JP2019158399A - 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することができ、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、一対のプレート２１，２２の一方のプレートから他方のプレートに向けて山形形状に突出する第一補強部が設けら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であり、１組のアルミニウム部材を噛み合わせることによって水ギャップを形成している。特許文献４では、一方の面は平面で他方の面には長手方向に延在する凸部を有するアルミニウム合金製のバスケットプレートを用いており、バスケットプレートの凸部を向かい合わせるように配置することで、２枚の板材によって水ギャップの形成が可能となる。

特開２００１−１０８７８８号公報 特開２００６−２００９３９号公報 特開２００６−１０５７４１号公報 特開２０１４−１６３２３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が、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り、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、断面形状が凹形状のアルミニウム合金板を用いるため製造コストが高くなる可能性がある。

本発明は、組み立てが容易で経済的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、前記一対のプレートの一方のプレートから他方のプレートに向けて山形形状に突出する第一補強部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、組み立てが容易で経済的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。 バスケットを構成するバスケットプレートおよび第一補強部を示す模式拡大斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットの構成の一部を示す模式拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。 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を構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。 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を構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。 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斜視図である。 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を構成するバスケットプレート、第一補強部を示す模式拡大斜視図である。 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を構成するバスケットプレート、第一補強部を示す模式拡大斜視図である。 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斜視図である。 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斜視図である。 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構成の一部を示す模式拡大斜視図である。 本発明の第１２実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および伝熱板を示す模式拡大斜視図である。

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つずつ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（隙間）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の内周面１０ａに接触する長さ、あるいは収納容器本体１０の内周面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をボロン含有ステンレス鋼で形成してある。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することや、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、上下対称の矩形形状とされた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の長手方向に所定の間隔を空けて寸法公差の範囲内で同じ位置に形成されている。切り込み２６は、図２に示すように、各区画部１１の角部４か所に位置するように配置されている。切り込み２６には、組付け時に水ギャップ２５を形成して対向配置された一対のプレート２１，２２を差し込むことが可能である。

ここで、バスケットプレート２０の軸方向の長さ（以下、「高さ」という）をＬ１、切り込み２６の高さをＬ２、幅をＬ３とした場合に、基本的にはＬ２＝（１／４）×Ｌ１に設定されている。なお、組み立ての製造公差等を考慮して、Ｌ２≧（１／４）×Ｌ１とすることで、バスケットプレート２０を積み重ねたときに収納容器本体１０の軸方向に略隙間のないバスケット構造とすることができる。

また、水ギャップ２５を含む２枚のプレート２１，２２の最外幅（水ギャップ２５の幅とプレート２１，２２の２枚の板厚の和）をＬ４とした場合に、嵌め合わせて組み立てができるように、切り込み２６の幅Ｌ３は、Ｌ３＞Ｌ４に設定してある。Ｌ３の値は数ｃｍであり、Ｌ３とＬ４との差は、例えば１ｍｍである。

水ギャップ２５には、バスケットプレート２０と別体に形成された第一補強部としての補強部材３０が配置されている。補強部材３０は、炭素鋼で形成されている。補強部材３０は、一方のプレート２１から他方のプレート２２に向けて山形形状（略台形状）に突出する形状を備えている。補強部材３０は、一方のプレート２１側に配置される基部３１と、基部３１に連続して他方のプレート２２側に立ち上がる傾斜部３２と、傾斜部３２に連続して他方のプレート２２側に配置される頂部３３と、を有している。基部３１には、切り込み２６と対応する位置に、同形状の切り込み３６が形成されている。

補強部材３０は、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。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配置されており、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。

バスケット１２を作成する際には、図４に示すように、収納容器本体１０の軸方向（積層方向）にプレート２１，２２の切り込み２６と補強部材３０の切り込み３６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同士および補強部材３０同士を嵌め合わせる。そして、バスケットプレート２０と補強部材３０とで収納容器本体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てバスケット１２を作成する。

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おり、所定の遊度を備えている。これにより、使用済み燃料集合体１００の装荷によるバスケットプレート２０の熱膨張に好適に対応することが可能である。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。

なお、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、移動もしくは弾性変形することで、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。仮に補強部材３０を有さない場合は、いずれか１枚のプレート２１（２２）で荷重を支持する必要があるが、本実施形態では、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、プレート２１，２２の板厚を薄くすることができる。これにより、バスケット１２の外周寸法を小さくできる。これにより、軽量化した経済的な使用済み燃料収納容器１が得られる。

また、中空部材等を用いたバスケットプレートのような特殊な高価な部材を使用せずに、プレス加工等による板材で水ギャップ２５を有するバスケット１２を製作できるので経済的である。
さらに、本実施形態では、バスケットプレート２０と補強部材３０とが接合していないので、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，バスケットプレート２０および補強部材３０の高さおよび軸方向に直交する方向の長さは、寸法公差の範囲で同じであることが好ましい。

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、水ギャップ２５が軸方向（鉛直方向）に開口しているため、水中で使用済み燃料集合体１００を装荷した後に実施する水の排出作業が行い易い。さらに，装荷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が軸方向に開口しているため、収納容器本体１０の内部で気体の自然対流が発生する効果により、除熱性能の向上が期待できる。

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を配置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。

なお、本実施形態では、バスケットプレート２０はボロン含有ステンレス鋼、補強部材３０は炭素鋼で形成したが、補強部材３０をアルミ合金あるいはボロン含有アルミ合金で形成することもできる。この場合は、炭素鋼を使用したときよりもバスケット１２の伝熱性能が向上する。また、プレート２１をボロン含有ステンレス鋼、プレート２２をアルミニウム合金あるいはボロン含有アルミニウム合金にすることもできる。この場合は、さらにバスケット１２の伝熱性能が向上する。

また、使用済み燃料集合体１００を装荷した後、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という効果を利用でき、除熱性能の向上を期待できる。

また、バスケット１２の最外周は収納容器本体１０との間にギャップが自然に構成されているので、その部分を通常のプレートより厚みのある１枚のバスケットプレートで構成することもできる。この構成にすると、バスケット１２の外周寸法をさらに小さくでき、軽量化した経済的な使用済み燃料収納容器１が得られる。

（第２実施形態）
図５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５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バスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、水ギャップ２５内に配置される補強部材３０を、対向する２つの第一補強部、第二補強部で構成した点である。第一補強部は、バスケットプレート２０と別体に構成された補強部材３０Ａであり、また、第二補強部は、同じくバスケットプレート２０と別体に構成された補強部材３０Ｂである。

補強部材３０Ａは、一方のプレート２１から他方のプレート２２に対して山形形状に突出している。補強部材３０Ａは、一方のプレート２１側に配置される基部３１ａと、基部３１ａに連続して他方のプレート２２側に立ち上がる傾斜部３２ａと、傾斜部３２ａに連続して他方のプレート２２側に配置される頂部３３ａと、を有している。基部３１ａには、切り込み２６と対応する位置に、同形状の切り込み３６が形成されている。

補強部材３０Ｂは、他方のプレート２２から一方のプレート２１に対して山形形状に突出している。補強部材３０Ｂは、他方のプレート２２側に配置される基部３１ｂと、基部３１ｂに連続して一方のプレート２１側に立ち上がる傾斜部３２ｂと、傾斜部３２ｂに連続して一方のプレート２１側に配置される頂部３３ｂと、を有している。基部３１ｂには、切り込み２６と対応する位置に、同形状の切り込み３６が形成されている。

本実施形態では、補強部材３０Ａの山形形状を構成する第一傾斜部としての傾斜部３２ａと、補強部材３０Ｂの山形形状を構成する第二傾斜部としての傾斜部３２ｂとが、水ギャップ２５の長手方向に隣接して相互に重なっている。なお、水ギャップ２５の長手方向は、収納容器本体１０の軸方向に直交する方向である。

また、補強部材３０Ａの頂部３３ａは、補強部材３０Ｂの基部３１ｂに対向して接触している。同様に、補強部材３０Ｂの頂部３３ｂは、補強部材３０Ａの基部３１ａに対向して接触している。

このような補強部材３０Ａと補強部材３０Ｂとは、山形形状に突出する向きが異なるだけで同一の構成である。したがって、補強部材３０Ａを作成することで、これを補強部材３０Ｂとして兼用することができる。

以上説明した第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。本実施形態では、プレート２１（２２）から補強部材３０Ａ（３０Ｂ）に対して伝わる荷重を受ける面積（厚み）が増えるほか、冷却性能を向上できる。また、使用済み燃料集合体１００から発生するγ線に対する遮へい効果を高めることができる。

なお、補強部材３０Ａ，３０Ｂの形状は、これに限定されず、向かい合って互いに係合可能な傾斜部３２ａ，３２ｂを備えていればよく、もしくは係合可能な傾斜部３２ａ，３２ｂに相当する部分を備えていればよい。

（第３実施形態）
図６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６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バスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態では、水ギャップ２５内に配置される補強部材３０Ｃを、収納容器本体１０の軸方向に積層される２つの第一補強部、第二補強部で構成している。第一補強部は、バスケットプレート２０と別体に構成された補強部材３０Ｃ１であり、また、第二補強部は、同じくバスケットプレート２０と別体に構成された補強部材３０Ｃ２である。

補強部材３０Ｃ１は、一方のプレート２１から他方のプレート２２に対して山形形状に突出している。補強部材３０Ｃ１は、一方のプレート２１側に配置される基部３１ｃと、基部３１ｃに連続して他方のプレート２２側に立ち上がる傾斜部３２ｃと、傾斜部３２ｃに連続して他方のプレート２２側に配置される頂部３３ｃと、を有している。基部３１ｃには、切り込み２６と対応する位置に、同形状の切り込み３６が形成されている。

補強部材３０Ｃ２は、他方のプレート２２から一方のプレート２１に対して山形形状に突出している。補強部材３０Ｃ２は、他方のプレート２２側に配置される基部３１ｃと、基部３１ｃに連続して一方のプレート２１側に立ち上がる傾斜部３２ｃと、傾斜部３２ｃに連続して一方のプレート２１側に配置される頂部３３ｃと、を有している。基部３１ｃには、切り込み２６と対応する位置に、同形状の切り込み３６が形成されている。

積層方向に隣接する補強部材３０Ｃ１と補強部材３０Ｃ２とは、対向する傾斜部３２ｃ，３２ｃ同士が交差する状態で当接することにより積層方向に積層されている。
なお、同じ向きで複数個積層した後、向きを変えて積層してもよく、その組み合わせは限定しない。

このような補強部材３０Ｃ１および補強部材３０Ｃ２とは、山形形状に突出する向きが異なるだけで同一の構成である。したがって、補強部材３０Ｃ１を作成することで、これを補強部材３０Ｃ２として兼用することができる。

以上説明した第３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、使用済み燃料収納容器１の全体において、バスケットプレート２０と補強部材３０Ｃ１（３０Ｃ２）とが接触する面積が使用済み燃料集合体１００の一辺の長手方向（上下方向、バスケットプレート２０の積層方向）に均等になる。したがって、収納容器本体１０の軸方向に直交する方向に荷重が生じた際に、バスケットプレート２０に均等に荷重を分散させることができる。これにより、バスケットプレート２０のたわみ量を低減させることができる。

（第４実施形態）
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７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バスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態は、第３実施形態の変形例であり、補強部材３０Ｃ１と補強部材３０Ｃ２とに係合部としての係合溝３７ｃをそれぞれ設け、これらの係合溝３７ｃを相互に係合させて積層したものである。

係合溝３７ｃは、傾斜部３２ｃにおいて、積層方向に対応する位置に形成されている。ここで、バスケットプレート２０の高さをＬ１、切り込み２６の高さをＬ２、幅をＬ３とし、さらに、補強部材３０の高さをＬ７０、切り込み３６の高さをＬ７１、幅をＬ７３、係合溝３７ｃの高さをＬ７２とした場合に、Ｌ７０＝Ｌ１＋（２×Ｌ７２）の関係としてある（組み立てに必要な製造公差は考慮する。以下、このことを「製造公差の範囲内で」と呼称する）。
また、補強部材３０Ｃの切り込み３６の高さＬ７１は、製造公差の範囲内でＬ７１＝Ｌ２＋Ｌ７２の関係としてある。また、切り込みの幅Ｌ７３は、製造公差の範囲内でＬ７３＝Ｌ３としてある。

なお、各補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２において、山形形状の突出部は、使用済み燃料集合体１００を収納する区画部１１の一辺ごとに１つ以上配置されることが好ましい。また、バスケットプレート２０からの荷重に耐えることが可能であれば、各補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の高さＬ７０および板厚は限定されない。係合溝３７ｃは、補強部材３０Ｃ１３０Ｃ２を積層方向に係合することができれば、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の上端または下端のいずれかに、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の高さＬ７０とバスケットプレート２０の高さＬ１との差以上の高さを、係合溝３７ｃの高さとして形成してもよい。

このような第４実施形態によっても、前記した第１実施形態および第３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３０Ｃ１，３０Ｃ２自体が積層方向に係合されるので、バスケットプレート２０から受ける荷重を積層方向に分散でき、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の変形を抑制できる。また、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の積層方向の高さが前記第３実施形態（図３参照）のものに比べて高くなっている。これにより、バスケットプレート２０との接触面が増加して冷却性能を向上できるとともに、使用済み燃料集合体１００から発生するγ線に対する遮へい効果を高めることができる。

（第５実施形態）
図８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を構成するバスケットプレート、第一補強部および第二補強部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態は、第３実施形態の変形例であり、バスケットプレート２０の積層位置と補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の積層置とを積層方向に異なる位置としたものである。

本実施形態の補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２では、組み付け用の切り込み３６ｃ１が基部３１ｃの略中央部から下端にかけて長く形成されている。
補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の高さＬ８０は、バスケットプレート２０の高さＬ１と等しく、切り込み３６ｃ１の高さＬ８１は、Ｌ８１＝（３／４）×Ｌ１となっている。なお、幅はバスケットプレート２０の切り込み２６の幅と等しい。
なお、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２の高さＬ８０は、Ｌ８０≧Ｌ１、特にＬ８０≧２×Ｌ１としてもよく、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２が固定されれば、Ｌ８１の寸法は限定されない。

このような第５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、高さ方向におけるバスケットプレート２０と補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２のそれぞれの積層位置が、バスケットプレート２０の高さの半分ずれた位置となっている。これによって、仮に、バスケットプレート２０の積層位置がずれた際に、補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２によってそのずれを軽減することができる。

また、バスケット１２を形成する際に、バスケットプレート２０を単独で格子状に組み付けた後に、形成される水ギャップ２５内に補強部材３０Ｃ１，３０Ｃ２を上側から順次差し込むことで、バスケット１２を一段づつ形成することができる。したがって、バスケット１２を容易に製作することが可能となる。

（第６実施形態）
図９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。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、バスケットプレート２０および補強部材３０を積層するための２種類の切り込み２６ｅ，２６ｄを設けたものである。

バスケットプレート２０および補強部材３０には、長手方向に間隔を空けて、製造公差の範囲内で２種類の幅を有する切り込み２６ｅ，２６ｄが設けられている。切り込み２６ｅ，２６ｄは、バスケットプレート２０および補強部材３０の上下対称位置に形成されている。

切り込み２６ｅの幅Ｌ９０は、製造公差の範囲内でプレート２２の板厚と補強部材３０の基部３１の板厚との和に等しい。また、切り込み２６ｄの幅Ｌ９１は、製造公差の範囲内でプレート２１の板厚に等しい。
なお、本実施形態では、プレート２２と補強部材３０の基部３１の板厚とを同じにしたが、異なる板厚としてもよく限定されない。

このような第６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、バスケット１２を組み立てる際に、バスケットプレート２０の各プレート２１，２２および補強部材３０の位置決めが容易になる。したがって、バスケット１２を容易に製作することが可能となる。

（第７実施形態）
図１０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のバスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態では、補強部材３０の長手方向の端部をプレート２２に固定している。

補強部材３０は、長手方向の端部にプレート２２に対して予め固定される固定部３８を備えている。固定部３８は、溶接によってプレート２２に固定されている。固定部３８は、プレート２２の端部よりも内側に位置しており、プレート２２の端部よりも長手方向内側にてプレート２２に固定されている。なお、収納容器本体１０に対してプレート２２が干渉しなければ、プレート２２の端部にて補強部材３０の固定部３８が固定される構成でもよい。また、補強部材３０は対向しているプレート２１に対して固定されていない。

本実施形態では、補強部材３０が溶接されたプレート２２を設置した後に、もう片方のプレート２１を設置し、これらを積層していくことで、バスケット１２を製作することができる。組付時には補強部材３０の位置決めを簡易化することが可能となり組み立てが容易となる。なお、本実施形態では、プレート２２と補強部材３０とをしっかりと溶接しているが、これに限られず、組み立て時にこれらが一体となっていればよいので、仮止め程度に溶接を行って積層するようにしてもよい。このときの仮止め部分は、組み立て後に分離しても問題ない。このように構成することによっても、組み立て時の部材の点数が少なくなるので、バスケット１２の組み立てを簡易化することが可能となる。

また、図１０では固定部３８を補強部材３０の長手方向の端部としたが、これに限られることはなく、プレート２２に対して補強部材３０が固定されるものであれば、端部以外の場所に設けてもよい。この場合、例えば、端部以外の場所の複数箇所において、嵌め合い等によってプレート２２に補強部材３０が固定される構造を採用することができる。

このような第７実施形態によっても、前記した第１実施形態と同様の水ギャップ２５を備えた構造、および作用効果を奏することができる。本実施形態では、補強部材３０がプレート２２に対して固定され、１つの部材として構成されるので、組付時の作業工程が少なくなり、経済的なバスケット１２を製作できる。
なお、本実施形態では、他方のプレート２２に対してのみ補強部材３０を固定しているが、両側のプレート２１，２２と補強部材３０とを固定して一体型のバスケットプレートを製作し、そのバスケットプレートを嵌め合わせてバスケット１２を構成することも可能である。その場合は部品点数がさらに少なくなるので、より容易に使用済み燃料集合体１００用のバスケット１２を構成でき、経済的な使用済み燃料収納容器１を提供できる。

（第８実施形態）
図１１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１１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を構成するバスケットプレート、第一補強部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態では、水ギャップ２５に個別に補強部材３０を配置したものである。

補強部材３０の軸方向の長さ（高さ）は、プレート２１，２２の軸方向の長さ（高さ）と等しくなっている。なお、補強部材３０の軸方向の長さ（高さ）は、プレート２１，２２の軸方向の長さ（高さ）の整数倍であってもよい。また、図１１では一例として、水ギャップ２５の長手方向の長さは使用済み燃料集合体１００を収納する区画部１１の幅と等しく形成したが、その幅よりも短い長さであればよい。

このような第８実施形態によっても、前記した第１実施形態と同様の水ギャップ２５を備えた構造、および作用効果を奏することができる。さらに、バスケットを組み立てる際には、プレート２１，２２を組み付けた後に、形成された水ギャップ２５に補強部材３０を挿入することも可能である。本実施形態では、切り込みを嵌め合わせる箇所が少なくなるので、バスケット１２を容易に製作することが可能となる。

（第９実施形態）
図１２、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１２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斜視図である。本実施形態では、収納容器本体１０の内周面１０ａに、バスケットプレート２０の端部を配置する溝部４０を設けたものである。

図１２，図１３に示すように、バスケットプレート２０の長手方向の端部には、水ギャップ２５に挿入される挿入部５２を備えた固定部材５０が配置されている。
補強部材３０の端部は、図１２に示すように、プレート２１，２２より長手方向に短く形成することで、固定部材５０の挿入部５２と干渉しないようになっている。
また、固定部材５０は、図１３に示すように、一組のプレート２１，２２の高さと同じ高さに構成されている。

溝部４０には、図１２に示すように、プレート２１，２２の端部とこれに取り付けられた固定部材５０とが挿入される。なお、固定部材５０の高さは、前記したように一組のプレート２１，２２の高さと同じとしたが、それより長く形成してもよい。また、固定部材５０の横断面形状についても、補強部材３０の端部を保持することが可能な非対称形状を有するものであってもよい。

以上のような第９実施形態によれば、バスケット１２を収納容器本体１０内に精度よく配することができる。なお、本実施形態のような固定部材５０を使用しないで、溝部４０の内側にプレート２１，２２の端部と補強部材３０の端部を配置してバスケット１２を構成することも可能である。

（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斜視図である。本実施形態では、バスケット１２の最下端に位置するバスケットプレート２０に、水ギャップ２５内に連通する孔部としての切欠き２８が設けられている。

最下端部のバスケットプレート２０（プレート２１，２２）および最下端の補強部材３０には、切欠き２８が形成されている（補強部材３０の切欠き２８は不図示）。つまり、バスケット１２は、収納容器本体１０の底面と接する部分に切欠き２８を有している。

切欠き２８は、略矩形であり、使用済み燃料集合体１００が収納される区画部１１と水ギャップ２５とが連通する流路として機能する。なお、切欠き２８は、孔状に形成してもよく、形状や個数についても限定しない。
なお、最下端のプレート２１，２２および補強部材３０は、これよりも上の段となる２段目以降のプレート２１，２２および補強部材３０に比べ、積層方向の高さ（長さ）が短くなっているものを示した。しかし、プレート２１，２２および補強部材３０の高さは、特に限定しない。

このような第１０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、収納容器本体１０の底部において、区画部１１と水ギャップ２５とが連通しているため、装荷後の水の排水時において、この切欠き２８を通して水ギャップ２５の水を円滑に排水することが可能となる。これにより、排水時間を低減させることができる。
また、バスケット１２内の使用済み燃料集合体１００から発生する崩壊熱によって、収納容器本体１０内では、軸方向に気体の自然循環が励起されるが、その場合に、切欠き２８による流動抵抗の低減が期待できる。したがって、気体等の自然循環流量が増加して除熱性能の向上が期待できる。

（第１１実施形態）
図１５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構成の一部を示す模式拡大斜視図である。本実施形態では、プレート２１ａ，２２ｂに一体的に第一補強部および第二補強部が設けられている。

プレート２１ａには、プレート２２ｂ側に向けて山形形状に突出する第一補強部６０ａが設けられている。第一補強部６０ａは、基部６１ａと、基部６１ａに連続して他方のプレート２２ｂ側に立ち上がる傾斜部６２ａと、傾斜部６２ａに連続して他方のプレート２２ｂ側に配置される頂部６３ａと、を有している。基部６１ａには、切り込み２６が形成されている。

プレート２２ｂには、プレート２１ａ側に向けて山形形状に突出する第二補強部６０ｂが設けられている。第二補強部６０ｂは、基部６１ｂと、基部６１ｂに連続して一方のプレート２１ａ側に立ち上がる傾斜部６２ｂと、傾斜部６２ｂに連続して一方のプレート２１ａ側に配置される頂部６３ｂと、を有している。基部６１ｂには、切り込み２６が形成されている。

本実施形態では、第一補強部６０ａの一方の傾斜部６２ａと第二補強部６０ｂの一方の傾斜部６２ｂとが、プレート２１ａ，２２ｂの長手方向に隣接して相互に重なっている。そして、山形形状に突出する第一補強部６０ａと山形形状に突出する第二補強部６０ｂとの長手方向側方や内側に、水ギャップ２５が形成されている。
そして、プレート２１ａ，２２ｂで区画される区画部１１内に使用済み燃料集合体１００（不図示）が装荷される。用済み燃料集合体１００からの荷重は、プレート２１ａ，２２ｂで受けることができる。

プレート２１ａ，２２ｂは、長手方向の上端および下端に形成される切り込み２６を相互に係合させることで積層される。
プレート２１ａ，２２ｂとは、山形形状に突出する向きが異なるだけで同一の構成である。したがって、プレート２１ａを作成することで、これをプレート２２ｂとして兼用することができる。なお、第一補強部６０ａ、第二補強部６０ｂの形状および個数は限定しない。また、プレート２１ａ，２２ｂの板厚も限定しない。

このような第１１実施形態でも、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、バスケットプレート２０自体が補強部材として作用するので、別途、補強部材を必要とせず、経済的な使用済み燃料収納容器１が得られる。また、１種類の形状のプレート２１ａ（２２ｂ）だけでバスケット１２を構成することができ、より経済的である。

（第１２実施形態）
図１６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１６は本発明の第１２実施形態に係る使用済み燃料収納容器のバスケットを構成するバスケットプレート、第一補強部および伝熱板を示す模式拡大斜視図である。本実施形態では、プレート２１ａ，２２ａの側面に伝熱板７０を配置している。

伝熱板７０には、切り込み７６が設けてあり、プレート２１，２２と同様に嵌め合わせによってバスケット１２を形成する。
なお、伝熱板７０は水ギャップ２５とは反対側の使用済み燃料集合体１００が格納される側のプレート２１，２２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７０を通じて収納容器本体１０の外側に効率よく伝えることができる。伝熱板７０は、熱伝導率が大きい材料（例えばアルミニウム合金など）が好ましい。
本実施形態例では、伝熱性能が高く、かつ中性子吸収能力が高く臨界防止性能を有するボロン含有アルミニウム合金を使用している。

また、本実施形態では、プレート２１，２２および補強部材３０に、炭素鋼を使用している。炭素鋼は比較的安価で加工しやすく、強度も高いので、プレート２１，２２や補強部材３０の厚みが数ｍｍでも加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体１００から受ける荷重を支持することができる。したがって、経済的な使用済み燃料収納容器１を提供することができる。

また、プレート２１，２２をボロン含有ステンレス鋼、補強部材３０を加工の容易な炭素鋼、伝熱板７０をボロンを含まない安価なアルミニウム合金で構成することもできる。
また、プレート２１，２２と伝熱板７０とは別部材であるが、プレート２１，２２に伝熱板７０を貼り付けて一体化した部材を使用してもよい。

本実施形態では、強度、伝熱、臨界防止、遮へいの各機能を複数の部材に分担させることができるので、比較的安価な素材で加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の使用済み燃料集合体１００用のバスケット１２を構成でき、経済的である。

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、伝熱板７０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を用いてもよい。

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
２６ 切り込み
２８ 切欠き（孔部）
３０ 補強部材（第一補強部）
３０Ａ 補強部材（第一補強部）
３０Ｂ 補強部材（第二補強部）
３２ａ 傾斜部（第一傾斜部）
３２ｂ 傾斜部（第二傾斜部）
３７ｃ 係合溝（係合部）
３８ 固定部
４０ 溝部
５０ 固定部材
５２ 挿入部
６０ａ 第一補強部
６０ｂ 第二補強部
７０ 伝熱板
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、前記一対のプレートの一方のプレートから他方のプレートに向けて山形形状に突出する第一補強部が設けられていることを特徴とする使用済み燃料収納容器。
2. 前記第一補強部は、前記一対のプレートと別体の部材で設けられ、または前記一対のプレートの少なくとも一方のプレートに一体に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。
3. 前記一対のプレートおよび前記第一補強部の少なくとも一方には、前記バスケットプレートを格子状に組み付けるための切り込み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。
4. 前記一対のプレートの他方のプレートから一方のプレートに対して山形形状に突出する第二補強部と、
   前記第一補強部に設けられ、山形形状を構成する第一傾斜部と、
   前記第二補強部に設けられ、山形形状を構成する第二傾斜部と、を備え、
   前記第一傾斜部と前記第二傾斜部とが前記収納容器本体の軸方向に直交する方向に重なっ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. 前記一対のプレートの他方のプレートから一方のプレートに対して山形形状に突出する第二補強部を備え、
   前記第一補強部と前記第二補強部とは、前記収納容器本体の軸方向に交互に配置されており、
   軸方向に隣り合う前記第一補強部と前記第二補強部とは、山形形状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１に記載の使用済み燃料収納容器。
6. 前記第一補強部および前記第二補強部には、これらを前記収納容器本体の軸方向に組み付けるための係合部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の使用済み燃料収納容器。
7. 前記第一補強部は、前記一対のプレートと別体の部材にて設けられており、
   前記第一補強部は、前記複数のバスケットプレートを格子状に組み付けた後に、前記水ギャップに挿入される部材であ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. 前記第一補強部は、前記一対のプレートと別体の部材で設けられており、前記一対のプレートの一方のプレートに対して固定される固定部を備えており、
   前記一対のプレートの他方のプレートは、前記第一補強部の固定後に前記一対のプレートの一方のプレートに対向配置される部材であ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. 前記収納容器本体の内面には、前記バスケットプレートの端部、または前記バスケットプレートの端部と前記第一補強部の端部とが保持される溝部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。
10. 前記一対のプレートにおける前記収納容器本体の軸方向に直交する端部には、前記水ギャップに挿入される挿入部を備えた固定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。
11. 前記バスケットの最下端に位置する前記バスケットプレートには、前記水ギャップ内に連通する孔部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。
12. 前記一対のプレートの少なくとも一方には伝熱板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。
13. 前記一対のプレートおよび前記第一補強部の少なくとも一方は、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. 前記一対のプレートの他方のプレートから一方のプレートに対して山形形状に突出する第二補強部を備え、
    前記第二補強部は、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。
15. 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１２に記載の使用済み燃料収納容器。

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