特許 6787812 バスケットプレート設計方法、バスケットプレート製造方法、及びキャスク製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6787812

(24)【登録日】2020年11月2日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】バスケットプレート設計方法、バスケットプレート製造方法、及びキャスク製造方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 19/32 20060101AFI20201109BHJP

   G21F 5/012 20060101ALI20201109BHJP

   G21F 5/00 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   G21C19/32 040

   G21C19/32 110

   G21F5/012

   G21F5/00 K

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-24914(P2017-24914)

(22)【出願日】2017年2月14日

(65)【公開番号】特開2018-132361(P2018-132361A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2020年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(72)【発明者】

【氏名】細田 恭平

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 雄一

(72)【発明者】

【氏名】長谷 隆之

(72)【発明者】

【氏名】野口 浩徳

(72)【発明者】

【氏名】梶谷 史人

【審査官】 大門 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１７５７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１００２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２６４８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８３４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００３４５４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ １９／３２

Ｇ２１Ｆ ５／００

Ｇ２１Ｆ ５／０１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状をなし、板幅方向の端部に切欠き部が形成され、前記切欠き部が互いに係合されることで、筒状をなす本体胴の内部で核燃料集合体を収容する格子状のバスケットを形成するバスケットプレートを設計するバスケットプレート設計方法であって、
熱伝導解析を行い、前記バスケットプレート上の温度分布を解析結果として取得する解析工程と、
前記解析工程で取得された解析結果から、前記バスケットプレート上の温度分布に対する標準偏差を取得する標準偏差取得工程と、
前記標準偏差取得工程で取得した前記標準偏差に基づいて、前記バスケットプレートの板幅方向の長さを決定するプレート幅決定工程とを含むバスケットプレート設計方法。

【請求項2】

前記バスケットプレートの板幅方向の長さと、前記本体胴の内部の高さと、が同一の場合の基準標準偏差に基づいて、取得した前記標準偏差を無次元化した評価値を取得する評価値取得工程と、
前記評価値取得工程で取得された前記評価値と、前記バスケットプレートの板幅方向の長さに対する前記本体胴の内部の高さの比との関係である第一関係を取得する第一関係取得工程とを含み、
前記プレート幅決定工程では、前記第一関係に基づいて、前記バスケットプレートの板幅方向の長さが決定される請求項１に記載のバスケットプレート設計方法。

【請求項3】

前記バスケットプレートの板幅方向の長さから前記本体胴の単位長さ当たりの前記バスケットの段数である単位段数を取得する段数取得工程と、
前記段数取得工程で取得した前記単位段数から前記バスケットの組立時間を取得する組立時間取得工程と、
重量が予め定めた規定重量となる場合の前記バスケットプレートの板幅方向の長さである許容長さを取得する許容長さ取得工程と、
前記段数取得工程で取得した前記単位段数と、前記組立時間取得工程で取得した前記組立時間と、前記許容長さ取得工程で取得した前記許容長さと、に基づいて、前記バスケットプレートの板幅方向の長さの上限値を決定する上限値決定工程と、を含み、
前記プレート幅決定工程では、前記上限値決定工程で決定された前記上限値を超えないように、前記バスケットプレートの板幅方向の長さが決定される請求項１又は請求項２に記載のバスケットプレート設計方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバスケットプレート設計方法で決定された板幅方向の長さを有する板部材を準備する板部材準備工程と、
前記板部材の板幅方向の端部に切欠き部を形成してバスケットプレートを形成する切欠き部形成工程とを含むバスケットプレート製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載のバスケットプレート製造方法で前記バスケットプレートを製造して準備するプレート準備工程と、
前記プレート準備工程で準備された前記バスケットプレートから前記バスケットを前記本体胴内に形成するキャスク組立工程と、を含むキャスク製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バスケットプレート設計方法、バスケットプレート製造方法、及びキャスク製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電プラントの原子炉などで発生した放射性廃棄物は、放射性物質収納容器であるキャスクに収納された状態で、貯蔵施設や再処理施設などに搬送されて、貯蔵または再処理される。キャスクは、上部が開口した有底円筒状をなす本体胴と、本体胴内に収容されて複数の放射性廃棄物を収納可能なバスケットと、胴部の上部に固定されて開口を閉塞する蓋部とを有している。

【0003】

このようなキャスクが、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のキャスクでは、γ線遮蔽用の本体胴の中に、複数のバスケットプレートによって格子状に組み立てられたバスケットが収容されている。バスケットプレートには、複数の切欠きが形成されている。バスケットプレートは、この切欠き同士を互いに嵌めあって組み立てられることで格子状のバスケットを形成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１７１１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、バスケットプレートでは、バスケットを形成した際に、隣接するバスケットプレート間の熱伝導性の向上やバスケットの強度確保を目的に切欠きの形状が決定されている。そのため、切欠きがバスケットプレートの長手方向の熱伝導を阻害してしまう。その結果、バスケットプレートは、熱伝導性能が十分に発揮可能な形状とされていない場合がある。そのため、バスケットプレートの熱伝導性能を向上させることが望まれている。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱伝導性能を向上させたバスケットプレートを得ることが可能なバスケットプレート設計方法、バスケットプレート製造方法、及びキャスク製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係るバスケットプレート設計方法は、板状をなし、板幅方向の端部に切欠き部が形成され、前記切欠き部が互いに係合されることで、筒状をなす本体胴の内部で核燃料集合体を収容する格子状のバスケットを形成するバスケットプレートを設計するバスケットプレート設計方法であって、熱伝導解析を行い、前記バスケットプレート上の温度分布を解析結果として取得する解析工程と、前記解析工程で取得された解析結果から、前記バスケットプレート上の温度分布に対する標準偏差を取得する標準偏差取得工程と、前記標準偏差取得工程で取得した前記標準偏差に基づいて、前記バスケットプレートの板幅方向の長さを決定するプレート幅決定工程とを含む。

【0008】

このような構成によれば、熱伝導解析を実施してバスケットプレート上の温度分布を取得した結果を用いて標準偏差を取得することで、板幅方向の長さの異なるバスケットプレートにおける温度のばらつきを把握することができる。その結果、標準偏差が小さく、短時間での温度分布が一様になるとみなせる場合のバスケットプレートの板幅方向の長さを求めることができる。したがって、熱伝導性能が高くなるバスケットプレートの板幅方向の長さを求めることができる。

【0009】

また、本発明の第二態様に係るバスケットプレート設計方法では、第一態様において、前記バスケットプレートの板幅方向の長さと、前記本体胴の内部の高さと、が同一の場合の基準標準偏差に基づいて、取得した前記標準偏差を無次元化した評価値を取得する評価値取得工程と、前記評価値取得工程で取得された前記評価値と、前記バスケットプレートの板幅方向の長さに対する前記本体胴の内部の高さの比との関係である第一関係を取得する第一関係取得工程とを含み、前記プレート幅決定工程では、前記第一関係に基づいて、前記バスケットプレートの板幅方向の長さが決定されていてもよい。

【0010】

このような構成とすることで、本体胴に収容可能な範囲の大きさのバスケットプレートの中で、熱伝導性の高いバスケットプレートの板幅方向の長さを求めることができる。したがって、より実製品に即した形状で熱伝導性能を向上させたバスケットプレートを得ることができる。

【0011】

また、本発明の第三態様に係るバスケットプレート設計方法では、第一又は第二態様において、前記バスケットプレートの板幅方向の長さから前記本体胴の単位長さ当たりの前記バスケットの段数である単位段数を取得する段数取得工程と、前記段数取得工程で取得した前記単位段数から前記バスケットの組立時間を取得する組立時間取得工程と、重量が予め定めた規定重量となる場合の前記バスケットプレートの板幅方向の長さである許容長さを取得する許容長さ取得工程と、前記段数取得工程で取得した前記単位段数と、前記組立時間取得工程で取得した前記組立時間と、前記許容長さ取得工程で取得した前記許容長さと、に基づいて、前記バスケットプレートの板幅方向の長さの上限値を決定する上限値決定工程と、を含み、前記プレート幅決定工程では、前記上限値決定工程で決定された前記上限値を超えないように、前記バスケットプレートの板幅方向の長さが決定されてもよい。

【0012】

このような構成とすることで、単位段数と組立時間との関係によって実際に製品を製造する際の組立コストを考慮してバスケットプレートの板幅方向の長さを決定することができる。この際、許容長さによってバスケットプレート自体の重量による影響を考慮することで、実際に製品を製造する際の条件により近づけて組立時間を把握することができる。したがって、実際にバスケットを組み立てる際に必要な組立時間から上限値を取得することで、組立コストに基づくバスケットプレートの大きさの上限を把握することができる。これにより、組立コストを抑えつつ、熱伝導性能の高いバスケットプレートを得ることができる。

【0013】

また、本発明の第四態様に係るバスケットプレート製造方法は、第一態様から第三態様の何れか一つのバスケットプレート設計方法で決定された板幅方向の長さを有する板部材を準備する板部材準備工程と、前記板部材の板幅方向の端部に切欠き部を形成してバスケットプレートを形成する切欠き部形成工程とを含む。

【0014】

このような構成とすることで、熱伝導性能の高いバスケットプレートを得ることができる。

【0015】

また、本発明の第五態様に係るキャスク製造方法は、第四態様のバスケットプレート製造方法で前記バスケットプレートを製造して準備するプレート準備工程と、前記プレート準備工程で準備された前記バスケットプレートから前記バスケットを前記本体胴内に形成するキャスク組立工程と、を含む。

【0016】

このような構成とすることで、熱伝導性能の高いバスケットプレートによってバスケットが形成される。そのため、キャスクとしての除熱性能を向上させることができる。したがって、除熱性能を向上させることで、収容した核燃料集合体の温度上昇を抑えることができる。さらに、除熱性能を向上させることで、収容する核燃料集合体の収容量を向上させることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、熱伝導性能を向上させたバスケットプレートを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る放射性物質収納容器としてのキャスクの一例を示す側断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るバスケットプレートを示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係るキャスク製造方法を示すフロー図である。

【図4】本発明の実施形態に係るバスケットプレート設計方法を示すフロー図である。

【図5】本発明の実施形態に係る解析工程での代表点の位置の一例を示す模式図である。

【図6】本発明の実施形態に係る解析工程での代表点の位置の一例を示す模式図である。

【図7】本発明の実施形態に係る解析工程での代表点の位置の一例を示す模式図である。

【図8】本発明の実施形態に係るＢＷＲにおける第一関係を示すグラフである。

【図9】本発明の実施形態に係るＰＷＲにおける第一関係を示すグラフである。

【図10】本発明の実施形態に係る第二関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
キャスク１は、放射性廃棄物として使用済みの核燃料集合体を収容する放射性物質収納容器である。図１に示すように、キャスク１は、胴部２０と、蓋部３０と、バスケット４０と、を備えている。

【0020】

胴部２０は、内部にバスケット４０及び核燃料集合体を収容する。胴部２０は、本体胴２１と、外筒２５と、中性子遮蔽体２６と、トラニオン２７とを有している。

【0021】

本体胴２１は、一方に開口部２２を有する有底円筒状をなしている。本実施形態では、本体胴２１の延在する延在方向Ｄｅのうち、開口部２２が形成されている側を第一側とし、底部２３が形成されている側を第二側とする。本体胴２１は、内部にバスケット４０が収容可能なキャビティＣが設けられている。このキャビティＣは、その内面がバスケット４０の外周形状に合わせた形状となっている。本体胴２１は、例えば、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼や低合金鋼で形成されている。また、本体胴２１は、底部２３の下面との間隙を介して対向する底板２４を有している。底部２３と底板２４との間隙には、中性子を遮断する樹脂材料であるエポキシ系レジンが充填されている。

【0022】

外筒２５は、本体胴２１の外周面を覆うように設けられている。外筒２５は、その内周面と本体胴２１の外周面との間に隙間を空けるように配置されている。

【0023】

中性子遮蔽体２６は、本体胴２１と外筒２５との間の隙間に設けられている。本実施形態の中性子遮蔽体２６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ボロンまたはボロン化合物を含有したエポキシ系レジンである。中性子遮蔽体２６は、例えば、流動状態で図示しないパイプ等を介して隙間に注入され、固化されている。

【0024】

トラニオン２７は、本体胴２１の外周面に固定されている。トラニオン２７は、キャスク１において径方向の相反する側に突出して対をなしている。トラニオン２７は、延在方向Ｄｅに離間して二箇所に配置されている。したがって、トラニオン２７は、少なくとも計四箇所に設けられている。

【0025】

蓋部３０は、本体胴２１の開口部２２を閉塞している。本実施形態の蓋部３０は、一次蓋３１と、二次蓋３２と、三次蓋３３と、を有する。一次蓋３１、二次蓋３２、及び三次蓋３３は、本体胴２１に対して着脱可能とされている。

【0026】

一次蓋３１は、本体胴２１の延在方向Ｄｅの最も第二側で開口部２２を直接塞ぐように設けられる。二次蓋３２は、キャビティＣに対して一次蓋３１よりも外側（延在方向Ｄｅの第一側）に配置される。三次蓋３３は、キャビティＣに対して二次蓋３２よりも外側（延在方向Ｄｅの第一側）に配置される。

【0027】

バスケット４０は、キャビティＣに配置される。バスケット４０は、例えば、ボロン添加アルミニウム合金や炭素鋼によって形成されている。バスケット４０は、使用済の燃料集合体が個々に収納される複数のセルを有する格子状をなしている。バスケット４０は、隣接するセルが互いに平行かつ所定間隔で均等に配置されるように形成されている。セルは、延在方向Ｄｅに連続して形成されている。バスケット４０は、図２に示すように、複数のバスケットプレート４１によって形成されている。

【0028】

バスケットプレート４１は、複数組み合わされることで、バスケット４０を構成している。バスケットプレート４１は、板状をなしている。バスケットプレート４１は、板幅方向（短手方向）Ｄｙの端部に切欠き部４３が形成されている。本実施形態のバスケットプレート４１は、矩形板状の板部材４２に対して切欠き部４３が形成されることで構成されている。切欠き部４３は、矩形板状をなす板部材４２の長手方向Ｄｘの同じ位置で板幅方向Ｄｙの両端部に形成されている。切欠き部４３は、バスケットプレート４１において、長手方向Ｄｘに均等に離間して複数形成されている。切欠き部４３は、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さの１／４程度の長さで形成されている、したがって、切欠き部４３が形成されている領域のバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さは、切欠き部４３が形成されていない領域のバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さの半分程度となっている。

【0029】

バスケットプレート４１は、板厚方向Ｄｚに均等に離間して複数配置された状態を一段とし、複数段にわたって長手方向Ｄｘを交差させるように組み上げられることで、格子状のバスケット４０を形成している。この際、本体胴２１の延在方向Ｄｅとバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙは一致している。延在方向Ｄｅで隣接するバスケットプレート４１は、切欠き部４３が互いに係合されることで組まれている。バスケットプレート４１は、長手方向Ｄｘの両端部が本体胴２１の内周面と接触するように、本体胴２１内に収容される。

【0030】

次に上記キャスク製造方法Ｓ１について図３を参照して説明する。
キャスク製造方法Ｓ１は、上記キャスク１を製造する。本実施形態のキャスク製造方法Ｓ１は、部材準備工程Ｓ２と、プレート準備工程Ｓ３と、キャスク組立工程Ｓ４と、を含んでいる。

【0031】

部材準備工程Ｓ２では、バスケット４０以外の部材を準備する。本実施形態の部材準備工程Ｓ２は、胴部２０や蓋部３０を製造して準備する。

【0032】

プレート準備工程Ｓ３は、熱伝導性能に優れたバスケットプレート４１を準備する。プレート準備工程Ｓ３は、バスケットプレート製造方法Ｓ１０で製造されたバスケットプレート４１を準備する。

【0033】

キャスク組立工程Ｓ４は、部材準備工程Ｓ２で準備された胴部２０や蓋部３０と、プレート準備工程Ｓ３で準備されたバスケットプレート４１とを組み立てる。具体的には、キャスク組立工程Ｓ４は、プレート準備工程Ｓ３で準備された複数のバスケットプレート４１からバスケット４０を本体胴２１内に形成する。その後、本体胴２１の開口部２２を、一次蓋３１、二次蓋３２、及び三次蓋３３で閉塞し、キャスク１が製造される。

【0034】

また、プレート準備工程Ｓ３では、バスケットプレート製造方法Ｓ１０として、板部材準備工程Ｓ１１と、切欠き部形成工程Ｓ１２とを含む。

【0035】

板部材準備工程Ｓ１１は、後述するバスケットプレート設計方法Ｓ１００で決定された板幅方向Ｄｙの長さを有する板部材４２を準備する。板部材４２は、決定された板幅方向Ｄｙの長さを有する矩形平板状をなしている。

【0036】

切欠き部形成工程Ｓ１２は、板部材４２の板幅方向Ｄｙの端部に切欠き部４３を形成してバスケットプレート４１を形成する。本実施形態の切欠き部形成工程Ｓ１２では、複数の切欠き部４３を板部材４２の長手方向Ｄｘに均等に離間させて、板部材４２の板幅方向Ｄｙの両端部に形成する。

【0037】

次に図４から図８を参照してバスケットプレート設計方法Ｓ１００を説明する。
バスケットプレート設計方法Ｓ１００は、熱伝導性能を効率的に発揮させることが可能なバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを決定する設計方法である。本実施形態のバスケットプレート設計方法Ｓ１００は、図４に示すように、解析工程Ｓ１１０と、標準偏差取得工程Ｓ１２０と、評価値取得工程Ｓ１３０と、第一関係取得工程Ｓ１４０と、上限値決定工程Ｓ１５０と、プレート幅決定工程Ｓ１６０とを含む。

【0038】

解析工程Ｓ１１０は、熱伝導解析を行い、バスケットプレート４１上の温度分布を解析結果として取得する。本実施形態の解析工程Ｓ１１０では、有限要素法を用いた二次元非定常熱伝導解析を行い、バスケットプレート４１上の温度分布を取得する。

【0039】

具体的には、解析工程Ｓ１１０では、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さである取得長さｈｃをパラメータとして二次元非定常熱伝導解析を実施する。解析条件は、例えば、初期温度３５℃、長手方向Ｄｘの一方の端部である短辺の温度を２５０℃、板幅方向Ｄｙの両端部である長辺は対象境界条件として扱う。また、この際、キャスク１で保存する核燃料集合体が沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）で使用される場合、バスケットプレート４１の材質を炭素鋼とし、熱伝導率［Ｗ／ ｍＫ］：３５、密度［ｋｇ／ｍ^３］：７８５０、比熱［Ｊ／ｋｇＫ］：５００との物性値を使用することが好ましい。また。キャスク１で保存する核燃料集合体が加圧水型原子炉（ＰＷＲ）で使用される場合、バスケットプレート４１の材質をアルミニウム合金とし、熱伝導率［Ｗ／ ｍＫ］：１７５、密度［ｋｇ／ｍ^３］：２７２０、比熱［Ｊ／ｋｇＫ］：９７０との物性値を使用することが好ましい。また、解析時間は、バスケットプレート４１において長手方向Ｄｘの一端から他端にわたって十分に熱を伝導させることが可能とみなせる時間とすることが好ましい。例えば、解析時間は、真空乾燥時間の８時間程度とすることが好ましい。

【0040】

標準偏差取得工程Ｓ１２０は、解析工程Ｓ１１０で取得された解析結果から、バスケットプレート４１上の温度分布に対する標準偏差σを取得する。具体的には、標準偏差取得工程Ｓ１２０では、バスケットプレート４１上の複数の代表点を定める。この複数の代表点での温度に基づいて、次式で標準偏差σを取得する。

【0041】

【数1】

【0042】

ここで、代表点は、図５〜図７に示すように、バスケットプレート４１の全域にわたって選択されていれば、バスケットプレート４１における角部や、切欠き部４３の縁部等の任意の点を選択することが可能である。なお、図５に示すように板幅方向Ｄｙに均等に代表点を選択したり、図７に示すように板幅方向Ｄｙの間隔を密にするように代表点を選択したりするよりも、図６に示すような間隔で代表点を選択することが好ましい。

【0043】

標準偏差取得工程Ｓ１２０で取得した標準偏差σが大きい場合、バスケットプレート４１上での温度分布のばらつきが大きく、バスケットプレート４１の熱伝導性が優れていないことを示している。逆に、標準偏差取得工程Ｓ１２０で取得した標準偏差σが小さい場合、バスケットプレート４１上での温度分布のばらつきが小さく、バスケットプレート４１の熱伝導性が優れていることを示している。

【0044】

評価値取得工程Ｓ１３０は、標準偏差取得工程Ｓ１２０で取得した標準偏差σに基づいて、評価値σａを取得する。ここで、評価値σａは、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さと、本体胴２１の内部の高さである基準高さＨと、が同一の場合の基準標準偏差に基づいて、取得した標準偏差σを無次元化した値である。本実施形態の評価値取得工程Ｓ１３０は、標準偏差取得工程Ｓ１２０で取得した標準偏差σを基準標準偏差で除すること評価値σａを取得する。なお、本体胴２１の内部の高さは、キャビティＣの延在方向Ｄｅの長さである。

【0045】

第一関係取得工程Ｓ１４０は、評価値取得工程Ｓ１３０で取得された評価値σａに基づいて、第一関係を取得する。第一関係は、評価値取得工程Ｓ１３０で取得された評価値σａと、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さに対する本体胴２１の内部の高さの比である高さ比Ｒとの関係である。第一関係取得工程Ｓ１４０では、取得した第一関係から、評価値σａを縦軸、高さ比Ｒを横軸としてグラフ化する。例えば、バスケットプレート４１がＢＷＲを対象とするキャスク１に使用される場合、第一関係は図８のように示される。また、バスケットプレート４１がＰＷＲを対象とするキャスク１に使用される場合、第一関係は図９のように示される。

【0046】

上限値決定工程Ｓ１５０は、使用可能なバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さの上限値を決定する。本実施形態の上限値決定工程Ｓ１５０は、段数取得工程Ｓ１５１と、組立時間取得工程Ｓ１５２と、許容長さ取得工程Ｓ１５３と、上限値取得工程Ｓ１５４とを含む。なお、本実施形態の上限値決定工程Ｓ１５０は、第一関係取得工程Ｓ１４０の後に実施されているが、このような実施順序に限定されるものではない。例えば、上限値決定工程Ｓ１５０は、解析工程Ｓ１１０と並行して実施されてもよい。

【0047】

段数取得工程Ｓ１５１は、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さから本体胴２１の単位長さ当たりのバスケット４０の段数である単位段数を取得する。ここで、バスケット４０の段数とは、本体胴２１の内部に収容された状態での本体胴２１の延在方向Ｄｅに対するバスケットプレート４１の積層数である。したがって、例えば、単位段数が二の場合、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さは、本体胴２１の内部の高さの半分となる。

【0048】

組立時間取得工程Ｓ１５２は、段数取得工程Ｓ１５１で取得した単位段数からバスケット４０の組立時間ｔを取得する。本実施形態では、バスケット４０の組立時間ｔは、例えば、バスケットプレート４１の重量ごとに、人員一名によるバスケット４０一個当たりの設置時間を予め定めて取得する。

【0049】

許容長さ取得工程Ｓ１５３は、予め定めた規定重量を超す場合のバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さである許容長さを取得する。ここで、規定重量は、組立時間ｔに影響を与えるとみなせるバスケットプレート４１の重量である。本実施形態の規定重量とは、例えば、バスケットプレート４１を運搬する際に運搬機材が必要となる重量である。したがって、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さが許容長さを超えた場合、組み立てに運搬機材が必要となるため、組立時間ｔが短縮される。

【0050】

上限値取得工程Ｓ１５４は、段数取得工程Ｓ１５１で取得した単位段数と、組立時間取得工程Ｓ１５２で取得した組立時間ｔと、許容長さ取得工程Ｓ１５３で取得した許容長さとに基づいて、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さの上限値を決定する。本実施形態の上限値取得工程Ｓ１５４は、図１０に示すように、取得した組立時間ｔと高さ比Ｒとの関係である第二関係を取得する。また、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さが許容長さである場合の高さ比Ｒである許容高さ比Ｒａを取得する。なお、許容高さ比Ｒａにおいて、バスケットプレート４１を運搬する際に運搬基材が必要となるために、組立時間ｔは低下する。上限値取得工程Ｓ１５４では、第二関係と許容高さ比Ｒａとに基づいて、許容可能な組立時間ｔ内で最も高さ比Ｒが大きな値からバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さの上限高さ比Ｒｔを決定する。

【0051】

プレート幅決定工程Ｓ１６０は、標準偏差取得工程Ｓ１２０での取得した標準偏差σに基づいて、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを決定する。本実施形態のプレート幅決定工程Ｓ１６０は、第一関係と第二関係とに基づいて、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さが決定される。この際、プレート幅決定工程Ｓ１６０では、第一関係に即した値であって、上限値決定工程Ｓ１５０で決定された上限高さ比Ｒｔを超えない値となるように、バスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さが決定される。

【0052】

上記のようなバスケットプレート設計方法Ｓ１００によれば、二次元非定常熱伝導解析を実施してバスケットプレート４１上の温度分布を取得した結果を用いて標準偏差σを取得している。そのため、板幅方向Ｄｙの長さの異なるバスケットプレート４１における温度のばらつきを把握することができる。具体的には、取得した標準偏差σが小さいことで、温度のばらつきが小さくバスケットプレート４１の温度分布が一様になっていることが分かる。その結果、標準偏差σが小さく、短時間での温度分布が一様になるとみなせる場合のバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを求めることができる。したがって、切欠き部４３の形状や大きさや数によって変化する熱伝導性能を考慮して、熱伝導性能が高くなるバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを求めることができる。したがって、熱伝導性能を向上させたバスケットプレート４１を得ることができる。

【0053】

また、取得した標準偏差σから第一関係を取得することで、本体胴２１に収容可能な範囲の大きさのバスケットプレート４１の中で、熱伝導性の高いバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを求めることができる。したがって、より実製品に即した形状で熱伝導性能を向上させたバスケットプレート４１を得ることができる。

【0054】

また、単位段数と組立時間ｔとの関係によって実際に製品を製造する際の組立コストを考慮してバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを決定することができる。この際、許容長さによってバスケットプレート４１自体の重量による運搬機材の有無等の影響を考慮することで、実際に製品を製造する際の条件により近づけて組立時間ｔを把握することができる。バスケットプレート４１は、大きくなればなるほどバスケット４０を組み立てる組立時間ｔが増加するが、一定の大きさまで大きくなると運搬等で機械を使用しなければ組み立てが困難になる。この場合、運搬機材を使用することで、組立時間ｔが減少し、全体としての組立コストが減少する場合がある。したがって、実際にバスケット４０を組み立てる際に必要な組立時間ｔから上限高さ比Ｒｔを取得することで、組立コストに基づくバスケットプレート４１の大きさの上限を把握することができる。これにより、組立コストを抑えつつ、熱伝導性能の高いバスケットプレート４１を得ることができる。

【0055】

また、バスケットプレート製造方法Ｓ１０によれば、バスケットプレート設計方法Ｓ１００で決定した熱伝導性能が高いバスケットプレート４１の板幅方向Ｄｙの長さを有するバスケットプレート４１を得ることができる。

【0056】

また、キャスク製造方法Ｓ１によれば、熱伝導性能の高いバスケットプレート４１によってバスケット４０が形成される。そのため、キャスク１としての除熱性能を向上させることができる。したがって、除熱性能を向上させることで、収容した核燃料集合体の温度上昇を抑えることができる。さらに、除熱性能を向上させることで、収容する核燃料集合体の収容量を向上させることができる。

【0057】

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0058】

なお、本実施形態のバスケットプレート設計方法Ｓ１００で設計されるバスケットプレート４１の解析工程Ｓ１１０の条件は上記のような条件であることに限定されるものではなく、使用される条件に応じて適宜設定されてばよい。

【符号の説明】

【0059】

１ キャスク
２０ 胴部
２１ 本体胴
２２ 開口部
２３ 底部
２４ 底板
Ｃ キャビティ
２５ 外筒
２６ 中性子遮蔽体
２７ トラニオン
３０ 蓋部
３１ 一次蓋
３２ 二次蓋
３３ 三次蓋
４０ バスケット
４１ バスケットプレート
４２ 板部材
４３ 切欠き部
Ｄｅ 延在方向
Ｄｘ 長手方向
Ｄｙ 板幅方向
Ｄｚ 板厚方向
Ｓ１ キャスク製造方法
Ｓ２ 部材準備工程
Ｓ３ プレート準備工程
Ｓ１０ バスケットプレート製造方法
Ｓ１１ 板部材準備工程
Ｓ１２ 切欠き部形成工程
Ｓ１００ バスケットプレート設計方法
Ｓ１１０ 解析工程
Ｓ１２０ 標準偏差取得工程
Ｓ１３０ 評価値取得工程
Ｓ１４０ 第一関係取得工程
Ｓ１５０ 上限値決定工程
Ｓ１５１ 段数取得工程
Ｓ１５２ 組立時間取得工程
Ｓ１５３ 許容長さ取得工程
Ｓ１５４ 上限値取得工程
Ｓ１６０ プレート幅決定工程
Ｓ４ キャスク組立工程
ｈｃ 取得長さ
σ 標準偏差
σａ 評価値
Ｒ 高さ比
Ｈ 基準高さ
Ｒａ 許容高さ比
ｔ 組立時間
Ｒｔ 上限高さ比

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】