JPH0663605B2 - ラツパ−・管支持板接続アセンブリ、及びその組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、原子力蒸気発生器に関し、特に、原子力蒸気
発生器の運転中、特定の熱膨張率を有する材料からなる
ラッパーと、構成要素である板が比較的的高い熱膨張率
を有している管支持板系との間に熱膨張により生じる構
造上の干渉を除去又は選択的に最小限度にする接続アセ
ンブリ及びそれに関連の方法に関するものである。

先行技術の説明 本明細書で対象としている型の典型的な原子力蒸気発生
器は、米国特許第4,303,043号明細書に開示されてお
り、本明細書の第１図に示してある。同図を参照する
に、参照数字20で総括的に表わしたこの原子力蒸気発生
器は、下端部近傍に取り付けられている一次流体入口ノ
ズル24及び一次流体出口ノズル26を有する垂直の外筒22
を備えている。垂直の内筒もしくはラッパー23は、その
下端部に、管穴30が形成されている管板28を有する。Ｕ
字形の曲がりを有するように形成された熱交換管である
管38は、ラッパー23内に配置されており、管穴30により
管板28に取り付けられている。約7000本の数に達し得る
管38は、集合的に、所謂管束40を形成している。更に、
複数の管支持板33が水平方向に配設されており、管38を
受け、該管38を整列して支持するようにラッパー23に接
続されている。管板28及び外筒22双方に取り付けられて
いる分割板32は一次流体入口プレナム34及び一次流体出
口プレナム36を画定している。更に、二次流体入口ノズ
ル42が外筒22に配置されており、他方、蒸気出口ノズル
44が外筒22の頂部に取り付けられている。最後に、外筒
22を貫通してマンホール46が設けられており、一次流体
入口プレナム34及び一次流体出口プレナム36双方に対す
るアクセス（接近）、従って管板28全体に対するアクセ
スを可能にしている。

作動時、一次流体は、一次流体入口ノズル24から流入し
て一次流体入口プレナム34内に流入し、管38を介して一
次流体出口プレナム36内に流れ、一次流体出口ノズル26
から流れ出る。管38を通って流れている間、一次流体か
ら、管支持板33を通つて管38の回りを循環している二次
流体に熱が伝達され、それにより二次流体は気化され、
水蒸気となって出口ノズル44から流出する。

上に述べたような原子力蒸気発生器の設計に当つては、
環境及び負荷条件を入念に考慮しなければならない。環
境条件に関連して、慣用の原子力蒸気発生器の材料は、
用いられる金属の種類に依存し変動する大きさの腐蝕を
受ける。また、負荷条件に関連して、原子力蒸気発生器
は、地震又は水圧系の偶発的事象のような控え目な大き
さの予想静負荷及び動負荷に耐えて一次側圧力境界、即
ち管束の健全性を維持するように設計しなければならな
い。

このような環境及び負荷条件を考慮することは、管支持
板33と関連して特に重要である。何故ならば、管支持板
33は、蒸気発生器の使用有効寿命期間に渡り管束40を整
列し、隣接する管支持板間にスパン長もしくは間隔を維
持し、各管38と管支持板33との間の交差部において各管
38を適切に拘束し、管38の振動を最小にし、静負荷及び
動負荷に耐え、管束40の全体的健全性を維持する任に当
るからである。

各管38は、各管支持板33内に挿入されるので、管38と管
支持板33との交差部が多数存在する。更に、各管支持板
33とラッパー23との間には複数の接続部が存在する。
尚、本明細書では、これ等の複数の接続部の各々を、ラ
ッパー・管支持板接続アセンブリと称する。（管支持板
33の材料と管38の材料との）化学反応による副生成物に
加えて、水及び汚染物がこれ等の交差部及び接続部に集
中する傾向があり、その結果、これ等の部分における管
38及び管支持板33の腐蝕が促進される傾向がある。更
に、局限されている交差部における汚染物濃度がかなり
高い場合には、汚染物は究極的に管38を局部的に圧縮し
たり或は局部的に降伏させたり「窪みを形成」したりし
て、一次圧力境環及び（又は）管束40を物理的に損傷す
ることが起り得る。

従って、明らかなように、管支持板33に対する損傷の確
率を減少するためには、改良された耐蝕性を有し且つ所
要の機械的／構造的性質を有する金属から造られた管支
持板33を使用することが望ましい。

管支持板33の製造と関連し、新規なステンレス鋼を用い
て開発研究が現在行われている。この種の新規なステン
レス鋼は、上述の腐蝕の可能性に対処するために、従来
から用いられているステンレス鋼よりも多量のクロム及
びニッケルを含有している。しかし、これ等の新規なス
テンレス鋼は、管支持板33の構造を実現する上で従来用
いられている材料よりも相応に高い熱膨張率を有してい
る。

例えば、現在試験されている管支持板33の製造のための
主たる材料のうちの２つとして、インコネル800及びイ
ンコネル347クラスのステンレス鋼がある。試験によ
り、これ等の二種の材料は、電気機械的／化学電気的作
用を除き、非常に良好な耐蝕特性を有することが判明し
ている。しかし、使用条件下では、ラッパー23に対する
インコネル800又はインコネル347製の管支持板の平均熱
膨張率の比は、それぞれ、1.2及び1.3である。これと比
較して、上に述べた材料、例えば炭素鋼及び405クラス
のステンレス鋼から製作された慣用の管支持板33のラッ
パー23に対する平均熱膨張率の比は、それぞれ1.0及び
0.88である。

明らかなように、これ等の新規な材料、例えばインコネ
ル800及びインコネル347クラスを使用した場合には、熱
膨張時に、管支持板33とラッパー23との間に熱的干渉が
生じ（上に定義した比が「１」より大）、他方、慣用の
材料（炭素鋼及び405ステンレス鋼）を用いた場合には
殆んど或は全く干渉は生じない（上記比は「１」より
小）。このように、管支持板33に上記のような新規な材
料を使用した場合には、大きな耐蝕特性が得られるが、
反面、隣接するラッパー及び管支持板の相対的熱膨張及
びその結果生ずる熱的相互作用に鑑み、ラッパー・管支
持板接続アセンブリに付加的な構造上の考慮を払わなけ
ればならない。

第２図は、組立後で、蒸気発生器の運転前における慣用
の「ロックされた」ラッパー・管支持板接続アセンブリ
（参照数字50で総括的に表わす）が示されている。この
アセンブリ50は、管支持板33を形成する材料の熱膨張率
或はラッパー23を形成する材料の熱膨張率について考慮
を払わずに設計されたものである。

更に詳細に述べると、ラッパー23は、外筒22と、管38を
保持する各管支持板33との間に配置される。通常炭素鋼
から形成されてラッパー23に溶接されるジャッキアセン
ブリ52は、ラッパー23の切抜き部を介して突出し、ラッ
パー23と外筒22との間の環状空間66内に装着されてい
る。このジャッキアセンブリ52は漏れ止め溶接56及びす
み肉溶接58によりラッパー23に取り付けられたジャッキ
ブロック54と、該ジャッキブロック54から外筒22に向か
い予め定められた距離に渡って延在する１本又は２本の
ねじ切りされたジャッキボルト60及び62を備えている。
このような複数のジャッキアセンブリ52が、各管支持板
33の高さレベルにおいて円周方向に配設されている。更
に、ラッパー23と管支持板33との間に形成されている環
状の空間67内には複数の中実の炭素鋼製の楔64が配設さ
れており、組立中、すみ肉溶接65［第２（ａ）図及び第
２（ｂ）図参照］により固着される。楔64は、蒸気発生
器の運転前、製造中に各管支持板33の各対応の高さレベ
ルに管支持板33を所定位置で「ロック」するように調節
される。このような楔64を使用する一例が、米国特許第
4,267,020号明細書に記述している。

この慣用のアセンブリ50を用いている蒸気発生器の運転
開始時に、外筒22とラッパー23との間における相対的熱
膨張及び圧力膨張で、第２（ａ）図に示すように、ジャ
ッキアセンブリ52と外筒22との間には隙間63が形成され
る。更に、ラッパー23と管支持板33との間における相対
的熱膨張で、管支持板33と、外向きに膨出しているラッ
パー23にすみ肉溶接65により固定されている楔64との間
に隙間67′が形成される。

次に、全負荷温度及び圧力運転状態においては、管支持
板33の熱膨張率がラッパー23の熱膨張率と一致するか或
はそれよりも小さい場合、顕著な熱的干渉は終局的にも
生じないものと予測される。

しかし、管支持板33の熱膨張率がラッパー23の熱膨張率
を大きく上回る場合には、管支持板33とラッパー23との
間に熱的干渉が起こり得る。この干渉は、運転中、大き
な許容し得ない程の構造上の相互作用及び該相互作用に
起因する変形を不所望にも招来し、それに伴い、管支持
板33とラッパー23双方に高い応力が発生する。

実際的な見地から述べると、原子力蒸気発生器のヒート
アップ中並びに（又は）全出力運転への及び全出力運転
からのサイクル動作中、膨張する穿孔された管支持板33
の円形の周辺部が、第２（ｂ）図に示すようにラッパー
23に衝突したり或は該ラッパーを打撃する可能性があ
る。その結果、ジャッキボルト60、62が外筒22に強制的
に当接せしめられ、ラッパー23は局部的に著しく変形
し、最終的には、該ラッパー23のジャッキアセンブリ52
に対する接続部に疲労或は破断さへ惹起し、明らかに危
険な運転状態を生ぜしめ得る。

更に、このロックされたアセンブリ50は、蒸気発生器に
おける予測できない合成応力、例えば熱的過渡変動に地
震或は水圧系の偶発事象が重なった場合の予測不可能な
応力を満足に補償するように十分な適応性を単純な仕方
で付与することはできない。

このような理由から、ラッパー23より高い熱膨張率を有
する管支持板33に対し補償作用を行うことができるラッ
パー・管支持板接続アセンブリに対し大きな必要性が存
在する。本発明はこの必要性を満たすものであり、それ
により、所望の「高い」耐蝕性を有する管支持板材料を
用いて管支持板を製造することを可能にするものであ
る。以下本発明について説明する。

発明の概要 従って、本発明の１つの目的は、第１の熱膨張率を有す
るラッパーと、第２の比較的高い熱膨張率を有する複数
個の管支持板と、ラッパー及び複数の管支持板間に配設
されて、ヒートアップ、地震及び熱的過渡状態及び蒸気
発生器の通常の運転中、上記複数の管支持板の熱膨張を
補償するための手段とを備えたラッパー・管支持板接続
アセンブリを提供することにある。

本発明の他の目的は、各管支持板とラッパーとの間の隙
間に、組立中、熱及び（又は）圧力で溶解する高強度の
有機重合体から形成された表面を有するスペーサ手段、
即ち皿ばね座金を装着し、蒸気発生器のヒートアップ及
び運転中に生ずる横方向の負荷を補償することができる
ラッパー・管支持板接続アセンブリを提供することにあ
る。

本発明の更に他の目的は、蒸気発生器のヒートアップ及
び運転中熱的干渉を効果的に除去して管支持板の動負荷
を低減するように、組立中、ラッパーを弾性変形するた
めの予負荷を加える方法を提供することにある。

最後に、本発明の目的は、蒸気発生器のヒートアップ及
び運転中に生じ得る横方向負荷を付加的に補償するよう
にラッパーと管支持板との間に上述のスペーサ手段を設
置するための方法を提供することにある。

本発明の上に述べた目的及び他の目を達成するために、
本発明によれば、組立中ラッパーに局部的に制御された
予負荷を導入するラッパー・管支持板接続アセンブリ及
び該アセンブリを組み立てるための方法が提案される。
予負荷は、ラッパーと外筒との間に配設されたジャッキ
組体におけるジャッキボルトもしくはねじ軸のねじ係合
（螺合）を大きくすることにより導入される。このよう
にして、各ジャッキ組体位置でラッパーには局部的変形
が生ぜしめられる。上記予負荷は、ジャッキボルトのト
ルクを制御しそれぞれ対向している（180度円周方向に
離間して配置されている）ジャッキ組体位置における離
散的な半径測定によりジャッキ組体場所で発生される。
冷態アセンブリ状態で設定される予負荷は、特定の蒸気
発生器の全出力（負荷）時圧力及び温度要件に基づいて
定められる。従って、予負荷は、基本的には個々の蒸気
発生器に対して特定化することができる。言い換えるな
らば、特定の蒸気発生器の設計もしくは構造形態（即ち
寸法や熱特性又は出力特性要件）に整合もしくは同調す
ることができる。

更に、運転温度で発生し得る大きさの干渉を補償するた
めに、（製造中）各管支持板とラッパーとの間に予負荷
を加えた後にも存続する隙間に対しては、熱及び（又
は）圧力で溶解する高強度の有機重合体表面又は皿ばね
座金表面を備えたスペーサ手段が嵌装される。このスペ
ーサ手段は、組立中、各管支持板とラッパーとの間に締
まり嵌めを維持し、そしてヒートアップ及び蒸気発生器
の運転中に生ずる横方向負荷を補償する。スペーサは、
圧力及び温度の上昇中に分解して溶解し、それに伴い、
高い熱膨張率を有する管支持板は半径方向に膨張するこ
とができる。この膨張は、ラッパーの膨張を上回り、そ
れにより、最初スペーサにより占められていた隙間が除
去され、干渉は最小限に抑止されるか或は完全に阻止さ
れる。

このように、本発明は、高い熱膨張率を有する管支持板
の膨張によって惹起される熱的干渉を除去することによ
り、先に述べた慣用のロックされるラッパー・管支持板
接続アセンブリの欠点を克服し、管支持板の動負荷を総
体的に減少することを可能にする。更に、本発明によれ
ば、ジャッキボルトの頭部と蒸気発生器の外筒との間の
隙間が減少され、それにより、更に動負荷は軽減され、
さもなければ高い動負荷に耐えるようにするために要求
される、所要の管支持板の厚さを大きくする必要性がな
くなる。最後に、本発明によれば、管支持板とラッパー
との間の隙間は元に戻り、この個所における熱膨張とい
う問題も解決される。

好適な実施例の説明 以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照し本発明の
原理について詳細に説明する。

第２図、第２（ａ）図及び第２（ｂ）図に示し上に説明
した慣用のロックされるラッパー・管支持板接続アセン
ブリ50と対比して、第３図〜第10図には、本発明による
ラッパー・管支持板接続アセンブリ70及び該接続アセン
ブリを組み立てる方法であって、概略的に、蒸気発生器
の組立中ラッパー72に対し局部的に、制御された予負荷
を導入する方法が示してある。ここで予負荷とは、追っ
て詳細に説明するように、組立中、ラッパー72を変形す
るためにジャッキボルト80に加えなければならないトル
クから生ずる管支持板の周辺部及びラッパーの内径部に
加わる局部的負荷の大きさとして定義される。

予負荷の決定は、全出力（負荷）時圧力及び温度要件
（該圧力及び温度の大きさ及び該大きさに達する速度も
しくは「立上り速度」）に基づいて行うことができる。
言い換えるならば、予負荷の大きさは、一般に、蒸気発
生器及びその設置場所に特定的な量であって、特定の蒸
気発生器の実際の全出力運転状態に依存して定められ
る。即ち、微調整を行う場合、例えば、特定の熱的−流
体力学的特性及び特定の蒸気発生器の形式又は設置場所
の運転要件及び（又は）企図する地理学的領域の特定の
地震分布のような、遺棄することができない設置場所依
存因子が存在する。

予負荷の決定に含まれる因子には次のものがある。ラッ
パーの材料の機械的性質、ラッパー72を所望の距離だけ
変形するのに一般に要求されるボルト80のトルクの大き
さ、接続アセンブリの設計及び要因、管支持板74及びラ
ッパー72の熱膨張率、蒸気発生器内部の全出力（負荷）
時温度及び圧力、蒸気発生器内部の温度及び圧力を含む
過渡的動作要因、蒸気発生器が設置される場所の特定の
地震分布が予負荷の決定に関与する。このようにして得
られる予負荷の値は、装置の組立中、ボルト80に加えら
れるトルクを大きくすることによりラッパー72に発生さ
れる変形の大きさで表わされる。

例えば、本出願人の加圧水形原子炉の蒸気発生器構造に
おけるインコネル800クラスの管支持板74に対して要求
される予負荷の大きさは0.100inもしくは100ミル（2.54
mm）台である。この予負荷は、組立中、ボルト80のトル
クを制御し且つ各支持板70の高さレベルにおいて（円周
方向に対向する位置で）ジャッキ組体76が配設されてい
る個所における管支持板74とラッパー72との間の間隔を
半径方向において測定することにより確保される。尚、
このことについては追って更に詳細に説明する。

図面中、第３図〜第６図は、（Ｉ）本発明による蒸気発
生器の組立中、予負荷をどのようにして加えるか、及び
（II）蒸気発生器のヒートアップ及び運転中に同時に生
起する４つの現象及び予負荷から生ずる特殊な構造形態
を図解する図である。尚、上記の４つの現象には、
（Ａ）温度差及び加圧膨張に起因する外筒78の膨張、
（Ｂ）外筒78が膨張することによる予負荷の消失、
（Ｃ）通常の温度上昇に起因するラッパー72の膨張、及
び（Ｄ）通常の温度上昇に起因する管支持板74の膨張が
含まれる。

特に第３図及び第４図を参照し予負荷を加える方法に関
して説明する。

（Ｉ）予負荷 本発明は、第２の比較的高い熱膨張率を有する管支持板
74と組み合せて用いられる第１の熱膨張率を有するラッ
パー72に予負荷を発生することを目論むものである。

蒸気発生器の組立て中、適当な予負荷を確保するために
は次に述べるような一連のステップが要求される。

1.最初に、上に述べた因子又は要因を用いて所要の近似
予負荷を決定する。

2.各関連の管支持板74の位置で外筒78の内径を測定す
る。

3.各関連の管支持板位置におけるラッパーの内径を測定
する。

4.外筒78に対しラッパー72を心出しするのに要求される
ジャッキボルト80の長さを測定し決定する。

5.ラッパー72を外筒78内に挿入する。予負荷によるラッ
パー72の半径方向の変形が外筒78自体の重量で誘起され
る（死重量で誘起される）撓みもしくは変形により相殺
されないようにするために、本発明が適用される蒸気発
生器は、慣用の水平方向での組立ではなく垂直方向に組
立てるべきである。

6.ボルト80をジャッキブロック84内に挿入する。

7.ラッパー72をクレーン又はホイスト機構により支持し
ながら、全てのボルト80を取付けて各ボルト80を予め定
められ且つ（又は）予め測定された心出し距離までねじ
込むことにより外筒78内でラッパー72を心出しする。

8.外筒内でラッパー72を心出しし、ボルト80を外筒78と
軽く接触させた後に、直径方向に対向するジャッキブロ
ック84間における直径を測定する。

9.予め定められたシーケンスで対向するジャッキブロッ
ク84間のラッパーの内径距離を再測定しながら、適切な
螺合（ねじ係合）及び予負荷に要求される大きさの回転
及びトルクをボルト80に加える。

この方法においては、次のような付加的なステップが要
求される場合があり得る。管支持板は、通常、蒸気発生
器の下部から上部に向いてアルファベット順で順序化さ
れている。本発明が適用される特定の蒸気発生器には、
６つの管支持板及び上部又は円錐領域に存在する「Ｇ」
板がある。この円錐領域で板を使用しない点で異なる蒸
気発生器や、蒸気発生器の総体的構造及び管束40の高さ
が原因で真直な円筒状領域に６枚を越える板を備えてい
る点で異なる蒸気発生器も存在する。円錐領域に「Ｇ」
板又は他の板（単数又は複数）が用いられる場合には、
該円錐領域のための対応のジャッキブロック又は他の適
当な接続アセンブリの構造形態は、円錐領域の輪郭に対
応しなければならない。従ってこの点で上記「Ｇ」板そ
の他の真直なジャッキブロックが使用されるラッパーの
真直な部分とは対照的である。従って、中間円錐部に設
けられている「Ｇ」板に予負荷を加えるためには、特殊
な撓みもしくは変形測定が要求される。

再び第３図及び第４図を参照するに、ボルト80を回転す
ると、上記ステップ（９）で述べた予負荷に要求される
回転の大きさで、ラッパー92の局部的変形86が誘起され
るが、ラッパー72と各管支持板74との間には充分な周辺
隙間87が維持される。

即ち、蒸気発生器の外筒78は、ラッパー72（その厚さは
例えば３／8in即ち9.5mm）よりも強靭で剛であって、し
かも大きい厚さ（例えば3in即ち7.6cm）に造られている
ので、ジャッキ組体76の各ボルト80の頭部82が外筒78と
当接せしめられる際に、ラッパー72には局部的変形86が
導入されるのである。

隙間87は通常スペーサ手段90で填隙されている。各スペ
ーサ手段90は、約2in（5.1cm）の長さで、好ましくは、
４つのスペーサ手段が（円周方向に隣接して）ジャッキ
組体76と管支持板74との間に用いられる。スペーサ手段
90の特定の形状は、所望の制御度及び支持板の支承面積
により決定される。楔形状が有利である。その理由は、
管支持板74を位置決めする際に誤差マージンが許容され
るからである。即ち、楔形状のスペーサ手段は、可変の
隙間填隙材としての働きをなし、全体的な間隔制限及び
製造過程拘束条件下での組立てを非常に容易にする。

（II）運転中の４つの現象 先に触れたヒートアップ及び運転中に生起する４つの現
象について、第５図及び第６図を参照し説明する。

（Ａ）外筒の膨張 蒸気発生器の組立が完了し、予負荷をラッパー72に加え
たならば蒸気発生器はヒートアップ及び全出力運転を行
うことができる状態となる。

第５図及び第６図に示すように、運転時に蒸気発生器が
加圧されヒートアップされると、外筒78は位置（Ｗ）か
ら位置「Ｘ」へと変位する。即ち、蒸気発生器が加圧さ
れると、圧力下にある容器であればどの容器もそうであ
るように、外筒78も膨張せしめられる。約3in（7.62c
m）の厚さである外筒78は、運転中予測されるあらゆる
膨張及び圧力応力に耐えるように設計されている。更
に、外筒は、蒸気発生器の熱特性に起因して半径方向に
成長する。このように、外気と外筒78の内部との間に温
度及び圧力差が存在する場合には、外筒78は平衡状態に
達するまで膨張する。

（Ｂ）予負荷の除去 外筒78が膨張すると、直ちに、当接ジャッキボルト80に
より加えられているラッパー72の予負荷が取払われる機
会が与えられる。即ち、外筒78が膨張すると、（各ジャ
ッキボルトの頭部82が初期状態において外筒78に当接し
ていることに鑑み）、外筒78の運動で各ジャッキボルト
80とジャッキ組体76の該ジャッキボルト80に接続された
ジャッキブロック84とは予負荷から解放される。各ジャ
ッキブロック84は上述のようにラッパー72に溶接されて
いるので、外筒の運動及びジャッキボルト80及びジャッ
キブロック84の負荷の減少もしくは除去の結果、ラッパ
ー72はあらゆる個所において均等な半径を有する円筒状
態へと相応に外向きに弾性復帰する。斯くして初期の弾
性変形86は取除かれる。このようにして、ラッパー72の
予負荷は減少もしくは除去される。管支持板74とラッパ
ー72との間の隙間87は、ラッパー72が弾性的に外向きに
拡張した後に相応に増大する。

（Ｃ）ラッパーの膨張 運転中、ラッパー72も蒸気発生器の熱により熱的に成長
せしめられ、その熱膨張率に応じて膨張し、それにより
隙間87は更に増大する。この時点における隙間87の大き
さは、ラッパー72に始めに与えられていた予負荷に対応
する。

（Ｄ）管支持板の膨張 運転中、管支持板74もその熱膨張率に従って膨張する。
即ち、管支持板74の熱膨張率は上に述べた他の部材の熱
膨張率よりも遥かに大きいので、管支持板74はその熱的
成長に起因して運転中他の部材よりも迅速に膨張し、管
支持板74は、該管支持板74と膨張したラッパー72との間
の隙間87を閉ざす（減少する）傾向となる。この膨張
は、第５図において、位置「Ｙ」から位置「Ｚ」への管
支持板74の外縁の位置における変化により表されてい
る。

その結果、然もなければ管支持板74とラッパー72との間
に生起する熱的干渉は除去される。従って、蒸気発生器
の機械的負荷は顕著に軽減され、動負荷はジャッキボル
ト80と外筒78とのインターフェース部（連接部）に遷移
され、厚壁部材の相応の設計により効果的に対処するこ
とができる。

要約すると、特定の蒸気発生器を表す特定条件に対して
要求される予負荷の大きさに従いラッパー72を半径方向
に調整することによって、アセンブリ全体に渡り運転中
上述の部材間には、締まり嵌めが実現されるのである。

実際例 以下の実際例においては、80ミル（0.080inもしくは2.0
32mm）の予負荷が与えられたものとして上述の４つの現
象（Ａ）〜（Ｄ）について考察する。この場合にも第５
図及び第６図を参照する。

蒸気発生器のヒートアップ中、外筒78は該外筒の内部と
外部との間の圧力差及び熱膨張に起因して310ミル（0.3
10inもしくは7.87mm）膨張する。このうち、膨張の260
ミル（0.260inもしくは6.60mm）分は、熱作用によるも
のであり、そして残りの50ミル（0.05inもしくは1.27m
m）は圧力作用によるものである。この結果として、ジ
ャッキボルト80の頭部82と外筒78の内壁との間には310
ミル（0.310inもしくは7.874mm）の隙間89が形成され
る。

外筒78が膨張した後に、ラッパー72の予負荷は、ジャッ
キボルト80を介し除去もしくは軽減される。この点につ
いて更に詳しく説明すると、外筒78が膨張すると直ち
に、初期において外筒78に確りと当接していたジャッキ
ボルト80は予負荷を軽減もしくは除去する状態になる。
その結果、ジャッキブロック84も予負荷から解放され、
それに接続されているラッパー72は弾性復帰し、80ミル
（0.080inもしくは2.032mm）だけ膨張する。その結果、
ジヤッキボルト80の頭部82と外筒78との間の隙間89は23
0ミル（0.230inもしくは5.842mm）に縮小される。また
この運動でラッパー72と管支持板74との間の隙間87は80
ミル（0.080inもしくは2.032mm）となる。この距離は、
ラッパー72に最初に加えられた予負荷に対応する。

次にラッパー72自体の運動について考察する。ラッパー
72は炭素鋼から製造されているので、このラッパー72も
熱入力下で膨張する筈である。この例では、膨張は230
ミル（0.230inもしくは5.842mm）に達する。ジャッキボ
ルト80及びジャッキブロック84はラッパー72に溶接され
ており本質的に固定されているので、該ジャッキボルト
及びジャツキブロックは、ラッパー72が空間内で並進し
た距離だけ正確に空間内で並進する筈である。従って、
各ジャッキ組体76もラッパーの膨張に対応して半径方向
に230ミル（5.842mm）だけ変位する。そこで外筒78とジ
ャッキボルト80との間の隙間89は零ミルに減少する。こ
のことは、動的分析にとって望ましいことである。なぜ
ならば、地震状態に対してはこの隙間が重要な因子とな
るからである。以上総合すると、この段階では、（ａ）
外筒78とジヤツキボルト80の頭部82との間の隙間89は零
ミル（即ち230ミル−230ミル）であり、（ｂ）ラッパー
72と管支持板74との間の隙間87は310ミル（80ミル＋230
ミル）である。

管支持板74も、熱入力又は運転温度での蒸気発生器内部
構造との熱伝達に起因し熱的に成長もしくは膨張する。
管支持板74は、該管支持板とラッパー72の間の隙間87を
相当に閉ざす（減少する）のに要求される充分な半径方
向の距離だけ膨張する。即ち、管支持板74は熱入力下で
277ミル（0.277in）だけ膨張する。その結果、（ａ）管
支持板74とラッパー72との間の隙間87は277ミル（0.277
in）だけ減少し、33ミル（0.033in、即ち、310ミル−27
7ミル＝33ミル）の隙間87が残り、そして（ｂ）外筒78
とジャッキボルト80の頭部82との間の隙間89は零ミルで
不変に留まる。これは有利なことである。何故ならば、
このインターフェース部には上述のように隙間は本質的
に望ましくないからである。従って、この時点では、管
支持板72とスペーサ手段90との間に23ミル（0.5842mm）
の隙間87が存在する。外筒78とジャッキボルト80の頭部
82との間の隙間89は零ミルで不変に留まる。

このようにアセンブリ70は締まり嵌め、即ち外筒78とジ
ャッキボルト80との間の隙間87が零ミルの状態で始ま
り、締まり嵌め、即ち外筒78とジャツキボルト80との隙
間87が零ミルで終る。しかし、管支持板74と各スペーサ
手段90との間には小さい隙間87が存在する。この隙間は
管支持板74が過渡的変動中、ラッパー72に衝突したり該
ラッパーを打撃するのを阻止するための設計余裕を与え
る上で望ましい隙間である。

この様に、本発明によれば、ラッパー・管支持板接続ア
センブリ70における２つの隙間87及び89の大きさの制御
が可能になり、そして予負荷は、特定の設置場所に対
し、例えば、該設置場所の地震特性に基づいて選択され
る隙間87及び89に依存する。

ここで注目すべき点は、管支持板74とラッパー72との間
に生ずる合成隙間87は、慣用の蒸気発生器の対応の隙間
よりも小さくなるように制御することができる点であ
る。即ち、隙間87は、管支持板74でも、また外筒と比較
して比較的薄肉の部材であるラッパーにおいても負荷が
増加しないように充分に小さくするのが望ましい。隙間
87が非常に大きい場合には、地震の作用で蒸気発生器の
損傷が起り得る。また、隙間87を非常に小さくした場合
には、管支持板74がラッパー72に衝突し得る。従って、
中間の大きさの隙間87が望ましい訳である。本発明によ
り予負荷を適切に選択することにより、適切な隙間87を
実現することができる。

更に、外筒78及びジャッキボルト80が干渉し合うことは
望ましくない。と言うのは、ジャッキボルト80は非常に
太いねじ軸もしくはボルトであって、運転中は、これ等
のジャッキボルトが外筒78を打たないようにするのが望
ましいからである。本発明によれば、この隙間89を最小
にすることができるし、更に好ましくは隙間89を除去す
ることができる。即ち、本発明によれば、外筒78と各ジ
ヤッキボルト80との間に、所望に応じて締まり嵌めか或
は非常に小さい隙間89を形成することができるのであ
る。

また、本発明によれば、運転温度で起り得る半径方向の
干渉の大きさを制御し制限するための付加的な構成が提
案される。即ち、予負荷の導入後、管支持板74とラッパ
ー72との間に残留する隙間87は、新規なスペーサ手段90
で確りと填隙される。第８図〜第10図に示してあるよう
に、本発明のスペーサ手段90には幾つかの代替実施例が
可能である。

例えば、第７図及び第８図は、それぞれの表面上にそれ
ぞれ予め定められた量の熱及び（又は）圧力溶解性高強
度有機重合体材料94及び98を有する金属製の矩形のシム
92及び楔96が示してある。

上述のように、有機材料は熱及び（又は）圧力で溶解し
得るものでなければならない。即ち、蒸気発生器が動作
し始めると、その内部圧力及び温度で有機材料の溶解が
促進される。

有機材料の成分も、蒸気発生器の内部構造に課せられて
いる化学的要件と両立しなければならないであろう。一
般に、炭化水素中の不所望な微量元素（例えば鉛又はイ
オウ）が過剰量とならないように考慮する限りにおいて
炭化水素が好適である。いずれにせよ、溶解可能な有機
物質は２次流体系の容積と比較して無視し得る程度の量
であり、従つて、２次流側流体との化学的干渉は生じな
いものと予測される。実際問題として、既に蒸気発生器
においては、管板内に管を挿入するのを容易にする目的
だけから溶解可能な有機要素が使用されている。従っ
て、有機物質の使用に関しては先例がある訳であって、
その微量元素は蒸気発生器において容認し得るものであ
る。

構造要素の大きさ及び数を上述のように選択した場合、
上記有機物質の溶解により生ずる付加的な残留容積は、
先行の試験で設定される原子力蒸気発生器に対する仕様
限界内になるであろう。この有機材料の引張及び圧縮特
性は、スペーサ手段90の構造及び機能上の要件を満たせ
ば充分である。

溶解可能なスペーサ手段90は、先行技術の楔64の（第２
図参照）の場合と同様に組立中及び運転前の期間中、管
支持板74とラッパー72との間に締まり嵌めを維持する。
40〜60ミル（1.016〜1.524mm）の付加的な冷態隙間嵌合
公差で溶解可能なスペーサ手段90を設けることが許容さ
れ、更に該冷態隙間嵌合公差によって、管支持板74の熱
膨張、半径方向の成長が許容される。

溶解可能なスペーサ手段90は、蒸気発生器のヒートアッ
プ及び運転中に生ずる横方向負荷に耐えるように企図さ
れている。更に詳しく述べると、有機材料表面を有する
スペーサ手段90は、温度及び（又は）圧力が全出力に対
応するレベルにまで増加するのに伴い溶解もしくは分解
する。その結果形成されるラッパー72と管支持板74との
間の半径方向の隙間87は、管支持板74の通常の膨張によ
り吸収される。

本発明の更に他の実施例においては、スペーサ手段90全
体又はその一部を溶解可能な有機物質から製造すること
ができる。従って、温度及び／又は圧力が楔全体に溶解
するようなレベルに達した場合には、最適な管支持板74
の配位もしくは配向が設定されることになる。なぜ最適
な配位かと言えば、管支持板74の縁部がラッパー72のジ
ャッキブロック84に衝突することは望ましくなく、この
配位ではこのような衝突が避けられるからである。管支
持板74の縁もしくはその周辺とラッパー72の内面との間
の内部隙間は、全出力運転中は許容し得る。と言うの
は、管支持板74自体の死負荷及び動負荷は容易に、「控
え棒」（図示せず）と称する選択的に分布された垂直支
持及びスパン維持振動／構造要素により支持することが
できるからである。これ等の控え棒は、溶接により支持
され、選択された個所において管板、上部管支持板及び
他の全ての管支持板に全長に亘りねじ込まれている。

これ等のスペーサ手段90は組立時にのみ重要であって運
転中は構造要素としては使用されない。実際上、スペー
サ手段90は運転中に消失するようにするのが望ましい。
即ち、全体的に有機物質のスペーサ手段90を用いること
による利点は、それが消失する点にある。このようにし
て、管支持板74とラッパー72との間の隙間87が増大する
ことにより管支持板74がラッパー72に衝突する確率を減
少することができるのである。

第９図及び第10図は、それぞれ、各々の表面に取付けら
れて撓みが制御される皿ばね102及び106を有する金属製
の矩形のシム100及び楔104が示されている。

弾性表面を有するスペーサ手段90は、先行技術の楔64
（第２図）と同様に組立中及び運転前において、管支持
板74とラッパー72との間に締まり嵌めを維持する。弾性
表面を有するこのスペーサ手段90は、蒸気発生器のヒー
トアップ中生起する横方向負荷を支持するように企図さ
れている。この実施例によるスペーサ手段90は温度及び
（又は）圧力が全出力レベルにまで増加するに伴ない支
持板74が膨張することにより偏倚力を加えられる。

このようにして、本発明によれば、ジャッキボルトの頭
部82と外筒78との間の隙間89が減少され、動負荷は低減
され、そして所要の管支持板74の厚さを増加する必要性
は軽減される。更に、本発明によれば、管支持板74とラ
ッパー72との間のインターフェース部における隙間87が
元に戻り、これにより、熱膨張の問題は解決される。こ
のようにして、本発明は機械的に有害な熱膨張率にも拘
らず慣用構造の原子力蒸気発生器において高い耐蝕性を
有する管支持板材料の使用を可能にするのである。

以上の説明は、本発明の原理の単なる例示に過ぎないも
のと理解されたい。更に、当業者には、数多の変形及び
変更が容易に想到し得るであろうから、本明細書におい
て図示し記述した構造及び動作のものに限定する意図は
全く無い。従って全ての適当な変形例及び均等物を、本
発明の範囲から逸脱することなく使用することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、慣用の原子力蒸気発生器を部分的に切除して
示す側立面図、第２図は蒸気発生器の組立後で運転前に
おける従来のラッパーと管支持板との接続アセンブリを
示す側部断面図、第２（ａ）図は、蒸気発生器の全出力
運転中における第２図に示した慣用のラッパー・管支持
板接続アセンブリの側部断面図、第２（ｂ）図は、全負
荷温度及び圧力運転条件下で、第２図に示した慣用及び
（又は）最新の管支持板材料を用いた慣用のラッパー・
管支持板接続アセンブリの側部断面図、第３図は、本発
明によるラッパー・管支持板接続アセンブリを蒸気発生
器の組立後でしかも運転前の状態で示す上部断面図、第
４図は、第３図に示した本発明によるラッパー・管支持
板接続アセンブリの第３図の４−４線における側部断面
図、第５図は、本発明によるラッパー・管支持板接続ア
センブリを蒸気発生器の運転中の状態で示す上部断面
図、第６図は、第５図に示したラッパー・管支持板接続
アセンブリの第５図の６−６線における側部断面図、第
７図は、本発明によるスペーサ手段の一具体例の側部断
面図であって、特に、矩形のシムの表面に施された熱及
び（又は）圧力溶解性の高強度の有機重合体材料を示す
図、第８図は、本発明によるスペーサ手段の別の具体例
を示す側部断面図であつて、特に、楔の表面に施された
熱及び（又は）圧力溶解性の高強度有機重合体材料を示
す図、第９図は、本発明によるスペーサ手段の更に別の
実施例を示す側部断面図であって、特に、矩形のシムの
表面に取付けられた皿ばね座金を図解する図、第10図
は、本発明によるスペーサ手段の更に別の実施例の側部
断面図であって、特に、楔の表面に取り付けられた皿ば
ね座金を示す図である。 70……ラッパー・管支持板接続アセンブリ、72……ラッ
パー、74……管支持板、76……ジャッキ組体、78……外
筒、80……ジャッキボルト、84……ジャッキブロック、
90……熱及び／又は圧力溶解性の有機材料からなるスペ
ーサ手段、92……金属製のシム（金属製スペーサ手
段）、94……熱及び／又は圧力溶解性の有機材料からな
る表面、96……金属製の楔（金属製スペーサ手段）、98
……熱及び／又は圧力溶解性の有機材料からなる表面、
100……金属製のシム（金属製スペーサ手段）、102……
皿ばね座金、104……金属製の楔（金属製スペーサ手
段）、106……皿ばね座金。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気発生器のラッパー・管支持板接続アセ
   ンブリであって、 （ａ） 第１の直径を有する実質的に円筒形の外筒と、 （ｂ） 前記外筒との間に環状空間を形成するように前
   記外筒内に配設するために第２の比較的小さい直径を有
   し、第１の熱膨張率を有する材料から形成されたラッパ
   ーと、 （ｃ） それぞれが第２の相対的に高い熱膨張率を有す
   る材料から形成されて前記ラッパー内に配設される複数
   の垂直方向に離間した管支持板と、 （ｄ） 前記ラッパーと外筒との間に配置された調節可
   能なジャッキ組体であって、該ジャッキ組体の個所で前
   記ラッパーに変形が生ずるように該ラツパーに予負荷を
   加える前記ジャッキ組体と、 （ｅ） 前記調節可能なジャッキ組体のところで前記管
   支持板と前記ラッパーとの間に挿入され該管支持板の熱
   膨張を吸収する、熱及び／又は圧力溶解性の有機材料か
   らなるスペーサ手段、熱及び／又は圧力溶解性の有機材
   料からなる表面を有する金属製スペーサ手段、或は、皿
   ばね座金を有する金属製スペーサ手段と、 を含む蒸気発生器のラッパー・管支持板接続アセンブ
   リ。
2. 【請求項２】ジャッキブロック及びジャッキボルトを有
   するジャッキ組体をそれぞれが備えている複数のラッパ
   ー・管支持板接続アセンブリを蒸気発生器の外筒内に組
   み立てる方法において、 （ａ） 前記蒸気発生器の全出力作動時の温度及び圧力
   特性に基づいて概略の予負荷値を求め、 （ｂ） 各管支持板の場所における前記外筒の内径を測
   定し、 （ｃ） 各管支持板の場所における前記ラッパーの内径
   を測定し、 （ｄ） 前記外筒に対し前記ラッパーを心出しするのに
   必要な前記ジャッキボルトの各々の長さを測定して決定
   し、 （ｅ） 前記ラッパーを前記外筒内に垂直方向に挿入
   し、 （ｆ） 各ジャッキボルトを各ジャッキブロックに挿入
   し、 （ｇ） 前記ラッパーを支持しながら、各ジャッキボル
   トを取り付けて所定心出し距離になるように締め付ける
   ことにより前記外筒内における前記ラツパーの心出しを
   行ない、 （ｈ） 前記ラッパーを前記外筒内において心出しし且
   つ各ジャッキボルトを前記外筒と軽く接触させた後に、
   管支持板を横切る方向において直径方向に対向する各対
   のジャッキブロック間の直径を測定し、 （ｉ） 対向するジャッキブロック間におけるラッパー
   の内径間隔を逐次再測定しながら、適切な螺合に要求さ
   れ且つ所定の予負荷が加えられる回転分だけ各ジャッキ
   ボルトを回転してトルクを加え、 （ｊ） 前記該管支持板の熱膨張を吸収する熱及び／又
   は圧力溶解性の有機材料からなるスペーサ手段、熱及び
   ／又は圧力溶解性の有機材料からなる表面を有する金属
   製スペーサ手段、或は、皿ばね座金を有する金属製スペ
   ーサ手段を各ジャッキ組体のところで前記管支持板と前
   記ラッパーとの間に挿入する、 該ステップを含む複数のラッパー・管支持板接続アセン
   ブリを蒸気発生器の外筒内に組み立てる方法。