JP2019158398A - 使用済み燃料収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】バスケットプレートの軽量化を図りつつバスケットプレートの強度を担保し、かつ水の排出性に優れるとともに製作が容易で経済的に水ギャップを形成する。【解決手段】収納容器本体１０と、収納容器本体１０内に設けられ、使用済み燃料集合体１００を１体ごとに区画して収納する区画部１１が複数設けられたバスケット１２と、を備え、バスケット１２は、複数のバスケットプレート２０を格子状に組み付けることで構成されており、バスケットプレート２０は、収納容器本体１０の軸方向に開口する水ギャップ２５を形成して対向配置される一対のプレート２１，２２で構成されており、水ギャップ２５には、収納容器本体１０の軸方向に延在する補強部材３０が配置されている構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、原子力発電所から発生する使用済み燃料集合体の輸送や貯蔵に用いる使用済み燃料収納容器に関し、特に、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料の輸送や貯蔵に用いるのに好適な使用済み燃料収納容器に関するものである。

原子力発電所施設の原子炉炉心で一定期間使用された燃料は、炉心から取り出され、使用済み燃料集合体を貯蔵する燃料ピットなどに一時保管される。所定期間冷却された使用済み燃料集合体は、最終的に再処理工場に搬入されて再処理され、ウランとプルトニウムを取り出され、再資源として利用される。

原子力発電所の敷地内または敷地外において使用済み燃料集合体を管理し貯蔵する方式として、金属キャスク貯蔵、コンクリートキャスク貯蔵、ボールト貯蔵などの乾式貯蔵方式と、水プールなどの湿式貯蔵方式がある。
貯蔵コスト、電源が喪失したときの安全性や長期にわたる貯蔵安定度を考えた場合、電源を使用せず、空気で冷却可能な乾式貯蔵方式が有利である。乾式貯蔵方式のうち、現在国内で実用化されているものは、金属製キャスクに使用済み燃料を収納する金属キャスク貯蔵方式である。

金属製キャスクは、円筒型の容器内に格子状のバスケットを構成し、各格子に使用済み燃料集合体が１体ごとに挿入されて、二重構造の蓋で密閉される構造である。バスケットは、中性子吸収材を含んだ材料を用いて構成しており、バスケット内に使用済み燃料集合体を装荷した際に、使用済み燃料集合体から発生する中性子を十分に吸収して未臨界性を確保するように設計されている。使用済み燃料集合体は、崩壊熱を発生するが、バスケットを介して、内部の熱が金属製キャスクの表面に伝わる。金属製キャスクの表面からは、周囲へのふく射放熱や空気の自然対流による冷却によって熱が逃がされる。また、金属製キャスクは、輸送中の万一の落下の際に受ける高い衝撃荷重に対しても、破損しないように十分な構造強度を有している。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ）に使用される燃料集合体は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の燃料集合体に比べて幅が大きい。このため、水中でバスケット内に装荷された加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体が相互に近づきすぎると臨界になる可能性がある。そのため、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の使用済み燃料集合体に比べて、隣り合う燃料集合体同士の間隔を離して配置する必要がある。以下、この間隔を水ギャップと称する。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体を収容するバスケットとしては、大別して２種類ある。１つは、例えば、特許文献１に開示されているような、間隔を離した複数の角パイプによってバスケットを構成するものであり、他の１つは、特許文献２に開示されているような、切り込み（スリット）を有する中空のバスケットプレートを直交させて差し込み、バスケットを構成するものである。

後者の場合、バスケットプレートを順に積み上げてバスケットを製作するため、間隔精度の高いバスケットを製作しやすい。

また、バスケット構造として、特許文献３、４に開示されたものも知られている。特許文献３のバスケット構造では、熱伝導性が高く中性子吸収材を含むアルミニウム合金板を中央部付近のバスケットプレートとして配置し、中性子吸収材を含むステンレス鋼板を周辺部のバスケットプレートとして配置している。

また、特許文献４では、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体用のバスケット構造として、角パイプと角パイプの間にスペーサを挿入し、水ギャップを形成する技術が記載されている。

特開２００１−１０８７８８号公報 特開２００６−２００９３９号公報 特開２００６−１０５７４１号公報 特開２００５−２８３１３５号公報

特許文献２では、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の使用済み燃料集合体よりも重く幅の広い加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体を対象とした場合に、バスケットプレートをより厚く構成してバスケットに十分な強度を持たせる必要がある。このため、使用済み燃料収納容器の重量が増大するという課題があった。また、特許文献２では、バスケットプレートの中空部分が水ギャップとして作用する。この中空部分は、容器の軸方向と直交する方向に開口しているため、燃料ピット内で使用済み燃料集合体をバスケット内に装荷した後に水を排出する際に、水の排出に時間を要する可能性があった。

特許文献３では、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の使用済み燃料集合体を対象としており、これよりも重く幅の広い加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体を対象とすると、１枚のバスケットプレートを厚くする必要がある。このため、嵌め込み部のスリットの加工が難しくなるため高価になるという課題があった。
また、アルミニウム合金板を押出加工により形成することで中空部を有するバスケットプレートを製作することも可能であるが、アルミニウム合金板は鋼材より強度が低いため、強度を担保するために各プレートを厚く形成する必要がある。そのため、物量と加工費が鋼材を使用した場合に比べて増えてしまい高価になる。また、ステンレス鋼板は、押出加工が難しいため、製作に難点がある。

また、特許文献４では、角パイプとスペーサの保持のために４つの角パイプの中央部に支持部材を挿入しており、角パイプとスペーサで同時に位置決めする構造となっているため、位置決め精度を要して組み立てが難しいという課題がある。また、使用済み燃料集合体を収納するための大きな角パイプを製作する必要があり、加工費が増加する。また、板材のバスケットプレートで水ギャップを形成する場合には、強度確保のために板材が厚くなるという課題もあった。

本発明は、バスケットの製作が容易で経済的に水ギャップを形成可能な使用済み燃料収納容器を提供することを目的とする。

本発明の使用済み燃料収納容器は、収納容器本体と、前記収納容器本体内に設けられ、使用済み燃料集合体を１体ごとに区画して収納する区画部が複数設けられたバスケットと、を備え、前記バスケットは、複数のバスケットプレートを格子状に組み付けることで構成されており、前記バスケットプレートは、前記収納容器本体の軸方向に開口する水ギャップを形成して対向配置される一対のプレートで構成されており、前記水ギャップには、前記収納容器本体の軸方向に延在する補強部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、バスケットの製作が容易で経済的に水ギャップを形成可能な使用済み燃料収納容器が得られる。

本発明の第１実施形態に係る使用済み燃料収納容器の概略構造を示す一部切断斜視図である。 使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。 バスケットの構成の一部を示す拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。 本発明の第３実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す拡大斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第５実施形態に係る使用済み燃料収納容器の補強部材と位置決め板との配置を示す拡大斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第７実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第８実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第９実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第１０実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの固定構造を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットのその他の固定構造を示す模式拡大横断面図である。 本発明の第１２実施形態に係る使用済み燃料収納容器に用いられる補強部材を示す模式斜視図である。 本発明の第１２実施形態に係る使用済み燃料収納容器に用いられる補強部材の変形例を示す模式斜視図である。

以下、本発明に係る使用済み燃料収納容器の実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態において、同様の部分には同一の符号を付し重複する説明は省略する。以下の各実施形態においては、本発明の使用済み燃料収納容器に収納される燃料集合体を加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体とした場合について説明する。なお、一部の図面において断面を示すハッチングを省略している。

（第１実施形態）
初めに、図１を参照して、使用済み燃料収納容器１の全体構成を説明する。使用済み燃料収納容器（キャスク）１は、使用済み燃料集合体１００の貯蔵または輸送に使用するものである。使用済み燃料収納容器１は、収納容器本体（内筒）１０の内側に、使用済み燃料集合体１００を装荷するための区画部１１が複数設けられたバスケット１２を備えている。

収納容器本体１０は、使用済み燃料集合体１００から発生するγ線を遮蔽する機能を有している。収納容器本体１０は、例えば、合金鋼製の円筒状容器である。収納容器本体１０の側面外周には外筒１３が配置されている。収納容器本体１０と外筒１３とは、伝熱経路にもなる伝熱フィン１４で連結されている。
また、収納容器本体１０と外筒１３および伝熱フィン１４で囲われる空間部には、中性子遮へい材１５が充填されている。本実施形態では、中性子遮へい材１５としてレジンが使用されている。これにより、使用済み燃料集合体１００から発生する中性子が遮へいされるようになっている。中性子遮へい材１５は、例えば、中性子吸収能力の高いホウ素（ボロン）を含む樹脂で形成されている。

収納容器本体１０の上部開口は、内側から一次蓋１６、二次蓋１７および三次蓋１８で塞がれている。各蓋は図示しないボルトによって取り付けられている。

次に、バスケット１２について説明する。バスケット１２は、図２，３に示すように、板状のバスケットプレート２０を複数直交させて格子状に組み付けることで、使用済み燃料集合体１００を１体ごとに収納する複数の区画部１１を形成している。各区画部１１は、平面視で（収納容器本体１０の軸方向から見て）四角筒状の開口を備えており、使用済み燃料集合体１００を収納可能な大きさを備えている。

バスケットプレート２０は、一対のプレート２１，２２で構成されている。一対のプレート２１，２２は、平板状の金属板であり、収納容器本体１０の軸方向に開口する水ギャップ２５を形成して対向配置されている。水ギャップ２５は、隣り合う使用済み燃料集合体１００の間、および最外部の使用済み燃料集合体１００の外側に位置しており、未臨界性を担保している。

各バスケットプレート２０の長手方向の全長は、収納容器本体１０の内面１０ａに接触する長さ、あるいは収納容器本体１０の内面１０ａに非接触となる長さに設定されている。バスケットプレート２０の材料としては、強度あるいは熱伝導率、またはその両方が高い材料が好ましい。本実施形態では、バスケットプレート２０をホウ素含有ステンレス鋼で形成してあるが、ホウ素含有アルミニウム合金で形成してもよい。また，隣り合うプレート２１，２２で材料を代えてもよい。例えば、ホウ素含有ステンレス鋼からなるプレート２１とアルミニウム合金からなるプレート２２とを隣り合わせに配置してもよい。また、炭素鋼からなるプレート２１と、アルミニウム合金もしくはホウ素含有アルミニウム合金からなるプレート２２とを隣あわせに配置することも可能である。

各一対のプレート２１，２２の上部および下部の所定位置には、図３に示すように、組み付け用の切り込み２６，２６が形成されている。切り込み２６は、一対のプレート２１，２２の長手方向の両端部に形成されている。各切り込み２６は、収納容器本体１０の軸方向に延在しており、組付け時に対応するプレート２１，２２を差し込むことができる幅を有している。バスケット１２を作成する際には、上下方向にプレート２１，２２の切り込み２６同士が合致するように直交させて差し込むことでバスケットプレート２０同士を嵌め合わせる。そして、バスケットプレート２０を収納容器本体１０の軸方向に順次積み重ねて全体が格子状となるように組み立てる。

一対のプレート２１，２２の間に形成される水ギャップ２５には、中空の補強部材３０が配置されている。補強部材３０は、収納容器本体１０の軸方向に沿って水ギャップ２５の上下方向の略全体に配置されている。補強部材３０は横断面が円筒形状を呈している。補強部材３０の材料としては、バスケットプレート２０と同様に、強度あるいは熱伝導率、またはその両方が高い材料が好ましく、例えば、ホウ素含有ステンレス鋼で形成することができる。

補強部材３０は、円筒の開口部が水ギャップ２５の開口に位置するように、収納容器本体１０の軸方向に沿って水ギャップ２５中に配置されている。補強部材３０は、バスケット１２の形成後に、バスケット１２上端の水ギャップ２５の開口から収納容器本体１０の底部に向けて挿入することで、水ギャップ２５中に配置される。このような補強部材３０は、水ギャップ２５中に固定されることなく挿入されており、バスケットプレート２０と一体構造とされていない。このため、溶接を使用することなくバスケット１２の形成が可能である。

補強部材３０は、水ギャップ２５内において、プレート２１，２２に対して所定の隙間を有して配置されている。これにより、相互の部材の温度変化の差による熱応力が低く抑えられる。なお、補強部材３０は、プレート２１，２２の少なくとも一方に接するように配置してもよく、また、プレート２１，２２に対して溶接等で一部を固定するようにしてもよい。また、水ギャップ２５の長手方向の中央部に補強部材３０を配置したが、これに限られることはなく、水ギャップ２５の端部付近に配置するように構成してもよい。

なお、補強部材３０としては、横断面が円筒形状のものに限られることはなく、楕円形状のものを採用してもよい。また、補強部材３０は、軽量化の観点から中空であることが望ましいが、中実のものであってもよい。また、図２では、全ての水ギャップ２５に補強部材３０を配置したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２０の強度が確保できれば補強部材３０の数を減らすことができる。

このような補強部材３０は、使用済み燃料集合体１００から受けた荷重を、例えば一方のプレート２１から他方のプレート２２に対して伝達する機能を有している。これにより、使用済み燃料集合体１００からの荷重を実質的に二枚のプレート２１，２２で支持することが可能な構造となっている。したがって、バスケットプレート２０の厚みの増加を抑制しつつバスケット１２の強度を向上させることが可能となる。しかも、安価で強度の高い部材（鋼材など）で水ギャップ２５を容易に製作することが可能となる。

以上説明した本実施形態の使用済み燃料収納容器１では、板材のバスケットプレート２０の嵌め合わせで形成するバスケット１２において、バスケットプレート２０を一対のプレート２１，２２で形成し、プレート２１，２２間に形成される水ギャップ２５に補強部材３０を配置したので、板厚の増加が少なく強度を担保可能である。また、プレート２１，２２を格子状に嵌め込む過程で水ギャップ２５を容易に形成することができ、その水ギャップ２５に補強部材３０を挿入することで強度の担保されたバスケット１２を構築できる。したがって、バスケット１２の製作が容易で経済的に水ギャップ２５を形成することができる。
また、板厚の増加が少ないので、切り込み２６の加工が容易であり、コストの低減を図ることができ経済的である。

また、水ギャップ２５が収納容器本体１０の軸方向に開口しているので、燃料ピット内で使用済み燃料集合体１００をバスケット１２に装荷した後の水の排出性に優れる。

また、使用済み燃料集合体１００を装荷した後に使用済み燃料収納容器１を図１に示すように立てて貯蔵する場合には、水ギャップ２５が鉛直方向（収納容器本体１０の軸方向）に開口している。このため、収納容器本体１０の内部で気体が自然対流する効果を利用でき、除熱性能の向上が期待できる。

（第２実施形態）
図４を参照して第２実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、中空の補強部材３１として横断面が角筒形状のものを用いた点にある。

補強部材３１は、図４に示すように、角筒の開口部が水ギャップ２５の開口に位置するように、収納容器本体１０の軸方向に沿って水ギャップ２５中に配置されている。補強部材３１は、バスケット１２の形成後に、バスケット上端の水ギャップ２５の開口から収納容器本体１０の底部に向けて挿入することで、水ギャップ２５中に配置される。本実施形態においても補強部材３１は、水ギャップ２５中に固定されることなく挿入されており、バスケットプレート２０と一体構造とされていない。このため、溶接を使用することなくバスケット１２の形成が可能である。

また、補強部材３１は、水ギャップ２５内において、プレート２１，２２に対して所定の隙間を有して配置されており、所定の遊度を備えている。なお、補強部材３１は、プレート２１，２２の少なくとも一方に接するように配置してもよく、また、プレート２１，２２に対して溶接等で一部を固定するようにしてもよい。また、水ギャップ２５の長手方向の中央部に補強部材３１を配置したが、これに限られることはなく、水ギャップ２５の端部付近に配置するように構成してもよい。

なお、補強部材３１としては、横断面が角筒形状のものに限られることはなく、台形筒形状のものを採用してもよい。また、補強部材３１は、軽量化の観点から中空であることが望ましいが、中実のものであってもよい。また、図４では、全ての水ギャップ２５に補強部材３１を配置したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２０の強度が確保できれば補強部材３１の数を減らすことができる。

また、１つの水ギャップ２５に対し、前記第１実施形態で説明した補強部材３０を加えて配置してもよいし、バスケット１２の全体で２種類の補強部材３０，３１が配置されるように構成してもよい。

このような第２実施形態によっても，前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、補強部材３１が角筒形状を呈しているので、バスケットプレート２０から補強部材３１に生じる荷重をより広い面で受けることが可能となる。このため、バスケットプレート２０のたわみ量を小さくできる。

（第３実施形態）
図５を参照して第３実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図５は本発明の第３実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。本実施形態は、前記第２実施形態の変形例であり、水ギャップ２５内に補強部材３１を位置決めする位置決め板３１ａを配置している。

位置決め板３１ａは、横断面ハット状を呈している。位置決め板３１ａは、収納容器本体１０の軸方向に延在し、かつ、収納容器本体１０の軸方向に直交する方向、すなわち、水ギャップ２５の短手方向に突出する位置決め用の突出部３１ｂを備えている。突出部３１ｂの内側に補強部材３１が保持されて位置決めされている。
ここで、水ギャップ２５の短手方向における突出部３１ｂの大きさは、水ギャップ２５の短手方向の幅と同じかそれよりも小さく設定されている。つまり、突出部３１ｂ自体がプレート２１，２２間において補強部材に相当する部材として作用しないように寸法設定がなされている。また、水ギャップ２５の長手方向における突出部３１ｂの大きさは、補強部材３１の長手方向の大きさよりも大きく設定されている。

位置決め板３１ａは、バスケット１２の形成後に、バスケット１２上端の水ギャップ２５の開口から収納容器本体１０の底部に向けて補強部材３１とともに挿入することで、水ギャップ２５中に配置される。このような位置決め板３１ａは、水ギャップ２５中に固定されることなく挿入されており、バスケットプレート２０と一体構造とされていない。このため、溶接を使用することなくバスケット１２の形成が可能である。

なお、本実施形態では、角筒形状の補強部材３１に対する位置決め板３１ａとして説明したが、補強部材の形状および位置決め板３１ａの突出部３１ｂの形状については限定しない。また、水ギャップ２５内における、補強部材３１、位置決め板３１ａの数や配置、突出部３１ｂの数や形成位置についても限定しない。
また、本実施形態においても、全ての水ギャップ２５に補強部材３１を配置したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２０の強度が確保できれば補強部材３１の数を減らすことができる。

このような第３実施形態によっても、前記した第２実施形態の作用効果に加えて補強部材３１を位置決め板３１ａによって水ギャップ２５内で任意の位置に保持することが可能となる。
なお、位置決め板３１ａは、バスケット１２内において収納容器本体１０の軸方向全体に配置される必要はなく、軸方向に所定の間隔を空けて配置されるように構成してもよい。この場合には、補強部材３１の軸方向に間隔を空けて、軸方向に任意の大きさとされた位置決め板３１ａを補強部材３１に固定するのがよい。

（第４実施形態）
図６，図７を参照して第４実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図６は本発明の第４実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図である。図７は補強部材と位置決め板との配置を示す拡大斜視図である。本実施形態は、前記第２実施形態の変形例であり、水ギャップ２５内に補強部材３０を位置決めする位置決め板３２が配置されている。

位置決め板３２は、横断面波形状を呈している。位置決め板３２は、収納容器本体１０の軸方向に延在し、かつ、収納容器本体１０の軸方向に直交する方向、すなわち、水ギャップ２５の短手方向に湾曲状に突出する突出部３２ｂを備えている。突出部３２ｂの内側に補強部材３０が保持されて位置決めされている。
ここで、水ギャップ２５の短手方向における突出部３２ｂの大きさは、水ギャップ２５の短手方向の幅と同じかそれよりも小さく設定されている。つまり、突出部３２ｂ自体がプレート２１，２２間において補強部材に相当する部材として作用しないように寸法設定がなされている。また、水ギャップ２５の長手方向における突出部３２ｂの大きさは、その内側に補強部材３１が収容可能な大きさに設定されている。

位置決め板３２は、バスケット１２の形成後に、バスケット１２上端の水ギャップ２５の開口から収納容器本体１０の底部に向けて補強部材３０とともに挿入することで、水ギャップ２５中に配置される。このような位置決め板３２は、水ギャップ２５中に固定されることなく挿入されており、バスケットプレート２０と一体構造とされていない。このため、溶接を使用することなくバスケット１２の形成が可能である。

なお、本実施形態では、円筒形状の補強部材３０に対する位置決め板３２として説明したが、補強部材の形状および位置決め板３２の突出部３２ｂの形状については限定しない。また、水ギャップ２５内における、補強部材３０、位置決め板３２の数や配置、突出部３２ｂの数や形成位置についても限定しない。
また、本実施形態においても、全ての水ギャップ２５に補強部材３０を配置したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２０の強度が確保できれば補強部材３０の数を減らすことができる。

このような第４実施形態によっても、前記した第２実施形態の作用効果に加えて補強部材３０を位置決め板３２によって水ギャップ２５内で任意の位置に保持することが可能となる。
また、位置決め板３２は、横断面波形状を呈しているので、荷重を受けた際に荷重を分散させ易い。
なお、位置決め板３２は、バスケット１２内において収納容器本体１０の軸方向全体に配置される必要はなく、軸方向に所定の間隔を空けて配置されるように構成してもよい。この場合には、補強部材３０の軸方向に間隔を空けて、軸方向に任意の大きさとされた位置決め板３２を補強部材３０に固定するのがよい。

（第５実施形態）
図８，図９を参照して第５実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図８は本発明の第５実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。図９は補強部材と位置決め板との配置を示す拡大斜視図である。本実施形態は、前記第４実施形態の変形例であり、位置決め板３２の突出部３２ｂの向きを補強部材３０の軸方向Ｘ１に交互に変えて水ギャップ２５内に配置している。

位置決め板３２は、補強部材３０の軸方向Ｘ１に複数枚積層される。位置決め板３２は、軸方向Ｘ１に隣り合うもの同士の突出部３２ｂの突出方向が、１８０度異なる方向となるように交互に積層されている。これにより、補強部材３０は、軸方向Ｘ１に沿って交互に突出する複数の突出部３２ｂによって水ギャップ２５の短手方向および長手方向の両方向に保持されて位置決めされる。

位置決め板３２は、バスケット１２の形成後に、バスケット１２上端の水ギャップ２５の開口から収納容器本体１０の底部に向けて補強部材３０とともに向きを変えて挿入され、水ギャップ２５中に配置される。本実施形態においても位置決め板３２は、水ギャップ２５中に固定されることなく挿入されており、バスケットプレート２０と一体構造とされていない。このため、溶接を使用することなくバスケット１２の形成が可能である。

なお、本実施形態では、円筒形状の補強部材３０に対する位置決め板３２として説明したが、補強部材の形状および位置決め板３２の突出部３２ｂの形状については限定しない。また、水ギャップ２５内における、補強部材３０、位置決め板３２の数や配置、突出部３２ｂの数や形成位置についても限定しない。
また、本実施形態においても、全ての水ギャップ２５に補強部材３０を配置したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２０の強度が確保できれば補強部材３０の数を減らすことができる。

このような第５実施形態では、前記した第４実施形態の作用効果に加え、補強部材３０を水ギャップ２５内において短手方向および長手方向の両方向に位置決めして保持することが可能となる。

（第６実施形態）
図１０を参照して第６実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１０は本発明の第６実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。本実施形態は、横断面略Ｈ形形状の位置決め板３３を水ギャップ２５内に配置している。

位置決め板３３は、水ギャップ２５内において補強部材３１の長手方向両側に一対配置されており、水ギャップ２５の長手方向両側から補強部材３１を保持して位置決めしている。

位置決め板３３は、バスケット１２の形成後に、バスケット１２上端の水ギャップ２５の開口から収納容器本体１０の底部に向けて挿入され、水ギャップ２５中に配置される。本実施形態においても位置決め板３３は、水ギャップ２５中に固定されることなく挿入されており、バスケットプレート２０と一体構造とされていない。このため、溶接を使用することなくバスケット１２の形成が可能である。

ここで、水ギャップ２５の短手方向における位置決め板３３の大きさは、水ギャップ２５の短手方向の幅よりも小さく設定している。つまり、位置決め板３３自体がプレート２１，２２間において補強部材に相当する部材として作用しないように寸法設定がなされている。また、水ギャップ２５の長手方向における位置決め板３３の大きさは、補強部材３１の長手方向両側に形成される空間の長手方向の大きさよりも小さくなるように設定している。

なお、水ギャップ２５の短手方向における位置決め板３３の大きさを、補強部材３１の短手方向の幅と寸法公差の範囲内で同じかそれよりも大きく設定した場合には、位置決め板３３を補強部材として機能させることができる。つまり、このような位置決め板３３を使用することによって、補強部材３１の位置決めを図ることができるとともにプレート２１，２２間のさらなる補強を図ることができる。

なお、本実施形態では、角筒形状の補強部材３１に対する位置決め板３３として説明したが、補強部材の形状については限定しない。また、水ギャップ２５内における、補強部材３０、位置決め板３３の数や配置についても限定しない。
また、本実施形態においても、全ての水ギャップ２５に補強部材３１を配置したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２０の強度が確保できれば補強部材３１の数を減らすことができる。

このような第６実施形態では、前記した第２実施形態の作用効果と同様の作用効果が得られる。さらに、位置決め板３３を補強部材として使用することも可能である。

（第７実施形態）
図１１を参照して第７実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１１は本発明の第７実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。本実施形態では、水ギャップ２５内に複数の補強部材３０を配置している。

補強部材３０は、水ギャップ２５の長手方向に並べて複数配置される。本実施形態では、円筒形状の補強部材３０を複数用いたが、第２，第３，第６実施形態の角筒形状の補強部材３１や第６実施形態の横断面略Ｈ形形状の位置決め板３３を補強部材として用いることが可能であり、またその組み合わせも可能である。

このような第７実施形態によっても，前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに，溶接や溝などの加工なしに補強部材３０を自立させることが可能となり，位置決め構造が不要となる。

（第８実施形態）
図１２を参照して第８実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１２は本発明の第８実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。本実施形態では、バスケットプレート２０の側面に伝熱板２７を配置している。

伝熱板２７は、バスケットプレート２０と同様に、嵌め合わせによって設けられている。伝熱板２７は、水ギャップ２５の側面とは反対側の側面に配置することが好ましい。これにより、使用済み燃料集合体１００から生じる崩壊熱を、使用済み燃料集合体１００から最も近い伝熱板２７にて使用済み燃料収納容器１の外側に効率よく伝えることができる。伝熱板２７は熱伝導率が大きい材料（例えば、アルミニウム合金などの材料）が好ましい。また、ホウ素などの中性子吸収材を添加した中性子遮へい材を使用したり、中性子遮へい材を側面に接合してなる伝熱板２７を使用してもよい。
また、本実施形態では、全てのバスケットプレート２０の側面に伝熱板２７を配置することを例に説明したが、伝熱板２７の配置箇所は、全てのバスケットプレート２０の側面である必要はなく、任意の位置でよい。例えば、図１２において、プレート２１の側面には伝熱板２７を配置し、プレート２２の側面には伝熱板２７を配置しない等の構成としてもよい。

このような第８実施形態によっても、前記した第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、使用済み燃料集合体１００から生じる崩壊熱を伝熱板２７を通して効率よく使用済み燃料収納容器１の外側に伝えることができる。

（第９実施形態）
図１３を参照して第９実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１３は本発明の第９実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。本実施形態では、バスケットプレート２０に２種類以上の異なる材料を使用している。

バスケットプレート２０のうちプレート２１とプレート２２とが異なる材料で形成されている。このような構成にすることによって、例えば、一方のプレート２１を中性子吸収機能（中性子遮へい機能）を備えたものとすることができ、他方のプレート２２を伝熱機能を備えたものとすることができる。

このような第９実施形態によっても、前記した第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、バスケットプレートの機能を、中性子吸収機能と伝熱機能に分けることが可能となる。

（第１０実施形態）
図１４を参照して第１０実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１４は本発明の第１０実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大横断面図である。本実施形態では、バスケットプレート２０の板厚を異ならせている。

バスケットプレート２０のうちプレート２１ｂとプレート２２ｂとが異なる板厚で形成されており、例えば、一方のプレート２１ｂを他方のプレート２２ｂよりも薄くしている。なお、水ギャップ２５は、前記実施形態と同様の大きさを有している。

このような第１０実施形態によっても、前記した第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、バスケット１２の構造強度を担保できれば、他方のプレート２１ｂの厚さを薄くすることで、収納容器本体１０の内径を小さくすることが可能となる。これにより、使用済み燃料収納容器１の重量およびコストを低減することが可能となる。

（第１１実施形態）
図１５，図１６を参照して第１１実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１５は本発明の第１１実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの固定構造を示す模式拡大横断面図である。図１６は第１１実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットのその他の固定構造を示す模式拡大横断面図である。本実施形態では、収納容器本体１０の内面１０ａにバスケットプレート２０の端部を保持している。

収納容器本体１０の内面１０ａには、収納容器本体１０の軸方向に延在する複数の溝部３５が設けられている。各溝部３５は、各プレート２１，２２の端部に対応する位置に形成されており、プレート２１，２２の板厚よりも大きい溝幅を有している。各溝部３５には、プレート２１，２２の端部を挿入して保持することが可能である。

側面に伝熱板２７が設けられたバスケットプレート２０は、図１６に示すように、伝熱板２７を含まないプレート２１，２２の端部だけを溝部３５に挿入して保持するように構成する。このようにすることによって、生じる荷重の大半をバスケットプレート２０で受けることができる。

このような第１１実施形態によっても、前記した第４実施形態または第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、バスケットプレート２０の嵌め合いおよび固定が容易であるのでバスケット１２の製作性が向上する。また、側面に伝熱板２７が設けられたバスケットプレート２０では、生じる荷重の大半をバスケットプレート２０が受けるため、伝熱板２７を強度部材として構成する必要がなくなりコストを低減することができる。

（第１２実施形態）
図１７，図１８を参照して第１２実施形態の使用済み燃料収納容器について説明する。図１７は本発明の第１２実施形態に係る使用済み燃料収納容器に用いられる補強部材を示す模式斜視図である。図１８は本発明の第１２実施形態に係る使用済み燃料収納容器に用いられる補強部材の変形例を示す模式斜視図である。本実施形態では、補強部材３０に孔部３６，３７が形成されている。

図１７に示す補強部材３０では、下部周壁に軸方向に沿う縦長の孔部３６が形成されている。孔部３６は、下部周壁を貫通しており、補強部材３０の内側空間と補強部材３０の外側空間とを連通している。

図１８に示す補強部材３０では、下端周壁に軸方向に沿う縦長スリット状の孔部３７が形成されている。この孔部３７も同様に、下端周壁を貫通しており、補強部材３０の内側空間と補強部材３０の外側空間とを連通している。

このような第１２実施形態によれば、孔部３６，３７によって、使用済み燃料集合体１００の装荷後に水ギャップ２５に溜まった水が排出され易くなる。
なお、孔部３６，３７は、周方向に複数設けることや軸方向に複数設けることも可能である。
また、同様の孔部３６，３７をバスケットプレート２０に対して設けてもよい。この場合にも、使用済み燃料集合体１００の装荷後に水ギャップ２５に溜まった水が排出され易くなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、前記した各実施形態において、補強部材３０等は、水ギャップ２５内において収納容器本体１０の軸方向に対して傾斜する状態に配置してもよい。

また、補強部材３０等は、横断面略Ｃ字形状に形成されていてもよい。

また、伝熱板２７は、プレート２１，２２の両側面に設けてもよい。

さらに、補強部材３０等は、軸方向に一体とされたものに限られることはなく、軸方向に分割して構成してもよい。

また、本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の使用済み燃料集合体を収納する使用済み燃料収納容器に対しても適用することができる。

１ 使用済み燃料収納容器
１０ 収納容器本体
１１ 区画部
２０ バスケットプレート
２１，２２ プレート
２５ 水ギャップ
３０ 補強部材
３１ 補強部材
３１ａ 位置決め板
３１ｂ 突出部
３２ 位置決め板
３２ｂ 突出部
３３ 位置決め板
３６，３７ 孔部
１００ 使用済み燃料集合体

Claims (15)

1. 収納容器本体と、
   前記収納容器本体内に設けられ、使用済み燃料集合体を１体ごとに区画して収納する区画部が複数設けられたバスケットと、を備え、
   前記バスケットは、複数のバスケットプレートを格子状に組み付けることで構成されており、
   前記バスケットプレートは、前記収納容器本体の軸方向に開口する水ギャップを形成して対向配置される一対のプレートで構成されており、
   前記水ギャップには、前記収納容器本体の軸方向に延在する補強部材が配置されていることを特徴とする使用済み燃料収納容器。
2. 前記補強部材は、円筒形の断面、楕円筒形の断面、角筒形の断面または台形角筒形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
3. 前記水ギャップには、円筒形の断面または楕円筒形の断面を有する前記補強部材と、角筒形の断面または台形角筒形の断面を有する前記補強部材と、の両方が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
4. 前記水ギャップには、前記補強部材を前記水ギャップの所定位置に位置決めする位置決め板が配置されており、
   前記位置決め板は、前記収納容器本体の軸方向に延在し、かつ、前記収納容器本体の軸方向に直交する方向に突出する位置決め用の突出部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
5. 前記位置決め板は、前記収納容器本体の軸方向に複数分割された分割板で構成されており、
   軸方向に隣り合う前記分割板は、前記突出部の突出方向が相互に異なる方向となるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の使用済み燃料収納容器。
6. 前記水ギャップには、前記補強部材を前記水ギャップの所定位置に位置決めする位置決め板が配置されており、
   前記位置決め板は、前記収納容器本体の軸方向に延在し横断面略Ｈ形形状を呈することを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
7. 少なくとも一つの前記水ギャップには、前記補強部材が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
8. 前記一対のプレートの少なくとも一方には、伝熱板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
9. 前記バスケットプレートは、二種類以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
10. 前記一対のプレートは、互いに異なる材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
11. 前記一対のプレートは、互いに異なる板厚で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
12. 前記一対のプレートは、中性子遮へい材または中性子遮へい材を添加した材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
13. 前記補強部材は、中性子遮へい材または中性子遮へい材を添加した材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。
14. 前記伝熱板は、中性子遮へい材または中性子遮へい材を添加した材料で構成されていることを特徴とする請求項８に記載の使用済み燃料収納容器。
15. 前記補強部材および前記一対のプレートの少なくとも一方には、孔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の使用済み燃料収納容器。

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