JPH01188792A - 二重金属管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、二重金属管に係り、特に、沸騰水型原子炉に
おける給水配管のように、低温状態の液体を高温状態の
容器等の中に送り込むための二重管部のサーマルスリー
ブ等の応力低減を図る技術に関するものである。

「従来の技術」 従来、沸騰水型原子炉における給水配管系では、低温状
態の給水を高温雰囲気の中に送り込むとともに、温度差
による熱応力の発生を低減するために、第３図に示すよ
うな二重管構造としている。

即ち、原子炉圧力容器ｌのノズル２とセイフェンド３と
の外方に、給水用単管部４が接続されているとともに、
セイフェンド３の内面にサーマルスリーブ５が配設され
て１、ノズル２及びセイフェンド３とサーマルスリーブ
５との間に、筒状中空部６を形成することにより、給水
を直接高温部分に接触させないようにしながら、原子炉
圧力容器菫の内部に導くようにしている。このため、耐
圧配管であるノズル２やセイフェンド３には・、急激な
温度変化が生じた場合においても、大きな応力が付与さ
れないような構造となっている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前述した構造の二重金属管であると、運
転条件の変更や給水の開始初期時において、給水量や温
度が急激に変化すると、サーマルスリーブ５の外側に位
置しているノズル２やセイフェンド３の一部の温度変化
は、比較的緩やかなものとなるが、サーマルスリーブ５
の内面は、給水に直接接触してその温度となるので、サ
ーマルスリーブ５の管壁に、表裏の温度差に基づく熱応
力が発生するとともに、十分な耐圧性を有しているセイ
フェンド３との伸縮の差が、薄肉状のサーマルスリーブ
５に集中して影響を及ぼすために、サーマルスリーブ５
の取り付は部分等の発生応力が異常に大きくなる等の課
題がある。

本発明は、このような従来技術の課題を有効に解決する
とともに、給水温度の変化が生じることを前提として、
サーマルスリーブの基部等における熱応力の発生を抑制
することを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 低温状態の流体を供給する単管部に接続されるセイフェ
ンドの内面に、サーマルスリーブを一体に設けることを
基本とするものであるが、該サーマルスリーブが、セイ
フェンドにおける壁の厚さの近似寸法を有する基部を介
在させた状態で配設されている。

「実施例」 以下、本発明に係る二重金属管を沸騰水型原子炉の給水
系配管に適用した一実施例を、第１図及び第２図、並び
に比較対象物として、従来例の二重金属管をモデル化し
た第４図を参照して説明する。

第１図に示すように、該−実施例にあっても、萌述した
ノズル２にセイフェンド３を介して、給水用の単管部４
を接続しているとともに、セイフェンド３の内面にサー
マルスリーブ５を配設している。しかし、該サーマルス
リーブ５は、従来技術例と異なって、相対的に壁の厚さ
寸法が大きく、第１図及び第２図例では、セイフェンド
３の管壁の厚さに近似して設定されており、例えば、セ
イフェンド３の厚さが２０ｍ５＋であるときに、１８Ｉ
ＩＩＩ１１（９０％厚さ　）の厚さであり、サーマルス
リーブ５の基部から適宜距離だけ離間した部分から、内
径を大きくすることにより、徐々に管壁の厚さ寸法を小
さくなるように設定されている。その他の箇所は、第２
図（従来例にあっては第４図）に寸法を併記しているよ
うに設定されている。

また、各部分の材質は、例えばノズル２が低合金鋼、セ
イフェンド３・単管部４・サーマルスリーブ５がオース
テナイト系ステンレス鋼で形成されているものとする。

しかして、沸騰水型原子炉が一定出力で運転されている
場合であると、単管部４からの給水量の変化がなく、給
水の大部分が、第１図において矢印で示すように、単管
部４、サーマルスリーブ５の中を通って、原子炉圧力容
器１の内部に送り込まれるとともに、筒状中空部６の存
在によって、二重管部分等の各部において、少しずつ温
度が変化する温度勾配の緩やかな温度分布を示すように
機能する。

次いで、原子炉の運転開始初期等において、高温状態の
停滞水の中に、低温状態の給水が急激に流れ込んだ場合
について、第２図及び第４図に基づいて、以下、比較検
討する。

第２図及び第４図に示す二重管部分とその中の雰囲気温
度を３００℃としておいて、温度２００℃の給水を流し
込むことにより、二重管部分の内部の流体（水）全量が
急速に入れ替わった場合を仮定して検討する。

第２図例では、給水開始約１５０秒後に、発生応力が最
も大きくなる厳しい状態が現れて、その場合の温度分布
が、破線で示すように間隔の空いたものとなり、この場
合、単管部４の温度は、サーマルスリーブ５の温度にほ
ぼ等しく約２００℃、そして、セイフェンド３の先端部
の温度は約２３０℃となる。即ち、セイフェンド３の先
端部（単管部４の側）では、その一部の温度が降下して
、単管部４にほぼ等しくなり、三つの部材の相互の温度
勾配は緩やかなものとなり、その相対的な温度差は第４
図例と比較して小さくなる。そして、三つの部材は、厚
さがほぼ等しく、剛性らほぼ類似するので、温度差（熱
膨張差）による変形は、王者間で相互に分は持ち、発生
する応力はＢ点で最大となるが、その応力の大きさは約
４０　ｋｇ／　１１１１１１１程度に止どめられる。

一方、第４図例では、給水開始約１０秒後に、発生応力
が最も大きくなる厳しい状態が現れて、その場合の温度
分布曲線が、破線で示すように、管の長手方向とほぼ平
行となるとともに、間隔の挟まった温度勾配の急峻なも
のとなり、サーマルスリーブ５の平均温度は約２００℃
（冷却水とほぼ同じ温度）となる。この場合、単管部４
の温度は、サーマルスリーブ５の温度より高く約２４７
℃となり、また、セイフェンド３の大部分は３００℃と
なり、三つの部材の温度差は大きい。そして、サーマル
スリーブ５の部分は、その厚さが例えばセーフエンド３
の２５％であるため、他の部分、セイフェンド３やノズ
ル２に対して、構造物としての剛性に大きな差を生じ、
平均温度差（熱膨張差）による変形の殆ど総てを、サー
マルスリーブ５の部分で吸収することになる。したがっ
て、Ａ点に発生する引っ張り応力は、約６６　ｋｇ／　
＋ｕ＋”程度となる。

これらの検討結果から明らかなように、第２図例のもの
、つまり、本発明に係る実施例の二重金属管では、発生
応力が最大値で約６０％程度に低減することができるこ
とになる。

なお、サーマルスリーブ５において、その厚さが全体的
に厚くなるので、原子炉の据え付は現場での溶接量を少
なくするために、第２図に鎖線で示したように、サーマ
ルスリーブ５の基部（８点）の近傍から、管壁を徐々に
薄くしておいて、Ｃ点溶接する等の設定を行なうことが
できる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る二重金属管では、低
温状態の流体を供給する単管部に接続されるセイフェン
ドの内面に、サーマルスリーブを一体に設けるとともに
、該サーマルスリーブが、セイフェンドにおける壁の厚
さの近似寸法を有する基部を介在させた状態で配設され
ているため、給水が急激に温度変化した場合等において
、サーマルスリーブの基部やセイフェンド等に付与され
る温度分布を改良して、温度勾配を緩やかなかつ温度差
の小さなものとして、特にサーマルスリーブの基部近傍
の熱応力の発生を効果的に低減することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る二重金属管を沸騰水型原子炉に適
用した場合の一実施例を示す要部の断面図、第２図は給
水温度が変化した場合における第１図の要部の温度分布
図、第３図は二重金属管の従来例を示す断面図、第４図
は給水温度が変化した場合における第３図の要部の温度
分布図である。 ｌ・・・・・・原子炉圧力容器、 ２・・・・・・ノズル、 ３・・・・・・セイフェンド、 ４・・・・・・給水用単管部（単管部）、５・・・・・
・サーマルスリーブ、 ５ａ・・・・・・基部溶接部、 ６・・・・・・筒状中空部。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低温状態の流体を供給する単管部に接続されるセイフエ
   ンドの内面に、該セイフエンドにおける壁の厚さの近似
   寸法を有する基部を介してサーマルスリーブを配設した
   ことを特徴とする二重金属管。