JP3589760B2 - 原子炉炉心シュラウドの修理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉炉心シュラウド（ｎｕｃｌｅａｒ ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｒｅ ｓｈｒｏｕｄ）の修理のための方法および装置に関する。特に、本発明の方法および装置は、直交するシュラウド・プレート・セグメントを接続する水平溶接部の熱により影響を受ける領域に沿った広範な割れ（クラック）がある場合であっても、原子炉を安全に運転できるようにするために沸騰水型原子炉シュラウドを修理することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉シュラウドは、原子炉容器内に同軸状に配置され、原子炉容器を通過する冷却水の流れを分割し、燃料集合体（ｆｕｅｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）、気水分離器集合体（ｓｔｅａｍ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）および制御棒案内管（ｃｏｎｔｏｒｏｌ ｒｏｄ ｇｕｉｄｅ ｔｕｂｅ）を構造的に支持して整列する。シュラウドは、一般的に円筒状であり、通常、アーチ状の複数のスチール・プレートから形成されている。シュラウドの各水平レベルにおいて、プレートは、比較的短い垂直方向の当接している縁に沿った溶接部により接続され、それぞれの水平レベルにおいて円筒状セグメントを形成している。隣接する下方のレベルにおける同じ直径の円筒状セグメントは、炉心領域を包囲し、下方円筒状セクションを形成する水平方向の溶接部によって比較的長いアーチ状の当接する縁に沿って接続されている。リング形状の水平方向プレートが、炉心を包囲する下方円筒状セクションの頂部縁から増加した直径の上方円筒状セクションの底部縁まで半径方向外向きに延びて上部炉心グリッド（格子板）を支持するショルダーまたはリム（ｒｉｍ）として機能する。この水平方向プレートは、単一のピースとして、あるいはリングを形成するように一体に溶接した複数のアーチ状（弓形の）プレートから形成されていてよい。水平方向プレートの内側および外側周状縁は、シュラウドの全周または外周に沿って延びる水平溶接部により下方円筒状セクションおよび上方円筒状セクションに接続されている。また、内側フランジが、下方円筒状セクションの底部縁と減少した直径の円筒状ベース部分の頂部縁との間で水平に延びて炉心支持プレートを支持している。
【０００３】
使用期間が経過すると、腐食、放射線および応力の結果として溶接部の熱の影響を受ける領域においてシュラウドの割れ（ｃｒａｃｋｉｎｇ）が起こり易くなる。垂直方向の溶接部の割れは、これらの溶接部の長さがシュラウドの全長と比較すると短く、シュラウドの機能（核燃料集合体の支持および整列、ならびに原子炉冷却材の流れにチャンネル（流路）を提供すること）に悪影響を与えないので、許容できると考えられる。特に、隣接するレベル同士における垂直方向の溶接部は、シュラウドの周の回りで角度的にずらされているので、そのような溶接部の割れは、長くても、そのレベルの軸方向または垂直方向の長さ分でしか延びることができるに過ぎない。しかしながら、より長い水平方向または周方向の溶接部に沿って割れが生じる場合、割れはシュラウドの全周または全周辺部に沿って延びることがあり、それにより、プレートレベルの間での横断方向の相対的な移動および上部炉心グリッドを支持する水平方向プレートの垂直方向の偏位（ゆがみ、ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が生じ得る。更に、水平方向プレートのピースが相互に相対的に動くことができるように水平方向プレートのアーチ状ピースを接続するために用いた半径方向の溶接部に沿って割れが生じると、気水分離器集合体を配置して整列するために必要な構造的支持体が危なくなり得る。
【０００４】
より特に、シュラウドの上方円筒状セクションおよび下方円筒状セクションに水平方向プレートを接続する溶接部が破壊すると、水平方向プレートの外側縁が下向きに相当偏位し、上方円筒状セクションが沸騰水型原子炉の気水分離器集合体を適切に支持できなくなることがある。半径方向の溶接部が水平方向プレートのピースを一体に接続する場合、水平方向プレートピースを接続する半径方向の溶接部が破壊すると、気水分離器集合体がよりひどく下方に偏位することになり得る。プレートの外側縁の下向きの偏位に代わってまたはそれに加えて、炉心支持プレートより下方で生じる水平方向の割れならびに上方円筒状セクションおよび下方円筒状セクションに水平方向プレートを接続する水平方向溶接部の破壊および／または水平方向プレートのピースを接続する半径方向溶接部のいずれかの破壊の結果としての炉心支持プレートにまたがる圧力差に応じて、下方円筒状セクションが垂直方向に移動する場合、プレートの内側縁の上方への偏位が生じ得る。炉心支持プレート領域の下方において、円筒状ベース部分および／または下方円筒状セクションのセグメントを接続する溶接部に割れが生じると、割れより上方のこれらのセクションの垂直方向の動きが円筒状シュラウド・セクションの分離を助長し、シュラウドの円筒状セクションの間の割れ目を通過することにより、原子炉の冷却材が炉心領域をバイパスすることになる。
【０００５】
過剰に水平方向および／または半径方向の溶接部の割れが生じると、シュラウドを交換または修理する必要が生じる。交換には非常に多くの費用を要すること、比較的長時間のシャットダウンが必要であることおよび人が放射線を被爆する潜在的な危険があるという点から、修理は明らかに好ましい代替策である。修理方法には、典型的には、溶接部の割れにまたがって垂直方向に隣接するプレートにブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）をボルト留めすることが含まれる。この方法は、割れの長さに応じてそれぞれの割れに対して複数のブラケットを必要とし、割れ部分を修理して直交するプレート・セグメントを溶接して接続するのにはそれほど適当ではない。更に、水平方向プレートの溶接領域における割れを覆うボルト留めブラケットは、別の場所で切断する必要があり、また、所定状態で保持するために大きな締結力を必要とする。
【０００６】
アーチ状プレートの複数レベルが一体に溶接されている型の原子炉シュラウドを現場において修理する優れた方法が米国特許出願第０８／１９０７９６号（対応する日本国特許出願平成６年第３０４７２３号）に開示されている。この方法は、溶接部に沿う水平方向の割れについてシュラウドを検査し、割れを有するシュラウドの周囲で間隔を隔てて垂直方向で複数のタイ・ロッド（ｔｉｅ−ｒｏｄ、連結棒）を取り付けてシュラウドを軸方向に圧縮（押圧）し、それにより、水平方向の割れの対向する面を相互に押し付けることを含む。本発明の修理方法および装置は、上述の修理方法のタイ・ロッドと一緒に、または単独で使用でき、それにより、水平方向プレートをシュラウドの上方および下方円筒状セクションに接続する水平方向溶接部が過剰に割れている場合であっても、安全に原子炉を運転できるようにする。また、本発明の修理方法および装置を使用することにより、水平方向プレートに作用する荷重および応力は減少し、それにより、この方法がタイ・ロッドと一緒に使用されるか、または単独で使用されるかに関係なく、プレートの水平方向および／または半径方向溶接部が割れる傾向が減少する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明が解決しようとする課題は、沸騰水型原子炉シュラウドにおいて上方および下方垂直シュラウド・プレート・セクションを接続する水平方向プレートの過剰の垂直方向偏位を、シュラウドの周囲でそれぞれ角度的に隔たった複数の位置において上方垂直シュラウド・プレート・セクションと下方垂直シュラウド・プレート・セクションとの間で複数のブレース（ｂｒａｃｅ、突っ張り（補強）部材）を圧縮（押圧）状態で取り付けることによって、防止することである。
【０００８】
また、本発明が解決しようとするもう１つの課題は、シュラウドの周囲でそれぞれ角度的に隔たった複数の位置において上方垂直シュラウド・プレート・セクションと下方垂直シュラウド・プレート・セクションとの間で複数のブレースを圧縮状態で取り付けることによって、水平方向プレートのピースを接続する半径方向溶接部に割れが生じた場合に、沸騰水型原子炉の上方垂直シュラウド・プレート・セクションおよび下方垂直シュラウド・プレート・セクションを接続する水平方向プレートを安定化させることである。
【０００９】
本発明が解決しようとするもう１つの課題は、シュラウドの上方セクションと水平方向プレートまたは水平方向のプレートに配置された構造物、例えば上部炉心グリッドとの間でブレースを取り付けることである。
本発明が解決しようとするもう１つの課題は、各ブレースの下方ノッチ付き端部を上部炉心グリッドの周方向縁に、また、各ブレースの上方ノッチ付き端部をシュラウドの上方セクションの頂部フランジに配置し、シュラウドの上方セクションと下方セクションとの間で荷重を伝達することである。
本発明が解決しようとする更にもう１つの課題は、ブレースと上部炉心グリッドとの間で延在する部材の垂直方向ディメンジョンを選択的に増加させることにより、シュラウドの上方セクションの頂部フランジと上部炉心グリッドとの間で各ブレースを圧縮状態で保持することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上方および下方垂直シュラウド・プレート・セクションと水平方向シュラウド・プレートを接続する溶接部を有する種類の沸騰水型原子炉を修理する方法は、それぞれがシュラウドの周囲で角度的に離れた複数の位置において、上方垂直シュラウド・プレート・セクションと下方垂直シュラウド・プレート・セクションとの間で複数のブレースを圧縮状態で取り付けることを含む。
【００１１】
本発明のもう１つの要旨は、水平方向プレートにより接続された上方および下方円筒状シュラウド・プレート・セクションを有する沸騰水型原子炉ならびにシュラウドの周囲でそれぞれが角度的に間隔を隔てて離れた複数の箇所において上方および下方垂直シュラウド・プレート・セクション間で圧縮状態で保持された複数のブレースを有する沸騰水型原子炉シュラウド・アッセンブリ（組立体）に一般的に特徴がある。
本発明の上述および他の目的、特徴ならびに多くの利点は、添付図面を考慮した以下の説明からより良く理解されるようになるので、容易に理解されよう。尚、図面において、同じ部分（または部品）は同じ引用符号により示している。
【００１２】
【発明の実施の態様】
本発明の方法および装置を理解するために参照する要点を示すために、沸騰水型原子炉アッセンブリ１０を図１に一部切り欠き図で示している。本発明は、主として原子炉シュラウドにおける改善に関するものであって、原子炉自体に関するものではないという点から、本明細書では原子炉の運転について詳細な説明をしない。そのような運転に関しては、多くの出版物や特許文献、例えば、特に米国特許第３，６２７，６３４号（グエンサー（Ｇｕｅｎｔｈｅｒ）ら）や同第４，７８９，５２０号（モリモト（Ｍｏｒｉｍｏｔｏ）ら）などに適切な説明がなされている。
【００１３】
原子炉アッセンブリ１０は圧力容器１１を有しており、この容器の頂部は原子炉容器ヘッドまたは蓋（ｌｉｄ）１４により緊密に封止されている。原子炉炉心シュラウド１６がベッセル１２の内部に取り付けられている。気水分離器アッセンブリ（集合体）１８はシュラウド１６の頂部の水蒸気プレナム・ヘッド２０の上に取り付けられ、気水分離器の上方に水蒸気乾燥（ｓｔｅａｍ ｄｒｙｉｎｇ）アッセンブリ２２が配置されている。シュラウド１６の中に配置されている下部原子炉炉心支持プレート２４は、同じくシュラウドの中に配置されている燃料集合体２６を支えている。下部炉心グリッド（格子板）２８と上部炉心グリッド（格子板）３０はそれぞれ、燃料集合体２６の下方と上方とに位置している。
【００１４】
制御棒案納（案内）管３２は、容器１２の内部において、シュラウド１６の下側の容器底部に位置する制御棒駆動機構（図示せず）の上方の位置に配設されている。対応する制御棒３４の下端部は、その駆動機構に着脱可能に接続されており、案納管３２の中を昇降するように配されている。
【００１５】
再循環水は、１つまたはそれ以上の入口３６を介して容器１２の中に供給され、１つまたはそれ以上の出口３８から排出される。また、炉心スプレー・スパージャ（ｓｐａｒｇｅｒ）４２および供給水（ｆｅｅｄ ｗａｔｅｒ）スパージャ４４も図示されている。１つまたはそれ以上の水蒸気出口４６は、シュラウドおよび気水分離器の上の位置で容器１２の内部と外部との間を連絡している。
【００１６】
シュラウド１６は、複数のレベルから一般的に成り、それぞれのレベルは、円筒状セグメントを形成するように当接する垂直方向縁に沿って一体に溶接された複数のアーチ状（弓形）の３０４型（ＳＵＳ３０４）ステンレス・スチール・プレートを有して成る。同じ直径の隣接する円筒状セグメントは、垂直方向に配置して、連続的な周方向溶接部によって当接する水平方向の縁に沿って接続することができ、より長い円筒状ユニットまたはセクションを形成することができる。図２および図３に最もよく示されるように、シュラウド１６は、異なる直径の３つの円筒状セクションを含む。下方円筒状セクション４８は、原子炉炉心を包囲し、典型的には、連続の周方向溶接部５４によって当接する水平方向縁に沿って接続されて単一の円筒状セクションを形成する２つの円筒状セグメント５０および５２から形成されている。
【００１７】
水平方向プレート５６は、リング状構造であり、リングの内側縁６０と下方円筒状セクション４８の上方縁を接続する連続的な水平方向溶接部５８によって、下方円筒状セクション４８の上方縁に取り付けられている。水平方向プレート５６は、下方円筒状セクション４８の上方縁から半径方向外向きに延びるリム（ｒｉｍ）を形成し、上部炉心グリッド３０を支持する。このプレートの外側縁６６は、上方円筒状セクション６２の底部縁とつながり、連続的な水平方向溶接部６４によってそれに接続されている。図示した特定の上方円筒状セクション６２は、当接する垂直縁に沿って一体に溶接された単一レベルのアーチ状プレートにより形成されている。内向きに延びる環状フランジ６８が上方円筒状セクション６２の上方縁に取り付けられ、シュラウド・ヘッド（頂部）および気水分離器集合体を原子炉シュラウドに取り付けるための取付面を提供する。
【００１８】
炉心支持プレート２４は、下方円筒状セクション４８の底部縁と減少した直径の円筒状ベース・セクション７０との間で溶接された内向きに延びる水平方向フランジ６９の頂部にて中央円筒状部分４８内に配置されている。下方円筒状セクション４８およびベース７０を炉心支持フランジ６９に接続する溶接部７２および７４は、フランジ６９の反対側の水平方向面に沿って連続的に延びている。円形シュラウド支持体７６は、円筒状ベース７０の底部縁から下向きに延びる円筒状部分７８および支持体の円筒状部分から垂直方向に延びて原子炉容器壁１２に取り付けるための水平方向リング８０を有する。シュラウド支持体７６は、一般的には、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）６００を加工して作られ、３０４型ステンレス・スチールをインコネル６００に結合するのに適当な溶接金属を使用して円筒状ベース７０の底部縁に溶接されている。
【００１９】
シュラウド・レベルまたは円筒状セグメントにおけるいずれの垂直方向溶接部も、隣接する円筒状セグメントの垂直溶接部と整列していない。従って、垂直溶接部の熱の影響を受ける領域の割れはいずれも１つの円筒状セグメントを越えて延びることはできず、そのような割れは一般的には無視される。他方、水平方向溶接部５４、５８、６４、７２および７４は周方向で連続的である。従って、これらの水平方向の溶接部のいずれかにおいて熱により影響を受ける領域における割れは、最終的には、シュラウドの全周にわたって延びることが有り得る。周方向の割れは、地震および他の振動に応じてシュラウド・レベルの間の相当な相対的な動きに至ることが有り得る。また、水平方向プレート５６を下方および上方円筒状セクション（４８および６２）にそれぞれ接続する溶接部５８および６４が弱くなると、水平方向プレート５６の垂直方向における偏位または傾きの結果としてシュラウド・レベルの間の相当な相対的な垂直方向の動きに至ることが有り得る。シュラウド・レベル間の水平および／または垂直方向の動きは、シュラウド内に配置された核燃料集合体（アッセンブリ）の支持および整列ならびに原子炉を通過する冷却材の流れに悪影響を与える。
【００２０】
本発明の方法は、水平方向プレート５６を下方および上方円筒状セクション（４８および６２）と接続する水平方向溶接部（５８または６４）の熱により影響を受ける領域において割れの兆候が生じる前または後に実施できる。例えば、シュラウドの定期検査に間に水平方向割れに気付いた場合、以下に説明する方法で、シュラウドを修理できる。本発明の方法は、新しい原子炉を設置する間にその場で、あるいは既に運転可能な原子炉の場合では、原子炉のシャットダウンの間にその場でブレースを装着することを含む。ブレースの装着には、可能な場合にはいつでも原子炉の現存する構造物を使用できるが、追加の器材を必要とする場合もある。ブレースは、シュラウドの上方円筒状セクション内でシュラウドの周方向の回りで間隔を隔てて配置される。
シュラウド・アッセンブリの特徴は、ブレースを配置する、シュラウドの周囲の回りで角度的に隔てた複数の位置において、それぞれ一般的に同じである。従って、簡単のために、シュラウド・アッセンブリを単一の角度的な位置を参照して以下に説明するが、他の位置についても同様である。
【００２１】
シュラウド構造物およびブレースのアッセンブリを図４に模式的に示す。先に説明したように、シュラウド１６は、下方円筒状セクション４８および下方円筒状セクション４８の上方縁から垂直に延びて上方円筒状セクション６２の底部縁につながる水平方向プレート５６を有する。上部炉心グリッド３０は、水平方向プレート５６により周方向縁に沿って水平方向で支持され、水平方向プレート５６および下方円筒状セクション４８に下向きの力を作用させる。下方炉心支持プレート２４は、下方円筒状セクション４８の底部縁から垂直方向に延びる、内向きに延びるフランジ６９により下方円筒状セクション４８の底部縁近傍にて水平方向に支持される。水平方向プレート５６は、連続した水平方向溶接部６４により上方円筒状セクション６２と接続されている。連続した水平方向溶接部５８は水平方向プレート５６の内側縁を下方円筒状セクション４８の上方縁に接続する。連続した水平方向溶接部７２および７４は炉心支持フランジ６９の反対側の面を円筒状ベース・セクション４８および７０にそれぞれ接続する。上方のシュラウド・フランジ６８は、上方円筒状セクション６２の頂部縁から半径方向内向きに延びている。
【００２２】
ブレース８２は、上方シュラウド・フランジ６８と上部炉心グリッド３０の周方向縁との間で斜めに（対角線的に）延びている。各ブレース８２は、上方端部８４および下方端部８６を有する平坦な長尺のバー（ｂａｒ）であり、端部にはシュラウドの上方フランジ６８および上部炉心グリッド３０に対して緊密に適合する（例えば滑り嵌め、ｓｎｕｇ ｆｉｔ）するようにノッチが設けられている。上方ノッチ８８は、ブレースの長手方向軸に対して少し角度のある向きで、ブレースの上方端部８４からブレースの中央長手方向軸近傍のある点に向かって延びる垂直方向当接面９０を有する。また、ノッチ８８は、垂直方向当接面９０の下方端部から垂直方向に延び、ブレースの外側長手方向縁９４を越えて延びて水平方向リップ９６を形成する水平方向当接面９２を有する。垂直および水平方向当接面（９０および９２）がフランジ６８の垂直および水平縁（９８および１００）に当接することにより、ブレース８２の長手方向軸は、上部炉心グリッド３０の周方向縁に向かって内向きに傾斜する。下方ノッチ１０２は、上部炉心グリッド３０の厚さにわたる長さでブレースの長手方向軸に対して傾斜した向きで垂直方向当接面１０４を有する。下方ノッチ１０２の垂直方向当接面１０４は、ブレースの下方縁８６から、ブレースの長手方向縁１０８から延びる水平方向当接面１０６まで、ブレースの長手方向軸に対してある角度で延びる。ブレース８２の下方縁８６ならびに上方および下方水平当接面（９２および１０６）は平行であり、頂部フランジ６８と水平方向プレート５６の内側縁６０に隣接するそのプレートの頂部面１０９との間でブレース８２をプロップ状態（ｐｒｏｐｐｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）（もたれかけて支えた状態）で保持するのに適当となるような空間的構造になっている。ブレースの下方縁８６は、水平方向プレート５６の内側縁６０の近位部分で水平方向プレート５６の頂部表面１０９に当接し、他方、下方水平方向当接面１０６は上部炉心グリッド３０の周方向縁に当接する。
【００２３】
ブレース８２の装着は、上部炉心グリッド３０とシュラウドの上方円筒状セクション６２との間の空間内にそれぞれのブレースを垂直に下げ入れることを含む。ブレースの上方および下方端部（８４および８６）を上方フランジ６８および上部炉心グリッド３０に向けてそれぞれ反対方向に押し付け、上方フランジの下側または底部縁、水平方向プレートの頂部面およびグリッドの周方向縁の間でブレース８２をくさび止め状態にする。装着すべき必要なブレース数は、特定の用途において予想される垂直方向の力により変化する。しかしながら、一般的には、修理する特定の沸騰水型原子炉に応じて約４〜約１５のブレースが必要であろう。
【００２４】
シュラウド・フランジ６８と内側縁６０に隣接する水平方向プレートの頂部面１０９および／または内側縁６０に隣接する頂部面１０９上に配置される構造物、例えば上部炉心グリッド３０との間でブレース８２を圧縮（または押圧）状態で配置することにより、有効荷重パス（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｐａｔｈ）が下方円筒状セクション４８から上向きにブレース８２を経由して直接的にシュラウド・フランジ６８に行くようにシフト（変化）し、それによって、潜在的に柔軟である水平プレート５６をバイパスしてシュラウド構造の剛性を増す。特に、上方円筒状セクション６２を介して水平方向プレートの外側縁６６に隣接する水平方向プレートの頂部面に一般的に加えられる軸方向の圧縮荷重は、ブレース８２の長手方向軸に沿って向きを変えられ、直接または上部炉心グリッド３０を介して内側縁６０の近傍にてプレートの頂部面に荷重されることになる。同様に、炉心支持プレート２４の両側の圧力差により生じる下方円筒状セクション４８の上向き垂直方向の動きは、内側縁６０の近傍でプレートの頂部面を押し付けるブレース８２の存在により抗され、それにより、水平方向プレートの溶接部の更なる割れまたは下方円筒状セクション４８の下の水平方向溶接部における割れの開口をもたらし得る、外側縁６６に対する内側縁６０の上向き垂直方向の動きが防止される。
【００２５】
沸騰水型原子炉の雰囲気において圧縮荷重に耐えるのに適当ないずれの材料からブレース８２を作ってもよく、例えばシュラウドの主たる垂直セクションを製作するために使用している３０４型のステンレス・スチールを使用できる。更に、ブレースは、座屈（ｂｕｃｋｌｉｎｇ）に抗して所望の軸方向補強を提供するいずれの適当な断面構造を有してもよく、例えば正方形または矩形断面の平坦なバー（ｂａｒ）であっても、円形断面を有するロッド（ｒｏｄ）であってもよい。
【００２６】
図５および図６に本発明のシュラウドおよびブレース・アッセンブリの変更例を示すが、変更されたブレース１１０は、垂直方向脚部分１１４および交差部材（ｃｒｏｓｓ−ｍｅｍｂｅｒ）１１６を有するＴ字形状メインボディ１１２、締結ネジ１２０により交差部材１１６から吊り下がる移動可能ジョー（ｊａｗ）１１８および交差部材および垂直脚部分を通過して延びるジャッキ・ボルト（ｊａｃｋｉｎｇ ｂｏｌｔ、持ち上げボルト）１２２を有する。垂直脚部分１１４は、交差部材１１６の中央部から底部縁１２４まで下向きに垂れ下がり、底部縁１２４にはノッチが設けられて、脚部分の長手軸に平行な垂直方向当接面１２６およびそれに垂直な水平方向当接面１２８が規定されている。垂直脚部分１１４の湾曲内側面１３０は、横断方向でトラフ（ｔｒｏｕｇｈ）状リセス（凹部、ｒｅｃｅｓｓ）を規定し、これは、垂直脚部分１１４と上方円筒状セクション６２の内側表面に沿って水平方向に走る下方の炉心スパージャー（ｓｐａｒｇｅｒ）４２との間で隙間（クリアランス、ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を提供する。
【００２７】
垂直脚部分１１４の底部端の水平方向当接面１２８に平行であり、また、シュラウド・フランジ６８の底部縁と上部炉心グリッド３０の頂部との間の距離にほぼ等しい垂直方向距離で水平方向当接面１２８から離れた水平方向上方面１３２を、交差部材１１６は有する。楔形状止め（ｗｅｄｇｅ−ｓｈａｐｅｄ ｓｔｏｐ）１３４が交差部材水平方向面１３２の上に配置され、止めの内側面は、上方シュラウド・フランジ６８に係合する垂直方向当接面１３６を規定するように向き決めされている。交差部材１１６の底面は、交差部材１１６の長さに沿って横断方向に延びる半円筒状のキャビティまたはチャンネル１３８を規定し、上方の炉心スパージャー４２の一部分が適合する、例えば嵌まるような寸法になっている。
【００２８】
移動可能ジョー１１８は、交差部材１１６の横断方向両端を通り、移動可能ジョー１１８にネジ係合する締結ネジ１２０により交差部材１１６の下方に吊り下げられている。移動可能ジョー１１８は、上方の炉心スパージャー４２の下方部分に係合するように、交差部材キャビティ１３８に対向して移動可能ジョー１１８の長さに沿って横断方向で延びる半円筒状キャビティまたはチャンネル１４０を規定する。ジャッキ・ボルト１２２は、交差部材１１６および垂直脚部分１１４を通過して垂直に延び、垂直脚部分１１４の底部付近でネジ係合して水平当接面１２８から突出する。
【００２９】
ブレース１１０は、通常、シュラウド・フランジ６８と上部炉心グリッド３０との間でブレース１１０を配置できるように、ジャッキ・ボルト１２２および締結ネジ１２０を緩めた状態で供給される。垂直脚部分１１４の底部縁１２４を下方の炉心スパージャー４２と上部炉心グリッド３０との間で傾けた状態で最初に挿入し、ブレース１１０を回転して垂直状態として対向する半円筒状キャビティ１３８および１４０を上方の炉心スパージャー４２の対向する側面上に配置し、楔形状止め１３４がシュラウド・フランジ６８の内側垂直面に当接する状態とする。次に、締結ネジ１２０を締めて、移動可能ジョー１１８を垂直上向きに上方の炉心スパージャー４２に対して引き上げ、それにより、上方の炉心スパージャーの回りでブレース１１０を締結する。ジャッキ・ボルト１２２を上部炉心グリッド３０に対して選択的に締結して、シュラウド・フランジ６８と上部炉心グリッド３０との間の嵌合の適合性を促進して、ブレース１１０を介する荷重の効率的な伝達を確保する。
【００３０】
図５および図６に示すブレースは、垂直当接面１２６を規定する、上部炉心グリッド３０の厚さの一部分のみに沿って延びる底部縁１２４を有するが、底部縁１２４は、破線（２点鎖線）１２４’で示すように、内側縁６０の近傍で水平方向プレート５６の頂部面１０９上に配置された上部炉心グリッド・プレート１４４の頂部面１４２に当接するように垂直に延びてよく、特に、グリッド・プレート１４４の上の上部炉心グリッド構造物３０が軸方向荷重を伝達できる構造要素でない場合にそうである。上部炉心グリッド・プレート１４４に向かって延びる脚部分１１４に代えて、またはそれに加えて、底部縁１２４は図５において破線１２４”にて示すように上部炉心グリッド３０に形成した開口部を通過して延びる構造であってもよい。図６を参照すると、半径方向溶接部は破線１４６にて示され、図示するような半径方向溶接部により接続された複数のアーチ状ピースから形成された水平方向プレートの場合に本発明の方法および装置を使用する場合、水平方向プレートを形成する溶接されたピース間の相対的な垂直方向の動きは、水平方向プレートのピースを接続する半径方向溶接部に沿って割れが発生している場合であっても、防止される。
【００３１】
上述のことから、本発明の方法に基づいてブレースを装着することは、沸騰型原子炉のシュラウドの上方および下方円筒状セクションを接続する水平方向プレートから垂直方向荷重を除去するように作用し、種々の運転条件および偶発的な荷重条件の下で水平方向プレートがゆがむ（偏位する）のを防止し、シュラウドの円筒状セクションの水平方向溶接部に沿った割れ目を介して原子炉の炉心領域の周囲で冷却材が流れるのを防止する。更に、水平方向プレートの回りで荷重を別に誘導すること（ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）により、本発明の方法および装置は、水平方向割れが生じる前または後において、シュラウドの上方および下方円筒状セクションを接続する水平方向プレート溶接部に作用する応力を減らし、従って、水平方向プレートの溶接部が受ける応力を大きく減らすことによってこれらの溶接部の更なる割れを継続して防止する。本発明の方法および装置は、水平方向プレートの剛性および／または偏位に関係なく、シュラウドの水平方向プレートの溶接部に関連するいずれの程度の割れにも適用でき、提供される増加した剛性によってシュラウドの水平方向プレートに直接関連する溶接部の現存する割れの成長傾向を抑制し、振動および周期的な荷重、メイン・スチーム・ラインの破壊および循環ラインの破壊ならびに地震の場合の荷重を含むあらゆる荷重に適当である。本発明の方法および装置は、現存するシュラウドに対して溶接または切断もしくはドリル加工することなく装着できる永久的な修理または変更であり、現存する原子炉（反応器）を修正することなく容易に装着および取り外しができる。更に、この修理は、炉心シュラウド内の緊急炉心スプレーノズル性能に影響を与えない。
【００３２】
隣接する垂直プレート・セクションの間で水平方向変化部分（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を有する円筒状沸騰水型原子炉を参照して本発明の装置および方法を説明してきたが、いずれの断面構造を有するシュラウドも本発明に基づいて修理または補強できることが考えられよう。従って、本発明の垂直シュラウド・プレート・セクションは、図示するような円筒状、円錐台形状、断面が多角形または楕円形であるものであってよく、または原子炉炉心を包囲して種々の原子炉要素を支持するのに適当ないずれの他の幾何学的構造であってもよい。
【００３３】
従って、本発明のブレースは、シュラウドの内側または外側周状面の周囲で角度的に隔てられた位置にて、上方および下方シュラウド・セクションが支持する既に存在する構造物またはその場で装着された構造物に取り付けることができる。このブレースは、単独で使用できるが、図３において破線１４８にて示すように、上方円筒状セクション６２とシュラウド支持体７６との間でシュラウドの周囲で角度的に隔てられた複数の位置にて垂直方向に取り付けられた複数のタイ・ロッドと共に使用する場合に、特に有利である。図示したタイ・ロッドは、単に例示的なものであり、本発明のブレースは、シュラウドを軸方向に圧縮するように力を加える（張力を加えられる）のに適当ないずれのタイ・ロッドと共に使用してもよい。そのようなタイ・ロッドには、米国特許出願第０８／１９０，７９６号（１９９４年２月２日出願、米国特許第５，４０２，５７０号、対応する日本国特許出願平成６年第３０４７２３号）ならびに米国特許出願０８／３２９，４０９および同０８／３５８，０８５号（１９９４年１０月２７日出願および１２月１５日出願ならびにこれらの対応する日本国特許出願平成７年第２８０３８１号）に記載されており、これらに開示された内容、特にタイ・ロッドに関する技術的事項は、上記引用により本願明細書の実質的開示内容を構成する。
【００３４】
本発明に基づいて沸騰水型原子炉シュラウドの修理のための新規かつ改善された方法および装置の好ましい態様について説明してきたが、説明した技術的事項によって、当業者には他の修正、バリエーションおよび変更も暗示されていると考えられる。従って、そのような修正、バリエーションおよび変更も、特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内に含まれるものと理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の方法により修理するのに適当である種類の原子炉の例である、沸騰水型原子炉の部分切除斜視図である。
【図２】図２は、図１の原子炉の簡素化断面図である。
【図３】図３は、原子炉シュラウドの一部分の長手方向断面の詳細を示す図である。
【図４】図４は、本発明に従って修理された原子炉シュラウドの一部分の長手方向断面の詳細を示す図である。
【図５】図５は、変更したブレースを使用して修理された原子炉シュラウドの一部分の破断した長手方向断面の詳細を示す側面図である。
【図６】図５の変更したブレースの正面図である。
【符号の説明】
１０…沸騰水型原子炉アッセンブリ、１１…圧力容器、１２…ベッセル、
１４…原子炉容器ヘッド、１６…シュラウド、１８…気水分離器アッセンブリ、
１９…上部炉心グリッド、２０…水蒸気プレナム・ヘッド、
２２…水蒸気乾燥アッセンブリ、２４…炉心支持体プレート、
２６…燃料集合体、３０…上部炉心グリッド、３２…制御棒案納管、
３４…制御棒、３６…入口、３８…出口、４２…炉心スパージャ、
４４…供給水スパージャ、４８…下方（または中央）円筒状セクション、
５０，５２…円筒状セグメント、
５４，５８，６４，７２，７４…水平方向溶接部、５６…水平方向プレート、
６０…内側縁、６２…上方円筒状セクション、６８…環状フランジ、
６９…水平方向フランジ、７０…円筒状ベース・セクション、
７６…円形シュラウド支持体、８２…ブレース、８４…上方端部、
８６…下方端部、８８…上方フランジ、
９０，１０４，１２６，１３６…垂直方向当接面、
９２，１０６，１２８…水平方向当接面、９６…水平方向リップ、９８…垂直縁、
１００…水平縁、１０２…上方ノッチ、１０８…長手方向縁、１０９…頂部面、
１１０…ブレース、１１２…Ｔ字形状メインボディ、１１４…垂直方向脚部分、
１１６…交差部材、１１８…移動可能ジョー、１２０…締結ネジ、
１２４，１２４′，１２４″…底部縁、１３０…湾曲内側縁、
１３２…交差部材水平方向面、１３４…楔形状止め、
１３８，１４０…半円筒状キャビティ、１４４…炉心グリッド・プレート、
１４６…半径方向溶接部。

Claims (16)

1. 上部炉心グリッド構造物のような構造物を支持する水平リムを形成する、上方および下方垂直シュラウド・プレート・セクションを接続する水平方向シュラウド・プレートを有する原子炉炉心シュラウドを修理する方法であって、
   （ａ）シュラウドの周囲で角度的に間隔を隔てた複数の位置のそれぞれにおいて、水平方向シュラウド・プレートを介して上方垂直シュラウド・プレート・セクションの部位と下方垂直シュラウド・プレート・セクションの上方縁との間で複数のブレースを圧縮状態で取り付ける工程
   を含んで成る方法。
2. 工程（ａ）は、
   （ｂ）上方シュラウド・プレート・セクションが有するフランジと上部炉心グリッド構造物との間に各ブレースを挿入する工程
   を含む請求項１記載の方法。
3. 工程（ｂ）は、
   （ｃ）上部炉心グリッド構造物の外側周状縁に各ブレースの下方ノッチ付き端部を配置する工程、および
   （ｄ）フランジの底部縁に各ブレースの上方ノッチ付き端部を配置する工程
   を含む請求項２記載の方法。
4. （ｅ）上部炉心グリッド構造物から離れるようにフランジを押し付ける工程を更に含んで成る請求項３記載の方法。
5. 工程（ｅ）は、
   （ｆ）ブレースを通過して垂直方向でネジ係合して、上部炉心グリッド構造物を押す下方端部を有するジャッキ・ボルトを締結する工程
   を含む請求項４記載の方法。
6. （ｇ）周方向チューブ状炉心スプレー・スパージャーの周囲でブレースの上方端部を締結する工程
   を更に含んで成る請求項１記載の方法。
7. （ｈ）シュラウドの周囲で角度的に間隔を隔てた複数の位置のそれぞれにおいて、シュラウドの頂部および底部に隣接するシュラウドの部位に複数のタイ・ロッドを取り付ける工程、ならびに
   （ｉ）それぞれのタイ・ロッドに沿ってシュラウドの頂部に隣接する部位をシュラウドの底部に隣接する部位に向かって押し付ける工程
   を更に含んで成る請求項１記載の方法。
8. 上方および下方垂直シュラウド・プレート・セクションを接続して水平方向リムを形成する水平方向シュラウド・プレートを有する沸騰水型原子炉シュラウド、ならびに
   シュラウドの周囲で角度的に間隔を隔てた複数の位置のそれぞれにおいて、水平方向シュラウド・プレートを介して上方垂直シュラウド・プレート・セクションの部位と下方垂直シュラウド・プレート・セクションの上方縁との間で圧縮状態で保持される複数のブレース
   を含んで成る沸騰水型原子炉シュラウド・アッセンブリ。
9. 水平方向リムに載置されている上部炉心グリッド構造物を更に有して成る請求項８記載のアッセンブリ。
10. 上方垂直シュラウド・プレート・セクションは、横断方向フランジを含み、各ブレースは、横断方向フランジと上部炉心グリッド構造物との間に取り付けられる請求項９記載のアッセンブリ。
11. 各ブレースは、内側ノッチを有する下方端部および外側ノッチを有する上方端部を有し、各ブレースの下方ノッチ付き端部は、上部炉心グリッド構造物の外側周状縁に対して配置され、各ブレースの上方ノッチ付き端部は、横断方向フランジに対して配置される請求項１０記載のアッセンブリ。
12. 上方垂直シュラウド・プレート・セクション内に配置された周方向のチューブ状炉心スプレー・スパージャーを更に有して成り、各ブレースは、周方向のチューブ状炉心スプレー・スパージャーの周囲でブレースの上方端部を締結する構造のクランプを有する請求項１１記載のアッセンブリ。
13. クランプは、締結ネジにより接続され、チューブ状炉心スプレー・スパージャーを受容するアーチ状面を規定する対の向かい合うジョーを含む請求項１２記載のアッセンブリ。
14. 各ブレースは、横断方向フランジを押して上部炉心グリッド構造物から離れるように操作できるジャッキ・アッセンブリを含む請求項１０記載のアッセンブリ。
15. ジャッキ・アッセンブリは、ブレースを通過して垂直方向にネジ係合し、上部炉心グリッド構造物を押す下方端部を有するジャッキ・ボルトを含む請求項１４記載のアッセンブリ。
16. シュラウドの周囲で角度的に間隔を隔てた複数の位置のそれぞれにおいて、シュラウドの頂部および底部に隣接してシュラウドの部位に取り付けた複数のタイ・ロッドを更に有して成る請求項８記載のアッセンブリ。

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