燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法
【課題】 燃料ホルダの落下等により燃料ホルダに収容された燃料集合体が燃料ホルダの上蓋から荷重を受けたときに、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を十分に発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することのできる燃料ホルダを提供すること。
【解決手段】 燃料棒の先端部を保持するグリッドと、グリッドの燃料棒が保持されている面とは反対側の面に設けられるとともに、略四角形盤状のグリッドの対角線上に立脚する一対の脚部及び前記一対の脚部を連結する先端部を有する略コの字形状のハンドルとを有する燃料集合体を収容することができる収容殻の一端開口部を上蓋で閉鎖する燃料ホルダであって、ハンドルが上蓋の内面から荷重を受けたときに、前記内面に接触した前記先端部の位置を保持するように、前記内面は前記先端部が接触する接触部と前記ハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有することを特徴とする燃料ホルダ、この燃料ホルダの使用方法及び燃料集合体の輸送方法。
【解決手段】 燃料棒の先端部を保持するグリッドと、グリッドの燃料棒が保持されている面とは反対側の面に設けられるとともに、略四角形盤状のグリッドの対角線上に立脚する一対の脚部及び前記一対の脚部を連結する先端部を有する略コの字形状のハンドルとを有する燃料集合体を収容することができる収容殻の一端開口部を上蓋で閉鎖する燃料ホルダであって、ハンドルが上蓋の内面から荷重を受けたときに、前記内面に接触した前記先端部の位置を保持するように、前記内面は前記先端部が接触する接触部と前記ハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有することを特徴とする燃料ホルダ、この燃料ホルダの使用方法及び燃料集合体の輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法に関し、より詳しくは、燃料ホルダが落下する等の不測の事態においても燃料棒の破損を防止することのできる燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法、特に沸騰水型原子炉に使用される燃料集合体を収容することのできる燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉等の軽水炉に用いられる燃料集合体は、燃料ホルダに収容され、さらにこの燃料ホルダは輸送容器に装填されて需要地へ搬送される。燃料集合体は、多数の燃料棒がその両端部において上部タイプレートと下部タイプレートとにより束ねられ、上部タイプレートと下部タイプレートとの間に支持格子が設けられ、各燃料棒の間隔保持がなされている。燃料ホルダは、長尺状の内部空間を有する収容殻とこの収容殻の両端開口部を閉鎖する上蓋と下蓋とを備え、これらの内部に燃料集合体が収容される。
【０００３】
燃料集合体とこれを収容する燃料ホルダには、燃料集合体をトレーラ等により需要地へ搬送する際に、トレーラ等から燃料集合体へと伝達される振動を抑える役割を有する緩衝機能、及びトレーラ等から輸送容器が落下するといった特別な条件下において、燃料棒が破損するのを防止する緩衝機能等が、通常設けられている。
【０００４】
緩衝機能としては、例えば、特許文献１に「・・燃料体頂部と燃料保護容器天井部あるいは燃料保護容器頂部蓋との間にギャップを設け、このギャップの大きさを５０mm以下としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用混合酸化物燃料体の燃料保護容器。」（請求項１参照。）「 前記ギャップ部に、ギャップの大きさ以下の値の厚みを有する樹脂材、ゴム材あるいはハニカム材等の軟質材を設置したことを特徴とする請求項１記載の沸騰水型原子炉用混合酸化物燃料体の燃料保護容器。」（請求項２参照。）が記載されている。
【０００５】
特許文献１に係る発明によると、「発熱を伴うＭＯＸ燃料体の輸送に関して、輸送中に１．０Ｇ程度の大きな長手方向加速度が発生しても燃料体の健全性を損うことなく保護できるとともに、室温状態で負荷した燃料体締め付け力が高温時にも維持され、締め付け力管理が極めて容易になる。」（段落番号００６１参照。）と記載されている。
【０００６】
特許文献２には、「燃料輸送容器のバスケット孔に収納されて輸送可能な角筒状の燃料保護容器を設け、上記燃料保護容器は容器本体の側方を覆う側方蓋を、上部タイプレート位置に対応する上部側蓋、中間部側蓋および下部タイプレート位置に対応する下部側蓋の少なくとも３分割構造に構成し、分割された各側蓋の締付力を個別に調節し、燃料保護容器内に収納される燃料体の締付力を燃料体の振動特性に応じて調節可能に構成したことを特徴とする原子炉燃料の燃料保護装置。」（特許文献２の請求項９参照。）、「燃料輸送容器のバスケット孔に収納されて輸送可能な角筒状の燃料保護容器を設け、上記燃料保護容器は、内部に収納される燃料体の上部タイプレートおよび下部タイプレートに相当する位置にタイプレート締付機構をそれぞれ備え、タイプレート締付機構は収納された燃料体に向って進退自在な締付具を備えたことを特徴とする原子炉燃料の燃料保護装置。」（特許文献２の請求項１０参照。）が記載されている。
【０００７】
特許文献３には、「前記締め付け機構により、少なくとも上部タイプレート部と下部タイプレート部の２箇所以上を締め付けて前記燃料体を前記内容器等と固縛する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の沸騰水型原子炉燃料体の輸送方法。」（特許文献３の請求項３参照。）が記載されている。
【０００８】
燃料ホルダは、例えば、燃料ホルダを収容する輸送容器に燃料ホルダを装填する際に燃料ホルダが落下する事態、及び輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下する事態等が生じても、燃料集合体を保護するように構成される必要がある。燃料ホルダ又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、落下時の衝撃によって燃料集合体が上蓋及び下蓋から大きな荷重を受けることがある。燃料集合体に設けられている上部タイプレートと下部タイプレートとは、複数の燃料棒を間隔保持しつつ束ねる機能だけでなく、燃料ホルダが落下するような特別な条件下において燃料棒を保護する緩衝機能も有する。上部タイプレート及び下部タイプレートは、燃料集合体が上蓋及び下蓋からある一定以上の荷重を受けた場合には、上部タイプレート及び下部タイプレートが塑性変形することにより、燃料棒に作用するエネルギーを低減し、燃料棒を保護するように構成されている。
【０００９】
上部タイプレートは、一対の脚部と先端部とを有するコの字形状のハンドルを有している。このハンドルは、燃料集合体を燃料ホルダに収容する際に、燃料集合体を吊り上げて移動することができるように構成されるだけでなく、輸送容器が上部タイプレートを下にして落下した場合には、このハンドルの先端部が燃料ホルダの上蓋から荷重を受け、ハンドルにおける一対の脚部が塑性変形することにより、燃料棒へ作用するエネルギーを低減し、燃料棒を保護するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３０８０８９７号
【特許文献２】特許第３０８０８９５号
【特許文献３】特許第３１４２４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、燃料ホルダを地上より数ｍ上方から落下させて、ハンドルの緩衝性能の評価試験をした場合に、想定していた荷重よりも小さい荷重でハンドルの脚部が塑性変形してしまうことがある。想定していた荷重よりも小さい荷重でハンドルの脚部が塑性変形してしまうと、塑性変形により吸収されるエネルギーが小さくなるので緩衝性能が低下してしまう。ハンドルの緩衝性能が低下すると、想定以上の大きなエネルギーが燃料棒に作用することになり、燃料棒が破損するおそれがある。
【００１２】
この発明の課題は、燃料ホルダの落下等により燃料ホルダに収容された燃料集合体が燃料ホルダの上蓋から荷重を受けたときに、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することのできる燃料ホルダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するための手段は、
（１）燃料棒の先端部を保持するグリッドと、前記グリッドの前記燃料棒が保持されている面とは反対側の面に設けられるとともに、略四角形盤状の前記グリッドの対角線上に立脚する一対の脚部及び前記一対の脚部を連結する先端部を有する略コの字形状のハンドルとを有する燃料集合体を収容することができる収容殻の一端開口部を上蓋で閉鎖する燃料ホルダであって、
前記ハンドルが前記上蓋の内面から荷重を受けたときに、前記内面に接触した前記先端部の位置を保持するように、前記内面は前記先端部が接触する接触部と前記ハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有することを特徴とする燃料ホルダである。
【００１４】
前記（１）の好適な態様としては、
（２） 前記接触部と前記滑動防止部とにより凹部が形成されることを特徴とする前記（１）に記載の燃料ホルダであり、
（３） 前記凹部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像を含むように設けられていることを特徴とする前記（２）に記載の燃料ホルダであり、
（４） 前記凹部は、前記投影像の長手方向に延在することを特徴とする前記（３）に記載の燃料ホルダである。
（５） 前記滑動防止部が凸部であることを特徴とする前記（１）に記載の燃料ホルダであり、
（６） 前記凸部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像の長手方向に延在することを特徴とする前記（５）に記載の燃料ホルダであり、
（７） 前記滑動防止部は前記内面から前記軸線方向に立ち上がるガイド板であり、前記先端部と前記内面との間にギャップが設けられ、前記ガイド板の軸線方向長さが前記ギャップの軸線方向長さより大きいことを特徴とする前記（１）に記載の燃料ホルダであり、
（８） 前記燃料集合体を収容するとき、前記先端部が前記内面に当接することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の燃料ホルダである。
【００１５】
前記他の課題を解決するための手段は、
（９） 前記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容することを特徴とする燃料ホルダの使用方法である。
【００１６】
前記さらに別の課題を解決するための手段は、
（１０） 前記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容して、輸送することを特徴とする燃料集合体の輸送方法である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る燃料ホルダによると、燃料ホルダの落下等により燃料ホルダに収容された燃料集合体が燃料ホルダの上蓋から荷重を受けたときに、上蓋の内面に接触したハンドルの先端部の位置を保持するように、上蓋の内面が、前記先端部が接触する接触部とハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有するので、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することができる。
【００１８】
この発明に係る燃料ホルダの使用方法によると、燃料ホルダを収容する輸送容器に燃料ホルダを装填する際等に燃料ホルダが落下するような不測の事態が生じても、前記燃料ホルダを使用しているので、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を十分に発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することができる。
【００１９】
この発明に係る燃料集合体の輸送方法は、燃料ホルダを収容する輸送容器に燃料ホルダを装填する際等に燃料ホルダが落下するような不測の事態及び燃料ホルダが収容された輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下するような不測の事態が生じても、前記燃料ホルダを用いて燃料集合体を輸送するので、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を十分に発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、この発明に係る燃料ホルダの一実施態様を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の一部断面概略図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＡＡ´を通る切断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の断面概略図である。
【図３】図３は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図３（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダに衝突したときの燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＢＢ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図４】図４は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持された場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図４（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダに衝突したときの、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＣＣ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図５】図５は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。
【図６】図６は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持される場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。
【図７】図７は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図８】図８は、図７に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【図９】図９（ａ）は、図７に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＥＥ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１０】図１０は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１０に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＦＦ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１３】図１３は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１３に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＧＧ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下においては、図面を参照しつつこの発明に係る燃料ホルダを説明する。
図１は、この発明に係る燃料ホルダの一実施態様を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の一部断面概略図である。図２は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＡＡ´を通る切断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の断面概略図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、燃料ホルダ１は、収容殻２と、収容殻２の両端開口部を閉鎖する上蓋３と下蓋４とを備え、収容殻２と上蓋３と下蓋４とに囲まれる内部空間に燃料集合体１０を収容することができるように構成されている。また、燃料ホルダ１は、燃料集合体１０を支持する固定板５、受板６、付勢手段７、及び台座８を備えている。なお、この燃料ホルダ１はこの発明に係る燃料ホルダの一実施態様である。
【００２３】
この燃料ホルダ１が収容する燃料集合体１０は、複数の燃料棒１１及び水管（図示せず。）が上部タイプレート１２、支持格子１３、及び下部タイプレート１４で束ねられて構成されている。
【００２４】
収容殻２は、略四角筒状であり、その両端開口部に設けられた上蓋３と下蓋４とにより囲まれる内部空間に燃料集合体１０が収容できる大きさを有している。収容殻２は、燃料集合体１０を収容するときから、燃料集合体１０を搬送するときまでの温度条件、要求される機械的強度等を満足する材料であれば特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、ホウ素含有ステンレス鋼、及び耐熱ニッケル基合金等を採用することができる。
【００２５】
上蓋３と下蓋４とはそれぞれが収容殻２に固定されているのが好ましい。なお、固定手段としては特に限定されず、接着、溶着、係合、嵌合又は螺合等の公知の手段又はこの発明の技術分野における通常の知識を有する者により容易に想到可能な手段を採用することができる。上蓋３と下蓋４とは、収容殻２と同様の材料により形成されることができる。
【００２６】
燃料集合体１０の収容殻２への収容は、通常、収容殻２と燃料集合体１０とを直立させて行われることが多い。下蓋４の内部に取り付けられて成る台座８は、燃料集合体１０を直立させたときに、燃料集合体１０の下部タイプレート１４を支持可能なように位置決めされ、かつ燃料集合体１０の重量に耐え得る強度等を有している。
【００２７】
図１に示すように、燃料集合体１０の上部タイプレート１２、及び下部タイプレート１４は、通常、固定板５等により固定的に支持されている。上部タイプレート１２及び下部タイプレート１４を固定板５及び受板６で固定するだけでは、輸送時の振動等が燃料集合体１０に伝播したときに、上部タイプレート１２から下部タイプレート１４までの間に位置する燃料棒１１及び水管（図示せず。）が装入されている部位が撓む等の不都合が生じることがある。燃料棒１１及び水管が装入されている部位が撓んだ場合は燃料集合体１０に機械的損傷が生じることがあるので、上部タイプレート１２と下部タイプレート１４との間の適宜の位置に受板６及び付勢手段７が設けられ、受板６及び付勢手段７により支持格子１３が支持される。
【００２８】
燃料棒１１は、金属製の長尺な被覆管の中に複数の円柱状の燃料ペレットが封じ込められて構成され、燃料ペレットは、例えばプルトニウム酸化物（ＰｕＯ２）とウラン酸化物（ＵＯ２）とを混合したＭＯＸ燃料により形成される。
【００２９】
上部タイプレート１２は、燃料棒１１の先端部を保持する略四角形盤状のグリッド１５と、このグリッド１５の燃料棒１１が保持されている面とは反対側の面に設けられると共に、略四角形盤状のグリッド１５の対角線上に略コの字形状に立脚するハンドル１６とを有する。ハンドル１６は、前記グリッド１５の対角線上に立脚する一対の脚部１７とこの一対の脚部１７を連結する先端部１８とを有する。ハンドル１６は、燃料集合体１０を吊り上げて移動するのに使用され、また後述するように、燃料ホルダ１が落下する等の特別な条件下において燃料棒１１を保護する緩衝機能を有する。したがって、上部タイプレート１２は、燃料集合体１０の荷重を十分に保持でき、かつ緩衝機能を果たすことのできる強度に設計されている。下部タイプレート１４は、通常運転時に燃料集合体１０の重量を支え、また下部タイプレート１４単独でまたは下部タイプレート１４と台座８とを組み合わせた状態で上部タイプレート１２と同様に緩衝機能を有するので、燃料集合体１０の荷重を十分に保持でき、かつ緩衝機能を果たすことのできる強度に設計されている。
【００３０】
燃料ホルダ１は、不測の事態として、例えば、供給地で燃料ホルダ１を収容する輸送容器に燃料ホルダ１を装填する際に燃料ホルダ１が落下する事態、及び輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下する事態等が生じても、燃料集合体１０を保護するように構成される必要がある。燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、燃料集合体１０が上蓋３及び下蓋４から大きな荷重を受けることがある。上部タイプレート１２と下部タイプレート１４とは、複数の燃料棒１１を間隔保持しつつ束ねる機能だけでなく、燃料ホルダが落下する等の特別な条件下において燃料棒を保護する緩衝機能を有する。燃料集合体１０が上蓋３及び下蓋４からある一定以上の荷重を受けた場合に、上部タイプレート１２及び下部タイプレート１４が塑性変形することにより、燃料棒１１に作用するエネルギーを低減し、燃料棒１１の破損を防止することができるように、上部タイプレート１２と下部タイプレート１４とは、その形状、大きさ、材質、強度等が構成されている。例えば、燃料ホルダ１が上部タイプレート１２を下にして落下した場合には、ハンドル１６が燃料ホルダ１の上蓋３から大きな荷重を受けることになる。この荷重がある一定以上の大きさになると、ハンドル１６が変形することにより、燃料棒１１に作用するエネルギーを低減し、燃料棒１１の破損を防止する。燃料棒１１の破損を防止することにより、燃料棒１１からの燃料ペレットの漏えいを防ぐことができる。
【００３１】
燃料ホルダ１が上部タイプレートを下にして落下した場合におけるハンドル１６の緩衝機能について、図を参照しつつ詳述する。図３は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図３（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダの上蓋の内面に衝突したときの燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＢＢ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図４は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持された場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図４（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダの上蓋の内面に衝突したときの燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＣＣ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００３２】
図１に示すように、燃料集合体１０は、固定板５及び受板６により軸線Ｏ方向に直交する方向に保持され、車両からの振動、車両の加速及びブレーキ等により生じる燃料集合体１０の軸線Ｏ方向への移動を抑制している。しかし、例えば、燃料ホルダ１又は輸送容器が上部タイプレート１２を下にして落下するような特別な条件下においては、固定板５及び受板６によって燃料集合体１０を燃料ホルダ１に保持する力で、燃料集合体１０の軸線Ｏ方向への移動を抑制することはできず、所定の加速度で燃料集合体１０が上蓋３に向かって移動し、先端部１８が内面２１に接触する。先端部１８と内面２１とが接触した後、さらにハンドル１６が内面２１から荷重を受け、ある一定以上の荷重になると、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部１８が内面２１上を、例えば先端部１８の長手方向に直交する方向に滑った状態で、一対の脚部１７が先端部１８が滑った方向とは逆方向に凸状に曲がることがある。
【００３３】
一方、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、上述したように燃料ホルダが軸線Ｏ方向に移動することにより、先端部１８が内面２１に接触し、その後さらにハンドル１６が内面２１からある一定以上の荷重を受けた場合に、先端部１８が内面２１上で横滑りを起こさずに、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で、一対の脚部１７が例えばグリッド１５の対角線方向すなわち先端部１８の長手方向Ｘであって、先端部１８とは反対方向に凸状に曲がることがある。
【００３４】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部１８の内面２１に接触したときの位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形するときの緩衝性能は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部１８が内面２１上を滑った状態で一対の脚部１７が変形するときの緩衝性能に比べて、高い。
【００３５】
ハンドル１６の変形状況による緩衝性能の違いについてモデル図を参照しつつ説明する。図５は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。図６は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持される場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。
【００３６】
図５及び図６において、ハンドル１６が上蓋３の内面２１から荷重を受けたときにおける、一対の脚部１７の軸線Ｏ方向の変位をＸ軸に、一対の脚部１７に対して軸線Ｏ方向にかけられる荷重をＹ軸に示す。図５に示すように、燃料ホルダ１の落下時にハンドル１６が上蓋３に接触してその先端部１８が内面２１上を滑った状態でハンドル１６が変形する場合は、図６に示すように、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合に比べて、ハンドル１６が受けた小さな荷重でハンドル１６が変形する。例えば、図５及び図６に示す点Ａまで一対の脚部１７が変形するのに要する荷重は、先端部１８が内面２１上を滑った状態でハンドル１６が変形する場合（図５）の方が、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合（図６）に比べて、小さい。図５及び図６において、Ｘ軸と曲線とＸ＝Ａとで囲まれる面積は、ハンドル１６が軸線Ｏ方向に距離Ａだけ変位するのに要するエネルギーを示す。ハンドル１６を変形するのに要するエネルギーを以下において、変形エネルギーと称することがある。ハンドル１６が軸線Ｏ方向に距離Ａだけ変位するのに要する変形エネルギーは、先端部１８が内面２１上を滑った状態でハンドル１６が変形する場合（図５）の方が、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合（図６）に比べて、小さい。
【００３７】
燃料ホルダ１の落下により生じた運動エネルギーは、ハンドル１６が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換し、残りの運動エネルギーがグリッド１５及び燃料棒１１に作用する。図５に示すように、ハンドル１６の変形エネルギーが小さいと、燃料棒１１に大きな運動エネルギーが作用して、燃料棒１１が破損するおそれがある。換言すると、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合（図６）には、ハンドル１６が内面２１から受ける荷重に対する一対の脚部１７の反力が大きく、一対の脚部１７を変形させるのに要する荷重が大きくなることから大きな変形エネルギーを吸収する。一対の脚部１７を変形させるのに要する変形エネルギーが大きい場合には、燃料棒１１に作用する運動エネルギーが小さくなり、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００３８】
ハンドル１６の形状、大きさ、材質及び強度等は、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６が所定の変形をすることで緩衝性能を発揮することによって燃料棒１１を保護することができるように構成されている。したがって、ハンドル１６の緩衝性能が発揮されるには、ハンドル１６が所定の変形をして想定した変形エネルギーを吸収することが必要である。ハンドルが変形する際に想定した変形エネルギーを吸収するには、上述したように、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する必要がある。この発明の燃料ホルダは、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下においてハンドル１６が変形する際に、想定したハンドル１６の変形エネルギーを吸収するように、すなわち、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形するように、上蓋３の内面２１が、先端部１８が接触する接触部とハンドル１６が内面２１上を滑るのを防止する少なくとも一つの滑動防止部とを有する。このようにして、燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００３９】
次に、この発明の燃料ホルダにおける上蓋として、ハンドルが上蓋から荷重を受けたときに、ハンドルの先端部が接触する接触部とハンドルが上蓋の内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有する上蓋の一例を、図７及び図８を参照しつつ詳述する。図７は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図８は、図７に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、この実施態様の燃料ホルダ１は略四角盤状の上蓋３を備え、この上蓋３における燃料集合体１０が収容される側の面である内面２１には、略四角盤状の上蓋３の対角線Ｌ１上に延在する凹部２２が設けられている。凹部２２は、ハンドル１６が上蓋３に衝突したときに、ハンドル１６の先端部１８が接触する接触部である底面２３と、ハンドル１６が上蓋３の内面２１上を滑るのを防止する滑動防止部である側面２４，２５，２６，２７とを有する。底面２３は内面２１を燃料ホルダ１の軸線Ｏ方向から見たときに長方形に形作られ、長方形の底面２３の長辺が対角線Ｌ１と平行になるように配置されている。側面２４，２５はこの底面２３における長手方向の端縁のそれぞれから垂直に立ち上がり、側面２６，２７は底面２３における短手方向の端縁のそれぞれから垂直に立ち上がり、底面２３と側面２４，２５，２６，２７とで略直方体状の凹部２２を形成している。底面２３は、上蓋３の内面２１とは反対側の面である外面２８に略平行に形成されている。側面２４，２５，２６，２７における底面２３とは反対側の端縁のそれぞれから側面２４，２５，２６，２７に対して垂直に延在する上面２９は、凹部２２の底面２３から突出した状態で、外面２８に略平行に延在している。
【００４１】
底面２３は、ハンドル１６の先端部１８を軸線Ｏ方向から内面２１に投影することにより得られる投影像３２を含むように、その位置、形状及び大きさが設計されている。この実施態様においては、図８に示すように、底面２３の短辺の長さは、投影像３２の短辺の長さよりも数ミリ程度大きく形成され、底面２３の長辺の長さは、投影像３２の長辺の長さよりも数十ミリ程度大きく形成されている。底面２３は、燃料ホルダ１の落下時に燃料集合体１０が軸線Ｏ方向に移動することによって先端部１８が内面２１に接触する可能性のある部位に形成されるのが好ましい。側面２４，２５，２６，２７は、ハンドル１６が上蓋３に衝突したときに、ハンドル１６が上蓋３の内面２１上を滑るのを防止することのできるように形成されていればよく、それらの位置、形状及び大きさは適宜設定される。
【００４２】
燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６の先端部１８が上蓋３の底面２３に接触し、ハンドル１６が底面２３から荷重を受け、荷重がある一定の値以上になると一対の脚部１７が変形する。滑動防止部である側面２４，２５，２６，２７は、内面２１に接触した先端部１８が内面２１上を滑るのを防止して、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持するように形成されている。側面２４，２５は先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑るのを防止し、側面２６，２７は先端部１８がその長手方向に滑るのを防止する。先端部１８の軸線Ｏ方向の先端面が平面でなく、傾斜面を形成していること等により、先端部１８がその長手方向に直交する２つの方向のうち一方に滑る可能性が高い場合には、滑る可能性の高い側に側面２４又は側面２５を設ければよい。この実施態様における上蓋３は、先端部１８がその長手方向に直交するいずれの方向にも滑るのを防止するように、滑動防止部として２つの側面２４，２５が設けられている。一方、先端部１８がその長手方向に滑る可能性は、先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑る可能性よりも低い。したがって、内面２１に側面２６，２７を設けずに、凹部２２を内面２１の略中央部の対角線方向に端から端までに至る溝の形状にしてもよい。また、凹部２２は上蓋３の内面２１に設けられるとは限らず、上部タイプレート１２と上蓋３との間に板状等の緩衝体が設けられている場合には、緩衝体の上部タイプレート１２に対向する内面に凹部２２が設けられる。
【００４３】
この発明の燃料ホルダは、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６が上蓋３の内面２１に衝突し、ハンドル１６が上蓋２の内面２１から荷重を受けたときに、先端部１８が内面２１上を滑らずに内面２１に接触した先端部１８の位置を保持するように、内面２１が接触部と少なくとも一つの滑動防止部とを有する限り、図７及び図８に示される実施態様に限定されない。例えば、図７に示すように、上蓋３の側面２４，２５，２６，２７は底面２３から垂直に立ち上がっているが、側面２４，２５，２６，２７は、底面２３から外側に広がるように傾く傾斜面を形成していてもよいし、底面２３から内側に傾く傾斜面を形成していてもよい。また、側面２４，２５，２６，２７は、平面状に形成されることに限定されず、図７に示す凹部２２の断面において凹部の内側に突出するカーブを描く曲面状であっても、凹部の外側に突出するようにカーブを描く曲面状であってもよい。また、底面２３は外面２８に略平行に形成されることに限定されず、図７に示す凹部２２の断面において凹部の内側に突出するカーブを描く曲面状であっても、凹部の外側に突出するカーブを描く曲面状であってもよい。先端部１８の先端面は底面２３に面で接触する形状に限らず、線及び点で接触する形状であってもよい。
【００４４】
次に、この発明の燃料ホルダの作用について説明する。図９（ａ）は、図７に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＥＥ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００４５】
図９に示すように、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６の先端部１８が上蓋３の底面２３に接触すると、ハンドル１６が上蓋２の内面２１から荷重を受け、同時に先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑る力が作用する。先端部１８は側面２４又は側面２５の一方に接触し、側面２４又は側面２５から反力を受けて、先端部１８が滑る力と側面２４又は２５からの反力とが等しくなることにより、先端部１８はその内面２１上の接触した位置に保持される。先端部１８が内面２１に接触した位置に保持された状態で、さらにハンドル１６は荷重を受け、ある一定値以上の荷重になると、一対の脚部１７が先端部１８の長手方向Ｘ１であって、先端部１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲がり、変形し始める。燃料ホルダ１の落下により生じた運動エネルギーは、この一対の脚部１７が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換されることで吸収される。吸収されなかった運動エネルギーはグリッド１５及び燃料棒１１に作用するものの、先端部１８が内面２１に接触した位置を保持した状態で、一対の脚部１７が変形することによって、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００４６】
なお、この実施態様においては、ハンドル１６が上蓋２の内面２１から荷重を受けたときに、一対の脚部１７が先端部１８の長手方向Ｘ１であって、先端部１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲っているが、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形する限り、一対の脚部１７の変形の仕方は特に限定されず、一対の脚部１７が先端部１８の長手方向Ｘ１に波状に曲がってもよいし、長手方向Ｘ１に直交する方向に曲がってもよい。ただし、一対の脚部１７が均等に荷重を受けて、ほぼ同様の変形をするのが好ましい。
【００４７】
次に、燃料ホルダ１の使用方法、並びに燃料集合体１０の輸送方法の一例を説明する。
【００４８】
燃料ホルダ１をその長手方向が上下方向になるように縦置き状態にして、収容殻２の側方を開放し、燃料集合体１０を収容殻２に配置する。このとき、ハンドル１６を図示しない吊具により把持して燃料集合体１０を吊り上げて収容殻２に配置して、受板６又は固定板５と上部タイプレート１２、受板６又は付勢手段７と支持格子１３、受板６又は固定板５と下部タイプレート１４とがそれぞれ当接するように配置する。
【００４９】
図２に示すように、収容殻２は４つの側壁４１，４２，４３，４４により形成されており、燃料集合体１０を収容殻２に配置した後には、４個の側壁４１，４２，４３，４４は互いに直交する状態で固定される。燃料集合体１０を配置する前の収容殻２は、各側壁４１，４２，４３，４４が相互に固定されていても良く、固定されていなくとも良い。つまり、燃料集合体１０を配置する前の収容殻２は、例えば各側壁４１，４２，４３，４４がそれぞれ分離されている態様、隣接することになる側壁４１，４２と側壁４３，４４との２個ずつの側壁が固定されている態様、側壁４１，４２，４３が固定されており、側壁４４のみが分離されている態様、及び４個の側壁４１，４２，４３，４４が互いに直交するように固定されている態様のいずれであってもよい。
【００５０】
次いで、収容殻２の両端開口部を閉鎖するように上蓋３と下蓋４とを収容殻２の両端部にそれぞれ装着し、図１に示されるように、下部タイプレート１４の底面に下蓋４に設けられた台座８が当接される。図７及び図８に示されるように、上蓋３は、底面２３がハンドル１６の投影像３２の全てを含むように、収容殻２の端部に装着される。なお、この実施態様においては、底面２３と先端部１８とは、両者の間にギャップを設けているが、底面２３と先端部１８とが当接するように設計されていてもよい。この際、上蓋３の内面２１に弾性体を介して硬質の板材が装着されている場合には、底面２３を含む凹部２２は、この硬質の板材の燃料集合体１０側の面に設けられる。底面２３と先端部１８とが当接していると、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、先端部１８が内面２１に軸線Ｏ方向に対して斜めに接触する可能性が低くなるので、接触先端部１８が内面２１上で横滑りを起こし難くなる。また、先端部１８が上面２９より燃料集合体１０側に有る時は、燃料ホルダ１の落下時に先端部１８が軸線Ｏ方向に対して斜めに移動して凹部２２からずれて上面２９に接触し、側面２４又は側面２５からの拘束が受けられず、先端部１８の長手方向からずれた方向に滑り、滑った方向とは逆方向に曲がる可能性が有る。後述する図１０及び１１に示す上蓋の実施態様において、先端部５１８が凸部５５１又は凸部５５２の先端面より燃料集合体側に有る時も同様である。従って、図７及び８、図１０及び１１に示すように、内面２１に設けられる底面２３及び内面５２１に設けられる接触部５５５は、燃料ホルダ１の落下時に先端部１８が凹部２２及び接触部５５５からずれて上面２９，５２９に接触する可能性を考慮して投影面３２，５３２よりも大きい寸法にするのがよい。しかし、底面２３と先端部１８とが当接するように設計されていれば、このような落下時のずれを考慮する必要がなく、底面２３及び接触部５５５は先端部１８，５１８の寸法と同程度又はそれよりわずかに大きければよい。また、凹部２２の深さが小さくても先端部１８は確実に側面２４又は側面２５により拘束され、凸部５５１，５５２の高さが小さくても先端部５１８は確実に凸部５５１又は凸部５５２に拘束され、先端部１８，５１８の長手方向からずれた方向に滑り、滑った方向とは逆方向に曲がるのを防止できる。
【００５１】
燃料集合体１０が収容された燃料ホルダ１は、さらに輸送容器に装填されて、トレーラ、船舶等の輸送手段により、原子力発電所及び他の核燃料施設等の需要地に搬送される。このとき、燃料集合体１０が収容された燃料ホルダ１における被吊具４５（図１参照。）を図示しない吊具により吊り上げて、図示しない輸送容器に装填する。一つの輸送容器に装填される燃料ホルダ１の数は、輸送容器の種類により異なり、例えば４個、９個及び１２個等が挙げられ、この発明の燃料ホルダ１は従来公知の輸送容器により搬送される。
【００５２】
この燃料ホルダ１の使用方法によると、燃料ホルダ１を収容する輸送容器に燃料ホルダ１を搬送する際に燃料ホルダ１が落下するような不測の事態が生じても、ハンドル１６が上蓋３の内面２１から荷重を受けたときに、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形するので、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００５３】
この燃料集合体１０の輸送方法によると、燃料ホルダ１を収容する輸送容器に燃料ホルダ１を装填する際に燃料ホルダ１が落下するような不測の事態、この燃料ホルダ１が収容された輸送容器をトレーラ等に搬送する際に燃料ホルダ１が落下するような不測の事態、及び輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下するような不測の事態等が生じても、燃料集合体１０のハンドル１６が燃料ホルダ１の上蓋３の内面２１から荷重を受けたときに、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形するので、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００５４】
次に、前述した燃料ホルダ１における上蓋３の第２の実施態様について、図を参照しつつ説明する。
図１０は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１１は、図１０に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【００５５】
図１０及び図１１に示す第２の実施態様の上蓋５０３が、図７及び図８に示す第１の実施態様の上蓋３と共通する点は、燃料ホルダが落下する等の特別な条件下において、ハンドル５１６が上蓋５０３の内面５２１から荷重を受けたときに、内面５２１に接触した先端部５１６の位置を保持するように、内面５２１が、ハンドル５１６の先端部５１８が接触する接触部とハンドル５１６が内面５２１上を滑るのを防止する滑動防止部とを有する点である。
【００５６】
図１０及び図１１に示すように、この実施態様の燃料ホルダ５０１は略四角盤状の上蓋５０３を備え、この上蓋５０３における燃料集合体５１０が収容される側の面である内面５２１には、燃料ホルダ５０１が落下する等の特別な条件下において、ハンドル５１６が上蓋５０３の内面５２１から荷重を受けたときに、ハンドル５１６の先端部５１８が接触する接触部５５５と、ハンドル５１６が内面５２１上を滑るのを防止する滑動防止部である４つの凸部５５１，５５２，５５３，５５４とを有する。４つの凸部５５１，５５２，５５３，５５４は、内面５２１上に平面状の内面５２１に対して垂直方向に直立する直方体形状を有し、それぞれ同一の大きさ及び形状を有している。２つの凸部５５１，５５２と２つの凸部５５３，５５４とが略四角盤状の上蓋５０３における対角線Ｌ３に対して線対称に配置され、一方２つの凸部５５１，５５４と２つの凸部５５２，５５３とはもう一方の対角線Ｌ４に対してそれぞれ線対称に配置されている。接触部５５５は、上蓋３における内面５２１とは反対側の面である外面５２８に略平行に形成されている。
【００５７】
図１０及び図１１に示すように、内面５２１において凸部５５１，５５２，５５３，５５４及び接触部５５５を除いた面である上面５２９と接触部５５５とは、同一平面上にある。したがって、この実施態様において接触部５５５と上面５２９との境界は明確ではないが、接触部５５５は先端部５１８を軸線Ｏ方向から内面５２１に投影することにより得られる投影像５３２の全てを含む領域、すなわち凸部５５１及び５５２と凸部５５３及び５５４とによりそれぞれ挟まれる長尺状の領域であり、投影像５３２よりわずかに大きい面積を有している。
【００５８】
この発明の燃料ホルダは、図１０及び図１１に示される実施態様に限定されない。例えば、図１０及び図１１に示される上蓋５０３の凸部５５１，５５２，５５３，５５４は内面５２１に対して垂直方向に直立する直方体形状を有するが、直方体形状に限らず、円柱形状、三角柱形状、多角柱形状、頭部が拡径する形状、底部が拡径する形状等であってもよく、またそれぞれが異なる形状であってもよい。
【００５９】
また、先端部５１８がその長手方向に直交する２つの方向のうち一方に滑る可能性が高い場合には、滑る可能性の高い側に凸部５５１，５５４又は凸部５５２，５５３を設ければよい。この実施態様においては、先端部５１８の長手方向に直交するそれぞれの方向に２つの凸部５５１，５５４及び凸部５５２，５５３が設けられているが、凸部の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。この実施態様においては、凸部５５１，５５２及び凸部５５３，５５４がそれぞれ対角線Ｌ３に対して線対称に配置されているが、先端部５１８が内面５２１上を滑るのを防止することができる限り、４つの凸部５５１，５５２，５５３，５５４の配置は特に限定されず、凸部５５１と凸部５５４との中心と凸部５５２とが対角線Ｌ３に対して線対称に配置されてもよい。また。先端部１８がその長手方向に滑る可能性は、先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑る可能性よりも低いので、この実施態様においては投影像５３２の短辺の外側に凸部が設けられていないが、投影像５３２の短辺の外側に凸部が設けられていてもよい。
【００６０】
また、この実施態様においては、接触部５５５は上面５２９と同一平面上にあるが、接触部５５５における外面５２８からの厚みが上面５２９における外面５２８からの厚みよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また接触部５５５は、平面状に形成されることに限定されず、図１０に示す接触部５５５の断面において燃料集合体５１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。また、上面５２９は外面５２８に略平行に形成されることに限定されず、図１０に示す接触部５５５の断面において燃料集合体５１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。
【００６１】
図１２（ａ）は、図１０に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＦＦ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００６２】
図１２に示すように、燃料ホルダ５０１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル５１６の先端部５１８が上蓋５０３の接触部５５５に接触すると、ハンドル５１６が上蓋５０３の内面５２１から荷重を受け、同時に先端部５１８がその長手方向に直交する方向に滑る力が作用する。先端部５１８は凸部５５１，５５２又は凸部５５３，５５４の一方に接触し、凸部５５１，５５２又は凸部５５３，５５４から反力を受けて、先端部５１８が滑る力と凸部５５１，５５２又は凸部５５３，５５４からの反力とが等しくなることにより先端部５１８はその内面５２１上の接触した位置に保持される。先端部５１８が内面５２１に接触した位置に保持された状態で、さらにハンドル５１６は荷重を受け、ある一定の値以上の荷重になると、一対の脚部５１７が先端部５１８の長手方向Ｘ２であって、先端部５１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲がり、変形し始める。燃料ホルダ５０１の落下により生じた運動エネルギーは、この一対の脚部５１７が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換されることで吸収される。吸収されなかった運動エネルギーはグリッド５１５及び燃料棒５１１に作用するものの、先端部５１８が内面５２１に接触した位置を保持した状態で、一対の脚部５１７が変形することによって、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００６３】
なお、この実施態様においては、ハンドル５１６が上蓋５０２の内面５２１から荷重を受けたときに、一対の脚部５１７が先端部５１８の長手方向Ｘ２であって、先端部５１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲っているが、内面５２１に接触した先端部５１８の位置を保持した状態で一対の脚部５１７が変形する限り、一対の脚部５１７の変形の仕方は特に限定されず、一対の脚部５１７が先端部５１８の長手方向Ｘ２に波状に曲がってもよいし、長手方向Ｘ２に直交する方向に曲がってもよい。ただし、一対の脚部５１７が均等に荷重を受けて、ほぼ同様の変形をするのが好ましい。
【００６４】
次に、前述した燃料ホルダ１における上蓋３の第３の実施態様について、図を参照しつつ説明する。
図１３は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１４は、図１３に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【００６５】
図１３及び図１４に示す第３の実施態様の上蓋６０３が、図７及び図８に示す第１の実施態様の上蓋３及び図１０及び図１１に示す第２の実施態様の上蓋５０３と共通する点は、燃料ホルダが落下する等の特別な条件下において、ハンドル６１６が上蓋６０３の内面６２１から荷重を受けたときに、内面６２１に接触した先端部６１６の位置を保持するように、内面６２１が、ハンドル６１６の先端部６１８が接触する接触部とハンドル６１６が内面６２１上を滑るのを防止する滑動防止部とを有する点である。
【００６６】
図１３及び図１４に示すように、この実施態様の燃料ホルダ６０１は略四角盤状の上蓋６０３を備え、この上蓋６０３における燃料集合体６１０が収容される側の面である内面６２１は、燃料ホルダ６０１が落下する等の特別な条件下において、ハンドル６１６が上蓋６０３の内面６２１から荷重を受けたときに、ハンドル６１６の先端部６１８が接触する接触部６５５と、ハンドル６１６が内面６２１上を滑るのを防止する滑動防止部である２つのガイド板６５１，６５２とを有する。２つのガイド板６５１，６５２は、内面６２１から軸線Ｏ方向に立ち上がる、すなわち平面状の内面６２１から垂直に直立する角板状であり、略四角形盤状の上蓋６０３の対角線Ｌ５に沿って延在している。ガイド板６５１，６５２の軸線Ｏ方向の長さは先端部６１８と内面６２１との間に設けられたギャップすなわち先端部６１８と内面６２１との間の軸線Ｏ方向長さより大きくなるように構成されている。したがって、ガイド板６５１，６５２は、燃料ホルダ６０１が落下したときに、燃料集合体６１０が軸線Ｏ方向に移動して、接触部６５５に接触するように案内する機能を有する。ガイド板６５１，６５２における対角線Ｌ５方向の長さは先端部６１８の長手方向の長さと略同一となるように構成されている。ガイド板６５１，６５２は、ガイド板６５１，６５２における対角線Ｌ５に直交する方向の厚みが最も小さくなるように形成され、軸線Ｏ方向及び対角線Ｌ５方向に広がる角板状に形成されている。２つのガイド板６５１，６５２は略四角盤状の上蓋６０３における対角線Ｌ５に対して線対称に配置されている。接触部６５５は、内面６２１とは反対側の面である外面６２８に略平行に形成されている。
【００６７】
図１３及び図１４に示すように、内面６２１において２つのガイド板６５１，６５２及び接触部６５５を除いた面である上面６２９と接触部６５５とは、同一平面上にある。したがって、この実施態様において接触部６６６と上面６２９との境界は明確ではないが、接触部６５５は先端部６１８を軸線Ｏ方向から内面６２１に投影することにより得られる投影像６３２の全てを含む領域、すなわち２つのガイド板６５１，６５２により挟まれる長尺状の領域であり、投影像６３２よりわずかに大きい面積を有している。
【００６８】
この発明の燃料ホルダは、図１３及び図１４に示される実施態様に限定されない。例えば、図１３に示される上蓋６０３のガイド板６５１，６５２は内面５２１に対して垂直方向に直立する角板状を有するが、角板状に限らず、円盤状、半円板状、多角形板状、棒状、チューブ状等の形状であってもよい。また、ガイド板６５１，６５２の対角線Ｌ５方向の長さは、先端部６１８の長手方向の長さより大きくても小さくてもよい。
【００６９】
また、先端部６１８がその長手方向に直交する２つの方向のうち一方に滑る可能性が高い場合には、滑る可能性の高い側にガイド板６５１，６５２を設ければよい。この実施態様においては、先端部６１８の長手方向に直交するそれぞれの方向にガイド板６５１，５５２が設けられているが、ガイド板の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。
【００７０】
また、この実施態様においては、接触部６５５は上面６２９と同一平面上にあるが、接触部６５５における外面６２８からの厚みが上面６２９における外面６２８からの厚みよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また接触部６５５は、平面状に形成されることに限定されず、図１３に示す接触部６５５の断面において燃料集合体６１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。また、上面６２９は外面６２８に略平行に形成されることに限定されず、図１３に示す接触部６５５の断面において燃料集合体６１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。
【００７１】
図１５（ａ）は、図１３に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＧＧ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００７２】
図１５に示すように、燃料ホルダ６０１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、燃料集合体６１０は上蓋６０３に向かって移動し、ハンドル６１６の先端部６１８が上蓋６０３の接触部６５５に接触する。このとき、ガイド板６５１，６５２の軸線Ｏ方向長さが接触部６５５と先端部６１８の先端面との距離よりも大きいことから、ガイド板６５１，６５２はハンドル６１６を軸線Ｏ方向に移動して接触部６５５に接触するように案内する機能を果たす。すなわち、ハンドル６１６が軸線Ｏ方向に対して斜めに移動してガイド板６５１又は６５２の一方に接触したとしても、ガイド板６５１又は６５２から反力を受けることにより、ハンドル６１６はガイド板６５１及び６５２により囲まれる空間を移動するように案内される。ハンドル６１６が接触部６５５に接触すると、ハンドル６１６が上蓋６０３の内面６２１から荷重を受け、同時に先端部６１８がその長手方向に直交する方向に滑る力が作用する。先端部６１８はガイド板６５１又は６５２の一方に接触し、ガイド板６５１又は６５２から反力を受けて、先端部６１８の滑る力とガイド板６５１又は６５２からの反力とが等しくなることにより先端部６１８はその内面６２１上の接触した位置に保持される。先端部６１８が内面６２１に接触した位置に保持された状態で、さらにハンドル６１６は荷重を受け、ある一定の値以上の荷重なると、一対の脚部６１７が先端部６１８の長手方向Ｘ３であって、先端部６１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲がり、変形し始める。燃料ホルダ６０１の落下により生じた運動エネルギーは、この一対の脚部６１７が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換されることで吸収される。吸収されなかった運動エネルギーはグリッド６１５及び燃料棒６１１に作用するものの、先端部６１８が内面６２１に接触した位置を保持した状態で、一対の脚部６１７が変形することによって、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００７３】
なお、この実施態様においては、ハンドル６１６が上蓋６０２の内面６２１から荷重を受けたときに、一対の脚部６１７が先端部６１８の長手方向Ｘ３であって、先端部６１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲っているが、内面６２１に接触した先端部６１８の位置を保持した状態で一対の脚部６１７が変形する限り、一対の脚部６１７の変形の仕方は特に限定されず、一対の脚部６１７が先端部６１８の長手方向Ｘ３に波状に曲がってもよいし、長手方向Ｘ３に直交する方向に曲がってもよい。ただし、一対の脚部６１７が均等に荷重を受けて、ほぼ同様の変形をするのが好ましい。
【符号の説明】
【００７４】
１，５０１ 燃料ホルダ
２，５０２ 収容殻
３,５０３ 上蓋
４ 下蓋
５ 固定板
６ 受板
７ 付勢手段
８ 台座
１０，５１０ 燃料集合体
１１，５１１ 燃料棒
１２ 上部タイプレート
１３ 支持格子
１４ 下部タイプレート
１５，５１５ グリッド
１６，５１６ ハンドル
１７，５１７ 脚部
１８，５１８ 先端部
２１，５２１ 内面
２２ 凹部
２３ 底面
２４，２５，２６，２７ 側面
２８，５２８，６２８ 外面
２９，５２９，６２９ 上面
３０，５５１，５５２，５５３，５５４ 凸部
３２，５３２，６３２ 投影像
４１，４２，４３，４４ 側壁
４５ 被吊具
５５５，６５５ 接触部
６５１，６５２ ガイド板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法に関し、より詳しくは、燃料ホルダが落下する等の不測の事態においても燃料棒の破損を防止することのできる燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法、特に沸騰水型原子炉に使用される燃料集合体を収容することのできる燃料ホルダ、燃料ホルダの使用方法、及び燃料集合体の輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉等の軽水炉に用いられる燃料集合体は、燃料ホルダに収容され、さらにこの燃料ホルダは輸送容器に装填されて需要地へ搬送される。燃料集合体は、多数の燃料棒がその両端部において上部タイプレートと下部タイプレートとにより束ねられ、上部タイプレートと下部タイプレートとの間に支持格子が設けられ、各燃料棒の間隔保持がなされている。燃料ホルダは、長尺状の内部空間を有する収容殻とこの収容殻の両端開口部を閉鎖する上蓋と下蓋とを備え、これらの内部に燃料集合体が収容される。
【０００３】
燃料集合体とこれを収容する燃料ホルダには、燃料集合体をトレーラ等により需要地へ搬送する際に、トレーラ等から燃料集合体へと伝達される振動を抑える役割を有する緩衝機能、及びトレーラ等から輸送容器が落下するといった特別な条件下において、燃料棒が破損するのを防止する緩衝機能等が、通常設けられている。
【０００４】
緩衝機能としては、例えば、特許文献１に「・・燃料体頂部と燃料保護容器天井部あるいは燃料保護容器頂部蓋との間にギャップを設け、このギャップの大きさを５０mm以下としたことを特徴とする沸騰水型原子炉用混合酸化物燃料体の燃料保護容器。」（請求項１参照。）「 前記ギャップ部に、ギャップの大きさ以下の値の厚みを有する樹脂材、ゴム材あるいはハニカム材等の軟質材を設置したことを特徴とする請求項１記載の沸騰水型原子炉用混合酸化物燃料体の燃料保護容器。」（請求項２参照。）が記載されている。
【０００５】
特許文献１に係る発明によると、「発熱を伴うＭＯＸ燃料体の輸送に関して、輸送中に１．０Ｇ程度の大きな長手方向加速度が発生しても燃料体の健全性を損うことなく保護できるとともに、室温状態で負荷した燃料体締め付け力が高温時にも維持され、締め付け力管理が極めて容易になる。」（段落番号００６１参照。）と記載されている。
【０００６】
特許文献２には、「燃料輸送容器のバスケット孔に収納されて輸送可能な角筒状の燃料保護容器を設け、上記燃料保護容器は容器本体の側方を覆う側方蓋を、上部タイプレート位置に対応する上部側蓋、中間部側蓋および下部タイプレート位置に対応する下部側蓋の少なくとも３分割構造に構成し、分割された各側蓋の締付力を個別に調節し、燃料保護容器内に収納される燃料体の締付力を燃料体の振動特性に応じて調節可能に構成したことを特徴とする原子炉燃料の燃料保護装置。」（特許文献２の請求項９参照。）、「燃料輸送容器のバスケット孔に収納されて輸送可能な角筒状の燃料保護容器を設け、上記燃料保護容器は、内部に収納される燃料体の上部タイプレートおよび下部タイプレートに相当する位置にタイプレート締付機構をそれぞれ備え、タイプレート締付機構は収納された燃料体に向って進退自在な締付具を備えたことを特徴とする原子炉燃料の燃料保護装置。」（特許文献２の請求項１０参照。）が記載されている。
【０００７】
特許文献３には、「前記締め付け機構により、少なくとも上部タイプレート部と下部タイプレート部の２箇所以上を締め付けて前記燃料体を前記内容器等と固縛する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の沸騰水型原子炉燃料体の輸送方法。」（特許文献３の請求項３参照。）が記載されている。
【０００８】
燃料ホルダは、例えば、燃料ホルダを収容する輸送容器に燃料ホルダを装填する際に燃料ホルダが落下する事態、及び輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下する事態等が生じても、燃料集合体を保護するように構成される必要がある。燃料ホルダ又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、落下時の衝撃によって燃料集合体が上蓋及び下蓋から大きな荷重を受けることがある。燃料集合体に設けられている上部タイプレートと下部タイプレートとは、複数の燃料棒を間隔保持しつつ束ねる機能だけでなく、燃料ホルダが落下するような特別な条件下において燃料棒を保護する緩衝機能も有する。上部タイプレート及び下部タイプレートは、燃料集合体が上蓋及び下蓋からある一定以上の荷重を受けた場合には、上部タイプレート及び下部タイプレートが塑性変形することにより、燃料棒に作用するエネルギーを低減し、燃料棒を保護するように構成されている。
【０００９】
上部タイプレートは、一対の脚部と先端部とを有するコの字形状のハンドルを有している。このハンドルは、燃料集合体を燃料ホルダに収容する際に、燃料集合体を吊り上げて移動することができるように構成されるだけでなく、輸送容器が上部タイプレートを下にして落下した場合には、このハンドルの先端部が燃料ホルダの上蓋から荷重を受け、ハンドルにおける一対の脚部が塑性変形することにより、燃料棒へ作用するエネルギーを低減し、燃料棒を保護するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３０８０８９７号
【特許文献２】特許第３０８０８９５号
【特許文献３】特許第３１４２４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、燃料ホルダを地上より数ｍ上方から落下させて、ハンドルの緩衝性能の評価試験をした場合に、想定していた荷重よりも小さい荷重でハンドルの脚部が塑性変形してしまうことがある。想定していた荷重よりも小さい荷重でハンドルの脚部が塑性変形してしまうと、塑性変形により吸収されるエネルギーが小さくなるので緩衝性能が低下してしまう。ハンドルの緩衝性能が低下すると、想定以上の大きなエネルギーが燃料棒に作用することになり、燃料棒が破損するおそれがある。
【００１２】
この発明の課題は、燃料ホルダの落下等により燃料ホルダに収容された燃料集合体が燃料ホルダの上蓋から荷重を受けたときに、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することのできる燃料ホルダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するための手段は、
（１）燃料棒の先端部を保持するグリッドと、前記グリッドの前記燃料棒が保持されている面とは反対側の面に設けられるとともに、略四角形盤状の前記グリッドの対角線上に立脚する一対の脚部及び前記一対の脚部を連結する先端部を有する略コの字形状のハンドルとを有する燃料集合体を収容することができる収容殻の一端開口部を上蓋で閉鎖する燃料ホルダであって、
前記ハンドルが前記上蓋の内面から荷重を受けたときに、前記内面に接触した前記先端部の位置を保持するように、前記内面は前記先端部が接触する接触部と前記ハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有することを特徴とする燃料ホルダである。
【００１４】
前記（１）の好適な態様としては、
（２） 前記接触部と前記滑動防止部とにより凹部が形成されることを特徴とする前記（１）に記載の燃料ホルダであり、
（３） 前記凹部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像を含むように設けられていることを特徴とする前記（２）に記載の燃料ホルダであり、
（４） 前記凹部は、前記投影像の長手方向に延在することを特徴とする前記（３）に記載の燃料ホルダである。
（５） 前記滑動防止部が凸部であることを特徴とする前記（１）に記載の燃料ホルダであり、
（６） 前記凸部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像の長手方向に延在することを特徴とする前記（５）に記載の燃料ホルダであり、
（７） 前記滑動防止部は前記内面から前記軸線方向に立ち上がるガイド板であり、前記先端部と前記内面との間にギャップが設けられ、前記ガイド板の軸線方向長さが前記ギャップの軸線方向長さより大きいことを特徴とする前記（１）に記載の燃料ホルダであり、
（８） 前記燃料集合体を収容するとき、前記先端部が前記内面に当接することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の燃料ホルダである。
【００１５】
前記他の課題を解決するための手段は、
（９） 前記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容することを特徴とする燃料ホルダの使用方法である。
【００１６】
前記さらに別の課題を解決するための手段は、
（１０） 前記（１）〜（８）のいずれか一つに記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容して、輸送することを特徴とする燃料集合体の輸送方法である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る燃料ホルダによると、燃料ホルダの落下等により燃料ホルダに収容された燃料集合体が燃料ホルダの上蓋から荷重を受けたときに、上蓋の内面に接触したハンドルの先端部の位置を保持するように、上蓋の内面が、前記先端部が接触する接触部とハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有するので、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することができる。
【００１８】
この発明に係る燃料ホルダの使用方法によると、燃料ホルダを収容する輸送容器に燃料ホルダを装填する際等に燃料ホルダが落下するような不測の事態が生じても、前記燃料ホルダを使用しているので、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を十分に発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することができる。
【００１９】
この発明に係る燃料集合体の輸送方法は、燃料ホルダを収容する輸送容器に燃料ホルダを装填する際等に燃料ホルダが落下するような不測の事態及び燃料ホルダが収容された輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下するような不測の事態が生じても、前記燃料ホルダを用いて燃料集合体を輸送するので、燃料集合体におけるハンドルの緩衝性能を十分に発揮させることにより、燃料棒が破損するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、この発明に係る燃料ホルダの一実施態様を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の一部断面概略図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＡＡ´を通る切断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の断面概略図である。
【図３】図３は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図３（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダに衝突したときの燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＢＢ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図４】図４は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持された場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図４（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダに衝突したときの、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＣＣ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図５】図５は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。
【図６】図６は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持される場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。
【図７】図７は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図８】図８は、図７に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【図９】図９（ａ）は、図７に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＥＥ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１０】図１０は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１０に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＦＦ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１３】図１３は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１３に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＧＧ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下においては、図面を参照しつつこの発明に係る燃料ホルダを説明する。
図１は、この発明に係る燃料ホルダの一実施態様を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の一部断面概略図である。図２は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＡＡ´を通る切断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の断面概略図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、燃料ホルダ１は、収容殻２と、収容殻２の両端開口部を閉鎖する上蓋３と下蓋４とを備え、収容殻２と上蓋３と下蓋４とに囲まれる内部空間に燃料集合体１０を収容することができるように構成されている。また、燃料ホルダ１は、燃料集合体１０を支持する固定板５、受板６、付勢手段７、及び台座８を備えている。なお、この燃料ホルダ１はこの発明に係る燃料ホルダの一実施態様である。
【００２３】
この燃料ホルダ１が収容する燃料集合体１０は、複数の燃料棒１１及び水管（図示せず。）が上部タイプレート１２、支持格子１３、及び下部タイプレート１４で束ねられて構成されている。
【００２４】
収容殻２は、略四角筒状であり、その両端開口部に設けられた上蓋３と下蓋４とにより囲まれる内部空間に燃料集合体１０が収容できる大きさを有している。収容殻２は、燃料集合体１０を収容するときから、燃料集合体１０を搬送するときまでの温度条件、要求される機械的強度等を満足する材料であれば特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、ホウ素含有ステンレス鋼、及び耐熱ニッケル基合金等を採用することができる。
【００２５】
上蓋３と下蓋４とはそれぞれが収容殻２に固定されているのが好ましい。なお、固定手段としては特に限定されず、接着、溶着、係合、嵌合又は螺合等の公知の手段又はこの発明の技術分野における通常の知識を有する者により容易に想到可能な手段を採用することができる。上蓋３と下蓋４とは、収容殻２と同様の材料により形成されることができる。
【００２６】
燃料集合体１０の収容殻２への収容は、通常、収容殻２と燃料集合体１０とを直立させて行われることが多い。下蓋４の内部に取り付けられて成る台座８は、燃料集合体１０を直立させたときに、燃料集合体１０の下部タイプレート１４を支持可能なように位置決めされ、かつ燃料集合体１０の重量に耐え得る強度等を有している。
【００２７】
図１に示すように、燃料集合体１０の上部タイプレート１２、及び下部タイプレート１４は、通常、固定板５等により固定的に支持されている。上部タイプレート１２及び下部タイプレート１４を固定板５及び受板６で固定するだけでは、輸送時の振動等が燃料集合体１０に伝播したときに、上部タイプレート１２から下部タイプレート１４までの間に位置する燃料棒１１及び水管（図示せず。）が装入されている部位が撓む等の不都合が生じることがある。燃料棒１１及び水管が装入されている部位が撓んだ場合は燃料集合体１０に機械的損傷が生じることがあるので、上部タイプレート１２と下部タイプレート１４との間の適宜の位置に受板６及び付勢手段７が設けられ、受板６及び付勢手段７により支持格子１３が支持される。
【００２８】
燃料棒１１は、金属製の長尺な被覆管の中に複数の円柱状の燃料ペレットが封じ込められて構成され、燃料ペレットは、例えばプルトニウム酸化物（ＰｕＯ２）とウラン酸化物（ＵＯ２）とを混合したＭＯＸ燃料により形成される。
【００２９】
上部タイプレート１２は、燃料棒１１の先端部を保持する略四角形盤状のグリッド１５と、このグリッド１５の燃料棒１１が保持されている面とは反対側の面に設けられると共に、略四角形盤状のグリッド１５の対角線上に略コの字形状に立脚するハンドル１６とを有する。ハンドル１６は、前記グリッド１５の対角線上に立脚する一対の脚部１７とこの一対の脚部１７を連結する先端部１８とを有する。ハンドル１６は、燃料集合体１０を吊り上げて移動するのに使用され、また後述するように、燃料ホルダ１が落下する等の特別な条件下において燃料棒１１を保護する緩衝機能を有する。したがって、上部タイプレート１２は、燃料集合体１０の荷重を十分に保持でき、かつ緩衝機能を果たすことのできる強度に設計されている。下部タイプレート１４は、通常運転時に燃料集合体１０の重量を支え、また下部タイプレート１４単独でまたは下部タイプレート１４と台座８とを組み合わせた状態で上部タイプレート１２と同様に緩衝機能を有するので、燃料集合体１０の荷重を十分に保持でき、かつ緩衝機能を果たすことのできる強度に設計されている。
【００３０】
燃料ホルダ１は、不測の事態として、例えば、供給地で燃料ホルダ１を収容する輸送容器に燃料ホルダ１を装填する際に燃料ホルダ１が落下する事態、及び輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下する事態等が生じても、燃料集合体１０を保護するように構成される必要がある。燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、燃料集合体１０が上蓋３及び下蓋４から大きな荷重を受けることがある。上部タイプレート１２と下部タイプレート１４とは、複数の燃料棒１１を間隔保持しつつ束ねる機能だけでなく、燃料ホルダが落下する等の特別な条件下において燃料棒を保護する緩衝機能を有する。燃料集合体１０が上蓋３及び下蓋４からある一定以上の荷重を受けた場合に、上部タイプレート１２及び下部タイプレート１４が塑性変形することにより、燃料棒１１に作用するエネルギーを低減し、燃料棒１１の破損を防止することができるように、上部タイプレート１２と下部タイプレート１４とは、その形状、大きさ、材質、強度等が構成されている。例えば、燃料ホルダ１が上部タイプレート１２を下にして落下した場合には、ハンドル１６が燃料ホルダ１の上蓋３から大きな荷重を受けることになる。この荷重がある一定以上の大きさになると、ハンドル１６が変形することにより、燃料棒１１に作用するエネルギーを低減し、燃料棒１１の破損を防止する。燃料棒１１の破損を防止することにより、燃料棒１１からの燃料ペレットの漏えいを防ぐことができる。
【００３１】
燃料ホルダ１が上部タイプレートを下にして落下した場合におけるハンドル１６の緩衝機能について、図を参照しつつ詳述する。図３は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図３（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダの上蓋の内面に衝突したときの燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＢＢ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図４は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持された場合における、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図４（ａ）は、図１に示す燃料ホルダ及び燃料集合体において、燃料集合体が燃料ホルダの上蓋の内面に衝突したときの燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面説明図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＣＣ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００３２】
図１に示すように、燃料集合体１０は、固定板５及び受板６により軸線Ｏ方向に直交する方向に保持され、車両からの振動、車両の加速及びブレーキ等により生じる燃料集合体１０の軸線Ｏ方向への移動を抑制している。しかし、例えば、燃料ホルダ１又は輸送容器が上部タイプレート１２を下にして落下するような特別な条件下においては、固定板５及び受板６によって燃料集合体１０を燃料ホルダ１に保持する力で、燃料集合体１０の軸線Ｏ方向への移動を抑制することはできず、所定の加速度で燃料集合体１０が上蓋３に向かって移動し、先端部１８が内面２１に接触する。先端部１８と内面２１とが接触した後、さらにハンドル１６が内面２１から荷重を受け、ある一定以上の荷重になると、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部１８が内面２１上を、例えば先端部１８の長手方向に直交する方向に滑った状態で、一対の脚部１７が先端部１８が滑った方向とは逆方向に凸状に曲がることがある。
【００３３】
一方、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、上述したように燃料ホルダが軸線Ｏ方向に移動することにより、先端部１８が内面２１に接触し、その後さらにハンドル１６が内面２１からある一定以上の荷重を受けた場合に、先端部１８が内面２１上で横滑りを起こさずに、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で、一対の脚部１７が例えばグリッド１５の対角線方向すなわち先端部１８の長手方向Ｘであって、先端部１８とは反対方向に凸状に曲がることがある。
【００３４】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部１８の内面２１に接触したときの位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形するときの緩衝性能は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、先端部１８が内面２１上を滑った状態で一対の脚部１７が変形するときの緩衝性能に比べて、高い。
【００３５】
ハンドル１６の変形状況による緩衝性能の違いについてモデル図を参照しつつ説明する。図５は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上で滑った場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。図６は、燃料ホルダの落下時にハンドルの先端部が上蓋の内面上の特定の位置に保持される場合における、ハンドルの圧縮変位と荷重との関係を示すモデル図である。
【００３６】
図５及び図６において、ハンドル１６が上蓋３の内面２１から荷重を受けたときにおける、一対の脚部１７の軸線Ｏ方向の変位をＸ軸に、一対の脚部１７に対して軸線Ｏ方向にかけられる荷重をＹ軸に示す。図５に示すように、燃料ホルダ１の落下時にハンドル１６が上蓋３に接触してその先端部１８が内面２１上を滑った状態でハンドル１６が変形する場合は、図６に示すように、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合に比べて、ハンドル１６が受けた小さな荷重でハンドル１６が変形する。例えば、図５及び図６に示す点Ａまで一対の脚部１７が変形するのに要する荷重は、先端部１８が内面２１上を滑った状態でハンドル１６が変形する場合（図５）の方が、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合（図６）に比べて、小さい。図５及び図６において、Ｘ軸と曲線とＸ＝Ａとで囲まれる面積は、ハンドル１６が軸線Ｏ方向に距離Ａだけ変位するのに要するエネルギーを示す。ハンドル１６を変形するのに要するエネルギーを以下において、変形エネルギーと称することがある。ハンドル１６が軸線Ｏ方向に距離Ａだけ変位するのに要する変形エネルギーは、先端部１８が内面２１上を滑った状態でハンドル１６が変形する場合（図５）の方が、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合（図６）に比べて、小さい。
【００３７】
燃料ホルダ１の落下により生じた運動エネルギーは、ハンドル１６が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換し、残りの運動エネルギーがグリッド１５及び燃料棒１１に作用する。図５に示すように、ハンドル１６の変形エネルギーが小さいと、燃料棒１１に大きな運動エネルギーが作用して、燃料棒１１が破損するおそれがある。換言すると、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する場合（図６）には、ハンドル１６が内面２１から受ける荷重に対する一対の脚部１７の反力が大きく、一対の脚部１７を変形させるのに要する荷重が大きくなることから大きな変形エネルギーを吸収する。一対の脚部１７を変形させるのに要する変形エネルギーが大きい場合には、燃料棒１１に作用する運動エネルギーが小さくなり、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００３８】
ハンドル１６の形状、大きさ、材質及び強度等は、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６が所定の変形をすることで緩衝性能を発揮することによって燃料棒１１を保護することができるように構成されている。したがって、ハンドル１６の緩衝性能が発揮されるには、ハンドル１６が所定の変形をして想定した変形エネルギーを吸収することが必要である。ハンドルが変形する際に想定した変形エネルギーを吸収するには、上述したように、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形する必要がある。この発明の燃料ホルダは、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下においてハンドル１６が変形する際に、想定したハンドル１６の変形エネルギーを吸収するように、すなわち、先端部１８が内面２１上を滑らずに、特定の位置に保持された状態でハンドル１６が変形するように、上蓋３の内面２１が、先端部１８が接触する接触部とハンドル１６が内面２１上を滑るのを防止する少なくとも一つの滑動防止部とを有する。このようにして、燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００３９】
次に、この発明の燃料ホルダにおける上蓋として、ハンドルが上蓋から荷重を受けたときに、ハンドルの先端部が接触する接触部とハンドルが上蓋の内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有する上蓋の一例を、図７及び図８を参照しつつ詳述する。図７は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図８は、図７に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、この実施態様の燃料ホルダ１は略四角盤状の上蓋３を備え、この上蓋３における燃料集合体１０が収容される側の面である内面２１には、略四角盤状の上蓋３の対角線Ｌ１上に延在する凹部２２が設けられている。凹部２２は、ハンドル１６が上蓋３に衝突したときに、ハンドル１６の先端部１８が接触する接触部である底面２３と、ハンドル１６が上蓋３の内面２１上を滑るのを防止する滑動防止部である側面２４，２５，２６，２７とを有する。底面２３は内面２１を燃料ホルダ１の軸線Ｏ方向から見たときに長方形に形作られ、長方形の底面２３の長辺が対角線Ｌ１と平行になるように配置されている。側面２４，２５はこの底面２３における長手方向の端縁のそれぞれから垂直に立ち上がり、側面２６，２７は底面２３における短手方向の端縁のそれぞれから垂直に立ち上がり、底面２３と側面２４，２５，２６，２７とで略直方体状の凹部２２を形成している。底面２３は、上蓋３の内面２１とは反対側の面である外面２８に略平行に形成されている。側面２４，２５，２６，２７における底面２３とは反対側の端縁のそれぞれから側面２４，２５，２６，２７に対して垂直に延在する上面２９は、凹部２２の底面２３から突出した状態で、外面２８に略平行に延在している。
【００４１】
底面２３は、ハンドル１６の先端部１８を軸線Ｏ方向から内面２１に投影することにより得られる投影像３２を含むように、その位置、形状及び大きさが設計されている。この実施態様においては、図８に示すように、底面２３の短辺の長さは、投影像３２の短辺の長さよりも数ミリ程度大きく形成され、底面２３の長辺の長さは、投影像３２の長辺の長さよりも数十ミリ程度大きく形成されている。底面２３は、燃料ホルダ１の落下時に燃料集合体１０が軸線Ｏ方向に移動することによって先端部１８が内面２１に接触する可能性のある部位に形成されるのが好ましい。側面２４，２５，２６，２７は、ハンドル１６が上蓋３に衝突したときに、ハンドル１６が上蓋３の内面２１上を滑るのを防止することのできるように形成されていればよく、それらの位置、形状及び大きさは適宜設定される。
【００４２】
燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６の先端部１８が上蓋３の底面２３に接触し、ハンドル１６が底面２３から荷重を受け、荷重がある一定の値以上になると一対の脚部１７が変形する。滑動防止部である側面２４，２５，２６，２７は、内面２１に接触した先端部１８が内面２１上を滑るのを防止して、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持するように形成されている。側面２４，２５は先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑るのを防止し、側面２６，２７は先端部１８がその長手方向に滑るのを防止する。先端部１８の軸線Ｏ方向の先端面が平面でなく、傾斜面を形成していること等により、先端部１８がその長手方向に直交する２つの方向のうち一方に滑る可能性が高い場合には、滑る可能性の高い側に側面２４又は側面２５を設ければよい。この実施態様における上蓋３は、先端部１８がその長手方向に直交するいずれの方向にも滑るのを防止するように、滑動防止部として２つの側面２４，２５が設けられている。一方、先端部１８がその長手方向に滑る可能性は、先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑る可能性よりも低い。したがって、内面２１に側面２６，２７を設けずに、凹部２２を内面２１の略中央部の対角線方向に端から端までに至る溝の形状にしてもよい。また、凹部２２は上蓋３の内面２１に設けられるとは限らず、上部タイプレート１２と上蓋３との間に板状等の緩衝体が設けられている場合には、緩衝体の上部タイプレート１２に対向する内面に凹部２２が設けられる。
【００４３】
この発明の燃料ホルダは、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６が上蓋３の内面２１に衝突し、ハンドル１６が上蓋２の内面２１から荷重を受けたときに、先端部１８が内面２１上を滑らずに内面２１に接触した先端部１８の位置を保持するように、内面２１が接触部と少なくとも一つの滑動防止部とを有する限り、図７及び図８に示される実施態様に限定されない。例えば、図７に示すように、上蓋３の側面２４，２５，２６，２７は底面２３から垂直に立ち上がっているが、側面２４，２５，２６，２７は、底面２３から外側に広がるように傾く傾斜面を形成していてもよいし、底面２３から内側に傾く傾斜面を形成していてもよい。また、側面２４，２５，２６，２７は、平面状に形成されることに限定されず、図７に示す凹部２２の断面において凹部の内側に突出するカーブを描く曲面状であっても、凹部の外側に突出するようにカーブを描く曲面状であってもよい。また、底面２３は外面２８に略平行に形成されることに限定されず、図７に示す凹部２２の断面において凹部の内側に突出するカーブを描く曲面状であっても、凹部の外側に突出するカーブを描く曲面状であってもよい。先端部１８の先端面は底面２３に面で接触する形状に限らず、線及び点で接触する形状であってもよい。
【００４４】
次に、この発明の燃料ホルダの作用について説明する。図９（ａ）は、図７に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＥＥ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００４５】
図９に示すように、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル１６の先端部１８が上蓋３の底面２３に接触すると、ハンドル１６が上蓋２の内面２１から荷重を受け、同時に先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑る力が作用する。先端部１８は側面２４又は側面２５の一方に接触し、側面２４又は側面２５から反力を受けて、先端部１８が滑る力と側面２４又は２５からの反力とが等しくなることにより、先端部１８はその内面２１上の接触した位置に保持される。先端部１８が内面２１に接触した位置に保持された状態で、さらにハンドル１６は荷重を受け、ある一定値以上の荷重になると、一対の脚部１７が先端部１８の長手方向Ｘ１であって、先端部１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲がり、変形し始める。燃料ホルダ１の落下により生じた運動エネルギーは、この一対の脚部１７が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換されることで吸収される。吸収されなかった運動エネルギーはグリッド１５及び燃料棒１１に作用するものの、先端部１８が内面２１に接触した位置を保持した状態で、一対の脚部１７が変形することによって、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００４６】
なお、この実施態様においては、ハンドル１６が上蓋２の内面２１から荷重を受けたときに、一対の脚部１７が先端部１８の長手方向Ｘ１であって、先端部１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲っているが、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形する限り、一対の脚部１７の変形の仕方は特に限定されず、一対の脚部１７が先端部１８の長手方向Ｘ１に波状に曲がってもよいし、長手方向Ｘ１に直交する方向に曲がってもよい。ただし、一対の脚部１７が均等に荷重を受けて、ほぼ同様の変形をするのが好ましい。
【００４７】
次に、燃料ホルダ１の使用方法、並びに燃料集合体１０の輸送方法の一例を説明する。
【００４８】
燃料ホルダ１をその長手方向が上下方向になるように縦置き状態にして、収容殻２の側方を開放し、燃料集合体１０を収容殻２に配置する。このとき、ハンドル１６を図示しない吊具により把持して燃料集合体１０を吊り上げて収容殻２に配置して、受板６又は固定板５と上部タイプレート１２、受板６又は付勢手段７と支持格子１３、受板６又は固定板５と下部タイプレート１４とがそれぞれ当接するように配置する。
【００４９】
図２に示すように、収容殻２は４つの側壁４１，４２，４３，４４により形成されており、燃料集合体１０を収容殻２に配置した後には、４個の側壁４１，４２，４３，４４は互いに直交する状態で固定される。燃料集合体１０を配置する前の収容殻２は、各側壁４１，４２，４３，４４が相互に固定されていても良く、固定されていなくとも良い。つまり、燃料集合体１０を配置する前の収容殻２は、例えば各側壁４１，４２，４３，４４がそれぞれ分離されている態様、隣接することになる側壁４１，４２と側壁４３，４４との２個ずつの側壁が固定されている態様、側壁４１，４２，４３が固定されており、側壁４４のみが分離されている態様、及び４個の側壁４１，４２，４３，４４が互いに直交するように固定されている態様のいずれであってもよい。
【００５０】
次いで、収容殻２の両端開口部を閉鎖するように上蓋３と下蓋４とを収容殻２の両端部にそれぞれ装着し、図１に示されるように、下部タイプレート１４の底面に下蓋４に設けられた台座８が当接される。図７及び図８に示されるように、上蓋３は、底面２３がハンドル１６の投影像３２の全てを含むように、収容殻２の端部に装着される。なお、この実施態様においては、底面２３と先端部１８とは、両者の間にギャップを設けているが、底面２３と先端部１８とが当接するように設計されていてもよい。この際、上蓋３の内面２１に弾性体を介して硬質の板材が装着されている場合には、底面２３を含む凹部２２は、この硬質の板材の燃料集合体１０側の面に設けられる。底面２３と先端部１８とが当接していると、燃料ホルダ１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、先端部１８が内面２１に軸線Ｏ方向に対して斜めに接触する可能性が低くなるので、接触先端部１８が内面２１上で横滑りを起こし難くなる。また、先端部１８が上面２９より燃料集合体１０側に有る時は、燃料ホルダ１の落下時に先端部１８が軸線Ｏ方向に対して斜めに移動して凹部２２からずれて上面２９に接触し、側面２４又は側面２５からの拘束が受けられず、先端部１８の長手方向からずれた方向に滑り、滑った方向とは逆方向に曲がる可能性が有る。後述する図１０及び１１に示す上蓋の実施態様において、先端部５１８が凸部５５１又は凸部５５２の先端面より燃料集合体側に有る時も同様である。従って、図７及び８、図１０及び１１に示すように、内面２１に設けられる底面２３及び内面５２１に設けられる接触部５５５は、燃料ホルダ１の落下時に先端部１８が凹部２２及び接触部５５５からずれて上面２９，５２９に接触する可能性を考慮して投影面３２，５３２よりも大きい寸法にするのがよい。しかし、底面２３と先端部１８とが当接するように設計されていれば、このような落下時のずれを考慮する必要がなく、底面２３及び接触部５５５は先端部１８，５１８の寸法と同程度又はそれよりわずかに大きければよい。また、凹部２２の深さが小さくても先端部１８は確実に側面２４又は側面２５により拘束され、凸部５５１，５５２の高さが小さくても先端部５１８は確実に凸部５５１又は凸部５５２に拘束され、先端部１８，５１８の長手方向からずれた方向に滑り、滑った方向とは逆方向に曲がるのを防止できる。
【００５１】
燃料集合体１０が収容された燃料ホルダ１は、さらに輸送容器に装填されて、トレーラ、船舶等の輸送手段により、原子力発電所及び他の核燃料施設等の需要地に搬送される。このとき、燃料集合体１０が収容された燃料ホルダ１における被吊具４５（図１参照。）を図示しない吊具により吊り上げて、図示しない輸送容器に装填する。一つの輸送容器に装填される燃料ホルダ１の数は、輸送容器の種類により異なり、例えば４個、９個及び１２個等が挙げられ、この発明の燃料ホルダ１は従来公知の輸送容器により搬送される。
【００５２】
この燃料ホルダ１の使用方法によると、燃料ホルダ１を収容する輸送容器に燃料ホルダ１を搬送する際に燃料ホルダ１が落下するような不測の事態が生じても、ハンドル１６が上蓋３の内面２１から荷重を受けたときに、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形するので、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００５３】
この燃料集合体１０の輸送方法によると、燃料ホルダ１を収容する輸送容器に燃料ホルダ１を装填する際に燃料ホルダ１が落下するような不測の事態、この燃料ホルダ１が収容された輸送容器をトレーラ等に搬送する際に燃料ホルダ１が落下するような不測の事態、及び輸送容器を需要地まで搬送する際にトレーラ等から輸送容器が落下するような不測の事態等が生じても、燃料集合体１０のハンドル１６が燃料ホルダ１の上蓋３の内面２１から荷重を受けたときに、内面２１に接触した先端部１８の位置を保持した状態で一対の脚部１７が変形するので、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００５４】
次に、前述した燃料ホルダ１における上蓋３の第２の実施態様について、図を参照しつつ説明する。
図１０は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１１は、図１０に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【００５５】
図１０及び図１１に示す第２の実施態様の上蓋５０３が、図７及び図８に示す第１の実施態様の上蓋３と共通する点は、燃料ホルダが落下する等の特別な条件下において、ハンドル５１６が上蓋５０３の内面５２１から荷重を受けたときに、内面５２１に接触した先端部５１６の位置を保持するように、内面５２１が、ハンドル５１６の先端部５１８が接触する接触部とハンドル５１６が内面５２１上を滑るのを防止する滑動防止部とを有する点である。
【００５６】
図１０及び図１１に示すように、この実施態様の燃料ホルダ５０１は略四角盤状の上蓋５０３を備え、この上蓋５０３における燃料集合体５１０が収容される側の面である内面５２１には、燃料ホルダ５０１が落下する等の特別な条件下において、ハンドル５１６が上蓋５０３の内面５２１から荷重を受けたときに、ハンドル５１６の先端部５１８が接触する接触部５５５と、ハンドル５１６が内面５２１上を滑るのを防止する滑動防止部である４つの凸部５５１，５５２，５５３，５５４とを有する。４つの凸部５５１，５５２，５５３，５５４は、内面５２１上に平面状の内面５２１に対して垂直方向に直立する直方体形状を有し、それぞれ同一の大きさ及び形状を有している。２つの凸部５５１，５５２と２つの凸部５５３，５５４とが略四角盤状の上蓋５０３における対角線Ｌ３に対して線対称に配置され、一方２つの凸部５５１，５５４と２つの凸部５５２，５５３とはもう一方の対角線Ｌ４に対してそれぞれ線対称に配置されている。接触部５５５は、上蓋３における内面５２１とは反対側の面である外面５２８に略平行に形成されている。
【００５７】
図１０及び図１１に示すように、内面５２１において凸部５５１，５５２，５５３，５５４及び接触部５５５を除いた面である上面５２９と接触部５５５とは、同一平面上にある。したがって、この実施態様において接触部５５５と上面５２９との境界は明確ではないが、接触部５５５は先端部５１８を軸線Ｏ方向から内面５２１に投影することにより得られる投影像５３２の全てを含む領域、すなわち凸部５５１及び５５２と凸部５５３及び５５４とによりそれぞれ挟まれる長尺状の領域であり、投影像５３２よりわずかに大きい面積を有している。
【００５８】
この発明の燃料ホルダは、図１０及び図１１に示される実施態様に限定されない。例えば、図１０及び図１１に示される上蓋５０３の凸部５５１，５５２，５５３，５５４は内面５２１に対して垂直方向に直立する直方体形状を有するが、直方体形状に限らず、円柱形状、三角柱形状、多角柱形状、頭部が拡径する形状、底部が拡径する形状等であってもよく、またそれぞれが異なる形状であってもよい。
【００５９】
また、先端部５１８がその長手方向に直交する２つの方向のうち一方に滑る可能性が高い場合には、滑る可能性の高い側に凸部５５１，５５４又は凸部５５２，５５３を設ければよい。この実施態様においては、先端部５１８の長手方向に直交するそれぞれの方向に２つの凸部５５１，５５４及び凸部５５２，５５３が設けられているが、凸部の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。この実施態様においては、凸部５５１，５５２及び凸部５５３，５５４がそれぞれ対角線Ｌ３に対して線対称に配置されているが、先端部５１８が内面５２１上を滑るのを防止することができる限り、４つの凸部５５１，５５２，５５３，５５４の配置は特に限定されず、凸部５５１と凸部５５４との中心と凸部５５２とが対角線Ｌ３に対して線対称に配置されてもよい。また。先端部１８がその長手方向に滑る可能性は、先端部１８がその長手方向に直交する方向に滑る可能性よりも低いので、この実施態様においては投影像５３２の短辺の外側に凸部が設けられていないが、投影像５３２の短辺の外側に凸部が設けられていてもよい。
【００６０】
また、この実施態様においては、接触部５５５は上面５２９と同一平面上にあるが、接触部５５５における外面５２８からの厚みが上面５２９における外面５２８からの厚みよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また接触部５５５は、平面状に形成されることに限定されず、図１０に示す接触部５５５の断面において燃料集合体５１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。また、上面５２９は外面５２８に略平行に形成されることに限定されず、図１０に示す接触部５５５の断面において燃料集合体５１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。
【００６１】
図１２（ａ）は、図１０に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＦＦ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００６２】
図１２に示すように、燃料ホルダ５０１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、ハンドル５１６の先端部５１８が上蓋５０３の接触部５５５に接触すると、ハンドル５１６が上蓋５０３の内面５２１から荷重を受け、同時に先端部５１８がその長手方向に直交する方向に滑る力が作用する。先端部５１８は凸部５５１，５５２又は凸部５５３，５５４の一方に接触し、凸部５５１，５５２又は凸部５５３，５５４から反力を受けて、先端部５１８が滑る力と凸部５５１，５５２又は凸部５５３，５５４からの反力とが等しくなることにより先端部５１８はその内面５２１上の接触した位置に保持される。先端部５１８が内面５２１に接触した位置に保持された状態で、さらにハンドル５１６は荷重を受け、ある一定の値以上の荷重になると、一対の脚部５１７が先端部５１８の長手方向Ｘ２であって、先端部５１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲がり、変形し始める。燃料ホルダ５０１の落下により生じた運動エネルギーは、この一対の脚部５１７が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換されることで吸収される。吸収されなかった運動エネルギーはグリッド５１５及び燃料棒５１１に作用するものの、先端部５１８が内面５２１に接触した位置を保持した状態で、一対の脚部５１７が変形することによって、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００６３】
なお、この実施態様においては、ハンドル５１６が上蓋５０２の内面５２１から荷重を受けたときに、一対の脚部５１７が先端部５１８の長手方向Ｘ２であって、先端部５１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲っているが、内面５２１に接触した先端部５１８の位置を保持した状態で一対の脚部５１７が変形する限り、一対の脚部５１７の変形の仕方は特に限定されず、一対の脚部５１７が先端部５１８の長手方向Ｘ２に波状に曲がってもよいし、長手方向Ｘ２に直交する方向に曲がってもよい。ただし、一対の脚部５１７が均等に荷重を受けて、ほぼ同様の変形をするのが好ましい。
【００６４】
次に、前述した燃料ホルダ１における上蓋３の第３の実施態様について、図を参照しつつ説明する。
図１３は、この発明の燃料ホルダにおける上蓋の一例を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１４は、図１３に示す上蓋の内面を燃料ホルダの軸線方向から見た概略図である。
【００６５】
図１３及び図１４に示す第３の実施態様の上蓋６０３が、図７及び図８に示す第１の実施態様の上蓋３及び図１０及び図１１に示す第２の実施態様の上蓋５０３と共通する点は、燃料ホルダが落下する等の特別な条件下において、ハンドル６１６が上蓋６０３の内面６２１から荷重を受けたときに、内面６２１に接触した先端部６１６の位置を保持するように、内面６２１が、ハンドル６１６の先端部６１８が接触する接触部とハンドル６１６が内面６２１上を滑るのを防止する滑動防止部とを有する点である。
【００６６】
図１３及び図１４に示すように、この実施態様の燃料ホルダ６０１は略四角盤状の上蓋６０３を備え、この上蓋６０３における燃料集合体６１０が収容される側の面である内面６２１は、燃料ホルダ６０１が落下する等の特別な条件下において、ハンドル６１６が上蓋６０３の内面６２１から荷重を受けたときに、ハンドル６１６の先端部６１８が接触する接触部６５５と、ハンドル６１６が内面６２１上を滑るのを防止する滑動防止部である２つのガイド板６５１，６５２とを有する。２つのガイド板６５１，６５２は、内面６２１から軸線Ｏ方向に立ち上がる、すなわち平面状の内面６２１から垂直に直立する角板状であり、略四角形盤状の上蓋６０３の対角線Ｌ５に沿って延在している。ガイド板６５１，６５２の軸線Ｏ方向の長さは先端部６１８と内面６２１との間に設けられたギャップすなわち先端部６１８と内面６２１との間の軸線Ｏ方向長さより大きくなるように構成されている。したがって、ガイド板６５１，６５２は、燃料ホルダ６０１が落下したときに、燃料集合体６１０が軸線Ｏ方向に移動して、接触部６５５に接触するように案内する機能を有する。ガイド板６５１，６５２における対角線Ｌ５方向の長さは先端部６１８の長手方向の長さと略同一となるように構成されている。ガイド板６５１，６５２は、ガイド板６５１，６５２における対角線Ｌ５に直交する方向の厚みが最も小さくなるように形成され、軸線Ｏ方向及び対角線Ｌ５方向に広がる角板状に形成されている。２つのガイド板６５１，６５２は略四角盤状の上蓋６０３における対角線Ｌ５に対して線対称に配置されている。接触部６５５は、内面６２１とは反対側の面である外面６２８に略平行に形成されている。
【００６７】
図１３及び図１４に示すように、内面６２１において２つのガイド板６５１，６５２及び接触部６５５を除いた面である上面６２９と接触部６５５とは、同一平面上にある。したがって、この実施態様において接触部６６６と上面６２９との境界は明確ではないが、接触部６５５は先端部６１８を軸線Ｏ方向から内面６２１に投影することにより得られる投影像６３２の全てを含む領域、すなわち２つのガイド板６５１，６５２により挟まれる長尺状の領域であり、投影像６３２よりわずかに大きい面積を有している。
【００６８】
この発明の燃料ホルダは、図１３及び図１４に示される実施態様に限定されない。例えば、図１３に示される上蓋６０３のガイド板６５１，６５２は内面５２１に対して垂直方向に直立する角板状を有するが、角板状に限らず、円盤状、半円板状、多角形板状、棒状、チューブ状等の形状であってもよい。また、ガイド板６５１，６５２の対角線Ｌ５方向の長さは、先端部６１８の長手方向の長さより大きくても小さくてもよい。
【００６９】
また、先端部６１８がその長手方向に直交する２つの方向のうち一方に滑る可能性が高い場合には、滑る可能性の高い側にガイド板６５１，６５２を設ければよい。この実施態様においては、先端部６１８の長手方向に直交するそれぞれの方向にガイド板６５１，５５２が設けられているが、ガイド板の数は特に限定されず、３つ以上であってもよい。
【００７０】
また、この実施態様においては、接触部６５５は上面６２９と同一平面上にあるが、接触部６５５における外面６２８からの厚みが上面６２９における外面６２８からの厚みよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また接触部６５５は、平面状に形成されることに限定されず、図１３に示す接触部６５５の断面において燃料集合体６１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。また、上面６２９は外面６２８に略平行に形成されることに限定されず、図１３に示す接触部６５５の断面において燃料集合体６１０が配置されている方向に突出する曲線を描く曲面状であってもよいし、これとは反対方向に突出する曲線を描く凹状の曲面状であってもよい。
【００７１】
図１５（ａ）は、図１３に示す燃料集合体のハンドルが変形した状態を示す、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す燃料ホルダ及び燃料集合体を線分ＧＧ´を通る断面で切断して得られる、燃料ホルダ及び燃料集合体の要部断面概略図である。
【００７２】
図１５に示すように、燃料ホルダ６０１又は輸送容器が落下するといった特別な条件下において、燃料集合体６１０は上蓋６０３に向かって移動し、ハンドル６１６の先端部６１８が上蓋６０３の接触部６５５に接触する。このとき、ガイド板６５１，６５２の軸線Ｏ方向長さが接触部６５５と先端部６１８の先端面との距離よりも大きいことから、ガイド板６５１，６５２はハンドル６１６を軸線Ｏ方向に移動して接触部６５５に接触するように案内する機能を果たす。すなわち、ハンドル６１６が軸線Ｏ方向に対して斜めに移動してガイド板６５１又は６５２の一方に接触したとしても、ガイド板６５１又は６５２から反力を受けることにより、ハンドル６１６はガイド板６５１及び６５２により囲まれる空間を移動するように案内される。ハンドル６１６が接触部６５５に接触すると、ハンドル６１６が上蓋６０３の内面６２１から荷重を受け、同時に先端部６１８がその長手方向に直交する方向に滑る力が作用する。先端部６１８はガイド板６５１又は６５２の一方に接触し、ガイド板６５１又は６５２から反力を受けて、先端部６１８の滑る力とガイド板６５１又は６５２からの反力とが等しくなることにより先端部６１８はその内面６２１上の接触した位置に保持される。先端部６１８が内面６２１に接触した位置に保持された状態で、さらにハンドル６１６は荷重を受け、ある一定の値以上の荷重なると、一対の脚部６１７が先端部６１８の長手方向Ｘ３であって、先端部６１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲がり、変形し始める。燃料ホルダ６０１の落下により生じた運動エネルギーは、この一対の脚部６１７が変形することによってその一部が変形エネルギーに変換されることで吸収される。吸収されなかった運動エネルギーはグリッド６１５及び燃料棒６１１に作用するものの、先端部６１８が内面６２１に接触した位置を保持した状態で、一対の脚部６１７が変形することによって、想定した変形エネルギーが吸収されることで、グリッド１５及び燃料棒１１に想定以上の運動エネルギーが作用するのを防止することができ、その結果、燃料棒１１の破損を防止することができる。
【００７３】
なお、この実施態様においては、ハンドル６１６が上蓋６０２の内面６２１から荷重を受けたときに、一対の脚部６１７が先端部６１８の長手方向Ｘ３であって、先端部６１８が存在する方向とは反対側に向かって凸状に曲っているが、内面６２１に接触した先端部６１８の位置を保持した状態で一対の脚部６１７が変形する限り、一対の脚部６１７の変形の仕方は特に限定されず、一対の脚部６１７が先端部６１８の長手方向Ｘ３に波状に曲がってもよいし、長手方向Ｘ３に直交する方向に曲がってもよい。ただし、一対の脚部６１７が均等に荷重を受けて、ほぼ同様の変形をするのが好ましい。
【符号の説明】
【００７４】
１，５０１ 燃料ホルダ
２，５０２ 収容殻
３,５０３ 上蓋
４ 下蓋
５ 固定板
６ 受板
７ 付勢手段
８ 台座
１０，５１０ 燃料集合体
１１，５１１ 燃料棒
１２ 上部タイプレート
１３ 支持格子
１４ 下部タイプレート
１５，５１５ グリッド
１６，５１６ ハンドル
１７，５１７ 脚部
１８，５１８ 先端部
２１，５２１ 内面
２２ 凹部
２３ 底面
２４，２５，２６，２７ 側面
２８，５２８，６２８ 外面
２９，５２９，６２９ 上面
３０，５５１，５５２，５５３，５５４ 凸部
３２，５３２，６３２ 投影像
４１，４２，４３，４４ 側壁
４５ 被吊具
５５５，６５５ 接触部
６５１，６５２ ガイド板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料棒の先端部を保持するグリッドと、前記グリッドの前記燃料棒が保持されている面とは反対側の面に設けられるとともに、略四角形盤状の前記グリッドの対角線上に立脚する一対の脚部及び前記一対の脚部を連結する先端部を有する略コの字形状のハンドルとを有する燃料集合体を収容することができる収容殻の一端開口部を上蓋で閉鎖する燃料ホルダであって、
前記ハンドルが前記上蓋の内面から荷重を受けたときに、前記内面に接触した前記先端部の位置を保持するように、前記内面は前記先端部が接触する接触部と前記ハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有することを特徴とする燃料ホルダ。
【請求項２】
前記接触部と前記滑動防止部とにより凹部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料ホルダ。
【請求項３】
前記凹部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像を含むように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料ホルダ。
【請求項４】
前記凹部は、前記投影像の長手方向に延在することを特徴とする請求項３に記載の燃料ホルダ。
【請求項５】
前記滑動防止部が凸部であることを特徴とする請求項１に記載の燃料ホルダ。
【請求項６】
前記凸部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像の長手方向に延在することを特徴とする請求項５に記載の燃料ホルダ。
【請求項７】
前記滑動防止部は前記内面から前記軸線方向に立ち上がるガイド板であり、前記先端部と前記内面との間にギャップが設けられ、前記ガイド板の軸線方向長さが前記ギャップの軸線方向長さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の燃料ホルダ。
【請求項８】
前記燃料集合体を収容するとき、前記先端部が前記内面に当接することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料ホルダ。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容することを特徴とする燃料ホルダの使用方法。
【請求項１０】
前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容して、輸送することを特徴とする燃料集合体の輸送方法。
【請求項１】
燃料棒の先端部を保持するグリッドと、前記グリッドの前記燃料棒が保持されている面とは反対側の面に設けられるとともに、略四角形盤状の前記グリッドの対角線上に立脚する一対の脚部及び前記一対の脚部を連結する先端部を有する略コの字形状のハンドルとを有する燃料集合体を収容することができる収容殻の一端開口部を上蓋で閉鎖する燃料ホルダであって、
前記ハンドルが前記上蓋の内面から荷重を受けたときに、前記内面に接触した前記先端部の位置を保持するように、前記内面は前記先端部が接触する接触部と前記ハンドルが前記内面上を滑るのを防止する滑動防止部とを有することを特徴とする燃料ホルダ。
【請求項２】
前記接触部と前記滑動防止部とにより凹部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料ホルダ。
【請求項３】
前記凹部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像を含むように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料ホルダ。
【請求項４】
前記凹部は、前記投影像の長手方向に延在することを特徴とする請求項３に記載の燃料ホルダ。
【請求項５】
前記滑動防止部が凸部であることを特徴とする請求項１に記載の燃料ホルダ。
【請求項６】
前記凸部は、前記先端部を前記燃料集合体の軸線方向から前記内面に投影することにより得られる投影像の長手方向に延在することを特徴とする請求項５に記載の燃料ホルダ。
【請求項７】
前記滑動防止部は前記内面から前記軸線方向に立ち上がるガイド板であり、前記先端部と前記内面との間にギャップが設けられ、前記ガイド板の軸線方向長さが前記ギャップの軸線方向長さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の燃料ホルダ。
【請求項８】
前記燃料集合体を収容するとき、前記先端部が前記内面に当接することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料ホルダ。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容することを特徴とする燃料ホルダの使用方法。
【請求項１０】
前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料ホルダに前記燃料集合体を収容して、輸送することを特徴とする燃料集合体の輸送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−８８３０３（Ｐ２０１３−８８３０３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９６６５（Ｐ２０１１−２２９６６５）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１６５６９７）原子燃料工業株式会社 (278)
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１６５６９７）原子燃料工業株式会社 (278)
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