JP4681681B1 - キャスク用緩衝体 - Google Patents
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Abstract
【課題】様々な落下事象に対する衝撃吸収性能を向上すること。
【解決手段】鋼材からなる複数の板体21,22が相互に対面する板面間に間隔をおいて形成され、この板体21,22の板面がキャスク100の端面100aに沿って配置される端面側部材2と、鋼材からなる筒体31をなすと共に一端部が端面側部材2の周縁に接合され、キャスク100の端部外周面100bに沿って配置される周面側部材3と、を備え、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収体4が、端面側部材2および周面側部材3の外側に設けられる。
【選択図】図5
【解決手段】鋼材からなる複数の板体21,22が相互に対面する板面間に間隔をおいて形成され、この板体21,22の板面がキャスク100の端面100aに沿って配置される端面側部材2と、鋼材からなる筒体31をなすと共に一端部が端面側部材2の周縁に接合され、キャスク100の端部外周面100bに沿って配置される周面側部材3と、を備え、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収体4が、端面側部材2および周面側部材3の外側に設けられる。
【選択図】図5
Description
本発明は、キャスクに取り付ける緩衝体に関する。
核燃料サイクルの終期にあって、原子炉にて燃焼させた使用済燃料(放射性物質)は、高放射能物質を含み、その崩壊熱が発生するために熱的に冷却する必要があることから、原子力発電所の冷却ピットで所定期間にわたって冷却される。その後、使用済燃料は、収容容器であるキャスクに格納され、輸送船、トラックなどの搬送方法により中間貯蔵施設、再処理工場などに搬送して貯蔵または処理される。なお、使用済燃料は、通常、収納容器であるキャスクへ燃料集合体の状態で収納されることから、以下、使用済燃料を使用済燃料集合体という。
キャスクは、一般的に、一端部が開口し他端部が閉塞された円筒形状をなす胴本体と、この胴本体の外周部に設けられた中性子遮蔽体であるレジンと、このレジンの外周部に設けられた外筒と、胴本体の内部に配置されて使用済燃料集合体を収容するバスケットと、胴本体の一端部に固定される一次蓋および二次蓋とから構成されている。
上述したように、キャスクは、使用済燃料集合体が格納されているため、キャスクの遮蔽、未臨界および密封は維持されなければならない。このため、キャスクの搬送中においては、キャスクの両端部をキャスク用緩衝体によって覆うことにより保護されており、万一キャスクが落下などした場合であっても、キャスクの遮蔽、未臨界および密封が損なわれることがないようにする。
従来、キャスク用緩衝体は、例えば特許文献1に記載されたものが開示されている。このキャスク用緩衝体は、内部を中空としたハウジングと、ハウジング内部を充填する緩衝材(木材など)とからなり、ハウジング内部に緩衝材を複数に独立して隔離する金属板からなる隔壁が設けられている。隔壁は、ハウジングの高さ方向に対して水平に設けられている。
上述した特許文献1に記載のキャスク用緩衝体は、鋼製のハウジングが、緩衝体の外殻をなしており、キャスクに固定した状態で、キャスクの端部に当接すると共に表面に配置されている。しかしながら、キャスクの落下時などによる衝撃により、緩衝体に装荷されている木材などの緩衝吸収体が変形し衝撃を吸収するが、落下条件によってはその衝撃によりハウジングまで変形が生じ、変形により蓋部やキャスク側面部に当接し、局所的な荷重が加わることで衝撃がキャスク側に伝わることとなる。この結果、想定し得る様々なキャスクの落下事象において、キャスク、特に蓋部への荷重を十分低減できない。蓋部は、金属ガスケットなどにより密封性を維持しているが、その金属ガスケットが衝撃により追従変形許容量を超えて変形し、十分な密封性を維持できないおそれがある。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、想定し得る様々な落下事象に対する衝撃吸収性能を向上することのできるキャスク用緩衝体を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明のキャスク用緩衝体は、使用済燃料を格納するキャスクの両端部に取り付けられ、前記キャスクに対する衝撃を吸収するキャスク用緩衝体において、鋼材からなる複数の板体を有し、各前記板体が相互に対面すると共に、対面する板面間に間隔をおいて形成され、かつ1つの前記板体が前記キャスクの端面に沿って配置される端面側部材と、鋼材からなる筒体をなすと共に一端部が前記端面側部材の周縁に接合され、前記キャスクの端部外周面に沿って配置される周面側部材と、を備え、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収体が、前記端面側部材および前記周面側部材の外側に設けられており、さらに、前記キャスクを構成する蓋部の外周面と前記周面側部材の内周面との間の寸法を、前記蓋部が固定される前記キャスクの胴本体の外周面と前記周面側部材の内周面との間の寸法よりも大きく形成することを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、落下時や衝突時に、外側の衝撃吸収体が変形して衝撃を吸収させつつ、鋼材からなる端面側部材が大きく変形しないことから、大きな変形により端面側部材が蓋部へ当接することはなく、キャスクの密封性が維持できなくなるような衝撃荷重がキャスクに伝達されないので、キャスクの端面への局部的な荷重を低減することができる。しかも、蓋部側においては、蓋部のズレを防ぎ、蓋部と胴本体との間に配置した金属ガスケットによる密封を維持することができる。さらに、落下時や衝突時に、外側の衝撃吸収体が変形して衝撃を吸収させつつ、周面側部材が大きく変形しないことから、大きな変形により周面側部材がキャスクの端部外周面へ当接することはなく、キャスクの密封性が維持できなくなるような衝撃荷重がキャスクに伝達されないので、キャスクの端部外周面への局部的な荷重を低減することができる。しかも、このキャスク用緩衝体によれば、外周側からの衝撃を、周面側部材と共にキャスクの胴本体で受けることで、蓋部側に掛かる衝撃を低減して、周面側部材が蓋部に当接し衝撃が蓋部に伝達されることをより防ぐことができ、蓋部の位置ズレを防止し、蓋部と胴本体との間に配置した金属ガスケットによる密封を維持することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体では、前記端面側部材は、前記板体間を連結して設けられた複数の端面補強部材を備えることを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、端面補強部材により、端面側部材をより変形し難くするので、キャスクの端面への荷重を低減することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体では、前記端面側部材は、少なくとも1つを除く板体の中央部分に開口部が形成され、前記開口部により開口されて前記開口部が形成されていない板体側に連通する領域に、複数の中央補強部材を備えることを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体に棒状部材が貫通した場合、中央補強部材によりキャスクの端面の中央部分への局部的な荷重を低減することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体は、前記中央補強部材および当該中央補強部材が設けられた前記板体で囲まれた領域に、前記衝撃吸収体を挿入することを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、中央補強部材を設けた部分にて衝撃吸収体を保持することで、当該衝撃吸収体が衝撃を吸収する際に、この衝撃吸収体の位置ズレを防止するので、衝撃吸収体の衝撃吸収効果を確実に得ることができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体では、前記周面側部材は、前記筒体の一端部の全周に渡り前記端面側部材における前記板体の周縁が前記筒体の外側に突出して設けられた突出部と、前記筒体の他端部の全周に渡り外側に突出して設けられた鍔部と、前記突出部と前記鍔部との間を連結すると共に前記筒体の外面に設けられた複数の周面補強部材と、を備えることを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、周面補強部材により、周面側部材をより変形し難くするので、キャスクの端部外周面への局部的な荷重をさらに低減することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体は、前記突出部、前記鍔部および前記周面補強部材で囲まれた領域に前記衝撃吸収体を挿入することを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、突出部、鍔部および周面補強部材により衝撃吸収体を保持することで、当該衝撃吸収体が衝撃を吸収する際に、この衝撃吸収体の位置ズレを防止するので、衝撃吸収体の衝撃吸収効果を確実に得ることができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体は、前記端面側部材において複数の前記板体が対面して重なる部分で、前記キャスクの蓋部を固定するためのボルトを覆うことを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体に棒状部材が貫通した場合、キャスクの蓋部を固定するためのボルトへの集中荷重を低減し、ボルトの損傷を防ぐことで蓋の締付け力を維持できるので、蓋部の位置ズレを防止し、蓋部と胴本体との間に配置した金属ガスケットによる密封を維持することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体は、前記端面側部材において複数の前記板体が対面して重なる部分で、前記蓋部に設けられた給排気、給排水または圧力監視部を覆うことを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体に棒状部材が貫通した場合、キャスクの蓋部に設けられた給排気、給排水または圧力監視部への集中荷重を低減することで、給排気、給排水または圧力監視部のカバーによる密封を維持することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体では、前記端面側部材は、複数の前記板体が対面する間に、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収材が充填される。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体に棒状部材が貫通した場合、板体が受けた衝撃(特に高周波衝撃)を衝撃吸収材で緩和することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体は、前記衝撃吸収体は、木材のブロックが複数組み合わされて形成されており、前記周面側部材の他端部の周りに沿って設けられ、前記キャスクの端面と平行方向の衝撃を吸収する第1材料で構成される第1衝撃吸収体群と、前記周面側部材の一端部の周りおよび前記端面側部材の外周に沿い、かつ前記第1衝撃吸収体群と隣接して設けられ、前記第1材料よりも圧縮強度が低く、前記キャスクの端面と平行方向の衝撃を吸収する第2材料で構成される第2衝撃吸収体群と、前記端面側部材の外周に沿い、かつ前記第2衝撃吸収体群と隣接して前記衝撃吸収体の出隅部に設けられ、前記第2材料よりも圧縮強度が低く、前記キャスクの端面に直交する方向または斜め方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第3衝撃吸収体群と、前記第2衝撃吸収体群および前記第3衝撃吸収体群の内周に沿い、かつ第2衝撃吸収体群および前記第3衝撃吸収体群と隣接して設けられ、前記キャスクの端面に直交する方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第4衝撃吸収体群と、前記第4衝撃吸収体群の周の内側に設けられ、前記キャスクの端面と平行方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第5衝撃吸収体群と、を備える。
このキャスク用緩衝体によれば、上述した端面側部材および周面側部材の効果に加え、各衝撃吸収体群により、キャスクの想定する落下事象に対して、落下や衝突の衝撃を適宜吸収することができる。
また、本発明のキャスク用緩衝体は、前記衝撃吸収体は、前記キャスクへの固定用のボルトを通す取付用穴が設けられ、当該取付用穴は、その奥行き方向に伸縮できることを特徴とする。
このキャスク用緩衝体によれば、キャスクの垂直落下時あるいは垂直衝突時において、衝撃吸収体が変形を開始するとき、取付用穴の変形による衝撃荷重が急激に増加することを抑制できる。この結果、キャスクの垂直落下時あるいは垂直衝突時において、蓋部を胴本体に固定するボルトに過大な力が作用することを抑制するので、金属ガスケットによる密封を維持できる。
本発明によれば、想定し得る様々な落下事象に対する衝撃吸収性能を向上することができる。
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の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。
図1は、本実施の形態の緩衝体が適用されるキャスクの一部破断斜視図であり、図2は、図1に示すキャスクの平面図であり、図3は、図1に示すキャスクの底面図である。
図1〜図3に示すように、放射性物質を格納するキャスク100は、略円筒形状に形成されている。キャスク100は、キャビティ101と、バスケット102と、容器本体としての胴本体103と、底部104と、蓋部105と、中性子遮蔽体106とを備える。
キャビティ101は、キャスク100の内部に形成されている。キャビティ101は、胴本体103と底部104と蓋部105とによって囲まれる空間である。バスケット102は、キャスク100の内部に設けられる。バスケット102は、使用済燃料としての使用済燃料集合体を収納するセル102aを有する。バスケット102は、例えば、中性子吸収性能をもつ材料の粉末を添加したアルミニウム複合材によって構成される。キャビティ101は、その内面が、バスケット102の外周形状に合わせて形成されている。なお、キャビティ101を単純形状の円筒形として、キャビティ101とバスケット102との間のセルとして使えない隙間に伝熱性能に優れたスペーサを配置したものとしてもよい。
胴本体103は、略円筒形状に形成されている。胴本体103は、下部(他端部)に底部104が溶接により結合される。また、胴本体103は、上部(一端部)の開口端に蓋部105が設けられる。また、胴本体103は、その外側にトラニオン108が固定されている。トラニオン108は、キャスク100をクレーンなどの揚重設備で吊るための吊具として機能する。胴本体103は、周囲に中性子遮蔽体106が封入されている。中性子遮蔽体106は、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実現するものである。中性子遮蔽体106は、中性子吸収剤としてほう素またはほう素化合物を含むレジンが代表的である。これにより、胴本体103は、中性子遮蔽機能が高められる。また、底部104は、胴本体103の底面から円柱状に突出して設けられており、その内部に中性子遮蔽体106が封入されて中性子遮蔽機能が高められている。また、底部104は、図3に示すようにその底面に、本実施の形態の緩衝体をキャスク100に取り付けるためのボルト7を螺合するためのボルト穴104cが円周に沿って複数設けられている。
蓋部105は、胴本体103の底部104とは反対側の開口端を閉塞する。蓋部105は、一次蓋105aと二次蓋105bとを含んで構成される。一次蓋105a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105bは、一次蓋105aを覆ってキャスク100の外側に表れるもので、一次蓋105a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。また、一次蓋105aは、内部に中性子遮蔽体106が封入されて中性子遮蔽機能が高められてもよい。
一次蓋105aおよび二次蓋105bは、炭素鋼やステンレス鋼を材料とするボルト109a,109bにより胴本体103に取付けられる。このため、一次蓋105aおよび二次蓋105bは、ボルト109a,109bを挿通する挿通穴105cが円周に沿って複数形成されている。一方、胴本体103は、ボルト109a,109bを螺合するボルト穴110a,110bが挿通穴105cの数に対応して円周に沿って複数形成されている。そして、キャスク100の外側に表れる二次蓋105bの挿通穴105cの数個(本実施の形態では12個)は、本実施の形態の緩衝体1をキャスク100に取り付けるためのボルト7を挿通するために設けられ、ボルト穴110bの数個(本実施の形態では12個)も、ボルト7を螺合するために設けられている。
図2に示すように、蓋部105(一次蓋105aおよび二次蓋105b)は、複数(本実施の形態では4つ)の給排気、給排水または圧力監視部105dが設けられている。給排気、給排水または圧力監視部105dは、蓋部105を胴本体103に取り付けた状態で、キャビティ101内に、例えばキャビティ101内の給排水や、ヘリウムガスを封入し、その圧力を検査するもので、蓋部105(一次蓋105aおよび二次蓋105b)を貫通する穴と、この穴にプラグなどを設置して穴を塞ぐカバーとで構成されている。
図には明示しないが、一次蓋105aと胴本体103との間には金属ガスケットが設けられる。また、図には明示しないが、二次蓋105bと胴本体103との間、および蓋部105(一次蓋105aおよび二次蓋105b)と、給排気、給排水または圧力監視部105dとの間にも、金属ガスケットが設けられる。この金属ガスケットは、一次蓋105aと胴本体103との間の密封性を確保する。また、金属ガスケットは、二次蓋105bと胴本体103との間の密封性を確保する。また、金属ガスケットは、給排気、給排水または圧力監視部105dと胴本体103との間の密封性を確保する。
図4は、本実施の形態に係る緩衝体の平面図であり、図5は、本実施の形態に係る緩衝体の側断面図であり、図6は、本実施の形態に係る緩衝体の平面側視斜視図であり、図7は、本実施の形態に係る緩衝体の底面視斜視図である。
図4〜図7に示すように、上述したキャスク100に適用される緩衝体1は、使用済燃料集合体を格納するキャスク100の両端部である蓋部105側および底部104側に取り付けられ、キャスク100に対する衝撃を吸収するもので、端面側部材2と、周面側部材3と、衝撃吸収体4とで構成されている。なお、本実施の形態の緩衝体1は、蓋部105側と底部104側とに取り付けられる構成が同等であるため、蓋部105側に取り付けられる方を説明し、底部104側に取り付けられる方の説明を省略する。
端面側部材2は、キャスク100の端面100aに沿って配置されるものである。キャスク100の端面100aとは、蓋部105(二次蓋105b)の上面、および底部104の底面である。端面側部材2は、鋼材からなる複数(本実施の形態では2つ)の板体21,22を有している。板体21,22は、二次蓋105bの円形の大きさと同等または若干大きい円形状に形成されている。また、板体21,22は、相互の板面が間隔をおいて対面して設けられており、板面がキャスク100の端面100aに沿って配置されている。本実施の形態では、板体21がキャスク100の端面100aに対面して配置され、板体22がキャスク100の端面100aから板体21との間の間隔により離隔して配置されている。
この端面側部材2は、少なくとも1つの板体(本実施の形態では板体21であるが板体22であってもよい)が、キャスク100の端面100a全体を覆う。そして、この少なくとも1つの板体21を除く板体(本実施の形態では板体22であるが板体21であってもよい)の中央部分に円形の開口部23が形成されている。開口部23の縁には、仕切部材24が設けられている。仕切部材24は、鋼材からなり、開口部23の円形に沿って円筒状に形成され、各板体21,22の間に配置されていることで、板体21,22が対面する側と、開口部23側とに板体21,22間の領域を仕切る。なお、全ての板体21,22に開口部23を形成しなくてもよい。開口部23を形成しない場合、仕切部材24は配置されない。
また、端面側部材2は、板体21,22間を連結する複数の端面補強部材5が設けられている。端面補強部材5は、鋼材からなるリブであって、板体21,22の円形状の中心を基に放射方向に延在して設けられている。なお、本実施の形態の緩衝体1は、板体22の中央部分に開口部23が形成されているため、端面補強部材5は、開口部23を除いた部分であって、仕切部材24と周面側部材3との間で各板体21,22の板面が対面する部分に設けられている。一方、全ての板体21,22に開口部23が形成されていない場合、端面補強部材5は、板体21,22の中央部分を含み、各板体21,22の板面が対面する部分に設けられる。
また、端面側部材2は、開口部23が設けられた場合、当該開口部23により開口された他の板体との領域に複数の中央補強部材6が設けられている。中央補強部材6は、鋼材からなるリブであって、仕切部材24の内側で板体21,22の円形状の中心を基に放射方向に延在して設けられている。
また、端面側部材2は、キャスク100の端面100aに最も近い板体21に、キャスク100のボルト穴110bに螺合するボルト7が係止される係止穴8が設けられ、その他の板体22にボルト7を挿通する挿通穴9が設けられている。すなわち、端面側部材2は、板体21がボルト7によりキャスク100に固定されることで、キャスク100に取り付けられる。
周面側部材3は、キャスク100の端部外周面100bに沿って配置されるものである。キャスク100の端部外周面100bとは、蓋部105(二次蓋105b)の外周面、および底部104の外周面である。周面側部材3は、鋼材からなる筒状の筒体31を有している。筒体31は、その一端部が端面側部材2の周縁に溶接接合されている。具体的に、筒体31の一端部は、板体22の板面に接合されているとともに、板体21の周端に接合されている。これにより、端面側部材2がキャスク100の端面100aに取り付けられた状態で、周面側部材3は、キャスク100の端部外周面100bを覆う。なお、筒体31は、鋼材からなる他の構成よりも厚さが厚い鋼材が用いられている。
また、周面側部材3は、筒体31の一端部が板体22の板面に接合されていることで、筒体31の一端部の全周に渡り端面側部材2における板体22の周縁が筒体31の外側に突出する突出部10が設けられている。また、周面側部材3は、筒体31の他端部の全周に渡り外側に突出する鋼材からなる鍔部11が設けられている。また、周面側部材3は、突出部10と鍔部11との間を連結すると共に筒体31の外面に複数の周面補強部材12が設けられている。周面補強部材12は、鋼材からなるリブであって、筒体31の外周面に板体21,22の円形状の中心を基に放射方向に延在して設けられている。
衝撃吸収体4は、上述した端面側部材2の外側、および周面側部材3の外側に取り付けられ、緩衝体1全体での最も外側に配置されるものである。衝撃吸収体4は、キャスク100が落下や衝突したときの衝撃を、変形することにより吸収するもので、例えば木材により構成されている。
端面側部材2に対し、衝撃吸収体4は、最も外側の板体22における外側板面に沿って取り付けられている。また、端面側部材2に対し、衝撃吸収体4は、最も外側の板体22に開口部23が形成されている場合、当該開口部23内であって、他の板体21と仕切部材24と中央補強部材6とで形成された領域に挿入されている。
周面側部材3に対し、衝撃吸収体4は、筒体31の外周面と突出部10と鍔部11と周面補強部材12とで形成された領域に一部が挿入されて取り付けられている。
さらに、衝撃吸収体4は、端面側部材2と周面側部材3とに取り付けられると共に、端面側部材2と周面側部材3とがなす出隅部分の外側の角部に取り付けられている。これにより、衝撃吸収体4は、端面側部材2の外側、および周面側部材3の外側に取り付けられると共に、緩衝体1全体での最も外側に配置される。そして、緩衝体1は、キャスク100の両端面の外側に突出すると共に、キャスク100の胴本体103の周囲に設けられた中性子遮蔽体106の外径よりも外側に突出する。
このように構成された本実施の形態のキャスク用緩衝体は、鋼材からなる複数の板体21,22が相互に対面する板面間に間隔をおいて形成され、この板体21,22の板面がキャスク100の端面100aに沿って配置される端面側部材2と、鋼材からなる筒体31をなすと共に一端部が端面側部材2の周縁に接合され、キャスク100の端部外周面100bに沿って配置される周面側部材3と、を備え、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収体4が、端面側部材2および周面側部材3の外側に設けられている。
キャスク100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2005年版において、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)端面100a(図1に示すキャスク100の中心軸R)を垂直方向に向けた垂直落下、(2)端面100a(中心軸R)を水平方向に向けた水平落下、(3)端面100a(中心軸R)を斜めに向けた角部落下、がある。また、近年では、キャスク100の蓋部105と胴本体103との間に金属ガスケットが採用され、胴本体103に対する蓋部105の位置ズレを抑えることが重要であり、かつ使用済燃料集合体の格納数の増加によるキャスク100の重量も増加しており、緩衝体1への緩衝性能の要求が高まっている。
このキャスク用緩衝体によれば、上述した(1)〜(3)の想定し得るキャスク100の様々な落下事象に対し、衝撃吸収性能を向上することが可能になる。具体的には、落下時や衝突時に、外側の衝撃吸収体4が変形して衝撃を吸収させつつ、鋼材からなる端面側部材2が大きく変形しないことから、大きな変形により端面側部材2が蓋部105へ当接することはなく、キャスク100の密封性が維持できなくなるような衝撃荷重がキャスク100に伝達されないので、(1)、(3)の落下事象に対し、キャスク100の端面100aへの局部的な荷重を低減することが可能になる。さらに、落下時や衝突時に、外側の衝撃吸収体4が変形して衝撃を吸収させつつ、周面側部材3が大きく変形しないことから、大きな変形により周面側部材3がキャスク100の端部外周面100bへ当接することはなく、キャスク100の密封性が維持できなくなるような衝撃荷重がキャスク100に伝達されないので、(2)の落下事象に対し、キャスク100の端部外周面100bへの局所的な荷重を低減することが可能になる。しかも、蓋部105側においては、蓋部105のズレを防ぎ、蓋部105と胴本体103との間に配置した金属ガスケットによる密封を維持することが可能になる。この結果、想定し得る様々な落下事象に対する衝撃吸収性能を向上することが可能となる。なお、周面側部材3の筒体31は、鋼材からなる他の構成よりも厚さが厚い鋼材が用いられている。このため、緩衝体1の寸法制限が厳しいキャスク100の端部外周面100b側で外側に大きく突出することなく、適度の剛性を得ることが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、端面側部材2は、板体21,22間を連結して設けられた複数の端面補強部材5を備える。
このキャスク用緩衝体によれば、端面補強部材5により、端面側部材2をより変形し難くするので、キャスク100の端面100aへの荷重を低減することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、端面側部材2は、少なくとも1つを除く板体22の中央部分に開口部23が形成され、この開口部23により開口された他の板体21との領域に複数の中央補強部材6を備える。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体4に棒状部材が貫通した場合、中央補強部材6によりキャスク100の端面100aの中央部分への局部的な荷重を低減することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体は、中央補強部材6および中央補強部材6が設けられた板体21で囲まれた領域に、衝撃吸収体4を挿入する。
このキャスク用緩衝体によれば、中央補強部材6を設けた部分にて衝撃吸収体4を保持することで、当該衝撃吸収体4が衝撃を吸収する際に、この衝撃吸収体4の位置ズレを防止するので、衝撃吸収体4の衝撃吸収効果を確実に得ることが可能になる。特に、高さ9mからの落下事象における、(3)端面100aを斜めに向けた角部落下に対し、衝撃吸収体4の位置ズレを防止して、衝撃吸収体4の衝撃吸収効果を確実に得ることが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、周面側部材3は、筒体31の一端部の全周に渡り端面側部材2における板体22の周縁が筒体31の外側に突出して設けられた突出部10と、筒体31の他端部の全周に渡り外側に突出して設けられた鍔部11と、突出部10と鍔部11との間を連結すると共に筒体31の外面に設けられた複数の周面補強部材12とを備える。
このキャスク用緩衝体によれば、周面補強部材12により、周面側部材3をより変形し難くするので、キャスク100の端部外周面100bへの局所的な荷重をさらに低減することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体は、突出部10、鍔部11および周面補強部材12で囲まれた領域に衝撃吸収体4を挿入する。
このキャスク用緩衝体によれば、突出部10、鍔部11および周面補強部材12により衝撃吸収体4を保持することで、当該衝撃吸収体4が衝撃を吸収する際に、この衝撃吸収体4の位置ズレを防止するので、衝撃吸収体4の衝撃吸収効果を確実に得ることが可能になる。特に、高さ9mからの落下事象における、(3)端面100aを斜めに向けた角部落下に対し、衝撃吸収体4の位置ズレを防止して、衝撃吸収体4の衝撃吸収効果を確実に得ることが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体は、端面側部材2において複数の板体21,22が対面する部位は、キャスク100の蓋部105(特に、二次蓋105b)を固定するためのボルト109bを覆う。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体4に棒状部材が貫通した場合、キャスク100の蓋部105(特に、二次蓋105b)を固定するためのボルト109bへの集中荷重を低減し、ボルト109bの損傷を防ぐことで蓋部105の締付け力を維持でき、蓋部105の位置ズレを防止することが可能になる。この結果、蓋部105と胴本体103との間に配置した金属ガスケットによる密封を維持することが可能になる。特に、丸棒上への高さ1mからの落下事象における、(4)端面100aを垂直方向に向けた垂直落下に対し、ボルト109bへの過大な荷重を低減することが可能になる。なお、図には明示しないが、ボルト109bを覆う板体21は、ボルト109bと対面する板面に凹みが形成されていることが好ましい。または、ボルト109bは、端面100aよりも凹んで設けられていることが好ましい。これらの凹みにより、ボルト109bに係る衝撃(特に、丸棒上への高さ1mからの落下事象における、(4)端面100aを垂直方向に向けた垂直落下時の衝撃)を低減することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体は、端面側部材2において複数の板体21,22が対面する部位は、蓋部105に設けられた給排気、給排水または圧力監視部105dを覆う。
このキャスク用緩衝体によれば、衝撃吸収体4に棒状部材が貫通した場合、キャスク100の蓋部105に設けられた給排気、給排水または圧力監視部105dへの集中荷重を低減することで、給排気、給排水または圧力監視部105dのカバーによる密封を維持することが可能になる。特に、丸棒上への高さ1mからの落下事象における、(4)端面100aを垂直方向に向けた垂直落下に対し、給排気、給排水または圧力監視部105dへの過大な荷重を低減することが可能になる。なお、図には明示しないが、給排気、給排水または圧力監視部105dを覆う板体21は、給排気、給排水または圧力監視部105dと対面する板面に凹みが形成されていることが好ましい。または、給排気、給排水または圧力監視部105dは、端面100aよりも凹んで形成されていることが好ましい。これらの凹みにより、給排気、給排水または圧力監視部105dに係る衝撃(特に、丸棒上への高さ1mからの落下事象における、(4)端面100aを垂直方向に向けた垂直落下時の衝撃)を低減することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、端面側部材2は、複数の板体21,22が対面する間に、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収材が充填される。ここで、衝撃吸収材とは、木材、発泡ウレタン、発泡金属などを示す。
このキャスク用緩衝体によれば、丸棒上への高さ1mからの落下事象における、(4)端面100aを垂直方向に向けた垂直落下に対し、衝撃吸収体4に棒が貫通した場合、板体22が受けた衝撃(特に高周波衝撃)を衝撃吸収材で緩和することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体は、図8および図9の本実施の形態に係る緩衝体の拡大側断面図に示すように、キャスク100を構成する蓋部105(本実施の形態では二次蓋105b)の外周面と、周面側部材3の筒体31の内周面との間の寸法Aが、蓋部105が固定されるキャスク100の胴本体103の外周面と、周面側部材3の筒体31の内周面との間の寸法Bよりも大きく形成されている。具体的には、図8に示すように、周面側部材3の筒体31において、二次蓋105bの外周面に対面する部分に1mm程度凹む段差部31aを設け、当該段差部の厚さを胴本体103の外周面に対面する部分よりも薄くする。または、図9に示すように、二次蓋105bの外径を、胴本体103の外径よりも1mm程度小さくする。
このキャスク用緩衝体によれば、外周側からの衝撃(特に、(2)端面100aを水平方向に向けた水平落下時の衝撃)を、周面側部材3と共にキャスク100の胴本体103で受けることで、蓋部105(二次蓋105b)側に掛かる衝撃を低減し、周面側部材3が蓋部105(二次蓋105b)に当接し衝撃が蓋部105に伝達されることをより防ぐことが可能になる。この結果、蓋部105の位置ズレを防止し、蓋部105と胴本体103との間に配置した金属ガスケットによる密封を維持することが可能になる。
また、本実施の形態のキャスク用緩衝体は、図10の本実施の形態に係る緩衝体の側断面図に示すように、周面側部材3において、筒体31を多重(本実施の形態では二重)に設けてもよい。この場合、各筒体31の一端部は、板体22の板面に接合されて外側に突出部10が設けられる。また、各筒体31の他端部は、鍔部11が設けられる。そして、各筒体31、板体22、鍔部11で形成される領域に周面補強部材12が設けられる。また、最も外側の筒体31、突出部10、鍔部11で形成される領域に周面補強部材12が設けられる。
このキャスク用緩衝体によれば、周面側部材3をより変形し難くするので、キャスク100の端部外周面100bへの荷重をさらに低減することが可能になる。なお、筒体31を多重に設ける場合、筒体31は、鋼材からなる他の構成と同等の厚さの鋼材が用いられる。このため、緩衝体1の寸法制限が厳しいキャスク100の端部外周面100b側で外側に大きく突出することなく、適度の剛性を得ることが可能になる。
また、筒体31を多重に設ける場合、最も外側の筒体31、突出部10、鍔部11、周面補強部材12で囲まれた領域に衝撃吸収体4を挿入する。このため、突出部10、鍔部11および周面補強部材12により衝撃吸収体4を保持し、当該衝撃吸収体4が衝撃を吸収する際に、この衝撃吸収体4の位置ズレを防止することで、衝撃吸収体4の衝撃吸収効果を確実に得ることが可能になる。
また、筒体31を多重に設ける場合、各筒体31、板体22、鍔部11、周面補強部材12で囲まれる領域に、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収材が充填される。ここで、衝撃吸収材とは、木材、発泡ウレタン、発泡金属などを示す。このため、丸棒上への高さ1mからの落下事象における、(5)端面100aを水平方向に向けた水平落下に対し、衝撃吸収体4に棒が貫通した場合、外側の筒体31が受けた衝撃(特に高周波衝撃)を衝撃吸収材で緩和することが可能になる。
以下、本実施の形態の緩衝体1における衝撃吸収体4について説明する。図11は、本実施の形態に係る緩衝体の衝撃吸収体の側断面図であり、図12は、衝撃吸収体の平断面図である。また、図11および図12中の両矢印は、衝撃吸収体4を構成する木材の繊維の方向を示している。
本実施の形態に係る緩衝体1では、木材で衝撃吸収体4を構成するとともに、衝撃吸収体4の種類や繊維の方向を変更して配置することにより、キャスク100の緩衝体として要求される機能をさらに発揮できるようにしてある。
図11に示すように、衝撃吸収体4は、第1衝撃吸収体群41と、第2衝撃吸収体群42と、第3衝撃吸収体群43と、第4衝撃吸収体群44と、第5衝撃吸収体群45とを組み合わせて構成されている。これら、第1衝撃吸収体群41〜第5衝撃吸収体群45は、木材のブロックを複数組み合わせて形成されている。また、衝撃吸収体4は、その最も外側が外殻46で被われている。
第1衝撃吸収体群41は、周面側部材3の他端部の周りに沿って設けられている。また、第1衝撃吸収体群41は、キャスク100の端面100aと平行方向に沿って繊維の方向を配置することで、キャスク100の端面100aと平行方向の衝撃を吸収する第1材料で構成されている。この第1衝撃吸収体群41は、図11および図12に示すように、衝撃吸収体4の周方向に複数分割されたブロックが、鍔部11および周面補強部材12で囲まれた領域に挿入されて、鍔部11および周面補強部材12により保持される。
第2衝撃吸収体群42は、周面側部材3の一端部の周り、および端面側部材2の外周に沿い、かつ第1衝撃吸収体群41と隣接して設けられている。また、第2衝撃吸収体群42は、第1材料よりも圧縮強度が低く、キャスク100の端面100aと平行方向に沿って繊維の方向を配置することで、キャスク100の端面100aと平行方向の衝撃を吸収する第2材料で構成されている。この第2衝撃吸収体群42は、衝撃吸収体4の周方向に複数分割されたブロックが、図11および図12に示すように、突出部10および周面補強部材12で囲まれた領域に挿入されて、突出部10および周面補強部材12により保持される。
第3衝撃吸収体群43は、端面側部材2の外周に沿い、かつ第2衝撃吸収体群42と隣接して衝撃吸収体4の出隅部に設けられている。また、第3衝撃吸収体群43は、第2材料よりも圧縮強度が低く、キャスク100の端面100aと平行方向に沿って繊維の方向を配置することで、キャスク100の端面100aに直交する方向または斜め方向の衝撃を吸収する第3材料で構成されている。この第3衝撃吸収体群43は、図には明示しないが衝撃吸収体4の周方向に複数分割されたブロックで構成されている。
第4衝撃吸収体群44は、第2衝撃吸収体群42および第3衝撃吸収体群43の内周に沿い、かつ第2衝撃吸収体群42および第3衝撃吸収体群43と隣接して設けられている。また、第4衝撃吸収体群44は、キャスク100の端面100aに直交する方向に沿って繊維の方向を配置することで、キャスク100の端面100aに直交する方向の衝撃を吸収する第3材料で構成されている。この第4衝撃吸収体群44は、図には明示しないが衝撃吸収体4の周方向に複数分割されたブロックで構成されている。
第5衝撃吸収体群45は、第4衝撃吸収体群44の周の内側に設けられている。また、第5衝撃吸収体群45は、キャスク100の端面100aと平行方向に沿って繊維の方向を配置することで、キャスク100の端面100aと平行方向の衝撃を吸収する第3材料で構成されている。この第5衝撃吸収体群45は、図には明示しないが衝撃吸収体4の周方向に複数分割されたブロックで構成されている。
なお、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、端面側部材2が、少なくとも1つを除く板体22の中央部分に開口部23が形成され、この開口部23により開口された他の板体21との領域に複数の中央補強部材6を備える。そして、中央補強部材6および中央補強部材6が設けられた板体21で囲まれた領域に、第5衝撃吸収体群45が挿入される。
また、第1衝撃吸収体群41を構成する第1材料は、衝撃吸収体4をなす全ての材料の中で、最も圧縮強度が高く、例えばオーク(樫)を用いる。また、第2衝撃吸収体群42を構成する第2材料は、第1材料よりも圧縮強度が低く、例えばレッドセダー(米杉)を用いる。また、第3衝撃吸収体群43、第4衝撃吸収体群44、および第5衝撃吸収体群45を構成する第3材料は、第2材料よりも圧縮強度が低く、例えばバルサを用いる。ここで圧縮強度とは、衝撃吸収体を圧縮した際のヤング係数や圧縮強さなどである。
外殻46は、端面側部材2および周面側部材3よりも薄い鋼材からなり、上述した第1衝撃吸収体群41〜第5衝撃吸収体群45を被うように、第1衝撃吸収体群41〜第5衝撃吸収体群45の外側面に沿って設けられている。この外殻46は、周面側部材3における鍔部11に対して溶接により接合される。そして、外殻46は、第1衝撃吸収体群41〜第5衝撃吸収体群45を湿気や水滴から保護し、かつ上述した落下事象において、第1衝撃吸収体群41〜第5衝撃吸収体群45と共に変形して衝撃を吸収する。
このように、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、衝撃吸収体4は、木材のブロックが複数組み合わされて形成されており、周面側部材3の他端部の周りに沿って設けられ、キャスク100の端面100aと平行方向の衝撃を吸収する第1材料で構成される第1衝撃吸収体群41と、周面側部材3の一端部の周りおよび端面側部材2の外周に沿い、かつ第1衝撃吸収体群41と隣接して設けられ、第1材料よりも圧縮強度が低く、キャスク100の端面100aと平行方向の衝撃を吸収する第2材料で構成される第2衝撃吸収体群42と、端面側部材2の外周に沿い、かつ第2衝撃吸収体群42と隣接して衝撃吸収体4の出隅部に設けられ、第2材料よりも圧縮強度が低く、キャスク100の端面100aに直交する方向または斜め方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第3衝撃吸収体群43と、第2衝撃吸収体群42および第3衝撃吸収体群43の内周に沿い、かつ第2衝撃吸収体群42および第3衝撃吸収体群43と隣接して設けられ、キャスク100の端面100aに直交する方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第4衝撃吸収体群44と、第4衝撃吸収体群44の周の内側に設けられ、キャスク100の端面100aと平行方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第5衝撃吸収体群45とを備える。
このキャスク用緩衝体によれば、上述した端面側部材2および周面側部材3の効果に加え、各衝撃吸収体群41,42,43,44,45により、キャスク100の想定する落下事象に対して、落下や衝突の衝撃を適宜吸収することが可能になる。
図13は、本実施の形態に係る緩衝体の衝撃吸収体の他方向の側断面図である。図13に示すように、衝撃吸収体4は、緩衝体1をキャスク100に対して固定するボルト7を通すための取付用穴13が設けられている。この取付用穴13は、その奥行き方向であってキャスク100の端面100aと直交する方向に伸縮できる。取付用穴13は、端面側部材2の係止穴8および挿通穴9と同軸上に設けられている。そして、取付用穴13は、蛇腹部14が設けられている。取付用穴13は、この蛇腹部14により、キャスク100が垂直落下あるいは垂直衝突したとき、キャスク100の端面100aと直交する方向へほとんど抵抗なく変形する。
このように、本実施の形態のキャスク用緩衝体では、衝撃吸収体4は、キャスク100への固定用のボルト7を通す取付用穴13が設けられ、当該取付用穴13は、その奥行き方向に伸縮できる。
このキャスク用緩衝体によれば、キャスク100の垂直落下時あるいは垂直衝突時において、衝撃吸収体4が変形を開始するとき、取付用穴13の変形による衝撃荷重が急激に増加することを抑制できる。この結果、キャスク100の垂直落下時あるいは垂直衝突時において、蓋部105を胴本体103に固定するボルト7に過大な力が作用することを抑制するので、金属ガスケットによる密封を維持できる。
以上のように、本発明に係るキャスク用緩衝体は、想定し得る様々な落下事象に対する衝撃吸収性能を向上することに適している。
1 緩衝体
2 端面側部材
21,22 板体
23 開口部
24 仕切部材
3 周面側部材
31 筒体
31a 段差部
4 衝撃吸収体
5 端面補強部材
6 中央補強部材
7 ボルト
8 係止穴
9 挿通穴
10 突出部
11 鍔部
12 周面補強部材
13 取付用穴
14 蛇腹部
41 第1衝撃吸収体群
42 第2衝撃吸収体群
43 第3衝撃吸収体群
44 第4衝撃吸収体群
45 第5衝撃吸収体群
46 外殻
100 キャスク
100a 端面
100b 端部外周面
103 胴本体
104 底部
105 蓋部
105a 一次蓋
105b 二次蓋
105c 挿通穴
105d 給排気、給排水または圧力監視部
109a,109b ボルト
110a,110b ボルト穴
2 端面側部材
21,22 板体
23 開口部
24 仕切部材
3 周面側部材
31 筒体
31a 段差部
4 衝撃吸収体
5 端面補強部材
6 中央補強部材
7 ボルト
8 係止穴
9 挿通穴
10 突出部
11 鍔部
12 周面補強部材
13 取付用穴
14 蛇腹部
41 第1衝撃吸収体群
42 第2衝撃吸収体群
43 第3衝撃吸収体群
44 第4衝撃吸収体群
45 第5衝撃吸収体群
46 外殻
100 キャスク
100a 端面
100b 端部外周面
103 胴本体
104 底部
105 蓋部
105a 一次蓋
105b 二次蓋
105c 挿通穴
105d 給排気、給排水または圧力監視部
109a,109b ボルト
110a,110b ボルト穴
Claims (11)
- 使用済燃料を格納するキャスクの両端部に取り付けられ、前記キャスクに対する衝撃を吸収するキャスク用緩衝体において、
鋼材からなる複数の板体を有し、各前記板体が相互に対面すると共に、対面する板面間に間隔をおいて形成され、かつ1つの前記板体が前記キャスクの端面に沿って配置される端面側部材と、
鋼材からなる筒体をなすと共に一端部が前記端面側部材の周縁に接合され、前記キャスクの端部外周面に沿って配置される周面側部材と、
を備え、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収体が、前記端面側部材および前記周面側部材の外側に設けられており、
さらに、前記キャスクを構成する蓋部の外周面と前記周面側部材の内周面との間の寸法を、前記蓋部が固定される前記キャスクの胴本体の外周面と前記周面側部材の内周面との間の寸法よりも大きく形成することを特徴とするキャスク用緩衝体。 - 前記端面側部材は、前記板体間を連結して設けられた複数の端面補強部材を備えることを特徴とする請求項1に記載のキャスク用緩衝体。
- 前記端面側部材は、少なくとも1つを除く板体の中央部分に開口部が形成され、前記開口部により開口されて前記開口部が形成されていない板体側に連通する領域に、複数の中央補強部材を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のキャスク用緩衝体。
- 前記中央補強部材および当該中央補強部材が設けられた前記板体で囲まれた領域に、前記衝撃吸収体を挿入することを特徴とする請求項3に記載のキャスク用緩衝体。
- 前記周面側部材は、
前記筒体の一端部の全周に渡り前記端面側部材における前記板体の周縁が前記筒体の外側に突出して設けられた突出部と、
前記筒体の他端部の全周に渡り外側に突出して設けられた鍔部と、
前記突出部と前記鍔部との間を連結すると共に前記筒体の外面に設けられた複数の周面補強部材と、
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のキャスク用緩衝体。 - 前記突出部、前記鍔部および前記周面補強部材で囲まれた領域に前記衝撃吸収体を挿入することを特徴とする請求項5に記載のキャスク用緩衝体。
- 前記端面側部材において複数の前記板体が対面して重なる部分で、前記キャスクの蓋部を固定するためのボルトを覆うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のキャスク用緩衝体。
- 前記端面側部材において複数の前記板体が対面して重なる部分で、前記蓋部に設けられた給排気、給排水または圧力監視部を覆うことを特徴とする請求項7に記載のキャスク用緩衝体。
- 前記端面側部材は、複数の前記板体が対面する間に、変形することにより衝撃を吸収する衝撃吸収材が充填されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のキャスク用緩衝体。
- 前記衝撃吸収体は、木材のブロックが複数組み合わされて形成されており、
前記周面側部材の他端部の周りに沿って設けられ、前記キャスクの端面と平行方向の衝撃を吸収する第1材料で構成される第1衝撃吸収体群と、
前記周面側部材の一端部の周りおよび前記端面側部材の外周に沿い、かつ前記第1衝撃吸収体群と隣接して設けられ、前記第1材料よりも圧縮強度が低く、前記キャスクの端面と平行方向の衝撃を吸収する第2材料で構成される第2衝撃吸収体群と、
前記端面側部材の外周に沿い、かつ前記第2衝撃吸収体群と隣接して前記衝撃吸収体の出隅部に設けられ、前記第2材料よりも圧縮強度が低く、前記キャスクの端面に直交する方向または斜め方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第3衝撃吸収体群と、
前記第2衝撃吸収体群および前記第3衝撃吸収体群の内周に沿い、かつ第2衝撃吸収体群および前記第3衝撃吸収体群と隣接して設けられ、前記キャスクの端面に直交する方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第4衝撃吸収体群と、
前記第4衝撃吸収体群の周の内側に設けられ、前記キャスクの端面と平行方向の衝撃を吸収する第3材料で構成される第5衝撃吸収体群と、
を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載のキャスク用緩衝体。 - 前記衝撃吸収体は、前記キャスクへの固定用のボルトを通す取付用穴が設けられ、当該取付用穴は、その奥行き方向に伸縮できることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載のキャスク用緩衝体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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