JP2020085585A - 使用済み燃料収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストの使用済み燃料収納容器を提供する。【解決手段】本発明の使用済み燃料収納容器１は、第１溝２０４を有する収納容器本体１０と、収納容器本体１０の軸方向に開口する水ギャップ２０１を形成して対向配置される最外周以外のバスケットプレート２００と、第２溝２０３を有し、バスケットプレート２００の端部が第２溝２０３で保持される最外周のバスケットプレート２０２と、収納容器本体１０内に設けられ、複数のバスケットプレート２００を格子状に組み付けることで構成さ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が複数設けられているバスケット１２とを備え、最外周のバスケットプレート２０２の端部が収納容器本体１０の第１溝２０４で保持されている。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、使用済み燃料収納容器に関する。

原子力発電所の原子炉の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。一時保管で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る。そこで、使用済み燃料集合体は、再処理され、ウランとプルトニウムが取り出され、再資源として利用される。これが、核燃料サイクルである。

原子力発電所の敷地内外における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とがある。

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が構成され、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され、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、周囲空間への輻射放熱や空気の自然対流による冷却によって放熱される。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。

キャスクに使用済み燃料集合体を金属製キャスクに装荷する際には、放射線を遮蔽するために水中で実施する。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。

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。他の１つは、特許文献２に開示されている切り込み（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。

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、切り込みを有する中空のバスケットプレートを、胴体に形成した溝に挿入してバスケットを構成するものである。

また、特許文献４のバスケット構造として、切り込み（スリット）を有する中空のバスケットプレートの端部を鉛直軸方向に溝加工された周囲壁に挿入し、バスケットプレートと周囲壁を収納容器本体内部に挿入する構造が記載されている。

特開２００１―１０８７８８号公報 特開２００６―２００９３９号公報 特許第５８９４８７７号 特開２０１３−１７４６０３号公報

ところで、特許文献１の構成において、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、使用済み燃料集合体に隣接する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る。

また、特許文献２の構成では、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る。

特許文献３の構成では、水ギャップとして設けた中空部分が、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る。加えて、水ギャップを有する中空のバスケットプレート自体を収納容器本体の溝に挿入するため、水平断面径方向の収納容器本体の溝加工深さが多くなり、加工費が増大する可能性がある。

特許文献４の構成では、水ギャップを有する中空のバスケットプレート自体を周囲壁の溝に挿入するため、水平断面径方向の周囲壁の溝加工深さが多くなり、加工費が増大する可能性がある。また、周囲壁の強度を確保するために、バスケットプレート端部を差し込む部分の厚さ分だけ収納容器本体が厚くなり、重量の増加や材料費および加工費が増大する可能性がある。また、収納容器本体とバスケットまたは周囲壁を鉛直軸まわりに回転することを防止する構造が別途必要となる。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、低コストの使用済み燃料収納容器の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の使用済み燃料収納容器は、壁面に鉛直軸方向に第１溝を有する収納容器本体と、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最外周以外のバスケットプレートと、側面に鉛直方向の第２溝を有し、前記バスケットプレートの端部が前記第２溝で保持される最外周のバスケットプレートと、前記収納容器本体内に設けられ、複数の前記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ているバスケットとを備え、前記最外周のバスケットプレートの端部が前記収納容器本体の前記第１溝で保持されている。

本発明によれば、低コストの使用済み燃料収納容器を提供できる。

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。 本発明の第１実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図。 図２ＡのＩ部拡大図。 バスケットの組立て構成の一部を示す拡大斜視図。 最外周のバスケットプレートの構成の１例を示す斜視図。 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。 図４ＡのII部拡大図。 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。 図５ＡのIII部拡大図。 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。 図６ＡのIV部拡大図。 本発明の第５実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図。 図７ＡのＶ部拡大図。 本発明の第６実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図。 図８ＡのVI部拡大図。 補強部材と保持部材を抽出した拡大図。 本発明の第７実施形態に係る使用済み燃料収納容器の模式横断面図。

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係り、特に、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料の輸送や貯蔵に好適な使用済み燃料収納容器に関する。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各実施形態において、同様の部分には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

各実施形態で説明する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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る使用済み燃料収納容器１の概略構造を示す一部切断斜視図である。
第１実施形態の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を所定期間冷却後に、使用済み燃料集合体１００の輸送や貯蔵に使用する。
使用済み燃料収納容器１は、内筒である円筒状の収納容器本体１０を有している。

使用済み燃料収納容器１は、収納容器本体１０の内側に、区画部１１が複数設けられたバスケット１２を備えている。区画部１１は、断面矩形で上下に延びる長形の空間である。各区画部１１には、使用済み燃料集合体１００が装荷される。

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の側方外周には筒状の外筒１３が配置されている。使用済み燃料集合体１００は崩壊熱を発生する。そこで、使用済み燃料集合体１００近くの収納容器本体１０と、外部空間に晒される外筒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。伝熱フィン１４を介して外筒１３に熱を伝え、外筒１３から外部空間に放熱している。

収納容器本体１０と外筒１３および伝熱フィン１４で囲われる空間には、中性子遮へい材１５が充填されている。本第１実施形態では、中性子遮へい材１５として、水素分子Ｈ_２を含む樹脂（レジン）が使用されている。中性子遮へい材１５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。これにより、使用済み燃料収納容器１の外部にいる作業員が被ばくすることを抑制している。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１０ａ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（１６、１７、１８）は図示しないボルトによって収納容器本体１０に取り付けられている。

＜バスケット１２＞
次に、バスケット１２について説明する。

図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る使用済み燃料収納容器１の模式横断面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩ部拡大図である。
バスケット１２は、複数の板状のバスケットプレート２００を用いて構成されている。バスケットプレート２００は、一対のプレート２００ａ、２００ｂで構成されている。プレート２００ａ、２００ｂは、平板状の金属板である。

図３Ａは、バスケット１２の組立て構成の一部を示す拡大斜視図である。図３Ｂは、最外周のバスケットプレート２０２の構成の１例を示す斜視図である。

図３Ａに示すように、バスケット１２は、バスケットプレート２００を複数直交させて格子状に組み付け、鉛直方向に積層し構成されている。一対のプレート２００ａ、２００ｂは、その間に収納容器本体１０の軸方向（図１参照）に開口する水ギャップ２０１（図２Ａ参照）を形成して対向配置されている。水ギャップ２０１とは、使用済み燃料集合体１００をキャスクに装荷する際に、一時的に使用済み燃料プール（図示せず）の水が入る空間である。

格子状に組み付けたバスケットプレート２００で、使用済み燃料集合体１００を１体ごとに収納する区画部１１（図２Ａ参照）が複数形成されている。各区画部１１は、図２Ａに示す収納容器本体１０の軸方向から見た上面視で、四角筒状の開口１１ａを備えている。開口１１ａは、長さ方向に使用済み燃料集合体１００を挿通して収納可能な大きさを有している。そして、一対のプレート２００ａ、２００ｂで形成される水ギャップ２０１は、隣り合う使用済み燃料集合体１００の間に位置しており、未臨界性を担保している。

また、格子状に組み付けたバスケットプレート２００の最外周には、バスケットプレート２０２が４つ配置されている。
最外周に配置されるバスケットプレート２０２の内側の側面部には、鉛直軸方向（図２Ａの紙面表裏方向）に延在する溝２０３（２０３ａ、２０３ｂ）を有している。溝２０３にバスケットプレート２００の端部を嵌合して配置して格子状に組む。これにより、上述の燃料集合体１００を挿入するための区画部１１が形成されている。

図２Ａに示すように、収納容器本体１０の内壁は、最外周のバスケットプレート２０２を取り付ける鉛直軸方向（図２Ａの紙面表裏方向）に延在する溝２０４を有している。
収納容器本体１０の溝２０４に、最外周のバスケットプレート２０２の端部を挿入することで、バスケット１２の全体が収納容器本体１０内で回転することを抑制できる。

各バスケットプレート２００の長手方向（図２Ａの紙面表裏方向）の長さは、直交して配置される２本の最外周バスケットプレート２０２に設けた溝２０３にはめ込める長さになっている。換言すれば、各バスケットプレート２００の長手方向の長さは、２本の最外周バスケットプレート２０２に設けた溝２０３に納まる長さを有している。

また、最外周のバスケットプレート２０２の長手方向（図２Ａの紙面表裏方向）の長さは、収納容器本体１０の溝２０４にバスケットプレート２０２を収納できる長さになっている。
バスケットプレート２００および最外周のバスケットプレート２０２の材料としては、強度或いは熱伝導率、またはその両方が高い材料が好ましい。本第１実施形態では、バスケットプレート２００を中性子遮へい効果があるホウ素を含むホウ素含有ステンレス鋼で形成しているが、ホウ素含有アルミニウム合金で形成してもよい。バスケットプレート２００および最外周のバスケットプレート２０２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。

また、隣り合うプレート２００ａ、２００ｂで材料を代えてもよい。例えば、ホウ素含有ステンレス鋼を用いて形成されるプレート２００ａと、熱伝導率の高いアルミニウム合金を用いて形成されるプレート２００ｂとに、隣接して配置してもよい。或いは、炭素鋼またはアルミニウム合金を用いて形成されるプレート２００ａと、ホウ素含有アルミニウム合金を用いて形成されるプレート２００ｂとに、隣接して配置することも可能である。また、プレート２００ａをホウ素含有アルミニウム合金とし、プレート２００ｂを炭素鋼またはアルミニウム合金としてもよい。

また、図２Ａに示すバスケットプレート２００および最外周のバスケットプレート２０２の板厚さを、それぞれ寸法公差の範囲で同じとしたが、プレート２００ａ、２００ｂ、バスケットプレート２０２ごとに板厚が異なっていてもよい。

図３Ａに示すように、バスケットプレート２００（プレート２００ａまたはプレート２００ｂ）の上部および下部の所定位置には、それぞれ組み付け用の切り込み３０１、３０２が形成されている。バスケットプレート２００の上部の切り込み３０１および下部の切り込み３０２は、長手方向に所定の間隔で形成されている。上部の切り込み３０１および下部の切り込み３０２は、収納容器本体１０の軸方向（図１の紙面上下方向）に延在している。

下部の切り込み３０２は、組付け時に対応する下方に隣接するプレート２００ａおよび２００ｂの上部の切り込み３０１を差し込むことができる幅を有している。同様に、上部の切り込み３０１は、組付け時に対応する上方に隣接するプレート２００ａおよび２００ｂの下部の切り込み３０２を差し込むことができる幅を有している。

＜バスケットプレート２００、２０２の組立て＞
バスケット１２を作成する際には、上下方向に図３Ａに示す上側の各プレート２００ａ、２００ｂのそれぞれの下切り込み３０２と、下側の各プレート２００ａ、２００ｂのそれぞれの上切り込み３０１とが、合致するように直交させて差し込むことで上下のバスケットプレート２００同士を嵌め合わせる。

そして、バスケットプレート２００の両端部を最外周のバスケットプレート２０２の溝２０３（図２Ａ参照）に配置し、収納容器本体１０の軸方向（図１の上下方向）に、下側から上側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。

図２Ａに示すように、最外周のバスケットプレート２０２の溝２０３ａにプレート２００ａを嵌め込みとともに、最外周のバスケットプレート２０２の溝２０３ｂにプレート２００ｂを嵌め込む。これにより、板材のプレート２００ａとプレート２００ｂとの間に、水ギャップ２０１を形成することができる。

なお、最外周のバスケットプレート２０２は、鉛直軸方向（図１の上下方向）に一体の１枚の板でもよく、バスケットプレート２００と同様に、図３Ｂに示すように、複数の板２０２Ａを上下方向に順次積み重ねて組み立ててもよい。

上述した如く、図２Ａに示す使用済み燃料収納容器１では、従来のすべてのバスケットプレートの端部を使用済み燃料収納容器内壁の溝に挿入した場合に比べて、収納容器本体１０の溝２０４は８か所である。つまり、収納容器内壁（収納容器本体１０）の溝２０４の加工数を従来の１／５に低減することが可能となる。そのため、収納容器本体の溝２０４の加工数を低減した本発明は、従来に比べ、溝２０３の加工が容易となり、加工コストおよび製作期間を低減できる。

また、バスケットプレート（２０２、２００）の長さは最外周のバスケットプレート２０２とそれ以外のバスケットプレート２００の２種類となる。そのため、バスケットプレート２０２、２００の切断加工の設定の手間を省くことができる。

以上説明した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２００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２００を一対のプレート２００ａ、２００ｂで形成する。そして、バスケットプレート２００の端部を最外周のバスケットプレート２０２に設けた溝２０３に配置する。そして、最外周のバスケットプレート２０２は収納容器本体１０の内壁の溝２０４に配置したため、収納容器本体１０の溝２０４の数を減らすことができる。

さらに、特許文献２に記されたような従来の水ギャップ一体型のバスケットプレートよりも最外周のバスケットプレート２０２の板厚さを薄くできるため、収納容器本体１０の溝２０４の加工深さを抑制でき、加工費を低減できる。
また、水ギャップ２０１が収納容器本体１０の軸方向（図１の上下方向）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２０１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して上下に流れる効果を利用でき、バスケットプレートの除熱性能が向上し、より多くの熱量をキャスク外部に放出できる効果も期待できる。

以上のことから、収納容器本体１０に溝２０４（図２Ａ参照）の加工を施す使用済み燃料収納容器１において、バスケット１２の製作が容易で経済的に水ギャップ２０１を形成できる。かつ、収納容器本体１０の溝２０４の加工数及び加工量を抑制できる。

従って、経済的な使用済み燃料収納容器１を提供できる。

（第２実施形態）
図４Ａは本発明の第２実施形態に係る使用済み燃料収納容器１Ａの模式横断面図であり、図４Ｂは図４ＡのII部拡大図である。
第２実施形態の使用済み燃料収納容器１Ａが第１実施形態の使用済み燃料収納容器１（図２Ａ参照）と異なるところは、水ギャップ２０１に補強部材４００と位置決め板４０１を配置した点にある。

図２Ａに示す第１実施形態の一対のプレート２００ａ、２００ｂの間に水ギャップ２０１を形成した場合、収納容器本体１０が万が一落下した場合などでも十分な強度を有するために、バスケットプレート２００の板厚を厚くする場合がある。板厚を厚くすると、図２Ｂに示す最外周のバスケットプレート２０２の溝２０３の幅ｓ１や深さｓ２が増大し、加工費が増加する可能性がある。そのため、水ギャップ２０１に補強構造を有するとよい。

そこで、第２実施形態では、図４Ａに示すように、水ギャップ２０１に中空で収納容器本体１０の鉛直方向（図１の上下方向）に延びる補強部材４００と位置決め板４０１とを配置している。
その他の構成は、第１実施形態と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

補強部材４００は、筒状の開口部４００ａが水ギャップ２０１の開口２０１ａ（図４Ｂ参照）に位置するように、収納容器本体１０の軸方向（図４Ａの紙面表裏方向）に沿って水ギャップ２０１中に配置されている。さらに、補強部材４００を任意の位置に配置するため、位置決め板４０１を有している。位置決め板４０１は、横断面ハット形状を呈している。

位置決め板４０１は、収納容器本体１０の軸方向（図４Ａの紙面表裏方向）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２０１の短手方向に突出する位置決め用の突出部４０１ａ（図４Ｂ参照）を備えている。突出部４０１ａの内側に補強部材４００が保持されて位置決めされている。

補強部材４００および位置決め板４０１は、前記したバスケット１２の形成後に、図４Ａに示すバスケット１２上端の水ギャップ２０１の開口２０１ａから収納容器本体１０の底部１０ｔ（図１参照）に向けて上から下に向けて挿入し、水ギャップ２０１中に配置されている。補強部材４００および／または位置決め板４０１は、単数で構成してもよいし、複数で構成してもよい。

例えば、バスケットプレート２００を鉛直軸方向に積み上げる途中で、複数に分割した補強部材４００を水ギャップ２０１の開口２０１ａから収納容器本体１０の底部１０ｔ（図１参照）に向けて挿入し、補強部材４００自体を複数積み上げて構成してもよい。

或いは、バスケットプレート２００を鉛直軸方向に積み上げる途中で、複数に分割した補強部材４００と位置決め板４０１とを水ギャップ２０１の開口２０１ａから収納容器本体１０の底部１０ｔ（図１参照）に向けて挿入し、補強部材４００と位置決め板４０１を複数積み上げて構成してもよい。

上述の補強部材４００および位置決め板４０１は、水ギャップ２０１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２００と一体構造でない。このため、バスケット１２の形成が溶接等を施すことなく可能である。

なお、図４Ａ、図４Ｂでは、補強部材４００の横断面が角筒形状を呈しているが、円筒形状や断面コの字形状などでもよく、同様の機能を有すれば特に限定されない。また、位置決め板４０１の形状についても、補強部材４００の位置決めを行う機能を有すれば特に限定されない。上記したように、１つの水ギャップ２０１に挿入される補強部材４００および位置決め板４０１の数についても限定されない。

補強部材４００の材料としては、バスケットプレート２００と同様に、強度或いは熱伝導率、またはその両方が高い材料が好ましい。例えば、補強部材４００を炭素鋼やアルミニウム合金で形成することができる。

また、補強部材４００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４Ａでは、全ての水ギャップ２０１に補強部材４００を配置した場合を例示したが、これに限られることはなく、バスケットプレート２００の強度が確保できれば補強部材４００の数を減らすことができる。

補強部材４００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２００ａから他方のプレート２００ｂ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２００ａ、２００ｂ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２００の厚みの増加、つまり重量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。そのため、安価で強度の高い部材（鋼材など）で水ギャップ２０１を容易に製作することが可能となる。

このような構成により、補強部材４００を位置決め板４０１によって水ギャップ２０１内で任意の位置に保持することが可能となる。そのため、補強が必要な箇所に補強部材４００を配置することで、バスケットプレート２００の板厚さを最小限にすることが可能となる。

以上説明した第２実施形態の使用済み燃料収納容器１Ａでは、プレート２００ａ、２００ｂ間に形成される水ギャップ２０１に補強部材４００を配置したので、薄い板厚のプレート２００ａ、２００ｂで強度を担保できる。これにより、最外周のバスケットプレート２０２の溝２０３の幅ｓ１や深さｓ２（図２Ｂ参照）を抑制でき、加工費の低減を図ることができ経済的である。

また、位置決め板４０１を配置することで、補強部材４００の位置を決められ、使用済み燃料収納容器１Ａが運搬時に横倒しになった際にも、補強部材４００の移動を抑えれる。

（第３実施形態）
図５Ａは、本発明の第３実施形態に係る使用済み燃料収納容器１Ｂの模式横断面図であり、図５Ｂは、図５ＡのIII部拡大図である。
第３実施形態が図４Ａに示す第２実施形態と異なるところは、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁との間に、最外周のバスケットプレート２０２と直交するように補強部材５００（図５Ａ参照）を配置した点にある。

その他の構成は、第２実施形態と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
第３実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｂは、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁との間に、最外周のバスケットプレート２０２と直交するように補強部材５００を少なくとも１つ以上配置する。補強部材５００は、鉛直軸方向（図５Ａの紙面表裏方向）に長い部材である。補強部材５００は、最外周のバスケットプレート２０２の鉛直軸方向長さ以下の長さをもってもよいし、バスケットプレート２０２の長さ以上の長さをもってもよい。

そして、収納容器本体１０の内壁には、補強部材５００を保持するための溝５０１が鉛直軸方向（図５の紙面表裏方向）に延びて設けられている。これにより、補強部材５００の片端部５００ａは溝５０１に嵌合して配置され、補強部材５００の位置決めができる。

万が一、例えば図５ＡのＺ１方向に使用済み燃料収納容器１Ｂが落下して下端の最外周バスケットプレート２０２に荷重が生じた場合、下端の最外周バスケットプレート２０２が受けている荷重を、補強部材５００を介して収納容器本体１０へ伝えることができる。

なお、補強部材５００と最外周のバスケットプレート２０２とは、溶接やボルト締めで固定することが望ましいが、固定方法については特に限定されない。
また、補強部材５００の形状についても限定されず、中空構造としてもよい。補強部材５００は鉛直方向（収納容器本体１０の軸方向）で１部品の一体としてもよいし、鉛直軸方向に複数積層する構成でもよい。また、補強部材５００は、鉛直軸方向に連続して配置しなくてもよいし、配置してもよい。

また、図５Ａでは、最外周のバスケットプレート２０２が１枚に対して、中央近傍に補強部材５００を１つ配置したが、補強部材５００の配置位置およびその数については限定されない。例えば、補強部材５００を収納容器本体１０と最外周のバスケットプレート２０２の間の空間の端部に２つ配置してもよいし、該空間の端部、中央部に計３つ配置してもよい。

補強部材５００の材料は、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。例えば、補強部材５００は、炭素鋼やアルミニウム合金で形成することができる。なお、本第３実施形態は、第１実施形態にも適用できる。

以上説明した第３実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｂでは、外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０との間に補強部材５００を用いる。これにより、最外周バスケットプレート２０２の板厚さを、補強部材５００を考慮した強度を持つ板厚さに低減できる。その結果、最外周バスケットプレートの配置で決まる燃料収納容器内径を小さくでき、キャスクの軽量化が図れる。

収納容器本体１０の溝２０４の幅ｓ３（図５Ｂ参照）や深さｓ４を小さくできるので、第３実施形態より加工箇所は増えるが、加工費の増加を抑制できる。

（第４実施形態）
図６Ａは、本発明の第４実施形態に係る使用済み燃料収納容器１Ｃの模式横断面図であり、図６Ｂは、図６ＡのIV部拡大図である。
第４実施形態は、上記図５Ａに示す第３実施形態の変形例であり、補強部材５００の収納容器本体１０側の片端部５００ａ（図５Ａ参照）を保持しない構造としたものである。

その他の構成は、第３実施形態と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

図６Ａに示す第４実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｃは、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁との間に、最外周のバスケットプレート２０２と直交するように補強部材６００を少なくとも１つ以上配置する。補強部材６００は、収納容器本体１０の軸方向（図６Ａの紙面表裏方向、図１の上下方向）に長く延びる形状を有している。

補強部材６００の一方の端部６００ａは最外周のバスケットプレート２０２に固定され、他方の端部６００ｂは収納容器本体１０に固定されない。補強部材６００の端部６００ａは最外周のバスケットプレート２０２に溶接、ボルト締めなどで固定される。

万が一、例えば図６ＡのＺ１方向に使用済み燃料収納容器１Ｃが落下して、下端の最外周バスケットプレート２０２に荷重が加わると、下端の最外周バスケットプレート２０２がたわむ。すると、下端の最外周バスケットプレート２０２が補強部材６００を下方に押し、補強部材６００は収納容器本体１０に接触する。これにより、下端の最外周バスケットプレート２０２の荷重を、補強部材６００を介して、収納容器本体１０へ伝えることができる。

なお、補強部材６００の端部６００ａは溶接やボルト止めで固定することが望ましいが、固定方法については特に限定されない。また、補強部材６００の形状についても限定されず、中空構造としてもよい。補強部材６００は鉛直方向（収納容器本体１０の軸方向、図１の上下方向）で一体の１部品としてもよいし、鉛直方向に複数積層させてもよい。また、補強部材６００は鉛直方向に連続して配置していなくてもよい。

また、図６Ａでは、最外周のバスケットプレート２０２を１枚に対して、中央近傍に補強部材６００を１つ配置したが、その配置位置および補強部材６００の数については限定されない。

また、図６Ａでは、補強部材６００の端部６００ｂと収納容器本体１０は接触していない構成を示すが、初期の状態（落下等でバスケットプレート２０２に荷重が生じる前の状態）で収納容器本体１０と接触していてもよい。補強部材６００の材料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。例えば、補強部材６００は、炭素鋼やアルミニウム合金で形成することができる。

なお、本第４実施形態は、第１実施形態にも適用できる。
以上説明した第４実施形態の使用済み燃料収納容器１では、補強部材６００を用いることで最外周バスケットプレート２０２の板厚さを補強部材６００を考慮した強度を持つ板厚さに低減できる。そのため、収納容器本体１０の溝２０４の幅ｓ５（図６Ｂ参照）や深さｓ６を抑制できる。また、収納容器本体１０に補強部材６００を保持する溝加工が不要となる。そのため、使用済み燃料収納容器１Ｃの加工費の低減を図れ経済的である。そのため、使用済み燃料収納容器１Ｃの低コスト化が図れる。

（第５実施形態）
図７Ａは本発明の第５実施形態に係る使用済み燃料収納容器１Ｄの模式横断面図であり、図７Ｂは図７ＡのＶ部拡大図である。
第５実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｄは、図５Ａに示す第３実施形態の変形例であり、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁に溝を設け、補強部材７００の両端部を保持する構造としたものである。

その他の構成は、第３実施形態と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

図７Ａに示すように、第５実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｄは、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁との間に、最外周のバスケットプレート２０２と直交するように補強部材７００を少なくとも１つ以上配置する。
補強部材７００は、収納容器本体１０の軸方向（図７Ａの紙面表裏方向、図１の上下方向）に長い部材である。

最外周のバスケットプレート２０２の外側面には溝７０１を有し、収納容器本体１０の内壁には溝７０２を有している。溝７０１、７０２はそれぞれ鉛直軸方向（図７Ａの紙面表裏方向、図１の上下方向）に長い溝である。

最外周のバスケットプレート２０２の溝７０１には、補強部材７００の一端部７００ａを嵌合して配置し、収納容器本体１０の溝７０２には、補強部材７００の他端部７００ｂを嵌合して配置する。バスケットプレート２０２の溝７０１と収納容器本体１０の溝７０２とにより、補強部材７００を溶接、ボルト締めを行うことなく位置決めできる。

万が一、例えば図７ＡのＺ１方向に使用済み燃料収納容器１Ｄが落下して下端の最外周バスケットプレート２０２に荷重が加わった場合、下端の最外周バスケットプレート２０２がたわむことで補強部材７００に接触する。荷重を受けた補強部材７００は収納容器本体１０に接触することで、補強部材７００を介して、下端の最外周バスケットプレート２０２から収納容器本体１０へ荷重を伝達できる。

なお、補強部材７００の形状については限定されず、中空構造としてもよい。補強部材７００は鉛直方向で一体の１部品としてもよいし、鉛直方向（図７Ａの紙面表裏方向、図１の上下方向）に複数積層させてもよい。また、図７Ａでは最外周のバスケットプレート２０２を１枚に対して、中央近傍に補強部材７００を１つ配置する場合を示すが、補強部材７００の配置位置およびその数については限定されない。また、図７Ａでは、補強部材７００の両端部が収納容器本体１０、最外周バスケットプレート２０２に接触していない構成としたが、初期（使用済み燃料収納容器１Ｄの落下等で荷重が生じる前）の状態で収納容器本体１０と接触していてもよい。

補強部材７００の材料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。例えば、補強部材７００は、炭素鋼で形成できる。
なお、本第５実施形態は、第１実施形態にも適用できる。

以上説明した第５実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｄでは、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０との間にバスケットプレート２０２を補強する補強部材７００を用いている。これにより、最外周のバスケットプレート２０２の板厚さを、補強部材７００を考慮した強度を持つ板厚さに低減できる。そのため、収納容器本体１０の溝２０４の幅ｓ７（図７Ｂ参照）や深さｓ８を抑制できるとともに、補強部材７００と最外周バスケットプレート２０２との固定が不要となる。

したがって、使用済み燃料収納容器１Ｄの加工費の低減を図ることができ経済的であり、低コスト化を図れる。

（第６実施形態）
図８Ａは本発明の第６実施形態に係る使用済み燃料収納容器１Ｅの模式横断面図であり、図８Ｂは図８ＡのVI部拡大図である。
第６実施形態は、図５Ａに示す第３実施形態の変形例であり、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁との間に補強部材８００（図８Ａ参照）と保持部材８０１、８０２とを設けた構成である。

その他の構成は、第３実施形態と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

図８Ａに示すように、第６実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｅは、最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁１０ｎとの間に、最外周のバスケットプレート２０２と直交するように補強部材８００を少なくとも１つ以上配置する。補強部材８００は、収納容器本体１０の軸方向（図８の紙面表裏方向、図１の上下方向）に延びる部材である。

そして、補強部材８００の側面両端部かつ最外周のバスケットプレート２０２と収納容器本体１０の内壁１０ｎとの間には、保持部材８０１と保持部材８０２とが配置されている。保持部材８０１と保持部材８０２とは、それぞれ収納容器本体１０の軸方向（図８の紙面表裏方向、図１の上下方向）に延びる部材である。

補強部材８００および保持部材８０１、８０２は、最外周のバスケットプレート２０２または収納容器本体１０の内壁１０ｎには固定されない。

図９に、図８Ａで示す補強部材８００と保持部材８０１、８０２を抽出した拡大図を示す。

図９に示すように、補強部材８００の長手方向長さＬ０は保持部材８０１の長さ（高さ）Ｌ１および保持部材８０２の長さ（高さ）Ｌ２よりも長い方が好ましい。
このような長さＬ０、Ｌ１、Ｌ２の関係とすることで、万が一、例えば図８ＡのＺ１方向に使用済み燃料収納容器１Ｅが落下して下端の最外周バスケットプレート２０２に荷重が加わった場合、下端の最外周バスケットプレート２０２がたわむことで補強部材８００に接触する。

そして、補強部材８００が収納容器本体１０に接触することで、下端の最外周バスケットプレート２０２から収納容器本体１０へ荷重を伝達できる。また、保持部材８０１、８０２はそれぞれ長さＬ１、Ｌ２が補強部材８００の長さＬ０より短く、荷重が生じない。そのため、保持部材８０１、８０２は強度材料としなくてもよいという利点がある。

なお、補強部材８００の形状については限定されず、中空構造としてもよい。
補強部材８００は鉛直方向（図８の紙面表裏方向、図１の上下方向）で一体の１部品としてもよいし、鉛直方向に複数積層させてもよい。

また、図８Ａには最外周のバスケットプレート２０２の１枚に対して、中央近傍に補強部材８００を１つ配置する場合を示したが、補強部材８００の配置位置およびその数については限定されない。
また、保持部材８０１および保持部材８０２の数、形状、配置する位置についても限定されない。

図８Ａでは、補強部材８００の両端部が収納容器本体１０に接触していない構成としたが、初期（使用済み燃料収納容器１Ｅの落下等で荷重が生じる前）の状態で収納容器本体１０と接触していてもよい。
補強部材８００の材料は、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。例えば、補強部材８００は、炭素鋼で形成することができる。また、保持部材８０１、８０２の材料は図９に示す長さＬ０、Ｌ１、Ｌ２の関係とすれば強度部材である必要はなく、熱伝導率が高い材料が好ましい。例えば、保持部材８０１、８０２にアルミニウム合金材を用いることができる。また、保持部材８０１と保持部材８０２とに異なる材料を用いてもよい。

なお、本第６実施形態は、第１実施形態にも適用できる。
以上説明した第６実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｅでは、補強部材８００と保持部材８０１、８０２とを用いることで、最外周のバスケットプレート２０２の板厚さを、補強部材８００を考慮した強度を持つ板厚さに低減できる。そのため、収納容器本体１０の溝２０４の幅ｓ９（図８Ｂ参照）や深さｓ１０を抑制できる。

また、保持部材８０１、８０２で補強部材８００を両側から保持することで、収納容器本体１０に補強部材８００を保持する溝加工が不要となる。そのため、収納容器本体１０の加工費の低減を図ることができ経済的である。

また、保持部材８０１、８０２を用いることで、使用済み燃料集合体１００で発生する崩壊熱を、保持部材８０１、８０２を介して収納容器本体１０に伝熱できる。したがって、保持部材８０１、８０２により伝熱面積が増大し、使用済み燃料収納容器１Ｅの除熱性能の向上も期待できる。

（第７実施形態）
図１０は、本発明の第７実施形態に係る使用済み燃料収納容器１Ｆの模式横断面図である。
第７実施形態は、図５Ａに示す第３実施形態の変形例であり、バスケットプレート２００の側面に伝熱プレート９００、９０１（図１０参照）を設けるとともに、最外周のバスケットプレート２０２の側面に伝熱プレート９０２を設けた構成である。

図１０に示すように、使用済み燃料収納容器１Ｆでは、プレート２００ａの側面に伝熱プレート９００を配置し、プレート２００ｂの側面に伝熱プレート９０１を配置している。伝熱プレート９００、９０１は、それぞれ鉛直方向（図１０の紙面表裏方向、図１の上下方向）に複数積層され構成されている。つまり、伝熱プレート９００、９０１は、それぞれバスケットプレート２００と同様に、図３Ａに示すように、嵌め合わせによって設けられている。

伝熱プレート９００、９０１は、水ギャップ２０１の側面とは反対側の側面、すなわち熱を発生する使用済み燃料集合体１００近くに配置することが、伝熱の面から好ましい。
また、最外周のバスケットプレート２０２の使用済み燃料集合体１００側の側面にも、伝熱プレート９０２を配置する。つまり、伝熱プレート９０２は燃料集合体１００が位置する面に、図３Ａと同様に嵌め合わせによって設ける。

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から最も近い伝熱プレート９００、９０１、９０２を介して使用済み燃料収納容器１の外側の空間に効率よく伝えることができる。
伝熱プレート９０２の長手方向の長さは、収納容器本体１０の内壁１０ｎの面に接触する長さを最大とする。また、それぞれの伝熱プレート９００、９０１、９０２の端部は、最外周バスケットプレート２０２または収納容器本体１０の内壁面１０ｎの溝で保持せず、嵌め合わせによって保持する。

伝熱プレート９００、９０１、９０２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、伝熱プレート９００、９０１、９０２に、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プレート９００、９０１、９０２を使用してもよい。

以上説明した第７実施形態の使用済み燃料収納容器１Ｆでは、バスケットプレート２００および最外周のバスケットプレート２０２の側面に伝熱プレート９００、９０１、９０２を配置する。これにより、より設計の自由度が増し、伝熱や中性子遮蔽性能の高い使用済み燃料収納容器（キャスク）１Ｆを実現できる。

以上の第１〜第７実施形態の構成によれば、バスケット１２の製作が容易で経済的に水ギャップ２０１を形成可能であり、かつ収納容器本体１０の溝加工数及び溝加工量を抑制できる低コストの使用済み燃料収納容器１、１Ａ〜１Ｆが得られる。

（その他の実施形態）
１．前記実施形態では、様々な構成を説明したが、少なくとも一部を採用してもよい。例えば、説明した構成を、適宜構成を組み合わせて構成してもよい。

２．前記実施形態で説明した構成は、本発明の一例であり、特許請求の範囲で記載した範囲内でその他の様々な形態が可能である。

１、１Ａ〜１Ｆ 使用済み燃料収納容器
１０ 収納容器本体
１１ 区画部
１２ バスケット
１００ 使用済み燃料集合体
２００ バスケットプレート（最外周以外のバスケットプレート）
２００ａ、２００ｂ プレート（最外周以外のバスケットプレート）
２０１ 水ギャップ
２０２ 最外周のバスケットプレート
２０３、２０３ａ、２０３ｂ 最外周のバスケットプレートの溝（第２溝）
２０４ 収納容器本体の溝（第１溝）
４００ 補強部材（第１補強部材）
４０１ 位置決め板
５００、６００、７００、８００ 補強部材（第２補強部材）
５００ａ 片端部（第２補強部材の一方の端部）
５０１ 収納容器本体の溝（第３溝）
７００ａ 補強部材の一端部（第２補強部材の他方の端部）
７００ｂ 補強部材の他端部（第２補強部材の他方の端部）
７０２ 最外周のバスケットプレートの溝（第４溝）
８０１、８０２ 保持部材
９００、９０１、９０２ 伝熱プレート
Ｌ０ 第２補強部材の長さ
Ｌ１、Ｌ２ 保持部材の高さ（保持部材の同方向長さ）

Claims (10)

1. 壁面に鉛直軸方向に第１溝を有する収納容器本体と、
   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最外周以外のバスケットプレートと、
   側面に鉛直方向の第２溝を有し、前記最外周以外のバスケットプレートの端部が前記第２溝で保持される最外周のバスケットプレートと、
   前記収納容器本体内に設けられ、複数の前記最外周以外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ているバスケットとを備え、
   前記最外周のバスケットプレートの端部が前記収納容器本体の前記第１溝で保持されている
   ことを特徴とする使用済み燃料収納容器。
2. 前記水ギャップに前記収納容器本体の軸方向に延在して配置される第１補強部材および位置決め板を備えている
   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。
3. 前記最外周のバスケットプレートと前記収納容器本体の内壁面との間に第２補強部材が配置されている
   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. 前記最外周のバスケットプレートと前記収納容器本体の内壁面との間に第２補強部材が配置されているとともに、前記第２補強部材の一方の端部が前記収納容器本体の内壁面の第３溝で保持されている
   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。
5. 前記最外周のバスケットプレートと前記収納容器本体の内壁面との間に第２補強部材が配置されているとともに、前記第２補強部材の一方の端部が前記収納容器本体の内壁面の第３溝で保持され、前記第２補強部材の他方の端部が前記最外周のバスケットプレートの側面に設けた鉛直方向の第４溝で保持されている
   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。
6. 前記最外周のバスケットプレートと前記収納容器本体の内壁面との間に第２補強部材が配置されているとともに、前記第２補強部材の側面に保持部材が配置されている
   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。
7. 前記最外周のバスケットプレートと前記収納容器本体の内壁面との間に第２補強部材が配置されているとともに、前記第２補強部材の側面に保持部材が配置され、
   前記第２補強部材の長手方向長さは、前記保持部材の同方向長さよりも長い
   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. 前記最外周以外のバスケットプレートおよび前記最外周のバスケットプレートの側面に伝熱プレートが配置されている
   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。
9. 前記最外周以外のバスケットプレートおよび前記最外周のバスケットプレートは、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。
10. 前記最外周以外のバスケットプレートおよび前記最外周のバスケットプレートの側面に伝熱プレートが配置され、
    前記伝熱プレートは、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。

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