JP2554695B2 - 伝熱管のプラグ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はタンク型高速増殖炉の中間熱交換器に係り、
特に中間熱交換器を原子炉容器に設置したままの状態で
伝熱管リーク孔を封じ込めるようにした伝熱管のプラグ
方法に関する。

（従来の技術） タンク型高速増殖炉は一般に、一次および二次冷却材
として液体金属ナトリウムを使用し、炉心部で加熱され
た一次ナトリウムを原子炉容器内に設置した中間熱交換
器を導いて二次ナトリウムと熱交換させ、冷却された一
次ナトリウムを再び炉心部へ送り込むようにしている。

第６図は従来のタンク型高速増殖炉の概略構成を示す
もので、一次ナトリウムを収容した原子炉容器１の内部
は隔壁２により上部プレナム２と下部プレナム４に仕切
られており、この隔壁２の中央部には炉心燃料集合体
５、ブランケット燃料集合体６および反射体７からなる
炉心部８が設置される。

原子炉容器１内の上端を閉塞するルーフスラブ９の中
央部には炉心上部機構10が貫通して設置されており、こ
の周囲には複数基の中間熱交換器11および複数器の循環
ポンプ12等がそれぞれ独立して設置される。

符号13は循環ポンプ12を駆動するモータを示し、ま
た、循環ポンプ12の吐出側は入口配管14を介して高圧プ
レナム15に連結される。

中間熱交換器11はシュラウド20と、その中心部に同軸
的に配置した二次ナトリウム入口管21および二次ナトリ
ウム出口管22と、この二次ナトリウム出口管22とシュラ
ウド20の管に形成された熱交換室に介挿した多数本の伝
熱管23と、これらの伝熱管23を支持する上部管板24およ
び下部管板25とを備えている。

また、シュラウド20には一次ナトリウムを吸い込むた
めの流入孔26が設けられ、出口管22には二次ナトリウム
を伝熱管23の外側に出入りさせるための透孔27,28が設
けられ、下端部には一次ナトリウム出口29が設けられ
る。

運転時、中間熱交換器プレナム34内部には上部プレナ
ム３内の一次冷却材の液面とほぼ等しい高さに、自由液
面が形成される。自由液面の上部空間41には一次冷却材
と空気との接触を避けるために例えばアルゴンなどのカ
バーガスが充填される。

このタンク型高速増殖炉において、上部プレナム３内
の一次ナトリウムは流入孔26を通り、中間熱交換器11の
シュラウド20内に流入し、上部管板24から伝熱管23内に
流れ、下部管板25および一次ナトリウム出口29を経て、
下部プレナム４内に流入する。

下部プレナム４内に流入した一次ナトリウムは駆動モ
ータ13によって駆動される循環ポンプ12により入口配管
14に送り込まれ、さらに高圧プレナム15を経て、炉心燃
料集合体５およびブランケット燃料集合体６の間隙部を
上昇し、この間に一次ナトリウムは加熱される。加熱さ
れた一次ナトリウムは炉心上部機構10の下端に衝突し、
流れを放射方向に変え、再び流入孔26を通り中間熱交換
器プレナム34内に流入する。

一方、二次ナトリウムは入口管21内を下部管板25に向
って流れ、入口管21と二重管をなす出口管22の下端近傍
に設けた透孔27を通り、出口管22とシュラウド20の間に
形成された熱交換室に流入し、伝熱管23内を通る一次ナ
トリウムと熱交換を行なった後、透孔28から出口管22内
を流れ、図示しない二次系熱交換器に導かれる。この二
次系熱交換器で放熱した二次ナトリウムは、図示しない
二次ナトリウム循環ポンプで加圧され、再び二次ナトリ
ウム入口管21を通り、中間熱交換器11に案内される。

（発明が解決しようとする課題） 上述したタンク型高速増殖炉においては、中間熱交換
器11の伝熱管23に、第７図に示すように、リーク孔50が
生じる場合がある。伝熱管23にリーク孔50が生じると、
二次側冷却材中に放射能が漏れて二次系を放射能汚染し
たり、逆の場合には二次側冷却材が一次側にリーク孔50
から流れ出し、二次側の冷却材喪失（LOCA;Loss of Coo
lant Accident）が生じ、重大事故が発生するおそれが
ある。このため、伝熱管23にリーク孔50が生じた場合に
は、直ちにリーク孔50の修復を行なう必要がある。

リーク孔50が生じた伝熱管23の修復は、従来は中間熱
交換器11を炉外に引く抜くか、ナトリウム液面を伝熱管
23の下部まで下げて溶接等によりプラグを行なってい
た。しかしながら、伝熱管23の補修（プラキング）のた
めに、中間熱交換器11を引き上げたり、ナトリウム液面
を伝熱管23下端まで下げることは、多大の時間、労力お
よびコストを費すことになり、原子炉の稼動率向上の点
で好ましくない。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、中間
熱交換器を原子炉容器から引き上げたり、ナトリウム液
面を伝熱管下端まで下げたりすることなく、リーク孔が
生じた伝熱管の修復を行なうことができ、省力化および
修復作業時間の短縮を図ることにより、原子炉の稼動率
を向上させることができる伝熱管のプラグ方法を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係る伝熱管のプラグ方法は、上述した課題を
解決するために、請求項１に記載したように、原子炉容
器に設けられた中間熱交換器の上ぶたを取り外し、その
中間熱交換器内の上部管板および下部管板に上端部およ
び下端部がそれぞれ固定された伝熱管に、上部管板側か
ら下端および側面が閉じられ上端が開放された中間パイ
プを挿入して、その中空パイプの上端が一次冷却材の自
由液面より上部に位置するように設置し、上部管板に位
置する中空パイプ内側および下部管板に位置する中空パ
イプ内側で爆発拡管を行ない、拡管された位置の中空パ
イプ外面を上部管板および下部管板に固定された伝熱管
内面に液密に密着・固定させて伝熱管に生じたリーク孔
を封じ込める方法である。

また、本発明に係る伝熱管のプラグ方法は、上述した
課題を解決するために、請求項２に記載したように、伝
熱管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、前
記上部管板より上方に突き出た部分の中空パイプを液体
金属ナトリウム中で切断する方法である。

さらに、本発明に係る伝熱管のプラグ方法は、上述し
た課題を解決するために、請求項３に記載したように、
伝熱管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、
前記中空パイプの上部管板より上方に突き出た部分を切
断し、さらに中空パイプの切断部から有底中空パイプを
挿入し、挿入された有底中空パイプを上部管板に対応す
る内面位置で爆発拡管させて前記中空パイプ内に液体金
属ナトリウムを封じ込める方法である。

一方、本発明に係る伝熱管のプラグ方法は、上述した
課題を解決するために、請求項４に記載したように、伝
熱管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、前
記中空パイプの上部管板より上方に突き出た部分を切断
し、さらに中空パイプの切断部から有底中空パイプを挿
入し、挿入された有底中空パイプを上部管板に対応する
内面位置で爆発拡管を行なって中空パイプ内の液体金属
ナトリウムを封じ込め、その後、有底中空パイプの上部
管板より上方へ突き出た部分を切断する方法である。

また、本発明に係る伝熱管のプラグ方法は、上述した
課題を解決するために、請求項５に記載したように、原
子炉容器に設けられた中間熱交換器の上ぶたを取り外
し、その中間熱交換器内の上部管板および下部管板に上
端部および下端部がそれぞれ固定された伝熱管に、上部
管板側から下端および側面が閉じられ上端が開放された
中空パイプを挿入して、中空パイプの下端部を下部端板
より下方に突出させる一方、上記中空パイプの上端が一
次冷却材の自由液面より上部に位置するように設置し、
上部管板に位置する中空パイプ内側および下部管板に位
置する中空パイプ内側で爆発拡管を行ない、拡管された
位置の中空パイプ外面に上部管板および下部管板に固定
された伝熱管内面に液密に密着・固定させて伝熱管に生
じたリーク孔を封じ込めた後、中空パイプの上部管板よ
り上方に突き出た部分および下部端板より下方に突き出
た部分を切断する方法である。

（作用） 請求項１に係る本発明の伝熱管プラグ方法によれば、
液体金属ナトリウム中で伝熱管の修復を行なうことがで
きるため、従来のように中間熱交換器を原子炉容器から
引き抜いたり、液体金属ナトリウム液面を伝熱管の下端
まで下げる必要がない。したがって、伝熱管の修復作業
の省力化、作業時間の短縮を図ることができ、原子炉の
稼動率を向上させることができる。

請求項２に係る伝熱管のプラグ方法においては、伝熱
管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、上部
管板より上方に突き出た部分の中空パプを液体金属ナト
リウム中で切断することから、この切断作業を含め、伝
熱管リーク孔の修復作業を液体金属ナトリウム中で行な
うことができ、修復作業を大幅に省力化させることがで
きる。したがって、修復作業を短時間で行なうことがで
き、原子炉の稼動率を向上させることができる。

請求項３に係る伝熱管のプラグ方法においては、液体
金属ナトリウム中で中空パイプの切断作業を含め、伝熱
管のリーク孔を完全に封じ込める修復作業を行なうこと
ができ、修復作業の大幅な省力化や、原子炉の稼動率の
向上が図れる一方、中空パイプの内側の液体金属ナトリ
ウムを有底中空パイプで封じ込めて無駄な死水域をなく
す一方、有底中空パイプの切断に伴う困難な作業を不要
としたので省力化を図ることができるものである。

請求項４に係る伝熱管のプラグ方法においては、中空
パイプの切断や有底中空パイプの切断作業を含め、伝熱
管のリーク孔を完全に封じ込める修復作業を液体金属ナ
トリウム中で行なうことができ、修復作業の大幅な省力
化や原子炉の稼動率の向上が図れる一方、中空パイプの
内側の液体金属ナトリウムも有底中空パイプで封じ込め
て無駄な死水域をなくしたものである。

請求項５に係る伝熱管のプラグ方法においては、中空
パイプの切断作業を含め、伝熱管のリーク孔を封じ込め
る修復作業を液体金属ナトリウム中で行なうことがで
き、修復作業の大幅な省力化や原子炉の稼動率の向上が
図れる一方、中空パイプ内に一次冷却材が案内されるの
で、この中空パイプを通して熱交換を行なうことがで
き、熱効率の向上を図ることができる。

（実施例） 本発明に係る伝熱管のプラグ方法の第１実施例につい
て添付図面を参照して説明する。第１図（Ａ）〜（Ｃ）
において第６図と同一部分については同一の符号を付し
て説明を省略する。

第１図（Ａ）において伝熱管23にリーク孔50が生じる
と、二次ナトリウム（伝熱管23外側）が一次ナトリウム
側に漏れるため、二次ナトリウム喪失により重大事故が
発生するおそれがある。また、逆に一次ナトリウムがリ
ーク孔50から二次ナトリウム側へ流れ出ると、一次ナト
リウム中に含まれる放射線濃度が高いナトリウムが二次
ナトリウムを汚染し、被曝拡散につながる。このためリ
ーク孔50をプラグする必要がある。

まず、中間熱交換器11の上ぶた51（第６図参照）を取
り外し、超音波センサ等によりリーク孔50が生じた伝熱
管25をつきとめ、中間熱交換器11の上部開口部から中間
熱交換器11内に中空パイプ52を挿入する。中空パイプ52
は伝熱管23と同心の筒状に形成され、下端および側面が
閉じられ、上端が開放されたものを用いる。中空パイプ
52は伝熱管23内に挿入可能な直径を有する。

この中空パイプ52は液体金属ナトリウム中に挿入し、
さらにナトリウム液面下の伝熱管23内に挿入する。そし
て、中空パイプ52の下端が下部管板25の位置にくる状態
で設置する。このとき、中空パイプ52の上端は一次ナト
リウムの自由液面より上部に位置される。

その後、上部管板24に位置する中空パイプ52内側Ｋお
よび下部酸板25に位置する中空パイプ52内側Ｊで爆発拡
管を行なう。拡管された位置の中空パイプ52外面は上部
管板24および下部管板25に固定された伝熱管23内面に液
密に密着・固定され、伝熱管23に生じたリーク孔50は封
じ込められる。

その後、第１図（Ｃ）に示すように、上部管板24より
上方に突き出た部分の中空パイプ52を液体金属ナトリウ
ム中で切断する。

このように本発明の第１実施例によれば、中間熱交換
器11を原子炉容器１から引き抜いたり、ナトリウム液面
を伝熱管23の下端まで下げたりすることなく、液体金属
ナトリウム中で伝熱管23のリーク孔50の修復作業を短時
間で簡単に行なうことができ、修復作業に大幅に省力下
することができる。したがって、修復作業を短時間で行
なうことができ、原子炉の稼動率を向上させることがで
きる。また、原子炉運転中に伝熱管23の修復作業を行な
うことも可能である。

第２図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２実施例を示す断
面図である。この実施例においては、第１実施例と同様
に伝熱管23に中空パイプ52を挿入し、K,J位置で爆発拡
管を行ない、リーク孔50を封じ込める。第１実施例では
リーク孔50の封じ込め後中空パイプ52のうち上部管板24
より上方に突き出た部分を切断したが、第２実施例では
切断することなくそのまま設置しておく。

この実施例によれば第１実施例のように液体金属ナト
リウム中で中空パイプ52を切断するという困難な作業を
行なう必要がなく、第１実施例よりもより一層省力下を
図ることができる。

第３図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３実施例を示す断
面図である。この実施例においては第１実施例と同様
に、伝熱管23内に中空パイプ52を挿入し、K,J位置で爆
発拡管を行ない、リーク孔50を封じ込め、さらに中空パ
イプ52の上部管板24より上方へ突き出た部分を切断す
る。

この実施例ではさらに、もう１つの有底中空パイプ53
を中空パイプ52の切断部から挿入し、上部管板24に位置
する有底中空パイプ53内面位置Ｌで爆発拡管を行ない、
中空パイプ52内に液体金属ナトリウムを封じ込める。そ
の後中空パイプ53の上部管板24より上方へ突き出た部分
を切断する。

この実施例によれば、伝熱管23のリーク孔50を完全に
封じ込めるとともに、中空パイプ52の内側に液体金属ナ
トリウムを完全に封じ込めることにより、中空パイプ52
内を自然対流等により循環する熱交換にとって無駄な死
水域を無くしたものである。

第４図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第４実施例を示す断
面図である。この実施例においては第３実施例と同様に
中空パイプ52の切断部にさらにもう１つの有底中空パイ
プを挿入し、Ｌ位置で爆発拡管を行ない、中空パイプ52
内に液体金属ナトリウムを封じ込める。これにより、伝
熱管23のリーク孔50および中空パイプ52内を切断部下方
で完全に封じ込める。

第３実施例ではその後、有底中空パイプ53を切断した
が、この実施例では有底中空パイプ53を切断することな
くそのまま設置する。したがって、有底中空パイプ53を
液体金属ナトリウム中で切断するという困難な作業を行
なう必要がなく、第３実施例のように有底中空パイプ53
の切断した場合に較べさらに省力化を図ることができ
る。

第５図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第５実施例を示す断
面図である。この実施例においては、伝熱管23内に中空
パイプ52を挿入し、中空パイプ52の下端部が下部管板25
よりもさらに下方に突き出る位置に中空パイプ52を設置
する。そして、中空パイプ52内のK,J位置で爆発拡管を
行ない、伝熱管23のリーク孔50を封じ込める。

その後、中空パイプ52の上部管板24より上方へ突き出
た部分および下部管板25より下方へ突き出た部分を切断
し、中空パイプ52内を一次ナトリウムが流れるようにす
る。

この実施例によれば中空パイプ52内に一次ナトリウム
が流れることができるから、少しでも熱交換を行なうこ
とができ、リーク孔50が生じた中空パイプ23の一次ナト
リウムの流れを完全に止めた場合に比較し、熱効率を向
上させることができる。その他第１実施例と同様の効果
がある。

〔発明の効果〕

本発明の請求項１に係る伝熱管のプラグ方法は、原子
炉容器に設けられた中間熱交換器の上ぶたを取り外し、
その中間熱交換器内の上部管板に上端部が固定され、下
部管板に下端部が固定された伝熱管に、上部管板側から
下端および側面が閉じられ上端が開放された中空パイプ
を挿入して、その中空パイプの上端が一次冷却材の自由
液面より上部に位置するように設置し、上部管板に位置
する中空パイプ内側および下部管板に位置する中空パイ
プ内側で爆発拡管を行ない、拡管された位置の中空パイ
プ外面を上部管板および下部管板に固定された伝熱管内
面に液密に密着・固定させて伝熱管に生じたリーク孔を
封じ込めたから、中間熱交換器を原子炉容器から引き抜
いたり、液体金属ナトリウム液面を伝熱管の下端まで下
げたりすることなく、伝熱管の修復作業を行なうことが
でき、修復作業の大幅な省力化を図ることができる。し
たがって、修復作業時間を短縮することができ、原子炉
の稼動率を向上させることができる。

請求項２に係る伝熱管のプラグ方法においては、伝熱
管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、上部
管板より上方に突き出た部分の中空パプを液体金属ナト
リウム中で切断することから、この切断作業を含め、伝
熱管リーク孔の修復作業を液体金属ナトリウム中で行な
うことができ、修復作業を大幅に省力化させることがで
きる。したがって、修復作業を短時間で行なうことがで
き、原子炉の稼動率を向上させることができる。

請求項３に係る伝熱管のプラグ方法においては、伝熱
管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、前記
中空パイプの上部管板より上方に突き出た部分を切断
し、さらに中空パイプの切断部から有底中空パイプを挿
入し、挿入された有底中空パイプを上部管板に対応する
内面位置で爆発拡管させて前記中空パイプ内に液体金属
ナトリウムを封じ込めることから、中空パイプの切断作
業を含め、伝熱管のリーク孔を完全に封じ込める修復作
業を行なうことができ、修復作業の大幅な省力化や、原
子炉の稼動率の向上が図れる一方、中空パイプの内側の
液体金属ナトリウムを有底中空パイプで封じ込めて無駄
な死水域をなくす一方、有底中空パイプの切断に伴う困
難な作業を不要としたので省力化を図ることができるも
のである。

請求項４に係る伝熱管のプラグ方法においては、伝熱
管に生じたリーク孔を中空パイプで封じ込めた後、前記
中空パイプの上部管板より上方に突き出た部分を切断
し、さらに中空パイプの切断部から有底中空パイプを挿
入し、挿入された有底中空パイプを上部管板に対応する
内面位置で爆発拡管を行なって中空パイプ内の液体金属
ナトリウムを封じ込め、その後、有底中空パイプの上部
管板より上方へ突き出た部分を切断することから、中空
パイプの切断や有底中空パイプの切断作業を含め、伝熱
管のリーク孔を完全に封じ込める修復作業を液体金属ナ
トリウム中で行なうことができ、修復作業の大幅な省力
化や原子炉の稼動率の向上が図れる一方、中空パイプの
内側の液体金属ナトリウムを有底中空パイプで封じ込め
て無駄な死水域をなくしたものである。

請求項５に係る伝熱管のプラグ方法においては、原子
炉容器に設けられた中間熱交換器の上ぶたを取り外し、
その中間熱交換器内の上部管板および下部管板に上端部
および下端部がそれぞれ固定された伝熱管に、上部管板
側から下端および側面が閉じられ上端が開放された中空
パイプを挿入して、中空パイプの下端部を下部端板より
下方に突出させる一方、上記中空パイプの上端が一次冷
却材の自由液面より上部に位置するように設置し、上部
管板に位置する中空パイプ内側および下部管板に位置す
る中空パイプ内側で爆発拡管を行ない、拡管された位置
の中空パイプ外面を上部管板および下部管板に固定され
た伝熱管内面に液密に密着・固定させて伝熱管に生じた
リーク孔を封じ込めた後、中空パイプの上部管板より上
方に突き出た部分および下部端板より下方に突き出た部
分を切断することから、中空パイプの切断作業を含め、
伝熱管のリーク孔を封じ込める修復作業を液体金属ナト
リウム中で行なうことができ、修復作業の大幅な省力化
や原子炉の稼動率の向上が図れる一方、中空パイプ内に
一次冷却材が案内されるので、この中空パイプを通して
熱交換を行なうことができ、熱効率の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る伝熱管のプラグ方
法の第１実施例を示す縦断面図、第２図（Ａ）〜
（Ｃ）、第３図（Ａ）〜（Ｃ）、第４図（Ａ）〜（Ｃ）
および第５図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の第２実
施例、第３実施例、第４実施例および第５実施例を示す
縦断面図、第６図は一般的なタンク型高速増殖炉の構造
を示す縦断面図、第７図は伝熱管に生じたリーク孔を示
す縦断面図である。 １……原子炉容器、11……中間熱交換器、23……伝熱
管、24……上部管板、25……下部管板、50……リーク
孔、51……上ぶた、52,53……中空パイプ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉容器に設けられた中間熱交換器の上
   ぶたを取り外し、その中間熱交換器内の上部管板および
   下部管板に上端部および下端部がそれぞれ固定された伝
   熱管に、上部管板側から下端および側面が閉じられ上端
   が開放された中空パイプを挿入して、その中空パイプの
   上端から一次冷却材の自由液面より上部に位置するよう
   に設置し、上部管板に位置する中空パイプ内側および下
   部管板に位置する中空パイプ内側で爆発拡管を行ない、
   拡管された位置の中空パイプ外面を上部管板および下部
   管板に固定された伝熱管内面に液密に密着・固定させて
   伝熱管に生じたリーク孔を封じ込めることを特徴とする
   伝熱管のプラグ方法。
2. 【請求項２】伝熱管に生じたリーク孔を中空パイプで封
   じ込めた後、上記上部管板より上方に突き出た部分の中
   空パイプを液体金属ナトリウム中で切断する請求項１記
   載の伝熱管のプラグ方法。
3. 【請求項３】伝熱管に生じたリーク孔を中空パイプで封
   じ込めた後、前記中空パイプの上部管板より上方に突き
   出た部分を切断し、さらに中空パイプの切断部から有底
   中空パイプを挿入し、挿入された有底中空パイプを上部
   管板に対応する内面位置で爆発拡管させて前記中空パイ
   プ内に液体金属ナトリウムを封じ込める請求項１記載の
   伝熱管のプラグ方法。
4. 【請求項４】伝熱管に生じたリーク孔を中空パイプで封
   じ込めた後、前記中空パイプの上部管板より上方に突き
   出た部分を切断し、さらに中空パイプの切断部から有底
   中空パイプを挿入し、挿入された有底中空パイプを上部
   管板に対応する内面位置で爆発拡管を行なって中空パイ
   プ内の液体金属ナトリウムを封じ込め、その後、有底中
   空パイプの上部管板より上方へ突き出た部分を切断する
   請求項１記載の伝熱管のプラグ方法。
5. 【請求項５】原子炉容器に設けられた中間熱交換器の上
   ぶたを取り外し、その中間熱交換器内の上部管板および
   下部管板に上端部および下端部がそれぞれ固定された伝
   熱管に、上部管板側から下端および側面が閉じられ上端
   が開放された中空パイプを挿入して、中空パイプの下端
   部を下部端板より下方に突出させる一方、上記中空パイ
   プの上端が一次冷却材の自由液面より上部に位置するよ
   うに設置し、上部管板に位置する中空パイプ内側および
   下部管板に位置する中空パイプ内側で爆発拡管を行な
   い、拡管された位置の中空パイプ外面を上部管板および
   下部管板に固定された伝熱管内面に液密に密着・固定さ
   せて伝熱管に生じたリーク孔を封じ込めた後、中空パイ
   プの上部管板より上方に突き出た部分および下部端板よ
   り下方に突き出た部分を切断することを特徴とする伝熱
   管のプラグ方法。