JP2001289988A - 原子炉圧力容器の支持装置および原子炉 - Google Patents

原子炉圧力容器の支持装置および原子炉

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Etsuro Domoto
悦朗 堂本
Masao Kubo
正雄 久保
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉圧力容器の支持装置の部品点数を削減
し、現地での据付け作業を容易にし、運転中の原子炉圧
力容器の熱膨張を拘束しないで吸収し、運転中および停
止状態の原子炉圧力容器の耐震性を一定に確保し、地震
時の水平力を十分に支持できる原子炉圧力容器の支持装
置を提供する。 【解決手段】 原子炉圧力容器1の外面にブラケット1
1を固定し、ブラケット11にサポート12を固定す
る。原子炉遮蔽壁2にサポート16を固定する。サポー
ト13とサポート12とを噛み合わせた後に、シム21
により、サポート12の斜面19とサポート13の斜面
20との面間のギャップ22を確保するように、サポー
ト13を取付ける。原子炉圧力容器1側のサポート12
の斜面19および原子炉遮蔽壁2側のサポート13の斜
面20に、原子炉圧力容器1側の直径方向および円筒軸
方向の熱膨張による変位が自在になるように勾配を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉圧力容器の
支持装置およびこの支持装置を採用した原子炉に係り、
特に、運転時の熱膨張を拘束しないで吸収する一方、地
震時には地震の水平力を吸収する制振機構に関する。
【0002】
【従来の技術】原子炉圧力容器1は、核燃料を装架した
炉心を収容する円筒容器であり、図8に示すように、原
子炉格納容器7内のペデスタル原子炉本体基礎8上に立
てて設置される。
【0003】原子炉格納容器7は、コンクリート製の生
体遮蔽壁6で覆われて、原子炉建家基礎9上に設置され
る。原子炉圧力容器1の周りに設置された原子炉遮蔽壁
2の上端では、トッププレート4が原子炉格納容器7の
内面と連結され、剛性を確保している。
【0004】従来の原子炉圧力容器1の支持装置は、図
9および図10に示すように、原子炉圧力容器1の外周
に沿って設けられた複数のスタビライザ(制振装置)5で
構成されている。各スタビライザ5は、ブラケット5
A,5B,5Cと、ロッド5Dと、ナット5Eと、スリ
ーブ5Fと、ワッシャ5Gと、ヨーク5Hと、皿ばね5
Jとからなる。スタビライザ5は、原子炉圧力容器1の
外周の等間隔位置に複数個備えられて、あらゆる方向の
地震に対処できるとされている。
【0005】ブラケット5Cは、原子炉遮蔽壁2のトッ
ププレート4上に固定したソールプレート4Aに溶着さ
れ、原子炉圧力容器1の外面に突出させて設けたスタビ
ライザブラケット3を挟み込み、周方向に積層した皿ば
ね5Jを介してスタビライザブラケット3を締め付け、
地震時に、原子炉圧力容器1の水平振動を抑制する。
【0006】二つのブラケット5Bは、ブラケット5C
の下端面に対向して溶着され、二つのブラケット5A
は、二つのブラケット5B間の両端に溶着される。二つ
のブラケット5Aの間には、ヨーク5Hが配置され、ス
タビライザブラケット3を挿し通す孔を形成してある。
ブラケット5Aとスリーブ5Fとの間には、二つのワツ
シヤ5Gを介して、複数の皿ばね5Jが積層して収納さ
れている。
【0007】このような構成のスタビライザ5は、図1
1に力学的モデルとして模式的に示すように、矢印で表
現した地震時の水平振動をばね35の制振機構により抑
制する。
【0008】特開昭59−075188号公報は、図12および
図13に示すように、原子炉遮蔽壁2の内面と原子炉圧
力容器1の外面との間に、制振機構として複数のラバー
ベアリング36を設けた構成を記載している。ラバーベ
アリング36は、金属板38と硬質ゴム37とを交互に
積層し、その一端をソールプレート40に溶着した構造
である。原子炉圧力容器1の外面と原子炉遮蔽壁2の内
面との間には、ギャップ43があり、このギャップ43
内において、原子炉遮蔽壁2の内面上部に台座39を突
出させて設け、台座39にソールプレート40を固定し
てある。ラバーベアリング36は、その積層構造の方向
が、原子炉圧力容器1の直径方向の外方に向き、先端面
42が原子炉圧力容器1の外面に僅かなギャップ44を
介して対向している。
【0009】ラバーベアリング36は、原子炉圧力容器
1の周方向に等間隔に複数個配置され、原子炉圧力容器
1の耐震支持装置となっている。このような構成の耐震
支持装置のラバーベアリング36は、図14に力学的モ
デルとして模式的に示すように、ばね45に相当する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、スタビライザを構成する部品の形状および
数が多い。また、スタビライザブラケットを挟む構造を
採用しているので、スタビライザおよびその周辺の部品
が大型となっている。したがって、現地での据付け作業
が複雑となる。スタビライザブラケットに印加された荷
重は、モーメントとして作用し、高応力を発生するおそ
れがあるが、スタビライザブラケット等の強度に関して
十分な配慮がなされているとはいえなかった。
【0011】一方、制振機構として複数のラバーベアリ
ングを設けた構造を採用した場合、原子炉圧力容器が運
転中と停止状態とでは、熱膨張により、原子炉圧力容器
の外面とラバーベアリングの先端面とのギャップが異な
ることになる。すなわち、運転中のギャップは、停止状
態のギャップより小さくなり、停止状態から運転中とな
り再び停止状態に戻るまでの全期間を通じて、一定のギ
ャップを保持できず、耐震性を一定に確保することが困
難であった。
【0012】本発明の目的は、原子炉圧力容器の支持装
置の部品点数を削減し、現地での据付け作業を容易に
し、運転中の原子炉圧力容器の熱膨張を拘束しないで吸
収し、運転中および停止状態の原子炉圧力容器の耐震性
を一定に確保し、地震時の水平力を十分に支持できる原
子炉圧力容器の支持装置およびこの支持装置を採用した
原子炉を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、原子炉圧力容器と原子炉圧力容器の周囲
を覆う原子炉遮蔽壁との間に周方向に所定間隔で配置さ
れた複数の制振機構からなる原子炉圧力容器の支持装置
において、各制振機構が、原子炉圧力容器の直径方向の
圧縮力に対する制振機能を有する弾性体サポートを原子
炉圧力容器側および原子炉遮蔽壁側に分割して備え、所
定のギャップを介して対向する原子炉圧力容器側サポー
トの面および原子炉遮蔽壁側サポートの面が、原子炉圧
力容器の熱膨張による直径方向の変位△Rと円筒軸方向
の変位△Vとの比△R/△Vに等しい勾配Bをもつ斜面
に形成されている原子炉圧力容器の支持装置を提案す
る。
【0014】前記各制振機構は、両斜面をあり形ほぞの
先端およびあり形溝の底面とするあり形構造に形成さ
れ、あり形の接触面で原子炉圧力容器の直径方向の引っ
張り力を支持することが望ましい。
【0015】本発明は、さらに、いずれかの原子炉圧力
容器の支持装置を原子炉遮蔽壁上端付近の周方向に所定
間隔でかつ直径方向に対向するように複数個配置した原
子炉を提案する。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、図1〜図7を参照して、本
発明による原子炉圧力容器の支持装置の実施形態を説明
する。
【0017】図1は、本発明による原子炉圧力容器の支
持装置を採用した原子炉の全体構造を示す断面図であ
る。本実施形態の原子炉圧力容器1は、核燃料を装架し
た炉心を収容する円筒容器であり、原子炉格納容器7内
のペデスタル原子炉本体基礎8上に立てて設置される。
【0018】原子炉格納容器7は、コンクリート製の生
体遮蔽壁6で覆われて、原子炉建家基礎9上に設置され
る。原子炉圧力容器1の周りに設置された原子炉遮蔽壁
2の上端では、トッププレート4が原子炉格納容器7の
内面と連結され、剛性を確保している。
【0019】本実施形態の原子炉圧力容器の支持装置に
おいては、原子炉圧力容器1の外面と原子炉遮蔽壁2の
内面との間に、周方向に所定の間隔で介在させた複数の
制振機構10からなる。
【0020】図2は、制振機構10の構造を示す平断面
図、図3は、図2のA−A断面に沿った制振機構10の
構造を示す図である。各制振機構10は、所定のばね定
数を有するサポート12およびサポート13の主要部品
と、これらのサポート12,13を取付けるブラケット
11と、サポート16と、取付けボルト14とを含んで
いる。
【0021】サポート12およびサポート13は、それ
ぞれ皿ばねやラバーベアリングなどを採用して、圧縮力
に対する制振機能を発揮する弾性体を含んでいる。
【0022】原子炉圧力容器1の外面にブラケット11
を固定し、取付けボルト14でブラケット11にサポー
ト12を固定する。原子炉遮蔽壁2側では、取付けボル
ト17およびナット18で原子炉遮蔽壁2にサポート1
6を固定する。サポート13とサポート12とを噛み合
わせた後、シム21により、サポート12の斜面19と
サポート13の斜面20との間に所定のギャップ22を
確保するように、取付けボルト15でサポート16にサ
ポート13を取付ける。
【0023】原子炉圧力容器1側のサポート12の斜面
19および原子炉遮蔽壁2側のサポート13の斜面20
には、原子炉圧力容器1側の直径方向および円筒軸方向
の熱膨張による変位が自在になるように、直径方向の変
位△Rと円筒軸方向の変位△Vとの比△R/△Vに等し
い勾配Bを形成し、所定のばね定数を備えたものとす
る。接触面23A,23Bは、いわゆるあり形構造の接
触面となっており、サポート12,13を引っ張り方向
の水平力が印加されたときに、その水平力への耐震機能
を果たす。
【0024】図4は、原子炉圧力容器1が熱膨張する前
のサポート12とサポート13との位置関係を示す図、
図5は、原子炉圧力容器1が熱膨張した状態のサポート
12とサポート13との位置関係を示す図である。
【0025】本実施形態の熱膨張に対処する動作を説明
する。原子炉が、停止状態から運転に入ると、熱膨張に
より、原子炉圧力容器1が直径方向および円筒軸方向に
伸びる。本実施形態においては、ギャップ22を形成し
てあるので、サポート12は、予め設定してある勾配B
に沿って、図4に示した状態から図5に示した状態に移
行する。したがって、制振機構は、据付け時から運転中
を通して、常に原子炉圧力容器1の熱膨張を拘束するこ
となく、自由な変位を許容することになる。
【0026】図6は、本実施形態における原子炉圧力容
器1の支持装置の構造を簡素化して示す図である。実線
は、原子炉圧力容器1の据付け時または停止時の状態を
示しており、破線は、運転時の状態を示している。本実
施形態においては、熱膨張による荷重が、複数の制振機
構からなる支持装置には作用しないので、支持装置の強
度や健全性は、全く影響を受けない。
【0027】次に、本実施形態の地震に対処する動作を
説明する。地震時、原子炉圧力容器1に急激な水平荷重
が作用して、原子炉圧力容器1が水平方向で左側に移動
した場合に、その移動荷重は、ブラケット11を介して
サポート12に伝わり、サポート12の斜面19がサポ
ート13の斜面20に接して荷重を吸収し、制振機構1
0が、耐震機能を発揮する。
【0028】図7は、制振機構10の設置状況を力学的
モデルとして示す模式図である。一つの制振機構10の
サポート12の斜面19がサポート13の斜面20に接
して荷重を吸収している時、原子炉圧力容器1の直径方
向で反対側に設置された制振機構10においては、地震
時の荷重がサポート12,サポート13のあり形構造の
接触面23A,23Bに引っ張り力として作用するの
で、この反対側の制振機構10も耐震機能を発揮する。
【0029】本実施形態によれば、制振機構のサポート
部の対向面を勾配構造にしたことにより、直径方向およ
び円筒軸方向の原子炉圧力容器の熱膨張が変位自在とな
る。
【0030】また、原子炉圧力容器の停止から運転の全
期間を通じて、斜面サポート部のギャップを一定に維持
できるので、停止状態および運転中のいずれにおいて
も、原子炉圧力容器の耐震性を確保でき、信頼性を高め
られる。
【0031】さらに、従来よりも制振機構の構造を小型
化して簡素化でき、原子炉圧力容器1と原子炉遮蔽壁2
との間の限定されたスペースにおいても、供用期間中の
検査や定期検査時の作業をし易くなる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、制振機構のサポート部
の対向面を勾配にしたことにより、直径方向および円筒
軸方向の熱膨張が変位自在となる。また、従来技術と比
較して制振機構を小型化し簡素化しながら、停止時およ
び運転中の原子炉圧力容器の耐震性を確保でき、信頼性
を高められる。さらに、供用期間中の検査の作業や定期
検査時の作業をし易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による原子炉圧力容器の支持装置を採用
した原子炉の全体構造を示す断面図である。
【図2】図1の実施形態における制振機構10の構造を
示す平断面図である。
【図3】図2のA−A断面に沿った制振機構10の構造
を示す図である。
【図4】原子炉圧力容器1が熱膨張する前のサポート1
2とサポート13との位置関係を示す図である。
【図5】原子炉圧力容器1が熱膨張した状態のサポート
12とサポート13との位置関係を示す図である。
【図6】本実施形態における原子炉圧力容器1の支持装
置の構造を簡素化して示す図である。
【図7】制振機構10の設置状況を力学的モデルとして
示す模式図である。
【図8】従来の原子炉圧力容器の支持装置を採用した原
子炉の全体構造を示す断面図である。
【図9】図8のC−C断面に沿った制振機構の構造を示
す図である。
【図10】図9D部の制振機構の構造を拡大して示す図
である。
【図11】図9の制振機構を力学的モデルとして模式的
に示す図である。
【図12】ラバーベアリングを採用した従来の原子炉の
全体構造を示す断面図である。
【図13】図12F部の制振機構の構造を拡大して示す
図である。
【図14】ラバーベアリング36の設置状況を力学的モ
デルとして示す模式図である。
【符号の説明】
1 原子炉圧力容器 2 原子炉遮蔽壁 3 スタビライザ・ブラケット 4 トッププレート 5 スタビライザ 6 生体遮蔽壁 7 原子炉格納容器 8 原子炉本体基礎 9 原子炉建家基礎 10 制振機構 5A ブラケット 5B ブラケット 5C ブラケット 5D ロッド 5E ナット 5F スリーブ 5G ワッシャ 5H ヨーク 5J 皿ばね 6 生体遮蔽壁 7 原子炉格納容器 8 原子炉本体基礎 9 原子炉建家基礎 10 制振機構 11 ブラケット 12 サポート 13 サポート 14 取付けボルト 15 取付けボルト 16 サポート 17 取付けボルト 18 ナット 19 斜面 20 斜面 21 シム 22 ギャップ 23A 接触面 23B 接触面 24 ばね 25 ばね 35 ばね 36 ラバーベアリング 37 硬質ゴム 38 金属板 39 台座 40 ソールプレート 41 取付けボルト 43 ギャップ 44 ギャップ 45 ばね

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉圧力容器と前記原子炉圧力容器の
    周囲を覆う原子炉遮蔽壁との間に周方向に所定間隔で配
    置された複数の制振機構からなる原子炉圧力容器の支持
    装置において、 前記各制振機構が、前記原子炉圧力容器の直径方向の圧
    縮力に対する制振機能を有する弾性体サポートを原子炉
    圧力容器側および原子炉遮蔽壁側に分割して備え、 所定のギャップを介して対向する前記原子炉圧力容器側
    サポートの面および原子炉遮蔽壁側サポートの面が、前
    記原子炉圧力容器の熱膨張による直径方向の変位△Rと
    円筒軸方向の変位△Vとの比△R/△Vに等しい勾配B
    をもつ斜面に形成されていることを特徴とする原子炉圧
    力容器の支持装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の原子炉圧力容器の支持
    装置において、 前記各制振機構が、前記両斜面をあり形ほぞの先端およ
    びあり形溝の底面とするあり形構造に形成され、 前記あり形の接触面で前記原子炉圧力容器の直径方向の
    引っ張り力を支持することを特徴とする原子炉圧力容器
    の支持装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の原子炉圧力容
    器の支持装置を前記原子炉遮蔽壁上端付近の周方向に所
    定間隔でかつ直径方向に対向するように複数個配置した
    原子炉。
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