JP5628642B2 - 原子力発電プラントの主蒸気配管 - Google Patents

原子力発電プラントの主蒸気配管 Download PDF

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Description

本発明は、原子力発電プラントにおける高耐震性配管に関する。
昨今の原子力発電プラントでは、既存のプラントに比べ高耐震性を求められており、原子炉格納容器内の主蒸気配管では、従来構造のままでは配管サポートを追加しても、各種弁の応答加速度が許容値を超えてしまい、また、耐震条件によつては配管の発生応力が許容値を超えてしまう場合がある。従つて、高耐震性主蒸気配管を確立することが望まれている。
原子力発電プラントに用いる軽水炉には、沸騰水型と加圧水型と２種類あるが本発明はどちらの型の軽水炉の主蒸気配管にも適用できる。
図５は従来の原子炉格納容器内の主蒸気配管系統を示す。原子炉格納容器６内において、原子炉圧力容器１から発生する蒸気は主蒸気配管２を通り、原子炉格納容器６外部の蒸気タービンヘ送られる。主蒸気配管２を支えている配管サポート（配管支持構造物）のうち、地震時に配管を支えるサポートとして緩衝機能をもつ耐震スナッバ３が設けられている。また、主蒸気配管２の途中には複数の主蒸気逃し弁４が設けられ、原子炉格納容器６の壁面には主蒸気隔離弁５が設置されている。７は管台、８はサプレッション室、９は主蒸気逃し弁４とサプレッション室８を接続する管路である。
図５において、主蒸気配管２には決められた許容応力があり、主蒸気逃し弁４や主蒸気隔離弁５には決められた許容応答加速度が存在する。しかし、昨今の原子力発電プラントでは既設プラントに比べ高耐震性を求められており、従来の配管では配管応力および弁応答加速度が許容値を超える可能性がある。
例えば、特許文献１には主蒸気管の肉厚を増大することが開示されている。さらに、特許文献２には、ＭＳ配管系を大きくすることが開示されている。
特開昭６０−１９５３０３号公報 特開平３−１８６７９４号公報
主蒸気逃し弁の応答加速度を減少させるため、主蒸気逃し弁設置用の配管系に設けた管台の肉厚を増加する。通常のＪＩＳ配管では内径が減少する方向に肉厚が増加する。しかし、内径が減少して配管の内面形状が変わると配管内にて音響振動が発生する可能性がある。また、主蒸気逃し弁の吹出し量が減少する。また、配管の剛性を増加するため、主蒸気配管の肉厚を増加する。通常のＪＩＳ配管では上記の通り配管内径が減少しタービン入口端圧力が減少する。
そのため、本発明では外径が増加する方向へ肉厚を増加し、配管内の音響振動及び主蒸気逃し弁の吹出し量に影響がない配管とする。また、配管の外径が増加する方向へ肉厚を増加し（ＩＳ規格外配管の適用）、音響振動やタービン入口端圧力ヘ影響がない配管とする。
本発明は、原子炉格納容器内に格納された原子炉圧力容器から発生する蒸気を前記原子炉格納容器壁面に設けた主蒸気隔離弁に接続する主蒸気配管と、前記原子炉圧力容器と前記主蒸気隔離弁の間の前記主蒸気配管に設けられた複数の主蒸気逃し弁と、前記主蒸気配管を支持する緩衝作用を有する耐震スナッバとを有する原子力発電プラントにおいて、前記主蒸気逃し弁近傍の前記主蒸気配管の内径を維持しつつ肉厚を外径方向に増加させることを特徴とする。
また、原子力発電プラントの主蒸気配管において、前記主蒸気配管の肉厚増加分を１０ｍｍ以下としたことを特徴とする。
また、原子力発電プラントの主蒸気配管において、前記主蒸気配管の肉厚増加領域を、前記主蒸気逃し弁近傍から前記主蒸気隔離弁までとしたことを特徴とする。
また、原子力発電プラントの主蒸気配管において、前記主蒸気配管の肉厚増加領域を、前記原子炉圧力容器から前記主蒸気隔離弁までとしたことを特徴とする。
本発明は、原子炉格納容器内に格納された原子炉圧力容器から発生する蒸気を原子炉格納容器壁面に設けた主蒸気隔離弁に接続する主蒸気配管と、主蒸気配管に設けられた複数の主蒸気逃し弁と、主蒸気配管を支持する緩衝作用を有する耐震スナッバとを有する原子力発電プラントにおいて、主蒸気逃し弁近傍の前記主蒸気配管の内径を維持しつつ肉厚を外径方向に増加させ、前記主蒸気配管の肉厚増加分を１０ｍｍ以下とし、前記主蒸気配管の肉厚増加領域を、前記主蒸気逃し弁近傍から前記主蒸気隔離弁までさらに延長し、前記主蒸気配管の配管応力および前記主蒸気逃し弁及び前記主蒸気隔離弁の弁応答加速度が許容値を超えないように前記主蒸気配管の剛性を増加させたことにより、音響振動及びタービン入口端圧力ヘ影響が無く、耐震性を向上することができる。
また、主蒸気配管外径の変更がほとんどないため、原子炉格納容器内の空間設計への影響が少ない。さらに配管の剛性が上がることにより、主蒸気配管に取付ける配管サポート個数の低減を図ることができ、狭隘である原子炉格納容器内のスペースを有効に活用することができる。
従来配管をしめす模式図 ＪＩＳ配管を示す模式図 本発明の配管を示す模式図 本発明の実施例１の主蒸気配管系統を示す模式図 本発明の実施例２の主蒸気配管系統を示す模式図 本発明の実施例３の主蒸気配管系統を示す模式図 従来の原子力発電プラントの主蒸気配管系統を示す模式図
以下に本発明の実施の形態を実施例について説明する。図１Ａは従来の主蒸気配管２の具体的断面を示す。主蒸気配管２の主蒸気逃し弁４との接続部分には弁と接続するための管台７が主蒸気配管２に垂直に設けられている。主蒸気配管２の内半径Ｒ、管台７の内半径ｒは従来通りの値である。そこで、主蒸気配管２の肉厚を増加することで配管の剛性を増加し耐震性を向上する。
しかし、通常配管（ＪＩＳ配管）では、図１Ｂに示す通り管内径が減少する方向に肉厚が増加する。従って主蒸気配管２の内半径Ｒ’、管台７の内半径ｒ’は従来より小さい値である。主蒸気配管２の内径が減少すると、配管内圧力損失が増加しタービン入口端圧力低下及び発電力低下につながる可能性がある。また、現状の配管内面形状では音響振動の影響は無いが、配管内面形状を変更することにより新たに音響振動が発生する可能性がある。これらを解決するためには、配管口径を増加させるとともに音響振動の解析をする必要があるが、狭隘である原子炉格納容器内の空間設計を考慮すると配管口径を増加することは困難である。
そこで、ＪＩＳの規格外であるが配管内面の直径および形状を現状のままとし、図１Ｃの通り配管の外径が増加する方向へ配管肉厚を増加する。主蒸気配管２の内半径Ｒ、管台７の内半径ｒは従来通りの値である。これにより、配管内面の形状寸法変更が無いため、タービン入口端圧力の減少や音響振動に影響が無く、且つ狭隘である原子炉格納容器６内の空間設計にも影響が少なくなる。
また、配管の剛性が増加することにより、例えば主蒸気逃し弁４と接続される管路９における耐震スナッバ３の取付け個数の低減を図ることができる。原子力発電プラントでは年に１回程度定期検査を実施しているが、各種検査のために耐震スナッバを取外す必要がある。高耐震化を進めることで耐震スナッバ個数が増加し、検査での耐震スナッバ取外し作業が増えることで原子力発電プラントの定期検査期間が延びる可能性があるため、耐震スナッバ数を低減させる要望にも対応することができる。以下に本発明の実施例を図２〜４に示す。
主蒸気逃し弁の応答加速度及びその管台付近での配管応力が許容値を超える場合、図２のように、主蒸気逃し弁４付近のみの主蒸気配管２および管台７の肉厚を増加させる。Ａは主蒸気配管２の肉厚増加領域である。配管肉厚の増加は、図１Ｃに示す様に配管の内径を従来通り確保し、外径方向に配管肉厚を増加させる。肉厚増加分を１０ｍｍ以下に止めることによって、狭隘である原子炉格納容器６内の空間設計にも影響が少なくなる。
また、主蒸気隔離弁の応答加速度及びその付近での配管応力が許容値を超える場合には、図３のように、主蒸気逃し弁４付近から主蒸気隔離弁５までの配管肉厚を増加させる。配管肉厚の増加は、図１Ｃに示す様に配管の内径を従来通り確保し、外径方向に配管肉厚を増加させる。
さらに、原子炉圧力容器ノズル及びその付近の配管応力が許容値を超える場合には、図４のように、原子炉格納容器６内の配管全ての肉厚を増加させる。配管肉厚の増加は、実施例１、２と同様に、図１Ｃに示す様に配管の内径を従来通り確保し、外径方向に配管肉厚を増加させる。
１：原子炉圧力容器
２：主蒸気配管
３： 耐震スナッバ
４：主蒸気逃し弁
５：主蒸気隔離弁
６：原子炉格納容器
７：管台
Ａ：肉厚増加領域

Claims (2)

  1. 原子炉格納容器内に格納された原子炉圧力容器から発生する蒸気を前記原子炉格納容器壁面に設けた主蒸気隔離弁に接続する主蒸気配管と、前記原子炉圧力容器と前記主蒸気隔離弁の間の前記主蒸気配管に設けられた複数の主蒸気逃し弁と、前記主蒸気配管を支持する緩衝作用を有する耐震スナッバとを有する原子力発電プラントにおいて、
    前記主蒸気逃し弁近傍の前記主蒸気配管の内径を維持しつつ肉厚を外径方向に増加させ、前記主蒸気配管の肉厚増加分を１０ｍｍ以下とし、前記主蒸気配管の肉厚増加領域を、前記主蒸気逃し弁近傍から前記主蒸気隔離弁までさらに延長し、前記主蒸気配管の配管応力および前記主蒸気逃し弁及び前記主蒸気隔離弁の弁応答加速度が許容値を超えないように前記主蒸気配管の剛性を増加させたことを特徴とする原子力発電プラントの主蒸気配管。
  2. 請求項１に記載された原子力発電プラントの主蒸気配管において、前記主蒸気配管の肉厚増加領域を、前記原子炉圧力容器から前記主蒸気隔離弁までさらに延長したことを特徴とする原子力発電プラントの主蒸気配管。
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