JP4109440B2 - ジェットポンプ滑り継手シール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一般的に原子炉に関し、より具体的には、沸騰水型原子炉用のジェットポンプ滑り継手のシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）は、一般的にほぼ円筒形状を有し、両端で、例えば底部ヘッド及び着脱可能な上部ヘッドにより、閉じられる。上部ガイドは、一般的にＲＰＶ内部の炉心プレートの上方に間隔を置いて配置される。炉心シュラウド、つまりシュラウドは、一般的に炉心を囲んで、シュラウド支持構造により支持される。具体的には、シュラウドは、ほぼ円筒形状を有し、炉心プレート及び上部ガイドの両方を囲む。円筒形状の原子炉圧力容器と円筒形状のシュラウドの間にはスペースすなわち環状空間が設けられる。
【０００３】
ＢＷＲでは、シュラウド環状空間の内側に設置される中空管状のジェットポンプが、要求される原子炉炉心の水の流れを供給する。入口ミキサとして知られる、ジェットポンプの上部は、側方に設置されて、重力が作用することによる楔により拘束ブラケット内の２つの対向する固定接合部に対して支持される。拘束ブラケットは、隣接するジェットポンプ昇水管に取り付けることにより入口ミキサを支持する。ディフューザとして知られているジェットポンプの下方部分は、滑り継手により入口ミキサに結合される。ジェットポンプ入口ミキサとジェットポンプのディフューザカラーの間の滑り継手は、約０．０１５インチ（０．３８mm）直径の作動間隙を有し、この間隙が、ジェットポンプの上部及び下部部分間の相対的な軸方向の熱膨張による変位を吸収するが、ポンプの内側の送給圧力により流れが漏れるのを許す。
【０００４】
過剰な漏れ流は、滑り継手内に揺動運動を生じさせる可能性があり、それがジェットポンプ組立体中の有害な励振の発生源となる。滑り継手の漏れ量は、単一ループ運転、炉心流れの増大、またはジェットポンプの不要残留物付着のために増大する可能性がある。拘束ブラケットは、滑り継手の上方の隆起部における２つの止めねじ及び入口ミキサ楔により得られる三点接触により、入口ミキサを横方向に支持する。発電設備の運転の間に、止めねじ間隙が生じる可能性がある。時には、入口ミキサが、止めねじから離れた位置に定置しているような場合があり、またある場合には、ミキサ楔と拘束パッドの間に摩耗が起こる。どちらの場合にも、三点接触が失われるので、振動が発生する可能性が著しく増大する。止めねじ間隙は、シュラウド及び圧力容器の熱及び圧力による変位の差並びにシュラウド支持プレートの回転により影響される。止めねじ間隙に影響を与えるのに加えて、シュラウド及び圧力容器の熱及び圧力による変位は、滑り継手内の横方向の力のような振動の抑制には効果がある、ジェットポンプ組立体中の位置合わせ相互作用荷重を減少させる可能性がある。配管及び支持体にかかる結果として増大した振動レベル並びに対応する振動荷重は、ジェットポンプ構成要素を摩耗及び疲労により劣化させる可能性がある。
【０００５】
高レベルの流れに起因する振動（ＦＩＶ）が、漏れ量が増大した幾つかの異常な運転状態時に、一部のジェットポンプ設計では起こり得る。新しいプラント設計の場合には、複数の円周方向の溝を含むラビリンスシールを、滑り継手の接合部において入口ミキサの出口端部に追加することが可能である。しかしながら、かかる変更は、運転中のプラントにおいては実施できない可能性がある。
【特許文献１】
特開平８−２７１６７３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
高レベルＦＩＶを排除するために、滑り継手からの漏洩量を減少させるジェットポンプ組立体を提供するのが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の１つの実施形態において、沸騰水型原子炉圧力容器内のジェットポンプ滑り継手用のシール装置が提供される。シール装置は、分割シールリングとその内周部で分割シールリングに係合するセグメントに分かれたダイアフラムばねとを含む。
【０００８】
ダイアフラムばねは、外周部の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数のラッチ組立体を含み、各ラッチ組立体は、ディフューザ案内突耳に係合できる形状になっている。シールリング係合部が、ダイアフラムばねから垂下し、かつ内周部の周りに延びる。シール係合部は、シールリングに係合できる形状になっている。支持部が、ダイアフラムばねから垂下し、かつ外周部の周りに延びる。複数のスロットが、内周部からダイアフラムばねの支持部まで延びる。スロットは、内周部の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。
【０００９】
各ラッチ組立体は、ダイアフラムばねの支持部の対応するラッチボルト開口を通して延びるラッチボルトを含む。各ラッチボルトは、頭部とラッチボルト頭部の周囲に間隔を置いて配置された複数のラチェット歯を含む。ロックばねが、ダイアフラムリングに結合される。ロックばねは、ラッチボルトに隣接して設置されて、ラッチボルト頭部のラチェット歯に係合できる形状になっている。ラッチ組立体は、ねじが切られたラッチボルト開口を有するラッチアームをさらに含む。ラッチボルトが、ラッチボルト開口を通して延びかつそれに螺合する。ラッチアームは、ディフューザ案内突耳を受け入れる寸法に作られたスロットを含む。
【００１０】
シール装置が、ばねのスロットをディフューザ案内突耳の各々に係合させた状態で、分割リングシール及びダイアフラムばねをディフューザの端部上に設置することによって滑り継手上に取り付けられる。各ラッチ組立体のラッチボルトは、ラッチアームが所定の位置に揺動して対応する案内突耳に係合するように、締め付けられる。入口ミキサは、分割リングシール及びダイアフラムばねを貫通してディフューザ中に取り付けられて、滑り継手を形成する。ラッチボルトは、さらに締め付けられて、ラッチアームスロットを案内突耳に対して捕捉させ、シールリングをダイアフラムばねのシール係合部と係合させる。ラッチボルトは、固定ボルト頭部のラチェット歯に係合するロックばねにより所定の位置にロックされる。
【００１１】
上述のシール装置は、滑り継手における入口ミキサとディフューザの間の漏洩流れを制限して、揺動運動を防止し、高レベルの流れに起因する振動を排除する。その上に、滑り継手開口内のシールの楔作用は、揺動運動に対する剛性抵抗を与える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、沸騰水型原子炉用の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）２０の一部を破断した、概略部分断面図である。ＲＰＶ２０は、ほぼ円筒形状を有し、１端で底部ヘッドにより、またその他端で着脱自在の上部ヘッド（図示せず）により閉じられている。上部ガイド（図示せず）が、ＲＰＶ２０内部の炉心プレート２２の上方に間隔を置いて配置される。シュラウド２４は、炉心プレート２２を囲み、シュラウド支持構造２６により支持される。環状空間２８が、シュラウド２４とＲＰＶ２０の側壁３０の間に形成される。
【００１３】
入口ノズル３２が、ＲＰＶ２０の側壁３０を貫通して延び、ジェットポンプ組立体３４に結合される。ジェットポンプ組立体３４は、ノズル３２を通して延びる熱スリーブ３６、下部エルボ（図１に一部のみ見える）及び昇水管３８を含む。昇水管３８は、シュラウド２４とＲＰＶ側壁３０の間にかつそれらにほぼ平行に延びる。昇水管ブレース４０が、昇水管３８をＲＰＶ２０の内部に安定させる。
【００１４】
ジェットポンプ組立体３４はまた、遷移組立体４４により昇水管３８に接続された入口ミキサ４２を含む。入口ミキサ４２は、滑り継手４８により対応するディフューザ４６に結合される。各ディフューザ４６は、滑り継手４８の位置においてディフューザ４６の周りに等しい間隔を置いて配置された４つの案内突耳５０を含む。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に従って取り付けられたシール組立体５２を備えるジェットポンプ３４の上面断面図である。図３は、ジェットポンプ３４及びシール組立体５２の正面断面図である。図１及び図２を参照すれば、シール装置５２は、分割シールリング５４とその内周部５８において分割シールリング５４に係合するセグメントに分けられたダイアフラムばね５６とを含む。
【００１６】
図２，３に示されているように、ダイアフラムばね５６は、第１面６０及び第２面６２を有し、かつ外周部６６の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数（図２の例では４つ）のラッチ組立体６４を含み、各ラッチ組立体６４は、ディフューザ案内突耳５０に係合できる形状になっている。図３に示されているように、シールリング係合部６８が、内周部５８の周りにおいて、ダイアフラムばね５６の第２面６２から垂下して延びる。シール係合部６８は、シールリング５４に係合できる形状になっている。支持部７０が、外周部６６の周りにおいて、ダイアフラムばね５６の第２面６２から垂下して延びる。複数のスロット７２が、内周部５８からダイアフラムばね５６の支持部７０まで延びる。スロット７２は、内周部５８の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。
【００１７】
各ラッチ組立体６４は、ダイアフラムばね５６の第１面６０に結合されたほぼＬ字形のラッチブロック７４とラッチボルト７６を含む。開口７８が、上部ラッチブロック７４を貫通して設けられている。ラッチボルト７６は、開口７８を通して延びて、ダイアフラムばね５６の支持部７０の対応するラッチボルト開口８０を通して延びる。図２、図３に示すように、各ラッチボルト７６は、頭部８２とラッチボルト頭部８２の周囲に間隔を置いて配置された複数のラチェット歯８４を含む。ロックばね８６が、開口７８に隣接する上部ラッチブロック７４に結合される。保持スタブ８８が、ロックばね８６の一側から延びる。保持スタブ８８は、ラチェット歯８４に係合する寸法に作られラッチボルト７６を所定の位置にロックし、ラッチボルト７６が弛むのを防止する。上部ラッチブロック７４はまた、ロックばね８６に隣接して設置された弛め開口９０を含む。弛め開口９０は、ロックばね８６を移動させて保持スタブ８８をラチェット歯８４から係合を外してラッチボルト７６を弛めることを可能にする、弛め工具（図示せず）を受け入れる寸法に作られる。
【００１８】
また図４を参照すれば、ラッチ組立体６４は、ラッチボルト７６に結合されたラッチアーム９２をさらに含む。ラッチアーム９２は、ディフューザ案内突耳５０を受け入れる寸法に作られたスロット９４を含む。スロット９４は、案内突耳５０の下側傾斜面を受けることができるようにスロット９４の内部に斜面１０１が形成されている。ラッチアーム９２は、スロット９４の両側に第１係合フィンガ９６及び第２係合フィンガ９８を含む。第２係合フィンガ９８は矩形形状を有しているが、第１係合フィンガ９６には傾斜する端部１００を有することにより、案内突耳５０が第１係合フィンガ９６の外面１０６に接触することによる第１係合フィンガ９６との干渉なしに、ラッチアーム９２が開位置１０２から閉位置すなわち係合位置１０４に旋回することが可能になる。ねじが切られたラッチボルト開口１０８が、ラッチアーム９２を貫通して延びる。ラッチボルト７６は、開口１０８を通して延びかつそれに螺合する。ボルト保持カラー１１０が、ラッチボルト７６に取り付けられて、ダイアフラムばね５６の支持部７０のラッチボルト開口８０内にラッチボルト７６を保持する。
【００１９】
シール装置５２は、ばねスロット７２を各ディフューザ案内突耳５０に係合させた状態で、分割シールリング５４及びダイアフラムばね５６をディフューザ４６の端部１１２上に設置することによって滑り継手４８上に取り付けられる。各ラッチ組立体６４のラッチボルト７６は、ラッチアーム９２を所定の位置に旋回させて対応する案内突耳５０に係合するようにして、締め付けられる。入口ミキサ４２は、分割リングシール５４及びダイアフラム５６を貫通してディフューザ４６中に取り付けられ、滑り継手４８を形成する。ラッチボルト７６は、さらに締め付けられて、ラッチアームスロット９４を案内突耳５０に対して捕捉させ、ダイアフラムばね５６のシール係合部６８をシールリング５４と係合させる。ダイアフラムばね５６の弾性撓みが、原子炉の運転中における差熱による構成部品寸法の小さな変化を吸収しながら、リングシール５４上のシール力を維持する。ラッチボルト７６は、固定ボルト頭部８２のラチェット歯８４に係合するロックばね８６により所定の位置にロックされる。
【００２０】
上述のシール装置５２は、滑り継手４８における入口ミキサ４２とディフューザ４６の間の漏洩流れを制限して、揺動運動を防止し、高レベルの流れに起因する振動を排除する。その上に、滑り継手開口内のシール５４の楔作用は、揺動運動に対する剛性抵抗を与える。
【００２１】
本発明を、様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変形形態で実施可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の、一部を破断した概略部分断面図。
【図２】 本発明の実施形態により取り付けられたシール組立体を備える、図１に示すジェットポンプの上面断面図。
【図３】 図２に示すジェットポンプ及びシール組立体の正面断面図。
【図４】 ラッチアームが非係合及び係合位置にある状態での、図２に示すシール組立体のラッチアームの底面断面図。
【符号の説明】
２０ 原子炉圧力容器
２２ 炉心プレート
２４ シュラウド
２６ シュラウド支持構造
２８ 環状空間
３０ 原子炉圧力容器の側壁
３２ 入口ノズル
３４ ジェットポンプ組立体
３８ 昇水管
４２ 入口ミキサ
４４ 遷移組立体
４６ ジェットポンプディフューザ
４８ ジェットポンプ滑り継手
５０ 案内突耳

Claims (14)

1. 沸騰水型原子炉圧力容器内のジェットポンプ滑り継手用のシール装置（５２）であって、前記ジェットポンプ（３４）は、ジェットポンプ入口ミキサ（４２）及び滑り継手（４８）により接続されたジェットポンプデフューザ（４６）を含み、前記ディフューザは、該ディフューザの周りに円周方向に間隔を置いて配置されこのデフューザに固定された複数の案内突耳（５０）を含み、
   前記シール装置（５２）は、
   非係合時に複数のセグメントに分割可能で、係合時にリング状に組み合わせられてシール機能を果たす分割シールリング（５４）と、
   第１側面と第２側面（６０，６２）と、リング状の外周部（６６）と、この外周部から半径方向に伸びるセグメント分割された複数のばね片と、隣り合う前記ばね片間に設けられた複数の第１スロット（７２）とを含む内周部（５８）とを有するダイアフラムばね（５６）と、
   前記複数の案内突耳（５０）の選択されたいずれかと係合可能となるように、前記外周部（６６）の周りに円周方向に間隔を置いて配置され各々前記外周部（６６）に固定された複数のラッチ組立体（６４）であって、前記ダイアフラムばね（５６）が、前記内周部（５８）において前記分割シールリング（５４）に係合するように構成された複数のラッチ組立体（６４）とを含み、
   前記ラッチ組立体（６４）の各々は、前記ディフューザ案内突耳（５０）に係合する形状を有すると共に、前記ラッチ組立体（６４）は、任意の移動位置でこのラッチ組立体（６４）をラッチするラッチ機構（８４，８６）と、前記突耳（５０）に噛み合って前記デフューザに固着させる第２スロット（９４）を有するラッチアーム（９２）、とを具備することを特徴とするシール装置（５２）。
2. 前記ダイアフラムばね（５６）は、
   前記内周部（５８）の周りにおいて、前記第２側面（６２）から垂下して延び、前記分割シールリング（５４）と係合する形状を有するシールリング係合部（６８）と、
   前記外周部（６６）の周りにおいて、前記第２側面（６２）から垂下して延び、前記複数のラッチ組立体（６４）が結合される支持部（７０）と、
   をさらに含み、
   前記第１スロット（７２）の各々は、前記内周部（５８）から前記支持部（７０）まで延びると共に、且つ前記内周部（５８）の周りに円周方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のシール装置（５２）。
3. 各前記ラッチ組立体（６４）はラッチボルト（７６）を含み、また前記ダイアフラムばね（５６）は複数の第１のラッチボルト開口（７８）を含み、各前記ラッチボルト（７６）は、対応する第１のラッチボルト開口（７８）を通して延びることを特徴とする、請求項１に記載のシール装置（５２）。
4. 前記ラッチボルト（７６）は、頭部とこの頭部の周囲に間隔を置いて配置された複数のラチェット歯（８４）を含むことを特徴とする、請求項３に記載のシール装置（５２）。
5. 前記ダイアフラムばね（５６）は、前記第１側面（６０）に結合され、前記ラッチボルト（７６）の前記ラチェット歯（８４）に係合するロックばね（８６）とを更に有することを特徴とする、請求項２に記載のシール装置（５２）。
6. 前記ラッチ組立体（６４）の前記ラッチアーム（９２）は、ねじが切られた第２のラッチボルト開口（１０８）を含み、前記ラッチボルト（７６）は、前記第２のラッチボルト開口（１０８）を通して延びかつそれに螺合し、
   前記ラッチアーム（９２）が、前記ディフューザの前記案内突耳（５０）と係合する形状を有することを特徴とする、請求項３に記載のシール装置（５２）。
7. 前記第２スロット（９４）は、前記ディフューザ案内突耳（５０）を受け入れる寸法を有することを特徴とする、請求項６に記載のシール装置（５２）。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載のシール装置（５２）と、入口ミキサ（４２）と、滑り継手によりこの入口ミキサ（４２）に結合されたディフューザ（４６）とを有する沸騰水型原子炉用のジェットポンプ（３４）。
9. ジェットポンプ入口ミキサ（４２）とこのジェットポンプ入口ミキサ（４２）に滑り継手（４８）により接続されたジェットポンプデフューザ（４６）とを有してなるジェットポンプ（３４）において、前記滑り継手（４８）を修理する方法であって、
   該ディフューザ（４６）の第１端部（１１２）の周りに円周方向に間隔を置いて、かつ、前記デフューザの長手方向に伸びる形状を有する複数の案内突耳（５０）を前もって配置固定する段階と、
   非係合時に複数のセグメントに分割可能で、係合時にリング状に組み合わせられてシール機能を果たす分割シールリング（５４）と、第１側面と第２側面（６０，６２））と、リング状の外周部（６６）と、この外周部から半径方向に伸びてセグメント分割された複数のばね片と、隣り合う前記ばね片間に設けられた複数の第１スロット（７２）とを含む内周部（５８）とを有するダイアフラムばね（５６）と、前記外周部（６６）の周りに円周方向に間隔を置いて配置され、各々が前記ディフューザ案内突耳（５０）に係合する形状を有する複数のラッチ組立体（６４）とを具備するシール装置（５２）を、前記滑り継手（４８）に結合する段階、
   とを具備することを特徴とするジェットポンプ滑り継手の修理方法。
10. 前記ダイアフラムばね（５６）は、前記内周部（５８）の周りにおいて前記第２側面（６２）から垂下して延び、前記分割シールリング（５４）と係合する形状を有するシールリング係合部（６８）と、前記外周部（６６）の周りにおいて前記第２側面（６２）から垂下して延び、前記複数のラッチ組立体（６４）が結合される支持部（７０）とを有し、
    前記スロット（７２）の各々は、前記内周部（５８）から前記支持部（７０）まで延び、且つ前記内周部（５８）の周りに円周方向に間隔を置いて配置されており、
    前記シール装置（５２）を前記滑り継手（４８）に結合する前記段階は、
    前記分割シールリング（５４）を前記ディフューザ（４６）の前記第１端部（１１２）上に設置する段階と、
    前記ダイアフラムばね（５６）を、該ばねの前記スロット（９４）を前記ディフューザ案内突耳（５０）の各々に係合させた状態で、前記ディフューザの第１端部（１１２）上に設置する段階と、を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記ラッチ組立体（６４）の各々はラッチボルト（７６）を含み、また前記ダイアフラムばね（５６）は複数のねじが切られた第１のラッチボルト開口（７８）を含み、また前記ラッチボルト（７６）の各々は、頭部とこの頭部の周囲に間隔を置いて配置された複数のラチェット歯（８４）とを含み、対応する第１のラッチボルト開口（７８）を通して延びることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ラッチ組立体（６４）は、ラッチアーム（９２）をさらに含み、ラッチアーム（９２）は、ねじが切られた第２のラッチボルト開口（１０８）を含み、前記ラッチボルト（７６）は、前記第２のラッチボルト開口（１０８）を通して延びかつそれに螺合し、
    前記シール装置（５２）を前記滑り継手（４８）に結合する前記段階は、
    前記ラッチアーム（９２）が、所定の位置に揺動して対応する案内突耳（５０）に係合するように、各ラッチ組立体（６４）のラッチボルト（７６）を締め付ける段階と、
    前記入口ミキサ（４２）を、前記分割リングシール（５４）とダイアフラムばね（５６）とを貫通させてディフューザ（４６）中に取り付けて、前記滑り継手（４８）を形成する段階と、
    前記ラッチボルト（７６）をさらに締め付けて、前記ラッチアームの前記スロット（９４）を前記案内突耳（５０）に対して捕捉させ、前記シールリング（５４）を前記ダイアフラムばね（５６）の前記シールリング係合部（６８）と係合させる段階と、
    前記ラッチボルト（７６）をロックする段階と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求１１に記載の方法。
13. 前記ダイアフラムばね（５６）は、該ダイアフラムばね（５６）の前記第１側面（６０）に結合されたロックばね（８６）をさらに含み、該ロックばね（８６）は、前記ラッチボルト（７６）の前記ラチェット歯（８４）に係合できる形状になっており、
    前記ラッチボルト（７６）をロックする前記段階は、前記ラッチボルトの前記頭部の前記ラチェット歯（８４）を前記ロックばね（８６）と係合させる段階を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記シール装置（５２）を前記滑り継手（４８）に結合する前記段階に先立って、前記入口ミキサ（４２）を前記ディフューザ（４６）から取り外す段階をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。

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