JP6695168B2

JP6695168B2 - 放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器

Info

Publication number: JP6695168B2
Application number: JP2016036245A
Authority: JP
Inventors: 克哉河野; 洋輔東; 多田　克彦; 克彦多田; 伸平前掘
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP2017151059A

Description

本発明は、落下抵抗性の高い放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器に関する。

東日本大震災の際に発生した多量の放射性汚染物を、安全に運搬して保管できる鉄筋コンクリート容器が、現在までに種々、提案され使用されている。そして、これらの鉄筋コンクリート容器の主な目的は、放射性汚染物の漏洩防止や放射線の遮蔽であるから、該容器は、高い遮蔽性、耐久性、および安定性が要求される。特に、安定性に関しては、輸送時における荷台からの落下に対する抵抗性も考慮しなければならず、放射性汚染物を収納した鉄筋コンクリート容器が、運搬時などに荷台から落下しても、破壊しないレベルの高度な落下抵抗性が必要である。
文部科学省は、この高度な落下抵抗性を担保するため、「放射性同位元素等の工場又は事業所の外における運搬に関する技術上の基準に係る細目等を定める告知」により、鉄筋コンクリート容器の落下試験の実施を規定し、内容物が漏洩しないことの保証を義務づけている。

従来、提案されている放射性汚染物の保管容器は、例えば、以下のものがある。
特許文献１に記載の放射性汚染物処理体は、ポリマー含浸コンクリート層の外側に、鋼板を積層して配置した容器本体の中に、放射性汚染物を気泡ペーストを用いて固化して充填し、該固化充填物の上部の空間をキャッピン材により封鎖し、さらに該キャッピング材を蓋体によって覆う容器である。しかし、特許文献１に記載の容器の破壊を防ぐのは、ポリマー含浸コンクリート層の外側に、積層して配置された鋼板であって、コンクリート自体ではない。

また、特許文献２に記載の放射性汚染物用の複合処分容器は、上部が開放された鉄筋コンクリート構造の容器本体と、同容器本体の内部に充填して、収納した放射性汚染物収納容器を埋め込むポーラス状モルタルとを有する容器である。
また、特許文献３に記載の有害汚染物用の密閉容器は、上部に開口部を有する硫黄コンクリート製の容器本体と、前記容器本体の開口部を閉鎖するための硫黄コンクリート製の蓋からなり、前記容器本体の開口部を囲繞する開口端部と、前記蓋の裏面の前記開口端部に対接する周縁部のいずれか一方または双方に電熱部材を配設した容器である。
しかし、特許文献１は、落下試験に耐え得る放射性汚染物処理体の提供を目的とするが、特許文献２および３には、容器が落下試験に耐え得るとの記載はなく、そもそも、落下試験に耐え得る容器の提案は少ない。
一般に、鉄筋コンクリート容器は、鉄筋の量を増せば落下抵抗性は向上するが、その分、配筋が密になり、流し込まれたコンクリートの流動が阻害されて、容器の製造に手間がかかるほか、容器自重が重くなって輸送や設置等の作業にも手間がかかる。しかし、輸送や設置等の作業が容易で、落下抵抗性の高い鉄筋コンクリート容器の鉄筋の種類や配筋の仕方は、今まで知られていない。

特開平２−２５７９９号公報特開２０００−１３７０９６号公報登録実用新案第３１７００９０号公報

したがって、本発明は、製造、輸送、および設置等の作業が容易で、落下抵抗性の高い放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器を提供することを目的とする。

本発明者は、前記目的に適う保管用鉄筋コンクリート容器を鋭意検討した結果、特定の鉄筋を特定の間隔で配置してなるコンクリート容器は前記目的を達成できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記の構成を有する放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器である。

［１］（Ａ)平面寸法（縦および横）が１４００〜１６００ｍｍ、高さが１０００〜１１００ｍｍ、および厚さが９０〜１２５ｍｍの鉄筋コンクリート製の容器本体と、
（Ｂ）平面寸法（縦および横）が１４００〜１６００ｍｍ、および厚さが９０〜１２０ｍｍの蓋体と、
からなる放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器であって、
（Ａ１）呼び名がＤ１６（ＳＤ３４５）およびＤ１０の鉄筋が、主筋（縦方向の鉄筋）として、および、Ｄ１６の鉄筋が、フープ筋（横方向の鉄筋）として、前記容器本体内に８５〜１５０ｍｍの間隔で格子状に配置され、また、
（Ａ２）前記容器本体の側面の角部にハンチ筋として、長さが５５０ｍｍのＤ１０の鉄筋が配置され、
（Ｂ１）呼び径がＤ１６（ＳＤ３４５）および／またはＤ１９の鉄筋が、前記蓋体内に１５０〜２００ｍｍの間隔で格子状に配置され、かつ
（Ｃ）ネジ部の呼び径がＭ２０以上のボルトを用いて締結された前記容器本体と前記蓋体の締結部に、アンカー筋として長さが２００ｍｍのＤ１０の鉄筋をＶ字形に補強配置されてなる、
放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器。
［２］コンクリートの圧縮強度が４０Ｎ／ｍｍ^２以上である、前記［１］に記載の放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器。

本発明の保管容器は、製造、輸送、および設置等の作業が容易で、落下抵抗性が高い。

実施例（タイプII）および比較例（タイプＩ）の保管容器の本体および蓋体の形状寸法の一例を示す図であり、寸法の単位はｍｍである。保管容器の本体および蓋体の配筋の一例を示す図であり、（ａ）は比較例の保管容器の配筋状況、（ｂ）は実施例の保管容器の配筋状況を示す図であり、寸法の単位はｍｍである。実施例の保管容器の本体の配筋を示す写真である。実施例の保管容器の蓋体の配筋を示す写真である。比較例の保管容器の本体の配筋を示す写真である。落下試験の状況を示す写真である。実施例および比較例の保管容器の落下後のひび割れを示す、鳥瞰図と展開図であり、（ａ）は比較例の保管容器のひび割れ、（ｂ）は実施例の保管容器のひび割れを示す図である。実施例の保管容器内に、放射性汚染物を詰めた大型土嚢袋（フレキシブルコンテナパック）を置く様子を示す図である。

本発明は、前記のとおり、特定の種類の鉄筋を、特定の配筋で形成してなる保管容器である。以下、本発明について、保管容器の容器本体、保管容器の蓋体、および保管容器を構成するコンクリートに分けて説明する。

１．保管容器の容器本体
本発明の保管容器の容器本体の平面寸法（縦および横）は１０００〜１７００ｍｍである。該値が１０００ｍｍ未満では容器の内容積が小さく放射性汚染物の保管量が減り、１７００ｍｍを超えると保管容器が重く、輸送や設置等の作業の負担が大きくなる。なお、容器本体の平面寸法は、容器本体の内容積や質量等の観点から、１２００〜１６５０ｍｍが好ましく、図８に示すように、放射性汚染物の仮置きに多用されている大型土嚢袋（フレキシブルコンテナパック）をそのまま保管容器内に置くことを考慮すると、特に好ましくは１４００〜１６００ｍｍである。
なお、図１に、本発明の保管容器の容器本体の一例を示す。

本発明の保管容器の容器本体の高さは７００〜１２００ｍｍである。該値が７００ｍｍ未満では容器の内容積が小さく放射性汚染物の保管量が減り、１２００ｍｍを超えると保管容器が重く、輸送や設置等の作業の負担が大きくなるほか、容器本体の内部が深くなり、大型土嚢袋を容器内に置くのが困難になる。なお、保管容器の高さは、大型土嚢袋をそのまま容器内に置くことを考慮すると、好ましくは１０００〜１１００ｍｍである。

本発明の保管容器の容器本体の厚さは７０〜１５０ｍｍである。該値が７０ｍｍ未満では保管容器の落下抵抗性や放射線の遮蔽効果が低下するおそれがあり、１５０ｍｍを超えると容器本体が重く、輸送や設置等の作業の負担が大きくなる。なお、容器本体の厚さは、放射線の遮蔽効果や保管容器の質量等を考慮すると、好ましくは９０〜１３０ｍｍである。

本発明の保管容器の容器本体では、呼び名がＤ１６（ＳＤ３４５）および／またはＤ１９の鉄筋を、主筋（縦方向の鉄筋）およびフープ筋（横方向の鉄筋）として、７５〜１５０ｍｍの間隔で格子状に配置する。
鉄筋径がＤ１６より小さいと落下抵抗性が低下し、鉄筋径がＤ１９より大きいと保管容器が重く、輸送や設置等の作業の負担が大きくなる。なお、Ｄ１６およびＤ１９の鉄筋を併用する場合は、落下抵抗性の向上等の観点から、容器本体の端部側の主筋およびフープ筋をＤ１９の鉄筋とすることが好ましい。
また、鉄筋の間隔が７５ｍｍ未満では、配筋は密になり、流し込まれたコンクリートの流動が阻害されるため、保管容器の製造に手間がかかるほか、保管容器が重くなり輸送や設置等の作業の負担が大きくなる。また、鉄筋の間隔が１５０ｍｍを超えると、保管容器の落下抵抗性が低下する。
なお、主鉄筋（縦方向の鉄筋）およびフープ筋（横方向の鉄筋）は、７５〜１５０ｍｍの範囲内で等間隔に配筋するか、または、保管容器の端部で配筋の間隔を狭くし、中央部等のその他の部分で、配筋の間隔を広くしてもよい。
さらに、容器本体は、側面の角部を補強するために、側面の角部にさらにハンチ筋を配置してもよい。該ハンチ筋は、例えばＤ１０が挙げられる。該ハンチ筋の長さは、補強効果等の観点から、容器本体の平面寸法の３０〜４０％が好ましい。
なお、図２と図３に、本発明の保管容器の容器本体の配筋の一例を示す。

２．保管容器の蓋体
本発明の保管容器の蓋体の平面寸法（縦と横）は、容器本体と嵌合させるため、容器本体と同じく１０００〜１７００ｍｍ（好ましくは１２００〜１６５０ｍｍ、特に好ましくは１４００〜１６００ｍｍ）である。また、該蓋体の厚さは７０〜１５０ｍｍである。蓋体の厚さが７０ｍｍ未満では、保管容器の落下抵抗性や放射線の遮蔽効果が低下するおそれがあり、１５０ｍｍを超えると保管容器が重く、輸送や設置等の作業の負担が大きくなる。なお、蓋体の厚さは、放射線の遮蔽効果と保管容器の質量等を考慮すると、好ましくは９０〜１３０ｍｍである。
図１に、本発明の保管容器の蓋体の一例を示す。

前記蓋体では、Ｄ１６（ＳＤ３４５）および／またはＤ１９の鉄筋を１５０〜２００ｍｍの間隔で格子状に配筋する。鉄筋径がＤ１６より小さいと落下抵抗性が低下し、Ｄ１９より大きいと保管容器が重く、輸送や設置等の作業の負担が大きくなる。
鉄筋の間隔は１５０〜２００ｍｍの範囲内で等間隔に配筋するか、または、１５０〜２００ｍｍの範囲内で蓋体の端部で配筋の間隔を大きくし、中央部等のその他の部分で、配筋の間隔を小さくしてもよい。
なお、Ｄ１６およびＤ１９の鉄筋を併用する場合は、落下抵抗性の向上等の観点から、蓋体の端部側の鉄筋をＤ１９の鉄筋とすることが好ましい。
図２と図４に、本発明の保管容器の蓋体の配筋の一例を示す。

前記蓋体と容器本体の締結部にアンカー筋を補強配筋する。アンカー筋の配筋により、蓋体の落下抵抗性が大幅に向上する。当該アンカー筋は容器本体と蓋体の締結部に接触するように、略Ｖ字形に配筋する。該アンカー筋は、例えばＤ１０が挙げられる。該アンカー筋の長さ（Ｖ字の片側の長さ、以下同じ）は２００〜３００ｍｍが好ましい。
なお、図２に、本発明の保管容器の蓋体と容器本体の締結部に、アンカー筋をＶ字形に配置した一例を示す。

本発明の保管容器の容器本体と蓋体を締結するためのボルトは、ネジ部の呼び径がＭ２０以上で、長さは好ましくは１１０〜１６０ｍｍである。ネジ部の呼び径がＭ２０未満では、落下時の衝撃によって容器本体と蓋体の間に隙間が生じるおそれがある。なお、本発明においては、コストや構造寸法への影響等を考慮して、前記ボルトのネジ部の呼び径はＭ２４以下が好ましく、Ｍ２２以下がより好ましい。
ボルトの長さが短いと落下時の衝撃によって容器本体と蓋体の間に隙間が生じるおそれがあり、ボルトの長さが長いとボルトの締め付けに手間がかかる。なお、ボルトの長さは締め付け作業の手間等を考慮して、１１０〜１４０ｍｍがより好ましい。

３．保管容器を構成するコンクリート
該コンクリートは、比重が２．２〜２．５の普通コンクリート、比重が１．８〜２．１の軽量コンクリート、および比重が３．０〜４．０の重量コンクリートが使用できる。また、これらのコンクリートの圧縮強度は、落下抵抗性やコストの点から、好ましくは４０Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは４５〜６６Ｎ／ｍｍ^２、さらに好ましくは５０〜６０Ｎ／ｍｍ^２である。
本発明において、例えば、縦１５００ｍｍ、横１５００ｍｍ、高さ（容器本体と蓋体の合計）１２００ｍｍ、および厚さ１００ｍｍの本発明の保管容器を、比重が２．４程度の普通コンクリートを用いて製造した場合の重さは３トン程度であり、この程度の重さでは輸送や設置等の作業の負担は小さい。例えば、前記保管容器に、放射性汚染物が入った容量が１ｍ^３の大型土嚢袋を入れた場合、１トン程度質量が増加するが、この場合でも一般的なフォークリフト（４トン）による運搬や積込みが可能である。また、積荷制限１０トンの平ボディのトラックで運搬する場合、２つの保管容器の積載が可能である。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．保管容器の製造
（１）比較例の保管容器
日本道路協会による「道路土工−カルバート工指針」に準拠して、該指針に記載されたタイプＩの保管容器を比較例として製造した。なお、タイプIの保管容器は、水密性、遮蔽性、および耐久性等を考慮して設計したものである。
タイプIの保管容器本体は、Ｄ１０とＤ１３の鉄筋を、図２（ａ）に示すように、主筋およびフープ筋として、８５〜２００ｍｍの間隔で配置した。また、側面の角部にハンチ筋としてＤ１０の鉄筋を配置した（図５）。該ハンチ筋の長さは５５０ｍｍである。
タイプIの蓋体は、Ｄ１３の鉄筋を、図２（ａ）に示すように配置した。
タイプIの保管容器は、呼び径がＭ１６で長さが１４０ｍｍのボルトを用いて容器本体と蓋体を締結した。ただし、蓋体と容器本体の締結部に、アンカー筋は配置しなかった。
製造したタイプＩの保管容器の形状寸法を図１に示し、該保管容器の配筋の状況を図２（ａ）および図５（容器本体）に示す。
使用したコンクリートは、密度が２．３５ｔ／ｍ^３、圧縮強度が５８Ｎ／ｍｍ^２、弾性係数が３２ＧＰａであった。

（２）実施例の保管容器
次に、下記タイプIIの保管容器を実施例として製造した。
タイプIIの保管容器は、タイプＩの保管容器と同じコンクリートを使用した。
また、タイプIIの保管容器本体は、Ｄ１６の鉄筋を、図２（ｂ）に示すように、主筋およびフープ筋として、８５〜１５０ｍｍの間隔で配置した。また、側面の角部にハンチ筋としてＤ１０の鉄筋を配置した（図３）。該ハンチ筋の長さは５５０ｍｍである。
タイプIIの蓋体は、Ｄ１６の鉄筋を、図２（ｂ）に示すように配置した。
また、タイプIIの保管容器は、呼び径がＭ２０で長さが１１０ｍｍのボルトを用いて容器本体と蓋体を締結した。
また、容器本体と蓋体の締結部に、長さが２００ｍｍのアンカー筋（Ｄ１０の鉄筋を使用）をＶ字形に配置した（図４）。
製造したタイプIIの保管容器の形状寸法を図１に示し、該保管容器の配筋の状況を図２（ｂ）、図３（容器本体）、および図４（蓋体）に示す。
なお、タイプIIの保管容器の質量は２．９トンであった。また、タイプIIの保管容器の製造は特に問題がなかった。

２．保管容器の落下試験
約１トンの模擬汚染物を詰めた大型土嚢袋を入れた、前記タイプＩおよびタイプIIの保管容器を用いて、図６に示す落下試験（落下の高さは１．２ｍ）を行った。落下後の保管容器のひび割れの状況を、保管容器の鳥瞰図と展開図を用いて図７に示す。
図７から分かるように、タイプIの保管容器は、蓋体が大きく損傷し、また、蓋体の損傷部に近接した容器本体には、貫通ひび割れが発生した。これに対し、タイプIIの保管容器は、蓋体は損傷せず、容器本体にわずかにひび割れが発生したものの、貫通ひび割れは発生しなかった。
以上のことから、本発明の保管容器は、製造、輸送、および設置等の作業が容易で、落下抵抗性が極めて高いといえる。

Claims

（Ａ)平面寸法（縦および横）が１４００〜１６００ｍｍ、高さが１０００〜１１００ｍｍ、および厚さが９０〜１２５ｍｍの鉄筋コンクリート製の容器本体と、
（Ｂ）平面寸法（縦および横）が１４００〜１６００ｍｍ、および厚さが９０〜１２０ｍｍの蓋体と、
からなる放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器であって、
（Ａ１）呼び名がＤ１６（ＳＤ３４５）およびＤ１０の鉄筋が、主筋（縦方向の鉄筋）として、および、Ｄ１６の鉄筋が、フープ筋（横方向の鉄筋）として、前記容器本体内に８５〜１５０ｍｍの間隔で格子状に配置され、また、
（Ａ−２）前記容器本体の側面の角部にハンチ筋として、長さが５５０ｍｍのＤ１０の鉄筋が配置され、
（Ｂ１）呼び径がＤ１６（ＳＤ３４５）および／またはＤ１９の鉄筋が、前記蓋体内に１５０〜２００ｍｍの間隔で格子状に配置され、かつ
（Ｃ）ネジ部の呼び径がＭ２０以上のボルトを用いて締結された前記容器本体と前記蓋体の締結部に、アンカー筋として長さが２００ｍｍのＤ１０の鉄筋をＶ字形に補強配置されてなる、
放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器。
コンクリートの圧縮強度が４０Ｎ／ｍｍ^２以上である、請求項１に記載の放射性汚染物の保管用鉄筋コンクリート容器。