JP7357025B2 - Protective devices, protective device design methods, radioactive material storage containers - Google Patents

Protective devices, protective device design methods, radioactive material storage containers Download PDF

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Description

本開示は、保護装置、保護装置の設計方法、放射性物質収納容器に関する。 The present disclosure relates to a protection device, a method of designing a protection device, and a radioactive substance storage container.

例えば、特許文献１に記載のキャスク（放射性物質収納容器）用緩衝体は、キャスクの端面に沿う端面側部材およびキャスクの端部外周面に沿う周面側部材が鋼材からなり、これら端面側部材および周面側部材の外側に、変形することで衝撃を吸収する衝撃吸収体が設けられる。 For example, in the buffer body for a cask (radioactive material storage container) described in Patent Document 1, the end surface side member along the end surface of the cask and the peripheral surface side member along the outer peripheral surface of the end of the cask are made of steel, and these end surface side members A shock absorber that absorbs shock by deforming is provided on the outside of the peripheral surface side member.

特許第４６８１６８１号公報Patent No. 4681681

放射性物質収納容器は、輸送後、数十年の間、貯蔵場所にて保管される。このような場合、緩衝体は、緩衝性能を確保すること、貯蔵期間に渡って緩衝材の健全性を確保すること、放熱性能を確保すること、が望まれている。 Radioactive material storage containers are stored in storage locations for several decades after being transported. In such a case, the buffer is desired to ensure buffering performance, to ensure the soundness of the buffer material over the storage period, and to ensure heat dissipation performance.

本開示は、上述した課題を解決するものであり、緩衝性能、健全性、および放熱性能を確保することのできる保護装置、保護装置の設計方法、放射性物質収納容器を提供することを目的とする。 The present disclosure solves the above-mentioned problems, and aims to provide a protective device, a protective device design method, and a radioactive material storage container that can ensure buffering performance, soundness, and heat dissipation performance. .

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る保護装置は、放射性物質収納容器の胴部の軸方向の端部において径方向外側を囲むようにリング状に形成される金属部材を備え、前記金属部材は、規則的に配置して設けられた複数の穴部を有する。 In order to achieve the above object, a protection device according to one aspect of the present disclosure includes a metal member formed in a ring shape so as to surround the outside in the radial direction at the end in the axial direction of the body of the radioactive material storage container. The metal member has a plurality of regularly arranged holes.

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る保護装置の設計方法は、上述した保護装置の設計方法であって、前記穴部を有する前記金属部材の要素体モデルを作成する工程と、前記要素体モデルに基づく試験片を圧潰試験して圧潰特性を計測する工程と、前記圧潰特性から緩衝性能を算出する工程と、を含む。 In order to achieve the above object, a method for designing a protective device according to an aspect of the present disclosure includes the step of creating an element body model of the metal member having the hole portion. , a step of performing a crushing test on a test piece based on the element body model to measure crushing characteristics, and a step of calculating cushioning performance from the crushing characteristics.

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る放射性物質収納容器は、胴部と、前記胴部の軸方向の一端部を密閉する蓋部と、上述した保護装置と、を含む。 In order to achieve the above object, a radioactive substance storage container according to one aspect of the present disclosure includes a body, a lid that seals one end of the body in the axial direction, and the above-mentioned protection device. .

本開示は、緩衝性能、健全性、および放熱性能を確保することができる。 The present disclosure can ensure buffering performance, soundness, and heat dissipation performance.

図１は、放射性物質収納容器の一部裁断概略図である。FIG. 1 is a partially cutaway schematic diagram of a radioactive substance storage container. 図２は、実施形態の保護装置の側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of the protection device of the embodiment. 図３は、実施形態の保護装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the protection device of the embodiment. 図４は、実施形態の保護装置の金属部材の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the metal member of the protection device of the embodiment. 図５は、実施形態の保護装置の金属部材の側面図である。FIG. 5 is a side view of the metal member of the protection device of the embodiment. 図６は、実施形態の保護装置の金属部材の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the metal member of the protection device of the embodiment. 図７は、実施形態の保護装置の金属部材の平面図である。FIG. 7 is a plan view of the metal member of the protection device of the embodiment. 図８は、実施形態の保護装置の金属部材の部分拡大図である。FIG. 8 is a partially enlarged view of the metal member of the protection device of the embodiment. 図９は、実施形態の保護装置の金属部材の部分拡大図である。FIG. 9 is a partially enlarged view of the metal member of the protection device of the embodiment. 図１０は、実施形態の保護装置の一部拡大平面図である。FIG. 10 is a partially enlarged plan view of the protection device of the embodiment. 図１１は、実施形態の保護装置の一部拡大平面図である。FIG. 11 is a partially enlarged plan view of the protection device of the embodiment. 図１２は、図１１に示す保護装置の部分側面図である。FIG. 12 is a partial side view of the protection device shown in FIG. 11. 図１３は、放射性物質収納容器の載置例を示す側断面図である。FIG. 13 is a side sectional view showing an example of placement of a radioactive substance storage container. 図１４は、実施形態の保護装置の使用例を示す側面図である。FIG. 14 is a side view showing an example of how the protection device of the embodiment is used. 図１５は、実施形態の保護装置の金属部材の設計方法のフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart of a method for designing a metal member of a protection device according to an embodiment. 図１６は、実施形態の保護装置の金属部材の設計方法の１工程を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing one step of a method for designing a metal member of a protection device according to an embodiment.

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments according to the present disclosure will be described in detail below based on the drawings. Note that this disclosure is not limited to this embodiment. Furthermore, the constituent elements in the embodiments described below include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same.

図１は、放射性物質収納容器の一部裁断概略図である。 FIG. 1 is a partially cutaway schematic diagram of a radioactive substance storage container.

図１に示すように、放射性物質収納容器としてのキャスク１１は、胴部１２と蓋部１３とから構成される。胴部１２は、容器本体２１を有する。容器本体２１は、筒状（本実施形態では円筒形状）の上端に開口部２２が形成され、下端が閉塞して形成される。容器本体２１は、内部にキャビティ２３を有し、このキャビティ２３にバスケット２４が設けられる。バスケット２４は、放射性物質（例えば、使用済燃料集合体）を個々に収納可能な複数のセル２５が設けられる。容器本体２１は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品となっているが、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。また、容器本体２１は、球状黒鉛鋳鉄や炭素鋼鋳鋼などの鋳造品を用いることもできる。 As shown in FIG. 1, a cask 11 as a radioactive substance storage container is composed of a body 12 and a lid 13. The body 12 has a container body 21 . The container main body 21 has a cylindrical shape (in this embodiment, a cylindrical shape), has an opening 22 formed at its upper end, and is closed at its lower end. The container body 21 has a cavity 23 inside, and a basket 24 is provided in the cavity 23. The basket 24 is provided with a plurality of cells 25 that can individually store radioactive materials (for example, spent fuel assemblies). The container body 21 is a forged product made of carbon steel that has a gamma ray shielding function, but stainless steel can also be used instead of carbon steel. Moreover, the container body 21 can also be made of a cast product such as spheroidal graphite cast iron or carbon steel cast steel.

胴部１２は、容器本体２１の外周面に所定の隙間を開けて外筒２６が配設される。容器本体２１の外周面と外筒２６の内周面との間に、熱伝導を行う銅製の伝熱フィン２７が周方向に複数設けられる。胴部１２は、容器本体２１と外筒２６と伝熱フィン２７とで囲まれる空間部に、水素を多く含有する高分子材料であって中性子遮蔽機能を有するボロンまたはボロン化合物を含有したレジン（中性子遮蔽体）２８が設けられる。 In the body portion 12, an outer cylinder 26 is disposed on the outer peripheral surface of the container body 21 with a predetermined gap. A plurality of copper heat transfer fins 27 that conduct heat are provided in the circumferential direction between the outer peripheral surface of the container body 21 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 26. The body portion 12 is made of a resin (a polymeric material containing a large amount of hydrogen and containing boron or a boron compound) that is a polymeric material containing a large amount of hydrogen and has a neutron shielding function in a space surrounded by the container body 21, the outer cylinder 26, and the heat transfer fins 27. A neutron shield 28 is provided.

胴部１２は、容器本体２１の閉塞された下端の下側に突出する底部２９が設けられる。底部２９は、容器本体２１の外径よりも小さく形成され、容器本体２１の閉塞された下端とで囲まれる空間部を有し、この空間部にレジン（中性子遮蔽体）が設けられる。 The body portion 12 is provided with a bottom portion 29 that projects below the closed lower end of the container body 21 . The bottom portion 29 is formed smaller than the outer diameter of the container body 21 and has a space surrounded by the closed lower end of the container body 21, and a resin (neutron shield) is provided in this space.

胴部１２は、容器本体２１にキャスク１１を吊上げるためのトラニオン３０が設けられる。トラニオン３０は、容器本体２１から外筒２６を貫通して設けられ、キャスク１１において最も外周に突出する。 The body 12 is provided with a trunnion 30 for hoisting the cask 11 onto the container body 21. The trunnion 30 is provided to pass through the outer tube 26 from the container body 21, and protrudes most outwardly in the cask 11.

蓋部１３は、容器本体２１の開口部２２に設けられ、開口部２２を閉塞して容器本体２１（胴部１２））を密閉する。蓋部１３は、一次蓋３１と二次蓋３２と三次蓋３３を含んで構成される。一次蓋３１は、γ線を遮蔽する炭素鋼やステンレス鋼を材料として円盤形状に形成される。二次蓋３２は、一次蓋３１を覆ってキャスク１１の外側に表れるもので、一次蓋３１と同様に、γ線を遮蔽する炭素鋼やステンレス鋼を材料として円盤形状に形成される。一次蓋３１と二次蓋３２との間は、レジン（中性子遮蔽体）２８が設けられていてもよい。二次蓋の更に外側に三次蓋３３が取り付けられる場合もある。三次蓋３３は、一次蓋３１及び二次蓋３２と同様に、γ線を遮蔽する炭素鋼やステンレス鋼を材料として円盤形状に形成される。 The lid 13 is provided at the opening 22 of the container body 21, and closes the opening 22 to seal the container body 21 (body 12). The lid portion 13 includes a primary lid 31, a secondary lid 32, and a tertiary lid 33. The primary lid 31 is formed into a disc shape and made of carbon steel or stainless steel that shields gamma rays. The secondary lid 32 covers the primary lid 31 and appears on the outside of the cask 11, and like the primary lid 31, it is formed into a disk shape and made of carbon steel or stainless steel that shields gamma rays. A resin (neutron shield) 28 may be provided between the primary lid 31 and the secondary lid 32. A tertiary lid 33 may be attached further outside the secondary lid. The tertiary lid 33, like the primary lid 31 and the secondary lid 32, is formed into a disk shape and made of carbon steel or stainless steel that shields gamma rays.

一次蓋３１は、容器本体２１の開口部２２に形成された第一段部２２ａに対し、炭素鋼やステンレス鋼を材料とするボルト（図示せず）により固定されて容器本体２１に取り付けられる。二次蓋３２は、容器本体２１の開口部２２に形成された第二段部２２ｂに対し、炭素鋼やステンレス鋼を材料とするボルト（図示せず）により固定されて容器本体２１に取り付けられる。図には明示しないが、一次蓋３１と第一段部２２ａとの間、および二次蓋３２と第二段部２２ｂとの間には、金属ガスケットが設けられる。これら、金属ガスケットにより、一次蓋３１と第一段部２２ａとの間、および二次蓋３２と第二段部２２ｂとの間の密封性が確保される。三次蓋３３は、容器本体２１の開口部２２に形成された第一段部２２ｃに対し、炭素鋼やステンレス鋼を材料とするボルト（図示せず）により固定されて容器本体２１に取り付けられる。 The primary lid 31 is attached to the container body 21 by being fixed to a first step 22a formed in the opening 22 of the container body 21 with bolts (not shown) made of carbon steel or stainless steel. The secondary lid 32 is attached to the container body 21 by being fixed to the second step 22b formed in the opening 22 of the container body 21 with bolts (not shown) made of carbon steel or stainless steel. . Although not clearly shown in the drawings, metal gaskets are provided between the primary lid 31 and the first step portion 22a and between the secondary lid 32 and the second step portion 22b. These metal gaskets ensure sealing between the primary lid 31 and the first step 22a and between the secondary lid 32 and the second step 22b. The tertiary lid 33 is attached to the container body 21 by being fixed to the first stage portion 22c formed in the opening 22 of the container body 21 with bolts (not shown) made of carbon steel or stainless steel.

また、胴部１２において、容器本体２１の開口部２２には、二次蓋３２の周りを囲み、キャスク１１の外側に表れる筒状の上端縁２２ｃが形成される。上端縁２２ｃは、その上面が二次蓋３２の表面よりも高い位置にあって、二次蓋３２の周りを囲む。上端縁２２ｃの上面には、三次蓋３３や、キャスク１１を輸送する際に用いられる緩衝体や、実施形態の保護装置１が取り付けられるボルト穴３４が周方向に複数設けられている。緩衝体と保護装置１は同時に装着しないため、ボルト穴を共用する場合がある。 Further, in the body portion 12 , a cylindrical upper edge 22 c that surrounds the secondary lid 32 and appears on the outside of the cask 11 is formed in the opening 22 of the container body 21 . The upper edge 22c has an upper surface located at a higher position than the surface of the secondary lid 32, and surrounds the secondary lid 32. On the upper surface of the upper edge 22c, a plurality of bolt holes 34 are provided in the circumferential direction to which the tertiary lid 33, a buffer used when transporting the cask 11, and the protection device 1 of the embodiment are attached. Since the shock absorber and the protection device 1 are not attached at the same time, the bolt holes may be shared.

放射性物質収納容器であるキャスク１１は、原子力発電設備において、例えば、使用済燃料集合体が容器本体２１のバスケット２４のセル２５収納され、蓋部１３によって密閉される。このキャスク１１は、例えば、原子力発電設備から貯蔵設備に輸送される。輸送にかかり、キャスク１１は、輸送用緩衝体（図示せず）が取り付けられる。輸送用緩衝体は、国際原子力機関（ＩＡＥＡ：International Atomic Energy Agency）の安全基準、放射性物質安全輸送規則において、事故時の輸送条件に耐える能力（密閉性、遮蔽性、未臨界性の維持）を実証するための落下試験として、高さ９ｍからの落下事象（落下試験Ｉ）や、直立した直径１５ｃｍの丸棒上への高さ１ｍからの落下事象（落下試験II）が課せられている。落下事象は、例えば（１）中心軸ＣＬを垂直方向に向けた垂直落下、（２）中心軸ＣＬを水平方向に向けた水平落下、（３）中心軸ＣＬを斜めに向けた角部落下、がある。この輸送用緩衝体は、胴部１２の上端縁２２ｃおよび底部２９にそれぞれ被さるように配置される。上端縁２２ｃに被さる輸送用緩衝体は、上端縁２２ｃに設けられたボルト穴３４に取り付けられるボルト（図示せず）により、胴部１２に固定される。輸送中、輸送用緩衝体が取り付けられたキャスク１１は、中心軸ＣＬを水平方向に向けた横置き状態で輸送される。そして、貯蔵場所である貯蔵設備に輸送されたキャスク１１は、輸送用緩衝体が外され、保護装置１が取り付けられた保管状態とされる。 The cask 11, which is a radioactive material storage container, is used in a nuclear power generation facility, for example, in which spent fuel assemblies are stored in cells 25 of a basket 24 of a container body 21, and the cells 25 are sealed with a lid 13. This cask 11 is transported from a nuclear power generation facility to a storage facility, for example. During transportation, the cask 11 is fitted with a transportation cushion (not shown). The safety standards of the International Atomic Energy Agency (IAEA) and the Regulations for the Safe Transport of Radioactive Materials require that transport buffers have the ability to withstand transport conditions in the event of an accident (maintaining sealing, shielding, and subcriticality). As a drop test for verification, a fall from a height of 9 m (Drop Test I) and a fall from a height of 1 m onto an upright round bar with a diameter of 15 cm (Drop Test II) were imposed. Fall events include, for example, (1) a vertical fall with the center axis CL oriented in the vertical direction, (2) a horizontal fall with the center axis CL oriented in the horizontal direction, (3) a corner fall with the center axis CL oriented diagonally, There is. This transportation buffer is arranged so as to cover the upper edge 22c and the bottom 29 of the body 12, respectively. The transport buffer covering the upper edge 22c is fixed to the body 12 by bolts (not shown) attached to bolt holes 34 provided in the upper edge 22c. During transportation, the cask 11 to which the transportation buffer is attached is transported in a horizontal state with the central axis CL oriented in the horizontal direction. Then, the cask 11 transported to a storage facility, which is a storage location, is placed in a storage state in which the transport buffer is removed and the protection device 1 is attached.

図２は、実施形態の保護装置の側断面図である。図３は、実施形態の保護装置の平面図である。図４は、実施形態の保護装置の金属部材の平面図である。図５は、実施形態の保護装置の金属部材の側面図である。図６は、実施形態の保護装置の金属部材の平面図である。図７は、実施形態の保護装置の金属部材の平面図である。図８は、実施形態の保護装置の金属部材の部分拡大図である。図９は、実施形態の保護装置の金属部材の部分拡大図である。図１０は、実施形態の保護装置の一部拡大平面図である。図１１は、実施形態の保護装置の一部拡大平面図である。図１２は、図１１に示す保護装置の部分側面図である。 FIG. 2 is a side sectional view of the protection device of the embodiment. FIG. 3 is a plan view of the protection device of the embodiment. FIG. 4 is a plan view of the metal member of the protection device of the embodiment. FIG. 5 is a side view of the metal member of the protection device of the embodiment. FIG. 6 is a plan view of the metal member of the protection device of the embodiment. FIG. 7 is a plan view of the metal member of the protection device of the embodiment. FIG. 8 is a partially enlarged view of the metal member of the protection device of the embodiment. FIG. 9 is a partially enlarged view of the metal member of the protection device of the embodiment. FIG. 10 is a partially enlarged plan view of the protection device of the embodiment. FIG. 11 is a partially enlarged plan view of the protection device of the embodiment. FIG. 12 is a partial side view of the protection device shown in FIG. 11.

ここで、保護装置１において、軸方向、周方向、径方向を定義する。軸方向、周方向、径方向は、保護装置１が取り付けられるキャスク１１を基準とする。軸方向は、胴部１２の中心を通り開口部２２と底部２９を貫く中心軸ＣＬを設け、この中心軸ＣＬに沿う方向を言う。軸方向は、胴部１２が中心軸ＣＬに沿って連続することから胴部長手方向とも言う。周方向は、中心軸ＣＬの周りを囲む方向（中心軸ＣＬを中心とする周り方向）を言う。径方向は、中心軸ＣＬに交差する方向を言い、ある位置より中心軸ＣＬから遠ざかる方向を径方向外側と言い、ある位置より中心軸ＣＬに近づく方向を径方向内側と言う。 Here, in the protection device 1, the axial direction, circumferential direction, and radial direction are defined. The axial direction, circumferential direction, and radial direction are based on the cask 11 to which the protection device 1 is attached. The axial direction refers to a direction along the central axis CL, which is provided through the center of the body 12 and penetrates through the opening 22 and the bottom 29. The axial direction is also referred to as the longitudinal direction of the trunk because the trunk 12 is continuous along the central axis CL. The circumferential direction refers to a direction surrounding the center axis CL (a direction around the center axis CL). The radial direction refers to a direction that intersects the central axis CL, the direction that moves away from the central axis CL from a certain position is called the radially outer side, and the direction that approaches the center axis CL from a certain position is called the radially inner side.

保護装置１は、図２に示すように、キャスク１１における胴部１２の端部であって、容器本体２１の上端縁２２ｃに取り付けられる。保護装置１は、図２および図３に示すように、蓋部材２と、ケーシング３と、金属部材４と、を有する。 As shown in FIG. 2, the protection device 1 is attached to the upper edge 22c of the container body 21 at the end of the body 12 of the cask 11. The protection device 1 includes a lid member 2, a casing 3, and a metal member 4, as shown in FIGS. 2 and 3.

蓋部材２は、板状に形成され、キャスク１１の蓋部１３であって外側に表れる二次蓋３２又は三次蓋３３の表面に沿って配置される。図２および図３に示す蓋部材２は、二次蓋３２の表面および容器本体２１の上端縁２２ｃの表面を覆うように構成される。蓋部材２は、上端縁２２ｃに設けられたボルト穴３４に取り付けられるボルト（図示せず）により、容器本体２１に固定される。蓋部材２は、実施形態では、胴部１２の外形よりも大きい円形状に形成される。 The lid member 2 is formed into a plate shape and is arranged along the surface of the secondary lid 32 or the tertiary lid 33 that is the lid portion 13 of the cask 11 and is exposed on the outside. The lid member 2 shown in FIGS. 2 and 3 is configured to cover the surface of the secondary lid 32 and the surface of the upper edge 22c of the container body 21. The lid member 2 is fixed to the container body 21 with a bolt (not shown) attached to a bolt hole 34 provided in the upper edge 22c. In the embodiment, the lid member 2 is formed into a circular shape that is larger than the outer shape of the body portion 12.

蓋部材２は、二次蓋３２又は三次蓋３３の表面に配置された上面に第一補強リブ２ａが設けられる。第一補強リブ２ａは、蓋部材２の上面に対して上方に延びるように設けられる。第一補強リブ２ａは、図３に示すように、キャスク１１への装着状態において、中心軸ＣＬを中心として径方向外側へ延びて放射状に配置される。第一補強リブ２ａは、実施形態では、放射状に８カ所に配置される。また、蓋部材２は、二次蓋３２又は三次蓋３３の表面に配置された下面に第二補強リブ２ｂが設けられる。第二補強リブ２ｂは、蓋部材２の下面に対して下方に延びるように設けられる。第二補強リブ２ｂは、図２および図３に示すように、容器本体２１の上端縁２２ｃの外周から径方向外側へ延びて放射状に配置される。第二補強リブ２ｂは、実施形態では、放射状に２４カ所に配置される。 The lid member 2 is provided with a first reinforcing rib 2a on the upper surface disposed on the surface of the secondary lid 32 or the tertiary lid 33. The first reinforcing rib 2a is provided so as to extend upward from the upper surface of the lid member 2. As shown in FIG. 3, when the first reinforcing ribs 2a are attached to the cask 11, the first reinforcing ribs 2a extend radially outward and are arranged radially about the central axis CL. In the embodiment, the first reinforcing ribs 2a are arranged radially at eight locations. Further, the lid member 2 is provided with second reinforcing ribs 2b on the lower surface arranged on the surface of the secondary lid 32 or the tertiary lid 33. The second reinforcing rib 2b is provided so as to extend downward from the lower surface of the lid member 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the second reinforcing ribs 2b extend radially outward from the outer periphery of the upper edge 22c of the container body 21 and are arranged radially. In the embodiment, the second reinforcing ribs 2b are arranged radially at 24 locations.

蓋部材２は、第一補強リブ２ａおよび第二補強リブ２ｂを含み、剛体で形成される。剛体とは、所定の荷重を受け止めて変形を抑制されているもので、例えば、鋼材からなる。 The lid member 2 includes a first reinforcing rib 2a and a second reinforcing rib 2b, and is made of a rigid body. A rigid body is one that can absorb a predetermined load and is prevented from deforming, and is made of, for example, steel.

ケーシング３は、蓋部材２の外周に設けられる。ケーシング３は、中空状に構成され、周方向に沿って円形状に形成され、軸方向および径方向において矩形状の断面に形成される。ケーシング３は、所定の荷重により変形することが可能に構成される。ケーシング３は、アルミ合金やステンレス鋼や炭素鋼などの金属材で構成されている。ケーシング３は、蓋部材２の板状の外周端、第一補強リブ２ａの径方向外側端、および第二補強リブ２ｂの径方向外側端に接合される。 The casing 3 is provided around the outer periphery of the lid member 2. The casing 3 is hollow, circular in the circumferential direction, and rectangular in cross section in the axial and radial directions. The casing 3 is configured to be deformable under a predetermined load. The casing 3 is made of a metal material such as aluminum alloy, stainless steel, or carbon steel. The casing 3 is joined to the plate-shaped outer peripheral end of the lid member 2, the radially outer end of the first reinforcing rib 2a, and the radially outer end of the second reinforcing rib 2b.

金属部材４は、中空状のケーシング３の内部に配置される。金属部材４は、中実でブロック状に形成される。金属部材４は、実施形態では、周方向に沿ってリング状に形成され、軸方向および径方向において矩形状の断面に形成される。金属部材４は、所定の荷重により変形することが可能に構成される。金属部材４は、アルミ合金やステンレス鋼や炭素鋼などの金属材で構成されている。金属部材４は、アルミ合金で構成される場合、非熱処理系（１０００番台、３０００番台、５０００番台）のＯ材からなる。金属部材４は、設計引張強さＳｕと設計降伏点Ｓｙとが、望ましくは１≦Ｓｕ／Ｓｙ≦１．５の関係を満たし、１≦Ｓｕ／Ｓｙ≦２．５の関係でも良い。 The metal member 4 is arranged inside the hollow casing 3. The metal member 4 is solid and formed into a block shape. In the embodiment, the metal member 4 is formed in a ring shape along the circumferential direction, and has a rectangular cross section in the axial direction and the radial direction. The metal member 4 is configured to be deformable under a predetermined load. The metal member 4 is made of a metal material such as aluminum alloy, stainless steel, or carbon steel. When the metal member 4 is made of an aluminum alloy, it is made of non-heat-treated O material (1000 series, 3000 series, 5000 series). In the metal member 4, the design tensile strength Su and the design yield point Sy desirably satisfy the relationship of 1≦Su/Sy≦1.5, and may also satisfy the relationship of 1≦Su/Sy≦2.5.

金属部材４は、一体構造のリング状に形成される。または、金属部材４は、図４に示すように、周方向で複数（図４では８個）に分割されて、分割構造である各分割金属部材４ａが組み合わされてリング状に形成される。または、金属部材４は、図５に示すように、軸方向で複数（図５では２個）に分割されたリング状に構成され、分割構造である各分割金属部材４ｂが組み合わされてリング状に形成される。金属部材４が分割構造とされた場合、ケーシング３は、分割構造が組み合わされてリング状とされた金属部材４を纏めて収容する構成や、分割構造の金属部材４を個々に収容しリング状に組み合わされる構成がある。従って、金属部材４は、胴部１２を密閉する蓋部１３の径方向外側を囲むようにリング状に形成される。 The metal member 4 is formed into an integral ring shape. Alternatively, as shown in FIG. 4, the metal member 4 is divided into a plurality of parts (eight in FIG. 4) in the circumferential direction, and each divided metal member 4a having a divided structure is combined to form a ring shape. Alternatively, as shown in FIG. 5, the metal member 4 is configured in a ring shape divided into a plurality of parts (two in FIG. 5) in the axial direction, and each divided metal member 4b having a divided structure is combined to form a ring shape. is formed. When the metal member 4 has a split structure, the casing 3 may have a structure that collectively accommodates the metal members 4 that are combined into a ring shape by combining the split structures, or a structure that accommodates the metal members 4 of the split structure individually and forms a ring shape. There are configurations that can be combined. Therefore, the metal member 4 is formed in a ring shape so as to surround the radially outer side of the lid part 13 that seals the body part 12.

また、金属部材４は、図６から図１２に示すように、穴部５を有する。穴部５は、中実でブロック状の金属部材４に形成される。穴部５は、形状および直径Ｄを一定にして金属部材４を貫通して設けられる。穴部５は、好ましくは円形状に形成される。穴部５は、図６および図７に示す実施形態では、軸方向に沿って設けられる。穴部５は、図６に示す実施形態では、貫通方向から視て、規則的な三角配列（三角格子配列とも言う）によって配列される。三角配列の穴部５は、図８に示すように、貫通方向から視て、平行に並ぶ列で隣接する中心間距離（ピッチ）Ｐを基準とした二点鎖線で示す正三角形に基づき配列される。また、穴部５は、図７に示す実施形態では、貫通方向から視て、規則的な正方配列によって配列される。正方配列の穴部５は、図９に示すように、貫通方向から視て、平行に並ぶ列で隣接する中心間距離（ピッチ）Ｐを基準とした二点鎖線で示す正方形に基づき配列される。 Further, the metal member 4 has a hole 5, as shown in FIGS. 6 to 12. The hole 5 is formed in the solid, block-shaped metal member 4. The hole 5 has a constant shape and diameter D and is provided through the metal member 4. Hole 5 is preferably formed in a circular shape. In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the hole 5 is provided along the axial direction. In the embodiment shown in FIG. 6, the holes 5 are arranged in a regular triangular arrangement (also referred to as a triangular lattice arrangement) when viewed from the penetration direction. As shown in FIG. 8, the triangularly arranged holes 5 are arranged based on an equilateral triangle shown by a two-dot chain line with a distance (pitch) P between adjacent centers in parallel rows as a reference, as seen from the penetration direction. Ru. Further, in the embodiment shown in FIG. 7, the holes 5 are arranged in a regular square arrangement when viewed from the penetration direction. As shown in FIG. 9, the square array of hole portions 5 are arranged based on a square indicated by a two-dot chain line with reference to the distance (pitch) P between adjacent centers in parallel rows when viewed from the penetration direction. .

また、穴部５は、図１０および図１１に示す実施形態では、周方向に沿って設けられる。この穴部５は、貫通方向から視て、三角配列または正方配列によって配列される。周方向に沿って設けられる穴部５は、図１０および図１１に示すように、周方向で複数に分割された各分割金属部材４ａに対して周方向に沿って形成される。そして、金属部材４は、分割構造である各分割金属部材４ａが組み合わされてリング状に形成される。穴部５は、各分割金属部材４ａが組み合わされて連通される。穴部５は、各分割金属部材４ａが組み合わされて連通されなくてもよい。なお、図１１に示す実施形態では、各分割金属部材４ａは、図１２に示すように、径方向で複数に分割された小分割金属部材４ａａが組み合わされて形成される。穴部５は、各小分割金属部材４ａａに設けられる。穴部５は、各小分割金属部材４ａａが組み合わされることで、三角配列または正方配列によって配列される。 Further, in the embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the hole portion 5 is provided along the circumferential direction. The holes 5 are arranged in a triangular or square arrangement when viewed from the penetration direction. The hole 5 provided along the circumferential direction is formed along the circumferential direction for each divided metal member 4a divided into a plurality of parts in the circumferential direction, as shown in FIGS. 10 and 11. The metal member 4 is formed into a ring shape by combining the divided metal members 4a having a divided structure. The hole portions 5 are connected to each other by combining the divided metal members 4a. The hole portions 5 do not need to be communicated with each other when the divided metal members 4a are combined. In the embodiment shown in FIG. 11, each divided metal member 4a is formed by combining a plurality of small divided metal members 4aa divided in the radial direction, as shown in FIG. The hole portion 5 is provided in each subdivided metal member 4aa. The holes 5 are arranged in a triangular or square arrangement by combining the subdivided metal members 4aa.

穴部５は、図６から図１２に示す実施形態において、金属部材４が一体構造のリング状に形成される場合、形状、ピッチＰ、直径Ｄが全て同じに形成される。また、穴部５は、金属部材４が分割構造（分割金属部材４ａ、小分割金属部材４ａａ）を組み合わされてリング状に形成される場合、形状、ピッチＰ、直径Ｄの少なくとも１つが異なっていてもよい。なお、穴部５は、金属部材４が分割構造を組み合わされてリング状に形成される場合、個々の分割構造において、形状、ピッチＰ、直径Ｄが全て同じに形成される。また、穴部５は、ピッチＰと直径Ｄとが、０．７≦Ｄ／Ｐ≦０．９の関係を満たすことが好ましい。 In the embodiment shown in FIGS. 6 to 12, when the metal member 4 is formed into an integral ring shape, the hole portion 5 is formed to have the same shape, pitch P, and diameter D. In addition, when the metal member 4 is formed into a ring shape by combining divided structures (divided metal members 4a, subdivided metal members 4aa), the hole portion 5 is different in at least one of the shape, pitch P, and diameter D. It's okay. Note that, when the metal member 4 is formed into a ring shape by combining divided structures, the hole portion 5 is formed to have the same shape, pitch P, and diameter D in each divided structure. Further, it is preferable that the pitch P and the diameter D of the hole portion 5 satisfy the relationship of 0.7≦D/P≦0.9.

また、穴部５は、金属部材４の高さＨに対して直径Ｄが、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たすことが好ましい。金属部材４の高さＨとは、穴部５の衝突方向の差し渡し寸法である。衝突方向とは、金属部材４に衝突などによる荷重がかかる想定される方向である。即ち、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たすとき、穴部５は、衝突方向に対して直角に並ぶ行が金属部材４に３段以上存在することとなる。 Further, it is preferable that the diameter D of the hole 5 satisfies the relationship 3≦H/D with respect to the height H of the metal member 4. The height H of the metal member 4 is the dimension across the hole 5 in the collision direction. The collision direction is a direction in which a load is expected to be applied to the metal member 4 due to a collision or the like. That is, when the relationship 3≦H/D is satisfied, there are three or more rows of holes 5 arranged perpendicularly to the collision direction in the metal member 4.

なお、穴部５は、図には明示しないが、金属部材４を非貫通に設けられてもよい。即ち、穴部５は、金属部材４に対し、形成する方向における途中まで設けられる。金属部材４を非貫通に設けられる場合、穴部５は、形成する方向で対向しない非対向位置に配置されることが好ましい。 Although not clearly shown in the drawings, the hole 5 may be provided without penetrating the metal member 4. That is, the hole portion 5 is provided halfway in the metal member 4 in the forming direction. When the metal member 4 is provided in a non-penetrating manner, the holes 5 are preferably arranged at non-opposed positions that do not face each other in the forming direction.

図１３は、放射性物質収納容器の載置例を示す側断面図である。図１４は、実施形態の保護装置の使用例を示す側面図である。 FIG. 13 is a side sectional view showing an example of placement of a radioactive substance storage container. FIG. 14 is a side view showing an example of how the protection device of the embodiment is used.

図２では、キャスク１１が底部２９を床Ｇ側に向けて中心軸ＣＬを立てるように置かれた、いわゆる縦置きの形態を示している。この縦置きの場合、保護装置１は、キャスク１１における胴部１２の軸方向の端部であって、容器本体２１の上端縁２２ｃに取り付けられる。この他、キャスク１１を載置例として、図１３に示すように、床Ｇに中心軸ＣＬが沿うように置かれた、いわゆる横置きの形態もある。横置きの形態では、キャスク１１は、架台４０にトラニオン３０が支持されて床Ｇから離れて浮いた状態で置かれる。この横置きの形態の場合、保護装置１は、キャスク１１における胴部１２の軸方向の両端部であって、容器本体２１の上端縁２２ｃ、および底部２９にそれぞれ取り付けられる。横置きの形態のキャスク１１に取り付けられる各保護装置１は、床Ｇに面して床Ｇから間隔を置いて配置される。各保護装置１は、キャスク１１が架台４０から落下した場合にキャスク１１の荷重を支える。各保護装置１は、図１４に示すように、同じ金属部材４で同じく穴部５が設けられる。図１４で示す実施形態では、各金属部材４は、穴部５が同形状（円形状）、同ピッチ、同直径で、正方配列によって配列される。各金属部材４は、図１４に示すように、周方向に位相がズレて穴部５の位置をずらして配置される場合もある。なお、図１４で示す実施形態に限らず、各金属部材４は、穴部５が同ピッチ、同直径でなく、軸方向で位置がずれている場合もある。なお、図には明示しないが、各金属部材４は、穴部５が正方配列に限らず、三角配列によって配列されてもよい。 FIG. 2 shows a so-called vertical arrangement in which the cask 11 is placed with the bottom 29 facing the floor G and the central axis CL erected. In the case of this vertical installation, the protection device 1 is attached to the axial end of the body 12 of the cask 11 and to the upper edge 22c of the container body 21. In addition, as an example of the placement of the cask 11, as shown in FIG. 13, there is also a so-called horizontal placement configuration in which the cask 11 is placed so that the central axis CL is along the floor G. In the horizontally placed form, the cask 11 is placed in a floating state away from the floor G with the trunnion 30 supported by the pedestal 40. In this horizontally placed configuration, the protection device 1 is attached to both ends of the body 12 in the cask 11 in the axial direction, and to the upper edge 22c and the bottom 29 of the container body 21, respectively. Each protection device 1 attached to the horizontally placed cask 11 is placed facing the floor G and spaced from the floor G. Each protection device 1 supports the load of the cask 11 when the cask 11 falls from the pedestal 40. As shown in FIG. 14, each protection device 1 is made of the same metal member 4 and is provided with the same hole 5. In the embodiment shown in FIG. 14, the metal members 4 have the holes 5 of the same shape (circular shape), the same pitch, and the same diameter, and are arranged in a square arrangement. As shown in FIG. 14, each metal member 4 may be arranged with the phase shifted in the circumferential direction and the position of the hole portion 5 shifted. Note that the metal members 4 are not limited to the embodiment shown in FIG. 14, and the holes 5 of the metal members 4 may not have the same pitch or the same diameter, but may be shifted in position in the axial direction. Although not clearly shown in the drawings, the holes 5 in each metal member 4 are not limited to a square arrangement, but may be arranged in a triangular arrangement.

図１５は、実施形態の保護装置の金属部材の設計方法のフローチャートである。図１６は、実施形態の保護装置の金属部材の設計方法の１工程を示す図である。 FIG. 15 is a flowchart of a method for designing a metal member of a protection device according to an embodiment. FIG. 16 is a diagram showing one step of a method for designing a metal member of a protection device according to an embodiment.

上述したような保護装置１の金属部材４の設計方法について、図１５および図１６を参照して説明する。まず、所定の形態（形状、ピッチＰ、直径Ｄ、深さなど）の穴部５を有する金属部材４の要素体モデル（図８または図９参照）を作成する（ステップＳ１）。穴部５を有する金属部材４の要素体モデルは、三次元ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）によって作成される。要素体モデルの穴部５の直径Ｄは、保護装置１の１／１～１／４スケールの範囲であることが望ましい。また、要素体モデルの穴部５は、要素体モデルの高さＨに対して直径Ｄが、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たすことが好ましい。要素体モデルの高さＨとは、穴部５の圧縮方向平行に並ぶ列に交差（直交）する方向の差し渡し寸法である。即ち、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たすとき、穴部５は、衝突方向に対して直角に並ぶ行が要素体モデルに３段以上存在することとなる。また、穴の列数についても３列以上とすることが望ましい。次に、要素体モデルに基づく試験片を作り、当該試験片を圧潰試験して圧潰特性を計測する（ステップＳ２および図１６）。次に、圧潰特性から緩衝体性能である衝撃加速度を算出する。衝撃加速度は、貯蔵中の地震時や竜巻飛来物衝突時による上方からの重量物落下・転倒や、貯蔵設備構内輸送中の落下・転倒などを想定し、例えば、構造解析（ＣＲＵＳＨコード・ＬＳ－ＤＹＮＡ）によって算出される（ステップＳ３）。そして、この落下時の衝撃加速度が適正値の範囲（例えば４０Ｇ－６０Ｇ）であれば（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、穴部５の形態が確定する（ステップＳ５）。ステップＳ４において、落下時の衝撃加速度が適正値の範囲以外の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻って要素体モデルを再検討する。ステップＳ４からステップＳ１に戻る場合、要素体モデルにおいて、６０Ｇを越えている場合は金属部材４の外形を大きくし、４０Ｇを下回る場合は外形を小さくする（ステップＳ６）。 A method of designing the metal member 4 of the protection device 1 as described above will be described with reference to FIGS. 15 and 16. First, an element model (see FIG. 8 or 9) of the metal member 4 having the hole 5 of a predetermined form (shape, pitch P, diameter D, depth, etc.) is created (step S1). An element body model of the metal member 4 having the hole portion 5 is created by three-dimensional CAE (Computer Aided Engineering). The diameter D of the hole 5 of the element body model is preferably in the range of 1/1 to 1/4 scale of the protective device 1. Further, it is preferable that the diameter D of the hole portion 5 of the element body model satisfies the relationship 3≦H/D with respect to the height H of the element body model. The height H of the element body model is the width dimension in the direction intersecting (orthogonal to) the rows of the holes 5 arranged parallel to the compression direction. That is, when the relationship 3≦H/D is satisfied, three or more rows of hole portions 5 arranged perpendicular to the collision direction exist in the element body model. Furthermore, it is desirable that the number of rows of holes be three or more. Next, a test piece is created based on the element body model, and the test piece is subjected to a crush test to measure the crush characteristics (step S2 and FIG. 16). Next, the impact acceleration, which is the shock absorber performance, is calculated from the crushing characteristics. Impact acceleration is calculated based on structural analysis (CRUSH code/LS- DYNA) (step S3). If the impact acceleration at the time of the fall is within the appropriate value range (for example, 40G-60G) (step S4: Yes), the form of the hole 5 is determined (step S5). In step S4, if the impact acceleration at the time of the fall is outside the range of appropriate values (step S4: No), the process returns to step S1 and the element body model is reexamined. When returning from step S4 to step S1, in the element body model, if the force exceeds 60G, the outer shape of the metal member 4 is increased, and if it is below 40G, the outer shape is reduced (step S6).

このように、実施形態の保護装置１は、キャスク１１の胴部１２の軸方向の端部において径方向外側を囲むようにリング状に形成される金属部材４を備え、金属部材４は、規則的に配置して設けられた複数の穴部５を有する。 As described above, the protection device 1 of the embodiment includes the metal member 4 formed in a ring shape so as to surround the outside in the radial direction at the axial end of the body 12 of the cask 11, and the metal member 4 has a regular It has a plurality of holes 5 which are arranged in a central manner.

この保護装置１によれば、キャスク１１の胴部１２の軸方向の端部において径方向外側を囲む金属部材４に複数の穴部５を設けたことで、荷重に対して金属部材４が変形して衝撃を吸収できる。また、この保護装置１によれば、緩衝部材が金属部材４からなるため、貯蔵設備での長期の保管において腐食や熱劣化などの経年劣化を抑制できると共に耐熱性を有し、緩衝性能の低下を防げる。また、この保護装置１によれば、緩衝部材が穴部５を有する金属部材４からなるため、木材性や樹脂製の緩衝体に比べて高い放熱性能と耐熱劣化性を有する。この結果、実施形態の保護装置１は、緩衝性能、健全性、および放熱性能を確保することができる。また、実施形態の保護装置１は、金属部材４をリング状に形成することで、キャスク１１の胴部１２の軸方向の任意の位置にも取り付けが可能である。また、実施形態の保護装置１は、穴部５を中性子遮へい材の充填に用いることで、中性子遮へい性能を有することができる。また、実施形態の保護装置１は、穴部５が規則的に配置されることで、キャスク１１へどの方向から荷重が作用してもエネルギー吸収性能を同等レベルにできる。 According to this protection device 1, a plurality of holes 5 are provided in the metal member 4 surrounding the radially outer side at the axial end of the body 12 of the cask 11, so that the metal member 4 deforms under load. can absorb shock. Moreover, according to this protection device 1, since the buffer member is made of the metal member 4, it is possible to suppress aging deterioration such as corrosion and thermal deterioration during long-term storage in a storage facility, and it has heat resistance, reducing the decrease in buffer performance. can be prevented. Moreover, according to this protection device 1, since the buffer member is made of the metal member 4 having the hole portion 5, it has higher heat dissipation performance and heat deterioration resistance than a wood or resin buffer. As a result, the protection device 1 of the embodiment can ensure buffering performance, soundness, and heat dissipation performance. Moreover, the protection device 1 of the embodiment can be attached to any position in the axial direction of the body 12 of the cask 11 by forming the metal member 4 into a ring shape. Moreover, the protection device 1 of the embodiment can have neutron shielding performance by using the hole 5 to fill with a neutron shielding material. Further, in the protection device 1 of the embodiment, the hole portions 5 are arranged regularly, so that the energy absorption performance can be maintained at the same level no matter from which direction a load is applied to the cask 11.

また、実施形態の保護装置１では、金属部材４は、アルミ合金であって、非熱処理系のＯ材からなることが好ましい。従って、この保護装置１は、単位体積当たりのエネルギー吸収量が多く、緩衝性能を向上できる。 Further, in the protection device 1 of the embodiment, the metal member 4 is preferably made of an aluminum alloy and non-heat-treated O material. Therefore, this protection device 1 can absorb a large amount of energy per unit volume, and can improve the buffering performance.

また、実施形態の保護装置１では、金属部材４は、設計引張強さＳｕと設計降伏点Ｓｙとが、１≦Ｓｕ／Ｓｙ≦２．５の関係を満たすことが好ましい。従って、この保護装置１は、強度と緩衝性とを両立でき、緩衝性能、健全性、および放熱性能を向上できる。なお、金属部材４は、破断伸びの大きい５０５２材が最も適している。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the design tensile strength Su and the design yield point Sy of the metal member 4 satisfy the relationship of 1≦Su/Sy≦2.5. Therefore, this protection device 1 can achieve both strength and cushioning performance, and can improve cushioning performance, soundness, and heat dissipation performance. Note that 5052 material, which has a large elongation at break, is most suitable for the metal member 4.

また、実施形態の保護装置１では、金属部材４は、一体構造のリング状に形成されることが好ましい。従って、この保護装置１は、金属部材４が一体構造のリング状に形成されることで、周方向において緩衝性および強度を確保できる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the metal member 4 is formed in a ring shape with an integral structure. Therefore, in this protection device 1, since the metal member 4 is formed into an integral ring shape, it is possible to ensure cushioning properties and strength in the circumferential direction.

また、実施形態の保護装置１では、金属部材４が一体構造のリング状に形成される場合、穴部５は、形状、ピッチ、直径が全て同じに形成されることが好ましい。従って、この保護装置１は、キャスク１１へどの方向から荷重が作用してもエネルギー吸収性能を同等レベルにできる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, when the metal member 4 is formed in an integral ring shape, it is preferable that the holes 5 are formed to have the same shape, pitch, and diameter. Therefore, this protection device 1 can maintain energy absorption performance at the same level no matter from which direction a load is applied to the cask 11.

また、実施形態の保護装置１では、金属部材４は、分割構造が組み合わされてリング状に形成されることが好ましい。従って、この保護装置１は、吸収すべき落下エネルギーの大きさに応じて分割構造の組み合わせを選択することで緩衝性能が調整可能となる。具体的に、実施形態の保護装置１では、分割構造において、形状、ピッチ、直径の少なくとも１つを変更することで、緩衝性能が調整可能となる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the metal member 4 is formed into a ring shape by combining the divided structures. Therefore, the shock absorbing performance of the protective device 1 can be adjusted by selecting a combination of divided structures depending on the magnitude of fall energy to be absorbed. Specifically, in the protection device 1 of the embodiment, the shock absorbing performance can be adjusted by changing at least one of the shape, pitch, and diameter in the divided structure.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、金属部材４の少なくとも径方向、周方向または軸方向に沿って設けられることが好ましい。従って、この保護装置１は、金属部材４の少なくとも径方向、周方向または軸方向に沿って穴部５を設けることで、キャスク１１へ作用する加速度を径方向、周方向または軸方向で一定以下にでき、キャスク１１の安全性能を維持できる。なお、穴部５は、径方向、周方向または軸方向の少なくとも２方向を組み合わせた方向に沿って設けられ、異なる方向同士が繋がっていてもよく、緩衝性能が調整可能となる。 Further, in the protection device 1 of the embodiment, the hole portion 5 is preferably provided along at least the radial direction, circumferential direction, or axial direction of the metal member 4. Therefore, by providing the holes 5 along at least the radial direction, circumferential direction, or axial direction of the metal member 4, this protection device 1 reduces the acceleration acting on the cask 11 to a certain level or less in the radial direction, circumferential direction, or axial direction. The safety performance of the cask 11 can be maintained. Note that the hole portion 5 is provided along a combination of at least two directions: the radial direction, the circumferential direction, or the axial direction, and the different directions may be connected to each other, so that the buffer performance can be adjusted.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、ピッチＰと直径Ｄとが、０．７≦Ｄ／Ｐ≦０．９の関係を満たすことが好ましい。従って、この保護装置１は、荷重が急激に上昇するまでの変形量を確保できるように、必要な緩衝性能を得るための指標となる空孔率を５０％以上確保できる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the pitch P and the diameter D of the hole portion 5 satisfy the relationship of 0.7≦D/P≦0.9. Therefore, this protection device 1 can secure a porosity of 50% or more, which is an index for obtaining the necessary cushioning performance, so that the amount of deformation can be secured until the load suddenly increases.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、金属部材４を貫通して設けられてもよい。従って、この保護装置１は、穴部５が金属部材４を貫通することで、放熱性能を向上できる。 Further, in the protection device 1 of the embodiment, the hole portion 5 may be provided to penetrate the metal member 4. Therefore, in this protection device 1, the hole portion 5 penetrates the metal member 4, so that the heat dissipation performance can be improved.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、金属部材４を非貫通に設けられてもよい。従って、この保護装置１は、穴部５が金属部材４を非貫通に設けられることで、加工が容易になるほか、緩衝性能が調整可能となる。 Further, in the protection device 1 of the embodiment, the hole portion 5 may be provided without penetrating the metal member 4. Therefore, in this protection device 1, since the hole portion 5 is provided so as not to penetrate the metal member 4, processing becomes easy and the buffering performance can be adjusted.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５が金属部材４を非貫通に設けられる場合、穴部５は、非対向位置に配置される。従って、この保護装置１は、キャスク１１へ作用する加速度を一定以下にでき、キャスク１１の安全性能を維持できる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, when the hole 5 is provided so as not to penetrate the metal member 4, the hole 5 is arranged at a non-opposing position. Therefore, this protection device 1 can keep the acceleration acting on the cask 11 below a certain level, and can maintain the safety performance of the cask 11.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、金属部材４のリング状の軸方向にのみ開口して設けられることが好ましい。即ち、穴部５は、金属部材４のリング状の径方向において外周面および内周面に開口しない。従って、この保護装置１は、径方向からの荷重において金属部材４へ均一に荷重が入力されるように構成できる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the hole portion 5 be opened only in the axial direction of the ring shape of the metal member 4. That is, the hole 5 does not open to the outer circumferential surface or the inner circumferential surface of the metal member 4 in the ring-shaped radial direction. Therefore, this protection device 1 can be configured so that the load is applied uniformly to the metal member 4 in the radial direction.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５の開口を覆う態様で金属部材４の表面に配置されるケーシング３を含むことが好ましい。従って、この保護装置１は、穴部５への塵埃や小動物の侵入を防止できる。ケーシング３は、金属部材４の穴部５が開口する面にのみカバー部材として設けられていてもよい。 Moreover, it is preferable that the protection device 1 of the embodiment includes a casing 3 disposed on the surface of the metal member 4 so as to cover the opening of the hole portion 5 . Therefore, this protection device 1 can prevent dust and small animals from entering the hole 5. The casing 3 may be provided as a cover member only on the surface of the metal member 4 where the hole 5 opens.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、金属部材４の高さＨに対して直径Ｄが、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たすことが好ましい。従って、この保護装置１は、金属部材４の高さＨに対して直角に並ぶ穴部５の行を３段以上配置でき、緩衝性能を十分に確保できる。 Further, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the diameter D of the hole 5 satisfies the relationship 3≦H/D with respect to the height H of the metal member 4. Therefore, in this protection device 1, three or more rows of holes 5 arranged perpendicularly to the height H of the metal member 4 can be arranged, and sufficient cushioning performance can be ensured.

また、実施形態の保護装置１では、穴部５は、中実でブロック状の金属部材４に設けられることが好ましい。従って、この保護装置１は、緩衝性および強度を確保できる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, it is preferable that the hole portion 5 is provided in the solid block-shaped metal member 4. Therefore, this protection device 1 can ensure cushioning properties and strength.

また、実施形態の保護装置１では、金属部材４が胴部１２の軸方向の両端部に配置される場合、各金属部材４は、穴部５の位置をずらして配置される。従って、この保護装置１は、穴部５が胴部１２の軸方向の両端部で位置をずらして設けられることで、キャスク１１へどの方向から荷重が作用しても、胴部１２の軸方向の両端部においてエネルギー吸収性能を同等レベルにできる。 Moreover, in the protection device 1 of the embodiment, when the metal members 4 are arranged at both ends of the trunk section 12 in the axial direction, the respective metal members 4 are arranged with the positions of the holes 5 shifted. Therefore, in this protection device 1, the hole portions 5 are provided at both ends of the body portion 12 in the axial direction so that the positions thereof are shifted, so that no matter which direction a load is applied to the cask 11, The energy absorption performance can be made to the same level at both ends.

また、実施形態の保護方法は、保護装置１の設計方法であって、穴部５を有する金属部材４の要素体モデルを作成する工程と、要素体モデルに基づく試験片を圧潰試験して圧潰特性を計測する工程と、圧潰特性から緩衝性能を算出する工程と、を含む。 The protection method of the embodiment is a design method for the protection device 1, which includes a step of creating an element body model of the metal member 4 having the hole 5, and a crushing test of a test piece based on the element body model. The method includes a step of measuring characteristics and a step of calculating buffering performance from the crushing characteristics.

この保護方法によれば、キャスク１１へ作用する加速度を算出でき、この加速度を用いてキャスク１１の安全性能が維持できることを推定できる。 According to this protection method, the acceleration acting on the cask 11 can be calculated, and using this acceleration, it can be estimated that the safety performance of the cask 11 can be maintained.

また、実施形態の放射性物質収納容器（キャスク１１）は、胴部１２と、胴部１２の軸方向の一端部を密閉する蓋部１３と、上述した保護装置１と、を含む。 Moreover, the radioactive substance storage container (cask 11) of the embodiment includes a body 12, a lid 13 that seals one end of the body 12 in the axial direction, and the above-mentioned protection device 1.

このキャスク１１によれば、キャスク１１の胴部１２の軸方向の端部において径方向外側を囲む金属部材４に複数の穴部５を設けたことで、荷重に対して金属部材４が変形して衝撃を吸収できる。また、このキャスク１１によれば、緩衝部材が金属部材４からなるため、貯蔵設備での長期の保管において腐食や熱劣化などの経年劣化を抑制できると共に耐熱性を有し、緩衝性能の低下を防げる。また、このキャスク１１によれば、緩衝部材が穴部５を有する金属部材４からなるため、放熱性能を有する。この結果、実施形態のキャスク１１は、緩衝性能、健全性、および放熱性能を確保することができる。また、実施形態のキャスク１１は、金属部材４をリング状に形成することで、胴部１２の軸方向の任意の位置にも取り付けが可能である。また、実施形態のキャスク１１は、穴部５を中性子遮へい材の充填に用いることで、中性子遮へい性能を有することができる。また、実施形態のキャスク１１は、穴部５が規則的に配置されることで、どの方向から荷重が作用してもエネルギー吸収性能を同等レベルにできる。 According to this cask 11, by providing the plurality of holes 5 in the metal member 4 surrounding the radially outer side at the axial end of the body 12 of the cask 11, the metal member 4 deforms under load. can absorb shock. In addition, according to this cask 11, since the buffer member is made of the metal member 4, it is possible to suppress aging deterioration such as corrosion and thermal deterioration during long-term storage in storage equipment, and it has heat resistance and prevents a decrease in buffer performance. It can be prevented. Moreover, according to this cask 11, since the buffer member is made of the metal member 4 having the hole portion 5, it has heat dissipation performance. As a result, the cask 11 of the embodiment can ensure buffering performance, soundness, and heat dissipation performance. Moreover, the cask 11 of the embodiment can be attached to any position in the axial direction of the body 12 by forming the metal member 4 into a ring shape. Moreover, the cask 11 of the embodiment can have neutron shielding performance by using the hole 5 to fill with a neutron shielding material. Further, in the cask 11 of the embodiment, the hole portions 5 are arranged regularly, so that the energy absorption performance can be maintained at the same level regardless of the direction in which the load is applied.

１ 保護装置
４ 金属部材
５ 穴部
１１ キャスク（放射性物質収納容器）
１２ 胴部
１３ 蓋部 1 Protective device 4 Metal member 5 Hole 11 Cask (radioactive material storage container)
12 Body 13 Lid

Claims (18)

放射性物質収納容器の胴部の軸方向の端部において径方向外側を囲むように周方向に沿ってリング状に形成され、軸方向および径方向において矩形状の断面に形成される金属部材と、前記胴部の端部に固定されて前記金属部材が取り付けられる蓋部材と、を備え、
前記金属部材は、規則的に配置して設けられた複数の穴部を有し、前記穴部は、ピッチＰと直径Ｄとが、０．７≦Ｄ／Ｐ≦０．９の関係を満たしており、平行に並ぶ列で隣接するピッチを基準とした三角形に基づき規則的な三角配列によって配列され、前記金属部材の高さＨに対して直径Ｄが、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たして衝突方向に対して直角に並ぶ行が前記金属部材に３段以上存在し、
前記蓋部材は、前記胴部の端部の表面を覆い、前記胴部の外形よりも大きい板状に形成され、前記蓋部材の一方面に設けられ、前記胴部への装着状態において中心軸を中心として径方向外側へ延びて放射状に配置される第一補強リブと、前記蓋部材の他方面に設けられ、前記胴部の端部の外周から径方向外側へ延びて放射状に配置される第二補強リブと、を含み、所定の荷重を受け止めて変形を抑制される剛体として形成されて、前記第一補強リブおよび前記第二補強リブの外周にリング状の前記金属部材が取り付けられる、
保護装置。 A metal member formed in a ring shape along the circumferential direction so as to surround the radially outer side at the axial end of the body of the radioactive material storage container, and having a rectangular cross section in the axial and radial directions; a lid member fixed to an end of the body to which the metal member is attached ;
The metal member has a plurality of regularly arranged holes, and the holes have a pitch P and a diameter D that satisfy a relationship of 0.7≦D/P≦0.9. The metal members are arranged in a regular triangular arrangement based on triangles based on adjacent pitches in parallel rows, and the diameter D with respect to the height H of the metal member satisfies the relationship 3≦H/D. three or more rows arranged perpendicularly to the collision direction exist in the metal member;
The lid member covers the surface of the end portion of the trunk, is formed in a plate shape larger than the outer shape of the trunk, is provided on one side of the lid member, and has a center axis when attached to the trunk. first reinforcing ribs extending radially outward from the center and disposed radially; and first reinforcing ribs provided on the other surface of the lid member extending radially outward from the outer periphery of the end of the body. a second reinforcing rib, formed as a rigid body that can receive a predetermined load and suppress deformation, and the ring-shaped metal member is attached to the outer periphery of the first reinforcing rib and the second reinforcing rib;
Protective device. 放射性物質収納容器の胴部の軸方向の端部において径方向外側を囲むように周方向に沿ってリング状に形成され、軸方向および径方向において矩形状の断面に形成される金属部材と、前記胴部の端部に固定されて前記金属部材が取り付けられる蓋部材と、を備え、
前記金属部材は、規則的に配置して設けられた複数の穴部を有し、前記穴部は、ピッチＰと直径Ｄとが、０．７≦Ｄ／Ｐ≦０．９の関係を満たしており、平行に並ぶ列で隣接するピッチを基準とした正方形に基づき規則的な正方配列によって配列され、前記金属部材の高さＨに対して直径Ｄが、３≦Ｈ／Ｄの関係を満たして衝突方向に対して直角に並ぶ行が前記金属部材に３段以上存在し、
前記蓋部材は、前記胴部の端部の表面を覆い、前記胴部の外形よりも大きい板状に形成され、前記蓋部材の一方面に設けられ、前記胴部への装着状態において中心軸を中心として径方向外側へ延びて放射状に配置される第一補強リブと、前記蓋部材の他方面に設けられ、前記胴部の端部の外周から径方向外側へ延びて放射状に配置される第二補強リブと、を含み、所定の荷重を受け止めて変形を抑制される剛体として形成されて、前記第一補強リブおよび前記第二補強リブの外周にリング状の前記金属部材が取り付けられる、
保護装置。 A metal member formed in a ring shape along the circumferential direction so as to surround the radially outer side at the axial end of the body of the radioactive material storage container, and having a rectangular cross section in the axial and radial directions; a lid member fixed to an end of the body to which the metal member is attached ;
The metal member has a plurality of regularly arranged holes, and the holes have a pitch P and a diameter D that satisfy a relationship of 0.7≦D/P≦0.9. The metal members are arranged in a regular square arrangement based on squares based on adjacent pitches in parallel rows, and the diameter D with respect to the height H of the metal member satisfies the relationship 3≦H/D. three or more rows arranged perpendicularly to the collision direction exist in the metal member;
The lid member covers the surface of the end portion of the trunk, is formed in a plate shape larger than the outer shape of the trunk, is provided on one side of the lid member, and has a center axis when attached to the trunk. first reinforcing ribs extending radially outward from the center and disposed radially; and first reinforcing ribs provided on the other surface of the lid member extending radially outward from the outer periphery of the end of the body. a second reinforcing rib, formed as a rigid body that can receive a predetermined load and suppress deformation, and the ring-shaped metal member is attached to the outer periphery of the first reinforcing rib and the second reinforcing rib;
Protective device. 空孔率を５０％以上とする、請求項１または２に記載の保護装置。 The protective device according to claim 1 or 2, having a porosity of 50% or more. 前記金属部材は、アルミ合金であって、非熱処理系のＯ材からなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal member is made of an aluminum alloy and non-heat-treated O material. 前記金属部材は、設計引張強さＳｕと設計降伏点Ｓｙとが、１≦Ｓｕ／Ｓｙ≦２．５の関係を満たす、請求項１から４のいずれか１項に記載の保護装置。 The protective device according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal member has a design tensile strength Su and a design yield point Sy satisfying the relationship 1≦Su/Sy≦2.5. 前記金属部材は、前記第一補強リブおよび前記第二補強リブの外周にのみ配置される、請求項１から５のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal member is arranged only on the outer periphery of the first reinforcing rib and the second reinforcing rib . 前記穴部は、形状、直径が全て同じに形成され、隣接する前記穴部同士の関係においてピッチが同じに形成される、請求項１から６のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 6, wherein all of the holes are formed to have the same shape and diameter, and the pitch between adjacent hole portions is the same. 前記金属部材は、分割構造が組み合わされてリング状に形成される、請求項１から７のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal member is formed into a ring shape by combining divided structures. 前記穴部は、前記金属部材の少なくとも径方向、周方向または軸方向に沿って設けられる、請求項１から８のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the hole portion is provided along at least a radial direction, a circumferential direction, or an axial direction of the metal member. 前記穴部は、前記金属部材を貫通して設けられる、請求項１から９のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 9, wherein the hole is provided to penetrate the metal member. 前記穴部は、前記金属部材を非貫通に設けられる、請求項１から９のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 9, wherein the hole is provided so as not to penetrate the metal member. 前記穴部は、形成する方向で対向しない位置に配置される、請求項１１に記載の保護装置。 The protection device according to claim 11, wherein the hole portions are arranged at positions that do not face each other in the forming direction. 前記穴部は、前記金属部材のリング状の軸方向にのみ開口して設けられる、請求項１から１２のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 12, wherein the hole is opened only in the axial direction of the ring shape of the metal member. 前記穴部の開口を覆う態様で前記金属部材の表面に配置されるケーシングを含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 13, comprising a casing arranged on a surface of the metal member in a manner to cover an opening of the hole. 前記穴部は、中実でブロック状の前記金属部材に設けられる、請求項１から１４のいずれか１項に記載の保護装置。 The protection device according to any one of claims 1 to 14, wherein the hole is provided in the solid block-shaped metal member. 前記金属部材が前記胴部の軸方向の両端部に配置される場合、各前記金属部材は、周方向で前記穴部の位置をずらして配置される、請求項１から１５のいずれか１項に記載の保護装置。 Any one of claims 1 to 15, wherein when the metal members are arranged at both ends of the body in the axial direction, each of the metal members is arranged with the hole portion shifted in the circumferential direction. Protective devices as described in . 請求項１から１６のいずれか１項に記載の保護装置の設計方法であって、
前記穴部を有する前記金属部材の要素体モデルを作成する工程と、
前記要素体モデルに基づく試験片を圧潰試験して圧潰特性を計測する工程と、
前記圧潰特性から緩衝性能を算出する工程と、
を含む、保護装置の設計方法。 A method for designing a protective device according to any one of claims 1 to 16, comprising:
creating an element body model of the metal member having the hole;
a step of performing a crushing test on a test piece based on the element body model to measure crushing characteristics;
a step of calculating buffering performance from the crushing characteristic;
How to design protective devices, including: 胴部と、
前記胴部の軸方向の一端部を密閉する蓋部と、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の保護装置と、
を含む、放射性物質収納容器。
The torso and
a lid that seals one end of the body in the axial direction;
A protective device according to any one of claims 1 to 16,
Containers containing radioactive materials.
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