JP2015227812A

JP2015227812A - 差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法およびこの修理方法で修理された差圧検出／ほう酸水注入系配管を備える原子炉

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Publication number: JP2015227812A
Application number: JP2014113516A
Authority: JP
Inventors: 広幸宮坂; Hiroyuki Miyasaka; 忠昭島津; Tadaaki Shimazu; 耕作積田; Kosaku Tsumita; 博也市川; Hiroya Ichikawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP6266441B2

Abstract

【課題】ＤＰ／ＬＣ配管系統の炉内部分の交換が困難な状況下で、ＤＰ／ＬＣ配管系統の健全性を向上させる。【解決手段】炉外二重管の修理方法は、圧力容器１３を貫通して設けられ、圧力容器外側の炉外二重配管３９、圧力容器内側の炉内二重配管３８、圧力容器１３を貫通して炉外二重配管３９および炉内二重配管３８が接続された貫通部を有する差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法において、既設の炉外二重配管３９を切断して除去する切断ステップと、切断してできる切断部に除去された炉外二重配管３９に代わる新規の炉外二重配管４６を接続して貫通部および炉内二重配管３８と連通させる連通ステップと、を含む。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、原子炉圧力容器に設置される差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法に関する。

原子力発電施設の原子炉圧力容器（以下、単に「圧力容器」という）には、炉心差圧を監視するとともに炉心に液状中性子吸収材を注入する反応制御装置が備えられている。
この反応制御装置は、一般に、注入配管および差圧検出配管の２本の配管から構成される、いわゆる差圧検出／ほう酸水注入系配管（ＤＰ／ＬＣ配管）である。

通常運転時には、これら２本の配管は、その内部が炉水で満たされており、それぞれの開口部の位置における炉水の圧力を測定している。
そして、核反応を抑制する制御棒の挿入が不能となった場合に、注入配管から、ほう酸水溶液などの液状中性子吸収材を注入して炉心の反応を停止させる。

この２本の配管は、圧力容器の内部で二重配管（炉内二重配管）となって合流する。
この炉内二重配管のうち、内管は、圧力容器の炉底部に設けられた貫通ノズルを貫通して炉外に延長される。
一方、炉内二重配管の外管は、貫通ノズルに接続されて、この貫通ノズルに溶接によって固定される。

また、圧力容器の外部において、貫通ノズルを貫通した内管は、貫通ノズルに溶接によって固定される配管に被覆されて二重配管（炉外二重配管）となる。
この炉外二重配管は、Ｌ字状に屈曲してから、圧力容器に接続されてない他端で、内管と外管とが再度分岐して他の配管に接続される。

炉外二重配管を含むＤＰ／ＬＣ配管の全部を取り替える方法については、従来から提案がなされている。

特開２０１４−６６６２９号公報

従来では、ＤＰ／ＬＣ配管の交換は、炉心シュラウドの交換に伴って行なわれていた。
ＤＰ／ＬＣ配管のうち炉内二重配管は構造が複雑で、また圧力容器外へ流体連通していることから、圧力容器内の炉水や周辺の炉内構造物が取り除かれないと、作業が困難であったからである。
また、ＤＰ／ＬＣ配管に対する健全性要求の観点からも、炉心シュラウド交換と同時に交換する程度の頻度（例えば、三十年に一度程度）で問題がなかった。

しかし、近年は原子力プラントの健全性向上の要求が高まっており、ＤＰ／ＬＣ配管についても、従来よりも高いレベルで健全性を担保することが求められている。
このため、炉内二重配管の交換が困難な状況下であっても、ＤＰ／ＬＣ配管系統としての健全性を向上することが可能な工法が求められている。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ＤＰ／ＬＣ配管系統の炉内部分の交換が困難な状況下で、ＤＰ／ＬＣ配管系統の健全性を向上させることを目的とする。

本実施形態にかかる差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法は、原子炉圧力容器を貫通して設けられ、原子炉圧力容器外側の炉外二重配管、前記原子炉圧力容器内側の炉内二重配管、前記原子炉圧力容器を貫通して前記炉外二重配管および前記炉内二重配管が接続された貫通部を有する差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法において、既設の前記炉外二重配管を切断して除去する切断ステップと、前記切断してできる切断部に除去された前記炉外二重配管に代わる新規の炉外二重配管を接続して前記貫通部および前記炉内二重配管と連通させる連通ステップと、を含む。

本発明により、ＤＰ／ＬＣ配管の炉内部分の交換が困難な状況下であっても、ＤＰ／ＬＣ配管系統の健全性を向上することができる。

実施形態にかかる差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法が適用される沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の断面図。差圧検出／ほう酸水注入系配管の構造を示す斜視図。実施形態にかかる差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法のフローチャート。実施形態にかかる差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法における炉外二重配管の切断箇所の説明図。内管を新たに接続したときの接続箇所における炉外二重配管の縦断面図。露出された内管および新設管内管を分割配管で被覆したときの炉外二重配管の縦断面図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態にかかる差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法（以下、単に「修理方法」という）が適用される沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１０の断面図である。
なお、図１のＢＷＲ型原子炉１０は、修理方法が適用される一例であり、二重配管を有するＤＰ／ＬＣ配管３１を備える他の形態の原子炉にも適用することができる。

ＢＷＲ型原子炉１０の圧力容器１３に炉心１５が設けられ、この炉心１５を囲む炉心シュラウド１６と圧力容器１３との間にスリーブ状あるいは環状のダウンカマ部１１が形成される。このダウンカマ部１１には複数台のジェットポンプ１２が周方向に沿って設けられ、このジェットポンプ１２により圧力容器１３内の一次冷却材を炉心下部プレナム１７から炉心１５内に強制循環させる。

炉心１５の上方には炉心上部プレナム１８を覆うシュラウドヘッド２０が設けられ、シュラウドヘッド２０の上方に気水分離器２１がスタンドパイプ２２を介して設けられる。気水分離器２１の上方には蒸気乾燥器２４が設けられ、気水分離器２１で気水分離された蒸気を乾燥させ、主蒸気として主蒸気系を通して図示しない蒸気タービンに供給し、蒸気タービンを駆動させている。

一方、炉心１５には、炉心１５を構成する燃料集合体の間隙に差し込まれるように、中性子吸収材からなる制御棒２６が配置されている。
実施形態にかかる修理方法が適用されるＤＰ／ＬＣ配管３１は、図１に示されるように、炉心シュラウド１６の内側に、炉心シュラウド１６の側面に沿って設けられる。

ここで、図２は、ＤＰ／ＬＣ配管３１の構造を示した斜視図である。
ＤＰ／ＬＣ配管３１は、一般に、注入配管３２および差圧検出配管３３の２本の配管から構成される。
注入配管３２および差圧検出配管３３は、いずれも、炉心シュラウド１６の内側面に垂直方向に並べて設置された複数のサポート板３４を貫通して固定される。

また、差圧検出配管３３は、最上部のサポート板３４のさらにその上の炉心支持板３６まで貫通して固定される。

一方、注入配管３２の上端は、炉心支持板３６を貫通しない高さで固定される。
差圧検出配管３３は上端が、注入配管３２は開口部４７でそれぞれ開口しており、圧力容器外で接続された差圧計にて差圧が計測可能とされている。
そして、不測の事態により制御棒２６の挿入が不能となった際には、注入配管３２から、液状中性子吸収材（例えばほう酸水）を注入する。

これら注入配管３２および差圧検出配管３３は、圧力容器１３の内部で分岐管４２によって炉内二重配管３８となって合流する。
この炉内二重配管３８のうち、内管４１は、圧力容器１３の炉底部に設けられた貫通ノズル４４を貫通して炉外に延長される。

一方、炉内二重配管３８の外管３８ａ（３８）は、貫通ノズル４４に接続されて、この貫通ノズル４４に溶接２７（図４）によって固定される。
また、圧力容器１３の外部において、貫通ノズル４４を貫通した内管４１は、貫通ノズル４４に溶接２７によって固定される配管３９ａ（３９）に被覆されて炉外二重配管３９となる。
この炉外二重配管３９は、Ｌ字状に屈曲してから、圧力容器１３に接続されてない他端で、内管４１と外管３９ａとが再度分岐して他の配管（図示せず）に接続され、その先は二重管構造ではなくなる。

次に、実施形態にかかる修理方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。
実施形態にかかる修理方法は、図１から図３に示されるように、圧力容器１３を貫通して設けられ、圧力容器外側の炉外二重配管３９、圧力容器内側の炉内二重配管３８、圧力容器１３を貫通して炉外二重配管３９および炉内二重配管３８が接続された貫通部を有する差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法において、既設の炉外二重配管３９を切断して除去する切断ステップと、切断してできる切断部５１に除去された炉外二重配管３９に代わる新規の炉外二重配管４６（新設管４６）を接続して貫通部および炉内二重配管３８と連通させる連通ステップと、を含む。

ここで、貫通部とは、圧力容器１３に設けられた貫通ノズル４４、この貫通ノズル４４を貫通する内管４１、または炉外二重配管３９であって貫通ノズル４４との接続部分の近傍のことである。
貫通部は、これらの部材のいずれであってもよく、修理作業における環境または老朽箇所の位置によって適宜決定される。

切断ステップは、既設の炉外二重配管３９を切断して除去する。
切断ステップは、例えば、図３に示すように、炉外二重配管３９の内管４１および外管３９ａともに同一の位置で切断する切断ステップ（Ｓ１１）と、切断部５１から一定長ずらして外管３９ａのみを切断して内管４１を露出させる露出ステップ（Ｓ１２）と、から構成される。

切断ステップ（Ｓ１１）では、図３に示されるように、圧力容器１３に設けられた貫通ノズル４４に一端が接続された炉外二重配管３９を切断する。
ここで、図４は、実施形態にかかる修理方法における炉外二重配管３９の切断箇所の説明図である。
切断ステップ（Ｓ１１）において、その内管４１および外管３９ａともに同一の位置である破線Ａ−Ａで切断する。

なお、炉外二重配管３９を取り替える際、炉外二重配管３９の内部の炉水は除去されている必要がある。
そこで、まず、圧力容器１３の炉水の水位を、注入配管３２および差圧検出配管３３の開口部４７（４７ａ，４７ｂ）のうち最低位のものより低い位置まで下げる。
そして、炉外二重配管３９に満たされた炉水を排出してから切断ステップ（Ｓ１１）を実施する。

露出ステップ（Ｓ１２）では、切断されてできる炉外二重配管３９の切断部５１から一定長ずらして外管３９ａのみを切断して内管４１を露出させる。
外管３９ａは、例えば図４に示されるように、切断部５１から数ｃｍ程度上部の破線Ｂ−Ｂの位置で切断される。

このように切断ステップ（Ｓ１１）に続いて露出ステップ（Ｓ１２）を実施することで、切断部５１を、短時間で後続の連通ステップを実施しやすい形状にすることができる。

連通ステップは、除去された炉外二重配管３９に代わる新設管４６を切断してできる切断部５１に接続して貫通部および炉内二重配管３８と連通させる。
連通ステップは、例えば、切断部５１の既設の内管４１と、新規の炉外二重配管４６の内管（新設管内管）４６ｂ（４６）とを溶接接続する内管溶接ステップ（Ｓ１３）と、円筒管が軸方向に分割された形状で、既設の外管３９ａおよび新規の炉外二重配管の外管（新設管外管）４６ａ（４６）の端部間の長さＬと略同一の長さを有する分割配管５２によって、既設の外管３９ａと新規の炉外二重配管４６の外管４６ａとを接続して、既設の内管４１および新規の炉外二重配管４６の内管４６ｂを被覆する被覆ステップ（Ｓ１６）と、から構成される。

内管溶接ステップ（Ｓ１３）では、切断部５１の既設の内管４１と、新設管内管４６ｂ（４６）とを溶接接続する。
ここで、図５は、内管４１を新たに接続したときの接続箇所５３における炉外二重配管３９の縦断面図である。
圧力容器１３の近傍における作業時間を短時間にするために、図５に示されるように、炉外二重配管３９の内管４１および新設管内管４６ｂから順に溶接する。

ところで、炉外二重配管３９は、二重配管であることに加えて、Ｌ字状の屈曲部４８を有することも、二重配管のみの取り替えを困難なものとする原因となっている。
そこで、新設管４６として、予め新設管内管４６ｂおよび新設管外管４６ａを予め二重構造に組み合わされたものを用いる。
このように新設管４６を予め二重構造に組み合わせたものを使用することで、圧力容器１３の近傍における組み合わせおよび溶接の時間を最小限にすることができる。

また、必要に応じて、二重構造に組み合わされた新設管４６も、切断部５１と溶接される一端において、内管４１が新設管外管４６ａから突出する長さにしておくこともできる。
このように切断部５１の内管４１および新設管内管４６ｂをいずれも露出させることで、溶接箇所に対して水平な視線で作業をすることができる。
つまり、接続箇所５３を露出させることで、効率良く確実に溶接することができる。

そして、切断部５１の内管４１および新設管内管４６ｂが接続された状態で、内管４１の露出長Ｌを測定する（Ｓ１４）。
この測定された露出長Ｌに基づいて、軸方向に分割された分割配管５２の長さを調節する（Ｓ１５）。

また、図６は、露出された内管４１および新設管内管４６ｂを分割配管５２で被覆したときの炉外二重配管３９の縦断面図である。
被覆ステップ（Ｓ１６）では、円筒管が軸方向に分割された形状で、既設の外管３９ａおよび新設管外管４６ａの端部間の長さ（露出長）Ｌと略同一の長さを有する分割配管５２によって、既設の外管３９ａと新設管外管４６ａとを接続して、既設の内管４１および新設管内管４６ｂを被覆する。
切断されて残った外管３９ａおよび新設管外管４６ａに分割配管５２を溶接することで、分割配管５２も新設管外管４６ａの一部となる。

そして、複数の分割配管５２どうしも溶接することで、新設管外管４６ａとして内管４１を完全に被覆する。
このように分割配管５２を用いることで、溶接形状を単純なものにすることができるとともに、溶接箇所を最小限にすることができる。
すなわち、圧力容器１３の近傍における作業時間を短時間にすることができる。

以上のように、実施形態にかかる修理方法によれば、炉外二重配管３９のみを取り替えることにより、圧力容器１３の内部へのアクセスせずにＤＰ／ＬＣ配管系統の健全性を向上することができる。
また、上述したように、この炉外二重配管３９を取り替えるための作業時間を短時間とすることができる。

また、分割配管５２を用いることにより、新設管４６の接続を少ない工数で行なうことが可能である。当該の配管が接続されている原子力プラントの底部は、多数の制御棒駆動機構ハウジングがあるため、下方の空間は非常に狭く、非常に作業性が悪い。このため、分割配管５２を用いることで現場の作業が簡便かつ工数が抑制されることは効果的である。

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、置き換え、変更、組み合わせ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同様に、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ものである。

１０…ＢＷＲ型原子炉、１１…ダウンカマ部、１２…ジェットポンプ、１３…圧力容器、１５…炉心、１６…炉心シュラウド、１７…炉心下部プレナム、１８…炉心上部プレナム、２０…シュラウドヘッド、２１…気水分離器、２２…スタンドパイプ、２４…蒸気乾燥器、２６…制御棒、２７…溶接、３１…差圧検出／ほう酸水注入系配管（ＤＰ／ＬＣ配管）、３２…注入配管、３３…差圧検出配管、３４…サポート板、３６…炉心支持板、３８…炉内二重配管、３８ａ…外管、３９（３９ａ）…炉外二重配管（炉外二重配管の外管）、４１…内管、４２…分岐管、４４…貫通ノズル、４６…新設管（新規の炉外二重配管）、４６ａ（４６）…新設管外管（新規の炉外二重配管の外管）、４６ｂ（４６）…新設管内管（新規の炉外二重配管の内管）、４７（４７ａ，４７ｂ）…開口部、４８…屈曲部、５１…切断部、５２…分割配管、５３…接続箇所、Ｌ…露出長（外管および新設管外管の端部間の長さ）。

Claims

原子炉圧力容器を貫通して設けられ、原子炉圧力容器外側の炉外二重配管、前記原子炉圧力容器内側の炉内二重配管、前記原子炉圧力容器を貫通して前記炉外二重配管および前記炉内二重配管が接続された貫通部を有する差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法において、
既設の前記炉外二重配管を切断して除去する切断ステップと、
前記切断してできる切断部に除去された前記炉外二重配管に代わる新規の炉外二重配管を接続して前記貫通部および前記炉内二重配管と連通させる連通ステップと、
を含む差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法。
前記切断ステップは、炉外二重配管の内管および外管ともに同一の位置で切断し、
前記切断部から一定長ずらして前記外管のみを切断して前記内管を露出させ、
前記連通ステップは、前記切断部の既設の内管と、新規の前記炉外二重配管の内管とを溶接接続し、
円筒管が軸方向に分割された形状で、既設の外管および新規の前記炉外二重配管の外管の端部間の長さと略同一の長さを有する分割配管によって、前記既設の外管と新規の前記炉外二重配管の外管とを接続して、
前記既設の内管および新規の前記炉外二重配管の内管を被覆する請求項１記載の差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法。
新規の前記炉外二重配管は、前記切断部と接続される一端において側面からみて前記外管から前記内管が突出しているものを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法。
前記切断ステップの前に、前記炉内二重配管の最低位の開口部よりも低い位置まで前記原子炉圧力容器内の炉水の水位を下げる請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法。
請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の差圧検出／ほう酸水注入系配管の修理方法により修理された前記差圧検出／ほう酸水注入系配管を備える原子炉。