JP4776361B2 - Boiling water reactor - Google Patents
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Description
本発明は沸騰水型原子炉に係り、特に炉心シュラウドとシュラウドサポートとの連結構造を改良した沸騰水型原子炉に関する。 The present invention relates to a boiling water reactor, and more particularly to a boiling water reactor having an improved connection structure between a core shroud and a shroud support.
図5により、沸騰水型原子炉の従来例を説明する。図5は、改良型沸騰水型原子炉(ABWR)の構成を示す全体断面である。図5に示すように、原子炉圧力容器101内には、炉心102を収容する炉心シュラウド104が設置されている。炉心シュラウド104の下部および上部には、炉心支持板103および上部格子板106が配設されており、これら炉心支持板103および上部格子板106の間には、多数の燃料集合体105が設置されている。炉心シュラウド104の上部にはシュラウドヘッド112が配設されており、このシュラウドヘッド112の上部には、スタンドパイプ113を介して気水分離器114が設置されている。気水分離器114の上方には蒸気乾燥器117が設置されている。
A conventional example of a boiling water reactor will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an overall cross section showing the configuration of an improved boiling water reactor (ABWR). As shown in FIG. 5, a
炉心支持板103の下方には、炉心102内に挿入される制御棒107を収納する制御棒案内管127と、制御棒107を駆動するための制御棒駆動機構108とが設置されている。原子炉圧力容器101の下部には複数のインターナルポンプ124が周方向に配設されている。蒸気乾燥器117の側方の原子炉圧力容器101の壁面には、炉心102で発生した蒸気をタービンヘ導く主蒸気管117が接続されている。また、原子炉圧力容器101のスタンドパイプ113の側方には、原子炉圧力容器101に冷却水を供給する給水配管119が接続されている。
Below the
このように構成された沸騰水型原子炉において、炉上部の冷却水は炉心シュラウド104と原子炉圧力容器101とで囲まれた環状空間からインターナルポンプ124に吸い込まれ、炉底部を経て炉心102で蒸気となる。蒸気はスタンドパイプ113、気水分離器124および蒸気乾燥器117を通過して主蒸気管118でタービンに向かい、タービンで仕事をした蒸気は主復水器で冷却され、水となって給水配管119から原子炉圧力容器101の上部に戻る循環構成となっている。
In the boiling water reactor configured as described above, the cooling water in the upper part of the reactor is sucked into the
原子炉圧力容器101の下部にはシュラウドサポート125が立設され、このシュラウドサポート125上に炉心シュラウド104が溶接等によって連結支持されている。炉心102、シュラウドヘッド112および気水分離器114等の炉内機器は、炉心シュラウド104によって支持されている。
A
なお従来では、炉心シュラウドおよびポンプデッキの修理または交換を必要とするような損傷等を受けた時に、取外しまたは交換が容易にできるように、炉心シュラウドを原子炉圧力容器の底部から上向きに伸びる環状の支持脚に、取外し可能に固定する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
従来の沸騰水型原子炉においては、炉心シュラウド104の下端部がシュラウドサポート125に溶接され、シュラウドサポート125は圧力容器101の下鏡部に溶接されている。そのため、炉心シュラウドが経年劣化により交換が必要になった場合でも、簡易に取り外すことができないという問題があった。
In the conventional boiling water reactor, the lower end portion of the
また、原子炉圧力容器101は炭素鋼からなり、炉心シュラウド104はステンレス鋼からなっている。原子炉の運転温度(約300℃)では、炭素鋼よりもステンレス鋼の方が熱膨張率が高いため、半径方向の伸びの差が生じる可能性がある。この伸び差は、ボルト等でシュラウドサポート125と炉心シュラウド104を嵌合した公知技術によっても解決されない。
The
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、炉心シュラウドの下端部と原子炉圧力容器との接続部に半径方向の伸びを許容する一方、地震等の外力による半径方向および軸方向の変位を拘束することができ、炉心シュラウドの取外しおよび再取付け等を簡易に行うことができる沸騰水型原子炉を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and allows radial expansion at the connection portion between the lower end portion of the core shroud and the reactor pressure vessel, while maintaining radial and axial directions due to external forces such as earthquakes. An object of the present invention is to provide a boiling water nuclear reactor that can restrain displacement and can easily remove and reattach a core shroud.
前記の目的を達成するために、本発明では、原子炉圧力容器の下部にシュラウドサポートを立設するとともに、このサポート上に炉心シュラウドの下端部内周側に設けた突出部を搭載し、これら突出部とシュラウドサポートとを結合手段によって取外し可能に結合した沸騰水型原子炉であって、前記炉心シュラウドの下端部内周側の突出部は、フランジまたは複数のブラケットであり、前記結合手段は、前記フランジまたは前記ブラケットに上下方向に沿うボルト挿通孔を穿設する一方、前記シュラウドサポートに炉心シュラウドの中心から当該ボルト収容穴への方向における前記ボルト挿通孔の長さよりも長いボルト収容穴を形成し、このボルト収容穴内の底部に、前記炉心シュラウドの中心から当該ボルト収容穴への方向における当該ボルト収容穴の長さよりも小径かつ当該ボルト収容穴における炉心シュラウドの周方向の当該ボルト収容穴の長さと略等径のスタッドボルトを取付け、このスタッドボルトを前記フランジまたは前記ブラケットのボルト挿通孔に挿通させ、このスタッドボルトの上端側を前記フランジまたは前記ブラケットの上面側からナットで螺合することにより、前記フランジまたは前記ブラケットと前記シュラウドサポートとを結合したことを特徴とする沸騰水型原子炉を提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a shroud support is erected at the lower part of the reactor pressure vessel, and a protrusion provided on the inner peripheral side of the lower end of the core shroud is mounted on the support. A boiling water nuclear reactor in which the core and the shroud support are detachably coupled to each other by a coupling means, wherein the projecting portion on the inner peripheral side of the lower end of the core shroud is a flange or a plurality of brackets, Bolt insertion holes are formed in the flange or the bracket along the vertical direction, and the shroud support is formed with a bolt accommodation hole longer than the length of the bolt insertion hole in the direction from the center of the core shroud to the bolt accommodation hole. The bolt in the direction from the center of the core shroud to the bolt receiving hole is formed at the bottom of the bolt receiving hole. A stud bolt having a diameter smaller than the length of the socket receiving hole and having a diameter approximately equal to the length of the bolt receiving hole in the circumferential direction of the core shroud in the bolt receiving hole is attached, and the stud bolt is attached to the bolt insertion hole of the flange or the bracket. A boiling water nuclear reactor characterized in that the flange or the bracket and the shroud support are coupled by inserting and screwing the upper end side of the stud bolt from the upper surface side of the flange or the bracket with a nut. I will provide a.
本発明によれば、炉心シュラウド下端部と原子炉圧力容器との接続部に放射方向の伸びを許容する一方、地震等の外力による軸方向および径方向の変位を拘束することができ、炉心シュラウドの取外しや再取付けを簡易に行うことができる。 According to the present invention, the radial shroud is allowed to extend at the connection portion between the lower end portion of the core shroud and the reactor pressure vessel, while the axial and radial displacement due to an external force such as an earthquake can be restrained. Can be easily removed and reattached.
以下、本発明に係る沸騰水原子炉の実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。図1〜図3は本発明に係る沸騰水型原子炉の一実施形態を示し、図4は変形例を示している。なお、従来の構成と同一または対応する部分については、図5に示した符号と同一符号を付して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a boiling water reactor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 show an embodiment of a boiling water reactor according to the present invention, and FIG. 4 shows a modification. In addition, the same code | symbol as the code | symbol shown in FIG. 5 is attached | subjected and demonstrated about the part which is the same as that of the conventional structure, or respond | corresponds.
図1は、炉内構造物の全体構成を示す縦断面図である。図1に示すように、本実施形態の改良型沸騰水型原子炉(ABW)では、原子炉圧力容器101内に炉心102を収容する炉心シュラウド104が設置されている。炉心シュラウド104の下部および上部には炉心支持板103および上部格子板106が配設されており、これら炉心支持板103および上部格子板106の間には多数の燃料集合体105が設置されている。炉心シュラウド104の上部にはシュラウドヘッド112が配設されており、このシュラウドヘッド112の上部にはスタンドパイプ113を介して気水分離器114が設置されている。気水分離器114の上方には蒸気乾燥器117が設置されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the in-furnace structure. As shown in FIG. 1, in the improved boiling water reactor (ABW) of this embodiment, a
炉心支持板103の下方には、炉心102内に挿入される制御棒107を収納する制御棒案内管127と、制御棒107を駆動するための制御棒駆動機構108とが設置されている。原子炉圧力容器101の下部には複数のインターナルポンプ124が周方向に配設されている。蒸気乾燥器117の側方の原子炉圧力容器101壁面には、炉心102で発生した蒸気をタービンヘ導く主蒸気管117が接続されている。また、原子炉圧力容器101のスタンドパイプ113側方には、原子炉圧力容器101に冷却水を供給する給水配管119が接続されている。
Below the
炉上部の冷却水が炉心シュラウド104と原子炉圧力容器101とで囲まれた環状空間から、インターナルポンプ124に吸い込まれ、炉底部を経て炉心102で蒸気となる。蒸気はスタンドパイプ113、気水分離器124および蒸気乾燥器117を通過して主蒸気管118でタービンに向かい、タービンで仕事をした蒸気は主復水器で冷却され、水となって給水配管119から原子炉圧力容器101上部に戻る循環構成となっている。
Cooling water at the top of the reactor is sucked into the
このような構成において、原子炉圧力容器101の下部にシュラウドサポート125が立設され、このシュラウドサポート125上に、これとは別体の炉心シュラウド104がシュラウド固定フランジ130を介して着脱可能に支持されている。また、炉心シュラウド104の下端部外周側にはポンプデッキ126が一体構造として取付けられ、このポンプデッキ126にインターナルポンプ124が支持されている。
In such a configuration, a
図2は、図1に示したシュラウドサポート125と炉心シュラウド104との接合部(図1のA部)を拡大して示す拡大断面図である。この図2に示すように、炉心シュラウド104は炉心102を囲む配置で円筒状に配置されており、この炉心シュラウド104の下端部は上側部よりも肉厚が大きく構成されている。この炉心シュラウド104の下端部の内周側に、シュラウド固定用の水平な突出部としてシュラウド固定フランジ130が設けられている。また、原子炉圧力容器101の下部には、突出部としてのシュラウド固定フランジ130を支持するシュラウドサポート125が設けられている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged joint (A portion in FIG. 1) between the
シュラウド固定フランジ130は、炉心シュラウド104の下端部の内周側全体に亘って形成されており、このシュラウド固定フランジ130の内周面はシュラウドサポート125の外周面と略同一垂直面となっている。また、シュラウド固定フランジ130の外周面は、シュラウドサポート125の外周面よりも径大となっている。シュラウドサポート125の上端部にはスタッドボルト131が垂直に設けられ、このスタッドボルト131の上端部は、シュラウド固定フランジ130の上方に突出している。そして、スタッドボルト131の上端にはナット132が螺合され、このナット132により、シュラウド固定フランジ130の上面がシュラウドサポート125上に締結固定されている。すなわち、突出部としてのシュラウド固定フランジ130と、シュラウドサポート125とが、結合手段としてのスタッドボルト131およびナット132により、取外し可能に結合されている。
The
また、炉心シュラウド104の外周面側には、シュラウド固定フランジ130よりも少し高い位置にポンプデッキ126が設けられている。このポンプデッキ126は、炉心シュラウド104の全周に亘って炉心シュラウド104に一体に設けられており、このポンプデッキ126にインターナルポンプ124が支持されている。すなわち、炉心シュラウド104の外周側に、原子炉圧力容器101の内周面と対向するポンプデッキ126が設けられ、ポンプデッキ126の外周部には、シールリング134が設けられ、このシールリング134が原子炉圧力容器101の内面に接触する構成となっている。
A
図3は、図2に示した炉心シュラウド104の下端部内周側突出部であるシュラウド固定フランジ130の結合手段を、さらに詳細に示す拡大断面図である。すなわち、炉心シュラウド104のシュラウド固定フランジ130とシュラウドサポート125との連結構造がさらに詳細に示されている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing in more detail the coupling means of the
この図3に示すように、シュラウド固定フランジ130には、上下方向に沿うボルト挿通孔136が穿設されている。また、シュラウドサポート125には、ボルト挿通孔136に連通する上端開口のボルト収容穴135が形成されている。このボルト収容穴135の径方向長さbは、ボルト挿通孔136の同方向長さcよりも長く形成されている。そして、ボルト収容穴135内の底部には、このボルト収容穴135の径方向長さbよりも小径かつボルト収容穴135の周方向長さと略等径dのスタッドボルト131が取付けられている。このスタッドボルト131が、シュラウド固定フランジ130のボルト挿通孔136に挿通されている。そして、スタッドボルト131の上端側が、シュラウド固定フランジ130の上面側からナット132螺合により締付られ、これによりシュラウド固定フランジ130とシュラウドサポート125とが結合されている。
As shown in FIG. 3, the
このように、シュラウドサポート125の上端側には、原子炉圧力容器101の軸方向上向きに開口し、かつ原子炉圧力容器101の原子炉圧力容器径方向に長いボルト収容穴135が形成され、シュラウドサポート125とスタッドボルト131の間には、このスタッドボルト131が変形しても、発生する応力がスタッドボルト131の強度上の許容値を越えない長さの空隙を有する構成となっているので、スタッドボルト131は炉心側から放射方向に向って変形可能である。
As described above, the upper end side of the
この構成においては、本実施形態では、スタッドボルト131およびナット132からなる結合手段が、炉心シュラウド104を原子炉圧力容器101の軸方向および周方向には拘束するが、炉心シュラウド104の中心から放射方向には移動可能とする手段とされている。
In this configuration, in this embodiment, the coupling means including the
そして、このような本実施形態の結合手段によれば、下記の具体的課題を解決することができる。すなわち、原子炉圧力容器101を炭素鋼により構成し、炉心シュラウド104、シュラウド固定フランジ130およびポンプデッキ126をステンレス鋼により構成した場合、原子炉運転温度(約300℃)では、炭素鋼よりもステンレス鋼の方が熱膨張率が高いため、半径方向の伸びの差を吸収することが必要となる。
And according to the coupling | bonding means of such this embodiment, the following specific problems can be solved. That is, when the
この場合、本実施形態の上記構成によれば、炉心シュラウド104が半径方向で約2mm(片側)の伸びを吸収でき、且つ炉心内の差圧による炉心シュラウド104の浮き上がりを、スタッドボルト131による締め付けによって確実に拘束することができる。すなわち、本実施形態によれば、スタッドボルト131およびナット132からなる結合手段は、炉心シュラウド104を原子炉圧力容器101の軸方向および周方向には拘束するが、炉心シュラウド104の中心から放射方向には移動可能とする手段により、スタッドボルト131による締め付けによって確実に拘束することができる。
In this case, according to the configuration of the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、炉心シュラウド104の外周側に原子炉圧力容器101の内周面と対向するポンプデッキ126が設けられている。そして、ポンプデッキ106の外周部には、シールリング134が例えば上下2段、原子炉圧力容器101の周方向全体に亘って設けられている。これらのシールリング134が原子炉圧力容器101の内面に接触し、良好なシール機能を保持できるようになっている。
Further, in the present embodiment, a
すなわち、炉心シュラウド104とポンプデッキ126とは一体構成となり、ポンプデッキ126と原子炉圧力容器101との熱膨張率の差を吸収する必要がある。本実施形態では、炉心シュラウド104とポンプデッキ126とを一体化し、このポンプデッキ126の外周面にシールリング134を設置することにより、ポンプデッキ126の半径方向の伸びを吸収可能な構成となる。
That is, the
図4は、本実施形態における変形例を示している。すなわち、炉心シュラウド104のシュラウド固定フランジ130とシュラウドサポート125との連結構造の変形例を示している。
FIG. 4 shows a modification of the present embodiment. That is, a modification of the connection structure between the
図4に示すように、この実施形態では、シュラウドサポート125に、ナット132および球面座金133、136を設置することが可能な掘りこみが形成されている。そして、ナット132は、上下の球面座金133を介してスタッドボルト17を締め付ける構成となっている。他の構成については、図1〜図3に示した実施形態と同様である。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
このように、シュラウドサポート125とシュラウド固定フランジ130とを、球面座金133を介してスタッドボルト131およびナット132で取外し可能に結合した図4の構成によれば、炉心シュラウド104およびシュラウド固定フランジ130が半径方向に熱膨張で伸びたとき、スタッドボルト131が傾くことにより、その伸びを吸収することができる。
As described above, according to the configuration of FIG. 4 in which the
以上の実施形態によれば、万一炉心シュラウド104が損傷した場合は、炉心シュラウド104の交換または原子炉圧力容器101から簡易的な方法で取り出すことにより補修可能となる。
According to the above embodiment, if the
なお、以上の実施形態では、炉心シュラウド104の下端部外周面に水平なシュラウド固定フランジ130を一体に設けタ構成について説明したが、本発明では、炉心シュラウド104の下端部外周面に沿って複数のブラケットを一定の間隔をあけて一体に設ける構成とし、これらのブラケットを上述のスタッドボルト131により締結する構成としてもよい。
In the above embodiment, the horizontal
また、本発明は前記実施形態のような新設の改良型沸騰水型原子炉(ABWR)に限らず、既設の沸騰水型原子炉(BWR)の炉心シュラウドを含めた炉内構造物取替技術として適用することができる。 In addition, the present invention is not limited to the new and improved boiling water reactor (ABWR) as in the above-described embodiment, but the in-core structure replacement technique including the core shroud of the existing boiling water reactor (BWR). Can be applied as
101 原子炉圧力容器
102 炉心
103 炉心支持板
104 炉心シュラウド
105 燃料集合体
106 上部格子板
107 制御棒
108 制御棒駆動機構
112 シュラウドヘッド
113 スタンドパイプ
114 気水分離器
117 蒸気乾燥器
118 主蒸気管
119 給水配管
120 炉内核計装配線案内管
121 取出口
122 炉内核計装
124 インターナルポンプ
125 シュラウドサポート
126 ポンプデッキ
127 制御棒案内管
130 シュラウド固定フランジ
131 スタッドボルト
132 ナット
133 球面座金
134 シールリング
135 ボルト収容穴
136 ボルト挿通孔
101
Claims (3)
前記炉心シュラウドの下端部内周側の突出部は、フランジまたは複数のブラケットであり、前記結合手段は、前記フランジまたは前記ブラケットに上下方向に沿うボルト挿通孔を穿設する一方、
前記シュラウドサポートに炉心シュラウドの中心から当該ボルト収容穴への方向における前記ボルト挿通孔の長さよりも長いボルト収容穴を形成し、
このボルト収容穴内の底部に、前記炉心シュラウドの中心から当該ボルト収容穴への方向における当該ボルト収容穴の長さよりも小径かつ当該ボルト収容穴における炉心シュラウドの周方向の当該ボルト収容穴の長さと略等径のスタッドボルトを取付け、
このスタッドボルトを前記フランジまたは前記ブラケットのボルト挿通孔に挿通させ、このスタッドボルトの上端側を前記フランジまたは前記ブラケットの上面側からナットで螺合することにより、前記フランジまたは前記ブラケットと前記シュラウドサポートとを結合したことを特徴とする沸騰水型原子炉。 A shroud support is erected at the lower part of the reactor pressure vessel, and a protrusion provided on the inner peripheral side of the lower end of the core shroud is mounted on this support, and these protrusions and the shroud support are detachably connected by a coupling means. A boiling water reactor,
The projecting portion on the inner peripheral side of the lower end portion of the core shroud is a flange or a plurality of brackets, and the coupling means drills a bolt insertion hole along the vertical direction in the flange or the bracket,
Forming a bolt housing hole longer than the length of the bolt insertion hole in the direction from the center of the core shroud to the bolt housing hole in the shroud support;
The bottom of the bolt housing hole has a diameter smaller than the length of the bolt housing hole in the direction from the center of the core shroud to the bolt housing hole and the length of the bolt housing hole in the circumferential direction of the core shroud in the bolt housing hole. Install stud bolts of approximately equal diameter,
By inserting the stud bolt into the bolt insertion hole of the flange or the bracket, and screwing the upper end side of the stud bolt from the upper surface side of the flange or the bracket with the nut, the flange or the bracket and the shroud support A boiling water reactor characterized by combining
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