JP3411911B2

JP3411911B2 - 使用済み燃料収納用角パイプ、バスケットおよび使用済み燃料収納容器

Info

Publication number: JP3411911B2
Application number: JP2001097584A
Authority: JP
Inventors: 勝成大園; 寿浩松岡; 信二大亀
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2003-06-03
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: US20050135541A1; JP2002296384A; DE60237794D1; US7215728B2; KR100476402B1; KR20020077205A; ATE483232T1; EP1246204A3; TW557451B; EP1246204B1; EP1246204A2; US20020191730A1; US20060109945A1; US6778625B2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼を終えた使
用済み燃料集合体を収容、貯蔵するものであって、使用
済み燃料集合体を格納する角パイプ、バスケットおよび
使用済み燃料収納容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終
え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み燃料集
合体という。使用済み燃料集合体は、ＦＰなど高放射能
物質を含むので熱的に冷却する必要があるから、原子力
発電所の冷却ピットで所定期間（３〜６ヶ月間）冷却さ
れる。その後、遮蔽容器であるキャスクに収納され、ト
ラックまたは船舶で再処理施設に搬送、貯蔵される。使
用済み燃料集合体をキャスク内に収容するにあたって
は、バスケットと称する格子状断面を有する保持枠を用
いる。当該使用済み燃料集合体は、当該バスケットに形
成した複数の収納空間であるセルに１体ずつ挿入され、
これにより、輸送中の振動などに対する適切な保持力を
確保している。

【０００３】このようなキャスクの従来例としては、
「原子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業
出版プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公
報などにて様々な種類のものが開示されている。以下に
この発明の開発にあたり、その前提となったキャスクに
ついて説明する。なお、当該キャスクは、説明の便宜の
ために示すものであり、必ずしも所謂公知、公用に該当
するものではない。

【０００４】図２３は、キャスクの一例を示す斜視図で
ある。図２４は、図２３に示したキャスクの径方向断面
図である。キャスク５００は、筒形状の胴本体５０１
と、胴本体５０１の外周に設けたレジン５０２と、その
外筒５０３、底部５０４および蓋部５０５から構成され
ている。胴本体５０１および底部５０４は、γ線遮蔽体
である炭素鋼製の鍛造品である。また、蓋部５０５は、
ステンレス鋼製の一次蓋５０６および二次蓋５０７から
なる。胴本体５０１と底部５０４は、突き合わせ溶接に
より結合してある。

【０００５】一次蓋５０６および二次蓋５０７は、胴本
体５０１に対してステンレス製のボルトにより固定され
ている。蓋部５０５と胴本体５０１との間には、アルミ
ニウム被覆等を施した金属製の中空Ｏリングが介在し、
内部の気密を保持している。キャスク本体５１２の両側
には、キャスク５００を吊り下げるためのトラニオン５
１３が設けられている（一方は省略）。また、キャスク
本体５１２の両端部には、内部に緩衝材として木材など
を封入した緩衝体５１４が取り付けられている（一方は
省略）。

【０００６】胴本体５０１と外筒５０３との間には、熱
伝導を行う複数の内部フィン５０８が設けられている。
内部フィン５０８は、熱伝導効率を高めるためその材料
には銅を用いる。レジン５０２は、この内部フィン５０
８により形成される空間に流動状態で注入され、熱硬化
反応等で固化形成する。バスケット５０９は、６９本の
角パイプ５１０を図２３のような束状に集合させた構造
であり、胴本体５０１のキャビティ５１１内に拘束状態
で挿入してある。角パイプ５１０は、挿入した使用済み
燃料集合体が臨界に達しないように中性子吸収材（ホウ
素：Ｂ）を混合したアルミニウム合金からなる。また、
それぞれの角パイプ５１０により形成される収容空間が
セル５１５と呼ばれ、一つのセル５１５に対して１本の
使用済み燃料集合体を収容することができる。なお、キ
ャスク本体５１２の両側には、キャスク５００を吊り下
げるためのトラニオン５１３が設けられている（一方は
省略）。また、キャスク本体５１２の両端部には、内部
に緩衝材として木材などを組み込んだ緩衝体５１４が取
り付けられている（一方は省略）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のキャ
スクやキャニスタ等の放射性物質格納容器に使用されて
いたバスケットは、複数の角パイプの側面同士を組み合
わせて構成されていたので、落下時における強度を確保
するためには、角パイプの板厚を大きくする必要があ
る。例えば、キャスクが水平落下した場合には、使用済
み燃料集合体の荷重が角パイプの面端部に集中するた
め、この衝撃力に耐えるだけの厚さが必要になる。ま
た、バスケットは挿入した使用済み燃料集合体が臨界に
達することを防止する機能が必要であるため、バスケッ
トに使用する角パイプは中性子吸収材としてホウ素
（Ｂ）を混合したアルミニウム合金からなる。この臨界
防止機能を持たせるためにも、バスケット用の角パイプ
にはある程度の肉厚を要する。このため、バスケット全
体の外形寸法が大きくなり、バスケット全体の質量も大
きくなるという問題があった。

【０００８】また、キャスクの輸送中には落下等の事故
からキャスク本体を保護するため、キャスクの両端には
緩衝体５１４（一方は省略）が取り付けられている（図
２３参照）。キャスクが落下したときの衝撃は、緩衝体
５１４がつぶれることによって緩衝される。ここで、水
平落下時における衝撃を緩衝する径方向のつぶれ代は、
緩衝体５１４の径を大きくすることで確保できるが、陸
上輸送を想定すると緩衝体５１４の径を無闇に大きくす
ることはできない。このとき、キャスク本体の外径を小
さくすることができれば、その分を緩衝体５１４のつぶ
れ代として使用できるため、緩衝体５１４の外径を小さ
くすることができる。

【０００９】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、従来よりも薄い肉厚のパイプでバスケ
ットを構成し、使用済み核燃料収納容器の径を小さく抑
えることのできるバスケットを提供すること、バスケッ
トを構成する角パイプのずれを抑えて組み立てやすいバ
スケットおよび使用済み燃料収納用角パイプを提供する
こと、角パイプの特定部分に対する応力集中を緩和して
性能劣化を抑制する使用済み燃料収納用角パイプおよび
バスケットを提供することのうち、少なくとも一つを達
成することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係る使用済み燃料収納用角パイプは、
複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせ、当該角パイ
プ内の空間および当該角パイプの側面で囲まれた空間に
それぞれ使用済み燃料集合体を収納するものであり、前
記角パイプの角部を階段状に形成し、その階段面同士を
突き合わせて前記パイプ同士が組み合わされることを特
徴とする。

【００１１】この角パイプは、複数の角パイプ同士を千
鳥状に組み合わせてバスケットを構成するため、角パイ
プの側面同士を合わせて構成するバスケットと比較して
角パイプ側面の肉厚を薄くできる。これは、角パイプ側
面の板厚が従来の二枚分であれば、剛性は従来の略二倍
になるためである。したがって、板厚が従来の二枚分と
同じ大きさであれば、それだけ大きな衝撃に耐えること
ができる。また、角部が階段状に形成されており、その
階段面同士を突き合わせて組み合わせるため、軸方向に
対して垂直な方向のずれを防止できる。

【００１２】なお、この使用済み燃料収納用角パイプは
角部を階段状に形成してあるため、厳密には角パイプと
はいえない。しかし、このパイプの軸方向に垂直な断面
内形状は四角形であり、外形も全体的に見ると略四角形
であるため本発明においては角パイプの概念に含めるも
のとする。また、「角パイプ同士を千鳥状に組み合わせ
て」とは、「角パイプ同士を互いに斜めに組み合わせ
る」ことをいい、例えば図１に示すような配列をいう。
以下同様である。

【００１３】なお本発明に係る角パイプは、千鳥状に組
み合わせてバスケットを構成し、キャスク、キャニスタ
等の放射性物質格納容器内へ配置して使用するのみなら
ず、使用済み燃料を一定期間貯蔵する使用済み燃料貯蔵
プールのラックとしても使用できる。この場合は本発明
に係る角パイプをそのままラックとすることもできる
が、本発明に係る角パイプを組み合わせ、バスケットの
形で使用することが望ましい。このようにすると、一定
期間の貯蔵後、複数の使用済み燃料集合体をそのままバ
スケットごとキャスクやキャニスタ内に移し替えて輸送
・貯蔵できるため、使用済み燃料集合体それぞれを一体
づつキャスク等に詰め替える手間が省ける。以下同様で
ある。

【００１４】また、請求項２に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記角パイ
プの角部は少なくとも二段の階段状に形成されているこ
とを特徴とする。この角パイプは角部の階段を多段にし
たため、角部における肉厚を角パイプの側面における肉
厚の半分以上確保できる。したがって、一段の階段状に
成形したパイプと比較して、応力集中の影響を小さくで
きる。なお、角部の段数は二段に限られるものではな
く、角パイプの大きさや肉厚等によって適宜段数を選択
できる。

【００１５】また、請求項３に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記角パイ
プの階段面に、軸に垂直な方向のずれを防止する噛み合
い部を設けたことを特徴とする。この角パイプは、階段
面に設けられた噛み合い部によって軸方向に対して垂直
な方向の動きが規制されるので、角パイプ同士を組み合
わせたときにずれにくくなる。したがって、バスケット
の組立てが容易となり、また、万一の落下事故において
もバスケットの形状をより堅牢に保つことができる。

【００１６】また、請求項４に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わ
せ、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側面で
囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納する
ものであり、当該角パイプの四つの角部は斜め隣の角パ
イプと組み合わせるための連結部を備えており、当該連
結部は斜め隣の角パイプの連結部と互いに噛み合う構造
であることを特徴とする。

【００１７】この使用済み燃料収納用角パイプは、斜め
隣の角パイプの連結部と噛み合う構造で連結するため、
角パイプ同士を組み合わせても外れにくくなり、バスケ
ットの組立てが容易になる。また、パイプ同士にガタも
生じなくなるため、万一の落下事故においてもバスケッ
トの形状をより堅牢に保つことができる。なお、噛み合
う構造には図１１に示す構造の他、あり溝とあり継手に
よる構造も含まれる。

【００１８】また、請求項５に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記角パイ
プの四つの角部に設けられた前記連結部のうち少なくと
も隣り合う二つの連結部は、斜め隣の角パイプの連結部
と噛み合う方向がそれぞれ略９０度づつ異なることを特
徴とする。この使用済み燃料収納用角パイプにおける隣
合う二つの連結部は、斜め隣の角パイプの連結部と噛み
合う方向がそれぞれ略９０度づつ異なっているので、あ
らゆる方向の動きに対しても角パイプのずれを抑制でき
る。このため、バスケットの組立てが容易になり、ま
た、万一の落下事故においてもバスケットの形状をより
堅牢に保つことができる

【００１９】また、請求項６に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記角パイ
プの側面内部に当該側面外壁側と内壁側とを隔てる空間
を設けフラックストラップとしたことを特徴とする。こ
の使用済み燃料収納用角パイプはＰＷＲ用の使用済み燃
料を格納するバスケットを構成するものである。ＰＷＲ
は燃焼度が高いため、フラックストラップを角パイプ内
部に設けて見かけの厚さを大きくしてある。このため、
この角パイプはパイプ同士の角部を広い面積で組み合わ
せることができるので、ずれに対して強く組立ても容易
になる。また接合部の伝熱面積も大きくできるので、使
用済み燃料集合体から発生する熱を効率よくキャスクの
胴本体へ伝えることができる。

【００２０】また、請求項７に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記角パイ
プの角部内部にも空間を設けフラックストラップとした
ことを特徴とする。この使用済み燃料収納用角パイプ
は、角部内部にもフラックストラップを設けたので、上
記角パイプの奏する作用に加え、使用済み燃料集合体を
収納したセルを斜め方向に透過する中性子を減速・吸収
する作用もある。また、角パイプ自体をさらに軽くする
作用もある。

【００２１】また、請求項８に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わ
せ、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側面で
囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納する
ものであり、前記角パイプの角部を階段状に形成し、そ
の階段面同士を突き合わせて前記パイプ同士が組み合わ
され、且つ前記角パイプの側面または階段部分のうち少
なくとも一方の内部に前記階段部の形状に合わせたフラ
ックストラップを設けたことを特徴とする。

【００２２】この使用済み燃料収納用角パイプは、当該
角パイプ内部に設けられたフラックストラップの軸方向
に垂直な断面形状を、階段状に形成した角部の軸方向に
垂直な断面形状に合わせてある。このため、側面内部に
設けたフラックストラップは角部の近傍まで広げること
ができる。また、階段部分内部に設けたフラックストラ
ップは外壁までの肉厚を略均等にできるため、応力集中
の影響を緩和できる。なお、角パイプの側面または階段
部分に設けたフラックストラップのうち少なくとも一方
の軸方向に垂直な断面形状を、階段状に形成した角部の
軸方向に垂直な断面形状に合わせてあればよい。

【００２３】また、請求項９に係る使用済み燃料収納用
角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記階段部
分内部に設けたフラックストラップと前記側面内部に設
けたフラックストラップとの間の壁は、突き合わせ側に
向かって厚くなることを特徴とする。この使用済み燃料
収納用角パイプは、階段部分内部に設けたフラックスト
ラップと前記側面内部に設けたフラックストラップとの
間の壁が、突き合わせ側に向かって厚くなるようにした
ため、上記角パイプの奏する作用の他に、さらに角パイ
プの角部近傍における肉厚を確保して剛性を保つという
作用が得られる。その結果、角パイプの角部近傍におけ
る応力集中を緩和できる。

【００２４】また、請求項１０に係る使用済み燃料収納
用角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに階段状に
成形された前記角パイプの角部における角部分をシャー
プエッジに成形し、当該シャープエッジの半径が、前記
角パイプの板厚の少なくとも半分以下であることを特徴
とする。

【００２５】角パイプの角部における角部分が適当な半
径Ｒを有する場合、階段状に形成された角部における突
合せ面の接触面積が小さくなる結果、キャスクが落下し
たり転倒したりしたときに発生する荷重によって突合せ
面に応力集中が発生してしまう。そこで、角パイプの角
部分をシャープエッジにすることで前記突合せ面の接触
面積を広くして応力集中を緩和するようにした。これに
より、隣接する前記突合せ面の範囲が板厚の半分より大
きくなるから、応力集中を緩和できる。

【００２６】ここで、角パイプの角部分をマクロ的に見
るとシャープエッジであるといえるが、ミクロ的に見る
と一般的にはシャープエッジであるとはいえない。した
がって、ここでいうシャープエッジとは、マクロ的に見
れば２面が交差した理論的な縁であり、ミクロ的に見れ
ば先端が小さな半径Ｒや面取（Ｃ）を持つ現実的な縁で
あるものとする。以下同様である。

【００２７】また、請求項１１に係る使用済み燃料収納
用角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに階段状に
成形された前記角パイプの角部における角部分を角部内
側よりもシャープエッジに成形したことを特徴とする。
これにより、角パイプの角部における突合せ面の接触面
積が確保できるので、突合せ面の応力集中を緩和でき
る。

【００２８】また、請求項１２に係る使用済み燃料収納
用角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記シャ
ープエッジの半径が０．５ｍｍ以下であることを特徴と
する。これにより、角パイプの角部における突合せ面の
接触面積が確保できるので、突合せ面の応力集中を緩和
できる。また、角パイプの寸法は、使用済み燃料集合体
の寸法からおおよそ想定することができるが、その場合
のシャープエッジの半径は、０．５ｍｍ以下とするのが
好ましい。

【００２９】また、請求項１３に係る使用済み燃料収納
用角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記シャ
ープエッジが面取形状であり、その面取寸法が前記角パ
イプの板厚の少なくとも半分以下であることを特徴とす
る。

【００３０】また、請求項１４に係る使用済み燃料収納
用角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記シャ
ープエッジが面取形状であり、その面取寸法が０．５ｍ
ｍ以下であることを特徴とする。

【００３１】これにより、上記同様、隣接する前記突合
せ面の範囲が板厚の半分より大きくなるから、応力集中
を緩和できる（請求項１３）。また、前記シャープエッ
ジの面取寸法は、０．５ｍｍ以下とするのが好ましい
（請求項１４）。

【００３２】また、請求項１５に係る使用済み燃料収納
用角パイプは、上記角パイプにおいて、さらに前記パイ
プは少なくとも濃縮ボロンを添加したＡｌ合金で構成さ
れていることを特徴とする。

【００３３】この使用済み燃料収納用角パイプは、材料
として濃縮ボロンを添加したＡｌ材を使用しているの
で、中性子吸収材として使用できるＢ¹⁰の量を多くでき
る。したがって、濃縮ボロンを使用すれば、これを使用
しない場合と比較してより薄い板厚で同じ中性子吸収能
を得ることができる。

【００３４】また、請求項１６に係るバスケットは、複
数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせ、当該角パイプ
内の空間および当該角パイプの側面で囲まれた空間にそ
れぞれ使用済み燃料集合体を収納すると共に、これらを
キャスクあるいはキャニスタ等の使用済み燃料収納容器
内または使用済み燃料貯蔵プール内に配置して用いるこ
とを特徴とする。

【００３５】このバスケットは、複数の角パイプ同士を
千鳥状に組み合わせて構成したため、角パイプの側面同
士を合わせて構成するバスケットと比較して角パイプ側
面の肉厚を薄くできる。これは、角パイプ側面の板厚が
従来の二枚分であれば、剛性は従来の略二倍になるため
である。したがって、バスケットの外径を小さくでき、
また外径がそのままであれば、収納できる使用済み燃料
集合体の体数を多くできる。さらに、使用済み燃料貯蔵
プール等の収納ラックに適用すると使用済み燃料集合体
をより稠密に収納できるとともに、ボロン−ステンレス
製品と比較して軽量化されるので、異常時においてはラ
ックを支持する構造物にかかる荷重を軽減できる。

【００３６】図２２は、本発明に係るバスケットの例を
示した径方向断面図である。同図に示すように、本発明
に係るバスケットには、例えば角パイプの突合せ面１８
１を曲線で構成してパイプ同士を千鳥状に組み合わせた
ものや（同図（ａ））、突合せ面１８２に突起７２１と
溝７０１とを設けて溝に突起をはめ込むもの（同図
（ｂ））、あるいは突合せ面１８２に溝７０１を設け
て、この溝に棒７２５等を挿入してずれを防止するもの
（同図（ｃ））等が含まれる。

【００３７】図２２（ａ）に示した例は、突合せ面１８
１が曲線で構成されているため荷重Ｆが図の矢印方向に
かかっても、突合せ面１８１で大きな応力集中は生じな
い。同図（ｂ）および（ｃ）に示した例は、突起７２１
と溝７０１、あるいは棒７２５と溝７０１とが噛み合う
ことによって、軸方向に垂直な方向へのずれを防止でき
る。なおこれらは例示であって、角パイプの組み合わせ
はこれらに限定されるものではなく、当業者が容易に想
定し得る態様も含まれるものとする。

【００３８】また、請求項１７に係るバスケットは、上
記の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて、当該角パイ
プ内の空間および当該角パイプの側面で囲まれた空間に
より格子状のセルを構成し、当該セルにそれぞれ使用済
み燃料集合体を収納すると共に、これらをキャスクある
いはキャニスタ等の使用済み燃料収納容器内または使用
済み燃料貯蔵プール内に配置して用いることを特徴とす
る。

【００３９】このバスケットは、角パイプの角部を、例
えば階段状に形成した角パイプを組み合わせて構成して
いるので、上記バスケットで奏される作用に加え、軸方
向に垂直な方向に対するずれを抑制できるという作用が
ある。したがって、バスケットの組立てが容易となり、
また、万一の落下事故においてもバスケットの形状をよ
り堅牢に保つことができる。

【００４０】また、請求項１８に係るバスケットは、複
数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて、当該角パイ
プ内の空間および当該角パイプの側面で囲まれた空間に
それぞれ使用済み燃料集合体を収納してキャスクあるい
はキャニスタ等の使用済み燃料収納容器内または使用済
み燃料貯蔵プール内に配置すると共に、前記角パイプを
組み合わせた角パイプ集合体の最外周に存在する隣り合
う角パイプ同士の間に角パイプ受けを備えたことを特徴
とする。

【００４１】このバスケットは、バスケットを構成する
角パイプのうち最外周に存在する隣り合う角パイプ同士
の間に角パイプ受けを備えてある。この角パイプ受けに
よってバスケット外周のセルに挿入された燃料棒集合体
からの崩壊熱は、効率よくキャスク外部へ伝わる。また
キャスクが水平落下したときの衝撃は、この角パイプ受
けによって支えられるので、キャスクの落下時にはバス
ケットの崩壊を防止できる。

【００４２】また、請求項１９に係るバスケットは、複
数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて、当該角パイ
プ内の空間および当該角パイプの側面で囲まれた空間に
それぞれ使用済み燃料集合体を収納すると共に、前記角
パイプを組み合わせた角パイプ集合体の最外周に存在す
る角パイプと、外形を使用済み燃料収納容器の内形に合
わせたスペーサブロックとを締結具によって組み付け、
これらをキャスクもしくはキャニスタ等の使用済み燃料
収納容器内または使用済み燃料貯蔵プール内に配置して
用いることを特徴とする。このバスケットは、角パイプ
とスペーサブロックとを予めボルト等の締結具で固定し
ているため、キャニスタやキャスクのキャビティ内に取
付け穴等の加工が不要になるため、組立てに手間を要さ
ない。

【００４３】また、請求項２０に係る使用済み燃料収納
容器は、複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて全
体として格子状に構成したバスケットの外形に使用済燃
料収納容器本体のキャビティ内の形状を合わせて前記バ
スケットを挿入し、当該バスケットの各セル内に使用済
み燃料集合体を収納することを特徴とする。

【００４４】この使用済み燃料収納容器は、複数の角パ
イプ同士を千鳥状に組み合わせて全体として格子状に構
成したバスケットをキャビティ内に備えているため、角
パイプの側面同士を合わせて構成するバスケットと比較
して角パイプ側面の肉厚を薄くできる。これは、角パイ
プ側面の板厚が従来の二枚分であれば、剛性は従来の略
二倍になるためである。したがって、バスケットの外径
を小さくできるので、使用済み燃料収納容器の外径を従
来よりも小さくできる。その結果、使用済み燃料収納容
器に取り付ける緩衝体の外径を小さく抑えることができ
る。また使用済み燃料収納容器の外径がそのままであれ
ば、収納できる使用済み燃料集合体の体数を多くでき
る。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき添付図面を
参照して詳細に説明する。なお、実施の形態によりこの
発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態
の構成要素には、当業者が容易に想定できるものが含ま
れるものとする。

【００４６】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係る角パイプを組んだバスケットの一部を示
す径方向断面図である。同図中、斜線で表した部分に注
目して説明する。なお、この角パイプはＢＷＲ（Boilin
g Water Reactor：沸騰水型原子炉）の使用済み燃料集
合体を収納するバスケットを構成するものである。図１
に示すように、この角パイプ３００の角部（図中Ａで示
す領域）は階段状に成形されている点に特徴がある。そ
して、この角パイプ３００でバスケット２００を構成す
るときには、角パイプ３００同士を千鳥状に配置して角
部に設けられた段部同士を組み合わせる。すると、角パ
イプ３００の内部および角パイプ３００の側面１２によ
って四方を囲まれた空間が、燃料棒集合体を収納するセ
ル４００および４０１となる。

【００４７】図２５は従来の角パイプを組んだバスケッ
ト２０１の一部を示す径方向断面図である。同図に示す
ように、従来は、複数の角パイプ３０１を使用し、その
側面同士を組み合わせてバスケット２０１を構成してい
たので、セル４０２とセル４０２との境界は二枚の板を
重ねた構造となっていた。実施の形態１に係るバスケッ
ト２００は複数の角パイプ３００を千鳥状に配置したた
め、セル４００とセル４０１との境界は一枚の板で構成
される。このため、この境界が従来の二枚分の厚みを持
っていれば剛性は従来よりも高くなるので、従来と同じ
剛性であれば、その分だけ角パイプ３００の板厚を薄く
することができる。したがって、実施の形態１に係る角
パイプ３００でバスケット２００を構成した場合には、
従来のように角パイプ３０１の側面同士を組み合わせた
構成よりもバスケット全体の外径を小さくできるので、
その分キャスクの外径を小さくできる。その結果、キャ
スクの総重量も従来より軽くできるので、緩衝体に要求
される緩衝能力も従来より小さくて済む。

【００４８】また外径が小さくなった分だけ緩衝体の径
方向におけるつぶれ代を大きくできるため、この分緩衝
体の外径を小さくできる。一方、キャスクの外径がその
ままであれば、使用済み燃料集合体の収納体数を増やす
ことができる。さらに、使用済み燃料貯蔵プール等の収
納ラックに適用すると使用済み燃料集合体をより稠密に
収納できるとともに、ボロン−ステンレス製品と比較し
て軽量化されるので、異常時においてはラックを支持す
る構造物にかかる荷重を軽減できる。

【００４９】図２は実施の形態１に係る角パイプ３００
の角部における応力の伝わり方を示す説明図である。同
図（ａ）に示すように、階段状に成形された角パイプ３
００の角部における角部分１３のＲが大きいと、荷重Ｆ
を受ける面が小さくなり、面荷重が過大となるおそれが
大きくなる。また、当該Ｒが大きいと十分な伝熱面積を
確保できない。その結果、角パイプ３００に損傷その他
の性能劣化を生じさせることになる。そして、斜め方向
からの荷重の場合であっても、応力集中に起因する角パ
イプ３００の性能劣化をもたらすおそれがある。

【００５０】上記の問題を避けるため、同図（ｂ）に示
すように、階段状に成形された角パイプ３００の角部に
おける角部分１３をシャープエッジに成形することが望
ましい。このようにすると、隣り合うパイプ同士が階段
面の略全体にわたって突き合わされるため、上記面荷重
が軽減すると共に十分な伝熱面積も得ることができる。
これらの作用によって角パイプ３００の性能劣化を抑制
できる。ここで、落下試験の結果を説明する。まず、角
パイプ３００の寸法は、収容する使用済み燃料集合体の
寸法に基づいて決定されるため、角パイプ３００の板厚
ｔに対する半径Ｒから評価した。この評価結果を表１に
示す。

【表１】この結果、半径Ｒ＝０．８ｔ〜１．５ｔのときは、角パ
イプ３００の特定部分（図２のＢで示す領域）に好まし
くない応力集中が生じた。半径Ｒ＝０．６ｔになると、
応力集中の程度が緩和されたが、未だ好ましい状態には
ならなかった。つぎに、半径Ｒ＝０．４ｔでは、応力集
中の程度がある程度緩和されて、比較的許容できる範囲
内に収まった。半径Ｒ＝０．０５ｔ〜０．２ｔでは、応
力集中が相当程度緩和され、好ましい状態になった。特
に、Ｒ＝０．１ｔ、０．０５ｔの場合に良好な結果が得
られ、応力集中は問題にならない程度に低減された。

【００５１】また、角パイプ３００の角部分１３に形成
するシャープエッジは、面取形状であってもよい。図３
は、この発明の実施の形態１に係る角パイプ３００の変
形例を示す径方向断面図である。この面取りＣの寸法
は、上記同様に１．０ｍｍ以下（寸法Ｃ＝０．２ｔ以
下）とするのが好ましい。このような構成であっても、
バスケットに対し図中矢印Ｆ方向に荷重が加わった場
合、隣り合う角パイプ３００同士が階段面の略全体にわ
たって突き合わされるので角パイプ３００の特定部分に
対する応力集中は軽減する。そして十分な伝熱面積も確
保できるので、バスケットの性能劣化を抑制できる。

【００５２】なお、バスケットは挿入した使用済み燃料
集合体が臨界に達することを防止する機能が必要である
ため、角パイプは中性子吸収材としてボロン（Ｂ：ホウ
素）を混合したアルミニウム合金からなる。ここで、天
然ボロンには中性子の吸収に寄与するＢ¹⁰と中性子の吸
収には寄与しないＢ¹¹がある。したがって、中性子吸収
能を有するＢ¹⁰を濃縮したものを使用すると、同じボロ
ンの添加量であれば天然ボロンをそのまま使用した場合
と比較してＢ¹⁰が多くなる分だけ中性子吸収能は高くで
きる。したがって濃縮ボロンを使用すると、同じ中性子
吸収能であれば、天然ボロンをそのまま使用した場合よ
りも薄い板厚の角パイプで済む。このような観点から、
実施の形態１に係る角パイプの板厚を、従来の角パイプ
の板厚二枚分よりも薄くする場合は、濃縮ボロンを添加
したアルミニウム材料を使用することが望ましい。以下
の実施の形態でも同様である。

【００５３】図４は、実施の形態１に係るパイプの第一
の変形例を示す径方向断面図である。上記の角パイプで
は、角部（図中Ａで示す領域）が一段の階段状に成形さ
れていたが、このパイプ３０２は、前記階段の段数を増
やしてパイプ３０２の角部を多段の階段状に成形した点
に特徴がある。一段の階段状に成形した角パイプにおい
ては、同図（ｂ）に示すように、応力が集中する部分
（図４（ｂ）中Ｄで示す部分）の板厚が角パイプ３００
の側面板厚の半分になる。しかし多段の階段状において
は、同図（ｃ）に示すように応力が集中する部分（図４
（ｃ）中Ｄで示す部分）の板厚は角パイプ３０２の側面
板厚の半分以上確保できる。このため、角部を一段の階
段状に成形した角パイプ３００と比較して剛性を高くで
き、また応力集中の影響も小さくできる。さらに、この
角パイプは熱間押出し法によって成形するが、多段の階
段状に成形したほうが角パイプ全体の肉厚を均等にでき
るため、成形が容易になる。

【００５４】図５は、実施の形態１に係るパイプの第二
の変形例を示す径方向断面図である。上記の角パイプで
は、その角部は階段状に成形されていたが、このパイプ
３０３は、角パイプ同士の角部（図中Ａで示す領域）に
設けられたあり溝７００およびあり継手７２０によって
連結されている点に特徴がある。バスケット２０３を構
成するときには、一方の角パイプ３０３に設けられたあ
り溝７００にもう一方の角パイプ３０３に設けられたあ
り継手７２０をはめ込んで角パイプ３０３同士を組み合
わせる。このように、角パイプ３０３同士はあり溝７０
０とあり継手７２０によって連結されるため、組み合わ
せた角パイプ３０３同士が外れることはなく、また角パ
イプ３０３の位置ずれも生じない。このため、この変形
例に係る角パイプ３０３は容易にバスケット２０３に組
み立てることができ、また、キャスクを縦にした状態で
キャビティ内に組込んでバスケット２０３を構成するこ
ともできる。なお、この第二の変形例に係る角パイプ３
０３はＢＷＲ用であるが、例えば図１２に示すようにパ
イプの側部内に外壁と内壁とを隔てる空間を設けてフラ
ックストラップとし、次に説明するＰＷＲ用の使用済み
燃料集合体を格納してもよい。

【００５５】（実施の形態２）図６は、この発明の実施
の形態２に係る角パイプを組んだバスケットの一部を示
す径方向断面図である。図６に示すように、この角パイ
プ３０４は径方向の断面内形状が略正方形であり、パイ
プの角部（図中Ａで示す領域）は階段状に成形されてい
る点に特徴がある。なお、この角パイプ３０４はＰＷＲ
（PressurizedWater Reactor：加圧水型原子炉）の使用
済み燃料集合体を収納するバスケットを構成するもので
ある。ＰＷＲでは核燃料の燃焼度が高くなるため、中性
子の放出量はＢＷＲの使用済み核燃料と比較して多くな
る。したがって、図６に示すように、パイプの側面内部
には空間が設けられフラックストラップ１７０を形成
し、プール内で使用済み燃料集合体を収納する際には、
このフラックストラップ１７０内に水が満たされ隣のセ
ルへ透過する中性子（図中矢印Ｊで示す方向）を減速す
る。そして、中性子吸収材として角パイプ３０４に含ま
れているボロンに吸収されやすくする。

【００５６】この角パイプ３０４でバスケット２０４を
構成するときには、図６に示すように、角パイプ３０４
同士を千鳥状に配置して角部に設けられた段部同士を組
み合わせる。すると、角パイプ３０４の内部および角パ
イプ３０４の側面１２によって四方を囲まれた空間が、
それぞれ燃料棒集合体を収納するセル４００および４０
１となる。

【００５７】この角パイプ３０４はフラックストラップ
１７０が側面１２内に設けられているため、実施の形態
１の角パイプと比較して側面１２の板厚が大きい。した
がって、角パイプ３０４同士の角部をより広い面積で組
み合わせることができるので、ずれに対して強く組立て
も容易になる。また突合せ面１８０の伝熱面積も大きく
できるので、使用済み燃料集合体から発生する熱を効率
よくキャスクの胴本体へ伝えることができる。さらに、
使用済み燃料貯蔵プール等の収納ラックに適用すると使
用済み燃料集合体をより稠密に収納できるとともに、ボ
ロン−ステンレス製品と比較して軽量化されるので、異
常時においてはラックを支持する構造物にかかる荷重を
軽減できる。

【００５８】図７は、実施の形態２に係る角パイプの第
一の変形例を示す径方向断面図である。上記の角パイプ
ではその角部は一段の階段状に成形されていたが、この
角パイプは、前記階段の段数を増やして角パイプ３０５
の角部（図中Ａで示す領域）を多段の階段状に成形した
点に特徴がある。一段の階段状に成形した角パイプにお
いては、上述したように、応力が集中する角部の板厚が
壁面部の半分になる（図４（ｂ）参照）。しかし角部を
多段の階段状に形成すると、角部の板厚として角パイプ
の側面における板厚の半分以上を確保できる（図４
（ｃ）参照）。このため、角部を一段の階段状に成形し
た角パイプと比較して、応力集中の影響を小さくでき
る。

【００５９】図８は、実施の形態２に係る角パイプの第
二の変形例を示す径方向断面図である。この変形例に係
る角パイプは、角部（図中Ａで示す領域）を階段状に形
成した上記パイプにおいて、突合せ面１８０の一方に突
起７２１を設け、もう一方の面にはその突起７２１がは
め込まれる溝７０１を設けて噛み合い部とした点に特徴
がある。この角パイプ３０６同士を組み合わせてバスケ
ット２０６を構成すると、突起７２１が溝７０１にはめ
込まれるためずれにくくなる。したがってバスケット２
０６の組立てが容易となり、また、万一の落下事故にお
いてもバスケット２０６の形状をより堅牢に保つことが
できる。なお、組み合わされる角パイプ３０６の突合せ
面１８０の双方に溝を設け、この溝で形成される空間に
例えば棒状の部材を装入して噛み合い部として、軸方向
に垂直な方向に対するずれを防止してもよい。

【００６０】図９は、実施の形態２に係る角パイプの第
三の変形例を示す径方向断面図である。この変形例に係
る角パイプ３０７は、角部（図中Ａで示す領域）を階段
状に形成した上記角パイプにおいて、角部にもフラック
ストラップ１７１を設けた点に特徴がある。このため、
角パイプ３０７の側面に対して垂直に透過する中性子量
のみならず、角パイプ３０７の角部を通って斜めに透過
する中性子の量も低く抑えることができる。また、この
フラックストラップ１７１を設けることによって、角パ
イプ３０７の質量を軽くできるので、キャスク全体の質
量も軽くなり、その分緩衝体の寸法も小さくできる。

【００６１】図１０は、実施の形態２に係る角パイプの
第四の変形例を示す径方向断面図である。この変形例に
係る角パイプ３０８は、角部（図中Ａで示す領域）にも
フラックストラップ１７１を設けた上記角パイプにおい
て、側面１２内部に設けたフラックストラップ１７２の
軸方向に垂直な断面形状を、角部に形成した階段部の形
状に合わせた点に特徴がある。なお、「階段部の形状に
合わせた」とは、階段状に合わせるのみならず、図１０
に示すように、斜めに合わせることも含む。このように
することで、上記第三の変形例が奏する効果に加え、側
面内部に設けたフラックストラップ１７２を角部の近傍
まで広げることができるので、中性子を減速する領域が
より広がる。さらに角部近傍における肉厚を確保して剛
性を確保し、応力集中を抑制できるという効果もある。

【００６２】図１１は、実施の形態２に係る角パイプの
第五の変形例を示す径方向断面図である。この変形例に
係る角パイプ３０９は、四つの角部（図中Ａで示す領
域）に設けられた連結部のうち少なくとも隣り合う二つ
の連結部は、斜め隣の角パイプ３０９の連結部と噛み合
う方向がそれぞれ略９０度づつ異なる。そして、それぞ
れの角部は突起部７２２とその突起部がはめ合わされる
溝部７０２とで構成することで、噛み合い構造としてい
る点に特徴がある。この突起部７２２と溝部７０２とに
よって角パイプ３０９同士が連結されるので、角パイプ
３０９同士を組み合わせても外れることはなく、バスケ
ット２０９の組立てが容易になる。また、角パイプ３０
９同士にガタも生じなくなるため、万一の落下事故にお
いてもバスケット２０９の形状をより堅牢に保つことが
できる。また、伝熱面積を広くとることができるので、
使用済み燃料集合体から発生する崩壊熱を効率よく伝え
ることができる。なお、本変形例においても角部にフラ
ックストラップを設けてもよい。

【００６３】この変形例に係る角パイプは、角部に噛み
合い構造を持っているため、見かけの側面板厚が大きい
ＰＷＲ用のバスケットを構成する場合に適しているが、
ＢＷＲ用のバスケットに適用してもよい。その場合に
は、側面の肉厚を通常のＢＷＲ用角パイプよりも厚めに
することが好ましい。

【００６４】図１２は、実施の形態２に係るパイプの第
六の変形例を示す径方向断面図である。上記の角パイプ
では、角部（図中Ａで示す領域）に噛み合い構造を持つ
連結部を備えていたが、この角パイプ３１０は、四つの
角部に設けられた連結部のうち少なくとも隣り合う二つ
の連結部は、斜め隣の角パイプ３１０の連結部と噛み合
う方向がそれぞれ略９０度づつ異なる。そして、角パイ
プ同士３１０の角部に設けられたあり溝７００およびあ
り継手７２０によって連結される。

【００６５】バスケット２１０を構成するときには、一
方の角パイプ３１０に設けられたあり溝７００にもう一
方の角パイプ３１０に設けられたあり継手７２０をはめ
込んで角パイプ３１０同士を組み合わせる。このよう
に、角パイプ３１０同士はあり溝７００とあり継手７２
０によって連結されるため、組み合わせた角パイプ３１
０同士が外れることはなく、また角パイプ３１０の位置
ずれも生じない。このため、この変形例に係る角パイプ
３１０はバスケット２１０の組立てが容易であり、ま
た、組立てに際しては角パイプ３１０を縦にした状態で
組立て、バスケット２１０を構成することもできる。

【００６６】図１３は、実施の形態２に係るバスケット
の構成例を示す径方向断面図である。このバスケット２
１１および２１２は、上記角パイプを複数の要素に分解
して構成しバスケットとした点に特徴がある。同図
（ａ）は、角パイプを断面がコの字型状の要素３５０と
直線状の要素３５１とに分割して構成した例である。ま
た同図（ｂ）は、角パイプをＬ字状の要素３５２および
３５３に分割して構成した例である。このようにする
と、押出し成形機が成形できる寸法以上のセルも構成す
ることができ、また、プレス圧力が小さい押出し成形機
でも成形できる。なお、このバスケットはフラックスト
ラップによって見かけの側面厚さが厚いＰＷＲ用のバス
ケットに適しているが、フラックストラップを有してい
ないＢＷＲ用のバスケットに適用することもできる。

【００６７】（実施の形態３）つぎに、上記角パイプ３
００を用いて構成したバスケットを、キャスク全体と共
に説明する。なお、角パイプ３００に限らず、上記実施
の形態１および２で提示した他の角パイプを用いても、
バスケットは構成できる。図１４は、この発明の実施の
形態３に係るキャスクを示す斜視図である。図１５は、
図１４に示したキャスクの軸方向断面図である。図１６
は、図１４に示したキャスクの径方向断面図である。な
お、図１６は全体の１／４のみ示している。このキャス
ク１００は、上記図２３に示したキャスク５００と略同
様の構成であるが、胴本体１０１のキャビティ１０２内
をバスケット１３０の外形に合わせた形状にした点に特
徴がある。キャビティ１０２の内面形状は、後述する専
用の加工装置によりフライス加工を施すことで形成す
る。なお、フライス加工の他、シェーパー加工により形
成するようにしてもよい。また、後述する加工装置は容
器を横に設置して加工する、いわゆる横型の加工装置で
あるがこれに限られるものではなく、容器を縦にして加
工する縦型の加工装置を使用してもよい。

【００６８】同図に示すキャスク１００において、胴本
体１０１および底板１０４は、γ線遮蔽機能を有する炭
素鋼製のローラ鍛造品である。なお、炭素鋼の代わりに
ステンレス鋼を用いることもできる。前記胴本体１０１
と底板１０４は、溶接等により結合する。また、耐圧容
器としての密閉性能を確保するため、蓋部１０９と胴本
体１０１との間には金属ガスケットを設けておく。な
お、胴本体１０１と底板１０４とは熱間拡張成形等の加
工法によって一体として成形してもよい。このときには
溶接工程および溶接後の熱処理工程を省略できるため、
製造が容易になる。

【００６９】胴本体１０１と外筒１０５との間には、水
素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を
有するレジンやシリコーンゴム等の中性子遮蔽材１０６
が充填されている。また、胴本体１０１と外筒１０５と
の間には熱伝導を行う複数の内部フィン１０７が溶接さ
れており、中性子遮蔽材１０６は、この内部フィン１０
７によって形成される空間に流動状態で注入され、熱硬
化反応等で固化される。なお、内部フィン１０７にはＣ
ｕやＡｌといった熱の良導体を使用すると共に、放熱を
均一に行うため、熱量の多い部分に高い密度で設けるよ
うにするのが好ましい。また、中性子遮蔽材１０６と外
筒１０５との間には、数ｍｍの熱膨張しろ１０８が設け
られる。この熱膨張しろ１０８は、ホットメルト接着剤
にヒーターを埋め込んだ消失型を外筒１０５内面に配
し、中性子遮蔽材１０６を注入固化した後、ヒーターを
加熱して溶融排出することにより形成する（図示省
略）。また、この熱膨張しろ１０８内に所定の強度を有
したハニカム材を設けて、中性子遮蔽材の熱膨張に伴い
このハニカム材が圧縮されるようにしてもよい。

【００７０】蓋部１０９は、一次蓋１１０と二次蓋１１
１により構成される。この一次蓋１１０は、γ線を遮蔽
するステンレス鋼や炭素鋼等からなる円盤形状である。
また、二次蓋１１１もステンレス鋼製等の円盤形状であ
るが、その上面には中性子遮蔽体としてレジン１１２が
封入されている。一次蓋１１０および二次蓋１１１は、
ステンレス製のボルト１１３によって胴本体１０１に取
り付けられている。さらに、一次蓋１１０および二次蓋
１１１と胴本体１０１との間にはそれぞれ金属ガスケッ
トが設けられ、内部の密封性を保持している。また、蓋
部１０９の周囲には、レジン１１４を封入した補助遮蔽
体１１５が設けられている。

【００７１】キャスク本体１１６の両側には、キャスク
１００を吊り下げるためのトラニオン１１７が設けられ
ている。なお、図１４では、補助遮蔽体１１５を設けた
ものを示したが、キャスク１００の搬送時には補助遮蔽
材１１５を取り外して緩衝体１１８を取り付ける（図１
５参照）。緩衝体１１８は、ステンレス鋼材により作成
した外筒１２０内にレッドウッド材などの緩衝材１１９
を封入した構造である。また、遮蔽機能を高めて当初か
ら補助遮蔽体１１５を使用しないようにしてもよい。こ
の場合には、緩衝体１１８の着脱にともなって補助遮蔽
体１１５を着脱する必要がなくなるため、作業の手間が
軽減する。

【００７２】図１６からは明らかではないが、バスケッ
ト１３０は、使用済み燃料集合体を収容する６９個のセ
ル１３１を構成する２１本の角パイプ３００からなる。
角パイプ３００には、ＡｌまたはＡｌ合金粉末に中性子
吸収性能を持つＢまたはＢ化合物の粉末を添加したアル
ミニウム複合材を用いる。また、中性子吸収材として
は、ボロンの他にカドミウムを用いることができる。な
お、角パイプ３００の本数はこの例に限られるものでは
なく、バスケットやキャスク等の設計によって増減でき
る。

【００７３】図１７は、上記角パイプの製造方法を示す
フローチャートである。まず、アトマイズ法などの急冷
凝固法によりＡｌまたはＡｌ合金粉末を作製すると共に
（ステップＳ４０１）、ＢまたはＢ化合物の粉末を用意
し（ステップＳ４０２）、これら両粒子をクロスロータ
リーミキサー等によって１０〜１５分間混合する（ステ
ップＳ４０３）。

【００７４】前記ＡｌまたはＡｌ合金には、純アルミニ
ウム地金、Ａｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ
系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム
合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｆ
ｅ系アルミニウム合金などを用いることができる。ま
た、前記ＢまたはＢ化合物には、Ｂ₄ Ｃ、Ｂ₂ Ｏ₃ など
を用いることができる。ここで、アルミニウムに対する
ボロンの添加量は、Ｂ量換算で１．５重量％以上、９重
量％以下とするのが好ましい。より好ましくは、Ｂ量換
算で２．０重量％以上、５．０重量％以下とするのがよ
い。１．５重量％以下では十分な中性子吸収能が得られ
ず、９重量％より多くなると成形が困難になるのみなら
ず、得られた材料の延性が低下するためである。ここ
で、アルミニウムに対するボロンの添加量が同じであれ
ば、Ｂ¹⁰を濃縮した濃縮ボロンを使用すると、天然ボロ
ンと比較して中性子吸収能は高くなる。例えば一般に天
然のＢ ₄ ＣにおけるＢ¹⁰の割合は１９％程度であるが、
Ｂ¹⁰を９８％にまで濃縮したＢ ₄ Ｃを使用すれば、同じ
Ｂ₄ Ｃの添加量で中性子吸収能はおよそ５倍となる。し
たがって、濃縮ボロンを使用した場合には、天然ボロン
を使用した場合と比較して薄い板厚で同等の中性子吸収
能を持たせることができる。また、板厚と中性子吸収能
が同じであればボロンの添加量を少なくできる。

【００７５】つぎに、混合粉末をラバーケース内に封入
し、ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）により常温で全方
向から均一に高圧をかけ、粉末成形を行う（ステップＳ
４０４）。ＣＩＰの成形条件は、成形圧力を２００ＭＰ
ａとし、成形品の直径が６００ｍｍ、長さが１５００ｍ
ｍになるようにする。ＣＩＰによって全方向から均一に
圧力を加えることにより、成形密度のばらつきが少ない
高密度な成形品を得ることができる。

【００７６】続いて、前記粉末成形品を缶に真空封入
し、３００℃まで昇温する（ステップＳ４０５）。この
脱ガス工程にて缶内のガス成分および水分を除去する。
つぎの工程では、真空脱ガスした成形品をＨＩＰ（Hot
Isostatic Press ）により再成形する（ステップＳ４０
６）。ＨＩＰの成形条件は、温度４００℃〜４５０℃、
時間３０ｓｅｃ、圧力６０００ｔｏｎとし、成形品の直
径が４００ｍｍになるようにする。続いて、缶を除去す
るために外面削、端面削を施し（ステップＳ４０７）、
ポートホール押出機を用いて当該ビレットを熱間押出し
する（ステップＳ４０８）。この場合の押出条件とし
て、加熱温度を５００℃〜５２０℃、押出速度を５ｍ／
ｍｉｎとする。この押出加工に用いるダイスは、上記実
施の形態で説明したパイプを成形できるように、その断
面形状を成形するパイプの外形と同一の形状にしてあ
る。

【００７７】なお、ステップＳ４０５においてＣＩＰに
よる成形品を缶封入することなく、ＨＩＰ容器内で真空
脱ガスした後、ＨＩＰによって再成形してもよい。この
ようにすると、缶を除去するための外削が不要となるか
ら、工程が省略できる。また、ＨＩＰ工程に代えて真空
焼結や真空ホットプレス等を用いるようにしてもよい。
この場合も缶を除去するための外削が不要となるので製
造に手間を要しない。

【００７８】つぎに、押出成形後、引張矯正を施すと共
に（ステップＳ４０９）、非定常部および評価部を切断
し、製品とする（ステップＳ４１０）。完成した角パイ
プ３００は、図１に示すように、断面の一辺が１６２ｍ
ｍ、内側が１５１ｍｍの四角形状となる。また、角パイ
プ３００の角部分は、押出工程にて半径Ｒ＝１．０ｍｍ
以下のシャープエッジに成形する。寸法公差は、要求さ
れる規格の関係でマイナス公差を０にとる。なお、この
角パイプ３００の他の製造方法として、本願出願人によ
り平成１１年５月２７日付け（「バスケット及びキャス
ク」）で既に出願済みのものがあるから、そちらを参照
して製造してもよい。

【００７９】上記工程により製造した角パイプ３００
は、キャビティ１０２内の加工形状に沿って順次挿入さ
れる。ここで、角パイプ３００に曲げとねじれが生じて
いること、寸法のマイナス公差が０であることから、角
パイプ３００を適当に挿入しようとすると、公差の累積
や曲げの影響を受けて挿入しにくくなり、無理に挿入す
ると角パイプ３００に過剰な応力が加わることになる。
そこで、製造した全部または一部の角パイプ３００の曲
げ及びねじれをレーザ測定器などにより予め測定し、コ
ンピュータを用いることで、当該測定データに基づき最
適な挿入位置を割り出すようにする。このようにすれ
ば、キャビティ１０２内に角パイプ３００を容易に挿入
することができるし、それぞれの角パイプ３００にかか
る応力を均一にすることができる。

【００８０】また、図１６に示すように、キャビティ１
０２のうちセル数が５個または７個となる角パイプ列の
両側には、それぞれダミーパイプ１３３が挿入されてい
る。このダミーパイプ１３３は、胴本体１０１の重量を
軽減すると共に胴本体１０１の厚みを均一化すること、
角パイプ３００を確実に固定することを目的とする。こ
のダミーパイプ１３３にもボロン入りアルミニウム合金
を用い、上記同様の工程による製作する。なお、このダ
ミーパイプ１３３は、単なるアルミニウム材であっても
よいし、重量軽減等の必要がなければ省略することもで
きる。

【００８１】つぎに、胴本体１０１のキャビティ１０２
を、横型の加工機を使用して加工する場合について説明
する。図１８はキャビティ１０２の加工装置を示す概略
斜視図である。この加工装置１４０は、胴本体１０１内
を貫通すると共にキャビティ１０２内に載置固定される
固定テーブル１４１と、固定テーブル１４１上を軸方向
に摺動する可動テーブル１４２と、可動テーブル１４２
上にて位置決め固定されているサドル１４３と、サドル
１４３上に設けられスピンドル１４４および駆動モータ
１４５からなるスピンドルユニット１４６と、スピンド
ル軸に設けたフェースミル１４７とから構成されてい
る。

【００８２】また、スピンドルユニット１４６上には、
キャビティ１０２内形状に従って当接部を成形した反力
受け１４８が設けられている。この反力受け１４８は、
着脱自在であってあり溝（図示省略）に沿って図中矢印
方向にスライドする。また、反力受け１４８は、スピン
ドルユニット１４６に対するクランプ装置１４９を有し
ており、所定位置にて固定することができる。

【００８３】さらに、固定テーブル１４１の下部溝内に
は、複数のクランプ装置１５０が取り付けられている。
このクランプ装置１５０は、油圧シリンダ１５１と、油
圧シリンダ１５１の軸に設けたくさび状の移動ブロック
１５２と、当該移動ブロック１５２と傾斜面で当接する
固定ブロック１５３とから構成されており、図中斜線部
側を固定テーブル１４１の溝内面に取り付けるようにす
る。油圧シリンダ１５１の軸を駆動すると、移動ブロッ
ク１５２が固定ブロック１５３に当接し、くさびの効果
により移動ブロック１５２が多少下方に移動する（図中
点線で示す）。これにより、移動ブロック１５２の下面
がキャビティ１０２内面に押し当てられるから、固定テ
ーブル１４１をキャビティ１０２内で固定することがで
きる。

【００８４】また、胴本体１０１はローラからなる回転
支持台１５４上に載せられており、径方向に回転自在と
なる。また、スピンドルユニット１４６とサドル１４３
との間にスペーサ１５５をかますことにより、固定テー
ブル１４１上のフェースミル１４７の高さを調整するこ
とができる。スペーサ１５５の厚さは、上記角パイプ３
００の一辺の寸法と同じである。サドル１４３は、可動
テーブル１４２に設けたハンドル１５６を回転させるこ
とにより胴本体１０１の径方向に移動する。可動テーブ
ル１４２は、固定テーブル１４１の端部に設けたサーボ
モータ１５７とボールネジ１５８により移動制御され
る。なお、加工が進むにつれてキャビティ１０２内の形
状が変わるので、反力受け１４８やクランプ装置１５０
の移動ブロック１５２を適当な形状のものに変更する必
要がある。

【００８５】図１９は、キャビティの加工方法を示す概
略説明図である。まず、クランプ装置１５０および反力
受け１４８により固定テーブル１４１をキャビティ１０
２内の所定位置にて固定する。つぎに、同図（ａ）に示
すように、固定テーブル１４１に沿ってスピンドルユニ
ット１４６を所定の切削速度にて移動させ、フェースミ
ル１４７によるキャビティ１０２内の切削を行う。当該
位置での切削が完了すると、クランプ装置１５０を外し
て固定テーブル１４１を解放する。

【００８６】つぎに、同図（ｂ）に示すように、回転支
持台１５４上で胴本体１０１を９０度回転させ、クラン
プ装置１５０にて固定テーブル１４１を固定する。そし
て、上記同様にフェースミル１４７にて切削を行う。以
降、前記同様の工程をさらに２回繰り返す。

【００８７】つぎに、スピンドルユニット１４６を１８
０度回転させ、同図（ｃ）に示すように、順次、キャビ
ティ１０２内の切削を行う。この場合も、上記同様に胴
本体１０１を９０度回転させながら加工を繰り返す。つ
ぎに、同図（ｄ）に示すように、スピンドルユニット１
４６にスペーサ１５５をかませることで当該スピンドル
ユニットの位置を高くする。そして、当該位置にてフェ
ースミル１４７を軸方向に送り、キャビティ１０２内の
切削を行う。これを９０度回転させながら繰り返すこと
で、角パイプ３００を挿入するのに必要な形状がほぼ完
成する。なお、ダミーパイプ１３３を挿入する部分の切
削も、同図（ｄ）に示すのと同様にして行えばよい。但
し、スピンドルユニット１４６の高さを調整するスペー
サ厚は、ダミーパイプ１３３の一辺と同じにする。上記
説明では胴本体１０１を横にしてキャビティ１０２内を
切削したが、縦型の工作機械を用いることによって、胴
本体１０１を縦にして回転テーブルの上に載せてキャビ
ティ１０２内を切削することもできる。

【００８８】キャスク１００に収容する使用済み燃料集
合体は、核分裂性物質および核分裂生成物などを含み、
放射線を発生すると共に崩壊熱を伴うため、キャスク１
００の除熱機能、遮蔽機能および臨界防止機能を貯蔵期
間中（約６０年）、確実に維持する必要がある。この実
施の形態１に係るキャスク１００では、胴本体１０１の
キャビティ１０２内を機械加工して角パイプ３００で構
成したバスケット１３０の外側を密着状態か、それに近
い状態（空間領域なし）で挿入するようにしているの
で、角パイプ３００と胴本体１０１との伝熱面を広大に
できる。さらに、胴本体１０１と外筒１０５との間に内
部フィン１０７を設けているので、燃料棒からの熱は、
角パイプ３００或いは充填したヘリウムガスを通じて胴
本体１０１に伝導し、主に内部フィン１０７を通じて外
筒１０５から放出されることになる。以上から、崩壊熱
の除熱を効率的に行うことができるので、崩壊熱量が同
じであればキャビティ１０２内の温度を従来よりも低く
保つことができる。

【００８９】また、使用済み燃料集合体から発生するγ
線は、炭素鋼あるいはステンレス鋼からなる胴本体１０
１、外筒１０５、蓋部１０９などにおいて遮蔽される。
また、中性子は中性子遮蔽材１０６によって遮蔽され、
放射線業務従事者に対する被ばく上の影響をなくすよう
にしている。具体的には、表面線当量率が２ｍＳｖ／ｈ
以下、表面から１ｍの線量当量率が１００μＳｖ／ｈ以
下になるような遮蔽機能が得られるように設計する。さ
らに、セル１３１を構成する角パイプ３００には、ボロ
ン入りのアルミニウム合金を用いているので、中性子を
吸収して使用済み燃料集合体が臨界に達するのを防止す
ることができる。

【００９０】以上、この実施の形態３に係るキャスク１
００によれば、胴本体１０１のキャビティ１０２内を機
械加工しバスケット１３０の外周を構成する角パイプ３
００を密着状態で挿入するようにしたので、角パイプ３
００からの熱伝導率を向上させることができる。また、
キャビティ１０２内の空間領域をなくすことができるか
ら、胴本体１０１をコンパクト且つ軽量にすることがで
きる。なお、この場合であっても、角パイプ３００の収
容数が減少することはない。逆に、胴本体１０１の外径
を図２３に示すキャスクと同じにすれば、それだけセル
数を確保できるから、使用済み燃料集合体の収納数を増
加することができる。具体的に当該キャスク１００で
は、使用済み燃料集合体の収容数を６９体にでき且つキ
ャスク本体１１６の外径を例えば２５６０ｍｍ、重量を
１２０ｔｏｎに抑えることができる。

【００９１】また、角パイプ３００を千鳥状に配列した
ので、従来と比較して角パイプ３００の肉厚を薄くでき
る。したがって、バスケットの外径を従来よりも小さく
することができ、これにともない、キャスクの外形も従
来より小さくできる。また、角パイプ３００の肉厚を従
来の二枚分と同じ寸法にすれば、剛性は従来よりも高く
なるため、バスケット１３０がより堅牢になり、キャス
ク１００の信頼性も向上する。

【００９２】（実施の形態４）図２０は、本発明に係る
バスケットをキャスクのキャビティ内に収納した例を示
す周方向断面図である。本発明に係るバスケットは複数
の角パイプを千鳥状に配置して構成されているため、バ
スケットの外周においては側面の存在しない箇所が生ず
る。この部分をそのままにして、このバスケットをキャ
スクのキャビティ内に挿入すると、キャビティの内壁と
セルに挿入される燃料棒集合体との間に隙間が生じ、燃
料棒集合体から発生する崩壊熱がキャスク外部へ逃げ難
くなる。また、側面が存在しない箇所があるため、キャ
スクが水平落下したときの衝撃力を支えることができ
ず、キャスクの落下時にはバスケットが崩壊するおそれ
もある。

【００９３】上記の問題を解決するため、図２０（ａ）
に示すようにバスケット２１３の外周において側面が存
在しない箇所には側板で構成した角パイプ受け３０を設
け、バスケット２１３をキャビティ１０２内に挿入す
る。この角パイプ受け３０が角パイプ３００の角部と突
き合う部分（図中Ａで示した領域）は、前記角パイプ３
００の角部における形状に合わせておく。ここで、角パ
イプ受け３０をバスケット２１３に取り付けてからキャ
ビティ１０２内にバスケット２１３を挿入してもよい
し、角パイプ受け３０をボルト等の締結具によって予め
キャビティ１０２の内壁に取り付けておいてからキャビ
ティ１０２内にバスケット２１３を挿入してもよい。ま
た、角パイプ受け３０が角パイプ３００の角部と突き合
う部分（図中Ａで示した領域）を溶接によって固定し
て、バスケット２１３を構成してもよい。

【００９４】この角パイプ受け３０によって、バスケッ
ト２１３外周のセル４０１に挿入された燃料棒集合体か
らの崩壊熱は、効率よくキャスク外部へ伝わる。またこ
の角パイプ受け３０によって、キャスクが水平落下した
ときの衝撃を支えることができるため、キャスクの落下
時にはバスケット２１３の崩壊を防止できる。なお、図
２０（ｂ）に示すようにキャビティ１０２の内壁を凸形
に成形して角パイプ受け３０としてもよい。このように
すると、側板で角パイプ受け３０を構成した場合と比較
して、側板をキャビティ内壁等に固定する手間を省略で
きる。

【００９５】（実施の形態５）図２１は、本発明に係る
バスケットをキャニスタに収納した例を示す周方向断面
図である。キャニスタに使用される収納容器は、キャス
クに使用される収納容器よりも肉厚が薄いため、径方向
断面内形状をバスケットの外形に合わせて成形すること
は困難である。したがって、本発明に係る角パイプ３０
０によって構成されたバスケット２１５をキャニスタ胴
９００内に挿入する際には、同図に示すようにバスケッ
ト２１５の外周にキャニスタ胴９００の内形に合わせた
スペーサブロック３５を取り付けて、バスケット２１５
の外形をキャニスタ胴９００の径方向断面内形状に合わ
せる。なお、キャスクの場合には内面加工を最小限にし
たい場合等にこの方法を適用すると有効である。

【００９６】スペーサブロック３５は締結具であるボル
ト３６によって角パイプ３００および実施の形態４で説
明した角パイプ受け３０に固定される。なお、締結具と
してボルト３６の代わりにリベットを使用してもよい。
このようにしてバスケット２１５の外周全体にスペーサ
ブロック３５を取り付けた後、キャニスタ胴９００内に
バスケット２１５を挿入する。このようにすることで、
本発明に係るバスケットをキャニスタにも適用でき、ま
たキャニスタのキャビティ内に取付け穴等を加工するこ
とが不要になるため、組立てに手間を要さない。なお、
実施の形態４で説明したように、スペーサブロック３５
の角パイプ３００と接する側に凸部を設けて角パイプ受
け３０としてもよい。また、スペーサブロック３５と角
パイプ３００とは締結具で取り付けてあるが、締結具の
代わりに溶接やろう付け、あるいは接着等によっても両
者を取り付けることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る使
用済み燃料収納用角パイプ（請求項１）は、角部を階段
状に形成してその階段面同士を突き合わせることで、複
数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせるようにした。
このため、角パイプの側面同士を合わせて構成するバス
ケットと比較して剛性が高くなるので、その分角パイプ
側面の肉厚を薄くできる。したがって、バスケットの外
径寸法を小さくすることができる。また、角部が階段状
に形成されており、その階段面同士を突き合わせて組み
合わせるため、軸方向に対して垂直な方向のずれを防止
できるので、バスケットを組み立てやすい。

【００９８】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項２）は、上記角パイプにおいて、さら
に前記角パイプの角部は少なくとも二段の階段状に形成
した。このため、角部における肉厚を角パイプの側面に
おける肉厚の半分以上確保できる。したがって、一段の
階段状に成形したパイプと比較して、応力集中の影響を
小さくできる。

【００９９】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項３）は、上記角パイプにおいて、さら
に前記角パイプの階段面に、軸に垂直な方向のずれを防
止する噛み合い部を設けた。この角パイプは、階段面に
設けられた噛み合い部によって軸方向に対して垂直な方
向の動きが規制されるので、角パイプ同士を組み合わせ
たときにずれにくくなる。したがって、バスケットの組
立てが容易となり、また、万一の落下事故においてもバ
スケットの形状をより堅牢に保つことができる。

【０１００】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項４）は、斜め隣の角パイプの連結部と
噛み合う構造で連結するようにしたため、角パイプ同士
を組み合わせても外れにくくなり、バスケットの組立て
が容易になる。また、パイプ同士にガタも生じなくなる
ため、万一の落下事故においてもバスケットの形状をよ
り堅牢に保つことができる。

【０１０１】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項５）は、上記角パイプにおいて、連結
部の斜め隣の角パイプと噛み合う方向はそれぞれ略９０
度づつ異なるようにしたので、特定の方向の動きに対し
てずれることがなくなり、あらゆる方向の動きに対して
も角パイプのずれを抑制できる。このため、バスケット
の組立てが容易になり、また、万一の落下事故において
もバスケットの形状をより堅牢に保つことができる。

【０１０２】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項６）は、上記角パイプにおいて、さら
に前記角パイプの側面内部にフラックストラップを設け
るようにした。このフラックストラップによって角パイ
プの見かけの厚さが大きくなるので、角パイプ同士の角
部を広い面積で組み合わせることができる。したがっ
て、ずれに対して強く組立ても容易になる。また接合部
の伝熱面積も大きくできるので、使用済み燃料集合体か
ら発生する熱を効率よくキャスクの胴本体へ伝えること
ができる。

【０１０３】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項７）は、上記角パイプにおいてさらに
角部内部にもフラックストラップを設けたので、上記角
パイプの奏する作用に加え、使用済み燃料集合体を収納
したセルを斜め方向に透過する中性子を減速・吸収でき
る。また、角パイプ自体をさらに軽くできるので、落下
時における衝撃エネルギーを小さくできる。

【０１０４】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項８）は、角パイプ内部に設けられたフ
ラックストラップの軸方向に垂直な断面形状を、階段状
に形成した角部の軸方向に垂直な断面形状に合わせた。
このため、側面内部に設けたフラックストラップは角部
の近傍まで広げることができる。また、階段部分内部に
設けたフラックストラップは外壁までの肉厚を略均等に
できるため、局所的に弱い部分が生ずることを防止し、
応力集中の影響を緩和できる。したがって、角パイプの
性能を維持してバスケットの性能劣化を抑制できる。

【０１０５】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項９）は、上記角パイプにおいて、階段
部分内部に設けたフラックストラップと前記側面内部に
設けたフラックストラップとの間の壁が、突き合わせ側
に向かって厚くなるようにした。このため、さらに角パ
イプの角部近傍における肉厚を確保して剛性を保つこと
ができるので、角パイプの角部近傍における応力集中を
緩和できる。したがって、角パイプの性能を維持してバ
スケットの性能劣化を抑制できる。

【０１０６】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項１０）は、上記角パイプにおいて、さ
らに階段状に成形された前記角パイプの角部における角
部分をシャープエッジに成形し、当該シャープエッジの
半径が、前記角パイプの板厚の少なくとも半分以下とし
た。また、この発明に係る使用済み燃料収納用角パイプ
（請求項１３）は、上記角パイプにおいて、さらに前記
シャープエッジが面取形状であり、その面取寸法が前記
角パイプの板厚の少なくとも半分以下とした。このた
め、隣接する角パイプ同士の突合せ面における接触範囲
が板厚の半分より大きくなるから、突合せ面における応
力集中を緩和でき、角パイプの性能劣化を抑制できる。

【０１０７】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項１１）は、上記角パイプにおいて、さ
らに階段状に成形された前記角パイプの角部における角
部分を角部内側よりもシャープエッジに成形した。この
ため、角パイプの角部における突合せ面の接触面積が確
保できるので、突合せ面の応力集中を緩和できる。した
がって、角パイプの性能劣化を抑制でき、バスケットの
信頼性を高めることができる。

【０１０８】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項１２）は、上記角パイプにおいて、さ
らに前記シャープエッジの半径が０．５ｍｍ以下とし
た。また、この発明に係る使用済み燃料収納用角パイプ
（請求項１４）は、上記角パイプにおいて、さらに前記
シャープエッジが面取形状であり、その面取寸法が０．
５ｍｍ以下とした。これにより、角パイプの角部におけ
る突合せ面の接触面積をさらに確保できるので、突合せ
面の応力集中より緩和できる。

【０１０９】また、この発明に係る使用済み燃料収納用
角パイプ（請求項１５）は、材料として濃縮ボロンを添
加したＡｌ材を使用しているので、中性子吸収材として
使用できるＢ¹⁰の総量は多くできる。したがって、濃縮
ボロンを使用すれば、これを使用しない場合よりも薄い
板厚で同じ中性吸収能を得ることができるので、バスケ
ットの軽量化や外径の寸法を小さく抑えるのに有利であ
る。

【０１１０】また、この発明に係るバスケット（請求項
１６）は、複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて
構成したため、従来における角パイプの側面同士を合わ
せて構成するバスケットと比較して個々の角パイプの剛
性を高くできるので、その分角パイプ側面の肉厚を薄く
できる。角パイプ側面の肉厚を薄くできる。したがっ
て、バスケットの外径を小さくでき、またキャスク等の
外径がそのままであれば、収納できる使用済み燃料集合
体の体数を多くできる。さらに、使用済み燃料貯蔵プー
ル等の収納ラックに適用すると使用済み燃料集合体をよ
り稠密に収納できるとともに、ボロン−ステンレス製品
と比較して軽量化されるので、異常時においてはラック
を支持する構造物にかかる荷重を軽減できる。

【０１１１】また、この発明に係るバスケット（請求項
１７）は、上記角パイプの角部を、例えば階段状に形成
した角パイプを組み合わせて構成しているので、上記バ
スケットで奏される作用に加え、軸方向に垂直な方向に
対するずれを抑制できるという作用がある。したがっ
て、バスケットの組立てが容易となり、また、万一の落
下事故においてもバスケットの形状をより堅牢に保つこ
とができる。

【０１１２】また、この発明に係るバスケット（請求項
１８）は、バスケットを構成する角パイプのうち最外周
に存在する隣り合う角パイプ同士の間に、角パイプ受け
を備えた。この角パイプ受けによってバスケット外周の
セルに挿入された使用済み燃棒集合体からの崩壊熱は、
効率よくキャスク外部へ伝えられる。またキャスクが水
平落下したときの衝撃は、この角パイプ受けによって支
えられるので、キャスクの落下時にはバスケットの崩壊
を防止できるので、バスケットの健全性を維持できる。

【０１１３】また、この発明に係るバスケット（請求項
１９）は、角パイプとスペーサブロックとを予めボルト
等の締結具で固定しているため、キャニスタやキャスク
といった使用済み燃料集合容器のキャビティ内に取付け
穴等を加工する工程が不要となるため、組立てに手間を
要さない。

【０１１４】また、この発明に係る使用済み燃料収納容
器（請求項２０）は、複数の角パイプ同士を千鳥状に組
み合わせて全体として格子状に構成したバスケットをキ
ャビティ内に備えるようにした。このため、角パイプの
側面同士を合わせて構成するバスケットと比較して剛性
が高くなるので、角パイプ側面の肉厚を薄くできる。し
たがって、バスケットの外径を小さくできるので、使用
済み燃料収納容器の外径を従来よりも小さくできる。そ
の結果、使用済み燃料収納容器に取り付ける緩衝体の外
径を小さく抑えることができる。また使用済み燃料収納
容器の外径がそのままであれば、収納できる使用済み燃
料集合体の体数を多くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る角パイプを組ん
だバスケットの一部を示す径方向断面図である。

【図２】実施の形態１に係る角パイプの角部における応
力の伝わり方を示す説明図である。

【図３】この発明の実施の形態１に係る角パイプの変形
例を示す径方向断面図である。

【図４】実施の形態１に係るパイプの第一の変形例を示
す径方向断面図である。

【図５】実施の形態１に係るパイプの第二の変形例を示
す径方向断面図である。

【図６】この発明の実施の形態２に係る角パイプを組ん
だバスケットの一部を示す径方向断面図である。

【図７】実施の形態２に係る角パイプの第一の変形例を
示す径方向断面図である。

【図８】実施の形態２に係る角パイプの第二の変形例を
示す径方向断面図である。

【図９】実施の形態２に係る角パイプの第三の変形例を
示す径方向断面図である。

【図１０】実施の形態２に係る角パイプの第四の変形例
を示す径方向断面図である。

【図１１】実施の形態２に係る角パイプの第五の変形例
を示す径方向断面図である。

【図１２】実施の形態２に係るパイプの第六の変形例を
示す径方向断面図である。

【図１３】実施の形態２に係るバスケットの構成例を示
す径方向断面図である。

【図１４】この発明の実施の形態３に係るキャスクを示
す斜視図である。

【図１５】図１４に示したキャスクの軸方向断面図であ
る。

【図１６】図１４に示したキャスクの径方向断面図であ
る。

【図１７】上記角パイプの製造方法を示すフローチャー
トである。

【図１８】キャビティ１０２の加工装置を示す概略斜視
図である。

【図１９】キャビティの加工方法を示す概略説明図であ
る。

【図２０】本発明に係るバスケットをキャスクのキャビ
ティ内に収納した例を示す周方向断面図である。

【図２１】本発明に係るバスケットをキャニスタに収納
した例を示す周方向断面図である。

【図２２】本発明に係るバスケットの例を示した径方向
断面図である。

【図２３】キャスクの一例を示す斜視図である。

【図２４】図２３に示したキャスクの径方向断面図であ
る。

【図２５】従来の角パイプを組んだバスケットの一部を
示す径方向断面図である。

【符号の説明】

３０角パイプ受け３５スペーサブロック１００キャスク１０１胴本体１０２キャビティ１０４底板１０５外筒１０６中性子遮蔽材１０７内部フィン１０８熱膨張しろ１０９蓋部１１０一次蓋１１１二次蓋１１５補助遮蔽体１１６キャスク本体１１７トラニオン１１８緩衝体１７０、１７１、１７２フラックストラップ１８０、１８１、１８２突合せ面１３０、２００〜２１５バスケット３００〜３１０角パイプ４００〜４０２セル７００あり溝７０１、７０２溝部７２０あり継手７２１、７２２突起部７２５棒９００キャニスタ胴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ２１Ｆ 9/36 ５０１Ｇ２１Ｃ 19/06 ＳＢＧ２１Ｆ 5/00 Ｊ (56)参考文献特開平６−146845（ＪＰ，Ａ) 特開2001−74884（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 19/32 G21C 19/06 G21C 19/07 G21F 5/012 G21F 9/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わ
せ、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側面で
囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納する
ものであり、前記角パイプの角部を階段状に形成し、そ
の階段面同士を突き合わせて前記パイプ同士が組み合わ
されることを特徴とする使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項２】前記角パイプの角部は少なくとも二段の
階段状に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用角パイプ。
【請求項３】さらに、前記角パイプの階段面に、軸に
垂直な方向のずれを防止する噛み合い部を設けたことを
特徴とする請求項１または２に記載の使用済み燃料収納
用角パイプ。
【請求項４】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わ
せ、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側面で
囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納する
ものであり、当該角パイプの四つの角部は斜め隣の角パ
イプと組み合わせるための連結部を備えており、当該連
結部は斜め隣の角パイプの連結部と互いに噛み合う構造
であることを特徴とする使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項５】さらに、前記角パイプの四つの角部に設
けられた前記連結部のうち少なくとも隣り合う二つの連
結部は、斜め隣の角パイプの連結部と噛み合う方向がそ
れぞれ略９０度づつ異なることを特徴とする請求項４に
記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項６】さらに、前記角パイプの側面内部に当該
側面外壁側と内壁側とを隔てる空間を設けフラックスト
ラップとしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか
一つに記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項７】さらに、前記角パイプの角部内部にも空
間を設けフラックストラップとしたことを特徴とする請
求項６に記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項８】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合わ
せ、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側面で
囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納する
ものであり、前記角パイプの角部を階段状に形成し、そ
の階段面同士を突き合わせて前記パイプ同士が組み合わ
され、且つ前記角パイプの側面または階段部分のうち少
なくとも一方の内部に前記階段部の形状に合わせたフラ
ックストラップを設けたことを特徴とする使用済み燃料
収納用角パイプ。
【請求項９】さらに、前記階段部分内部に設けたフラ
ックストラップと前記側面内部に設けたフラックストラ
ップとの間の壁は、突き合わせ側に向かって厚くなるこ
とを特徴とする請求項７に記載の使用済み燃料収納用角
パイプ。
【請求項１０】さらに、階段状に成形された前記角パ
イプの角部における角部分をシャープエッジに成形し、
当該シャープエッジの半径が、前記角パイプの板厚の少
なくとも半分以下であることを特徴とする請求項１〜８
のいずれか一つに記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項１１】さらに、階段状に成形された前記角パ
イプの角部における角部分を角部内側よりもシャープエ
ッジに成形したことを特徴とする請求項１〜８のいずれ
か一つに記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項１２】前記シャープエッジの半径が０．５ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１０または１１に
記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項１３】前記シャープエッジが面取形状であ
り、その面取寸法が前記角パイプの板厚の少なくとも半
分以下であることを特徴とする請求項１０または１１に
記載の使用済み燃料収納用角パイプ。
【請求項１４】前記シャープエッジが面取形状であ
り、その面取寸法が０．５ｍｍ以下であることを特徴と
する請求項１０または１１に記載の使用済み燃料収納用
角パイプ。
【請求項１５】前記角パイプは少なくとも濃縮ボロン
を添加したＡｌ合金で構成されていることを特徴とする
請求項１〜１４のいずれか一つに記載の使用済み燃料収
納用角パイプ。
【請求項１６】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合
わせ、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側面
で囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納す
ると共に、これらをキャスクあるいはキャニスタ等の使
用済み燃料収納容器内または使用済み燃料貯蔵プール内
に配置して用いることを特徴とするバスケット。
【請求項１７】上記請求項１〜１５のいずれか一つに
記載した角パイプ同士を千鳥状に組み合わせて、当該角
パイプ内の空間および当該角パイプの側面で囲まれた空
間により格子状のセルを構成し、当該セルにそれぞれ使
用済み燃料集合体を収納すると共に、これらをキャスク
あるいはキャニスタ等の使用済み燃料収納容器内または
使用済み燃料貯蔵プール内に配置して用いることを特徴
とするバスケット。
【請求項１８】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合
わせて、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側
面で囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納
してキャスクあるいはキャニスタ等の使用済み燃料収納
容器内または使用済み燃料貯蔵プール内に配置すると共
に、前記角パイプを組み合わせた角パイプ集合体の最外
周に存在する隣り合う角パイプ同士の間に角パイプ受け
を備えたことを特徴とするバスケット。
【請求項１９】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合
わせて、当該角パイプ内の空間および当該角パイプの側
面で囲まれた空間にそれぞれ使用済み燃料集合体を収納
すると共に、前記角パイプを組み合わせた角パイプ集合
体の最外周に存在する角パイプと、外形を使用済み燃料
収納容器の内形に合わせたスペーサブロックとを締結具
によって組み付け、これらをキャスクもしくはキャニス
タ等の使用済み燃料収納容器内または使用済み燃料貯蔵
プール内に配置して用いることを特徴とするバスケッ
ト。
【請求項２０】複数の角パイプ同士を千鳥状に組み合
わせて全体として格子状に構成したバスケットの外形に
使用済み燃料収納容器本体のキャビティ内形状を合わせ
て前記バスケットを挿入し、前記格子内に使用済み燃料
集合体を収納することを特徴とする使用済み燃料収納容
器。