JP3425217B2 - 圧力容器貫通ハウジングの補修用シール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉圧力容器の底部に
固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉は、例えば図６に示すよ
うに構成されたものがある。図５において、原子炉１は
密閉された円筒状の原子炉圧力容器２がその長手方向に
直立に設置され、この原子炉圧力容器２内には上部より
蒸気乾燥機３、気水分離器４、燃料集合体５，５…、制
御棒６，６…および制御棒駆動機構（ＣＲＤ）７，７…
が配置されている。

【０００３】燃料集合体５はその内部に二酸化ウランが
封入された柱状部材であり、これらがその長手方向に互
いに所定の間隔をおいて配列されている。燃料集合体５
の隙間にはその長手方向に移動自在の制御棒６，６…が
挿入され、これら制御棒６，６…はロッド７ａ，７ａ…
を介して原子炉圧力容器２の下部に設けられた制御棒駆
動機構７，７…により上下方向に移動できるようになっ
ている。

【０００４】原子炉圧力容器２内には、燃料集合体５，
５…の上方まで水８が満たされており、この水８は原子
炉１の減速材および冷却材の機能を有している。そし
て、燃料集合体５の二酸化ウランの核分裂によって発生
した熱は水８に伝達される。この水８は沸騰し、気水分
離器４で水蒸気と水に分離された後、蒸気出口２ａを経
て図示しないタービンへ送られる。

【０００５】また、炉心に対し制御棒６，６…を制御棒
駆動機構７，７…により挿入・引き抜きを行うことで、
制御棒６，６…は核分裂によって放出された中性子を適
宜吸収することによって原子炉１の出力を制御してい
る。制御棒駆動機構７は、原子炉圧力容器２の下部から
貫通して延びた円筒状のハウジング（圧力容器貫通ハウ
ジング）７ｂ，７ｂ…内に設けられたロッド７ａ，７ａ
…を液圧により上下移動させる。そして、制御棒駆動機
構７の下部には制御棒駆動機構本体を取り付けるため
に、ハウジング７ｂの外径よりも太いフランジ７ｃが形
成されている。

【０００６】図７は圧力容器貫通ハウジングであるハウ
ジング７ｂを原子炉圧力容器２の底部に固定支持した状
態を示す断面図である。図７に示すように原子炉圧力容
器２の内面にステンレス肉盛部９が溶接により形成さ
れ、鏡面仕上げされている。原子炉圧力容器２の貫通孔
２ａの傾斜部には、耐熱・耐食合金であるインコネル材
の溶接部１１によりスタブチューブ１０を溶接し、この
スタブチューブ１０で台を形成する。

【０００７】このスタブチューブ１０の頂部に開先部を
形成し、この開先部をインコネルなどで溶接し、この溶
接部１２を介してハウジング７ｂをスタブチューブ１０
に固定させ、シールさせる。スタブチューブ１０の溶接
部１２により、ハウジング７ｂは原子炉圧力容器２内の
下方に位置するプレッシャバウンダリ１３から区画され
炉水環境から隔離している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ハウジング
７ｂの外面には何等かの原因により錆やクラックなどが
発生したり、あるいはハウジング７ｂの材料としてＳＵ
Ｓ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼管を使用
しているので、応力、腐食環境、材料（クロム欠乏層の
生成）の３つの条件が成立すると、原子炉圧力容器２と
の溶接部近傍で応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生する恐れ
もある。この応力腐食割れは、上記３つの条件のうち１
つでも欠落すれば発生しないので、この応力腐食割れ防
止のために、種々の対策を講じる必要がある。

【０００９】したがって、圧力容器貫通ハウジングであ
るハウジング７ｂは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成さ
れているため、上記応力腐食割れの３条件が成立する
と、原子炉圧力容器２との溶接部分または溶接部近傍の
ハウジング７ｂの熱影響部で応力腐食割れが発生する恐
れがある。この応力腐食割れが生じ、ハウジング７ｂに
貫通性の欠陥が生じると、原子炉圧力容器２内の炉水が
ハウジング７ｂの貫通性欠陥部を通って原子炉圧力容器
２外にリークする恐れがある。

【００１０】すなわち、円筒状のハウジング７ｂを固定
支持する原子炉圧力容器２の溶接部近傍に応力腐食割れ
が生じ、ハウジング７ｂに割れが発生すると、この割れ
がハウジング貫通性欠陥に進展し、炉水リークを招く恐
れがある。

【００１１】また、ハウジング７ｂの外面に何等かの原
因により錆やクラックが発生し、これらを放置しておく
と、一段と進行しハウジング７ｂに亀裂が生じたりする
ことがあり、原子炉の出力を制御するための制御棒駆動
機構７がそのような状態になることは好ましくない。し
かし、原子炉圧力容器２とハウジング７ｂとの溶接部近
傍に貫通性欠陥が万一生じた場合、炉水漏洩に対する恒
久的な補修方法は従来は未確立であった。

【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、圧力容器貫通ハウジングの表面およびその溶接
部近傍に欠陥が発生した場合に、炉水を抜かずにハウジ
ングを全て取替え可能な圧力容器貫通ハウジングのシー
ル装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、原子炉圧力容器の底部に
固定支持される圧力容器貫通ハウジングを囲む筒状のシ
ール管と、このシール管の下端を原子炉圧力容器の底部
にシールするシール部材とを備え、このシール管は軸方
向に複数に分割した分割管構成とし、この分割管相互を
軸方向にスライド可能かつ密封状態で連結自在とし、
し、分割構成としたシール管の炉心支持板よりも上部の
シール管を支持ピンを介して炉心支持板に支持させ、こ
のように構成したシール管で上記原子炉圧力容器内に空
間部を形成したことを特徴とする。

【００１４】請求項２は、請求項１記載のシール部材に
エアを供給する供給管をシール管の軸方向に沿って配設
したことを特徴とする。

【００１５】請求項３は、請求項１記載の炉心支持板に
は、シール管の周方向の位置決めを行う位置決めピンが
植設されていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１において
は、圧力容器貫通ハウジングを筒状のシール管で囲み、
このシール管により原子炉圧力容器に部分的な空間を形
成した状態で補修作業を行うので、原子炉圧力容器内の
炉水を全て抜くことなく、補修作業を確実且つ短時間に
行うことができ、作業員の放射線被曝量を大幅に低減さ
せることができる。

【００１７】また、請求項１においては、シール管が軸
方向に複数に分割され、これらを連結自在に構成したこ
とにより、シール管を設置する際、分割されたシール管
を順次連結していけばよいので、設置作業効率を高める
ことができる。

【００１８】また、請求項１においては、複数に分割さ
れたシール管が、その連結部でスライド可能に構成され
たことにより、シール管の寸法誤差を吸収するととも
に、原子炉圧力容器底部に形成された傾斜面の場所によ
る傾斜角度の相違にも対応できる。

【００１９】また、請求項１においては、複数に分割さ
れたシール管の一部が、原子炉圧力容器に設置された上
部格子板および炉心支持板の少なくとも一方にて支持さ
れることにより、シール部材にかかるシール管の荷重が
軽減されることとなる。その結果、シール部材が押し潰
されることなく、高い密封性能が維持される。

【００２０】請求項２においては、シール部材にエアを
供給する供給管をシール管の軸方向に沿って配設したこ
とにより、シール部材による密封性能を常に高度に保持
することができる。

【００２１】請求項３においては、シール管の周方向の
位置決めを行う位置決めピンを炉心支持板に植設したこ
とにより、シール管を設置する際、シール管が原子炉圧
力容器底部に形成された傾斜面に正確に位置決めされ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】図５は沸騰水型原子炉の下部構造を示す構
成図である。図５に示すように、沸騰水型原子炉は原子
炉容器として原子炉圧力容器１５を備え、この原子炉圧
力容器１５はその支持ペデスタル１６上に支持スカート
１７を介して支持される。原子炉圧力容器１５の下部
（下鏡）には、原子炉の炉心に制御棒の挿入・引き抜き
を行う制御棒駆動機構（ＣＲＤ）１８が多数本林立状態
で垂設されている。

【００２４】制御棒駆動機構１８のＣＲＤハウジング２
０は、原子炉圧力容器１５の下鏡に溶接され、ＣＲＤハ
ウジング２０にはステンレス鋼が用いられる。また、原
子炉の出力表示や燃焼度の評価のために、原子炉炉心部
で発生する中性子束は中性子束検出器２１にて検出さ
れ、監視される。

【００２５】中性子束検出器２１は、各制御棒駆動機構
１８間における適宜空間に配置されており、その下部側
は長尺ハウジングである中性子束モニタ案内管２２や中
性子モニタハウジング（インコアモニタハウジング：Ｉ
ＣＭハウジング）２３を通って下方に延びている。この
中性子モニタハウジング２３の上部は炭素鋼を母材とす
る原子炉圧力容器１５の貫通孔を挿通して原子炉圧力容
器１５の内側から溶接により固定される。

【００２６】以下、本実施例ではＣＲＤハウジング２０
および中性子モニタハウジング２３を総称して圧力容器
貫通ハウジング２５という。

【００２７】図４は本発明に係る圧力容器貫通ハウジン
グの補修用シール装置の一実施例を原子炉圧力容器内に
配置した状態を示す構成図である。図４に示すように、
原子炉圧力容器１５内には、円筒状の炉心シュラウド２
６が設置され、この炉心シュラウド２６内においては、
図示しない燃料集合体の上端を支持する上部格子板２７
と、図示しない燃料支持金具を介して燃料集合体の下方
を支持する炉心支持板２８とが配設されている。そし
て、原子炉圧力容器１５の上方には、燃料交換機２９が
配備されている。

【００２８】また、原子炉圧力容器１５内には、図４に
示すように圧力容器貫通ハウジング２５の補修時、長尺
円筒状のシール管３０が圧力容器貫通ハウジング２５を
囲み、シール管３０の下端に取り付けたシール部材が原
子炉圧力容器１５の底面に圧接することにより、シール
される。

【００２９】図１は本発明に係る圧力容器貫通ハウジン
グの補修用シール装置の一実施例におけるシール管の下
部を示す断面図である。図１に示すように、シール管３
０は下端が斜めに切断形成され、その下端にシリコンゴ
ムなどのシール部材３１が取り付けられる一方、軸方向
に対して複数に分割され、これらが相互に連結自在に構
成されている。図１に示すシール管３０の下部では、シ
ール部材３１が取り付けられる下部パイプ３２と、この
下部パイプ３２に連結される上部パイプ３３とに分割さ
れ、下部パイプ３２に対して上部パイプ３３が軸方向に
スライド可能に挿着されている。そして、上部パイプ３
３の下端外周にはＯリング３４が２本設けられ、これら
Ｏリング３４によって下部パイプ３３に上部パイプ３２
を連結した際の密封性を高めている。

【００３０】また、シール管３０の外周近傍には、その
軸方向に沿ってエア供給管３５が配設され、このエア供
給管３５を通してシール管３０下端のシール部材３１に
エアを供給することにより、シール部材３１の密封性能
を常に高く保持している。なお、エア供給管３５は下部
パイプ３２と上部パイプ３３との連結部において連通路
３６を有し、この連通路３６にて両者のエア供給管３５
を連通させている。

【００３１】図２はシール管３０が炉心支持板２８に支
持された状態を示している。図２において、炉心支持板
２８近傍に位置するシール管３０は、炉心支持板２８の
上方に配置される上部パイプ４１と、炉心支持板２８の
下方に配置される下部パイプ４２とに分割され、互いに
軸方向にスライド可能に挿着され、この下部パイプ４２
の上部内周にはＯリング４３が２本設けられている。

【００３２】また、シール管３０の外周には、その軸方
向に沿ってエア供給管４４が配設され、このエア供給管
４４とエア供給管３５を通してシール管３０下端のシー
ル部材３１にエアを供給する。そして、エア供給管４４
の連結部もシール管３０と同様、軸方向にスライド可能
に連結されている。

【００３３】さらに、炉心支持板２８の上面には、図３
に示すようにシール管３０の連結部の外周に沿って８本
の支持ピン４５が植設され、これらの支持ピン４５に下
部パイプ４２の上端外周に固定したブラケット４６が挿
通するとともに、上部パイプ４１の下端に固定したブラ
ケット４７を支持ピン４５に当接させ、さらに固定用ボ
ルト４８を締め付けることにより、支持ピン４５にブラ
ケット４７が固着される。その結果、上部パイプ４１の
荷重は下部パイプ４２にかかることなく、支持ピン４５
を介して炉心支持板２８の上面で支持される。

【００３４】そして、炉心支持板２８の上面には、位置
決めピン５０が植設される一方、下部パイプ４２の上部
外周には、位置決めブラケット４９が溶接にて固定さ
れ、このブラケット４９にＵ字状の係止溝が形成されて
いる。この係止溝に位置決めピン５０が嵌まり込むこと
で、シール管３０の下部パイプ４２が周方向に対して位
置決めされる。

【００３５】本実施例の作用を説明する。

【００３６】次に、本実施例のシール装置を用いて補修
作業を行う場合には、以下の順序に従って行われる。す
なわち、図４に示すように圧力容器貫通ハウジング２５
の下部フランジ部に閉止蓋を冠着して炉水シールした状
態で旧ハウジングを撤去（除去）した後、圧力容器貫通
ハウジング２５を筒状のシール管３０で囲み、このシー
ル管３０の下端と原子炉圧力容器１５の底面との間をシ
ール部材３１でシールすることにより、原子炉圧力容器
１５に部分的な空間（気中）を形成した状態で補修作業
が行われる。

【００３７】ここで、シール管３０の設置作業は、分割
されたシール管３０を燃料交換機２９から吊り下げて順
次連結していけばよいので、設置作業が容易である。ま
た、シール管３０により原子炉圧力容器１５に部分的な
空間を形成した状態で補修作業を行うので、原子炉圧力
容器１５内の炉水を全て抜くことがない。

【００３８】旧ハウジングの撤去作業が終了したら、図
１に示すように原子炉圧力容器１５の底面にステンレス
鋼などの肉盛部５１が溶接にて形成され、鏡面仕上げさ
れる。そして、この肉盛部５１の上部にスタブチューブ
５２を溶接肉盛りで形成していく。次いで、このスタブ
チューブ５２を図示しない放電加工機などを用いて表面
加工および溶接開先加工を行った後、スタブチューブと
上部ハウジングを一体とした圧力容器貫通ハウジング２
５の一体型ハウジング（上部ハウジング）５３の上部に
組み込み、溶接によりスタブチューブ５２に固定する。
これにより、圧力容器貫通ハウジング２５の一部が原子
炉圧力容器１５の底面に復元される。

【００３９】このように本実施例によれば、圧力容器貫
通ハウジング２５を筒状のシール管３０で囲み、このシ
ール管３０により原子炉圧力容器１５に部分的な空間
（気中）を形成した状態で補修作業を行うので、原子炉
圧力容器１５内の炉水を全て抜くことなく、補修作業を
確実且つ短時間に行うことができ、作業員の放射線被曝
量を大幅に低減させることができる。

【００４０】また、シール管３０は軸方向に複数に分割
され、これらを連結自在に構成したことにより、シール
管３０を設置する際、分割されたシール管３０を順次連
結していけばよいので、設置作業効率を高めることがで
きる。

【００４１】さらに、複数に分割されたシール管３０
は、その連結部でスライド可能に構成されたことによ
り、シール管３０の寸法誤差を吸収するとともに、原子
炉圧力容器１５底部に形成された傾斜面の場所による傾
斜角度の相違にも容易に対応できる。

【００４２】さらにまた、シール部材３０はエアを供給
する供給管４４をシール管３０の軸方向に沿って配設し
たことにより、シール部材３１による密封性能を常に高
度に保持することができる。

【００４３】そして、複数に分割されたシール管３０の
一部は、原子炉圧力容器１５に設置された炉心支持板２
８にて支持されることにより、シール部材３１にかかる
シール管３０の荷重が軽減されることとなる。その結
果、シール部材３１が押し潰されることなく、高い密封
性能が維持される。

【００４４】また、シール管３０の周方向の位置決めを
行う位置決めピン５０を炉心支持板２８に植設したこと
により、シール管３０を設置する際、シール管３０が原
子炉圧力容器２８底部に形成された傾斜面に正確に位置
決めされる。

【００４５】なお、本発明は上記実施例に限らず種々の
変更が可能である。例えば、上記実施例では上部パイプ
４１の荷重を炉心支持板２８で支持したが、これ以外に
上部格子板２７で支持したり、これら双方で支持するよ
うにしてもよく、要するに上部格子板２７と炉心支持板
２８の少なくとも一方にて支持すればよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、圧力容器貫通ハウジングを筒状のシール管で
囲み、このシール管により原子炉圧力容器に部分的な空
間を形成した状態で補修作業を行うので、原子炉圧力容
器内の炉水を全て抜くことなく、補修作業を確実且つ短
時間に行うことができ、作業員の放射線被曝量を大幅に
低減させることができる。

【００４７】また、請求項１によれば、シール管が軸方
向に複数に分割され、これらを連結自在に構成したこと
により、シール管を設置する際、分割されたシール管を
順次連結していけばよいので、設置作業効率を高めるこ
とができる。

【００４８】また、請求項１によれば、複数に分割され
たシール管が、その連結部でスライド可能に構成された
ことにより、シール管の寸法誤差を吸収するとともに、
原子炉圧力容器底部に形成された傾斜面の場所による傾
斜角度の相違にも対応でき、汎用性を向上させることが
できる。

【００４９】また、請求項１によれば、複数に分割され
たシール管の一部が、原子炉圧力容器に設置された上部
格子板および炉心支持板の少なくとも一方にて支持され
ることにより、シール部材にかかるシール管の荷重が軽
減されることとなる。その結果、シール部材が押し潰さ
れることなく、高い密封性能が維持されるとともに、シ
ール部材の耐用期間を延ばすことができる。

【００５０】請求項２によれば、シール部材にエアを供
給する供給管をシール管の軸方向に沿って配設したこと
により、シール部材による密封性能を常に高度に保持す
ることができる。

【００５１】請求項３によれば、シール管の周方向の位
置決めを行う位置決めピンを炉心支持板に植設したこと
により、シール管を設置する際、シール管が原子炉圧力
容器底部に形成された傾斜面に沿って正確に位置決めさ
れ、シール管の組付け精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修用
シール装置の一実施例におけるシール管の下部を示す断
面図。

【図２】図１のシール管が炉心支持板で支持された状態
を示す断面図。

【図３】上部格子板を含む図２の平面図。

【図４】本実施例のシール管を原子炉圧力容器内に配置
した状態を示す構成図。

【図５】沸騰水型原子炉の下部構造を示す構成図。

【図６】一般の沸騰水型原子炉の全体構成を示す構成
図。

【図７】圧力容器貫通ハウジングの補修作業前の溶接部
を示す断面図。

【符号の説明】

１５ 原子炉圧力容器 １８ 制御棒駆動機構（ＣＲＤ） ２０ ＣＲＤハウジング ２３ 中性子モニタハウジング ２５ 圧力容器貫通ハウジング ２７ 上部格子板 ２８ 炉心支持板 ３０ シール管 ３１ シール部材 ３２ 下部パイプ ３３ 上部パイプ ３５ エア供給管 ４１ 上部パイプ ４２ 下部パイプ ４４ エア供給管 ４５ 支持ピン ４６ ブラケット ４７ ブラケット ４９ 位置決めブラケット ５０ 位置決めピン

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器の底部に固定支持される
   圧力容器貫通ハウジングを囲む筒状のシール管と、この
   シール管の下端を原子炉圧力容器の底部にシールするシ
   ール部材とを備え、このシール管は軸方向に複数に分割
   した分割管構成とし、この分割管相互を軸方向にスライ
   ド可能かつ密封状態で連結自在とし、し、分割構成とし
   たシール管の炉心支持板よりも上部のシール管を支持ピ
   ンを介して炉心支持板に支持させ、このように構成した
   シール管で上記原子炉圧力容器内に空間部を形成したこ
   とを特徴とする圧力容器貫通ハウジングの補修用シール
   装置。
2. 【請求項２】 上記シール部材にエアを供給する供給管
   を上記シール管の軸方向に沿って配設したことを特徴と
   する請求項１記載の圧力容器貫通ハウジングの補修用シ
   ール装置。
3. 【請求項３】 上記炉心支持板には、上記シール管の周
   方向の位置決めを行う位置決めピンが植設されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧力容器貫通ハウジング
   の補修用シール装置。