JP7528047B2

JP7528047B2 - Spent fuel transport or storage cask basket

Info

Publication number: JP7528047B2
Application number: JP2021168994A
Authority: JP
Inventors: 崇篠▲崎▼; 純下条; 健一萬谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2021-10-14
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2024-08-05
Anticipated expiration: 2041-10-14
Also published as: JP2023059088A

Description

本発明は、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクに収納されるバスケットに関する。 The present invention relates to a basket that is stored in a spent fuel transport or storage cask.

特許文献１では、強度部材となる剛板材と、中性子吸収体となる中性子吸収板材とを横方向に重ね合わせることで、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスク（キャスク）に収納されるバスケットを構成する板材が構成されている。そして、上下方向（キャスクの軸方向）で中性子吸収板材の中性子吸収性能を異ならせることで、放射性物質における上下方向の中性子束の特性に合わせて合理的な中性子吸収性能を得ている。 In Patent Document 1, a plate material constituting a basket to be stored in a spent fuel transport or storage cask (cask) is constructed by horizontally overlapping a rigid plate material that serves as a strength member and a neutron absorbing plate material that serves as a neutron absorber. By varying the neutron absorption performance of the neutron absorbing plate material in the vertical direction (axial direction of the cask), rational neutron absorption performance is obtained in accordance with the characteristics of the neutron flux in the vertical direction of the radioactive material.

特開２０１５－４５７６号公報JP 2015-4576 A

ところで、特許文献１では、剛板材と中性子吸収板材とが、キャスクの軸方向に隙間なく積層されている。使用済燃料をキャスクに収納すると、バスケットの温度が上昇することで、剛板材と中性子吸収板材とはともに熱膨張する。一般的なバスケットの構成では、剛板材はステンレス鋼等の鉄鋼材料であり、中性子吸収板材はボロン添加アルミニウム合金等のアルミ材料である。ステンレス鋼よりもボロン添加アルミニウム合金の方が、線膨張係数が大きいため、剛板材と中性子吸収板材とがともに熱膨張すると、キャスクの軸方向に隣り合う剛板材同士の間に隙間が生じる。 In Patent Document 1, the rigid plate material and the neutron absorbing plate material are stacked without gaps in the axial direction of the cask. When spent fuel is stored in the cask, the temperature of the basket rises, causing both the rigid plate material and the neutron absorbing plate material to thermally expand. In a typical basket configuration, the rigid plate material is a steel material such as stainless steel, and the neutron absorbing plate material is an aluminum material such as a boron-added aluminum alloy. Since the linear expansion coefficient of the boron-added aluminum alloy is greater than that of stainless steel, when the rigid plate material and the neutron absorbing plate material both thermally expand, gaps are generated between adjacent rigid plate materials in the axial direction of the cask.

キャスクの代表的な輸送要件であるＩＡＥＡ輸送規則では、９ｍ落下事象（垂直落下等）における設計要件が定められている。また、貯蔵キャスクであってもキャスクのハンドリング中に垂直吊りする場合があり、垂直落下が生じる可能性がある。剛板材と中性子吸収板材とがともに熱膨張し、キャスクの軸方向に隣り合う剛板材同士の間に隙間が生じた状態で、キャスクが垂直落下した場合、バスケットに生じる衝撃力を、強度部材である剛板材ではなく、中性子吸収板材が受けることとなる。この場合、中性子吸収板材に座屈が生じる可能性がある。 The IAEA transport regulations, which are typical transport requirements for casks, stipulate design requirements for a 9m drop event (vertical drop, etc.). Even storage casks may be hung vertically during handling, which can lead to a vertical drop. If the cask is dropped vertically in a state where both the rigid plate material and the neutron absorbing plate material thermally expand and gaps are created between adjacent rigid plates in the axial direction of the cask, the impact force generated in the basket will be received by the neutron absorbing plate material, not the rigid plate material, which is a strength member. In this case, buckling may occur in the neutron absorbing plate material.

本発明の目的は、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクの垂直落下時に中性子吸収板材が座屈するのを回避することが可能な使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクのバスケットを提供することである。 The object of the present invention is to provide a basket for a spent fuel transport or storage cask that can prevent buckling of the neutron absorbing plate material when the spent fuel transport or storage cask is dropped vertically.

本発明は、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクに収納されるバスケット本体を有し、前記バスケット本体は、板状部材が複数組み合わされることで格子状に形成された格子部材が、前記使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクの軸方向に複数積層されることで形成され、少なくとも一部の前記板状部材は、強度部材である剛板材と、中性子吸収性能を有して前記剛板材よりも線膨張係数が大きい中性子吸収板材とが重ね合わされて構成され、前記軸方向において、前記中性子吸収板材の寸法は、前記剛板材の寸法よりも小さく、前記バスケット本体の使用温度範囲の全域において、前記軸方向に隣り合う前記剛板材同士が当接し、且つ、前記軸方向に隣り合う前記中性子吸収板材同士の一部又は全ての間に隙間が形成されることを特徴とする。 The present invention has a basket body that is stored in a spent fuel transport or storage cask, and the basket body is formed by stacking a plurality of lattice members formed by combining a plurality of plate-shaped members in the axial direction of the spent fuel transport or storage cask, and at least a portion of the plate-shaped members is constructed by stacking a rigid plate material, which is a strength member, and a neutron absorbing plate material that has neutron absorbing performance and has a linear expansion coefficient larger than that of the rigid plate material, and the dimensions of the neutron absorbing plate material in the axial direction are smaller than the dimensions of the rigid plate material, and the rigid plate materials adjacent to each other in the axial direction are in contact with each other throughout the entire operating temperature range of the basket body, and gaps are formed between some or all of the neutron absorbing plate materials adjacent to each other in the axial direction.

本発明によると、バスケット本体の使用温度範囲の全域において、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクの軸方向に隣り合う剛板材同士が当接し、且つ、軸方向に隣り合う中性子吸収板材同士の一部又は全ての間に隙間が形成される。使用済燃料をバスケット本体に収納すると、バスケット本体の温度が上昇することで、剛板材と中性子吸収板材とはともに熱膨張する。中性子吸収板材の線膨張係数は、剛板材の線膨張係数よりも大きいが、バスケット本体の使用温度範囲の全域において、軸方向に隣り合う中性子吸収板材同士の一部又は全ての間に隙間が生じているため、バスケット本体の使用温度範囲の全域において、軸方向に隣り合う剛板材同士が当接した状態が維持される。これにより、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクが垂直落下した際に、バスケット本体に生じる衝撃力を、強度部材である剛板材が受ける。よって、使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクの垂直落下時に中性子吸収板材が座屈するのを回避することができる。 According to the present invention, the rigid plates adjacent to each other in the axial direction of the spent fuel transport or storage cask abut each other throughout the entire operating temperature range of the basket body, and gaps are formed between some or all of the neutron absorbing plates adjacent to each other in the axial direction. When the spent fuel is stored in the basket body, the temperature of the basket body rises, causing both the rigid plate material and the neutron absorbing plate material to thermally expand. The linear expansion coefficient of the neutron absorbing plate material is greater than that of the rigid plate material, but since gaps are formed between some or all of the neutron absorbing plate materials adjacent to each other in the axial direction throughout the entire operating temperature range of the basket body, the state in which the rigid plate materials adjacent to each other in the axial direction abut each other is maintained throughout the entire operating temperature range of the basket body. As a result, when the spent fuel transport or storage cask is dropped vertically, the impact force generated in the basket body is received by the rigid plate material, which is a strength member. Therefore, it is possible to prevent the neutron absorbing plate material from buckling when the spent fuel transport or storage cask is dropped vertically.

キャスクの一部切欠斜視図である。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the cask. キャスクの縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the cask. 図２のＡ－Ａ断面図である。This is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. バスケット本体を組み立てている状態を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a state in which the basket body is being assembled. 図４をＣ方向から見た図であり、常温でのバスケット本体を示す図である。5 is a view taken from the direction C in FIG. 4, showing the basket body at room temperature. FIG. 図４をＣ方向から見た図であり、高温状態でのバスケット本体を示す図である。5 is a view taken from the direction C in FIG. 4, showing the basket body in a high temperature state. FIG.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 The following describes a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings.

（使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクの構成）
本実施形態による使用済燃料輸送又は貯蔵キャスク（キャスク）は、使用済燃料の輸送および貯蔵に用いられるものである。キャスク１００は、一部切欠斜視図である図１に示すように、有底無蓋筒状の容器本体４１と、蓋部４２と、トラニオン５５と、を有している。また、キャスク１００は、その内部にバスケット１を収納している。バスケット１は、複数の格子で形成されて上部が開口しており、放射性物質である使用済燃料３０を収納している。 (Configuration of spent fuel transport or storage casks)
The spent fuel transport or storage cask (cask) according to this embodiment is used for transporting and storing spent fuel. As shown in Fig. 1, which is a partially cutaway perspective view, the cask 100 has a bottomed, open-topped cylindrical container body 41, a lid 42, and a trunnion 55. The cask 100 also houses a basket 1 therein. The basket 1 is formed of a plurality of lattices, is open at the top, and houses spent fuel 30, which is radioactive material.

容器本体４１は、本体胴４７と、外筒４５と、中性子遮蔽体４６と、を有している。本体胴４７は、有底筒形であって、バスケット１を収納する。本体胴４７は、ガンマ線遮蔽機能と構造強度を確保するための炭素鋼、合金鋼あるいはステンレス鋼からなる。 The container body 41 has a body trunk 47, an outer cylinder 45, and a neutron shield 46. The body trunk 47 is cylindrical with a bottom and houses the basket 1. The body trunk 47 is made of carbon steel, alloy steel, or stainless steel to ensure gamma ray shielding function and structural strength.

外筒４５は、有底筒形であって、本体胴４７の外側に空間を開けて設けられている。外筒４５は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる。 The outer cylinder 45 is a cylinder with a bottom and is provided with a space on the outside of the main body 47. The outer cylinder 45 is made of carbon steel or stainless steel.

中性子遮蔽体４６は、本体胴４７と外筒４５との間の空間内に配置されている。中性子遮蔽体４６は、樹脂やゴム等の材料を主としてなる。中性子遮蔽体４６の間には、使用済燃料３０の崩壊熱を除熱するべく、本体胴４７から外筒４５に伝熱するための銅からなる伝熱フィン５１が設けられている。また、中性子遮蔽体４６は、本体胴４７の周方向に複数設けられており、隣り合う中性子遮蔽体４６同士の間には、伝熱フィン５１が設けられている。 The neutron shields 46 are disposed in the space between the main body barrel 47 and the outer cylinder 45. The neutron shields 46 are mainly made of materials such as resin and rubber. Between the neutron shields 46, heat transfer fins 51 made of copper are provided to transfer heat from the main body barrel 47 to the outer cylinder 45 in order to remove the decay heat of the spent fuel 30. In addition, multiple neutron shields 46 are provided in the circumferential direction of the main body barrel 47, and heat transfer fins 51 are provided between adjacent neutron shields 46.

蓋部４２は、容器本体４１の上部開口を閉塞するように構成されている。蓋部４２は、一次蓋４３と、二次蓋４４と、を有している。一次蓋４３は、円盤状であり、本体胴４７の上方に設けられた開口部に取り付けられている。一次蓋４３は、炭素鋼、合金鋼あるいはステンレス鋼からなる。一次蓋４３の外周部は、ガスケットを介してキャスク１００の端面に圧着され、ボルト留めにて固定されている。 The lid 42 is configured to close the upper opening of the container body 41. The lid 42 has a primary lid 43 and a secondary lid 44. The primary lid 43 is disk-shaped and is attached to an opening provided above the main body trunk 47. The primary lid 43 is made of carbon steel, alloy steel, or stainless steel. The outer periphery of the primary lid 43 is crimped to the end face of the cask 100 via a gasket and is fixed by bolts.

二次蓋４４は、円盤状であり、一次蓋４３の外側に取り付けられている。キャスク１００の縦断面図である図２に示すように、二次蓋４４は、炭素鋼、合金鋼あるいはステンレス鋼からなり、外部構造材４４ｂと、中性子遮蔽材４４ｃと、を有している。外部構造材４４ｂは、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる。中性子遮蔽材４４ｃは、外部構造材４４ｂの内部に配置されている。中性子遮蔽材４４ｃは、水素密度が高い樹脂やゴムなどの材料からなる。 The secondary lid 44 is disk-shaped and is attached to the outside of the primary lid 43. As shown in FIG. 2, which is a vertical cross-sectional view of the cask 100, the secondary lid 44 is made of carbon steel, alloy steel, or stainless steel, and has an external structural material 44b and a neutron shielding material 44c. The external structural material 44b is made of carbon steel or stainless steel. The neutron shielding material 44c is disposed inside the external structural material 44b. The neutron shielding material 44c is made of a material such as resin or rubber that has a high hydrogen density.

図１に戻って、二次蓋４４の鏡板の外周には、フランジが取り付けられている。二次蓋４４は、このフランジを介してキャスク１００の端面に圧着される。そして、二次蓋４４は、ボルト留めにて固定されて、シール構造として、キャスク１００に取り付けられている。 Returning to FIG. 1, a flange is attached to the outer periphery of the head plate of the secondary lid 44. The secondary lid 44 is pressed against the end face of the cask 100 via this flange. The secondary lid 44 is then fixed with bolts and attached to the cask 100 as a sealed structure.

一次蓋４３および二次蓋４４の間には、密閉監視装置５２が設けられている。密閉監視装置５２は、１気圧よりも高い圧力がかかった状態で密閉されている一次蓋４３と二次蓋４４との間の圧力を長期間に渡る貯蔵期間中モニタリングする。そして、密閉監視装置５２は、圧力低下を検出することにより、一次蓋４３あるいは二次蓋４４に何らかのリークが発生したことを警報で知らせる。 A sealing monitor 52 is provided between the primary lid 43 and the secondary lid 44. The sealing monitor 52 monitors the pressure between the primary lid 43 and the secondary lid 44, which are sealed under a pressure higher than 1 atmosphere, over the long storage period. When the sealing monitor 52 detects a drop in pressure, it issues an alarm to notify that a leak has occurred in the primary lid 43 or the secondary lid 44.

図２に示すように、キャスク１００の本体胴４７の下方には、本体胴４７と同一材質の円盤状の底板５３が、本体胴４７と一体となるように溶接固定して取り付けられる。底板５３の外側には、中性子遮蔽材５３ａが底部レジンカバー５４に覆われて取り付けられて、遮蔽層が形成されている。 As shown in FIG. 2, a disk-shaped bottom plate 53 made of the same material as the main body trunk 47 is welded and fixed to the lower part of the main body trunk 47 of the cask 100 so as to be integral with the main body trunk 47. A neutron shielding material 53a is attached to the outside of the bottom plate 53 and covered with a bottom resin cover 54, forming a shielding layer.

図１および図２に示すように、トラニオン５５は、外筒４５の外周面に複数取り付けられている。トラニオン５５は、キャスク１００を把持するためのものである。トラニオン５５は、移送用クレーンなどによりキャスク１００を縦起こし、横倒し、吊り上げて移動し、あるいは、輸送時あるいは貯蔵時に固縛するために取り付けられている。トラニオン５５は、本体胴４７の上端部および下端部の側面にそれぞれ嵌め込まれている。本実施形態では、トラニオン５５は、本体胴４７の周方向に９０°間隔でそれぞれ嵌め込まれている。なお、トラニオン５５の設置箇所はこれに限らない。また、トラニオン５５は、複数のボルトで締結されていてもよい。 As shown in Figures 1 and 2, multiple trunnions 55 are attached to the outer circumferential surface of the outer cylinder 45. The trunnions 55 are for gripping the cask 100. The trunnions 55 are attached so that the cask 100 can be raised upright, laid down on its side, lifted up and moved by a transport crane or the like, or secured during transportation or storage. The trunnions 55 are fitted into the sides of the upper and lower ends of the main body barrel 47. In this embodiment, the trunnions 55 are fitted into the circumferential direction of the main body barrel 47 at 90° intervals. Note that the installation location of the trunnions 55 is not limited to this. The trunnions 55 may also be fastened with multiple bolts.

（バスケットの構成）
図２のＡ－Ａ断面図である図３に示すように、バスケット１は、容器本体４１の本体胴４７内に収納されている。バスケット１は、ＢＷＲ燃料用のバスケットであり、バスケット本体２と、サポート部材３と、を有している。 (Basket composition)
3, which is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 2, the basket 1 is housed in the main body shell 47 of the vessel main body 41. The basket 1 is a basket for BWR fuel, and includes a basket main body 2 and a support member 3.

バスケット本体２を組み立てている状態を示す斜視図である図４に示すように、バスケット本体２は、板状部材１０が複数組み合わされることで格子状に形成された格子部材２０が、キャスク１００の軸方向Ｂに複数積層されることで形成されている。板状部材１０が格子状に組まれることで、使用済燃料３０を収納可能な収納部５が複数形成される。 As shown in Fig. 4, which is an oblique view showing the basket body 2 being assembled, the basket body 2 is formed by stacking a plurality of lattice members 20, each of which is formed by combining a plurality of plate-like members 10 into a lattice shape, in the axial direction B of the cask 100. By assembling the plate-like members 10 into a lattice shape, a plurality of storage sections 5 capable of storing spent fuel 30 are formed.

板状部材１０の軸方向Ｂの両端面の各々には、板状部材１０同士を組み合わせた際に互いに嵌合し合う凹部１０ａが複数形成されている。 On each of the two end faces of the plate-shaped member 10 in the axial direction B, multiple recesses 10a are formed that fit together when the plate-shaped members 10 are assembled together.

少なくとも一部の板状部材１０は、剛板材１１と中性子吸収板材１２とが重ね合わされて構成されている。剛板材１１は、強度部材であり、ステンレス鋼等の鉄鋼材料からなる。中性子吸収板材１２は、中性子吸収性能を有するボロン添加アルミニウム合金等のアルミ材料からなる。中性子吸収板材１２の線膨張係数は、剛板材１１の線膨張係数よりも大きい。なお、剛板材１１は、ステンレス鋼に限定されず、中性子吸収板材１２は、ボロン添加アルミニウム合金に限定されない。 At least a portion of the plate-like members 10 is constructed by overlapping a rigid plate material 11 and a neutron absorbing plate material 12. The rigid plate material 11 is a strength member and is made of a steel material such as stainless steel. The neutron absorbing plate material 12 is made of an aluminum material such as a boron-added aluminum alloy that has neutron absorbing properties. The linear expansion coefficient of the neutron absorbing plate material 12 is greater than that of the rigid plate material 11. Note that the rigid plate material 11 is not limited to stainless steel, and the neutron absorbing plate material 12 is not limited to a boron-added aluminum alloy.

本実施形態では、一部の板状部材１０が、剛板材１１と中性子吸収板材１２とを重ね合わせることで構成されている。即ち、図３に示すようにバスケット断面の最外周及び最外周から２列目の板状部材１０は、剛板材１１のみから構成されているが、それよりも中央部の板状部材１０は、剛板材１１と中性子吸収板材１２とを重ね合わせることで構成されている。これは、キャスク体系の臨界防止のために必要な中性子吸収板材１２が、バスケット断面の中央部で隣り合う燃料集合体が多い領域で設置されることで有効に機能するためである。また、トラニオン５５に対向するバスケット本体２の両端部において、剛板材１１は、トラニオン５５に対向しないバスケット本体２の中央部よりも厚い部材で構成されていてもよい。その理由は、後述するように、トラニオン５５に対向するバスケット本体２の両端部において、使用済燃料集合体の軸方向上下端部の構造材の放射化による比較的エネルギーの高いガンマ線が放出されるため、中性子遮蔽性能よりも、ガンマ線遮蔽性能の方が重要になるからである。 In this embodiment, some of the plate members 10 are constructed by overlapping the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12. That is, as shown in FIG. 3, the plate members 10 on the outermost periphery and the second row from the outermost periphery of the basket cross section are constructed only of the rigid plate material 11, but the plate members 10 in the central portion are constructed by overlapping the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12. This is because the neutron absorbing plate material 12 required for preventing criticality of the cask system functions effectively by being installed in the area where there are many adjacent fuel assemblies in the central portion of the basket cross section. In addition, at both ends of the basket body 2 facing the trunnion 55, the rigid plate material 11 may be made of a thicker material than the central portion of the basket body 2 not facing the trunnion 55. The reason for this is that, as described below, at both ends of the basket body 2 facing the trunnion 55, relatively high-energy gamma rays are emitted due to activation of the structural materials at the upper and lower axial ends of the spent fuel assembly, making gamma ray shielding performance more important than neutron shielding performance.

図３に示すように、サポート部材３は、バスケット本体２の外周に配置されて、バスケット本体２とともに容器本体４１の本体胴４７内に収納される。サポート部材３は、バスケット本体２の一端から他端にわたる長さを有している。サポート部材３には、各板状部材１０がボルトで固定される。 As shown in FIG. 3, the support member 3 is disposed on the outer periphery of the basket body 2 and is housed together with the basket body 2 in the body shell 47 of the container body 41. The support member 3 has a length that extends from one end of the basket body 2 to the other end. Each plate-shaped member 10 is fixed to the support member 3 with a bolt.

図４をＣ方向から見た図である図５に示すように、キャスク１００の軸方向Ｂにおいて、中性子吸収板材１２の寸法は、剛板材１１の寸法よりも小さい。そのため、軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士は当接する一方、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間には隙間ａが形成されている。ここで、図５は、常温でのバスケット本体２を図示しており、常温では、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間には、約１ｍｍの隙間ａが形成されている。なお、この隙間ａの寸法は、バスケット本体２の温度、剛板材１１と中性子吸収板材１２の線膨張係数の差から生じる熱膨張量の差により適宜設定され、この寸法に限定されるものではない。 As shown in FIG. 5, which is a view of FIG. 4 from the C direction, in the axial direction B of the cask 100, the dimensions of the neutron absorbing plate material 12 are smaller than the dimensions of the rigid plate material 11. Therefore, the rigid plate materials 11 adjacent to each other in the axial direction B abut each other, while a gap a is formed between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B. Here, FIG. 5 illustrates the basket body 2 at room temperature, and at room temperature, a gap a of about 1 mm is formed between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B. The dimension of this gap a is appropriately set depending on the temperature of the basket body 2 and the difference in the amount of thermal expansion resulting from the difference in the linear expansion coefficient between the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12, and is not limited to this dimension.

なお、本実施形態では、図５に示すように、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の全ての間に隙間ａが形成されているが、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の一部の間に隙間ａが形成されていてもよい。具体的には、軸方向Ｂに隣り合う２つの中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが形成されず、これら２つの中性子吸収板材１２に軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２と、これら２つの中性子吸収板材１２との間に隙間ａが形成されるといったように、隙間ａありと隙間ａなしとが軸方向Ｂに交互に並んでいてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, gaps a are formed between all of the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B, but gaps a may be formed between some of the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B. Specifically, gaps a may not be formed between two neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B, and gaps a may be formed between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B and these two neutron absorbing plate materials 12, so that gaps a and no gaps a may be arranged alternately in the axial direction B.

使用済燃料３０をバスケット本体２に収納すると、バスケット本体２の温度は２００℃程度まで上昇する。高温状態（２００℃程度）において、図４をＣ方向から見た図を図６に示す。高温状態において、剛板材１１と中性子吸収板材１２とはともに熱膨張する。中性子吸収板材１２の線膨張係数は、剛板材１１の線膨張係数よりも大きいので、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間の隙間ａは１ｍｍよりも小さくなるが、０ｍｍよりは大きい。そのため、高温状態においても、軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士は当接する一方、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間には隙間ａが形成されている（図示略）。言い換えれば、高温状態においても、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが形成されるように、軸方向Ｂにおける中性子吸収板材１２の寸法が設定されている。このように、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士が当接し、且つ、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが形成される。 When the spent fuel 30 is stored in the basket body 2, the temperature of the basket body 2 rises to about 200°C. FIG. 6 shows a view of FIG. 4 from the C direction in a high-temperature state (about 200°C). In a high-temperature state, both the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12 thermally expand. Since the linear expansion coefficient of the neutron absorbing plate material 12 is larger than that of the rigid plate material 11, the gap a between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B is smaller than 1 mm, but larger than 0 mm. Therefore, even in a high-temperature state, the rigid plate materials 11 adjacent to each other in the axial direction B abut each other, while a gap a is formed between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B (not shown). In other words, the dimensions of the neutron absorbing plate material 12 in the axial direction B are set so that a gap a is formed between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B even in a high-temperature state. In this way, throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, the rigid plate members 11 adjacent to each other in the axial direction B abut against each other, and a gap a is formed between the neutron absorbing plate members 12 adjacent to each other in the axial direction B.

キャスク１００の代表的な輸送要件であるＩＡＥＡ輸送規則では、９ｍ落下事象（垂直落下等）における設計要件が定められている。キャスク１００の垂直落下とは、キャスク１００の中心軸が垂直になった姿勢でキャスク１００が落下することを指す。特許文献１のように、剛板材１１と中性子吸収板材１２とが、キャスク１００の軸方向Ｂに隙間なく積層されている場合、剛板材１１と中性子吸収板材１２とがともに熱膨張した際に、キャスク１００の軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士の間に隙間が生じる。この状態で、キャスク１００が垂直落下した場合、バスケット本体２に生じる衝撃力を、強度部材である剛板材１１ではなく、中性子吸収板材１２が受けることとなる。この場合、中性子吸収板材１２に座屈が生じる可能性がある。 The IAEA transport regulations, which are typical transport requirements for the cask 100, stipulate design requirements for a 9m drop event (vertical drop, etc.). A vertical drop of the cask 100 refers to the cask 100 being dropped in a position where the central axis of the cask 100 is vertical. As in Patent Document 1, when the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12 are stacked without gaps in the axial direction B of the cask 100, when the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12 both thermally expand, gaps are generated between the rigid plate materials 11 adjacent to each other in the axial direction B of the cask 100. In this state, when the cask 100 is dropped vertically, the impact force generated in the basket body 2 is received by the neutron absorbing plate material 12, not the rigid plate material 11, which is a strength member. In this case, there is a possibility that the neutron absorbing plate material 12 buckles.

これに対して、本実施形態では、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが生じているため、軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士が当接した状態が維持される。これにより、キャスク１００が垂直落下した際に、バスケット本体２に生じる衝撃力を、強度部材である剛板材１１が受ける。よって、キャスク１００の垂直落下時に中性子吸収板材１２が座屈するのを回避することができる。 In contrast, in this embodiment, a gap a is generated between adjacent neutron absorbing plate materials 12 in the axial direction B throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, so that adjacent rigid plate materials 11 in the axial direction B are maintained in contact with each other. As a result, when the cask 100 falls vertically, the impact force generated in the basket body 2 is received by the rigid plate material 11, which is a strength member. Therefore, it is possible to prevent the neutron absorbing plate material 12 from buckling when the cask 100 falls vertically.

また、特許文献１のように、剛板材１１と中性子吸収板材１２とが、キャスク１００の軸方向Ｂに隙間なく積層されている場合、熱膨張により中性子吸収板材１２のボルト孔が軸方向にずれる。すると、ボルト孔の端部がボルトに干渉し、ボルトを変形または破損させる可能性がある。または、ボルト孔が変形し、中性子吸収板材１２が損傷する可能性がある。これらの場合、バスケット本体２の剛性を維持できなくなる。 In addition, as in Patent Document 1, when the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12 are stacked without gaps in the axial direction B of the cask 100, the bolt holes of the neutron absorbing plate material 12 are misaligned in the axial direction due to thermal expansion. This may cause the ends of the bolt holes to interfere with the bolts, deforming or damaging the bolts. Alternatively, the bolt holes may deform, damaging the neutron absorbing plate material 12. In these cases, the rigidity of the basket body 2 cannot be maintained.

これに対して、本実施形態では、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが生じているので、ボルトが変形したりボルト孔が変形したりすることを回避することができる。これにより、バスケット本体２の剛性を好適に維持することができる。 In contrast, in this embodiment, a gap a is created between adjacent neutron absorbing plate materials 12 in the axial direction B throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, so deformation of the bolts and bolt holes can be prevented. This makes it possible to maintain the rigidity of the basket body 2 in an optimal manner.

また、図４に示すように、複数の板状部材１０が組み合わされた際に、互いに嵌合し合う凹部１０ａ同士の間に形成される隙間は、複数の格子部材２０が積層された際に、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に形成される隙間ａよりも広くされている。言い換えれば、互いに嵌合し合う凹部１０ａ同士の間に形成される隙間が、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に形成される隙間ａよりも広くなるように、凹部１０ａの深さが設定されている。具体的には、凹部１０ａの深さは、軸方向Ｂにおける板状部材１０の寸法の１／４よりも深くされている。よって、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、互いに嵌合し合う凹部１０ａの底面同士が当接することがない。なお、図４の実施例では、互いに嵌合し合う凹部１０ａは、軸方向Ｂにおける板状部材１０の両側から略１／４の深さであるが、板状部材１０の片側に略１／２の深さであってもよい。 Also, as shown in FIG. 4, when a plurality of plate-like members 10 are combined, the gap formed between the mutually interlocking recesses 10a is wider than the gap a formed between the neutron absorption plate members 12 adjacent in the axial direction B when a plurality of lattice members 20 are stacked. In other words, the depth of the recesses 10a is set so that the gap formed between the mutually interlocking recesses 10a is wider than the gap a formed between the neutron absorption plate members 12 adjacent in the axial direction B. Specifically, the depth of the recesses 10a is deeper than 1/4 of the dimension of the plate-like member 10 in the axial direction B. Therefore, the bottom surfaces of the mutually interlocking recesses 10a do not abut against each other throughout the entire operating temperature range of the basket body 2. In the embodiment of FIG. 4, the mutually interlocking recesses 10a are approximately 1/4 deep from both sides of the plate-like member 10 in the axial direction B, but may be approximately 1/2 deep on one side of the plate-like member 10.

互いに嵌合し合う凹部１０ａの底面同士が当接すると、この部分に応力が集中し、板状部材１０が損傷する可能性がある。そこで、互いに嵌合し合う凹部１０ａの底面同士が当接しないようにすることで、この部分に応力が集中しないようにすることができる。 If the bottom surfaces of the mating recesses 10a come into contact with each other, stress will concentrate in this area, which may damage the plate-like member 10. Therefore, by preventing the bottom surfaces of the mating recesses 10a from coming into contact with each other, it is possible to prevent stress from concentrating in this area.

図２に示すように、キャスク１００の軸方向Ｂにおいて、ＢＷＲ燃料の場合、使用済燃料３０の下部には、下部タイプレート部等の構造材が設けられ、使用済燃料３０の上部には、ハンドル部、上部グリッド部等の構造材が設けられている。また、燃料棒の上部プレナム部には、ステンレス等のスプリングが内蔵されている。なお、使用済燃料３０のタイプ（例えば、ＢＷＲ燃料とＰＷＲ燃料）により、使用済燃料３０の下部および上部に設けられる構造材が異なる。 As shown in FIG. 2, in the axial direction B of the cask 100, in the case of BWR fuel, structural materials such as a lower tie plate portion are provided at the bottom of the spent fuel 30, and structural materials such as a handle portion and an upper grid portion are provided at the top of the spent fuel 30. In addition, a spring made of stainless steel or the like is built into the upper plenum portion of the fuel rod. Note that the structural materials provided at the bottom and top of the spent fuel 30 differ depending on the type of spent fuel 30 (e.g., BWR fuel and PWR fuel).

キャスク１００の軸方向Ｂにおいて、使用済燃料３０の中央部（燃料有効部）には、使用済みの燃料ペレットが収納されており、中性子を放出する。使用済燃料３０の燃料有効部から放出された中性子によって、使用済燃料３０の下部および上部の構造材が放射化する。これにより、使用済燃料３０の下部および上部は、比較的エネルギーの高いガンマ線（例えば、⁶⁰Ｃｏによるガンマ線）を放出する。そして、使用済燃料３０の下部および上部は、本体胴４７の上端部および下端部に位置し、トラニオン５５に対向している。 In the axial direction B of the cask 100, the center (active fuel portion) of the spent fuel 30 contains spent fuel pellets, which emit neutrons. The neutrons emitted from the active fuel portion of the spent fuel 30 activate structural materials in the lower and upper parts of the spent fuel 30. As a result, the lower and upper parts of the spent fuel 30 emit relatively high-energy gamma rays (for example, gamma rays due to ⁶⁰ Co). The lower and upper parts of the spent fuel 30 are located at the upper end and lower end of the main body trunk 47, facing the trunnion 55.

そこで、バスケット本体２のトラニオン５５に対向する部分における剛板材１１の板厚が、バスケット本体２の他の部分における剛板材１１の板厚よりも厚くされている。これにより、ガンマ線を遮蔽する遮蔽厚さを十分に確保することができる。そして、バスケット本体２の使用温度範囲の全域にわたって、キャスク１００の軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士が当接し、これらの間に隙間が生じないので、ガンマ線を好適に遮蔽することができる。 Therefore, the thickness of the rigid plate material 11 in the portion facing the trunnion 55 of the basket body 2 is made thicker than the thickness of the rigid plate material 11 in other portions of the basket body 2. This ensures a sufficient shielding thickness for blocking gamma rays. Furthermore, throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, adjacent rigid plate materials 11 in the axial direction B of the cask 100 abut against each other, with no gaps occurring between them, allowing for optimal shielding of gamma rays.

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る使用済燃料輸送又は貯蔵キャスクのバスケット１によると、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、キャスク１００の軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士が当接し、且つ、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが形成される。使用済燃料３０をバスケット本体２に収納すると、バスケット本体２の温度が上昇することで、剛板材１１と中性子吸収板材１２とはともに熱膨張する。中性子吸収板材１２の線膨張係数は、剛板材１１の線膨張係数よりも大きいが、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが生じているため、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士が当接した状態が維持される。これにより、キャスク１００が垂直落下した際に、バスケット本体２に生じる衝撃力を、強度部材である剛板材１１が受ける。よって、キャスク１００の垂直落下時に中性子吸収板材１２が座屈するのを回避することができる。 (effect)
As described above, according to the basket 1 of the spent fuel transport or storage cask of this embodiment, the rigid plate materials 11 adjacent to each other in the axial direction B of the cask 100 abut against each other throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, and a gap a is formed between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B. When the spent fuel 30 is stored in the basket body 2, the temperature of the basket body 2 rises, and both the rigid plate materials 11 and the neutron absorbing plate materials 12 thermally expand. Although the linear expansion coefficient of the neutron absorbing plate material 12 is larger than that of the rigid plate material 11, the gap a is generated between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, so that the rigid plate materials 11 adjacent to each other in the axial direction B are maintained in abutment against each other throughout the entire operating temperature range of the basket body 2. As a result, when the cask 100 falls vertically, the rigid plate material 11, which is a strength member, receives the impact force generated in the basket body 2. Therefore, buckling of the neutron absorbing plate material 12 can be prevented when the cask 100 is dropped vertically.

また、各板状部材１０がボルトで固定されたサポート部材３が、バスケット本体２とともにキャスク１００に収納される。特許文献１のように、剛板材１１と中性子吸収板材１２とが、キャスク１００の軸方向Ｂに隙間なく積層されている場合、熱膨張により中性子吸収板材１２のボルト孔が軸方向Ｂにずれる。すると、ボルト孔の端部がボルトに干渉し、ボルトを変形または破損させる可能性がある。または、ボルト孔が変形し、中性子吸収板材１２が損傷する可能性がある。これらの場合、バスケット本体２の剛性を維持できなくなる。これに対して、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に隙間ａが生じているので、ボルトが変形したりボルト孔が変形したりすることを回避することができる。これにより、バスケット本体２の剛性を好適に維持することができる。 In addition, the support member 3 to which each plate-like member 10 is fixed with a bolt is stored in the cask 100 together with the basket body 2. When the rigid plate material 11 and the neutron absorbing plate material 12 are stacked without gaps in the axial direction B of the cask 100 as in Patent Document 1, the bolt holes of the neutron absorbing plate material 12 are shifted in the axial direction B due to thermal expansion. Then, the end of the bolt hole may interfere with the bolt, deforming or damaging the bolt. Or, the bolt hole may be deformed, damaging the neutron absorbing plate material 12. In these cases, the rigidity of the basket body 2 cannot be maintained. In contrast, since a gap a is generated between the neutron absorbing plate materials 12 adjacent to each other in the axial direction B throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, it is possible to prevent the bolts and the bolt holes from being deformed. This allows the rigidity of the basket body 2 to be favorably maintained.

また、複数の板状部材１０が組み合わされた際に、互いに嵌合し合う凹部１０ａ同士の間に形成される隙間は、複数の格子部材２０が積層された際に、キャスク１００の軸方向Ｂに隣り合う中性子吸収板材１２同士の間に形成される隙間ａよりも広くされている。よって、バスケット本体２の使用温度範囲の全域において、互いに嵌合し合う凹部１０ａの底面同士が当接することがない。互いに嵌合し合う凹部１０ａの底面同士が当接すると、この部分に応力が集中し、板状部材１０が損傷する可能性がある。そこで、互いに嵌合し合う凹部１０ａの底面同士が当接しないようにすることで、この部分に応力が集中しないようにすることができる。 In addition, when multiple plate-like members 10 are assembled, the gaps formed between the mating recesses 10a are wider than the gaps a formed between adjacent neutron absorbing plate members 12 in the axial direction B of the cask 100 when multiple lattice members 20 are stacked. Therefore, the bottom surfaces of the mating recesses 10a do not come into contact with each other throughout the entire operating temperature range of the basket body 2. If the bottom surfaces of the mating recesses 10a come into contact with each other, stress will concentrate in this area, which may damage the plate-like member 10. Therefore, by preventing the bottom surfaces of the mating recesses 10a from coming into contact with each other, stress can be prevented from concentrating in this area.

また、バスケット本体２のトラニオン５５に対向する部分における剛板材１１の板厚が、バスケット本体２の他の部分における剛板材１１の板厚よりも厚くされている。トラニオン５５が取り付けられたキャスク１００の両端部は、使用済燃料３０の下部および上部に位置し、比較的エネルギーの高いガンマ線が放出される。そこで、バスケット本体２のトラニオン５５に対向する部分における剛板材１１の板厚を、バスケット本体２の他の部分における剛板材１１の板厚よりも厚くすることで、ガンマ線を遮蔽する遮蔽厚さを十分に確保することができる。そして、バスケット本体２の使用温度範囲の全域にわたって、キャスク１００の軸方向Ｂに隣り合う剛板材１１同士が当接し、これらの間に隙間が生じないので、ガンマ線を好適に遮蔽することができる。 The thickness of the rigid plate material 11 in the portion facing the trunnion 55 of the basket body 2 is made thicker than the thickness of the rigid plate material 11 in the other portion of the basket body 2. Both ends of the cask 100 to which the trunnion 55 is attached are located at the lower and upper portions of the spent fuel 30, and relatively high-energy gamma rays are emitted. Therefore, by making the thickness of the rigid plate material 11 in the portion facing the trunnion 55 of the basket body 2 thicker than the thickness of the rigid plate material 11 in the other portion of the basket body 2, a sufficient shielding thickness for blocking gamma rays can be ensured. Moreover, throughout the entire operating temperature range of the basket body 2, the rigid plate materials 11 adjacent to each other in the axial direction B of the cask 100 abut against each other, and no gaps are generated between them, so that gamma rays can be blocked appropriately.

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, they are merely illustrative examples and do not limit the present invention, and the specific configurations and other aspects can be modified as appropriate. Furthermore, the actions and effects described in the embodiments of the invention are merely a list of the most suitable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.

１バスケット
２バスケット本体
３サポート部材
５収納部
１０板状部材
１０ａ凹部
１１剛板材
１２中性子吸収板材
２０格子部材
３０使用済燃料
４１容器本体
４２蓋部
４３一次蓋
４４二次蓋
４５外筒
４６中性子遮蔽体
４７本体胴
５１伝熱フィン
５２密閉監視装置
５３底板
５４底部レジンカバー
５５トラニオン
１００キャスク（使用済燃料輸送又は貯蔵キャスク） REFERENCE SIGNS LIST 1 Basket 2 Basket body 3 Support member 5 Storage section 10 Plate-shaped member 10a Recess 11 Rigid plate material 12 Neutron absorbing plate material 20 Lattice member 30 Spent fuel 41 Container body 42 Lid 43 Primary lid 44 Secondary lid 45 Outer cylinder 46 Neutron shield 47 Body shell 51 Heat transfer fin 52 Sealing monitoring device 53 Bottom plate 54 Bottom resin cover 55 Trunnion 100 Cask (spent fuel transport or storage cask)

Claims

A basket body to be stored in a spent fuel transport or storage cask;
the basket body is formed by stacking a plurality of lattice members, each lattice member being formed by combining a plurality of plate-like members, in the axial direction of the spent fuel transport or storage cask,
At least a part of the plate-like members is configured by stacking a rigid plate material, which is a strength member, and a neutron absorbing plate material having neutron absorbing performance and a linear expansion coefficient larger than that of the rigid plate material,
In the axial direction, the dimension of the neutron absorbing plate material is smaller than the dimension of the rigid plate material,
A basket for a spent fuel transport or storage cask, characterized in that adjacent rigid plates in the axial direction abut each other throughout the entire operating temperature range of the basket body, and gaps are formed between some or all of adjacent neutron absorbing plates in the axial direction.

The basket for a spent fuel transport or storage cask as described in claim 1, characterized in that it has a support member arranged on the outer edge side of the basket body, to which each plate-shaped member is fixed with a bolt, and which is stored in the spent fuel transport or storage cask together with the basket body.

A plurality of recesses are formed on both end surfaces of the plate-like member in the axial direction, the recesses being fitted together when the plate-like members are assembled together,
A basket for a spent fuel transport or storage cask as described in claim 1 or 2, characterized in that when a plurality of the plate-shaped members are combined, the gaps formed between the mating recesses are wider than the gaps formed between adjacent neutron absorbing plate members in the axial direction when a plurality of the lattice members are stacked.

a trunnion is attached to each of the side surfaces of both ends of the spent fuel transport or storage cask in the axial direction;
A basket for a spent fuel transport or storage cask as described in any one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the rigid plate material in the portion of the basket body facing the trunnion is thicker than the thickness of the rigid plate material in other portions of the basket body.