JP2002156483A - インターナルポンプの応力低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプケーシングと配管との接続部に発生する
応力を低減させる。 【解決手段】インターナルポンプ５のポンプケーシング
10と、このポンプケーシング10に取り付けた配管25とを
応力低減機構26により固定支持する。応力低減機構26は
配管25を固定支持する配管支持部27と、ポンプケーシン
グ10の外側を抱持するリング状抱持部28と、配管支持部
27と抱持部28とを連結する連結部29とからなっている。
高温高圧の影響で原子炉圧力容器１が変形し、ポンプケ
ーシングの位置がずれて応力が発生した場合、応力は配
管25とノズル部23との接続部に集中することなく、応力
低減機構26により分散させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は改良型沸騰水型原子
炉（ＡＢＷＲ）などの原子炉圧力容器に取り付けられて
いるインターナルポンプのポンプケーシングの応力発生
を低減するためのインターナルポンプの応力低減装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力発電プラントにおいて
は、原子炉圧力容器の下部に、冷却材を循環させること
を目的とするインターナルポンプが設置されており、そ
のケーシングにはパージ水用配管ノズルおよび二次シー
ル用配管ノズル等が取り付けられており、各々配管の他
端側は原子炉格納容器へと接続されている。

【０００３】以下、図６および図７を参照してインター
ナルポンプの従来例について説明する。図６は沸騰水型
原子炉の原子炉圧力容器と、その内部構造を、図７はイ
ンターナルポンプとその周囲をそれぞれ概略的に縦断面
で示している。図６中、符号１は原子炉圧力容器で、そ
の上端開口は容器蓋２により閉塞され、下端開口は下鏡
部４が取り付けられて密閉構造になっている。原子炉圧
力容器１内には炉心３が配置され、炉心３を包囲する炉
心シュラウド13と原子炉圧力容器１との間に複数のイン
ターナルポンプ５が均等な配置で下鏡部４に取り付けら
れている。

【０００４】原子炉圧力容器１内の炉心３の上方には気
水分離器33および蒸気乾燥器34が設置されている。蒸気
乾燥器34に対向した原子炉圧力容器１の外側面には主蒸
気ノズル35が接続されており、その下方に給水ノズル36
が接続されている。炉心３の下方には制御棒案内管37が
設けられ、制御棒案内管37の下方に制御棒駆動機構ハウ
ジング38が原子炉圧力容器１の下鏡部４を貫通して設置
されている。

【０００５】また、図７にインターナルポンプ５を拡大
して示すように、インターナルポンプ５は、主として原
子炉圧力容器１内に位置するインペラ６と、原子炉圧力
容器１外部に位置するモータ部７と、モータ部７とイン
ペラ６を接続するポンプシャフト８からなっている。

【０００６】上端部にインペラ６を取り付けたポンプシ
ャフト８は下鏡部４に設けられたポンプノズル９内を挿
通し、ポンプシャフト８の下端部はポンプケーシング10
内に配置されたモータ部７にキー11を介して嵌合され、
カップリングスタッド12により締結されている。

【０００７】このように設置されたインターナルポンプ
５は、給水ノズル36から炉心シュラウド13と原子炉圧力
容器１との間の環状部に流入する冷却水を吸い込み、こ
れを原子炉圧力容器１の下方に吐出して炉心３へ流入し
冷却水を循環させている。インターナルポンプ５を運転
中のモータ部７の冷却方法には、外部ループ循環方式が
採用されている。

【０００８】すなわち、冷却水入口ノズル18からポンプ
ケーシング10内に流入したモータ部７の内部の冷却水
は、モータ回転体14に直結する補助インペラ15により加
圧，駆動され、モータ部７内の各部を循環し、ポンプケ
ーシング10の上部に付設した冷却水出口ノズル16から冷
却配管17を流出して熱交換器（図示せず）に供給され、
この熱交換器で除熱された後、冷却配管17を経てポンプ
ケーシング10の下部に冷却水入口ノズル18に戻る構成と
なっている。

【０００９】また、冷却水出口ノズル16の上部にはパー
ジ水ノズル19および二次シールノズル20が付設されてい
る。パージ水ノズル19にはパージ水用配管21が接続さ
れ、常時パージ水が供給され炉内に流入し、モータ内に
炉水および炉内クラッドが侵入するのを防止し、モータ
部７およびポンプシャフト８が放射線汚染されるのを防
止している。二次シールノズル20には二次シール用配管
22が接続され、二次シール材を水圧で圧縮させることを
目的とした水を注入している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】原子炉プラント運転時
の状態は、高温高圧であるため、原子炉圧力容器１が変
形し、原子炉圧力容器１の下部に取り付けられているポ
ンプケーシング10の位置がずれることがある。この位置
ずれにより、原子炉格納容器へと接続されているパージ
水用配管21および二次シール用配管22と、これらの配管
21，22を接続するノズル19，20部との接続部で応力が発
生する。発生した応力は接続部に集中し、結果的に接続
部の損傷および破損に至る可能性が生じる課題がある。

【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、ポンプケーシングに接続された配管の接続部
に発生する応力を低減させることができるインターナル
ポンプの応力低減装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
インターナルポンプのポンプケーシングに接続する配管
を固定支持する配管支持部と、前記ポンプケーシングを
抱持する抱持部と、この抱持部と前記配管支持部を連結
する連結部とを具備したことを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、プラント運転時におい
て、高温高圧の影響で原子炉圧力容器が変形し、ポンプ
ケーシングの位置がずれることにより発生する応力は、
配管とポンプケーシングとの接続部に集中することはな
く、応力低減機構に分散させることができる。

【００１４】請求項２に係る発明は、前記配管支持部は
前記配管を挟持する複数の支持板と、これらの支持板と
前記配管との間に介在する緩衝材とからなることを特徴
とする。この発明によれば、原子炉プラントの運転時に
おいて、高温高圧の影響で原子炉圧力容器が変形し、ポ
ンプケーシングの位置がずれることにより発生する応力
は応力低減機構に分散され、ポンプケーシングの接続部
に発生する応力を低減させることができる。また、配管
支持部に加わる応力は緩衝材を介在させることにより緩
和することができ、二次シール用配管およびパージ水用
配管の損傷を防止できる。

【００１５】請求項３に係る発明は、インターナルポン
プのポンプケーシングに接続する配管と前記ポンプケー
シングの外面とを密接するクランプ機構とを具備してな
ることを特徴とする。

【００１６】この発明によれば、原子炉プラント運転時
において、高温高圧の影響で原子炉圧力容器が変形し、
ポンプケーシングの位置がずれることにより発生する応
力はポンプケーシングと配管との接続部に集中すること
はなく、クランプ機構全体に及ぶことにより、前記接続
部の応力集中を回避させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）および図２に
より本発明に係るインターナルポンプの応力低減装置の
第１の実施の形態を説明する。図１（ａ）は本実施の形
態を説明するための一部縦断面で示す側面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ´矢視断面図、図２
は図１（ａ）における配管支持部27の縦断面図である。
なお、図１（ａ）は図７に対応しており、図１（ａ）
中、図７と同一部分には同一符号を付している。

【００１８】図１（ａ）において、原子炉圧力容器１の
下鏡部４にインターナルポンプ５が取り付けられてい
る。このインターナルポンプ５のポンプケーシング10に
ポンプケーシングのノズル部23が複数本取り付けられて
いる。このノズル部23は繁雑さを避けるため１本のみ図
示しているが、実際には図７に示すように冷却水出口ノ
ズル17，パージ水ノズル19，パージ水用配管21または二
次シール用配管22をそれぞれ接続するためのノズル部が
複数本取り付けられている。また、パージ水用配管21と
二次シール用配管22についても同様に、図１では１本の
配管25で示している。

【００１９】本実施の形態が従来例と異なる点は図１
（ａ）に示したように、配管25とポンプケーシング10と
を一体的に連結する応力低減機構26を、配管25とポンプ
ケーシング10に連結して設けたインターナルポンプの応
力低減装置にある。応力低減機構26は配管25を上下部で
挟み込んで取り付ける図２に示した配管支持部27と、ポ
ンプケーシング10の胴廻りを半径方向から抱え込んで支
持する図１（ｂ）に示した抱持部28と、この抱持部28と
配管支持部27を一体的に連結する連結部29とからなって
いる。

【００２０】抱持部28は図１（ｂ）に横断面で示したよ
うに、ポンプケーシング10の外周半円を取り囲むよう１
個の半円部材28ａと、この半円部材28ａの両端フランジ
部と接合し合体してポンプケーシング10の外周半円を取
り囲む２個の１／４分割部材28ｂと、これらの部材28ａ
と28ｂのフランジ部接合面を締め付けてポンプケーシン
グ10に取り付ける締め付けボルト28ｃとからなってい
る。

【００２１】配管支持部27は図２に示したように水平方
向の配管24を上下両側から挟む一対の支持板27ａと、こ
の一対の支持板27ａを固定する左右一対の締め付けボル
ト27ｂとからなっている。連結部材29は一対の支持板27
ａの下側支持板に一端が接続し、他端が抱持部28の半円
部材28ａの外面に接続している。

【００２２】しかして、本実施の形態において、一端が
原子炉格納容器24に支持され、他端がポンプケーシング
10のノズル部23へと接続されている配管25は、原子炉プ
ラント運転時の高温高圧の影響で原子炉圧力容器１が変
形し、ポンプケーシング10の位置がずれることにより、
配管25とポンプケーシング10のノズル部23との接続部に
応力が発生するが、応力低減機構26の配管支持部27で配
管25を支持することにより、応力は応力低減機構26に分
散し、配管25とポンプケーシング10の接続部の応力を低
減することができる。

【００２３】本実施の形態によれば、原子炉プラント運
転時の高温高圧の影響で原子炉圧力容器１が変形し、ポ
ンプケーシング10の位置がずれることにより、配管25と
ポンプケーシング10のノズル部23との接続部で発生する
応力を応力低減機構26により低減または消滅させること
ができる。

【００２４】つぎに図３により本発明に係る第２の実施
の形態を説明する。図３は本実施の形態の要部のみを示
し、図２と同一部分には同一符号を付して重複する部分
の説明は省略する。本実施の形態が第１の実施の形態と
異なる部分は、配管25と一対の支持板27ａとの間に緩衝
材30を介在させて一対の支持板27ａをボルト27ｂで締め
付け、配管25を完全固定支持したことにある。その他の
部分は第１の実施の形態と同様であるので、その説明は
省略する。緩衝材30としては例えば環状ゴム，リングば
ね等を使用することができる。

【００２５】本実施の形態によれば、原子炉プラント運
転時の高温高圧の影響で原子炉圧力容器１が変形し、ポ
ンプケーシング10の位置がずれることにより、配管25と
ポンプケーシング10のノズル部23との接続部に発生する
応力は応力低減機構26に分散され、低減されるととも
に、配管支持部27に加わる力を緩衝材30により緩和する
ことができる。

【００２６】つぎに図４により本発明に係る第３の実施
の形態を説明する。本実施の形態は第２の実施の形態に
おける緩衝材30に代えて図４に示したように複数の緩衝
材31を一対の支持板27ａと配管25との間に設けたことに
ある。その他の部分は第２の実施の形態と同様なので、
重複する部分の説明は省略する。緩衝材31としてはコイ
ルばねを使用して、半周方向にほぼ等間隔に配列して設
けることができる。本実施の形態の作用効果は緩衝材31
の配管25への着脱が緩衝材30の場合よりも容易である他
は第２の実施の形態と同様なので、それらの説明は省略
する。

【００２７】つぎに図５により本発明の第４の実施の形
態を説明する。図５は本実施の形態の要部のみを示して
おり、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部
分の説明は省略する。

【００２８】本実施の形態は図５に示したようにノズル
部23が取り付けられた付近のポンプケーシング10外面
と、ノズル部23に接続した配管25のうちポンプケーシン
グ10寄りの配管25をノズル部23とともに上下方向から一
体的にクランプするクランプ機構32を設けたインターナ
ルポンプの応力低減装置にある。

【００２９】クランプ機構32は上部クランプ部材32ａと
下部クランプ部材32ｂと、これらクランプ部材32を上下
から一体的に締め付ける締め付けボルト32ｃとからなっ
ている。上下部クランプ部材32ａ，32ｂのポンプケーシ
ング10の外側面およびノズル部23外面に接する側の一端
面はポンプケーシング10の外側面に密接する凹面わん曲
形状に形成されている。また、上下部クランプ部材32
ａ，32ｂの他端部は自由端となっているが、締め付けボ
ルト32ｃにより締め付けて配管25を支持し、一端面がポ
ンプケーシング10の外面と密接することにより完全固定
支持される。

【００３０】本実施の形態によれば、原子炉プラント運
転時において、高温高圧の影響で原子炉圧力容器が変形
し、ポンプケーシング10の位置がずれることにより発生
する応力は、ポンプケーシング10のノズル部23と配管25
の接続部に集中することなく、クランプ機構32全体に及
ぶことにより、前記接続部の応力集中を回避させること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプケーシングに取
り付けた配管の接続部に発生する応力を低減させ、損傷
防止効果のあるインターナルポンプを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係るインターナルポンプの応
力低減装置の第１の実施の形態を説明するための一部縦
断面で示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´矢視方向
を切断し一部概略的に示す横断面図。

【図２】図１における配管支持部を拡大して示す縦断面
図。

【図３】本発明に係るインターナルポンプの応力低減装
置の第２の実施の形態における配管支持部を示す縦断面
図。

【図４】本発明に係るインターナルポンプの応力低減装
置の第３の実施の形態における配管支持部を示す縦断面
図。

【図５】本発明に係るインターナルポンプの応力低減装
置の第４の実施の形態の要部を拡大して一部断面で示す
側面図。

【図６】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器を概略的に示
す縦断面図。

【図７】図６におけるインターナルポンプを一部側面で
示す縦断面図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…容器蓋、３…炉心、４…下鏡
部、５…インターナルポンプ、６…インペラ、７…モー
タ部、８…ポンプシャフト、９…ポンプノズル、10…ポ
ンプケーシング、11…キー、12…カップリングスタッ
ド、13…炉心シュラウド、14…モータ回転体、15…補助
インペラ、16…冷却水出口ノズル、17…冷却配管、18…
冷却水入口ノズル、19…パージ水ノズル、20…二次シー
ルノズル、21…パージ水用配管、22…二次シール用配
管、23…ポンプケーシングのノズル部、24…原子炉格納
容器、25…配管、26…応力低減機構、27…配管支持部、
28…抱持部、29…連結部、30，31…緩衝材、32…クラン
プ機構。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インターナルポンプのポンプケーシング
   に接続する配管を固定支持する配管支持部と、前記ポン
   プケーシングを抱持する抱持部と、この抱持部と前記配
   管支持部を連結する連結部とを具備したことを特徴とす
   るインターナルポンプの応力低減装置。
2. 【請求項２】 前記配管支持部は前記配管を挟持する複
   数の支持板と、これらの支持板と前記配管との間に介在
   する緩衝材とからなることを特徴とする請求項１記載の
   インターナルポンプの応力低減装置。
3. 【請求項３】 インターナルポンプのポンプケーシング
   に接続する配管と前記ポンプケーシングの外面とを密接
   するクランプ機構とを具備してなることを特徴とするイ
   ンターナルポンプの応力低減装置。