JP4141155B2 - 炉心スプレースパージャtボックスの装着および炉心スプレー配管システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に原子炉に関し、特に、そのような原子炉の原子炉圧力容器内部の配管を修理する装置及び方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
沸騰水型原子炉(BWR)の原子炉圧力容器(RPV)は通常はほぼ円筒形であり、両端部で、例えば、底部ヘッド及び取り外し自在の上部ヘッドにより閉鎖されている。通常、炉心シュラウド(単にシュラウドとも言う)が炉心を包囲し、シュラウド支持構造により支持されている。
【0003】
沸騰水型原子炉は多数の配管システムを有し、そのような配管システムは、例えば、RPV全体に水を搬送するために利用される。例えば、炉心スプレー配管はRPVの外部からRPV内部の炉心スプレースパージャへ水を送り出すために使用される。炉心スプレー配管とスパージャは炉心へ水の流れを送り出す。
【0004】
粒間応力腐食割れ(IGSCC)は、高温の水にさらされる構造部材、配管、ファスナ、溶接部などの原子炉構成要素で起こる周知の現象である。原子炉構成要素は、例えば、熱膨張率の相違、原子炉冷却水の封入に必要とされる動作圧力、並びに溶接、冷間作業及びその他の不均質な金属処理に起因する残留応力などの他の原因と関連する多様な応力を受ける。更に、水の化学的作用、溶接、熱処理及び放射線も構成要素中の金属がIGSCCを引き起こす確率を増す可能性がある。
【0005】
原子炉には、炉心スプレー配管のIGSCCの一因となる条件が存在する。炉心スプレー配管でIGSCCを起こしやすい領域の1つは、スパージャTボックスとそれに関連する散水ヘッダとの間の溶接継ぎ目である。スパージャTボックスは、炉心スプレー降水供給パイプが散水スパージャパイプへのシュラウド分岐部を貫通する接合部である。炉心スプレーシステムは、冷却水損失事故(LOCA)の場合に、冷却水を原子炉の炉心領域へ送り出すことにより過剰な燃料クラッド温度を防止する。それらの溶接継ぎ目で、万一、壁を貫通するような周囲亀裂が発生した場合、システムが損傷されるおそれがある。
【0006】
許容できないほどの漏れを防止し且つ炉心スプレーシステムが炉心に必要な体積流量を確実に送り出せるように保証するために、スパージャTボックスに構造上の一体性を与え且つ溶接継ぎ目の1つ以上に欠陥が生じた場合に、それらの継ぎ目を一体に保持するためのクランプシステムを提供することが望ましいであろう。
【特許文献1】
特開2000−227493号公報
【0007】
【発明の概要】
原子炉圧力容器の炉心スプレースパージャTボックス装着アセンブリは降水パイプカップリングと、スパージャTボックスクランプとを含む。圧力容器はシュラウドと、シュラウドを貫通するスパージャTボックスと、スパージャTボックスに結合する複数のスパージャ散水ヘッダパイプと、降水パイプとを含む。スパージャヘッダパイプは少なくとも1つのスパージャノズルを含む。
【0008】
降水パイプカップリングは円筒形の外側ハウジングと、中心部分と、外側ハウジングの内面から中心部分へ延出する複数の羽根とを含む。外側ハウジングは一端部で降水パイプに結合し、他端部から延出するフランジを含む。中心部分には、それを貫通し、ねじ山を有する軸方向の孔が形成されている。引き締めボルトは中心部分の軸方向の孔と螺合し、降水パイプカップリングをスパージャTボックスクランプに結合する。
【0009】
スパージャTボックスクランプは引き締めボルト開口部を有するアンカと、アンカの面から延出する複数の脚部とを含む。脚部はシュラウドの内面と係合するように構成されており、アンカの面がスパージャTボックスの外面と平行になるように機械加工又はトリミングされている。アンカの両側面には第1のクランプブロックと、第2のクランプブロックがダボテールジョイントによって結合されている。クランプブロックは互いにほぼ整列するように位置決めされている。各クランプブロックは、それを貫通し、ねじ山が形成された止めボルト開口部を含む。止めボルトは各々の止めボルト開口部を貫通している。各止めボルトの円錐形の末端部は、スパージャ散水ヘッダパイプに形成された円錐形の開口部とかみ合うような大きさに形成されている。
【0010】
第1のクランプ要素と、第2のクランプ要素は第1のクランプブロックと、第2のクランプブロックに複数のクランプボルトによりそれぞれ結合されている。また、第1及び第2のクランプブロックの止めボルト開口部には第1及び第2の止めボルトがそれぞれ貫通している。
【0011】
シールプレートは複数の調整ねじによってアンカに結合されている。シールプレートは複数の調整ねじ開口部と、引き締めボルトを受け入れるような大きさに形成された引き締めボルト開口部とを含む。アンカは、調整ねじを受け入れるような大きさに定められた複数の、ねじ山が形成された調整ねじ開口部を含む。
【0012】
以上説明した炉心スプレースパージャTボックス装着アセンブリは、降水パイプをシュラウド及びスパージャTボックスに機械的に結合する。また、以上説明した炉心スプレースパージャTボックス装着アセンブリは、スパージャTボックスに構造上の一体性を与え且つ溶接継ぎ目の1つ以上に欠陥が生じた場合に、それらの継ぎ目を一体に保持するためのクランプシステムを提供する。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、沸騰水型原子炉圧力容器10の平面断面図である。原子炉圧力容器10は容器壁12と、圧力容器10の炉心(図示せず)を包囲するシュラウド14とを含む。容器壁12とシュラウド14との間にアニュラス16が形成されている。アニュラス16の内側の空間は、アニュラス16の内側に配置された原子炉支持配管類の多くによって制限されている。
【0014】
冷却水は、降水パイプ22及び24にそれぞれ接続された炉心散水ヘッダパイプ18及び20を通って冷却水損失事故の間に炉心へ送り出される。降水パイプ22及び24は、シュラウド14及び内部スパージャパイプ30に装着されたスパージャTボックス26及び28をそれぞれ介してシュラウド14に接続されている。
【0015】
散水ヘッダパイプ18及び20は炉心スプレーノズル44のセーフエンド42に結合する上部Tボックス32から分岐している。ヘッダパイプ18及び20はパイプコネクタ46及び48により上部Tボックスにそれぞれ結合されている。パイプコネクタ46及び48は、例えば、ボールフランジコネクタのような、当該技術で知られているいずれかの種類のパイプコネクタであれば良い。
【0016】
図2は、本発明の一実施例によるスパージャTボックス装着アセンブリ50の側面断面図である。スパージャTボックス装着アセンブリ50は降水パイプ22及び24をスパージャTボックス26及び28にそれぞれ結合すると共に、接続溶接部に障害が起こった場合にスパージャパイプ30がスパージャTボックス26及び28から分離するのを防止するためにスパージャパイプ30をスパージャTボックス26及び28にクランプする。スパージャTボックス装着アセンブリは降水パイプカップリング52と、スパージャTボックスクランプ54とを含む。
【0017】
図3を併せて参照すると、降水パイプカップリング52は第1の端部58と、第2の端部60とを有する円筒形の外側ハウジング56を含む。第1の端部58は、例えば、溶接などの適切な手段によって降水パイプ22に結合するように構成されている。フランジ62は外側ハウジング56の第2の端部60から延出している。フランジ62はシュラウド14に形成された円形溝64に受け入れられる。溝64はシュラウド14を貫通するスパージャTボックス26の部分と同心になるように配置されている。ねじ山が形成された軸方向の孔68が貫通している中心部分66は、外側ハウジング56の内面72から中心部分66へ延出する複数の羽根70により外側ハウジング56に結合されている。引き締めボルト74はこの中心部分66の軸方向の孔68と螺合する。引き締めボルト74は降水パイプカップリング52をスパージャTボックスクランプ54に結合する。言うまでもなく、カップリング52は降水パイプ24をスパージャTボックス28に結合するために使用できる。
【0018】
図2、図4、図5及び図6を参照すると、スパージャTボックスクランプ54は引き締めボルト開口部78を有するアンカ76と、アンカ76の第1の面82から延出する複数の脚部80とを含む。脚部80はシュラウド14の内面84と係合するように構成されており、アンカの面82がスパージャTボックス26の外面86と平行になるように機械加工又はトリミングされている。
【0019】
第1のクランプブロック88及び第2のクランプブロック90はアンカ76の両側面92及び94に結合されている。クランプブロック88及び90は互いにほぼ整列するような位置に配置されている。すなわち、クランプブロック88及び90はアンカの側面92及び94にダボテールジョイント96及び98によりそれぞれ結合されている。ダボテールジョイント96及び98を使用することにより、クランプブロック88及び90はアンカ76に対して動くことができるので、スパージャパイプとスパージャTボックスの溶接部分に応力が加わることはない。クランプブロック88及び90の一部はスパージャパイプ30を包囲している。
【0020】
各クランプブロック88及び90は、それを貫通し、ねじ山が形成された止めボルト開口部100を含む。止めボルト102は各々の止めボルト開口部100を貫通している。各止めボルト102は、スパージャ散水ヘッダパイプ30に形成された円錐形の開口部106と係合するような大きさに形成された円錐形の末端部104を有する。止めボルトの末端部104と、それと係合する開口部106を円錐形にしたことにより、パイプ30内の流れに対する妨害は最小限に抑えられ、また、開口部106を密閉するために、漏れも最小になる。
【0021】
図7を更に参照すると、クランプ要素108及び110はクランプボルト112によりクランプブロック88及び90にそれぞれ結合されている。クランプボルト112はクランプブロック88及び90のクランプボルト開口部114と、クランプ要素108及び110のクランプボルト開口部116とを貫通している。球形ナット118がクランプボルト112を固着している。クランプボルト112を締め付けるにつれてクランプ作用が得られるように、クランプ要素108及び110はクランプブロック88及び90に対向している。
【0022】
クランプボルトキーパ120はクランプボルト112のゆるみを防止するためにクランプボルトの頭部122に結合している。キーパ120は、球形つば126に螺合するクリンプつば124を含む。クリンプつば124と球形つば126とを螺合させているねじ山はクランプボルト112のねじ山とは逆である。すなわち、一実施例では、クランプボルト112は右回りのねじ山を有し、球形つば124は左回りのねじ山を有する。別の実施例においては、クランプボルト112は左回りのねじ山を有し、球形つば124は右回りのねじ山を有する。クランプボルト112を所定の場所に保持するために、クリンプつば124を変形させてクランプボルトの頭部122にある溝128に嵌め込む。
【0023】
図8、図9、図10及び図11を併せて参照すると、クランプブロック88及び90と、クランプ要素108及び110には球形の座130が形成されている。球形の座130はクランプボルト開口部114及び116と同心に整列されている。また、クランプブロック88及び90と、クランプ要素108及び110には球形ナット118と、球形つば126がキー結合されている。すなわち、球形ナット118と球形つば126はキー部分129を含み、球形の座はキー部分129を受け入れるような大きさに形成されたキー溝131を含む。キー部分129とキー溝131との接触によって、球形ナット118と球形つば126の回転が阻止される。球形の座130はクランプボルト112に加わる曲げ力を軽減すると共に、スパージャパイプ30の外側輪郭を調整し且つそれに従うためにクランプ要素108及び110をわずかに動けるようにすることにより、スパージャTボックスクランプ54に可撓性を与える。
【0024】
更に、クランプ要素108及び110は土台部分132及び134と、係合部分136及び138とをそれぞれ含む。係合部分136及び138はスパージャノズル142を受け入れるような大きさに形成された切り欠き140を含む。
【0025】
再び図4を参照すると、シールプレート144が調整ねじ146によりアンカ76に結合されている。シールプレート144には、調整ねじ146を受ける第1の調整ねじ開口部148と、引き締めボルト74を厳密な許容差の嵌め合いにより受け入れる大きさの引き締めボルト開口部150とが設けられている。一方、アンカ76には、調整ねじ146を受け入れる大きさのねじ山を有する第2の調整ねじ開口部152が設けられている。調整ねじ146の末端部154には周囲溝156が設けられ、この周囲溝156の大きさは、シールプレート144の第1の調整ねじ開口部148に押し込まれることになるダボピン158を受ける大きさである。調整ねじ146の柄部分160は調整ねじ開口部152に螺合されている。従って、調整ねじ146にトルクを与えて回転させるにつれて、ダボピン158が前進して、シールプレート144を前進させ、スパージャTボックス26の外面86と密接に接触させ、結果的に、Tボックス26の引き締めボルト開口部151を密閉する。キーパ162は調整ねじのゆるみを防止する。キーパ162は調整ねじ開口部152と同心の座164とかみ合う。キーパ162は、座164にあるねじ山165とかみ合うための左回りのねじ山(図示せず)を含む。
【0026】
図4及び図5を参照すると、アンカ76はその第2の面168に矩形の凹部166を更に含む。引き締めボルト開口部78はこの矩形の凹部166に配置されている。引き締めボルト74のゆるみを防止するため、矩形の部分172を有する引き締めボルトキーパ170は矩形の凹部166に嵌め込まれる。引き締めボルトキーパ170はクリンプつば173を更に含む。
【0027】
図12は、アンカ76の斜視図である。図13は、本発明の別の実施例によるアンカ174の斜視図である。アンカ174はアンカ76に類似しており、引き締めボルト開口部78と、脚部80と、キーパ凹部164と、調整ねじ開口部152と、調整ボルト座164とを含む。
【0028】
交換用降水パイプ22を設置するときには、元の配管をシュラウド14の外面にごく近接する位置で切断する。例えば、電極放電加工(EDM)などの適切な方法により、シュラウド14に円形溝64を形成する。溝64はシュラウド14を貫通するスパージャTボックス26の部分と同心である。Tボックス26に引き締めボルト開口部を形成し、スパージャパイプ30に、スパージャTボックス26の中心から等距離となるように複数の同心の止めボルト開口部100を形成する。
【0029】
例えば、溶接などの適切な手段により、外側ハウジングの第1の端部58を降水パイプ22に結合する。次に、溝64にフランジ62を位置決めする。アンカの脚部80をシュラウド14の内面72と係合させた状態で、Tボックスクランプ54をスパージャパイプ30及びスパージャTボックス26の周囲に位置決めする。引き締めボルト74をキーパ170と共に引き締めボルト開口部に挿入し、カップリングの中心部分68の軸方向の孔66に螺合させて、締め付ける。止めボルト102をクランプブロック88及び90の止めボルト開口部に螺合させ、スパージャパイプ30の円錐形の止めボルト開口部100内に固定するように締め付ける。
【0030】
クランプブロック88及び90と、クランプ要素108及び110にあるクランプボルト開口部114及び116を貫通させたクランプボルトを締め付けて、スパージャパイプ30にクランプ力を加える。調整ねじを締め付けて、シールプレート144をスパージャTボックス26の外面と接触するまで動かす。ボルトのゆるみを防止するため、全てのキーパのクリンプつばを変形させて、対応するボルトの頭部の溝に嵌め込む。
【0031】
以上説明した炉心スプレースパージャTボックス装着アセンブリ50は、降水パイプ22をシュラウド14及びスパージャTボックス26に機械的に結合する。また、以上説明した炉心スプレースパージャTボックス装着アセンブリ50は、スパージャTボックス26に構造上の一体性を与え且つスパージャパイプ30をTボックス26に溶接している継ぎ目の1つ以上に欠陥が生じた場合に、それらの継ぎ目を一体に保持するためのクランプシステムを提供する。
【0032】
本発明を様々な特定の実施例に関して説明したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内で本発明を変形を伴って実施できることは当業者には了承されるであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 沸騰水型原子炉圧力容器の平面断面図。
【図2】 本発明の一実施例によるスパージャTボックス装着アセンブリの側断面図。
【図3】 原子炉の中心から見た図2に示す降水管カップリングの立面図。
【図4】 図2に示すスパージャTボックス装着アセンブリの平面図。
【図5】 図2に示すスパージャTボックス装着アセンブリの正面図。
【図6】 図2に示すスパージャTボックス装着アセンブリの底面図。
【図7】 図6に示すTボックス装着アセンブリの線A−Aに沿った横断面図。
【図8】 図5に示す一方のクランプ要素の斜視図。
【図9】 図5に示す他方のクランプ要素の斜視図。
【図10】 図5に示す一方のクランプブロックの斜視図。
【図11】 図5に示す他方のクランプブロックの斜視図。
【図12】 本発明の一実施例によるクランプアンカの一実施例の斜視図。
【図13】 本発明の別の実施例によるクランプアンカの一実施例の斜視図。
【符号の説明】
10…沸騰水型原子炉圧力容器、14…シュラウド、22、24…降水パイプ、26、28…スパージャTボックス、30…スパージャパイプ、44…炉心スプレーノズル、50…スパージャTボックス装着アセンブリ、52…降水パイプカップリング、54…スパージャTボックスクランプ、56…外側ハウジング、62…フランジ、66…中心部分、68…軸方向の孔、70…羽根、74…引き締めボルト、76…アンカ、78…引き締めボルト開口部、80…脚部、88…第1のクランプブロック、90…第2のクランプブロック、96、98…ダボテールジョイント、100…止めボルト開口部、102…止めボルト、108…第1のクランプ要素、110…第2のクランプ要素、112…クランプボルト、114…クランプボルト開口部、118…球形ナット、120…クランプボルトキーパ、122…クランプボルト頭部、124…クリンプつば、126…球形つば、129…キー部分、130…球形の座、131…キー溝、132、134…土台部分、136、138…係合部分、140…切り欠き、142…スパージャノズル、144…シールプレート、146…調整ねじ、148…調整ねじ開口部、156…周囲溝、158…ダボピン、164…調整ボルト座、165…ねじ山、166…矩形の凹部、170…引き締めボルトキーパ
Claims (11)
- 原子炉圧力容器(10)がシュラウド(14)と、前記シュラウドを貫通するスパージャTボックス(26、28)と、少なくとも1つのスパージャノズル(142)を有し前記スパージャTボックスに結合する複数のスパージャ散水ヘッダパイプ(30)と、降水パイプ(22、24)とを具備し、降水パイプカップリング(52)と、スパージャTボックスクランプ(54)とを具備する炉心スプレースパージャTボックス装着アセンブリ(50)において、前記降水パイプカップリングは、
第1の端部(58)と、第2の端部(60)とを有し、前記第1の端部は降水パイプに結合するように構成され、前記第2の端部からはフランジ(62)が延出している円筒形の外側ハウジング(56)と、
ねじ山が形成された軸方向の孔(68)が貫通している中心部分(66)と、
前記外側ハウジングの内面(72)から前記中心部分へ延出する複数の羽根(70)と、
前記中心部分の前記軸方向の孔と螺合し、前記降水パイプカップリングを前記スパージャTボックスクランプに結合する引き締めボルト(74)とを具備する装着アセンブリ(50)。 - 前記スパージャTボックスクランプ(54)は、
引き締めボルト開口部(78)を具備するアンカ(76)と、
前記アンカに結合し、互いに整列されており、各々が、ねじ山が形成された貫通する止めボルト開口部(100)を具備する第1及び第2のクランプブロック(88、90)と、
前記第1のクランプブロックに結合する第1のクランプ要素(108)及び前記第2のクランプブロックに結合する第2のクランプ要素(110)と、
前記第1及び第2のクランプブロックの前記止めボルト開口部をそれぞれ貫通する第1及び第2の止めボルト(102)とを具備する請求項1記載の装着アセンブリ(50)。 - 複数の調整ねじ(146)により前記アンカ(76)に結合されるシールプレート(144)を更に具備し、
前記シールプレートは、前記複数の調整ねじを受ける第1の調整ねじ開口部(148)と、前記引き締めボルト(74)を受け入れる大きさの引き締めボルト開口部(78)とを具備し、
前記アンカは、それを貫通し、ねじ山が形成された複数の第2の調整ねじ開口部(154)を更に具備する請求項2記載の装着アセンブリ(50)。 - 前記調整ねじ(146)の各々の末端部(154)は周囲溝(156)を具備し、前記調整ねじ(146)の各々は、ダボピン(158)により前記シールプレート(144)に結合されるように構成されており、
前記ダボピン(148)が回転されて、前記シールプレート(144)の前記第1の調整ねじ開口部(148)に少なくとも部分的に伸入して前記調整ねじ146)の前記周囲溝(156)と契合する位置に位置決めされることを特徴とする請求項3記載の装着アセンブリ(50)。 - 前記アンカ(76)はその面(82)から延出する複数の脚部(80)を更に具備し、前記複数の脚部はシュラウド(14)の内面(84)と係合するように構成されている請求項2記載の装着アセンブリ(50)。
- 原子炉の原子炉圧力容器(10)の炉心スプレー配管システムにおいて、
炉心スプレーノズル(44)と、
前記炉心スプレーノズルに結合する降水パイプ(22、24)と、
内面(84)及び外面を有するシュラウド(14)と、
前記シュラウドを貫通し、前記シュラウドの外面に、前記シュラウドを貫通している部分と同心の溝(64)が形成されているスパージャTボックス(32)と、
前記スパージャTボックスに結合し、少なくとも1つのスパージャノズル(142)を具備する複数のスパージャ散水ヘッダパイプ(30)と、
降水パイプカップリング(52)及びスパージャTボックスクランプ(54)を具備するスパージャTボックス装着アセンブリ(50)とを具備し、前記降水パイプカップリングは、
第1の端部(58)と、第2の端部(60)とを有し、前記第1の端部は降水パイプに結合し、前記第2の端部からはフランジ(62)が延出している円筒形の外側ハウジング(56)と、
ねじ山が形成された軸方向の孔(68)が貫通している中心部分(66)と、
前記外側ハウジングの内面(72)から前記中心部分へ延出する複数の羽根(70)と、
前記中心部分の前記軸方向の孔と螺合し、前記降水パイプカップリングを前記スパージャTボックスクランプに結合する引き締めボルト(74)とを具備する炉心スプレー配管システム。 - 前記スパージャTボックスクランプ(54)は、
引き締めボルト開口部(78)を具備するアンカ(76)と、
前記アンカに結合し、互いに整列されており、各々が、ねじ山が形成された貫通する止めボルト開口部(100)を具備する第1及び第2のクランプブロック(88、90)と、
前記第1のクランプブロックに結合する第1のクランプ要素(108)及び前記第2のクランプブロックに結合する第2のクランプ要素(110)と、
前記第1及び第2のクランプブロックの前記止めボルト開口部をそれぞれ貫通する第1及び第2の止めボルト(102)とを具備する請求項6記載の炉心スプレー配管システム。 - 前記第1及び第2のクランプ要素(108、110)は、それぞれ、土台部分(132、134)と、前記土台部分から延出する係合部分(136、138)とを具備し、前記係合部分はスパージャノズル(142)を受け入れるような大きさに形成された少なくとも1つの切り欠き(140)を具備する請求項7記載の炉心スプレー配管システム。
- 前記第1及び第2の止めボルト(102)は円錐形の末端部(104)を具備し、且つ前記スパージャ散水ヘッダパイプ(30)は、前記第1及び第2の止めボルトの前記円錐形の末端部を受け入れるように位置決めされ且つ大きさを定められている円錐形の開口部(106)を具備する請求項7記載の炉心スプレー配管システム。
- 前記アンカ(76)は前記アンカの第1の面(82)から前記シュラウド(14)方向に延出する複数の脚部(80)を更に具備し、前記複数の脚部は前記シュラウド(14)の前記内面(84)と係合する請求項7記載の炉心スプレー配管システム。
- 前記アンカ(76)は、前記アンカの前記第1の面と反対側の第2の面(168)に矩形の凹部(166)を更に具備し、前記引き締めボルト開口部(78)は前記矩形の凹部に配置されており、前記降水パイプカップリング(52)は、前記アンカの第2の面にある前記矩形の凹部に受け入れられるように大きさ及び形状を定められた引き締めボルトキーパ(170)を更に具備する請求項10記載の炉心スプレー配管システム。
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