JP2007085793A - ジェットポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ライザブレースの機能および強度を充分に保持し、ライザブレースの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行ない得るようにする。
【解決手段】取付パッド３４との接続部分にブレース３１の板厚上下面より局面形状部３５で接続された厚肉の溶接開先部３１ａを持つ形状とし、原子炉圧力容器取付パッド３４に溶接することにより、形状不連続部分をライザブレース２０部の曲面加工部分のみとすることを可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプに関する。

沸騰水型原子炉では、出力密度を大きくするために、原子炉冷却材を冷却水として強制循環させるジェットポンプシステムが採用されている。このジェットポンプシステムには、原子炉圧力容器内の炉心部に原子炉冷却材を強制循環させる方式として、外部再循環方式と内部再循環方式とがある。このうち、外部再循環方式は原子炉圧力容器内に配設される複数のジェットポンプと原子炉圧力容器外に配置される再循環ポンプとを備え、再循環ポンプから送られる冷却水をジェットポンプでジェット流にし、このジェットポンプで周囲の炉水を巻き込んで炉心部下方の炉心下部プレナムから炉心部に強制的に送り込み、原子炉冷却材を原子炉圧力容器内で強制的に再循環させるようになっている。

図１２〜図１９は、この外部再循環方式によるジェットポンプシステムを採用した沸騰水型原子炉のジェットポンプの従来例を示している。

図１２は沸騰水型原子炉の概略構成を示す縦断面図である。原子炉圧力容器１内には原子炉冷却材２および炉心３が収容されており、この炉心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、炉心シュラウド１０内に収容されている。

原子炉冷却材２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されて、水と蒸気との二相流状態となる。二相流状態となった冷却材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。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、乾燥蒸気となる。

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。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を流れて炉心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・引抜される。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内への挿入や引抜が制御される。ダウンカマ部７内にはジェットポンプ１１が周方向に等間隔で複数設置されている。

一方、原子炉圧力容器１の外部には、図示しない再循環ポンプが設置されており、この再循環ポンプ，ジェットポンプ１１、およびこれら両者間に配設された再循環配管により、再循環系が構成されている。そして、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が炉心内に強制循環される。

図１３は、図１２に示したジェットポンプ１１の要部を拡大して示す斜視図である。図１３に示すように、ジェットポンプ１１は、再循環ポンプの再循環入口ノズル１３から供給された冷却材を炉内に上昇流として導入する、垂直なライザ管１２を有している。このライザ管１２は、原子炉圧力容器１の炉壁１ａにライザプレース２０を介して固定されている。ライザ管１２の上部には、トラジションピース１４を介して一対のエルボ１５が接続され、これらのエルボ１５により、冷却材が二手に分かれて下向き流となる。これらのエルボ１５には、それぞれ混合ノズル１６を介してインレットスロート１７が接続されている。そして、混合ノズル１６により、冷却材２が噴射され、その際周囲から炉水が巻き込まれ、この噴射された冷却材２および巻き込まれた水は、インレットスロート１７内で混合される。各インレットスロート１７は、それぞれディフューザ１８に接続され、ディフューザ１８は冷却材を炉心下方に送り込む。これらのエルボ１５、混合ノズル１６、インレットスロート１７は一体となっており、インレットミキサ５１と呼ばれる。

ところで、上記構成において、再循環ポンプから送り込まれる冷却時の流れにより、流体振動が発生する。この流体振動に対処するため、ライザ管１２は前述したように、その下端を再循環入口ノズル１３に溶着されており、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。

また、インレットスロート１７の上端は混合ノズル１６、およびエルボ１５を介してトラジションピース１４に機械的に接続されるとともに、インレットスロート１７の下端はディフューザ１８の上端に挿入されている。このように、ライザ管１２およびインレットミキサ５１はともに流体振動に十分対処可能な構成となっている。

次に、混合ノズル１６の上方の構成について説明する。図１３および図１４に示すように、トラジションピース１４の両側には、門形をなす一対の耳部２１が対向配置で立設されており、各耳部２１の上端の対向位置に横長な溝部２２がそれぞれ形成されている。これらの溝部２２に、エルボ１５を上方から押圧支持するためのジェットポンプビーム２３の両端が係止されている。ジェットポンビーム２３の端部は長方形の断面を有し、長さ方向中央部に向って断面積が増大するビームであり、中央部にエルボ１５を押圧するための構成部材が設けられている。

図１４および図１５により、ジェットポンプビーム２３の構成および耳部２２への嵌合状態について説明する。ジェットポンプビーム２３の中央には、鉛直方向にねじ孔２３ａが形成されており、このねじ孔２３ａにはヘッドボルト２８が螺合している。ヘッドボルト２８の上端には六角頭２８ａが形成されており、また下端には半丸頭２６ｂが形成されている。一方、エルボ１５には、上端面が水平な台座部１５ａが形成されており、この台座部１５ａには、座ぐり穴１５ｂが形成されている。この座ぐり穴１５ｂ内に球面座金１５ｃを介してヘッドボルト２８の半丸頭２８ｂが嵌合している。

なお、図１３に示すように、インレットミキサ５１（エルボ１５，混合ノズル１６，インレットスロート１７）は、原子炉圧力容器１に固着されていないため、インレットミキサ５１の上端部にはライザ管１２を介して供給される駆動水の流入水圧が作用する。また、インレットミキサ５１には、混合ノズル１６からディフューザ１８内に向って噴出される駆動水の噴出水圧等の反力が上向きに作用する。この荷重に対抗するために、上述のように、ヘッドボルト２８がジェットポンプビーム２３に螺合されている。

なお、耳部２１が定位置に固定されているので、ヘッドボルト２８を下方に向けて螺合していくと、ジェットポンプビーム２３が上方に移動させられ、ジェットポンプビーム２３の両端は溝部２２の上壁面に当接した状態となる。これによってジェットポンプビーム２３は上向きの荷重を受ける。

これとは逆に、エルボ１５の上端部には、ヘッドボルト２８を介して下向きの荷重が加わり、そ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。ヘッドボルト２８の六角頭２８ａにはキーパ３９が着脱自在に嵌合している。このキーパ３９は、プレート４０上に点溶接固着されている。プレート４０は四角形をなしており、図１５に示すように、２本のボルト４０ａによりジェットポンプビーム２３の上面に固定されている。

ヘッドボルト２８の下部には、インレットミキサ５１を取外す際にインレットミキサ５１、ヘッドボルト２８およびジェットポンプビーム２３を一体として取り扱うことが可能なように、リテーナ４１がリテーナ取付ボルト４２によってエルボ１５に固定されている。

図１９に図１３の要部を示す。インレットスロート１７は、ライザ管１２に固着したレストレントブラケット２５に取付けられている。また、インレットスロート１７は２対の調整ねじ４８とウェッジ４７によって固定される。調整ねじ４８はレストレントブラケットに溶接により回り止め固定される。ディフューザ１８は、原子炉圧力容器１に溶着されているバッフルプレート２６に固定されている。

ジェットポンプ１１は、冷却材を循環させるために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をその中間にて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。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。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。

ライザブレース２０は、図１６に示すように、上下対をなす板状のブレース３１の自由端側に掛け渡されて固着されるサポートブロック３２を備えている。板状のブレース３１とサポートブロック３２とは、予めＶ形開先溶接等により固着され、一体に成形されている。

ライザブレース２０を原子炉圧力容器１に取付ける場合には、左右の板状ブレース３１でジェットポンプのライザ管１２を挟み込むようにライザブレース２０を挿入し、サポートブロック３２の中央部に形成される円弧状の弧状係合部３３をライザ管１２に取り囲むように係合させている。この状態でライザブレース２０の左右のブレース３１を原子炉圧力容器１の取付パッド３４に当接させ、個々のブレース３１を取付パッド３４にそれぞれ溶接して固着させる一方、サポートブロック３２の弧状係合部３３をライザ管１２に溶接にて固着させる。

このようにして、ライザブレース２０は原子炉圧力容器１の取付パッド３４に固着される一方、ライザブレース２０のサポートブロック３２がライザ管１２に固着され、ジェットポンプのライザ管１２はライザブレース２０により原子炉圧力容器１に安定的に固定保持される。

ところで、ジェットポンプのライザ管１２は原子炉の運転に伴う原子炉冷却材（炉水）２の温度上昇によって熱膨脹する。このライザ管１２の熱膨脹による伸びについては、ライザブレース２０の左右上下４枚の板状ブレース３１が上方に反ることによって吸収し、逃すようにしている。

図１７に示すように、ライザブレース１の４枚の板状ブレース３１を原子炉圧力容器１の取付パッド３４に溶接により固着する場合、従来では一般的にＫ形開先溶接で溶着している。この場合、不溶着部のないＫ形開先溶接は、種々の荷重に対して安定した強度を保つことができる。原子炉圧力容器１の取付パッド３４に固着されるライザブレース１には大きな荷重が作用するために、各ブレース３１は鋭利なＫ形溶接開先となっており、溶接欠陥が発生し難い形状に構成される。又、溶接金属部は形状不連続による応力集中を避けるために滑らかなＲ形状にグラインダ等で溶接後仕上げる必要がある。

さて、原子力プラントの出力制御を行う上で、通常運転中のジェットポンプ流量を測定することは重要であり、このため、ディフューザ１８の上下部に測定用配管１９を設けて、運転中のディフューザ１８の上下部の静圧差を測定し、この測定値をプラント使用前に測定した較正値とによりジェットポンプ流量を算出している。この計測用配管１９はディフューザ上下部の静圧孔に溶接されディフューザ１８に固着されているサポート２４により溶接支持され、さらに図１８（ａ），（ｂ）に示したように、ジェットポンプ１１の下部において複雑な状態で配置され、ジェットポンプ計測用ノズル２７を経て炉外配管と接続されている。

このジェットポンプ計測用ノズル２７は、原子炉圧力容器１に対象位置に２箇所設けられている。このような構成のジェットポンプ１１は、再循環ポンプから送り込まれる冷却時の流れにより、他の機器に比較して厳しい条件下で使用される。このため、各部材には大きな負荷が作用し、特に計測用配管１９はディフューザ１８の流体振動の影響を直接またはサポート２４を介して受け、厳しい応力が作用することになる。したがって、配管破断を生じることが十分予想される。この計測用配管１９が破断した場合には、原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければならない。

ここで、計測用配管は図１８（ｂ）から明らかなように、原子炉圧力容器１と炉心シュラウド１０との間の環状空間に配置されるとともに、計装用配管１９の上方にはライザ管１２およびインレットスロート１７等が配置されており、ライザブレース２０，混合ノズル１６，エルボ１５等のジェットポンプ構成部品が配置されている。

なお、ジェットポンプの部品改良技術として、例えばライザブレース筒状に構成する技術等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１３２８０号公報

ライザブレース２０は原子炉圧力容器１の取付パッド３４にＫ形開先溶接により安定的に固定され、溶接部は滑らかなＲ形状に仕上げられるので、このライザブレース２０の取付構造は形状的にも、構造的にも強度的にも問題がない。したがって、原子炉圧力容器１内に作業員が入ってライザブレース２０の取付作業が行なえる作業環境であれば、ライザブレース２０の取付構造は従来のままで充分である。

しかしながら、原子炉運転開始後に、破損等が原因で、ライザブレース２０に交換取付の必要が生じると、作業員が原子炉圧力容器１内に入る時間を最低限とする必要があり、ライザブレース２０の取付作業時間を大幅に削減する必要がある。

ライザブレース２０の取付に困難性を伴う大きな理由は、上下対をなす板状の各ブレース３１を原子炉圧力容器１の取付パッド３４に個々にＫ形開先溶接で取付け、その後溶接金属部の応力集中を避けるためにグラインダ等でのＲ加工を実施する困難性および放射線環境下での長時間の作業にある。

また、場合により、既設ライザブレース２０を切断等により切取り、交換用の新設ライザブレース２０を取付ける必要がある。この際にジェットポンプの復旧後の据え付け精度を達成するために、取付パッド３４に残存した既設のライザブレース２０を、完全に磨き等によって取り除き、寸法を建設時と同様にする必要がある。この際に高放射線環境下での長時間の磨き作業が発生する問題が生る。

また、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じると、ディフューザ下端と原子炉圧力容器バッフルプレート間の溶接が必要となる。従来、この部分の溶接には片側４０°、両側８０°程度の広い角度の溶接開先が用いられており、溶着金属の量が多いために溶接時間が長時間となっている。さらに、溶接変形も大きかったが、交換取付の場合には作業員が原子炉圧力容器１内に入る時間を最低限とする必要がある。

また、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じると、原子炉圧力容器１内に作業員が入るために遮蔽体等の干渉物を原子炉圧力容器１内壁とジェットポンプ１１の間に設置する必要が生じる。その際に、トラジションピースと遮蔽体、レストレントブラケットと遮蔽体、レストレントブラケットに設置される調整ネジと遮蔽体、レストレントブラケットに設置されるガイドと遮蔽体等が干渉する。

また、運転中に計測用配管１９が破断した場合には、原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければ原子炉運転は不可能である。

また、原子炉運転開始後に、ヘッドボルト２８をエルボ１５にインレットミキサ５１取外し時に固定する役割を担うリテーナ４１が、通常運転中は設置していなくても機能上問題無く、反対にリテーナおよびリテーナ取付ボルトのルースパーツとなる可能性がある。

また、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じると、工程上遮蔽体等設置が難しい場合には、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム２３上面に設置されたプレート４０とキーパ３９の溶接をする必要が生じる。現状の構造では、水中で溶接するためにジェットポンプビーム２３上面を局部的に気中とすることから、チャンバー等をかぶせてガスを充満させても、キーパ３９の内部とヘッドボルト２８との間の純水が残留し、溶接時に悪影響を与え、溶接を失敗する可能性がある。

また、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じると、工程上遮蔽体等設置が難しい場合には、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム２３上面に設置されたプレート４０とキーパ３９の溶接をする必要が生じる。現状の構造では、上記同様に、水中で溶接するために、ジェットポンプビーム２３上面を局部的に気中とすることからチャンバー等をかぶせてガスをパージしても、キーパ３９内部とヘッドボルト２８間の純水が残留し、溶接時に悪影響を与え、溶接を失敗する可能性がある。

なお、運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換、取付の必要が生じた場合、交換前のジェットポンプ１１の性能と同様のものと交換しても再循環ポンプの消費電力は変化しないので経済性は変化しない。

本発明は上述した事情を考慮してなされもので、ライザブレースの機能および強度を充分に保持し、ライザブレースの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行ない得るようにしたライザブレース取付構造を有するジェットポンプを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、既設ライザブレースを切断等により切取り、交換用の新設ライザブレースを取付ける必要がある場合に、放射線環境下での短時間のライザブレースの据付を達成することにある。

また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、ディフューザ下端と原子炉圧力容器バッフルプレート間の溶接が必要となる場合、ディフューザの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行ない得るようにしたディフューザのバッフルプレート部への取付構造を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、原子炉圧力容器内に作業員が入るために遮蔽体等の干渉物を原子炉圧力容器内壁とジェットポンプの間に設置する必要が生じる際に、それらの遮蔽体との干渉を回避し、原子炉圧力容器内に人が入って工事を交換作業が可能となるジェットポンプを提供するにある。

また、本発明の他の目的は、運転中に計測用配管が破断した場合は原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければ原子炉の運転をは不可能であることに対し、破断の可能性を低減した計測配管を提供することにあ。

また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、ヘッドボルト２８をエルボにインレットミキサ取外し時に固定する役割を担うリテーナが通常運転中は設置していなくても機能上問題無く、反対にリテーナおよびリテーナ取付ボルトのルースパーツとなる可能性がある場合、落下部品の可能性を低減したジェットポンプを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しく、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間を溶接できるようにすることにある。

また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しい場合であって、純水を充満して遮蔽として水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間の溶接が行えるようにすることにある。

また、本発明の他の目的は、運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換、取付の必要が生じた場合に対応して、経済性の高いジェットポンプを提供することもある。

前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるためのジェットポンプであって、ライザ管、トラジションピース、混合ノズル、インレットスロートおよびディフューザを備えたものにおいて、前記ライザ管を支持するライザブレースと、このライザブレースのブレースと原子炉圧力容器取付パッドとの接続部分に、前記ブレースの板厚上下面よりも厚肉で、かつ当該圧肉部分の外周面が滑らかな曲面形状とされた溶接開先部を有する構成としたことを特徴とするジェットポンプを提供する。

請求項２に係る発明では、前記原子炉圧力容器への据付時における、前記ライザ管と原子炉圧力容器取付パッド部との距離測定結果に基づいて、前記ライザブレースのブレース長さが調整されているジェットポンプを提供する。

請求項３に係る発明では、前記ディフューザの下端と、このディフューザを支持するバッフルプレートとの溶接接合部に、２０°未満の狭角の開先を形成したジェットポンプを提供する。

請求項４に係る発明では、前記トラジションピースの片側又は両側の肉厚が薄い構造とされているジェットポンプを提供する。

請求項５に係る発明では、前記ライザ管に固定されて前記インレットスロートを保持するレストレントブラケットと、このレストレントブラケットに設けられて前記インレットスロートを固定する調整ねじとを備え、前記調整ねじの長さは、前記レストレントブラケットと炉壁との間に配置される干渉物との間隙に対応して変更可能であるジェットポンプを提供する。

請求項６に係る発明では、上記調整ねじに、ナットを組合せる構成とされているジェットポンプを提供する。

請求項７に係る発明では、前記レストレントブラケットに設置されるガイドの大きさが、レストレントブラケットと干渉物との間隙に対応して変更可能とされているジェットポンプを提供する。

請求項８に係る発明では、前記インレットミキサを保持するビーム上面に設置されるプレートに、排水用の溝が形成されているジェットポンプを提供する。

請求項９に係る発明では、前記インレットミキサを保持するボルトの回り止めのために設置されるキーパに、排水用の溝が形成されているジェットポンプを提供する。

請求項１０に係る発明では、前記ディフューザと計測用配管とを溶接により固定する計測用配管サポートを備え、前記計測用配管と前記計測用配管サポートとが一体構造とされているジェットポンプを提供する。

本発明によれば、ライザブレースの機能および強度を充分に保持し、ライザブレースの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行なうことができる。

以下、本発明に係るジェットポンプの一実施形態について図１〜図１１を参照して説明する。なお、ジェットポンプの全体構成については、図１３に示したものと略同様であるから、図１３も参照して説明する。

図１は、ライザブレース２０の全体構成を示す平面図であり、図２および図３は、図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図で溶接前後の構成を示している。図１に示すように、ライザブレース２０は、ライザ管１２を原子炉圧力容器１の炉心側から炉壁１ａに向って保持するためのサポートブロック３２と、ライザ管１２を炉壁１ａの周方向両側から保持する１対のブレース３１とを有する平面視コ字形のものである。このライザブレース２０は、各ブレース３１の先端を炉壁１ａ内面の肉盛溶接からなる取付パッド３４に溶接固定されている。なお、各ブレース３１は図１６に示した従来例の構成と同様に、それぞれ平板状のアームを上下に平行に１対ずつ配置したものであり、本実施形態では、図２および図３に示すように、このブレース３１の先端の取付パッド３４に対する溶接構造が改良されている。

図２には、ブレース３１の先端形状が拡大縦断面図として示されている。この図２に示すように、ブレース３１の先端には上下面が盛上る形状の厚肉部３１ａが形成されている。この厚肉部３１ａはブレース３１の基端側から滑らかに立ち上がる曲面形状部３５を持ち、この曲面形状部３５は例えば一定径の円弧面、すなわち上下対称のアール（Ｒ）形状部とされている。また、厚肉部３１ａの先端側には上下対称の傾斜面が形成され、これにより厚肉部３１ａは全体として太根状をなしている。さらに、厚肉部３１ａの傾斜面の先端における上下中央部位には薄肉片３１ｂが一体に突出して形成され、この薄肉部３１ｂの先端が取付パッド３４に当接している。

そして、図３に示すように、厚肉部３１ａの先端側と取付パッド３４とが溶接され、この溶接部における溶接金属３６は、例えば厚肉部３１ａ曲面形状部３５の延長線上に一致する幅広形状となっている。

このように、本実施形態では、取付パッド３４との接続部分にブレース３１の板厚上下面よりＲ形状の局面形状部３５で接続された厚肉の溶接開先部（厚肉部３１ａ）を持つ形状とし、原子炉圧力容器取付パッド３４に溶接することにより、形状不連続部分をライザブレース２０部のＲ形状加工部分のみとすることが可能となり、現地での溶接部に対するグラインダ等のＲ部仕上げ加工を削除することが可能となる。

また、図１に示すように、原子炉圧力容器１への据付時にライザ管１２と原子炉圧力容器取付パッド３４部の距離Ｌを測定し、ライザブレース２０の長さを調整し設置することにより、取付パッド３４部の磨き加工等を削除することが可能となり、放射線環境下での短時間でのライザブレース２０の取付けが可能となる。

図４は、ディフューザ１８とバッフルプレート２６との接続部を示す全体概略図であり、図５は、図４のＹ部を拡大して示す拡大断面図である。

図４に示すように、炉壁１ａの内側（左側）にはディフューザ１８の下端を支持するバッフルプレート２６が設けられている。

このバッフルプレート２６には、図５に示すように、角度αで示される２０°未満の狭角の開先が形成されている。このような開先を具備することにより、溶接時間が短く、変形が少ない溶接を達成することができる。そのため、放射線環境下において短時間で据付精度の高いディフューザ１８の据付を達成することが可能となる。

図６は、トラジションピース１４、原子炉圧力容器１および遮蔽体４６の配置関係を示す横断面図である。

この図６に示すように、原子炉圧力容器１とトラジションピース１４との間に遮蔽体４６等の干渉物が入る場合、本実施形態では、トラジションピース１４の片側又は両側が強度上問題がない程度の範囲で薄く（Ｓ１，ｓ２）構成されている。

このような構成とすることにより、既存のトラジションピース形状では厚さが大きく、達成不可能であった遮蔽体４６の設置を可能とすることができる。

図７は、原子炉圧力容器１とトラジションピース１４との間に遮蔽体４６等の干渉物が入る場合における、ライザ管１２およびレストレントブラケット２５の構成を示す平面図である。

図７に示すように、本実施形態では、レストレントブラケット２５に設置される調整ねじ４８の長さが、レストレントブラケット２５と干渉物４６との間隙に対応して変更する構造となっている。すなわち、1対のレストレントブラケット２５がライザ管に溶接により連結されており、これらのレストレントブラケット２５にインレットスロート１７を保持するための調整ねじ４８およびナット４９が設けられている。なお、レストレントブラケット２５には、インレットスロート１７を３点支持するため、ウェッジ４７が設けられている。

このような構成において、レストレントブラケット２５の周壁部に調整ねじ４８が螺挿され、ナット４９により外側から固定されている。この調整ねじ４８とナット４９との組み合わせによって調整ねじ４８を回り止めとする構造にするとともに、レストレントブラケット２５に設置されるガイド５０の大きさをレストレントブラケット２５と干渉物との間隙に対応して変更することにより、既存のレストレントブラケットの構造では設置が達成不可能であった遮蔽体４６等の干渉物の設置を可能とすることができる。

図８は、トラジションピース１４、ジェットポンプビーム２３およびキーパ３９等の構成を示す縦端面図であり、図９は同ジェットポンプビーム２３の平面図である。

まず、図８に示すように、本実施の形態では、インレットミキサ１７のエルボ１５上面に、従来例で示したヘッドボルト２８を保持するリテーナ４１およびリテーナ取付ボルト４２を持たない構成となっている（図１４参照）。

このような構成とすることにより、部品落下の可能性の低いジェットポンプを提供することが可能となる。

また、本実施形態では、インレットミキサ１７を保持するジェットポンプビーム２３の上面に設置されるプレート４０の下面に、排水用のプレート溝４３が形成されている。このプレート溝４３は、一端がヘッドボルト２８の外周部に連通するとともに、他端がジェットポンプビーム２３の周縁部に開口している。

また、インレットミキサ１７を保持するヘッドボルト２８のまわり止めのために設置されるキーパ３９にも、排水用のキーパ溝４４が形成されている。このキーパ溝４４は、例えばヘッドボルト２８の六角形の各隅角部に対向する配置で複数本、上下方向に沿って縦長に形成されている。そして、キーパ溝４４の下端側が、それぞれプレート４０の上面に開口している。

このようなプレート溝４３およびキーパ溝４４を形成することにより、水中溶接時のキーパ３９内部とヘッドボルト２８間の純水が残留することがなくなり、溶接時に悪影響を与える可能性を排除することが可能となる。そして、信頼性の高いヘッドボルト２８の回り止め溶接を達成することができるようになる。

図１０は、ディフューザ１８および計測用配管１９の全体構成図であり、図１１は、この計測用配管１９をサポート一体計測管３８として構成した要部拡大図である。

本実施形態では、図１０に示した計測用配管１９と計測用配管サポート２４とからなる構成に関し、図１１に示すように、サポート２４ａを配管と一体構成としたサポート一体計測管３８を備えている。サポート一体計測管３８のサポート２４ａは管部分と例えばステンレス鋼により一体成形されており、連設部分が滑らかなＲ形状とされている。

このような構成とすることにより、計測用配管１９と計測用配管サポート２４との間の応力集中を緩和することが可能となる。すなわち、当該部に発生する応力を低減することが可能となるので、万一の破損の可能性を低減することが可能となり、信頼性の高いジェットポンプの計測用配管を達成することができる。

なお、本実施形態では、その他の構成として、既設の単一混合ノズル１６を持つインレットミキサ１７を、複数の混合ノズル１６を持つインレットミキサ１７に交換することにより、ジェットポンプの性能を向上させ、再循環ポンプの消費電力を低下させることを達成している。そのため、経済性の高いジェットポンプを提供することが可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、ライザブレース２０のブレース３１と取付パッド３４との接続部分にブレース３１の板厚上下面よりＲ形状部３５で接続された厚肉の溶接開先部を持つ。また、原子炉圧力容器１への据付時にライザ管１２と原子炉圧力容器取付パッド３４部の距離を測定し、ライザブレース２０の長さを調整し設置する構成とした。

さらに、ディフューザ１８下端および原子炉圧力容器１バッフルプレート２６に２０°未満の狭角の開先を具備し、トラジションピース１４の片側又は両側の肉厚を薄い構造とし、レストレントブラケット２５に設置される調整ねじ４８の長さをレストレントブラケット２５と干渉物との間隙に対応して変更する構成とした。

さらにまた、調整ねじ４８にナット４９を組み合わせる構造とし、インレットミキサ１７のエルボ１５上面にヘッドボルト２８を保持するリテーナ４１およびリテーナ取付ボルト４２を持たない構成とした。また、インレットミキサ１７を保持するジェットポンプビーム２３上面に設置されるプレート４０にプレート溝４３を持ち、インレットミキサ１７を保持するヘッドボルト２８の回り止めのために設置されるキーパ３９にキーパ溝４４を形成した。また、計測用配管１９と計測用配管サポート２４を一体の構造とし、既設の単一混合ノズル１６を持つインレットミキサ１７を、複数の混合ノズル１６を持つインレットミキサ１７に交換するようにした。

したがって、以上の実施形態によれば、ライザブレース２０の機能および強度を充分に保持し、ライザブレース２０の健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行なうことができ、また原子炉運転開始後に経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じ、既設ライザブレース２０を切断等により切取り、交換用の新設ライザブレース２０を取付ける必要がある場合でも、放射線環境下での短時間のライザブレース２０の据付を達成することができる。

また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じ、ディフューザ１８下端とバッフルプレート２６間の溶接が必要となる場合でも、ディフューザ１８の健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行なうことができる。また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じ、原子炉圧力容器内に作業員が入るために遮蔽体等の干渉物を原子炉圧力容器内壁とジェットポンプ１１の間に設置する必要が生じる際であっても、それらの遮蔽体との干渉を回避し、原子炉圧力容器内に人が入って工事を交換作業が可能となる。

また、運転中に計測用配管が破断した場合は原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければ原子炉の運転は不可能であることに対し、本実施形態によれば、破断の可能性を低減した計測配管を提供することができる。また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、ヘッドボルト２８をエルボにインレットミキサ取外し時に固定する役割を担うリテーナが通常運転中は設置していなくても機能上問題無く、反対にリテーナおよびリテーナ取付ボルトのルースパーツとなる可能性がある場合、落下部品の可能性を低減することができる。

また、本実施形態によれば、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しく、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間を溶接できるようにすることができる。

また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しい場合であって、純水を充満して遮蔽として水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間の溶接が行えるようにすることができる。また、本実施形態によれば、運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ１１に交換、取付の必要が生じた場合に対応して、経済性の高いジェットポンプ１１を提供することができる。

本発明の実施形態によるジェットポンプを示す概略説明図。 図１の溶接前におけるＸ−Ｘ線拡大断面図。 図１の溶接後におけるＸ−Ｘ線拡大断面図。 本発明の実施形態であるディフューザ溶接構造を示す全体図。 図４に示したＹ部の拡大図。 前記実施形態におけるトラジションピースの説明図。 前記実施形態におけるレストレントブラケット部の説明図。 前記実施形態におけるジェットポンプビーム部の説明図。 図８の平面図。 本実施形態におけるジェットポンプ計測配管サポート部の説明図。 図１０の部分拡大図。 沸騰水原子炉の全体構成図。 従来のジェットポンプ概略構造図。 図１３に示したジェットポンプの一部を拡大して示す図。 図１４の平面図。 図１３に示したジェットポンプのライザプレース部を拡大して示す図。 図１０に示したライザプレースの溶接部を拡大して示す図。 （ａ），（ｂ）は従来のジェットポンプ計測配管構成図。 図１３に示したジェットポンプの一部を拡大して示す図。

符号の説明

１‥原子炉圧力容器、２‥原子炉冷却材、３‥炉心、４‥気水分離器、５‥蒸気乾燥器、６‥主蒸気管、７‥ダウンカマ部、８‥制御棒案内管、９‥制御棒駆動機構、１０‥炉心シュラウド、１１‥ジェットポンプ、１２‥ライザ管、１３‥再循環入口ノズル、１４‥トラジションピース、１５‥エルボ、１６‥混合ノズル、１７‥インレットスロート、１８‥ディフューザ、１９‥計測用配管、２０‥ライザブレース、２１‥耳部、２２‥溝部、２３‥ジェットポンプビーム、２４‥計測用配管サポート、２５‥レストレントブラケット、２６‥バッフルプレート、２７‥ジェットポンプ計測用ノズル、２８‥ヘッドボルト、２９‥環状空間、２７‥ジェットポンプ計測用ノズル、３１‥ブレース、３２‥サポートブロック、３３‥弧状係合部、３４‥取付パッド、３５‥Ｒ形状部、３６‥溶接金属、３７‥サポート、３８‥サポート一体計測管、３９‥キーパ、４０‥プレート、４１‥リテーナ、４２‥リテーナ取付ボルト、４３‥プレート溝、４４‥キーパ溝、４５‥溶接開先、４６‥遮蔽体、４７‥ウェッジ、４８‥調整ねじ、４９‥ナット、５０‥ガイド、５１‥インレットミキサ。

Claims (10)

1. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるためのジェットポンプであって、ライザ管、トラジションピース、混合ノズル、インレットスロートおよびディフューザを備えたものにおいて、前記ライザ管を支持するライザブレースと、このライザブレースのブレースと原子炉圧力容器取付パッドとの接続部分に、前記ブレースの板厚上下面よりも厚肉で、かつ当該圧肉部分の外周面が滑らかな曲面形状とされた溶接開先部を有する構成としたことを特徴とするジェットポンプ。
2. 前記原子炉圧力容器への据付時における、前記ライザ管と原子炉圧力容器取付パッド部との距離測定結果に基づいて、前記ライザブレースのブレース長さが調整されている請求項１記載のジェットポンプ。
3. 前記ディフューザの下端と、このディフューザを支持するバッフルプレートとの溶接接合部に、２０°未満の狭角の開先を形成した請求項１記載のジェットポンプ。
4. 前記トラジションピースの片側又は両側の肉厚が薄い構造とされている請求項１記載のジェットポンプ。
5. 前記ライザ管に固定されて前記インレットスロートを保持するレストレントブラケットと、このレストレントブラケットに設けられて前記インレットスロートを固定する調整ねじとを備え、前記調整ねじの長さは、前記レストレントブラケットと炉壁との間に配置される干渉物との間隙に対応して変更可能である請求項１記載のジェットポンプ。
6. 上記調整ねじに、ナットを組合せる構成とされている請求項５記載のジェットポンプ。
7. 前記レストレントブラケットに設置されるガイドの大きさが、レストレントブラケットと干渉物との間隙に対応して変更可能とされている請求項１記載のジェットポンプ。
8. 前記インレットミキサを保持するビーム上面に設置されるプレートに、排水用の溝が形成されている請求項１記載のジェットポンプ。
9. 前記インレットミキサを保持するボルトの回り止めのために設置されるキーパに、排水用の溝が形成されている請求項１記載のジェットポンプ。
10. 前記ディフューザと計測用配管とを溶接により固定する計測用配管サポートを備え、前記計測用配管と前記計測用配管サポートとが一体構造とされている請求項１記載のジェットポンプ。

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