JP2018040667A - キャスク - Google Patents

Abstract

【課題】キャスクの落下時にキャスク構造体および被収容物に加わる衝撃を緩和する。
【解決手段】キャスク１は、キャスク構造体１２と、変形可能な内部緩衝部１３とを備える。キャスク構造体１２は、筒状のキャスク胴部２１と、上蓋部２２と、底蓋部２３とを含む。上蓋部２２および底蓋部２３は、キャスク胴部２１の長手方向の両側の開口を閉塞する。内部緩衝部１３は、キャスク構造体１２の内部空間１０において、内部空間１０に収容される被収容物と上蓋部２２との間に配置される。これにより、キャスク１が万一落下した場合であっても、キャスク１と地面等との衝突よりも遅れて被収容物がキャスク１の内面に衝突することにより生じる遅れ落下衝撃を、簡素な構造にて緩和することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料集合体を収容可能なキャスクに関する。

従来、原子炉等で使用された使用済燃料は、放射線量が所定のレベル以下となるまで、原子力発電所内に設けられた冷却プールにて保管された後、遮蔽機能および密封機能等を有するキャスクに収容され、中間貯蔵施設または燃料再処理施設等へと輸送される。キャスクには、輸送時等の万一の落下事故の際に、所定の遮蔽機能および密封機能等を維持することが要求される。

キャスクの落下時の機能維持は、キャスクの中心軸が鉛直方向を向く姿勢で落下する垂直落下、当該中心軸が水平方向を向く姿勢で落下する水平落下、および、当該中心軸が鉛直方向および水平方向に対して傾斜する方向を向く姿勢で落下するコーナー落下のそれぞれに対して要求される。そこで、キャスクが搬送される際には、特許文献１ないし特許文献３に示されるように、キャスクの上下端部の外面にキャスク用緩衝体が取り付けられ、万一の落下時にキャスクに加わる衝撃を低減する対策が取られる。

特開２００９−１８６４２７号公報 特開２０１２−１４１２４３号公報 特開２０１４−１４５６７４号公報

ところで、キャスク内部では、複数の使用済み燃料は、バスケットと呼ばれる格子状の仕切板により、互いに接触しないように仕切られている。バスケットは、使用済み燃料からの熱により長手方向に熱膨張するため、キャスクの蓋部とバスケットとの間には、予め隙間（以下、「ギャップ」という。）が設けられている。当該ギャップを設けることにより、キャスクの蓋部を本体部に取り付ける際（すなわち、キャスク構造体の組み立ての際）の作業性を向上することもできる。

一方で、当該ギャップが設けられることにより、キャスクが落下した場合に、遅れ落下衝撃が発生する。遅れ落下衝撃とは、キャスクが地面等に衝突した瞬間にはキャスク内において落下中である被収容物（例えば、バスケットおよび使用済燃料）が、キャスクの上記衝突から遅れてキャスク内面に衝突する際に生じる衝撃である。遅れ落下衝撃は、上述のギャップが大きくなるに従って増大する。

上述の特許文献１および特許文献２では、当該遅れ落下衝撃に関する配慮はされていない。特許文献３では、キャスクが垂直落下した際の遅れ落下衝撃を低減するために、キャスクの上端部外側面に取り付けられる主衝撃吸収体に加えて、キャスクの蓋部外面に補助衝撃吸収体を取り付けることが提案されている。しかしながら、上述のように遅れ落下衝撃の大きさはギャップの大きさによって変化するため、特許文献３の衝撃吸収体では、ギャップの大きさが変更になる度に、補助衝撃吸収体の設計を変更する必要がある。また、複数種類の衝撃吸収体をキャスク外面に取り付ける必要があるため、衝撃吸収体の構造が複雑化して製造コストが増大し、キャスクの搬送準備に要する時間も増大する。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、キャスクの落下時にキャスク構造体および被収容物に加わる衝撃を簡素な構造により緩和することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、燃料集合体を収容可能なキャスクであって、筒状のキャスク胴部と、前記キャスク胴部の長手方向の両側の開口を閉塞する２つのキャスク端部とを含むキャスク構造体と、前記キャスク構造体の内部空間において、前記内部空間に収容される被収容物と、前記２つのキャスク端部のうち少なくとも一方のキャスク端部との間に配置される変形可能な内部緩衝部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のキャスクであって、前記被収容物が、前記長手方向に延びる収容部に燃料集合体を収容可能なバスケットを含み、前記内部緩衝部が、前記バスケットの前記長手方向の端面、および、前記収容部の前記長手方向端部の開口と前記長手方向に対向する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のキャスクであって、前記内部緩衝部が、前記バスケットの前記端面に接触する。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のキャスクであって、前記内部緩衝部が、前記バスケットの前記端面から前記収容部の内部へと突出する突出部を含む。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のキャスクであって、前記内部緩衝部が、前記キャスク構造体の前記内部空間の前記長手方向に垂直な断面の全面に亘って設けられる。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のキャスクであって、前記少なくとも一方のキャスク端部が、前記キャスク胴部に着脱可能に取り付けられるキャスク蓋部であり、前記内部緩衝部が、前記キャスク蓋部に固定されている。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のキャスクであって、前記内部緩衝部が、多孔質金属製である。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のキャスクであって、前記内部緩衝部が、前記被収容物と前記長手方向に対向する端面を有する対向部材と、前記対向部材と前記少なくとも一方のキャスク端部との間に配置されて前記長手方向に弾性変形可能な弾性部材とを備える。

本発明では、キャスクの落下時にキャスク構造体および被収容物に加わる衝撃を緩和することができる。

第１の実施の形態に係るキャスクの縦断面図である。 第２の実施の形態に係るキャスクの上端部の縦断面図である。 緩衝要素の斜視図である。 第３の実施の形態に係るキャスクの上端部の縦断面図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るキャスク１を示す縦断面図である。キャスク１は、使用済燃料集合体９（以下、単に「燃料集合体９」という。）を収容可能な容器である。キャスク１は、例えば、図１中の上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状である。以下の説明では、図１中の上下方向を「長手方向」ともいう。図１では、キャスク１の中心軸Ｊ１を含む断面を示す（後述する図２および図４においても同様）。

キャスク１は、放射線を遮蔽する遮蔽機能、放射性物質を密封する密封機能、燃料集合体９を未臨界状態にて維持する未臨界維持機能、および、燃料集合体９の熱を放散する除熱機能等を有する。キャスク１が搬送される際等には、キャスク１の長手方向の両側の端部に、緩衝構造体（図示省略）が外装される。

キャスク１は、キャスク構造体１２と、内部緩衝部１３とを備える。キャスク構造体１２は、キャスク胴部２１と、２つのキャスク端部２２，２３とを備える。キャスク胴部２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略筒状である。図１に示す例では、キャスク胴部２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。

２つのキャスク端部２２，２３は、キャスク胴部２１の長手方向の両側の開口を閉塞する。２つのキャスク端部２２，２３は、キャスク胴部２１に着脱自在に取り付けられるキャスク蓋部である。以下の説明では、キャスク胴部２１の上側の開口を閉塞するキャスク端部２２を「上蓋部２２」とも呼ぶ。また、キャスク胴部２１の下側の開口を閉塞するキャスク端部２３を「底蓋部２３」とも呼ぶ。上蓋部２２および底蓋部２３はそれぞれ、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状または略円板状である。上蓋部２２および底蓋部２３は、例えば、ボルト締めによりキャスク胴部２１に固定される。

図１に示す例では、上蓋部２２は、一次蓋２２１と、二次蓋２２２と、三次蓋２２３とを備える。一次蓋２２１、二次蓋２２２および三次蓋２２３は、図１中の下側から上側に向かってこの順で積層される。底蓋部２３も、上蓋部２２と同様に、一次蓋２３１と、二次蓋２３２と、三次蓋２３３とを備える。一次蓋２３１、二次蓋２３２および三次蓋２３３は、図１中の上側から下側に向かってこの順で積層される。

キャスク構造体１２の内部空間１０、すなわち、キャスク胴部２１の内側の空間は、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状である。換言すれば、内部空間１０の長手方向に垂直な断面は、中心軸Ｊ１を中心とする略円形である。キャスク構造体１２の内部空間１０には、原子炉にて使用された複数の燃料集合体９が収容される。各燃料集合体９は、図１中の上下方向（すなわち、長手方向）に延びる略柱状である。燃料集合体９は、例えば、略四角柱状である。

キャスク構造体１２の内部空間１０は、複数の燃料集合体９が互いに接触しないように、上記長手方向に延びるバスケット７により仕切られている。バスケット７の平面視における形状（すなわち、図１中の上側または下側から見た形状）は、略格子状である。換言すれば、バスケット７は、格子状に配置された長手方向に延びる複数の収容部７１のそれぞれに、燃料集合体９を収容可能である。各収容部７１は、例えば、長手方向の両端部が開口する略四角柱状の空間である。収容部７１の長手方向の長さは、燃料集合体９の長手方向の長さよりも長い。

バスケット７および複数の燃料集合体９は、キャスク構造体１２の内部空間１０に収容される被収容物である。バスケット７および複数の燃料集合体９は、キャスク構造体１２の内面には固定されていない。

内部緩衝部１３は、キャスク構造体１２の内部空間１０において、内部空間１０に収容される被収容物と、２つのキャスク端部２２，２３（すなわち、上蓋部２２および底蓋部２３）のうち少なくとも一方のキャスク端部との間に配置される。図１に示す例では、当該被収容物と上蓋部２２との間、および、当該被収容物と底蓋部２３との間に、内部緩衝部１３が配置される。換言すれば、２つの内部緩衝部１３は、バスケット７の上側および下側に配置される。

２つの内部緩衝部１３の構造は、互いに略同様である。各内部緩衝部１３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状または略円柱状である。各内部緩衝部１３は、キャスク構造体１２の内部空間１０の長手方向に垂直な断面の略全面に亘って設けられる。内部緩衝部１３は、変形可能な部材である。内部緩衝部１３は、例えば、多孔質金属製である。換言すれば、内部緩衝部１３は、内部に空隙を有する金属製の部材である。内部緩衝部１３は、例えば、発泡金属製であってもよく、ハニカム構造を有する金属製の部材であってもよい。図１に示す例では、内部緩衝部１３は、発泡アルミニウム製であり、塑性変形可能である。キャスク構造体１２に燃料集合体９が収容された状態では、内部空間１０は比較的高温であるため、内部緩衝部１３は、比較的高い耐熱性を有する材料により形成されることが好ましい。

バスケット７の上側に位置する内部緩衝部１３は、バスケット７の長手方向の上側の端面である上端面、および、複数の収容部７１の長手方向上端部の開口と、長手方向に対向する。図１に示す例では、当該内部緩衝部１３は、バスケット７の上端面と接触する。バスケット７の下側に位置する内部緩衝部１３は、バスケット７の長手方向の下側の端面である下端面、および、複数の収容部７１の長手方向下端部の開口と、長手方向に対向する。図１に示す例では、当該内部緩衝部１３は、バスケット７の長手方向の下端面と接触する。

バスケット７の上側に位置する内部緩衝部１３は、上蓋部２２の下面に予め固定されている。そして、上蓋部２２がキャスク胴部２１に取り付けられる際に、当該内部緩衝部１３がキャスク胴部２１の内側（すなわち、内部空間１０）に配置される。バスケット７の下側に位置する内部緩衝部１３は、底蓋部２３の上面に予め固定されている。そして、底蓋部２３がキャスク胴部２１に取り付けられる際に、当該内部緩衝部１３がキャスク胴部２１の内側（すなわち、内部空間１０）に配置される。

上蓋部２２および底蓋部２３がキャスク胴部２１に取り付けられる前の状態では、上蓋部２２に固定された内部緩衝部１３の長手方向の厚さ（すなわち、図１中の上下方向の厚さ）は、図１に示すバスケット７の上端面と上蓋部２２の下面との間の長手方向の距離よりも大きい。また、底蓋部２３に固定された内部緩衝部１３の長手方向の厚さは、図１に示すバスケット７の下端面と底蓋部２３の上面との間の長手方向の距離よりも大きい。

キャスク胴部２１への上蓋部２２および底蓋部２３の取り付けは、上述のように、例えばボルト締めにより行われる。ボルトが締め込まれて上蓋部２２および底蓋部２３がキャスク胴部２１に固定される際には、上側の内部緩衝部１３は、バスケット７の上端面に押しつけられて塑性変形し、複数の収容部７１の内部へと突出する。また、下側の内部緩衝部１３は、バスケット７の下端面に押しつけられて塑性変形し、バスケット７の下端面から複数の収容部７１の内部へと突出する。換言すれば、各内部緩衝部１３は、バスケット７の端面から複数の収容部７１の内部へとそれぞれ突出する複数の突出部１３１を含む。突出部１３１は、好ましくは、収容部７１の内部において、燃料集合体９の長手方向の端部に接触する。

以上に説明したように、キャスク１は、キャスク構造体１２と、変形可能な内部緩衝部１３とを備える。キャスク構造体１２は、筒状のキャスク胴部２１と、２つのキャスク端部２２，２３（すなわち、上蓋部２２および底蓋部２３）とを含む。上蓋部２２および底蓋部２３は、キャスク胴部２１の長手方向の両側の開口を閉塞する。内部緩衝部１３は、キャスク構造体１２の内部空間１０において、内部空間１０に収容される被収容物と上蓋部２２との間、および、当該被収容物と底蓋部２３との間に配置される。

このように、キャスク１では、被収容物と上蓋部２２との間に内部緩衝部１３が配置されているため、被収容物の上側の隙間（すなわち、被収容物の上端と被収容物の上側に位置する構造との間の長手方向における距離であり、以下、「ギャップ」という。）が小さくなる。したがって、キャスク１が万一落下した場合であっても、キャスク１と地面等との衝突よりも遅れて被収容物がキャスク１の内面に衝突することにより生じる遅れ落下衝撃を、簡素な構造にて緩和することができる。また、キャスク１が万一落下した場合、被収容物は、上蓋部２２に直接的に衝突することなく、内部緩衝部１３に衝突する。内部緩衝部１３は、被収容物との衝突により塑性変形することにより、上蓋部２２に加わる衝撃を緩和することができる。

また、キャスク１では、被収容物と底蓋部２３との間に内部緩衝部１３が配置されているため、被収容物の下側のギャップも小さくなる。したがって、キャスク１が万一落下した場合であっても、上述の遅れ落下衝撃を簡素な構造にて緩和することができる。また、キャスク１が万一落下した場合、被収容物は、底蓋部２３に直接的に衝突することなく、内部緩衝部１３に衝突する。内部緩衝部１３は、被収容物との衝突により塑性変形することにより、底蓋部２３に加わる衝撃を緩和することができる。

このように、キャスク１が万一落下した場合であっても、上蓋部２２および底蓋部２３に加わる衝撃を内部緩衝部１３により緩和することにより、キャスク１の遮蔽機能および密封機能が損なわれることを防止または抑制することができる。また、キャスク１の内面との衝突による被収容物（すなわち、バスケット７および燃料集合体９の少なくとも一方）の破損も防止または抑制することができる。

キャスク１では、被収容物（例えば、バスケット７）の温度が上昇して長手方向に熱膨張するときには、内部緩衝部１３が被収容物により上蓋部２２または底蓋部２３に向かって押圧されて塑性変形する。このため、熱膨張が阻害されて被収容物が破損することを防止することができる。

キャスク１では、内部緩衝部１３は、内部空間１０に収容される被収容物と、上蓋部２２および底蓋部２３のうち少なくとも一方の部位との間に配置されていればよい。換言すれば、内部緩衝部１３は、２つのキャスク端部２２，２３のうち少なくとも一方のキャスク端部と被収容物との間に配置される。これにより、キャスク１が万一落下した場合であっても、上述の遅れ落下衝撃を簡素な構造にて緩和することができる。その結果、キャスク１の遮蔽機能および密封機能が損なわれることを防止または抑制することができる。また、キャスク１の内面との衝突による被収容物（すなわち、バスケット７および燃料集合体９の少なくとも一方）の破損も防止または抑制することができる。

キャスク１では、上述の少なくとも一方のキャスク端部は、キャスク胴部２１に着脱自在に取り付けられるキャスク蓋部である。また、内部緩衝部１３は、当該キャスク蓋部に固定されている。このため、当該キャスク蓋部をキャスク胴部２１に取り付けることにより、内部緩衝部１３を、キャスク構造体１２の内部空間１０の所定位置に容易に配置することができる。図１に示す例では、被収容物の上側および下側の双方の内部緩衝部１３を、内部空間１０のそれぞれの所定位置に容易に配置することができる。

上述のように、キャスク１の被収容物は、長手方向に延びる収容部７１に燃料集合体９を収容可能なバスケット７を含む。そして、内部緩衝部１３は、バスケット７の長手方向の端面、および、収容部７１の長手方向端部の開口と長手方向に対向する。これにより、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃を緩和することができる。その結果、キャスク１の遮蔽機能および密封機能が損なわれることを、より一層抑制または防止することができる。また、キャスク１の内面との衝突によるバスケット７および燃料集合体９の破損を防止または抑制することができる。

内部緩衝部１３は、好ましくは、バスケット７の長手方向の端面に接触する。これにより、バスケット７による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１の内面との衝突によるバスケット７の破損を、より一層防止または抑制することができる。

内部緩衝部１３は、好ましくは、バスケット７の端面から収容部７１の内部へと突出する突出部１３１を含む。これにより、燃料集合体９による遅れ落下衝撃を、より一層緩和することができる。また、キャスク１の内面との衝突による燃料集合体９の破損を、より一層抑制または防止することができる。

突出部１３１は、好ましくは、収容部７１の内部において、燃料集合体９の長手方向の端部に接触する。これにより、燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１の内面との衝突による燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。

上述のように、内部緩衝部１３は、キャスク構造体１２の内部空間１０の長手方向に垂直な断面の全面に亘って設けられる。これにより、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１の内面との衝突によるバスケット７および燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。なお、内部緩衝部１３は、内部空間１０の上記断面において、厳密に全面に亘って設けられる必要はなく、実質的に全面に亘って設けられていればよい。これにより、上述と同様に、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができるとともに、バスケット７および燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。

キャスク１では、内部緩衝部１３は多孔質金属製である。これにより、内部緩衝部１３の製造および内部空間１０への設置を容易とすることができる。また、被収容物の長手方向の長さの変更等により上述のギャップが変更になった場合であっても、例えば、内部緩衝部１３の長手方向の厚さを変更するだけで容易に対応することができる。上述のように、内部緩衝部１３は発泡金属製である。このため、内部緩衝部１３の製造および内部空間１０への設置をさらに容易とすることができる。図１に示す例では、内部緩衝部１３は発泡アルミニウム製である。これにより、内部緩衝部１３の落下衝撃吸収性能を、キャスク１の長手方向端部に外装される木材製の上記緩衝構造体の落下衝撃吸収性能とおよそ同等とすることができる。

図２は、第２の実施の形態に係るキャスク１ａの上端部を示す縦断面図である。キャスク１ａでは、図１に示す内部緩衝部１３に代えて、構造が異なる内部緩衝部１３ａが内部空間１０に配置される。キャスク１ａの他の構成は、図１に示すキャスク１とおよそ同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。

内部緩衝部１３ａは、複数の緩衝要素１３２を備える。図３は、１つの緩衝要素１３２を拡大した斜視図である。他の緩衝要素１３２は、図３に示す緩衝要素１３２と略同様の構造を有する。各緩衝要素１３２は、例えば、筒状（すなわち、管状）である。各緩衝要素１３２は、金属製の塑性変形可能な部材である。図３に示す例では、緩衝要素１３２は、長手方向に延びる略円筒状である。緩衝要素１３２の形状は、様々に変更されてよい。緩衝要素１３２は、例えば、長手方向の一方側から他方側に向かうに従って直径が漸次増大または減少する略円筒状（すなわち、略円錐台筒状）であってもよい。

図２に示すキャスク１ａでは、図１に示すキャスク１と同様に、内部緩衝部１３ａが、内部空間１０に収容される被収容物と、上蓋部２２および底蓋部２３（図１参照）のうち少なくとも一方の部位との間に配置される。換言すれば、内部緩衝部１３ａは、２つのキャスク端部２２，２３のうち少なくとも一方のキャスク端部と被収容物との間に配置される。これにより、被収容物の上側および下側の少なくとも一方におけるギャップが小さくなるため、被収容物による遅れ落下衝撃を、簡素な構造にて緩和することができる。その結果、キャスク１ａの遮蔽機能および密封機能が損なわれることを防止または抑制することができる。

また、キャスク１ａが万一落下した場合、被収容物は内部緩衝部１３ａの複数の緩衝要素１３２に衝突する。複数の緩衝要素１３２は、被収容物との衝突により長手方向に潰れる（すなわち、塑性変形する）。これにより、上蓋部２２または底蓋部２３に加わる衝撃を緩和することができる。その結果、キャスク１ａの内面との衝突による被収容物（すなわち、バスケット７および燃料集合体９の少なくとも一方）の破損も防止または抑制することができる。

キャスク１ａでは、被収容物（例えば、バスケット７）の温度が上昇して長手方向に熱膨張するときには、内部緩衝部１３ａが被収容物により上蓋部２２または底蓋部２３に向かって押圧されて塑性変形する。このため、熱膨張が阻害されて被収容物が破損することを防止することができる。

キャスク１ａでは、内部緩衝部１３ａの複数の緩衝要素１３２は、上蓋部２２または底蓋部２３に固定されている。このため、上蓋部２２または底蓋部２３をキャスク胴部２１に取り付けることにより、内部緩衝部１３ａを、キャスク構造体１２の内部空間１０の所定位置に容易に配置することができる。

内部緩衝部１３ａの複数の緩衝要素１３２は、バスケット７の長手方向の端面、および、収容部７１の長手方向端部の開口と長手方向に対向する。これにより、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃を緩和することができる。また、キャスク１ａの内面との衝突によるバスケット７および燃料集合体９の破損を防止または抑制することができる。

内部緩衝部１３ａの一部の緩衝要素１３２は、好ましくは、バスケット７の長手方向の端面に接触する。これにより、バスケット７による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１ａの内面との衝突によるバスケット７の破損を、より一層防止または抑制することができる。

内部緩衝部１３ａの一部の緩衝要素１３２は、バスケット７の端面から収容部７１の内部へと突出する。換言すれば、内部緩衝部１３ａは、バスケット７の端面から収容部７１の内部へと突出する突出部を含む。これにより、燃料集合体９による遅れ落下衝撃を、より一層緩和することができる。また、キャスク１ａの内面との衝突による燃料集合体９の破損を、より一層抑制または防止することができる。収容部７１の内部に突出する緩衝要素１３２は、好ましくは、燃料集合体９の長手方向の端部に接触する。これにより、燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１ａの内面との衝突による燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。

内部緩衝部１３ａの複数の緩衝要素１３２は、キャスク構造体１２の内部空間１０の長手方向に垂直な断面の実質的に全面に亘って設けられる。これにより、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１ａの内面との衝突によるバスケット７および燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。

図４は、第３の実施の形態に係るキャスク１ｂの上端部を示す縦断面図である。キャスク１ｂでは、図１に示す内部緩衝部１３に代えて、構造が異なる内部緩衝部１３ｂが内部空間１０に配置される。キャスク１ｂの他の構成は、図１に示すキャスク１とおよそ同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。

内部緩衝部１３ｂは、対向部材１３３と、弾性部材１３４とを備える。対向部材１３３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状または略円柱状の部材である。対向部材１３３は、キャスク構造体１２の内部空間１０の被収容物と長手方向に対向する。弾性部材１３４は、対向部材１３３と上蓋部２２または底蓋部２３（図１参照）との間に配置される。弾性部材１３４は、対向部材１３３に固定されている複数の弾性要素１３５を備える。図４に示す例では、各弾性要素１３５は、例えば、金属製のコイルバネであり、下端部が対向部材１３３の上面に固定されている。各弾性要素１３５の上端部は、上蓋部２２の下面に固定されている。弾性要素１３５は、長手方向に弾性変形可能である。弾性要素１３５は、長手方向に圧縮された状態である。弾性要素１３５は、コイルバネには限定されず、例えば、板バネであってもよい。

キャスク１ｂでは、図１に示すキャスク１と同様に、内部緩衝部１３ｂが、内部空間１０に収容される被収容物と、上蓋部２２および底蓋部２３（図１参照）のうち少なくとも一方の部位との間に配置される。換言すれば、内部緩衝部１３ｂは、２つのキャスク端部２２，２３のうち少なくとも一方のキャスク端部と被収容物との間に配置される。これにより、被収容物の上側および下側の少なくとも一方におけるギャップが小さくなるため、被収容物による遅れ落下衝撃を緩和することができる。その結果、キャスク１ｂの遮蔽機能および密封機能が損なわれることを、簡素な構造にて防止または抑制することができる。

また、キャスク１ｂが万一落下した場合、被収容物は内部緩衝部１３ｂの対向部材１３３に衝突し、弾性部材１３４の複数の弾性要素１３５が長手方向に弾性変形する。これにより、上蓋部２２または底蓋部２３に加わる衝撃を緩和することができる。その結果、キャスク１ｂの内面との衝突による被収容物（すなわち、バスケット７および燃料集合体９の少なくとも一方）の破損も防止または抑制することができる。

キャスク１ｂでは、上述のように、内部緩衝部１３ｂが、被収容物と長手方向に対向する端面を有する対向部材１３３と、対向部材１３３と上記少なくとも一方のキャスク端部との間に配置されて長手方向に弾性変形可能な弾性部材１３４とを備える。このため、被収容物（例えば、バスケット７）の温度が上昇して長手方向に熱膨張するときには、内部緩衝部１３ｂが被収容物により上蓋部２２または底蓋部２３に向かって押圧され、弾性部材１３４が弾性変形して対向部材１３３が上蓋部２２または底蓋部２３に向かって長手方向に移動する。これにより、熱膨張が阻害されて被収容物が破損することを防止することができる。また、被収容物の温度が低下して長手方向に収縮するときには、弾性部材１３４の復元力により、対向部材１３３が上蓋部２２または底蓋部２３から離れる方向に向かって長手方向に移動する。このため、被収容物の上側または下側におけるギャップを小さい状態で維持することができる。これにより、被収容物による遅れ落下衝撃を緩和することができる。換言すれば、内部緩衝部１３ｂは、被収容物の熱変形に容易に対応することができる。

キャスク１ｂでは、内部緩衝部１３ｂの複数の弾性要素１３５は、上蓋部２２または底蓋部２３に固定されており、対向部材１３３は、複数の弾性要素１３５に固定されている。このため、上蓋部２２または底蓋部２３をキャスク胴部２１に取り付けることにより、内部緩衝部１３ｂを、キャスク構造体１２の内部空間１０の所定位置に容易に配置することができる。

内部緩衝部１３ｂの対向部材１３３は、バスケット７の長手方向の端面、および、収容部７１の長手方向端部の開口と長手方向に対向する。これにより、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃を緩和することができる。また、キャスク１ｂの内面との衝突によるバスケット７および燃料集合体９の破損を防止または抑制することができる。

内部緩衝部１３ｂの対向部材１３３は、好ましくは、バスケット７の長手方向の端面に接触する。これにより、バスケット７による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１ｂの内面との衝突によるバスケット７の破損を、より一層防止または抑制することができる。内部緩衝部１３ｂでは、弾性部材１３４が弾性変形することにより、対向部材１３３とバスケット７の上記端面との接触状態を、バスケット７の温度変化に関わらず維持することができる。

対向部材１３３は、バスケット７の端面から収容部７１の内部へと突出する突出部を含んでいてもよい。これにより、燃料集合体９による遅れ落下衝撃を、より一層緩和することができる。また、キャスク１ｂの内面との衝突による燃料集合体９の破損を、より一層抑制または防止することができる。当該突出部は、好ましくは、燃料集合体９の長手方向の端部に接触する。これにより、燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１ｂの内面との衝突による燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。

内部緩衝部１３ｂの対向部材１３３は、キャスク構造体１２の内部空間１０の長手方向に垂直な断面の実質的に全面に亘って設けられる。これにより、バスケット７および燃料集合体９による遅れ落下衝撃をさらに緩和することができる。また、キャスク１ｂの内面との衝突によるバスケット７および燃料集合体９の破損を、さらに抑制または防止することができる。

上述のキャスク１，１ａ，１ｂでは、様々な変更が可能である。

例えば、内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂは、必ずしも上蓋部２２または底蓋部２３に固定される必要はなく、上蓋部２２および底蓋部２３から独立した部材であってもよい。また、内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂは、内部空間１０の長手方向に垂直な断面のうち一部のみに設けられていてもよい。

内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂでは、バスケット７の端面から収容部７１の内部へと突出する突出部は、例えば、上蓋部２２と被収容物との間に配置される内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂのみに設けられてもよい。内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂには、当該突出部は必ずしも設けられなくてもよい。また、内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂは、バスケット７の端面と非接触であってもよい。さらに、内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂは、バスケット７の端面のみと長手方向に対向してもよく、バスケット７の収容部７１のみと長手方向に対向してもよい。

上述の被収容物は、必ずしも、燃料集合体９およびバスケット７を含む必要はなく、様々な物が含まれてよい。

内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂは、被収容物と上蓋部２２との間のみに配置されてもよく、被収容物と底蓋部２３との間のみに配置されてもよい。内部緩衝部の構造は、上述の内部緩衝部１３，１３ａ，１３ｂの構造には限定されず、様々に変更されてよい。

キャスク構造体１２の構造も、様々に変更されてよい。例えば、キャスク胴部２１に取り付けられる底蓋部２３に代えて、キャスク胴部２１と一繋がりの部材であるキャスク端部が設けられてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ，１ｂ キャスク
７ バスケット
９ 燃料集合体
１０ 内部空間
１２ キャスク構造体
１３，１３ａ，１３ｂ 内部緩衝部
２１ キャスク胴部
２２ 上蓋部
２３ 底蓋部
３１ 突出部
７１ 収容部
１３３ 対向部材
１３４ 弾性部材

Claims (8)

1. 燃料集合体を収容可能なキャスクであって、
   筒状のキャスク胴部と、前記キャスク胴部の長手方向の両側の開口を閉塞する２つのキャスク端部と、を含むキャスク構造体と、
   前記キャスク構造体の内部空間において、前記内部空間に収容される被収容物と、前記２つのキャスク端部のうち少なくとも一方のキャスク端部との間に配置される変形可能な内部緩衝部と、
   を備えることを特徴とするキャスク。
2. 請求項１に記載のキャスクであって、
   前記被収容物が、前記長手方向に延びる収容部に燃料集合体を収容可能なバスケットを含み、
   前記内部緩衝部が、前記バスケットの前記長手方向の端面、および、前記収容部の前記長手方向端部の開口と前記長手方向に対向することを特徴とするキャスク。
3. 請求項２に記載のキャスクであって、
   前記内部緩衝部が、前記バスケットの前記端面に接触することを特徴とするキャスク。
4. 請求項２または３に記載のキャスクであって、
   前記内部緩衝部が、前記バスケットの前記端面から前記収容部の内部へと突出する突出部を含むことを特徴とするキャスク。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のキャスクであって、
   前記内部緩衝部が、前記キャスク構造体の前記内部空間の前記長手方向に垂直な断面の全面に亘って設けられることを特徴とするキャスク。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のキャスクであって、
   前記少なくとも一方のキャスク端部が、前記キャスク胴部に着脱可能に取り付けられるキャスク蓋部であり、
   前記内部緩衝部が、前記キャスク蓋部に固定されていることを特徴とするキャスク。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のキャスクであって、
   前記内部緩衝部が、多孔質金属製であることを特徴とするキャスク。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載のキャスクであって、
   前記内部緩衝部が、
   前記被収容物と前記長手方向に対向する端面を有する対向部材と、
   前記対向部材と前記少なくとも一方のキャスク端部との間に配置されて前記長手方向に弾性変形可能な弾性部材と、
   を備えることを特徴とするキャスク。

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