JP2008170451A - 放射性物質保管容器における衝撃吸収材、放射性物質保管容器及び衝撃吸収方法 - Google Patents

Abstract

【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における衝撃吸収材、放射性物質収納容器及び衝撃吸収方法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、前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する井桁構造の衝撃吸収材を設けたことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

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保管容器における衝撃吸収材、放射性物質収納容器及び衝撃吸収方法に関する。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

特開２００１−３１８１８５号公報

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。

ところで、上述した従来構造の支持部材２５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。

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。

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放射性物質保管容器における衝撃吸収材、放射性物質収納容器及び衝撃吸収方法の提供を目的としている。

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における衝撃吸収材は、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、前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する井桁構造の衝撃吸収材を設けたことを特徴とする。

また、請求項２は、請求項１記載の放射性物質保管容器における衝撃吸収材において、前記衝撃吸収材は、中央部よりも外周部側の高さが高くなっていることを特徴とする。

また、請求項３は、請求項１または２に記載の衝撃吸収材を前記第一の容器に着脱可能な支持構造体に固定したことを特徴とする。

また、請求項４に記載の放射性物質保管容器は、放射性物質を収納する前記第一の容器と、該第一の容器を上部開口から前記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前記第二の容器と、前記第一の容器と前記第二の容器との間に設けられ前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する請求項１から請求項３のいずれかに記載の衝撃吸収材とを備えたことを特徴とする。

また、請求項５に記載の放射性物質保管容器の衝撃吸収方法は、請求項４に記載の放射性物質保管容器における衝撃吸収方法であって、前記第一の容器から前記衝撃吸収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。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、井桁構造のような衝撃吸収材を設けたので、高さを抑制して衝撃吸収能力を増すことができる。

請求項２に記載の発明によれば、上記の請求項１における効果に加えて、高さが底面中心より外周側を高く設定することにより、第一の容器の外周側から先に入力を受けるようになり、第一の容器の破損を防止する上で有利になる。

請求項３に記載の発明によれば、上記の請求項１または２における効果に加えて、必要時のみ衝撃吸収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。

請求項４に記載の発明によれば、上記の請求項１乃至３における効果を奏する放射性物質保管容器を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、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、比較的低い高さの衝撃吸収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。

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。

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。

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２２ａ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。

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。

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２０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。

＜検討例１＞
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２１ａの部分断面構造を示している。なお、図中の符号２２ａ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。

この検討例では、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２２ａとの間を溶接することによって溶接部Ｗで固定される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２１ａを形成している金属板２２ａ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。

＜検討例２＞
この検討例では、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。

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。

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４１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。

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、後述する検討例３で詳しく説明する。

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。

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。

＜本発明の第１の実施の形態＞
図８に示す本発明の第１の実施の形態は、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。

＜検討例３＞
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。

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、検討例１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。

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、Ｈ１＞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。

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。

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。

図１１は、検討例３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。

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５１の配置は、図１１に限定されるものではなく、板材５１の数と共に種々の変形例が可能である。

図１２は、検討例３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、５１ｃ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。

図１３は、検討例３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。

以上の変形例では、支持部材５０を板材５１によって構成していたが、以下に説明する変形例では、検討例２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に示す検討例３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。

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。

図１５に示す検討例３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４１Ａ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，４１Ｃ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。

図１６に示す検討例３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４１を積み重ねて高さＨ２にしてある。この場合、板材５１及び中空材４１は放射線状に配置され、最初に板材５１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。

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。

＜検討例４＞
上述した実施形態及び検討例では、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、上述した実施形態及び検討例において底面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、検討例３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。

＜第２の実施形態＞
図１８に示す第２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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係る放射性物質保管容器における衝撃吸収材の検討例１を示す部分断面図である。 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。 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。 本発明に係る放射性物質保管容器における衝撃吸収材の検討例２を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図４に示した検討例２の第１変形例を示す図である。 図４に示した検討例２の第２変形例を示す図である。 図４に示した検討例２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。 本発明に係る放射性物質保管容器における衝撃吸収材の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る放射性物質保管容器における衝撃吸収材の検討例３を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 図９に示す検討例３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９に示した検討例３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９に示した検討例３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９に示した検討例３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９に示した検討例３の第４変形例を示す平面図である。 図９に示した検討例３の第５変形例を示す断面図である。 図９に示した検討例３の第６変形例を示す断面図である。 本発明に係る放射性物質保管容器における衝撃吸収材の検討例４として、キャニスタの底部を示す斜視図である。 本発明に係る放射性物質保管容器における衝撃吸収材の第２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。 キャニスタの構造例を示す部分断面斜視図である。 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。 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２１に示す従来例の断面図である。 図２２のＣ−Ｃ断面図である。 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

Claims (5)

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第二の容器との間に、前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する井桁構造の衝撃吸収材を設けたことを特徴とする放射性物質保管容器における衝撃吸収材。
2. 前記衝撃吸収材は、中央部よりも外周部側の高さが高くなってい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における衝撃吸収材。
3. 請求項１または２に記載の衝撃吸収材を前記第一の容器に着脱可能な支持構造体に固定したことを特徴とする放射性物質保管容器における衝撃吸収材。
4. 放射性物質を収納する前記第一の容器と、該第一の容器を上部開口から前記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前記第二の容器と、前記第一の容器と前記第二の容器との間に設けられ前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する請求項１から請求項３のいずれかに記載の衝撃吸収材とを備えたことを特徴とする放射性物質保管容器。
5. 請求項４に記載の放射性物質保管容器における衝撃吸収方法であって、前記第一の容器から前記衝撃吸収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。

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