JP2009186427A - キャスク用緩衝構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】どのような姿勢で落下した場合でも、落下時の衝撃を効果的に緩衝できるようにする。
【解決手段】略円柱形状をなすキャスク１の両端部に外装するキャスク用緩衝構造体１１である。キャスク１の端部に外装が可能なように、前記端部の形状に合致する形状を有する底板１２と、この底板１２の前記端部への外装側と反対の側に、該底板１２を周方向に複数に分割するべく放射状に配置されるリブ１３と、これらのリブ１３を覆って底板１２の前記反対側に内部空間１５を形成すべく取り付けられるカバー１４と、この内部空間１５に充填される緩衝材１６とを有する。リブ１３に波板を採用すると共に、リブ１３とした波板の波の向きをあらゆる落下方向と一致しないようにする。
【効果】あらゆる落下姿勢の場合でも、リブが容易に潰れて、衝撃荷重がキャスクに直接伝達されなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用済み燃料を収納して輸送・貯蔵する金属製キャスクの、輸送時における落下或いは衝突の際の衝撃を緩和する、キャクスク用緩衝衝撃体に関するものである。

使用済み燃料を収納する金属製キャスクは、トラックや船舶による輸送時に衝突や落下事故が発生した場合にもその密封機能を保持するため、その両端部に衝撃緩衝体が装着される。この衝撃緩衝体としては、従来、木材、高分子材料（ウレタンフォーム、発泡スチロール）が使用されている。

例えば特許文献１では、断面がコの字状の衝撃緩衝体の内部に、周方向に複数個に分割する形で放射状にリブを配置し、これらのリブの間に、落下姿勢に応じて木材を配置することで、キャスクに作用する緩衝荷重を緩和するようにしている。
特開２００４−３０９２３５号公報

また特許文献２では、内部に木材や高分子材料などの緩衝材を充填したハウジングの内部を、周方向に複数個に分割するよう、放射状に隔壁を配置し、前記緩衝材を複数の独立した緩衝材に隔離することで、衝撃を効率良く吸収できるようにしている。
特開２００５−３２１３０４号公報

しかしながら、前記特許文献１、２では、前記リブ（隔壁）が落下方向と平行の場合は、衝撃荷重がリブ（隔壁）を介してキャスク本体に直接伝達されるので、キャスク本体への衝撃加速度が大きくなるという問題がある。

このとき、リブ（隔壁）の面内剛性が高いために、リブ（隔壁）と接続する衝撃緩衝体（ハウジング）の外周部がリブ（隔壁）の近傍で破損する可能性がある。当該部分が破損した場合、落下・衝突と同時に想定されている火災の火炎に内部の緩衝材が曝されるおそれがある。緩衝材が直接火炎に曝されることは極力避ける必要がある。

また、前記火炎に曝された場合に、緩衝材としてウレタンフォームのように膨張性の炭化物が生み出されるものが使用されていると、特許文献２のようにハウジングが密閉されて炭化物が排出される経路がないと、前記膨張によってハウジングを破損するという危険がある。

本発明が解決しようとする課題は、従来のキャスク用緩衝構造体では、全ての落下姿勢に対して、落下時の衝撃を効果的に緩衝することはできないという点である。

どのような姿勢で落下した場合であっても、落下時の衝撃を効果的に緩衝できるようにするために、
第１の本発明のキャスク用緩衝構造体は、
略円柱形状をなすキャスクの両端部に外装するキャスク用緩衝構造体であって、
前記キャスクの端部に外装が可能なように、前記端部の形状に合致する形状を有する底板と、
この底板の前記端部への外装側と反対の側に、該底板を周方向に複数に分割するべく放射状に配置されるリブと、
これらのリブを覆って底板の前記反対側に内部空間を形成すべく取り付けられるカバーと、
この内部空間に充填される緩衝材と、
を有し、
前記リブに波板を採用すると共に、リブとした波板の波の向きをあらゆる落下方向と一致しないようにしたことを最も主要な特徴としている。

また、第２の本発明のキャスク用緩衝構造体は、
略円柱形状をなすキャスクの両端部に外装するキャスク用緩衝構造体であって、
前記キャスクの端部に外装が可能なように、前記端部の形状に合致する形状を有する底板と、
この底板の前記端部への外装側と反対の側に、該底板を周方向に複数に分割するべく放射状に配置される平板状のリブと、
これらのリブを覆って底板の前記反対側に内部空間を形成すべく取り付けられるカバーと、
この内部空間に充填される緩衝材と、
を有し、
前記平板状のリブを、衝撃荷重が作用する方向に対して所定の角度を有するように傾斜させて取り付けたことを最も主要な特徴としている。

第１の本発明では、リブに波板を採用し、この波板の波の向きをあらゆる落下方向と一致しないようにすることで、あらゆる落下姿勢の場合でも、リブが容易に潰れて、衝撃荷重がキャスクに直接伝達されなくなる。

また第２の本発明では、平板状のリブを、衝撃荷重が作用する方向に対して所定の角度を有するように傾斜させて取り付けることで、あらゆる落下姿勢の場合も、衝撃荷重がキャスクに直接伝達されなくなる。

前記第１の本発明のキャスク用緩衝構造体において、リブとした波板の谷部に、通気性材料を配置した場合には、火炎に曝されて高温になった緩衝材から排出される炭化物やガスの排出経路を確保できるようになる。

リブに波板を採用し、波板の波の向きをあらゆる落下方向と一致しないようにした第１の本発明では、あらゆる落下姿勢の場合でも、リブが容易に潰れて、衝撃荷重がキャスクに直接伝達されなくなる。

この第１の本発明において、リブとした波板の谷部に、通気性材料を配置した場合には、火炎に曝されて高温になった緩衝材から排出される炭化物やガスの排出経路を確保できるので、前記排出物の圧力による膨張によってカバーを破損することがなくなる。

また、平板状のリブを、衝撃荷重が作用する方向に対して所定の角度を有するように傾斜させて取り付ける第２の本発明では、あらゆる落下姿勢の場合も、衝撃荷重がキャスクに直接伝達されなくなるので、キャスクに作用する衝撃荷重が緩和される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の緩衝構造体を装着したキャスクの概略図、図２は図１の紙面左側の端部に装着した本発明の緩衝構造体の拡大図、図３は本発明の緩衝構造体を構成する底板にリブを配置した状態を説明する図、図４はリブの谷部に配置する通気性材料の説明図、図５は本発明の緩衝構造体の他の例を説明する図である。

図１において、１は使用済み燃料を収納するキャスクで、円筒形状のキャスク胴２と、このキャスク胴２の外周に設けられた中性子遮蔽樹脂３及びその外筒４と、キャスク胴２の端部に嵌め合わされる底部５及び蓋部６とで構成されている。なお、蓋部６は一次蓋６ａと二次蓋６ｂとからなっている。また、キャスク胴２の両側にはキャスク１を吊り下げるためのトラニオン７が取り付けられている。

１１は輸送時における落下或いは衝突の際の衝撃を緩和するために、前記キャスク１の両端部に取り付けられる、キャスク１の直径よりも大きい円筒状の緩衝構造体であり、図２及び図３に示したような構成となされている。

図２及び図３において、１２は底板で、前記キャスク１の端部形状に合致する形状に形成され、図２（ｂ）に示すように、キャスク１の端部に嵌め合わせて取り付けることができるようになっている。

１３は前記底板１２の、キャスク１の端部に嵌め合わせる側と反対側に図３に示すように放射状に配置され、前記底板１２を周方向に複数に分割するリブであり、仮に事故が発生した場合の火災時に、後述する緩衝材１６が空気に曝される範囲を少なくするようにしている。

１４は前記のリブ１３を覆って底板１２の前記反対の側に、内部空間１５を形成すべく、例えばリブ１３と溶接することにより取り付けられるカバーであり、このカバー１４を取り付けた後に、前記内部空間１５に例えばウレタンフォームなどの緩衝材１６を充填する。

このような構成の緩衝構造体１１において、本発明では、前記リブ１３に、波状の凹凸を有する波板を採用するのである。その際、この波状の凹凸の向き（キャスク１の胴軸心に対するキャスクの長手方向中心部側の傾斜角度θ）が、あらゆる落下方向、すなわち垂直落下方向、水平落下方向、斜め落下方向と一致しないように配置するのである。

この波状の凹凸の前記傾斜角度θは、キャスク１のあらゆる落下方向と一致しなければ、どのような角度でも良いが、水平落下と垂直落下の間である４０〜５０°に設定することが望ましく、４５°が最適であると考えられる。

前記角度θが０°の場合には、垂直落下時に衝撃荷重が直接キャスク１に伝達することになってキャスク１に作用する衝撃加速度が大きくなる。一方、前記角度θが９０°の場合には、水平落下時に衝撃荷重が直接キャスク１に伝達することになってキャスク１に作用する衝撃加速度が大きくなる。

また前記角度θを、キャスク１の胴軸心に対するキャスクの長手方向中心部側と反対側の傾斜角度とした場合は、斜め落下時に衝撃荷重が直接キャスク１に伝達することになってキャスク１に作用する衝撃加速度が大きくなる。

前記波状の凹凸の高さＨと隣り合う凸部間の長さＬの比（Ｈ／Ｌ）の最適値はキャスク１の詳細設計によって決定されるが、衝撃が作用した場合に簡単に座屈すればよいので、多少の凹凸を有する、浅くて長い波であればよい。

以上のような波状の凹凸を有する波板をリブ１３とすることで、あらゆる落下姿勢の場合でも、リブが容易に潰れて、衝撃荷重がキャスクに直接伝達されなくなる。

このような本発明の緩衝構造体では、前記緩衝材１６を充填する前に、前記リブ１３の波状の凹凸の凹部に、図４（ｄ）に示すように、通気性が確保できる通気性材料１７を配置しておくことが望ましい。

このような通気性材料１５を波状の凹凸の凹部に配置しておけば、火炎に曝されて高温になった緩衝材１６から排出される炭化物やガスの排出経路を確保できるので、前記排出物の圧力による膨張によってカバー１４が破損するのを避けることができる。

通気性材料１７は、通気性が確保できるものであれば、図４（ａ）に示す気孔率の高いウレタンフォームや発泡アルミニウムなどの多孔質材料、図４（ｂ）に示す木材の集合束、図４（ｃ）に示すシート状の材料を丸めたもの等、どのようなものでも良い。なお、シート状の材料を丸めたものは、緩衝材１５を充填した場合に潰れなければどのような材料をでも良い。

図５は本発明の緩衝構造体１１の他の例を説明する図で、前記リブ１３として、先に説明した波状の凹凸を有するものに代えて、平板状のリブ１３を、衝撃荷重が作用する方向に対して所定の角度を有するように傾斜させて取り付けたものである。

すなわち、図５（ａ）に示すキャスク１に取り付けた状態を側面から見た場合に、緩衝構造体１１の半径と平板状のリブ１３がなす角度α、及び図５（ｂ）に示すように、前記状態を正面から見た場合に、キャスク１の胴軸心と平板状のリブ１３がなす角度βの範囲は次のように決定する。

前記角度α、βは共に、０°の場合は、例えば水平落下時に衝撃荷重が直接キャスク１に伝達する場合があって、このときキャスク１に作用する衝撃加速度が大きくなる。従って、前記角度α、βは共に０°より大きくすることになるが、角度α、βは大きくするほどリブ１３の面積が大きくなるので、重量や材料費の面でコストがかかることになる。

加えて角度βが大きくなると、製作精度を上げざるを得ず、溶接などの製作が難しくなる。

仮に前記角度αが９０°以上の場合には、内周側の円周に食い込むことになる。また前記角度α、βを９０°以上とすることは、幾何学的に無意味である。従って、前記角度α、βは３０〜４５°の範囲で設定するのがよく、４５°に設定することが望ましい。

本発明は、前記の例に限るものではなく、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば上記の例では、緩衝材１６として、充填後の発泡により、波板状のリブ１３の凹凸域にも緩衝材１６を充填できるように、ウレタンフォームを使用したが、緩衝作用を奏するものであれば、従来から採用されている木材、ハニカム構造体などを用いてもよい。

また、底板１２、リブ１３、カバー１４は、一般的にはステンレス製の鋼板によって製作されたものが使用されるが、ステンレス製鋼板に限らない。

本発明の緩衝構造体を装着したキャスクの概略図である。 図１の紙面右側の端部に装着した本発明の緩衝構造体の拡大図で、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た断面図である。 本発明の緩衝構造体を構成する底板にリブを配置した状態を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）はリブの谷部に配置する通気性材料の説明図、（ｄ）は通気性材料の谷部への配置状態を説明する図である。 本発明の緩衝構造体の他の例を説明する図で、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は（ａ）図のＡ方向から見た断面図である。

符号の説明

１ キャスク
１１ 緩衝構造体
１２ 底板
１３ リブ
１４ カバー
１５ 内部空間
１６ 緩衝材
１７ 通気性材料

Claims (3)

1. 略円柱形状をなすキャスクの両端部に外装するキャスク用緩衝構造体であって、
   前記キャスクの端部に外装が可能なように、前記端部の形状に合致する形状を有する底板と、
   この底板の前記端部への外装側と反対の側に、該底板を周方向に複数に分割するべく放射状に配置されるリブと、
   これらのリブを覆って底板の前記反対側に内部空間を形成すべく取り付けられるカバーと、
   この内部空間に充填される緩衝材と、
   を有し、
   前記リブに波板を採用すると共に、リブとした波板の波の向きをあらゆる落下方向と一致しないようにしたことを特徴とするキャスク用緩衝構造体。
2. 前記リブとした波板の谷部に、通気性材料を配置したことを特徴とする請求項１に記載のキャスク用緩衝構造体。
3. 略円柱形状をなすキャスクの両端部に外装するキャスク用緩衝構造体であって、
   前記キャスクの端部に外装が可能なように、前記端部の形状に合致する形状を有する底板と、
   この底板の前記端部への外装側と反対の側に、該底板を周方向に複数に分割するべく放射状に配置される平板状のリブと、
   これらのリブを覆って底板の前記反対側に内部空間を形成すべく取り付けられるカバーと、
   この内部空間に充填される緩衝材と、
   を有し、
   前記平板状のリブを、衝撃荷重が作用する方向に対して所定の角度を有するように傾斜させて取り付けたことを特徴とするキャスク用緩衝構造体。

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