JP2010014674A - ジェットポンプビームのボルト固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェットポンプインレットミキサの着脱操作の際、溶接作業を不要にして、ヘッドボルトの固定、固定解除を円滑にかつ短時間で行い得るボルト固定装置を提供する。
【解決手段】ジェットポンプビームのボルト固定装置は、ジェットポンプビーム２７のヘッドボルト３０により、前記インレットミキサを上方から押圧支持し、ヘッドボルト３０の多角形ヘッド部３２に軸方向に摺動自在で回転一体のロックキャップ３６を設け、このロックキャップ３６を収容する本体ハウジング３７をジェットポンプビーム２７の上面２７ａに設置し、ロックキャップ３６の外周側面に複数のテーパ状外歯４４と、このロックキャップ３６の外歯４４に選択的に噛み合う本体ハウジング３７の内歯状溝４５とをそれぞれ設け、ロックキャップ３６の外歯４４を本体ハウジング３７の内歯状溝４５に噛み合せることでジェットポンプビーム２７のヘッドボルト３０を固定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、沸騰水型原子炉のダウンカマ部に設置されるジェットポンプの取扱技術に係り、特にジェットポンプインレットミキサの着脱取扱い操作を簡単かつ短時間で行なうことができるジェットポンプビームのボルト固定装置に関する。

沸騰水型原子炉には、冷却材を原子炉炉心に強制的に送り込むために外部循環系が設けられており、この外部循環系に連結されるジェットポンプが原子炉圧力容器内に設けられる。ジェットポンプは原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間の環状のダウンカマ部に複数組設けられる。

ジェットポンプは、特許文献１に記載されたように、原子炉圧力容器内のダウンカマ部に設けられて、ライザ、ディフューザおよびインレットミキサにより主に構成される。ジェットポンプを原子炉圧力容器内に設置する際には、ライザ、ディフューザ、インレットミキサの順に据付けが行なわれる。

インレットミキサの据付けは、下端をライザのパイプ側に取付けられたライザブラケットに通過させて、ディフューザ頂部の開口部に反転流路を形成したインレットミキサのノズル側を差込み、インレットミキサのエルボ部のシート面をライザ頂部に載置し、インレットミキサ据付け用のジェットポンプビームのヘッドボルトを締付けて、ライザ上部にインレットミキサを設置している。

インレットミキサは、ジェットポンプビームによりライザ頂部にヘッドボルトで締付けて設置された後、ジェットポンプビームにねじ結合されたヘッドボルトの廻り止めを行なわなければならない。

このため、従来のジェットポンプビームのボルト固定装置では、インレットミキサの頂部に取り付けられたジェットポンプビームのヘッドボルトをねじ結合させて締付け、インレットミキサをライザ頂部に固定した後、ヘッドボルト上部の六角ボルトヘッドと同じ六角面を内側に持つキーパをヘッドボルトに通し、ジェットポンプビーム上面のプレート上に密着させている。そして、プレート上に密着後にキーパとプレートを溶接作業にて溶着し、廻り止めを行なっていた。
特開２００５−２３３８６４号公報

従来のジェットポンプビームのボルト固定装置では、ジェットポンプからインレットミキサを取外したり、再据付けのたびに、ヘッドボルトの廻り止めを解除したり、再びヘッドボルトの廻り止めを行なうためにキーパとプレートの溶接をその都度行なう必要があった。しかも、インレットミキサの着脱取扱い操作のためには、作業環境の悪い水中遠隔操作での溶接作業となるため、作業時間が大幅に掛かり、インレットミキサの着脱取扱操作が困難で複雑であった。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ジェットポンプのインレットミキサの取外し、取付けの着脱取扱操作を、溶接作業を不要にしてヘッドボルトの固定を簡単かつ短時間で行なうことができるジェットポンプビームのボルト固定装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、インレットミキサを再据付けの際、ジェットポンプビームのヘッドボルトを簡単に廻り止めし、かつ容易に廻り止め解除を行なうことができるジェットポンプビームのボルト固定装置を提供するにある。

本発明に係るジェットポンプビームのボルト固定装置は、上述した課題を解決するために、ジェットポンプのライザ上部に、冷却水の反転流路を形成するインレットミキサを設置し、前記ライザの上方でジェットポンプビームのヘッドボルトにより、前記インレットミキサを上方から押圧支持し、前記ヘッドボルトの多角形ヘッド部に軸方向に摺動自在で回転一体のロックキャップを設け、このロックキャップを収容する本体ハウジングを前記ジェットポンプビームの上面に設置し、前記ロックキャップの外周側面に複数のテーパ状外歯と、前記このロックキャップの外歯に選択的に噛み合う本体ハウジングの内歯状溝とをそれぞれ設け、前記ロックキャップの外歯と本体ハウジングの内歯状溝を噛み合せることで前記ジェットポンプビームのヘッドボルトを固定させたことを特徴とするものである。

本発明に係るジェットポンプビームのボルト固定装置においては、ジェットポンプのインレットミキサの取外し、取付けの着脱取扱操作を、溶接作業を不要にして、ジェットポンプビームのヘッドボルトを、ロックキャップのスライド操作だけで、簡単に廻り止めしたり、廻り止め解除を行なうことができ、簡単かつ短時間で円滑に行なうことができる。

本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るジェットポンプビームのボルト固定装置を備えたジェットポンプの据付例を示す沸騰水型原子炉の縦断面図である。この沸騰水型原子炉１０は、原子炉圧力容器１１内に原子炉炉心１２が収容され、原子炉炉心１２の上方に気水分離器１３と蒸気乾燥器１４が順次設置される。

原子炉炉心１２は円筒状の炉心シュラウド１６によって取り囲まれる。この炉心シュラウド１６と原子炉圧力容器１１との間に環状のダウンカマ部１７が形成され、原子炉圧力容器１１内のダウンカマ部１７に複数組、例えば１０組２０個のジェットポンプ１８が設けられる。ジェットポンプ１８は外部の原子炉再循環系（図示せず）と原子炉圧力容器１１内で連結され、外部再循環系へ取り出される冷却材流量を少なくできるようにして、原子炉炉心１２に冷却材を強制的に送り込むようになっている。

ジェットポンプ１８は、冷却水供給管としてのライザ２０と、トランジションピース２１と、対をなすエルボ部を構成するインレットミキサ２２と、ディフューザ２４とを有する。トランジションピース２１はライザ２０の上部と一体構成をなし、ライザ頂部に二又分岐部を構成している。

トランジションピース２１には、図３および図４に示すように二又分岐部の両側に、対をなすトランジションピースポスト２５，２５が対向して上方に立ち上がるように耳状に設けられており、対をなすトランジションピースポスト２５，２５の対向する内面側に係合溝状のポケット２６，２６が設けている。ポケット２６，２６に板ばね部材であるニッケル基合金製のジェットポンプビーム２７の両端部が挿入されて両端支持され、ジェットポンプビーム２７がほぼ水平方向に装荷（横架）される。ジェットポンプビーム２７は、エルボ部を形成するインレットミキサ２２の頂部を上方から押圧接触支持している。インレットミキサ２２はトランジションピース２１の二又部のシール面に据付けられ、ライザ２０を上昇してくる冷却水の反転流路を形成している。

ジェットポンプビーム２７は両端部がポケット２６，２６の上端面に面接触して係合支持される。なお、図３および図４において符号２８はインレットミキサ２２の吊りボルトである。

ジェットポンプビーム２７は、中央部にビーム軸方向に直交する縦ねじ孔２９が上下方向に貫通して形成され、このねじ孔２９に六角ボルト等の多角ボルトからなるヘッドボルト３０がねじ結合される。ヘッドボルト３０の雄ねじ３１はジェットポンプビーム２７のねじ孔２９にねじ結合され、その先端（下端）はインレットミキサ２２の頂部を押圧接触支持している。

インレットミキサ２２はジェットポンプビーム２７のボルト固定装置３５により、ライザ２０の頂部でトランジションピース２１に着脱自在に据付けられる。ジェットポンプビーム２７のボルト固定装置３５は、図５および図６に示すように構成される。

ボルト固定装置３５は、図６に示すように、ジェットポンプビーム２７の縦ねじ孔３０にねじ結合されるヘッドボルト３０と、このヘッドボルト３０の多角形ヘッド部３２に回転一体で軸方向に摺動自在に嵌合するロックキャップ３６と、このロックキャップ３６を固定位置と回転フリー位置に選択的に収容可能な本体ハウジング３７と、この本体ハウジング３７をジェットポンプビーム２７の頂部に座金等の鍔３８を介して据付けるベースプレート３９と、本体ハウジング３７内に収納され、ロックキャップ３６を上方の回転一体側にばね付勢するばね部材４０と有し、ベースプレート３９はジェットポンプビーム２７の頂部（上面）２７ａに位置決めピン４１とサラコネジ等の小ねじ４２により固定される。ベースプレート３９の内周フランジ３９ａは本体ハウジング３７下部の外周フランジ３７ａを上方から押圧し、覆うように設けられる。

また、ボルト固定装置３５は、ヘッドボルト３０の六角形部等の多角形ヘッド部３２に嵌合するロックキャップ３６は、外周部に下方に向って拡開（傾斜）したテーパ状の外歯４４が複数周方向に形成され、この外歯４４に本体ハウジング３７の内歯状の溝４５が選択的に噛合している。ロックキャップ３６の外歯４４は、ロックキャップ３６が上動して図６の左側位置をとるとき、本体ハウジング３７の内歯状溝４５に噛合して回転一体となり、図６の右側位置をとるとき、回転フリーとなる。回転フリーとなる本体ハウジング３７の内周壁下部は、内歯状溝４５の底部と同一内周面状に面一に形成される。

また、ロックキャップ３６や本体ハウジング３７はニッケル基合金等の硬い材質が用いられ、少なくともロックキャップ３６の外歯４４および本体ハウジング３７の内歯状溝４５は硬い材質であり、硬質の溶接肉盛材料、あるいはコバルトを含有する溶接肉盛材料が用いられる。

さらに、ロックキャップ３６の底面は圧縮ばね、板ばね等の弾性体（ばね部材）４０を受けるばね受けとして形成され、このばね受けとジェットポンプビーム２７の頂部（上面）２７ａに配設された鍔（ワッシャ）３８との間に介装されたばね部材４０によりロックキャップは常時上方にばね付勢される。ばね部材４０により、ロックキャップ３６の外歯４４は図６の左側半分に示すように、上動して本体ハウジング３７の内歯状溝４５に噛み合い、ヘッドボルト３０の回転を拘束、ヘッドボルト３０の廻り止めをしている。

さらに、ロック固定装置３５は、ロックキャップ３６をばね部材（弾性体）４０のばね付勢力に抗して押し縮めることで、ロックキャップ３６の外歯４４と本体ハウジング３７の内歯状溝４５との噛み合いが解除され、ヘッドボルト３０を自由に回転させることができ、ヘッドボルト３０は図６の右側半分で示すように回転フリーとなる。

また一方、本体ハウジング３７の対向する下部側面に開口が設けられており、この開口にベースプレート３９の凹部に設置された拘束ばね４６が挿入されることで、本体ハウジング３７の軸廻りの回転を拘束することができる。この拘束ばね４６は、本体ハウジング３７下部と開口と協働して、本体ハウジング３７の回転拘束機構４７を構成している。

本体ハウジング３７の回転拘束機構４７は、本体ハウジング３７の開口に挿入される拘束ばね３６の先端部は、本体ハウジング３７側に向って先細のテーパ形状に形成されているため、拘束ばね４６の本体ハウジング３７の開口３７ａへの差込量を自由に調整することができ、本体ハウジング開口のピッチ角範囲で本体ハウジング３７を任意の回転位置を拘束させることが可能となる。また、拘束ばね４６は、図６に示すように本体ハウジング３７の開口に挿通される可動式の拘束ピンであつてもよい。

ジェットポンプビーム２７のボルト固定装置３５によれば、インレットミキサ２２をジェットポンプ１８から取り外したり、ジェットポンプ１８に再据付けする際、ヘッドボルト３０の廻り止めを溶接作業を行なうことなく、簡単に行なうことができる。また、ジェットポンプビーム２７にヘッドボルト３０の固定は、ロックキャップ３６の外歯４４と本体ハウジング３７の内歯状溝４５とを噛合させることにより簡単に行なうことができ、ヘッドボルト３６の固定解除も、ロックキャップ３６をばね部材４０のばね付勢力に抗して押し縮めるだけでロックキャップ３６の外歯４４と本体ハウジング３７の内歯状溝４５の噛み合いを解除することができ、ロックキャップ３６を本体ハウジング３７に対し簡単かつ容易に回転フリーとすることができる。ヘッドボルト３０の固定や固定解除は、ロックキャップ３６をボルト軸方向にスライド操作させるだけで、簡単かつ容易に行うことができる。

しかも、インレットミキサ２２の取り外しや再据付けの際に、溶接作業を全く不要としてジェットポンプビーム２７にヘッドボルト３０の固定を行なうことができ、また、ヘッドボルト３０の固定解除をロックキャップ３６のスライド操作で簡単に行うことができる。ヘッドボルト３０の固定や固定解除は、ロックキャップ３６を昇降させるだけで、ロックキャップ３６のテーパ状外歯４４が本体ハウジング３７の内歯状溝４５に噛み合うので、クリアランス等を最小にして噛合し、噛み合いをスムーズに解除できるので、ヘッドボルト３０の廻り止めやヘッドボルト３０の廻り止め解除を容易にかつスムーズに行なうことができる。

しかして、ジェットポンプビーム２７のボルト固定装置３５では、インレットミキサ２２はジェットポンプライザ２０上部のトランジションピース２８のシート面上に、ジェットポンプビーム２７を利用してボルト固定装置３５により押圧支持されて据付けられる。ジェットポンプ１８は、ライザ２０内を上昇した冷却水をトランジションピース２１で二又に分岐させて対をなすエルボ状のインレットミキサ２２に案内される。

インレットミキサ２２では冷却水が反転され、図３に示すように両外側のジェットポンプノズル５０から混合室５１の吸込口５２に向けて下方に噴射される。冷却水がジェットポンプノズル５０から高速噴出流体（駆動流体）が噴出される際、図１に示すように、炉心上部の気水分離器１３および蒸気乾燥器１４から分離された飽和水（冷却材）をダウンカマ部１７で巻き込み、ジェットポンプノズル５０出口に生じた低圧部からジェットポンプ吸込口５１に吸引される。この駆動流体および吸引流体（被駆動気体）は混合室５２で充分混合された後、ディフューザで圧力を回復し、炉心下部プレナム５３に送られる。

ジェットポンプ１８から出た冷却材は、炉心下部プレナム５３で反転して原子炉炉心１２に導かれ、この炉心１２を通っていく間で加熱されて気水混合の二相流となり上昇し、気水分離器１３に送られて分離された後、蒸気乾燥器１４に送られて乾燥され、主蒸気出口５４から図示しない蒸気タービンに送られる。

また、ダウンカマ部１７に案内された飽和水の一部は、ダウンカマ部１７を下降して出口ノズル５５から２系統の再循環ループに取出されて再循環ポンプ（図示せず）で昇圧される。再循環ポンプで昇圧された後、ジェットポンプ１８の再循環入口ノズル５６からライザ２０に送られ、ライザ２０内を上昇し、インレットミキサ２２のウェットポンプノズル５１から再び噴出されるようになっている。

しかして、このジェットポンプビーム２７のボルト固定装置３５では、ジェットポンプ１８に設置されるインレットミキサ２２の据付時に、溶接作業を不要にして、ジェットポンプビーム２７にヘッドボルト３０をロックキャップ３６をスライド操作させるだけで、ヘッドボルト３０を固定（廻り止め）したり、また固定解除を簡単にかつ短時間で行なうことができる。

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の概略を示す縦断面図。 前記原子炉圧力容器内のダウンカマ部に設置されるジェットポンプの斜視図。 前記ジェットポンプの正面を示す図。 前記ジェットポンプの上部を説明する拡大斜視図。 本発明に係るジェットポンプビームのボルト固定装置の一実施形態を示すもので、一部破断状態で示す平面図。 本発明に係るジェットポンプビームのボルト固定装置の一実施形態を示す断面図。

符号の説明

１０ 沸騰水型原子炉
１１ 原子炉圧力容器
１２ 原子炉炉心
１３ 気水分離器
１４ 蒸気乾燥器
１６ 炉心シュラウド
１７ ダウンカマ部
１８ ジェットポンプ
２０ ライザ
２１ トランジションピース
２２ インレットミキサ
２３ ディフューザ
２５ トランジションピースポスト
２６ ポケット
２７ ジェットポンプビーム
２８ 吊りボルト
２９ ジェットポンプビームのねじ孔
３０ ヘッドボルト
３１ ヘッドボルトの雄ねじ
３２ 多角形ヘッド部
３５ ボルト固定装置
３６ ロックキャップ
３７ 本体ハウジング
３８ 鍔（ワッシャ）
３９ ベースプレート
４０ 弾性体（ばね本体、圧縮ばね）
４１ 位置決めピン
４２ 小ねじ
４４ 外歯
４５ （内歯状）溝
４６ 拘束ばね
４７ 本体ハウジングの回転拘束機構
５０ ジェットポンプノズル
５１ 吸込口
５２ 混合室
５３ 炉心下部プレナム
５４ 主蒸気出口
５５ 出口ノズル
５６ 再循環入口ノズル

Claims (9)

1. ジェットポンプのライザ上部に、冷却水の反転流路を形成するインレットミキサを設置し、
   前記ライザの上方でジェットポンプビームのヘッドボルトにより、前記インレットミキサを上方から押圧支持し、
   前記ヘッドボルトの多角形ヘッド部に軸方向に摺動自在で回転一体のロックキャップを設け、
   このロックキャップを収容する本体ハウジングを前記ジェットポンプビームの上面に設置し、
   前記ロックキャップの外周側面に複数のテーパ状外歯と、このロックキャップの外歯に選択的に噛み合う前記本体ハウジングの内歯状溝とをそれぞれ設け、
   前記ロックキャップの外歯と本体ハウジングの内歯状溝を噛み合せることで前記ジェットポンプビームのヘッドボルトを固定させたことを特徴とするジェットポンプビームのボルト固定装置。
2. 前記ジェットポンプビームの上面とロックキャップとの間に、前記ロックキャップを上方にばね付勢する弾性体を介装し、
   前記弾性体により前記ロックキャップの外歯が本体ハウジングの内歯状溝に噛み合うように常時上方にばね付勢された請求項１に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
3. 前記弾性体は、圧縮ばねあるいは板ばねである請求項２に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
4. 前記本体ハウジングは下部に外周フランジが形成され、この外周フランジは内周フランジ付きベースプレートで、ジェットポンプビームの上面に固定される一方、
   前記ベースプレートに本体ハウジングの回転拘束機構を設けた請求項１に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
5. 前記本体ハウジングの回転拘束機構は、ベースプレートの凹部に設けられた拘束ばねと、この拘束ばねと係合可能な本体ハウジングの外側面に開けられたハウジング開口とから構成され、
   前記本体ハウジングの回転をハウジング開口のピッチ角範囲の任意位置で拘束可能とした請求項４に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
6. 前記本体ハウジングの回転拘束機構は、ベースプレートに設けられた拘束ばねの先端を本体ハウジングに向って先細となるテーパ形状に形成し、前記本体ハウジングの回転を任意位置で拘束した請求項５に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
7. 前記本体ハウジングの側面に開けられた開口に、ベースプレートに設けられた可動式ピンを挿入することで、本体ハウジングの回転を拘束した請求項４に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
8. 前記ロックキャップの外歯および本体ハウジングの内歯状溝に硬い材質を使用する請求項１に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。
9. 前記ロックキャップの外歯および本体ハウジングの内歯状溝はコバルトを含有しない硬質の溶接肉盛材料で構成した請求項１に記載のジェットポンプビームのボルト固定装置。

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