JP2019100820A - 原子力プラント - Google Patents

Abstract

【課題】孔部が形成された壁部を有する原子炉建屋と、孔部を貫通する配管と、を有する原子力プラントにおいて、壁部の温度上昇を抑制する。【解決手段】孔部１３が形成された壁部１０を有する原子炉建屋と、孔部１３を貫通する配管２と、配管２を外周側から囲む筒状をなして、配管２を壁部１０に支持するスリーブ３と、スリーブ３の外周に設けられて、スリーブ３を冷却するスリーブ冷却機構７Ａと、を備える原子力プラントを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、原子力プラントに関する。

原子力を用いて発電を行う原子力プラントでは、原子炉建屋のコンクリート製の壁部に形成された貫通孔に配管を挿通することで原子炉建屋の屋外から屋内又は屋内から屋外への流体の供給や排出を可能としている。

このような、原子力プラントにおいては、壁部と配管との間の密着性を高めるため、また、大地震等により原子炉建屋が振動した場合に、配管が損傷することを防止するために、壁部の貫通孔と配管とをスリーブを介して接続する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、スリーブは、プラントの運転・停止を繰り返す度に配管に生じる熱膨張・収縮による配管の変位を吸収する機能も有している。

特開平８−２２０２７４号公報

ところで、原子力プラントにおいては、配管を流れる流体が高温となるため、流体の熱がコンクリート製の壁部に伝達し、コンクリートが許容温度（例えば、９０℃）以上になってしまうという課題がある。

この発明は、原子力プラントにおいて、壁部の温度上昇を抑制することができる原子力プラントを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、原子力プラントは、孔部が形成された壁部を有する原子炉建屋と、前記孔部を貫通する配管と、前記配管を外周側から囲む筒状をなして、前記配管を前記壁部に支持するスリーブと、前記スリーブの外周に設けられて、前記スリーブを冷却するスリーブ冷却機構と、を備える。

このような構成によれば、スリーブ冷却機構によってスリーブが冷却されることにより、配管からスリーブを介して壁部に伝わる熱を低減することができる。これにより、壁部の温度を許容値以下にするのを容易とすることができる。

上記原子力プラントにおいて、前記スリーブ冷却機構は、前記スリーブの外周面に沿って延在する管状の伝熱管と、前記伝熱管に冷却水を供給する給水装置と、前記伝熱管が前記スリーブの外周面に接するように、前記伝熱管を前記スリーブに固定するバンド部材と、前記伝熱管と前記スリーブの外周面との間に充填されたペースト状の伝熱媒体と、を有してよい。

このような構成によれば、冷却水が管状の伝熱管に供給されることによって、冷却水の漏洩を防止することができる。また、伝熱管とスリーブとの間にペースト状の伝熱媒体が充填されていることによって、伝熱管とスリーブとの間の伝熱効率を向上させて、熱源の冷却を促進することができる。また、伝熱管がバンド部材によって固定されていることによって、伝熱管を容易に取り外すことができる。

上記原子力プラントにおいて、前記伝熱管と前記スリーブとの間には、カーボンシートが配置されてよい。

このような構成によれば、伝熱管とスリーブとの間の伝熱効率を向上させて、スリーブの冷却を促進することができる。

上記原子力プラントにおいて、前記スリーブ冷却機構は、前記スリーブに固定され、前記スリーブの外周面に面接触する円筒面を有するクランプ部と、前記クランプ部に接合されたフィンと、を有する金属製の構造体であってよい。

このような構成によれば、スリーブの熱を構造体を介して放出することができる。

上記原子力プラントにおいて、前記スリーブの略半周を覆う一対の前記クランプ部を有し、一対の前記クランプ部は、前記スリーブの上端近傍と、前記スリーブの下端近傍で接続されてよい。

このような構成によれば、自然対流の空気上昇流が阻害されにくくなるため、スリーブの冷却を促進することができる。

上記原子力プラントにおいて、前記フィンは、前記スリーブの軸線方向を向く主面を有する板状をなし、周方向に複数に分割されてよい。

このような構成によれば、フィンが分割されていることにより、温度境界層の発達が抑制され、伝熱効率を向上させることができる。

上記原子力プラントにおいて、前記構造体の上方に配置され、軸線が鉛直方向に沿う筒状のダクトを有してよい。

このような構成によれば、ドラフト効果により空気上昇流が促進されることによって、フィンと空気との熱伝達を大きくすることができる。

上記原子力プラントにおいて、前記スリーブ冷却機構は、前記スリーブの外周面に周方向に沿い、前記外周面に接触しながら延在する第一パイプと、一端が前記第一パイプの上端に接続され、他端が前記一端よりも上方となるように形成された第二パイプと、上端が前記第二パイプの上端に接続されて上下方向に延在する第三パイプと、前記第三パイプの下端と前記第一パイプの下端とを接続する第四パイプと、を有するヒートパイプと、前記ヒートパイプに封入された冷媒と、を有してよい。

このような構成によれば、ポンプなどの装置を用いることなく、冷媒を循環させて熱源であるスリーブを冷却することができる。また、スリーブの周囲に、空間が無い場合でも、第二パイプを延在させて、空間のある場所に第三パイプを配置することによって、スリーブ冷却機構を設置することができる。

上記原子力プラントにおいて、前記第三パイプの一部を外周から囲む筒状をなすヒートパイプ用ダクトを有してよい。

このような構成によれば、ドラフト効果により空気上昇流が促進されることによって、第三パイプと空気との熱伝達を大きくすることができる。これにより、冷却部である第三パイプの換気が促進され、ひいては、冷媒の凝集・冷却が促進され、熱源であるスリーブの冷却が促進される。

上記原子力プラントにおいて、前記第三パイプの一部は、前記第三パイプの外周面に接合され、前記第三パイプに沿って延在する金属製の第一ヒートパイプ用フィンを有してよい。

このような構成によれば、第三パイプに第一パイプ用フィンを設置し、伝熱面積を拡大することによって、熱の移動速度を向上させることができる。

上記原子力プラントにおいて、前記第三パイプと並列となるように、前記第二パイプ及び前記第四パイプに接続された第五パイプと、前記第五パイプの外周面に接合され、前記第五パイプの延在方向と交差する主面を有する複数の第二パイプ用フィンと、を有してよい。

このような構成によれば、第二パイプ用フィンを設置することで熱移動が促進され、第一パイプ用フィンとの組み合わせで冷媒の凝集・冷却が促進され、熱源であるスリーブの冷却が促進される。

上記原子力プラントにおいて、前記スリーブ冷却機構は、前記スリーブの外周面に周方向に沿い、前記外周面に接触しながら延在する第五パイプであって、前記スリーブの周方向で前記第一パイプとは異なる範囲に配置された第五パイプと、前記第五パイプの上端に接続され、他端が前記一端よりも上方となるように形成された第六パイプと、上端が前記第六パイプの上端に接続されて上下方向に延在する第七パイプと、前記第七パイプの下端と前記第五パイプの下端とを接続する第八パイプと、を有する第二ヒートパイプと、前記第二ヒートパイプに封入された冷媒と、を有してよい。

このような構成によれば、スリーブの全周が冷却されるため、変形のリスクを低減することができる。

本発明の第二の態様によれば、原子力プラントは、孔部が形成された壁部を有する原子炉建屋と、前記孔部を貫通する配管本体と、前記配管本体の外周面から径方向外側に突出するとともに、前記壁部に固定されたフランジと、を有する配管と、前記フランジの一面に設けられて、前記フランジを冷却するフランジ冷却機構と、を備える。

このような構成によれば、フランジ冷却機構によってフランジが冷却されることにより、配管からフランジを介して壁部に伝わる熱を低減することができる。これにより、壁部の温度を許容値以下にするのを容易とすることができる。

本発明によれば、スリーブ冷却機構によってスリーブが冷却されることにより、配管からスリーブを介して壁部に伝わる熱を低減することができる。これにより、壁部の温度を許容値以下にするのを容易とすることができる。

本発明の第一実施形態の原子力プラントの概略構成図である。 本発明の第一実施形態の配管支持構造の断面図である。 本発明の第一実施形態のスリーブ冷却機構の展開図である。 本発明の第一実施形態のスリーブ冷却機構の断面図である。 本発明の第二実施形態のスリーブ冷却機構の構造体の斜視図である。 本発明の第二実施形態のスリーブ冷却機構を軸線方向から見た図である。 本発明の第二実施形態のスリーブ冷却機構の断面図である。 本発明の第三実施形態のスリーブ冷却機構を軸線方向から見た図である。 本発明の第四実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。 本発明の第五実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。 本発明の第六実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。 本発明の第七実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。 本発明の第八実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。 本発明の第九実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。 本発明の第十実施形態のスリーブ冷却機構の概略構成図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の原子力プラントは、原子力を用いて発電を行うプラントである。
図１に示すように、本実施形態の原子力プラント１００は、原子炉として、例えば、加圧水型原子炉１０１を有している。加圧水型原子炉１０１は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用して高温高圧水とし、高温高圧水を蒸気発生器１０３に送って熱交換により蒸気を発生させて蒸気タービン用発電機１０５へ送って発電する。

本実施形態の原子力プラント１００は、加圧水型原子炉１０１と、加圧器１０２と、蒸気発生器１０３と、を原子炉建屋１０９（原子炉格納容器）の内部に備えている。加圧器１０２は、加圧水型原子炉１０１の原子炉圧力容器１１０内の一次冷却水（軽水）の沸騰を抑えるために一次冷却水を加圧する。蒸気発生器１０３は、一次冷却水の熱により二次冷却水を蒸気にする。
原子力プラント１００は、蒸気発生器１０３で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン１０４と、蒸気タービン１０４の駆動で発電する蒸気タービン用発電機１０５と、蒸気タービン１０４からの蒸気を水に戻す復水器１０６と、を原子炉建屋１０９の外部に備えている。

蒸気発生器１０３と蒸気タービン１０４とは、原子炉建屋１０９の内外に延在する配管２である蒸気配管２ａで接続されている。復水器１０６と蒸気タービン１０４とは、給水配管２ｂで接続されている。蒸気配管２ａ及び給水配管２ｂは、原子炉建屋１０９のコンクリート製の壁部１０を貫通している。

図２に示すように、第一実施形態の配管支持構造１は、は、原子力プラント１００（図１参照）において、原子炉建屋１０９の壁部１０を貫通する配管２と、壁部１０に形成された孔部１３（貫通孔）との間に介在する構造である。
なお、以下の説明において、配管２の軸線Ｏが延びている方向を軸線方向Ｄａとする。また、軸線Ｏに直交する方向を径方向とし、径方向で軸線Ｏから遠ざかる側を径方向外側と言い、径方向で軸線Ｏに近づく側を径方向内側という。
また、軸線方向Ｄａであって、壁部１０に対して原子炉建屋１０９の内部側を軸線方向一方側Ｄａ１（図１紙面左側）とし、壁部１０に対して原子炉建屋１０９の外部側を軸線方向他方側Ｄａ２（図１紙面右側）とする。

配管支持構造１は、軸線方向一方側Ｄａ１から軸線方向他方側Ｄａ２に跨って孔部１３に挿通されている配管２と、孔部１３と配管２との間の空間に配置されているスリーブ３と、スリーブ３を冷却するスリーブ冷却機構７Ａと、を備えている。

壁部１０は、軸線方向一方側Ｄａ１を向いて鉛直面に沿って延在する表面１１と、軸線方向他方側Ｄａ２を向いて鉛直面に沿って延在する裏面１２と、表面１１から裏面１２に向かって軸線Ｏを中心とする円形状をなして壁部１０を貫通するよう形成された貫通孔である孔部１３と、を有している。
配管２は、孔部１３を軸線方向一方側Ｄａ１から軸線方向他方側Ｄａ２にわたって挿通するように軸線Ｏに沿って延びている。配管２は、軸線Ｏを中心とする円筒状をなしている。

スリーブ３は、配管２を外周側から囲む筒状をなして、配管２を壁部１０に支持している。スリーブ３は、筒状をなすスリーブ本体４と、スリーブ本体４とスリーブ本体４の外周面と孔部１３の内周面とを接続する複数のリブ５と、スリーブ本体４の内周面と配管２の外周面とを接続する複数の封止板６と、を有している。

スリーブ本体４は、金属により形成されている。スリーブ本体４は、配管２と同軸状に形成されている。スリーブ本体４の軸線方向Ｄａの長さは、壁部１０の厚さよりも長い。スリーブ本体４の軸線方向他方側Ｄａ２の端部は、壁部１０の裏面１２から軸線方向他方側Ｄａ２に突出している。
封止板６及びリブ５は、スリーブ本体４と同様の金属によって形成されている。

封止板６は、スリーブ本体４の軸線方向他方側Ｄａ２の端部を気密に封止する円板状の板である。封止板６の中心には貫通孔６ａが形成されており、貫通孔６ａを配管２が挿通している。本実施形態の配管支持構造１は、２枚の封止板６を有している。２枚の封止板６は、軸線方向Ｄａに所定の間隔をあけて固定されている。２枚の封止板６共、壁部１０の裏面１２よりも軸線方向他方側Ｄａ２に配置されている。封止板６とスリーブ本体４とは、例えば、溶接によって接合されている。封止板６と配管２とは、例えば、溶接によって接合されている。

リブ５は、スリーブ本体４と孔部１３との間を気密に封止する円板状の板である。リブ５の中心には貫通孔５ａが形成されており、貫通孔５ａをスリーブ本体４が挿通している。リブ５は、軸線方向Ｄａに等間隔に設けられているが、要求される強度に応じて、軸線方向Ｄａに隣り合うリブ５同士の間隔は適宜調整してもよい。

図２は、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ａの展開図である。本実施形態のスリーブ冷却機構７Ａは、スリーブ３の外周面に取り付けられ、スリーブ３の周方向に延在している。図２の上下方向は、スリーブ３の周方向であり、寸法Ｌは、スリーブ３の円周の長さの１／２である。本実施形態のスリーブ３には、２つのスリーブ冷却機構７Ａが周方向に等間隔に取り付けられている。２つの２つのスリーブ冷却機構７Ａによって、スリーブ３の周方向の全周がカバーされている。

図２及び図３に示すように、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ａは、スリーブ３の外周面に沿って延在する伝熱管１５と、伝熱管１５とスリーブ３の外周面３ａとの間に配置されているカーボンシート１６と、伝熱管１５をスリーブ３に固定するバンド部材１７と、伝熱管１５とカーボンシート１６との間に充填されるペースト状の伝熱媒体１８と、伝熱管１５に冷却水を供給する給水装置１９と、を有している。
給水装置１９から供給される冷却水は、伝熱管１５の一端に導入される。伝熱管１５の他端からは、冷却に使用された排水が排出される。

伝熱管１５は、スリーブ３の外周面３ａ上を蛇行するように配置されている。本実施形態の伝熱管１５は、スリーブ３の周方向に延在し、軸線方向Ｄａに所定の間隔をあけて配置された複数本（本実施形態では３本）の伝熱管１５が、１８０°ベンド１５ａを介して接続されている構成である。伝熱管１５は、複数個所がバンド部材１７によって固定されている。

図４は本実施形態のスリーブ冷却機構の断面図である。バンド部材１７は、伝熱管１５の外周面に沿う円弧部２０と、円弧部２０の両端に設けられている締結部２１と、を有している。締結部２１は、例えば、ボルトＢによってスリーブ３の外周面に固定されている。バンド部材１７は、締結部２１を用いた締め付けを行うことにより、伝熱管１５がスリーブ３（カーボンシート１６）に密着するように形成されている。

カーボンシート１６（グラファイトシート）は、グラファイト（黒鉛）によって形成され、高い熱伝導率を有するシート状部材である。カーボンシート１６の熱伝導率は、７００〜１９５０Ｗ（ｍ・Ｋ）である。カーボンシート１６の厚さは、約１ｍｍである。

伝熱管１５とスリーブ３（カーボンシート１６）との間には、ペースト状の伝熱媒体１８が充填されている。ペースト状の伝熱媒体１８は、熱伝導率の高い材料によって製造されている。伝熱媒体の材料は任意であるが、ペースト状の伝熱媒体１８としては、例えば、伝熱セメント、熱伝導グリス、金属ペースト又はカーボンペースト等が好ましいが、これらに限られない。

本実施形態のスリーブ冷却機構７Ａによれば、給水装置１９により伝熱管１５に冷却水が導入されることで、スリーブ３から冷却水に熱が移動し、スリーブ３が冷却される。

上記実施形態によれば、スリーブ冷却機構７Ａによってスリーブ３が冷却されることにより、スリーブ３を介してコンクリート製の壁部１０に伝わる熱を低減することができる。これにより、壁部１０の温度を許容値以下にするのを容易とすることができる。

また、冷却水が管状の伝熱管１５に供給されることによって、冷却水の漏洩を防止することができる。即ち、例えば、冷却装置として、波状の板状部材と面状の板状部材との間に冷却水を導入する所謂プレートコイルを用いた場合、溶接部近くから冷却水の漏洩が生じる場合があるが、これを防止することができる。

また、伝熱管１５とカーボンシート１６との間にペースト状の伝熱媒体１８が充填されていることによって、伝熱管１５とスリーブ３との間の伝熱効率を向上させて、熱源であるスリーブ３の冷却を促進することができる。また、伝熱管１５がバンド部材１７によって固定されていることによって、伝熱管１５を容易に取り外すことができる。

なお、必ずしもスリーブ３と配管２との間にカーボンシート１６を設ける必要はない。カーボンシート１６を省略する場合、ペースト状の伝熱媒体１８は、伝熱管１５とスリーブ３の外周面との間に充填される。

〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図５、図６、及び図７に示すように、本実施形態の原子力プラントのスリーブ冷却機構７Ｂは、スリーブ３に固定されるクランプ部２３と、クランプ部２３に接合された複数のフィン２４と、を有する金属製の構造体２２を有している。構造体２２は、２つ１組で使用される。
また、構造体２２の上方には、ダクト２８が配置されている。また、構造体２２と壁部１０の裏面１２との間には、輻射ガード２９が配置されている。

クランプ部２３は、スリーブ３の外周面３ａに面接触する円筒面２３ａを有しているクランプ部本体２５と、クランプ部本体２５の周方向の両端部に設けられたフランジ部２６と、を有している。クランプ部本体２５は、円筒を、円筒の軸線Ｏを含む分割面で２分割した形状である。換言すれば、クランプ部本体２５は、断面形状が半円状をなす半割れ管状の部材である。クランプ部２３は、スリーブ３の略半周を覆うように形成されている。
フランジ部２６は、クランプ部本体２５の周方向の両端から径方向外側に突出している。

フィン２４は、クランプ部２３の外周面にロウ付けされた、板状部材である。フィン２４は、軸線方向Ｄａを向く主面を有する板状をなしている。フィン２４の厚さは、クランプ部２３よりも薄い。フィン２４には、アルマイト処理が施されている。フィン２４は、クランプ部２３の外周面２３ｂに溶接によって接合されていてもよい。

構造体２２を形成する材料としては、伝熱特性の良いアルミニウム、鉄、銅などの金属が好ましい。

一対の構造体２２は、スリーブ３の上端近傍と、スリーブ３の下端近傍で接続されている。即ち、各々のクランプ部２３の周方向の中央は、側方を向いている。
ダクト２８は、軸線Ｏが鉛直方向に沿う筒状の部材である。ダクト２８の下端は、下方に向かうに従って拡径している。ダクト２８は、上方から見て、構造体２２と重なる位置に配置されている。

輻射ガード２９は、例えば、アルミニウムによって形成されている板状部材である。輻射ガード２９は軸線方向Ｄａから見た大きさが、構造体２２よりも大きくなるように形成されている。輻射ガード２９は、図示しないブラケットによって、壁部１０に固定されている。輻射ガード２９を固定する部位は、壁部１０に限ることはなく、スリーブ３であってもよい。

上記実施形態によれば、スリーブ冷却機構７Ｂが、クランプ部２３と、クランプ部２３に接合されたフィン２４と、を有する金属製の構造体２２であることによって、スリーブ３の熱を構造体２２を介して放出することができる。

また、一対のクランプ部２３が、スリーブ３の上端近傍と、スリーブ３の下端近傍で接続されていることにより、自然対流の空気上昇流が阻害されにくくなるため、スリーブ３の冷却を促進することができる。

また、構造体２２の上方に配置され、軸線Ｏが鉛直方向に沿う筒状のダクト２８を有することによって、ドラフト効果により空気上昇流が促進され、フィン２４と空気との熱伝達を大きくすることができる。
また、輻射ガード２９を設けることによって、構造体２２から発せられて壁部１０に伝わる輻射熱を低減することができる。

なお、ダクト２８や輻射ガード２９は必ずしも設ける必要はなく、コストや設置空間などの状況に応じて省略してもよい。また、本実施形態の構造体２２は、２つ１組で取り付けられているがこれに限ることはなく、コストや設置空間などの状況に応じて、１つの構造体２２を用いてスリーブ３を冷却する構成とすることもできる。

なお、上記実施形態では、一対の構造体２２が、スリーブ３の上端近傍と、スリーブ３の下端近傍で接続されている構成としたが、これに限ることはない。構造体２２の接続位置は、スリーブ３周辺の空気の流れ方向などに基づいて適宜変更することができる。

〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態の構造体２２のフィン２４Ｃは、周方向に複数に分割されている。

フィン２４Ｃは、複数のフィン片２７から構成されている。即ち、構造体２２のクランプ部２３の外周面２３ｂには、複数のフィン片２７がロウ付けされている。複数のフィン片２７の基端は、クランプ部２３の外周面２３ｂに隙間なく接続されている。隣り合うフィン片２７同士の間には、隙間が設けられている。

上記実施形態によれば、フィン２４Ｃが分割されていることにより、温度境界層の発達が抑制され、放熱効率を向上させることができる。また、空気がフィン２４Ｃに衝突する機会が増えるため、放熱効率を向上させることができる。

〔第四実施形態〕
以下、本発明の第四実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ｄは、ヒートパイプ３０と、ヒートパイプ３０に封入された冷媒Ｒと、を有している。冷媒Ｒとしては、純水や代替フロンを採用することができる。

ヒートパイプ３０は、スリーブ３の外周面３ａに周方向に沿い、外周面３ａに接触しながら延在する第一パイプ３１と、第一パイプ３１の上端３１ａから上方に延在する第二パイプ３２と、第二パイプ３２の上端から下方に延在する第三パイプ３３と、第三パイプ３３の下端３３ａと第一パイプ３１の下端３１ｂとを接続する第四パイプ３４と、を有する。

第一パイプ３１は、加熱部Ｈであるスリーブ３に接触する部位である。第一パイプ３１は、スリーブ３の外周面３ａのうち、略半周に接触している。第一パイプ３１は、スリーブ３の上端近傍からスリーブ３の下端近傍まで延在している。
第二パイプ３２の一端は、第一パイプ３１の上端３１ａに接続されている。第二パイプ３２は、第一パイプ３１に接続されている一端よりも他端の方が高くなるように配置されている。ヒートパイプ３０は、第二パイプ３２の何れの箇所も第一パイプ３１よりも低くならないように形成されている。
第三パイプ３３の一端は、第二パイプ３２の他端に接続されている。第三パイプ３３は、上下方向に延在している。

次に本実施形態のスリーブ冷却機構７の作用について説明する。
まず、第一パイプ３１の内部の冷媒Ｒ１が加熱されて気化する。気化した冷媒Ｒ２は、第二パイプ３２を介して上方に移動し、冷却部である第三パイプ３３で冷却され、液化する。液化した冷媒Ｒ３は、重力によって第一パイプ３１に戻る。戻ってきた冷媒Ｒは、再び気化され、循環する。

上記実施形態によれば、ポンプなどの装置を用いることなく、冷媒Ｒを循環させて熱源であるスリーブ３を冷却することができる。また、スリーブ３の周囲に、空間が無い場合でも、第二パイプ３２を延在させて、空間のある場所に第三パイプ３３を配置することによって、スリーブ冷却機構７Ｄを設置することができる。

〔第五実施形態〕
以下、本発明の第五実施形態の原子力プラント１００について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第四実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ｅは、第三パイプ３３の一部を外周から囲む筒状をなすヒートパイプ用ダクト４０を有する。ヒートパイプ用ダクト４０は、軸線が鉛直方向に沿う筒状の部材である。ヒートパイプ用ダクト４０の下端は、下方に向かうに従って拡径している。第三パイプ３３の外周面とヒートパイプ用ダクト４０の内周面との間には、所定の隙間Ｇ１が形成されている。

上記実施形態によれば、第三パイプ３３を外周から囲むヒートパイプ用ダクト４０を有することによって、ドラフト効果により空気上昇流が促進されることによって、第三パイプ３３と空気との熱伝達を大きくすることができる。これにより、冷却部である第三パイプ３３の換気が促進され、ひいては、冷媒Ｒの凝集・冷却が促進され、熱源であるスリーブ３の冷却が促進される。
また、ヒートパイプ用ダクト４０の下端が拡径していることによって、圧力損失による空気流れの減少を防止することができる。

〔第六実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第五実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１１に示すように、本実施形態の第三パイプ３３には、複数の第一ヒートパイプ用フィン４１が接合されている。

第一ヒートパイプ用フィン４１は、第三パイプ３３の外周面に接合され、第三パイプ３３に沿って延在している。即ち、第一ヒートパイプ用フィン４１は、第一ヒートパイプ用フィン４１の主面が上下方向に沿うように形成されている。第一ヒートパイプ用フィン４１は、伝熱特性の良いアルミニウム、鉄、銅などの金属によって形成されている。
第一ヒートパイプ用フィン４１は板状をなし、第三パイプ３３の径方向に突出するように基端が第三パイプ３３の外周面に接合されている。第一ヒートパイプ用フィン４１の径方向（第三パイプ３３の径方向）の先端とヒートパイプ用ダクト４０の内周面との間には、所定の隙間Ｇ２が設けられている。

上記実施形態によれば、冷却部である第三パイプ３３に第一ヒートパイプ用フィン４１を設置し、伝熱面積を拡大することによって、熱の移動速度を向上させることができる。また、第一ヒートパイプ用フィン４１の主面が上下方向に沿うように形成されていることによって、空気流れの抵抗を小さくすることができる。これにより、冷媒Ｒの凝集・冷却が促進され、熱源であるスリーブ３の冷却が促進される。

〔第七実施形態〕
以下、本発明の第七実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第六実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１２に示すように、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ｇは、第三パイプ３３と並列となるように設けられている並列パイプ４２と、並列パイプ４２に設けられている第二ヒートパイプ用フィン４３と、ベルマウス４４と、を有している。

並列パイプ４２は、第三パイプ３３と同様に、上下方向に延在している。並列パイプ４２の上端４２ａは、第二パイプ３２の上端３２ａと接続され、並列パイプ４２の下端４２ｂは、第四パイプ３４に接続されている。
並列パイプ４２の外周面には、並列パイプ４２の延在方向と交差する主面を有する複数の第二ヒートパイプ用フィン４３が接合されている。第二ヒートパイプ用フィン４３は、並列パイプ４２の外周面に接合された、板状部材である。第二ヒートパイプ用フィン４３は、並列パイプ４２の軸線方向を向く主面を有する板状をなしている。上下方向に隣り合う第二ヒートパイプ用フィン４３同士の間には、所定の隙間が形成されている。

ベルマウス４４は、第二ヒートパイプ用フィン４３と、既存の換気ファン４５との間に設けられている環状部材である。
ベルマウス４４は、ベルマウス４４の軸線方向の一端が第二ヒートパイプ用フィン４３を向き、ベルマウス４４の他端が既存の換気ファン４５を向くように設置されている。即ち、ベルマウス４４は、換気ファン４５によってベルマウス４４の内側に空気の流れが生じ、その空気の流れによって第二ヒートパイプ用フィン４３が冷却されるように、配置されている。ベルマウス４４の他端は、端部に向かうに従って漸次拡径するように形成されている。

上記実施形態によれば、第二ヒートパイプ用フィン４３を設置することで熱移動が促進され、第一ヒートパイプ用フィン４１との組み合わせで冷媒Ｒの凝集・冷却が促進され、熱源であるスリーブ３の冷却が促進される。
また、ベルマウス４４を既存の換気ファン４５と組み合わせることによって、換気ファン４５による空気の流量が増加し、第二ヒートパイプ用フィン４３の冷却効率を向上させることができる。

〔第八実施形態〕
以下、本発明の第八実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第四実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１３に示すように、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ｈは、第四実施形態のヒートパイプ３０と同形状の第二ヒートパイプ４７を有している。

第二ヒートパイプ４７は、スリーブ３の外周面３ａに周方向に沿い、外周面３ａに接触しながら延在する第五パイプ３５であって、スリーブ３の周方向で第一パイプ３１とは異なる範囲に配置された第五パイプ３５と、第五パイプ３５の上端３５ａから上方に延在する第六パイプ３６と、第六パイプ３６の上端３６ａから下方に延在する第七パイプ３７と、第七パイプ３７の下端３７ａと第五パイプ３５の下端３５ｂとを接続する第八パイプ３８と、を有する。

第二ヒートパイプ４７の作用はヒートパイプ３０と同様である。即ち、第五パイプ３５が加熱部Ｈであるスリーブ３接触する部位であり、第七パイプ３７が冷却部として機能する。

上記実施形態によれば、第四実施形態のスリーブ冷却機構７では、スリーブ３の周方向の半周のみが冷却されるため、スリーブ３の変形のリスクがあるが、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ｈでは、スリーブ３の全周が冷却されるため、変形のリスクを低減することができる。
また、設置スペースの制約条件化においては、パイプを合流、分岐させることで、スリーブ３の全周を冷却しながら、冷却部であるパイプを同じ位置に配置することもできる。

〔第九実施形態〕
以下、本発明の第九実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第八実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１４に示すように、本実施形態のスリーブ冷却機構７Ｊは、第八実施形態のヒートパイプ３０及び第二ヒートパイプ４７に、第六実施形態の第一ヒートパイプ用フィン４１及びヒートパイプ用ダクト４０を設けた構成である。

上記実施形態によれば、スリーブ３の冷却量を最大にすることができる。即ち、スリーブ３の全周を冷却しつつ、第一ヒートパイプ用フィン４１及びヒートパイプ用ダクト４０によって熱の移動速度を向上させることができる。

〔第十実施形態〕
以下、本発明の第十実施形態の原子力プラントについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。本実施形態の配管２Ｋはフランジ４２を有しており、本実施形態の配管支持構造１は、フランジ４２を冷却するフランジ冷却機構７Ｋを有している。

図１５に示すように、本実施形態の配管２Ｋは、配管本体４１と、配管本体４１の外周面から径方向外側に突出するとともに、固定部５０を介して壁部１０に固定されたフランジ４２と、を有している。フランジ４２の外径は、孔部１３の内径よりも大きい。
フランジ部４２の壁部１０を向く一面４２ａと、壁部１０の裏面１２とは、複数の固定部５０によって接続されている。
固定部５０は、フランジ４２と壁面１０との間を気密に封止する円筒状の部材である。

フランジ４２の他面４２ｂには、第一実施形態のスリーブ冷却機構７Ａと略同様の構成のフランジ冷却機構７Ｋが設けられている。フランジ冷却機構７Ｋは、フランジ４２の他面４２ｂで周方向に延在する伝熱管１５と、伝熱管１５とフランジ４２の他面４２ｂとの間に配置されているカーボンシート１６と、を有している。
第一実施形態のスリーブ冷却機構７Ａと同様に、伝熱管１５は、バンド部材（図示せず）によってフランジ４２に固定されており、伝熱管１５とカーボンシート１６との間には、ペースト状の伝熱媒体が充填されている。

上記実施形態によれば、フランジ冷却機構７Ｋによってフランジ４２が冷却されることにより、配管本体４１からフランジ４２及び固定部５０を介して壁部に伝わる熱を低減することができる。これにより、壁部の温度を許容値以下にするのを容易とすることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、スリーブ３の構成は上記したものに限ることはなく、リブ５、封止板６の数などは適宜変更することができる。

１ 配管支持構造
２ 配管
２ａ 蒸気配管
２ｂ 給水配管
３ スリーブ
４ スリーブ本体
５ リブ
６ 封止板
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ，７Ｈ，７Ｊ スリーブ冷却機構
７Ｋ フランジ冷却機構
１０ 壁部
１１ 表面
１２ 裏面
１３ 孔部
１５ 伝熱管
１５ａ １８０°ベンド
１６ カーボンシート
１７ バンド部材
１８ ペースト状の伝熱媒体
１９ 給水装置
２０ 円弧部
２１ 締結部
２２ 構造体
２３ クランプ部
２４ フィン
２５ クランプ部本体
２６ フランジ部
２７ フィン片
２８ ダクト
２９ 輻射ガード
３０ ヒートパイプ
３１ 第一パイプ
３２ 第二パイプ
３３ 第三パイプ
３４ 第四パイプ
３５ 第五パイプ
３６ 第六パイプ
３７ 第七パイプ
３８ 第八パイプ
４０ ヒートパイプ用ダクト
４１ 第一ヒートパイプ用フィン
４２ 並列パイプ
４３ 第二ヒートパイプ用フィン
４４ ベルマウス
４５ 換気ファン
４７ 第二ヒートパイプ
５０ 固定部
１００ 原子力プラント
１０１ 加圧水型原子炉
１０２ 加圧器
１０３ 蒸気発生器
１０４ 蒸気タービン
１０５ 蒸気タービン用発電機
１０６ 復水器
１０９ 原子炉建屋
１１０ 原子炉圧力容器
Ｄａ 軸線方向
Ｄａ１ 軸線方向一方側
Ｄａ２ 軸線方向他方側
Ｈ 加熱部
Ｏ 軸線
Ｒ 冷媒

Claims (15)

1. 孔部が形成された壁部を有する原子炉建屋と、
   前記孔部を貫通する配管と、
   前記配管を外周側から囲む筒状をなして、前記配管を前記壁部に支持するスリーブと、
   前記スリーブの外周に設けられて、前記スリーブを冷却するスリーブ冷却機構と、を備える原子力プラント。
2. 前記スリーブ冷却機構は、
   前記スリーブの外周面に沿って延在する管状の伝熱管と、
   前記伝熱管に冷却水を供給する給水装置と、
   前記伝熱管が前記スリーブの外周面に接するように、前記伝熱管を前記スリーブに固定するバンド部材と、
   前記伝熱管と前記スリーブの外周面との間に充填されたペースト状の伝熱媒体と、を有する請求項１に記載の原子力プラント。
3. 前記伝熱管と前記スリーブとの間には、カーボンシートが配置されている請求項２に記載の原子力プラント。
4. 前記スリーブ冷却機構は、
   前記スリーブに固定され、前記スリーブの外周面に面接触する円筒面を有するクランプ部と、
   前記クランプ部に接合されたフィンと、を有する金属製の構造体である請求項２又は請求項３に記載の原子力プラント。
5. 前記スリーブの略半周を覆う一対の前記クランプ部を有し、
   一対の前記クランプ部は、前記スリーブの上端近傍と、前記スリーブの下端近傍で接続されている請求項４に記載の原子力プラント。
6. 前記フィンは、前記スリーブの軸線方向を向く主面を有する板状をなし、周方向に複数に分割されている請求項４又は請求項５に記載の原子力プラント。
7. 前記構造体の上方に配置され、軸線が鉛直方向に沿う筒状のダクトを有する請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の原子力プラント。
8. 前記スリーブ冷却機構は、
   前記スリーブの外周面に周方向に沿い、前記外周面に接触しながら延在する第一パイプと、
   一端が前記第一パイプの上端に接続され、他端が前記一端よりも上方となるように形成された第二パイプと、
   上端が前記第二パイプの上端に接続されて上下方向に延在する第三パイプと、
   前記第三パイプの下端と前記第一パイプの下端とを接続する第四パイプと、を有するヒートパイプと、
   前記ヒートパイプに封入された冷媒と、を有する請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の原子力プラント。
9. 前記第三パイプの一部を外周から囲む筒状をなすヒートパイプ用ダクトを有する請求項８に記載の原子力プラント。
10. 前記第三パイプの一部は、前記第三パイプの外周面に接合され、前記第三パイプに沿って延在する金属製の第一ヒートパイプ用フィンを有する請求項８又は請求項９に記載の原子力プラント。
11. 前記第三パイプと並列となるように、前記第二パイプ及び前記第四パイプに接続された第五パイプと、
    前記第五パイプの外周面に接合され、前記第五パイプの延在方向と交差する主面を有する複数の第二ヒートパイプ用フィンと、を有する請求項１０に記載の原子力プラント。
12. 前記スリーブ冷却機構は、
    前記スリーブの外周面に周方向に沿い、前記外周面に接触しながら延在する第五パイプであって、前記スリーブの周方向で前記第一パイプとは異なる範囲に配置された第五パイプと、
    前記第五パイプの上端に接続され、他端が前記一端よりも上方となるように形成された第六パイプと、
    上端が前記第六パイプの上端に接続されて上下方向に延在する第七パイプと、
    前記第七パイプの下端と前記第五パイプの下端とを接続する第八パイプと、を有する第二ヒートパイプと、
    前記第二ヒートパイプに封入された冷媒と、を有する請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の原子力プラント。
13. 前記スリーブ冷却機構は、
    前記スリーブに固定され、前記スリーブの外周面に面接触する円筒面を有するクランプ部と、
    前記クランプ部に接合されたフィンと、を有する金属製の構造体である請求項１に記載の原子力プラント。
14. 前記スリーブ冷却機構は、
    前記スリーブの外周面に周方向に沿い、前記外周面に接触しながら延在する第一パイプと、
    一端が前記第一パイプの上端に接続され、他端が前記一端よりも上方となるように形成された第二パイプと、
    上端が前記第二パイプの上端に接続されて上下方向に延在する第三パイプと、
    前記第三パイプの下端と前記第一パイプの下端とを接続する第四パイプと、を有するヒートパイプと、
    前記ヒートパイプに封入された冷媒と、を有する請求項１に記載の原子力プラント。
15. 孔部が形成された壁部を有する原子炉建屋と、
    前記孔部を貫通する配管本体と、前記配管本体の外周面から径方向外側に突出するとともに、前記壁部に固定されたフランジと、を有する配管と、
    前記フランジの一面に設けられて、前記フランジを冷却するフランジ冷却機構と、を備える原子力プラント。

Images