JP5781265B2 - 燃料集合体の輸送容器 - Google Patents

Description

本発明は、燃料集合体を収納して輸送する輸送容器に関する。

原子力発電所で用いられる新燃料集合体（未燃焼の燃料集合体：以下、単に燃料集合体と称する）は、燃料製造工場で製造された後、遮蔽や密封などの機能を有した輸送容器に収納された状態で原子力発電所に輸送される。この燃料集合体の輸送時において、輸送中の振動や衝撃が燃料集合体に伝わると、燃料集合体が変形したり、金属接触部の擦れにより傷付きが生じる可能性がある。このため、製品としての健全性・信頼性を損なわないように、輸送容器に対して燃料集合体を確実に固定する必要がある。

そこで、従来の輸送容器では、容器本体内部に燃料集合体を横置きした後、燃料集合体の全長に亘って所定間隔ごとにクランピングフレーム等の固縛部材を取付け固縛していた（たとえば特許文献１を参照）。しかしながら、燃料集合体の全長は約４メートルに及ぶため、固縛作業に手間が掛かる。そのため、燃料集合体の輸送容器への装荷作業に多大な時間を要していた。

これに対して、固縛作業の簡易化を図った輸送容器の一例として、特許文献２に示される輸送容器が知られている。特許文献２に示される輸送容器は、輸送容器内部に複数の燃料集合体を収納するバスケットを備えている。バスケットは、燃料集合体を収容する複数の角管から構成されており、各角管を構成する４つの壁面のうち２つの壁面の各長手方向に沿って、固縛装置が設けてある。固縛装置は、角管の長手方向に沿って所定の間隔をあけて配置され角管内部に進退自在に構成された複数の締付板と、各締付板に連結され、各締付板を進退駆動させる複数の駆動部と、これらの駆動部を連結して同時に回転駆動させる回転軸とから構成されるものであり、バスケットの開口部において操作者が回転軸先端の操作部を操作することによって、回転軸を介して複数の駆動部に回転を伝達し、複数の締付板を同時に進退駆動させるようになっている。また、バスケットを構成する角管の下端部には、燃料集合体の下端部を保持する受台が設置されている。受台は、燃料集合体の先細形状の下端部に合致する凹部形状を有している。

燃料集合体を上記の輸送容器に装荷する際には、まず、輸送容器を縦置きに配置して、バスケットの角管内に燃料集合体を垂直に吊り降ろして挿入する。このとき、燃料集合体の下端部は、角管底部に設置された受台の凹部に誘導されることにより受台に支持される。この後、上述した固縛装置の締付板を駆動させることにより、複数の締付板で燃料集合体を角管の壁面に押し付けて固縛することにより、燃料集合体の装荷作業が終了する。この特許文献２の輸送容器によれば、特許文献１の輸送容器と比べて、燃料集合体の固縛作業を容易に行うことができるため、燃料集合体の輸送容器への装荷作業に要する時間を低減させることが可能となる。

特許第４３２２４２３号公報 特許第３０６９５３６号公報

しかしながら、特許文献２の輸送容器では、燃料集合体を直接バスケットの角管に挿入するため、燃料集合体の下端部を角管の受台に誘導する際、及び、締付板によって燃料集合体の側面を角管の壁面に押圧する際に、燃料集合体に無理な力が掛かったり、角管の壁面や受台と擦れ合うことにより、燃料集合体の健全性・信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容器内部への燃料集合体の装荷作業を容易に行うことができるとともに、燃料集合体の装荷時に燃料集合体に作用する力や擦れに起因する燃料集合体の健全性・信頼性の低下を抑制することのできる燃料集合体の輸送容器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料集合体の輸送容器は、一端に上部開口を有し、他端に下部開口を有する容器本体と、前記上部開口を閉塞する上部蓋部材と、前記容器本体の内部に配置される角管と、燃料集合体の側面を覆った状態で、垂直にした状態の前記角管内部に吊り降ろして挿入される燃料ホルダと、前記角管に設けられ、前記角管内部において前記燃料ホルダを前記角管の内壁面に押し付ける押付部材と、を備え、前記燃料ホルダの一端部を、前記燃料ホルダの内方に向けて傾斜するテーパ状に形成する一方、前記角管の一端部に、前記燃料ホルダの一端部の形状に合致する凹部を有した第１ガイド部材を設けており、前記容器本体は、前記角管が挿入される内筒部と、前記内筒部の壁面のうち前記容器本体が横置きされる場合に底面となる面の内壁面に、前記角管の挿入方向に沿って設けられたガイドレールと、前記角管にばねを介して取り付けられ、かつ、該角管の前記内筒部への挿入の際に前記ガイドレールをスライド可能なスライド板と、前記下部開口を閉塞する下部蓋部材と、前記下部蓋部材と第１ガイド部材との間に設けられた支持ばね機構と、を備え、前記角管を垂直にした状態で前記燃料ホルダを前記角管内部に吊り降ろして挿入すると、前記燃料ホルダの一端部が前記第１ガイド部材の凹部に誘導され、かつ、前記燃料ホルダの装荷作業を行う際に前記角管の荷重を前記支持ばね機構によって受け、さらに、輸送時には前記角管に伝わる振動を抑制することを特徴とする。

この燃料集合体の輸送容器によれば、燃料集合体を収納した燃料ホルダを角管に挿入した際に、燃料ホルダの一端部が角管のガイド部材の凹部に誘導されることにより、燃料ホルダを半自動的に収納位置に位置決めすることが可能となる。その結果、輸送容器内部への燃料集合体の装荷作業を容易に行うことができる。同時に、燃料集合体は、燃料ホルダによって保護された状態で容器本体に装荷されるため、装荷作業時に燃料集合体に作用する力や擦れに起因する健全性・信頼性の低下を抑制することができる。さらに、輸送時においては、燃料ホルダの剛性により燃料集合体の変形が抑制されるため、燃料集合体を押し付け・固定する押付部材の押し付け箇所を、従来と比べて少なくすることができる。その結果、容器本体の内部構造を大幅に簡素化することが可能となる。

次の本発明に係る燃料集合体の輸送容器は、前記燃料ホルダの外周形状及び前記角管の内周形状がともに四角形状を成し、前記燃料ホルダの一端部が前記第１ガイド部材の凹部に誘導されることにより、前記燃料ホルダが前記角管の２つの内壁面に接した状態に配置されるように構成され、前記角管内部において、前記押付部材によって前記燃料ホルダが前記角管の２つの内壁面に押し付けられた状態で収納されることを特徴とする。

この燃料集合体の輸送容器によれば、軽水炉で用いられる燃料集合体を輸送容器に装荷する際の装荷作業を容易に行うことができる。

次の本発明に係る燃料集合体の輸送容器は、前記燃料ホルダが、断面形状がＬ字形状である２枚の板材の端部同士を、蝶番を介して回動自在に連結したものであることを特徴とする。

この燃料集合体の輸送容器によれば、燃料集合体を燃料ホルダに収納する際に、一方のＬ字状鋼板を蝶番を介して回動させることにより、燃料ホルダの内部を開放することができるため、燃料ホルダ内部に燃料集合体を容易に収納することが可能となる。

次の本発明に係る燃料集合体の輸送容器は、前記角管が、アルミニウム又はアルミニウム合金にボロン又はボロン化合物を添加した材料から構成されたものであることを特徴とする。

この燃料集合体の輸送容器によれば、角管が中性子吸収部材と構造強度部材としての機能を兼ね備えるため、容器本体の内部構造をさらに簡素化することが可能となる。

次の本発明に係る燃料集合体の輸送容器は、前記燃料ホルダの他端部を、前記燃料ホルダの内方に向けて傾斜するテーパ状に形成する一方、前記角管の他端部に、前記燃料ホルダの他端部に合致する凹部を有した第２ガイド部材を備え、前記燃料ホルダの一端部が前記第１ガイド部の凹部に誘導され、且つ、前記燃料ホルダの前記他端部が前記第２ガイド部の凹部に誘導されることにより、前記燃料ホルダが前記角管の２つの内壁面に接した状態に配置されるように構成されていることを特徴とする。

この燃料集合体の輸送容器によれば、燃料ホルダの一端部が第１ガイド部材の凹部に誘導されるとともに、燃料ホルダの他端部が第２ガイド部材の凹部に誘導されるため、燃料ホルダの収納位置への位置決めをより確実に行うことが可能となる。

本発明の燃料集合体の輸送容器によれば、燃料集合体を収納した燃料ホルダを角管に挿入した際に、燃料ホルダの一端部が角管のガイド部材の凹部に誘導されることにより、燃料ホルダを半自動的に収納位置に位置決めすることが可能となる。その結果、輸送容器内部への燃料集合体の装荷作業を容易に行うことができる。同時に、燃料集合体は、燃料ホルダによって保護された状態で容器本体に装荷されるため、装荷作業時に燃料集合体に作用する力や擦れに起因する健全性・信頼性の低下を抑制することができる。さらに、輸送時においては、燃料ホルダの剛性により燃料集合体の変形が抑制されるため、燃料集合体を押し付け・固定する押付部材の押し付け箇所を、従来と比べて少なくすることができる。その結果、容器本体の内部構造を大幅に簡素化することが可能となる。

図１は、本実施の形態に係る輸送容器に燃料集合体を装荷した状態を示す断面図である。 図２は、図１に示した輸送容器の下端部を拡大して示した図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、図１に示した輸送容器における燃料ホルダ及び角管の概念図である。 図５は、角管の下端に設置された下部ガイド部材の概略平面図である。 図６は、本実施の形態に係る輸送容器の他の構成例を示す断面図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下実施の形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明に係る燃料集合体の輸送容器（以下、省略して「輸送容器」とよぶ）は、加圧水型原子力プラント（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）の燃料集合体に対して好適である。また、沸騰水型原子力プラント（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）などの原子力プラント全般への適用を除外するものではない。また、本発明に係る輸送容器は、特に燃料集合体の輸送時において好適であるが、貯蔵時の適用が排除されるものではない。さらに、本発明に係る輸送容器は、燃料製造工場で新しく製造されて原子炉に装荷される燃料集合体（新燃料集合体）の輸送に好ましく用いられる。

図１は、本実施の形態に係る輸送容器に燃料集合体を装荷した状態を示す断面図、図２は、図１に示した輸送容器の下端部付近を拡大して示した図、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図、図４は輸送容器内部に収容される燃料ホルダ及び角管の概念図である。図１に例示される輸送容器１０は、燃料製造工場で製造された燃料集合体５０を収納し、原子力発電所まで輸送するために主に用いられるものであり、両端がそれぞれ開口した容器本体１１と、容器本体１１の両端の開口をそれぞれ閉塞する上部蓋部材１２Ａ及び下部蓋部材１２Ｂと、燃料ホルダ２０及び角管３０とを有している。図１に示すように、容器本体１１、上部蓋部材１２Ａ及び下部蓋部材１２Ｂとで形成される内部空間１３が、燃料集合体５０を収納する空間となっており、この内部空間１３に、燃料集合体５０を保持する燃料ホルダ２０及び角管３０等が収容されている。

燃料集合体５０の輸送時には、輸送容器１０は、図１に示すように内部に収納される燃料集合体５０がほぼ水平に保持されるように横置きの状態で輸送される。一方、輸送容器１０に燃料集合体５０を装荷する際には、上部蓋部材１２Ａ側を上、下部蓋部材１２Ｂ側を下にした状態で輸送容器１０を垂直に立て起こし、燃料集合体５０を保持した燃料ホルダ２０を容器本体１１の上部開口から容器内部に吊り降ろす。また、燃料集合体５０を輸送容器１０から取り出す際には、上述した装荷時と同様に輸送容器１０を縦置きにした状態で、燃料集合体５０を保持した燃料ホルダ２０を容器本体１１の上部開口から吊り上げる。以下では、説明の便宜上、輸送容器１０において上部蓋部材１２Ａ側を「上」、下部蓋部材１２Ｂ側を「下」として説明する。

容器本体１１は、γ線を遮蔽する炭素鋼やステンレス鋼等の鋼板によって形成された２重構造の筒状体であり、外筒部１４と、この外筒部１４の内側に配置される内筒部１５とから構成されている。外筒部１４の長手方向に垂直な断面形状は、例えば図３に示すように略正方形状に形成され、内筒部１５の長手方向に垂直な断面形状は正方形状に形成してある。外筒部１４と内筒部１５は、図１及び図２に示すように複数のリブ１６を介して一体化されており、外筒部１４と内筒部１５との間には、輸送容器１０が落下して地面等に衝突した場合の衝撃を吸収する緩衝材１７が充填されている。緩衝材１７としては、たとえば断熱性能を併せ持つウレタンフォーム等が用いられる。なお、容器本体１１内部や、上部蓋部材１２Ａ及び下部蓋部材１２Ｂと緩衝材１７との間に耐火シートを設置するなど、防火機能を付与する処置を施してもよい。

上部蓋部材１２Ａは、容器本体１１の上部開口を閉塞することにより容器本体１１の内部を密封するものであり、γ線を遮蔽するステンレス鋼又は炭素鋼等の鋼板から構成され、その内部には緩衝材１７が封入されている。上述したように、輸送容器１０に燃料集合体５０を装荷する際、及び、輸送容器１０から燃料集合体５０を取り出す際には、輸送容器１０が縦置きされた状態で上部蓋部材１２Ａが取り外され、容器本体１１の上部開口から燃料ホルダ２０（燃料集合体５０）の出し入れが行われる。

下部蓋部材１２Ｂは、容器本体１１の下部開口を閉塞することにより容器本体１１の内部を密封するものであり、上部蓋部材１２Ａと同様にステンレス鋼又は炭素鋼等の鋼板から構成され、その内部には緩衝材１７が封入されている。この下部蓋部材１２Ｂは、輸送容器１０内部のメンテナンス作業等を行う際に取り外して下部開口から作業を行うために設けられたものである。このため、下部蓋部材１２Ｂは燃料集合体５０の装荷時及び取り出し時には取り外されることはなく、容器本体１１の底板として機能する。なお、上記のメンテナンス作業等を必要としない場合あるいは上部開口だけでメンテナンス作業を行える場合には、容器本体１０を有底構造とし、下部蓋部材１２Ｂを省略した構成とすることもできる。

また、容器本体１１の両端部には、上部蓋部材１２Ａ及び下部蓋部材１２Ｂの外側全体を覆う態様で緩衝体１９ａが取り付けてある。緩衝体１９ａは、輸送容器１０が縦置きの状態で垂直、水平または斜めに落下し、地面等に衝突した場合の衝撃を吸収する。さらに、容器本体１０の周面に沿って緩衝体１９ｂが複数箇所取り付けてある（図１では１箇所のみ表示）。緩衝体１９ｂは、輸送容器１０が図１に示す横置きの状態で垂直に落下し、地面等に衝突した場合の衝撃を吸収する。

容器本体１１の内部に収納される燃料集合体５０は、加圧水型原子力プラントで用いられるものであり、複数の燃料棒５１を複数の支持格子５２で束ねて構成されている。燃料棒５１の両方の端部には、それぞれ上部ノズル５３と下部ノズル５４とが配置されている。図３に示すように、燃料集合体５０は、その長手方向に垂直な断面形状が正方形状を成し、この正方形状の外周面が後述する燃料ホルダ２０によって覆われた状態で角管３０の内部に収容される。図１に示すように、燃料集合体５０が容器本体１１の内部空間１３に収納された状態において、上部ノズル５３は容器本体１１の上端側に配置され、下部ノズル５４は容器本体１１の下端側に配置される。

次に、容器本体１１の内部空間１３において燃料集合体５０を保持する機構について詳細に説明する。

燃料ホルダ２０は、炭素鋼やステンレス鋼等の鋼板から構成され、図１に示すようにその長手方向寸法が燃料集合体５０の全長よりも大きく形成された長尺の管状部材である。燃料ホルダ２０は、図３に示すように、その内周形状が燃料集合体５０の外周形状に合致するように形成されており、その長手方向に垂直な断面形状は正方形状を成している。この燃料ホルダ２０は、燃料集合体５０を輸送容器１０に装荷する前に予め燃料集合体５０に装着される。

燃料ホルダ２０は、図４に示すように、その長手方向に垂直な断面形状がＬ字形状を成す２枚の鋼板２１，２２から構成され、各Ｌ字状鋼板２１，２２の長手方向の一端部２１ａ，２２ａ同士が、蝶番２９を介して回動自在に連結されている。また、燃料ホルダ２０の下端部２３は、図２及び図３に示すように、燃料ホルダ２０の内方に向けて傾斜するテーパ状、すなわち、先端（下方）に向けて先細りとなる形状に形成してある。以下では、燃料ホルダ２０の下端部２３を下部テーパ部２３とよぶことにする。下部テーパ部２３における４つの傾斜面の傾斜角度は同じ角度に形成してある。ここで、傾斜角度とは、燃料ホルダ２０の長手方向が鉛直方向となるように燃料ホルダ２０を縦置きにした状態において、傾斜面と水平面とのなす角度である。なお、燃料集合体５０を固定する構造として、燃料集合体５０の構造強度に優れる支持格子５２、上部ノズル５３および下部ノズル５４のいずれか一つ以上において、燃料ホルダ２０に当接する突起部（図示せず）をＬ字状鋼板２１，２２に設けてもよい。

同様に、燃料ホルダ２０の上端部２８は、燃料ホルダ２０の内方に向けて傾斜するテーパ状、すなわち、先端に向けて先細りとなる形状に形成してある。以下では、燃料ホルダ２０の上端部２８を上部テーパ部２８とよぶ。上部テーパ部２８における４つの傾斜面の傾斜角度は同じ角度に形成してある。

この燃料ホルダ２０に燃料集合体５０を収納する際には、図４に示すように、一方のＬ字状鋼板２１を開放し、他方のＬ字状鋼板２２の内面に燃料集合体５０の２面を接触させた状態で配置した後、一方のＬ字状鋼板２１を回転させ、それぞれのＬ字状鋼板２１，２２の他端部２１ｂ，２２ｂ同士を図示しない連結具で連結して閉じる。これにより、燃料ホルダ２０の装着が完了し、燃料集合体５０の周囲が燃料ホルダ２０によって覆われた状態、すなわち、燃料ホルダ２０によって保護された状態となる。

角管３０は、容器本体１１内部において燃料ホルダ２０を収容・支持するための構造体であり、予め容器本体１１の内部に配置されている。角管３０の長手方向寸法は、図１に示すように燃料ホルダ２０の長手方向寸法よりも長く形成され、その長手方向に垂直な断面形状は、図３に示すように燃料ホルダ２０の断面形状よりもわずかに大きい正方形状に形成されている。

角管３０は、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末に中性子吸収性能をもつボロン又はボロン化合物の粉末を添加することにより得られるアルミニウム複合材又はアルミニウム合金から構成されている。ここで、ボロン化合物としては、たとえばＢ_４Ｃを用いることができる。本実施の形態では、上記の中性子吸収性能をもつ金属材料を構造強度部材として利用している。すなわち、角管３０は、中性子を吸収する働きをもたせることにより燃料集合体５０が臨界に達するのを防止する機能（未臨界保証）と、落下時の衝撃により燃料集合体５０が変形するのを回避する機能を兼ね備えている。さらに、角管３０の全周は、図１及び図３に示すように、中性子吸収性能を有する高密度ポリエチレン４５によって覆われている。

角管３０の下端は、図２に示すように下部ガイド部材４０が結合されることにより、下部開口が閉塞されている。下部ガイド部材４０は、ステンレス鋼等の材料から構成されるものであり、上述した燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３の外形状に合致する凹部４１を有している。

図５は、角管３０の下端に設置された下部ガイド部材４０の概略平面図である。図２及び図５に示すように、凹部４１は、燃料ホルダ２０の４つの傾斜面にそれぞれ合致する４つの面４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄで構成され、下方に向かって先細のテーパ状となるように形成されている。図５に示すように、この凹部４１の中心Ｃ´は、角管３０の中心Ｃに対して、角管３０の面３３に向かう方向と面３４に向かう方向に等距離ずらした位置に配置されている。ここで、凹部４１の中心とは、凹部４１を平面視したときの正方形の対角線の交点である。また、角管３０の中心とは、角管３０の内周形状である正方形の対角線の交点である。

燃料集合体５０を保持した燃料ホルダ２０を角管３０の内部に挿入する際には、この凹部４１に燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３が誘導される。そして、図２に示すように凹部４１に下部テーパ部２３が完全に入りきったとき、図３に示すように角管３０を構成する４面のうちの２面３３，３４に燃料ホルダ２０の２面２４，２５が接触する位置に燃料ホルダ２０が配置されるようになっている。以下、このときの燃料ホルダ２０の配置位置を「輸送時収納位置」とよぶ。また、輸送時には、下部ガイド部材４０の凹部４１によって燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３が保持される。

下部ガイド部材４０に燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３を保持させた後、角管３０の上端部には上部ガイド部材６０が設置され、上端開口が閉塞される。上部ガイド部材６０は、下部ガイド部材４０と同じ材料から構成されるものであり、燃料ホルダ２０の上部テーパ部２８の形状に合致する凹部６１を有している。この上部ガイド部材６０を角管３０の上端に設置することにより、凹部６１に上部テーパ部２８を合致させる。

さらに、図１及び図３に示すように、角管３０において、上述した２面３３，３４にそれぞれ対向する面３５，３６の上端近傍部位にはそれぞれボルト孔が形成され、各ボルト孔にはそれぞれホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂが螺合されている。各ホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂの頭には、図１に示すようにそれぞれ操作ハンドル３８ａ，３８ｂ（３８ｂは図示せず）が取り付けられており、各操作ハンドル３８ａ，３８ｂを回転させることにより、各ホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂを回転させ、ボルト取り付け面３５，３６に対して垂直な方向に進行させる。図３に示すように、２本のホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂの進行方向は直交している。一方のホルダ固定ボルト３７ａを進行させると、燃料ホルダ２０の上端付近において、燃料ホルダ２０の面２４が角管３０の面３３に押し付けられる。同様に、他方のホルダ固定ボルト３７ｂを進行させると、燃料ホルダ２０の上端付近において、面５が角管３０の面３４に押し付けられる。なお、図３に示す例では、燃料ホルダ２０が輸送時収納位置に配置された状態において、燃料ホルダ２０の面２６と角管３０の面３５との間、及び燃料ホルダの面２７と角管３０の面３６との間の隙間を２ｍｍ程度としてある。

上記構成としたことにより、燃料ホルダ２０は、その下端部が下部ガイド部材４０により支持される一方、その上端部がホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂにより押し付け・固定される。従来の輸送容器では、装荷作業時に燃料集合体の全長に亘って固縛装置を配置して固縛する必要があったが、本実施の形態では、燃料集合体５０は燃料ホルダ２０に覆われた状態で容器本体１１に収納されるため、燃料ホルダ２０の剛性により輸送中の燃料集合体５０の撓み発生が防止される。したがって、燃料ホルダ２０の上端を２本のボルトで固定するのみで、輸送時に角管３０内部で燃料集合体５０が動いて変形するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、上述したように、下部ガイド部材４０を用いて燃料ホルダ２０が輸送時収納位置に半自動的に位置決めされるため、燃料ホルダ２０の収納位置を調整するといった作業は不要であり、その後、燃料ホルダ２０の上端部をホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂで押し付け・固定するだけで装荷作業が完了する。このため、従来に比して燃料集合体の装荷作業を容易に行うことができる。

また、図３に示すように、内筒部１５を構成する４つの面のうち、輸送容器１０を横置きしたときに底面となる面上には、２本のガイドレール４６が内筒部１５の長手方向に沿って取り付けられている。そして、ガイドレール４６と角管３０との間には、スライド板４７ａとばね４７ｂとからなる防振ばね機構４７がガイドレール４６の長手方向に沿って所定の間隔ごとに複数設けられている。スライド板４７ａは、ガイドレール４６上をスライド可能に取り付けられる一方、ばね４７ｂは、ばねの伸縮方向が角管３０及びガイドレール４６の長手方向と平行になるように配置され、スライド板４７ａ及び角管３０に対して固定されている。この防振ばね機構を設けることにより、輸送時の角管３０に伝わる振動が抑制される。

また、図１に示すように、下部蓋部材１２Ｂと下部ガイド部材３０との間には、支持ばね機構４９が設けてある。支持ばね機構４９は、輸送容器１０を縦置きして燃料集合体５０の装荷作業を行う際に角管３０の荷重受けとして機能するものである。

さらに、上部ガイド部材６０と燃料集合体５０の上部ノズル５３との間、及び、下部ガイド部材４０と燃料集合体５０の下部ノズル５４との間には、内部緩衝体４８がそれぞれ設けてある。内部緩衝体４８は、輸送容器１０が縦置きされた状態から垂直に落下した場合に、上部ノズル５３及び下部ノズル５４の撓みを抑制するものであり、樹脂、木材、金属等から構成される。

次に、上記のように構成した輸送容器１０に燃料集合体５０を装荷する手順について説明する。まず、燃料ホルダ２０の長手方向が鉛直方向となるように燃料ホルダ２０を配置し、その内部に燃料集合体５０を収納する。輸送容器１０は下部蓋部材１２Ｂが下、上部蓋部材１２Ａが上となるように配置しておく。輸送容器１０の内部には、予め角管３０及び下部ガイド部材４０が設置されている。

次に、燃料集合体５０を収納した燃料ホルダ２０を吊り上げ、輸送容器内の角管３０に燃料ホルダ２０を挿入する。燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３が下部ガイド部材４０の凹部４１に達すると、上述したように燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３が凹部４１に誘導される。図５に示したように、凹部４１の中心Ｃ´は、角管３０の中心Ｃから上述した距離だけずれた位置に配置されている。このため、燃料ホルダ２０は半自動的に図３に示した輸送時収納位置に配置される。この後、ホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂを回転・前進させて、燃料ホルダ２０の２面２４，２５を角管３０の２面３３，３４に押し付けて固定する。以上で燃料集合体５０の装荷作業が完了する。

なお、図６に示すように、容器本体１１の内部に２つ以上の燃料集合体５０を装荷する場合には、容器本体１１の内部に２本の角管３０が並設される。２本の角管３０の間にはスペーサ７０が設けられることにより、収納される２つの燃料集合体５０の間に所定の間隔が確保される。図６に一例として示されるスペーサ７０は、炭素鋼やステンレス鋼等の鋼板またはアルミニウム合金などを組み合わせることにより構成されている。２つの角管３０の周囲は中性子吸収性能を有する高密度ポリエチレン４５によって覆われている。また、スペーサ７０の内部にも高密度ポリエチレンが充填されている。燃料集合体５０を収納した燃料ホルダ２０を容器本体１１内部に装荷する手順は上述した手順と同じであるため、説明を省略する。

以上説明したように、本実施の形態に係る燃料集合体の輸送容器１０によれば、燃料集合体５０を収納した燃料ホルダ２０を角管３０に挿入した際に、燃料ホルダ２０の下部テーパ部２３が角管３０の下部ガイド部材４０の凹部４１に誘導されることにより、燃料ホルダ２０が半自動的に輸送時収納位置に位置決めされる。そのため、輸送容器１１への燃料集合体５０の装荷作業を容易に行うことができる。同時に、燃料集合体５０は、燃料ホルダ２０によって保護された状態で容器本体１１に装荷されるため、装荷作業時に燃料集合体５０に作用する力や擦れに起因する健全性・信頼性の低下を抑制することができる。さらに、輸送時においては、燃料ホルダ２０の剛性により燃料集合体５０の変形が抑制されるため、燃料集合体５０を押し付け・固定するホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂの押し付け箇所を従来と比べて少なくすることができる。その結果、容器本体１１の内部構造を大幅に簡素化することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、より確実に燃料ホルダ２０の位置決めを行うために、下部ガイド部材４０及び下部テーパ部２３に加えて、上部ガイド部材６０及び上部テーパ部２８を設けた構成としたが、上部ガイド部材６０及び上部テーパ部２８は必ずしも必要ではなく、下部ガイド部材４０及び下部テーパ部２３のみで、スムーズに燃料ホルダ２０の位置決めを行うことができる。また、燃料ホルダ２０の上端近傍は、ホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂによって押し付け・固定されるため、上部ガイド部材６０及び上部テーパ部２８を省略したとしても燃料ホルダ２０の上端近傍ががたつくことはない。

なお、上記実施の形態では、下部ガイド部材の凹部４１の中心位置を角管３０の中心から所定の距離ずらした位置に配置することにより、燃料ホルダ２０を輸送時収納位置に導く構成としたが、これ以外の構成で燃料ホルダ２０を輸送時収納位置に導く構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、燃料ホルダ２０を角管３０に押し付ける押付部材としてホルダ固定ボルト３７ａ，３７ｂを用いたが、板材等のボルト以外の部材を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、角管３０と下部ガイド部材４０とを別部材として構成したが、角管３０の下端部に下部ガイド部材４０を一体成形した構成としてもよい。

さらに、上記実施の形態では、輸送容器１０に収容される燃料集合体５０として断面形状が四角形である軽水炉用の燃料集合体を適用したため、燃料ホルダ２０の断面形状も四角形状としたが、これは一例であり、燃料ホルダ２０の断面形状は、燃料集合体５０の断面形状に合致する形状に形成される。たとえば断面形状が６角形である高速増殖炉用の燃料集合体を適用する場合には、断面形状が６角形状の燃料ホルダ２０及び角管３０を用いる。

以上のように、本発明に係る燃料集合体の輸送容器は、燃料製造工場で製造された新燃料集合体の輸送に適している。

１０ 輸送容器
１１ 容器本体
１２Ａ 上部蓋部材
１２Ｂ 下部蓋部材
１３ 内部空間
１４ 外筒部
１５ 内筒部
１６ リブ
１７ 緩衝材
１８ 中性子遮蔽材
１９ａ，１９ｂ 緩衝体
２０ 燃料ホルダ
２１，２２ Ｌ字状鋼板
２３ 下部テーパ部（燃料ホルダの一端部）
２４，２５，２６，２７ （燃料ホルダの）面
２８ 上部テーパ部（燃料ホルダの他端部）
３０ 角管
３３，３４，３５，３６ （角管の）面
３７ａ，３７ｂ ホルダ固定ボルト（押付部材）
３８ 操作ハンドル
４０ 下部ガイド部材（第１ガイド部材）
４１ 凹部
４５ 高密度ポリエチレン
４６ ガイドレール
４７ 防振ばね機構
４８ 内部緩衝体
４９ 支持ばね機構
５０ 燃料集合体
５１ 燃料棒
５２ 支持格子
６０ 上部ガイド部材（第２ガイド部材）
６１ 凹部
７０ スペーサ

Claims (5)

1. 一端に上部開口を有し、他端に下部開口を有する容器本体と、
   前記上部開口を閉塞する上部蓋部材と、
   前記容器本体の内部に配置される角管と、
   燃料集合体の側面を覆った状態で、垂直にした状態の前記角管内部に吊り降ろして挿入される燃料ホルダと、
   前記角管に設けられ、前記角管内部において前記燃料ホルダを前記角管の内壁面に押し付ける押付部材と、を備え、
   前記燃料ホルダの一端部を、前記燃料ホルダの内方に向けて傾斜するテーパ状に形成する一方、
   前記角管の一端部に、前記燃料ホルダの一端部の形状に合致する凹部を有した第１ガイド部材を設けており、
   前記容器本体は、
   前記角管が挿入される内筒部と、
   前記内筒部の壁面のうち前記容器本体が横置きされる場合に底面となる面の内壁面に、前記角管の挿入方向に沿って設けられたガイドレールと、
   前記角管にばねを介して取り付けられ、かつ、該角管の前記内筒部への挿入の際に前記ガイドレールをスライド可能なスライド板と、
   前記下部開口を閉塞する下部蓋部材と、
   前記下部蓋部材と第１ガイド部材との間に設けられた支持ばね機構と、
   を備え、
   前記角管を垂直にした状態で前記燃料ホルダを前記角管内部に吊り降ろして挿入すると、前記燃料ホルダの一端部が前記第１ガイド部材の凹部に誘導され、かつ、前記燃料ホルダの装荷作業を行う際に前記角管の荷重を前記支持ばね機構によって受け、さらに、輸送時には前記角管に伝わる振動を抑制することを特徴とする燃料集合体の輸送容器。
2. 前記燃料ホルダの外周形状及び前記角管の内周形状がともに四角形状を成し、
   前記燃料ホルダの一端部が前記第１ガイド部材の凹部に誘導されることにより、前記燃料ホルダが前記角管の２つの内壁面に接した状態に配置されるように構成され、
   前記角管内部において、前記押付部材によって前記燃料ホルダが前記角管の２つの内壁面に押し付けられた状態で収納されることを特徴とする請求項１に記載の燃料集合体の輸送容器。
3. 前記燃料ホルダは、
   長手方向に垂直な断面形状がＬ字形状である２枚の板材の端部同士が蝶番を介して回動自在に連結されたものであることを特徴とする請求項２に記載の燃料集合体の輸送容器。
4. 前記角管は、アルミニウム又はアルミニウム合金にボロン又はボロン化合物を添加した材料から構成されたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料集合体の輸送容器。
5. 前記燃料ホルダの他端部を、前記燃料ホルダの内方に向けて傾斜するテーパ状に形成する一方、
   前記角管の他端部に、前記燃料ホルダの他端部に合致する凹部を有した第２ガイド部材を備え、
   前記燃料ホルダの一端部が前記第１ガイド部の凹部に誘導され、且つ、前記燃料ホルダの前記他端部が前記第２ガイド部の凹部に誘導されることにより、前記燃料ホルダが前記角管の２つの内壁面に接した状態に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の燃料集合体の輸送容器。

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