(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料を収容するキャスクを搭載し固定した架台と、該架台を載荷する複数のエアバッグを装備し該エアバックに圧縮空気を送り込んで床面との間に空気層を形成して前記架台を浮上させる２個並列に配置された台車と、該台車に取り付けられたエアモータにより該台車を水平移動させる駆動装置を備えてなるエアパレット搬送装置の安全評価方法であって、前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの挙動解析のために、前記エアパレット搬送装置を集中質量、はり要素、ばね要素、ギャップ要素といった簡単な要素を組み合わせて時刻歴解析が可能なはり質点モデルにて解析用モデルを構築し、該解析用モデルを用いて前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの挙動を時刻歴解析し、該時刻歴解析結果の最大応答変位から前記床面をすべり移動する前記架台のすべり量と前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断するための前記架台の片側の浮上り量を算出し、算出した前記すべり量から周辺の構造物との衝突の有無を判断して安全性を評価し、算出した前記浮上り量から前記エアパレット搬送装置の重心が前記架台の着床端の支点を通る鉛直線を越えるか否かに基づいて前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断して安全を評価するエアパレット搬送装置の安全評価方法。
【請求項２】
使用済燃料を収容するキャスクを搭載し固定した架台と、該架台を載荷する複数のエアバッグを装備し該エアバックに圧縮空気を送り込んで地面との間に空気層を形成して前記架台を浮上させる２個並列に配置された台車と、該台車に取り付けられたエアモータにより該台車を水平移動させる駆動装置を備えてなるエアパレット搬送装置の安全評価方法であって、前記架台が着床状態における前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの挙動解析のために、前記エアパレット搬送装置を集中質量、はり要素、ばね要素、ギャップ要素といった簡単な要素を組み合わせて時刻歴解析が可能なはり質点モデルにて解析用モデルを構築し、該解析用モデルを用いて前記架台に外力が働いたときの挙動を時刻歴解析して、前記地面をすべり移動する前記架台のすべり量と、前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断するための前記架台の片側の浮上り量を算出し、算出した前記すべり量と前記浮上り量とに基づいて安全を評価するにあたって、前記すべり量は、前記架台が着床された床面の外力が働いたときの加速度が、前記架台と前記床面との摩擦係数と重力加速度との積を超えたときにすべりが発生するとして算出し、前記浮上り量は、前記架台のロッキング振動によって前記架台の片側が浮上がったときの浮上り量を算出し、算出した前記すべり量から周辺の構造物との衝突の有無を判断して安全性を評価し、算出した前記浮上り量から前記エアパレット搬送装置の重心が前記架台の着床端の支点を通る鉛直線を越えるか否かに基づいて前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断して安全を評価するエアパレット搬送装置の安全評価方法。
【請求項３】
前記解析用モデルは、前記貯蔵架台の浮上状態用と着床状態用とに分けられ、前記キャスクと前記貯蔵架台と前記駆動装置をはり要素で模擬し、前記駆動装置の車輪と前記エアパレット及び前記貯蔵架台とをギャップ要素とばね要素で模擬し、前記キャスクの重心位置に集中荷重及び回転慣性が作用するものとして作成されてなる簡易モデルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアパレット搬送装置の安全評価方法。
【請求項４】
前記簡易モデルは、前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときに発生するロッキング振動により、前記架台の片側が浮上がった後、前記床面と衝突する際に、前記床面と衝突した側の方向に前記エアパレット搬送装置がすべる現象が発生することを利用して、前記エアパレット搬送装置の前記架台の片側と床面との間に初期ギャップを設定し、前記初期ギャップを設定しない側の前記架台の浮上がりを発生させやすくすることにより、前記初期ギャップを設定しない側にて床面との衝突及びすべりを発生しやすくして、前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの前記エアパレット搬送装置のすべる方向に指向性を持たせたことを特徴とする請求項３に記載のエアパレット搬送装置の安全評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアパレット搬送装置の安全性評価方法に係り、例えば、放射性物質を収納した貯蔵容器を搬送するエアパレット搬送装置に地震等の外力が働いたときの挙動を解析して安全性を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所施設の炉心で一定期間使用された燃料は、炉心より取出されて使用済燃料プール等に一時保管される。この所定の冷却期間が終了した燃料は最終的に再処理工場に搬出され、再処理されウランとプルトニウムを再資源として取り出し、再利用される。
【０００３】
現在、原子力発電所で発生する使用済燃料は発電需要と共に増大しているために、再処理工場が稼動しても国内で発生する使用済燃料は再処理工場での処理容量を上回ることとなり、再処理されるまでの期間、適切に管理・貯蔵される必要がある。
【０００４】
原子力発電所の敷地内若しくは敷地外にて管理・貯蔵する方法として、乾式キャスク貯蔵、ボールト貯蔵、サイロ貯蔵、コンクリートキャスク貯蔵等の乾式貯蔵方式及び水プールの湿式貯蔵方式の各方式があるが、コスト的にもまた長期に亘る安定貯蔵を考えた場合においても乾式貯蔵が注目されている。乾式貯蔵方式の内、現在国内で実用化されているキャスク貯蔵方式は、放射性物質収納容器である乾式キャスクの中に使用済燃料を収納し貯蔵する方法である。
【０００５】
このキャスクには、金属キャスクとコンクリートキャスクとがあり、金属キャスクは搬送と貯蔵を兼用できる。一方、コンクリートキャスクは、貯蔵用として用いられるキャスクであり、搬送時は使用済燃料をキャニスタと称する容器に収納し、該キャニスタを輸送用キャスクに収納して輸送する。貯蔵施設においては、金属キャスクは使用済燃料の移し替え等をせずにそのまま所定期間貯蔵される。
【０００６】
一方、キャニスタは輸送用キャスクから引き抜かれ、予め用意しておいたコンクリートキャスクに装填されて所定期間貯蔵される。
【０００７】
ここで、貯蔵施設内において、キャスクを天井クレーンによりトレーラから積み下ろしして貯蔵位置まで搬送すると、天井クレーンの走行、昇降スペースを確保するために、貯蔵建屋の階高が高くなり、キャスクの貯蔵容量に比較して貯蔵建屋が大型となる。また、通常、金属キャスクやコンクリートキャスクは非常に重く（例えば、約１００〜２００トン）、大型の天井クレーンが必要になる。
【０００８】
そこで、貯蔵建屋の階高を低くできるエアパレット方式の搬送装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１のエアパレット搬送装置は、架台上にキャスクを搭載して固定し、架台の下側に装着するエアパレットを有する自走可能な台車を備えて構成されている。そして、搬送時には、エアパレットをキャスク架台の下側に装着して台車側からエアパレットに空気を供給し、キャスクを浮上させた状態で搬送するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２２７１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のエアパレット搬送装置の場合、エアパレットから吹き出す空気による浮上によって、地面との間の摩擦係数が低下するから一定の免振機能を有すると考えられる。
【００１１】
しかし、エアパレット搬送装置のキャスクが搭載された架台を浮上させた搬送中に地震等の外力が作用したとき、あるいは架台を着床させた貯蔵中に地震等の外力が作用したときの安全性については明らかになっていない。
【００１２】
使用済燃料を搬送するエアパレット搬送装置には、地震等により傾きや滑りが発生しても、キャスクの閉じ込め機能、遮へい機能、除熱機能、臨界防止といった基本的安全機能に影響を及ぼさないことが要求される。
【００１３】
しかし、実機等による試験を行って地震等に対する安全性を評価するには、時間及びコストが膨大となることから現実的ではなく、、シミュレーション等によりエアパレット搬送装置の挙動を解析して安全性を評価することが望ましい。
【００１４】
ところが、エアパレット搬送装置の地震時の挙動をシミュレーション等により解析する場合、エアパレット搬送装置の解析用モデルの設定次第でプログラムが膨大になり、解析時間がかかる等の問題がある。
【００１５】
本発明は、エアパレット搬送装置に外力が作用したときのエアパレットやキャスクの挙動の解析にあたり、短時間で安全性を評価することができる安全性評価方法を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明は、使用済燃料を収容するキャスクを搭載し固定した架台と、該架台を載荷する複数のエアバッグを装備し該エアバックに圧縮空気を送り込んで床面との間に空気層を形成して前記架台を浮上させる２個並列に配置された台車と、該台車に取り付けられたエアモータにより該台車を水平移動させる駆動装置を備えてなるエアパレット搬送装置の安全評価方法であって、前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの挙動解析のために、前記エアパレット搬送装置を集中質量、はり要素、ばね要素、ギャップ要素といった簡単な要素を組み合わせて時刻歴解析が可能なはり質点モデルにて解析用モデルを構築し、該解析用モデルを用いて前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの挙動を時刻歴解析し、該時刻歴解析結果の最大応答変位から前記床面をすべり移動する前記架台のすべり量と前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断するための前記架台の片側の浮上り量を算出し、算出した前記すべり量から周辺の構造物との衝突の有無を判断して安全性を評価し、算出した前記浮上り量から前記エアパレット搬送装置の重心が前記架台の着床端の支点を通る鉛直線を越えるか否かに基づいて前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断して安全を評価することを特徴とする。上記の方法により、実機等による試験を実施しなくとも、解析によりエアパレット搬送装置の安全性を短時間で評価することができる。
【００１７】
解析によるエアパレットの安全性評価を実施するに際して、エアパレット搬送装置は、貯蔵架台を浮上させた浮上状態と貯蔵架台を着床させた着床状態において外力が作用したときの挙動が大きく異なるため、浮上状態（搬送状態）と着床状態（貯蔵状態）に分けて解析用モデルを設定する。ここで、着床状態とは、エアパレットが浮上しないで、貯蔵架台が固定されていない状態とする。すなわち、前記架台が着床状態における前記エアパレット搬送装置に外力が働いたときの挙動解析のために、前記エアパレット搬送装置を集中質量、はり要素、ばね要素、ギャップ要素といった簡単な要素を組み合わせて時刻歴解析が可能なはり質点モデルにて解析用モデルを構築し、該解析用モデルを用いて前記架台に外力が働いたときの挙動を時刻歴解析して、前記地面をすべり移動する前記架台のすべり量と、前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断するための前記架台の片側の浮上り量を算出し、算出した前記すべり量と前記浮上り量とに基づいて安全を評価するにあたって、前記すべり量は、前記架台が着床された床面の外力が働いたときの加速度が、前記架台と前記床面との摩擦係数と重力加速度との積を超えたときにすべりが発生するとして算出し、前記浮上り量は、前記架台のロッキング振動によって前記架台の片側が浮上がったときの浮上り量を算出し、算出した前記すべり量から周辺の構造物との衝突の有無を判断して安全性を評価し、算出した前記浮上り量から前記エアパレット搬送装置の重心が前記架台の着床端の支点を通る鉛直線を越えるか否かに基づいて前記エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断して安全を評価する。
【００１８】
また、エアパレット搬送装置を構成する各部は、集中質量Ｗ、はり要素Ｂ、ばね要素Ｓ、ギャップ要素Ｇといった簡単な要素を適用してモデル化する。これにより、周知の時刻暦解析（動解析）手法を適用して短時間で挙動を解析することができる。
【００１９】
さらに、解析用モデルは、エアパレット搬送装置と床面との間に初期ギャップを設定してすべる方向に指向性を持たせることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、エアパレット搬送装置に外力が作用したときのエアパレットやキャスクの挙動の解析にあたり、短時間で安全性を評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に、本発明の安全性評価の対象である一実施例のエアパレット搬送装置の概要構成平面図を示す。
【００２２】
エアパレット搬送装置は、貯蔵建屋内及び路上を自走可能な台車１と、圧縮空気源５と、搬送対象のキャスク６が搭載された架台７とを備えて構成される。
【００２３】
台車１の下部には、台車１に浮揚力を与えるエアバッグ９を複数個設けるとともに、台車１の一端には、本体を駆動する駆動装置４を設けてある。駆動装置４の車輪３を圧縮空気で駆動すると、台車１が移動する。圧縮空気は、圧縮空気源５から高圧エアホース２により供給される。
【００２４】
キャスク６は、固定金具８を介して架台７に固定される。架台７の下部は、通常の工場や倉庫などで使用される荷物搬送用のパレットがフォークリフトのフォークを差し込んで搬送されるのと同様に、台車１を差し込める構造となっている。
【００２５】
キャスク６を搬送する場合、まず、エアバッグ９の空気を抜いて台車１を下げ、架台７の下に差し込む。次に、エアバッグ９に圧縮空気を入れると、エアバッグ９が膨らみ、台車１を上昇させる。圧縮空気を更に送り込むと、ついにはエアバッグ９と地面との間に薄い空気層が形成され、台車１が浮き上がる。
【００２６】
浮上した状態では、エアバッグ９と地面との間に薄い空気層があるだけなので、地面との摩擦係数は３／１０００程度になる。すなわち、重量が１００トンのものを搬送する場合でも、地面が水平であれば、高々３００ｋｇの駆動力があれば移動できるので、駆動装置４のエアモータは、極めて動力の小さいものでもよい。
【００２７】
ここで、キャスク６は、放射性物質である使用済燃料を収納する容器であるから、キャスク６を搬送時のエアパレット搬送装置に地震等の外力が働いた場合に、台車１やキャスク６の挙動が基本的な安全性に影響を及ぼさないことを確認する必要がある。したがって、設計段階で、エアパレット搬送装置に外力が働いたときの台車１やキャスク６の挙動を評価して、十分な安全性を確保した設計をする必要がある。
【実施例１】
【００２８】
図３に、本発明のエアパレット搬送装置の安全性評価方法の一実施例のフローチャートを示す。本実施例の安全性評価方法は、挙動解析のための簡易モデルを作成する段階（Ｓ１０３ａ）と、時刻歴解析（動解析）により安全性の評価量である「すべり量」と「浮上り量」を算出する段階（Ｓ１０３ｂ）と、算出した評価量に基づいて安全性を評価する段階（Ｓ１０４）とを有して構成される。
【００２９】
始めに、貯蔵施設、キャスク６及び架台７の構造等の設計情報を取り込む（Ｓ１０１）。次いで、エアパレット搬送装置の挙動を解析するための入力条件１０２を設定する（Ｓ１０２）。入力条件としては、設計用地震動、建屋仕様（床面勾配、摩擦係数）、キャスク仕様（寸法、重量等）等である。次に、挙動解析を実施する（Ｓ１０３）。この挙動解析は、２つのステップからなり、評価対象となるエアパレット搬送装置の挙動解析のための簡易モデルを作成する段階（Ｓ１０３ａ）と、このモデルに基づいて時刻歴法を用いた解析を実施して安全性の評価量である「すべり量」と「浮上り量」を算出する解析段階（Ｓ１０３ｂ）とからなる。
【００３０】
そして、算出したすべり量と浮上がり量を用いて、エアパレット搬送装置の安全性を評価する（Ｓ１０４）。この評価において、すべり量からは周辺の構造物との衝突の有無を判断する。浮上り量からはエアパレット搬送装置の転倒の有無を判断する。例えば、図４に示すように、キャスク６の重心１３が架台７の一端の支点１５を通る鉛直線１６の外側に出ると転倒する。そこで、図４の状態のときの架台７の他端の浮上り量ｈを、転倒条件Ｈ*として設定し、算出した浮上り量ｈがＨ*未満であれば転倒しないものとして、安全性を評価する。
【００３１】
＜簡易モデル作成：Ｓ１０３ａ＞
エアパレット搬送装置においては、架台７を浮上させた搬送状態と、架台７を着床させた貯蔵状態では、外力が作用したときの挙動が大きく異なる。そこで、浮上状態（搬送状態）と着床状態（貯蔵状態）に分けてモデルを作成する。
【００３２】
（１）浮上状態の簡易モデル
図５に、浮上状態における簡易モデルの作成法の一例を示す。本発明の簡易モデルは、エアパレット搬送装置を集中質量Ｗ、はり要素Ｂ、ばね要素Ｓ、ギャップ要素Ｇといった簡単な要素を適用してモデル化することを特徴とする。
【００３３】
キャスク６のモデルは、キャスク６の重心位置の節点２１に集中質量Ｗ及び回転慣性Ｍを与える。そして、剛なはり要素Ｂで架台７との節点２２及びキャスク６の上部に位置する節点２３と結合しているものとする。一方、台車１及び架台７のモデルは、エアバッグ２や車輪３に比べて剛性が高いので剛体として模擬する。また、架台７と台車１はキャスク６の自重による摩擦力により連結されており、キャスク６は重量物であるため両者間にすべりが生じないので一体として模擬する。
【００３４】
エアバッグ９は、ばね要素Ｓａとギャップ要素Ｇａで模擬し、各エアバッグ９の中央に位置させる。そして、ギャップ要素Ｇａには、床面１２とエアバッグ９との間の摩擦係数を設定する。ばね要素Ｓａには、エアバッグ９の上下方向の荷重変位特性に基づいて上下剛性を設定する。また、エアバッグ９の水平剛性は、静摩擦力における変形が微小であり、かつゴムなどの弾性製品であることから比較的小さい値を設定する。
【００３５】
また、車輪３は、ばね要素Ｓｔとギャップ要素Ｇｔで模擬し、各車輪３の中央に位置させて模擬する。ばね要素Ｓｔに関係する車輪３の水平及び上下剛性は、試験あるいは静解析により求めた値を設定する。また、ギャップ要素Ｇｔに関係する車輪３の摩擦係数は、用いる材質により異なるので試験により求めるか、パラメータスタディを実施して求めて設定する。
【００３６】
図６（ａ）に、エアバッグ９及び車輪３の床面１２との接触部におけるモデルの概念図を示す。エアバッグ９及び車輪３は床面１２と拘束されずに接触していることを考慮し、床面１２の節点Ａにギャップ要素Ｇａ、Ｇｔを介して接し、ばね要素Ｓａ、Ｓｔを介して節点Ｂで架台７及び台車１に結合してモデルを設定する。ギャップ要素Ｇａ、Ｇｔは、軸方向の接触及び分離を表すことになる。したがって、浮上時は、図６（ａ）の節点Ａ、Ｂに軸方向に作用する荷重Ｆ１と、浮上による節点Ａ、Ｂ間の相対変位Ｘ１の関係は、図６（ｂ）に示すようになる。また、着床時は、図６（ａ）の節点Ａ、Ｂに軸に直角方向に作用する荷重Ｆ２と、節点Ａ、Ｂ間の相対変位Ｘ２の関係は、図６（ｃ）に示すように、軸の直角方向に摩擦力を伴うすべり特性を持つ。ばね要素Ｓａ、Ｓｔはエアバッグ９及び車輪３の弾性変形を表すために用い、自重による沈み込みや、すべる前の変形を表現する。
【００３７】
（２）着床状態の簡易モデル
図７に、着床状態における簡易モデルの設定法の一例を示す。着床状態における簡易モデルも、浮上状態の解析モデルと同様にエアパレット搬送装置を集中質量Ｗ、はり要素Ｂ、ばね要素Ｓ、ギャップ要素Ｇといった簡単な要素を適用してモデル化する。
【００３８】
着床状態の地震応答解析に用いるモデルは、床面１２と貯蔵架台７間の摩擦係数と、詳細モデルから得られる振動特性やばね特性により作成する。キャスク６については、浮上状態と同様に、重心位置の節点２１に集中質量Ｗ及び回転慣性Ｍを与える。また、キャスク６は金属の塊なので仮想的に剛とみなすことができるため、節点２１は、剛なはり要素Ｂで架台７との節点２２及びキャスク６の上部に位置する節点２３と結合しているものとする。ここで、節点２３は、キャスク６の頂部の挙動を出力するために設けた節点である。また、回転慣性Ｍは、本実施例の簡易モデル全体の回転慣性が、詳細モデルのものと同等になるように調整する。
【００３９】
架台７の上面については、本実施例の簡易モデルは２次元であり、架台７の上面は、はり要素Ｂｂで模擬する。また、上面のはり要素Ｂｂの曲げ剛性は、後述する架台７の水平及び上下剛性を設定した後で、詳細モデルの１次固有振動数に合うように調整する。架台７の水平及び上下剛性は、ばね要素Ｓｂで模擬する。このばね要素Ｓｂは、詳細モデルの静解析による架台７の水平及び上下のばね特性となるように設定を行う。また、架台７は床面１２に拘束されずに接触しているから、本実施例では、その接触部をギャップ要素Ｇｂとばね要素Ｓｂを用いて、浮上状態と同様に、図５に示すようにモデル化を行う。ここで、ギャップ要素Ｇｂは、軸方向の接触及び分離を表し、接触時には軸の直角方向に摩擦力を伴うすべり特性を持つ。ばね要素Ｓｂは、架台７の弾性変形を表すために用い、自重による沈み込みや、滑る前の変形を表現する。架台７は、連続的に床面と接触しているが、架台７を評価方向に分割して、ギャップ要素Ｇｂを複数設定する。
【００４０】
次に、着床状態における挙動パターンの一例を図８に示す。図８（ａ），（ｂ）に示すように、着床状態では床面の状態によりすべりが支配的になったり、ロッキング振動が支配的になったり、挙動が変化する。そこで、本実施例の簡易モデルは、すべりに注目するすべりモデルと、ロッキング振動を伴う架台端部の浮上りに注目する浮上りモデルの２種類のものを作成する。
【００４１】
（２−１）着床状態のすべりモデル
図９に、着床状態におけるすべり時の挙動の一例を示す。着床状態のすべりは、主に摩擦係数の小さい床で支配的であり、すべる方向に指向性を持つ傾向がある。図９に示すように、架台７が右方向にすべる場合、すべる直前に架台７の右側が浮上り（ａ）、その状態から着床すると、架台７は右方向にすべり（ｂ）、かつ左側が浮上るという挙動を示す（ｃ）。そこで、左右のすべり方向に指向性を持たせるようなモデル化をする。
【００４２】
図１０に、すべりモデルにおいて架台７の片側に初期ギャップを設けた図の一例を示す。図１０（ａ）に示すように、架台７の片側に初期ギャップ３１を設けた場合、同図（ｂ）に示すように、初期ギャップ３１を設けた反対側が浮上りやすくなる。その結果として、同図（ｃ）に示すように、初期ギャップ３１と反対側にすべりやすくなることから、すべり方向に指向性を持たせることができる。
【００４３】
ここで、初期ギャップ３１を設けたすべりモデルの考え方及び作成方法を、図１１を参照して説明する。床面１２と架台７間の摩擦係数は、用いる材質により異なることを考慮して設定する。初期ギャップ３１は、架台７の製作公差及び床面の平面度から求められる最大値とするか、パラメータスタディを実施する。その初期ギャップ３１を、図１１に示す例のように、架台７の片側又は両側の端部から、架台７を複数の要素に分割して設定する。これにより、すべりモデルにおいて架台７の片側又は両側に初期ギャップ３１を設けることで、すべり方向に指向性を持たせることが可能となる。
【００４４】
（２−２）着床状態の浮上りモデル
着床状態において外力を受けてキャスク６が搭載された架台７が浮上る現象は、主に摩擦係数の比較的大きな床面１２の場合に支配的な挙動であり、特に、浮上りを伴うロッキング振動が発生することが特徴である。そこで、ロッキング振動をモデル化するために、架台が滑らないように底部の水平方向を支持するとともに、初期ギャップを設けたモデルを作成する。
【００４５】
図１２に、浮上りモデルにおいて初期ギャップを設けた一例を示す。初期ギャップは、ロッキング振動が左右両方向に揺れるので、図１２に示すように両側に設ける。ただし、床面１２の状態により片側に初期ギャップを設定することもできる。
【００４６】
架台７の底部の水平方向は拘束し、初期ギャップは架台の製作公差及び床面の平面度から求められる最大値とするか、パラメータスタディを実施する。その初期ギャップを図１２に示す例のように架台７の両側の端部から複数の要素で設定する。
【００４７】
このように、浮上りモデルにおいて、架台７の水平方向を拘束し、架台７の片側又は両側に初期ギャップを設けることで、ロッキング振動させることが可能となる。
【００４８】
＜時刻歴解析：Ｓ１０３ｂ＞
時刻歴解析（Ｓ１０３ｂ）において、Ｓ１０３ａで作成された簡易モデルを用い、周知の時刻歴解析（動解析）により安全性の評価量である「すべり量」と「浮上り量」を算出する。
【００４９】
入力条件１０２として設定された解析条件、例えば、設計用地震動、建屋仕様（床面勾配、摩擦係数）、キャスク仕様（寸法、重量等）等に従って、簡易モデルに基づいて動的な解析を実行する。浮上状態の簡易モデルを用いた解析は、搬送中の「すべり量」と「浮上り量」を算出する。着床状態の簡易モデルを用いた解析は、貯蔵中の「すべり量」と「浮上り量」を算出する。
【００５０】
＜安全性評価：Ｓ１０４＞
安全性評価は、時刻歴解析Ｓ１０３ｂで算出された「すべり量」と「浮上り量」を、評価基準と比較してエアパレット搬送装置の安全性を評価する。「すべり量」については、搬送路中の周辺の構造物との衝突、あるいは貯蔵位置周辺の構造物との衝突の有無を判断する。「浮上り量」については、エアパレット搬送装置の転倒の有無を判断する。例えば、図４に示したように、キャスク６の重心１３が架台７の一端の支点１５を通る鉛直線１６の外側に出ると転倒する。この境界の浮上り量を転倒条件Ｈ*とし、算出された浮上り量ｈと転倒条件Ｈ*とを比較し、ｈ＜Ｈ*であれば転倒しないと判断する。
【実施例２】
【００５１】
図１３に、本発明のエアパレット搬送装置の安全性評価方法の他の実施例の手順のフローチャートを示す。本実施例が、図３に示した実施例と異なる点は、時刻歴解析（Ｓ１０３ｂ）に代えて、簡易安全性評価（Ｓ１０５）を適用したことにある。この簡易安全性評価（Ｓ１０５）は、浮上状態の評価には適用せず、着床状態における簡易モデルを用いた安全性評価方法にのみ適用する。その他は、図３と同一であることから、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００５２】
図１３において、簡易安全性評価（Ｓ１０５）は、エアパレット搬送装置に外力が働いた状態における挙動現象を単純化したものである。この簡易安全性評価手法は、解析を用いた安全性評価よりも安全側の評価となり、計算コストを小さくすることが可能となる。
【００５３】
着床状態における挙動は、床面状態によりすべりが支配的になったり、ロッキング振動が支配的になったりと挙動が変化する。そこで、本実施例の簡易安全性評価（Ｓ１０５）においては、すべりに注目した評価と、ロッキング振動を伴う架台端部の浮上りに注目した評価を行う。
【００５４】
（１）着床状態における簡易すべり評価
図１４に、簡易安全性評価方法におけるすべり評価の考え方の一例を示す。すべり評価において、着床状態のすべりは剛体のすべりと考えられ、すべり量は摩擦抵抗が全く無い完全なすべり状態が最も大きくなる。この時のすべり量は、キャスク６と床面１２の相対変位であるが、キャスク６は完全にすべり変位が０なので、すべり量は床面１２の変位そのものである。一方、既往の知見により、キャスク着床状態におけるすべり挙動は、すべる方向に指向性を持つ傾向があることが確認されている。前述の完全なすべり状態におけるすべり量は両振幅になり、戻りのためにすべり量が相殺されてしまう。そこで、すべり量が累積する状態を表現するため、一方向のみすべる挙動として片側方向へは完全すべり状態で、逆方向へは固着状態となると仮定してすべり量を求める。
【００５５】
図１４（ａ）に示すように、床変位が増加する時は完全すべり状態になり、キャスク６は止まったままなので相対変位が増加する。そして、同図（ｂ）に示すように、床変位が減少する時は固着状態になり、キャスクは床と一緒に移動するので、相対変位は変化しない。計算方法としては、速度が正の時に床変位を加算するものと、速度が負の時に加算するものの２種類を求め、大きい方の加算結果を採用する。これが最も安全側のすべり評価となる。
【００５６】
実際のすべりは、キャスクに外力が働いたときに常に発生しているのではなく、キャスクの慣性力が静摩擦力を上回るときのみ滑る。床面に置かれた剛体の慣性力は、床面の加速度に質量をかけたものになるため、床面の加速度値からすべりの有無が分かる。つまり、「床加速度＞摩擦係数×重力加速度」の時にすべりを生じることになる。前述の床変位の加算において、計算対象の時間範囲をすべるときのみに限定することで、すべり量の評価値は実際の現象に近くなる。
【００５７】
（２）着床状態における簡易浮上り評価
着床状態の浮上りはロッキング振動が発生する時に大きく現れるので、剛体のロッキング振動の特性から簡易評価手法を導くことができる。まず、ロッキング振動について検討すべき周波数範囲について述べる。
【００５８】
図１５に、ロッキング等価周波数についての説明図の一例を示す。ロッキング振動数をｆとした場合、図１５のように、ある浮上り量ｈからの着床時間をtとして、このtを４倍した時間を１周期と仮定することで、ロッキング等価周波数ｆを求めることができる。したがってtとfは次式から求められる。同式において、θはキャスク６の傾き角、ａは傾き支点と重心位置との距離、αは（９０°−θ）、ｇは重力加速度である。
【００５９】
【数１】
0004644150.tif 000002
検討すべき周波数範囲は、転倒条件である浮上り量Ｈ*に対して十分小さい値とする。次に、ロッキング振動の応答値について、ロッキング振動時のキャスク６の振動特性がロッキング周波数と等しい固有振動数であると仮定すると、重心１３の応答値は応答スペクトルにより求められる。また、ロッキング周波数は応答値により変化するが、ロッキング周波数が取りうる範囲の固有振動数を対象に応答スペクトルの最大値を求めればロッキング振動の応答値は包絡される。
【００６０】
図１６に、キャスク６の重心と浮上がり量の関係図の一例を示す。図１５の考え方より、ロッキング振動による浮上り量ｈは、次の手順で算出することができる。まず、ロッキング周波数ｆが取りうる範囲の固有振動数を対象にした速度応答スペクトルから浮き上がりの最大速度ｖを求める。次に、最大速度による運動エネルギーが位置エネルギーに変換されると仮定して、重心の浮上り量ｈ０が次式により求められる。なお、ｇは重力加速度である。
【００６１】
【数２】
0004644150.tif 000003
そして、図１６に示すように、重心の浮上り量ｈ０が発生した時の架台端部の浮上り量ｈを算出し、転倒条件である浮上り量Ｈ*と比較することにより、転倒の有無を評価することができる。
【００６２】
以上の実施例１、２は、本発明の安全性評価方法を、放射性物質を貯蔵するキャスクの搬送及び貯蔵に係るエアパレット搬送装置に適用した例で説明したが、本発明はこれに限らず、一般の重量物を搬送及び貯蔵に係るエアパレット搬送装置に適用することができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】エアパレット搬送装置の一実施例の概要構成図である。
【図２】エアパレットの一実施例の断面図である。
【図３】本発明のエアパレット搬送装置の安全性評価方法の一実施例の手順を示すフローチャートである。
【図４】浮上状態におけるエアパレット搬送装置の簡易モデル設定の考え方を説明する図である。
【図５】浮上状態におけるエアパレット搬送装置の簡易モデルの一実施例を示す図である。
【図６】浮上状態におけるエアパレット搬送装置の接触部の簡易モデル設定の考え方を説明する図である。
【図７】着床状態におけるキャスクと架台の簡易モデルの一実施例を示す図である。
【図８】着床状態におけるキャスクと架台の振動パターンを説明する図である。
【図９】着床状態におけるキャスクと架台のすべり時の挙動を説明する図である。
【図１０】着床状態におけるキャスクと架台のすべりモデルに片側ギャップを設けた一例を示す図である。
【図１１】着床状態におけるキャスクと架台のすべりモデルに初期ギャップを設定することを説明する図である。
【図１２】着床状態におけるキャスクと架台のすべりモデルに初期ギャップを設けた一例を示す図である。
【図１３】着床状態における簡易安全性評価方法を適用したエアパレット搬送装置の安全性評価方法の一実施例の手順を示すフローチャートである。
【図１４】簡易安全性評価方法のすべり評価の考え方を説明する図である。
【図１５】簡易安全性評価方法のロッキング等価周波数についての説明図である。
【図１６】簡易安全性評価法のキャスクの重心と浮上り量の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…台車
２…エアホース
３…車輪
４…駆動装置
５…圧縮空気源
６…キャスク
７…架台
８…固定金具
９…エアバッグ
１０…空気層
【図１】
0004644150.tif 000004
【図２】
0004644150.tif 000005
【図３】
0004644150.tif 000006
【図４】
0004644150.tif 000007
【図５】
0004644150.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004644150.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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