JP2016017742A

JP2016017742A - キャスク用緩衝装置

Info

Publication number: JP2016017742A
Application number: JP2014138300A
Authority: JP
Inventors: 健平沼; Takeshi Hiranuma; 平沼　　健; 慎次井坂; Shinji Isaka
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2016-02-01

Abstract

【課題】大きさ及び衝撃吸収能力を容易に変更することができ、運用性を高めることができるキャスク用緩衝装置を提供する。
【解決手段】キャスク用緩衝装置は、略円柱形状のキャスク１の両端部を覆うように取付ける第１緩衝体９Ａ，９Ｂと、第１緩衝体９Ａ，９Ｂの外側端面及び側面を覆うように着脱自在に取付ける第２緩衝体１０Ａ，１０Ｂとを備える。第２緩衝体１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ、周方向に分離可能なように複数の緩衝部材１１で構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、使用済み燃料等を収納して輸送又は貯蔵するキャスクに取付ける緩衝装置に関する。

一般に、使用済み燃料は、原子力発電所内に設けられた冷却プールで、放射線量が一定レベル以下に低下するまで保管される。その後、遮へい機能及び密封機能を有するキャスクに収納されて、燃料処理施設まで輸送される。あるいは、中間貯蔵施設まで輸送され、キャスクに収納された状態で貯蔵される。

キャスクは、輸送時及び取扱い時の万一の事故に備える必要がある。すなわち、例えば高所から落下しても、所定の遮へい機能及び密封機能を有する必要がある。そこで、例えば特許文献１に記載のような緩衝体を、キャスクの両端部に取付ける。これにより、落下時の姿勢（詳細には、例えば水平姿勢、垂直姿勢、又は傾斜姿勢）にかかわらず、衝撃を緩和させることができる。

特許第４１１１０３７号公報

緩衝体の衝撃吸収能力は、衝撃によって変形する領域の大きさ、すなわち緩衝体の大きさによる。ここで、例えばキャスクの輸送時を考慮すると、車両や輸送船の運搬制限のために、緩衝体の大きさに制限が生じる。一方、例えばキャスクの吊上げ時を考慮すると、緩衝体を大きくして衝撃吸収能力を高めることが好ましい。そこで、例えば大小の緩衝体をそれぞれ用意し、状況に応じて緩衝体を交換することが考えられるものの、その場合には手間がかかる。

本発明は、大きさ及び衝撃吸収能力を容易に変更することができ、運用性を高めることができるキャスク用緩衝装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、略円柱形状のキャスクの両端部を覆うように取付ける１組の第１緩衝体と、前記１組の第１緩衝体の外側端面及び側面を覆うように着脱自在に取付ける１組の第２緩衝体とを備え、前記第２緩衝体は、周方向に分離可能なように複数の緩衝部材で構成される。

本発明によれば、キャスク用緩衝装置の大きさ及び衝撃吸収能力を容易に変更することができ、運用性を高めることができる。

本発明の第１の実施形態におけるキャスク用緩衝装置の構成を表す断面図であり、第１緩衝体のみをキャスクに取付けた場合を示す。本発明の第１の実施形態におけるキャスク用緩衝装置の構成を表す断面図であり、第１緩衝体及び第２緩衝体をキャスクに取付けた場合を示す。本発明の第１の実施形態における第２緩衝体の構造を表す図であり、図２中矢印Ａ及びＢの方向から見た図に相当する。本発明の第２の実施形態におけるキャスク用緩衝装置の構造を表す断面図であり、キャスクに第１緩衝体及び第２緩衝体を取付けた場合を示す。本発明の第２の実施形態における第２緩衝体の構造を表す図であり、図４中矢印Ａ及びＢの方向から見た図に相当する。本発明の第２の実施形態における第２緩衝体の構造を表す斜視図である。本発明の一変形例における第２緩衝体の構造を表す斜視図である。

本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１及び２は、本実施形態におけるキャスク用緩衝装置の構成を表す断面図である。なお、図１は、第１緩衝体のみをキャスクに取付けた場合を示し、図２は、第１緩衝体及び第２緩衝体をキャスクに取付けた場合を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態における第２緩衝体の構造を表す図である。なお、図３（ａ）は、図２中矢印Ａの方向から見た図に相当し、図３（ｂ）は、図２中矢印Ｂの方向から見た図に相当する。

キャスク１は、複数の使用済み燃料集合体２を収納して輸送又は貯蔵するための容器である。キャスク１は、γ線遮へい機能を有する有底円筒状の内筒３と、この内筒３内に設けられ、複数の燃料集合体２をそれぞれ収納する複数の区画を形成するバケット（図示せず）と、内筒３の開口側（図１及び図２中右側）に複数のボルト（図示せず）を用いて取付けられた複数の蓋（本実施形態では、一次蓋４及び二次蓋５）とを有している。また、キャスク１は、内筒３の外周側に設けられた外筒６と、内筒３と外筒６の間に充填された中性子遮へい材７と、外筒６の外周側に設けられた複数のトラニオン（突起吊具）８とを有している。

本実施形態のキャスク用緩衝装置は、キャスク１の軸方向一方側（図１及び図２中左側）の端部に取付ける略円盤状の第１緩衝体９Ａと、キャスク１の軸方向他方側（図１及び図２中右側）の端部に取付ける略円盤状の第１緩衝体９Ｂと、第１緩衝体９Ａに対して着脱自在に取付ける略円盤状の第２緩衝体１０Ａと、第１緩衝体９Ｂに対して着脱自在に取付ける略円盤状の第２緩衝体１０Ｂとを備えている。

第１緩衝体９Ａ，９Ｂは、外郭として耐食性のステンレス鋼や塗装された炭素鋼などの金属が用いられ、その内部に木材や木質ボード等が充填されている。第１緩衝体９Ａ，９Ｂは、内筒３の外径に合わせた窪みを有している。そして、例えば複数のボルト（図示せず）を用いて第１緩衝体９Ａをキャスク１の軸方向一方側の端部に取付け、第１緩衝体９Ａの窪みに内筒３の底部を嵌めることにより、第１緩衝体９Ａが内筒３の底部（言い換えれば、内筒３の軸方向一方側の端面と側面の一部）を覆うようになっている。また、例えば複数のボルト（図示せず）を用いて第１緩衝体９Ｂをキャスク１の軸方向他方側の端部に取付け、第１緩衝体９Ｂの窪みに内筒３の開口端部を嵌めることにより、第１緩衝体９Ｂが内筒３の開口端部（言い換えれば、内筒３の軸方向他方側の端面と側面の一部）と二次蓋５を覆うようになっている。

第２緩衝体１０Ａは、周方向に分離可能なように複数（本実施形態では、３つ）の緩衝部材１１で構成されている。緩衝部材１１は、外郭として耐食性のステンレス鋼や塗装された炭素鋼などの金属が用いられ、その内部に木材や木質ボード等が充填されている。

緩衝部材１１は、断面Ｕの字形状であり、第１緩衝体９Ａの外側端面のネジ穴（図示せず）に対しボルト１２Ａ（固定部材）を用いて固定するための固定穴１３Ａと、第１緩衝体９Ａの内側端面のネジ穴（図示せず）に対し固定ボルト１２Ｂ（固定部材）を用いて固定するための固定穴１３Ｂとを有している。

緩衝部材１１の固定穴１３Ａ（固定部位）は、第２緩衝体１０Ａの外側端面より軸方向内側（図１及び図２中右側）に位置し、且つ第２緩衝体１０Ａの側面より半径方向内側であって第２緩衝体１０Ａの半径方向中心部に位置するように形成されている。緩衝部材１１の固定穴１３Ｂ（固定部位）は、第２緩衝体１０Ａの外側端面より軸方向内側であって第２緩衝体１０Ａの内側端面に位置し、且つ第２緩衝体１０Ａの側面より半径方向内側であってキャスク１のトラニオン８とほぼ同じ半径方向位置に位置するように形成されている。これにより、第２緩衝体１０Ａの外側端面又は側面に想定した衝撃が加えられて、第２緩衝体１０Ａの外側端面又は側面が変形しても、緩衝部材１１の固定部位が変形しない。したがって、複数の緩衝部材１１が第１緩衝体９Ａから外れず、分散しないので、第２緩衝体１０Ａとして機能するようになっている。

なお、仮に、第２緩衝体１０Ａの外側端面又は側面に想定外の衝撃が加えられて、第２緩衝体１０Ａが第１緩衝体９Ａから外れたとしても、第１緩衝体９Ａがキャスク１の端部を覆っている。そのため、その後、火災が生じても第１緩衝体９Ａが断熱材として機能し、キャスク１を保護するようになっている。

複数の緩衝部材１１が互いに当接する当接面１４は、第２緩衝体１０Ａの半径方向（図３（ａ）及び図３（ｂ）中一点鎖線参照）に対して傾斜するように形成されている。その作用効果について説明する。

キャスク１が水平姿勢（詳細には、キャスク１の軸方向が水平方向となる姿勢）で落下した場合、その落下方向と第２緩衝体１０Ａの半径方向が一致する。そのため、仮に、緩衝部材１２の当接面１４を第２緩衝体１０の半径方向に沿うように形成すると、緩衝部材１２の当接面１４（外郭）を介して第１緩衝体９Ａに衝撃が直接伝達されてしまい、第１緩衝体９Ａへの衝撃加速度が大きくなる。これに対し、本実施形態では、緩衝部材１２の当接面１４を第２緩衝体１０の半径方向に対して傾斜するように形成するので、緩衝部材１２の当接面１４（外郭）が潰れやすく、第１緩衝体９Ａに衝撃が直接伝達されない。

第２緩衝体１０Ｂは、上述した第２緩衝体１０Ａと同様の構造であるため、その説明を省略する。

以上のように構成された本実施形態においては、例えばキャスク１の輸送時で、車両や輸送船の運搬制限のために緩衝装置の大きさに制限が生じるときに、キャスク１の両端部に第１緩衝体９Ａ，９Ｂのみを取付ける（図１参照）。これにより、車両や輸送船の運搬制限に対応する緩衝装置の大きさとしながら、キャスク１を保護することができる。一方、例えばキャスク１の吊上げ時は、第１緩衝体９Ａ，９Ｂの外側に第２緩衝体１０Ａ，１０Ｂを取付ける（図２参照）。これにより、衝撃吸収能力を高めることができる。

ここで、比較例として、第１緩衝体と第２緩衝体を合わせた大きさを有する第３緩衝体を用意した場合を仮想する。このような場合、状況に応じて第１緩衝体と第３緩衝体を交換しなければならず、手間がかかる。これに対し、本実施形態では、第１緩衝体９Ａ，９Ｂを取付けたまま、第２緩衝体１０Ａ，１０Ｂを着脱すればよいことから、手間がかからない。また、第２緩衝体１０Ａ，１０Ｂが第３緩衝体と比べて小さく、さらに複数の緩衝部材１１に分離可能であることから、それ自体の運搬性でも有利である。

したがって、本実施形態においては、キャスク用緩衝装置の大きさ及び衝撃吸収能力を容易に変更することができ、運用性を高めることができる。

本発明の第２の実施形態を、図４〜図６により説明する。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

図４は、本実施形態におけるキャスク用緩衝装置の構成を表す断面図であり、第１緩衝体及び第２緩衝体をキャスクに取付けた場合を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施形態における第２緩衝体の構造を表す図である。なお、図５（ａ）は、図４中矢印Ａの方向から見た図に相当し、図５（ｂ）は、図４中矢印Ｂの方向から見た図に相当する。図６は、本実施形態における第２緩衝体の構造を表す斜視図である。

本実施形態のキャスク用緩衝装置は、キャスク１の軸方向一方側（図４中左側）の端部に取付ける略円盤状の第１緩衝体９Ａと、キャスク１の軸方向他方側（図４中右側）の端部に取付ける略円盤状の第１緩衝体９Ｂと、第１緩衝体９Ａに対して着脱自在に取付ける略円盤状の第２緩衝体１５Ａと、第１緩衝体９Ｂに対して着脱自在に取付ける略円盤状の第２緩衝体１５Ｂとを備えている。

第２緩衝体１５Ａは、周方向に分離可能なように複数（本実施形態では、３つ）の緩衝部材１６で構成されている。緩衝部材１６は、外郭として耐食性のステンレス鋼や塗装された炭素鋼などの金属が用いられ、その内部に木材や木質ボード等が充填されている。

緩衝部材１６は、断面Ｌの字形状であり、外周側に形成されて紐状部材１７（詳細には、例えばワイヤ又はベルト等）が挿通する溝１８と、第１緩衝体９Ａの外側端面のネジ穴（図示せず）に対しボルト１２Ａを用いて固定するための固定穴１３Ａとを有している。そして、紐状部材１７を用いて複数の緩衝部材１６を結合してから、すなわち第２緩衝体１５Ａを組立ててから、複数のボルト１２Ａを用いて第２緩衝体１５Ａを第１緩衝体９Ａに固定可能としている。

紐状部材１７は、柔軟性を有しており、第２緩衝体１５Ａが変形した場合に、その変形にある程度追従する。そのため、複数の緩衝部材１６が分散せず、第２緩衝体１５Ａとして機能するようになっている。

なお、仮に、第２緩衝体１５Ａが第１緩衝体９Ａから外れたとしても、第１緩衝体９Ａがキャスク１の端部を覆っている。そのため、その後、火災が生じても第１緩衝体９Ａが断熱材として機能し、キャスク１を保護する。

第２緩衝体１５Ｂは、上述した第２緩衝体１５Ａと同様の構造であるため、その説明を省略する。

以上のように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、キャスク用緩衝装置の大きさ及び衝撃吸収能力を容易に変更することができ、運用性を高めることができる。

また、本実施形態では、第２緩衝体１５Ａ，１５Ｂを独立して組立ててから、第１緩衝体９Ａ，９Ｂに取付けることができる。したがって、第２緩衝体１５Ａ，１５Ｂの着脱を容易に行うことができる。

なお、上記第２の実施形態においては、位置決め機構として、緩衝部材１５の外周側に溝１８を形成し、その溝１８に紐状部材１７を挿通して紐状部材１７の位置決めを行う場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図７で示すように、緩衝部材１５の周方向の複数個所に金具１９を取付け、この金具１９に紐状部材１７を挿通して紐状部材１７の位置決めを行ってもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態において、緩衝部材の当接面１４は、図３及び図５で示すように平面である場合を例にとって説明したが、これに限られず、曲面であってもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態において、第２緩衝体は、３つの緩衝部材で構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、２つの緩衝部材で構成されてもよいし、４つ以上の緩衝部材で構成されてもよい。

１キャスク
９Ａ，９Ｂ第１緩衝体
１０Ａ，１０Ｂ第２緩衝体
１１緩衝部材
１２Ａ，１２Ｂボルト
１３Ａ，１３Ｂ固定穴
１４当接面
１５Ａ，１５Ｂ第２緩衝体
１６緩衝部材
１７紐状部材
１８溝
１９金具

Claims

略円柱形状のキャスクの両端部を覆うように取付ける１組の第１緩衝体と、
前記１組の第１緩衝体の外側端面及び側面を覆うように着脱自在に取付ける１組の第２緩衝体とを備え、
前記第２緩衝体は、周方向に分離可能なように複数の緩衝部材で構成されたことを特徴とするキャスク用緩衝装置。
請求項１記載のキャスク用緩衝装置において、
前記複数の緩衝部材が互いに当接する当接面は、前記第２緩衝体の半径方向に対して傾斜するように形成されたことを特徴とするキャスク用緩衝装置。
第１の実施形態
請求項１記載のキャスク用緩衝装置において、
前記複数の緩衝部材は、複数の固定部材を用いて前記第１緩衝体の外側端面及び内側端面に固定可能に構成されたことを特徴とするキャスク用緩衝装置。
請求項３記載のキャスク用緩衝装置において、
前記複数の固定部材を用いて前記第１緩衝体に固定する前記複数の緩衝部材の固定部位は、前記第２緩衝体の外側端面及び側面より内側にあることを特徴とするキャスク用緩衝装置。
第２の実施形態
請求項１記載のキャスク用緩衝装置において、
前記複数の緩衝部材は、それらの外周側に配置される柔軟性の紐状部材を用いて結合可能に、かつ複数の固定部材を用いて前記第１緩衝体の外側端面に固定可能に構成されたことを特徴とするキャスク用緩衝装置。
請求項５記載のキャスク用緩衝装置において、
前記緩衝部材に対して前記紐状部材の位置決めを行う位置決め機構を設けたことを特徴とするキャスク用緩衝装置。