(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高所より落下された放射能汚染廃棄物を収納する収納容器であって、上部に開口を有すると共に内部に落下放射能汚染廃棄物を収納する内筒容器と、上部に開口を有し、該内筒容器を上下動自在に内装する外筒容器と、該内筒容器と該外筒容器との間に配置された、水又はほう酸水又は重水のいずれか、若しくはこれらのいずれかを含む油脂類又はアルコール類、又は粘性を有するシリコーン樹脂である緩衝材とからなり、上記内筒容器の底部に円筒を垂設して、該内筒容器を上記緩衝材に浮かべた際に該円筒内部に空気溜を形成するようにしたことを特徴とする放射能汚染廃棄物収納容器。
【請求項２】
請求項１において、上記内筒容器の底部に垂設してなる円筒の下端部に内向フランジを周設してなることを特徴とする放射能汚染廃棄物収納容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば放射性廃棄物の収納保管する放射能汚染廃棄物収納容器に関する。
【０００２】
【背景技術】
例えば軽水炉原子力発電所等で使用済の放射性廃棄物である燃料集合体等は裁断機で所定の大きさに裁断して収納容器内に保存されている。
この廃棄物の裁断処理は放射能含有量が高いので、外部から遮蔽された施設内で遠隔操作等により行われており、廃棄物である燃料集合体は裁断機により裁断された後、下方に配された収納容器内に落下し、その後プール等に収納容器毎保存されている。
【０００３】
この従来の放射性廃棄物収納容器の一例を図８に示す。
図８に示すように、従来の放射性廃棄物収納容器（以下「収納容器」という）０１は、再処理施設で裁断された原子力燃料集合体（エンドピース（上部又は下部ノズル）とハル（燃料被覆管））の放射能汚染廃棄物０２を収納するために、上部に各々開口を有する内筒容器０３と外筒容器０４との二重構造としてなり、所定高さにおいて適宜裁断された集合体０２が内筒容器０３内に所定容量となるまで落下させ、その後密閉し、保存している。
この収納容器０１は外筒容器０４の上部に設けた吊り金具０５により、吊り下げられているので、落下の衝撃を緩和して内筒容器の保護を図るために、金属製の緩衝材０６が底部との間に一定の隙間を有しつつ配されている。
【０００４】
図９はその緩衝材０６の構造である。図９に示すように、緩衝材０６は格子状（ハニカム状）に形成されており、その材質を軟鋼等としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の緩衝材０６は金属製の緩衝材であるので、金属同志の衝突となる結果、発生する衝撃力の緩和の程度が少なく、しかも収納容器は吊り下げられているので、その支持が容易ではないという問題がある。
例えば支持機構の許容重量が５トン以内の場合とすると、金属同志の衝撃では4.５〜５トン近傍となるような場合があり、この衝撃の緩和が望まれている。
【０００６】
また、廃棄物である集合体０２が小さい場合には、緩衝材０６の格子状内を通過するが、放射性廃棄物が緩衝材の下方側の内部容器内に充填されると、該廃棄物の取り出しの際に、該廃棄物が格子状の緩衝材０６に引っ掛かり、完全に排出することが困難となるという問題がある。
このため、内筒容器０３を切断する必要が生じるが、このような場合には、内筒容器の再利用が図れないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、放射性廃棄物の収納保管するに際し、落下時の衝撃を緩和することができる放射能汚染廃棄物収納容器を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の［請求項１］の発明は、高所より落下された放射能汚染廃棄物を収納する収納容器であって、上部に開口を有すると共に内部に落下放射能汚染廃棄物を収納する内筒容器と、上部に開口を有し、該内筒容器を上下動自在に内装する外筒容器と、該内筒容器と該外筒容器との間に配置された、水又はほう酸水又は重水のいずれか、若しくはこれらのいずれかを含む油脂類又はアルコール類、又は粘性を有するシリコーン樹脂である緩衝材とからなり、上記内筒容器の底部に円筒を垂設して、該内筒容器を上記緩衝材に浮かべた際に該円筒内部に空気溜を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記内筒容器の底部に垂設してなる円筒の下端部に内向フランジを周設してなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１に第１の実施の形態にかかる収納容器の概略図を示す。
図１に示すように、本実施の形態にかかる収納容器は、高所より落下された放射能汚染廃棄物１１を収納する収納容器１０であって、上部が開口され、内部に落下放射能汚染廃棄物（以下「廃棄物」という）１１を収納する内筒容器１２と、上部が開口され、上記内筒容器１２を上下動自在に内装支持すると共に、容器内底部に緩衝材１３である水を配してなる外筒容器１４とからなり、緩衝材１３の上に内筒容器１２が浮かんでいるようにしている。なお、図中、符号１５は吊り金具、１６はガイドを各々図示する。
【００１５】
また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記内筒容器１２の周囲には鉛直軸方向に所定間隔を有してガイド１７が沿設してなり、外筒容器１４に設けたガイド溝１８内を、内筒容器１２と外筒容器１４との間に一定の隙間Ｓを有しつつ上下動自在としている。これにより、廃棄物１１の落下時の衝突によっても内装容器１２が振れないようにしている。
本実施の形態は外筒容器内に配される緩衝材１３としては水としているが、落下物である廃棄物１１の落下による衝撃を吸収するようにしている。
【００１６】
ここで、本発明では緩衝材１３は水に限定されるものではなく、水以外の流動状の緩衝材としては、例えばほう酸水等の水溶液又は重水のいずれか、若しくはこれらのいずれかを含む油脂類又はアルコール類、又は粘性を有するシリコーン樹脂等を用いることができる。一方、流動体以外の緩衝材として、固体状の緩衝材があり、例えばゴム，合成樹脂，スポンジ等の弾性部材を例示することができる。
なお、本発明で緩衝材１３としては、特に水を用いるのが好ましい。これは、廃棄物を容器内において保管した後、一定期間経過後に放射能が低下したのち、廃棄物の減容を図るために、廃棄物を取り出し、その後収納容器を再利用する場合に、他の緩衝材よりも水の方が放射能の汚染処理が容易であるからである。
【００１７】
この緩衝材１３の緩衝作用により、所定高さ（例えば１０〜２０ｍ）から落下する廃棄物１１の衝撃を吸収することができる。
【００１８】
すなわち、図１（Ｂ）に示すように、落下物である汚染物１１が落下する際、外筒容器１４の内部に設けた水の緩衝作用が働き、内筒容器１２と外筒容器１４との間に介在する緩衝材１３としての水が上昇し、廃棄物１１の内筒容器１２内での衝突の衝撃を吸収するようにしている。
【００１９】
［第２の実施の形態］
図３に第２の実施の形態にかかる収納容器の概略図を示す。
図３に示すように、本実施の形態にかかる収納容器は、高所より落下された放射能汚染廃棄物１１を収納する収納容器１０であって、上部が開口され、内部に落下放射能汚染廃棄物１１を収納する内筒容器１２と、上部が開口され、上記内筒容器１２を上下動自在に支持すると共に、容器内底部に水等の流動体の緩衝材１３を配してなる外筒容器１４とからなり、上記内筒容器１２の下面側に円筒２１を一体に配設し、内筒容器１２が外筒容器１４内の水等の緩衝材１３に浮かべた際に、円筒２１内に空気を抱き込み又は空気を外部から導入してなる空気溜である空気槽２２を形成してなるものである。
なお、図中、符号１５は吊り金具、１６はガイドを各々図示する。
以下、本実施の形態では緩衝材１３として水を用いた場合について説明する。
【００２０】
本実施の形態では、上記空気槽２２を介在させることにより、第１の実施の形態に較べて空気槽２２のクッション効果が働き、水１３の衝撃吸収作用との相乗効果により、落下する廃棄物１１の衝撃吸収効果を高めている。
【００２１】
この相乗効果を図４及び図５を用いて説明する。
図４は第１の実施の形態にかかる収納容器を示し、水に浮力のみの衝撃力Ｆ1 は下記式(1) のようになる。
【００２２】
Ｆ1 ＝Ａ0 ρｃｖ0     …(1)
ここで、
Ｆ1 ＝衝撃力
Ａ0 ＝内筒容器の断面積
ρ＝水の密度＝１×１０-10kgs2/mm4 
ｃ＝水の音速＝１５００ｍ／ｓ
ｖ0 ＝内筒容器の初速度
である。
この衝撃力は金属同志の衝撃よりも小さいが、水は非圧縮流体であるので、いわゆるウォーターハンマー効果が発生することになる。
【００２３】
そこで、本実施の形態のように、水１３と内筒容器１２との間に圧縮流体である空気槽２２を介在させることで、上記ウォーターハンマー効果を緩和することができる。
【００２４】
図５は第２の実施の形態にかかる収納容器を示し、図５（Ａ）は初期状態であり、内筒容器１２は外筒容器内１４へ挿入されており、水１３に接する前の状態を示している。
図５（Ｂ）は内筒容器１２を水１３に浮かせた状態であり、内筒容器１２の自重により円筒２１の下端部は水の中に沈むが、外部から積極的に空気を送り込むことで、空気溜である空気槽２２の容量を適宜設定している。
図５（Ｃ）は内筒容器１２内に廃棄物１１が落下して衝突した状態である。
なお、空気槽２２の長さＬ0 は内筒容器１２が水内に沈んだときに水が入り込み、空気槽２を押しつぶさないような長さである。
このような水１３の浮力と空気槽２２との相乗効果による衝撃力Ｆ2 は下記式(2) のようになる。
【００２５】
【数１】
0003977973.tif 000002
【００２６】
ここで、
Ｆ2 ＝衝撃力、
ｋ（空気のバネ定数）＝ρｇＡ0 （１＋（Ａ0 ／Ａ））
Ｍ＝落下物（廃棄物１１）の質量
ｍ＝内筒容器の等価質量＝ｍ0 ＋１／３ρＡ0 δ
［ｍ0 ：内筒容器の質量、δ：水のギャップ］
ｖ0 ＝内筒容器の初速度＝ｖ0 ／｛１＋（ｍ／Ｍ）｝
ρ＝水の密度＝１×１０-10kgs2/mm4 
ｇ＝重力加速度
Ａ0 ＝内筒容器の断面積
Ａ＝隙間ｓの断面積
Ｖ0 ＝落下物（廃棄物１１）の初速度
である。
【００２７】
水１３のみの衝撃力Ｆ1 と水１３と空気槽２２との衝撃力Ｆ2 との比は、下記式(3) のようになる。
【００２８】
【数２】
0003977973.tif 000003
【００２９】
ここで、
Ｃ＝水の音速＝１５００ｍ／ｓ＝１５００×１０3 ｍｍ／ｓ
Ｗ＝内筒容器１２の重量＝２００ｋｇ
ｗ＝廃棄物１１の重量＝１５ｋｇ
Ａ0 ＝内筒容器１１の断面積＝π／４（１０3 ）2 ｍｍ2 
ρ＝水の密度＝１×１０-10 ｋｇｓ2/ｍｍ4 
とした。
【００３０】
したがって、空気の圧縮性を利用することは有効であり、非圧縮流体の水と圧縮流体の空気とを併用することによる相乗効果が奏されることが確認された。
【００３１】
［第３の実施の形態］
図６に第３の実施の形態にかかる収納容器の概略図を示す。
図６に示すように、本実施の形態にかかる収納容器は、高所より落下された放射能汚染廃棄物１１を収納する収納容器１０であって、上部が開口され、内部に落下放射能汚染廃棄物１１を収納する内筒容器１２と、上部が開口され、上記内筒容器１２を上下動自在に支持すると共に、容器内底部に緩衝材１３を配してなる外筒容器１４とからなり、上記内筒容器１２の下面側に内向フランジ２３を形成した円筒２１を一体に配設し、内筒容器１２が外筒容器１４内の水に浮かべた際に、円筒２１内に空気を抱き込み又は空気を外部から導入して空気槽２２を形成してなるものである。
【００３２】
内向フランジ２３が形成してなるので、廃棄物１１の衝突があった場合でも、内包された空気槽２２からの空気が外部へ漏れ出すことを防止することができる。
なお、フランジ２３の形成は内包空気が漏れ出ないような長さであれば特に限定されるものではない。
【００３３】
図７に放射性廃棄物の落下衝撃試験で得た本実施の形態にかかる収納容器に生じる衝撃荷重の応答波形である衝撃荷重値と時間との関係図を示す。
図７に示すように、本実施の形態では、衝撃荷重はＦ＝４トン以下に収まっており、衝撃構造の効果が発揮されていることを確認することができた。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の［請求項１］の発明によれば、高所より落下された放射能汚染廃棄物を収納する収納容器であって、上部に開口を有すると共に内部に落下放射能汚染廃棄物を収納する内筒容器と、上部に開口を有し、該内筒容器を上下動自在に内装する外筒容器と、該内筒容器と該外筒容器との間に配置された、水又はほう酸水又は重水のいずれか、若しくはこれらのいずれかを含む油脂類又はアルコール類、又は粘性を有するシリコーン樹脂である緩衝材とからなり、上記内筒容器の底部に円筒を垂設して、該内筒容器を上記緩衝材に浮かべた際に該円筒内部に空気溜を形成するようにしたので、緩衝材の緩衝作用により、廃棄物が落下した際の内筒容器衝撃を吸収することができる。また、落下する廃棄物の衝撃吸収が可能となる。さらに、空気溜のクッション効果が働き、水の衝撃吸収作用との相乗効果により、落下する廃棄物の衝撃吸収効果をより向上させている。
【００３８】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記内筒容器の底部に垂設してなる円筒の下端部に内向フランジを周設してなるので、内包された空気の流出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる収納容器の概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる収納容器の概略図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる収納容器の概略図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる収納容器の衝撃吸収原理図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる収納容器の衝撃吸収原理図である。
【図６】第３の実施の形態にかかる収納容器の概略図である。
【図７】第３の実施の形態にかかる収納容器の衝撃吸収荷重を示す図である。
【図８】従来技術にかかる収納容器の概略図である。
【図９】従来技術にかかる緩衝材の概略図である。
【符号の説明】
１０  収納容器
１１  落下放射能汚染廃棄物
１２  内筒容器
１３  緩衝材
１４  外筒容器
１５  吊り金具
１６  ガイド
１７  ガイド
１８  ガイド溝
２１  円筒
２２  空気槽
２３  フランジ
【図１】
0003977973.tif 000004
【図２】
0003977973.tif 000005
【図３】
0003977973.tif 000006
【図４】
0003977973.tif 000007
【図５】
0003977973.tif 000008
【図６】
0003977973.tif 000009
【図７】
0003977973.tif 000010
【図８】
0003977973.tif 000011
【図９】
0003977973.tif 000012