JP2020173206A - 放射性物質輸送容器の緩衝体 - Google Patents

Abstract

【課題】温度による影響を受けにくい緩衝体を提供する。【解決手段】緩衝体は、放射性物質輸送容器に取り付けられる。緩衝体は、コア材を備える。コア材は、中空材３１が一かたまりにされている。中空材３１は、金属材料又はセラミック材料からなる。【選択図】図２

Description

本発明は、放射性物質が収容される容器に取り付けられる緩衝体に関する。

放射性物質は、キャスクと呼ばれる金属製の容器に収容される。キャスクに収容された放射性物質は、放射性物質貯蔵施設等へ輸送される。放射性物質を輸送するとき、キャスクに緩衝体が取り付けられる。緩衝体により、輸送時の落下等によるキャスクの衝撃力を低減することができる。

特許文献１には、木材又は木質ボードが充填された緩衝体が開示されている。特許文献２には、樹脂を用いた緩衝体が開示されている。

特開２００４−３０９２３５号公報 特開２０１８−１６５５５３号公報

木材および樹脂の衝撃吸収性能は、温度に依存する。高温下では、木材および樹脂が柔らかくなるため一定の衝撃吸収性能を発揮するためには変形量を確保する必要があり、したがって緩衝体のサイズが大きくなる。そのため、緩衝体の周囲温度が高くなった場合、緩衝体のサイズが十分でないと、輸送容器に要求される９ｍ落下事象において放射性物質輸送容器本体が落下床面に衝突する可能性があり、放射性物質輸送容器本体が受ける衝撃加速度が大きくなる。例えば、放射性物質輸送容器内で放射性物質が発熱した場合、放射性物質輸送容器に取り付けられた緩衝体の温度が上昇することがある。この場合、緩衝体の変形量が大きくなり想定していた緩衝機能が得られないおそれがある。

本発明は、温度による影響を受けにくい放射性物質輸送容器の緩衝体を提供することを目的とする。

本発明の放射性物質輸送容器の緩衝体は、放射性物質輸送容器に取り付けられる緩衝体であって、内部に空間を有する複数の中空材が一かたまりにされたコア材を備え、前記中空材は、金属材料又はセラミック材料からなる。

本発明によると、温度による影響を受けにくい放射性物質輸送容器の緩衝体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る緩衝体が放射性物質輸送容器に取り付けられた状態を示す模式図である。 図１に示す緩衝体の一部の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る緩衝体の一部の斜視図である。 ハニカム構造を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る緩衝体の一部の斜視図である。 図５に示す緩衝体の一部の断面図（図５のV-V線に沿った断面図）である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る緩衝体の一部の斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る緩衝体の一部の斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る緩衝体の一部の斜視図である。 変形例に係る緩衝体の中空材の断面図である。

〔第１実施形態〕
図１に、円筒状である放射性物質輸送容器１０を縦にした状態を示している。放射性物質輸送容器１０を縦にした状態とは、放射性物質輸送容器１０の円筒軸方向が鉛直方向に沿って配置された状態である。放射性物質輸送容器１０の一端部には、緩衝体１が取り付けられている。放射性物質輸送容器１０の他端部には、緩衝体２が取り付けられている。図１では、緩衝体１および緩衝体２にハッチングを付している。以下において、放射性物質輸送容器を「キャスク」と称することがある。また、以下においては、緩衝体１および緩衝体２を同様な構成として述べる。

緩衝体１は、複数のコア材２Ａ（２１、２２、２３、２４、２５、２６）を有する。コア材２１およびコア材２６は、放射性物質輸送容器の端部の周囲に配置される。

図２は、コア材２Ａの一部を示している。コア材２Ａは、複数の中空材３１を有する。中空材３１は、円筒状の部材である。中空材３１は、内部に空間３１ａを有する。空間３１ａは、中空材３１の円筒部３１ｂにより形成されている。空間３１ａは、中空材３１の軸方向に延在している。本発明において、中空材とは、内部に空間を有する部材である。この空間は、中空材の断面視又は中空材を軸方向から視たとき、その構成部材により形成された空間である。

複数の中空材３１は、各々の軸方向が平行になるように束ねられている。複数の中空材３１は、最密に配列されている。複数の中空材３１が最密に配列されているとは、隣り合う中空材３１と中空材３１との隙間が最も小さい状態で並んでいることである。図２には、隣り合う中空材３１同士が外接した最密状態を示している。

隣り合う中空材３１はろう付けされている。複数の中空材３１は、最密に配列された状態で一かたまりになっている。

図２において、ｘ₁方向は、中空材３１の軸方向に平行な方向である。ｙ₁方向およびｚ₁方向は、中空材３１の軸方向に垂直な方向である。

コア材２Ａがｘ₁方向の衝撃を受けた場合、複数の中空材３１が座屈する。コア材２Ａがｙ₁方向又はｚ₁方向の衝撃を受けた場合、中空材３１の円筒部３１ｂが空間３１ａに向かって変形する。ｙ₁方向とｚ₁方向の強度は同じである。
ｘ₁方向の強度は、ｙ₁方向およびｚ₁方向の強度より大きい。コア材２Ａは、２種類の衝撃吸入性能を有する。

緩衝体の設計を行う場合、コア材の許容変形量（キャスク１０の本体が床面に衝突しないコア材の変形量）の範囲で、衝撃加速度を可能な限り小さくすることが求められる。すなわち、コア材の強度が低い場合は衝撃加速度を小さくすることができるが、キャスクの落下エネルギーを吸収するためには大きな変形量を確保する必要がある。一方、コア材の強度が高い場合は変形量を小さくすることができるが、衝撃加速度が大きくなる。両者のバランスをとって、コア材の方向と領域を最適化する設計を行うことができる。

コア材２１は、図１に示すように、キャスク１０の端部の周囲に沿って配置される。キャスク１０が横にされた状態で落下した場合、コア材２１は、例えば、図１に示すＸ₁方向の大きな衝撃を受ける。Ｘ₁方向は、キャスク１０の軸方向に直交する方向である。この場合、例えば、キャスク１０の本体が床面に衝突しないコア材の変形量で緩衝機能を発揮するために、図２に示す複数の中空材３１の軸方向（強度が大きい方向）が図１に示すＸ₁方向に平行になるように、コア材２１及びコア材２６の方向を調整する。また、コア材２２及びコア材２５の方向、コア材２１とコア材２２の境界の位置、及びコア材２６とコア材２５の境界の位置を、許容変形量を満足し、且つ衝撃加速度を最小化できるように調整する。

キャスク１０が図１に示すＹ₁方向に落下した場合、コア材２３は図１に示すＹ₁方向に大きな衝撃を受ける。Ｙ₁方向は、キャスク１０の軸方向と平行である。この場合、例えば、キャスク１０の本体が床面に衝突しないコア材の変形量の範囲で衝撃吸入性能を発揮するために、図２に示す複数の中空材３１の軸方向（強度が大きい方向）が図１に示すＹ₁方向に平行になるように、コア材２３及びコア材２４の方向を調整する。また、コア材２２及びコア材２５の方向、コア材２２とコア材２３の境界の位置、及びコア材２４とコア材２５の境界の位置を、許容変形量を満足し、且つ衝撃加速度を最小化できるように調整する。

図２に示す中空材３１は、金属材料又はセラミック材料からなる。金属材料は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、炭素鋼である。

既存の緩衝体には、木材又は樹脂が用いられている。緩衝体が衝撃を受けたとき、木材および樹脂は圧潰又は圧縮する。木材および樹脂の圧潰特性（圧縮特性）は、温度に依存する。また、木材の圧潰特性は、木材の含水率に依存する。

電力中央研究所報告（白井 孝治、他２名、電力中央研究所報告 研究報告Ｎ08074、緩衝材用木材の圧潰特性評価 −温度(80℃以下)とひずみ速度の影響−、財団法人 電力中央研究所）に、木材の圧縮強度の温度依存性が記載されている。
電力中央研究所報告に、５０℃の木材の圧縮強度は、常温の２０℃の木材の圧縮強度に対して２０％〜３５％低いことが記載されている（電力中央研究所報告の図２．２−２）。ここに、木材の含水率が０％の圧縮強度も記載されているが、含水率が０％の木材を使用することは不可能であるため、ここでは含水率が０％の木材の結果を除かれている。
また、７０℃の木材の圧縮強度は、常温の２０℃の木材の圧縮強度に対して１５％〜２４％低いことが記載されている（電力中央研究所報告の表２．２−１）。
また、木材の変形による吸収エネルギーは、「常温（２０℃）の場合に比べ、材種や木目方向、試験体の変形速度によらず、５０℃では８０％〜９０％まで、８０℃では７０％〜８０％まで低下する」と記載されている（電力中央研究所報告、５．結論（３）緩衝材の吸収エネルギーの温度依存性）。

上記のように、高温下では、木材の圧潰特性が低い。キャスクの緩衝体の最高使用温度は数十℃〜１００℃程度であるが、キャスクの緩衝体の使用温度が５０℃以上になると、木材の圧潰特性が常温のそれよりも低くなると考えられる。樹脂の圧縮特性についても、高温下で圧縮特性が低い。
上記より、キャスクの緩衝体の使用温度であっても、高温下では、木材又は樹脂を用いた緩衝体の衝撃吸収性能が低下するおそれがある。

一方、本実施形態の緩衝体１の中空材３１の材質は、金属材料又はセラミック材料である。金属材料およびセラミック材料の強度特性は、キャスクの緩衝体の使用温度で殆ど変化しない。例えば、アルミニウム合金（Ａ３００４−Ｏ、Ａ３００４−Ｈ３４、Ａ３００４−Ｈ３８、Ａ５０５２−Ｏ、Ａ５０５２−Ｈ３４、Ａ５０５２−Ｈ３８、Ａ６０６１−Ｔ６およびＴ６５１）の強度特性は、キャスクの緩衝体の使用温度で殆ど変化しないことが示されている（アルミニウムの組織と性質，軽金属学会，1991年11月25日発行）。ここでの強度特性とは、耐力と引張強さである。引張強さは、耐荷重と同等の性質を有すると考えられる。また、ステンレス鋼、炭素鋼の強度特性も同様にキャスクの緩衝体の使用温度では殆ど変化しない。

上記より、本実施形態では、緩衝体１の周囲の温度が上昇しても、緩衝体１の衝撃吸収性能は殆ど変化しない。そのため、緩衝体１の衝撃吸収性能は、温度による影響を殆ど受けない。また、本実施形態の緩衝体１の衝撃吸収性能の温度依存性は、既存の木材又は樹脂を用いた衝撃吸収性能の温度依存性より小さい。さらに、本実施形態の緩衝体１の中空材３１は吸湿性を有さないため、含水率の温度依存性を考慮しなくてよい。

木材の圧潰特性を考慮すると、本実施形態の中空材３１の材質は、キャスク緩衝体の使用温度で、常温の強度特性に対する強度特性の変化率が１５％以下であるものが好ましい。このような材料として、金属材料およびセラミック材料が挙げられる。また、本実施形態の中空材３１の材質は、延性の大きな金属材料が好ましい。延性の大きな金属材料として、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼および炭素鋼が挙げられる。

以上のように、本実施形態によると以下の効果を奏する。
図１および図２に示すように、緩衝体１のコア材２Ａ（２１、２２、２３、２４、２５、２６）は、複数の中空材３１が一かたまりにされたものである。中空材３１は、金属材料又はセラミック材料からなる。中空材３１の材質は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼又は炭素鋼でもよい。この材質の中空材３１の強度特性は、キャスク緩衝体の使用温度で殆ど変化しない。そのため、緩衝体１の衝撃吸収性能は、キャスク緩衝体の使用温度で殆ど変化しない。言い換えると、緩衝体１の衝撃吸収性能は、温度による影響を受けにくい。

例えば、キャスク１０に収容された放射性物質が発熱することにより、緩衝体１および緩衝体２の温度が高くなっても、緩衝体１および緩衝体２の衝撃吸収性能は殆ど変化しない。

また、木材は、天然素材であるため、強度、密度、含水率等が常に同じではない。そのため、木材を用いた緩衝体では、各領域で、衝撃吸収性能が異なることがある。一方、本実施形態のコア材２Ａは、金属材料又はセラミック材料からなる複数の中空材１３を一かたまりにしたものである。同じ材質および同じ形状の中空材１３は、同じ衝撃吸収性能を有する。そのため、コア材２Ａの衝撃吸収性能はほぼ均一である。

また、コア材２Ａは、図２に示すように、複数の筒状の中空材３１を有する。複数の筒状の中空材３１は、各々の軸方向が平行になるように束ねられている。これにより、コア材２１は、中空材３１の軸方向に平行な方向（ｘ₁方向）の強度Ｐ₁と、中空材３１の軸方向に直交する方向（例えば、ｙ₁方向、ｚ₁方向）の強度Ｑ₁との２種類の異なる強度を有する。Ｐ₁はＱ₁より大きい。そのため、緩衝体１および緩衝体２を設計するとき、コア材２Ａの向きを変えることにより、緩衝体の最適化が可能となる。

具体的には、図２に示す中空材３１の軸方向に直交する方向（例えば、ｙ₁方向、ｚ₁方向）の強度Ｑ₁は中空材３１の軸方向に平行な方向（ｘ₁方向）の強度Ｐ₁より小さい。しかし、この方向の変形量は大きいため、この方向の体積を大きくすることが好ましい。一方、中空材３１の軸方向に平行な方向（ｘ₁方向）の変形量は小さいが、この方向の強度Ｐ₁は中空材３１の軸方向に直交する方向（例えば、ｙ₁方向、ｚ₁方向）の強度Ｑ₁より大きい。これらを考慮して、コア材２Ａ（２１、２２、２３、２４、２５、２６）を組み合わせることにより、衝撃吸収性能と変形量のバランスを考慮した緩衝体の最適化が可能となる。

また、複数の中空材３１がろう付けという簡易な方法で接合されることにより、一かたまりにされている。また、複数の中空材３１が最密に配列された状態で接合されているため、複数の中空材３１の隙間が小さい。そのため、コア材２１の衝撃吸収性能が高い。さらに、本実施形態では、中空材３１が最密状態で、複数の中空材３１が接合されている。そのため、コア材２Ａの衝撃吸収性能が均一である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、コア材１０２Ａの構成である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

図３に、第２実施形態の緩衝体のコア材１０２Ａの一部を示している。コア材１０２Ａは、複数の中空材１３１を有する。

中空材１３１は、六角筒状の部材である。中空材１３１は、内部に空間１３１ａを有する。空間１３１ａは、中空材１３１を軸方向にみたとき、六角筒部１３１ｂにより形成されている。空間１３１ａは、中空材１３１の軸方向に延在している。

複数の中空材１３１は、各々の軸方向が平行になるように配置されている。隣り合う中空材１３１の辺１４１Ａ同士がろう付けされている。複数の中空材１３１は、一かたまりになっている。隣り合う空間１３１ａと空間１３１ａとの間に、ろう付けされた２枚の辺１４１Ａが配置されている。隣り合う中空材１３１と中空材１３１との間に、隙間が形成されていない。

図３において、ｘ₂方向は、中空材１３１の軸方向に平行な方向である。ｙ₂方向、ｚ₂方向およびｖ₂方向は、中空材１３１の軸方向に直交する方向である。ｙ₂方向、ｚ₂方向およびｖ₂方向はそれぞれ六角筒部１３１ｂの６つの各辺に直交する方向である。図３において、ｃ₂およびｄ₂は、ｙ₂方向に平行であり且つ互いに反対の向きである。また、ｅ₂およびｆ₂は、ｚ₂方向に平行であり且つ互いに反対の向きである。ｇ₂およびｈ₂は、ｖ₂方向に平行であり且つ互いに反対の向きである。ｃ₂、ｄ₂、ｅ₂、ｆ₂、ｇ₂およびｈ₂はそれぞれ六角筒部１３１ｂの各辺に直交する。

コア材１０２Ａがｘ₂方向の衝撃を受けた場合、複数の中空材１３１が座屈する。
コア材１０２Ａがｙ₂方向、ｚ₂方向又はｖ₂方向の衝撃を受けた場合、ろう付けされた２つの辺１４１Ａが空間１３１ａに向かって変形する。例えば、コア材１０２Ａがｃ₂、ｄ₂、ｅ₂、ｆ₂、ｇ₂又はｈ₂の衝撃を受けた場合、衝撃を受けた２つの辺１４１Ａが空間１３１ａに向かって変形する。
ｘ₂方向の強度Ｐ₂は、ｙ₂方向、ｚ₂方向およびｖ₂方向の強度Ｑ₂より大きい。ｙ₂方向の強度、ｚ₂方向の強度およびｖ₂方向の強度は同じである。例えば、ｃ₂、ｄ₂、ｅ₂、ｆ₂、ｇ₂、ｈ₂の強度は同じＱ₂である。コア材は、Ｐ₂とＱ₂の２種類の衝撃吸収性能を有する。

六角形の空間が形成されたものとして、図４に示すハニカム構造がある。ハニカム構造は、空間１６１と空間１６１との間に、２枚の板が配置された部分αと、１枚の板だけが配置された部分βとを有する。１枚の板しか配置されていない部分βの強度は、２枚の板が配置されている部分αの強度より小さい。例えば、図４において、ｙ₁₂方向の衝撃（例えば、ｃ₁₂又はｄ₁₂の衝撃）およびｖ₁₂方向の衝撃（例えば、ｇ₁₂、ｈ₁₂の衝撃）は、２枚の板が配置されている部分αおよび１枚の板しか配置されていない部分βの両方が変形する。一方、ｚ₁₂方向の衝撃（例えば、ｅ₁₂、ｆ₁₂の衝撃）は、１枚の板しか配置されていない部分βのみ変形する。そのため、ｙ₁₂方向の強度およびｖ₁₂方向の強度は、ｚ₁₂方向の強度より大きい。このように、ハニカム構造では、衝撃の方向によって、衝撃を吸収する力が異なる。

一方、本実施形態では、図３に示すように、空間１３１ａと空間１３１ａとの間に、２枚の辺１４１Ａが配置されている。そのため、中空材１３１の軸方向に直交する方向（例えば、ｙ₂方向、ｚ₂方向、ｖ₂方向）の強度は、どの方向でもほぼ同じである。

中空材１３１は、第１実施形態の中空材３１と同様に、金属材料又はセラミック材料からなる。

以上のように、第２実施形態の緩衝体の衝撃吸収性能は、第１実施形態の緩衝体１および緩衝体２と同様に、キャスクの使用温度で殆ど変化しない。言い換えると、緩衝体の衝撃吸収性能は、温度による影響を受けにくい。

また、コア材は、図３に示すように、複数の筒状の中空材１３１を有する。複数の筒状の中空材１３１は、各々の軸方向が平行になるように束ねられている。これにより、コア材は、中空材１３１の軸方向に平行な方向（ｘ₂方向）の強度Ｐ₂と、中空材３１の軸方向に直交する方向（例えば、ｙ₂方向、ｚ₂方向、ｖ₂方向）の強度Ｑ₂との２種類の異なる強度を有する。Ｐ₂はＱ₂より大きい。そのため、緩衝体を設計するとき、コア材の向きを変えることにより、緩衝体の最適化が可能となる。

また、本実施形態では、複数の中空材１３１がろう付けという簡易な方法で接合されることにより、一かたまりにされている。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図５および図６を参照しつつ説明する。第３実施形態において第１実施形態と異なる点は、コア材２０２Ａの構成である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

図５に、第３実施形態の緩衝体のコア材２０２Ａの一部を示している。コア材２０２Ａは、複数の第１板２４１と複数の第２板２４２とを有する。第１板２４１は、凹凸が繰り返し形成された板である。第２板２４２は、平板状である。第１板２４１と第２板２４２とが交互に積層されている。

図５には、互いに直交する３つのｘ₃方向、ｙ₃方向およびｚ₃方向を示している。第１板２４１の凹凸は、ｘ₃方向に繰り返し並んでいる。第１板２４１の凹凸は、ｙ₃方向に延在している。第１板２４１と第２板２４２は、ｚ₃方向に積層されている。

第１板２４１と第２板２４２により、中空材が形成されている。例えば、第１板２４１とその上の第２板２４２により、中空材２３１が形成されている。第１板２４１とその下の第２板２４２により、中空材２３２が形成されている。第１板２４１と、第１板２４１の上の第２板２４２と、第１板２４１の下の第２板２４２とにより、中空材２３３が形成されている。

図６に、図５のV−V線に沿った断面図を示している。図６では、ある第１板２４１の上にある第２板を２４２Ｕ（２４２）とし、ある第１板２４１の下にある第２板を２４２Ｌ（２４２）としている。

第１板２４１とその上の第２板２４２Ｕ（２４２）によって、複数の空間２５２ａが形成されている。空間２５２ａは、第１板２４１の凹と第２板２４２Ｕ（２４２）によって形成された空間である。

第１板２４１とその下の第２板２４２Ｌ（２４２）によって、複数の空間２５２ｂが形成されている。空間２５２ｂは、第１板２４１の凸と第２板２４２Ｌ（２４２）とによって形成された空間である。

第２板２４２Ｕ（２４２）と第２板２４２Ｌ（２４２）の間に、空間２５２ａと空間２５２ｂがｘ₃方向に交互に形成されている。空間２５２ａと空間２５２ｂは、第１板２４１により隔てられている。

第２板２４２Ｕ（２４２）と第１板２４１の凸の頂部２４１ａとがろう付けされている。第２板２４２Ｌ（２４２）と第１板２４１の凹の底部２４１ｂとがろう付けされている。他の第１板２４１と第２板２４２もろう付けされている。複数の第１板２４１と複数の第２板２４２は一かたまりになっている。

ｚ₃方向に、複数の空間２５２ａが並んでいる。また、ｚ₃方向に、複数の空間２５２ｂが並んでいる。空間２５２ａおよび空間２５２ｂはｙ₃方向に延在している（図５参照）。

図５において、ａ₃とｂ₃は、ｘ₃方向に平行であり且つ互いに反対の向きである。ｃ₃とｄ₃は、ｙ₃方向に平行であり且つ互いに反対の向きである。ｅ₃とｆ₃は、ｚ₃方向に平行であり且つ互いに反対の向きである。

コア材２０２Ａがｘ₃方向（例えば、ａ₃、ｂ₃）の衝撃を受けた場合、第１板２４１および第２板２４２が、空間２５２ａ又は空間２５２ｂに向かって変形する。
コア材２０２Ａがｙ₃方向（例えば、ｃ₃、ｄ₃）の衝撃を受けた場合、第１板２４１と第２板２４２が変形する。
コア材２０２Ａがｚ₃方向（例えば、ｅ₃、ｆ₃）の衝撃を受けた場合、第１板２４１および第２板２４２が、空間２５２ａ又は空間２５２ｂに向かって変形する。
ｘ₃方向（例えば、ａ₃、ｂ₃）の強度Ｐ₃と、ｙ₃方向（例えば、ｃ₃、ｄ₃）の強度Ｑ₃と、ｚ₃方向（例えば、ｅ₃、ｆ₃）の強度Ｒ₃は異なる。コア材２０２Ａは、Ｐ₃とＱ₃とＲ₃の３種類の衝撃吸収性能を有する。

中空材２３１は、第１実施形態の中空材３１と同様に、金属材料又はセラミック材料からなる。

以上のように、第３実施形態の緩衝体の衝撃吸収性能は、第１実施形態の緩衝体１および緩衝体２と同様に、キャスクの緩衝体の使用温度で殆ど変化しない。言い換えると、緩衝体の衝撃吸収性能は、温度による影響を受けにくい。

また、図５および図６に示すように、コア材２０２Ａに、空間２５２ａおよび空間２５２ｂがｘ₃方向に交互に形成されている。複数の空間２５２ａがｙ₃方向に並んでいる。複数の空間２５２ｂがｙ₃方向に並んでいる。
コア材２０２Ａは、空間２５２ａと空間２５２ｂとが並ぶｘ₃方向（例えば、ａ₃、ｂ₃）の強度Ｐ₃と、空間２５２ａと空間２５２ｂが延在するｙ₃方向（例えば、ｃ₃、ｄ₃）の強度Ｑ₃と、第１板２４１と第２板２４２が積層されたｚ₃方向（例えば、ｅ₃、ｆ₃）の強度Ｒ₃の３種類の異なる衝撃吸収性能を有する。そのため、緩衝体を設計するとき、コア材の向きを変えることにより、緩衝体の最適化が可能となる。

また、本実施形態では、第１板２４１と第２板２４２がろう付けという簡易な方法で接合されている。

〔変形例〕
次に、本発明の第３実施形体の変形例について、図７を参照しつつ説明する。本変形例において第３実施形態と異なる点は、第１板２４１の配置の仕方である。なお、上述した第３実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

図７に、第３実施形態の変形例の緩衝体のコア材２７２ａの一部を示している。図７に、互いに直交する３つのｘ₄方向、ｙ₄方向およびｚ₄方向を示している。

コア材２７２ａは、複数の第１板２４１と複数の第２板２４２とを有する。第１板２４１と第２板２４２が交互に積層されている。第１板２４１と第２板２４２がろう付けされている。図７では、第２板２４２を挟む２枚の第１板２４１Ｓ（２４１）、２４１Ｔ（２４１）において、一方の第１板を２４１Ｓ（２１４）とし、他方の第１板を２４１Ｔ（２１４）としている。一方の第１板２４１Ｓの凹凸は、ｘ₄方向に繰り返し形成されている。他方の第１板２４１Ｔの凹凸は、ｙ₄方向に繰り返し形成されている。第１板２４１Ｓの凹凸が繰り返された方向（ｘ₄方向）と、第１板２４１Ｔの凹凸が繰り返された方向（ｙ₄方向）は、直交している。

一方の第１板２４１Ｓによって形成された空間２５２ａおよび空間２５２ｂは、ｙ₄方向に延在している。他方の第１板２４１Ｔによって形成された空間２５２ａおよび空間２５２ｂは、ｘ₄方向に延在している。空間２５２ａおよび空間２５２ｂの延在する方向は、一段毎に９０°ずれている。

図７において、ａ₄とｂ₄は、ｘ₄方向に平行な方向であり且つ互いに反対の向きである。
ｃ₄とｄ₄は、ｙ₄方向に平行な方向であり且つ互いに反対の向きである。ｅ₄とｆ₄は、ｙ₄方向に平行な方向であり且つ互いに反対の向きである。

ｘ₄方向の強度Ｐ₄（例えば、ａ₄の強度、ｂ₄の強度）と、ｙ₄方向の強度Ｑ₄（例えば、ｃ₄の強度、ｄ₄の強度）とは、ほぼ同じである。ｚ₄方向の強度Ｒ₄（例えば、ｅ₄の強度、ｆ₄の強度）は、ｘ₄方向の強度Ｐ₄およびｙ₄方向の強度Ｑ₄と異なる。
コア材は、Ｐ₄及びＱ₄と、Ｒ₄との２種類の衝撃吸収性能を有する。

以上のように、第３実施形態の変形例の緩衝体の衝撃吸収性能は、第３実施形態の緩衝体と同様に、キャスクの使用温度で殆ど変化しない。言い換えると、緩衝体の衝撃吸収性能は、温度による影響を受けにくい。また、第１板２４１と第２板２４２がろう付けという簡易な方法で接合されている。

また、第２板２４２を挟んだ２枚の第１板２４１Ｓ（２４１）、２４１Ｔ（２４１）において、一方の第１板２４１Ｓの凹凸が繰り返されたｘ₄方向と、他方の第１板２４１Ｔの凹凸が繰り返されたｙ₄方向が、直交している。また、空間２５２ａおよび空間２５２ｂの延在する方向が、一段毎に９０°ずれている。そのため、第１板２４１Ｓの凹凸が繰り返されたｘ₄方向（例えば、ａ₄、ｂ₄）の強度Ｐ₄と、第１板２４１Ｔの凹凸が繰り返されたｙ₄方向（例えば、ｃ₄、ｄ₄）の強度Ｑ₄とがほぼ同じである。この２つの方向は、第１板２４１と第２板２４２が積層されたｚ₄方向に直交する。そのため、コア材は、１)第１板２４１と第２板２４２が積層されたｚ₄方向（例えば、ｅ₄、ｆ₄）の強度Ｒ₄と、２)この積層方向に直交する方向の強度（例えば、ｘ₄方向（例えば、ａ₄、ｂ₄）の強度Ｐ₄、ｙ₄方向（例えば、ｃ₄、ｄ₄）の強度Ｑ₄）との２種類の異なる衝撃吸収性能を有する。また、本変形例では、第３実施形態と同じ第１板２４１と第２板２４２を有しつつ、第１板２４１の向きを変えることにより、積層方向に直交する方向の強度（例えば、ｘ₄方向（例えば、ａ₄、ｂ₄）の強度Ｐ₄およびｙ₄方向（例えば、ｃ₄、ｄ₄）の強度Ｑ₄）をほぼ同じにすることができる。本変形例でも、緩衝体を設計するとき、コア材の向きを変えることにより、緩衝体の最適化が可能となる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について、図８を参照しつつ説明する。第４実施形態において第１実施形態と異なる点は、コア材３０２Ａの構成である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

図８に、第４実施形態の緩衝体のコア材３０２Ａの一部を示している。コア材３０２Ａは、複数の中空材３３１を有する。図８には、互いに直交する３つのｘ₅方向、ｙ₅方向およびｚ₅方向を示している。

中空材３３１は、立方体状の部材である。図８の拡大図に示すように、中空材３３１の内部に空間３３１ａが形成されている。中空材３３１の断面視において、空間３３１ａは、四角部３３１ｂによって閉塞されている。

中空材３３１は、ｘ₅方向、ｙ₅方向およびｚ₅方向に並んでいる。隣り合う中空材３３１の面３４１Ａ同士がろう付けされている。隣り合う中空材３３１と中空材３３１との間に、隙間が形成されていない。複数の中空材３３１は一かたまりになっている。

中空材３３１は、第１実施形態の中空材３１と同様に、金属材料又はセラミック材料からなる。

図８において、ａ₅とｂ₅は、ｘ₅方向に平行な方向である。ｃ₅とｄ₅は、ｙ₅方向に平行な方向である。ｅ₅とｆ₅は、ｚ₅方向に平行な方向である。ａ₅、ｂ₅、ｃ₅、ｄ₅、ｅ₅およびｆ₅はそれぞれ中空材３３１の６つの辺に直交する。

コア材３０２Ａにおいて、ｘ₄方向の強度（例えばａ₅、ｂ₅の強度）と、ｙ₄方向の強度（例えばｃ₅、ｄ₅の強度）と、ｚ₄方向の強度（例えばｅ₅、ｆ₅の強度）とは、同じである。コア材の衝撃吸収性能は、ｘ₅方向、ｙ₅方向およびｚ₅方向の全ての方向で同じである。

以上のように、第４実施形態の緩衝体の衝撃吸収性能は、第１実施形態の緩衝体１および緩衝体２と同様に、キャスクの使用温度で殆ど変化しない。言い換えると、緩衝体の衝撃吸収性能は、温度による影響を受けにくい。

また、コア材３０２Ａは、複数の立方体状の中空材３３１を有する。複数の立方体状の中空材３３１が隙間なく一かたまりになっている。これにより、コア材の衝撃吸収性能は、ｘ₅方向、ｙ₅方向およびｚ₅方向の全ての方向でほぼ同じである。そのため、コア材には、衝撃吸収性能の異方性がない。このコア材を用いることにより、衝撃を受ける方向を特定できない緩衝体を設計することができる。

また、本実施形態では、複数の立方体状の中空材１３１がろう付けという簡易な方法で接合されることにより、一かたまりになっている。

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について、図９を参照しつつ説明する。第５実施形態において第１実施形態と異なる点は、コア材４０２Ａの構成である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。

図９に、第５実施形態の緩衝体のコア材の一部を示している。コア材は、複数の中空材４３１を有する。図９には、互いに直交する３つのｘ₆方向、ｙ₆方向およびｚ₆方向を示している。

中空材４３１は、球状の部材である。図９の拡大図に示すように、中空材４３１の内部に空間４３１ａが形成されている。中空材４３１の断面視において、空間４３１ａは、円部４３１ｂによって閉塞されている。

複数の中空材４３１は最密に配置されている。複数の中空材４３１が最密に配列されているとは、隣り合う中空材４３１の隙間が最も小さい状態で並んでいることである。隣り合う中空材４３１と中空材４３１はろう付けされている。複数の中空材４３１は最密に配置された状態で一かたまりになっている。

図９において、ａ₆とｂ₆は、ｘ₆方向に平行であり、且つ、互いに反対の向きである。ｃ₆とｄ₆は、ｙ₆方向に平行であり、且つ、互いに反対の向きである。ｅ₆とｆ₆は、ｚ₆方向に平行であり、且つ、互いに反対の向きである。

コア材の全方向の衝撃吸収性能がほぼ同じである。例えば、図９に示すｘ₆方向、ｙ₆方向およびｚ₆方向の全ての方向の衝撃吸収性能が同等である。また、図９に示すａ₆、ｂ₆、ｃ₆、ｄ₆、ｅ₆およびｆ₆の衝撃吸収性能が同等である。

中空材３３１は、第１実施形態の中空材３１と同様に、金属材料又はセラミック材料からなる。

以上のように、第５実施形態の緩衝体の衝撃吸収性能は、第１実施形態の緩衝体１および緩衝体２と同様に、キャスクの使用温度で殆ど変化しない。言い換えると、緩衝体の衝撃吸収性能は、温度による影響を受けにくい。

また、コア材４０２Ａは、複数の球状の中空材４３１を有する。複数の球状の中空材４３１は、最密に配置された状態で一かたまりになっている。これにより、コア材の衝撃吸収性能は、ｘ₆方向、ｙ₆方向およびｚ₆方向の全ての方向でほぼ同じである。そのため、コア材には、衝撃吸収性能の異方性がない。このコア材を用いることにより、衝撃を受ける方向を特定できない緩衝体を設計することができる。

また、本実施形態では、複数の球状の中空材３３１がろう付けという簡易な方法で接合されることにより、一かたまりになっている。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記第１〜５実施形態および変形例では、図１に示すように、緩衝体１が複数のコア材を備える。しかし、緩衝体は、１つのコア材から構成されていてもよい。

また、上記第１実施形態では、コア材２Ａが複数の筒状の中空材３１を有し、複数の筒状の中空材３１が全て同じ構成である（図２参照）。しかし、コア材が有する複数の中空材は異なる構成でもよい。例えば、中空材の径が異なってもよい。また、中空材の材質が異なってもよい。第２実施形態、第４実施形態および第５実施形態についても同様である。例えば、材質が異なる中空材を用いることにより、衝撃吸収性能が異なる中空材を組み合わせることができるため、変形量と衝撃加速度を最適な組み合わせにした緩衝材が得られる。第２〜５実施形態および変形例についても同様である。

また、上記第１実施形態では、図２に示すように、複数の筒状の中空材３１が最密に配列されている。しかし、複数の筒状の中空材は最密に配列されていなくてもよい。さらに、上記第５実施形態では、図９に示すように、複数の球状の中空材４３１が最密に配列されている。しかし、複数の球状の中空材は最密に配列されていなくてもよい。

また、上記第１実施形態では、図２に示すように、複数の中空材３１の隙間が均一である。しかし、複数の中空材の隙間が均一でなくてもよい。

また、上記第１実施形態では、複数の中空材３１がろう付けされている。しかし、複数の中空材３１はろう付けされていなくてもよい。例えば、複数の中空材３１が溶接されていてもよい。また、複数の中空材３１が接着剤により接続されていてもよい。第２〜５実施形態および変形例についても同様である。

また、上記第２実施形態では、中空材１３１が六角筒状である。しかし、中空材は、六角筒状以外の角筒状でもよい。例えば、三角筒状でよく、四角筒状でもよい。

また、上記第３実施形態および変形例では、図５〜７に示すように、凹凸が繰り返し形成された第１板２４１と平板状の第２板２４２とが交互に積層されている。しかし、第１板２４１が連続して積層されていてもよい。図１０には、第１板２４１が連続して積層された例を示している。第１板２４１ｇ、第１板２４１ｈ、第１板２４１ｉおよび第１板２４１ｊが順に積層されている。凹凸が一段毎に上下逆に配置されている。具体的には、１番目の第１板２４１ｇと３番目の第１板２４１ｉは、凸が図１０中の上方向に向かっている。２番目の第１板２４１ｈと４番目の第１板２４１ｊは、凸が図１０中の下方向に向かっている。１番目の第１板２４１ｇの凸と２番目の第１板２４１ｈの凸により、１つの空間５５１が形成されている。２番目の第１板２４１ｈの凹と３番目の第１板２４１ｉの凹により、１つの空間５５２が形成されている。３番目の第１板２４１ｉの凸と４番目の第１板２４１ｊの凸により、１つの空間５５１が形成されている。このように２枚の第１板２４１により中空材が形成されていてもよい。

また、上記第３実施形態および変形例では、図５〜７に示すように、第１板２４１に凹凸が形成されている。しかし、凹凸の形状は、図５〜７に示す形状に限定されない。例えば、凹凸が、図５〜７に示す凹凸より幅広又は幅狭でもよい。

１、２ 緩衝体
１０ 放射性物質輸送容器（キャスク）
２Ａ、２１、２２、２３、２４、２５、２６ コア材
３１、１３１、２３１、２３２、２３３、３３１、４３１ 中空材
３１ａ、１３１ａ、２５２ａ、２５２ｂ、３３１ａ、４３１ａ 空間
３１ｂ 円筒部
１３１ｂ 六角筒部
１４１Ａ 辺
２４１、２４１Ｓ、２４１Ｔ、２４１ｇ、２４１ｈ、２４１ｉ、２４１ｊ 第１板
２４１ａ 頂部
２４１ｂ 底部
２４２、２４２Ｕ、２４２Ｌ 第２板
３３１ｂ 四角部
４３１ｂ 円部

Claims (8)

1. 放射性物質輸送容器に取り付けられる緩衝体であって、
   内部に空間を有する複数の中空材が一かたまりにされたコア材を備え、
   前記中空材は、金属材料又はセラミック材料からなることを特徴とする放射性物質輸送容器の緩衝体。
2. 前記空間が一方向に延在している請求項１に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。
3. 前記中空材は、筒状の部材であり、
   前記空間は、前記筒状の部材の軸方向に延在し、
   複数の前記筒状の部材は、各々の軸方向が平行になるように束ねられていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。
4. 前記中空材は、凹凸が繰り返し形成された第１板と、当該第１板と交互に積層された平板状の第２板とを有し、
   前記空間は、前記凹凸が繰り返し形成された方向に直交する方向に延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。
5. 前記第２板を挟む２枚の前記第１板において、一方の前記第１板の凹凸が繰り返し形成された方向は、他方の前記第１板の凹凸が繰り返し形成された方向と直交していることを特徴とする請求項４に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。
6. 前記中空材は、立方体状又は球状であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。
7. 前記複数の中空材がろう付けされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。
8. 前記金属材料は、アルミニウム合金、ステンレス鋼又は炭素鋼であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射性物質輸送容器の緩衝体。

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