JPH0545492A - 燃料貯蔵ラツク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、溶接部強度を上げて、製作
工数を低減させ、信頼性の高い燃料貯蔵ラックを提供す
ることにある。 【構成】 本発明に係る燃料貯蔵ラックは、角筒11をボ
ロン添加ステンレス鋼製とし、その隅部には軸方向に距
離をおいて切り欠き部２を複数箇所形成し、この部分に
ステンレス鋼製の小片１を突き合わせ溶接する事によ
り、これら角筒を所要の間隔をおいて市松模様状に配列
し、ラックの最外周部では側板を前記切り欠き部に突き
合わせ溶接することで上記燃料貯蔵セル16，17，18を複
数形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉用核燃料を収容す
るための燃料貯蔵ラックに係り、特に使用済み燃料貯蔵
ラックに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電プラントにおいて
は、原子炉炉心から取り出された使用済み燃料は再処理
を行うまでの間、一時保管され、その保管は使用済み燃
料貯蔵プール（以下プールと称する。）内に設置された
使用済み燃料貯蔵ラックに（以下ラックと称する。）に
収納され、冷却貯蔵される。そして、近年プール内のス
ペースを有効活用するために貯蔵燃料間の間隔を小さく
するような改良が種々施されている。但し、この様なラ
ックにあっては、燃料貯蔵状態での未臨界性を維持する
ために燃料間に中性子吸収能力の大きい材料を介在させ
る事、地震時にも燃料を間隔を持って保持しておく事を
可能とするために十分な強度を有している事等が必要と
される。この様な条件を満足すべく、また組立性が良い
事から予め形成された角筒を組み合わせるものとし、此
の角筒は中性子吸収能力が優れたボロンを含有し、且つ
強度も十分なボロン添加ステンレス鋼にて形成されてい
るものである。

【０００３】即ち、この種のラックは図５及び図６に示
すように、ベース15上にボロンを添加したステンレス鋼
製の角筒11と外側板14とを立設状に配置構成している。
この角筒11はその前後方向、左右方向で千鳥状に配置し
て下部をベース15に固着すると共に、外側における角筒
11相互の間隙をそれぞれ外側板14にて閉塞している。こ
の様な構成によって、使用済み燃料（図示せず）は１つ
の角筒11のみで形成される第１の燃料貯蔵セル16と、前
後左右方向での４つの角筒11の各側壁にて囲繞形成され
る第２の燃料貯蔵セル17と、前後左右方向でのいずれか
の一方向のみが外側板14でこれと３つの角筒11における
それぞれの側壁とで囲繞形成される第３の燃料貯蔵セル
18のそれぞれに収容される様になっている（図５参
照）。

【０００４】そして、上記燃料貯蔵セル16，17，18を形
成させる為に、図６に示すように角筒11同士をＬ型連結
部材12を介して隅肉溶接により接続している。上記燃料
貯蔵セル16，17，18の大きさは、元々の燃料自身の製作
精度に加えて、中性子照射による曲がり、膨れ等も考慮
して使用済み燃料が必ず収容出来る寸法にする必要があ
る。一方プール内にはなるべく多くの使用済み燃料を収
容したいので、逆に此の寸法をできるだけ小さくしたい
言う要求もあるため、此の寸法精度はかなり厳しいもの
になっている。そのため、溶接入熱による角筒11の変形
を防止して、所要の精度を出すために種々の治具を使用
しており、且つ細心の注意を払って製作を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の連結
部材を介して角筒の隅部同士を隅肉溶接する場合、隅肉
溶接の強度が突き合わせ溶接に比して弱いので、所要の
強度を確保するため溶接長さを大きくする必要があっ
た。その結果溶接入熱による角筒の変形も増加するおそ
れを有している。また隅肉溶接の場合、溶接部の隙間を
治具で十分精度良く制御しないと見かけだけの溶接にな
って、溶接欠陥を生じ易い。特にボロン添加ステンレス
鋼は普通のステンレス鋼よりも溶接性が低下するので、
溶接部の信頼性を高める必要がある。このために多大な
製作工数と治工具や設備の費用が掛かると言う問題を有
していた。そこで、この様な課題使を無くし、溶接入熱
による変形を少なくして溶接歪修正工数を減少させると
共に、溶接継ぎ手の強度と効率を上げて溶接の絶対量を
減らしてトータルの製作工数の低減を図る必要があっ
た。

【０００６】本発明はこの様な事情に基づいてなされた
もので、その目的とするところは溶接部強度を上げて、
製作工数を低減させ、信頼性の高い燃料貯蔵ラックを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明にあっては、複数の角筒相互間の間隙によ
り形成される複数の燃料貯蔵セル内に各使用済み燃料を
それぞれ収納して直立状態で整列保持する燃料貯蔵ラッ
クにおいて、上記角筒はボロン添加ステンレス鋼製であ
り、その隅部には軸方向に距離をおいて切り欠きを複数
箇所設け、此の部分にステンレス鋼製の小片を突き合わ
せ溶接する事により、これら角筒を所要の間隔をおいて
市松模様状に配列し、ラックの最外周部では側板を前記
切り欠き部に突き合わせ溶接することで上記燃料貯蔵セ
ルを複数形成することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の使用済み燃料貯蔵ラックは、ボロン添
加ステンレス鋼製の複数の角筒を所要の間隔をおいて市
松模様状に配列し、隣合う角筒の隅部の軸方向に距離を
おいて設けた切り欠き同士を、十字形の普通のステンレ
ス鋼製の小片を突き合わせ溶接する事により第１の燃料
貯蔵セルが形成される。また、同時に前後左右方向で４
つの角筒の各側壁にて第２の燃料貯蔵セルも囲繞形成さ
れる。更に、外側板（ボロン添加ステンレス鋼製または
普通のステンレス鋼製）を角筒の最外周部に直接突き合
わせ溶接するか、またはＴ字型の普通のステンレス鋼製
の小片を介して突き合わせ溶接する事により前後左右方
向でのいずれか一方向のみが外側板で、これと３つの角
筒におけるそれぞれの側壁とで第３の燃料貯蔵セルが囲
繞形成される。そして、この様に形成されたそれぞれの
燃料貯蔵セル内に各使用済み燃料をそれぞれ収納して、
直立状態で整列保持できる様になっている。この様に角
筒の連結を突き合わせ溶接によっているため、溶接部の
信頼度や強度は従来の隅肉溶接より向上する。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１０】本発明にかかる使用済み燃料貯蔵ラックの
構成は、図１及び図２に示すようにベース15の上に図２
ａ、図２ｂに示すようなボロン添加ステンレス鋼製の角
筒11自体の隅部の一部を切り欠き、此の切り欠き２に十
字形の普通のステンレス鋼製の角筒11自体の隅部の一部
を切り欠き、此の切り欠き２に十字形の普通のステンレ
ス鋼製の小片１を突き合わせ溶接し、市松模様状に配列
した角筒11の隣接する角筒11の隅部同士を軸方向に距離
をおいて複数箇所で固定し、角筒11を立設して接続する
事により１つの角筒で囲まれた第１の燃料貯蔵セル16が
形成され、また、同時に前後左右方向で４つの角筒11の
各側壁にて第２の燃料貯蔵セルも囲繞形成される。更
に、最外周の角筒11に付いては、角筒11自体の隅部の一
部を切り欠いた切り欠き２に外側板19を突き合わせ溶接
し、取り付ける事により、前後左右方向のいずれか一方
向のみが外側板19で、これと３つの角筒11の側壁とで第
３の燃料貯蔵セル18が囲繞形成される（図４参照）。な
お外側板はボロン添加ステンレス鋼製でも普通のステン
レス鋼製でも良い。

【００１１】ここで外側板19の突き合わせ溶接に当たっ
て、外側板19に突起部３を設けて、角筒の切り欠き２に
突き合わせ溶接する代わりに、外側板に切り欠き２ａを
設けてＴ字形の普通のステンレス鋼製の小片１ａを角筒
11と２ケ所外側板14と１ケ所突き合わせ溶接しても良い
（図２ａ、図２ｂ、及び図３参照）。連結用の十字形の
またはＴ字形の小片は引き抜きまたは押し出し加工によ
り容易に入手できる。なお図１の例では、11×３のラッ
クを示しているが11×11等他の組み合わせでも問題は無
い。

【００１２】本発明の角筒をラックに組み立てる当たっ
ては以下の（１）〜（７）の工程で製造される。（１）
角筒を製作し、（２）角筒の曲がり矯正、寸法測定を
し、組立の為の切り欠き部２を加工するための準備をす
る。（３）次ぎに炭酸ガスまたはＹＡＧレーザーで芯出
しに従って、切り欠き部２を加工する。（４）十字形の
小片１を角筒11のとなり合う２隅の各軸方向位置に溶接
する（ＴＩＧ溶接またはレーザー溶接。レーザー溶接の
方が入熱が小さく変形が小さい）。（５）外側板を加工
し、切り欠き２ａを加工する。（６）最外周部の位置の
角筒にＴ字形小片及び必要に応じて十字形小片を溶接す
る。（７）治具を使って架台の上に小片付き角筒をラッ
クの最外周の１辺から連結固定するため。角筒の未溶接
の切り欠き部と対応する小片または外側板と対応する小
片を溶接する。このときラックのベースとの連結の並行
して行う。

【００１３】上述した様に本発明においては、第１の燃
料貯蔵セル16が形成され、また同時に前後左右方向出の
４つの角筒11の各側壁にて第２の燃料貯蔵セル17も囲繞
形成され、更に角筒11の最外周部に取り付けられ外側板
19と３つの角筒11におけるそれぞれの側壁とで第３の燃
料貯蔵セル18が囲繞形成される。そして、この様に形成
されそれぞれの燃料貯蔵セル内に各使用済み燃料がそれ
ぞれ収納され、直立状態で整列保持出来る。

【００１４】本発明においては、千鳥状に配された角筒
の隅部を一部切り欠いて十字形の小片を突き合わせ溶接
をしている。その結果、ラックの前後左右方向の圧縮ま
たは引っ張り力に対して、その力は角筒間の十字形小片
１または外側板と角筒間のＴ字形小片１ａとの溶接部に
おいて圧縮応力または引っ張り応力しか働かないので、
従来の隅肉溶接では溶接部に剪断応力が働き構造的に弱
いのが改善される。

【００１５】また、外側板14を外周部の角筒11に溶接す
るとき、外側板を前後方向または左右方向の一方のみに
突起部で突き合わせ溶接すると外側板の他の90゜方向
（左右方向または前後方向）の角筒11と外側板との引っ
張り、圧縮応力に対して溶接部で剪断応力が発生するの
で、Ｔ字形の小片を介した突き合わせ溶接の方が強度的
に堅牢である。

【００１６】この燃料貯蔵セルを形成させる為に、図２
に示すように隣合う角筒の隅部の軸方向に距離をおいて
設けた切り欠き同士を、十字形の普通のステンレス鋼製
の小片を突き合わせ溶接しているので、角筒11同士をＬ
型の連結部材を介して隅肉溶接するよりも溶接入熱が少
なくなると共に溶接部の強度が隅肉溶接より高く、溶接
継ぎ手効率が高くなる。従って、強度上必要な溶接量が
少なくなり、必然的に角筒11自身の溶接変形量は小さく
なる。よって、所要の製作精度を出すための種々の治工
具製作費用、その取り付け取り外しの工数や溶接工数を
減らす事ができる。

【００１７】特に外側板14がボロン添加ステンレス鋼製
の場合、角筒との溶接の為に突起部を設け、直接角筒の
切り欠き部に突起部を溶接する事は部材の切り捨て部分
が増え、高価なボロン添加ステンレス鋼板の使用歩留ま
りが悪くなるので、前述のＴ字形小片を介した方が都合
が良い。

【００１８】さらに、外側板を突き合わせ溶接する事に
より、従来の外側板の隅肉溶接よりもラック組立時外寸
を従来より外側板の肉厚分短縮できる（約１cm）。しか
も外側板をボロン添加ステンレス鋼にすると各燃料貯蔵
セルの周囲は等しく中性子吸収板で囲まれている事にな
り、いずれの燃料貯蔵セルもラックの外側から燃料が接
近しても未臨界性状問題が無い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による使用
済み燃料貯蔵ラックは、ボロン添加ステンレス鋼製の複
数の角筒を所要の間隔をおいて市松模様上に配列し、隣
合う角筒の隅部の軸方向に距離をおいて設けた切り欠き
同士を、十字形の普通のステンレス鋼製の小片を突き合
わせ溶接する事により第１の燃料貯蔵セルが形成され
る。また、同時に前後左右方向で４つの角筒の各側壁に
て第２の燃料貯蔵セルも囲繞形成される。更に、外側板
を角筒の最外周部にＴ字型の普通のステンレス鋼製の小
片を突き合わせ溶接する事により前後左右方向でのいず
れか一方向のみが外側板で、これと３つの角筒における
それぞれの側壁とで第３の燃料貯蔵セルが囲繞形成され
る。

【００２０】そして、この様に形成されたそれぞれの燃
料貯蔵セル内に各使用済み燃料がそれぞれ収納され、直
立状態で整列保持出来る様になっている。この様な構造
を採用する事により使用済み燃料の貯蔵密度が高められ
ると共に、溶接部の強度と信頼性の高い構造となり、製
作工数が低減され、信頼性の高い燃料貯蔵ラックを得る
事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る燃料貯蔵ラックの平面
図。

【図２】（ａ）は図１の要部を示す斜視図、（ｂ）は図
１のＡ部拡大横断面図。

【図３】図１に示した燃料貯蔵ラックの側面図。

【図４】図１に示した燃料貯蔵ラックの他の実施例を示
す側面図。

【図５】燃料貯蔵ラックの従来例を示す平面図。

【図６】従来例における隣接する角筒同士の連結方法を
示す拡大平面図。

【符号の説明】

１…角筒間連結用十字形小片 １ａ…角筒・外側板連結用Ｔ字形小片 ２…角筒切り欠き ２ａ…外側板切り欠き ３…外側板突起 11 …角筒 12…連結用Ｌ形部材 14 ，19…外側板 15…ラックベース 16 …第１の燃料貯蔵
セル 17…第２の燃料貯蔵セル 18 …第３の燃料貯蔵
セル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の角筒及びこれら角筒相互間の間隙
   により形成される複数の燃料貯蔵セル内に各燃料をそれ
   ぞれ収納して直立状態で整列保持する燃料貯蔵ラックに
   おいて、上記角筒はボロン添加ステンレス鋼製であり、
   その隅部には軸方向に距離をおいて切り欠き部を複数箇
   所形成し、此の切り欠き部にステンレス鋼製の小片を突
   き合わせ溶接して前記燃料貯蔵セルを結合して成ること
   を特徴とする燃料貯蔵ラック。
2. 【請求項２】 請求項記載の燃料貯蔵ラックにおいて、
   ボロン添加ステンレス鋼製の複数の角筒を所要の間隔を
   おいて市松模様状に配列し、隣合う角筒の隅部の軸方向
   に距離をおいて設けた切り欠き同士を十字形の普通のス
   テンレス鋼製の小片を突き合わせ溶接する事により第１
   の燃料貯蔵セルを形成し、前後左右方向で４つの角筒の
   各側壁にて第２の燃料貯蔵セルを形成し、更に外側板を
   角筒の最外周部にＴ字型のステンレス鋼製の小片を突き
   合わせ溶接することにより前後左右方向でのいずれか一
   方向のみが外側板でこれと３つの角筒におけるそれぞれ
   の側壁とで第３の燃料貯蔵セルを形成し、この様に形成
   されたそれぞれの燃料貯蔵セル内に各使用済み燃料がそ
   れぞれ収納され、直立状態で整列保持出来る事を特徴と
   する燃料貯蔵ラック。