものではない。また、本発明に係る燃料集合体収納容器は、特に燃料集合体の輸送時において好適であるが、貯蔵時での適用が除外されるものではない。さらに、本発明に係る燃料集合体収納容器は、原子炉から取り出された燃料集合体の収納に限らず、新しく製造されて原子炉に装荷される燃料集合体の収納に適用してもよい。

［実施の形態１］
図１に示すように、燃料集合体収納容器１は、主に原子炉から取り出した燃料集合体１０（図２参照）を収納し、この燃料集合体１０の輸送および貯蔵に用いられるものである。燃料集合体収納容器１は、上部が開口された有底の容器本体２と、容器本体２の外側に取り付けられる中性子遮蔽体３と、容器本体２の開口を閉塞する蓋部材４とを含んでいる。

容器本体２は、筒状の胴部と、胴部の下端に設けられる底部とで構成されており、胴部と底部とで形成される容器本体内空間（キャビティともいう）２０が、燃料集合体１０を収納する領域となる。容器本体内空間２０には、格子状に区画された複数のセル５１を有するバスケット５が配置される。バスケット５は、本実施の形態１において、断面外形および断面内形が矩形状（略正方形状）の角パイプ５０が、束に複数組み合わせて構成されたもので、角パイプ５０の中空の内部がセル５１となる。そして、バスケット５は、容器本体内空間２０に配置されると共に、各セル５１の内部に個々の燃料集合体１０を格納する。

容器本体２は、容器本体内空間２０へ収納した燃料集合体１０からのγ線を遮蔽する機能を有する。また、中性子遮蔽体３は、中性子を遮蔽するための中性子遮蔽物が内部に設けられている。また、容器本体２の容器本体内空間２０には、容器本体２の内周壁とバスケット５との間に介在するスペーサ６が配置されている。スペーサ６は、バスケット５に格納された燃料集合体１０からの崩壊熱を容器本体２へ伝える。この崩壊熱は、容器本体２および中性子遮蔽体３を介して大気中へ放出される。

蓋部材４は、一次蓋４１と二次蓋４２とを有している。一次蓋４１は、容器本体２の容器本体内空間２０に配置されたバスケット５に燃料集合体１０を格納した後、容器本体２の上部の開口部２１に取り付けられるものである。二次蓋４２は、一次蓋４１の外側を覆うように容器本体２の開口部２１に取り付けられるものである。そして、蓋部材４は、一次蓋４１および二次蓋４２により、容器本体２の容器本体内空間２０を密封する。なお、図には明示しないが、蓋部材４は、仕様により、二次蓋４２の外側を覆う三次蓋を有することもある。

図２に示すように、燃料集合体１０は、長手状に形成された複数の燃料棒１１を、複数の支持格子１２で束ねて構成される。燃料棒１１の両方の端部には、それぞれノズル１３が配置されている。このノズル１３が燃料集合体１０の端部となる。また、各燃料集合体１０は、長さ方向の寸法Ｌが同じく形成されている。そして、図２に示すように、容器本体２の容器本体内空間２０に収納された燃料集合体１０は、その一端をなすノズル１３が蓋部材４である一次蓋４１の内壁面４１ａに向き、他端をなすノズル１３が容器本体２の容器本体内空間２０における底面としての内底面２２に向く。なお、図２では、バスケット５を省略している。

このように、複数の燃料集合体１０を収納する燃料集合体収納容器１では、図２に示すように、一次蓋４１（蓋部材４）の内壁面４１ａであって、燃料集合体１０の端部（ノズル１３）に対向する部位に荷重分散手段が設けられている。本実施の形態１において、荷重分散手段は、一次蓋４１の内壁面４１ａに設けられた凸部１００として構成されている。凸部１００は、燃料集合体１０の端部であるノズル１３に対向し、内壁面４１ａから下方（容器本体２の内底面２２）に向けて突出して設けられている。

この凸部１００は、少なくとも１つの燃料集合体１０に対応して設けられている。そして、例えば、全部の燃料集合体１０に対応して設けられた凸部１００は、少なくとも１つが内壁面４１ａからの突出寸法Ｈを異ならせて形成されている。また、例えば、全部の燃料集合体１０から選択された複数に対応して設けられた凸部１００は、その全てが内壁面４１ａからの突出寸法Ｈを同じく形成されているか、または少なくとも１つが内壁面４１ａからの突出寸法Ｈを異ならせて形成されている。また、突出寸法Ｈを同じく形成された凸部１００は、一体に連続して内壁面４１ａに設けられていてもよい。

すなわち、荷重分散手段としての凸部１００は、燃料集合体１０を燃料集合体収納容器１に収納した状態で、少なくとも１つの燃料集合体１０について、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈを、他の燃料集合体１０における同間隔ｈと異ならせる。

このような荷重分散手段としての凸部１００を有する燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、垂直落下前の状態を示し、図３（ｂ）は、垂直落下途中の状態を示し、図３（ｃ）は、固定面（床面や地面など）Ｇに到達した直後の状態を示す。

図３（ａ）に示すように、垂直落下前の状態では、全ての燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が容器本体２の内底面２２に接触している。そして、図３（ｂ）に示すように、垂直落下途中の状態では、燃料集合体収納容器１が燃料集合体１０よりも質量が大きいことから、容器本体２の容器本体内空間２０において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与され、その上端（ノズル１３）が、凸部１００、または一次蓋４１の内壁面４１ａに接触する。このため、垂直落下途中の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、上記間隔ｈ（図２参照）の分だけ容器本体２の内底面２２から離隔する。そして、図３（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した直後の状態では、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の下方に向けて外力を付与され、その下端（ノズル１３）が、容器本体２の内底面２２側に衝突する。このとき、上記間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、容器本体２の内底面２２に先に衝突する。すなわち、上記間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、容器本体２の内底面２２に衝突することになる。

また、図には明示しないが、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した場合、容器本体２の内底面２２に衝突した後の燃料集合体１０は、容器本体２の内底面２２にて上方に跳ね返ってその長手方向の上方に向けて外力を付与され、今度は上端（ノズル１３）が一次蓋４１側に衝突する。このときも、上記間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の上端（ノズル１３）が、凸部１００、または一次蓋４１の内壁面４１ａに先に衝突する。すなわち、上記間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の上端（ノズル１３）が、凸部１００、または一次蓋４１の内壁面４１ａに衝突することになる。

ここで、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達してからの時間経過に応じた燃料集合体収納容器１に生じる応力について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、荷重分散手段（凸部１００）を有する燃料集合体収納容器１の場合を示し、図４（ｂ）は、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器の場合を示す。

図４（ａ）に示すように、荷重分散手段（凸部１００）を有する場合、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の端（ノズル１３）が衝突するため、衝突に時間差が生じる。このため、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが小さくなる。一方、荷重分散手段（凸部１００）を有さない場合、全ての燃料集合体１０の端（ノズル１３）が同時に衝突するため、衝突に時間差は生じない。このため、燃料集合体の荷重によって生じる蓋部材や容器本体での応力のピークが大きい。

このように、本実施の形態１の燃料集合体収納容器１では、収納されている各燃料集合体１０が長手方向に向けて外力を付与された場合、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対して作用する燃料集合体１０の荷重を複数に分散させる。すなわち、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分散させる。

この結果、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材４や容器本体２に発生する応力を緩和することが可能になる。

なお、上述した実施の形態１における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段は、凸部１００に限らず、凹部（図示せず）により、燃料集合体１０を燃料集合体収納容器１に収納した状態で、少なくとも１つの燃料集合体１０について、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈを、他の燃料集合体１０における同間隔ｈと異ならせてもよい。さらに、凸部１００および凹部の双方により、燃料集合体１０を燃料集合体収納容器１に収納した状態で、少なくとも１つの燃料集合体１０について、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈを、他の燃料集合体１０における同間隔ｈと異ならせてもよい。

また、上述した実施の形態１における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００（や凹部）は、一次蓋４１と一体に形成したものでよい。また、上述した実施の形態１における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００は、一次蓋４１とは別体で形成したものであってもよい。

荷重分散手段の凸部１００を、一次蓋４１とは別体で形成した場合、凸部１００を緩衝部材で構成することが好ましい。凸部１００を緩衝部材で構成することにより、燃料集合体１０が凸部１００に衝突した際の衝撃を緩和させることができ、蓋部材４や容器本体２に発生する応力をさらに緩和することが可能になる。

なお、上述した実施の形態１では、燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態についての作用および効果を説明したが、この限りではない。例えば、燃料集合体収納容器１を、横置きにした状態で収納されている各燃料集合体１０が長手方向（水平方向）に向けて外力を付与された場合であっても、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分けることができる。この結果、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材４や容器本体２に発生する応力を緩和することが可能になる。

［実施の形態２］
以下に説明する実施の形態２において、上述した実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態２において、荷重分散手段は、図５に示すように、容器本体２の内底面２２に設けられた凸部１００として構成されている。凸部１００は、燃料集合体１０の端部であるノズル１３に対向し、内底面２２から上方（一次蓋４１の内壁面４１ａ）に向けて突出して設けられている。

この凸部１００は、少なくとも１つの燃料集合体１０に対応して設けられている。そして、例えば、全部の燃料集合体１０に対応して設けられた凸部１００は、少なくとも１つが内底面２２からの突出寸法Ｈを異ならせて形成されている。また、例えば、全部の燃料集合体１０から選択された複数に対応して設けられた凸部１００は、その全てが内底面２２からの突出寸法Ｈを同じく形成されているか、または少なくとも１つが内底面２２からの突出寸法Ｈを異ならせて形成されている。また、突出寸法Ｈを同じく形成された凸部１００は、一体に連続して内底面２２に設けられていてもよい。

このような荷重分散手段としての凸部１００を有する燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、垂直落下前の状態を示し、図５（ｂ）は、垂直落下途中の状態を示し、図５（ｃ）は、固定面（床面や地面など）Ｇに到達した直後の状態を示す。

図５（ａ）に示すように、垂直落下前の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が凸部１００に接触している。そして、図５（ｂ）に示すように、垂直落下途中の状態では、燃料集合体収納容器１が燃料集合体１０よりも質量が大きいことから、容器本体２の容器本体内空間２０において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与され、その上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触する。このため、垂直落下途中の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、間隔ｈの分だけ、凸部１００、または容器本体２の内底面２２から離隔する。そして、図５（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した直後の状態では、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の下方に向けて外力を付与され、その下端（ノズル１３）が、凸部１００、または容器本体２の内底面２２側に衝突する。このとき、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、凸部１００に先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、凸部１００、または容器本体２の内底面２２に衝突することになる。

なお、燃料集合体収納容器１の落下距離が短い場合、図５（ｂ）において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与されても、その上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触しないことがある。このような場合であっても、図５（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した直後の状態では、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、凸部１００に先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、凸部１００、または容器本体２の内底面２２に衝突することになる。

また、図には明示しないが、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した場合、凸部１００、または容器本体２の内底面２２に衝突した後の燃料集合体１０は、凸部１００、または容器本体２の内底面２２にて上方に跳ね返ってその長手方向の上方に向けて外力を付与され、今度は上端（ノズル１３）が一次蓋４１側に衝突する。このときも、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに衝突することになる。

このように、本実施の形態２の燃料集合体収納容器１では、収納されている各燃料集合体１０が長手方向に向けて外力を付与された場合、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対して作用する燃料集合体１０の荷重を複数に分散させる。すなわち、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分散させる。

なお、上述した実施の形態２における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段は、凸部１００に限らず、凹部（図示せず）により、燃料集合体１０を燃料集合体収納容器１に収納した状態で、少なくとも１つの燃料集合体１０について、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈを、他の燃料集合体１０における同間隔ｈと異ならせてもよい。さらに、凸部１００および凹部の双方により、燃料集合体１０を燃料集合体収納容器１に収納した状態で、少なくとも１つの燃料集合体１０について、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈを、他の燃料集合体１０における同間隔ｈと異ならせてもよい。

また、上述した実施の形態２における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００（や凹部）は、容器本体２と一体に形成したものでよい。また、上述した実施の形態２における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００は、容器本体２とは別体で形成したものであってもよい。

荷重分散手段の凸部１００を、容器本体２とは別体で形成した場合、凸部１００を緩衝部材で構成することが好ましい。凸部１００を緩衝部材で構成することにより、燃料集合体１０が凸部１００に衝突した際の衝撃を緩和させることができ、蓋部材４や容器本体２に発生する応力をさらに緩和することが可能になる。

なお、上述した実施の形態２では、燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態についての作用および効果を説明したが、この限りではない。例えば、燃料集合体収納容器１を、横置きにした状態で収納されている各燃料集合体１０が長手方向（水平方向）に向けて外力を付与された場合であっても、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分けることができる。この結果、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材４や容器本体２に発生する応力を緩和することが可能になる。

［実施の形態３］
以下に説明する実施の形態３において、上述した実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態３において、荷重分散手段は、図６に示すように、燃料集合体１０の上端（ノズル１３）に設けられた凸部１００として構成されている。凸部１００は、一次蓋４１の内壁面４１ａに対向し、燃料集合体１０の上端（ノズル１３）から上方（一次蓋４１の内壁面４１ａ）に向けて突出して設けられている。

この凸部１００は、少なくとも１つの燃料集合体１０に対応して設けられている。そして、例えば、全部の燃料集合体１０に対応して設けられた凸部１００は、少なくとも１つがノズル１３からの突出寸法Ｈを異ならせて形成されている。また、例えば、全部の燃料集合体１０から選択された複数に対応して設けられた凸部１００は、その全てがノズル１３からの突出寸法Ｈを同じく形成されているか、または少なくとも１つがノズル１３からの突出寸法Ｈを異ならせて形成されている。

このような荷重分散手段としての凸部１００を有する燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、垂直落下前の状態を示し、図６（ｂ）は、垂直落下途中の状態を示し、図６（ｃ）は、固定面（床面や地面など）Ｇに到達した直後の状態を示す。

図６（ａ）に示すように、垂直落下前の状態では、全ての燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が容器本体２の内底面２２に接触している。そして、図６（ｂ）に示すように、垂直落下途中の状態では、燃料集合体収納容器１が燃料集合体１０よりも質量が大きいことから、容器本体２の容器本体内空間２０において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与され、その上端（ノズル１３）、または凸部１００が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触する。このため、垂直落下途中の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、間隔ｈの分だけ容器本体２の内底面２２から離隔する。そして、図６（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した直後の状態では、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の下方に向けて外力を付与され、その下端（ノズル１３）が、容器本体２の内底面２２側に衝突する。このとき、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、容器本体２の内底面２２に先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、容器本体２の内底面２２に衝突することになる。

また、図には明示しないが、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した場合、容器本体２の内底面２２に衝突した後の燃料集合体１０は、容器本体２の内底面２２にて上方に跳ね返ってその長手方向の上方に向けて外力を付与され、今度は上端（ノズル１３）、または凸部１００が、一次蓋４１側に衝突する。このときも、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の上端（ノズル１３）の凸部１００が、一次蓋４１の内壁面４１ａに先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の上端（ノズル１３）、または凸部１００が、一次蓋４１の内壁面４１ａに衝突することになる。

このように、本実施の形態３の燃料集合体収納容器１では、収納されている各燃料集合体１０が長手方向に向けて外力を付与された場合、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対して作用する燃料集合体１０の荷重を複数に分散させる。すなわち、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分散させる。

なお、上述した実施の形態３における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００は、燃料集合体１０のノズル１３と一体に形成したものでよい。また、上述した実施の形態３における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００は、燃料集合体１０のノズル１３とは別体で形成したものであってもよい。

荷重分散手段の凸部１００を、燃料集合体１０のノズル１３とは別体で形成した場合、凸部１００を緩衝部材で構成することが好ましい。凸部１００を緩衝部材で構成することにより、燃料集合体１０が一次蓋４１の内壁面４１ａに衝突した際の衝撃を緩和させることができ、蓋部材４や容器本体２に発生する応力をさらに緩和することが可能になる。

なお、上述した実施の形態３では、燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態についての作用および効果を説明したが、この限りではない。例えば、燃料集合体収納容器１を、横置きにした状態で収納されている各燃料集合体１０が長手方向（水平方向）に向けて外力を付与された場合であっても、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分けることができる。この結果、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材４や容器本体２に発生する応力を緩和することが可能になる。

［実施の形態４］
以下に説明する実施の形態４において、上述した実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態４において、荷重分散手段は、図７に示すように、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）に設けられた凸部１００として構成されている。凸部１００は、一次蓋４１の内壁面４１ａに対向し、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）から下方（容器本体２の内底面２２）に向けて突出して設けられている。

このような荷重分散手段としての凸部１００を有する燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は、垂直落下前の状態を示し、図７（ｂ）は、垂直落下途中の状態を示し、図７（ｃ）は、固定面（床面や地面など）Ｇに到達した直後の状態を示す。

図７（ａ）に示すように、垂直落下前の状態では、全ての燃料集合体１０の下端（ノズル１３）、または凸部１００が、容器本体２の内底面２２に接触している。そして、図７（ｂ）に示すように、垂直落下途中の状態では、燃料集合体収納容器１が燃料集合体１０よりも質量が大きいことから、容器本体２の容器本体内空間２０において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与され、その上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触する。このため、垂直落下途中の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）、または凸部１００が、間隔ｈの分だけ、容器本体２の内底面２２から離隔する。そして、図７（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した直後の状態では、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の下方に向けて外力を付与され、その下端（ノズル１３）、または凸部１００が、容器本体２の内底面２２に衝突する。このとき、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の下端（ノズル１３）の凸部１００が、内底面２２に先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の下端（ノズル１３）、または凸部１００が、容器本体２の内底面２２に衝突することになる。

なお、燃料集合体収納容器１の落下距離が短い場合、図７（ｂ）において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与されても、その上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触しないことがある。このような場合であっても、図７（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した直後の状態では、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の下端（ノズル１３）の凸部１００が、内底面２２に先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の下端（ノズル１３）、または凸部１００が、容器本体２の内底面２２に衝突することになる。

また、図には明示しないが、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した場合、容器本体２の内底面２２に衝突した後の燃料集合体１０は、凸部１００、または容器本体２の内底面２２にて上方に跳ね返ってその長手方向の上方に向けて外力を付与され、今度は上端（ノズル１３）が一次蓋４１側に衝突する。このときも、間隔ｈが最も小さく形成されている燃料集合体１０の上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに先に衝突する。すなわち、間隔ｈが小さく形成されている順に燃料集合体１０の上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに衝突することになる。

このように、本実施の形態４の燃料集合体収納容器１では、収納されている各燃料集合体１０が長手方向に向けて外力を付与された場合、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対して作用する燃料集合体１０の荷重を複数に分散させる。すなわち、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分散させる。

なお、上述した実施の形態４における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００は、燃料集合体１０のノズル１３と一体に形成したものでよい。また、上述した実施の形態４における燃料集合体収納容器１の荷重分散手段の凸部１００は、燃料集合体１０のノズル１３とは別体で形成したものであってもよい。

荷重分散手段の凸部１００を、燃料集合体１０のノズル１３とは別体で形成した場合、凸部１００を緩衝部材で構成することが好ましい。凸部１００を緩衝部材で構成することにより、燃料集合体１０が容器本体２の内底面２２に衝突した際の衝撃を緩和させることができ、蓋部材４や容器本体２に発生する応力をさらに緩和することが可能になる。

なお、上述した実施の形態４では、燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態についての作用および効果を説明したが、この限りではない。例えば、
燃料集合体収納容器１を、横置きにした状態で収納されている各燃料集合体１０が長手方向（水平方向）に向けて外力を付与された場合であっても、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分けることができる。この結果、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材４や容器本体２に発生する応力を緩和することが可能になる。

ところで、上述した実施の形態１の燃料集合体収納容器１では、荷重分散手段の凸部１００（や凹部）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに設けられており、上述した実施の形態２の燃料集合体収納容器１では、荷重分散手段の凸部１００（や凹部）が、容器本体２の内底面２２に設けられており、上述した実施の形態３の燃料集合体収納容器１では、荷重分散手段の凸部１００が、燃料集合体１０の上端（ノズル１３）に設けられており、上述した実施の形態４の燃料集合体収納容器１では、荷重分散手段の凸部１００が、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）に設けられている。この構成に限らず、荷重分散手段は、燃料集合体１０の端部（ノズル１３）、または容器本体２の内底面２２における燃料集合体１０の端部が対向する部位、もしくは蓋部材４の内壁面４１ａにおける燃料集合体１０の端部が対向する部位のうちの選択された少なくとも１つ、すなわち実施の形態１〜実施の形態４を選択的に組み合わせた形態で設けられていてもよい。

［実施の形態５］
以下に説明する実施の形態５において、上述した実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態５において、荷重分散手段は、図８に示すように、容器本体２の内底面２２に設けられた凸部１００として構成されている。凸部１００は、燃料集合体１０の端部であるノズル１３に対向し、内底面２２から上方（一次蓋４１の内壁面４１ａ）に向けて突出して設けられている。

この凸部１００は、全ての燃料集合体１０、または選択された複数の燃料集合体１０に対応して設けられている。この凸部１００は、その全てが内壁面４１ａからの突出寸法Ｈを同じく形成されている。すなわち、燃料集合体１０を燃料集合体収納容器１に収納した状態で、凸部１００に対応する燃料集合体１０について、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈが同じである。さらに、凸部１００は、ヤング率が異なる弾性材からなる緩衝部材で構成されている。なお、凸部１００は、一体に連続して内壁面４１ａに設けられていてもよい。

このような荷重分散手段としての凸部１００を有する燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態について、図８を参照して説明する。図８（ａ）は、垂直落下前の状態を示し、図８（ｂ）は、垂直落下途中の状態を示し、図８（ｃ）は、固定面（床面や地面など）Ｇに到達した直後の状態を示す。

図８（ａ）に示すように、垂直落下前の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が凸部１００に接触している。そして、図８（ｂ）に示すように、垂直落下途中の状態では、燃料集合体収納容器１が燃料集合体１０よりも質量が大きいことから、容器本体２の容器本体内空間２０において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与され、その上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触する。このため、垂直落下途中の状態では、燃料集合体１０の下端（ノズル１３）が、間隔ｈの分だけ、凸部１００、または容器本体２の内底面２２から離隔する。そして、図８（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した状態では、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の下方に向けて外力を付与され、その下端（ノズル１３）が、凸部１００、または容器本体２の内底面２２側に衝突する。このとき、凸部１００の位置に対応する燃料集合体１０は、凸部１００に衝突する。

なお、燃料集合体収納容器１の落下距離が短い場合、図８（ｂ）において、全ての燃料集合体１０が、その長手方向の上方に向けて外力を付与されても、その上端（ノズル１３）が、一次蓋４１の内壁面４１ａに接触しないことがある。このような場合であっても、図８（ｃ）に示すように、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した状態では、凸部１００の位置に対応する燃料集合体１０は、凸部１００に衝突する。

また、図には明示しないが、燃料集合体収納容器１が固定面Ｇに到達した場合、容器本体２の内底面２２に衝突した後の燃料集合体１０は、凸部１００、または容器本体２の内底面２２にて上方に跳ね返ってその長手方向の上方に向けて外力を付与され、今度は上端（ノズル１３）が一次蓋４１に衝突する。このとき、凸部１００の位置に対応する燃料集合体１０は、凸部１００の弾性力により上方に跳ね返されつつ、一次蓋４１に衝突する。

本実施の形態５の燃料集合体収納容器１では、凸部１００は、ヤング率が異なる弾性材からなる緩衝部材で構成されている。このため、収納されている各燃料集合体１０が長手方向に向けて外力を付与された場合、荷重分散手段（凸部１００）のヤング率の異なりにより、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対して作用する燃料集合体１０の荷重を複数に分散させる。すなわち、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分散させる。

なお、上述した実施の形態５では、荷重分散手段の凸部１００が、容器本体２の内底面２２に設けられているが、この限りではない。図には明示しないが、例えば、荷重分散手段は、燃料集合体１０の端部（ノズル１３）、または容器本体２の内底面２２における燃料集合体１０の端部が対向する部位、もしくは蓋部材４の内壁面４１ａにおける燃料集合体１０の端部が対向する部位のうちの選択された少なくとも１つに設けられていてもよい。また、例えば、荷重分散手段は、燃料集合体１０の端部（ノズル１３）や、容器本体２の内底面２２における燃料集合体１０の端部が対向する部位や、蓋部材４の内壁面４１ａにおける燃料集合体１０の端部が対向する部位を選択的に組み合わせた形態で設けられていてもよい。

また、本実施の形態５における荷重分散手段の凸部１００を、上述した実施の形態１〜実施の形態４の凸部１００に適用してもよい。

また、本実施の形態５では、荷重分散手段（凸部１００）のヤング率の異なりにより、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分散させる。このため、容器本体２の内底面２２および一次蓋４１の内壁面４１ａと、端部（ノズル１３）との間隔ｈを０としてもよく、上述した効果を得ることが可能である。

なお、上述した実施の形態５では、燃料集合体収納容器１が、容器本体２の底部から垂直落下する状態についての作用および効果を説明したが、この限りではない。例えば、燃料集合体収納容器１を、横置きにした状態で収納されている各燃料集合体１０が長手方向（水平方向）に向けて外力を付与された場合であっても、荷重分散手段（凸部１００）により、容器本体２の内底面２２または一次蓋４１の内壁面４１ａに対し、燃料集合体１０の荷重が加わるまでの時間を複数に分けることができる。この結果、燃料集合体１０の荷重による蓋部材４や容器本体２での応力の発生時間が分散され、そのピークが、荷重分散手段を有さない従来の燃料集合体収納容器と比較して小さくなるので、蓋部材４や容器本体２に発生する応力を緩和することが可能になる。

以上のように、本発明に係る燃料集合体収納容器は、移動した燃料集合体の荷重により蓋部材や容器本体に発生する応力を緩和することに適している。

１燃料集合体収納容器
２容器本体
２０容器本体内空間
２１開口部
２２内底面
３中性子遮蔽体
４蓋部材
４１一次蓋
４１ａ内壁面
４２二次蓋
５バスケット
５０角パイプ
５１セル
６スペーサ
１０燃料集合体
１１燃料棒
１２支持格子
１３ノズル
１００凸部
Ｇ固定面
ｈ容器本体の内底面および一次蓋の内壁面と燃料集合体の端部との間隔
Ｈ凸部の突出寸法
Ｌ燃料集合体の長さ寸法

Claims

上部が開口された有底の容器本体と、前記開口を閉塞する蓋部材とを有し、燃料集合体を、前記容器本体の内底面および前記蓋部材の内壁面に長手方向の端部を向けて複数収納する燃料集合体収納容器において、
各前記燃料集合体が長手方向に向けて外力を付与された場合、前記容器本体の内底面または前記蓋部材の内壁面に対して作用する前記燃料集合体の荷重を複数に分ける荷重分散手段を有し、
前記荷重分散手段は、前記燃料集合体の端部、または前記容器本体の内底面における前記燃料集合体の端部が対向する部位、もしくは前記蓋部材の内壁面における前記燃料集合体の端部が対向する部位のうちの選択された少なくとも１つに、ヤング率が異なる緩衝部材を設け、ヤング率が異なる前記緩衝部材は、前記容器本体の内底面および前記蓋部材の内壁面と、全ての前記燃料集合体の端部との間の間隔を同じくして形成されていることを特徴とする燃料集合体収納容器。