JP3854291B2 - 吸い込み区域のスクリーニング用保護スクリーン - Google Patents

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Description

本発明は、請求項１のプレアンブルによる吸い込み区域及びそれに連結された吸い込みダクトのスクリーニング用保護スクリーンに関する。
原子力発電所内の原子炉は、コンクリート及び鋼鉄製の安全容器、いわゆる原子炉格納容器で囲まれている。さらに、原子炉には、故障又は事故が発生した場合に炉心を冷却するために非常冷却システム（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｃｏｒｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ非常用炉心冷却システム、ＥＣＣと呼ばれる）が設けられている。そのような場合には、安全容器の最下部にあるいわゆる水溜から非常冷却ポンプで吸い込みダクトを介して水を吸い込み、炉心内を循環させる。
非常冷却システムの設計のシナリオでは、事故で発生した断熱材の残がい及びコンクリートのかたまりが水溜に落ち込み、また流れ落ちる水と一緒に水溜に押し流されると想定されている。残がいが非常冷却システムの動作能力を損なわないように、下記で保護スクリーンと呼称する特別なスクリーン要素を、非常冷却ポンプに通じる吸い込みダクトの流入口開口の前に設ける。これら保護スクリーンの役目は、事故の結果生ずる残がいを近づけないことと同時に十分な通過水量を確保することである。この点に関して、残がいによる圧力降下が許容限界値を超えないことを確保しなければならない。
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）を備える原子力発電所で使用される周知の保護スクリーンは、主に、小さなスクリーン表面のみを有し、繊維性の残がいで汚染された場合には許容値を超える圧力降下を生ずる、平らな格子セグメントとして形成される。波状の孔あき金属板はより大きな有効スクリーン面積を提供する。しかし、圧力負荷のもとで変形が起き、それゆえにそのような保護スクリーン要素の大きさが制限される。ＥＰ ０ ８１８ ２２７Ａ１に、筒状の吸い込みスクリーンについての記載があり、その筒状スクリーンは、非常に大きな有効スクリーン面積を有することが認められるが、吸い込みダクトの吸い込み部開口の直接環境が、筒状の吸い込みスクリーンを使うには適していないように構成されているので、ＰＷＲ型原子力発電所の水溜領域では、まれにしか使用できない。適切なスクリーン面積を備える保護スクリーンを取り付けるための吸い込み区域は、主に吸い込みダクトの流入口開口の前に設けられる。ＰＷＲ型原子力発電所の水溜領域は、スペース上の理由で平均して比較的浅い。
本発明の目的は、その有効スクリーン面積が外部寸法によって決まる面積よりも実質的に大きく、例えば数倍大きく、ＰＷＲ型原子力発電所の水溜領域の吸い込み区域及びそれに連結された吸い込みダクトのスクリーニングを行うために使用できる、保護スクリーンを利用可能にすることである。
この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の保護スクリーンによって達成される。吸い込み領域及びそれに連結された吸い込みダクト、特に原子力発電所の非常冷却システムの吸い込み領域及び吸い込みダクトのスクリーニングを行うための、本発明による保護スクリーンは、吸い込み側及び流出側を有する少なくとも１つのスクリーン壁要素を含む。スクリーン壁要素は１つ又は複数の矩形（又は四角形）のモジュール式カセット・ユニットでできており、各カセット・ユニットは、吸い込み側に向かって開いている吸い込みポケットを複数個含み、スクリーン・ポケットは、流出側に連結されているか又は流出側に向かって開いている流出隙間で取り囲まれている。
カセット・ユニットは、一列に、例えばスクリーン壁要素を所望の寸法に組み立てるために同じ方向に配置できることが好ましい。
スクリーン・ポケットはそれぞれ、その４面を流出隙間で取り囲まれていることが好ましい。
好ましい実施例では、カセット・ユニットは、壁及び／又は中間壁の間に、互いに離れた壁及び／又は中間壁と、曲がった孔のあいた壁セグメント、特に基本的にＵ字形の、曲がった孔のあいた壁セグメントを含む。複数のＵ字形に曲がった壁部分は、細長い曲がりくねった部分に有利に形成することができる。カセット・ユニットの壁及び／又は中間壁は、二重壁及び／又は流出隙間として形成することが好ましい。吸い込みポケットは、０．１メートルを超える、特に０．２メートルを超える深さを有することが好ましい。
好ましい実施例では、カセット・ユニットの壁及び／又は中間壁は、例えばボルト又はピンのような連結要素で互いに締め付けられている。２つの壁及び／又は中間壁間の間隔及び／又は二重壁の両側の間隔は、スペーサ要素で決まることが好ましい。
別の好ましい実施例では、壁及び／又は中間壁及び／又はＵ字形に曲がった壁セグメントは、孔あきの、好ましくは打抜きの金属板から製造する。
本発明による保護スクリーンは、相対的に面積が広く、比較的浅いスクリーン壁要素を、カセット・ユニットで組み立てることができるという利点を有する。つまり、スクリーン壁要素の長さ及び幅は、広い範囲で選択することができ、一方、厚さは一般的に、長さ及び／又は幅に比較して非常に小さい。さらに、複数のスクリーン壁要素をより大きな保護スクリーン及び／又は複雑な形の保護スクリーンに組み立てることができる。したがって、本発明による保護スクリーンは、異なった寸法の吸い込み区域をスクリーニングしなければならず、利用可能な高さが制限されている、ＰＷＲ型原子力発電所の水溜領域内の吸い込み区域及びそれに連結される吸い込みダクトのスクリーニングに特に適している。
本発明による保護スクリーンは、不十分なスクリーン面積を備える保護スクリーンをより大きなスクリーン面積を有する保護スクリーンに取り替えを計画している、或いは取り替えなければならない既存の発電所での更新に特に適している。スクリーン表面のポケット様の設計により、５つの方向に流れ出ることができる貫通流を可能にすることが特に有利である。本発明による保護スクリーンは、一般に平らなスクリーン表面からなり対応する外部寸法を備える保護スクリーンの５〜２０倍の有効スクリーン面積を有する。有効スクリーン面積がより大きいので、スクリーン区域を覆う残がいや物質及び水の貫通速度が、実質的に低い通過流抵抗をもたらし、そのため、保護スクリーンの両側の圧力降下が、これに対応して小さくなる。
本発明による保護スクリーンのさらなる利点は、カセット・ユニットから組み立てたスクリーン壁要素の圧力負荷性である。応力の下に保持されている、カセット・ユニットの壁及び中間壁とＵ字形に曲がった壁セグメントの周辺部とが、補強肋材の格子状ネットワークを形成し、それによりカセット・ユニットは高度の形状安定性を有し、例えば対応する寸法の波形金属板より高い圧力をかけることができる。
さらなる好ましい実施例は、従属請求項及び図面に示されている。
以下、本発明を、実施例及び図面を参照して、より詳しく説明する。
図１は、冷却水用の吸い込み位置、特に原子力発電所の、特にＰＷＲ型発電所の水溜領域の吸い込み位置の一実施例の断面図を示す。この実施例では、本発明による保護スクリーン１が、吸い込み区域３の上に配置され、区域３は吸い込みダクト５によりポンプに連結されている（図１に図示せず）。ポンプによって生成された吸い込み流７は、吸い込み区域３を出て、吸い込み区域内に配置された吸い込みダクト５の流入口開口６に入る。吸い込み区域３は、上部は保護スクリーン１で、その他の方向は、例えばコンクリートで構成できる壁４で画定されている。保護スクリーン１は、吸い込み区域３を上部からスクリーニングし、冷却水によって運ばれてくる、例えば断熱材の欠片などの残がいや邪魔になる断片が吸い込み区域３及び吸い込みライン５に入り込めないようにする。支持要素１ａが、吸い込み区域３の上側部分に設けられており、その上に保護スクリーン１が配置され、支持要素は、例えば山形鋼、Ｔ形鋼又はＨ形鋼などの鋼鉄の形鋼で構成することができる。
この実施例では、保護スクリーン１及び吸い込み区域３は、水面８の下側に配置されており、水面８は安全容器（図１に図示せず）の水溜領域を覆っている。この実施例では保護用の屋根９が保護スクリーン１の上に、それから間隔を置いて設けられている。保護用の屋根は、保護スクリーンを機械的な破損から保護するために、保護スクリーンを横方向にはみ出した部分まで保護している。さらに、残がい用の格子（rake）９ａが、保護スクリーン１の側面への流入口領域内で、保護用の屋根９と壁４の間に設けられ、大きな残がいが入らないようにしている。
図２に、斜視図で示す、本発明による保護スクリーンのスクリーン壁要素を備える吸い込み位置のさらなる実施例を示す。スクリーン壁要素２は、横方向１方向に１列に配置された４つの矩形のモジューラ型カセット・ユニット１１．１−１１．４から組み立てられる。所望の寸法のスクリーン壁要素を組み立てるために、カセット・ユニットの配置及び個数を変えることができるのは当然である。カセット・ユニット１１．１−１１．４のレイアウトは、以下に詳しく説明する。スクリーン壁要素２は、吸い込み側１２、及びこの斜視図では見えないが流出側を有する。スクリーン壁要素２は、吸い込み区域３の上に配置され、吸い込み区域３は一方の側面がスクリーン壁要素２により、他の側面が、例えばコンクリート板にすることができる壁要素４によって形成される。原子力発電所の安全容器のベース・プレート或いは安全容器の又はその中の別の構造部分を有効に利用して壁要素４とすることもできる。この実施例では２本の並列の梁及び／又はスペーサ要素１ａが壁要素４上に配置され、その上にスクリーン壁要素２がしっかりと固定される。この梁要素又はスペーサ要素は、例えばＨ字形の形鋼として実施することができ、同時に、吸い込み区域３の側面方向の境界にもなっている。
図２で、吸い込み区域３は、残りの２方向で開いているように示され、したがって吸い込み位置の構造をよりよく理解することができる。吸い込み区域３の構造を完成させるためには、開口側を壁要素で塞ぎ、さらに吸い込みダクトの流入口開口が図示の領域外にある場合には、その長さを対応して延ばさなければならない。
好ましい実施例では、吸い込み区画の複数の境界面がスクリーン壁要素で覆われている。このようにして、例えば、建築の環境に見合った吸い込み本体又はスクリーン本体を形成することができる。
図３は、図２に示す実施例のカセット・ユニットの斜視図である。カセット・ユニット１１は吸い込み側１２及び流出側１３を有し、外部壁１４．１、１４．２と、必要に応じて１つ又は複数の中間壁１５．１、１５．２とを含み、前記外部壁と中間壁は互いに隔たるように配置されている。さらに、カセット・ユニット１１は、吸い込みポケット１７．１、１７．２を形成するために、それぞれ外部壁１４．１、１４．２と中間壁１５．１、１５．２との間に曲がった孔のあいた壁セグメント１６．１、１６．２を含む。曲がった壁セグメントは、例えばＵ字形、Ｖ字形、又は同様の形状とすることができる。一列に配置された壁セグメント１６．１、１６．２は、細長い波形の部品として、有利に形成される。壁１４．１、１４．２及び／また中間壁１５．１、１５．２及び／又は曲がった壁セグメント（１６、１６．１、１６．２）は孔あき金属板から製造することが望ましい。穿孔した孔は、一般的に１から１０ｍｍの範囲に、好ましくは２から５ｍｍの間にある。吸い込みポケット１７．１、１７．２は、０．１ｍを超え、特に０．２ｍをこえる深さを有することが好ましい。この実施例では、壁１４．１、１４．２及び／又は中間壁１５．１、１５．２は、連結要素１８．１、１８．２により連結され、一緒に締め付けられる。
図４は、図３に示すカセット・ユニットの実施例の拡大斜視図である。この変形形態では、カセット・ユニット１１の壁及び／又は中間壁は、孔があけられ、二重壁１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”、１５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”として形成される。二重壁は、流出隙間２１、２１．１、２１．２を形成するように、吸い込み側に向かって閉じており、流出側に向って開いていることが好ましい。二重壁になっているので、吸い込みポケット１７は、少なくとも２つの側面で、２１、２１．１、２１．２と称する流出隙間に囲まれ、吸い込みポケットから出て二重壁に流れ込んだ水は、その流出隙間を通して流れ出すことができる。
図５ａは、本発明の別の変形形態による吸い込みポケットの断面図であり、２つの吸い込みポケットが互いに並んでいる。この変形形態では、壁及び中間壁も同様に二重壁１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”、１５．１'、１５．１”として実施される。二重壁はそれぞれ、例えば孔のあいた間隔をおいた２枚の壁部分で形成され、その壁部分は、二重壁が吸い込み側に向かって閉じているが、流出側に向かって開くように設計されている。それぞれ、Ｕ字形の、孔があいた曲がった壁セグメント１６．１、１６．２が二重壁１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”、１５．１'、１５．１”の間に配置され、二重壁とともに吸い込みポケット１７．１、１７．２を形成している。この構成では、二重壁は横方向の流出隙間２１、２１．１、２１．２として働き、横方向の貫通流がその流出隙間を通って吸い込みポケットから流れ出すことができる。参照番号２５は、吸い込み側の流入方向を示し、参照番号２６は流出方向を示す。吸い込みポケットから出るさらなる貫通流は、Ｕ字形の、孔があいた曲がった壁セグメント１６．１、１６．２を通って流れる。二重壁１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”、１５．１'、１５．１”及び／又はその壁部品は、連結要素１８．１、１８．２で連結され、互いに締め付けられる。連結要素１８．１、１８．２は、例えばねじ、ねじを切ったボルト又はピンとして形成することができる。二重壁内の壁部品の相互間隔は、例えばスペーサ要素２４、２４．１、２４．２によって固定することができ、二重壁間の距離は、Ｕ字形の、孔があいた曲がった壁セグメント１６．１、１６．２によって決まる。
図５ｂは、図５ａに示す変形形態による吸い込みポケット列の長手方向断面図である。１列の、Ｕ字形の孔のあいた曲がった壁セグメントが成形された細長い曲がりくねった部材１６に形成される。この部品は、例えば孔あき金属板から、曲げ操作によって有利に製造することができる。曲がりくねった部品１６内で、流出隙間２２、２２．１が、吸い込み側に向かって閉じており流出側に向かって開いている、Ｕ字形の曲がった壁セグメントの間に形成される。参照番号２５は、吸い込み側の流入方向を示し、参照番号２６は、流出方向を示す。Ｕ字形の曲がった壁セグメントが、壁又は二重壁１５．１と共に吸い込みポケット１７．１、１７．２、１７．ｎを形成する。
図５ａ及び５ｂに示す変形形態による吸い込みポケットは、その４側面を流出隙間２２、２２．１、２２．２、２２、２２．１で囲まれていることが利点である。さらに、吸い込みポケットのベースを通って吸い込まれた貫通流は直接、流出側へ流れ出ることができる、つまり吸い込みポケットからの貫通流の流出が、余計な抵抗をもたずにそのあらゆる側面で生じる。図５ｃは、このような吸い込みポケット１７を貫通流の流出方向２６、２６．１、２６．２、２６．３、２６．４を流れ方向のマーク付きで示した斜視図である。
周知の平面形保護スクリーンと比べて、本発明による保護スクリーンは、同じ長さ及び幅に対して実質的に大きな有効スクリーン面積を有する。したがって吸い込み表面を覆う残がい及び物質は、実質的により低い通過流抵抗をもたらし、これに対応して本発明のこの保護スクリーンの両側で発生する圧力降下が少なくなる。本発明による保護スクリーンのさらなる利点は、比較的高い形状安定性及び圧力による負荷を受容する能力、並びに取付け及び取替えを容易にする頑丈な構造である。
本発明による保護スクリーンを備える吸い込み位置の一実施例の断面図である。 本発明による保護スクリーンのスクリーン壁要素を備える吸い込み位置のさらなる実施例の斜視図である。 図２に示す実施例のカセット・ユニットの斜視図である。 図３に示すカセット・ユニットの変形例の拡大断面図である。 更なる変形例による、隣接して配設された２つの吸い込みポケットの断面図である。 図５ａに示す変形例による吸い込みポケットの列の長手方向断面図である。 図５ａ及び図５ｂに示す変形例による吸い込みポケットの、貫通流の流出方向付きの斜視図である。
符号の説明
１ 保護スクリーン
２ スクリーン壁要素
３ 吸い込み区域
４ 壁
５ 吸い込みダクト
６ 流入口開口
７ 吸い込み流
８ 水面
９ 保護屋根
１１、１１．１、１１．４ カセット・ユニット
１２ 吸い込み側
１３ 流出側
１４．１、１４．２ 外壁
１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”、１５．１'、１５．１” 二重壁
１５．１、１５．２、１５．２'、１５．２” 中間壁
１６、１６．１、１６．２ 孔のあいた壁要素
１７、１７．１、１７．２、１７．ｎ 吸い込みポケット
１８．１、１８．２ 連結要素
２１、２１．１、２１．２、２２、２２．１ 流出隙間
２４、２４．１、２４．２ スペーサ要素

Claims (8)

  1. 原子力発電所の非常冷却システムにおいて、吸い込み区域（３）及びそれに連結された吸い込みダクト（５）のスクリーニングを行うための保護スクリーン（１）が、吸い込み側（１２）と流出側（１３）を有する、少なくとも１つのスクリーン壁要素（２）を含み、前記スクリーン壁要素（２）が、１つ又は複数の四角のカセット・ユニット（１１、１１．１−１１．４）で組み立てられ、前記各カセット・ユニットが、前記吸い込み側（１２）に向かって開いた複数のスクリーン・ポケット（１７、１７．１、１７．２）を形成するために、互いに離れた壁（１４．１、１４．２、１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”）及び／又は中間壁（１５．１、１５．２、１５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”）と、前記壁及び／又は前記中間壁の間に置かれた、曲がった孔のあいた壁セグメント（１６、１６．１、１６．２）、特に、実質的にＵ字形の、曲がった孔のあいた壁セグメントとをそれぞれ含み、前記スクリーン・ポケットが、流出側（１３）に連結されているか、又は、流出側（１３）に向かって開いている流出隙間（２１、２１．１、２１．２、２２）に囲まれ、前記壁（１４．１、１４．２、１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”）及び／又は前記中間壁（１５．１、１５．２、１５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”）及び／又は前記曲がった孔のあいた壁セグメント（１６、１６．１、１６．２）が孔のあいたシートメタルで作られていることを特徴とする保護スクリーン。
  2. 前記スクリーン壁要素（２）を所望の寸法に形成するために、前記カセット・ユニット（１１、１１．１−１１．４）を列をなして配置することができる、請求項１に記載の保護スクリーン。
  3. 前記スクリーン・ポケット（１７、１７．１、１７．２）が４側面を流出隙間（２１、２１．１、２１．２、２２、２２．１）で囲まれている、請求項１又は２に記載の保護スクリーン。
  4. 前記スクリーンポケット（１７、１７．１、１７．２）の深さが、０．１ｍを超える、請求項１から３までのいずれか一項に記載の保護スクリーン。
  5. 前記カセット・ユニット（１１、１１．１−１１．４）の前記壁（１４．１、１４．２、１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”）及び／又は前記中間壁（１５．１、１５．２、１５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”）が、二重壁及び／又は流出隙間（２１．１、２１、２１．２、２２）として形成される、請求項１から４までのいずれか一項に記載の保護スクリーン。
  6. 前記二重壁（１４．１'、１４．１”、１４．２”、 １５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”）の間の空間がスペーサ要素（２４、２４．１、２４．２）によって決められる、請求項５に記載の保護スクリーン。
  7. 前記壁（１４．１、１４．２、１４．１’、１４．１”、１４．２'、１４．２”）及び／又は中間壁（１５．１、１５．２、１５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”）が、連結要素（１８．１、１８．２）で固定される、請求項１から６までのいずれか一項に記載の保護スクリーン。
  8. 二つの壁（１４．１、１４．２、１４．１'、１４．１”、１４．２'、１４．２”）及び／又は中間壁（１５．１、１５．２、１５．１'、１５．１”、１５．２'、１５．２”）の間の空間がスペーサ要素（２４、２４．１、２４．２）によって決められる、請求項１から７までのいずれか一項に記載の保護スクリーン。
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