特開 2024-67900 緩衝材の劣化判定方法および緩衝体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067900

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】緩衝材の劣化判定方法および緩衝体

(51)【国際特許分類】

   G21F 5/08 20060101AFI20240510BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20240510BHJP

   G21C 19/32 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

G21F5/08

G21F9/36 501J

G21C19/32 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178308

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】須田 康晴

(72)【発明者】

【氏名】加福 秀考

(72)【発明者】

【氏名】田中 峻介

(72)【発明者】

【氏名】北田 明夫

(72)【発明者】

【氏名】三井 宏暉

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 佳代

(72)【発明者】

【氏名】中河 良太

(57)【要約】

【課題】緩衝材の劣化判定方法および緩衝体において、緩衝材の劣化判定精度の向上を図る。
【解決手段】放射性物質収納容器の緩衝体に設けられる緩衝材の劣化判定方法であって、緩衝材の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成するステップと、緩衝材の状態量の検出値を取得するステップと、検出値と劣化判定マップを用いて緩衝材の劣化度合を判定するステップと、を有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性物質収納容器の緩衝体に設けられる緩衝材の劣化判定方法であって、
前記緩衝材の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成するステップと、
前記緩衝材の状態量の検出値を取得するステップと、
前記検出値と前記劣化判定マップを用いて前記緩衝材の劣化度合を判定するステップと、
を有する緩衝材の劣化判定方法。

【請求項2】

前記緩衝材の劣化度合は、前記緩衝材の圧縮強度の低下度合である、
請求項１に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項3】

前記劣化判定マップは、前記緩衝材の状態量に対する前記判定値としての前記緩衝材の圧縮強度を表すものであり、前記劣化判定マップを用いて前記検出値に対する前記緩衝材の圧縮強度を求め、求めた圧縮強度に基づいて劣化度合を判定する、
請求項２に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項4】

前記劣化判定マップは、前記緩衝材に残留するガス残留量に対する前記緩衝材の圧縮強度であり、前記検出値は、前記緩衝材に残留するガス残留量であり、前記ガス残留量の検出値と前記劣化判定マップとを用いて前記緩衝材の劣化度合を判定する、
請求項３に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項5】

前記ガス残留量は、前記緩衝材を熱質量重量分析処理したときに発生する全てのガスの発生量、または、特定のガスの発生量である、
請求項４に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項6】

前記劣化判定マップは、前記緩衝材における変色量に対する前記緩衝材の圧縮強度であり、前記検出値は、前記緩衝材における変色量であり、前記変色量の検出値と前記劣化判定マップとを用いて前記緩衝材の劣化度合を判定する、
請求項３に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項7】

前記変色量は、前記緩衝材における表面の色差である、
請求項６に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項8】

前記劣化判定マップは、前記緩衝材における酸濃度に対する前記緩衝材の圧縮強度であり、前記検出値は、前記緩衝材における酸濃度であり、前記酸濃度の検出値と前記劣化判定マップとを用いて前記緩衝材の劣化度合を判定する、
請求項３に記載の緩衝材の劣化判定方法。

【請求項9】

中空形状をなして放射性物質収納容器の外側に設けられる支持部材と、
前記支持部材の内部に配置されて変形することで衝撃を吸収する緩衝材と、
前記支持部材に設けられて外部から前記緩衝材を観測可能な観測窓と、
を備える緩衝体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、放射性物質収納容器を保護する緩衝体に設けられる緩衝材の劣化判定方法および緩衝体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子力施設にて、原子炉などで発生した使用済燃料などの放射性廃棄物は、放射性物質収納容器に収納され、貯蔵施設や再処理施設などに輸送され、貯蔵または再処理される。放射性物質収納容器は、上部が開口した底付きの円筒形状をなす胴部と、胴部の上部に固定されて開口を閉止する蓋部とから構成される。そして、放射性物質収納容器は、軸方向の端部に緩衝体が設けられる。緩衝体は、放射性物質収納容器が落下、転倒、または、衝突したときに変形することで衝撃を吸収する。

【0003】

緩衝体は、支持部材の内部に緩衝材が配置されて構成される。緩衝材は、使用する材料や使用環境によっては、長期間の使用により劣化することから、緩衝材の劣化状態を監視することが好ましい。緩衝材の劣化状態を監視する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１１６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許文献１では、緩衝材と経年劣化の性質が同等の材料からなる劣化監視部材を放射性物質収納容器の周囲に配置している。ところが、緩衝体は、支持部材の内部に緩衝材が密封状態で配置されて構成され、放射性物質収納が配置される環境が異なることから、緩衝材の劣化判定に影響をおよぼす可能性がある。

【0006】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、緩衝材の劣化判定精度の向上を図る緩衝材の劣化判定方法および緩衝体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】

【0007】

上記の目的を達成するための本開示の緩衝材の劣化判定方法は、放射性物質収納容器の緩衝体に設けられる緩衝材の劣化判定方法であって、前記緩衝材の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成するステップと、前記緩衝材の状態量の検出値を取得するステップと、前記検出値と前記劣化判定マップを用いて前記緩衝材の劣化度合を判定するステップと、を有する。

【0008】

また、本開示の緩衝体は、中空形状をなして放射性物質収納容器の外側に設けられる支持部材と、前記支持部材の内部に配置されて変形することで衝撃を吸収する緩衝材と、前記支持部材に設けられて外部から前記緩衝材を観測可能な観測窓と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の緩衝材の劣化判定方法および緩衝体によれば、緩衝材の劣化判定精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、放射性物質収納容器の一部を破断した斜視図である。

【図2】図２は、緩衝体が装着された放射性物質収納容器を表す平面図である。

【図3】図３は、緩衝体が装着された放射性物質収納容器の縦置き状態を表す正面図である。

【図4】図４は、緩衝体が装着された放射性物質収納容器の横置き状態を表す正面図である。

【図5】図５は、緩衝体の内部構造を表す断面図である。

【図6】図６は、第１実施形態の緩衝材の劣化判定方法を表すフローチャートである。

【図7】図７は、ガス残留量に対する圧縮強度を表す劣化判定マップである。

【図8】図８は、第２実施形態の緩衝材の劣化判定方法で使用する緩衝体の正面図である。

【図9】図９は、緩衝材の要部を表す断面図である。

【図10】図１０は、緩衝材の劣化判定方法を説明するための概略図である。

【図11】図１１は、第２実施形態の緩衝材の劣化判定方法を表すフローチャートである。

【図12】図１２は、色差に対する圧縮強度を表す劣化判定マップである。

【図13】図１３は、第３実施形態の緩衝材の劣化判定方法で使用する緩衝体の要部を表す断面図である。

【図14】図１４は、第３実施形態の緩衝材の劣化判定方法を表すフローチャートである。

【図15】図１５は、ｐＨに対する劣化度を表す第１劣化判定マップである。

【図16】図１６は、劣化度に対する圧縮強度を表す第２劣化判定マップである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0012】

［第１実施形態］
＜放射性物質収納容器＞
図１は、第１実施形態の放射性物質収納容器の一部を破断した斜視図である。

【0013】

図１に示すように、放射性物質収納容器としてのキャスク１１は、胴部１２と、蓋部１３とを備える。胴部１２は、容器本体２１を有する。容器本体２１は、筒状（本実施形態では、円筒形状）をなし、上端に開口部２２が形成され、下端が閉塞される。容器本体２１は、内部にキャビティ２３を有し、キャビティ２３にバスケット２４が設けられる。バスケット２４は、放射性物質（例えば、使用済燃料集合体）を独立して収納可能な複数のセル２５が設けられる。容器本体２１は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品であるが、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を用いることもできる。また、容器本体２１は、球状黒鉛鋳鉄や炭素鋼鋳鋼などの鋳造品を用いることもできる。

【0014】

胴部１２は、容器本体２１の外周面に所定の隙間を開けて外筒２６が配設される。容器本体２１は、外周面と外筒２６の内周面との間に熱伝導を行う銅製の伝熱フィン２７が周方向に複数設けられる。容器本体２１は、外筒２６と伝熱フィン２７とで囲まれる空間部に、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有するボロンまたはボロン化合物を含有したレジン（中性子遮蔽体）２８が設けられる。

【0015】

胴部１２は、容器本体２１の閉塞された下端の下側に突出する底部２９が設けられる。底部２９は、容器本体２１の外径よりも小さい寸法に形成される。底部２９は、容器本体２１の閉塞された下端とで囲まれる空間部を有し、空間部にレジン（中性子遮蔽体）が設けられる。

【0016】

胴部１２は、容器本体２１にキャスク１１を吊上げるためのトラニオン３０が設けられる。トラニオン３０は、容器本体２１から外筒２６を貫通して設けられ、キャスク１１において最も外周に突出する。

【0017】

蓋部１３は、容器本体２１の開口部２２に設けられ、開口部２２を閉塞して容器本体２１（胴部１２）を密閉する。蓋部１３は、一次蓋３１と二次蓋３２とを含んで構成される。一次蓋３１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３２は、一次蓋３１を覆ってキャスク１１の外側に表れるもので、一次蓋３１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。一次蓋３１と二次蓋３２との間は、レジン（中性子遮蔽体）２８が設けられていてもよい。また、蓋部には、三次蓋を設ける場合もある。

【0018】

一次蓋３１は、容器本体２１の開口部２２に形成された第一段部２２ａに対し、炭素鋼やステンレス鋼を材料とするボルト（図示せず）により固定され、容器本体２１に取付けられる。二次蓋３２は、容器本体２１の開口部２２に形成された第二段部２２ｂに対して、炭素鋼やステンレス鋼を材料とするボルト（図示せず）により固定され、容器本体２１に取付けられる。図示しないが、一次蓋３１と第一段部２２ａとの間および二次蓋３２と第二段部２２ｂとの間に、金属ガスケットが設けられる。金属ガスケットは、一次蓋３１と第一段部２２ａとの間および二次蓋３２と第二段部２２ｂとの間の密封性を確保する。

【0019】

胴部１２は、容器本体２１の開口部２２に二次蓋３２の周りを囲み、キャスク１１の外側に表れる筒状の上端縁２２ｃが形成される。上端縁２２ｃは、上面が二次蓋３２の表面よりも高い位置にあって、二次蓋３２の周りを囲む。上端縁２２ｃは、上面に後述する緩衝体Ａを取付けるためのボルト孔３３が周方向に間隔を空けて複数設けられる。

【0020】

＜緩衝体＞
図２は、第１実施形態の保護装置が装着された放射性物質収納容器を表す平面図、図３は、保護装置が装着された放射性物質収納容器の縦置き状態を表す正面図である。

【0021】

図２および図３に示すように、キャスク１１は、緩衝体４１を備える。緩衝体４１は、例えば、貯蔵場所である貯蔵設備に輸送されたキャスク１１に取付けられる。

【0022】

キャスク１１は、原子力発電設備において、例えば、使用済燃料集合体が容器本体２１のバスケット２４のセル２５収納され、蓋部１３によって密閉される。キャスク１１は、例えば、原子力発電設備から貯蔵設備に輸送される。キャスク１１は、輸送時に輸送用緩衝体（図示せず）が取付けられる。貯蔵場所である貯蔵設備に輸送されたキャスク１１は、輸送用緩衝体が外され、蓋部１３を上に向けて床Ｆに立てた保管状態とされ、蓋部１３側に緩衝体４１が取付けられる。また、キャスク１１は、保管時に底部２９が床Ｆに設置された架台３７に嵌められ、または、トラニオンを固縛して架台に固定し、中心軸心Ｏが鉛直方向に沿った縦置き状態で保管される。

【0023】

緩衝体４１は、支持部材４２と、緩衝材４３とを有する。

【0024】

支持部材４２は、円板部５１と、円筒部５２とを有する。円板部５１における径方向の外側に円筒部５２が一体に設けられる。支持部材４２は、鋼板などの金属板により中空形状をなして設けられ、所定の荷重により変形可能である。所定の荷重とは、想定する落下物の落下の荷重や、床Ｆに立てたキャスク１１が転倒した場合の床Ｆに当たってキャスク１１に掛かる荷重である。円板部５１は、キャスク１１の蓋部１３の上方であって、蓋部１３の外側に表れる二次蓋３２の表面に沿って配置される。円板部５１は、二次蓋３２の表面および容器本体２１の上端縁２２ｃの表面を覆うように配置される。円板部５１は、上端縁２２ｃに設けられたボルト孔３３に取付けられるボルト（図示せず）により、容器本体２１に固定される。なお、蓋部として三次蓋が設けられている場合、円板部５１は、蓋部１３の外側に表れる三次蓋の表面に沿って配置され、三次蓋の表面および容器本体２１の上端縁２２ｃの表面を覆うように配置される。

【0025】

円筒部５２は、胴部１２の上端縁２２ｃの外側を囲むように配置される。すなわち、円筒部５２は、蓋部１３よりも径方向の外側に配置され、胴部１２よりも径方向外側に突出して設けられる。

【0026】

緩衝材４３は、支持部材４２の内部に配置されて支持される。緩衝材４３は、所定の荷重により変形する。緩衝材４３は、木材、発泡材や高分子化合物により構成される。

【0027】

図４は、保護装置が装着された放射性物質収納容器の横置き状態を表す正面図である。

【0028】

また、図４に示すように、キャスク１１は、中心軸心Ｏが水平方向に沿った横置き状態で保管されることもある。キャスク１１は、胴部１２が床Ｆに設置された架台３８に嵌められ、中心軸心Ｏが鉛直方向に沿った縦置き状態で保管される。この場合、キャスク１１は、中心軸心Ｏに沿った一方側（蓋部１３側）に緩衝体４１が取付けられ、中心軸心Ｏに沿った他方側（底部２９側）に緩衝体４６が取付けられる。緩衝体４６は、緩衝体４１とほぼ同様の構成である。

【0029】

＜緩衝体の内部構造＞
図５は、保護装置の内部構造を表す断面図である。

【0030】

図５に示すように、緩衝体４１は、支持部材４２と緩衝材４３とを有し、中空形状をなす支持部材４２の内部に緩衝材４３が配置される。緩衝材４３は、第１緩衝材４３ａと、第２緩衝材４３ｂと、第３緩衝材４３ｃとが組み合わされて構成される。第１緩衝材４３ａと第２緩衝材４３ｂと第３緩衝材４３ｃは、木材のブロックが複数組み合わされて形成される。

【0031】

第１緩衝材４３ａは、支持部材４２の周面側部材５３の外側および端面側部材５４の外側に周方向に沿って設けられる。第１緩衝材４３ａは、緩衝体４１の周方向に複数分割されたブロックにより構成される。

【0032】

第２緩衝材４３ｂは、支持部材４２の周面側部材５３の外側および端面側部材５４の上側に周方向に沿い、第１緩衝材４３ａに隣接して設けられる。第２緩衝材４３ｂは、緩衝体４１の周方向に複数分割されたブロックにより構成される。

【0033】

第３緩衝材４３ｃは、第２緩衝材４３ｂの内側周に沿い、第２緩衝材４３ｂに隣接して設けられる。第３緩衝材４３ｃは、緩衝体４１の周方向に複数分割されたブロックにより構成される。

【0034】

なお、第１緩衝材４３ａを構成する第１材料は、緩衝材４３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緩衝材４３ｂ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緩衝材４３ｃ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、緩衝材４３を圧縮した際のヤング係数や圧縮強さなどである。

【0035】

なお、緩衝材４３は、木材のブロックに限定されるものではない。緩衝材４３は、例えば、木材以外に、発泡材や高分子化合物などであってもよい。

【0036】

＜緩衝材の劣化判定方法＞
図６は、第１実施形態の緩衝材の劣化判定方法を表すフローチャート、図７は、ガス残留量に対する圧縮強度を表す劣化判定マップである。

【0037】

第１実施形態の緩衝材の劣化判定方法は、図３に示すように、キャスク１１の緩衝体４１に設けられる緩衝材４３の劣化を判定する方法である。緩衝材の劣化判定方法は、緩衝材４３の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成するステップと、緩衝材４３の状態量の検出値を取得するステップと、検出値と劣化判定マップを用いて緩衝材４３の劣化度合を判定するステップとを有する。

【0038】

ここで、緩衝材４３の劣化度合は、緩衝材４３の圧縮強度の低下度合である。すなわち、緩衝材の劣化判定方法にて、劣化判定マップは、緩衝材４３の状態量に対する判定値としての緩衝材４３の圧縮強度を表すものであり、劣化判定マップを用いて検出値に対する緩衝材の圧縮強度を求め、求めた圧縮強度に基づいて劣化度合を判定する。

【0039】

図６に示すように、ステップＳ１１にて、緩衝材４３の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成する。図７に示すように、第１実施形態の劣化判定マップは、緩衝材４３に残留するガス残留量に対する緩衝材４３の圧縮強度である。劣化判定マップは、事前に実験などを実施することで作成する。

【0040】

図３に示すように、緩衝体４１は、緩衝材４３が支持部材４２の内部に支持される。すなわち、緩衝材４３は、中空形状をなす支持部材４２により覆われる。支持部材４２は、ステンレスなどの鋼材からなり、緩衝材４３を密閉して覆うことが好ましい。緩衝材４３が、木材や発泡材や高分子化合物などで構成される場合、外気に触れて経年劣化を生ずる。本実施形態の緩衝体４１は、緩衝材４３が支持部材４２により覆われるため、経年劣化が抑制される。しかし、緩衝体４１は、緩衝材４３が支持部材４２により密閉するように覆うと、緩衝材４３が外気に触れず、主に温度を要因として経年劣化を生ずる。緩衝材４３を支持部材４２により密閉して覆うことで、経年劣化の主要因を温度に限定することができる。

【0041】

そこで、第１実施形態では、まず、所定の大きさの緩衝材４３を単体で、所定温度で所定時間だけ加熱処理することで、緩衝材４３が支持部材４２内に配置された緩衝体４１がキャスク１１に固定されたまま、所定期間だけ経過した状態を模擬する。この場合、緩衝材４３を実際の温度で実際の期間だけ加熱処理してもよいし、緩衝材４３を実際の温度より高い温度で実際の期間より短い期間だけ加熱処理してもよい。所定温度で所定時間だけ加熱処理した緩衝材４３を熱質量熱量分析法により、発生したガスの種類およびガスの発生量を求める。ここで、所定の大きさの緩衝材４３から発生したガスの発生量は、緩衝材４３に残留していたガス残留量である。この場合、ガス残留量は、ガスの種類ごとに求めると共に、全ての種類のガスの合計量を求めることが好ましい。そして、加熱温度と加熱時間を変えて加熱処理した緩衝材４３を作製する。

【0042】

なお、緩衝材４３が木材である場合、下記に示すガスが発生するものであり、ガスの種類ごとのガス残留量、特定した種類のガスの合計のガス残留量、全ての種類のガスの合計のガス残留量を求める。
ヒドロキシアセトン（Ｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ）
プロピオン酸（ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ）
２－シクロペンテン－1－オン（２－Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔｅｎ－１－ｏｎｅ）
酢酸（ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）
フルフラール（ｆｕｒｆｕｒａｌ）
５－メチル－２－フルアルデヒド（５－Ｍｅｔｈｙｌ－２－ｆｕｒａｌｄｅｈｙｄｅ）
酪酸（ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ）
３－メチルシクロペンタン－１，２－ジオン（３－Ｍｅｔｈｙｌ－１，２－ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｎｅ）
グアイアコール（ｇｕａｉａｃｏｌ）
メチルグアイアコール（４－ｍｅｔｈｙｌｇｕａｉａｃｏｌ）
マルトール（Ｍａｌｔｏｌ）
フェノール（ｐｈｅｎｏｌ）
４－エチル－２－メトキシフェノール２－（Ｍｅｔｈｏｘｙ－４－ｅｔｈｙｌｐｈｅｎｏｌ）
クレゾール（ｐ－Ｃｒｅｓｏｌ）
イソオイゲノール（ｃｉｓ ａｎｄ ｔｒａｎｃｅ ｉｓｉｏｅｕｇｅｎｏｌ）
オイゲノール（ｅｕｇｅｎｏｌ）
５－ヒドロキシメチルフルフラール（５－Ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌｆｕｒｆｕｒａｌ）
バニリン（ｖａｎｉｌｌｉｎ)
水素（Ｈ）
水（Ｈ_２Ｏ）
一酸化炭素（ＣＯ）
二酸化炭素（ＣＯ_２）
メタン（ＣＨ_４）
エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）
エタン（Ｃ_２Ｈ_６)

【0043】

また、緩衝材４３が硬質ウレタンフォームである場合、下記に示すガスが発生するものであり、ガスの種類ごとのガス残留量、特定した種類のガスの合計のガス残留量、全ての種類のガスの合計のガス残留量を求める。
水（Ｈ_２Ｏ）
一酸化炭素（ＣＯ）
窒素（Ｎ_２）
二酸化炭素（ＣＯ_２）
二塩化プロピレン（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｄｉｃｈｌｏｒｉｄｅ）
アニリン（ａｎｉｌｉｎｅ）
メチルアニリン（Ｍｅｔｈｙｌａｎｉｌｉｎｅ）
トリメチルシリル（Ｔｒｉｓ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）
窒素化合物
メチレンジアニリン（Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｎｉｌｉｎｅ）

【0044】

次に、加熱温度と加熱時間を変えて加熱処理した複数の緩衝材４３に対して、劣化判定試験を実施する。劣化判定試験は、緩衝材４３の単軸圧縮試験により圧縮強度を取得する。単軸圧縮試験は、例えば、緩衝材４３を拘束リング内に配置し、緩衝材４３のみを圧縮する。この場合、拘束リングは、緩衝材４３の境界条件となるため、経年劣化していない木材により製作したものとする。また、単軸圧縮試験は、安定した条件下で実施するため、常温試験とする。また、緩衝体４１の温度環境化と同等の高温で試験をしてもよい。

【0045】

複数の緩衝材４３に対してガス残留量が求まると共に、複数の緩衝材４３に対して圧縮強度が求まると、図７に示すように、緩衝材４３のガス残留量に対する圧縮強度のキャリブレーションカーブを求めることができる。劣化判定マップは、緩衝材４３のガス残留量に対する圧縮強度のキャリブレーションカーブである。劣化判定マップのキャリブレーションカーブは、ガス残留量の増加に伴って圧縮強度が増加するものである。ここで、緩衝材４３を継続的に使用可能な使用限界応力が設定される。

【0046】

図６に戻り、ステップＳ１２にて、キャスク１１に設けられて緩衝体４１から劣化判定する緩衝材４３の試験片を取り出す。この場合、例えば、緩衝体４１における支持部材４２の一部を切断することで開口部を形成し、開口部から劣化判定する緩衝材４３の一部を切り出す。但し、支持部材４２の内部に緩衝体４１と共に緩衝体４１と同材料の試験片を収納しておき、この試験片を劣化判定する緩衝材４３の一部として取り出してもよい。

【0047】

ステップＳ１３にて、緩衝体４１から取り出した緩衝材４３の試験片を熱質量熱量分析法により、発生したガスの種類およびガスの発生量（検出値）を求める。緩衝材４３の試験片から発生したガスは、緩衝材４３に残留していたガスである。ステップＳ１４にて、熱質量熱量分析法により発生したガスに対して、種類ごとのガス残留量を特定すると共に、全ての種類のガスの合計のガス残留量を特定する。

【0048】

そして、ステップＳ１５にて、特定したガス残留量を劣化判定マップに当てはめることで、緩衝材４３の試験片の圧縮強度を推定して劣化度合を判定する。すなわち、図７に示すように、例えば、緩衝材４３の試験片から発生した全ての種類のガスのガス残留量に対して、劣化判定マップのキャリブレーションカーブを用いて緩衝材４３の試験片の圧縮強度を求める。求められた緩衝材４３の試験片の圧縮強度と予め設定された判定値とを比較して劣化判定を行う。例えば、キャリブレーションカーブから推定した緩衝材４３の試験片の圧縮強度が判定値（使用限界応力）を下回ったとき、緩衝材４３が劣化していると判定する。

【0049】

なお、緩衝体４１は、支持部材４２の内部に異なる種類の第１緩衝材４３ａ、第２緩衝材４３ｂ、第３緩衝材４３ｃが組み合わされて配置される。そのため、劣化判定マップは、緩衝材４３ａ，４３ｂ，４３ｃごとに作成されることが好ましい。

【0050】

第１実施形態の緩衝材の劣化判定方法は、事前の実験を行うことで緩衝材４３のガス残留量に対する圧縮強度の劣化判定マップを作成し、検出した緩衝材４３のガス残留量を劣化判定マップに当てはめて圧縮強度を求め、圧縮強度に基づいて緩衝材４３の劣化度合を判定する。緩衝材４３から採取した少量の試験片を熱重量分析装置とガスクロマトグラフによりガス残留量を求めるだけで、緩衝材４３の劣化度合いを高精度に判定できる。緩衝材４３の劣化度合の判定は、例えば、劣化判定試験で得られた圧縮試験の結果（劣化度合）を考慮しても、キャスク１１の健全性を維持できる衝撃吸収性能を有しているか、落下解析等により実施する。

【0051】

［第２実施形態］
＜緩衝材＞
図８は、第２実施形態の緩衝材の劣化判定方法で使用する緩衝体の正面図、図９は、緩衝材の要部を表す断面図、図１０は、緩衝材の劣化判定方法を説明するための概略図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0052】

図８に示すように、第２実施形態の緩衝体４１Ａは、支持部材４２と、緩衝材４３と、観測窓６１とを備える。

【0053】

観測窓６１は、支持部材４２に設けられて外部から緩衝材４３を観測可能である。緩衝材４３は、第１緩衝材４３ａと、第２緩衝材４３ｂと、第３緩衝材４３ｃとが組み合わされて構成される。そのため、観測窓６１は、異なる圧縮強度の各緩衝材４３ａ，４３ｂ，４３ｃに対応して複数の観測窓６１ａ，６１ｂ，６１ｃが設けられる。すなわち、第１緩衝材４３ａに対応して観測窓６１ａが設けられる。第２緩衝材４３ｂに対応して第２観測窓６１ｂが設けられる。第３緩衝材４３ｃに対応して第３観測窓６１ｃが設けられる。また、各緩衝材４３ａ，４３ｂ，４３ｃに対して、観測窓６１ａ，６１ｂ，６１ｃをそれぞれ複数個設ける。なお、観測窓６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、緩衝体４１における最も高温となる支持部材４２の位置に設けることが好ましい。

【0054】

ここで、観測窓６１ａ，６１ｂ，６１ｃの構造について説明するが、観測窓６１ａ，６１ｂ，６１ｃの構造は、ほぼ同様であることから、観測窓６１ａの構造について説明し、観測窓６１ｂ，６１ｃの構造についての説明は省略する。

【0055】

図９に示すように、支持部材４２は、内面と第１緩衝材４３ａの外面４３ａ１との間に隙間が形成される。支持部材４２は、所定の位置に開口部４２ａが形成される。開口部４２ａは、矩形状をなすが、円形状をなしていてもよい。開口部４２ａは、蓋部６２により開閉自在である。蓋部６２は、矩形状をなすが、円形状をなしていてもよい。すなわち、蓋部６２は、開口部４２ａと同形状であることが望ましい。蓋部６２は、開口部４２ａより大きく、開口部４２ａを閉止可能である。蓋部６２は、ヒンジ部６３により支持部材４２に回動自在に支持される。この場合、蓋部６２と支持部材４２との間にロック機構や支持部材４２の内部の水蒸気の漏れを防止するメタルシールを配置することが好ましい。

【0056】

図１０に示すように、観測窓６１ａにて、蓋部６２を開放すると、第１緩衝材４３ａの外面４３ａ１が外部に露出する。第２実施形態では、第１緩衝材４３ａ（緩衝材４３）における変色量に基づいて緩衝材４３の劣化度合を判定する。ここで、第１緩衝材４３ａにおける変色量は、測色器６４を用いて検出する。測色器６４は、第１緩衝材４３ａの外面４３ａ１の色差ΔＥ＊ａｂを測定する。

【0057】

なお、観測窓６１ａの蓋部６２を開放し、測色器６４により第１緩衝材４３ａの色差ΔＥ＊ａｂを測定した後、観測窓６１ａの蓋部６２を閉止して再び密閉状態とする。このとき、支持部材４２の内部の空気を真空引きにより除去し、内部に窒素を充填することが好ましい。また、観測窓６１ａは、蓋部６２を開放するものではなく、透明窓として開放できないように構成してもよい。

【0058】

＜緩衝材の劣化判定方法＞
図１１は、第２実施形態の緩衝材の劣化判定方法を表すフローチャート、図１２は、色差に対する圧縮強度を表す劣化判定マップである。

【0059】

図１１に示すように、ステップＳ２１にて、緩衝材４３の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成する。図１２に示すように、第２実施形態の劣化判定マップは、緩衝材４３における変色量に対する緩衝材４３の圧縮強度である。劣化判定マップは、事前に実験などを実施することで作成する。

【0060】

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、まず、所定の大きさの緩衝材４３を単体で、所定温度で所定時間だけ加熱処理することで、緩衝材４３が支持部材４２内に配置された緩衝体４１がキャスク１１に固定されたまま、所定期間だけ経過した状態を模擬する。この場合、加熱温度や加熱時間を変えて加熱処理した緩衝材４３を作製する。そして、複数の緩衝材４３における表面の色差を測色器で測定する。次に、複数の緩衝材４３に対して、劣化判定試験を実施する。劣化判定試験は、第１実施形態と同様である。

【0061】

複数の緩衝材４３に対して色差が求まると共に、複数の緩衝材４３に対して圧縮強度が求まると、図１２に示すように、緩衝材４３の色差に対する圧縮強度の相関関係を求めることができる。劣化判定マップは、緩衝材４３の色差に対する圧縮強度の相関関係である。劣化判定マップの相関関係は、色差の増加に伴って圧縮強度が低下するものである。ここで、緩衝材４３を継続的に使用可能な使用限界応力が設定される。

【0062】

図１１に戻り、ステップＳ２２にて、観測窓６１ａの蓋部６２を開放し、第１緩衝材４３ａの外面４３ａ１を外部に露出させる。ステップＳ２３にて、測色器６４を用いて第１緩衝材４３ａにおける変色量、つまり、第１緩衝材４３ａの色差ΔＥ＊ａｂを測定する。ステップＳ２４にて、第１緩衝材４３ａにおける色差ΔＥ＊ａｂを取得する。そして、ステップＳ２５にて、特定した色差を劣化判定マップに当てはめることで、第１緩衝材４３ａの圧縮強度を推定して劣化度合を判定する。すなわち、図１２に示すように、例えば、第１緩衝材４３ａの色差に対して、劣化判定マップの相関関係を用いて第１緩衝材４３ａの推定される圧縮強度を求める。求められた第１緩衝材４３ａの圧縮強度と使用限界応力（判定値）とを比較して劣化判定を行う。例えば、第１緩衝材４３ａの推定された圧縮強度が使用限界応力より低いとき、第１緩衝材４３ａが劣化していると判定する。

【0063】

なお、緩衝体４１は、支持部材４２の内部に異なる種類の第１緩衝材４３ａ、第２緩衝材４３ｂ、第３緩衝材４３ｃが組み合わされて配置される。そのため、劣化判定マップは、緩衝材４３ａ，４３ｂ，４３ｃごとに作成されることが好ましい。また、緩衝材４３は、支持部材４２における位置ごとに温度が相違することから、劣化判定マップは、異なる位置ごとに作成されることが好ましい。

【0064】

第２実施形態の緩衝材の劣化判定方法は、事前の実験を行うことで緩衝材４３の色差に対する圧縮強度の劣化判定マップを作成し、検出した緩衝材４３の色差を劣化判定マップに当てはめて圧縮強度を求め、圧縮強度に基づいて緩衝材４３の劣化度合を判定する。緩衝材４３の変色量（色差）を求めるだけで、緩衝材４３の劣化度合いを高精度に判定できる。

【0065】

［第３実施形態］
＜緩衝体＞
図１３は、第３実施形態の緩衝材の劣化判定方法で使用する緩衝体の要部を表す断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0066】

図１３に示すように、第３実施形態の緩衝体４１Ｂは、支持部材４２と、緩衝材４３と、観測窓７１とを備える。

【0067】

観測窓７１は、支持部材４２に設けられて外部から緩衝材４３を観測可能である。観測窓６１は、第２実施形態と同様に、異なる圧縮強度の各緩衝材４３ａ，４３ｂ，４３ｃ（図８参照）に対応して複数の観測窓７１が設けられる。

【0068】

支持部材４２は、内面と第１緩衝材４３ａの外面４３ａ１との間に隙間が形成される。支持部材４２は、所定の位置に観測窓７１が設けられる。観測窓７１は、透明窓７２であり、所定の温度以上の耐熱性を有することが好ましい。透明窓７２は、例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルデンなどにより構成される。なお、観測窓７１は、内面を清掃するワイパーを設けることが好ましい。

【0069】

第３実施形態では、第１緩衝材４３ａ（緩衝材４３）における第１緩衝材４３ａからの放出成分の酸濃度に基づいて緩衝材４３の劣化度合を判定する。ここで、第１緩衝材４３ａにおける第１緩衝材４３ａからの放出成分の酸濃度は、試験紙（例えば、リトマス試験紙）７３を用いて検出する。試験紙７３は、透明窓７２の内側に支持部材７４により固定される。試験紙７３は、第１緩衝材４３ａの外面４３ａ１との間に隙間が形成される。試験紙７３は、変色することで、第１緩衝材４３ａにおける第１緩衝材４３ａからの放出成分の酸濃度、つまり、ｐＨを測定する。なお、第１緩衝材４３ａからの放出成分の酸濃度は、試験紙７３ではなく、例えば、指示薬により検出してもよい。

【0070】

＜緩衝体の劣化判定方法＞
図１４は、第３実施形態の緩衝材の劣化判定方法を表すフローチャート、図１５は、ｐＨに対する劣化度を表す第１劣化判定マップ、図１６は、劣化度に対する圧縮強度を表す第２劣化判定マップである。

【0071】

図１４に示すように、ステップＳ３１にて、緩衝材４３の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成する。図１５および図１６に示すように、第３実施形態の劣化判定マップは、緩衝材４３における緩衝材４３からの放出成分の酸濃度に対する緩衝材４３の圧縮強度である。劣化判定マップは、事前に実験などを実施することで作成する。

【0072】

第３実施形態では、第１実施形態と同様に、まず、所定の大きさの緩衝材４３を単体で、所定温度で所定時間だけ加熱処理することで、緩衝材４３が支持部材４２内に配置された緩衝体４１がキャスク１１に固定されたまま、所定期間だけ経過した状態を模擬する。この場合、加熱温度や加熱時間を変えて加熱処理した緩衝材４３を作製する。そして、複数の緩衝材４３における緩衝材４３からの放出成分の酸濃度（ｐＨ）を試験紙で測定すると共に、熱履歴（劣化度）を求める。次に、複数の緩衝材４３に対して酸濃度（ｐＨ）が求まると共に、複数の緩衝材４３に対して熱履歴（劣化度）が求まると、図１５に示すように、緩衝材４３からの放出成分の酸濃度（ｐＨ）と熱履歴（劣化度）との関係を求めることができる。第１劣化判定マップは、緩衝材４３からの放出成分の酸濃度（ｐＨ）に対する熱履歴（劣化度）の相関関係である。第１劣化判定マップの相関関係は、酸濃度の増加（ｐＨの低下）に伴って熱履歴（劣化度）が増加するものである。ここで、緩衝材４３を継続的に使用可能な使用限界が設定される。

【0073】

続いて、複数の緩衝材４３に対して、劣化判定試験を実施する。劣化判定試験は、第１実施形態と同様である。そして、複数の緩衝材４３に対して熱履歴（劣化度）が求まると共に、複数の緩衝材４３に対して圧縮強度が求まると、図１６に示すように、緩衝材４３の熱履歴（劣化度）対する圧縮強度の相関関係を求めることができる。第２劣化判定マップは、緩衝材４３の熱履歴（劣化度）に対する圧縮強度の相関関係である。第２劣化判定マップの相関関係は、熱履歴（劣化度）の増加に伴って圧縮強度が低下するものである。ここで、緩衝材４３を継続的に使用可能な使用限界応力が設定される。

【0074】

図１４に戻り、ステップＳ３２にて、試験紙７３の色を測定する。ステップＳ３３にて、試験紙７３を用いてｐＨを取得する。ステップＳ３４にて、第１劣化判定マップを用いて緩衝材４３の熱履歴（劣化度）を推定する。そして、ステップＳ３５にて、第２劣化判定マップを用いて第１緩衝材４３ａの圧縮強度を推定して劣化度合を判定する。すなわち、図１６に示すように、例えば、第１緩衝材４３ａのｐＨに対して、第１劣化判定マップおよび第２劣化判定マップを用いて第１緩衝材４３ａの推定される圧縮強度を求める。求められた第１緩衝材４３ａの圧縮強度と使用限界応力（判定値）とを比較して劣化判定を行う。例えば、第１緩衝材４３ａの推定された圧縮強度が使用限界応力より低いとき、第１緩衝材４３ａが劣化していると判定する。

【0075】

なお、緩衝体４１は、支持部材４２の内部に異なる種類の第１緩衝材４３ａ、第２緩衝材４３ｂ、第３緩衝材４３ｃが組み合わされて配置される。そのため、劣化判定マップは、緩衝材４３ａ，４３ｂ，４３ｃごとに作成されることが好ましい。また、緩衝材４３は、支持部材４２における位置ごとに温度が相違することから、劣化判定マップは、異なる位置ごとに作成されることが好ましい。

【0076】

第３実施形態の緩衝材の劣化判定方法は、事前の実験を行うことで緩衝材４３からの放出成分の酸濃度に対する圧縮強度の劣化判定マップを作成し、検出した緩衝材４３からの放出成分の酸濃度を劣化判定マップに当てはめて圧縮強度を求め、圧縮強度に基づいて緩衝材４３の劣化度合を判定する。緩衝材４３からの放出成分の酸濃度を求めるだけで、緩衝材４３の劣化度合いを高精度に判定できる。

【0077】

なお、第３実施形態では、緩衝材４３からの放出成分の酸濃度（ｐＨ）に対する熱履歴（劣化度）の第１劣化判定マップと、緩衝材４３の熱履歴（劣化度）に対する圧縮強度の第２劣化判定マップを用いたが、緩衝材４３からの放出成分の酸濃度（ｐＨ）に対する圧縮強度の劣化判定マップを用いてもよい。

【0078】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、緩衝材４３の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成するステップと、緩衝材４３の状態量の検出値を取得するステップと、検出値と劣化判定マップを用いて緩衝材４３の劣化度合を判定するステップとを有する。

【0079】

第１の態様に係る緩衝材の劣化判定方法によれば、事前に緩衝材４３の状態量に応じた判定値を有する劣化判定マップを作成しており、所望の時期に、取得した緩衝材４３の状態量の検出値と劣化判定マップを用いて緩衝材４３の劣化度合を判定する。その結果、保管時における緩衝材４３の健全性を確認することができ、緩衝材４３の健全性を維持することができる。また、緩衝材４３の劣化度合を判定するとき、緩衝材４３の状態量を検出するだけでよく、作業性の向上を図ることができると共に、緩衝材４３の劣化判定精度の向上を図ることができる。

【0080】

第２の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第１の態様に係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、緩衝材４３の劣化度合は、緩衝材４３の圧縮強度の低下度合である。これにより、緩衝材４３の劣化判定を高精度に行うことができる。

【0081】

第３の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第１の態様または第２の態様に係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、劣化判定マップは、緩衝材４３の状態量に対する判定値としての緩衝材４３の圧縮強度を表すものであり、劣化判定マップを用いて検出値に対する緩衝材４３の圧縮強度を求め、求めた圧縮強度に基づいて劣化度合を判定する。これにより、緩衝材４３の状態量として、緩衝材４３の圧縮強度を検出すればよく、劣化判定マップを用いて緩衝材４３の劣化度合を容易に判定することができる。

【0082】

第４の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、劣化判定マップは、緩衝材４３に残留するガス残留量に対する緩衝材４３の圧縮強度であり、検出値は、緩衝材４３に残留するガス残留量であり、ガス残留量の検出値と劣化判定マップとを用いて緩衝材４３の劣化度合を判定する。これにより、緩衝材４３の状態量として緩衝材４３におけるガス残留量を検出することで、緩衝材４３の劣化度合を高精度に判定することができる。

【0083】

第５の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第４の態様に係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、ガス残留量は、緩衝材４３を熱質量重量分析処理したときに発生する全てのガスの発生量、または、特定のガスの発生量である。これにより、ガス残留量の検出作業の作業性を向上することができる。

【0084】

第６の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、劣化判定マップは、緩衝材４３における変色量に対する緩衝材４３の圧縮強度であり、検出値は、緩衝材４３における変色量であり、変色量の検出値と劣化判定マップとを用いて緩衝材４３の劣化度合を判定する。これにより、緩衝材４３の状態量として緩衝材４３における変色量を検出することで、緩衝材４３の劣化度合を高精度に判定することができる。

【0085】

第７の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第６の形態に係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、変色量は、緩衝材４３における表面の色差である。これにより、表面の色差の検出作業の作業性を向上することができる。

【0086】

第８の態様に係る緩衝材の劣化判定方法は、第１の態様から第７の態様のいずれか一つに係る緩衝材の劣化判定方法であって、さらに、劣化判定マップは、緩衝材４３における酸濃度に対する緩衝材の圧縮強度であり、検出値は、緩衝材４３における酸濃度であり、酸濃度の検出値と劣化判定マップとを用いて緩衝材４３の劣化度合を判定する。これにより、緩衝材４３の状態量として緩衝材４３における酸濃度を検出することで、緩衝材４３の劣化度合を高精度に判定することができる。

【0087】

第９の態様に係る緩衝体は、中空形状をなしてキャスク（放射性物質収納容器）１１の外側に設けられる支持部材４２と、支持部材４２の内部に配置されて変形することで衝撃を吸収する緩衝材４３と、支持部材４２に設けられて外部から緩衝材４３を観測可能な観測窓６１，７１とを備える。これにより、観測窓６１，７１を用いて緩衝材４３の状態量を検出することができ、作業性の向上を図ることができると共に、緩衝材４３の劣化判定精度の向上を図ることができる。

【符号の説明】

【0088】

１１ キャスク（放射性物質収納容器）
１２ 胴部
１３ 蓋部
３１ 一次蓋
３２ 二次蓋
４１，４６ 緩衝体
４２ 支持部材
４３ 緩衝材
４３ａ 第１緩衝材
４３ｂ 第２緩衝材
４３ｃ 第３緩衝材
５１ 円板部
５２ 円筒部
６１ 観測窓
６１ａ 第１観測窓
６１ｂ 第２観測窓
６１ｃ 第３観測窓
６２ 蓋部
６３ ヒンジ部
６４ 測色器
７１ 観測窓
７２ 透明窓
７３ 試験紙
７４ 支持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】