JP4119494B2 - 組立構成部材の相対移動を防止するばね係止機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は定常運転または振動発生運転の影響のもとで互いに相対的に移動しない組立構成部材を有する原子炉の設計に関し、特に、原子炉の運転中組立構成部材の相対回転または相対変位を防止する機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、従来の沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器１０と、この圧力容器内にそれとの間に環状域（すなわち降水環状域）を設けるように同心的に配置された炉心シュラウド１８とを有する。炉心シュラウド１８は核燃料炉心（図示せず）を囲むステンレス鋼製シリンダである。炉心は複数の燃料束集合体からなる。各配列の燃料束集合体は頂部がトップガイド（図示せず）によりそして底部が炉心板２１（図１にはその一部分を示す）により支持されている。原子炉の運転中、水は降水環状域を下降し次いで炉心を上方に通流するように連続的に再循環される。この流れは降水環状域内に配置した多数のジェットポンプにより発生しそして原子炉圧力容器の外側の再循環ポンプにより駆動される。
【０００３】
炉心シュラウド１８は、シュラウド頭部２８を支持するシュラウド頭部フランジ１８ａと、上端がシュラウド頭部フランジ１８ａに溶接された円筒形上側シュラウド壁１８ｂと、上側シュラウド壁１８ｂの下端に溶接された環状トップガイド支持リング１８ｃと、直列に溶接された３つの壁部１８ｄ、１８ｅ，１８ｆからなりそして壁部１８ｄの上端がトップガイド支持リング１８ｃに溶接されている円筒形中央シュラウド壁と、中央シュラウド壁部１８ｆの下端と下側シュラウド壁１８ｈの上端とに溶接された環状炉心板支持リング１８ｇとからなる。シュラウド全体は、下側シュラウド壁１８ｈの底に溶接したシュラウド支持体５０と、環状シュラウド支持板５２とにより支持されており、シュラウド支持板５２はその内径においてシュラウド支持体５０にそしてその外径において原子炉圧力容器１０に溶接されている。炉心板２１は炉心板支持リング１８ｇにボルト止めされかつ支持されている。
【０００４】
地震の場合、地面の運動が、シュラウド支持板５２の上方の複数の高さに配置されたシュラウド諸部の原子炉圧力容器に対する横たわみに変換されると考えられる。このようなたわみは通常、シュラウドとその溶接部とにかかる許容可能な低応力により制限される。しかし、シュラウド溶接部が応力腐食割れにより破損した場合、炉心と制御棒構成部材の不整合と損傷が生ずるおそれがあり、これは制御棒挿入と安全停止に悪影響を及ぼす。
【０００５】
シュラウド周囲シーム溶接の熱影響部における応力腐食割れはシュラウド１８の構造的健全性を低減する。なお、シュラウド１８は炉心トップガイドとシュラウド頭部２８を垂直方向と水平方向に支持する。特に、シュラウドの割れは冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）による危険を高める。ＬＯＣＡ中、原子炉圧力容器からの冷却材喪失は、シュラウド頭部上の圧力損失と、シュラウド内すなわちシュラウド頭部下の圧力上昇とを引起こす。その結果、シュラウド頭部と、シュラウド頭部をボルト止めしたシュラウド上部とにかかる押上げ力が増加する。もし炉心シュラウドの周囲溶接部に完全な割れが生ずれば、ＬＯＣＡ中に発生する押上げ力によりシュラウドは割れ域に沿って分離し、原子炉冷却材の望ましくない漏れを引起こす。
【０００６】
前述の問題に対する一解決策は、原子炉にシュラウド拘束手段と炉心板拘束手段を設けて改造することである。新規設計によれば、これらの拘束手段は組立構成部材で構成される。原子炉運転中、これらの構成部材は常に定常荷重と、流れにより誘起される振動とを受け、これらは相接する構成部材の過大摩耗、ひいては組立構成部材の分離を引起こすおそれがある。従って、原子炉構成部材を相対移動に対して拘束することが必要である。
【０００７】
原子炉内の組立構成部材の相対移動を防止する先行技術は幾つかの欠点を有する。一つの技術は組立構成部材の仮付け溶接である。しかし、仮付け溶接は水中で遠隔制御のもとで行わなければならないもので、仮付け溶接された締結具は再使用できない。他の技術はクリンピングであり、この場合も構成部材は再使用できなくなる。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、組立構成部材を拘束して相対移動を防ぐために利用し得る係止機構である。本発明の好適実施例によれば、このような係止機構は、割れを起こしたシュラウドを垂直方向および横方向たわみに対して拘束する装置に、かつまた、炉心板とそれに着座した燃料集合体とを炉心シュラウドに対する横たわみに対して拘束する装置に組込まれる。しかし、本係止機構は一般に、２つの組立構成部材を堅固に合体しなければならない場合に適用される。
【０００９】
代表的な場合、３〜８個のシュラウド拘束組立体が、好ましくは、シュラウド周囲に沿ってほぼ相等しい角度間隔で配設されかつジェットポンプ組立体相互間に設置される。各シュラウド拘束組立体には本発明による対応する複数の係止機構を組込む。また、各炉心板くさび組立体に本発明による一つの係止機構を組込む。一種の係止機構は、ナットとボルトのような組立てられた構成部材の回転と緩みの防止に用いられる。他種の係止機構は、振動または定常荷重により生ずる組立構成部材の相対変位と、このような変位の結果生ずる構成部材の加速摩擦または緩みとの防止に十分な予荷重がかかるように、遊びが介在する組立構成部材間に設置される。
【００１０】
シュラウド拘束組立体は、シュラウド頭部にかかる押上げ圧力による周囲溶接部またはその熱影響部の割れに沿うシュラウドの分離を制限する。本改修方法は、複数本（例えば４本）の連結棒を降水環状域内にそれぞれの方位角位置において配置することを包含し、各連結棒は一端がシュラウド支持板に係留される。原子炉は、元来のシュラウド支持体設計に基づいて、シュラウド支持板またはそれに溶接された複数の既存ガセット板に孔を形成することにより改造され得る。次いで、各連結棒の下端が、対応孔との結合手段によりシュラウド支持板に係留される。上側連結棒支持体はシュラウドの上縁上に係止され、トップガイドと、シュラウド頭部を保持するボルトとによりシュラウドに作用する押上げ力に対抗する。上側支持体を支承するために、切欠きが、連結棒の位置と整合する位置においてシュラウド頭部のシュラウド頭部リングに形成される。代替的に、切欠きはシュラウドフランジに形成される。対応方位角位置の各切欠きは上側支持ブラケット用の空間となる。連結棒の上端はねじ付き引張ナットにより上側支持ブラケット組立体に結合される。
【００１１】
上側支持ブラケット組立体にはフック手段が組込まれ、シュラウドフランジに着座する。引張ナットを連結棒のねじ付き上部に締付けることによりフック手段に引張力をかける。ナットは、連結棒に対して下降するにつれ、上側支持ブラケット組立体に引張力をかけ、従ってフック手段はシュラウドフランジをシュラウド支持板に対して不動の垂直方向位置に保持する。連結棒はシュラウド支持板に係留される。引張ナットは振動により回転しないように本発明によるばね係止機構より係止される。
【００１２】
加えて、上側および下側安定化装置が各連結棒組立体に連結され、シュラウドを原子炉圧力容器に対する横たわみに対して拘束する。上側安定化装置は上側支持ブラケット組立体に装着され、下側安定化装置は連結棒組立体と一体に設けられる。好ましくは、上側安定化装置はトップガイド支持リングの高さ近くに設置され、下側安定化装置は炉心板支持リングの高さ近くに設置される。
【００１３】
各上側安定化装置はシュラウドと原子炉圧力容器との間に弾性的に押込まれた二重片持「叉骨」ばねである。このばねは、原子炉圧力容器に対するシュラウドの横たわみに抗する半径方向内向き力を作用させる。加えて、二重片持叉骨ばね装着は降水環状域の変動幅に順応する。各上側安定化ばねはジャッキボルトの締付けにより適所に滑動自在に押込まれる。所望予荷重が生じた時、ジャッキボルトは振動により回転しないように本発明による１対のばねラッチにより係止される。
【００１４】
各下側安定化ばねは、下側接触スペーサを介してシュラウドを炉心板の箇所で原子炉圧力容器に対して横方向に支持する。この下側ばね組立体は制御された予荷重がかかるように設置され、この予荷重は下側接触スペーサの接触パッドを組立準備測定に合うように機械加工することにより得られる。下側接触スペーサは本発明によるばね係止機構により連結棒の下端に連結される。ばね係止機構は下側接触スペーサと連結棒との間に設置されて接触スペーサの上昇を防止する。この上昇が起こると、接触スペーサはそれが組立て位置で占めるべき間隙から離脱するおそれがある。この機構は、組立構成部材の振動による摩擦とその結果生ずる摩耗の防止に十分な予荷重がかかるように設置される。
【００１５】
中央支持体を連結棒の中央部に装着し得る。中央支持体は、組立て時に、半径方向干渉により圧力容器に対して予荷重をかけられ、この予荷重は連結棒を曲げるのに十分な荷重である。これは連結棒の中間支持に役立ち、従って連結棒の振動による破損に対する抵抗性を高める。中央支持体はまた、シュラウド周囲溶接部が完全に破損した場合、シュラウド中央シェルに対する横運動制止部として役立つ。連結棒に対する中央支持体の垂直方向変位は、不正位置による支持機能の低下を引起こしそして連結棒と容器壁との間の角度空間内に緩みを発生させるおそれがある。従って、本発明によるばね係止機構を用いて垂直方向変位を阻止する。このばね係止機構も、組立構成部材の振動による摩擦とその結果生ずる摩耗の防止に十分な予荷重がかかるように設置される。
【００１６】
最後に、炉心板くさび組立体が炉心板をシュラウドに対する横たわみに対して拘束する。複数（例えば４つ）の炉心板くさび組立体が炉心板の円形外周縁とシュラウドの円筒壁との間の周方向間隙にそれぞれの方位角位置において配置される。これらの炉心板くさび組立体は適所に押込まれて炉心板とシュラウドとの間の間隔を保ち、これにより燃料集合体の整合を維持する。炉心板くさび組立体はさらに、横方向シュラウド拘束手段がシュラウドと接触する複数の箇所において荷重を核燃料炉心から炉心シュラウドへ伝達するように作用する。
【００１７】
各炉心板くさび組立体には、炉心板くさびと炉心板くさびクリップが含まれ、くさびボルトの回転に応じて互いに滑る。炉心板くさびとくさびクリップが互いに滑るにつれ、１対の平行接触表面間の距離が増加し、結局両接触表面がそれぞれシュラウド壁と炉心板の外縁とに当接する。次いで、くさびボルトを所望予荷重が得られるまでさらに締付ける。この時点で、くさびボルトは、炉心板くさびに対してさらに回転しないように、本発明による１対のばねラッチの係合により固定される。
【００１８】
すなわち、本発明によるラッチは、組立てた原子炉構成部材の相対変位または相対回転の防止に用い得るものである。ラッチは全て、ばねにより荷重をかけられる係止装置であり、予荷重がかかるように係止キーを係合スロット付き部材にはめ込むことによりそれらの相対運動を確実に防止する。ラッチは再使用できかつ交換が容易である。さらに、簡単な工具を用いラッチを圧縮して係止部を外すだけで組立てと分解が行われる。ラッチをボルトの回り止めに用いる場合、ラッチを圧縮する工具はボルトを回す工具の一部分である。
【００１９】
【実施例の記載】
図１を参照するに、本発明を包含するシュラウド拘束連結棒組立体が、円形断面を有する連結棒５４を含んでいる。連結棒５４の下端は下側ばね５６のばねアーム５６ａの端に形成したねじ穴に締付けられている。連結棒５４はばねアーム５６ａの端からトップガイド支持リング１８ｃの外周面に隣接する位置まで延在する。連結棒５４の上端はねじ部を有する。
【００２０】
下側ばね５６は、シュラウド支持板５２に取付けたガセット板５８に係留されている。このガセットはある原子炉では元の構造の一部であるが、そうでない場合は、改修の一部として適所にボルト止めされる。下側ばね５６はスロット付き端部を有し、この端部はガセット板５８にまたがりそしてクレビスフック５６ｃを形成している。このクレビスは、ガセット板５８に形成した孔に挿通したクレビスピン６０の対向端の下に掛かっている。スロット付き端部とガセット板５８との係合は、シュラウドの地震運動の作用のもとで、下側ばね５６の整合を保つ。なお上記作用の方向はばねの半径方向に対して斜めになり得る。
【００２１】
連結棒５４の上端は、シュラウドの上縁から垂下する上側支持組立体により支持されている。１対の切欠きまたはスロットがシュラウド頭部２８のシュラウド頭部リング２８ａに機械加工により形成される。両切欠きは、シュラウド頭部２８がシュラウドフランジ１８ａの上面に適切に着座した時、上側支持組立体の１対のボルト止め上側支持板片６２（図３Ａ参照）と整合する位置にある。これらの切欠きは、連結棒組立体のシュラウドフランジへの結合を容易にする。
【００２２】
各連結棒方位角位置における１対の切欠きは上側支持板６２のそれぞれのフック部６２ａを受入れる。図３Ａに明示のように、各フック６２ａはシュラウドフランジ１８ａの上面の形状と蒸気ダム２９の形状とに合致する。フック６２ａの末端はシュラウドダム２９の内周に掛かっている。上側支持板６２はトップ支持ブラケット６４と支持ブロック６６とにより平行に連結されており、支持ブロック６６は連結棒の頂部の係留点となっている。支持ブロック６６は、両端にテ−パを付けたねじ無し孔６８を有し、この孔は連結棒５４の上端を受入れる。
【００２３】
連結棒５４の上端を孔６８に挿通した後、ねじ付き引張ナット７０を連結棒５４のねじ部５４ａに締付ける。図４に示すように、引張ナット７０はその上面に等角度間隔で周方向に分布する４つの軸方向ねじ孔７０ａを有する。遠隔操作される取付け工具が、孔７０ａにねじ込んだ対応複数のボルトにより引張ナット７０に連結される。ナット７０はさらにその上面に等角度間隔で周方向に分布する４つの軸方向ねじ無し孔７０ｂを有し、これらの孔は取付け工具の係合せん断ピンと係合し得る。ナット７０の上面の周縁は等角度間隔（例えば４度）で相隔たる多数（例えば９０）の半径方向スロット７０ｃを有する。
【００２４】
図３Ｂに示すように、上側支持板６２の一つは、保持体６３が滑動自在に着座する開口を有する。保持体６３の一端はスロット付き突起６３ａを有し、この突起にＴ形ばね６５（図３Ａに明示）の端が取付けられている。保持体６３の他端は、半径方向スロット７０ｃの任意の一つにはまり込むキー６３ｂ（図７Ａと図７Ｂ参照）を有する。ばね６５は保持体６３に図３Ｂにおいて左から右に予荷重をかける。キー６３ｂはその極限位置においてナット７０の半径方向スロット７０ｃの一つにはまり込んでナット７０の振動による回転を阻止する。
【００２５】
保持体６３の他端には、さらに、キー６３ｂの上方に位置する斜面６３ｃが設けられている。引張ナットと取付け工具との組立体を連結棒にねじ付けた時、ナット７０の下縁は斜面６３ｃと接触する。ナット・工具組立体が連結棒に対して下降するにつれ、斜面６３ｃに作用するナットはばね６５の抵抗に打ち勝ってキー６３ｂを押出すので、キーはナット７０の回転係合を妨害しない。従って、ナット７０を取付け工具で締付けることができ、こうしてナットは支持ブロック６６に対して予荷重をかけられる。ナット７０を締付けるにつれ、ナットは支持ブロック６６に接触しそして上側支持体と連結棒との組立体に所望予荷重で引張力をかける。この時点で、ナットは次の半径方向スロットが保持体６３に対向するまでさらに締付けられる。次いで、取付け工具をナットから外すと、ばね６５は保持体６３に前方に予荷重をかけ、その結果キー６３ｂは対向半径方向スロット７０ｃ内に完全に突入して連結棒ナット７０の回り止めをなす。
【００２６】
フック６２ａを有する支持板６２と、支持ブロック６６と、連結棒５４と、下側ばね５６と、クレビスピン６０と、ガセット板５８とからなる組立体は垂直方向荷重経路を構成し、これによりシュラウドフランジ１８ａがシュラウド支持板５２に連結される。引張状態において、上側支持板６２はシュラウドフランジ１８ａの上面に拘束力をかけ、この力は、破損を起こした周方向溶接箇所があればその箇所でのシュラウドの分離を阻止する。
【００２７】
図２Ａと図２Ｂを参照するに、上側拘束ばね７２は二重片持ばり「叉骨」設計のもので、上側支持体に曲げ荷重を加えることなく横方向地震荷重を支承する。ばね７２の一方のアーム７２ａの端は取付け軸７２ｃ（図２Ｂ参照）を有し、この軸は上側ばねブラケット７４に形成したねじ無し孔内に回転自在に装着される。これによりばね７２は上側ばねブラケット７４に対して回転可能である。他のアーム７２ｂの端には上側接触スペーサ８６が回転自在に装着されている。上側接触スペーサ８６は原子炉圧力容器壁の内面に接するように設計されている。
【００２８】
上側ばねブラケット７４は１対の平行な線形突起７６を有し、両突起は、上側ばね組立体の取付け中、上側支持板６２の対向表面に形成した対応溝７８内を滑動する。溝７８は容器内面の垂直方向軸線に対して鋭角（例えば５度）をなす方向に設けられている。加えて、上側ばね組立体にはジャッキボルト８０が含まれ、上側ばねブラケット７４のねじ無し孔を貫通している。ジャッキボルト８０の上側ばねブラケット７４に対する縦変位は、ジャッキボルト８０の頭部の下の肩と、ジャッキボルトスリーブ８４とにより防止されるが、ジャッキボルト８０は上側ばねブラケット７４に対して回転自在である。ジャッキボルト８０のねじ付き端部が上側ばねブラケット７４を越えて突出しそして支持ブロック６６のねじ孔８２（図３Ｃ参照）にねじ込まれる。ねじ孔８２は上側支持板６２の溝７８と平行に設けられている。従って、ジャッキボルトを回すにつれ、上側ばねブラケット７４とそれに連結した上側ばね７２は溝７８と平行に移動し、結局、アーム７２ｂに装着した上側接触スペーサ８６が原子炉圧力容器壁の内面に押し付けられる。この上側ばね組立体は、原子炉振動によるその各部の機械的摩耗の防止に十分な弾性的予荷重がかかるように設置され、その予荷重の量はジャッキボルト８０が支持ブロック６６の孔８２内を移動する距離の関数である。
【００２９】
所望量の予荷重がかけられた時、ジャッキボルト８０は、上側ばねブラケット７４に対してさらに回転しないように、１対の叉骨形ばねラッチ８８の係合により固定される。図２Ｂには一方のラッチだけを示す。各ラッチ８８は図１３Ａと図１３Ｂに示すラッチと同じ形状を有する。各ばねラッチ８８は、上側ばねブラケット７４と係合する突起を備えた短脚と、ジャッキボルト８０の頭部の外周に形成した多数の縦スロット８０ａの一つにはまるキーを備えた長脚とを有する。これらのスロットの配設は図１２に示すものと同じである。
【００３０】
ばねラッチ８８の長脚の先端部は、脚軸線に対して傾斜した表面を有する。この斜面に工具（図示せず）の一部分が接触する。この工具はジャッキボルト８０の締付けと逆回しに用いるものである。工具の表面は、斜面に当接することにより、長脚のキーを、ジャッキボルト８０の回転中ジャッキボルトの頭部を妨害しない位置に押出す。すなわち、このトルク用工具とジャッキボルトの係合も、ラッチを外してジャッキボルトを回転自在にする。
【００３１】
斜角の地震荷重の場合、ばね７２はその取付け軸７２ｃ（図２Ｂ参照）上で回転することができ方位運動成分を吸収し、斜角荷重を支持ブロック６６に伝達しない。上側ばね７２の各側の片持ばりねじりアーム９０は地震たわみ後ばねの回転整合を回復させる。各ねじりアーム９０は一端がアーム７２ａの中間点にねじりアームボルト９２により連結されている。各ねじりアームの他端は上側ばねブラケット７４に連結されている。容器１０に接触する上側接触スペーサ８６は容器１０からの拘束荷重を支承しそして枢動してばねの回転に従う。
【００３２】
図１に戻って説明すると、下側ばね５６のばねアーム５６ａは、下側接触スペーサ９４を介してシュラウド１８を炉心板（１８ｇ）の箇所で容器１０に対して横方向に支持する。この下側ばね組立体は制御された予荷重がかかるように設置され、この予荷重はスペーサ９４の接触パッド９４ａを測定した組立位置に合うように機械加工することにより得られる。図５に見られるように、ばねアーム５６ａの上端はねじ孔を有し、連結棒５４の底部の取付け部となっている。下側接触スペーサ９４は叉骨形ばねラッチ１０２により連結棒５４の下端に連結されている。ばねラッチ１０２は、下側接触スペーサと連結棒が遊びをもって連結された時、各部の振動による摩擦の防止に十分な予荷重がかかるように設置される。
【００３３】
ばねラッチ１０２は、接触スペーサ９４に形成した凹みにはまる突起１０２ａを備えた短脚と、連結棒に形成した凹み５４ｂにはまる突起１０２ｂを備えた長脚とを有する。従って、ばねラッチ１０２は連結棒５４に対する下側接触スペーサ９４の上向き垂直変位を阻止する。ばねラッチ１０２の長脚の先端部は斜面１０２ｃを有し、この斜面に下側接触組立体着脱用の工具（図示せず）が係合する。この係合の結果、突起１０２ｂは連結棒を妨害しない位置、すなわち、下側接触スペーサ９４が連結棒５４に対して回転自在または滑動自在である位置に押出される。ばねラッチ１０２は図８Ａと図８Ｂに詳細に示してある。
【００３４】
上側の叉骨ばね５６ａ、５６ｂをクレビスフック５６ｃに連結する部材５６ｄは、連結棒５４の下端とクレビスピン６０との間の作用線からずれており、連結棒への荷重路における垂直方向ばね順応性をもたらす。連結棒５４における軸方向荷重は、下側連結部材５６ｄの曲げと、それに関連してクレビスピン６０を中心とするクレビスフック５６ｃの枢動とを引起こす。本特定形状は、所望の軸方向たわみ性を組立体に加えるように設計され、残留応力と割れを誘起するおそれのある熱膨張差により連結棒にかかる荷重、あるいは地震荷重によるシュラウドの傾斜運動により連結棒に過大荷重としてかかるおそれのある荷重を最少にする。
【００３５】
炉心の主体からの横方向地震荷重は、（シュラウドに割れが生じた場合）トップガイド(１８ｃ)の箇所の上側ばねと炉心板(１８ｇ)の箇所の下側ばねとにより支承される。また、複数の過大運動制止部が安定化装置に装着され、周方向溶接部破損によるシュラウド他部の横変位を制限する。各上側支持ブロック６６は、中央シュラウド壁の壁部１８ｅと壁部１８ｄ、１８ｆとの間の周囲溶接部が切断された場合、中央シュラウド壁部１８ｅの過大横たわみを阻止する制止部を有する。中央シュラウド壁部１８ｅの過大横たわみは、もし阻止されなければ、燃料炉心内の周囲燃料集合体を損傷するおそれがある。
【００３６】
中央支持体９６を制止部９６ａ（図６参照）を備えるように用い得る。中央支持体９６の装着を容易にするために、中央支持リング９８が連結棒５４に固定されている。中央支持体９６は、その底部に端ぐりされそしてリング９８とはまり合う形態をもつ環状凹みの一部分を有し、これにより連結棒５４に対する中央支持体９６の横変位を防ぐ。中央支持体９６は叉骨形ばねラッチ１００により中央支持リング９８に係止されている。このラッチは連結棒５４に対する中央支持体９６の上向き垂直変位を阻止する。ばねラッチ１００は、中央支持体と連結棒が遊びをもって連結された時、各部の振動による摩擦の防止に十分な予荷重がかかるように設置される。
【００３７】
ばねラッチ１００は、中央支持体９６と係合する突起を備えた短脚と、中央支持リング９８に形成した段部９８ａの下にかかる突起１００ｂを備えた長脚とを有する。突起１００ｂは斜面を有し、この斜面に中央支持体とラッチとの組立体着脱用の工具（図示せず）が係合する。この係合の結果、突起１００ｂは中央支持リング９８を妨害しない位置、すなわち、中央支持体９６がリング９８から上方に離脱し得る位置に押出される。ばねラッチ１００は図９Ａと図９Ｂに詳細に示してある。
【００３８】
中央支持体９６は、組立て時に、連結棒５４を曲げる半径方向干渉により容器壁に対して予荷重をかけられる。３つのパッド（図６ではパッド９６ｃ、９６ｄだけが見える）が容器壁１０と係合するように機械加工されるので、所望予荷重が連結棒に発生する。すなわち、中央支持体９６は中央シュラウド壁１８ｅ用の制止部かつ連結棒用の中間支持手段として役立ち、連結棒の振動破損に対する抵抗性を高める。
【００３９】
さらに、各下側ばね５６は、炉心板支持リング１８ｇと下側シュラウド壁１８ｆとの間の溶接部が切断された場合、炉心板支持リング１８ｇに対する下側シュラウド壁１８ｆの過大横たわみを阻止する制止部１０４を有する。下側シュラウド壁１８ｆの過大横たわみは、もし阻止されなければ、炉心の下に配置した制御棒案内管の損傷を引起こすおそれがある。ガセット５８はシュラウド支持体５０の変位を制限する。
【００４０】
制止部１０４は、万一地震荷重が設備の認可設計値を超えた場合、アーム５６ａ、５６ｂの永久変形に対する保護をなす。これは設備の安全停止と拘束手段の機能持続を確実にする。上側ばねは、上側ばねブラケット７４と上側接触スペーサ８６との間の空間が許容移動量を定めるので、ばね設計に組込まれた同様の変位制限手段を有する。
【００４１】
シュラウド拘束構成部材はオーステナイトステンレス鋼（例えば３１６型）とニッケルクロム鉄合金Ｘ−７５０で製造される。両材料は、沸騰水型原子炉環境において最大の耐食性を確保するように特定されかつ調製される。合金Ｘ−７５０は、高い強度または表面硬さが必要な箇所、例えば、ばねラッチ、上側支持板、叉骨形ばね、引張ナット、クレビスピン、接触スペーサ、ねじりアーム、ジャッキボルトおよび支持ブロックで用いられる。
【００４２】
図１０に見られるように、炉心板２１は炉心板くさび組立体１０６により中央シュラウド壁部１８ｆに対する横たわみに対して拘束される。複数（例えば４つ）の炉心板くさび組立体が炉心板の円形外周縁と中央シュラウド壁１８ｆの円筒形内面との間の間隙にそれぞれの方位角位置において配置される。これらの炉心板くさび組立体は適所に押込まれて炉心板とシュラウドとの間の間隔を保ち、これにより燃料集合体の整合を維持する。炉心板くさび組立体は、好ましくは、シュラウド拘束組立体と方位的に整合するように配置される。すなわち、炉心板くさび組立体は、対応するシュラウド横拘束組立体と関連して、燃料炉心による横荷重を原子炉圧力容器に伝達する直接路を構成する。
【００４３】
図１１Ａと図１１Ｂを参照するに、炉心板くさび組立体１０６は炉心板くさび１０８と炉心板くさびクリップ１１０とからなる。炉心板くさび１０８は合わせ平面１０８ａと、それに平行な他の平面１０８ｃとを有する。炉心板くさびクリップ１１０は合わせ平面１１０ａと、この平面に対して斜角（例えば６度）をなす他の平面１１０ｄとを有する。削られない状態では、炉心板くさび１０８の表面１０８ｄは表面１０８ａと平行である。
【００４４】
炉心板くさび１０８と炉心板くさびクリップ１１０を組立てる前に、炉心板２１の外周面と中央シュラウド壁部１８ｆ（図１０参照）の内周面との間の間隙Ｇを測定する。次いで、炉心板くさび１０８を図１１Ａに示すように削って新しい表面１０８ｄを形成する。この表面は、炉心板くさび１０８を炉心板くさびクリップ１１０に最終押込み位置で結合した時、表面１１０ｄと平行でありかつ同表面から次のような距離、すなわち、ボルトが締付けられて両部品１０８、１１０が互いに滑るにつれ約Ｇまで増加するような距離だけ離される。
【００４５】
炉心板くさび組立体１０６を組立てるには、炉心板くさびクリップ１１０の合わせ表面１１０ａを炉心板くさび１０８の合わせ表面１０８ａと同一面に置き、次いでくさびボルト１１２を用いて炉心板くさび１０８と炉心板くさびクリップ１１０とを結合する。炉心板くさび１０８は、くさびボルト１１２の円筒形頭部を受入れる第１直径の円筒形第１ねじ無し孔と、くさびボルト１１２のねじ付き軸１１２ａを受入れる第２直径の円筒形第２ねじ無し孔とを有する。第１直径の孔は第２直径の孔と肩１０８ｂにおいて連通している。くさびボルト１１２の炉心板くさび１０８に対する縦変位は肩１０８ｂにより防止されるが、くさびボルト１１２は炉心板くさび１０８に対して回転自在である。炉心板くさびクリップ１１０はねじ付き孔１１０ｂを有し、このねじ孔は、くさびボルト１１２をねじ込んだ時、ねじ付き軸１１２ａとねじ係合する。くさびボルト１１２を締付け方向に回すにつれ、炉心板くさびクリップ１１０はボルト軸線に沿って炉心板くさび１０８に対して滑る。合わせ表面１０８ａ、１１０ａの相対的な滑りを容易にするために、組立て前に潤滑剤を一方または両方の合わせ表面に施し得る。
【００４６】
炉心板くさび組立体１０６の最初の形状では、炉心板くさびクリップ１１０はくさびボルト１１２のねじ付き軸１１２ａの小部分だけと係合しそして炉心板くさび１０８に対して最初の軸方向位置を占める。この最初の軸方向位置において、表面１０８ｄ、１１０ｄ間の距離は、炉心板くさびクリップ１１０の係止突起１１０ｃが間隙Ｇを通過し得るほど間隙Ｇより小さい。次いで、炉心板くさび組立体１０６は次のような高さ、すなわち、くさびボルト１１２を締付けた時、炉心板くさびクリップ１１０がボルト頭部に向かって軸方向に移動するので、係止突起１１０ｃが図１０に示すように炉心板２１の下に掛かるような高さに保持される。同時に、表面１０８ｄ、１１０ｄ間の距離が増加する。表面１０８ｄ、１１０ｄ間の距離が間隙Ｇに等しくなると、表面１０８ｄは中央シュラウド壁１８に接触しそして表面１１０ｄは炉心板２１に接触する。次いで、くさびボルト１１２を所望予荷重がかかるまで締付けることができる。炉心板くさび１０８を削った後では、予荷重の量は、炉心板くさびクリップ１１０が炉心板くさび１０８に対して移動する距離の関数である。この状態では、炉心板くさび組立体１０６は炉心板とシュラウドとの間の間隔Ｇを保ちそして荷重を炉心板からシュラウドに伝達する。
【００４７】
所望量の予荷重がかけられた時、くさびボルト１１２は、炉心板くさび１０８に対してさらに回転しないように、１対の叉骨形ばねラッチ１１４の係合により固定される。図１１Ｂに明示のように、各ばねラッチ１１４は、炉心板くさび１０８と係合する突起１１４ａを備えた短脚と、くさびボルト１１２の頭部の外周に形成した多数の縦スロット１１２ｂ（図１１Ａと図１２参照）の一つにはまるキー１１４ｂを備えた長脚とを有する。ばねラッチ１１４の長脚の先端部は、脚軸線に対して傾斜した表面１１４ｃを有する。この斜面に工具（図示せず）の一部分が接触する。この工具はくさびボルト１１２の締付けと逆回しに用いるものであり、工具の表面は斜面に当接することにより、長脚のキーを、くさびボルト１１２の回転中くさびボルトの頭部を妨害しない位置に押出す。図１２に見られるように、くさびボルト１１２の頭部は６角形断面の軸方向凹み１１２ｃを有し、この凹みは、ボルトを回しそして予荷重トルクを伝達するために工具の対応形部分を受入れる。前述のように、このトルク用工具の挿入だけで、回り止めラッチ１１４を外してくさびボルト１１２を回転自在にすることができる。
【００４８】
加えて、ばねラッチ１１４の短脚は突起１１４ｄを有し、この突起は、ばねラッチ１１４の除去を要する場合に遠隔操作工具により把持され得る。ばねラッチを除去するには、短脚を長脚の方へ変位させる必要があり、その変位量は、突起１１４ａが炉心板くさび１０８の妨害部１０８ｅを越えるのに十分な量でなければならない。ばねラッチ１１４は図１３Ａと図１３Ｂに詳細に示してある。
【００４９】
好適実施例によれば、炉心板くさびと炉心板くさびクリップはオーステナイトステンレス鋼（例えば３１６型）で製造される。くさびボルトと関連ばねラッチはニッケルクロム鉄合金Ｘ−７５０で作られる。両材料は、沸騰水型原子炉環境において最大の耐食性を確保するように特定されかつ調製される。
以上、本発明によるばね係止機構の好適実施例を例示の目的で開示したが、本発明の範囲内で開示構造の様々な改変が可能であることは、機械工学関係の当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係止機構を用いて結合外れが起こらないように係止される組立構成部材を用いて改修した炉心シュラウドの立面図である。
【図２】図２Ａと図２Ｂはそれぞれ本発明の一好適実施例によるジャッキボルトラッチを備えた上側安定化組立体の背面図と側面図である。
【図３】図３Ａと図３Ｂはそれぞれ本発明の他の好適実施例による上側支持組立体の背面図と側面図である。図３Ｃは図３Ａと図３Ｂに示した上側支持組立体に組込んだ支持ブロックの側面図である。
【図４】図３Ａ〜図３Ｃの好適実施例による連結棒ナットの平面図である。
【図５】本発明の他の好適実施例による下側安定化装置の容器接触スペーサの側面図である。
【図６】本発明の他の好適実施例による中央支持組立体の側面図である。
【図７】図７Ａと図７Ｂはそれぞれ図３Ａ〜図３Ｃの好適実施例による係止機構の正面図と側面図である。
【図８】図８Ａと図８Ｂはそれぞれ図５の好適実施例による叉骨形ばねラッチの側面図と底面図である。
【図９】図９Ａと図９Ｂはそれぞれ図６の好適実施例による叉骨形ばねラッチの側面図と底面図である。
【図１０】図１の符号１０で示した円内の部分の詳細図で、本発明の一好適実施例による炉心板くさび組立体を示す。
【図１１】図１１Ａと図１１Ｂはそれぞれ図１０の炉心板くさび組立体の部分断面側面図と部分断面立面図である。
【図１２】図１１Ｂに示した炉心板くさび組立体に組込んだくさびボルトの平面図である。（この平面図は図２Ｂに示した上側安定化組立体に組込んだジャッキボルトについても同じである。）
【図１３】図１３Ａと図１３Ｂはそれぞれ図１１Ｂに示した炉心板くさび組立体に組込んだくさびボルトラッチの側面図と底面図である。（これらの図は図２Ｂに示した上側安定化組立体に組込んだジャッキボルトラッチについても同じである。）
【符号の説明】
５４ 連結棒
７２ 上側ばね
７４ 上側ばねブラケット
８０ ジャッキボルト
８０ａ スロット
８８ ばねラッチ
９４ 下側接触スペーサ
９６ 中央支持体
９８ リング
１００ ばねラッチ
１００ａ、１００ｂ 突起
１００ｃ 斜面
１０２ ばねラッチ
１０２ａ、１０２ｂ 突起
１０２ｃ 斜面
１０６ 炉心板くさび組立体
１０８ 炉心板くさび
１１０ 炉心板くさびクリップ
１１２ くさびボルト
１１２ｂ スロット
１１４ ばねラッチ
１１４ａ 突起
１１４ｂ キー
１１４ｃ 斜面

Claims (5)

1. 一端で基部に一体的に結合された第１および第２脚を含むばね係止機構であって、
   前記第１および第２脚と前記基部はたわまない状態で前記第１および第２脚が相互に平行となり、概してＵ形の部材を構成し、
   前記第１脚は同脚に概して垂直にかつ前記第２脚から遠ざかる向きに延在する第１突起を有し、
   前記第１突起は、端面と、前記第１突起の端面と垂直で、前記基部の反対側に面したラッチ面を有し、
   前記第２脚は同脚に概して垂直にかつ前記第１脚から遠ざかる向きに延在する第２突起を有し、
   前記第２突起は、相互に平行な第１及び第２の平坦な側面と、前記第１及び第２の平坦な側面に垂直であると共に、前記第１脚の第１突起の端面に平行な端面を有し、
   前記第１突起の端面は、前記たわまない状態で前記第２突起の端面から所定の距離だけ離れており、
   前記第１脚と前記第２脚は、可撓性を相互に有し、前記第１突起の端面と前記第２突起の端面との間の前記所定の距離を減らし得るようになっていおり、
   前記ばね係止機構は、前記第２突起と一体的に形成され、前記第２突起から延在するカム突起（１００ｃ、１０２ｃ、１１４ｃ）を含んでおり、
   前記カム突起は、相互に平行な第１及び第２の平坦な側面を有しており、該第１及び第２の平坦な側面は、前記第２突起の第１及び第２の平坦な側面と夫々同一平面上にあり、
   前記カム突起は更に、前記カム突起の第１及び第２の平坦な側面と垂直であり、前記第２突起の端面と傾斜した角度を有し、斜面を形成する平坦なカム面を有し、
   該斜面は、前記第２脚と平行して移動する工具に当接することにより、前記第２脚が前記第１脚に向かってたわむことを可能にする、ばね係止機構と、
   ねじ付き軸と、外側に円周面を持つ頭部とを有するボルト（１１２）であって、前記頭部の円周面が、該円周面において間隔を置いて設けられた多数の縦スロットを有している、ボルトと、
   前記ボルトのねじ付き軸を受け入れるねじ孔を備える第１の部品（１１０）と、
   前記第１の部品に固定され、縦方向の凹部と前記縦方向の凹部に接続する横方向の凹部を有する第２の部品（１０８）とを含んでおり、
   前記ばね係止機構は、部分的に前記縦方向の凹部に挿入され、
   前記第１突起は、前記第２の部品の前記横方向の凹部内に位置付けられ、
   前記第２突起は、前記ボルトの頭部の縦スロット内に位置付けられ、
   前記ばね係止機構は、前記第１の部品に対して前記ボルトがさらに回転することを防止し、
   前記第１脚及び前記第２脚は、相互に可撓性を有しており、前記ばね係止機構が縦方向に除去することが可能である、装置。
2. 一端で基部に一体的に結合された第１および第２脚を含むばね係止機構であって、
   前記第１および第２脚と前記基部はたわまない状態で前記第１および第２脚が相互に平行となり、概してＵ形の部材を構成し、
   前記第１脚は同脚に概して垂直にかつ前記第２脚から遠ざかる向きに延在する第１突起を有し、
   前記第１突起は、端面と、前記第１突起の端面と垂直で、前記基部の反対側に面したラッチ面を有し、
   前記第２脚は同脚に概して垂直にかつ前記第１脚から遠ざかる向きに延在する第２突起を有し、
   前記第２突起は、相互に平行な第１及び第２の平坦な側面と、前記第１及び第２の平坦な側面に垂直であると共に、前記第１脚の第１突起の端面に平行な端面を有し、
   前記第１突起の端面は、前記たわまない状態で前記第２突起の端面から所定の距離だけ離れており、
   前記第１脚と前記第２脚は、可撓性を相互に有し、前記第１突起の端面と前記第２突起の端面との間の前記所定の距離を減らし得るようになっていおり、
   前記ばね係止機構は、前記第２突起と一体的に形成され、前記第２突起から延在するカム突起（１００ｃ、１０２ｃ、１１４ｃ）を含んでおり、
   前記カム突起は、相互に平行な第１及び第２の平坦な側面を有しており、該第１及び第２の平坦な側面は、前記第２突起の第１及び第２の平坦な側面と夫々同一平面上にあり、
   前記カム突起は更に、前記カム突起の第１及び第２の平坦な側面と垂直であり、前記第２突起の端面と傾斜した角度を有し、斜面を形成する平坦なカム面を有し、
   該斜面は、前記第２脚と平行して移動する工具に当接することにより、前記第２脚が前記第１脚に向かってたわむことを可能にする、ばね係止機構と、
   支持部材（１０、１８、５２）と、
   前記支持部材に固定され、凹部（５４ｂ）を有する第１のコンポーネント（５４）と、
   前記第１のコンポーネントと結合し、縦方向の凹部と前記縦方向の凹部に接続する横方向の凹部を有する第２のコンポーネント（９４）とを含んでおり、
   前記ばね係止機構は、部分的に前記縦方向の凹部に挿入され、
   前記第１突起は、前記第２のコンポーネントの前記横方向の凹部内に位置付けられ、
   前記第２突起は、前記第１のコンポーネントの縦方向の凹部（５４ｂ）内に位置付けられる、装置。
3. 前記第２脚が前記第１脚よりも長い、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１脚が前記第１脚の先端部において前記第１突起と平行な第３突起（１００ｄ、１０２ｄ、１１４ｄ）を有している、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記支持部材は、原子炉圧力容器（１０）と、炉心シュラウド（１８）と、
   前記炉心シュラウド（１８）を前記原子炉圧力容器（１０）内において、環状の空間が間に形成されるように支持するシュラウド支持体（５０）とを含んでおり、
   前記第１のコンポーネントは、前記環状の空間に配置された連結棒（５４）を有しており、
   前記第２のコンポーネント（９４）は、前記連結棒（５４）と前記原子炉圧力容器の間に配置される接触スペーサを含んでいる、請求項２に記載の装置。

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