JP5564355B2 - ジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置及び据付方法 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたジェットポンプの流量を計測するための計測配管に取り付けるクランプ装置を据付けるジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置及び据付方法に関する。

ジェットポンプを備えた機器の内部構造を、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合を例にとり説明する。ＢＷＲの原子炉圧力容器（ＲＰＶ）は、一般的にほぼ円筒形状を有し、両端を、例えば底部ヘッド及び脱着可能な上部ヘッドにより閉じられる。炉心シュラウド（シュラウド）は一般的にほぼ円筒形状を有しており、ＲＰＶ内で炉心を囲み、シュラウド支持構造により支持される。ＲＰＶとシュラウドの間には空間、一般的に環状空間（アニュラス部）が設けられている。
アニュラス部には複数個のジェットポンプが設置され、原子炉炉心の冷却流体の流れを供給する。具体的には、ＲＰＶの外に設置された再循環ポンプがアニュラス部下部の冷却流体を吸い込み、昇圧して、ジェットポンプライザ管（ライザ管）へと送る。昇圧された冷却流体（駆動流体）はライザ管の上部に取り付けられたノズルを通して噴出され、アニュラス部内の冷却流体（被駆動流体）をスロート内へひき込む。駆動流体と被駆動流体はスロート内で混合され、ディフューザとして知られる拡散部分にて拡散され、下部プレナムを通って炉心へと供給される。

ジェットポンプ計測配管（計測配管）はディフューザの上下端に接続しており、ディフューザ内の圧力を原子炉圧力容器外に設けている図示しない差圧計に伝達し、流量を計測するために設置されるものであり、計測配管サポート（サポート）を介してディフューザに例えば溶接で取り付けられている。
ジェットポンプは、内部にも高速流体が流れるため、外部と内部の流体から流体振動の影響を受ける。この流体振動による振動が計測配管に伝わるが、この流体振動の振動数が、計測配管の固有振動数と合致すると、計測配管は共振する。そこで、この共振が計測配管に与える影響を緩和するために、従来技術では計測配管にクランプ装置を取り付け、計測配管をディフューザに強固に拘束することで、計測配管の発生応力を低減している(例えば、特許文献１)。

また、上記に記載したようなクランプ装置を、通常、ＲＰＶ上に設けられた台車上から操作ロープを用いて対象となるサポートに据付け、操作ポールを用いて上部から締付ボルトを締付けることで計測配管を固定している。

また、特許文献２には、支援アームを原子炉圧力容器とシュラウドとの間の環状領域に走行させて、比較的空間のある領域で炉内機器の点検や補修等を支援する方法が開示されている。

特開２００７−３３３４３１号公報 特開平７−６３８８４号公報

クランプ装置の取付けを要するサポートの周囲には、例えばシュラウドを補強するためのタイロッドなどの干渉物が設置されていることがある。その場合、操作ポールを用いて上部から締付ボルトを締付ける方法では、空間上の制約により上部からクランプ装置の締付ボルトを直接締付けることが出来ない。また、操作ポールを用いて上部から締付ボルトを締付ける方法では、前記計測配管がディフューザ外面のうちライザ管に近い側に設置されている場合も同様に、前記サポートの上部にライザ管が存在することにより操作ポールを用いて上部から締付ボルトを締付ける方式によるクランプ装置の据付が不可能である。

また、特許文献２の方法では、支援アームがジェットポンプの下部の狭隘部にアクセスできない可能性が大きい。さらに、特許文献２には、ジェットポンプの下部の狭隘部にあるクランプ装置の締付ボルトに、支援アームをどのようにアクセスし、作業を実施するかの具体的な手順の開示がされていない。

本発明は、前記課題を解決するためのもので、その目的は干渉物が存在することにより上部から直接締付けられないクランプ装置の締付ボルトを確実に締め付けることができるジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置及び据付方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するために少なくとも以下の特徴を有する。

本発明は、第１アームと前記第１アームの先端部に回転可能に接続された第２アームとを原子炉圧力容器の上部から前記原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間の環状領域に垂下し、前記第２アームをディフューザとシュラウドまたは原子炉圧力容器の間の空間で回転し、前記第２アームの先端に保持された締付ヘッドでディフューザに取り付けられている流量計測用の計測配管をクランプするクランプ装置の締付ボルトを締め付けることを第１の特徴とする。

また、本発明は、第１の特徴に加え、前記回転は略Ｌ字状に行なわれることを第２の特徴とする。
さらに、本発明は、第１の特徴に加え、前記第２アームは少なくとも一つ以上の曲り部を有することを第３の特徴とする。
また、本発明は、第３の特徴に加え、前記曲り部のうち少なくとも一つの曲り部は前記ディフューザに隣接するディフューザを回避するように回転することを第４の特徴とする。

さらに、本発明は、第１の特徴に加え、前記第１アームは、前記第２アームを前記原子炉圧力容器の径方向にシフトするシフト手段を有することを第５の特徴とする。
また、本発明は、第５の特徴に加え、前記シフト手段は前記第２アーム先端側を前記原子炉圧力容器とシュラウドのうち少なくとも一方に固定する固定手段を有することを第６の特徴とする。

さらに、本発明は、第1の特徴に加え、前記締付ボルトの締め付けは前記締付ヘッドを振動させておこなうことを第７の特徴とする。
また、本発明は、第１の特徴に加え、前記締付ボルトに対し前記締付ヘッドを少なくとも１方向にフローティングするフローティング機構を設けたことを特徴とする

本発明よれば、干渉物が存在することにより上部から直接締付けられないクランプ装置の締付ボルトを確実に締め付けることができるジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置及び据付方法を提供することができる。

本発明によるジェットポンプ計測配管クランプ装置の据付装置の第一の実施形態を示す正面図である。 本発明の第一の実施形態の平面図である。 本発明によるジェットポンプ計測配管クランプ装置の据付装置の第一の実施形態のアーム部の正面図である。 本発明によるジェットポンプ計測配管クランプ装置の据付装置の第一の実施形態のアーム部の平面図である。 本発明によるジェットポンプ計測配管クランプ装置の据付装置の第一の実施形態の位置決めするパッドを含むブロックの周辺構成を示す図である。 ヘッド部に付与されるフローティング機構の説明図である。 バイブレータ機構の説明図である。 本発明を２つ以上のディフューザと炉心シュラウド間の隙間を通してクランプ装置へアクセスすることに対しても適用できる本発明の第２の実施形態を示す図である。 クランプ装置の締付部が原子炉圧力容器側にあるときに都合のよい本発明の第３の実施形態を示す図である。 沸騰水型原子炉内部の構造を示す断面図である。 ジェットポンプの説明図である。 ジェットポンプ計測配管の説明図である。

発明の実施形態を、沸騰水型原子炉を例に取り、図面を用いて説明する。図１０は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）用の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１の概略断面図である。ＲＰＶ１は、一般的にほぼ円筒形状を有し、一端で底部ヘッド２により、またその他端で脱着可能な上部ヘッド３により閉じられている。炉心シュラウド（シュラウド）４は一般的にＲＰＶ１内で炉心５を囲む。シュラウド４はほぼ円筒形状を有しており、シュラウド支持構造６により支持される。円筒形状のＲＰＶ１と円筒形状のシュラウド４の間には環状空間７が形成される。

入口ノズル８はＲＰＶ１の側壁を貫通して延び、ジェットポンプ９に結合される。図示しない再循環ポンプで昇圧された冷却水はノズル１０から噴射され、アニュラス部１１の冷却水を吸い込み、スロート１２、ディフューザ１３及び下部プレナム１４を通過して、炉心５へと供給される。ジェットポンプ９を設置すると、再循環ポンプによりＲＰＶ１の外部に引き出す冷却水の量よりも多量の冷却水を炉心へと供給することが出来る。さらに炉心５の流量を制御することで、ボイド効果（気泡の発生により冷却水の密度が減少し、原子炉の反応度が下がる効果）による反応度の変化を利用して出力を制御することが可能である。炉心５で発生した蒸気が、セパレータ１５及びドライヤ１６によって過熱蒸気となり、主蒸気ノズル１７を通ってタービン（図示せず）を駆動する。一方、セパレータ１５及びドライヤ１６で分離された水は、アニュラス部１１内において、給水系（図示せず）によって原子炉へと戻ってきた水と混合され、再びジェットポンプ９により炉心５へと供給される。
図１１にジェットポンプの正面図を示し、ジェットポンプ９の構造について説明する。図１１において、１８はライザエルボ、１９はライザ管、２０はトランジションピース、２１はエルボ、１０はノズル、２２はインレットミキサ、１３はディフューザ、２３はブラケット、２４はサポート、２５はウェッジ、２６はビーム、２７はライザーブレースである。
図１１のＢ部の拡大図を図１２に示す。２８は計測配管、２９は計測配管サポート（サポート）である。計測配管２８はディフューザ１３内の圧力をＲＰＶ１の外に設けている図示しない差圧計に伝達し、流量を計測するために設置されるものであり、サポート２９を介してディフューザ１３に例えば溶接で取り付けられている。

図１は、本発明のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置３０（以下、単に据付装置という）の第１の実施形態の正面図で、図２はその平面図である。
この据付装置３０は、据付装置を上部から吊るためのボディ３１(第1アーム)と、クランプ装置３２へアクセスするためのアーム部(第２アーム)３３を備えていて、このアーム部３３の一端にクランプ装置３２の締付ボルトを締付けるヘッド部３４が設けられている。また、ボディ３１とアーム部３３は、アーム部３３を直線状からほぼ直角に変更できるように結合しており、上部から直接アクセスできないライザ管１９の下のクランプ装置３２へ水平方向からヘッド部３４を導入する。

さらに、図２に示すように、アーム部３３はディフューザ１３とシュラウド４の間を通過し、ヘッド部３４がクランプ装置３２の締付部３２ａに取付けられるよう、途中で曲り部３５を設けている。また、ボディ３１の中間にはボディ上部３１ｕとボディ下部３１ｄとの中心軸をずらすブロック３６が設置されている。このブロック３６によりアーム部３３をシュラウド４側に近づけ、アーム部３３の曲り部３５の角度を小さくし、炉内構造物との干渉を回避している。前記干渉がなければブロック３６を設ける必要はない。

図３に示すアーム部３３は、ボディ３１ｄと相対的に約９０°の回転が出来るよう接続されており、例えば図３中に示す水圧シリンダ３８とリンク３７で相対回転を行なうことが出来る。ただし、相対回転は水圧シリンダに限らず、例えばねじの回転（ラックとピニオンの利用など）や、直接ロープで引くことで駆動することも出来る。アーム部３３とボディ３１ｄとの相対位置を変えることで、据付装置３０のインストール時にはボディ３１とアーム部３３を直線状に配置して炉内構造物との干渉を避け、クランプ装置３２の据付対象であるサポート２９と同程度の高さ位置に到達してからアーム部を水平方向へ振上げることで、インストール性を向上できる。
なお、水圧シリンダやネジの回転の駆動源線や制御信号等の線又は配管は、必要な位置までボディ３１やアーム部内を通し、必要ならばシールを介して外部に取り出すことが望ましい。

図４は、図２に示すアーム部３３の曲り部３５を回転可能にできるようにしたアーム部の第２の実施例を示す調整型アーム部３９の平面図である。即ち、調整型アーム部３９は、ヘッド部３４をクランプ装置３２へ取付ける際に角度の微調整が出来るように調整型アーム部３９aと調整型アーム部３９bとが相対的に回転できるよう構成されている。このように構成することにより、ヘッド部３４の位置を制御できることから、インストール時は調整型アーム部３９aと３９ｂを直線状の位置として炉内構造物との干渉を避け、締付時はヘッド部３４をクランプ装置３２に対して、図４に示すように、直線状に配置して取付けることが出来る。
上記において、調整型アーム部３９aと３９bの相対回転は、例えば水圧シリンダやねじの回転、ロープによる操作により駆動されることが出来る。

図５は、据付装置の位置決めを行なう機構を有するブロック３６の周辺構成を示した図である。クランプ装置３２を締付ける際は、インストール時と異なり回転アーム部３９を振上げているために据付装置３０のウェイトバランスが変わることや、クランプ装置３２の締付ボルトを締付けるときの反力により据付装置３０全体が動くことなどが考えられる。ボルトの締付時は、締付軸がずれると締付トルクが十分に伝わらない可能性があるので、据付装置３０自身の移動を防ぐ必要がある。

このためにブロック３６のシュラウド４側にパッド４０を設け、このパッド４０によって据付装置３０の位置決めをし、クランプ装置３２の締付の信頼性を向上させることができる。また、パッド４０の反対側には、据付装置３０のバランスをとるためのバランスウエイト４１を取付けてもよい。

さらに、バランスウエイト４１の代わりに原子炉圧力容器１側の方向に移動可能なパッド(図示せず)を設け、そのパットを原子炉圧力容器１側に押付けることで、シュラウド４側のパッド４０と共に据付装置３０を完全に固定し、位置決めしてもよい。

図６はヘッド部３４に付与するフローティング機構の説明図である。図６(ａ）はヘッド部を図３と同じ方向から見た図で、図６(ｂ)はヘッド部３４の先端から見た図である。図６(ａ）、図６(ｂ)に示すように２方向にフローティング機構を付与することで、クランプ装置３２とヘッド部３４に角度のずれがあってもヘッド部３４をクランプ装置３２に取付けることが出来る。

図７はバイブレータ機構を備えたバイブレータ付ヘッド部４２である。例えばヘッドの下部に取付けたバイブレータ４３が振動することでバイブレータ付ヘッド部４２が振動し、クランプ装置３２の締付時に振動を与えながら締付ボルトを締付けることが出来る。締付時に振動を与えることで、クランプ装置３２とディフューザ１３の結合をより強固とし、原子炉運転中の振動によるクランプ装置３２の緩みを防ぐことが出来る。また、振動を与えながらボルトを締付けることで、締付ボルトとクランプ装置本体のかじりを防止することができる。
さらにヘッド部３４はクランプ装置３２が原子力発電所の運転時の振動によりゆるむことを防止するための、締付ボルト廻り止め機構、例えば溶接やかしめ、つばおりを付与する。

以上説明した実施形態では１つのディフューザとシュラウド間の隙間を通してクランプ装置へアクセスすることにより、クランプ装置の据付対象となるサポートの上部に例えばライザ管やタイロッドなどの干渉物があった場合でも、クランプを据付けることが出来ることを示した。

図８は、本発明を２つ以上のディフューザとシュラウド間の隙間を通してクランプ装置へアクセスする第２の実施形態を示す図である。図８では、アーム部（第２アーム)に曲り部３５を２箇所３５ａ、３５ｂを設けている。勿論、２箇所不必要であるならば１箇所でもよい。また、曲り部３５ｂ、図４に示す第１の実施形態の曲り部３５のように回転可能な関節としてもよい。さらに、図５から図７に示した実施形態を適用することもでき、その効果を奏することができる。

従って、以上説明した第１及び第２の実施形態によれば、少なくとも１つのディフューザとシュラウドとの間の隙間を通してクランプ装置へアクセスすることにより、クランプ装置の据付対象となるサポートの上部に例えばライザ管やタイロッドなどの干渉物があった場合でも、クランプを据付けることが出来る。

以上説明した第１及び第２の実施形態では、アーム部３３(第２アーム)をディフューザとシュラウド間の隙間を通すように設けた。図９は、アーム部３３(第２アーム)をディフューザと原子炉圧力容器との間の隙間を通してクランプ装置へアクセスする第３の実施形態を示す図である。第１及び第２の実施形態と大きく異なる点は、ボディ３１ｄを原子炉圧力容器１側に変位させ、パッド４０を原子炉圧力容器１側に設けた点である。

図９は、本発明をディフューザと原子炉圧力容器間の隙間を通してクランプ装置へアクセスする第２の実施形態を示す図である。第３の実施形態は、図９に示すように、クランプ装置３２の締付部３２ａが原子炉圧力容器１側にあるときに都合のよい実施形態である。第３の実施形態でも、第１又は第２の実施形態で適用したその他の実施形態を適用でき、その効果を奏することができる。

以上説明した第３の実施形態によれば、少なくとも１つのディフューザと原子炉圧力容器との間の隙間を通してクランプ装置へアクセスすることにより、クランプ装置の据付対象となるサポートの上部に例えばライザ管やタイロッドなどの干渉物があった場合でも、クランプ装置を据付けることが出来る。

以上説明した第1乃至第３の実施形態によれば、干渉物が存在するジェットポンプ計測配管の固定が強固に得られるジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置又は据付方法を提供することができ、冷却水の流動振動に起因する計測配管の損傷を防止することができる。

１：原子炉圧力容器 ２：底部ヘッド ３：上部ヘッド
４：炉心シュラウド ５：炉心 ６：シュラウド支持構造物
７：環状空間 ８：入口ノズル ９：ジェットポンプ
１０：ノズル １１：アニュラス部 １２：スロート
１３：ディフューザ １４：下部プレナム １５：セパレータ
１６：ドライヤ １７：主蒸気ノズル １８：ライザエルボ
１９：ライザ管 ２０：トランジションピース
２１：エルボ ２２：インレットミキサ ２３：ブラケット
２４：サポート ２５：ウェッジ ２６：ビーム
２７：ライザーブレース ２８：計測配管 ２９：サポート
３０：クランプ据付装置 ３１：ボディ ３２：クランプ装置
３３：アーム部 ３４：ヘッド部 ３５：曲り部
３６：ブロック ３７：リンク ３８：水圧シリンダ
３９：調整型アーム部 ４０：パッド ４１：バランスウエイト
４２：バイブレータ付ヘッド部 ４３：バイブレータ。

Claims (10)

1. 原子炉圧力容器の上部から前記原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間の環状領域に直接垂下される第１アームと、前記第１アームの先端部で前記第１アームに対し略Ｌ字状に回転する第２アームと、前記第２アームの先端部に接続され締付ヘッドを有する締付ヘッド部と、ディフューザとの干渉を回避する回避手段と、前記第１アームを前記原子炉圧力容器と前記炉心シュラウドのうち少なくとも一方に固定する固定パットと、前記固定パットの反対側にバランスウェイトとを前記第１アームに設けた反力低減手段とを有し、前記締付ヘッドで前記ディフューザに取り付けられている流量計測用の計測配管をクランプするクランプ装置の締付ボルトを締め付けることを特徴とするジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置。
2. 前記回避手段は、前記第１アームに設けられ、前記第１アームを上部アームと前記第２アームが接続される下部アームに分け、前記上部アームと前記下部アームの中心軸をずらし、前記第２アームを前記原子炉圧力容器の径方向にシフトするシフト手段であり、
   前記シフト手段に前記反力低減手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置。
3. 前記回避手段は、少なくとも一つ以上の曲り部を有する前記第２アームであることを特徴とする請求項1乃至２のいずれかに記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置。
4. 前記曲リ部のうち前記締付ヘッド部側の曲り部の少なくとも一つが回転可能関節であることを特徴とする請求項３に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置。
5. 前記締付ヘッド部は締付ヘッドを振動させるバイブレータ機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置。
6. 前記締付ヘッド部は前記締付ボルトに対し少なくとも１方向にフローティングするフローティング機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付装置。
7. 第１アームと前記第１アームの先端部に回転可能に接続された第２アームとを原子炉圧力容器の上部から前記原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間の環状領域に直接垂下し、前記第２アームをディフューザとシュラウドまたは原子炉圧力容器の間の空間で回転し、ディフューザとの干渉を回避し、前記第２アームの先端に保持された締付ヘッドでディフューザに取り付けられている流量計測用の計測配管をクランプするクランプ装置の締付ボルトを締め付け、前記アームに設けられた前記第１アームを前記原子炉圧力容器と前記炉心シュラウドのうち少なくとも一方に固定する固定パットと前記固定パットの反対側に設けられたバランスウェイトとによって、前記ディフューザの側部に存在する前記第１アームへの前記締付けヘッドの締め付け時の反力を低減することを特徴とするジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付方法。
8. 前記第１アームに設けられ、前記第１アームを上部アームと前記第２アームが接続される下部アームに分け、前記上部アームと前記下部アームの中心軸をずらして前記締付ボルトを締め付けることを特徴とする請求項７に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付方法。
9. 前記第２アームは少なくとも一つ以上の曲り部を有し、前記少なくとも一つの曲り部は
   前記ディフューザに隣接するディフューザを回避するように回転することを特徴とする請求項７に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付方法。
10. 前記締付ボルトの締め付けは前記締付ヘッドを振動させておこなうことを特徴とする請求項７に記載のジェットポンプ計測配管のクランプ装置据付方法。

Images