JP2014087177A - ケーブルモジュール及びケーブルペネトレーション - Google Patents

Abstract

【課題】高温下でもケーブルモジュール及びケーブルペネトレーションの気密性及び水密性を維持し、ケーブルペネトレーションからの漏洩を防止する。
【解決手段】内部にケーブル２１が挿通される小孔を２４ａ有するとともに、少なくとも一方の端部にテーパ部２４ｂが形成された超弾性材からなる内部スリーブ２４と、前記テーパ部２４ｂの外周に固着された外部スリーブ２５と、前記内部スリーブ２４と外部スリーブ２５の間に封入された樹脂２３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば原子炉格納容器の隔離壁の貫通部に装着されるケーブルモジュール及びケーブルペネトレーションに関する。

原子炉格納容器のような内部と外部との間に隔離壁を有する建屋又は容器では、通常運転時又は事故発生時において容器又は建屋内の放射性物質等の有害なガスが外部に放出されないように機密性及び水密性を保持することが求められる。

その一方で、隔離壁の内部と外部との間で計装信号や制御信号等の電気信号又は制御棒駆動機構等の動力信号をケーブルによって伝達する必要があるため、隔離壁の貫通部に気密性及び水密性を保持するケーブルペネトレーションが設けられている（特許文献１乃至３）。

従来のケーブルペネトレーション１の構造を図８に示す。図８において、例えば格納容器を構成する隔離壁３に設けられた貫通部２に格納容器バウンダリーを形成するスリーブ４及び端板５等からなるケーブルペネトレーション１が設けられ、その内部に複数のケーブル２１が配設されるとともに、スリーブ４の両端には端子箱６ａ、６ｂが設けられている。各ケーブル２１はケーブルモジュール２２により端板５に気密に取り付けられ、ケーブルモジュール２２の内部には樹脂が封入されている。また、スリーブ４の内部にも適宜樹脂が封入されている（特許文献１）。

このように、ケーブルペネトレーション１では、ケーブル２１が挿通されたケーブルモジュール２２の内部に樹脂を封入することでケーブルモジュール２２の気密性を保持し、これによりケーブルペネトレーション１の気密性及び水密性を保持している。

特開平２−１４２９８７号公報 特開平１１−１５３６８８号公報 特開２０１０−６０４３０号公報

上述した従来のケーブルペネトレーション１において、事故時に貫通部２の雰囲気温度が樹脂の融点近くまで上昇する場合、ケーブルモジュール２２内に封入された樹脂又はケーブル２１を被覆する樹脂層が劣化又は損傷し、ケーブルモジュール２２から容器内の放射性雰囲気ガス等の有害なガスが外部に漏洩する可能性がある。しかしながら、従来のケーブルペネトレーション１ではこのケーブルモジュール２２内の樹脂の劣化による漏洩を抑制する手段は講じられておらず、容器内の有害なガスが外部に漏洩する可能性があるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、高温下でもケーブルモジュールの気密性及び水密性を維持し、ケーブルペネトレーションから有害なガスが漏洩するのを防止することができるケーブルモジュール及びケーブルペネトレーションを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るケーブルモジュールは、内部にケーブルが挿通される小孔を有するとともに、少なくとも一方の端部にテーパ部が形成された超弾性材からなる内部スリーブと、前記テーパ部の外周に固着された外部スリーブと、前記内部スリーブと外部スリーブの間に封入された樹脂と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るケーブルモジュールは、内部にケーブルが挿通される小孔を有するＣ型リング又はＯ型リング状の超弾性材からなる内部スリーブと、前記内部スリーブの外周に固着された外部スリーブと、前記内部スリーブと外部スリーブの間に封入された樹脂と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るケーブルモジュールは、内部にケーブルが挿通される小孔を有するとともに、傾斜状の突部が一方の面に形成された平板状の超弾性材からなる内部スリーブと、前記内部スリーブの外周に固着された外部スリーブと、前記内部スリーブと外部スリーブの間に封入された樹脂と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るケーブルペネトレーションは、隔離壁の貫通部に設置されたケーブルペネトレーションの端板に本発明のケーブルモジュールを取り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、高温下でもケーブルモジュールの気密性及び水密性を維持し、ケーブルペネトレーションからの漏洩を防止することができる。

（ａ）は第１の実施形態に係るケーブルモジュールの構成図、（ｂ）は内部スリーブの断面図。 （ａ）は第１の実施形態の変形例に係るケーブルモジュールの構成図、（ｂ）は内部スリーブの断面図。 （ａ）は第２の実施形態に係るケーブルモジュールの構成図、（ｂ）は内部スリーブの断面図。 第２の実施形態の変形例に係るケーブルモジュールの構成図。 （ａ）は第３の実施形態に係るケーブルモジュールの構成図、（ｂ）は内部スリーブの断面図。 （ａ）は第４の実施形態に係るケーブルモジュールの構成図、（ｂ）は内部スリーブの断面図。 第４の実施形態の変形例に係るケーブルモジュールの構成図。 従来のペネトレーションの構成図。

以下、本発明に係るケーブルモジュール及びケーブルペネトレーションの実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るケーブルモジュールを図１乃至図３により説明する。

（構成）
本実施形態に係るケーブルモジュール２２は、内部にケーブル２１が挿通される小孔２４ａが設けられ両端にテーパ部２４ｂを有する内部スリーブ２４と、テーパ部２４ｂの外周に溶接等で固着された外部スリーブ２５とから構成される。ケーブル２１はその外周が例えばテフロン（登録商標）樹脂等からなる硬質の樹脂層２６で被覆され、小孔２４ａの内径は、樹脂層２６を含むケーブル２１の外径よりも小さく設定されている。

内部スリーブ２４の材料は、弾性限界が高いか又は弾性範囲の大きい超弾性性質を有する高スプリングバック機能の超弾性材が用いられる。具体的な材料としては、例えば、チタン合金、チタン−ニッケル合金、高張力鋼板、等が用いられる。

このケーブルモジュール２２を用いてケーブルペネトレーション１を組み立てる際は、先ず、端板５に装着されたケーブルモジュール２２の内部スリーブ２４の小孔２４ａを適切な治具により拡開し、ケーブル２１を挿入した後、治具を取り外して、内部スリーブ２４のスプリングバック機能により、内部スリーブ２４とケーブル２１とを密着固定する。

次に、ケーブル２１と外部スリーブ２５との間の間隙（各テーパ部２４ｂとケーブルモジュール２２の両端部との間の間隙）及び内部スリーブ２４と外部スリーブ２５との間の間隙に、例えばエポキシ樹脂等からなる樹脂２３を充填封入する。なお、内部スリーブ２４と外部スリーブ２５の間の間隙への樹脂封入は適宜省略することができる。

（作用）
このように構成されたケーブルペネトレーション１において、通常時は、内部スリーブ２４の内周部が、そのスプリングバック機能によりケーブル２１又はケーブル２１外周の樹脂層２６に密着し、気密・水密にシールする。

一方、事故時等にケーブルペネトレーション１付近の温度が上昇し、封入された樹脂２３や樹脂層２６が損傷・劣化し、仮に樹脂層の一部が失われるような場合、隔離壁３の一方の高圧側の雰囲気ガスが内部スリーブ２４内に漏洩する。

例えば、図１の左方側が高圧雰囲気の場合、漏洩した雰囲気ガスは内部スリーブ２４の右方のテーパ部２４ｂに作用し、樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１に押しつけるように働くため、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持することができる。

一方、図１の右方側が高圧雰囲気の場合は、図１の左方のテーパ部２４ｂが樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１に押しつけるように作用し、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持する。
また、内部スリーブ２４のスプリングバック機能により、樹脂２３や樹脂層２６が損傷・劣化しても、ケーブル２１と内部スリーブ２４の密着性が維持される。

したがって、高温下で樹脂２３や樹脂層２６が損傷・劣化しても、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性は維持され、高圧側の雰囲気ガスがケーブルペネトレーション１から外部（低圧側）に放出されるのを防止することができる。

（効果）
本実施形態によれば、ケーブルペネトレーション１に、両端にテーパ部を有する高スプリングバック機能の超弾性材からなる内部スリーブ２４を有するケーブルモジュール２２を用いたことにより、事故時等の高温下においても、ケーブルモジュール２２の気密性、水密性を維持することができる。これにより、高圧側の有害な雰囲気ガスがケーブルペネトレーション１から外部に放出されるのを防止することができる。

（変形例）
上述した実施形態では、内部スリーブ２４の両端にテーパ部２４ｂを設けた構成としているが、原子炉格納容器のように容器の内部が高圧側で容器の外側が低圧側である場合には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、低圧側端部（図２の右方）のみにテーパ部２４ａを設けるようにしてもよい。これにより、事故時等に隔離壁３の内部からの高圧雰囲気ガスがテーパ部２４ｂに作用し、樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１に押しつけるように働くため（図２（ａ）の矢線ａ参照）、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持することができる。
また、内部スリーブ２４の端部をテーパ状としたことで、組み立て時のケーブル２１の挿入性を高める効果も奏する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るケーブルモジュールを図３及び図４により説明する。
（構成）
本実施形態に係るケーブルモジュール２２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、内部にケーブル２１が挿通される小孔３０ａが設けられたＣ型リング状の内部スリーブ３０と、内部スリーブ３０の外周に溶接等で固着された外部スリーブ２５と、少なくとも内部スリーブ３０の高圧側に封入された樹脂２３とから構成される。小孔３０ａの内径は、樹脂層２６を含むケーブル２１の外径よりも小さく設定されている。

Ｃ型リング状の内部スリーブ３０は、断面Ｃ字状の開放内面が高圧側に向くように設置されている（図３の例では左方）。また、内部スリーブ３０は第１の実施形態と同様に高スプリングバック機能の超弾性材が用いられる。
また、このケーブルモジュール２２を用いてケーブルペネトレーション１を組み立てる工程は第１の実施形態と同様である。

（作用）
事故時等の高温下において、仮に樹脂層の一部が失われるような場合に、高圧側からの高圧雰囲気が内部スリーブ３０のＣ型リングの断面Ｃ字状の開放内面を拡げるように作用し（図３（ａ）の矢線ａ参照）、樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１及び外部スリーブ２５に押しつけるように働くため、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持することができる。
さらに、内部スリーブ３０のスプリングバック機能により、樹脂２３や樹脂層２６が損傷・劣化しても、ケーブル２１と内部スリーブ３０の密着性が維持される。

（効果）
本実施形態によれば、ケーブルペネトレーション１に、Ｃ型リング状の超弾性材からなる内部スリーブ３０を有するケーブルモジュール２２を用いたことにより、事故時等の高温下においても、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持することができる。

（変形例）
上記実施形態では、一つのＣ型リング状の内部スリーブ３０に設けた例を説明したが、図４に示すように、内部スリーブ２４の両端にそれぞれ設けてもよい。

これにより、隔離壁３のどちら側が高圧になるのか想定が困難な場合に、いずれの場合でも、いずれか一方の内部スリーブ３０が樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１及び外部スリーブ２５に押しつけるように働くため（図４の矢線ａ参照）、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るケーブルモジュールを図５により説明する。
本実施形態では、上記第２の実施形態のＣ型リングの代わりに、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｏ型のＯ型リング状の内部スリーブ３１を用いている。

事故時等の高温下において、内部スリーブ３１内に漏洩した高圧の雰囲気ガスは内部スリーブ３１のＯ型リングの曲面に作用し（図５（ｂ）の矢線ａ参照）、樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１に押しつけるように働くため、ケーブルモジュール２２の気密性及び水密性を維持することが可能となる。
なお、このＯ型リング状の内部スリーブ３１を複数設けてもよいことはもちろんである。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るケーブルモジュールを図６及び図７により説明する。
（構成）
本実施形態に係るケーブルモジュール２２は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、内部にケーブル２１が挿通される小孔３２ａが設けられた突部３２ｂを有する円板状の内部スリーブ３２と、内部スリーブ３２外周に溶接等で固着された外部スリーブ２５と、から構成される。また、突部３２ｂの外面はケーブルモジュールの端部に向かって傾斜するように形成されている。また、小孔３２ａの内径は、樹脂層２６を含むケーブル２１の外径よりも小さく設定されている。

また、この突部３２ｂを円盤状の内部スリーブ３２は、上記実施形態と同様に高スプリングバック機能の超弾性材が用いられる。なお、突部３２ｂは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、複数設けてもよいが、一つでもよいことはもちろんである。
このケーブルモジュール２２を装着してケーブルペネトレーション１を組み立てる工程は第１の実施形態と同様である。

（作用）
事故時等の高温下において、仮に樹脂層２６の一部が失われるような場合に、隔離壁３の内部からの高圧雰囲気ガスが突部３２ｂの傾斜面に作用し、樹脂２３又は樹脂層２６をケーブル２１に押しつけるように働くため（図６（ａ）の矢線ａ参照）、ケーブル２１の気密性及び水密性を維持することができる。
さらに、内部スリーブ３２のスプリングバック機能により、樹脂２３や樹脂層２６が損傷・劣化しても、ケーブル２１と内部スリーブ３２の密着性が維持される。

（効果）
本実施形態によれば、ケーブルペネトレーション１に、傾斜面を有する突部３２ｂを備えた超弾性材からなる内部スリーブ３２を有するケーブルモジュール２２を用いたことにより、事故時等の高温下においても、ケーブルモジュール２２の気密性、水密性を維持することができる。

（変形例）
上記実施形態ではケーブルモジュール２２に一つの内部スリーブ３２を設けた例を説明したが、図７に示すように複数設けてもよい。その際、各内部スリーブ３２の突部３２ｂはそれぞれ外方に向くように設けられる。

これにより、隔離壁３のどちら側が高圧になるのか想定が困難な場合に、いずれの場合でも、いずれか一方の内部スリーブ３２の突部３２ｂが樹脂層２６又は樹脂２３をケーブル２１に押しつけるように働くため（図７（ａ）の矢線ａ参照）、ケーブルモジュール２２の気密性、水密性を維持することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ケーブルペネトレーション、２…貫通部、３…隔離壁、４…スリーブ、５…端板、６ａ，６ｂ…端子箱、２１…ケーブル、２２…ケーブルモジュール、２３…樹脂、２４…内部スリーブ、２４ａ…小孔、２４ｂ…テーパ部、２５…外部スリーブ、２６…樹脂層、３０，３１，３２…内部スリーブ、３０ａ，３１ａ，３２ａ…小孔、３２ｂ…突部。

Claims (7)

1. 内部にケーブルが挿通される小孔を有するとともに、少なくとも一方の端部にテーパ部が形成された超弾性材からなる内部スリーブと、前記テーパ部の外周に固着された外部スリーブと、前記内部スリーブと外部スリーブの間に封入された樹脂と、を有することを特徴とするケーブルモジュール。
2. 前記テーパ部と前記ケーブルモジュールの端部との間に樹脂を封入したことを特徴とする請求項１記載のケーブルモジュール。
3. 内部にケーブルが挿通される小孔を有するＣ型リング又はＯ型リング状の超弾性材からなる内部スリーブと、前記内部スリーブの外周に固着された外部スリーブと、前記内部スリーブと外部スリーブの間に封入された樹脂と、を有することを特徴とするケーブルモジュール。
4. 内部にケーブルが挿通される小孔を有するとともに、傾斜状の突部が一方の面に形成された平板状の超弾性材からなる内部スリーブと、前記内部スリーブの外周に固着された外部スリーブと、前記内部スリーブと外部スリーブの間に封入された樹脂と、を有することを特徴とするケーブルモジュール。
5. 前記内部スリーブと前記ケーブルモジュールの端部との間に樹脂を封入したことを特徴とする請求項３又は４記載のケーブルモジュール
6. 前記内部スリーブの内径は前記ケーブルの外径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載のケーブルモジュール。
7. 隔離壁の貫通部に設置されたケーブルペネトレーションの端板に請求項１乃至６いずれか１項に記載のケーブルモジュールを取り付けたことを特徴とするケーブルペネトレーション。

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