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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862523
(24)【登録日】2021年4月2日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】衝撃低減構造及び発電プラント
(51)【国際特許分類】
E04H 9/14 20060101AFI20210412BHJP
E04H 5/02 20060101ALI20210412BHJP
E02D 29/05 20060101ALI20210412BHJP
G21C 13/00 20060101ALI20210412BHJP
【ＦＩ】
E04H9/14 Z
E04H5/02 E
E02D29/05 F
G21C13/00 700
【請求項の数】4
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2019-191909(P2019-191909)
(22)【出願日】2019年10月21日
(62)【分割の表示】特願2016-63870(P2016-63870)の分割
【原出願日】2016年3月28日
(65)【公開番号】特開2020-76304(P2020-76304A)
(43)【公開日】2020年5月21日
【審査請求日】2019年10月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】角 大詩
(72)【発明者】
【氏名】北田 明夫
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 翼
(72)【発明者】
【氏名】安田 俊一
【審査官】
土屋 保光
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−２５２８００（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−１２７０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２９７８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２４０４５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−０１６５４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−３３９８９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−３２３９６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００７／００２２６７８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０４Ｈ ９／１４
Ｅ０４Ｈ ５／０２
Ｅ０２Ｄ ２９／０５
Ｇ２１Ｃ ９／００，１３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体の衝突によって発生し地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減構造であって、
前記建築物の上方に設けられるとともに通常の土よりも密度が低い軽量土と、
前記軽量土の上面に設けられ、前記軽量土よりも剛性が高く、かつ前記衝撃力によって貫通しない厚さに設定された金属板と、
を備える衝撃低減構造。
前記建築物の上方に設けられるとともに通常の土よりも密度が低い軽量土と、
前記軽量土の上面に設けられ、前記軽量土よりも剛性が高く、かつ前記衝撃力によって貫通しない厚さに設定された金属板と、
を備える衝撃低減構造。
【請求項2】
物体の衝突によって発生し地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減構造であって、
前記建築物の上方に設けられるとともに通常の土よりも密度が低い軽量土と、
前記軽量土の上面に設けられ、前記軽量土よりも剛性が高い複数の金属板と、を備え、
複数の前記金属板の間のそれぞれに前記軽量土が積層されており、
複数の前記金属板の全てを合計した厚さは、前記衝撃力によって貫通しない厚さに設定されている衝撃低減構造。
前記建築物の上方に設けられるとともに通常の土よりも密度が低い軽量土と、
前記軽量土の上面に設けられ、前記軽量土よりも剛性が高い複数の金属板と、を備え、
複数の前記金属板の間のそれぞれに前記軽量土が積層されており、
複数の前記金属板の全てを合計した厚さは、前記衝撃力によって貫通しない厚さに設定されている衝撃低減構造。
【請求項3】
前記軽量土は、前記通常の土と発泡スチロールとを混合した混合土である請求項１または請求項２に記載の衝撃低減構造。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の衝撃低減構造を備える発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衝撃低減構造及び発電プラントに関するものである。
【背景技術】
【0002】
発電用原子炉が設置された工場又は事業所には、大型航空機等の外部飛来物等の衝突から防護する必要のある設備（以下「防護対象設備」という。）が設けられる。この設備の一例として、「特定重大事故等対処施設」がある。
【0003】
この防護対象設備は、重大事故に至るおそれがある事故又は重大事故に対処するための機能を有する施設をいい、故意による大型航空機の衝突その他のテロリズムにより炉心の著しい損傷が発生するおそれがある場合又は炉心の著しい損傷が発生した場合において、原子炉格納容器の破損による工場等外への放射性物質の異常な水準の放出を抑制するためのものである。防護対象設備は、ポンプ、フィルター、発電機、燃料タンク、緊急時制御室等で構成される大型施設である。
【0004】
防護対象設備は、（１）原子炉建屋への故意による大型航空機の衝突その他のテロリズムに対してその重大事故等に対処するために必要な機能が損なわれるおそれがないものであること、（２）原子炉格納容器の破損を防止するために必要な設備を有するものであること、（３）原子炉建屋への故意による大型航空機の衝突その他のテロリズムの発生後、発電用原子炉施設の外からの支援が受けられるまでの間、使用できるものであることが要求されている。
【0005】
なお、下記の特許文献１に記載された発明は、原子炉建屋において、外部飛来物からの衝撃に耐え、かつ安全機能及び健全性を維持しつつ、耐震性を向上させるため、建屋構造物と屋根構造物とが互いに分離構成されると共に、互いに独立した基礎構造部を備えることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１１−２５２８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
防護対象設備は、重大事故等に対処するために必要な機能が損なわれないように、原子炉建屋と同時に破損することを防ぐ必要がある。図２１に示すように、防護対象設備１０を地上に設置した場合、防護対象設備１０は、原子炉建屋３０と同一の直線上に位置するため、航空機等の飛来物１１が原子炉建屋３０に衝突した後、防護対象設備１０にも衝突して、必要な機能が損なわれる可能性が高い。
【0008】
そこで、図２２に示すように、防護対象設備１０を地下に設置することによって、防護対象設備１０に対して航空機等の飛来物１１が衝突することを回避することが考えられる。しかし、飛来物１１が地面に衝突したときに発生する衝撃力が防護対象設備１０に伝播する。そのため、防護対象設備１０に伝播した衝撃力によって、防護対象設備１０において重大事故等に対処するために必要な機能が損なわれないように対処しておく必要がある。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、地下に設置された建築物に対し、航空機等の物体の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減することが可能な衝撃低減構造及び発電プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の衝撃低減構造及び発電プラントは以下の手段を採用する。本発明の参考例に係る衝撃低減装置は、物体の衝突によって発生し、地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減装置であって、前記建築物の上方に設けられ、水が貯蔵されたプールを備える。
【0011】
この構成によれば、物体（例えば飛行機等の飛来物）が、地中に埋設された建築物に向かって衝突しようとする場合であっても、物体は、建築物に到達する前にプールに貯蔵された水に突入する。また、物体が水に突入したとき、水の粘性抵抗や浮力によって、物体が減速され、物体の衝突時の衝撃力を緩和できる。その結果、地中に埋設された建築物に対し、航空機等の物体の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減できる。
【0012】
本発明の参考例に係る衝撃低減装置は、物体の衝突によって発生し地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減装置であって、前記建築物の上方に設けられた板材と、一端部が前記建築物の上面に接続され、他端部が前記板材の下面に接続された、粘弾性特性を有する部材とを備える。
【0013】
この構成によれば、物体が地面に衝突したとき、衝突直後に発生する、力が大きく短い時間の衝撃力は、板材の質量による慣性力で吸収し、その後に発生する、力が小さく長い時間の衝撃力は、粘弾性特性を有する部材が発揮する減衰力で吸収する。これにより、地中に埋設された建築物に対し、航空機等の物体の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減できる。
【0014】
本発明の参考例に係る衝撃低減装置は、物体の衝突によって発生し地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減装置であって、前記建築物の上面に設けられ、減衰特性を有する材料を有するパネル材を備え、前記パネル材は、前記建築物の上面に対して斜めに設置される。
【0015】
この構成によれば、パネル材は、建築物の上面に対して斜めに設置されることから、パネル材において衝撃力が伝播する距離が長くなり、かつ、パネル材は、減衰特性を有する材料を有する。これにより、地中に埋設された建築物に対し、航空機等の物体の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減できる。
【0016】
本発明の参考例に係る発電プラントは、上述した衝撃低減装置を備える。
【0017】
本発明の参考例に係る衝撃低減構造は、物体の衝突によって発生し地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減構造であって、前記建築物の上方に設けられる軽量土と、前記軽量土の上面に設けられ、前記軽量土よりも高密度な土とを備える。
【0018】
この構成によれば、物体が地面に衝突したとき、軽量土よりも高密度な土によって物体が地中にめり込むことを防ぎ、軽量土が変形することによって、衝撃エネルギーを低減させる。また、衝撃によって発生する応力波は、高密度な土と軽量土の境界面で反射し、土を透過する応力波を低減できる。
【0019】
本発明に係る衝撃低減構造は、物体の衝突によって発生し地中に埋設された建築物へ伝播される衝撃力を低減する構成を有する衝撃低減構造であって、前記建築物の上方に設けられるとともに通常の土よりも密度が低い軽量土と、前記軽量土の上面に設けられ、前記軽量土よりも剛性が高く、かつ前記衝撃力によって貫通しない厚さに設定された金属板とを備える。
【0020】
この構成によれば、物体が地面に衝突したとき、軽量土よりも剛性が高い金属板によって物体が地中にめり込むことを防ぎ、軽量土が変形することによって、衝撃エネルギーを低減させる。また、衝撃によって発生する応力波は、高密度な土と軽量土の境界面で反射し、土を透過する応力波を低減できる。
【0021】
本発明に係る発電プラントは、上述した衝撃低減構造を備える。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、地下に設置された建築物に対し、航空機等の物体の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置を示す縦断面図である。
【図2】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置の第１変形例を示す縦断面図である。
【図3】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置の第２変形例を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置の第３変形例を示す縦断面図である。
【図5】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置の第４変形例を示す縦断面図である。
【図6】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置の第５変形例を示す縦断面図である。
【図7】本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置の第５変形例の壁部を示す平面図である。
【図8】本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置を示す縦断面図である。
【図9】防護対象設備に伝搬された衝撃力の時刻歴変化を示すグラフである。
【図10】本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置の第１変形例を示す縦断面図である。
【図11】本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置を示す横断面図及び変形後の側面図である。
【図12】本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置の第２変形例を示す縦断面図である。
【図13】本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置の第２変形例を示す斜視図である。
【図14】本発明の第３参考実施形態に係る衝撃低減装置を示す縦断面図である。
【図15】本発明の第３参考実施形態に係る衝撃低減装置を示す部分拡大縦断面図である。
【図16】本発明の第３参考実施形態に係る衝撃低減装置を示す部分拡大縦断面図である。
【図17】本発明の第３参考実施形態に係る衝撃低減装置の第１変形例を示す部分拡大縦断面図である。
【図18】加速度の時刻歴変化を示すグラフである。
【図19】本発明の第１実施形態に係る衝撃低減装置を示す縦断面図である。
【図20】本発明の第１実施形態に係る衝撃低減装置の第１変形例を示す縦断面図である。
【図21】原力炉建屋と地上に設けられた防護対象設備を示す側面図である。
【図22】原力炉建屋と地中に設けられた防護対象設備を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。［第１参考実施形態］
本発明の第１参考実施形態に係る衝撃低減装置１は、例えば、図１に示すように、大型航空機等の外部飛来物等の衝突から防護する必要のある設備（以下「防護対象設備１０」という。）に付随して設けられる。防護対象設備１０は、発電用原子炉が設置された原子炉建屋３０が建てられている工場又は事業所などの発電プラント３１に設置される。防護対象設備１０の一例として、「特定重大事故等対処施設」がある。この防護対象設備１０は、地下に設置されている。なお、発電用原子炉が設置された工場又は事業所は、発電プラントの一例であり、本発明に係る発電プラントは、発電用原子炉以外の発電設備が設置されたプラントでもよい。
【0025】
本参考実施形態に係る衝撃低減装置１は、航空機等の飛来物１１が衝突したときに発生し、地中に埋設された防護対象設備１０に対して伝播される衝撃力を低減することができる。
【0026】
衝撃低減装置１は、図１に示すように、内部に水が貯蔵されたプール５を有し、防護対象設備１０の上方に設けられる。プール５は、地中の防護対象設備１０に対し飛来物１１が衝突することを防止できる大きさや位置で設けられる。例えば、プール５は、防護対象設備１０へ向かう飛来物１１の飛来線上に設けられる。また、プール５は、防護対象設備１０の平面視形状をカバーするように、防護対象設備１０の平面視形状と同等か、平面視形状よりも広い面積を有する。なお、飛来物１１の飛来条件や衝突条件などを考慮して、必ずしも、プール５は、全ての部分が防護対象設備１０に向かう飛来線上に設けられなくてもよいし、防護対象設備１０の平面視形状よりも広い面積を有さなくてもよい。
【0027】
上述したプール５が設けられることによって、飛来物１１が防護対象設備１０に衝突しようとする場合にも、飛来物１１が防護対象設備１０に到達する前に、飛来物１１はプール５に貯蔵された水に突入する。飛来物１１が水に突入したとき、水の粘性抵抗や浮力によって、飛来物１１が減速され、飛来物１１の衝突時の衝撃力を緩和できる。その結果、地中に埋設された防護対象設備１０に対し、航空機等の飛来物１１の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減できる。そして、防護対象設備１０に入力される衝撃力を大きく減少させることができる。
【0028】
プール５に貯蔵された水は、速い速度で飛来してくる飛来物１１に対して、水の抵抗によって相対的に固くなることから、防護対象設備１０に対する防護壁として機能する。また、航空機のように容積に対する質量が小さい飛来物１１に対しては、プール５内の水によって、高い浮力が作用する。したがって、飛来物１１の突入方向を変更させたり、衝突時の衝撃力を吸収したりすることができ、防護効果が大きい。
【0029】
さらに、航空機のように燃料を含むエンジンを搭載している飛来物１１の衝突によって発生する火災に対し、プール５内の水が延焼を防止できる。また、発電用原子炉が設置される土地の地盤はそもそも強固であるため、防護対象設備１０を地下深く埋設することは、コストや工期が問題になる。一方、防護対象設備１０の上部にプール５を設けることで、埋設深さを浅くすることもでき、防護対象設備１０の建設にかかるコストや工期を低減できる。
【0030】
図２に示すように、プール５の内部において、水が貯蔵される部分には、例えば、板材が格子状に組み合わされた構造物６などが設置されてもよい。長周期の地震動などといった外力の入力によって、プール５でスロッシングが生じるおそれがあるが、構造物６が設置されることにより、スロッシングの発生を防止できる。なお、プール５でスロッシングを防止する構造物６は、通常用いられる技術を適用でき、格子状の構造物に限定されず、例えば多孔板などでもよい。
【0031】
プール５は、壁部７や底部８を有し、壁部７は、高さ方向で地中に全て埋め込まれてもよいし、一部分が地面から突出し、残りの部分が埋め込まれるように設けられてもよい。図３に示すように、壁部７の一部分が地面から突出するように、プール５が設置される場合、例えば、壁部７の外側にて、壁部７の突出した部分の最上部まで、盛土９が施されてもよい。これにより、プール５の側方に向かって飛来物１１が飛来してきた場合、防護対象設備１０までの地中部分の距離を長くすることができ、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力を更に低減できる。
【0032】
なお、壁部７の全てが埋め込まれるようにプール５が設置される場合でも、プール５に屋根等を設けて、その上部に盛土を施してもよい。この場合でも、防護対象設備１０までの地中部分の距離を長くすることができ、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力を低減できる。また、プール５の地面からの露出部分を隠蔽するため、金網等を設けた上に草木等を被せてもよい。これにより、地中に埋設された防護対象設備１０の位置が地上や上空から特定しづらくなる。
【0033】
また、図４に示すように、プール５の底部８には、緩衝材１２が全面にわたって敷き詰められてもよい。緩衝材１２は、例えば、多孔質を有する材料であり、ポリウレタンフォーム等の発泡合成樹脂、発泡金属（例えばセルメット（登録商標））などである。飛来物１１がプール５に衝突したとき、底部８に設けられた緩衝材１２が圧潰されて、発生する衝撃力が緩和される。
【0034】
プール５に貯蔵される水の容積は、飛来物１１の衝突時に、プール５に貯蔵された水が緩衝性能を適切に発揮できるように設定される。例えば、プール５に貯蔵される水の容積は、飛来物１１の飛来条件、緩衝すべき衝撃力の大きさなどに基づいて決定される。プール５の壁部７の内面には、図５に示すように、所定の水の容積を確保できる水深を表す目盛線１３が設けられてもよい。これにより、目盛線１３を目安にして、プール５において所定の水の容積が確保されているか否かを確認しやすくなる。したがって、プール５の容積確保に関する保安管理が容易になる。
【0035】
上述した参考実施形態において、壁部７は、全周にわたって、同じ材質で同じ厚さに形成されてもよいし、図６に示すように、壁部７の一部において、壁部７の他の部分に比べて破壊されやすい脆弱部１４が設けられてもよい。
【0036】
脆弱部１４は、図７に示すように、例えば、壁部７の他の部分に比べて板厚が薄く、飛来物１１の衝突時に他の部分よりも先に破壊されやすい構成を有している。これにより、飛来物１１がプール５に衝突したとき、壁部７のうち脆弱部１４がまず先に破壊される。その結果、水が破壊された脆弱部１４の部分から逃げるため、プール５で発生した衝撃力が拡散する。したがって、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力を更に低減できる。
【0037】
［第２参考実施形態］次に、本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置２について説明する。
本発明の第２参考実施形態に係る衝撃低減装置２は、航空機等の飛来物１１が地面に衝突したときに発生し、地中に埋設された防護対象設備１０に対して伝播される衝撃力を低減することができる。
【0038】
衝撃低減装置２は、図８に示すように、地中において、防護対象設備１０の上面に設置される。衝撃低減装置２は、例えば、鋼板などの金属製材料を有する台板１５と、台板１５を支持しつつ減衰性能を有するマウント１６などを備える。
【0039】
台板１５は、防護対象設備１０の平面視形状をカバーするように、防護対象設備１０の平面視形状と同等か、平面視形状よりも広い面積を有する。台板１５は、所定値以上の質量を有することが望ましく、所定値は、例えば、衝突する物体の質量の10倍である。
【0040】
マウント１６は、ゴム、合成樹脂などの粘弾性特性を有する材料からなる。マウント１６は、一端部が防護対象設備１０の上面に接続され、他端部が台板１５の下面に接続される。
【0041】
台板１５及びマウント１６を有する衝撃低減装置２は、固有振動数が2Hz以下であることが望ましい。
【0042】
衝撃低減装置２は、上述した構成を有することによって、図９に示すように、航空機等の飛来物１１が地面に衝突したとき、衝突直後に発生する、力が大きく短い時間の衝撃力を、台板１５の質量による慣性力で吸収し、その後に発生する、力が小さく長い時間の衝撃力を、マウント１６の粘弾性特性を有する材料により減衰させる。これにより、地中に埋設された防護対象設備１０に対し、航空機等の飛来物１１の衝突によって発生した衝撃力の伝播を低減できる。その結果、防護対象設備１０の健全性が維持されやすくなる。
【0043】
台板１５が衝突する物体の質量の10倍以上の質量を有することで、大きい衝撃力が台板１５に作用した際に、慣性力効果が発揮される。また、台板１５及びマウント１６を有する衝撃低減装置２の固有振動数が2Hz以下であることで、動的応答倍率の観点から、高い周波数の衝撃力が伝播されない。
【0044】
なお、台板１５は、金属製材料の単一素材で形成されてもよいし、図１０に示すように、２枚の金属製の板材１７と、２枚の板材１７の間に挟まれた緩衝材１８とを有する構成でもよい。緩衝材１８は、例えば、多孔質を有する材料であり、ポリウレタンフォーム等の発泡合成樹脂、発泡金属（例えばセルメット（登録商標））などである。緩衝材１８を金属製ではなく合成樹脂製にすれば、腐食による性能劣化を防止できる。
【0045】
衝撃力が台板１５に伝播されたとき、２枚の板材１７の間に挟まれた緩衝材１８が圧潰されて、衝撃エネルギーが吸収され、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力が緩和される。また、緩衝材１８によって力が分散されるため、衝撃低減装置２の局所的な破壊を防止できる。
【0046】
このように２枚の板材１７の間に挟まれた緩衝材１８を有する構成とすることによって、緩衝材１８の緩衝効果で、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力が緩和され、防護対象設備１０の健全性が維持されやすくなる。
【0047】
また、上述した台板１５において、緩衝材１８の代わりに、図１２及び図１３に示すように、複数本の金属製の管材１９が設けられてもよい。管材１９は、例えば鋼管、アルミ管等であり、軸方向が鉛直方向に対して平行に設けられる。管材１９は、外部からの衝撃力によって圧潰可能な強度及び構造を有する。この場合も、衝撃力が台板１５に伝播されたとき、２枚の板材１７の間に挟まれた管材１９が圧潰されて、衝撃エネルギーが吸収され、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力が緩和される。また、管材１９によって力が分散されるため、衝撃低減装置２の局所的な破壊を防止できる。
【0048】
マウント１６は、台板１５の上面と防護対象設備１０の上面の間で複数本設置される。マウント１６の本数は、台板１５の質量を支持できるように、各マウント１６の強度との関係で決定される。マウント１６は、図１１（ａ）に示すように、台板１５に対して全面に均等に配置されてもよいし、図１１（ｃ）に示すように、台板１５の隅部のみ、又は、図１１（ｅ）に示すように、各辺に沿った部分のみ配置されてもよい。
【0049】
マウント１６が均等に配置されている場合、衝撃力が伝播されたときの台板１５の形状は、図１１（ｂ）に示すように、平板のままである。一方、マウント１６が台板１５の隅部のみ、又は、各辺に沿った部分のみ配置されている場合、図１１（ｄ）及び図１１（ｆ）に示すように、衝撃力が台板１５に伝播されたとき、台板１５は、マウント１６に支持されていない部分が衝撃力の入力側とは反対側に撓む。そして、台板１５の曲げ変形によって、衝撃エネルギーを吸収でき、かつ、衝撃力を減衰させることができる。
【0050】
［第３参考実施形態］次に、本発明の第３参考実施形態に係る衝撃低減装置３について説明する。
本発明の第３参考実施形態に係る衝撃低減装置３は、航空機等の飛来物１１が地面に衝突したときに発生し、地中に埋設された防護対象設備１０に対して伝播される衝撃力を低減することができる。
【0051】
衝撃低減装置３は、図１４に示すように、地中において、防護対象設備１０の上面に設置される。衝撃低減装置３は、減衰特性を有する材料を有するパネル材２１から構成される屋根２０を備える。
【0052】
パネル材２１は、例えば、高減衰能材料、制振合金、複合材などの高減衰性能を有する材料である。ここで、高減衰性能とは、例えば、鋼材などの一般的な構造用材料に比べて、短時間で加速度の振幅を減衰する特性をいう。パネル材２１に高減衰性能を有する材料が用いられることで、防護対象設備１０に伝播される衝撃力を、減衰によって低減できる。図１８に示すグラフでは、鋼材に比べて高減衰性能を有する材料の減衰特性が高い例を示している。
【0053】
パネル材２１は、平板状の板材でもよいし、波板状の板材でもよい。また、パネル材２１は、単一の素材で形成されてもよいし、複数の素材が組み合わされて構成されてもよい。
【0054】
パネル材２１は、防護対象設備１０の水平な上面に対して、斜めに設置される。すなわち、パネル材２１は、鉛直方向に対しても角度を有して配置される。パネル材２１は、複数枚が組み合わされて、例えば、山型、波型などに構成される。
【0055】
パネル材２１は、上述した構成を有することによって、パネル材が鉛直方向に対して平行に設けられる場合に比べて、上端から防護対象設備１０の上面までの力の伝播長さが長くなる（図１５参照）。これにより、防護対象設備１０に伝播される衝撃力を、減衰によって低減できる。
【0056】
また、斜めに設置されたパネル材２１の上面において、板面が水平方向に設置されたパネル材２２が設けられてもよい。パネル材２２は、パネル材２１と同様に、高減衰性能を有する材料である。また、パネル材２２は、平板状の板材でもよいし、波板状の板材でもよい。また、パネル材２２は、単一の素材で形成されてもよいし、複数の素材が組み合わされて構成されてもよい。
【0057】
パネル材２２は、衝撃力が入力されたとき、図１６に示すように、パネル材２１によって支持されていない部分が、衝撃力の入力側とは反対側に撓む。そして、パネル材２２の曲げ変形によって、衝撃エネルギーを吸収でき、かつ、衝撃力を減衰させることができる。また、斜めに設置されたパネル材２１についても、鉛直方向に作用する衝撃力に対する剛性が小さいことから、パネル材２１が曲げ変形し、衝撃エネルギーを吸収でき、かつ、衝撃力を減衰させることができる。
【0058】
上述した構成において、図１７に示すように、パネル材２１，２２の下面と防護対象設備１０の上面との間に緩衝材２３が設けられてもよい。緩衝材２３は、例えば、多孔質を有する材料であり、ポリウレタンフォーム等の発泡合成樹脂、発泡金属（例えばセルメット（登録商標））などである。緩衝材２３を金属製ではなく合成樹脂製にすれば、腐食による性能劣化を防止できる。
【0059】
衝撃力がパネル材２１，２２に伝播されたとき、パネル材２１，２２の下面に配置された緩衝材２３が圧潰されて、衝撃エネルギーが吸収され、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力が緩和される。また、緩衝材２３によって力が分散されるため、衝撃低減装置３の局所的な破壊を防止できる。
【0060】
緩衝材２３の圧縮強度は、衝撃低減装置３よりも上方に位置する土の質量に耐えられる強度、すなわちρ×ｈ以上とする。ここで、ρ：土の密度、ｈ：衝撃低減装置３の埋設深さ（図１４参照）である。これにより、緩衝材２３は、衝撃力が伝播されない通常時において変形せず、衝撃力が伝播されたときのみ変形が生じる。
【0061】
また、水平に配置されたパネル材２２の曲げ剛性は、緩衝材２３の圧縮強度以下とする。これにより、パネル材２２は、緩衝材２３よりも変形されやすく、緩衝材２３がパネル材２２の変形によって生じる力を吸収する。したがって、緩衝材２３の緩衝効果で、衝撃エネルギーを吸収でき、かつ、衝撃力を減衰させることができる。
【0062】
［第１実施形態］次に、本発明の第１実施形態に係る衝撃低減構造４について説明する。
本発明の第１実施形態に係る衝撃低減構造４は、航空機等の飛来物１１が地面に衝突したときに発生し、地中に埋設された防護対象設備１０に対して伝播される衝撃力を低減することができる。
【0063】
衝撃低減構造４は、図１９に示すように、防護対象設備１０の上方に設けられる軽量土２４と、軽量土２４の上面に設けられ、軽量土２４よりも高密度な土２５などを備える。
【0064】
軽量土２４は、通常の土よりも密度が低い物質であり、例えば、ＥＰＳ破砕片混合土（ＥＰＳ：Expanded Poly Styrol（ビーズ法発泡スチロール））などである。ＥＰＳ破砕片は、廃棄された発泡スチロールが破砕機によって破砕されたものであり、このＥＰＳ破砕片が通常の土と混合されたものがＥＰＳ破砕片混合土である。軽量土２４は、通常の土に比べて潰れやすく、緩衝効果が高い。その結果、軽量土２４は、飛来物１１の衝突時に発生する衝撃エネルギーを低減させる。
【0065】
軽量土２４は、地下に位置する防護対象設備１０を囲むように配置される。すなわち、軽量土２４は、防護対象設備１０の最下部から最上部よりも高い位置まで配置される。防護対象設備１０の最下部よりも深い位置にある土は、軽量土２４よりも密度が高い。軽量土２４の上面は、例えば水平な面である。なお、軽量土２４は、防護対象設備１０の側方に配置されてもよいし、必ずしも側方に配置されなくてもよい。
【0066】
土２５は、例えば、通常の土を押し固めて密度を高めたもの、又は、岩石混合土などである。土２５は、軽量土２４の上面に層状に配置される。土２５は、地上面まで配置される。
【0067】
軽量土２４が単体で使用された場合、飛来物１１が衝突した際、局所的な大変形が発生し、衝撃力は、軽量土２４によってほとんど低減されないまま、防護対象設備１０に伝播されてしまう。これに対し、土２５が、軽量土２４の上面に層状に配置されることで、土２５に対して飛来物１１が衝突したとき、力が分散される。また、軽量土２４よりも高密度な土２５によって飛来物１１が地中にめり込むことを防ぎ、衝撃低減構造４の局所的な変形を防止できる。
【0068】
軽量土２４と土２５は、それぞれ１層ずつ配置されてもよいし、図１９に示すように、２層以上交互に配置されてもよい。複数層からなる場合、土２５の上面に軽量土２４が配置される層があり、土２５と軽量土２４の境界面で、衝撃によって発生する応力波が反射し、土２５を透過する応力波を低減できる。したがって、防護対象設備１０に向かって伝播される衝撃力を低減できる。層数が２層以上とされることで、境界面が増えるため、衝撃力の低減効果を増加させることができる。
【0069】
上述した実施形態では、軽量土２４と土２５が積層される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、軽量土２４の局所的な大変形を抑制できればよく、図２０に示すように、土２５の代わりに金属板２６、例えば鋼板などが配置されてもよい。金属板２６の厚さは、飛来物１１が衝突したときに発生する衝撃力によって貫通しないような厚さに設定される。
【0070】
なお、金属板２６と軽量土２４は、図２０に示すように、複数層配置されてもよい。この場合、全ての金属板を合計した厚さが、飛来物１１が衝突したときに発生する衝撃力によって貫通しないような厚さに設定される。
【0071】
金属板２６が用いられる場合、土２５よりも剛性を高く設定することができ、その場合、飛来物１１のめり込み深さを浅くすることができる。その結果、飛来物１１から防護対象設備１０までの距離が長くなるため、減衰効果を増加させることができる。
【0072】
上述した実施形態及び変形例によれば、防護対象設備１０が、軽量土２４と土２５又は金属板２６が積層された衝撃低減構造４によって埋没されるため、飛来物１１の衝突時に発生し、防護対象設備１０へ伝播される衝撃力を低減させる。その結果、防護対象設備１０の健全性が維持される。
【0073】
なお、第１参考実施形態から第３参考実施形態、及び第１実施形態では、防護対象設備１０に付随して設けられる衝撃低減装置１，２，３及び衝撃低減構造４について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、本発明に係る衝撃低減装置及び衝撃低減構造は、地下に埋設された建築物全般に適用可能であり、特に、高度な安全性を確保する必要がある建築物への適用に適している。本発明に係る衝撃低減装置及び衝撃低減構造は、発電プラントに設置された建築物のうち防護対象設備１０以外の建築物に設けられてもよいし、発電プラント以外で設置された建築物に設けられてもよい。
【符号の説明】
【0074】
１ ：衝撃低減装置２ ：衝撃低減装置
３ ：衝撃低減装置
４ ：衝撃低減構造
５ ：プール
６ ：構造物
７ ：壁部
８ ：底部
９ ：盛土
１０ ：防護対象設備
１１ ：飛来物
１２ ：緩衝材
１３ ：目盛線
１４ ：脆弱部
１５ ：台板
１６ ：マウント
１７ ：板材
１８ ：緩衝材
１９ ：管材
２０ ：屋根
２１ ：パネル材
２２ ：パネル材
２３ ：緩衝材
２４ ：軽量土
２５ ：土
２６ ：金属板
３０ ：原子炉建屋
３１ ：発電プラント