JP6034627B2 - キャスクの耐震構造 - Google Patents

Description

この発明は、キャスクの耐震構造に関する。

使用済み燃料を貯蔵するキャスクは中間貯蔵施設において、架台に固定された状態で移送及び貯蔵を行う。キャスクは移送時には架台を搬送装置により持ち上げて運搬し、貯蔵時には架台を床にボルトで固縛している。
キャスクの搬送時に地震が発生した場合、架台を床面上に下ろした状態とするため、水平方向の地震力が大きくなった場合、ロッキング等の現象が生じ転倒に至らないよう対策を行い、耐震性を向上する必要がある。

従来のキャスクの耐震装置として、キャスクが載置される天板と、搬送装置のリフターがされるスペースを形成するための脚部が取り付けられた底板との間にアイソレータおよびダンパを介装した構造を備えたものが知られている。アイソレータは、積層ゴムを利用したものであり、ダンパは鋼棒ダンパであり、地震が発生すると、地震力をアイソレータとダンパにより低減して天板に伝える（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１５６７３公報

特許文献１に示されたキャスクの耐震装置は、キャスクに一体化された常設型であり、搬送後に貯蔵エリアに貯蔵する場合においても取り外すことができない。従って、次に搬送するキャスクに転用して装着することはできない。また、常設型であるために、既に、運用がなされている中間貯蔵施設において、架台が取り付けられたキャスクに対して、付加的に耐震機能を持たせることができない。このため、運用性が悪く、コスト的に不利である。

本発明のキャスクの耐震構造は、上面にキャスクが載置されるキャスク搬送用架台と、前記キャスク搬送用架台の前記上面に載置され、前記キャスク搬送用架台に載置される前記キャスクのロッキングを抑制可能に、前記キャスクを遊嵌するキャスク用開口部を有する枠状の制振用容器と、記キャスク搬送用架台の下面に、該下面と地盤との間にリフタが挿入可能に設けられた複数の脚部と、を備え、前記制振用容器は内部全周に亘り連通する内部空間と、前記内部空間内に、または前記内部空間から制振用重量物を出し入れする取入・取出口とを有し、前記キャスクの側方から前記キャスクの外周に配置可能な構造を有することを特徴とする。

本発明によれば、キャスクから制振用容器を装脱することが可能であり、貯蔵状態のキャスクから取り外して次に搬送するキャスクに転用して装着することができる。また、場合により、既に、運用がなされている中間貯蔵施設において、架台が取り付けられたキャスクに自由に適用することも可能であり、運用性が向上する。

本発明のキャスク制振装置およびキャスクの耐震構造の一実施の形態を示す外観斜視図。 図１に図示されたキャスク制振装置の平面図。 図２に図示されたキャスク制振装置の連結を外した状態の平面図。 （Ａ）は、図１に図示されたキャスク制振装置のＩＶ−ＩＶ線断面図、（Ｂ）は、（Ａ）における連結機構ＩＶＢの拡大図。 キャスク制振装置の内部空間に収容される制振用重量物の量が、図１とは異なる状態の場合の外観斜視図。 図５に図示されたキャスク制振装置のＶＩ−ＶＩ線断面図。 キャスク制振装置を取り外した状態を示す外観斜視図。 本発明のキャスク制振装置の実施形態２としての連結機構を説明するための断面図。 本発明のキャスク制振装置の実施形態３を示す平面図。

--実施形態１--
以下、図を参照して、本発明に係るキャスク制振装置およびキャスクの耐震構造の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明のキャスク制振装置およびキャスクの耐震構造の一実施の形態を示す外観斜視図である。
使用済み核燃料が貯蔵されたキャスク１は、キャスク搬送用架台２にボルト等の締結部材（図示せず）により固定されている。キャスク１は、高さ４〜５ｍ程度、直径３〜４ｍ程度の円筒形状を有し、重量は百数十トンの重量を有する。
キャスク搬送用架台２は、矩形形状を有し、四隅に搬送装置のリフターを挿入するスペースを形成するための脚部３が不図示のボルト等により取り付けられている。

キャスク搬送用架台２上には、キャスク制振装置１０が載置されている。
キャスク制振装置１０は、リング状（枠状）の制振用容器１１を備えている。制振用容器１１は、内径がキャスク１の外形よりも大きく形成されたキャスク用開口部１２を有しており、制振用容器１１とキャスク１との間には隙間が形成されている。制振用容器１１は、このように、キャスク１に遊嵌された状態で、何ら、固定部材により固定されることもなく、キャスク搬送用架台２上に載置されている。制振用容器１１は、後述する如く、内部空間１３（図４参照）を有し、内部空間１３内には制振用重量物が収容されている。

図２は、図１に図示されたキャスク制振装置の平面図であり、図３は、図２に図示されたキャスク制振装置の連結を外した状態の平面図であり、図４（Ａ）は、図１に図示されたキャスク制振装置のＩＶ−ＩＶ線断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における連結機構ＩＶＢの拡大図である。
キャスク制振装置１０は、制振用容器１１と、連結機構２０と、封止栓３１とを備える。
制振用容器１１は、例えば、合成樹脂により形成され、平面視で半円形のリング形状の２つの分割枠体１１ａ、１１ｂを備えている。連結機構２０は、２つの分割枠体１１ａ、１１ｂを連結するためのものであり、分割枠体１１ａ、１１ｂの両端部に設けられている。

各分割枠体１１ａ、１１ｂは、図４に図示されるように、内部空間１３を有する断面リング状に形成されている。内部空間１３には、液体または微小体等の制振用重量物が収容される。一方の分割枠体１１ａには、内部空間１３内に制振用重量物を取り入れる取入口１４ａと、内部空間１３から制振用重量物を取り出す取出口１４ｂが設けられている。取入・取出口１４ａ、１４ｂは、封止栓３１により封止される。詳細は後述するが、制振用重量物は、キャスク１がキャスク搬送用架台２上に載置された状態（以下、装着状態という）において、制振用容器１１に充填される。このため、図１に図示されるように、取入口１４ａを、上方、換言すれば、キャスク搬送用架台２とは反対側に設け、取出口１４ｂを、下方、換言すれば、キャスク搬送用架台２側に設けることが好ましい。また、取入口１４ａを、真上または真上より少し外側の位置に設け、取出口１４ｂは、真下より少し外側の位置に設けることが望ましい。
但し、図４においては、図示の都合上、取入口１４ａと取出口１４ｂとは、１８０°異なる位置に図示されている。

連結機構２０は、図１４（Ｂ）に図示されるように、治工具を用いることなく連結および解除が可能なクランプ機構として例示されている。一方の分割枠体１１ａには、支持部２１が一体成形されている。支持部２１には、ピン２３が枢支され、ピン２３には、連結板２４が回動可能に取り付けられている。連結板２４の他端側には、円筒体２５が取り付けられている。円筒体２５は、弾性体により形成してもよい。
他方の分割枠体１１ｂには、係合用突起２２が一体成形されている。係合用突起２２には、支持部２１の反対側の側面に係合用凹部２２ａが形成されている。

一方の分割枠体１１ａの端面と他方の分割枠体１１ｂの端面との間にはシール部材２７が介装されている。
分割枠体１１ａと１１ｂとの連結は、シール部材２７を介して分割枠体１１ａ、１１ｂの端面を対向させ、連結板２４を反時計方向に回動し、シール部材２７を圧縮しながら円筒体２５を係合用突起２２の係合用凹部２２ａに嵌入することにより、治工具を使用することなく容易に行うことができる。

連結機構２０は、分割枠体１１ａと１１ｂの１つの連結部に複数個設けられている。図１に図示されるように、連結機構２０の１つは、真上または真上より少し外側の位置に、また、他の１つは、真下より少し外側の位置に設けることが望ましい。連結力が不足する場合には、さらに、設置する数を増やしてもよい。
但し、図４においては、図示の都合上、連結機構２０は、１８０°異なる位置に図示されている。

キャスク制振装置１０を装着するには、次のように行う。
使用済み核燃料が収容されたキャスク１をキャスク搬送用架台２に固定する。
図３に図示されるように、分割枠体１１ａと１１ｂは、分離した状態で、キャスク搬送用架台２上において、キャスク１を中央にして、キャスク１の相対向する側方から、キャスク１を挟み込むように移動する。この状態では、取入・取出口１４ａ、１４ｂは封止栓３１により封止されている。

分割枠体１１ａと１１ｂの一方側の連結部において、上述した如く、シール部材２７を介して分割枠体１１ａ、１１ｂの端面を対向させ、連結板２４を反時計方向に回動して円筒体２５を係合用突起２２の係合用凹部２２ａに係合させて連結する。同様に、分割枠体１１ａと１１ｂの他方側の連結部において、連結機構２０により分割枠体１１ａと１１ｂを連結する。こうして、分割枠体１１ａと１１ｂが、リング状に連結され、制振用容器１１が構成される。制振用容器１１は、キャスク搬送用架台２の上面に載置され、キャスク１の底部側において、キャスク１に遊嵌して装着されている。

制振用容器１１の取入口１４ａを封止する封止栓３１を取り外し、取入口１４ａから制振用重量物を制振用容器１１の内部空間１３内に収容する。制振用重量物としては、水、水よりも軽いまたは重い液体、あるいは、金属、樹脂、セラミック等の微粒子を用いることができる。また、砂、石灰等の微粉末を用いることもできる。
制振用重量物は、内部空間１３の全周に亘り、ほぼ、均一な深さに収容する。
図１および図４では、制振用重量物を、内部空間１３内を略充満するほどの量で充填した状態を示している。

図５および図６は、制振用重量物を、内部空間１３内に所定の深さとなる程度に収容した状態を示す。図５および図６に図示されるように、制振用容器１１内に収容する制振用重量物の重量を、キャスク搬送用架台２の振動増幅を抑制する振動周波数となるように調整することができる。

制振用容器１１内への制振用重量物の収容が終了したら、取入口１４ａを封止栓３１で封止する。
これにより、キャスク搬送用架台２へのキャスク制振装置１０の装着が完了する。

キャスク搬送用架台２へのキャスク制振装置１０の装着が完了すると、不図示の搬送装置のリフターを脚部３によって嵩上げされたキャスク搬送用架台２と地盤との間のスペースに差し込んで、貯蔵エリアに搬送する。この搬送時に地震が発生すると、リフターが下降し、キャスク搬送用架台２に固定された脚部３が着地する。

この状態では、上述した如く、キャスク制振装置１０の制振用容器１１の内部空間１３内には、必要な重量の制振重量物が収容されており、かつ、キャスク制振装置１０は、キャスク１の底部側であるキャスク搬送用架台２の上面に載置されている。このため、キャスク搬送用架台２のロッキングが抑制され、キャスク１の転倒を防止することができる。

キャスク制振装置１０が装着されたキャスク搬送用架台２は、搬送装置により、貯蔵エリアに搬送され、所定の場所に置かれる。所定の場所に置かれた後は、キャスク制振装置１０を取り外し、キャスク１が固定されたキャスク搬送用架台２をその場所に固縛する。
次に、キャスク搬送用架台２からキャスク制振装置１０を取り外す手順について説明する。

キャスク搬送用架台２を設置位置に位置決めしたら、取出口１４ｂの封止栓３１を取り外し、取出口１４ｂから、制振用容器１１の内部空間１３内に収容されている制振用重量物を取り出す。制振用重量物は、すべてを完全に取り出す必要はなく、制振用容器１１の重量が軽くなればよい。
そして、連結機構２０を操作して分割枠体１１ａと１１ｂに連結を解除する。すなわち、連結板２４を、図４における反時計方向に回動して、円筒体２５を係合用突起２２の係合用凹部２２ａから係脱することにより、分割枠体１１ａと１１ｂの連結が解除され分離する。

これにより、各分割枠体１１ａ、１１ｂは、治工具を一切用いることなく、キャスク１から取り外すことが可能となる。取り外した分割枠体１１ａ、１１ｂは、この後搬送するキャスク１の耐震装置として使用することができる。

図７は、キャスク制振装置１０を取り外した状態を示す外観斜視図である。
キャスク搬送用架台２は、地盤に設置した固定用ブロック６に、ボルト等の締結部材７により固縛され、この状態で、貯蔵エリア内に貯蔵される。
この状態では、キャスク搬送用架台２には、キャスク制振装置１０は装着されていない。

従来の如く、天板と底板の間にアイソレータおよびダンパが設けられた耐震装置が装着されていると、キャスク搬送用架台の間に地震により天板がロッキングするスペースを設ける必要があり、貯蔵スペースが大きくなる。
これに対し、本実施形態よれば、キャスク制振装置１を取り外すことができるので、ロッキング用のスペースを設ける必要がなくなり、貯蔵スペースを縮減することができる。

なお、上記一実施の形態では、制振用容器１１を、周方向において２分割された分割枠体１１ａ、１１ｂにより構成される部材として例示したが、制振用容器１１を、周方向において３以上に分割した分割枠体により構成するようにしてもよい。

--実施形態２--
本発明のキャスク制振装置の実施形態２としての連結機構を説明するための断面図である。
実施形態１においては、連結機構２０は、制振用容器１１に一体的に設けられたクランプ機構として示した。
これに対して、図８に図示された連結機構２０Ａは、ボルト４１、ナット４２等の締結部材により構成するものである。

即ち、分割枠体１１ａ、１１ｂには、それぞれ、端部にフランジ１５ａ、１５ｂが一体形成されており、ボルト４１をフランジ１５ａ、１５ｂに設けた貫通孔に挿通し、ボルト４１の挿入側と反対側からナット４２をボルト４１に螺合して連結される。この構造においても、分割枠体１１ａ、１１ｂの端面の間にはシール部材２７が介在されている。
このように、連結機構２０Ａによる連結および分離を、治工具を用いて行うようにしてもよい。

--実施形態３--
図９は、本発明のキャスク制振装置の実施形態３を示す平面図である。
実施形態１においては、制振用容器１１を、周方向において分割された複数の分割枠体１１ａ、１１ｂを連結して構成した構造で例示した。
図９に図示されたキャスク制振装置１０Ａは、周方向において分割されておらず、始端部４５と終端部４６とを１つずつ有する、平面視でほぼ全円周に亘る長さを有するリング状の制振用容器１１Ａを備えている。
つまり、制振用容器１１Ａは、円周方向に対してほぼ直交して交差する方向に、換言すれば、図９において、紙面に垂直な方向に設けられた始端部４５と終端部４６とを有する、ほぼ全円周のリング形状を有する。制振用容器１１Ａの中間部、厳密には、始端部４５と終端部４６のほぼ中央部には、蛇腹状の変形用領域４７が形成されており、この変形用領域４７を変形させることにより、制振用容器１１Ａは拡開する、換言すれば、始端部４５と終端部４６の距離が大きくなるように変形することが可能となっている。

このため、制振用容器１１Ａを拡開させた状態で、キャスク用開口部１２内にキャスク１を配置し、その後、制振用容器１１Ａを閉塞して連結機構２０により、始端部４５と終端部４６とを連結すればよい。連結機構２０は、実施形態１と同様なクランプ機構とすることができる。また、封止栓３１等、他の構造も実施形態１と同様なものとすることができる。

上記各実施形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）キャスク制振装置１０、１０Ａは、キャスク１およびキャスク搬送用架台２とは独立して形成されており、キャスク１およびキャスク搬送用架台２に取り付けて耐震機能を付与したり、キャスク１およびキャスク搬送用架台２から取り外したりすることが可能である。このため、貯蔵状態のキャスク１から取り外して、次の搬送用に転用したり、既に運用がなされている中間貯蔵施設のキャスク搬送用架台２が取り付けられたキャスク１に自由に適用したりすることができ、運用性を向上することができる。

（２）キャスク制振装置１０、１０Ａは、周方向において複数に分割された分割枠体１１ａ、１１ｂまたは周方向における１箇所が分離された制振用容器１１Ａを備えており、各分割枠体１１ａ、１１ｂの端部または分離された箇所において、連結および分離可能となっている。このため、キャスク１を中央にして外周側からキャスク１を挟み込むように分割枠体１１ａ、１１ｂまたは制振用容器１１Ａを移動することにより、キャスク１を制振用容器１１、１１Ａのキャスク用開口部１２内に配置することができる。
また、制振用容器１１、１１Ａの内部空間１３内には、キャスク制振装置１０、１０Ａを装着した後、制振用重量物を入れることができる。つまり、制振用容器１１、１１Ａを装着する前には、制振用容器１１、１１Ａには制振用重量物が収容されていないため、その重量は軽い。特に、実施形態１、２の如く、制振用容器１１が分割枠体１１ａ、１１ｂにより構成されている場合には、各分割枠体１１ａ、１１ｂの重量は軽い。
このため、本実施形態におけるキャスク制振装置１０、１０Ａの装着作業は、キャスク制振装置１０、１０Ａを装着する際に、キャスク制振装置１０、１０Ａを上昇させるためのリフター等の昇降装置を用いることなく、人による作業により行うことが可能である。

これに対し、制振用容器が周方向において分割されず、連続して形成されている部材である場合には、キャスク制振装置を上昇および下降するリフター等の昇降装置が必要となる。
つまり、このような制振用容器のキャスク用開口内に、キャスクを配置する場合には、キャスク制振装置１０を、キャスク１よりも上方に上昇させて、キャスク１がキャスク用開口部１２内となる位置に移動したうえ、キャスク用開口部１２を下降させる作業を行う必要がある。しかし、キャスク１は、通常、４ｍ程度以上の高さを有し、また、制振用重量物が充填されたキャスク制振装置の重量は重い。このため、人による作業は困難であり、リフター等の昇降装置が必要となる。
しかし、昇降装置を導入可能とすることは、キャスクの搬送作業を行う中間貯蔵施設のスペースを大型化することになる。
すなわち、キャスク制振装置の装着を人による作業で行うことが可能であることは、中間貯蔵施設の小型化を図ることができることを意味する。

（３）制振用容器１１、１１Ａの内部空間１３内への制振用重量物の収容は、キャスク制振装置１０、１０Ａを装着した後に行うことができる。このため、制振用容器１１内に収容する制振用充填物の重量を、キャスク搬送用架台２の振動増幅を抑制する振動周波数となるように任意に調整することができる。

（４）キャスク１およびキャスク搬送用架台２に装着された状態で、制振用容器１１、１１Ａの内部空間１３内に収容された制振用重量物を、取出口１４ｂから取り出すことができる。このため、制振用重量物を取り出した後の制振用容器１１、１１Ａの重量を軽くして、キャスク制振装置１０、１０Ａの取り外し作業を容易にすることができる。

（５）実施形態１、３において、連結機構２０は、クランプ機構とした。このため、制振用容器１１、１１Ａの連結および分離作業を能率的に行うことができる。

なお、上記実施形態においては、連結機構２０、２０Ａをクランプ機構または締結部材による構造として示したが、これらは単なる一例を例示しただけであり、他の種々の連結機構を適用することが可能である。例えば、分割枠体１１ａの外周にナットを挿通しておき、分割枠体１１ａの端部の外周に雄ねじ部を設け、分割枠体１１ｂの端部を分割枠体１１ａの径より小さくしてシール部材を介在して分割枠体１１ａに嵌合し、雄ねじ部にナットを螺合して連結する構造とすることもできる。

上記実施形態では、制振用容器１１、１１Ａを周方向において複数に分割された分割枠体１１ａ、１１ｂにより構成される部材として例示したが、周方向において分割されず、全周に亘り連続する部材としてもよい。この場合、制振用容器を上下において分割された断面半円形のリング部材を連結して構成するようにしてもよい。

上記実施形態では、制振用容器１１、１１Ａを、平面視でリング状の枠体部材として例示した。しかし、制振用容器１１、１１Ａは、例えば、平面視で正八角形状等の多角形状としてもよい。

上記実施形態では、制振用容器１１、１１Ａを、断面リング形状として例示した。しかし、制振用容器１１、１１Ａの断面は、外側形状および／または内側形状が矩形状等の多角形状としてもよい。

上記実施形態において、制振用重量物の取入口１４ａと取出口１４ｂとを、別々に設けた構造として例示した。しかし、取入口１４ａと取出口１４ｂとを兼用した１つの取入・取出口を設けた構造としてもよい。特に、制振用重量物が液体の場合には、取出口１４ｂが、取入口１４ａと同様に、制振用容器１１、１１Ａの上部側に位置していても、サイフォンの原理でチューブを用いて取り出すことも可能である。

その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲内で、種々の変更をすることが可能であり、要は、キャスク用開口部および制振用重量物が収容される内部空間を有する制振用容器を備え、制振用容器が、キャスク用開口部内にキャスクをした状態でキャスク搬送用架台上に載置されるものであればよい。

１ キャスク
２ キャスク搬送用架台
３ 脚部
１０、１０Ａ キャスク制振装置
１１、１１Ａ 制振用容器
１１ａ、１１ｂ 分割枠体
１２ キャスク用開口部
１３ 内部空間
１４ａ 取入口
１４ｂ 取出口
２０、２０Ａ 連結機構
３１ 封止栓

Claims (7)

1. 上面にキャスクが載置されるキャスク搬送用架台と、
   前記キャスク搬送用架台の前記上面に載置され、前記キャスク搬送用架台に載置される前記キャスクのロッキングを抑制可能に、前記キャスクを遊嵌するキャスク用開口部を有する枠状の制振用容器と、
   前記キャスク搬送用架台の下面に、該下面と地盤との間にリフタが挿入可能に設けられた複数の脚部と、を備え、
   前記制振用容器は内部全周に亘り連通する内部空間と、前記内部空間内に、または前記内部空間から制振用重量物を出し入れする取入・取出口とを有し、前記キャスク用開口部内にキャスクが配置された状態で、前記キャスクの側方から前記キャスクの外周に配置可能な構造を有することを特徴とするキャスクの耐震構造。
2. 請求項１に記載のキャスクの耐震構造において、さらに、連結機構を備え、前記制振用容器は、周方向において分割された複数の分割枠体を備え、前記各分割枠体が前記連結機構により外部から密封して連結されていることを特徴とするキャスクの耐震構造。
3. 請求項２に記載のキャスクの耐震構造において、前記内部空間内への充填物の取入・取出口は、前記分割枠体の１つに設けられていることを特徴とするキャスクの耐震構造。
4. 請求項１に記載のキャスクの耐震構造において、さらに、連結機構を備え、前記制振用容器は枠形状の周方向に交差する方向に設けられた始端部および終端部を有し、前記始端部と前記終端部とが前記連結機構により外部から密封して連結されていることを特徴とするキャスクの耐震構造。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のキャスクの耐震構造において、前記連結機構は、前記制振用容器に設けられていることを特徴とするキャスクの耐震構造。
6. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のキャスクの耐震構造において、前記連結機構は、前記制振用容器に外部から取り付けられることを特徴とするキャスクの耐震構造。
7. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のキャスクの耐震構造において、前記連結機構は、前記制振用容器に設けられた係止部に連結板を係合するクランプ機構であることを特徴とするキャスクの耐震構造。

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