JP2003207594A - 放射性物質保管容器、その衝撃吸収構造及び吸収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高さＨを抑えて衝撃吸収能力を向上させるこ
とができる放射性物質保管容器の衝撃吸収構造の提供を
目的としている。 【解決手段】 放射性物質を収納するキャニスタと、該
キャニスタを上部開口から収納スペースに入れて底面を
支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵するコンクリート
キャスクとの間に設けられ、前記キャニスタの落下時等
に衝撃エネルギを吸収するコンクリートキャスク／キャ
ニスタ間の衝撃吸収構造であって、収納スペース２１の
底面２１ａから立設した複数の板材３０によって衝撃荷
重を受ける支持部材を構成し、板材３０に傾斜角度θを
与えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用済み核燃料集
合体や放射性廃棄物などの放射性物質が密封されるキャ
ニスタがコンクリートキャスク内に収容される場合のよ
うに、放射性物質を収納する第一の容器が遮蔽機能付き
第二の容器に収容された場合に落下時等に発生する衝撃
荷重を吸収できる放射性物質収納容器、その衝撃吸収構
造及び衝撃吸収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉において所定の燃焼を終えた核燃
料集合体、いわゆる使用済み核燃料集合体（以下、「使
用済燃料」と呼ぶ）は、原子力発電所等の冷却ピットで
所定期間冷却された後、輸送及び貯蔵を行うためヘリウ
ムガスと共にキャニスタに収納して密封される。こうし
て使用済燃料を密封収納したキャニスタは、輸送用の容
器である金属キャスクに収容した状態で中間貯蔵施設や
再処理施設等の目的地まで運ばれる。

【０００３】中間貯蔵施設等における使用済燃料の貯蔵
方式には、従来より下記に示す３つの方式がある。 （１）ボールド方式 キャニスタを半地下式建屋内に貯蔵する方式であり、半
地下式建屋で放射能の遮蔽を行うと共に、貯蔵エリアの
自然通気により冷却している。 （２）金属キャスク方式 キャニスタを金属キャスク内に収納した状態で建屋内に
貯蔵する方式であり、金属キャスクで放射能の遮蔽を行
うと共に、貯蔵エリアの自然通気により冷却している。 （３）コンクリートキャスク方式 建屋内に設置されたコンクリートキャスク内にキャニス
タを収納する方式であり、コンクリートキャスク及び建
屋で放射能の遮蔽を行うと共に、コンクリートキャスク
内部及び建屋の自然通気により冷却している。

【０００４】上述したいずれの貯蔵方式においても、細
長い形状の使用済燃料を多数収納してヘリウムガスと共
に密封するキャニスタが使用される。キャニスタは、円
筒形状の底部を底板で塞いだ容器本体内に使用済燃料を
収納した後、上部開口に蓋をして密閉する金属製の容器
である。このキャニスタは、多数の使用済燃料をバスケ
ットに挿入した状態で内部空間に収納保持し、注入した
ヘリウムガスと共に密閉される。ここで注入されるヘリ
ウムガスは、使用済燃料の冷却促進を目的としており、
このヘリウムガスにより熱伝導性が向上して対流による
冷却効率が高められる。

【０００５】上述したコンクリートキャスク方式の場
合、キャニスタはコンクリートキャスクの中に収納して
貯蔵される。このコンクリートキャスクは、キャニスタ
を収納する円柱状の収納スペースを形成して底部が閉じ
られた円筒形状のキャスク本体と、キャニスタを出し入
れするための上部開口を塞ぐ蓋部とによって構成されて
いる。キャスク本体は、金属板及びコンクリート層によ
って構成され、収納スペースを形成する内周面側に金属
板が貼り付けられたコンクリート製となっている。な
お、蓋部についても、金属板及びコンクリート層を具備
してなるコンクリート製となっている。

【０００６】また、キャスク本体に形成された収納スペ
ースの底面には、所定の収納位置でキャニスタの荷重を
支持すると共に、キャニスタとの間に対流冷却を行う冷
却空気の流通路を形成するように、支持部材が設けられ
ている。この支持部材は、ハンドリング時にキャニスタ
が落下した場合等の異常時には、変形によって落下エネ
ルギを吸収するショックアブソーバとしての機能も備え
ている。

【０００７】以下、従来の支持部材構造を図面に基づい
て説明する。なお、図２１は従来の支持部材構造を示す
平面図、図２２は図２１の要部断面図、図２３は図２２
のＣ−Ｃ断面図である。この支持部材２５は、それぞれ
矩形状とした８枚の板材２５ａによって構成されてい
る。各板材２５ａは、円形断面とした収納スペース２１
の中心から４５度ピッチで均等に配分された放射線上に
位置し、両端が底面２１ａの一部をカバーする同心円を
描くようにして配置されている。また、各板材２５ａ
は、底面２１ａから垂直に立てた状態として収納スペー
ス底面の金属板２２ａに溶接部Ｗで固定され、底面から
の高さＨは全て一定となっている。（特許文献１の図
１、図２参照）

【０００８】

【特許文献１】 特開２００１−３１８１８５号公報

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のコンクリートキャスクにおいては、収納スペース２１
の底面２１ａに設けた支持部材２５が下記に示す３つの
機能を果たすようになっている。 （１）キャニスタの荷重支持（通常時） （２）冷却空気の通路形成（通常時） （３）キャニスタ落下時等の衝撃吸収（異常時） また、上述した支持部材２５は、コンクリートキャスク
の使用目的から、少なくとも６０年間という長期間にわ
たっての貯蔵にも耐えることが求められ、従って、金属
製とする必要がある。

【００１０】ところで、上述した従来構造の支持部材２
５は、荷重支持や冷却通路形成といった通常時の機能に
ついては特に問題はない。しかしながら、ハンドリング
時にキャニスタが落下した時の衝撃吸収機能について
は、図２４に示す衝撃荷重Ｆと変形量δとの関係から明
らかなように、衝撃荷重Ｆがピーク値Ｆｐに達すると以
後の変形量δは急激に減少する。このため、斜線部の面
積で与えられるエネルギ吸収量Ｅは比較的小さく、十分
な衝撃吸収能力を得るためには、板材２５ａの高さＨを
大きくして変形量δをかせぐことが必要となる。なお、
コンクリートキャスクの支持部材２５においては、たと
えば３０トンのキャニスタ１０が高さ６ｍの位置から落
下した時、その加速度を５０Ｇ以下に抑える衝撃吸収能
力が求められている。

【００１１】一方、狭い収納スペース２１の底面２１ａ
で板材２５ａの高さＨを大きくして変形量δを確保しよ
うとすれば、隣接する板材２５ａどうしが変形時に干渉
することも考えられるため自ずと限界がある。また、板
材２５ａの高さＨを大きくすることは、コンクリートキ
ャスク２０の全高を大きくすることになって好ましくな
い。従って、高さＨを大きくすることなしに十分な衝撃
吸収能力を発揮できるコンクリートキャスクの支持部材
構造が望まれる。

【００１２】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、高さＨを抑えて衝撃吸収能力を向上させることが
できるコンクリートキャスク／キャニスタ間の衝撃吸収
構造及び衝撃吸収方法の提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
放射性物質保管容器の衝撃吸収構造は、放射性物質を収
納する第一の容器と、該第一の容器を上部開口から収納
スペースに入れて底面を支持し、前記上部開口に蓋をし
て貯蔵する遮蔽機能付きの第二の容器との間に設けら
れ、前記第一の容器の落下時等に衝撃エネルギを吸収す
る第一及び第二の容器間の衝撃吸収構造であって、前記
収納スペースの底面または前記第一の容器の底面から立
設した複数の板材によって衝撃荷重を受ける支持部材を
構成し、前記板材に傾斜角度θを与えたことを特徴とす
るものである。

【００１４】このような放射性物質保管容器の衝撃吸収
構造によれば、傾斜角度θで底面に立設した複数の板材
が衝撃荷重を受けるようにしたので、ピーク荷重が安定
することによって設計を容易にすることができる。ま
た、傾斜した分だけ高さを低く抑えることができる。

【００１５】この場合、前記板材の傾斜角度θが３０度
以下（０＜θ≦３０）であることが好ましく、これによ
り、衝撃エネルギの吸収量確保とピーク荷重の安定化と
を両立させることができる。また、前記板材を同方向へ
傾斜させることが好ましく、これにより、変形時に隣接
する板材どうしが互いに干渉するのを防止できる。ま
た、前記板材の基部を底面に埋め込んで溶接することが
好ましく、これにより、溶接による固定が安定する。

【００１６】請求項５に記載の放射性物質保管容器の衝
撃吸収構造は、放射性物質を収納する第一の容器と、該
第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面を
支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付き
第二の容器との間に設けられ、前記第一の容器の落下時
等に衝撃エネルギを吸収する放射性物質保管容器の衝撃
吸収構造であって、前記収納スペースの底面または前記
第一の容器の底面に衝撃吸収材よりなる支持部材を設け
たことを特徴とするものである。

【００１７】このような放射性物質保管容器の衝撃吸収
構造によれば、衝撃吸収材よりなる支持部材を設けたの
で、衝撃吸収能力を増すことができる。この場合、前記
衝撃吸収材としては、中空材、ハニカム構造材、井桁構
造が好ましい。

【００１８】請求項９に記載の放射性物質保管容器の衝
撃吸収構造は、放射性物質を収納する第一の容器と、該
第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面を
支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付き
第二の容器との間に設けられ、前記第一の容器の落下時
等に衝撃エネルギを吸収する放射性物質保管容器の衝撃
吸収構造であって、前記収納スペースの底面または前記
第一の容器の底面に時間差をもって衝撃荷重を受ける支
持部材を設けたことを特徴とするものである。

【００１９】このような放射性物質保管容器の衝撃吸収
構造によれば、時間差をもって衝撃荷重を受ける支持部
材を設けたので、ピーク荷重が複数段階で発生して衝撃
エネルギの吸収能力を増すことができる。この場合、前
記支持部材は、底面から立設された高さの異なる複数の
板材によって構成されたものが好ましく、これにより、
高い板材から順に時間差をもって入力を受けることがで
きる。また、前記板材を底面中心から放射線状に配置
し、同一放射線上で高さの異なる配置とするのが好まし
く、これにより、支持部材は底面からほぼ均等な荷重入
力を受けることになる。そして、前記板材の高さは、底
面中心より外周側を高く設定したことにより、第二の容
器の外周側から先に入力を受けるようになる。この場
合、前記板材の高さが周方向において異なるものを組み
合わせて配置してもよい。

【００２０】また、前記支持部材は、底面からの高さが
異なる複数の衝撃吸収材を組み合わせて構成されたもの
が好ましく、これにより、高い衝撃吸収材から順に時間
差をもって入力を受けることができる。また、前記支持
部材は、前記板材と請求項５から８のいずれかに記載の
衝撃吸収材とを組み合わせて構成してもよい。

【００２１】請求項１６に記載の放射性物質保管容器の
衝撃吸収構造は、請求項１から１５のいずれかに記載の
放射性物質保管容器の衝撃吸収構造において、前記支持
部材を前記第一の容器に着脱可能に設けたことを特徴と
するものである。

【００２２】このような放射性物質保管容器の衝撃吸収
構造とすれば、必要時のみ支持部材を第一の容器に取り
付けすることができるので、取り外した状態では第一の
容器の全長が短くなってハンドリングが容易になる。

【００２３】請求項１７に記載の放射性物質保管容器の
は、請求項１から１６のいずれかに記載の衝撃吸収構造
を採用した放射性物質保管容器である。この場合、通常
時の荷重支持や冷却流路を十分確保できると共に、落下
時でも小さいＨながら衝撃吸収能力も十分であり、比較
的にコンパクトな放射性物質保管容器を得る事ができ
る。

【００２４】請求項１８に記載の放射性物質保管容器の
衝撃吸収方法は、放射性物質を収納する第一の容器と、
該第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面
を支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する第二の容器
との間に設けられる放射性物質保管容器の衝撃吸収方法
であって、前記第一の容器から支持部材に時間差をもっ
て段階的に入力を与えて衝撃吸収することを特徴とする
ものである。

【００２５】このような放射性物質保管容器の衝撃吸収
方法によれば、第一の容器から支持部材に時間差をもっ
て段階的に入力が作用し、ピーク荷重が時間差をもって
段階的に生じるようになるので、大きな衝撃エネルギを
吸収できるようになる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る放射性物質保
管容器の衝撃吸収構造の一実施形態を図面に基づいて説
明する。第一の容器としてのキャニスタ１０は、図１９
に示すように、円筒形状の底部を底板で塞いだ容器本体
１１と、上部の開口部を塞ぐ蓋部１２とによって構成さ
れる金属製（鋼製またはステンレススチール製など）の
容器である。蓋部１２は、内側の一次蓋１２ａと外側の
二次蓋１２ｂとによって構成され、一次蓋１２ａの内側
にはさらに、遮蔽ブロック１３が設けられている。

【００２７】キャニスタ１０は、多数の使用済燃料１４
をバスケット１５に挿入した状態で内部空間に収納保持
し、ヘリウムガスを注入すると共に蓋部１２を溶接して
密閉される。ここで注入されるヘリウムガスは、使用済
燃料１４の冷却促進を目的としており、このヘリウムガ
スにより熱伝導性が向上して対流による冷却効率が高め
られる。なお、図中の符号１６は、一次蓋１２ａに設け
られて水抜き等に使用される開口部を閉じる蓋材であ
る。また、バスケット１５は、格子状断面を有する使用
済燃料１４の保持容器であり、各格子１５ａ毎に１本の
使用済燃料１４を収納して保持する機能を有している。

【００２８】上述したコンクリートキャスク方式の場
合、図２０に示すように、キャニスタ１０は第二の容器
としてのコンクリートキャスク２０の中に収納して貯蔵
される。このコンクリートキャスク２０は、キャニスタ
１０を収納する円柱状の収納スペース２１を形成して底
部が閉じられた円筒形状のキャスク本体２２と、キャニ
スタ１０を出し入れするための上部開口２３を塞ぐ蓋部
２４とによって構成されている。キャスク本体２２は、
金属板２２ａ及びコンクリート層２２ｂによって構成さ
れ、収納スペース２１を形成する内周面側に金属板２２
ａが貼り付けられたコンクリート製となっている。蓋部
２４は、金属板２４ａ、コンクリート層２４ｂ及び蓋取
付ボルト２４ｃによって構成され、キャニスタ１０の二
次蓋１２ｂと対向する底面を除くコンクリート層２４ｂ
の周囲に金属板２４ａが貼り付けられたコンクリート製
となっている。

【００２９】キャスク本体２２に形成された収納スペー
ス２１の底面２１ａには、所定の収納位置でキャニスタ
１０の荷重を支持すると共に、キャニスタ１０との間に
対流冷却を行う冷却空気ＣＡの流通路（空間）を形成す
るように、支持部材２５が設けられている。この支持部
材２５は、たとえば底面に放射状に配置して垂直に立設
された複数枚の板材２５ａよりなり、ハンドリング時に
キャニスタ１０が落下した場合等の異常時には、変形に
よって落下エネルギを吸収するショックアブソーバとし
ての機能も備えている。

【００３０】また、収納スペース２１内を自然通気によ
って対流冷却するため、キャスク本体２２の下部側面に
は冷却空気ＣＡを導入する空気導入口２６が複数箇所に
設けられている。この空気導入口２６から導入された冷
却空気ＣＡは、屈曲した流路を経て収納スペース２１内
に入り、キャニスタ１０の側面に沿って上昇した後、キ
ャスク本体２２と蓋部２４との間に屈曲して形成された
流路を経て、上部側面に開口する複数の空気出口２７か
ら外部へ流出する。この結果、コンクリートキャスク２
０の収納スペース２１内は、冷却空気ＣＡとして導入し
た外気の自然通気によって換気・冷却される。

【００３１】＜第１の実施形態＞図１は、コンクリート
キャスク２０の収納スペース２１について、その底面２
１ａの部分断面構造を示している。なお、図中の符号２
２ａはキャスク本体２２の金属板、２２ｂはコンクリー
ト層、３０は支持部材を構成する板材である。

【００３２】この実施形態では、収納スペース２１の底
面２１ａに立設した複数枚の板材３０によって、通常時
におけるキャニスタ１０の荷重支持及びハンドリング中
にキャニスタ１０が落下した場合の衝撃荷重を受ける支
持部材が構成されている。この板材３０は、円形とした
底面２１ａの中心からたとえば４５度の等ピッチで延び
る放射線上に８枚設けられている（図２１参照）。各板
材３０は、矩形状とした板の適所から角度θで略くの字
状に折曲されている。板材３０の一方の端部は、金属板
２２ａに設けられた溝部２２ｃに挿入され、金属板２２
ａとの間を溶接することによって溶接部Ｗで固定され
る。

【００３３】このように、板材３０を角度θ傾斜させて
設けると、垂直（θ＝０）に設けた従来例と比較して、
高さを低くできるだけでなく、衝撃エネルギの吸収量を
確保すると供に、ピーク荷重の安定化を図ることができ
る。一方の衝撃エネルギ吸収量については、実験の結
果、傾斜角度θを設けることによって図２に示すような
２段階の変形が生じるためと考えられる。すなわち、板
材３０の折曲部に生じる曲げ変形に加えて、上端側の途
中から逆向きに折り返されるという２箇所の曲げ変形に
よって、大きな衝撃エネルギを吸収することができる。

【００３４】また、ピーク荷重の安定化については、板
材３０を正確に傾斜角度θ＝０で垂直に立設することは
多大の作業工数やコストの増加を伴うこととなって困難
であり、従って、微小ながらも角度にばらつきが生じて
いるためと考えられる。すなわち、正確に垂直設置され
た板材３０のピーク荷重は大きくなるものの、僅かでも
傾斜したもののピーク荷重は低下してしまうので、ピー
ク荷重値にばらつきが生じて設計が困難になる。しか
し、上述した本発明のように、板材３０に傾斜角度θを
設けることで、傾斜角度に多少のばらつきがあってもピ
ーク荷重の変動幅を小さくして安定化することができる
ので、板材３０を用いた衝撃吸収構造の設計が容易にな
る。

【００３５】さて、上述した板材３０の傾斜角度θにつ
いては最適値がある。これを図３に基づいて説明する。
図３は、板材３０の高さＬに対する変形量δの割合（δ
／Ｌ）と、断面降伏荷重Ｆ０に対する衝撃荷重Ｆの割合
（Ｆ／Ｆ０）との関係について、４種類の傾斜角度θ
（０度，７度，３０度，４５度）について示したもので
ある。

【００３６】この図によれば、θ＝０度ではばらつきが
大きいという問題はあるものの、ピーク荷重及び衝撃エ
ネルギの吸収量は大きい。しかし、θ＝４５度まで大き
く傾斜させると、ピーク荷重は大幅に低下してほとんど
存在しなくなり、衝撃エネルギの吸収量も小さい。ま
た、θ＝３０度の場合には、ピーク荷重は小さくなるも
ののはっきりと存在しており、衝撃エネルギの吸収量も
そこそこ確保することができる。

【００３７】特に、θ＝７度の場合には、ピーク荷重も
かなり大きく、その衝撃エネルギ吸収量はθ＝０度の場
合より大きくなっている。従って、板材３０の傾斜角度
θについては、板材３０の板厚、材質等を考慮して、０
＜θ≦３０の範囲内で適宜設定するのが好ましく、特
に、θ＝７±３度が最も好ましい値となる。

【００３８】また、放射状に配置した板材３０は、傾斜
角度θの方向が同方向となるようにして、すなわち円周
方向において時計廻り方向か反時計廻り方向のいずれか
へ統一して傾斜させることが好ましい。これにより、衝
撃荷重を受けた板材３０が変形する時、隣接する板材ど
うしが互いに干渉するのを防止できる。従って、各板材
３０においては、設計通りの変形をして所望の衝撃エネ
ルギ吸収量を確保することができる。

【００３９】さらに、板材３０を金属板２２ａに溶接し
て固定する時には、下端側となる基部３０ａが、底面２
１ａを形成している金属板２１ａに設けられている溝部
２２ｃに挿入して埋め込まれた状態で溶接する。このよ
うにして溶接部Ｗを溶接する溶接構造を採用することに
より、板材３０の溶接による固定を安定化することがで
きる。

【００４０】＜第２の実施形態＞この実施形態では、収
納スペース２１の底面２１ａに衝撃吸収能力に優れた衝
撃吸収材よりなる支持部材４０を設けてある。図４に示
す実施形態では、衝撃吸収材として円形断面の中空材
（パイプ）４１を使用している。この中空材４１は、円
形とした底面２１ａの中心からたとえば４５度の等ピッ
チに延びる放射線上に８本配置されている。この場合、
各中空材４１の外径及び長さは同じにしてあり、従っ
て、底面２１ａからの高さＨは全て一定となり、また、
８本の中空材４１は、両端が同心円を描くようにして配
置されている。なお、中空材４１の配置状態や配置数に
ついては、図４に示したものに限定されることはなく、
また、中空材４１の断面形状についても、円形パイプに
限定されることはなく、たとえば角パイプであってもよ
い。

【００４１】このような中空材４１を使用すると、規格
化された材料を切断して使用できるので、高さＨが均一
になるよう底面２１ａに固定したり、衝撃エネルギの吸
収能力を所望の値に設計するのは容易である。また、中
空材４１を使用することは、冷却空気ＣＡの通路形成と
いう面でも優れている。

【００４２】さて、上述した中空材４１を用いた衝撃吸
収材には、たとえば図５に示した第１変形例の構成が可
能である。この第１変形例の構成では、複数の中空材４
１を積み重ねた状態にして適宜結合してある。図示の構
成例では、合計１０本の中空材４１を４段に積み重ねる
ことで、全体を高さＨとしてある。なお、図示の構成例
では全数が同一外径の中空材４１を積み重ねてあるが、
異なる外径の中空材を適宜組み合わせてもよい。

【００４３】このような構成とすれば、規格品の中空材
４１を使用して多様な高さＨを設定でき、また、衝撃荷
重は、積み重ねられた各中空材４１に時間差をもって段
階的に入力するようになるので、衝撃エネルギの吸収量
を増すことができる。なお、時間差をもって段階的に衝
撃荷重が入力する場合の作用効果については、後述する
第３の実施形態で詳しく説明する。

【００４４】次に、上述した中空材４１を用いた第２変
形例を図６に示して説明する。この変形例では、複数段
に積み重ねた中空材４１の外側を、コ字状断面に折曲し
た板材４２で囲んだ構成としてある。このような構成と
しても、衝撃荷重が板材４２及び中空材４１に段階的に
入力するようになるので、衝撃エネルギの吸収量を増す
ことができる。

【００４５】図７に示す第３変形例は、衝撃吸収材とし
て衝撃エネルギの吸収量が大きいハニカム構造材４３を
使用した構成例を示している。図示の例では、矩形断面
とした中空材の中にハニカム構造部を設けた柱状のハニ
カム構造材４３を採用し、底面２１ａに４５度ピッチで
放射状に配置してある。なお、図示の構成例では、全て
のハニカム構造材４３の高さＨは一定となっているが、
衝撃荷重が時間差をもって段階的に入力するよう異なる
高さとしてもよい。

【００４６】図８に示す第４変形例は、衝撃吸収材とし
て井桁構造を示したものである。この井桁構造４４は、
後述する衝撃荷重の入力に時間差をもたせるため、中央
部より外周部側の高さが高くなっているが（Ｈ１＞Ｈ２
＞Ｈ３）、全体が同じ高さであってもよい。また、一体
の井桁構造４４を底面２１ａの全体にわたって均等に設
置してもよいし、あるいは、複数に分割したものを適宜
分散して配置してもよい。なお、図示の例では上下方向
に１段とした井桁構造を採用しているが、複数段階のも
のであってもよい。

【００４７】＜第３の実施形態＞図９に示すコンクリー
トキャスク／キャニスタ間の衝撃吸収構造は、収納スペ
ース２１の底面２１ａに時間差をもって衝撃荷重を受け
る支持部材５０を設けたものであり、高さの異なる複数
の板材５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（以下では、３枚を１組
として板材５１と呼ぶ）を１組として、円形とした底面
２１ａの中心から放射状に配置されている。なお、１組
の板材５１については、上述した３枚１組に限定される
ものではなく、２枚または４枚以上を１組としてもよ
い。

【００４８】図示の構成例では、たとえば４５度の等ピ
ッチに延びる放射線上に８組の板材５１が立設されてい
る。各板材５１は、底面２１ａから垂直（傾斜角度θ＝
０）に立設されてもよいが、第１の実施形態に示したよ
うに、適当な傾斜角度θを設けて設置するのが好まし
い。さらに、各板材５１は、図１に示すように、金属板
２２ａに設けた溝部に基部を挿入した状態で溶接するの
が好ましい。

【００４９】放射線上に配列された１組の板材５１は、
外側の板材５１ａの高さをＨ１、中間の板材５１ｂの高
さをＨ２、内側の板材５１ｃの高さをＨ３とすれば、Ｈ
１＞Ｈ２＞Ｈ３の関係となり、外側から内側へ行くほど
低く設定されている。また、外周側に立設された８枚の
板材５１ａ、中間に立設された８枚の板材５１ｂ及び内
側に立設された板材５１ｃは、それぞれが同一の長さを
有し、各端部が同一の円周上に位置するよう配置されて
いる。

【００５０】このような構成の支持部材５０とすれば、
キャニスタ１０が落下して衝撃荷重が作用するとき、高
さがＨ１で最も高い外周側の板材５１ａに最初の入力が
作用する。この結果、板材５１ａが最初に変形して衝撃
荷重を吸収し、図１０に示すように、最初のピーク荷重
Ｆ１が発生する。この後、高さＨ２の板材５１ｂに衝撃
荷重が作用することでピーク荷重Ｆ２が発生し、最後
に、高さＨ３の板材５１ｃに衝撃荷重が作用することで
ピーク加重Ｆ３が発生する。このように、時間差をもっ
て板材５１ａ，５１ｂ，５１ｃが順次変形してピーク加
重Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を発生するので、全体として大きな
衝撃エネルギを吸収することができる。すなわち、図２
の斜線部面積Ｅが３つのピークをもつことで大きくなる
ので、板材５１の高さＨを抑制して衝撃エネルギの吸収
量を増すことができる。

【００５１】また、外側ほど板材５１の高さＨを高くし
て最初に衝撃荷重を受けるようにしたので、中空容器で
あるキャニスタ１０側では、落下時に容器本体１１を形
成している縦壁（円筒）部分に最初の入力が入るように
なり、キャニスタ１０が破損するのを防止する上で好都
合となる。

【００５２】図１１は、第３の実施形態に係る第１変形
例を示している。この構成例では、板材５１を放射状に
等ピッチで配置した点、そして、外側の板材５１ほど高
くした点は同じであるが、３枚１組の配列が異なってい
る。すなわち、円周方向において高さの異なる板材５１
を組み合わせた配置とされている。具体例を示すと、高
さＨ１の板材５１ａ及び高さＨ３の板材５１ｃは４５度
ピッチの放射線上に配置され、高さＨ２の板材５１ｂ
は、半径方向における板材５１ａ，５１ｃの中間位置
で、かつ、円周方向においても隣接する放射線の中間位
置（４５度を二分した２２．５度だけ旋回させた位置）
に配置されている。

【００５３】このような構成とすれば、上述した図９と
同様の作用効果が得られるだけでなく、各板材５１の１
枚当たりについて半径方向長さを大きくとれるので、衝
撃エネルギの吸収量を増すことができる。なお、板材５
１の配置は、図１１に限定されるものではなく、板材５
１の数と共に種々の変形例が可能である。

【００５４】図１２は、第３の実施形態に係る第２変形
例を示している。この構成例では、底面２１ａに立設さ
れた板材５１の方向が上述した図９及び図１１と異なっ
ている。すなわち、上述した図９及び図１１では放射線
上に立設されていた板材５１が、同心円上に多角形を描
くようにして８組配列されている。この場合も、外側に
配置された板材５１ａの高さＨ１が最も高く、内側に配
置された板材５１ｃの高さＨ３が最も低く設定されてい
る。なお、各板材５１の半径方向については、図示した
ように同一放射線上に３枚の板材５１ａ，５１ｂ、５１
ｃの中心が一致するようにしてもよいし、適宜ずらした
配置も可能である。このような構成としても、板材５１
の高さＨを抑制して衝撃エネルギの吸収量を増すことが
できる。

【００５５】図１３は、第３の実施形態に係る第３変形
例を示している。この場合、板材５１の高さは、Ｈ１か
らＨ２へ変化するよう傾斜している。すなわち、上述し
た分割構造とは異なり、１枚の板材５１で高さが変化す
るようにしたものである。なお、この構成例でも、放射
線上に立設した板材５１は外側の高さＨ１が内側の高さ
Ｈ２より大きくしたものが好ましい。また、必要に応じ
て、全長にわたって傾斜させるのではなく、外側に適当
な平坦部を設けてもよい。

【００５６】以上の変形例では、支持部材５０を板材５
１によって構成していたが、以下に説明する変形例で
は、第２の実施形態で示した衝撃吸収材を用いた構成例
について説明する。図１４に示す第３の実施形態に係る
第４変形例では、外径の異なる２種類の中空材４１Ａ，
４１Ｂを交互に放射状に配置して、２段階に高さの異な
る支持部材５０が構成されている。具体的には、中空材
４１Ａの外径をｄとし、中空材４１Ｂの外径をＤとして
いるので、高さがＤ及びｄ（Ｄ＞ｄ）の２段階よりなる
支持部材５０となる。

【００５７】従って、落下したキャニスタ１０は、最初
に外径Ｄの中空材４１Ｂを変形させることにより、第１
段階のピーク加重が発生して衝撃エネルギを吸収する。
さらに、時間差を経て外径ｄの中空材４１Ａを変形させ
るので、第２段階のピーク加重が発生してさらに衝撃エ
ネルギを吸収することができる。なお、図示の例では外
径が異なる２種類の中空材４１Ａ，４１Ｂを使用してい
たが、３種類またはそれ以上の組合せが可能なことは言
うまでもない。

【００５８】図１５に示す第３の実施形態に係る第５の
変形例は、外径によって決まる高さＨが異なる、たとえ
ば３種類の中空材４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを放射線上に
配置したものである。具体的には、高さＨ１の中空材４
１Ａと、高さＨ２の中空材４１Ｂと、高さＨ３の中空材
４１Ｃとが１組となり、外側を高くして内側が低くなる
ように配列してある。すなわち、この第５変形例は図９
に示した板材５１を中空材４１に代えた構成のものであ
り、従って、その作用効果も実質的に同様となる。ま
た、１組が３種類よりなる中空材４１Ａ，４１Ｂ，４１
Ｃの配置は、図示の例に限定されることはなく、たとえ
ば図１１や図１２に示す板材５１ａ，５１ｂ，５１ｃと
同様にしてもよい。なお、図示の例では１組が３種類の
中空材を組合せているが、２種類あるいは４種類以上と
してもよい。

【００５９】図１６に示す第３の実施形態に係る第６の
変形例は、上述した板材５１と中空材４１とを組み合わ
せ、高さＨに差を設けて交互に配置してある。図示の構
成例では、板材５１の高さをＨ１とし、３本の中空材４
１を積み重ねて高さＨ２にしてある。この場合、板材５
１及び中空材４１は放射線状に配置され、最初に板材５
１が衝撃荷重を受けて変形し、第１のピーク荷重が発生
して衝撃エネルギを吸収する。そして、板材５１がある
程度まで変形した後には中空材４１に衝撃荷重の入力が
入り、中空材４１の変形によって第２のピーク荷重が発
生してさらに衝撃エネルギを吸収する。

【００６０】この他にも、作用する衝撃荷重の条件、支
持部材を構成する材料の強度や板厚などを考慮し、板材
５１、中空材４１、ハニカム構造材４３、井桁構造４４
などから適宜選択することによって、高さの異なる種々
の組合せとした最適の衝撃吸収構造が可能である。

【００６１】＜第４の実施形態＞上述した各実施形態で
は、支持部材がコンクリートキャスク２０の底面２１ａ
に設けられているが、たとえば図１７に示すように、同
様の構成をキャニスタ１０に設けることも可能である。
この場合、支持部材は容器本体１１の底面１１ａに固定
して設けられるので、上述した各実施形態において底面
２１ａを形成していた金属板２２ａを、容器本体１１の
底面１１ａを形成している底面部材と読み替えればよ
い。なお、図１７においては、第３の実施形態に係る第
１変形例（図１１参照）の構成を採用した場合の斜視図
が示されており、支持部材５０については、同じ符号を
付してある。

【００６２】＜第５の実施形態＞図１８に示す第５の実
施形態は、キャニスタ１０の底面１１ａに取り付ける支
持部材５０を着脱可能な構造としたものである。この実
施形態では、キャニスタ１０とは別体の支持構造体６０
を用意し、その底面６１に支持部材５０を固定して取り
付ける。従って、図１７の底面１１ａに代えて、支持構
造体６０の底面６１に支持部材５０が固定して設けられ
ている。この支持構造体６０は、キャニスタ１０の外径
と略一致し、キャニスタ１０の底部を収納可能な内径と
した円筒状の嵌合部６２を有している。支持構造体６０
とキャニスタ１０との着脱は、たとえばボルト６３によ
ってなされる。

【００６３】このように着脱可能な構成とすれば、必要
な時だけ支持構造体６０を取り付けて使用することがで
きるので、キャニスタ１０に固定された構造のものと比
較して全長が短くなり、その分ハンドリングが容易にな
る。なお、上述した支持構造体６０は、必要に応じて溶
接等で固定する部品として使用することも可能である。

【００６４】上述したように、本発明のコンクリートキ
ャスク／キャニスタ間の衝撃吸収構造によれば、時間差
をもって衝撃荷重を受ける支持部材を設けたので、高さ
Ｈを抑制してもピーク荷重が複数段階で発生するので、
衝撃エネルギの吸収能力を増すことができる。従って、
キャニスタから支持部材に、時間差をもって段階的に入
力を与えて衝撃エネルギを吸収する、という衝撃エネル
ギ吸収能力の高い衝撃吸収方法を実現することができ
る。また、支持部材として板材を使用する場合には、傾
斜角度θに傾斜させて立設することにより、ピーク荷重
を安定化して大きな衝撃エネルギ吸収量を確保すること
ができる。

【００６５】このような構成とした衝撃吸収構造は、
（１）支持部材をコンクリートキャスク２０の底面に設
置、（２）支持部材をキャニスタ１０の底面に設置、
（３）キャニスタに着脱可能な支持構造体の底面に支持
部材を設置のうち、いずれの構造を採用してもよい。

【００６６】なお、本発明の構成は上述した実施形態に
限定されるものではなく、たとえば板材の形状など、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更するこ
とができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明のコンクリートキャスク／キャニ
スタ間の衝撃吸収構造によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、傾斜角度θで底面に立設
した複数の板材が衝撃荷重を受けるようにしたので、傾
斜により高さＨを低く設定できるようになる。さらに、
ピーク荷重が安定することによって支持部材の設計を容
易にすることができ、安定した衝撃吸収性能の衝撃吸収
構造を得ることができる。特に、板材の傾斜角度θを３
０度以下（０＜θ≦３０）にすれば、衝撃エネルギの吸
収量確保とピーク荷重の安定化とを両立させることがで
きる。また、板材を同方向へ傾斜させることにより、変
形時に隣接する板材どうしが互いに干渉するのを防止で
きるため、設計通りの衝撃エネルギ吸収量を確実に得る
ことができる。

【００６８】請求項５に記載の発明によれば、中空材、
ハニカム構造材、井桁構造のような衝撃吸収材よりなる
支持部材を設けたので、高さを抑制して衝撃吸収能力を
増すことができる。

【００６９】請求項９に記載の発明によれば、時間差を
もって衝撃荷重を受ける支持部材を設けたので、ピーク
荷重が複数段階で発生するようになり、結果として衝撃
エネルギの吸収能力を増すことができる。この場合、底
面から立設された高さの異なる複数の板材によって構成
された支持部材とすれば、底面からの高さが高い板材か
ら順に時間差をもって入力を受けるので、ピーク荷重を
複数段階に発生させることができる。また、板材を底面
中心から放射線状に配置し、同一放射線上で高さの異な
る配置とすれば、支持部材は相手方の底面からほぼ均等
な荷重入力を受けることになる。また、板材の高さが底
面中心より外周側を高く設定すれば、キャニスタの外周
側から先に入力を受けるようになり、キャニスタの破損
を防止する上で有利になる。

【００７０】また、底面からの高さが異なる複数の衝撃
吸収材を組み合わせて構成した支持部材とすれば、高さ
の高い衝撃吸収材から順に時間差をもって入力を受ける
ことができる。なお、板材と衝撃吸収材とを組み合わせ
て構成した支持部材としてもよい。

【００７１】請求項１６に記載の発明によれば、必要時
のみ支持部材をキャニスタに取り付けすることができる
ので、取り外した状態ではキャニスタの全長が短くなっ
てハンドリングが容易になる。

【００７２】請求項１７に記載の発明によれば、通常時
の荷重支持や冷却能力を十分確保できると共に、小さい
Ｈながら衝撃吸収能力も十分であり、比較的にコンパク
トな放射性物質保管容器を得る事ができる。

【００７３】請求項１８に記載の発明によれば、キャニ
スタから支持部材に時間差をもって段階的に入力が作用
し、ピーク荷重が時間差をもって段階的に生じるように
なるので、比較的低い高さの支持部材としても大きな衝
撃エネルギを吸収できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性物質保管容器の衝撃吸収構
造の第１の実施形態を示す部分断面図である。

【図２】図１の板材が衝撃荷重を受けて変形した状態を
示す断面図である。

【図３】板材の高さＬに対する変形量δの割合（δ／
Ｌ）と、断面降伏荷重Ｆ０に対する衝撃荷重Ｆの割合
（Ｆ／Ｆ０）との関係を示すグラフである。

【図４】本発明に係る放射性物質保管容器の衝撃吸収構
造の第２の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図５】図４に示した第２の実施形態の第１変形例を示
す図である。

【図６】図４に示した第２の実施形態の第２変形例を示
す図である。

【図７】図４に示した第２の実施形態の第３変形例を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。

【図８】図４に示した第２の実施形態の第４変形例を示
す斜視図である。

【図９】本発明に係る放射性物質保管容器の衝撃吸収構
造の第３の実施形態を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）の断面図である。

【図１０】図９に示す第３の実施形態について、変形量
（δ）と衝撃荷重（Ｆ）との関係を示すグラフである。

【図１１】図９に示した第３の実施形態の第１変形例を
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図で
ある。

【図１２】図９に示した第３の実施形態の第２変形例を
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図で
ある。

【図１３】図９に示した第３の実施形態の第３変形例を
示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図１４】図９に示した第３の実施形態の第４変形例を
示す平面図である。

【図１５】図９に示した第３の実施形態の第５変形例を
示す断面図である。

【図１６】図９に示した第３の実施形態の第６変形例を
示す断面図である。

【図１７】本発明に係る放射性物質保管容器の衝撃吸収
構造の第４の実施形態として、キャニスタの底部を示す
斜視図である。

【図１８】本発明に係る放射性物質保管容器の衝撃吸収
構造の第５の実施形態として、キャニスタの底部を示す
斜視図である。

【図１９】キャニスタの構造例を示す部分断面斜視図で
ある。

【図２０】コンクリートキャスクにキャニスタを収納し
た状態を示す要部断面斜視図である。

【図２１】コンクリートキャスク／キャニスタ間の衝撃
吸収構造の従来例を示す平面図である。

【図２２】図２１に示す従来例の断面図である。

【図２３】図２２のＣ−Ｃ断面図である。

【図２４】図２１に示した従来例について、変形量
（δ）と衝撃荷重（Ｆ）との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…キャニスタ １１…容器本体 １１ａ…底面 １２…蓋部 ２０…コンクリートキャスク ２１…収納スペース ２１ａ…底面 ２２…キャスク本体 ２２ａ…金属板 ２２ｂ…コンクリート層 ２４…蓋部 ３０…板材 ４０…支持部材 ４１…中空材 ４４…井桁構造 ５０…支持部材 ６０…支持構造体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 和夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 齋藤 雄一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 松永 健一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 岡田 正廣 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通七丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射性物質を収納する第一の容器と、該
   第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面を
   支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付き
   の第二の容器との間に設けられ、前記第一の容器の落下
   時等に衝撃エネルギを吸収する第一及び第二の容器間の
   衝撃吸収構造であって、 前記収納スペースの底面または前記第一の容器の底面か
   ら立設した複数の板材によって衝撃荷重を受ける支持部
   材を構成し、前記板材に傾斜角度θを与えたことを特徴
   とする放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
2. 【請求項２】 前記板材の傾斜角度θが３０度以下（０
   ＜θ≦３０）であることを特徴とする請求項１記載の放
   射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
3. 【請求項３】 前記板材を同方向へ傾斜させたことを特
   徴とする請求項１または２記載の放射性物質保管容器の
   衝撃吸収構造。
4. 【請求項４】 前記板材の基部を底面に埋め込んで溶接
   したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
5. 【請求項５】 放射性物質を収納する第一の容器と、該
   第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面を
   支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付き
   第二の容器との間に設けられ、前記第一の容器の落下時
   等に衝撃エネルギを吸収する放射性物質保管容器の衝撃
   吸収構造であって、 前記収納スペースの底面または前記第一の容器の底面に
   衝撃吸収材よりなる支持部材を設けたことを特徴とする
   放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
6. 【請求項６】 前記衝撃吸収材が中空材であることを特
   徴とする請求項５記載の放射性物質保管容器の衝撃吸収
   構造。
7. 【請求項７】 前記衝撃吸収材がハニカム構造材である
   ことを特徴とする請求項５記載の放射性物質保管容器の
   衝撃吸収構造。
8. 【請求項８】 前記衝撃吸収材が井桁構造であることを
   特徴とする請求項５記載の放射性物質保管容器の衝撃吸
   収構造。
9. 【請求項９】 放射性物質を収納する第一の容器と、該
   第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面を
   支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付き
   第二の容器との間に設けられ、前記第一の容器の落下時
   等に衝撃エネルギを吸収する放射性物質保管容器の衝撃
   吸収構造であって、 前記収納スペースの底面または前記第一の容器の底面に
   時間差をもって衝撃荷重を受ける支持部材を設けたこと
   を特徴とする放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
10. 【請求項１０】 前記支持部材が、底面から立設された
    高さの異なる複数の板材によって構成されていることを
    特徴とする請求項９記載の放射性物質保管容器の衝撃吸
    収構造。
11. 【請求項１１】 前記板材を底面中心から放射線状に配
    置し、同一放射線上で高さの異なる配置にしたことを特
    徴とする請求項１０記載の放射性物質保管容器の衝撃吸
    収構造。
12. 【請求項１２】 前記板材の高さは、底面中心より外周
    側を高く設定したことを特徴とする請求項１０または１
    １記載の放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
13. 【請求項１３】 前記板材の高さが周方向において異な
    るものを組み合わせて配置したことを特徴とする請求項
    １２記載の放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
14. 【請求項１４】 前記支持部材が、底面からの高さが異
    なる請求項５から８のいずれかに記載の衝撃吸収材を複
    数組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項
    ９記載の放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
15. 【請求項１５】 前記支持部材が、前記板材と請求項５
    から８のいずれかに記載の衝撃吸収材とを組み合わせて
    構成されていることを特徴とする請求項１０から１３の
    いずれかに記載の放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
16. 【請求項１６】 請求項１から１５のいずれかに記載の
    放射性物質保管容器の衝撃吸収構造において、 前記支持部材を前記第一の容器に着脱可能に設けたこと
    を特徴とする放射性物質保管容器の衝撃吸収構造。
17. 【請求項１７】 放射性物質を収納する第一の容器と、
    該第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面
    を支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付
    きの第二の容器との間に設けられ、前記第一の容器の落
    下時等に衝撃エネルギを吸収する第一及び第二の容器間
    の衝撃吸収構造であって、請求項１から請求項１６のい
    ずれかの衝撃吸収構造を有する放射性物質保管容器。
18. 【請求項１８】 放射性物質を収納する第一の容器と、
    該第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面
    を支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付
    き第二の容器との間に設けられる放射性物質保管容器の
    衝撃吸収方法であって、 前記第一の容器から支持部材に時間差をもって段階的に
    入力を与えて衝撃吸収することを特徴とする放射性物質
    保管容器の衝撃吸収方法。