JP2000162362A - ジェットポンプシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジェットポンプのライザ管内部の点検及び補
修を炉水を抜く必要なく行うことができるジェットポン
プシール装置を得ること。 【解決手段】 沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置され
ているジェットポンプ上部のインレットミキサを取り外
した後のライザ管の上部開口部に密封的に着脱可能であ
り、ライザ管内に連通する円筒体を有するシール装置を
設け、ライザ管内に挿入される点検補修機器に接続され
たケーブル類の束が貫挿され、外周面に上記シール装置
の直管部内周面との間をシールするシール部材を設けた
シールキャップを、シール装置の直管部内に固定可能と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は沸騰水型原子炉（Ｂ
ＷＲ）の原子炉圧力容器内に設けられるジェットポン
プ、特にそのライザ管の点検補修を行うためのジェット
ポンプシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器
１の概略的な内部構成を示す縦断面図であり、原子炉圧
力容器１内には冷却材２および炉心３が収容されてい
る。炉心３は図示しない複数の燃料集合体および制御棒
等から構成されており、また、炉心シュラウド１０内に
収容されている。

【０００３】冷却材は、炉心３を上方に向って流通し、
その際、炉心３の核反応熱により昇温して、水と蒸気と
の二相流状態となる。

【０００４】二相流となった冷却材２は、炉心３の上方
に設置された気水分離器４内に流入し、そこで水と蒸気
とに分離される。

【０００５】このうち、蒸気は気水分離器４の上方に設
置された蒸気乾燥器５内に導入され、乾燥されて乾燥蒸
気となる。この乾燥蒸気は原子炉圧力容器１に接続され
た主蒸気管６を介して、図示しない蒸気タービンに移送
され、発電に供される。

【０００６】一方、分離された水は炉心３と原子炉圧力
容器１との間のダウンカマ部７を介して炉心３の下方に
流下する。炉心３の下方には制御棒案内管８が設置され
ており、この制御棒案内管８を介して制御棒が炉心３内
に挿入および引抜される。

【０００７】制御棒案内管８の下方には制御棒駆動機構
９が設置されており、この制御棒駆動機構９により制御
棒の炉心３内への挿入および引抜の制御が行われる。

【０００８】ダウンカマ部７内には、ジェットポンプ１
１が複数、炉の周方向に沿って等間隔で設置されてい
る。原子炉圧力容器１の外部には、図示しない原子炉再
循環ポンプが設置されており、この原子炉再循環ポン
プ、ジェットポンプ１１およびこれら両者間に配設され
る原子炉再循環配管により、原子炉再循環系が構成され
ている。すなわち、原子炉再循環ポンプによりジェット
ポンプ１１に駆動水が供給され、ジェットポンプ１１の
作用により冷却材２が炉心３内に強制循環される。ジェ
ットポンプ１１は、図７および図８に示すように、中央
にライザ管１２を有し、このライザ管１２は原子炉圧力
容器１に原子炉再循環ポンプから供給される冷却材を再
循環入口ノズル１３を介して導入するようになってい
る。

【０００９】ライザ管１２の上部には、トランジション
ピース１４を介して一対のベント１５Ａ，１５Ｂが接続
されている。これら一対のベント１５Ａ，１５Ｂには、
一対の混合ノズル１６Ａ，１６Ｂを介して、一対のイン
レットスロート１７Ａ，１７Ｂが接続されている。

【００１０】これらのインレットスロート１７Ａ，１７
Ｂの下部にディフューザ１８Ａ，１８Ｂがそれぞれ接続
され、上部の混合ノズル１６Ａ，１６Ｂから、冷却材２
が噴射された際、周囲から炉水を巻込むようになってい
る。

【００１１】噴射された冷却材２および巻込まれた炉水
は、インレットスロート１７Ａ，１７Ｂ内にて混合さ
れ、その後ディフューザ１８Ａ，１８Ｂにて静水頭の回
復がなされる。

【００１２】上記構成において、原子炉再循環ポンプか
ら送り込まれる冷却材の流れにより、流体振動が発生す
るので、これに対処するため、ライザ管１２は下端を再
循環入口ノズル１３に溶着されており、また上端はライ
ザブレース２０を介して、原子炉圧力容器１に固定され
ている。

【００１３】インレットスロート１７Ａ，１７Ｂは、上
端が混合ノズル１６Ａ，１６Ｂおよびベント１５Ａ，１
５Ｂを介してトランジションピース１４に機械的に接続
されるとともに、下端がディフューザ１８Ａ，１８Ｂの
上端に挿入されている。

【００１４】このように、ライザ管１２およびインレッ
トスロート１７Ａ，１７Ｂは、共に流体振動の発生を考
慮して十分対処可能な構成となっている。

【００１５】次に図９及び図１０を参照して、ノズル１
６Ａ，１６Ｂの上方の構成について詳細に説明する。ト
ランジションピース１４にはその両側に、互いに対向す
る一対の耳部２１がそれぞれ形成されており、これら耳
部２１は上方に突出し、その各耳部２１の上部内側に横
長な溝２２がそれぞれ形成されている。

【００１６】この溝２２には、長さ方向中央部に向って
次第に厚肉となる長方形断面を有する一対２個のジェッ
トポンプビーム２３が、その両端部を圧入する状態で嵌
合挿入されて固定されている。

【００１７】ジェットポンプビーム２３の中央には、上
下方向に貫通する図示しないねじ穴が形成されており、
このねじ穴に上方からヘッドボルト２５が螺合してジェ
ットポンプビーム２３の下方に貫通している。ヘッドボ
ルト２５の上端には六角頭２６が形成されており、また
ジェットポンプビーム２３を貫通したヘッドボルト２５
の下端部には図１０に示すように、半丸頭２７が形成さ
れている。

【００１８】一方、エルボ１５Ａ，１５Ｂには、上面が
水平な台座部２８が形成されており、この台座部２８に
は、座ぐり穴２９が形成されている。

【００１９】この座ぐり穴２９内に球面座金３０を介し
てヘッドボルト２５の半丸頭２７が嵌合している。

【００２０】また、台座部２８上にはリテーナ３１が載
置されている。このリテーナ３１は平板の両端を直角に
折曲してコ字状に形成したものである。このリテーナ３
１には、一端側から長さ方向中心部まで切込みが形成さ
れており、この切込み内にヘッドボルト２５の半丸頭２
７の上方位置が挟持されている。

【００２１】また、リテーナ３１は、中央部下面が台座
部２８の上面に当接し、六角ボルト３２により台座部２
８に固着されている。六角ボルト３２は締結後、緩み止
めのためリテーナ３１に溶接されている。なお、符号３
２Ａは溶接部を示す。

【００２２】インレットスロート１７Ａ，１７Ｂは、原
子炉圧力容器１に固着されていないため、その上端部お
よびエルボ１５Ａ，１５Ｂにはライザ管１２を介して供
給される駆動水の流入水圧が作用する。

【００２３】ところで、ベント１５Ａ，１５Ｂの他端に
接続する図示しないノズルからディフューザ１８Ａ，１
８Ｂ内に向って駆動水が噴出され、この駆動水の噴出水
圧等の反力が上向きに作用し、この駆動水圧の作用によ
り、上記ベント１５Ａ，１５Ｂに大きな荷重が発生す
る。この荷重に対抗するため、ヘッドボルト２５がジェ
ットポンプビーム２３に螺合してある。

【００２４】なお、耳部２１は定位置に固定されている
ので、ヘッドボルト２５を螺合していくと、ジェットポ
ンプビーム２３が上方に移動し、その両端が溝２２の上
壁面に当接した状態となる。これによって、上記ベント
１５Ａ，１５Ｂの上向きの荷重を受ける。

【００２５】これとは逆に、ベント１５Ａ，１５Ｂの上
端部には、ヘッドボルト２５を介して下向きの荷重がか
かる。この荷重の大きさは、駆動水の反力等による上向
きの荷重との関連により決定される。

【００２６】インレットスロート１７Ａ，１７Ｂは、図
７に示すように、ライザ管１２に固着されたライザブラ
ンケット３６に取付けられている。また、ディフューザ
１８Ａ，１８Ｂは、原子炉圧力容器１に溶着されたシュ
ラウドサポート３７に固定されている。

【００２７】ジェットポンプ１１は、冷却材を循環させ
るため、他の機器に比較して厳しい状況下で使用され
る。そのため、各部材には大きな負荷が作用し、特にラ
イザ管１２をその中間で支持するライザブレース２０に
は厳しい応力が作用することになる。

【００２８】図１１及び図１２はライザブレース２０の
構成を示している。すなわち、原子炉圧力容器１の内壁
にはパット３９が形成されており、このパット３９に、
４枚の薄板４０が溶接されている。この４枚の薄板４０
は、その板厚が１０ｍｍ前後となっている。

【００２９】４枚の薄板４０の先端は、ブロック４１を
介して互いに一体に構成されている。ライザ管１２は、
ブロック４１の内側（原子炉圧力容器１側）に溶接され
ている。また、ライザブレース２０は、ライザ管１２に
発生する原子炉運転中の流体振動を抑制するとともに、
炭素鋼である原子炉圧力容器１とオーステナイト系ステ
ンレス鋼製であるライザ管１２との間の熱膨張差を吸収
するものである。したがって、原子炉運転中には、上記
熱膨張差を吸収した状態で変形状態にある。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ジェットポンプにおいては、例えば外部配管の破断によ
る過大な荷重が作用したり、あるいはライザ管内面に何
等かの原因により錆やクラックなどが発生する場合があ
る。

【００３１】また、ライザ管の材料として、主にオース
テナイト系ステンレス鋼管を使用しているので、応力、
腐食環境、材料（クロム欠乏層の生成）の３つの条件が
成立すると、応力腐食割れ（Stress Crrosion Crack ）
が発生し、ライザ管が損傷することが想定される。

【００３２】応力腐食割れは、上記の３つの条件のう
ち、１つでも欠落すれば発生しないので、この応力腐食
割れ防止のためには、種々の対策を講じる必要がある。

【００３３】また、ジェットポンプの表面に何等かの原
因により錆やクラックが発生した場合、これらを放置し
ておくと、クラックが進行し、ジェットポンプに亀裂が
生じたりすることがある。

【００３４】原子炉の出力を制御するジェットポンプが
そのような状態になることは、他の構造物にも悪影響を
与えることも考えられ、好ましいことではない。

【００３５】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、ジェットポンプのライザ管内部の点検および補
修が炉水を抜く必要なく行えるジェットポンプシール装
置を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されているジェット
ポンプ上部のインレットミキサを取り外した後のライザ
管の上部開口部に密封的に着脱可能であり、ライザ管内
に連通する円筒体を有するシール装置と、ライザ管内に
挿入される点検補修機器に接続されたケーブル類の束が
貫挿され、外周面に上記シール装置の直管部内周面との
間をシールするシール部材が設けられたシールキャップ
とを有することを特徴とする。

【００３７】また、請求項２に係る発明は、請求項１記
載の発明において、シール装置には、ライザ管のトラン
ジションピースから突設された耳部に設けられた溝と係
脱可能な係止片が設けられており、その係止片と溝との
係合によりシール装置のライザ管との密封及び固着が行
われることを特徴とする。

【００３８】請求項３に係る発明は、請求項１記載の発
明において、シールキャップの外周面に設けられている
シール部材は、シールキャップの内部から供給される圧
縮空気によって拡径するエアホースであることを特徴と
する。

【００３９】請求項４に係る発明は、請求項１記載の発
明において、シールキャップにはシール装置の直管の上
縁部と係合可能なフックが設けられていることを特徴と
する。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図５を参照して本
発明の実施の形態について説明する。なお、図中図６〜
図１２と同一部分については同一符号を付しその詳細な
説明は省略する。

【００４１】図１、図２は本発明におけるシール装置の
概略構成を示す縦断面図、図３は図２の平面図であっ
て、シール装置４５には、ライザ管１２の頂端部の互い
に隣接する一対の上部開口部に対応する左右一対の円筒
体４６，４６が設けられている。上記両円筒体４６，４
６はベース板４７によって互いに一体に連結されてい
る。上記両円筒体４６，４６の下部には、それぞれ上記
円筒体４６と同心状の可動筒４８がＯリング４９を介し
て軸線方向に摺動可能に装着されている。

【００４２】上記両可動筒４８は連結板５０にそれぞれ
嵌着固定されており、その連結板５０が、円筒体４６の
下端部に設けられたブラケット５１に連結ねじ５２を介
して支持され、上下位置を調節可能としてある。そし
て、この位置調節は炉外で予め行われる。また、上記可
動筒４８の下端部には、ライザ管１２の上部開口部１２
ａの隅角部に圧接するシール５３が装着されている。

【００４３】一方、上記円筒体４６，４６の上部には、
それぞれ各円筒体４６と同心状の直管５４が突設されて
おり、両直管５４は、上下一対のプレート５５によって
互いに連結されている。上記両直管５４の間には、前記
ベース板４７から突設されプレート５５を貫通軸支され
た軸５６が配設されており、その軸５６の頂部に六角ナ
ット５７が固着されている。

【００４４】上記軸５６には、上下のプレート５５間に
歯車５８が装着してある。また、上下のプレート５５間
には各直管５４の外周にリング状の押え板５９が回動可
能に配設されており、その押え板５９の外周部に設けら
れている歯に上記歯車５８が噛合されている。上記押え
板５９にはその対角線上に半径方向に突出する係止片６
０が突設されている。一方、ライザ管１２のトランジシ
ョンピース１４から突設されている耳部２１には、図３
に示すように、上記押え板５９側及び一側方に開口する
溝６１が形成されており、押え板５９が回動したとき、
係止片６０がその溝６１に係合し、係止片６０を介して
シール装置４５のシール５３がライザ管１２の上部開口
部に圧接されるようにしてある。

【００４５】ところで、ライザ管１２内に挿入されその
ライザ管１２の補修を行う点検補修機器６２にはケーブ
ル類６３が接続されており、このケーブル類６３の途中
には図４に示すように固定部材６４が複数個所に固定さ
れ、ケーブル類６３の途中が束状に密着せしめられてい
る。

【００４６】上記束状に集束されたケーブル類６３は案
内管６５内に挿通されており、その案内管６５の外面に
はその案内管６５と同心状のシールキャップ６６がＯリ
ングを介して軸線方向に或程度摺動可能に装着されてい
る。

【００４７】シールキャップ６６の内周部には、図１に
示すように、環状の空所６７が形成されており、その空
所６７に上記シールキャップ６６に接続されたエアホー
ス６８が連通されている。また、上記シールキャップ６
６の外周部には周方向に延びるエアチューブ６９が配設
されており、そのエアチューブ６９と空所６７とが放射
方向に延びる連通路７０によって連通されている。

【００４８】また、シールキャップ６６には、そのシー
ルキャップ６６が直管５４内に挿入されたとき所定以上
の落下を防止するため、直管５４の上端縁部と係合し得
るフック７１が設けられており、また案内管６５の上下
両端外周部にもシールキャップ６６の落下防止用突条７
２が設けられている。

【００４９】しかして、ライザ管１２内の補修に際して
は、ジェットポンプ１１のインレットミキサを取外した
後、炉上からシール装置４５を吊下し、一対の可動筒４
８の下端をライザ管１２の２つの上部開口縁上にそれぞ
れ載置し、炉上からの遠隔操作によって六角ボルト５７
を回転させると、歯車５８を介して押え板５９が回動
し、係止片６０が耳部２１の溝６１に係合し、その係止
片６０と溝６１との係合によってシール装置４５が下方
に押し下げられ、シール５３がライザ管１２の上部開口
部１２ａの隅角部に圧接され、シール管１２とシール装
置４５における可動筒４８との間のシール及びシール装
置４５の固定が行われる。

【００５０】そこで、炉上からケーブル類６３によって
吊設された点検補修機器６２を、図４、図５に示すよう
に、シール装置４５の一方の円筒体４６内に挿通させ、
シールキャップ６６が直管５４内に挿入されると、エア
ホース６８を介して圧縮空気をシールキャップ６６の空
所６７に送給する。この圧縮空気は連通路７０を経てエ
アチューブ６９内に送給され、この圧縮空気によってエ
アチューブ６９が外方に膨出されて直管５４の内周面に
圧接され、直管５４の内面とシールキャップ６６間のシ
ールが行われる。一方、シール装置４５の他方の円筒体
４６にも他の補修用のケーブル等を挿入し、前述と同様
にしてシールキャップ６６により直管５４を密閉する。

【００５１】このようにして、上記シールキャップ６６
によってシール管１２の上部開口を密閉した後、ジェッ
トポンプ１１の再循環入口ノズル１３を介してライザ管
１２内の排水を行う。しかして、上記ライザ管１２内の
みを気中空間とすることができ、ライザ管１２内に挿入
されている点検補修機器６２を遠隔操作することによっ
てライザ管１２内の点検補修を気中空間において行うこ
とができる。したがって、ライザ管１２内の点検補修に
際して原子炉圧力容器内の炉水を全て抜く必要はない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されているジェ
ットポンプ上部のインレットミキサを取り外した後のラ
イザ管の上部開口部に密封的に着脱可能であり、ライザ
管内に連通する円筒体を有するシール装置と、ライザ管
内に挿入される点検補修機器に接続されたケーブル類の
束が貫挿され、外周面に上記シール装置の直管部内周面
との間をシールするシール部材が設けられたシールキャ
ップとを有するので、ライザ管の上部開口部にシール装
置を装着し、そのシール装置の直管部内にシールキャッ
プを挿入し、そのシールキャップと直管部内周面との間
をシール部材によってシールすることによって、圧力容
器内とライザ管内とを完全に隔離でき、ライザ管の内部
のみを気中状態とすることができる。したがって、原子
炉圧力容器内の炉水を全て抜く必要なく、ライザ管内を
気中状態で点検または補修作業を確実かつ短時間で行う
ことができる。したがって、作業員の放射線被曝量を大
幅に低減させることができる。

【００５３】また、請求項２記載の発明によれば、シー
ル装置に設けられた係止片をトランジションピースから
突設された耳部の溝と係脱可能としたので、遠隔操作に
よってシール装置のシール作用と固着とを容易に行うこ
とができる。

【００５４】さらに請求項３記載の発明によれば、圧縮
空気の給排によって、シールキャップのシールを行うと
ともに、作業後におけるシールキャップの抜き出しをき
わめて容易に行うことができる。

【００５５】また、請求項４記載の発明によれば、シー
ルキャップがシール装置に対して異常な位置まで落下す
ることを確実に防止することができ、シール作用の効果
が損われることがなく、しかも炉上からの操作によるキ
ャップシールの位置決めをきわめて容易なものとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジェットポンプシール装置をライザ管
の上部開口部に取り付けた状態を示す断面図。

【図２】本発明におけるシール装置の縦断面図。

【図３】本発明のシール装置をライザ管の上部に取付け
た状態の平面図。

【図４】本発明のジェットポンプシール装置をライザ管
の上部開口部に取り付け、点検補修機器をライザ管内に
挿入した状態を示す図。

【図５】点検補修機器をライザ管内に挿入した状態を示
す側面図。

【図６】一般的な沸騰水型原子炉の全体構成を示す構成
図。

【図７】ジェットポンプ近傍を示す斜視図。

【図８】トランジションピース及びベントの近傍を示す
斜視図。

【図９】トランジションピースとベントとの接続部近傍
を示す図。

【図１０】トランジションピース及びベントとの連結部
を示す図。

【図１１】ライザブレース取付け状態を上から見た図。

【図１２】ライザブレースとライザ管との関係を拡大し
て示す斜視図。

【符号の説明】

１ 原子炉圧力容器 １１ ジェットポンプ １２ ライザ管 １４ トランジションピース １５Ａ，１５Ｂ ベント ２１ 耳部 ４５ シール装置 ４６ 円筒体 ４７ ベース板 ４８ 可動筒 ５０ 連結板 ５１ ブラケット ５２ 連結ねじ ５３ シール ５４ 直管 ５９ 押え板 ６０ 係止片 ６２ 点検補修機器 ６３ ケーブル類 ６４ 固定部材 ６６ シールキャップ ６８ エアホース ６９ エアチューブ ７１ フック

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されて
   いるジェットポンプ上部のインレットミキサを取り外し
   た後のライザ管の上部開口部に密封的に着脱可能であ
   り、ライザ管内に連通する円筒体を有するシール装置
   と、ライザ管内に挿入される点検補修機器に接続された
   ケーブル類の束が貫挿され、外周面に上記シール装置の
   直管部内周面との間をシールするシール部材が設けられ
   たシールキャップとを有することを特徴とする、ジェッ
   トポンプシール装置。
2. 【請求項２】シール装置には、ライザ管のトランジショ
   ンピースから突設された耳部に設けられた溝と係脱可能
   な係止片が設けられており、その係止片と溝との係合に
   よりシール装置のライザ管との密封及び固着が行われる
   ことを特徴とする、請求項１記載のジェットポンプシー
   ル装置。
3. 【請求項３】シールキャップの外周面に設けられている
   シール部材は、シールキャップの内部から供給される圧
   縮空気によって拡径するエアホースであることを特徴と
   する、請求項１記載のジェットポンプシール装置。
4. 【請求項４】シールキャップにはシール装置の直管の上
   縁部と係合可能なフックが設けられていることを特徴と
   する、請求項１記載のジェットポンプシール装置。