JP4406394B2 - ジェットポンプディフューザの補強方法および補強装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉におけるジェットポンプディフューザの補強方法および補強装置に関する。

図９は沸騰水型原子炉に概略構成を示す断面図であり、図中符号１は原子炉圧力容器であって、この原子炉圧力容器１内にはシュラウド２が設けられており、このシュラウド２内に炉心３が配置されている。この炉心３は多数の燃料集合体４を格子状に配列して構成され、これら燃料集合体４の間の間隙内に下方から断面十字形の制御棒が挿入され、炉心の出力を調整するように構成されている。上記原子炉圧力容器１内の冷却材の一部は再循環出口ノズル５から再循環ポンプ（図示せず）に送られ昇圧され、再循環入口ノズル６を通して図示しないライザを経てジェットポンプ７のインレットミキサー７ａに供給され、上記供給された駆動水によりジェットポンプ７が作動し、原子炉圧力容器１内の冷却材を上記原子炉圧力容器１内の下部に送り、送られた冷却材は下方から炉心３内に流入する。この炉心３内に流入した冷却材は核反応による熱により加熱され沸騰し、水と蒸気の二相流となって上方に流れ、シュラウドヘッド８を経て気水分離器９に送られる。そしてこの気水分離器９で上記水と蒸気の二相流が水と蒸気とに分離され、分離された蒸気が蒸気乾燥器１０で湿分が除去された後主蒸気ノズル１１からタービン（図示せず）に送られる。

上述のように、ジェットポンプ７は原子炉圧力容器１のシュラウド２と原子炉圧力容器内壁間の環状部１２内に配置され、再循環系と連結され冷却材を炉心に循環させるものであり、主にライザー、インレットミキサーおよびディフューザにより構成されている。そして、再循環ポンプで昇圧された駆動流体は、原子炉圧力容器再循環入口ノズル６を通りライザー管内を上昇し、インレットミキサーエルボにて１８０°向きを変えて下降し、インレットミキサーノズルから高速で噴出される。また、ノズル出口に生じた低圧部からジェットポンプ内に水が吸引され、混合室で十分に混合された後、バッフルプレートに一端が溶接されたディフューザで圧力を回復して炉心に送られる。

ところで、上記のような構成の原子炉では、再循環ポンプから送り込まれるかなりの量の水流により流体振動が発生し、上記ジェットポンプに繰り返し応力が作用する。さらに、上記ジェットポンプには、運転中に内外差圧による応力や炉心部で発生する多量の熱による熱応力がかかる。

そこで、上記流体振動、差圧や熱応力による繰り返し応力の作用によりディフューザとバッフルプレートとの溶接部や、ディフューザ溶接部には疲労亀裂が生じる恐れがある。また、溶接熱影響部の鋭敏化領域におこる応力腐食割れにより亀裂が生じる恐れもある。さらに、これらの亀裂により、極端な場合には原子炉の運転を続けることで亀裂が進展し、ジェットポンプの破損に至る可能性もある。

本発明は、このような点に鑑み、ジェットポンプのディフューザとバッフルプレートの溶接部やディフューザ溶接部等の亀裂の発生、或いは万一亀裂が発生した場合にはその亀裂の進展を防止し、ジェットポンプディフューザの機能が損なわれることを防止するジェットポンプディフューザの補強方法および補強装置を得ることを目的とする。

第１の発明は、原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプのディフューザの外周部にクランプを取付け、上記クランプに原子炉圧力容器内の構造物に一端が固定されたディフューザ押圧部材の他端を連結し、上記クランプを介して上記ディフューザをバッフルプレート側に押圧固定することを特徴とする。

第２の発明は、原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプのディフューザの外周部に取付けられたクランプと、原子炉圧力容器内の構造物に一端が固定されるとともに他端が上記クランプに連結され、上記クランプを介して上記ディフューザをバッフルプレート側に押圧固定するディフューザ押圧部材とを有することを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、ディフューザにバッフルプレート側への下向きの押圧力が加わり、上記ディフューザとバッフルプレートの溶接部やディフューザ溶接部等の亀裂の発生を防止するととも、万一亀裂が発生した場合にはその亀裂の進展を防止し、ディフューザの機能を保持することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明のジェットポンプディフューザの補強装置の第１の実施の形態を示す図である。

ジェットポンプ７は原子炉圧力容器１のシュラウド２と原子炉圧力容器１の内壁間に形成されている環状部からなるダウンカマ１２内に周方向に複数個配置されており、そのジェットポンプ７は、原子炉圧力容器壁に貫通装着されたサーマルスリーブ２１、そのサーマルスリーブ２１に連結されたエルボ２２、およびそのエルボ２２に連結され上方に延びるライザーパイプ２３を有する、冷却水を原子炉圧力容器１内に供給するライザーと、ディフューザの上端部に設けられているインレットミキサー（図示せず）と、上記ディフューザ２５とから主に構成されている。上記ディフューザ２５は載頭円錐筒の下部に環状部品２５ａを溶接にて組み立てた構造をしており、下端はバッフルプレート２６と溶接により固定されている。その溶接部を符号２７、２８で示す。

したがって、上記ディフューザ２５には下方に流れる冷却水の反力により上向きの力が加わっており、前述の溶接部２７、２８が振動等により破断した場合にはディフューザ２５が浮き上がり、炉心に冷却水を送り込む機能を維持することができなくなることがある。

そこで、本発明は上記ディフューザ２５の振動等によって溶接部等に亀裂が発生することを防止するため、上記ディフューザ２５をバッフルプレート２６側に押圧固定するようにしたものである。

すなわち、図１において符号３０はディフューザ２５に直接取り付けるクランプであって、そのクランプ３０は内面が前記ディフューザ２５の外周面に対応するように形成された円弧状を呈しており、そのクランプ３０が上記ディフューザ２５に嵌装され、前記ディフューザ２５の外形にあわせた傾斜と局面を有するクサビ３１を上記ディフューザ２５とクランプ３０との間に挿入し、上記クランプ３０にボルト３２を締め込むことにより傾斜のあるディフューザ２５の外表面に取り付けられている。上記クランプ３０は、互いに隣接するディフューザ２５に取り付けられた２つのクランプ３０が、ディフューザ２５間の距離にあわせ適切な長さに調整可能なジョイント３３により連結されている。

一方、シュラウド２の下部リング２ａと下部胴２ｂの隅角部に押圧杆３４の一端が固定されており、その押圧杆３４の他端が前記クランプ３０に固定され、上記押圧杆３４の長さを調整することにより予め定めた所要の力でクランプ３０を下方向に押さえ付けるようにしてある。

しかして、各ディフューザ２５はクランプ３０を介して上記押圧杆３４によりバッフルプレート２６に対して押圧固定されており、振動等によってディフューザ２５の溶接部等に亀裂が発生することが防止され、或いはその亀裂の進展が防止され、破断時にもディフューザ２５の機能を保持することができる。

ところで、上記押圧杆３４の一端を固定する位置は、シュラウド２の下部リング２ａと下部胴２ｂの隅角部に限定するものではなく、例えばエルボ２２、インレットミキサー、或いはジェットポンプライザーのブラケットに固定することも可能である。また、前述のように隣接するクランプ３０を連結することによって、クランプ３０に押圧杆３４による下方向の力による過度な変形を生ずることを防止することができる。さらに、クランプ３０を円弧状に形成することにより、ディフューザ２５の上部にあるインレットミキサーを取り除くことなく上記クランプ３０を上記ディフューザ２５に横方向から装着することができる。

図２は本発明の第２の実施の形態を示す図であり、シュラウド２の下部リング２ａの下面とバッフルプレート２６間には支柱３５が配設されている。上記支柱３５は長さ調整可能であり、上記シュラウド２の下部リング２ａの下面とバッフルプレート２６間に突っ張ることで固定されている。また、上記支柱３５の下端部と原子炉圧力容器１の内壁面との間には長さ調整可能な固定具３６が設けられており、その固定具３６の長さを調整することにより、上記支柱３５の下端部が原子炉圧力容器１の内壁方向にずれることを防止するようにしてある。

上記支柱３５には長さ調整可能なタイロッド３７の一端が固定され、上記タイロッド３７の他端が前記クランプ３０に固定されており、上記タイロッド３７の長さを適切な長さに調整することにより、クランプ３０が下方に引っ張られ、そのクランプ３０を介してディフューザ２５がバッフルプレート２６に圧設固定される。

しかして、この実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

また、図３および４は本発明の第３の実施の形態を示す図であり、前記下部リング２ａと下部胴２ｂとの隅角部と原子炉圧力容器１の内壁面との間に長さ調整可能な支柱３８が取り付けられている。上記支柱３８の一端は上記下部リング２ａと下部胴２ｂとの隅角部に固定されており、その支柱３８の他端部と原子炉圧力容器１の内壁面との間にクサビ３９を挿入し、上記支柱３８にボルト４０を締め込むことにより上記クサビ３９を固定し、下部リング２ａと下部胴２ｂとの隅角部と原子炉圧力容器１の内壁面との間に上記支柱３８が突っ張り固定されている。

一方、前記クランプ３０には押圧杆４１の下端部が固定されており、その押圧杆４１の上端部が、前記支柱３８の下面に加工された例えば溝に係合されることにより上記支柱３８に固定されている。上記押圧杆４１は長さ調整可能であり、その長さを適切な長さに調整することにより、予め定めた所要の力でクランプ３０が下方向に押さえ付けられ、そのクランプ３０を介してディフューザ２５がバッフルプレート２６に押圧固定される。

しかして、この第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

図５は本発明の第４の実施の形態を示す図であり、クランプ３０の両端部に押圧杆３４の先端部が固定されており、その他の点は図１に示す第１の実施の形態と同一である。すなわち、この第４の実施の形態は単一のディフューザ２５にクランプ３０を装着し、その単一のディフューザ２５の補強を行うものであり、この実施の形態においても第１の実施の形態と同様な作用効果を奏する。

さらに、図６は本発明の第５の実施の形態を示す図であり、クランプ３０の両端部にタイロッド３７の先端部が固定されており、その他の点は図２に示す第２の実施の形態と同一である。すなわち、この第５の実施の形態は単一のディフューザ２５にクランプ３０を装着し、その単一のディフューザ２５の補強を行うものであり、この実施の形態においても第２の実施の形態と同様な作用効果を奏する。

図７は、図６に示す第５の実施の形態の変形例である第６の実施の形態を示す図であり、バッフルプレート２６に加工を行い、前記タイロッド３７の下端部が上記バッフルプレート２６に固定され、上記タイロッド３７の他端がクランプ３０の両端部に形成された穴に挿通され、そのタイロッド３７にナット４２が装着されている。しかして、上記ナット４２を締め込むことにより、クランプ３０が下方に引っ張られ、そのクランプ３０を介してディフューザ２５がバッフルプレート２６に押圧固定される。

したがって、この実施の形態においても第５の実施の形態と同様な作用効果を奏する。

なお、上記各実施の形態においてはクランプを円弧状としたものを示したが、分割式のリング形状とすることもできる。

図８は本発明の第７の実施の形態を示す図であり、図５に示す第４の実施の形態に対してクランプの形状を変更しリング状のクランプ４３を使用したものである。すなわち、この実施の形態は、前記第１乃至第６の実施の形態がインレットミキサーを取り外すことなくクランプの据付が可能としたものに比し、インレットミキサーを取り外すことによりクランプ４３をディフューザ２５に装着するようにしたものである。したがって、クランプ４３としては単なるリング状でなく多角形としても同様な作用効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態を示す斜視図。 本発明の第２の実施の形態を示す斜視図。 本発明の第３の実施の形態を示す斜視図。 図３に示す第３の実施の形態の側面図。 本発明の第４の実施の形態を示す斜視図。 本発明の第５の実施の形態を示す斜視図。 本発明の第６の実施の形態を示す斜視図。 本発明の第７の実施の形態を示す斜視図。 沸騰水型原子炉に概略構成を示す断面図。

符号の説明

１ 原子炉圧力容器
２ シュラウド
２ａ 下部リング
２ｂ 下部胴
３ 炉心
７ ジェットポンプ
１２ ダウンカマ
２５ ディフューザ
２６ バッフルプレート
３０ クランプ
３１ クサビ
３２ ボルト
３３ ジョイント
３４、４１ 押圧杆
３５、３８ 支柱
３６ 固定具
３７ タイロッド
３９ クサビ
４０ ボルト
４２ ナット
４３ クランプ

Claims (11)

1. 原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプのディフューザの外周部にクランプを取付け、上記クランプに原子炉圧力容器内の構造物に一端が固定されたディフューザ押圧部材の他端を連結し、上記クランプを介して上記ディフューザをバッフルプレート側に押圧固定することを特徴とする、ジェットポンプディフューザの補強方法。
2. 原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプのディフューザの外周部に取付けられたクランプと、原子炉圧力容器内の構造物に一端が固定されるとともに他端が上記クランプに連結され、上記クランプを介して上記ディフューザをバッフルプレート側に押圧固定するディフューザ押圧部材とを有することを特徴とする、ジェットポンプディフューザの補強装置。
3. クランプは円弧状であることを特徴とする、請求項２記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
4. クランプは分割式のリング状であることを特徴とする、請求項２記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
5. クランプはリング状であることを特徴とする、請求項２記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
6. ディフューザ押圧部材は、一端がシュラウドの下部リングと下部胴の隅角部に固定され、他端がディフューザに嵌装されたクランプに連結された押圧杆であることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれかに記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
7. ディフューザ押圧部材は、一端が下部リングとバッフルプレート間に固定された支柱に固定され、他端がディフューザに嵌装されたクランプに連結されたタイロッドであることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれかに記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
8. ディフューザ押圧部材は、原子炉圧力容器の内壁とシュラウドの下部胴間に固定された支柱に一端が固定され、他端がディフューザに嵌装されたクランプに連結された押圧杆であることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれかに記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
9. ディフューザ押圧部材は、一端がバッフルプレートに固定され、他端がディフューザに嵌装されたクランプに連結されたタイロッドであることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれかに記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
10. 互いに隣接する２個のディフューザに嵌装されたクランプはジョイントにより連結されていることを特徴とする、請求項２乃至９のいずれかに記載のジェットポンプディフューザの補強装置。
11. クランプの両端に押圧杆或いはタイロッドが連結されていることを特徴とする、請求項２乃至９のいずれかに記載のジェットポンプディフューザの補強装置。

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