JP2016181955A - ケーブルペネトレーション - Google Patents

Abstract

【課題】過酷事象における環境温度の上昇に対してまたは長期間に亘ってバウンダリ機能を確保して放射線の漏洩を防止できると共に、耐震性能及び火災に対する防護性能を向上できること。【解決手段】環境の異なる領域の境界に貫通して設置されて内側に複数本のケーブルを収容するスリーブと、このスリーブの一端のヘッドプレート１２に取り付けられ、ケーブルの一端部側部分をシール性を保持しつつ挿通させるケーブルモジュール１４とを有し、前記領域のそれぞれに配設された外部ケーブルを、前記ケーブルを介して接続するケーブルペネトレーションであって、前記ケーブルが、高耐熱性を備えたＭＩケーブル１３にて構成され、ケーブルモジュール１４内に、ＭＩケーブル１３の導線２１を挿通する貫通孔３３が形成されると共に放射線低減機能を備えたシールド１７が配置されたものである。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、環境の異なる領域の境界に設けられるケーブルペネトレーションに関する。

ケーブルペネトレーションは、原子力発電所等において環境の異なる領域の境界を貫通する信号、計装、制御または動力等の電気系統に対して、その電気的性能及びバウンダリ機能を保持させるために設けられた装置である。

このようなケーブルペネトレーション１００は、図９に示すように、環境の異なる領域の境界としての隔離壁１０１に設けられたスリーブ１０２にヘッドプレート１０３が取り付けられると共に、スリーブ１０２内に複数本のケーブル１０４が配設され、ヘッドプレート１０３にケーブルモジュール１０５が装着され、スリーブ１０２の両端に端子箱１０６が設置されて構成される。

環境の異なる領域のそれぞれに存在する外部ケーブル１０７、１０８は、端子箱１０６内でケーブルペネトレーション１００のケーブル１０４と接続される。また、ケーブルモジュール１０５は、複数本のケーブル１０４の電線をユニットにまとめ、エポキシ樹脂などの有機物を充填してシール性を保持したものである。

上述のケーブルペネトレーション１００では、ケーブルペネトレーション１００の外側の一方の端子箱１０６と隔離壁１０１にシールド１０９が設置されて、放射線の漏洩を防止している。更に、ケーブルモジュール１０５に関する放射線の漏洩を監視するため圧力計１１０が具備されている。

特開２００４−１５７０５０号公報 特開平１１−１５３６８８号公報

上述のようなケーブルペネトレーション１００においてバウンダリを構成するケーブルモジュール１０５とケーブル１０４では、ケーブルモジュール１０５内にエポキシ樹脂などの有機物が充填され、ケーブル１０４の被覆に有機物が用いられている。このため、過酷事象（ＳＡ）が発生し、従来想定している環境温度を超える事故に至った場合には、有機物が耐環境温度よりも過大に加熱されて損傷し、ケーブルペネトレーション１００がバウンダリ機能を保持できなくなる恐れがある。

また、ケーブルペネトレーション１００には、上述のようにケーブルモジュール１０５内に有機物が充填されると共に、複数本のケーブル１０４の被覆にも有機物が用いられている。このため、有機物の経年劣化によりバウンダリ機能が損なわれて放射線の漏洩が発生する恐れがあると共に、有機物に対する火災防護及び延焼防止の対策が必要になる。

更に、ケーブルペネトレーション１００において従来想定されている地震動を超える地震対策を施した場合であっても、重量の大きな鉛製のシールド１０９が端子箱１０６の端面に設置されているので、耐震上不利な構造になっている。

本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、過酷事象における環境温度の上昇に対してまたは長期間に亘ってバウンダリ機能を確保して放射線の漏洩を防止できると共に、耐震性能及び火災に対する防護性能を向上できるケーブルペネトレーションを提供することにある。

本発明の実施形態におけるケーブルペネトレーションは、環境の異なる領域の境界に貫通して設置されて内側に複数本のケーブルを収容するスリーブと、このスリーブの一端のヘッドプレートに取り付けられ、前記ケーブルの一端側部分をシール性を保持しつつ挿通させるケーブルモジュールとを有し、前記領域のそれぞれに配設された外部ケーブルを、前記ケーブルを介して接続するケーブルペネトレーションであって、前記ケーブルが、高耐熱性を備えたＭＩケーブルにて構成され、前記ケーブルモジュール内に、前記ＭＩケーブルの導線を挿通する貫通孔が形成されると共に放射線低減機能を備えたシールドが配置されたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、過酷事象における環境温度の上昇に対してまたは長期間に亘ってバウンダリ機能を確保して放射線の漏洩を防止できると共に、耐震性能及び火災に対する防護性能を向上できる。

本発明の第１実施形態に係るケーブルペネトレーションを示す全体構成図。 図１のケーブルモジュールを示す断面図。 図２のＩＩＩ部を拡大して示す拡大断面図。 図２のシールドを示す斜視図。 図３のシールドの側面図。 本発明の第２実施形態に係るケーブルペネトレーションを示す全体構成図。 図５のシールドを示す斜視図。 図２または図６のシールドの他の例を示す側面図。 従来のケーブルペネトレーションを示す全体構成図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図５）
図１は、本発明の第１実施形態に係るケーブルペネトレーションを示す全体構成図である。この図１に示すケーブルペネトレーション１０は、原子力発電所の環境の異なる領域Ａ、Ｂにそれぞれ存在する信号、計装、制御、動力などの電気系統を、電気的性能及びバウンダリ機能を保持しつつ、上記両領域Ａ、Ｂの境界としての隔離壁１（例えば原子炉格納容器２及び遮蔽壁３）に貫通させるものである。このケーブルペネトレーション１０は、スリーブ１１、ヘッドプレート１２、ＭＩ（Ｍｉｎｅｒａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ケーブル１３、ケーブルモジュール１４、第１端子箱１５、第２端子箱１６及びシールド１７（図２）を有して構成される。

スリーブ１１は筒（例えば円筒）形状に形成され、環境の異なる領域Ａ、Ｂの境界である隔離壁１に貫通して設置される。領域Ｂは、領域Ａに比べて例えば放射線量の多い環境である。このスリーブ１１の例えば領域Ａ側の一端にヘッドプレート１２が固着して取り付けられる。また、ＭＩケーブル１３は、銅管シースの中に各導体を収め、耐熱性の高い無機絶縁物で絶縁した高耐熱性のケーブルであり、スリーブ１１の内側に複数本収容される。スリーブ１１内には、サポートロッド２０Ｂに連結されたケーブルサポート２０Ａが設置され、スリーブ１１内の複数本のＭＩケーブル１３は、このケーブルサポート２０Ａによって支持される。

ケーブルモジュール１４は、ヘッドプレート１２に図示しないボルト等により複数個取り付けられる。各ケーブルモジュール１４は、スリーブ１１内に配設された複数本のＭＩケーブル１３の一端側部分を、後述の如くシール性を保持しつつ挿通させてスリーブ１１外へ導く。

つまり、ケーブルモジュール１４は、図２に示すように、筒（例えば円筒）形状で、両端が閉塞部１９により閉塞されたケーシング１８を有し、このケーシング１８の内側に複数本のＭＩケーブル１３の導線２１が延びる。この導線２１は、ケーシング１８内でコネクタ２２により着脱可能に接続される。これらの複数本のＭＩケーブル１３は、ケーシング１８の閉塞部１９にて継配管２３を用いて溶接されることで、ＭＩケーブル１３の一端側部分のケーブルモジュール１４によるシール性が保持される。

この継配管２３は、図３に示すように、ケーシング１８の閉塞部１９に形成された孔２４内を貫通し、溶接などにより閉塞部１９に固着される。この継配管２３内に溶接金属２５を介してＭＩケーブル１３が配置される。溶接金属２５は、ＭＩケーブル１３の外径サイズに適した厚さのものが選択されて、継配管２３とＭＩケーブル１３との間に挿入される。

ケーシング１８外において、継配管２３の先端部と溶接金属２５の端部とが溶接されて溶接部２６が形成される。また、ケーシング１８内において、ＭＩケーブル１３の金属製被覆部２７と溶接金属２５の端部とが溶接されて溶接部２８が形成される。これらの溶接部２６及び２８によって、ＭＩケーブル１３と閉塞部１９との間のシール性、即ちケーブルモジュール１４によるシール性が保持される。

図２に示すように、ケーブルモジュール１４のケーシング１８とヘッドプレート１２との間にはＯリング２９が介在されて、ケーシング１８がヘッドプレート１２に対し気密に取り付けられて、ヘッドプレート１２とケーシング１８間においてもシール性が保持される。ここで、ヘッドプレート１２には、Ｏリング２９と圧力計３０（図１）に連通する漏洩監視用穴３１が形成されている。圧力計３０が圧力の変化を検出することで、Ｏリング２９による気密状態、つまりヘッドプレート１２とケーシング１８との間のシール性が監視される。

前述の如く、ＭＩケーブル１３と閉塞部１９との間におけるシール性が、ケーブルモジュール１４のケーシング１８の閉塞部１９における継配管２３を用いた溶接（溶接部２６及び２８）によって確保されたことで、ケーブルモジュール１４のケーシング１８内には、エポキシ樹脂などの有機物が充填されず、ＳＦ_６等の電気絶縁性の高いガスが充填されると共に、シールド１７が配置される。

シールド１７は、放射線低減機能を備えた、例えば鉛等の金属製円板であり、外周面がケーシング１８の内周面に接触して複数枚配置される。但し、このシールド１７は、放射線の低減量が規定値以下になるのであれば１枚であってもよい。このシールド１７は、ケーシング１８の内周面に設置された固定用リング３２に係止されることで、ケーシング１８内に固定して配置される。

また、シールド１７には、ＭＩケーブル１３の導線２１を挿通する貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３は、図２、図４及び図５に示すように、ケーブルモジュール１４のケーシング１８の軸線Ｏに対し傾斜して形成される。これにより、ケーブルモジュール１４内を直進する放射線が貫通孔３３内を貫通することがないように考慮されて、シールド１７による放射線の遮蔽が確保される。ケーシング１８の軸線Ｏに対して傾斜する貫通孔３３内をＭＩケーブル１３の導線２１が挿通することで、この導線２１は、複数枚のシールド１７内を螺旋状に配設されることになる。

図１に示すように、スリーブ１１における領域Ａ側の一端に第１端子箱１５が、領域Ｂ側の端部に第２端子箱１６がそれぞれ配置される。第１端子箱１５は、内側に設けられた第１端末部３４によって、ケーブルモジュール１４から第１端子箱１５内に導かれたＭＩケーブル１３の一端を、領域Ａに配設された外部ケーブル３５に接続させる。また、第２端子箱１６は、内側に設けられた第２端末部３６によって、ＭＩケーブル１３の他端を、領域Ｂに配設された外部ケーブル３７に接続させる。これにより、領域Ａ、Ｂのそれぞれに存在する外部ケーブル３５、３７が、ケーブルペネトレーション１０のＭＩケーブル１３を用いて接続される。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）〜（６）を奏する。
（１）第１実施形態のケーブルペネトレーション１０によれば、ケーブルには、有機物（樹脂）が被覆されない高耐熱性のＭＩケーブル１３が用いられ、また、ケーブルモジュール１４のケーシング１８内にシール性を保持するための有機物が充填されず、ＭＩケーブル１３がケーシング１８に継配管２３及び溶接金属２５を用いて溶接（溶接部２６及び２８）されることで、ケーブルモジュール１４のシール性が保持され、更に、ケーブルモジュール１４のケーシング１８内に放射線低減用のシールド１７が配置されている。このため、ケーブルペネトレーション１０は、有機物の経年劣化を考慮することなく、長期間に亘りバウンダリ機能を確保でき、更に放射線の漏洩を防止できる。

（２）ケーブルペネトレーション１０によれば、過酷事象による環境温度の上昇に対しても有機物の溶解や損傷による機能不全を考慮する必要がなく、ケーブルモジュール１４のケーシング１８とＭＩケーブル１３との溶接（溶接部２６及び２８）、ＭＩケーブル１４、及びケーブルモジュール１４内のシールド１７により、ケーブルペネトレーション１０のバウンダリ機能が確保される。

（３）重量物であるシールド１７は、ケーブルモジュール１４内に配置されることで小型で且つ軽量化されるので、ケーブルペネトレーション１０の耐震性能を向上させることができる。

（４）ケーブルペネトレーション１０におけるケーブルは、有機物（樹脂）により被覆されない高耐熱性のＭＩケーブル１３が用いられ、また、ケーブルモジュール１４のケーシング１８に溶接部２６及び２８によりＭＩケーブル１３が溶接されることで、ケーブルモジュール１４内に有機物（樹脂）が充填されなくてもケーブルモジュール１４のシール性が保持され、更に、ケーブルモジュール１４内に放射線低減用のシールド１７が配置されている。このため、有機物による火災の発生や延焼を未然に防止でき、火災に対する防護性能を向上させることができる。

（５）ケーブルモジュール１４のケーシング１８内に配置されるシールド１７には、ＭＩケーブル１３の導線２１を挿通させるための貫通孔３３が、ケーブルモジュール１４のケーシング１８の軸線Ｏに対し傾斜して形成されている。このため、ケーブルモジュール１４内を直進する放射線が貫通孔３３内を貫通することを防止でき、シールド１７による放射線の遮蔽効果を確保できる。

（６）ケーブルモジュール１４のシール性は、ケーシング１８とＭＩケーブル１３との溶接（溶接部２６及び２７）により実施され、有機物をケーシング１８内に充填することによっては実施されない。このため、ケーブルモジュール１４に関する漏洩(シール性)の監視は、ケーシング１８内の有機物の経年劣化による場合を考慮する必要がなく、ケーブルモジュール１４とヘッドプレート１２間のＯリング２９の経年劣化による場合のみで足りるので、漏洩を容易に特定できる。

［Ｂ］第２実施形態（図６、図７）
図６は、本発明の第２実施形態に係るケーブルペネトレーションを示す全体構成図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第２実施形態のケーブルペネトレーション４０が第１実施形態と異なる点は、放射線低減用のシールド４１が、ケーブルモジュール１４のケーシング１８内ではなく、スリーブ１１内に配置された点である。

つまり、シールド４１は、放射線低減機能を備えた、例えば鉛等の金属製円板であり、外周面がスリーブ１１の内周面に接触して複数個配置される。尚、このシールド４１は、放射線低減量が基準値以下になるのであれば１枚であってもよい。このシールド４１は、挿通するサポートロッド２０Ｂにナット等を用いて締め付け固定される。

シールド４１には、図７に示すように、サポートロッド２０Ｂが挿通する貫通孔４２と、ＭＩケーブル１３を挿通する貫通孔４３とが形成される。貫通孔４２は、スリーブ１１に配置された状態でこのスリーブ１１の軸線Ｐと平行に形成されるが、貫通孔４３は、スリーブ１１の軸線Ｐに対し傾斜して形成される。

貫通孔４３がスリーブ１１の軸線Ｐに対し傾斜して形成されることで、スリーブ１１内を直進する放射線が貫通孔４３内を貫通することがないように考慮される。また、貫通孔４２内にはサポートロッド２０Ｂが挿通されることで、このサポートロッド２０Ｂにより放射線が遮蔽される。スリーブ１１の軸線Ｐに対し傾斜する貫通孔４３内をＭＩケーブル１３が挿通されることで、このＭＩケーブル１３は、複数枚のスリーブ４１内を螺旋状に配設されることになる。

以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、次の効果（７）〜（１２）を奏する。
（７）本第２実施形態のケーブルペネトレーション４０によれば、ケーブルには、有機物（樹脂）が被覆されない高耐熱性のＭＩケーブル１３が用いられ、また、ケーブルモジュール１４のケーシング１８内にシール性を保持するための有機物が充填されず、ＭＩケーブル１３がケーブルモジュール１４のケーシング１８に溶接（溶接部２６及び２８）されることで、ケーブルモジュール１４のシール性が保持され、更に、放射線低減用のシールド４１がスリーブ１１内に配置されている。このため、ケーブルネトレーション４０は、有機物の経年劣化を考慮することなく、長期間に亘りバウンダリ機能を確保でき、更に放射線の漏洩を防止できる。

（８）ケーブルペネトレーション４０によれば、過酷事象における環境温度の上昇に対しても有機物の溶解や損傷による機能不全を考慮する必要がなく、ケーブルモジュール１４のケーシング１８とＭＩケーブル１３との溶接（溶接部２６及び２８）、ＭＩケーブル１３、及びスリーブ１１内のシールド４１により、ケーブルペネトレーション４０のバウンダリ機能が確保される。

（９）重量物であるシールド４１がスリーブ１１内に配置されることで、ケーブルペネトレーション４０が小型で且つ軽量化されるので、このケーブルペネトレーション４０の耐震性能を向上させることができる。

（１０）ケーブルペネトレーション４０におけるケーブルは、有機物（樹脂）により被覆されない高耐熱性のＭＩケーブル１３が用いられ、また、ケーブルモジュール１４のケーシング１８に溶接部２６及び２８によりＭＩケーブル１３が溶接されることで、ケーブルモジュール１４内に有機物（樹脂）が充填されなくてもケーブルモジュール１４のシール性が保持され、更に、スリーブ１１内に放射線低減用のシールド４１が配置されている。このため、有機物による火災の発生や延焼を未然に防止でき、火災に対する保護性能を向上させることができる。

（１１）スリーブ１１内にシールド４１が配置され、このシールド４１の貫通孔４３にＭＩケーブル１３が挿通されることで、スリーブ１１内のＭＩケーブル１３は、シールド４１によって支持される。この結果、シールド１１内でＭＩケーブル１３を支持するためのケーブルサポート２０Ａを削減または廃止でき、ケーブルペネトレーション４０の構成を簡素化できる。

（１２）スリーブ１１内に配置されるシールド４１には、ＭＩケーブル１３を挿通させるための貫通孔４３がスリーブ１１の軸線Ｐに対し傾斜して形成されている。このため、スリーブ１１内を直進する放射線が貫通孔４３内を貫通することを防止できるので、シールド４１による放射線の遮蔽効果を確保できる。

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。これらの実施形態は、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、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

例えば、図８に示すように、第１実施形態の複数枚のシールド１７には、ＭＩケーブル１３の導線２１を挿通する貫通孔３８が、ケーブルモジュール１４のケーシング１８の軸線Ｏに沿って形成され、且つこれらの各貫通孔３８が全体として階段状に段差を持って設けられてもよい。同様に、第２実施形態の複数枚のシールド４１のそれぞれには、ＭＩケーブル１３を挿通する貫通孔４４が、スリーブ１１の軸線Ｐに沿って形成され、且つこれらの各貫通孔４４が全体として階段状に段差を持って設けられてもよい。このような貫通孔３８、４４が設けられたシールド１７、４１であっても、それぞれ複数枚配置されることで、直進する放射線を全体として遮蔽することができる。

１ 隔離壁（境界）
２ 原子炉格納容器
３ 遮蔽壁
１０ ケーブルペネトレーション
１１ スリーブ
１２ ヘッドプレート
１３ ＭＩケーブル
１４ ケーブルモジュール
１７ シールド
１８ ケーシング
２１ 導線
２６、２８ 溶接部
３３ 貫通孔
３５、３７ 外部ケーブル
４０ ケーブルペネトレーション
４１ シールド
４３ 貫通孔
Ａ、Ｂ 領域

Claims (4)

1. 環境の異なる領域の境界に貫通して設置されて内側に複数本のケーブルを収容するスリーブと、このスリーブの一端のヘッドプレートに取り付けられ、前記ケーブルの一端側部分をシール性を保持しつつ挿通させるケーブルモジュールとを有し、前記領域のそれぞれに配設された外部ケーブルを、前記ケーブルを介して接続するケーブルペネトレーションであって、
   前記ケーブルが、高耐熱性を備えたＭＩケーブルにて構成され、
   前記ケーブルモジュール内に、前記ＭＩケーブルの導線を挿通する貫通孔が形成されると共に放射線低減機能を備えたシールドが配置されたことを特徴とするケーブルペネトレーション。
2. 環境の異なる領域の境界に貫通して設置されて内側に複数本のケーブルを収容するスリーブと、このスリーブの一端のヘッドプレートに取り付けられ、前記ケーブルの一端側部分をシール性を保持しつつ挿通させるケーブルモジュールとを有し、前記領域のそれぞれに配設された外部ケーブルを、前記ケーブルを介して接続するケーブルペネトレーションであって、
   前記ケーブルが、高耐熱性を備えたＭＩケーブルにて構成され、
   前記スリーブ内に、前記ＭＩケーブルを挿通する貫通孔が形成されると共に放射線低減機能を備えたシールドが配置されたことを特徴とするケーブルペネトレーション。
3. 前記シールドに形成される貫通孔は、ケーブルモジュールまたはスリーブの軸方向に傾斜して、または階段状に段差を持って形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のケーブルペネトレーション。
4. 前記ケーブルモジュールは、そのケーシングの内側にＭＩケーブルの導線が延び、前記ケーシングの両端部に前記ＭＩケーブルが溶接されることで前記ＭＩケーブルの一端側部分のシール性を保持するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のケーブルペネトレーション。

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