キャスク用緩衝体
【課題】キャスクの蓋部への衝撃荷重を好適に緩和する。
【解決手段】衝撃吸収部材２０の充填される領域は、少なくとも、蓋部上面領域２１と蓋部外周面領域２２とに分けられており、蓋部外周面領域２２には、衝撃吸収部材２０として、第１の衝撃吸収部材２２Ａと、この第１の衝撃吸収部材２２Ａよりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材２２Ｂとが充填されており、第１の衝撃吸収部材２２Ａは、蓋部３の先端部の外周面３ｂを覆うように環状に配置されているとともに、第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、キャスク１の径方向外側から第１の衝撃吸収部材２２Ａを覆うように、かつ、キャスク１の軸方向に沿って蓋部上面領域２１のある側と反対側から第１の衝撃吸収部材２２Ａを覆うように、環状に配置されている構成とした。
【解決手段】衝撃吸収部材２０の充填される領域は、少なくとも、蓋部上面領域２１と蓋部外周面領域２２とに分けられており、蓋部外周面領域２２には、衝撃吸収部材２０として、第１の衝撃吸収部材２２Ａと、この第１の衝撃吸収部材２２Ａよりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材２２Ｂとが充填されており、第１の衝撃吸収部材２２Ａは、蓋部３の先端部の外周面３ｂを覆うように環状に配置されているとともに、第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、キャスク１の径方向外側から第１の衝撃吸収部材２２Ａを覆うように、かつ、キャスク１の軸方向に沿って蓋部上面領域２１のある側と反対側から第１の衝撃吸収部材２２Ａを覆うように、環状に配置されている構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の炉心から発生する使用済燃料等の放射性物質を収納するキャスクに用いられるキャスク用緩衝体に関し、特に外殻内に充填される衝撃吸収部材の配列に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、使用済燃料は、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た後、遮へい機能および密封機能を有するキャスクに収められ、燃料処理施設等まで輸送される。キャスクは重量物であるため、輸送時および取扱い時の万一の落下事故に備え、キャスクの中心軸が垂直になる姿勢で落下する垂直落下（以下、単に垂直落下という）、キャスクの中心軸が水平になる姿勢で落下する水平落下（以下、単に水平落下という）、そしてキャスクの中心軸がある角度をもつ姿勢で落下するコーナー落下（以下、単にコーナー落下という）等の様々な角度での落下に対しても、所定の遮へい機能および密封機能を有することが義務付けられている。
そこで、輸送時および取扱い時には、通常、キャスクの上下端にキャスク用緩衝体を取り付け、万一の落下時の衝撃を十分に緩和させるという対応がとられている。
【０００３】
ところで、キャスク用緩衝体は、キャスクの燃料収納効率を高めるために、強度設計上、許容変形量内で落下時の加速度を極力抑えることが要求される。そのため衝撃を吸収する材料（衝撃吸収部材）には、圧縮応力が収縮の初期から終了まで一定値を示すものが望ましく、木材が最も多く使用されている。
【０００４】
従来のキャスク用緩衝体では、例えば、特許文献１に開示されているように、前記した水平落下による荷重、垂直落下による荷重およびコーナー落下による荷重を分担して吸収する衝撃吸収部材をそれぞれ配置することが提案されている。
このキャスク用緩衝体では、垂直落下による荷重を吸収する衝撃吸収部材が、キャスク端面部に接する内周側領域において強度を有する方向を軸方向に向けて配置され、また、水平落下による荷重を吸収する衝撃吸収部材が、キャスク側面に接する領域において強度を有する方向を半径方向に向けて配置され、さらに、コーナー落下による荷重を吸収する衝撃吸収部材が、キャスク端面部に接する外周側領域において強度を有する方向を半径方向に向けて配置されている。
このようなキャスク用緩衝体によれば、前記したような衝撃吸収部材の配置によって、キャスクの落下時における様々な姿勢の衝撃荷重を適度に吸収することが可能であり、衝撃加速度を低く抑えるとともに、変位量を低く抑えることが可能となっている。
【０００５】
また、特許文献２に開示されたキャスク用緩衝体では、緩衝体の内部が複数の領域に区画されており、一つの領域内において木目方向が同一方向に揃えられ、隣接する領域との関係においては木目方向が異なる方向に揃えられたものが提案されている。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃荷重による木材の変形力を隣接する木材に付勢することで衝撃を広い範囲で受けもち、吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１１１０３７号公報
【特許文献２】特許第４４１００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記した水平落下やコーナー落下等では、衝撃荷重がキャスクの蓋部に集中し易い。蓋部は、密封領域を構成する重要な部位であり、より一層の衝撃荷重の緩和が求められる部位でもある。
蓋部への衝撃荷重の対策として、キャスクに対して緩衝体の領域を大きくしたり、キャスクのフランジ部を厚く形成したりする等の手法が挙げられる。しかしながら、キャスクは、輸送する際の機器の制約上、最大外形寸法が定められており、前記のように緩衝体の領域を大きくしたり、キャスクのフランジ部を厚く形成したりすると、その分、燃料収納領域が減少してしまい、燃料収納効率が低下してしまう。このため、緩衝体の領域を変化させることなく衝撃吸収能力を向上させる手法が必要とされている。
【０００８】
ここで、特許文献１および特許文献２では、あらゆる方向からの衝撃に耐えることを目的として衝撃吸収部材の木目方向や配置を工夫し、キャスク全体への衝撃を緩和することを提案しているが、蓋部への衝撃荷重を緩和する手法は提案されていない。
【０００９】
本発明の目的は、キャスクの蓋部への衝撃荷重を好適に緩和することのできるキャスク用緩衝体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した目的を達成するため、本発明では、略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、前記衝撃吸収部材の充填される領域は、少なくとも、前記蓋部の上面を覆う蓋部上面領域と、前記蓋部の外周面を覆う蓋部外周面領域と、に分けられており、前記蓋部外周面領域には、前記衝撃吸収部材として、第１の衝撃吸収部材と、この第１の衝撃吸収部材よりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材とが充填されており、前記第１の衝撃吸収部材は、前記蓋部の先端部の外周面を覆うように環状に配置されているとともに、前記第２の衝撃吸収部材は、前記キャスクの径方向外側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部上面領域のある側と反対側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、環状に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、蓋部の先端部の外周面には、環状に配置された第１の衝撃吸収部材が覆うように配置されおり、この第１の衝撃吸収部材に対して、キャスクの径方向外側から覆うように、かつ、キャスクの軸方向に沿って蓋部上面領域のある側と反対側から覆うように第２の衝撃吸収部材が配置されているので、例えば、キャスクの水平落下時やコーナー落下時において、衝撃荷重が入力された直後に、圧潰応力のより小さな第１の衝撃吸収部材が変形し、その変形が大きくなるにつれて、蓋部付近に生じる衝撃荷重を第２の衝撃吸収部材がより多く受け持つようになる。これにより、第１の衝撃吸収部材が受け持つ衝撃荷重が減少して蓋部への衝撃を弱めることができる。つまり、第２の衝撃吸収部材に、より多くの衝撃荷重を受け持たせることができ、キャスクの蓋部の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部の先端部以外の構造材として丈夫である（強度を有する）部分に作用させて、これを緩和（吸収）することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、キャスクの蓋部への衝撃荷重を好適に緩和することのできるキャスク用緩衝体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るキャスク用緩衝体をキャスクに装着した状態を示す模式断面図である。
【図２】キャスク用緩衝体を示す模式拡大断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は蓋部外周面領域に充填される衝撃吸収部材の木目の方向を示す模式図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は蓋部外周面領域に充填される衝撃吸収部材の変形の様子を示す模式図である。
【図５】キャスク用下部緩衝体を示す模式拡大断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明の第２実施形態に係るキャスク用緩衝体をキャスクに装着した状態を示す模式断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るキャスク用緩衝体を示す模式断面図である。
【図８】変形例のキャスク用緩衝体を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明のキャスク用緩衝体を適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、放射性物質として原子力発電所から発生する使用済燃料を収納するためのキャスク１について説明するが、使用済燃料の種類を限定する趣旨ではない。また、以下の説明において、「上」「下」は、キャスク１が立てられた状態（蓋部３が上側で胴部２の底部が下側となるようにキャスク１が立てられた状態）を基準とする。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のキャスク用緩衝体１０は、略円柱形状をなすキャスク１の上部の蓋部３周りを覆うように外装されるものであり、輸送時および取扱い時の万一の落下事故に備え、垂直落下、水平落下、およびコーナー落下等の様々な角度での落下に対して蓋部３への衝撃荷重を緩和するものである。
なお、キャスク用緩衝体１０は、キャスク１の上部に外装した場合を例にとって説明するが、キャスク１の下部に対して外装するものとして用いてもよい。
【００１６】
キャスク１は、略円柱形状をなし、原子力発電所において、使用済燃料集合体９を内部に収納して輸送するための容器である。キャスク１は、基本的に、有底円筒状の胴部２と、この胴部２の上部開口に取り付けられる蓋部３とを備えて構成されている。
胴部２は、使用済燃料集合体９を入れるバスケット（図示せず）が内部に収納される内筒４と、内筒４の外側に設けた中性子遮へい材５、中性子遮へい材５を囲む外筒６、キャスク１の吊上げ用および固定用として用いられるトラニオン７を備えて構成されている。そして、キャスク１の軸方向上側となる上端部にキャスク用緩衝体１０が外装され、また、キャスク１の軸方向下側となる下端部にキャスク用下部緩衝体３０が外装されるようになっている。
【００１７】
キャスク用緩衝体１０およびキャスク用下部緩衝体３０は、断面がそれぞれ略コ字形状の有底円筒状を呈しており、内筒４の上端部と下端部の外径に対応したキャスク端面部１０ａ，３０ａ（図２、図５参照）を有して、内筒４の上端部および下端部をそれぞれ覆うように装着される。なお、キャスク用緩衝体１０およびキャスク用下部緩衝体３０は、図示しないボルト等でキャスク１の上端部および下端部に対して固定される。
はじめに、キャスク用緩衝体１０について説明し、後にキャスク用下部緩衝体３０について説明する。
キャスク用緩衝体１０は、図２に示すように、外殻１１，１２と、この外殻１１，１２の内部に充填された衝撃吸収部材２０とを備えており、図１に示すように、キャスク１の蓋部３の上面３ａ、および蓋部３の先端部の外周面３ｂ（蓋部３の先端部の外周面）を含むキャスク１の上端外周面を保護する。
【００１８】
図２に示した外殻１１，１２は、屋外で使用されることを考慮して耐食性のあるステンレス鋼や塗装した炭素鋼等の金属材料にて形成されており、その内部は、蓋部３の外側面となる上面３ａ（図１参照、以下同じ）を覆う蓋部上面領域２１と、蓋部３（図１参照、以下同じ）の先端部の外周面３ｂ（図１参照、以下同じ）を覆う蓋部外周面領域２２と、に分けられている。
また、このうち、蓋部外周面領域２２は、内部が２つの領域２２ａ，２２ｂに分けられている。つまり、外殻１１，１２の内部は、衝撃吸収部材２０の充填される領域が３つの領域に分けられている。
なお、蓋部上面領域２１と蓋部外周面領域２２の領域２２ａとを同じ材料（後記する木材としてのバルサ材等）で構成する場合には、これらを一体的に構成してもよい。
【００１９】
ここで、蓋部外周面領域２２の領域２２ａは、一端の断面が略四角形状とされた環状の領域であり、蓋部３の先端部の外周面３ｂを含む、キャスク１の上端外周面を覆うように配置されている。
また、領域２２ｂは、一端の断面が略Ｌ字形状とされた環状の領域であり、前記した領域２２ａに対して、キャスク１の径方向外側から領域２２ａの側面２２ａ１を覆う（図中矢印Ｘ１方向に接する）とともに、蓋部３の下面３ｃ（図１参照、以下同じ）側から上面３ａ側に向かう方向において（蓋部上面領域２１のある側と反対側から）領域２２ａの下面２２ｂ１を覆う（図中矢印Ｙ１方向に接する）ように配置されている。
【００２０】
本実施形態では、蓋部上面領域２１に、衝撃吸収部材２０として小さい圧縮強度を有する材料が充填され、また、蓋部外周面領域２２の領域２２ａ，２２ｂには、これらの領域２２ａ，２２ｂ間において相互に異なる圧縮強度を有する材料（相互に異なる応力で変形する材料）がそれぞれ充填されている。
【００２１】
蓋部上面領域２１は、キャスク用緩衝体１０の上部にあたる部分であるので、キャスク１の軸方向からの衝撃荷重、およびキャスク１の軸方向と斜め方向からの衝撃荷重を緩和する構造強度が必要であり、充填される材料として木材を用いた場合に、例えば、バルサ材を採用することができる。
【００２２】
蓋部外周面領域２２に充填される衝撃吸収部材２０として、本実施形態では、領域２２ａに対して第１の衝撃吸収部材２２Ａが充填され、領域２２ｂに対して第１の衝撃吸収部材２２Ａよりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材２２Ｂが充填される構成としてある。
第１の衝撃吸収部材２２Ａは、圧縮強度が概ね１０ＭＰａ程度かそれ以下の圧縮強度を有する材料からなり、第１の衝撃吸収部材２２Ａとしては、例えば、ポリウレタンフォーム材、発泡スチロール材やバルサ材を用いることができる。
また、第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、圧縮強度が概ね２０〜４０ＭＰａ程度の材料からなり、第２の衝撃吸収部材２２Ｂとしては、例えば、アルミ管材、発泡金属材、ファープライウッド材、オーク材、レッドウッド材、米杉材、米ヒバ材を用いることができる。
ここで、圧縮強度とは、応力−歪み線図（荷重−変位曲線（不図示））で表され、例えば、圧縮時に発生する応力が大きいほど圧縮強度の高い材料であるといえる。
【００２３】
以下では、第１の衝撃吸収部材２２Ａおよび第２の衝撃吸収部材２２Ｂに木材を用いた例（例えば、第１の衝撃吸収部材２２Ａとしてバルサ材を用い、第２の衝撃吸収部材２２Ｂとしてレッドウッド材を用いた例）について説明する。
なお、木材に代えて、内部に同様の圧縮強度を有する木質ボードを充填するように構成してもよく、また、木材の集成材を用いてもよい。
【００２４】
第１の衝撃吸収部材２２Ａおよび第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、木材の木目である木材繊維方向が、図３（ａ）（ｂ）に矢印で示すように、キャスク１の径方向となるようにそれぞれ配設されている。つまり、応力ひずみ特性の高い方位がキャスク１の軸方向に対して垂直となる方向に配設されている。
これは、木材が木材繊維方向と垂直な方向に圧縮応力を負荷した場合には、低い応力で降伏が起こり、塑性変形が大きくなるにつれて応力も増大することとなるが、木材繊維方向と平行な方向に圧縮応力を負荷した場合には、木材繊維方向と垂直な方向への圧縮と比べて大きな応力で降伏が起こり、略一定の応力で塑性変形するという異方性をもつことによる。
一般に、衝撃荷重の緩和には塑性変形時に一定の応力を示すものが望ましい。このため、蓋部３への衝撃荷重が問題となる水平落下やコーナー落下時に対応するように、荷重の働く方向である径方向に木材繊維方向を合わせることで、衝撃荷重を好適に低減することができる。
なお、木材の長さや幅は、衝撃力を大きく上げずに、かつ、予想される最大の衝撃荷重が入力された場合に、第１の衝撃吸収部材２２Ａがつぶれ過ぎない範囲に設定されている。
【００２５】
このように圧縮強度（圧潰応力）の異なる２つの第１の衝撃吸収部材２２Ａと第２の衝撃吸収部材２２Ｂとを組み合わせることによって、キャスク用緩衝体１０の蓋部外周面領域２２が構成されているので、次のような作用効果が得られる。
すなわち、水平落下等によって蓋部外周面領域２２に衝撃荷重が加わると、衝撃荷重の加わる初期段階において、第１の衝撃吸収部材２２Ａと第２の衝撃吸収部材２２Ｂとが直列に配置される側（蓋部上面領域２１側）にあっては、圧潰応力の小さい第１の衝撃吸収部材２２Ａ（のみ）が変形する。その後、第１の衝撃吸収部材２２Ａの圧潰応力が第２の衝撃吸収部材２２Ｂの圧潰応力よりも大きくなると、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが変形し始める。
【００２６】
図４に第１の衝撃吸収部材２２Ａおよび第２の衝撃吸収部材２２Ｂ（蓋部外周面領域２２）における衝撃荷重負荷時の変形の概略図を示す。
水平落下の場合、衝撃荷重は、図４（ａ）に示すように、キャスク１の軸方向に垂直な方向に働く。衝撃荷重の入力直後は、圧潰応力の小さい第１の衝撃吸収部材２２Ａが変形することとなり、蓋部外周面領域２２は、キャスク１の蓋部３に対応する側（第１の衝撃吸収部材２２Ａ側）が大きく変形する状態となる（図４（ｂ）参照）。
このように変形が大きくなると、これにつれて、蓋部３の付近に生じる衝撃荷重を第２の衝撃吸収部材２２Ｂがより多く受け持つようになる。このため、蓋部３への衝撃荷重を弱めることができるようになる。
【００２７】
また、これに加えて、図１に示すように、蓋部３の上面３ａが、キャスク用緩衝体１０の蓋部上面領域２１で覆われているので、前記のように第１の衝撃吸収部材２２Ａの変形が大きくなると、蓋部上面領域２１が受け持つ衝撃荷重がより大きくなり、これによって蓋部３への衝撃荷重を小さくすることができる。
【００２８】
また、コーナー落下についても、前記したような水平落下の場合と同様にして、第１の衝撃吸収部材２２Ａの変形により同様の効果を得ることが期待できる。
【００２９】
一方、キャスク用下部緩衝体３０は、図５に示すように、外殻３１，３２と、この外殻３１，３２の内部に充填された衝撃吸収部材２０とを備えており、図１に示すように、キャスク１の内筒４の下面４ａ、およびこの下面４ａの側部外周面４ｂを含むキャスク下端外周面を保護する。
外殻３１，３２は、前記したキャスク用緩衝体１０と同様にステンレス鋼や塗装した炭素鋼等の金属材料にて形成されており、その内部は、内筒４の下面４ａ（図１参照）を覆う内筒下面領域３３と、内筒４の側部外周面４ｂ（図１参照）を覆う内筒外周面領域３４と、に分けられている。
なお、キャスク用下部緩衝体３０の内部は、前記したキャスク用緩衝体１０と同様に衝撃吸収部材２０の充填される領域を３つに分けられた領域としてもよい。
【００３０】
内筒下面領域３３は、キャスク用下部緩衝体３０の下部にあたる部分であるので、キャスク１の軸方向からの衝撃荷重、およびキャスク１の軸方向と斜め方向からの衝撃荷重を緩和する構造強度が必要であり、キャスク用緩衝体１０の蓋部上面領域２１と同様に充填される材料として木材を用いた場合には、例えば、バルサ材を採用することができる。
【００３１】
また、内筒外周面領域３４には、キャスク用緩衝体１０で用いている第２の衝撃吸収部材２２Ｂが充填されている。つまり、内筒外周面領域３４は、内筒下面領域３３よりも圧縮強度が高くなるように構成されている。
なお、内筒外周面領域３４においても、木材の木目である木材繊維方向が、キャスク用緩衝体１０において説明したものと同様に、キャスク１の径方向となるように配設されている。
【００３２】
以上説明した本実施形態のキャスク用緩衝体１０によれば、蓋部３の先端部の外周面３ｂが、環状に配置された第１の衝撃吸収部材２２Ａで覆われ、この第１の衝撃吸収部材２２Ａに対して、キャスク１の径方向外側から覆うように、かつ、キャスク１の軸方向に沿って蓋部上面領域２１のある側と反対側から（領域２２ａの下面２２ｂ１側から）覆うように、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが配置されているので、例えば、キャスク１の水平落下時やコーナー落下において、衝撃荷重が入力された直後に、圧潰応力のより小さな第１の衝撃吸収部材２２Ａが変形し、その変形が大きくなるにつれて、蓋部３付近に生じる衝撃荷重を第２の衝撃吸収部材２２Ｂがより多く受け持つようになる。
これにより、第１の衝撃吸収部材２２Ａが受け持つ衝撃荷重が減少して蓋部３への衝撃を弱めることができる。つまり、第２の衝撃吸収部材２２Ｂに、より多くの衝撃荷重を受け持たせることができ、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部３の先端部以外の構造材として丈夫である部分（例えば、蓋部３周りの内筒４や胴部２）に作用させて、これを緩和（吸収）することができる。
したがって、キャスク１の蓋部３への衝撃荷重を好適に緩和することのできるキャスク用緩衝体１０が得られる。
【００３３】
（第２実施形態）
図６（ａ）（ｂ）を参照して第２実施形態のキャスク用緩衝体について説明する。
本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、蓋部３が複数の蓋体から構成されている点である。
【００３４】
図６（ａ）に示すものは、蓋部３が２枚の一次蓋３Ａと二次蓋３Ｂとから構成されている。
一次蓋３Ａは、内筒４の開口を塞ぐ状態に、内筒４の上部開口縁に形成された上下二段からなる段部の下段４１に載置され図示しないボルトによって取り付けられている。二次蓋３Ｂは、一次蓋３Ａを覆う状態に段部の上段４２に載置され図示しないボルトによって取り付けられている。
ここで、段部の下段４１と一次蓋３Ａとの間、段部の上段４２と二次蓋３Ｂとの間、あるいは一次蓋３Ａと二次蓋３Ｂとの間には、図示しないリング状のシール部材が配置される。
【００３５】
二次蓋３Ｂは、段部の上段４２に載置された状態で、その先端部の外周面３ｂが、内筒４の上端開口縁部４３の内面に嵌合するようになっている。これにより、二次蓋３Ｂの外周面３ｂは、この上端開口縁部４３を介して（間に挟んで）、キャスク用緩衝体１０の第１の衝撃吸収部材２２Ａで覆われるようになっている。つまり、二次蓋３Ｂと内筒４との接続部周辺に対応するように第１の衝撃吸収部材２２Ａが配置され、二次蓋３Ｂの先端部の外周面３ｂは、上端開口縁部４３（および外殻１２）を介して第１の衝撃吸収部材２２Ａによって保護されるようになっている。
【００３６】
図６（ｂ）に示すものは、蓋部３が３枚の一次蓋３Ａと二次蓋３Ｂと三次蓋３Ｃから構成されている。
一次蓋３Ａ，二次蓋３Ｂは、前記と同様にして取り付けられており、三次蓋３Ｃは、二次蓋３Ｂを覆う状態に上端開口縁部４３の先端部に載置されて、図示しないボルトによって取り付けられている。
【００３７】
本実施形態においては、第１の衝撃吸収部材２２Ａが、対応する蓋部３（二次蓋３Ｂまたは三次蓋３Ｃ）の厚さと同じ程度、あるいはそれ以上の厚さを有するものが好ましい。
【００３８】
本実施形態のキャスク用緩衝体１０においても、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３９】
（第３実施形態）
図７を参照して第３実施形態のキャスク用緩衝体について説明する。
本実施形態が前記第１，第２実施形態と異なるところは、第１の衝撃吸収部材２２Ａの配置される領域２２ａが、第２の衝撃吸収部材２２Ｂによって仕切られた空洞部２５とされている点である。
【００４０】
空洞部２５は、第２の衝撃吸収部材２２Ｂの側壁２４ａ，２４ｂと、蓋部上面領域２１に充填された衝撃吸収部材２０の下面２０ｃと、外殻１２によって囲われた（仕切られた）空間により円環状に構成されている。本実施形態では、前記第１実施形態で説明した第１の衝撃吸収部材２２Ａの配置される領域２２ａを、空洞部２５に置き換えたものである。
ここで、第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、特許請求の範囲に記載の「蓋部外周面領域に充填される衝撃吸収部材」に相当する。
【００４１】
このような空洞部２５を有するキャスク用緩衝体１０においても、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部３の先端部以外の構造材として丈夫である部分に作用させて、これを好適に緩和（吸収）することができる。この場合、空洞部２５で衝撃荷重をまったく受け持たない状態となっても、空洞部２５が領域２２ａに適切に配置されていれば、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが衝撃荷重を受け持ち、前記した第１実施形態と同様の効果が得られるようになる。
なお、図示しない隔壁を用いて領域２２ａを仕切り、空洞部２５を形成するようにしてもよい。
【００４２】
図８は変形例のキャスク用緩衝体を示す図であり、この変形例では、領域２２ａの上面２２ｃ１にも第２の衝撃吸収部材２２Ｂが充填される領域２２ｂが配置されている。
領域２２ｂは、一端の断面が略コ字形状とされた環状の領域であり、領域２２ａに対して、キャスク１の径方向外側から領域２２ａの側面２２ａ１を覆うとともに、蓋部３の下面３ｃ側から上面３ａ側に向かう方向において領域２２ａの下面２２ｂ１を覆い、さらに、蓋部３の上面３ａ側から領域２２ａの上面２２ｃ１を覆うように、第１の衝撃吸収部材２２Ａを三方向から囲っている。
【００４３】
この変形例においても、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが蓋部３の上面３ａ側からも領域２２ａの上面２２ｃ１を覆っているので、その分、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部３の先端部以外の構造材として丈夫である部分に作用させて、これを好適に緩和（吸収）することができる。
【００４４】
なお、図８に一点鎖線で示すように、領域２２ｂで囲われる外殻１２の上面となる領域に、第２の衝撃吸収部材２２Ｂと同様の部材からなる第２の衝撃吸収部材２２Ｂ’を充填してもよい。
このように構成することによって、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、より一層効果的に緩和（吸収）することができる。
【００４５】
前記実施形態では、領域２２ａは、一端の断面が略四角形状であるものを示したが、これに限られることはなく、蓋部３（二次蓋３Ｂ等）の先端部の外周面３ｂを側方から覆うように構成されていれば、三角形状、多角形状、曲線部分を含む形状等、種々の形状を採用することができる。
【００４６】
また、衝撃吸収部材２０（第１の衝撃吸収部材２２Ａ）としては、粒状のポリウレタンフォームや発泡スチロールを採用することもできる。
【符号の説明】
【００４７】
１ キャスク
３ 蓋部
３ａ 上面
３ｂ 外周面
４ 内筒
１０ キャスク用緩衝体
１１，１２ 外殻
２０ 衝撃吸収部材
２１ 蓋部上面領域
２２ 蓋部外周面領域
２２Ａ 第１の衝撃吸収部材
２２Ｂ 第２の衝撃吸収部材
２２ａ 領域
２２ｂ 領域
２５ 空洞部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の炉心から発生する使用済燃料等の放射性物質を収納するキャスクに用いられるキャスク用緩衝体に関し、特に外殻内に充填される衝撃吸収部材の配列に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、使用済燃料は、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た後、遮へい機能および密封機能を有するキャスクに収められ、燃料処理施設等まで輸送される。キャスクは重量物であるため、輸送時および取扱い時の万一の落下事故に備え、キャスクの中心軸が垂直になる姿勢で落下する垂直落下（以下、単に垂直落下という）、キャスクの中心軸が水平になる姿勢で落下する水平落下（以下、単に水平落下という）、そしてキャスクの中心軸がある角度をもつ姿勢で落下するコーナー落下（以下、単にコーナー落下という）等の様々な角度での落下に対しても、所定の遮へい機能および密封機能を有することが義務付けられている。
そこで、輸送時および取扱い時には、通常、キャスクの上下端にキャスク用緩衝体を取り付け、万一の落下時の衝撃を十分に緩和させるという対応がとられている。
【０００３】
ところで、キャスク用緩衝体は、キャスクの燃料収納効率を高めるために、強度設計上、許容変形量内で落下時の加速度を極力抑えることが要求される。そのため衝撃を吸収する材料（衝撃吸収部材）には、圧縮応力が収縮の初期から終了まで一定値を示すものが望ましく、木材が最も多く使用されている。
【０００４】
従来のキャスク用緩衝体では、例えば、特許文献１に開示されているように、前記した水平落下による荷重、垂直落下による荷重およびコーナー落下による荷重を分担して吸収する衝撃吸収部材をそれぞれ配置することが提案されている。
このキャスク用緩衝体では、垂直落下による荷重を吸収する衝撃吸収部材が、キャスク端面部に接する内周側領域において強度を有する方向を軸方向に向けて配置され、また、水平落下による荷重を吸収する衝撃吸収部材が、キャスク側面に接する領域において強度を有する方向を半径方向に向けて配置され、さらに、コーナー落下による荷重を吸収する衝撃吸収部材が、キャスク端面部に接する外周側領域において強度を有する方向を半径方向に向けて配置されている。
このようなキャスク用緩衝体によれば、前記したような衝撃吸収部材の配置によって、キャスクの落下時における様々な姿勢の衝撃荷重を適度に吸収することが可能であり、衝撃加速度を低く抑えるとともに、変位量を低く抑えることが可能となっている。
【０００５】
また、特許文献２に開示されたキャスク用緩衝体では、緩衝体の内部が複数の領域に区画されており、一つの領域内において木目方向が同一方向に揃えられ、隣接する領域との関係においては木目方向が異なる方向に揃えられたものが提案されている。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃荷重による木材の変形力を隣接する木材に付勢することで衝撃を広い範囲で受けもち、吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１１１０３７号公報
【特許文献２】特許第４４１００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記した水平落下やコーナー落下等では、衝撃荷重がキャスクの蓋部に集中し易い。蓋部は、密封領域を構成する重要な部位であり、より一層の衝撃荷重の緩和が求められる部位でもある。
蓋部への衝撃荷重の対策として、キャスクに対して緩衝体の領域を大きくしたり、キャスクのフランジ部を厚く形成したりする等の手法が挙げられる。しかしながら、キャスクは、輸送する際の機器の制約上、最大外形寸法が定められており、前記のように緩衝体の領域を大きくしたり、キャスクのフランジ部を厚く形成したりすると、その分、燃料収納領域が減少してしまい、燃料収納効率が低下してしまう。このため、緩衝体の領域を変化させることなく衝撃吸収能力を向上させる手法が必要とされている。
【０００８】
ここで、特許文献１および特許文献２では、あらゆる方向からの衝撃に耐えることを目的として衝撃吸収部材の木目方向や配置を工夫し、キャスク全体への衝撃を緩和することを提案しているが、蓋部への衝撃荷重を緩和する手法は提案されていない。
【０００９】
本発明の目的は、キャスクの蓋部への衝撃荷重を好適に緩和することのできるキャスク用緩衝体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した目的を達成するため、本発明では、略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、前記衝撃吸収部材の充填される領域は、少なくとも、前記蓋部の上面を覆う蓋部上面領域と、前記蓋部の外周面を覆う蓋部外周面領域と、に分けられており、前記蓋部外周面領域には、前記衝撃吸収部材として、第１の衝撃吸収部材と、この第１の衝撃吸収部材よりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材とが充填されており、前記第１の衝撃吸収部材は、前記蓋部の先端部の外周面を覆うように環状に配置されているとともに、前記第２の衝撃吸収部材は、前記キャスクの径方向外側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部上面領域のある側と反対側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、環状に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、蓋部の先端部の外周面には、環状に配置された第１の衝撃吸収部材が覆うように配置されおり、この第１の衝撃吸収部材に対して、キャスクの径方向外側から覆うように、かつ、キャスクの軸方向に沿って蓋部上面領域のある側と反対側から覆うように第２の衝撃吸収部材が配置されているので、例えば、キャスクの水平落下時やコーナー落下時において、衝撃荷重が入力された直後に、圧潰応力のより小さな第１の衝撃吸収部材が変形し、その変形が大きくなるにつれて、蓋部付近に生じる衝撃荷重を第２の衝撃吸収部材がより多く受け持つようになる。これにより、第１の衝撃吸収部材が受け持つ衝撃荷重が減少して蓋部への衝撃を弱めることができる。つまり、第２の衝撃吸収部材に、より多くの衝撃荷重を受け持たせることができ、キャスクの蓋部の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部の先端部以外の構造材として丈夫である（強度を有する）部分に作用させて、これを緩和（吸収）することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、キャスクの蓋部への衝撃荷重を好適に緩和することのできるキャスク用緩衝体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るキャスク用緩衝体をキャスクに装着した状態を示す模式断面図である。
【図２】キャスク用緩衝体を示す模式拡大断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は蓋部外周面領域に充填される衝撃吸収部材の木目の方向を示す模式図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は蓋部外周面領域に充填される衝撃吸収部材の変形の様子を示す模式図である。
【図５】キャスク用下部緩衝体を示す模式拡大断面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明の第２実施形態に係るキャスク用緩衝体をキャスクに装着した状態を示す模式断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るキャスク用緩衝体を示す模式断面図である。
【図８】変形例のキャスク用緩衝体を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明のキャスク用緩衝体を適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、放射性物質として原子力発電所から発生する使用済燃料を収納するためのキャスク１について説明するが、使用済燃料の種類を限定する趣旨ではない。また、以下の説明において、「上」「下」は、キャスク１が立てられた状態（蓋部３が上側で胴部２の底部が下側となるようにキャスク１が立てられた状態）を基準とする。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のキャスク用緩衝体１０は、略円柱形状をなすキャスク１の上部の蓋部３周りを覆うように外装されるものであり、輸送時および取扱い時の万一の落下事故に備え、垂直落下、水平落下、およびコーナー落下等の様々な角度での落下に対して蓋部３への衝撃荷重を緩和するものである。
なお、キャスク用緩衝体１０は、キャスク１の上部に外装した場合を例にとって説明するが、キャスク１の下部に対して外装するものとして用いてもよい。
【００１６】
キャスク１は、略円柱形状をなし、原子力発電所において、使用済燃料集合体９を内部に収納して輸送するための容器である。キャスク１は、基本的に、有底円筒状の胴部２と、この胴部２の上部開口に取り付けられる蓋部３とを備えて構成されている。
胴部２は、使用済燃料集合体９を入れるバスケット（図示せず）が内部に収納される内筒４と、内筒４の外側に設けた中性子遮へい材５、中性子遮へい材５を囲む外筒６、キャスク１の吊上げ用および固定用として用いられるトラニオン７を備えて構成されている。そして、キャスク１の軸方向上側となる上端部にキャスク用緩衝体１０が外装され、また、キャスク１の軸方向下側となる下端部にキャスク用下部緩衝体３０が外装されるようになっている。
【００１７】
キャスク用緩衝体１０およびキャスク用下部緩衝体３０は、断面がそれぞれ略コ字形状の有底円筒状を呈しており、内筒４の上端部と下端部の外径に対応したキャスク端面部１０ａ，３０ａ（図２、図５参照）を有して、内筒４の上端部および下端部をそれぞれ覆うように装着される。なお、キャスク用緩衝体１０およびキャスク用下部緩衝体３０は、図示しないボルト等でキャスク１の上端部および下端部に対して固定される。
はじめに、キャスク用緩衝体１０について説明し、後にキャスク用下部緩衝体３０について説明する。
キャスク用緩衝体１０は、図２に示すように、外殻１１，１２と、この外殻１１，１２の内部に充填された衝撃吸収部材２０とを備えており、図１に示すように、キャスク１の蓋部３の上面３ａ、および蓋部３の先端部の外周面３ｂ（蓋部３の先端部の外周面）を含むキャスク１の上端外周面を保護する。
【００１８】
図２に示した外殻１１，１２は、屋外で使用されることを考慮して耐食性のあるステンレス鋼や塗装した炭素鋼等の金属材料にて形成されており、その内部は、蓋部３の外側面となる上面３ａ（図１参照、以下同じ）を覆う蓋部上面領域２１と、蓋部３（図１参照、以下同じ）の先端部の外周面３ｂ（図１参照、以下同じ）を覆う蓋部外周面領域２２と、に分けられている。
また、このうち、蓋部外周面領域２２は、内部が２つの領域２２ａ，２２ｂに分けられている。つまり、外殻１１，１２の内部は、衝撃吸収部材２０の充填される領域が３つの領域に分けられている。
なお、蓋部上面領域２１と蓋部外周面領域２２の領域２２ａとを同じ材料（後記する木材としてのバルサ材等）で構成する場合には、これらを一体的に構成してもよい。
【００１９】
ここで、蓋部外周面領域２２の領域２２ａは、一端の断面が略四角形状とされた環状の領域であり、蓋部３の先端部の外周面３ｂを含む、キャスク１の上端外周面を覆うように配置されている。
また、領域２２ｂは、一端の断面が略Ｌ字形状とされた環状の領域であり、前記した領域２２ａに対して、キャスク１の径方向外側から領域２２ａの側面２２ａ１を覆う（図中矢印Ｘ１方向に接する）とともに、蓋部３の下面３ｃ（図１参照、以下同じ）側から上面３ａ側に向かう方向において（蓋部上面領域２１のある側と反対側から）領域２２ａの下面２２ｂ１を覆う（図中矢印Ｙ１方向に接する）ように配置されている。
【００２０】
本実施形態では、蓋部上面領域２１に、衝撃吸収部材２０として小さい圧縮強度を有する材料が充填され、また、蓋部外周面領域２２の領域２２ａ，２２ｂには、これらの領域２２ａ，２２ｂ間において相互に異なる圧縮強度を有する材料（相互に異なる応力で変形する材料）がそれぞれ充填されている。
【００２１】
蓋部上面領域２１は、キャスク用緩衝体１０の上部にあたる部分であるので、キャスク１の軸方向からの衝撃荷重、およびキャスク１の軸方向と斜め方向からの衝撃荷重を緩和する構造強度が必要であり、充填される材料として木材を用いた場合に、例えば、バルサ材を採用することができる。
【００２２】
蓋部外周面領域２２に充填される衝撃吸収部材２０として、本実施形態では、領域２２ａに対して第１の衝撃吸収部材２２Ａが充填され、領域２２ｂに対して第１の衝撃吸収部材２２Ａよりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材２２Ｂが充填される構成としてある。
第１の衝撃吸収部材２２Ａは、圧縮強度が概ね１０ＭＰａ程度かそれ以下の圧縮強度を有する材料からなり、第１の衝撃吸収部材２２Ａとしては、例えば、ポリウレタンフォーム材、発泡スチロール材やバルサ材を用いることができる。
また、第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、圧縮強度が概ね２０〜４０ＭＰａ程度の材料からなり、第２の衝撃吸収部材２２Ｂとしては、例えば、アルミ管材、発泡金属材、ファープライウッド材、オーク材、レッドウッド材、米杉材、米ヒバ材を用いることができる。
ここで、圧縮強度とは、応力−歪み線図（荷重−変位曲線（不図示））で表され、例えば、圧縮時に発生する応力が大きいほど圧縮強度の高い材料であるといえる。
【００２３】
以下では、第１の衝撃吸収部材２２Ａおよび第２の衝撃吸収部材２２Ｂに木材を用いた例（例えば、第１の衝撃吸収部材２２Ａとしてバルサ材を用い、第２の衝撃吸収部材２２Ｂとしてレッドウッド材を用いた例）について説明する。
なお、木材に代えて、内部に同様の圧縮強度を有する木質ボードを充填するように構成してもよく、また、木材の集成材を用いてもよい。
【００２４】
第１の衝撃吸収部材２２Ａおよび第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、木材の木目である木材繊維方向が、図３（ａ）（ｂ）に矢印で示すように、キャスク１の径方向となるようにそれぞれ配設されている。つまり、応力ひずみ特性の高い方位がキャスク１の軸方向に対して垂直となる方向に配設されている。
これは、木材が木材繊維方向と垂直な方向に圧縮応力を負荷した場合には、低い応力で降伏が起こり、塑性変形が大きくなるにつれて応力も増大することとなるが、木材繊維方向と平行な方向に圧縮応力を負荷した場合には、木材繊維方向と垂直な方向への圧縮と比べて大きな応力で降伏が起こり、略一定の応力で塑性変形するという異方性をもつことによる。
一般に、衝撃荷重の緩和には塑性変形時に一定の応力を示すものが望ましい。このため、蓋部３への衝撃荷重が問題となる水平落下やコーナー落下時に対応するように、荷重の働く方向である径方向に木材繊維方向を合わせることで、衝撃荷重を好適に低減することができる。
なお、木材の長さや幅は、衝撃力を大きく上げずに、かつ、予想される最大の衝撃荷重が入力された場合に、第１の衝撃吸収部材２２Ａがつぶれ過ぎない範囲に設定されている。
【００２５】
このように圧縮強度（圧潰応力）の異なる２つの第１の衝撃吸収部材２２Ａと第２の衝撃吸収部材２２Ｂとを組み合わせることによって、キャスク用緩衝体１０の蓋部外周面領域２２が構成されているので、次のような作用効果が得られる。
すなわち、水平落下等によって蓋部外周面領域２２に衝撃荷重が加わると、衝撃荷重の加わる初期段階において、第１の衝撃吸収部材２２Ａと第２の衝撃吸収部材２２Ｂとが直列に配置される側（蓋部上面領域２１側）にあっては、圧潰応力の小さい第１の衝撃吸収部材２２Ａ（のみ）が変形する。その後、第１の衝撃吸収部材２２Ａの圧潰応力が第２の衝撃吸収部材２２Ｂの圧潰応力よりも大きくなると、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが変形し始める。
【００２６】
図４に第１の衝撃吸収部材２２Ａおよび第２の衝撃吸収部材２２Ｂ（蓋部外周面領域２２）における衝撃荷重負荷時の変形の概略図を示す。
水平落下の場合、衝撃荷重は、図４（ａ）に示すように、キャスク１の軸方向に垂直な方向に働く。衝撃荷重の入力直後は、圧潰応力の小さい第１の衝撃吸収部材２２Ａが変形することとなり、蓋部外周面領域２２は、キャスク１の蓋部３に対応する側（第１の衝撃吸収部材２２Ａ側）が大きく変形する状態となる（図４（ｂ）参照）。
このように変形が大きくなると、これにつれて、蓋部３の付近に生じる衝撃荷重を第２の衝撃吸収部材２２Ｂがより多く受け持つようになる。このため、蓋部３への衝撃荷重を弱めることができるようになる。
【００２７】
また、これに加えて、図１に示すように、蓋部３の上面３ａが、キャスク用緩衝体１０の蓋部上面領域２１で覆われているので、前記のように第１の衝撃吸収部材２２Ａの変形が大きくなると、蓋部上面領域２１が受け持つ衝撃荷重がより大きくなり、これによって蓋部３への衝撃荷重を小さくすることができる。
【００２８】
また、コーナー落下についても、前記したような水平落下の場合と同様にして、第１の衝撃吸収部材２２Ａの変形により同様の効果を得ることが期待できる。
【００２９】
一方、キャスク用下部緩衝体３０は、図５に示すように、外殻３１，３２と、この外殻３１，３２の内部に充填された衝撃吸収部材２０とを備えており、図１に示すように、キャスク１の内筒４の下面４ａ、およびこの下面４ａの側部外周面４ｂを含むキャスク下端外周面を保護する。
外殻３１，３２は、前記したキャスク用緩衝体１０と同様にステンレス鋼や塗装した炭素鋼等の金属材料にて形成されており、その内部は、内筒４の下面４ａ（図１参照）を覆う内筒下面領域３３と、内筒４の側部外周面４ｂ（図１参照）を覆う内筒外周面領域３４と、に分けられている。
なお、キャスク用下部緩衝体３０の内部は、前記したキャスク用緩衝体１０と同様に衝撃吸収部材２０の充填される領域を３つに分けられた領域としてもよい。
【００３０】
内筒下面領域３３は、キャスク用下部緩衝体３０の下部にあたる部分であるので、キャスク１の軸方向からの衝撃荷重、およびキャスク１の軸方向と斜め方向からの衝撃荷重を緩和する構造強度が必要であり、キャスク用緩衝体１０の蓋部上面領域２１と同様に充填される材料として木材を用いた場合には、例えば、バルサ材を採用することができる。
【００３１】
また、内筒外周面領域３４には、キャスク用緩衝体１０で用いている第２の衝撃吸収部材２２Ｂが充填されている。つまり、内筒外周面領域３４は、内筒下面領域３３よりも圧縮強度が高くなるように構成されている。
なお、内筒外周面領域３４においても、木材の木目である木材繊維方向が、キャスク用緩衝体１０において説明したものと同様に、キャスク１の径方向となるように配設されている。
【００３２】
以上説明した本実施形態のキャスク用緩衝体１０によれば、蓋部３の先端部の外周面３ｂが、環状に配置された第１の衝撃吸収部材２２Ａで覆われ、この第１の衝撃吸収部材２２Ａに対して、キャスク１の径方向外側から覆うように、かつ、キャスク１の軸方向に沿って蓋部上面領域２１のある側と反対側から（領域２２ａの下面２２ｂ１側から）覆うように、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが配置されているので、例えば、キャスク１の水平落下時やコーナー落下において、衝撃荷重が入力された直後に、圧潰応力のより小さな第１の衝撃吸収部材２２Ａが変形し、その変形が大きくなるにつれて、蓋部３付近に生じる衝撃荷重を第２の衝撃吸収部材２２Ｂがより多く受け持つようになる。
これにより、第１の衝撃吸収部材２２Ａが受け持つ衝撃荷重が減少して蓋部３への衝撃を弱めることができる。つまり、第２の衝撃吸収部材２２Ｂに、より多くの衝撃荷重を受け持たせることができ、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部３の先端部以外の構造材として丈夫である部分（例えば、蓋部３周りの内筒４や胴部２）に作用させて、これを緩和（吸収）することができる。
したがって、キャスク１の蓋部３への衝撃荷重を好適に緩和することのできるキャスク用緩衝体１０が得られる。
【００３３】
（第２実施形態）
図６（ａ）（ｂ）を参照して第２実施形態のキャスク用緩衝体について説明する。
本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、蓋部３が複数の蓋体から構成されている点である。
【００３４】
図６（ａ）に示すものは、蓋部３が２枚の一次蓋３Ａと二次蓋３Ｂとから構成されている。
一次蓋３Ａは、内筒４の開口を塞ぐ状態に、内筒４の上部開口縁に形成された上下二段からなる段部の下段４１に載置され図示しないボルトによって取り付けられている。二次蓋３Ｂは、一次蓋３Ａを覆う状態に段部の上段４２に載置され図示しないボルトによって取り付けられている。
ここで、段部の下段４１と一次蓋３Ａとの間、段部の上段４２と二次蓋３Ｂとの間、あるいは一次蓋３Ａと二次蓋３Ｂとの間には、図示しないリング状のシール部材が配置される。
【００３５】
二次蓋３Ｂは、段部の上段４２に載置された状態で、その先端部の外周面３ｂが、内筒４の上端開口縁部４３の内面に嵌合するようになっている。これにより、二次蓋３Ｂの外周面３ｂは、この上端開口縁部４３を介して（間に挟んで）、キャスク用緩衝体１０の第１の衝撃吸収部材２２Ａで覆われるようになっている。つまり、二次蓋３Ｂと内筒４との接続部周辺に対応するように第１の衝撃吸収部材２２Ａが配置され、二次蓋３Ｂの先端部の外周面３ｂは、上端開口縁部４３（および外殻１２）を介して第１の衝撃吸収部材２２Ａによって保護されるようになっている。
【００３６】
図６（ｂ）に示すものは、蓋部３が３枚の一次蓋３Ａと二次蓋３Ｂと三次蓋３Ｃから構成されている。
一次蓋３Ａ，二次蓋３Ｂは、前記と同様にして取り付けられており、三次蓋３Ｃは、二次蓋３Ｂを覆う状態に上端開口縁部４３の先端部に載置されて、図示しないボルトによって取り付けられている。
【００３７】
本実施形態においては、第１の衝撃吸収部材２２Ａが、対応する蓋部３（二次蓋３Ｂまたは三次蓋３Ｃ）の厚さと同じ程度、あるいはそれ以上の厚さを有するものが好ましい。
【００３８】
本実施形態のキャスク用緩衝体１０においても、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３９】
（第３実施形態）
図７を参照して第３実施形態のキャスク用緩衝体について説明する。
本実施形態が前記第１，第２実施形態と異なるところは、第１の衝撃吸収部材２２Ａの配置される領域２２ａが、第２の衝撃吸収部材２２Ｂによって仕切られた空洞部２５とされている点である。
【００４０】
空洞部２５は、第２の衝撃吸収部材２２Ｂの側壁２４ａ，２４ｂと、蓋部上面領域２１に充填された衝撃吸収部材２０の下面２０ｃと、外殻１２によって囲われた（仕切られた）空間により円環状に構成されている。本実施形態では、前記第１実施形態で説明した第１の衝撃吸収部材２２Ａの配置される領域２２ａを、空洞部２５に置き換えたものである。
ここで、第２の衝撃吸収部材２２Ｂは、特許請求の範囲に記載の「蓋部外周面領域に充填される衝撃吸収部材」に相当する。
【００４１】
このような空洞部２５を有するキャスク用緩衝体１０においても、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部３の先端部以外の構造材として丈夫である部分に作用させて、これを好適に緩和（吸収）することができる。この場合、空洞部２５で衝撃荷重をまったく受け持たない状態となっても、空洞部２５が領域２２ａに適切に配置されていれば、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが衝撃荷重を受け持ち、前記した第１実施形態と同様の効果が得られるようになる。
なお、図示しない隔壁を用いて領域２２ａを仕切り、空洞部２５を形成するようにしてもよい。
【００４２】
図８は変形例のキャスク用緩衝体を示す図であり、この変形例では、領域２２ａの上面２２ｃ１にも第２の衝撃吸収部材２２Ｂが充填される領域２２ｂが配置されている。
領域２２ｂは、一端の断面が略コ字形状とされた環状の領域であり、領域２２ａに対して、キャスク１の径方向外側から領域２２ａの側面２２ａ１を覆うとともに、蓋部３の下面３ｃ側から上面３ａ側に向かう方向において領域２２ａの下面２２ｂ１を覆い、さらに、蓋部３の上面３ａ側から領域２２ａの上面２２ｃ１を覆うように、第１の衝撃吸収部材２２Ａを三方向から囲っている。
【００４３】
この変形例においても、前記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第２の衝撃吸収部材２２Ｂが蓋部３の上面３ａ側からも領域２２ａの上面２２ｃ１を覆っているので、その分、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、蓋部３の先端部以外の構造材として丈夫である部分に作用させて、これを好適に緩和（吸収）することができる。
【００４４】
なお、図８に一点鎖線で示すように、領域２２ｂで囲われる外殻１２の上面となる領域に、第２の衝撃吸収部材２２Ｂと同様の部材からなる第２の衝撃吸収部材２２Ｂ’を充填してもよい。
このように構成することによって、キャスク１の蓋部３の先端部に加わる衝撃荷重を、より一層効果的に緩和（吸収）することができる。
【００４５】
前記実施形態では、領域２２ａは、一端の断面が略四角形状であるものを示したが、これに限られることはなく、蓋部３（二次蓋３Ｂ等）の先端部の外周面３ｂを側方から覆うように構成されていれば、三角形状、多角形状、曲線部分を含む形状等、種々の形状を採用することができる。
【００４６】
また、衝撃吸収部材２０（第１の衝撃吸収部材２２Ａ）としては、粒状のポリウレタンフォームや発泡スチロールを採用することもできる。
【符号の説明】
【００４７】
１ キャスク
３ 蓋部
３ａ 上面
３ｂ 外周面
４ 内筒
１０ キャスク用緩衝体
１１，１２ 外殻
２０ 衝撃吸収部材
２１ 蓋部上面領域
２２ 蓋部外周面領域
２２Ａ 第１の衝撃吸収部材
２２Ｂ 第２の衝撃吸収部材
２２ａ 領域
２２ｂ 領域
２５ 空洞部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、
前記衝撃吸収部材の充填される領域は、少なくとも、
前記蓋部の上面を覆う蓋部上面領域と、前記蓋部の外周面を覆う蓋部外周面領域と、に分けられており、
前記蓋部外周面領域には、前記衝撃吸収部材として、第１の衝撃吸収部材と、この第１の衝撃吸収部材よりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材とが充填されており、
前記第１の衝撃吸収部材は、前記蓋部の先端部の外周面を覆うように環状に配置されているとともに、
前記第２の衝撃吸収部材は、前記キャスクの径方向外側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部上面領域のある側と反対側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、環状に配置されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項２】
略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、
前記衝撃吸収部材は、
前記蓋部の先端部の外周面を覆うように、または前記蓋部の外周面を覆うように、環状に配置された第１の衝撃吸収部材と、
この第１の衝撃吸収部材よりも圧縮強度の高い部材で構成され、前記キャスクの径方向外側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部の上面となる側と反対側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、環状に配置された第２の衝撃吸収部材と、を含んでなることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のキャスク用緩衝体において、
前記第１の衝撃吸収部材および前記第２の衝撃吸収部材は、応力ひずみ特性の異方性を有する部材で形成されており、この応力ひずみ特性の高い方位が前記キャスクの軸方向に対して垂直となる方向に配設されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項４】
略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、
前記衝撃吸収部材の充填される領域は、少なくとも、
前記蓋部の上面を覆う蓋部上面領域と、前記蓋部の外周面を覆う蓋部外周面領域と、に分けられており、
前記蓋部外周面領域には、前記蓋部の先端部の外周面を覆うように環状に区画された空洞部が形成されており、
前記蓋部外周面領域に充填される前記衝撃吸収部材は、前記キャスクの径方向外側から前記空洞部を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部上面領域のある側と反対側から前記空洞部を覆うように、環状に配置されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項５】
請求項４に記載のキャスク用緩衝体において、
前記蓋部外周面領域に充填される前記衝撃吸収部材は、応力ひずみ特性の異方性を有する部材で形成されており、この応力ひずみ特性の高い方位が前記キャスクの軸方向に対して垂直となる方向に配設されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項１】
略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、
前記衝撃吸収部材の充填される領域は、少なくとも、
前記蓋部の上面を覆う蓋部上面領域と、前記蓋部の外周面を覆う蓋部外周面領域と、に分けられており、
前記蓋部外周面領域には、前記衝撃吸収部材として、第１の衝撃吸収部材と、この第１の衝撃吸収部材よりも圧縮強度の高い第２の衝撃吸収部材とが充填されており、
前記第１の衝撃吸収部材は、前記蓋部の先端部の外周面を覆うように環状に配置されているとともに、
前記第２の衝撃吸収部材は、前記キャスクの径方向外側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部上面領域のある側と反対側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、環状に配置されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項２】
略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、
前記衝撃吸収部材は、
前記蓋部の先端部の外周面を覆うように、または前記蓋部の外周面を覆うように、環状に配置された第１の衝撃吸収部材と、
この第１の衝撃吸収部材よりも圧縮強度の高い部材で構成され、前記キャスクの径方向外側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部の上面となる側と反対側から前記第１の衝撃吸収部材を覆うように、環状に配置された第２の衝撃吸収部材と、を含んでなることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のキャスク用緩衝体において、
前記第１の衝撃吸収部材および前記第２の衝撃吸収部材は、応力ひずみ特性の異方性を有する部材で形成されており、この応力ひずみ特性の高い方位が前記キャスクの軸方向に対して垂直となる方向に配設されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項４】
略円柱形状をなすキャスクの少なくとも蓋部周りに外装され、外殻と、この外殻の内部に充填された衝撃吸収部材と、を備えてなる有底円筒状のキャスク用緩衝体であって、
前記衝撃吸収部材の充填される領域は、少なくとも、
前記蓋部の上面を覆う蓋部上面領域と、前記蓋部の外周面を覆う蓋部外周面領域と、に分けられており、
前記蓋部外周面領域には、前記蓋部の先端部の外周面を覆うように環状に区画された空洞部が形成されており、
前記蓋部外周面領域に充填される前記衝撃吸収部材は、前記キャスクの径方向外側から前記空洞部を覆うように、かつ、前記キャスクの軸方向に沿って前記蓋部上面領域のある側と反対側から前記空洞部を覆うように、環状に配置されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【請求項５】
請求項４に記載のキャスク用緩衝体において、
前記蓋部外周面領域に充填される前記衝撃吸収部材は、応力ひずみ特性の異方性を有する部材で形成されており、この応力ひずみ特性の高い方位が前記キャスクの軸方向に対して垂直となる方向に配設されていることを特徴とするキャスク用緩衝体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１４１２４３（Ｐ２０１２−１４１２４３Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１９（Ｐ２０１１−６１９）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
[ Back to top ]