JP2022146411A - キャスク - Google Patents

Abstract

【課題】キャスク落下時にキャスクの密封境界部に生じる応力をキャスク密封部付近の構成で低減することができる構造を備えるキャスクを提供する。【解決手段】胴部２と蓋部４を有する放射性物質を収納可能なキャスクであって、胴部２は蓋部４を締結する胴フランジ部３を備え、蓋部４は、一次蓋２１、二次蓋２５、三次蓋２８とを備え、例えば、二次蓋２５と三次蓋２８との間に拘束部材４０Ａが配置され、拘束部材４０Ａは、二次蓋２５が取り付けられる位置における胴フランジ部３の内径以下、かつ、二次蓋２５の外径よりも大きい外径を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、使用済燃料などの放射性物質を収納可能なキャスクに関する。

一般に、原子力発電所等から排出された使用済燃料は、まず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、使用済燃料は、遮へい機能および密封機能を有する収納容器（キャスク）に収められ、中間貯蔵施設または燃料処理施設まで輸送される。キャスクは放射性物資を内包する重量物であることから、取扱い時および輸送時の万一の落下事故においても、所定の遮へい機能および密封機能（以下、単に「安全機能」という）を有することが義務付けられている。

キャスクの万一の落下の例としては、キャスク中心軸が鉛直になる姿勢で落下する垂直落下、キャスク中心軸が水平になる姿勢で落下する水平落下、キャスクの落下点がキャスクの重心を通る鉛直線上になる姿勢で落下するコーナー落下、キャスク中心軸が水平軸と浅い角度をなした姿勢でキャスク底部側から落下したのちにキャスク頭部側で２度目の衝突が生じる傾斜落下事象などがある。

このようにキャスクは様々な姿勢で落下することが想定されるため、キャスクはあらゆる姿勢で落下してもキャスクの安全機能を維持する必要がある。このため、キャスク輸送時および取扱い時には、キャスクの上下端にキャスク用緩衝体を取り付け、落下時の衝撃を緩和させる対策がとられている。キャスク用緩衝体は、落下時の衝撃を限られた変形量内で効率的に吸収しきることが要求される。そのため、衝撃を吸収する材料（衝撃吸収体群）として、木材や発泡材料のように比重が小さく、衝撃吸収能力が大きい材料が採用されることが多い。また、衝撃吸収体群の配置や方向を調整することでより効果的に衝撃を吸収できる構造が採用されている。

ここで、キャスク用緩衝体は、キャスク頭側の胴フランジ部周りを覆うように取付けられる。キャスクの胴フランジ部には、一次蓋と二次蓋、キャスク輸送時には三次蓋までの蓋構造が取り付けられており、胴フランジ部及び蓋構造の境界はキャスクの密封機能を維持する密封境界部となる。前述の通り、キャスク用緩衝体は落下時の衝撃を吸収するものであるが、その際の衝撃荷重はキャスク用緩衝体から胴フランジ部に伝達され、胴フランジ部が変形するとともにキャスクの蓋構造に荷重が伝わり、密封境界部に応力が発生する。このため、キャスクの胴フランジ部、蓋構造および密封境界部は、落下時の衝撃が作用してもキャスクの密封性能を損なわない構造である必要がある。

例えば、特許文献１には、「放射性物質を収納する容器と、容器の開口側に設けられた一次蓋及び二次蓋からなる二重蓋と、を備え、前記二重蓋は、一次蓋の周縁がテーパ面であり、且つその周囲にリング部材を配置し、このリング部材は、容器端部に対して固定されると共にその内側に設けたテーパ面が前記一次蓋のテーパ面に接触することを特徴とする放射性物質格納容器。」が記載されている。
そして、特許文献１には、「リング部材のテーパ面が一次蓋のテーパ面と接触して一次蓋の調心作用と共に一次蓋の径方向のギャップを吸収する。これにより、一次蓋の横ずれが防止される。」と記載されている。

特開２００８-１０７３６２号公報

輸送時のキャスクは前述のようにキャスク用緩衝体をキャスク頭側の胴フランジ部周りを覆うように取り付けることで、キャスク落下時の衝撃を限られた変形量内で効率的に吸収しきる必要がある。ここで、キャスク用緩衝体の変形量が増加してキャスク用緩衝体内部の衝撃吸収体群のひずみが大きくなると、キャスクの胴フランジ部に作用する衝撃荷重が増大し、キャスクの密封性能を維持する密封境界部への荷重も増加する可能性がある。キャスク外周に設置できる緩衝体領域が限られているので、特に水平落下時や傾斜落下時には、胴フランジ部のより先端側から衝撃荷重を受けることで胴フランジ部が変形しやすい荷重条件となる可能性がある。胴フランジ部が変形した場合、胴フランジ部、蓋構造及び密封境界部に生じる応力が高くなる可能性があり、また、蓋による密封性能に影響を与える可能性がある。

この課題を解決するには、キャスク用緩衝体の構造によりキャスク（胴フランジ部）に作用する衝撃荷重を低減することが挙げられる。キャスク用緩衝体をより柔らかい構造にすることで衝撃荷重を低減することができるが、この場合、キャスク用緩衝体そのものの変形量が過大になる可能性がある。そこで、本発明者は、キャスクの胴フランジ部や蓋構造のキャスク密封部付近の構造によって、密封境界部に生じる応力を低減することを検討し、本発明に至ったものである。

特許文献１では、蓋構造外周のリング部材の締め付けによって密封性能を向上している。しかしながら、特許文献１に記載の構成は、主に蓋構造の横ずれを防止するものであり、胴フランジ部と蓋構造の境界である密封境界部に生じる応力の低減については考慮されていない。

本発明は、キャスク落下時にキャスクの密封境界部に生じる応力をキャスク密封部付近の構成で低減することができる構造を備えるキャスクを提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明のキャスクは、特許請求の範囲に記載のように構成したものである。
具体的には、キャスクは、例えば、胴部と蓋部を有する放射性物質を収納可能なキャスクであって、前記胴部は端部に前記蓋部を締結する胴フランジ部を備え、前記蓋部は、一次蓋と、前記一次蓋よりも外側に配置される二次蓋と、前記二次蓋よりも外側に配置される三次蓋とを備え、前記一次蓋と前記二次蓋の間、または、前記二次蓋と前記三次蓋との間に前記胴フランジ部の内面に対応する外周形状を有する拘束部材が配置され、前記一次蓋と前記二次蓋の間に前記拘束部材が配置される場合、前記拘束部材は、前記一次蓋が取り付けられる位置における前記胴フランジ部の内径以下、かつ、前記一次蓋の外径よりも大きい外径を有し、前記二次蓋と前記三次蓋の間に前記拘束部材が配置される場合、前記拘束部材は、前記二次蓋が取り付けられる位置における前記胴フランジ部の内径以下、かつ、前記二次蓋の外径よりも大きい外径を有する。

本発明によれば、キャスク密封部付近に配置した拘束部材がキャスク落下時に胴フランジ部から蓋構造に作用する衝撃荷重を負担して胴フランジ部の変形を抑制（拘束）するため、キャスク落下時にキャスクの密封境界部に生じる応力を低減することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係るキャスクの模式断面図。 キャスクの水平落下の落下姿勢を示す模式断面図。 キャスクの傾斜落下の落下姿勢を示す模式断面図。 本発明の実施形態１におけるキャスクの密封部の構造を示す模式断面図。 本発明の実施形態２におけるキャスクの密封部の構造を示す模式断面図。 本発明の実施形態３におけるキャスクの密封部の構造を示す模式断面図。 本発明の実施形態４におけるキャスクの密封部の構造を示す模式断面図。

本発明の実施形態に係るキャスクは、キャスク落下時にキャスクの密封境界部に生じる応力を、キャスク密封部付近の簡素な構成で低減するようにしたものであり、具体的には、キャスクの胴フランジ部および蓋構造の間に胴フランジ部の変形を拘束する拘束部材を配置するようにしたものである。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、本発明が適用されるキャスクの構成例について説明する。図１は、キャスク１にキャスク用緩衝体１０を設置した状態の模式図断面図である。なお、本発明は、図１に示すキャスク１の構成例に限定されるものではなく、他の構造を有するキャスクにも適用可能である。

図１に示すキャスク１は、原子力発電所から排出される使用済燃料（放射性物質）９を内部に収納して輸送、貯蔵するための容器である。キャスク１は、略円柱形状を有しており、有底円筒状の胴部２と上部開口の胴フランジ部３、胴フランジ部３に取り付けられる蓋部４とを有している。
胴部２の外側には、中性子吸収材６が設けられ、中性子吸収材６を囲んで外筒７が設けられている。
キャスク１は、吊上げ用および固定用として用いられるトラニオン８を胴部２の外側に備えている。

輸送時のキャスク１の胴フランジ部３および蓋部４の外周、また底部５の外周には、落下時の衝撃を吸収するためのキャスク用緩衝体１０が取り付けられている。
キャスク用緩衝体１０は、キャスク１の上下端にボルト等を用いて固定される。胴フランジ部３と蓋部４の周り（上端）、および底部５の周り（下端）にそれぞれ取り付けられるキャスク用緩衝体１０は、同程度の構成要素からなる構造である。
キャスク用緩衝体１０は、中空形状の緩衝体外殻１１により外殻が形成されており、緩衝体外殻１１の片面にはキャスクの端部が収納される緩衝体外殻窪み部１２を有している。緩衝体外殻１１に囲まれた空間内には、木材や発泡材料などの衝撃吸収体群１３が配置されている。
キャスク用緩衝体１０は、キャスク１の垂直落下、水平落下、傾斜落下、コーナー落下等の様々な角度での落下に対して、一定の範囲内で変形することで衝撃を吸収し、キャスク１の胴フランジ部３および蓋部４や底部５への衝撃荷重を緩和する。

図２Ａ～図２Ｂは、キャスク１の落下姿勢を示す模式断面図である。図２Ａに水平落下を示し、図２Ｂに傾斜落下を示す。
図２Ａに示す水平落下とは、キャスク１の中心軸Ｏが水平になる姿勢で落下する落下事象である。図２Ｂに示す傾斜落下とは、キャスク１の中心軸Ｏが水平面と浅い角度をなした姿勢で底部５側から落下した後に、回転運動を伴いながら胴フランジ部３および蓋部４で二度目の衝突が発生する落下する落下事象である。

図２Ａに示すキャスク１が水平に近い姿勢で落下面１００に衝突する水平落下においては、キャスク１の端面（蓋面）１ｕ、１ｓと平行方向の衝撃を吸収する側部に配置される衝撃吸収体群１３によって落下時の衝撃を吸収するが、衝撃荷重はキャスク１の端面に伝播する。

図２Ｂに示すキャスク１の中心軸Ｏが水平面（落下面１００）と浅い角度をなした姿勢で衝突する傾斜落下においては、主にキャスク１の端面（蓋面）１ｕ、１ｓと平行方向の衝撃を吸収する側部に配置される衝撃吸収体群１３によって落下時の衝撃を吸収するが、衝撃荷重はキャスク１の端面に伝播するとともに、図２Ａに示す水平落下よりもキャスク１の端部の先端側に荷重が作用する。

＜＜実施形態１＞＞
実施形態１のキャスク１Ａの構成を、図３を用いて説明する。
図３は、実施形態１におけるキャスク１Ａの密封部の構造を示す模式断面図である。

実施形態１のキャスク１Ａは、図１に示す蓋部４として、一次蓋２１、二次蓋２５及び三次蓋２８を備え、これらの蓋はそれぞれ胴フランジ部３に締結されている。
すなわち、図３に示すように、実施形態１のキャスク１Ａは、胴フランジ部３の内面側の一つ目の段差部に一次蓋２１を備え、一次蓋２１は一次蓋締結ボルト２２によって胴フランジ部３に締結される。また胴フランジ部３と一次蓋２１の接触面には一次蓋シール部材２３が設けられており、一次蓋シール部材２３は胴フランジ部３と一次蓋２１間の気密性を維持する役割を持つ。一次蓋２１は、その内部に使用済燃料から放出される中性子を吸収する中性子吸収部材２４を有している。
キャスク１Ａは、胴フランジ部３の内面側の二つ目の段差部に二次蓋２５を備え、二次蓋２５は二次蓋締結ボルト２６によって胴フランジ部３に締結される。二次蓋２５の外径は一次蓋２１の外径よりも大きい。また、胴フランジ部３と二次蓋２５の接触面には二次蓋シール部材２７が設けられており、二次蓋シール部材２７は胴フランジ部３と二次蓋２５間の気密性を維持する役割を持つ。
キャスク１Ａは、胴フランジ部３の端部（上端）に三次蓋２８を備え、三次蓋２８は三次蓋締結ボルト２９によって胴フランジ部３に締結される。三次蓋２８の外径は二次蓋２５の外径よりも大きい。また、胴フランジ部３と三次蓋２８の接触面には三次蓋シール部材３０が設けられており、三次蓋シール部材３０は胴フランジ部３と三次蓋２８間の気密性を維持する役割を持つ。なお、三次蓋２８はキャスク輸送時の安全性をより確保するために取り付けられ、キャスク保管場所では取り外される。一次蓋２１と二次蓋２５により安全性が十分に確保されている場合、三次蓋２８が取付けられない場合もある。
なお、実施形態１において、一次蓋２１の内部に中性子吸収部材２４を有しているが、それに限定される訳ではなく、二次蓋２５または三次蓋２８が中性子吸収部材２４をその内部に有するようにしてもよい。

加えて、実施形態１のキャスク１Ａでは、二次蓋２５よりも外面側かつ三次蓋２８よりも内面側の位置に、胴フランジ部３の内面に対応する外周形状を有する拘束部材４０Ａが配置されている。実施形態１では円盤状の拘束部材４０Ａが配置されている。拘束部材４０Ａは、胴フランジ部３から蓋構造に作用する衝撃荷重を負担する役割をもつ。また、後述するように、拘束部材４０Ａは、胴フランジ部３の内面に内接することにより胴フランジ部３の内面側への変形を拘束し、胴フランジ部３がキャスク落下時の衝撃により変形することを抑制するものである。蓋構造とは別の部材である拘束部材４０Ａを設けることで蓋構造に衝撃力が加わるのを抑制して蓋構造による密閉度維持を図るようにしている。

実施形態１では、拘束部材４０Ａの外径（直径）は、胴フランジ部３の二次蓋２５を取り付けられる位置（胴フランジ部３の内面側の二つ目の段差部）における胴フランジ部３の内径以下、かつ二次蓋２５の外径よりも大きい形状に成型された構造である。すなわち、拘束部材４０Ａは、胴フランジ部３に内接して隙間がゼロになるように配置、または胴フランジ部３との間に僅かな隙間をもって配置される。後者の場合、拘束部材４０Ａは、胴フランジ部３との間の隙間が、二次蓋２５と胴フランジ部３の間の隙間よりも狭くなるように配置される。

実施形態１では、拘束部材４０Ａは、二次蓋２５や三次蓋２８と分離した構造としている。この分離構造の場合、拘束部材４０Ａは、ボルト等を用いて胴フランジ部３の内面側に固定してもよい。また、キャスク軸方向の自由度のみを拘束するために、拘束部材４０Ａを二次蓋２５の外面側、または三次蓋２８の内面側にボルト等を用いて結合してもよい。拘束部材４０Ａを二次蓋２５や三次蓋２８と分離した構造とした場合には、拘束部材４０Ａを介して二次蓋２５や三次蓋２８に衝撃荷重が伝達するのを抑制することができる。拘束部材４０Ａを胴フランジ部３の内面側に固定した場合には胴フランジ部３から拘束部材４０Ａへ衝撃荷重が確実に加わり、蓋構造への衝撃を効果的に低減することができる。拘束部材４０Ａを二次蓋２５の外面側、または三次蓋２８の内面側に結合した場合には、拘束部材４０Ａの設置が容易になる。拘束部材４０Ａをキャスク軸方向の自由度のみを拘束するように二次蓋２５の外面側、または三次蓋２８の内面側に結合した場合には、キャスク輸送時などにおいて拘束部材４０Ａがキャスク軸方向に移動して蓋部への衝突することなどを防ぐことができる。

拘束部材４０Ａの材質は、胴フランジ部３または二次蓋２５等と同様の金属材料（低合金鋼やステンレス鋼などの金属材料）としているが、拘束部材として必要となる強度があれば、異なる金属材料、ＦＲＰなどの非金属材料でも代用可能である。特に、軽量な材料で拘束部材４０Ａを構成すれば落下時の衝撃荷重の低減に貢献する。

実施形態１の構成によると、拘束部材４０Ａを備えたキャスク１Ａが水平落下（図２Ａ参照）や傾斜落下（図２Ｂ参照）する場合に、床面等の落下面１００に衝突したときのキャスク用緩衝体１０から胴フランジ部３を介して蓋構造に作用する衝撃荷重を低減し、胴フランジ部と蓋構造の境界である密封境界部に生じる応力を低減することができる。

キャスク１Ａが落下面１００に衝突した場合、まずキャスク用緩衝体１０からの衝撃荷重が胴フランジ部３に作用することで胴フランジ部３が変形しようとする。この時、拘束部材４０Ａが胴フランジ部３に内接して配置されていれば、すぐに拘束部材４０Ａが胴フランジ部３からの衝撃荷重を負担するとともに胴フランジ部３の変形を抑制（拘束）する。拘束部材４０Ａが胴フランジ部３に内接して配置されていない場合でも、僅かに胴フランジ部３が変形したのちに拘束部材４０Ａが胴フランジ部３に内接して同様の効果を発揮する。さらに、拘束部材４０Ａは二次蓋２５よりも外径が大きい構造としているので、胴フランジ部３と二次蓋２５は接触しづらく、二次蓋２５に作用する衝撃荷重を抑制できる。また、拘束部材４０Ａを胴フランジ部３の先端側に配置しているので、傾斜落下（図２Ｂ参照）のような胴フランジ部３の先端側から衝撃荷重が作用して胴フランジ部３に曲げ変形が生じやすい条件において、特に効果を発揮する。また、胴フランジ部３は先端側の方の厚さが薄くなる構造であるので、拘束部材４０Ａを胴フランジ部３の先端側に配置することが望ましい。

このため、拘束部材４０Ａを設置しない場合と比較して、二次蓋２５に作用する衝撃荷重を低減することができ、胴フランジ部と蓋構造の境界である密封境界部に生じる応力を低減することができる。加えて、密封境界部に生じる応力が低減すれば設計上の裕度が大きくなるので、例えば、キャスク用緩衝体１０をより剛な設計にすることができるので、キャスク用緩衝体１０の変形量を低減するような設計も可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
実施形態２のキャスク１Ｂの構成を、図４を用いて説明する。図４は、実施形態２におけるキャスク１Ｂの密封部の構造を示す模式断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の構成については説明を省略する。

実施形態２のキャスク１Ｂは、図４に示すように、二次蓋２５よりも外面側かつ三次蓋２８よりも内面側の位置に、外周部がＬ字状断面となる拘束部材４０Ｂを備えている。この拘束部材４０Ｂの形状を除いて、実施形態２のキャスク１Ｂは実施形態１と同様である。

実施形態２のキャスク１Ｂが落下面１００に衝突した場合、実施形態１と同様に、キャスク用緩衝体１０からの衝撃荷重が胴フランジ部３に作用することで胴フランジ部３が変形しようとする。この時、拘束部材４０Ｂが胴フランジ部３に内接して胴フランジ部３からの衝撃荷重を負担するとともに胴フランジ部３の変形を抑制（拘束）する。拘束部材４０Ｂは、外周部をＬ字状断面にしているので、拘束部材４０Ｂとしての剛性が高く、かつ胴フランジ部３との接触面が広いので、効率よく衝撃荷重の負担が可能である。これにより、実施形態１と比較してより効果的に胴フランジ部３からの衝撃荷重を負担して、二次蓋２５に作用する衝撃荷重を低減できるので、胴フランジ部と蓋構造の境界である密封境界部に生じる応力を低減することができる。
なお、実施形態２のキャスク１Ｂでは、拘束部材４０Ｂは円盤状かつ外周部のみをＬ字状の形状としたものであるが、拘束部材の剛性が維持できる範囲で、他の部位の断面形状も用途に応じて変更可能である。例えば、拘束部材を軽量化するため、または蓋構造との取り合いを考慮して一部分を空洞にしたり、拘束部材の剛性を向上するために段差状のリブ構造等を設けたりしてもよい。一部分を空洞とした拘束部材の構成としては、スポーク形状に構成することが考えられる。拘束部材をスポーク形状に構成することにより拘束部材の剛性を維持することができ、また、拘束部材を取り付けたまま、拘束部材の空洞部分を介して二次蓋２５にアクセスすることを可能にする。また、段差上のリブ構造も例えばスポーク形状に設けることにより拘束部材の剛性を効果的に高めることができる。また、あらゆる方向からの衝撃荷重を負担するためには、拘束部材の外形状は胴フランジ部３に内接できるような円形がもっとも効果的であるが、例えば胴フランジ部３に内接できる多角形状であってもよい。

＜＜実施形態３＞＞
実施形態３のキャスク１Ｃの構成を、図５を用いて説明する。図５は、実施形態３におけるキャスク１Ｃの密封部の構造を示す模式断面図である。なお、上述した実施形態１及び実施形態２と同様の構成については説明を省略する。

図５に示すように、実施形態３のキャスクの模式断面図は拘束部材４０Ｃの形状及び二次蓋２５の外周側の構造を除いて実施形態１と同様である。

キャスク１Ｃは、図５に示すように、二次蓋２５よりも外面側かつ三次蓋２８よりも内面側の位置に、リング状の拘束部材４０Ｃを備えている。拘束部材４０Ｃはリング状の形状としているので、二次蓋２５と三次蓋２８の間の隙間３１が狭い場合でも実施形態１に比べて配置が容易である。なお、リング状の拘束部材４０Ｃを配置するために、二次蓋２５の外周側の厚さが中央部よりも薄くなる構造としている。

実施形態３のキャスク１Ｃが落下面１００に衝突した場合、実施形態１、実施形態２と同様に、キャスク用緩衝体１０からの衝撃荷重が胴フランジ部３に作用することで胴フランジ部が変形しようとする。この時、拘束部材４０Ｃが胴フランジ部３に内接して胴フランジ部３からの衝撃荷重を負担するとともに胴フランジ部３の変形を抑制（拘束）する。これにより、二次蓋２５に作用する衝撃荷重を低減できるので、胴フランジ部と蓋構造の境界である密封境界部に生じる応力を低減することができる。

したがって、実施形態１、実施形態２と同様に密封境界部に生じる応力低減効果を発揮する。拘束部材４０Ｃをリング状としたことで拘束部材としての剛性は低下するが、重量を低減することが可能であり、キャスク落下時の衝撃荷重の低減に貢献する。

＜＜実施形態４＞＞
実施形態４のキャスク１Ｄの構成を、図６を用いて説明する。図６は、実施形態４におけるキャスク１Ｄの密封部の構造を拡大して示す模式断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の構成については説明を省略する。

キャスク１Ｄは、図６に示すように、二次蓋２５よりも外面側かつ三次蓋２８よりも内面側の位置に、円盤状の拘束部材４０Ｄを備えている。円盤状の拘束部材４０Ｄは外周部に三角形形状の断面構造である拘束部材外周部４０Ｄａを有する。また、キャスク１Ｄにおける胴フランジ部３Ｄは、拘束部材４０Ｄを配置する位置の内面に胴フランジ部内面溝部３Ｄａを備えている。胴フランジ部内面溝部３Ｄａは、拘束部材外周部４０Ｄａの三角形形状に対応する形状を有する。ここで、拘束部材４０Ｄを設置する時点（例えば常温）において、拘束部材外周部４０Ｄａの最大外径が胴フランジ部内面溝部３Ｄａの最小内径以下となる構造とする。言い換えれば、拘束部材４０Ｄを設置する時点においては、拘束部材４０Ｄは、拘束部材４０Ｄの外径（拘束部材外周部４０Ｄａの最大外径）が胴フランジ部３Ｄの二次蓋２５を取り付けられる位置における胴フランジ部３Ｄの内径（胴フランジ部内面溝部３Ｄａの最小内径）以下、かつ二次蓋２５の外径よりも大きい形状に成型された構造である。なお、実施形態４では、胴フランジ部内面溝部３Ｄａの最小内径は二次蓋２５が取り付けられる位置（胴フランジ部３の内面側の二つ目の段差部）における胴フランジ部３の内径と同じである。

また、拘束部材４０Ｄの材質としては、胴フランジ部３Ｄよりも線膨張係数が大きい材質を採用する。例えば、胴フランジ部３Ｄが低合金鋼で構成されている場合、拘束部材４０Ｄは銅合金やアルミ合金などで構成される。

実施形態４のキャスク１Ｄにおいて、拘束部材４０Ｄは実施形態１と同様にキャスク１Ｄに設置できるが、設置の時点では拘束部材４０Ｄと胴フランジ部３Ｄの内面の間には隙間が生じている。ここで、使用済燃料を収納した後のキャスク１Ｄは、使用済燃料の放熱によってキャスク胴部および蓋部の温度が１５０℃程度まで上昇する。拘束部材４０Ｄの材質として胴フランジ部３Ｄよりも線膨張係数が大きい材質を採用しているので、温度が上昇する際の拘束部材４０Ｄの径方向の熱膨張量は胴フランジ部３Ｄの径方向の熱膨張量よりも大きくなる。つまり、使用済燃料収納後には拘束部材４０Ｄと胴フランジ部３Ｄの間の隙間が狭くなり、初期の隙間量を熱膨張量の差と等しくしておくことで、拘束部材４０Ｄ設置後の使用状態では拘束部材外周部４０Ｄａと胴フランジ部内面溝部３Ｄａが面接触する。なお、拘束部材外周部４０Ｄａと胴フランジ部内面溝部３Ｄａはそれぞれ断面が三角形形状に限定されるものでなく、例えば、半円形等の他の断面構造であっても良い。

したがって、上述の実施形態と比較して、拘束部材４０Ｄと胴フランジ部３Ｄをさらに密着させることができるので、拘束部材４０Ｄはより効果的に胴フランジ部３Ｄからの衝撃荷重を負担して、二次蓋２５に作用する衝撃荷重を低減することができ、胴フランジ部と蓋構造の境界である密封境界部に生じる応力を低減することができる。また、拘束部材４０Ｄは熱膨張によって胴フランジ部３Ｄに拘束されるので、拘束部材４０Ｄを蓋構造等に固定する必要はなく、設置性も優れている。

なお、本発明は実施形態１～４の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。前記の実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、実施形態１～４において、二次蓋２５よりも外面側かつ三次蓋２８よりも内面側の位置に拘束部材を配置しているが、これに限定されるものではない。二次蓋２５よりも外面側かつ三次蓋２８よりも内面側の位置に拘束部材を配置した方が望ましいが、一次蓋２１よりも外面側かつ二次蓋２５よりも内面側の位置に拘束部材を配置するようにしても良い。この場合、拘束部材の外径は、胴フランジ部３の一次蓋２１が取り付けられる位置（胴フランジ部３の内面側の一つ目の段差部）における胴フランジ部３の内径以下、かつ一次蓋２１の外径よりも大きい形状に成型された構造となる。さらに、二次蓋２５と三次蓋２８の間に加えて一次蓋２１と二次蓋２５の間に拘束部材を配置するようにしても良い。

また、上記した実施形態１～４においては蓋部として三次蓋２８を備えているが、三次蓋２８を備えていないキャスクにも本発明は適用可能である。二次蓋２５の外面側に拘束部材を配置する場合には、拘束部材を胴フランジ部３にしっかりと固定するようにすることが望ましい。

また、引用形式の請求項における他の請求項の引用は、引用形式の請求項の記載を分かり易くするために単項引用としているが、本発明は、引用形式の請求項において、複数の請求項を引用する形態（多項引用項）、及び、複数の多項引用項を引用する形態を含む。

１・・・キャスク、１ｓ・・・端面（下端面）、１ｕ・・・端面（上端面）、３，３Ｄ・・・胴フランジ部、３Ｄａ・・・胴フランジ部内面溝部、９・・・使用済燃料、１０・・・キャスク用緩衝体、１１・・・緩衝体外殻、１２・・・緩衝体外殻窪み部、１３・・・衝撃吸収体群、２１・・・一次蓋、２５・・・二次蓋、２８・・・三次蓋、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ・・・拘束部材、４０Ｄａ・・・拘束部材外周部。

Claims (8)

1. 胴部と蓋部を有する放射性物質を収納可能なキャスクであって、
   前記胴部は端部に前記蓋部を締結する胴フランジ部を備え、
   前記蓋部は、一次蓋と、前記一次蓋よりも外側に配置される二次蓋と、前記二次蓋よりも外側に配置される三次蓋とを備え、
   前記一次蓋と前記二次蓋の間、または、前記二次蓋と前記三次蓋との間に前記胴フランジ部の内面に対応する外周形状を有する拘束部材が配置され、
   前記一次蓋と前記二次蓋の間に前記拘束部材が配置される場合、前記拘束部材は、前記一次蓋が取り付けられる位置における前記胴フランジ部の内径以下、かつ、前記一次蓋の外径よりも大きい外径を有し、
   前記二次蓋と前記三次蓋の間に前記拘束部材が配置される場合、前記拘束部材は、前記二次蓋が取り付けられる位置における前記胴フランジ部の内径以下、かつ、前記二次蓋の外径よりも大きい外径を有するキャスク。
2. 請求項１に記載のキャスクにおいて、
   前記拘束部材が前記胴フランジ部または前記蓋部に結合されていないキャスク。
3. 請求項１に記載のキャスクにおいて、
   前記拘束部材が前記胴フランジ部に固定されているキャスク。
4. 請求項１に記載のキャスクにおいて、
   前記拘束部材がキャスク軸方向の自由度が拘束されるように前記蓋部に固定されているキャスク。
5. 請求項１に記載のキャスクにおいて、
   前記拘束部材は断面形状がＬ字状である外周端部を有するキャスク。
6. 請求項１に記載のキャスクにおいて、
   前記拘束部材はリング状に形成されているキャスク。
7. 請求項１に記載のキャスクにおいて、
   前記拘束部材は、前記胴フランジ部の材質の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する材質により構成されているキャスク。
8. 胴部と蓋部を有する放射性物質を収納可能なキャスクであって、
   前記胴部は端部に前記蓋部を締結する胴フランジ部を備え、
   前記蓋部は、一次蓋と、前記一次蓋よりも外側に配置される二次蓋とを備え、
   前記一次蓋と前記二次蓋の間、または、前記二次蓋の外側に前記胴フランジ部の内面に対応する外周形状を有する拘束部材が配置され、
   前記一次蓋と前記二次蓋の間に前記拘束部材が配置される場合、前記拘束部材は、前記一次蓋が取り付けられる位置における前記胴フランジ部の内径以下、かつ、前記一次蓋の外径よりも大きい外径を有し、
   前記二次蓋の外側に前記拘束部材が配置される場合、前記拘束部材は、前記二次蓋が取り付けられる位置における前記胴フランジ部の内径以下、かつ、前記二次蓋の外径よりも大きい外径を有するキャスク。

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