JP4486685B2 - Shock absorbing structure, radioactive material storage container and shock absorbing method - Google Patents
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Description
本発明は、使用済み核燃料集合体や放射性廃棄物などの放射性物質が密封されるキャニスタがコンクリートキャスク内に収容される場合のように、放射性物質を収納する第一の容器が遮蔽機能付き第二の容器に収容された場合に落下時等に発生する衝撃荷重を吸収できる放射性物質保管容器における衝撃吸収構造、放射性物質収納容器及び衝撃吸収方法に関する。 In the present invention, the first container for storing the radioactive material is shielded with the second container having a shielding function, as in the case where the canister in which the radioactive material such as spent nuclear fuel assembly or radioactive waste is sealed is stored in the concrete cask. The present invention relates to a shock absorbing structure , a radioactive substance storage container, and a shock absorbing method in a radioactive substance storage container that can absorb an impact load generated when the container is dropped.
原子炉において所定の燃焼を終えた核燃料集合体、いわゆる使用済み核燃料集合体(以下、「使用済燃料」と呼ぶ)は、原子力発電所等の冷却ピットで所定期間冷却された後、輸送及び貯蔵を行うためヘリウムガスと共にキャニスタに収納して密封される。こうして使用済燃料を密封収納したキャニスタは、輸送用の容器である金属キャスクに収容した状態で中間貯蔵施設や再処理施設等の目的地まで運ばれる。 Nuclear fuel assemblies that have finished predetermined combustion in a nuclear reactor, so-called spent nuclear fuel assemblies (hereinafter referred to as “used fuel”) are cooled and cooled in a cooling pit of a nuclear power plant for a predetermined period, and then transported and stored. In order to carry out the process, it is stored in a canister together with helium gas and sealed. The canister thus sealed with the spent fuel is transported to a destination such as an intermediate storage facility or a reprocessing facility while being accommodated in a metal cask that is a container for transportation.
中間貯蔵施設等における使用済燃料の貯蔵方式には、従来より下記に示す3つの方式がある。
(1)ボールド方式
キャニスタを半地下式建屋内に貯蔵する方式であり、半地下式建屋で放射能の遮蔽を行うと共に、貯蔵エリアの自然通気により冷却している。
(2)金属キャスク方式
キャニスタを金属キャスク内に収納した状態で建屋内に貯蔵する方式であり、金属キャスクで放射能の遮蔽を行うと共に、貯蔵エリアの自然通気により冷却している。
(3)コンクリートキャスク方式
建屋内に設置されたコンクリートキャスク内にキャニスタを収納する方式であり、コンクリートキャスク及び建屋で放射能の遮蔽を行うと共に、コンクリートキャスク内部及び建屋の自然通気により冷却している。
Conventionally, there are the following three methods for storing spent fuel in intermediate storage facilities and the like.
(1) A bold canister is stored in a semi-underground building, where radiation is shielded in the semi-underground building and cooled by natural ventilation in the storage area.
(2) A metal cask method A canister is stored in a building in a state where it is housed in a metal cask. The metal cask is used to shield radioactivity and to be cooled by natural ventilation in the storage area.
(3) Concrete cask method A canister is housed in a concrete cask installed in a building. The concrete cask and the building are shielded against radioactivity and cooled by natural ventilation in the concrete cask and the building. .
上述したいずれの貯蔵方式においても、細長い形状の使用済燃料を多数収納してヘリウムガスと共に密封するキャニスタが使用される。キャニスタは、円筒形状の底部を底板で塞いだ容器本体内に使用済燃料を収納した後、上部開口に蓋をして密閉する金属製の容器である。このキャニスタは、多数の使用済燃料をバスケットに挿入した状態で内部空間に収納保持し、注入したヘリウムガスと共に密閉される。ここで注入されるヘリウムガスは、使用済燃料の冷却促進を目的としており、このヘリウムガスにより熱伝導性が向上して対流による冷却効率が高められる。 In any of the storage systems described above, a canister is used that houses a large number of slender shaped spent fuel and seals it with helium gas. The canister is a metal container in which spent fuel is stored in a container body whose cylindrical bottom is closed with a bottom plate, and then the upper opening is covered and sealed. The canister is stored and held in the internal space in a state where a large number of spent fuels are inserted into the basket, and is sealed together with the injected helium gas. The helium gas injected here is for the purpose of promoting the cooling of the spent fuel. This helium gas improves the thermal conductivity and increases the cooling efficiency by convection.
上述したコンクリートキャスク方式の場合、キャニスタはコンクリートキャスクの中に収納して貯蔵される。このコンクリートキャスクは、キャニスタを収納する円柱状の収納スペースを形成して底部が閉じられた円筒形状のキャスク本体と、キャニスタを出し入れするための上部開口を塞ぐ蓋部とによって構成されている。キャスク本体は、金属板及びコンクリート層によって構成され、収納スペースを形成する内周面側に金属板が貼り付けられたコンクリート製となっている。なお、蓋部についても、金属板及びコンクリート層を具備してなるコンクリート製となっている。 In the case of the concrete cask method described above, the canister is stored and stored in the concrete cask. This concrete cask is composed of a cylindrical cask body having a cylindrical storage space for storing a canister and closed at the bottom, and a lid for closing an upper opening for taking in and out the canister. The cask body is composed of a metal plate and a concrete layer, and is made of concrete in which a metal plate is affixed to the inner peripheral surface forming the storage space. The lid portion is also made of concrete having a metal plate and a concrete layer.
また、キャスク本体に形成された収納スペースの底面には、所定の収納位置でキャニスタの荷重を支持すると共に、キャニスタとの間に対流冷却を行う冷却空気の流通路を形成するように、支持部材が設けられている。この支持部材は、ハンドリング時にキャニスタが落下した場合等の異常時には、変形によって落下エネルギを吸収するショックアブソーバとしての機能も備えている。 Further, a support member is formed on the bottom surface of the storage space formed in the cask body so as to support a canister load at a predetermined storage position and to form a cooling air flow passage for convection cooling with the canister. Is provided. This support member also has a function as a shock absorber that absorbs the fall energy by deformation when an abnormality occurs such as when the canister falls during handling.
以下、従来の支持部材構造を図面に基づいて説明する。なお、図21は従来の支持部材構造を示す平面図、図22は図21の要部断面図、図23は図22のC−C断面図である。この支持部材25は、それぞれ矩形状とした8枚の板材25aによって構成されている。各板材25aは、円形断面とした収納スペース21の中心から45度ピッチで均等に配分された放射線上に位置し、両端が底面21aの一部をカバーする同心円を描くようにして配置されている。また、各板材25aは、底面21aから垂直に立てた状態として収納スペース底面の金属板22aに溶接部Wで固定され、底面からの高さHは全て一定となっている。(特許文献1の図1、図2参照)
Hereinafter, a conventional support member structure will be described with reference to the drawings. 21 is a plan view showing a conventional support member structure, FIG. 22 is a cross-sectional view of a main part of FIG. 21, and FIG. 23 is a cross-sectional view of FIG. The
上述したように、従来のコンクリートキャスクにおいては、収納スペース21の底面21aに設けた支持部材25が下記に示す3つの機能を果たすようになっている。
(1)キャニスタの荷重支持(通常時)
(2)冷却空気の通路形成(通常時)
(3)キャニスタ落下時等の衝撃吸収(異常時)
また、上述した支持部材25は、コンクリートキャスクの使用目的から、少なくとも60年間という長期間にわたっての貯蔵にも耐えることが求められ、従って、金属製とする必要がある。
As described above, in the conventional concrete cask, the
(1) Canister load support (normal)
(2) Formation of cooling air passage (normal)
(3) Shock absorption when the canister is dropped (when abnormal)
Further, the above-described
ところで、上述した従来構造の支持部材25は、荷重支持や冷却通路形成といった通常時の機能については特に問題はない。しかしながら、ハンドリング時にキャニスタが落下した時の衝撃吸収機能については、図24に示す衝撃荷重Fと変形量δとの関係から明らかなように、衝撃荷重Fがピーク値Fpに達すると以後の変形量δは急激に減少する。このため、斜線部の面積で与えられるエネルギ吸収量Eは比較的小さく、十分な衝撃吸収能力を得るためには、板材25aの高さHを大きくして変形量δをかせぐことが必要となる。なお、コンクリートキャスクの支持部材25においては、たとえば30トンのキャニスタ10が高さ6mの位置から落下した時、その加速度を50G以下に抑える衝撃吸収能力が求められている。
By the way, the
一方、狭い収納スペース21の底面21aで板材25aの高さHを大きくして変形量δを確保しようとすれば、隣接する板材25aどうしが変形時に干渉することも考えられるため自ずと限界がある。また、板材25aの高さHを大きくすることは、コンクリートキャスク20の全高を大きくすることになって好ましくない。従って、高さHを大きくすることなしに十分な衝撃吸収能力を発揮できるコンクリートキャスクの支持部材構造が望まれる。
On the other hand, if the height H of the
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、高さHを抑えて衝撃吸収能力を向上させることができる放射性物質保管容器における衝撃吸収構造、放射性物質収納容器及び衝撃吸収方法の提供を目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a shock absorbing structure , a radioactive substance storage container, and a shock absorbing method in a radioactive substance storage container capable of improving the shock absorbing capacity while suppressing the height H. It is aimed.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。本発明の放射性物質保管容器における衝撃吸収構造は、放射性物質を収納する第一の容器と、該第一の容器を上部開口から収納スペースに入れて底面を支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付き第二の容器との間に、前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する井桁構造の衝撃吸収材を設けたことを特徴とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems. The shock absorbing structure for a radioactive substance storage container according to the present invention comprises a first container for containing a radioactive substance, a first container placed in a storage space from the upper opening to support the bottom, and the upper opening is covered. And a second container with a shielding function that is stored in the first container is provided with a shock-absorbing material having a cross-girder structure that absorbs impact energy when the first container is dropped.
また、本発明の放射性物質保管容器における衝撃吸収構造において、前記衝撃吸収材は、中央部よりも外周部側の高さが高くなっていることを特徴とする。 In the shock absorbing structure in the radioactive substance storage container of the present invention, the shock absorbing material is characterized in that the height on the outer peripheral side is higher than the center.
また、本発明の衝撃吸収構造を前記第一の容器に着脱可能な支持構造体に固定したことを特徴とする。 The shock absorbing structure of the present invention is fixed to a support structure that can be attached to and detached from the first container.
また、本発明の放射性物質保管容器は、放射性物質を収納する前記第一の容器と、該第一の容器を上部開口から前記収納スペースに入れて底面を支持し、前記上部開口に蓋をして貯蔵する遮蔽機能付きの前記第二の容器と、前記第一の容器と前記第二の容器との間に設けられ前記第一の容器の落下時に衝撃エネルギを吸収する上記の衝撃吸収構造とを備えたことを特徴とする。 Further, the radioactive substance storage container of the present invention includes the first container for storing a radioactive substance, the first container being put into the storage space from the upper opening to support the bottom surface, and the upper opening being covered. and said second container with shielding function for storing Te, and the shock absorbing structure for absorbing impact energy at the time of fall of the first container is provided between the first container and the second container It is provided with.
また、本発明の放射性物質保管容器の衝撃吸収方法は、上記の放射性物質保管容器における衝撃吸収方法であって、前記第一の容器から前記衝撃吸収構造に時間差をもって段階的に入力を与えて衝撃吸収することを特徴とする。 The shock absorbing method for a radioactive substance storage container according to the present invention is the shock absorbing method for the radioactive substance storage container described above , wherein the shock absorbing structure is input in stages with a time difference from the first container to the shock absorbing structure. It is characterized by absorbing.
本発明によれば、井桁構造のような衝撃吸収材を設けたので、高さを抑制して衝撃吸収能力を増すことができる。 According to the present invention, since the shock absorbing material such as the cross beam structure is provided, the height can be suppressed and the shock absorbing ability can be increased.
本発明によれば、上記の効果に加えて、高さが底面中心より外周側を高く設定することにより、第一の容器の外周側から先に入力を受けるようになり、第一の容器の破損を防止する上で有利になる。 According to the present invention, in addition to the above effects, by the height set high an outer peripheral side of the bottom center, you will receive the input first from the outer circumferential side of the first container, the first container This is advantageous in preventing breakage of the steel.
本発明によれば、上記の効果に加えて、必要時のみ衝撃吸収構造を第一の容器に取り付けすることができるので、取り外した状態では第一の容器の全長が短くなってハンドリングが容易になる。 According to the present invention, in addition to the above effects, it is possible to attach the shock absorbing structure only when necessary in the first container, in a state where removed easily handled shorter total length of the first container become.
本発明によれば、上記の効果を奏する放射性物質保管容器を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain the radioactive substance storage container to achieve the above effects.
本発明によれば、時間差をもって段階的に入力が作用し、ピーク荷重が時間差をもって段階的に生じるようになるので、比較的低い高さの衝撃吸収構造としても大きな衝撃エネルギを吸収できるようになる。 According to the present invention, the input acts stepwise with a time difference, and the peak load is generated stepwise with the time difference, so that even a relatively low height shock absorbing structure can absorb a large impact energy. .
以下、本発明に係る放射性物質保管容器の衝撃吸収構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。第一の容器としてのキャニスタ10は、図19に示すように、円筒形状の底部を底板で塞いだ容器本体11と、上部の開口部を塞ぐ蓋部12とによって構成される金属製(鋼製またはステンレススチール製など)の容器である。蓋部12は、内側の一次蓋12aと外側の二次蓋12bとによって構成され、一次蓋12aの内側にはさらに、遮蔽ブロック13が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of a shock absorbing structure for a radioactive substance storage container according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 19, a
キャニスタ10は、多数の使用済燃料14をバスケット15に挿入した状態で内部空間に収納保持し、ヘリウムガスを注入すると共に蓋部12を溶接して密閉される。ここで注入されるヘリウムガスは、使用済燃料14の冷却促進を目的としており、このヘリウムガスにより熱伝導性が向上して対流による冷却効率が高められる。なお、図中の符号16は、一次蓋12aに設けられて水抜き等に使用される開口部を閉じる蓋材である。また、バスケット15は、格子状断面を有する使用済燃料14の保持容器であり、各格子15a毎に1本の使用済燃料14を収納して保持する機能を有している。
The
上述したコンクリートキャスク方式の場合、図20に示すように、キャニスタ10は第二の容器としてのコンクリートキャスク20の中に収納して貯蔵される。このコンクリートキャスク20は、キャニスタ10を収納する円柱状の収納スペース21を形成して底部が閉じられた円筒形状のキャスク本体22と、キャニスタ10を出し入れするための上部開口23を塞ぐ蓋部24とによって構成されている。キャスク本体22は、金属板22a及びコンクリート層22bによって構成され、収納スペース21を形成する内周面側に金属板22aが貼り付けられたコンクリート製となっている。蓋部24は、金属板24a、コンクリート層24b及び蓋取付ボルト24cによって構成され、キャニスタ10の二次蓋12bと対向する底面を除くコンクリート層24bの周囲に金属板24aが貼り付けられたコンクリート製となっている。
In the case of the concrete cask method described above, as shown in FIG. 20, the
キャスク本体22に形成された収納スペース21の底面21aには、所定の収納位置でキャニスタ10の荷重を支持すると共に、キャニスタ10との間に対流冷却を行う冷却空気CAの流通路(空間)を形成するように、支持部材25が設けられている。この支持部材25は、たとえば底面に放射状に配置して垂直に立設された複数枚の板材25aよりなり、ハンドリング時にキャニスタ10が落下した場合等の異常時には、変形によって落下エネルギを吸収するショックアブソーバとしての機能も備えている。
On the
また、収納スペース21内を自然通気によって対流冷却するため、キャスク本体22の下部側面には冷却空気CAを導入する空気導入口26が複数箇所に設けられている。この空気導入口26から導入された冷却空気CAは、屈曲した流路を経て収納スペース21内に入り、キャニスタ10の側面に沿って上昇した後、キャスク本体22と蓋部24との間に屈曲して形成された流路を経て、上部側面に開口する複数の空気出口27から外部へ流出する。この結果、コンクリートキャスク20の収納スペース21内は、冷却空気CAとして導入した外気の自然通気によって換気・冷却される。
Further, in order to convectively cool the
<検討例1>
図1は、コンクリートキャスク20の収納スペース21について、その底面21aの部分断面構造を示している。なお、図中の符号22aはキャスク本体22の金属板、22bはコンクリート層、30は支持部材を構成する板材である。
<Examination example 1>
FIG. 1 shows a partial cross-sectional structure of the
この検討例では、収納スペース21の底面21aに立設した複数枚の板材30によって、通常時におけるキャニスタ10の荷重支持及びハンドリング中にキャニスタ10が落下した場合の衝撃荷重を受ける支持部材が構成されている。この板材30は、円形とした底面21aの中心からたとえば45度の等ピッチで延びる放射線上に8枚設けられている(図21参照)。各板材30は、矩形状とした板の適所から角度θで略くの字状に折曲されている。板材30の一方の端部は、金属板22aに設けられた溝部22cに挿入され、金属板22aとの間を溶接することによって溶接部Wで固定される。
In this examination example, a plurality of
このように、板材30を角度θ傾斜させて設けると、垂直(θ=0)に設けた従来例と比較して、高さを低くできるだけでなく、衝撃エネルギの吸収量を確保すると供に、ピーク荷重の安定化を図ることができる。一方の衝撃エネルギ吸収量については、実験の結果、傾斜角度θを設けることによって図2に示すような2段階の変形が生じるためと考えられる。すなわち、板材30の折曲部に生じる曲げ変形に加えて、上端側の途中から逆向きに折り返されるという2箇所の曲げ変形によって、大きな衝撃エネルギを吸収することができる。
Thus, when the
また、ピーク荷重の安定化については、板材30を正確に傾斜角度θ=0で垂直に立設することは多大の作業工数やコストの増加を伴うこととなって困難であり、従って、微小ながらも角度にばらつきが生じているためと考えられる。すなわち、正確に垂直設置された板材30のピーク荷重は大きくなるものの、僅かでも傾斜したもののピーク荷重は低下してしまうので、ピーク荷重値にばらつきが生じて設計が困難になる。しかし、上述した本発明のように、板材30に傾斜角度θを設けることで、傾斜角度に多少のばらつきがあってもピーク荷重の変動幅を小さくして安定化することができるので、板材30を用いた衝撃吸収構造の設計が容易になる。
Also, regarding the stabilization of the peak load, it is difficult to stand the
さて、上述した板材30の傾斜角度θについては最適値がある。これを図3に基づいて説明する。図3は、板材30の高さLに対する変形量δの割合(δ/L)と、断面降伏荷重F0に対する衝撃荷重Fの割合(F/F0)との関係について、4種類の傾斜角度θ(0度,7度,30度,45度)について示したものである。
There is an optimum value for the inclination angle θ of the
この図によれば、θ=0度ではばらつきが大きいという問題はあるものの、ピーク荷重及び衝撃エネルギの吸収量は大きい。しかし、θ=45度まで大きく傾斜させると、ピーク荷重は大幅に低下してほとんど存在しなくなり、衝撃エネルギの吸収量も小さい。
また、θ=30度の場合には、ピーク荷重は小さくなるもののはっきりと存在しており、衝撃エネルギの吸収量もそこそこ確保することができる。
According to this figure, although there is a problem that the variation is large at θ = 0 °, the absorption amount of the peak load and impact energy is large. However, if the angle is greatly tilted to θ = 45 degrees, the peak load is greatly reduced and hardly exists, and the amount of absorption of impact energy is small.
When θ = 30 degrees, the peak load is small but clearly present, and the amount of shock energy absorbed can be secured.
特に、θ=7度の場合には、ピーク荷重もかなり大きく、その衝撃エネルギ吸収量はθ=0度の場合より大きくなっている。従って、板材30の傾斜角度θについては、板材30の板厚、材質等を考慮して、0<θ≦30の範囲内で適宜設定するのが好ましく、特に、θ=7±3度が最も好ましい値となる。
In particular, when θ = 7 degrees, the peak load is considerably large, and the impact energy absorption amount is larger than that when θ = 0 degrees. Accordingly, the inclination angle θ of the
また、放射状に配置した板材30は、傾斜角度θの方向が同方向となるようにして、すなわち円周方向において時計廻り方向か反時計廻り方向のいずれかへ統一して傾斜させることが好ましい。これにより、衝撃荷重を受けた板材30が変形する時、隣接する板材どうしが互いに干渉するのを防止できる。従って、各板材30においては、設計通りの変形をして所望の衝撃エネルギ吸収量を確保することができる。
Further, it is preferable that the radially arranged
さらに、板材30を金属板22aに溶接して固定する時には、下端側となる基部30aが、底面21aを形成している金属板22aに設けられている溝部22cに挿入して埋め込まれた状態で溶接する。このようにして溶接部Wを溶接する溶接構造を採用することにより、板材30の溶接による固定を安定化することができる。
Further, when the
<検討例2>
この検討例では、収納スペース21の底面21aに衝撃吸収能力に優れた衝撃吸収材よりなる支持部材40を設けてある。図4に示す実施形態では、衝撃吸収材として円形断面の中空材(パイプ)41を使用している。この中空材41は、円形とした底面21aの中心からたとえば45度の等ピッチに延びる放射線上に8本配置されている。この場合、各中空材41の外径及び長さは同じにしてあり、従って、底面21aからの高さHは全て一定となり、また、8本の中空材41は、両端が同心円を描くようにして配置されている。なお、中空材41の配置状態や配置数については、図4に示したものに限定されることはなく、また、中空材41の断面形状についても、円形パイプに限定されることはなく、たとえば角パイプであってもよい。
<Examination example 2>
In this examination example, a
このような中空材41を使用すると、規格化された材料を切断して使用できるので、高さHが均一になるよう底面21aに固定したり、衝撃エネルギの吸収能力を所望の値に設計するのは容易である。また、中空材41を使用することは、冷却空気CAの通路形成という面でも優れている。
When such a
さて、上述した中空材41を用いた衝撃吸収材には、たとえば図5に示した第1変形例の構成が可能である。この第1変形例の構成では、複数の中空材41を積み重ねた状態にして適宜結合してある。図示の構成例では、合計10本の中空材41を4段に積み重ねることで、全体を高さHとしてある。なお、図示の構成例では全数が同一外径の中空材41を積み重ねてあるが、異なる外径の中空材を適宜組み合わせてもよい。
Now, for the impact absorbing material using the
このような構成とすれば、規格品の中空材41を使用して多様な高さHを設定でき、また、衝撃荷重は、積み重ねられた各中空材41に時間差をもって段階的に入力するようになるので、衝撃エネルギの吸収量を増すことができる。なお、時間差をもって段階的に衝撃荷重が入力する場合の作用効果については、後述する検討例3で詳しく説明する。
With such a configuration, various heights H can be set using the standard
次に、上述した中空材41を用いた第2変形例を図6に示して説明する。この変形例では、複数段に積み重ねた中空材41の外側を、コ字状断面に折曲した板材42で囲んだ構成としてある。このような構成としても、衝撃荷重が板材42及び中空材41に段階的に入力するようになるので、衝撃エネルギの吸収量を増すことができる。
Next, a second modification using the
図7に示す第3変形例は、衝撃吸収材として衝撃エネルギの吸収量が大きいハニカム構造材43を使用した構成例を示している。図示の例では、矩形断面とした中空材の中にハニカム構造部を設けた柱状のハニカム構造材43を採用し、底面21aに45度ピッチで放射状に配置してある。なお、図示の構成例では、全てのハニカム構造材43の高さHは一定となっているが、衝撃荷重が時間差をもって段階的に入力するよう異なる高さとしてもよい。
The third modified example shown in FIG. 7 shows a configuration example in which a
<本発明の第1の実施の形態>
図8に示す本発明の第1の実施の形態は、衝撃吸収材として井桁構造を示したものである。この井桁構造44は、後述する衝撃荷重の入力に時間差をもたせるため、中央部より外周部側の高さが高くなっているが(H1>H2>H3)、全体が同じ高さであってもよい。また、一体の井桁構造44を底面21aの全体にわたって均等に設置してもよいし、あるいは、複数に分割したものを適宜分散して配置してもよい。なお、図示の例では上下方向に1段とした井桁構造を採用しているが、複数段階のものであってもよい。
<First embodiment of the present invention>
The first embodiment of the present invention shown in FIG. 8 shows a cross beam structure as an impact absorbing material. In order to give a time difference to the input of the impact load described later, the
<検討例3>
図9に示すコンクリートキャスク/キャニスタ間の衝撃吸収構造は、収納スペース21の底面21aに時間差をもって衝撃荷重を受ける支持部材50を設けたものであり、高さの異なる複数の板材51a,51b,51c(以下では、3枚を1組として板材51と呼ぶ)を1組として、円形とした底面21aの中心から放射状に配置されている。なお、1組の板材51については、上述した3枚1組に限定されるものではなく、2枚または4枚以上を1組としてもよい。
<Examination example 3>
The concrete cask / canister shock absorbing structure shown in FIG. 9 is provided with a
図示の構成例では、たとえば45度の等ピッチに延びる放射線上に8組の板材51が立設されている。各板材51は、底面21aから垂直(傾斜角度θ=0)に立設されてもよいが、検討例1に示したように、適当な傾斜角度θを設けて設置するのが好ましい。さらに、各板材51は、図1に示すように、金属板22aに設けた溝部に基部を挿入した状態で溶接するのが好ましい。
In the illustrated configuration example, eight sets of
放射線上に配列された1組の板材51は、外側の板材51aの高さをH1、中間の板材51bの高さをH2、内側の板材51cの高さをH3とすれば、H1>H2>H3の関係となり、外側から内側へ行くほど低く設定されている。また、外周側に立設された8枚の板材51a、中間に立設された8枚の板材51b及び内側に立設された板材51cは、それぞれが同一の長さを有し、各端部が同一の円周上に位置するよう配置されている。
A set of
このような構成の支持部材50とすれば、キャニスタ10が落下して衝撃荷重が作用するとき、高さがH1で最も高い外周側の板材51aに最初の入力が作用する。この結果、板材51aが最初に変形して衝撃荷重を吸収し、図10に示すように、最初のピーク荷重F1が発生する。この後、高さH2の板材51bに衝撃荷重が作用することでピーク荷重F2が発生し、最後に、高さH3の板材51cに衝撃荷重が作用することでピーク加重F3が発生する。このように、時間差をもって板材51a,51b,51cが順次変形してピーク加重F1,F2,F3を発生するので、全体として大きな衝撃エネルギを吸収することができる。すなわち、図2の斜線部面積Eが3つのピークをもつことで大きくなるので、板材51の高さHを抑制して衝撃エネルギの吸収量を増すことができる。
With the
また、外側ほど板材51の高さHを高くして最初に衝撃荷重を受けるようにしたので、中空容器であるキャニスタ10側では、落下時に容器本体11を形成している縦壁(円筒)部分に最初の入力が入るようになり、キャニスタ10が破損するのを防止する上で好都合となる。
Further, since the height H of the
図11は、検討例3に係る第1変形例を示している。この構成例では、板材51を放射状に等ピッチで配置した点、そして、外側の板材51ほど高くした点は同じであるが、3枚1組の配列が異なっている。すなわち、円周方向において高さの異なる板材51を組み合わせた配置とされている。具体例を示すと、高さH1の板材51a及び高さH3の板材51cは45度ピッチの放射線上に配置され、高さH2の板材51bは、半径方向における板材51a,51cの中間位置で、かつ、円周方向においても隣接する放射線の中間位置(45度を二分した22.5度だけ旋回させた位置)に配置されている。
FIG. 11 shows a first modification according to Study Example 3. In this configuration example, the point that the
このような構成とすれば、上述した図9と同様の作用効果が得られるだけでなく、各板材51の1枚当たりについて半径方向長さを大きくとれるので、衝撃エネルギの吸収量を増すことができる。なお、板材51の配置は、図11に限定されるものではなく、板材51の数と共に種々の変形例が可能である。
With such a configuration, not only the effects similar to those of FIG. 9 described above can be obtained, but also the length in the radial direction can be increased for each
図12は、検討例3に係る第2変形例を示している。この構成例では、底面21aに立設された板材51の方向が上述した図9及び図11と異なっている。すなわち、上述した図9及び図11では放射線上に立設されていた板材51が、同心円上に多角形を描くようにして8組配列されている。この場合も、外側に配置された板材51aの高さH1が最も高く、内側に配置された板材51cの高さH3が最も低く設定されている。なお、各板材51の半径方向については、図示したように同一放射線上に3枚の板材51a,51b、51cの中心が一致するようにしてもよいし、適宜ずらした配置も可能である。このような構成としても、板材51の高さHを抑制して衝撃エネルギの吸収量を増すことができる。
FIG. 12 shows a second modification example according to the examination example 3. In this configuration example, the direction of the
図13は、検討例3に係る第3変形例を示している。この場合、板材51の高さは、H1からH2へ変化するよう傾斜している。すなわち、上述した分割構造とは異なり、1枚の板材51で高さが変化するようにしたものである。なお、この構成例でも、放射線上に立設した板材51は外側の高さH1が内側の高さH2より大きくしたものが好ましい。また、必要に応じて、全長にわたって傾斜させるのではなく、外側に適当な平坦部を設けてもよい。
FIG. 13 shows a third modification example according to the examination example 3. In this case, the height of the
以上の変形例では、支持部材50を板材51によって構成していたが、以下に説明する変形例では、検討例2で示した衝撃吸収材を用いた構成例について説明する。図14に示す検討例3に係る第4変形例では、外径の異なる2種類の中空材41A,41Bを交互に放射状に配置して、2段階に高さの異なる支持部材50が構成されている。具体的には、中空材41Aの外径をdとし、中空材41Bの外径をDとしているので、高さがD及びd(D>d)の2段階よりなる支持部材50となる。
In the above modification, the
従って、落下したキャニスタ10は、最初に外径Dの中空材41Bを変形させることにより、第1段階のピーク加重が発生して衝撃エネルギを吸収する。
さらに、時間差を経て外径dの中空材41Aを変形させるので、第2段階のピーク加重が発生してさらに衝撃エネルギを吸収することができる。なお、図示の例では外径が異なる2種類の中空材41A,41Bを使用していたが、3種類またはそれ以上の組合せが可能なことは言うまでもない。
Therefore, the dropped
Furthermore, since the
図15に示す検討例3に係る第5の変形例は、外径によって決まる高さHが異なる、たとえば3種類の中空材41A,41B,41Cを放射線上に配置したものである。具体的には、高さH1の中空材41Aと、高さH2の中空材41Bと、高さH3の中空材41Cとが1組となり、外側を高くして内側が低くなるように配列してある。すなわち、この第5変形例は図9に示した板材51を中空材41に代えた構成のものであり、従って、その作用効果も実質的に同様となる。また、1組が3種類よりなる中空材41A,41B,41Cの配置は、図示の例に限定されることはなく、たとえば図11や図12に示す板材51a,51b,51cと同様にしてもよい。なお、図示の例では1組が3種類の中空材を組合せているが、2種類あるいは4種類以上としてもよい。
In the fifth modification example according to Study Example 3 shown in FIG. 15, for example, three types of
図16に示す検討例3に係る第6の変形例は、上述した板材51と中空材41とを組み合わせ、高さHに差を設けて交互に配置してある。図示の構成例では、板材51の高さをH1とし、3本の中空材41を積み重ねて高さH2にしてある。この場合、板材51及び中空材41は放射線状に配置され、最初に板材51が衝撃荷重を受けて変形し、第1のピーク荷重が発生して衝撃エネルギを吸収する。そして、板材51がある程度まで変形した後には中空材41に衝撃荷重の入力が入り、中空材41の変形によって第2のピーク荷重が発生してさらに衝撃エネルギを吸収する。
In the sixth modified example according to the examination example 3 shown in FIG. 16, the
この他にも、作用する衝撃荷重の条件、支持部材を構成する材料の強度や板厚などを考慮し、板材51、中空材41、ハニカム構造材43、井桁構造44などから適宜選択することによって、高さの異なる種々の組合せとした最適の衝撃吸収構造が可能である。
In addition, by considering the conditions of the impact load that acts, the strength and thickness of the material constituting the support member, etc., by appropriately selecting from the
<検討例4>
上述した実施形態及び検討例では、支持部材がコンクリートキャスク20の底面21aに設けられているが、たとえば図17に示すように、同様の構成をキャニスタ10に設けることも可能である。この場合、支持部材は容器本体11の底面11aに固定して設けられるので、上述した実施形態及び検討例において底面21aを形成していた金属板22aを、容器本体11の底面11aを形成している底面部材と読み替えればよい。なお、図17においては、検討例3に係る第1変形例(図11参照)の構成を採用した場合の斜視図が示されており、支持部材50については、同じ符号を付してある。
<Examination example 4>
In the embodiment and the examination example described above, the support member is provided on the
<第2の実施形態>
図18に示す第2の実施形態は、キャニスタ10の底面11aに取り付ける支持部材50を着脱可能な構造としたものである。この実施形態では、キャニスタ10とは別体の支持構造体60を用意し、その底面61に支持部材50を固定して取り付ける。従って、図17の底面11aに代えて、支持構造体60の底面61に支持部材50が固定して設けられている。この支持構造体60は、キャニスタ10の外径と略一致し、キャニスタ10の底部を収納可能な内径とした円筒状の嵌合部62を有している。支持構造体60とキャニスタ10との着脱は、たとえばボルト63によってなされる。
<Second Embodiment>
In the second embodiment shown in FIG. 18, the
このように着脱可能な構成とすれば、必要な時だけ支持構造体60を取り付けて使用することができるので、キャニスタ10に固定された構造のものと比較して全長が短くなり、その分ハンドリングが容易になる。なお、上述した支持構造体60は、必要に応じて溶接等で固定する部品として使用することも可能である。
With such a detachable configuration, the
上述したように、本発明のコンクリートキャスク/キャニスタ間の衝撃吸収構造によれば、時間差をもって衝撃荷重を受ける支持部材を設けたので、高さHを抑制してもピーク荷重が複数段階で発生するので、衝撃エネルギの吸収能力を増すことができる。従って、キャニスタから支持部材に、時間差をもって段階的に入力を与えて衝撃エネルギを吸収する、という衝撃エネルギ吸収能力の高い衝撃吸収方法を実現することができる。また、支持部材として板材を使用する場合には、傾斜角度θに傾斜させて立設することにより、ピーク荷重を安定化して大きな衝撃エネルギ吸収量を確保することができる。 As described above, according to the impact absorbing structure between the concrete cask / canister of the present invention, since the support member that receives the impact load with a time difference is provided, the peak load is generated in a plurality of stages even if the height H is suppressed. Therefore, the impact energy absorption capability can be increased. Therefore, it is possible to realize an impact absorbing method having a high impact energy absorbing capability in which impact energy is absorbed by giving input from the canister to the support member stepwise with a time difference. When a plate material is used as the support member, the peak load can be stabilized and a large impact energy absorption amount can be ensured by inclining it at an inclination angle θ.
このような構成とした衝撃吸収構造は、(1)支持部材をコンクリートキャスク20の底面に設置、(2)支持部材をキャニスタ10の底面に設置、(3)キャニスタに着脱可能な支持構造体の底面に支持部材を設置のうち、いずれの構造を採用してもよい。
The shock absorbing structure having such a structure includes (1) a support member installed on the bottom surface of the
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば板材の形状など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。 In addition, the structure of this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, the shape of a board | plate material etc. can be suitably changed in the range which does not deviate from the summary of this invention.
10…キャニスタ
11…容器本体
11a…底面
12…蓋部
20…コンクリートキャスク
21…収納スペース
21a…底面
22…キャスク本体
22a…金属板
22b…コンクリート層
24…蓋部
30…板材
40…支持部材
41…中空材
44…井桁構造
50…支持部材
60…支持構造体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記収納スペースの底面または前記第一の容器の底面に時間差をもって衝撃荷重を受ける支持部材を備え、
前記支持部材は、前記収納スペースの底面または前記第一の容器の底面から立設し、底面の中心から放射状に配置された複数の板材を有していることを特徴とする衝撃吸収構造。 Between the first container for storing the radioactive substance and the second container with a shielding function for storing the first container in the storage space from the upper opening, supporting the bottom surface, and covering the upper opening for storage. Further, the shock absorbing structure between the first container and the second container that absorbs impact energy when the first container is dropped ,
A support member that receives an impact load with a time difference on the bottom surface of the storage space or the bottom surface of the first container,
The impact-absorbing structure, wherein the support member has a plurality of plates that are erected from the bottom surface of the storage space or the bottom surface of the first container and are arranged radially from the center of the bottom surface.
底面の外周側に設けられた前記板材の高さは、底面の中心側に設けられた前記板材の高さに比べて高くなっていることを特徴とする請求項1に記載の衝撃吸収構造。 The shock absorbing structure according to claim 1, wherein a height of the plate material provided on the outer peripheral side of the bottom surface is higher than a height of the plate material provided on the center side of the bottom surface.
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