JP2005240179A - 高周波加熱残留応力改善法 - Google Patents
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Abstract
原子力プラントにおける高周波加熱残留応力改善法の実施時において、適切なノズル構造・配置により配管内面温度の冷却性能を向上し、さらに温度計を設置して実機高周波加熱残留応力改善法(IHSI)施工時の冷却効果を確認するとともに、IHSI施工時の弊害となる空気を排除して、施工を高度化する。
【解決手段】
原子力プラントにおける高周波加熱残留応力改善法の実施時において、適切なノズル構造・配置により配管内面温度の冷却性能を向上し、さらに温度計を設置して実機IHSI施工時の冷却効果を確認するとともに、IHSI施工前に配管を加熱して、施工部の空気を排除する。
【選択図】図1
Description
「IHSI」という。)に関する。
「N2ノズル」という。)では、流体を噴射して、環状隙間部に流れを生じさせるのは極めて困難である。さらに、実機の配管面は、機器の性能,構造上問題とならない範囲で、わずかではあるが個々の配管により様々な凸凹を有していたり、外表面が真円でないことも考えられ、原子炉内での冷却ノズル装置を適切な位置へ設置するのは難しく、ノズルが環状隙間部の方向に向いていない可能性がある。そのため、噴流が十分に環状隙間部に流入しているか否か、実機において確認する必要があることは当然である。すなわち、実機IHSI施工時に配管内面の冷却効果を確認することは重要であるとともに、狭い環状隙間部に噴流を効率よく流入させる工夫も必要である。
(上端と下端を結ぶ線)方向にノズルを傾ける手法がある。傾けることにより、ノズルから噴射する冷却材の領域が環状隙間部の中心に移動することができるとともに、両噴流の干渉により乱れが増幅する。実機大のモデル試験を実施した結果、9°傾けると最適であった。
(ステップ100)IHSIを開始する。
(ステップ101)後述するように環状隙間強度分布と流出流体温度の関係を導出する。
(ステップ102)IHSI用のノズルを実機に設置し、ノズル位置を微調整,流量調整を行う。
(ステップ103)実機へのIHSI施行時に流出する流体温度測定を温度センサにより行う。
(ステップ104)温度センサにより測定した流出する流体温度から環状隙間部温度分布を電子計算機により演算し、想定する。
(ステップ105)環状隙間部温度が所定温度(流体飽和温度)以下であるかを電子計算機により演算し判定を行う。また、ステップ105において、所定温度以下になっていない指令はステップ102に戻り、ノズル位置を再度に微調整,流量調整を行いIHSIを施工する。
(ステップ106)ステップ105において、環状隙間部温度が所定温度以下の状況で
IHSIが施工されていることを確認して、その場合にIHSIを終了する。
(ステップ200)環状隙間部温度分布と流出流体温度の関係の導出を開始する。
(ステップ201)実際のIHSIを施工する機器と同一のモックアップを作成する。
(ステップ202)ステップ201で製作したモックアップに水流を与えるノズル,水圧,水量、及び温度計等の各種センサを取り付ける。
(ステップ203)モックアップを試験槽に設置する。
(ステップ204)モックアップに水流を流し、IHSIを施工する。
(ステップ205)モックアップの各所の温度,水流の温度、更に各種の測定条件、例えば、水流の水圧,ポンプの圧力等を計測し、各データを電子計算機に記憶する。
(ステップ206)環状隙間部温度分布と流出流体温度の関係の導出を終了する。
19を設置している。通常のノズルの絞り部や拡大部では、軸対象となっているため、最小面積部において、底面とノズル中心の距離が遠くなり、狭い環状隙間部に噴流を流入させることが不可能である。本発明では、特に狭い環状隙間部の流路へ噴流を流入するため、上部の断面積を大きく変化させて大きく絞り、下部はほぼ平らな形状を保持するような、軸対象でない形状にする。その結果、冷却材噴出位置の適正化が図れる構造となり、狭い環状隙間部へ噴流を噴出することができる。また、以上の形状により、流れが内筒中心方向に向くため、流れの方向を制御でき、さらなる効果も期待できる。絞り部としては、オリフィス形状等も考えられる。ノズルの穴を形成する構造物は、一体構造以外に、部分的に取り付けても良い。
13に示すように、配管ノズル側にもシール材13bを設置すれば、リーク防止効果が大きい。
(b)のように水が蒸発し、蒸気が発生する。このとき、除染口前後のバルブの開度を閉める方向にすれば、除染口内はさらに沸騰し易くなる。以上の温度,圧力条件における蒸気の密度は約1.37kg/m3 であり、空気の密度2.18kg/m3 より明らかに軽く、上部に停滞した空気は蒸気により徐々に下部へ押し出される。水が蒸発すれば、体積は約
1000倍となるため、発生する蒸気は除染口内の空気を主配管に容易に押し出すこととなる。その結果、除染口は(c)に示すように蒸気で満たされる。次に、ヒータを停止、または出力を低下して、PLRポンプを運転し、流量を増加させると、(d)に示すように空気は吹き飛ばされ、冷却効果が向上し、蒸気の温度は低下して凝縮し始める。蒸気は温度低下すると、全て水に状態変化するため、除染口内は完全に水で満たされる。以上の結果、非凝縮性ガス,空気等は完全に除染口内から排除できる。(d)は、ヒータを停止、出力を低下させなくても、PLRポンプの流量を増加させることにより実現できる。また、ヒータを停止するだけでも可能である。また、PLRポンプ運転とヒータ停止の順序は逆でも良い。そして、ポンプを極力高速回転して、ヒータにより除染口を過熱することにより、IHSI施工を実施する。ポンプ高速運転とヒータ加熱の順序は、望ましくはないが、逆でも良い。その結果、除染口等の停滞部の空気を完全に排出した状態で、確実なIHSI施工を実現することが可能となる。IHSI施工時には沸騰を抑制するため、冷却効果を高める必要があるが、空気排除時は冷却効果を抑制し、沸騰を発生させる必要がある。そのため、IHSI施工時と空気排除時では、ポンプの回転数,配管内流量やバルブの開閉度が異なる。図19に示すように設計定格の20%流量運転では除染口内は沸騰し、IHSI施工は不確実であり、設計定格の20%流量以下での除染口の加熱は本発明を利用したものと考えられる。
IHSIの施行を終了する。ここで、環状隙間部の流体が沸騰(膜沸騰)すると冷却が不可能となるため、特に、環状隙間部の流体温度が飽和温度以下であることが重要となる。
106の上側と下側(時計の0時と6時方向)から炉内へ流出する。
106に流入させることができる。
±50°の範囲において設置する必要がある。これにより、実機IHSI施工時の内面冷却を確保でき、原子炉圧力容器のノズル溶接部の残留応力を確実に緩和でき、より安全な原子力プラントを供給できる。
Claims (38)
- 原子力プラントにおける高周波加熱残留応力改善法(以下、IHSIと称す)において、実機IHSI施工時に配管外部加熱により昇温した流体温度を測定することにより配管内面の冷却効果を確認することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントにおける高周波加熱残留応力改善法(以下、IHSIと称す)の再循環水入口ノズル(以下、N2ノズルと称す)において、実機IHSI施工時に配管外部加熱により昇温した流体温度を、N2ノズルの冷却装置に設置した温度計により測定することにより、N2ノズル配管内面の冷却効果を確認することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、N2ノズル環状隙間部の水平方向中心(3時及び9時の方向)から±45°の範囲内だけに冷却装置のノズルを設置して、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、冷却装置のノズルを上部(0時方向)から±45°の範囲内に設置し、環状隙間部の水平方向中心(3時及び9時の方向)から±45°の範囲内だけに温度計を設置して、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、内筒の接線方向成分を含めてノズル先端を傾斜し、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、内筒の上端と下端を結ぶ中心線に向かう方向(水平方向)に、ノズル先端の噴出方向を傾け、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法の冷却装置において、N2ノズルの内筒に近接した冷却装置の底面をなす構造物内に、冷却材噴出用ノズルとなる横穴を形成し、横穴には軸対象で無い絞り部,拡大部を設置させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法の冷却装置。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法の冷却装置において、N2ノズルの内筒に近接した冷却装置の底面をなす構造物内に、ヘッダタンクを設置して、ヘッダタンクの下部に設置した複数のノズル(小孔)から冷却材を環状隙間に流入させ、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法の冷却装置。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法の冷却装置において、N2ノズルの内筒に近接した冷却装置(本体)の底面に、当該構造物より小さく、かつ、曲がり部を有する構造物を設置して、当該構造物のノズルから冷却材を環状隙間に流入させ、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法の冷却装置。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、内筒に沿って設置されたシール機構を有する構造物(パッド)と内筒外面の間に形成された流路に沿って冷却材を環状隙間に流入させ、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、環状隙間部内に冷却装置のノズル、もしくは、管を挿入して冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、流体吸い込み部を環状隙間部の出口に設置し、吸い込み流で発生した流れにより環状隙間の冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、再循環水入口ノズル近傍において構造物を搖動して流れを励起し、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の再循環水入口ノズルにおける高周波加熱残留応力改善法において、ノズル近傍において水中ポンプ、もしくは攪拌機により、流れを励起して、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 請求項3から請求項14のうちの一つの請求項において、
実機IHSI施工時に配管外部加熱により昇温した流体温度を測定することにより配管内面の冷却水供給法の適正化と冷却効果確認による高精度化を可能にさせることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。 - 原子力プラントのPLR配管の除染口における高周波加熱残留応力改善法において、前後のバルブもしくはPLRポンプもしくは配管を分解して、冷却ノズルを挿入して、ノズルを除染口配管内面の加熱部に向けて、除染口内もしくはPLR主配管から、放射状,スプレー状,空円錐状,充円錐状,霧状に冷却水を噴射して、除染口内面の冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの高周波加熱残留応力改善法において、ヒータ設置部以外の配管外面から配管及び内部の流体を冷却して、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管の除染口における高周波加熱残留応力改善法において、
IHSI施工前に配管外面から配管及び内部の流体を冷却して、冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。 - 原子力プラントのPLR配管の除染口における高周波加熱残留応力改善法において、
PLRポンプの回転数を定格の25%以上で運転して冷却効果を促進させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。 - 原子力プラントの配管における高周波加熱残留応力改善法において、IHSI施工前に配管を加熱して、冷却した後に、IHSI施工を実施することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの配管における高周波加熱残留応力改善法において、除染口のIHSI施工前に除染口内の水を飽和温度以上まで加熱して、冷却した後に、IHSI施工を実施することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの配管における高周波加熱残留応力改善法において、PLR配管内に水流を流して、除染口を加熱した後に、水流の流量を増加し、除染口を加熱してIHSI施工を実施することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの配管における高周波加熱残留応力改善法において、PLR配管内の流量を停止して除染口を加熱し、配管内に水流を流してIHSI施工を実施することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの配管における高周波加熱残留応力改善法において、除染口を加熱した後に、除染口前後のバルブ開度を増加して、除染口を加熱し、IHSI施工を実施することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの配管における高周波加熱残留応力改善法において、設計定格の20%流量以下の流量で除染口を加熱することを特徴とする空気除去法。
- 請求項21から請求項25のうちの一つの請求項において、閉止した配管もしくはキャップもしくはN2ノズルに、適用してIHSI施工を実施することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力及び火力プラントの高周波加熱残留応力改善法において、ヒータにより配管を加熱中に、バルブもしくはポンプ回転数により、配管内の流体流量もしくは圧力を意図的に変化,変動させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管における高周波加熱残留応力改善法において、ヒータにより配管を加熱中に、PLRポンプの出入口バルブもしくはPLRポンプ回転数により、配管内の流体流量もしくは圧力を意図的に変化させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管における高周波加熱残留応力改善法において、ヒータにより配管を加熱中に、PLRポンプのシールパージ水により、配管内の流体圧力を変化させることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管における高周波加熱残留応力改善法において、配管内面の冷却装置のノズルを支持する部材は形状が変化できる機構を有することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管における高周波加熱残留応力改善法において、請求項16から請求項30に請求項1を組み合わせて、冷却水供給法の適正化と冷却効果確認による高精度化を可能にさせることを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 請求項1から請求項15のうちの一つの請求項において、給水ノズル,リコンビネーションT配管,低圧注水ノズル,炉心スプレーノズル等の多重管に適用することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 請求項1から請求項32のうちの一つの請求項において、冷却装置、特にノズルの設置位置を検知,確認できる装置を有することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントのPLR配管における高周波加熱残留応力改善法において、カメラやビデオ等の映像機器や圧力センサにより冷却効果を確認することを特徴とする高周波加熱残留応力改善法。
- 原子力プラントの原子力炉圧力容器のノズルにおける高周波加熱残留応力改善法(IHSI)に関して、実機IHSI施工時、予備加熱時もしくは施工前に、流体温度もしくは圧力を測定することによりノズル部の冷却効果を確認する高周波加熱残留応力改善法の施工方法。
- 原子力プラントの原子力炉圧力容器のノズルにおける高周波加熱残留応力改善法(IHSI)に関して、請求項1に使用する計測センサを噴射ノズルを有する冷却装置に設置した高周波加熱残留応力改善法の施工方法。
- 原子力プラントの原子炉再循環水入口ノズル(N2ノズル)における高周波加熱残留応力改善法に関して、N2ノズル環状隙間部の水平方向中心(時計の3時及び9時の方向)から±40°の範囲内だけに冷却装置の噴射ノズルを設置して、噴射ノズルからの水流により冷却効果を促進させた高周波加熱残留応力改善法の施工方法。
- 原子力プラントの原子炉再循環水入口ノズル(N2ノズル)における高周波加熱残留応力改善法に関して、環状隙間部の水平方向中心(時計の3時及び9時の方向)から±40°の範囲内だけに冷却装置の噴射ノズルを設置して、上部(時計の12時の方向)から
±50°の範囲内だけに温度計もしくは圧力計を設置した高周波加熱残留応力改善法の施工方法。
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