JPS6021490A - 核燃料貯蔵方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力発電所で用いられた使用済核燃料を燃
料貯蔵ラックに貯蔵する為の方法に関する。

〔発明の背景〕

原子力発電所において、燃料交換は、はぼ毎年１回の割
合で行なわれ、毎年一定数の燃料が使用済燃料として取
出され、同数の新燃料が装荷される。燃料交換される照
射燃料は、遮へいおよび冷却のためにすべて水中で取扱
われる。使用済燃料は、崩壊熱を除去するため使用済燃
料プール（以下燃料プールと称す）内水中に設置された
原子炉用燃料貯蔵ラック（以下燃料ラックと称す）に冷
却保管された後、使用済燃料輸送容器に入れて再処理工
場へ搬出される。

近年使用済燃料再処理能力の不足が懸念され、原子炉建
屋内の燃料プールにおける、使用済燃料の長期・効率的
貯蔵法が望まれている。

第１・２図に沸騰水型原子炉の燃料ラックを設置する燃
料プールの平面・断面、第３図に従来の燃料ラックの外
形、第４図に燃料ラックの設置状態を示す。

燃料プールｌは、原子炉建屋最上階に位置し、使用済燃
料を含む放射性固体廃棄物を貯蔵する設備である。燃料
プールｌは、第１図に示す如くゲート７を設けた通路４
を介して、原子炉ウェル２と接続されていて、燃料８が
らの放射線防護・冷却のために常時水を満たしている。

燃料プールｌ内には、貯蔵容量が最低限全炉心毎および
１回取替量以上の燃料８を貯蔵するために燃料ラック１
２が設置される。

燃料ラック１２の構造は、貯蔵する燃料８相互間の影響
によシ、燃料８が臨界に達しない構造にする必要がある
。燃料８は未臨界を確保するために、適切な貯蔵間隔を
保ち貯蔵されなければならない。燃料２ツク１２は、高
密度貯蔵を図るため中性子吸収性のよいステンレス環の
角バイア’１３を使用し、燃料８と燃料８０間に中性子
吸収壁を形成する。角パイプ１３は燃料８の長さ４．５
ｍを覆う長さとなっておシ補強材１４に溶接連結され、
さらにシートプレート１５に溶接される。また、シート
プレー）１５の下部にはベース１６が取付られ、燃料プ
ール床３に設けられたラック取付ポル）１７によシ固定
設置される。

次に従来の燃料交換手順を以下に説明する。

燃料プール１は常時水が満たされておシ、燃料交換時に
は原子炉ウェル２内にも燃料プール１内の水位まで水を
　る。その後、原子炉格納容器ヘッド・原子炉圧力容器
ヘツ゛ドを取外し、また炉内構造物の蒸気乾燥器・気水
分離器を取外し所定位置へ仮置する。さらに、燃料プニ
ル１と原子炉ウェル２を隔てているゲート７を取外す。

熱交台車９に取付けられた燃料ツカミ装置１０にて、炉
心６内よシ燃料移送高さまで燃料８を吊上げる。吊上げ
られた燃料８は熱交台車９により、通路４を通り燃料プ
ール１側に移送される。燃料８が所定貯蔵位置に移送さ
れた後、燃料２ツク１２上部よ多角パイプ１３内に吊下
し設置貯蔵される。

以上説明の如く、従来の燃料ラック１２の高さは燃料８
長さ４．５ｍと同一の嵩さとなっていることから以下に
示すプール深さが必要となる。

第５図に沸騰水型原子炉の燃料ラックを設置する燃料プ
ール断面の水深訳を示す。燃料プール１は約１１．５ｍ
の深さがあシ、その構成は貯蔵燃料高さａ、貯蔵燃料と
移送燃料とのクリアランスｂ、移送燃料高さＣ１移送燃
料遮へい水深ｄであシ、各々約４．６ｍ、０．２ｍ、４
．５ｍ、２．２ｍである。

したがって、貯蔵燃料高さ４．６ｍに比べ約２．５倍の
水深が必要となル、燃料プールスペースの有効利用の面
から考えると改善の余地が残っている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、使用済燃料搬入時における燃料貯蔵ラ
ックの上端を低くすることにょシ、燃料貯蔵プールの水
深を浅くすることが可能な核燃料貯蔵方法を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成する為、本発明の核燃料貯蔵方法は、
中性子吸収壁である角パイプを燃料貯蔵プールの固定部
から独立して取外せるようになし、高さを低くした燃料
貯蔵ラックに使用済燃料を収納後、角パイプを設置して
使用済燃料を覆うようにしたと七を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第６図〜第１５図にょシ説明す
る。

第６図は本発明による燃料ラックの外形を示す。

本燃料ラック２０の構造は、上部には平板を格子状に溶
接取付し、外周を型鋼で溶接構成された上部グリッド２
１がある。この上部グリッド２１の格子間寸法は、中性
子吸収壁の角パイプ２２の外形寸法とギャップを確保し
角パイプ２２が通過可能な寸法となっている。下部には
、上部グリッド２１と同構造の下部グリッド２３がある
。下部グリッド２３には燃料８および角パイプ２２を着
座させるためシートプレート２４が取付けられる。

このシートプレート２４は、燃料８の下部タイプレート
２９の形状に合せて傾斜をつけた穴２５が複数個設けら
れた一枚のプレートから成る。尚、穴２５のピッチは上
部グリッド２１および下部グリッド２３の格子ピッチと
同じで、シートプレート２４に設けられた穴２５の中心
が下部グリッド２３の格子中心と一致する様に溶接され
る。更に’／−トプレー）２４の下面には、プレート同
志ノ溶接組立よ構成るベース２６が溶接取付けられる。

前記構成部材の上部グリッド２１と下部グリッド２３は
、両者の格子中心が一致する様に、斜めサポート２７と
縦サポート２８にょシ溶接取付けられている。上部グリ
ッド２１の高さは、シートプレー２４上に燃料８および
角パイプ２２を着座させた状態で燃料８の重心位置の高
さとすれば安定性が保たれる。

以上の様な構造で構成される燃料ラック２ｏは、従来構
造同様、燃料プール床３に設けられたラック取付ポルト
１７により固定設置される。

尚、上部グリシ）２１部の燃ｌ＃＋８と角パイプ２２と
の相互関係詳細を第７図に示す。又、シートプレート２
４および下部グリッド２３部の燃料８と角パイプ２２と
の相互関係詳細を第８図に示す。

前記構成される、燃料シック２０を用いた燃料８の燃料
交換手順を以下に記載する。

原子炉圧力容器５の炉心６よシ取出される燃料８は、燃
料プール１側に移送され燃料ラック２０の上部グリッド
２１の格子中心上に静止させ、燃料ツカミ装置１０を降
下して燃料８を燃料ラック２０のシートプレート２４に
着座設置する。次に、天井クレーン又は熱交台車９に数
句けられたジブクレーン１１にあらかじめ角パイプ専用
ツカミ具を取付けて、角パイプ２２を掴み、前記収納設
置されている燃料８に上部から挿入する。更に上部グリ
ッド２１および下部グリッド２３をガイドとして、シー
トプレート２４上に設置する。尚、貯蔵順序は燃料プー
ルの奥から順番に行なう。又、燃料８の燃料プール１外
への搬出の際は、前記移送貯蔵手順と逆の手順で行なう
。

第１０図に示す燃料ラック３０の構造は、角パイプを上
段と下段とに分割し中性子吸収壁を構成する。下段角パ
イプ３１は補強材３３に溶接連結され、シートプレート
３４に溶接される。このシートフレート３４は、燃料８
の下部タイプレート２９の形状に合せて傾斜をつけた穴
が複数個設けられた一枚のプレートから成る。尚、下段
角パイプ３１はシートプレート３４の穴と下段角パイプ
３１の中心と一致する様に溶接される。更に、シートプ
レート３４の下面にはプレート同志の溶接組立よ構成る
ベース３５が溶接取付けられる。前記構成部材の下段角
パイプ３１の内面上端部には、上段角パイプ３２が差込
まれた場合のストッパ３６が溶接されている。下段角パ
イプ３１の高さは、シートプレート３４上に燃料８を着
座させた状態で燃料８の重心位置の高さとしている。以
上の様な構造で構成される燃料ラック３ｏは、従来構造
同様燃料プール床３に設けられたラック取付用ボルト１
７によシ固定設置される。

前記構成される、燃料ラック３ｏを用いた燃料８の燃料
交換手順を以下に記載する。

燃料８は、前記説明した燃料ラック２ｏの燃料交換手順
と同様に、燃料プールｌ側へ移送された後、燃料ラック
３０の下段角パイプ３１の中心上に静止させ、燃料ツカ
ミ装置ｌＯを降下して燃料８を燃料ランク３０のシート
プレート３４に着座設置する。次に天井クレーン又は熱
交台車９のジブクレーン１１に、あらかじめ角パ１プ専
用ツカミ具を取付け、上段角パイプ３２を掴み、前記収
納設置されている燃料８に上部から挿入する。更に下段
角パーイブ３１の上部内面に取付けられたストッパ３６
まで上段角パイプ３２を差込み設置する。尚、貯蔵順序
および燃料プール外への搬出は、前記説明の燃料ラック
２０と同様とする。

第１０図に示す燃料ラック４０の構造は、前記説明の燃
料ラック３０の構造と同一構造であるが、燃料８設置後
下段角パイプ３１に上段角パイプ３２を差込む方法と違
い、中性子吸収壁の角パイプを二重管構造とし、燃料８
設置後内側の角パイプを引上げ中性子吸収壁を形成する
ものである。

第１３図〜第１５図に本燃料ラック４０の二重管構造詳
細を示す・。下段角パイプ４１の上端部には、上段角パ
イプ４２の上下方向の動きを止めるだめのボール４３と
ボール４３を押付けるスプリング４４とスプリング４４
を閉込めるプレート４６とから成るストッパ４５が溶接
取付されている。ストッパ４６は、下段角パイプ４１間
を小さくするため、第１４図に示す如く下段角パイプ４
１両側に筋違いになる様２ケ所取付けられる。上段角パ
イプ４２下部には、スプリング４４よシ押付けられるボ
ール４３が入込む溝４７が設けられている。

この溝４７位置は、燃料８を着座設置後、上段角パイプ
４２を所定引上げ位置まで引上げた時にボール４３が入
込む位置とする。

前記構成される、燃料ラック４０を用いた燃料８の燃料
交換手順は、燃料ラック３ｏを用いた場合とほぼ同様で
、燃料８をシートプレート３４に着座設置後、二重管と
なっている上段角パイプ４２を角パイプ専用ツカミ具に
よシ所定引上げ位置まで引上げ貯蔵児了するものである
。

第９図に、本発明による燃料ラック２０を使用した場合
（燃料ラック３０、燃料シック４ｏを使用した場合も同
様）の燃料プール断面水深内訳を示す。前記説明の如く
、中性子吸収壁である角パイプを燃料ラック２０に燃料
８を設置区、挿入・差込み・引上げ設定するため、燃料
８の設置時点での燃料ランク２０高さは、従来の燃料ラ
ック１２の高さ４．５ｍに対し、その約半分の高さだけ
でよいことから、燃料プール深さは９．２ｍとなる。

その構成は、燃料ラック高さｅ、燃料ラックと移送燃料
とのクリアランスｆ、移送燃料高さｇ、移送燃料遮へい
水深りであり、各々２．３　ｍ　、　４．５　ｍ　。

２．２ｍである。したがって、燃料ラック市さが低くな
った約２２ｍ燃料プール深さを浅く出き、貯蔵燃料高さ
４．６ｍに比べ約２倍の水深だけでよいことになる。又
、本発明の燃料ランク２０については、角パイプを後か
ら挿入し角パイプ自体は燃料ラック２０に溶接取付され
ないことから、従来の燃料ラック１２よジも非常に単純
な構造にすることが可能である。

第１６・１７図は、本発明の応用例を示すもので、従来
の燃料プール深さのまま、燃料８を二段状貯蔵を可能と
するものである。第１３図に示す燃料ランク４０と異な
るのは、下段角パイプ５１の長さを従来の燃料ラック１
２の角パイプ１３と同じ長さとし、上段角パイプ５２の
長さは下段燃料８の上に上段燃料８を貯蔵するのに必要
な長さを有している。下段角パイプ５１は上段角パイプ
５２と二重管構造となっておシ、補強材５４で溶接連結
され、更にシートプレート５５に溶接される。またシー
トプレート５５下面にはベース５６が溶接され、プール
床３に設けられたラック取付用ポルト１７によシ固定設
置される。第１７図に本発明の応用例の二重管構造詳細
を示す。下段角パイプ５１上端部には、第１３図に示す
燃料ラック４０同様上段角パイプ５２の上下方向の動き
を止めるためのストッパが取付けられてお夛、また、上
段角パイプについても、燃料ラック４０と同様になって
いる。しかし、上段に燃料８を着座設置させるため、ス
イング可能なプレート５３が上段角パイプ５２の内面両
側に２分割され取付けられている。以上の構成部材から
二段積貯蔵可能な燃料ラック５０が構成される。

前記構成された、燃料ラック５０を用いた燃料８の燃料
交換手順は、原子炉圧力容器５の炉心６よシ取出される
燃料８は燃料プール１ｌｌＩｌｌへ移送される。燃料８
は燃料ランク５０の下段角パイプ５１上に静止させ、燃
料ツカミ装置１０を降下して燃料８を燃料ラック５０の
シートプレート５５に着座設置する。この時、上段角パ
イプ５２は下段角パイプ５１内に収納されている。この
様な手順をくシ返し、下段角パイプ５１への貯蔵終了後
、１段目の燃料８の上に２段目の燃料８を貯蔵するため
、前記移送手順と同様に、２段目の燃料８をすでに貯蔵
設置されている１段目の燃料８上へ移送静止させる。次
に、天井クレーンに角パイプ専用ツカミ具を取付け、上
段角パイプ５２を掴み、上段角パイプ５２を所定位置ま
で引上げ、前記移送静止しである２段目の燃料８を包込
む。上段角パイプ５２の下部内面に取付けられているプ
レート５３が着座可能状態確認後、燃料８をプレート５
３に着座設置し貯蔵完了するものである。

本発明の応用例により燃料ラックを使用した場合、２段
目の燃料８を移送状態のまま貯蔵可能となるため、燃料
プール深さは約１１．５ｍとなり、その構成は、第１６
図に示す如く、１段目の貯蔵燃料高さに、１段目の貯蔵
燃料と２段目の移送燃料とのクリアランスｔ、移送燃料
高さｍ、移送燃料遮へい水深ｎであシ、各々約４．６　
ｍ　、　０．２　ｍ　。

４．５ｍ、２．２ｍとなる。したがって、従来の燃料プ
ール深さのままで、２倍の燃料貯蔵が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料ラックの構造が単純に出き、また
、燃料プール内スペースを鳴動に活用し深さを浅く出き
安価な燃料貯蔵設備を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は使用済燃料プールおよび原子炉ウェルの平面図
である。第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図である。第３
図は従来の使用済燃料貯蔵ラックの外形図である。第４
図は第３図の部分詳到図で、使用済燃料貯蔵ラックの使
用済燃料プールへの取付部分を示している。＄５図は従
来の匣用済燃料プール内の燃料移送状態を示すものであ
る。第６図は本発明による使用済燃料貯蔵ラックの外形
図である。第７図は第６図のＡ−Ａ線断面図である。 第８図は第６図のＢ−Ｂ線断面図である。第９図は本拠
明による使用済燃料プール内の燃料移送状態を示すもの
である。第１Ｏ図は本発明による使用済燃料貯蔵ラック
の外形図である。第１１図は第１０図のＧ部詳細図で、
燃料挿入後中性子吸収壁を設置する状態図である。第１
２図は第１１図のＤ−Ｄｒａｆｔ面図である。第１３図
は第１０図のＧ部詳細図で、燃料挿入後中性子吸収壁を
引上げ設置する状態図である。第１４図は第１３図のＥ
−Ｅ線断面図である。第１５図は第１３図のＦ部詳細図
である。第１６図は本発明による第１３図に対する応用
例である。第１７図は第１６図のＧ部詳細図で応用例の
動作を示すものである。 ２０・・・燃料ラック、２１川上部グリッド、２２・・
・角パイプ、２３・・・下部グリッド、２４・・・ジー
ドブＬ／−１，３０・・・燃料ラック、３１・・・下段
角パイプ、３２・・・上段角パイプ、４０・・・燃料ラ
ック、４１・・・下段角パイプ、４２・・・上段角パイ
プ、４７・・・溝、５０・・・燃料ラック、５１・・・
下段角パイプ、５２・・・躬　３　図 招４図 躬　Ｓ　昭 ′１３　Ｇ　図 拓　７１２１ も　８　図 躬　１３　口 ４５ ￥１４図　智、５刀 第１Ｇ　Ｅｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉で発生する使用済燃料を所定の間隔を置いて
   直立状態で整列保持する核燃料貯蔵方法において、前記
   使用済燃料をその収納高さが前記使用済燃料よシも短か
   い燃料貯蔵ラックに収納し、しかるのち、少なくとも燃
   料貯蔵ラックをはみ出した前記使用済燃料を角パイプを
   もって覆うことを特徴とする核燃料貯蔵方法。 ２、前記燃料貯蔵ラックには予め下段角パイプを設置し
   た後、前記使用済燃料をこの下段角パイプに収納し、し
   かるのち、前記下段角パイプに上段角パイプを差込み前
   記使用済燃料の全長を覆うことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の核燃料貯蔵方法。 ３、前記燃料貯蔵ラックには予め上下２段の角パイプを
   二重構造にして設置した後、前記使用済燃料を角パイプ
   に収納し、しかるのち、上段角パイプを引上げることに
   よシ、前記使用済燃料の、全長を覆うことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の核燃料貯蔵方法。