JP3794814B2 - Rack assembly for nuclear reactor fuel assemblies - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉用燃料集合体を保管又は収納する設備乃至装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子炉で所定の燃焼を完了した燃料集合体所謂使用済燃料は、可成の崩壊熱と放射線を出し続けるので、一般には水中に保管されて冷却される。又、使用済燃料ではないが、原子炉炉心内で一旦燃焼に供され中性子の照射を受けた燃料集合体所謂照射済燃料も、核的には同様な条件下にあるので、保管を要するときは、同様に取り扱われる。照射済燃料に代表されるこのような燃料は、一般には硼酸を含有する遮蔽水が満たされた燃料プール内に図10に示すようなラック10内に入れられて保管される。
【0003】
この従来型のラック10の構造を概説すると、図において全幅W及び全高Lの外囲板11の中に、矩形平断面の鉛直な空間であるラックセル13を複数形成すべく複数の格子板15と格子板17とが互いに直交して組み立てられ、これらは燃料プール(図示しない。)の底面に固定されるベース19の上に載って固定されている。碁盤目状に配列されたラックセル13は、照射済燃料即ち燃料集合体を1体づつ受け入れるものであり、燃料集合体は一般には概略的に正方形の平断面を有するからラックセル13の内部空間平断面も正方形となっている。このようなラックセル13を画成する格子板15,17は、図11の分解図に示すように組み立てられている。図11において、格子板15は全高Lに対応する長さと全幅Wに対応する幅を有する平板であり、ラックセル13の横方向内法と等しい間隔でスリット15aが穿設されている。更にラックセル13の横方向内法に対応する幅と全高Lに相当する長さを有する細幅板である格子板17は、格子板15のスリット15aに挿入される突起17aを一側縁に形成しており、他側縁には格子板15を挟んで隣接する他の格子板17の突起17aの先端部を受け入れる切欠き17bを有している。このような格子板15,17を組み合わせて形成されるラック10の部分平断面が図12に示されている。図示されるように格子板15,17は交差部において隅肉溶接19により接合されると共に、格子板17の切欠き17bと隣の格子板17の突起17aとは、突き合わせ溶接21により接合されている。
【0004】
以上説明した構造のラック10は、形状の種類としては2種類の格子板15,17を使用しているので素材形状としてはシンプルであるが、これらの組立溶接は次のようにして行われる。即ち、図示しない適当な治具を使用して一段目の格子板17を全数所定の位置に並べる。その後、格子板15をその一段目の格子板17の突起17aに填め込んでセットし、格子板15,17を隅肉溶接19により連結する。次に、格子板15から突出している一段目の格子板17の突起17aの先端部に2段目の格子板17の切欠き17bを填め込み、両者を突き合わせ溶接21により連結固定する。このようにして配列された二段目の格子板17の突起17aに前述の一段目の格子板15と同様に二段目の格子板15を填め込み、両者を隅肉溶接19にて接合する。このような組立手順を繰り返して、全部の格子板15,17が組み立てられたら、外囲板11やベース板19が取り付けられてラック10が完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような構造のラックにおいては、格子板の種類が少なく且つ突起とスリットとの組み合わせを使用して両者を構造的に組み立てるので、構造的に強固なラックが得られるのであるが、反面組立に可成の作業時間と特殊な治具を要するという問題があった。更に、一方の広面積の格子板に狭い幅のスリットを多数穿設する必要があるが、このようなスリットの形成は機械加工上手数のかかるものであり、大きな製造コストが避けがたいものであった。
従って、本発明は、構造が簡単で更に組立製作にもあまり作業時間を必要としない、製作コストの小さい原子炉燃料集合体用ラック組立体を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明によれば、照射済みの原子炉燃料集合体用ラック組立体は、その原子炉燃料集合体を個別に受け入れる内部空間を画成する単位ラックセル乃至ユニットセルを対向する2対の細幅格子板から構成し、その単位ラックセルをその平断面の対角線方向に複数並べて市松模様状に配置し且つ相互に連結して構成される。その細幅格子板は、一般には鋼板、好適にはステンレス鋼板から製作される。そして、そのステンレス鋼板には、ボロンのような中性子吸収物質が含有され又は添加され、或いは、水素化合物などの中性子減速物質が含有され、又は添加されると燃料集合体を稠密貯蔵するに好適である。ステンレス鋼板以外の使用材料としては、アルミニウム、銅、焼結金属を含むその他の非鉄金属、炭素鋼や焼結金属を含む鉄鋼材料、及びそれらの複合材料、セラミックスなどがある。又、ボロン(天然)以外の中性子吸収物質としては、ボロン10(B10)の濃度を高めた濃縮ボロン、ガドリニウム、アクチニウム、イリジウム、インジウム、カドミウム、金、サマリウム、ジスプロシウム、ツリウム、ハフニウム、ユーロピウム、ロジウムなどが有り、燃料集合体の中の原子燃料の種類に応じて選択される。
【0007】
更に、単位ラックセルの2対の細幅格子板は、長手方向に延びた両側縁に所定の位置関係で形成された切欠き及び突起を備え、これら切欠き及び突起が互いに嵌合して前記細幅格子板が組み立てられて単位ラックセルが構成される。更にそれらの複数の単位ラックセルは、互いに相補的な関係にある四隅部突起及び四隅部凹所をそれぞれ備えた2種のユニットセルの群からなっていて、2種のユニットセルは交互の列を形成するように前記四隅部突起及び四隅部凹所を互いに組み合わされて連結され、全体として市松模様状配置のラック組立体を構成する。そして、その市松模様状配置の最外周に位置し隣接する前記単位ラックセルを接続板で連結し、その接続板と互いに隣接するユニットセルとで、別の燃料集合体収容空間を画成する。更には、前記格子板は、ラック組立体が設置される建屋の強度特性に対応した方向の厚さを大きくして耐震強度を高められる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。先ず、図1を参照するに、本発明によるラック組立体30は、2種類の単位ラックセル即ちユニットセル40,50を有する。理解を助けるため、図においてユニットセル40の上面には平行斜線、ユニットセル50の上面には格子線がそれぞれ施されているが、ユニットセル40,50の上部は燃料集合体を受け入れるべく十分に開放されている。これらのユニットセル40,50は、図に示されるごとく市松模様状に配置され、図示しない貯蔵プールの底面に固定されるベース板31の上に林設されている。ユニットセル40,50の全高は、前述の従来のものと等しい値Lを有し、その配置の最外周に位置して互いに隣接するユニットセル40及びユニットセル50は、それぞれ接続板33,35によって接続される。ユニットセル40,50及び接続板33,35によって囲まれて画成された空白部37,39は、何の印も付されていないが角柱状の空間を有しており、図示しない照射済み燃料集合体の収容セルとして使用される。
【0009】
図2にユニットセル40の詳細構造が分解図として示されている。図において、2種の格子板41,43がそれぞれ2枚互いに対向して用いられて、これらはボロン添加ステンレス鋼の板材からできている。格子板43の長さは全高Lと等しい値であり、長さ方向に間隔を置いて数対の突起43aが長さl1で側縁に突出形成されている。格子板43の幅はAであるが、突起43aのある部分ではBとなる。幅Aはユニットセル40の内法幅寸法と同じである。その突起43aを受け入れる長さl1(公称)の切欠き41aが格子板41の両側縁に形成されている。突起43aの高さ及び切欠き41aの深さは、相手方の格子板41,43の肉厚と等しい。格子板41の両側縁には更に、組立用切欠き41bが長さl2で形成されている。この切欠き41bは、図において一対のみ図示されているが、全長においては複数対程度設けられる。このような格子板41,43を突起43aと切欠き41aを嵌め合わせて組み立てると、図4に示すようなユニットセル40が形成される。図4から理解できるように、切欠き41bの両側には、長さl3の無欠損の四隅部が形成されていて、前述のようにユニットセル40の長手方向の複数箇所において、切欠き41bによる凹み乃至凹所47が形成されることとなる。格子板41,43を溶接により接合する場合の溶接長は、その全長(全高Lに対応)に亙って連続的に形成する必要は無く、断続溶接としても十分な強度が確保できる。例えば、収容される燃料集合体の燃料棒支持グリッド位置(図示省略)のみで溶接を行っても、十分な耐震強度が得られる。
【0010】
ユニットセル50もユニットセル40と同様の構造になるが、図3に示されるようにこれを構成する格子板51、53の形状は、格子板41,43とは異なっている。その異なった部分を中心に説明すると、格子板51は数対の突起51aを両側縁に有するが、その長さはユニットセル40の切欠き41bの長さl2と等しい。そして、突起51aは格子板51の上端面からの距離l3の点から始まっている。更に、突起51aの途中には切欠き51bが形成され、この切欠き51bに嵌合する突起53aが格子板53の対応位置に形成されている。このような格子板51,53を、突起53aが切欠き51bに嵌まるように組み立てると、図4に示すようなユニットセル50となる。図から分かるように、ユニットセル50は、四隅部に凹所55と突起57とを交互に形成している。突起57は、格子板51の突起51aと格子板53の突起53aが組合わさった部分である。このようなユニットセル50の凹所55と突起57と、ユニットセル40の四隅部の突起45と凹所47とを嵌め合わせると図5に概念的に示すような市松模様状配置となる。図2及び図3の格子板41,43,51,53に関する幅A,Bは、図5に示された幅A,Bに対応している。このように配置されたユニットセル40,50は溶接により強固に連結される。
【0011】
図5において示すように、ユニットセル40の列とユニットセル50の列とが同数の場合、市松模様状配置の四隅に2辺が開いた空白部38が発生するが、図6に示すような形状の接続板33、35を図7に示すように組み合わせて側面を閉じ燃料集合体収容空間を画成する。接続板33の形状は、図6の(a)に示されるように、細幅の板材の両側縁に長さl3の凹部33aと長さl2の突部33bが上端から長手方向に交互に形成されたものである。一方、接続板35の形状は、図6の(b)に示されるように、細幅の板材の両側縁に長さl3の突部35aと長さl2の凹部35bとが上端から長手方向に交互に形成されたものである。以上のような接続板33,35の形状からこれらが図7に示す形状に組み立てられることは、当業者に自明であろう。図7において自由な側端となっている接続板33,35は、図5乃至図1から分かるように、それぞれユニットセル40,50の四隅に嵌まり合う。そして、これらは必要な溶接により確りと連結される。なお、接続板33,35は両側縁が段付きの形状になっているが、空白部37,39を覆うものについては、少し幅の広い帯板状に形成し、両側縁をユニットセル40,50にオーバーラップさせて連結するようにしても良い。
【0012】
尚、ユニットセル40を構成する格子板41,43は、対称な平面形状を有するように構成し、結局形状的には2種類の板として形成されたが、例えば図8に示す格子板141のように一側縁に切欠き145、他側縁に突起147を規則的に形成すれば、一種類の格子板141を4枚使用することによりユニットセル40を構成することもできる。同様に、対称な平面形状を有する格子板51,53の代わりに図9に示すような格子板151を4枚使用してユニットセル50を形成することもできる。このように、本発明のユニットセルを形成する格子板の組み合わせは、種々のものが選択できる。尚、図9における符号155,157は、それぞれ切欠き及び突起であり、互いに填まり合う形状寸法を有している。
【0013】
又、ラック組立体30が設置される建屋の形状次第では、入力される地震波の方向により地震力が増減することもある。このような場合には、格子板や接続板などの構成部材の肉厚を一様にせずに、負担する地震力の大きさにより大きくしたり、小さくしたりして適性強度を確保し、全体の重量を最小化してもよい。
又、本発明は、照射済みの燃料集合体の保管、収容に限らず、未使用の燃料集合体の保管、輸送等の容器などに適用できることは勿論である。
【0014】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、2対の格子板からなるユニットセルを多数製作し、これらを平面形状が市松模様状配置になるように組み立てて行けばラック組立体を構成できるので、複雑な組立作業及び特殊治具を必要とせずに製作コストを低減することができる。しかも、単位ラックセルとして2種類のユニットセルを使用するとしても、格子板の形状の種類は最小で済み、素材加工コストも最小で済ますことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の全体形状を示す全体斜視図である。
【図2】前記実施形態の要部の分解斜視図である。
【図3】前記実施形態の別の要部の分解斜視図である。
【図4】前記実施形態の要部の配置を示す部分斜視図である。
【図5】前記実施形態の概念配置を示す平面図である。
【図6】前記実施形態の構成部材を示す部分斜視図である。
【図7】前記実施形態の構成部材を示す部分斜視図である。
【図8】前記実施形態の部分的代替形状を示す分解斜視図である。
【図9】前記実施形態の部分的代替形状を示す分解斜視図である。
【図10】従来構造を示す一部切欠き全体斜視図である。
【図11】前記従来構造の部分分解斜視図である。
【図12】前記従来構造の部分平断面図である。
【符号の説明】
30 ラック組立体
31 ベース板
33 接続板
33a 凹部
33b 突部
35 接続板
35a 突部
40 ユニットセル
41 格子板
41a 切欠き
41b 切欠き
43 格子板
43a 突起
45 突起
47 凹所
50 ユニットセル
51 格子板
51a 突起
51b 切欠き
53 格子板
53a 突起
55 凹所
57 突起
141 格子板
145 切欠き
147 突起
151 格子板
155 切欠き
157 突起[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a facility or apparatus for storing or storing a nuclear fuel assembly.
[0002]
[Prior art]
The so-called spent fuel, which has completed predetermined combustion in the nuclear reactor, continues to emit feasible decay heat and radiation and is generally stored in water and cooled. In addition, the so-called irradiated fuel, which is not a spent fuel but is once subjected to combustion in a nuclear reactor core and irradiated with neutrons, is also under the same conditions as nuclear, so it needs to be stored. Are treated similarly. Such a fuel represented by irradiated fuel is generally stored in a
[0003]
An outline of the structure of this
[0004]
Since the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the rack having the structure described above, since there are few types of lattice plates and both are structurally assembled using a combination of protrusions and slits, a structurally strong rack can be obtained. However, there is a problem that it requires a workable time and a special jig. Furthermore, it is necessary to make many slits with a narrow width on one large area lattice plate, but the formation of such slits is troublesome in machining, and a large manufacturing cost is unavoidable. there were.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a rack assembly for a nuclear reactor fuel assembly that has a simple structure and does not require much work time for assembly and production, and that is low in production cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, according to the present invention, an irradiated nuclear reactor fuel assembly rack assembly is opposed to unit rack cells or unit cells that define an internal space for individually receiving the nuclear reactor fuel assembly. The unit rack cells are arranged in a checkered pattern in the diagonal direction of the flat cross section and connected to each other. The narrow grid plate is generally made of a steel plate, preferably a stainless steel plate. The stainless steel plate contains or adds a neutron absorbing material such as boron, or contains or adds a neutron moderating material such as a hydrogen compound, which is suitable for densely storing fuel assemblies. is there. Materials other than stainless steel plates include aluminum, copper, other non-ferrous metals including sintered metals, steel materials including carbon steel and sintered metals, composite materials thereof, ceramics, and the like. As neutron absorbing substances other than boron (natural), concentrated boron, gadolinium, actinium, iridium, indium, cadmium, gold, samarium, dysprosium, thulium, hafnium, europium, boron 10 (B 10 ), Rhodium and the like are selected according to the type of nuclear fuel in the fuel assembly.
[0007]
Further, the two pairs of narrow grid plates of the unit rack cell include notches and protrusions formed in a predetermined positional relationship on both side edges extending in the longitudinal direction, and the notches and protrusions are fitted to each other to form the narrow lattice plate. A unit grid cell is constructed by assembling the width grid plates. Further, the plurality of unit rack cells are composed of a group of two types of unit cells each having four corner projections and four corner recesses that are complementary to each other, and the two unit cells are arranged in alternating rows. The four corner projections and the four corner recesses are combined and connected to form a rack assembly having a checkered pattern as a whole. Then, the adjacent unit rack cells located on the outermost periphery of the checkered pattern arrangement are connected by a connection plate, and another fuel assembly housing space is defined by the connection plate and the unit cells adjacent to each other. Furthermore, the lattice plate can be increased in seismic strength by increasing the thickness in the direction corresponding to the strength characteristics of the building where the rack assembly is installed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, referring to FIG. 1, a
[0009]
FIG. 2 shows the detailed structure of the
[0010]
The
[0011]
As shown in FIG. 5, when the number of
[0012]
The
[0013]
Further, depending on the shape of the building where the
In addition, the present invention is not limited to storage and storage of irradiated fuel assemblies, but can of course be applied to containers for storage and transportation of unused fuel assemblies.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a rack assembly can be configured by manufacturing a large number of unit cells made up of two pairs of lattice plates and assembling them so that the planar shape is a checkered pattern. Further, the manufacturing cost can be reduced without requiring complicated assembly work and special jigs. In addition, even if two types of unit cells are used as the unit rack cell, the shape of the lattice plate can be minimized, and the material processing cost can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing an overall shape of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the embodiment.
FIG. 3 is an exploded perspective view of another main part of the embodiment.
FIG. 4 is a partial perspective view showing an arrangement of a main part of the embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a conceptual arrangement of the embodiment.
FIG. 6 is a partial perspective view showing components of the embodiment.
FIG. 7 is a partial perspective view showing components of the embodiment.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a partial alternative shape of the embodiment.
FIG. 9 is an exploded perspective view showing a partial alternative shape of the embodiment.
FIG. 10 is an overall perspective view with a partially cutaway showing a conventional structure.
FIG. 11 is a partially exploded perspective view of the conventional structure.
FIG. 12 is a partial plan sectional view of the conventional structure.
[Explanation of symbols]
30
Claims (5)
前記2対の細幅格子板は、それぞれ長手方向に延びた両側縁に所定の位置関係で形成された切欠き及び突起を備えており、
前記切欠き及び突起が互いに組み合わされて前記単位ラックセルが組み立てられていて、
前記複数の単位ラックセルの群は、互いに相補的な関係にある四隅部突起及び四隅部凹所をそれぞれ備えた2種のユニットセルから構成されていて、
前記2種のユニットセルは、交互の列を形成するように前記四隅部突起及び四隅部凹所を互いに組み合わせて連結され、全体として前記市松模様状配置を形成していることを特徴とする原子炉燃料集合体用ラック組立体。Unit rack cells that individually receive the reactor fuel assemblies are composed of two pairs of narrow grid plates facing each other, and a plurality of the unit rack cells are arranged in a checkerboard pattern in the diagonal direction of the plane cross section and connected to each other. Do Te Ri,
The two pairs of narrow grid plates each include a notch and a protrusion formed in a predetermined positional relationship on both side edges extending in the longitudinal direction,
The unit rack cell is assembled by combining the notches and protrusions with each other,
The group of the plurality of unit rack cells is composed of two types of unit cells each having four corner projections and four corner recesses that are complementary to each other,
The two types of unit cells are connected by combining the four corner projections and the four corner recesses so as to form alternating rows, and form the checkered pattern arrangement as a whole. Rack assembly for reactor fuel assembly.
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