JP2006098247A - 原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
原子力発電プラントにおける非常用炉心冷却系統の点検時に、原子路格納容器のサプレッションチェンバからの水を遮断しその系統内の水没弁の点検を迅速且つ簡単に行う。
【解決手段】
原子炉の非常用炉心冷却系統のサクションストレーナ部は、原子炉格納容器に付随したサプレッションチェンバ３の内外を通じた配管３０と、配管３０に接続されたＴ型配管
３１と、そのＴ型配管３１の端に接続した多孔体４とを有する。多孔体４とＴ型配管３１の間には連結管１が接続され、その連結管１に設けたスリット６に閉止板を差し込んで多孔体４とＴ型配管３１との間の流路を閉止板で遮断する。このような遮断によってサプレッションチェンバ３内のプール水の非常用炉心冷却系統内への流入が阻止され、その状態でその系統内の水没弁の分解点検が実施される。
【選択図】図１

Description

本発明は原子力発電プラントにおいて、原子炉格納容器サプレッションチェンバ内に備えられたサクションストレーナを介して非常時に冷却水を供給する非常用炉心冷却系に関するものである。

軽水炉型原子炉を有する原子力発電所における原子炉格納容器の構成は、ドライウェルとサプレッションチェンバに大別される。サプレッションチェンバにはドライウェル内での一次冷却材喪失事故を想定して、以下の目的で多量の水が貯められている。即ち、
（１）冷却材喪失時に発生する高温高圧の蒸気によってドライウェル内の圧力及び温度が上昇した場合、ベント管を通じてサプレッションチェンバのプール水中に高温高圧の蒸気を導いて凝縮させ、ドライウェル内の異常な圧力・温度上昇を抑制する。
（２）さらに、サプレッションチェンバ内のプール水を冷却水として非常用炉心冷却系によってドライウェル内にスプレーすることで、ドライウェル内の温度上昇を防ぐ。

上記（２）の非常用炉心冷却系には原子炉格納容器の外側に非常用炉心冷却系を開閉する水没弁が備えられており、この水没弁は通常５年前後ごとの定期検査時に分解点検によって健全性を確認している。その分解点検時にはサプレッションチェンバ内のプール水を抜く必要があるが、多量のプール水を抜くのは、能率的にもコスト的にも問題がある。

そのため、サプレッションチェンバにプール水が満たされている状態で、水中のサクションストレーナに水を通さない材料でできた袋を被せてプール水のストレーナ内外間の流通を閉止するストレーナ閉止装置が知られている。そのストレーナ閉止装置によって、プール水が水没弁方向へ流れ込む流路を遮断して、水没弁の分解点検を容易に行えることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３９４９２号公報

従来のストレーナ閉止装置は、ストレーナの多孔体部分を覆う袋状の構造となっているため、ストレーナが大型化するとその大型化に合わせて袋状の構造を更に大型化する必要が生じ、ストレーナ閉止装置が大型化すると、ストレーナにストレーナ閉止装置を覆い被せる作業や周辺他機器との干渉回避作業が困難となって、水中でのストレーナ閉止作業に係わる簡便な操作が実現できない。加えて、形状・寸法が異なるストレーナに対して同一の袋状の構造のストレーナ閉止装置で閉止することができない点も課題として挙げられる。

従って、本発明の目的は、サプレッションチェンバのプール水を大量に抜くことなく、且つ簡単にストレーナ閉止作業を実現することである。

本発明の基本構成は、原子炉格納容器に付随したサプレッションチェンバの内外を通じた配管と、その配管のサプレッションチェンバ側の端に備えたサクションストレーナと、その配管のサプレッションチェンバの外側に水没弁を有する非常用炉心冷却系において、ストレーナと配管の間に流路開閉手段が備えられた非常用炉心冷却系ストレーナ閉止装置であり、ストレーナと配管の間の流路を閉止することでストレーナの閉止を行うものであるから、従来のように、袋状の構造物を水中で上下および水平方向の移動を行うことに伴う水による大きな抵抗を受けることが無く、簡単にストレーナの閉止作業が行える上、例えばストレーナの長さが袋状の構造物には収まりきれない大きさのストレーナに対してもストレーナの長さや形状に係わり無くストレーナと配管の間の流路を閉止することで簡単にストレーナの閉止作業を達成できる。

本発明のストレーナ閉止装置は、サプレッションチェンバの水抜きにかかる時間やコストの低減及び、簡単なストレーナの閉止作業による作業者の放射線被爆低減の効果が期待できる。

原子炉格納容器２２に付随したサプレッションチェンバ３の内外を通じた配管３０と、その配管３０のサプレッションチェンバ３側の端に備えたサクションストレーナ２３と、その配管３０のサプレッションチェンバ３の外側に水没弁２５を有する非常用炉心冷却系において、ストレーナ２３と配管３０の間に弁１８などの流路開閉手段が備えられた非常用炉心冷却系統１９のストレーナ閉止装置の構成を有し、ストレーナ２３と配管３０の間の流路を弁１８などの流路開閉手段で閉止することでストレーナの閉止を行うものである。

このようなことによって、サプレッションチェンバ３内のプール水を抜くことなく水没弁２５の点検を行うという目的を、ストレーナ２３の寸法・構造に依らず、かつ信頼性を損なわずに実現した。

以下に図示した実施例に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。軽水炉型原子炉を備えた原子力発電プラントには、炉心が納められた原子炉圧力容器２０が原子炉格納容器２２内に格納されている。その原子炉格納容器２２内は大きく分けてドライウェル２１とサプレッションチェンバ３とに区画される。そのドライウェル２１内には、原子炉圧力容器２０が納められ、サプレッションチェンバ３内には冷却水がプール水として蓄えられている。

このドライウェル２１とサプレッションチェンバ３との両区画は非常用炉心冷却系統
１９の配管３０で連通されている。その配管３０の途中には図示していないポンプと水没弁２５，２６やドレン弁２７が装備されている。非常用炉心冷却系統１９の配管３０は原子炉格納容器２２の壁を貫通してサプレッションチェンバ３内に貫通している。そのサプレッションチェンバ３内の配管３０の端部はＴ型配管３１とされ、そのＴ型配管３１の両端には、ストレーナ２３が接続されている。その接続部の構造は後に詳述する。このようにして、サプレッションチェンバ３内のプール水の水面下にストレーナ２３が配置されている。

配管３０のもう一端側は原子炉格納容器２２の壁を貫通してドライウェル２１内に貫通し、その端部にスプレイノズル３２が装備されている。従って、非常用炉心冷却系統１９のポンプが駆動され、水没弁２５，２６が開かれ、ドレン弁２７が閉じられていると、サプレッションチェンバ３内のプール水がストレーナ２３で濾過されてＴ型配管３１と配管
３０と通じてスプレイノズル３２に圧送され、スプレイノズル３２からドライウェル２１内に散水される。このように、サプレッションチェンバ３内のプール水を冷却水として非常用炉心冷却系統１９によってドライウェル２１内にスプレーすることで、ドライウェル
２１に原子炉圧力容器内の蒸気が漏れる冷却材喪失事故が発生した際にドライウェル２１内の温度上昇を防ぐ。尚、ドライウェル２１内の高温・高圧の蒸気はベント管２４を通じてサプレッションチェンバ３内のプール水面下に導かれ、凝縮される。これによりドライウェル２１内は圧力の上昇が抑制される。

サプレッションチェンバ３内のプール水面下に配置されている配管３０の端部には図１のように、Ｔ型配管３１が溶接で接続される。そのＴ型配管３１の残りの２端部には、配管側のフランジ５が設けられている。フランジ５に隣接して配置された連結管１は、一端側にストレーナ２３側のフランジ２が設けられ、両フランジ２，５は溶接又はボルトによって結合され、配管とＴ型配管と連結管１とが連通状態とされる。

連結管１の途中部分には、図１，図２に示すように、上方半周に渡ってスリット６が開口している。スリット６の円周側両端には、図２のように、ブラケット３３が固定されている。その一方のブラケット３３には、スリットカバー７の一端が蝶番８を介してスリット６に近づく方向とスリット６から離れる方向へ回転自在に装着される。他方のブラケットにはボルト９の締結孔３５が設けられ、スリットカバー７の二股に分かれた端部３４の二股間を通したボルト９を締結孔に締結したり、緩めて外したりできる。ボルト９でスリットカバー７と連結管１の間を締結した際には、スリットカバー７の内周面に貼った硬質ゴムシート１０がスリットカバー７の内周面と連結管１の外周面との間に押し付けられてスリット６が液密に閉鎖されスリット６を通じての連結管内外への水通過が阻止される。

各連結管１には、ストレーナ２３として採用した円筒状の多孔体４の一端が溶接で連結され、その多孔体４の他端が閉鎖されている。多孔体４は円筒構造物の円筒壁に円筒内外を連通する細孔が無数に設けられている構造体である。その細孔の孔の孔径はストレーナ２３で濾過したい大きさの異物が通過しない大きさにされている。この連結管１と多孔体４とは連通している。

ストレーナ２３と前記配管３０との間に設けられる流路開閉手段は、その連結管１とスリット６とスリット６を開閉するスリットカバー７とを主要構成とし、それに以下に述べる構成が付加されて構成されるストレーナ２３の閉止装置である。

即ち、ストレーナ２３の閉止装置は、スリット６を通じて連結管１内外へ出入できる厚さと直径に加工された円板状の閉止板１２と、スリット６の内壁面であるシール面１１に対向する配置で閉止板１２の縁沿いに閉止板１２の片面に取り付けた環状のパッキン１５と、そのパッキンとは反対側の閉止板のもう一方の片面にスリット６の内壁面であるもう一方のシール面に対向する配置で閉止板１２の縁沿いに取り付けた環状のシール用チューブ１４、そのシール用チューブ１４に接続されたエアホース１３とを有し、そのエアホース１３は図示していない空気圧縮機などの圧力源に接続されている。

非常用炉心冷却系統１９は事故時に水没弁２５，２６が開状態になることにより、自動的に作動するものであるが、信頼性の確保の為に原子力発電プラントの定期点検時に水没弁２５，２６を分解点検する必要がある。一方の水没弁２６の分解点検時には、他方の水没弁２５を閉じて系統内の水をドレン弁２７を開くことで排出して実施可能であるが、しかし、もう一方の水没弁２５を分解点検する際には、配管３０から水没弁２５を分解した際にサプレッションチェンバ３に蓄えられた大量のプール水がその分解個所から漏出することになって、実質的に水没弁２５を分解点検できない。

サプレッションチェンバ３に蓄えられた大量のプール水を抜くことなく水没弁２５を分解点検するには次のようにして行う。即ち、原子力発電プラントの点検時期以外においては、スリット６はスリットカバー７によって閉鎖されて、スリット６から濾過されないプール水が配管３０側に侵入することを防止している。そのスリット６は水没弁２５を分解点検する際には開けられる。その開け方は、締結孔３５にねじ込まれていたボルト９を緩めてボルト９とスリットカバー７の二股部３４との取合を解除する。その後にスリットカバー７を蝶番８を中心に回転させてスリット６の上方からスリットカバー７と硬質ゴムシート１０を退避させる。

次に、シール用チューブ１４内に高圧空気がない状態では、パッキン１５とシール用チューブ１４が装着されている閉止板１２、即ち流路閉止板ユニットの幅はスリット６の幅より小さいので、流路閉止板ユニットを容易にスリット６に挿入が可能である。パッキン１５とシール用チューブ１４が装着されている閉止板１２をスリット６に通過させて連結管１内に入れる。スリット６の真下に位置する連結管１の内壁面には、スリット６と同幅の溝３６が形成されている。その溝３６の両側面（垂直な面）はシール面１１の延長されたシール面として存在している。そのため、連結管１内に閉止板１２が溝３６内に入って着座した状態では、図３のように、スリット６の両側面（シール面１１）と溝３６の両側面にパッキン１５やシール用チューブ１４が対向する位置に配置される。

その後に、エアホース１３を空気圧縮機などの圧力源に接続して、圧力源から高圧空気をシール用チューブ１４に供給してシール用チューブ１４を膨らませる。シール用チューブ１４が膨張することによってシール用チューブ１４とパッキン１５とはスリット６の両側面（シール面１１）と溝３６の両側面に強く密着し連結管１内の流路が閉鎖される。その閉鎖状態においては、図３における閉止板１２の左右の領域間で水の流通が遮断される。

次に、水没弁２６を閉じ、水没弁２５とドレン弁２７とを開く。このようにすると、水没弁２６と閉止板１２との間の配管３０やＴ型配管３１の流路内の水がドレン弁２７から非常用炉心冷却系統１９外へ排出され、水没弁２６と閉止板１２との間の配管３０やＴ型配管３１の流路内は水の無い空となる。この後に、水没弁２５を分解して点検する。その点検後は水没弁２５を組立て及び配管３０に組み付ける。

このようにして、サプレッションチェンバ３内のプール水が配管３０内に流入しない遮断状態で非常用炉心冷却系統１９の水没弁２５が安全に点検できるようになる。その点検後には、ホース１３を圧力源から外してシール用チューブ１４内の空気をホース１３を通じて抜く。空気が抜かれたシール用チューブ１４は縮小してシール用チューブ１４やパッキン１５の連結管１側への密着力が無くなる。その後に、流路閉止板ユニット全体をスリット６を通じて上方へ連結管１から抜き去る。次に、ゴムシート１０を内周面に貼り付けてあるスリットカバー７を蝶番８を回転中心とする回転動作でスリット６上に覆い被せる。その後に、二股部３４に通したボルト９を締結孔３５にねじ込んできつくスリットカバー７と連結管１とでゴムシート１０を挟み込んでスリット６を通じてプール水が流通することをゴムシート１０をパッキンとして用いながら防ぐ。しかる後は、サプレッションチェンバ３内のプール水はストレーナ２３の多孔体４で濾過されて非常用炉心冷却系統１９内に流入することができる。

本発明の実施例２は、既述の実施例１の流路閉止板ユニットの構成を変更したものである。その変更点は以下の通りである。即ち、図４のように、流路閉止板ユニットは、二枚の流路閉止板１２と、二枚の流路閉止板１２の間に挟まれる位置に配置された膨縮自在な中空構造物としてのゴム製エアバッグ１６と、エアバッグ１６に接続されたエア供給及び排気用のホース１３と、二枚の流路閉止板１２の一方の流路閉止板の面のうち、エアバッグ１６の方向とは反対の面に配置された一方のシール用パッキン１５と、二枚の流路閉止板１２の他方の流路閉止板の面のうち、エアバッグ１６の方向とは反対の面に配置された他方のシール用パッキン１５とを備えている。二枚の流路閉止板１２とエアバッグ１６とシール用パッキン１５とは一体化され、水中でばらばらにならないようにされている。

流路閉止板ユニットがスリット６を通じて連結管１内に挿入されると、図４のように、各パッキン１５はスリット６や溝３６の側面（垂直面）に対向する位置に配置される。次にホース１３に空気圧縮機などの圧力源に接続して高圧空気をホース１３を通じてエアバッグ１６内に圧送する。このようにすると、エアバッグ１６は膨張して二枚の閉止板１２の間隔が広がり二枚の閉止板１５を図４の左右方向へ押し付けるので、各パッキン１５はスリット６や溝３６の側面（垂直面）に強く密着し、二枚の流路閉止板１２は連結管１の流路を遮断した状態で連結管１内に固定される。

このようにすると、サプレッションチェンバ３内のプール水の配管３０側への流入が閉止板１２で阻止される。その後の水没弁２５の分解点検は既述の実施例１と同様である。

このようにして、サプレッションチェンバ３内のプール水が配管３０内に流入しない遮断状態で非常用炉心冷却系統１９の水没弁２５が安全に点検できるようになる。その点検後には、ホース１３を圧力源から外してエアバッグ１６内の空気をホース１３を通じて抜く。空気が抜かれたエアバッグ１６は縮小して各パッキン１５の連結管１側への密着力が無くなる。その後に、流路閉止板ユニット全体をスリット６を通じて上方へ連結管１から抜き去る。その他の構成や作用は実施例１と同様である。

本発明の実施例３は、既述の実施例１の連結管１の形状を変更したものである。その変更点は以下の通りである。即ち、図６のように、長さが長くされた大形の多孔体４をＴ型配管３１に連結管１７を介して接続すると、サプレッションチェンバ３の内壁面３９に干渉して大形のストレーナ２３を構成できない。そこで、この実施例では図５のように、連結管１をサプレッションチェンバ３の内壁面３９から遠ざかるように折り曲げた形状に成型して用いる。

その連結管１７には、実施例１の場合よりも径は同じでも長さの長い大形の多孔体４が接続されている。その他の構成は実施例１と同じである。このように、折り曲げた形状の連結管１７を採用すると、図６のように、サプレッションチェンバ３の内壁面３９に干渉するような多孔体４を採用しても、図５のように、その干渉が回避され、長さの長い大形の多孔体４が採用できる。その他の構成や作用は実施例１と同じである。また、実施例２の連結管１を連結管１７に取り替えて図５のような大形の多孔体４を採用しても良い。

本実施例によれば、Ｔ型配管３１や配管３０に対して多孔体４がサプレッションチェンバ３の内壁面３９から離れる方向へ角度を付けて接続されていることになるので、その角度の大きさに比例して大形の多孔体４をサプレッションチェンバ内に採用できる。このように多孔体４の長さを長くして大型化しても、連結管１７の管径が変化しないならば、スリット６に抜き差しされる閉止板ユニットのサイズも変化せず、多孔体４の大型化、即ちストレーナの大容量化に伴う閉止板ユニットの大型化を抑制できる。

本発明の実施例４は、既述の実施例１の連結管１の形状を変更したものである。その変更点は以下の通りである。即ち、図７のように、弁１８の弁箱の両端にはフランジ３７が設けられている。その各フランジ３７の一方はＴ型配管３１のフランジ５に連結し、各フランジ３７の他方は多孔体４に固定したフランジ２に連結してある。そのため、多孔体４と弁１８とＴ型配管３１とは連通している。その他の構成は実施例１と同じである。

このような実施例４では、弁１８の操作ハンドル３８を回転させて弁１８を閉じたり開いたりできる。このような弁１８としては一例としてバタフライ弁が用いられる。

このような実施例４においては、操作ハンドル３８を操作して弁１８を開けておけば、非常用炉心冷却系統１９が作動した際には、サプレッションチェンバ３内のプール水が多孔体４で濾過され、濾過されたプール水が弁１８を通じてＴ型配管３１と配管３０とを通じて非常用炉心冷却系統１９へ通水できる。

水没弁２５を分解点検する際には、操作ハンドル３８を操作して弁１８を閉じておく。このようにして置くと、非常用炉心冷却系統１９側へサプレッションチェンバ３内のプール水がＴ型配管３１側に流入しない。そのため、サプレッションチェンバ３内のプール水が配管３０内に流入しない遮断状態で非常用炉心冷却系統１９の水没弁２５が安全に点検できるようになる。その他の作用は実施例１と同じである。

各実施例では、閉止板ユニットのスリット６への抜き差し操作やボルト９の回転操作やスリットカバー７の回転操作や操作ハンドル３８の回転操作は原子炉格納容器２２の内壁面や原子炉圧力容器支持基礎に固定した足場３９から作業員が専用の操作治具をサプレッションチェンバ３内のプール水面上方からその水面下方へ入れて操作する。

上記実施例１乃至３の場合には、実施例４の場合に比べて、点検以外では流路中に弁体が存在しない分、非常用炉心冷却系統１９が作動した際のプール水の流れの抵抗が少なくて既存の非常用炉心冷却系統１９の性能を阻害しにくい。実施例４の場合には、操作ハンドル３８の回転操作で簡単に非常用炉心冷却系統１９へのプール水の遮断及び流通を制御できる。

いずれの実施例においても、多様なストレーナの形状・寸法に依らずに流路内で非常用炉心冷却系統１９へのプール水の遮断及び流通を制御できる。

本発明は、原子力発電プラントにおける非常用炉心冷却系統の点検時にサプレッションチェンバのプール水の非常用炉心冷却系統への流路を遮断するための装置として適用できる。

本発明の実施例１によるストレーナ部の上面図である。 本発明の実施例１による連結管とスリットカバーとの斜視図である。 本発明の実施例１による連結管内の流路閉止状態を示す断面図である。 本発明の実施例２による連結管内の流路閉止状態を示す断面図である。 本発明の実施例３によるストレーナ部の上面図である。 ストレーナ大型化による干渉の事例を示したストレーナ部の上面図である。 本発明の実施例４によるストレーナ部の水平正面図である。 本発明の実施例１による原子炉格納容器と非常用炉心冷却系統を表した縦断面図である。

符号の説明

１…連結管、３…サプレッションチェンバ、４…多孔体、６…スリット、１９…非常用炉心冷却系統、２２…原子炉格納容器、２３…ストレーナ、２５…水没弁、３０…配管、
３１…Ｔ型配管。

Claims (6)

1. 原子炉格納容器に設けられたサプレッションチェンバと、
   前記サプレッションチェンバの内外を通じた配管と、
   前記配管のサプレッションチェンバ側の端に備えたサクションストレーナと、
   前記配管のサプレッションチェンバの外側に設けた水没弁とを有する原子力発電プラントの非常用炉心冷却系において、
   前記ストレーナと前記配管との間に流路開閉手段が備えられていることを特徴とする原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置。
2. 請求項１において、
   前記流路開閉手段は、
   前記配管と前記ストレーナとの間に連結した連結管と、
   前記連結管に設けられたスリットと、
   前記連結管内の流路を開閉自在となるように前記スリットに抜き差し自在な流路閉止板と、
   前記連結管に設けられて前記スリットを開閉自在に覆うスリットカバーと、
   を備えた原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置。
3. 請求項２において、
   前記流路開閉手段は、
   前記流路閉止板の一方の面に配置されたシール用パッキンと、
   前記流路閉止板の他方の面に配置されたシール用エアチューブと、
   前記シール用エアチューブに接続されたエア供給及び排気用のホースと、
   を備えた原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置。
4. 請求項２において、
   前記流路開閉手段は、
   二枚の前記流路閉止板と、
   前記二枚の前記流路閉止板の間に挟まれる位置に配置された膨縮自在な中空構造物と、
   前記中空構造物に接続されたエア供給及び排気用のホースと、
   前記二枚の前記流路閉止板の一方の前記流路閉止板の面のうち、前記中空構造物の方向とは反対の面に配置された一方のシール用パッキンと、
   前記二枚の前記流路閉止板の他方の前記流路閉止板の面のうち、前記中空構造物の方向とは反対の面に配置された他方のシール用パッキンと、
   を備えた原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置。
5. 請求項１において、
   前記流路開閉手段は、前記ストレーナと前記配管との間に設けた弁である原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項において、
   前記配管に対して前記ストレーナが前記サプレッションチェンバの内壁面３９から離れる方向へ角度を付けて接続されている原子炉格納容器サプレッションチェンバ内のサクションストレーナ閉止装置。
   

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