JP5978968B2

JP5978968B2 - ハッチの補強構造

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Publication number: JP5978968B2
Application number: JP2012268103A
Authority: JP
Inventors: 英輝川畑; 岩田　圭司; 圭司岩田; 昂史藤田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: JP2014114027A

Description

本発明は、ハッチの補強構造に関する。

原子炉格納容器は、内部の放射性物質を外部に漏らさないようにするための密閉容器であり、例えば上下両端が閉塞された円筒状に形成されている。このような原子炉格納容器には、人が出入りするためのハッチの他に、原子炉格納容器内に大型の機器等を搬入するための大口径のハッチ（機器ハッチ）が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

この大口径のハッチは、原子炉格納容器の側面に径方向内方に延びるとともに外方に延びて設けられる円筒状のスリーブ（胴部）と、原子炉格納容器内のスリーブの端部にスイングボルトを介して取り付けられスリーブの開口を閉塞する略円板状の蓋体（鏡板フランジ）と、を備えて構成される。

原子炉格納容器は、過酷事故などによってその設計条件を超えるような内圧・温度が作用した場合でも、放射性物質を外部へ漏洩することなく閉じ込めておくことが期待される。
ところが、原子炉格納容器の円筒部に取り付けられている機器ハッチでは、内圧が高くなると、原子炉格納容器の周方向の変位と高さ方向（軸方向）の変位との間の相違（周方向変位：長手方向変位＝２：１）により、スリーブを取り付けている貫通孔が楕円形状に変形し、これに追従してスリーブもその断面形状が楕円形状に変形（オーバリング）する。

特開２０１０−２８１７９５号公報

このようにしてスリーブが楕円形状に変形すると、蓋体とスリーブとの間にずれが生じ、これらの間の気密性が保てなくなり、漏えいが生じる。このため、設計条件を超える高い圧力が作用した場合、容器本体が破損するより先に蓋体とスリーブとの間から漏えいが生じ、原子炉格納容器の放射性物質を閉じ込める機能が損なわれてしまう。
このような背景のもとに、前記特許文献１では、スリーブ（胴部）と蓋体（鏡板）のいずれか一方に、原子炉格納容器の内圧が上昇してスリーブが変形したときに他方に係合してスリーブ（胴部）の変形を規制する規制部材を設けている。

しかし、この特許文献１の技術は、ハッチが大口径である場合に適用されるものであり、スリーブの内部に変形を規制する規制部材を設けている。したがって、比較的口径が小さく、スリーブの内部に規制部材を設けるスペースが確保できないようなハッチには、この技術を適用することが困難である。また、既存のプラントに対する補強構造として規制部材を追設することは困難である。

本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ハッチの口径によって制限されることなく、しかも既存のプラントにも適用可能な、ハッチの補強構造を提供することにある。

本発明のハッチの補強構造は、密閉容器の円筒部に取り付けられたハッチの補強構造であって、
前記密閉容器の円筒部の貫通孔に取り付けられた円筒状のスリーブと、
前記スリーブの、前記密閉容器の内部側の開口部に取り付けられた蓋体と、
前記スリーブの、前記密閉容器の内部側の外周部に周回して取り付けられた環状の補強材と、を備え、
前記補強材は、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側と、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側とのうち、前記密閉容器の内圧が高まった際に該補強材に生じる曲げモーメントが高くなる側が、他の側より剛性が高く形成されていることを特徴とする。
ここで、前記密閉容器の内圧が高まった際に前記補強材に生じる曲げモーメントが高くなる側は、他の側より、幅が広く形成されるか、厚さが厚く形成されるか、またはリブの高さや厚さが高くあるいは厚く形成されることで、剛性が高く形成されていることが好ましい。

また、前記ハッチの補強構造において、前記補強材は、全体が分割されることなく一体に形成され、かつ、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側が、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側より、剛性が高く形成されていることが好ましい。

また、前記ハッチの補強構造において、前記補強材は、前記密閉容器の円筒部の周方向と対応する方向で二分割された補強部材が、前記スリーブの外周部を周回するように取り付けられて環状に連結されて形成され、かつ、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側が、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側より、剛性が高く形成されていることが好ましい。

また、前記ハッチの補強構造において、前記補強材は、前記密閉容器の円筒部の高さ方向と対応する方向で二分割された補強部材が、前記スリーブの外周部を周回するように取り付けられて環状に連結されて形成され、かつ、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側が、前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側より、剛性が高く形成されていることが好ましい。

また、前記ハッチの補強構造において、前記スリーブの外周部には、前記蓋体を固定するためのボルトが、該蓋体側とスリーブ側との間を回動可能に取り付けられており、前記補強材には、前記ボルトを前記スリーブ側に保持する保持部材が設けられていることが好ましい。

本発明のハッチの補強構造によれば、スリーブの、密閉容器の内部側の外周部に周回して環状の補強材が取り付けられており、この補強材は、スリーブにおける密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側と、密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側とのうち、前記密閉容器の内圧が高まった際に該補強材に生じる曲げモーメントが高くなる側が、他の側より剛性が高く形成されているので、過酷事故などによって密閉容器の内圧が高くなっても、補強材によってスリーブのオーバリング変形を確実に防止することができる。したがって、密閉容器の耐圧性を向上し、密閉容器の気密性保持機能を高めることができる。
また、スリーブの外周部に環状の補強材を周回させて取り付けた構造としているので、既存のプラントにおけるハッチのスリーブに対しても、補強材を取り付けることによってハッチの口径に制限されることなく、本発明の補強構造を容易に適用することができる。
また、密閉容器の内圧が高まった際に該補強材に生じる曲げモーメントが高くなる側が、他の側より剛性が高く形成されているので、補強材の重量を軽量化することが可能であり、既設プラントの機器ハッチに容易に取り付けることができるようになる。

本発明のハッチの補強構造の第１実施形態に係る図であって、沸騰水型原子炉の概略構成を示す模式図である。第１実施形態のハッチの補強構造を示す図である。第１実施形態の補強材の正面図である。（ａ）〜（ｃ）は補強材に生じる曲げモーメントを説明するための図である。（ａ）、（ｂ）は補強材の取り付け方法を説明するための図である。第２実施形態のハッチの補強構造を示す図である。（ａ）、（ｂ）は第２実施形態の補強材の正面図である。（ａ）、（ｂ）は第３実施形態の補強材の正面図である。

以下、図面を参照して本発明に係るハッチの補強構造を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
図１は、本発明のハッチの補強構造の第１実施形態に係る図であって、ＢＷＲ（沸騰水型軽水炉）Ｉ改型の原子炉格納容器を模式的に示す説明図であり、図２は、図１の要部拡大図であって、第１実施形態のハッチの補強構造を示す図である。図１中符号１は、本発明の密閉容器となる原子炉格納容器であり、この原子炉格納容器１は、上下に延びる円筒部２を有し、建屋（図示せず）内に収容されている。

また、この原子炉格納容器１には、人が出入りするためのハッチ（図示せず）の他に、大型の機器等を原子炉格納容器１内に搬入するためのハッチ（機器ハッチ）３が設けられる。
図２に示すようにハッチ３は、原子炉格納容器１の円筒部２の貫通孔４に取り付けられる円筒状のスリーブ５と、スリーブ５の原子炉格納容器１内部側の開口部に取り付けられた蓋体（鏡板フランジ）６と、スリーブ５の内部側（原子炉格納容器１の内部側）の外周部に取り付けられたスイングボルト７と、スリーブ５の内部側（原子炉格納容器１の内部側）の外周部、すなわちスリーブ５の外周面上に周回して取り付けられた環状の補強材８と、を備えて構成されている。

スリーブ５は、機器等の搬入が可能なよう、内径が例えば２．０〜３．６ｍ程度に形成されており、原子炉格納容器１の円筒部２の貫通孔４内に溶接で取り付けられている。スリーブ５の内部側（原子炉格納容器１の内部側）の端面には、リング状のシール（図示せず）が設けられており、蓋体６との間が気密に封止されている。

蓋体６は、スリーブ５と同一の内径及び外径に形成されて、スリーブ５に突き合わされる円筒状の筒部６ａと、筒部６ａの開口部を閉塞する蓋部６ｂと、を備えて構成されている。蓋部６ｂは、原子炉格納容器１の内側に膨らむ球面状に形成されている。筒部６ａには、その外周部にフランジ９が設けられており、該フランジ９は、スリーブ５に取り付けられた前記スイングボルト７に固定されている。

すなわち、フランジ９には、その外周側に切欠溝（図示せず）が形成されており、この切欠溝内にスイングボルト７のボルト部７ａが係合させられ、該ボルト部７ａにナット７ｂが螺着されたことにより、フランジ９はスイングボルト７に固定されている。これにより、蓋体６はフランジ９、スイングボルト７を介してスリーブ５に固定されている。なお、これらフランジ９、スイングボルト７は、それぞれ複数ずつ（例えば１６個ずつ）設けられている。

スイングボルト７は、スリーブ５の外周面に設けられた基部７ｃと、基部７ｃに一端が回動自在に取り付けられ、他端側が前記したようにフランジ９の切欠溝に係合した前記ボルト部７ａと、ボルト部７ａの他端部に螺着された前記ナット７ｂと、を備えて構成されている。

補強材８は、スリーブ５の内部側（原子炉格納容器１の内部側）の外周部にて、スイングボルト７の基部７ｃより蓋体６側に配置され、スリーブ５の外周面を周回して取り付けられている。この補強材８は、本実施形態では図３に示すように全体が一体に形成された略円環状の鋼製のもので、外形が楕円形であり、内部の開口形状が、図３中に二点鎖線で示すスリーブ５の外径にほぼ等しい内径の円形に形成されたものである。また、補強材８の外側周縁部と内側周縁部には、これらの間の円環部８ａの面と直交する方向に延在してリブ８ｂが形成されている。これによって補強材８は、図２に示すようにその部分側断面形状がＩ型となっている。

また、補強材８には、図３に示すように円環部８ａに、前記スイングボルト７のボルト部７ａを挿通させる貫通孔８ｃが複数（本実施形態では１６個）形成されている。これら貫通孔８ｃは、スリーブ５の外周面上に設けられたスイングボルト７のボルト部７ａに対応して、円形状に等間隔で配置されている。

このような構成の補強材８は、図３中にＸで示す方向が原子炉格納容器１の円筒部２の周方向、Ｙで示す方向が円筒部２の高さ方向（軸方向）となるように、スリーブ５の外周部（外周面上）に周回した状態で取り付けられている。すなわち、スリーブ５に外挿した状態に取り付けられている。

ここで、原子炉格納容器１は、前述したように内圧が高くなると、円筒部２の周方向の変位と高さ方向（軸方向）の変位との間の相違により、円筒部２の貫通孔４が楕円形状に変形しようとし、これに追従してスリーブ５もその断面形状が楕円形状に変形（オーバリング）しようとする。すなわち、図３のＸ方向を長径とし、Ｙ方向を短径とする楕円形状に変形しようとする。

すると、スリーブ５に周回して取り付けられた補強材８には、原子炉格納容器１の内圧が高まった際、スリーブ５における原子炉格納容器１の円筒部２の周方向の両側に対応する側、すなわちＸ方向における両側と、スリーブ５における原子炉格納容器１の円筒部２の高さ方向の両側に対応する側、すなわちＹ方向における両側とを比較すると、Ｘ方向における両側の方に、Ｙ方向における両側より高い曲げモーメントが生じる。

図４（ａ）は、スリーブ５に周回して設けられるリング（補強材８）に生じる曲げモーメントを説明するための図である。
原子炉格納容器１は、前述したように内圧が高くなると、円筒部２の周方向（Ｘ方向）の変位の方が高さ方向（Ｙ方向）の変位より大きくなるため、図４（ａ）中の左右方向に引張荷重Ｗが作用した状態と同じになる。
円形のリング（補強材８）に図４（ａ）中の左右方向に引張荷重Ｗが作用した場合、リングのＡ点及びＢ点に作用する曲げモーメントＭ_Ａ、Ｍ_Ｂは、以下のように求められる。（ただし、リングの厚さはリングの半径Ｒに対して十分に小さいと想定する。）
Ｍ_Ａ＝ＷＲ／π＝０．３１８３ＷＲ
Ｍ_Ｂ＝（０．５−０．３１８３）ＷＲ＝０．１８１７ＷＲ
したがって、曲げモーメントはＡ点で最大になり、その値はＢ点の約１．８倍となる。

よって、リングの変形を防止するためには、Ａ点の曲げ剛性を高くすることが効果的である。

そこで、本実施形態では、図３に示したように、補強材８に生じる曲げモーメントが高くなる側、すなわち原子炉格納容器１の円筒部２の周方向となるＸ方向の両側が、原子炉格納容器１の円筒部２の高さ方向となるＹ方向の両側より、剛性が高く形成されている。具体的には、Ｘ方向の両側での円環部８ａの幅が、Ｙ方向の両側での円環部８ａの幅より広く形成されている。ただし、剛性を相対的に高める構成としては、円環部８ａの幅を広くするのに限定されることなく、例えば円環部８ａの厚さを厚くしたり、リブ８ｂの高さや厚さを高くあるいは厚くすることで、Ｘ方向の両側の剛性を高めてもよい。

このような構成の補強材８をハッチ３に取り付けるには、図５（ａ）に示すように、予めスリーブ５から蓋体６を外しておく。そして、スイングボルト７のボルト部７ａを、内側に向けておく。そして、スリーブ５の内方に補強材８を配置するとともに、図３に示したように円環部８ａの幅を広くした側を円筒部２の周方向に位置させ、円環部８ａの幅を狭くした側を円筒部２の高さ方向に位置させる。

続いて、図５（ｂ）に示すようにその状態から補強材８をスリーブ５側に移動させ、その貫通孔８ｃにそれぞれスイングボルト７のボルト部７ａを挿通する。
次いで、蓋体６をスリーブ５側に移動させ、図２に示したように各フランジ９の切欠溝にそれぞれスイングボルト７のボルト部７ａを係合させる。
その後、ボルト部７ａにナット７ｂを螺着することにより、蓋部６をスリーブ５に取り付け、蓋部６によってスリーブ５の開口部を気密に閉塞する。このようにして蓋部６を取り付けることにより、補強材８をスイングボルト７の基部７ｃとフランジ９との間に保持させ、スリーブ５の外周面上に周回させた状態に取り付けることができる。

なお、このような補強材８については、その外径がスリーブ５の内径より大きくなるため、このスリーブ５（ハッチ３）を通して原子炉格納容器１内に搬入することはできない。したがって、他の大きなハッチなどを利用して、原子炉格納容器１内に搬入する。あるいは、補強材８を例えば２分割した状態に形成しておき、スリーブ５（ハッチ３）を通してこれらを原子炉格納容器１内に搬入した後、溶接によって一体化し、略円環状の補強材８としてもよい。

このようなハッチ３の補強構造にあっては、スリーブ５の内部側の外周部に周回して補強材８が取り付けられており、この補強材８は図３に示すＸ方向の両側がＹ方向の両側より、剛性が高く形成されているので、過酷事故などによって原子炉格納容器１の内圧が高くなっても、補強材８によってスリーブ５のオーバリング変形を確実に防止することができる。すなわち、原子炉格納容器１の内圧が高くなり、この内圧が、円筒部２の高さ方向（Ｙ方向）より周方向（Ｘ方向）の方で大きく変位するように作用し、したがって補強材８にＸ方向でより大きな曲げモーメントが生じても、補強材８はＸ方向の両側で剛性が高く形成されているので、このような内圧による力に抗してスリーブ５のオーバリング変形を確実に防止する。

よって、本実施形態のハッチ３の補強構造によれば、過酷事故時においてもハッチ３から放射性物質が漏れるのを確実に防止することができ、これによって原子炉格納容器１の耐圧性を向上し、原子炉格納容器１の気密性保持機能を高めることができる。
また、スリーブ５の外周部に環状の補強材８を周回させて取り付けた構造としているので、既存のプラントにおけるハッチ３のスリーブ５に対しても、単に補強材８を取り付けることで本実施形態の補強構造とすることができる。したがって、既存のプラントにおけるハッチ３に対しても、ハッチの口径に制限されることなく、本実施形態の補強構造を容易に適用することができる。

なお、既存のプラントに対して、過酷事故時におけるスリーブ５の変形を防止するためには、例えば以下のような補強方法が考えられる。
（１）原子炉格納容器１の円筒部２の内側に補強板を溶接で取り付ける方法
（２）スリーブ５に補強板を溶接で取り付ける方法
（３）スリーブ５に補強板をボルト止めで巻き付ける方法

前記（１）の方法は、原子炉格納容器１の円筒部２を補強することにより、貫通孔４の変形（オーバリング）を防止する方法である。この方法では原子炉格納容器１の円筒部２の内側（内面）に補強板を溶接する必要があるため、法規要求により溶接後の熱処理が必要となる。しかし、当該部分は原子炉格納容器１の外側からはアクセスできない構造であり、内側も狭隘で作業性が悪い部位であるため、現場にて溶接後熱処理を行うことは困難である。よって、この補強方法（１）は非現実的である。

前記（２）の方法は、スリーブ５に補強板を溶接して変形を小さくする方法であるが、本方法も（２）と同様に狭隘で作業性が悪い部位で溶接及び溶接後熱処理を行う必要があり、困難を伴う方法である。

前記（３）の方法は、スリーブ５に帯状の補強板をボルト止めで巻き付けることにより、スリーブ５の変形を小さくするものであるが、オーバリング変形自体を防止することはできない。すなわち、スリーブ５は円筒部２に設けられているため、前述したように円筒部２の周方向と高さ方向とで変位量が異なる。しかし、このような変位量の相違を考慮することなくスリーブ５の外周を均一に補強しても、スリーブ５のオーバリング変形自体を防止することはできない。

これに対して本実施形態のハッチ３の補強構造によれば、図５（ａ）、（ｂ）に示したように原子炉格納容器１の円筒部２の内部にて、スリーブ５に単に補強材８を外挿することにより、既存のプラントに対して、容易に施工することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明のハッチの補強構造の第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なるところは、補強材の構成にある。図６は、第２実施形態のハッチの補強構造を示す図である。図６に示すように本実施形態の補強材１０は、スリーブ５の内部側（原子炉格納容器１の内部側）の外周部にて、スイングボルト７の基部７ｃと原子炉格納容器１との間に配置され、スリーブ５の外周面を周回して取り付けられている。

この補強材１０は、図７（ａ）に示すように円筒部２の周方向と対応する方向（Ｘ方向）で二分割されて形成された鋼製のもの、すなわち一対の補強部材１１、１１が図７（ｂ）に示すようにＸ方向で互いに付き合わされることにより、略円環状となるように形成されたものである。一対の補強部材１１、１１が付き合わされてなる補強材１０は、図３に示した補強材８と同様に外形が楕円形であり、内部の開口形状が、図７（ｂ）中に二点鎖線で示すスリーブ５の外径にほぼ等しい内径の円形に形成されたものである。

また、補強材１０（補強部材１１）は図３に示した補強材８と同様に、図６に示すようにその部分側断面形状がＩ型となっている。なお、本実施形態の補強材１０には、その円環部１０ａに、図３に示したようなスイングボルト７のボルト部７ａを挿通させるための貫通孔が形成されていない。

ただし、補強材１０には、図６に示すように外側のリブ１０ｂの外周面上に、スイングボルト７のボルト部７ａを保持するための保持部材１２が設けられている。保持部材１２は、ボルト部７ａの回動軌道上に配設されたもので、蓋体６のフランジ９と同様に切欠溝（図示せず）を有し、この切欠溝内にボルト部７ａを係合させることで、ボルト部７ａを保持するものである。

また、図７（ａ）、（ｂ）に示すように一対の補強部材１１、１１には、互いが付き合わされる部位にフランジ１３が設けられており、これらフランジ１３どうしがボルト（図示せず）で固定されることにより、図７（ｂ）に示すように一体化され、略円環状の補強材１０となるように構成されている。

このような構成の補強材１０は、図７（ｂ）中にＸで示す方向が原子炉格納容器１の円筒部２の周方向、Ｙで示す方向が円筒部２の高さ方向（軸方向）となるように、スリーブ５の外周部（外周面上）に周回した状態で取り付けられている。

ここで、原子炉格納容器１は、前述したように内圧が高くなると、円筒部２の周方向の変位と高さ方向（軸方向）の変位との間の相違により、円筒部２の貫通孔４が楕円形状に変形しようとし、これに追従してスリーブ５もその断面形状が、図７（ｂ）のＸ方向を長径とし、Ｙ方向を短径とする楕円形状に変形（オーバリング）しようとする。

図４（ｂ）は、スリーブ５に周回して設けられる半円弧状のリング（補強部材１１）に生じる曲げモーメントを説明するための図である。
端点の回転が拘束されていない半円弧状のリングに、図４（ｂ）中の左方向に引張荷重Ｗが作用した場合、リングのＡ点には以下の曲げモーメントＭ_Ａが作用し、Ｂ点には曲げモーメントが生じない。（ただし、半円弧状のリングの厚さはその半径Ｒに対して十分に小さいと想定する。）
Ｍ_Ａ＝ＷＲ／２＝０．５ＷＲ

なお、原子炉格納容器１は、前述したように内圧が高くなると、円筒部２の周方向（Ｘ方向）の変位の方が高さ方向（Ｙ方向）の変位より大きくなるため、図４（ｂ）中の左右方向に引張荷重Ｗが作用した状態と同じになる。
よって、リングの変形を防止するためには、補強部材１１に生じる曲げモーメントが大きい側部（Ａ点）の剛性を高くすることが効果的である。また、曲げモーメントが生じない接合部（Ｂ点）において、ボルト締結構造とすることが可能になる。

そこで、本実施形態では、図７（ｂ）に示したように、補強材１０に生じる曲げモーメントが高くなる側、すなわち原子炉格納容器１の円筒部２の周方向となるＸ方向の両側が、原子炉格納容器１の円筒部２の高さ方向となるＹ方向の両側より、剛性が高く形成されている。具体的には、Ｘ方向の両側での円環部１０ａの幅が、Ｙ方向の両側での円環部１０ａの幅より広く形成されている。ただし、剛性を相対的に高める構成としては、円環部１０ａの幅を広くするのに限定されることなく、第１実施形態の場合と同様に、例えば円環部１０ａの厚さを厚くしたり、リブ１０ｂの高さや厚さを高くあるいは厚くすることで、剛性を高めてもよい。

このような構成の補強材１０をハッチ３に取り付けるには、第１実施形態と異なり、蓋体６をスリーブ５から外すことなく、図７（ａ）に示すようにスリーブ５に直接補強部材１１、１１を嵌め込み、図７（ｂ）に示すように補強部材１１、１１の端面どうしを付き合わせる。そして、その状態でフランジ１３、１３をボルトで締結し、補強部材１１、１１を一体化して補強材１０とする。これにより、スリーブ５の内部側の外周部に周回した状態に、補強材１０を取り付けることができる。

このようなハッチ３の補強構造にあっても、スリーブ５の内部側の外周部に周回して補強材１０が取り付けられており、この補強材１０は図７（ｂ）に示すＸ方向の両側がＹ方向の両側より、剛性が高く形成されているので、過酷事故などによって原子炉格納容器１の内圧が高くなり、この内圧が、円筒部２の高さ方向（Ｙ方向）より周方向（Ｘ方向）の方で大きく変位するように作用し、したがって補強部材１１にＸ方向でより大きな曲げモーメントが生じても、このような内圧による力に抗してスリーブ５のオーバリング変形を確実に防止する。

よって、本実施形態のハッチ３の補強構造によれば、過酷事故時においてもハッチ３から放射性物質が漏れるのを確実に防止することができ、これによって原子炉格納容器１の耐圧性を向上し、原子炉格納容器１の気密性保持機能を高めることができる。
また、スリーブ５の外周部に環状の補強材１０を周回させて取り付けた構造としているので、既存のプラントにおけるハッチ３のスリーブ５に対しても、単に補強材１０を取り付けることで本実施形態の補強構造とすることができる。したがって、既存のプラントにおけるハッチ３に対しても、ハッチの口径に制限されることなく、本実施形態の補強構造を容易に適用することができる。

特に本実施形態では、一対の補強部材１１を互いに付き合わせ、ボルト締結によって一体化して略円環状の補強材１０としているので、スリーブ５を利用してこれら補強部材１１の搬入を行うことができ、また、蓋体６をスリーブ５に取り付けた状態で補強材１０の取り付けを行うことができる。
また、補強材１１がスイングボルト７aの回転を阻害しないため、蓋体６の開閉作業時の作業性を損なうことなく、補強構造を適用することができる。

さらに、補強材１０に保持部材１２を設けているので、蓋体６を外す際や外した後再度取り付ける際、図６中に二点鎖線で示すようにスイングボルト７のボルト部７ａを保持部材１２に保持させておくことにより、ボルト部７ａが蓋体６に干渉するのを防止することができる。したがって、蓋体６の開閉作業時の作業性を高めることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明のハッチの補強構造の第３実施形態を説明する。第３実施形態が第２実施形態と異なるところは、補強材の構成にある。すなわち、本実施形態の補強材も、図６に示した構造と同様に、スリーブ５の内部側の外周部にて、スイングボルト７の基部７ｃより蓋体６と反対の側、すなわち原子炉格納容器１の円筒部２側に配置され、スリーブ５の外周面を周回して取り付けられている。

また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように本実施形態の補強材１５は、円筒部２の高さ方向と対応する方向（Ｙ方向）で二分割されて形成された鋼製のもの、すなわち一対の補強部材１６、１６が図８（ｂ）に示すようにＹ方向で互いに付き合わされることにより、略円環状となるように形成されたものである。一対の補強部材１６、１６が付き合わされてなる補強材１５は、図３に示した補強材８と同様に外形が楕円形であり、内部の開口形状が、図８（ｂ）中に二点鎖線で示すスリーブ５の外径にほぼ等しい内径の円形に形成されたものである。

ただし、本実施形態の補強材１５は、図３に示した補強材８や図７（ａ）、（ｂ）に示した補強材１０と異なり、図８（ｂ）中の上下方向、すなわち原子炉格納容器１の円筒部２の高さ方向となるＹ方向が長径となり、円筒部２の周方向となるＸ方向が短径となる楕円形に形成されている。

この補強材１５（補強部材１６）にも、その外側周縁部と内側周縁部に、これらの間の円環部１５ａの面と直交する方向に延在してリブ１５ｂが形成されている。これによって補強材１５も、その部分側断面形状がＩ型となっている。なお、本実施形態の補強材１５にも、その円環部１５ａには、図３に示したようなスイングボルト７のボルト部７ａを挿通させるための貫通孔が形成されていない。
また、補強材１５には、第２実施形態の補強材１０と同様に、外側のリブ１５ｂの外周面上に保持部材（図示せず）が設けられている。

また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように一対の補強部材１６、１６には、互いが付き合わされる部位にフランジ１７が設けられており、これらフランジ１７どうしがボルト（図示せず）で固定されることにより、図８（ｂ）に示すように一体化され、略円環状の補強材１５となるように構成されている。
このような構成の補強材１５は、図８（ｂ）中にＸで示す方向が原子炉格納容器１の円筒部２の周方向、Ｙで示す方向が円筒部２の高さ方向（軸方向）となるように、スリーブ５の外周部（外周面上）に周回した状態で取り付けられている。

ここで、原子炉格納容器１は、前述したように内圧が高くなると、円筒部２の周方向の変位と高さ方向（軸方向）の変位との間の相違により、貫通孔４が楕円形状に変形しようとし、これに追従してスリーブ５もその断面形状が、図８（ｂ）のＸ方向を長径とし、Ｙ方向を短径とする楕円形状に変形（オーバリング）しようとする。

図４（ｃ）は、スリーブ５に周回して設けられる半円弧状のリング（補強部材１６）に生じる曲げモーメントを説明するための図である。
端点の回転が拘束されていない半円弧状のリングの両端に、図４（ｃ）中の左右方向に引張荷重Ｗが作用した場合、リングのＡ点には以下の曲げモーメントＭ_Ａが作用し、Ｂ点には曲げモーメントが生じない。（ただし、半円弧状のリングの厚さはリングの半径Ｒに対して十分に小さいと想定する。）
Ｍ_Ａ＝ＷＲ

なお、原子炉格納容器１は、前述したように内圧が高くなると、円筒部２の周方向（Ｘ方向）の変位の方が高さ方向（Ｙ方向）の変位より大きくなるため、図４（ｃ）中の左右方向に引張荷重Ｗが作用した状態と同じになる。
よって、リングの変形を防止するためには、補強部材１６に生じる曲げモーメントが大きい側部（Ａ点）の剛性を高くすることが効果的である。また、曲げモーメントが生じない接合部（Ｂ点）において、ボルト締結構造とすることが可能になる。

そこで、本実施形態では、図８（ｂ）に示したように、補強材１５に生じる曲げモーメントが高くなる側、すなわち原子炉格納容器１の円筒部２の高さ方向となるＹ方向の両側が、原子炉格納容器１の円筒部２の周方向となるＸ方向の両側より、剛性が高く形成されている。具体的には、Ｙ方向の両側での円環部１５ａの幅が、Ｘ方向の両側での円環部１５ａの幅より広く形成されている。ただし、剛性を相対的に高める構成としては、円環部１５ａの幅を広くするのに限定されることなく、第１実施形態や第２実施形態の場合と同様に、例えば円環部１５ａの厚さを厚くしたり、リブ１５ｂの高さや厚さを高くあるいは厚くすることで、剛性を高めてもよい。

このような構成の補強材１５をハッチ３に取り付けるには、第２実施形態と同様にして、図８（ａ）に示すようにスリーブ５に直接補強部材１６、１６を嵌め込み、図８（ｂ）に示すように補強部材１６、１６の端面どうしを付き合わせる。そして、その状態でフランジ１７、１７をボルトで締結し、補強部材１６、１６を一体化して補強材１５とする。
これにより、スリーブ５の内部側の外周部に周回した状態に、補強材１５を取り付けることができる。

このようなハッチ３の補強構造にあっても、スリーブ５の内部側の外周部に周回して補強材１５が取り付けられており、この補強材１５は図８（ｂ）に示すＹ方向の両側がＸ方向の両側より、剛性が高く形成されているので、過酷事故などによって原子炉格納容器１の内圧が高くなり、この内圧が、円筒部２の高さ方向（Ｙ方向）より周方向（Ｘ方向）の方で大きく変位するように作用し、したがって補強部材１６にＹ方向でより大きな曲げモーメントが生じても、このような内圧による力に抗してスリーブ５のオーバリング変形を確実に防止する。

特に本実施形態では、一対の補強部材１６を互いに付き合わせ、ボルト締結によって一体化して略円環状の補強材１５としているので、スリーブ５を利用してこれら補強部材１１の搬入を行うことができ、また、蓋体６をスリーブ５に取り付けた状態で補強材１５の取り付けを行うことができる。
また、補強材１１がスイングボルト７aの回転を阻害しないため、蓋体６の開閉作業時の作業性を損なうことなく、補強構造を適用することができる。

さらに、第２実施形態と同様に補強材１５に保持部材を設けているので、蓋体６を外す際や外した後再度取り付ける際、スイングボルト７のボルト部７ａを保持部材に保持させておくことにより、ボルト部７ａが蓋体６に干渉するのを防止することができる。したがって、蓋体６の開閉作業時の作業性を高めることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されないことは言うまでもない。前述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、前記実施形態では、補強材８（１０、１５）を、その部分側断面形状がＩ型となるように円環部８ａ（１０ａ、１５ａ）とリブ８ｂ（１０ｂ、１５ｂ）とによって形成したが、剛性の高低差を容易に作り出せる形状であれば、他の種々の形状を採用することができる。
また、本発明のハッチの補強構造は、原子炉格納容器以外の密閉容器にも適用することができる。

１…原子炉格納容器（密閉容器）、２…円筒部、３…ハッチ、４…貫通孔、５…スリーブ、６…蓋体、７…スイングボルト、７ａ…ボルト部、８、１０、１５…補強材、１１、１６…補強部材、１２…保持部材

Claims

密閉容器の円筒部に取り付けられたハッチの補強構造であって、
前記密閉容器の円筒部の貫通孔に取り付けられた円筒状のスリーブと、
前記スリーブの、前記密閉容器の内部側の開口部に取り付けられた蓋体と、
前記スリーブの、前記密閉容器の内部側の外周部に周回して取り付けられた環状の補強材と、を備え、
前記補強材は、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側と、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側とのうち、前記密閉容器の内圧が高まった際に該補強材に生じる曲げモーメントが高くなる側が、他の側より剛性が高く形成されていることを特徴とするハッチの補強構造。
前記補強材は、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側と、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側とのうち、前記密閉容器の内圧が高まった際に該補強材に生じる曲げモーメントが高くなる側が、他の側より、幅が広く形成されるか、厚さが厚く形成されるか、またはリブの高さや厚さが高くあるいは厚く形成されることで、剛性が高く形成されていることを特徴とする請求項１記載のハッチの補強構造。
前記補強材は、全体が分割されることなく一体に形成され、かつ、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側が、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側より、剛性が高く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハッチの補強構造。
前記補強材は、前記密閉容器の円筒部の周方向と対応する方向で二分割された補強部材が、前記スリーブの外周部を周回するように取り付けられて環状に連結されて形成され、かつ、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側が、前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側より、剛性が高く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハッチの補強構造。
前記補強材は、前記密閉容器の円筒部の高さ方向と対応する方向で二分割された補強部材が、前記スリーブの外周部を周回するように取り付けられて環状に連結されて形成され、かつ、前記スリーブにおける前記密閉容器の円筒部の高さ方向の両側に対応する側が、前記密閉容器の円筒部の周方向の両側に対応する側より、剛性が高く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハッチの補強構造。
前記スリーブの外周部には、前記蓋体を固定するためのボルトが、該蓋体側とスリーブ側との間を回動可能に取り付けられており、
前記補強材には、前記ボルトを前記スリーブ側に保持する保持部材が設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載のハッチの補強構造。