JPH0791586A - 止栓プラグ - Google Patents

止栓プラグ

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JPH0791586A
JPH0791586A JP5237965A JP23796593A JPH0791586A JP H0791586 A JPH0791586 A JP H0791586A JP 5237965 A JP5237965 A JP 5237965A JP 23796593 A JP23796593 A JP 23796593A JP H0791586 A JPH0791586 A JP H0791586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plug
temperature
stopper plug
shape memory
pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP5237965A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Yamauchi
清 山内
Tadashi Seto
正 瀬戸
Taiji Hoshiya
泰二 星屋
Kazuyuki Enami
和幸 江南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Japan Atomic Energy Research Institute
Tokin Corp
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Publication date
Application filed by Japan Atomic Energy Research Institute, Tokin Corp filed Critical Japan Atomic Energy Research Institute
Priority to JP5237965A priority Critical patent/JPH0791586A/ja
Publication of JPH0791586A publication Critical patent/JPH0791586A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/10Means for stopping flow from or in pipes or hoses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 止栓作業を容易に行うことができ、しかも、
管の常用温度で劣化しない信頼性に富む止栓プラグを提
供することにある。 【構成】 管を止栓する止栓プラグ2であって、その少
なくとも一部が形状記憶合金で構成され、該形状記憶合
金は、止栓作業時における前記管の温度では外力によっ
て容易に変形するマルテンサイト相であり、前記管の常
用温度では逆変態完了後の母相であり、且つ前記常用温
度で応力緩和しないものであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、管の止栓プラグ全般、
特に加圧水型軽水冷却減速式原子炉(PWR)に用いら
れる熱交換器の伝熱管に適した止栓プラグに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】Ti−Ni合金をはじめとする多くの形
状記憶合金がマルテンサイト変態(母相からマルテンサ
イト相への変態)の逆変態(マルテンサイト相から母相
への変態)に付随して顕著な形状記憶効果を有すること
は良く知られている。また、形状記憶合金は、低温のマ
ルテンサイト相で変形応力が極めて低く、容易に変形で
きる。その変形された形状は、逆変態温度以上に加熱す
ると元に戻る。更に、逆変態完了後の母相(オーステナ
イト相)では、変形を受けても荷重開放と同時に自発的
形状回復、即ち、超弾性を示す。
【0003】実用化もこれらの特徴を活かしてエアコ
ン、電子レンジ、プラジャー、メガネ、アンテナなど幅
広い分野で使用されている。
【0004】一方、原子力発電の軽水炉には沸騰水型
(BWR)と加圧水型(PWR)の二つの型がある。加
圧水型では、炉心部における冷却材の飽和沸騰(冷却材
の温度が上昇して、水の飽和温度になると冷却材全体で
沸騰が起こる現象)を抑制するために、一次冷却水系統
は157kg/cm2 に加圧されるので、冷却材の軽水
は炉心部を上昇する間に全体的に沸騰することなく加圧
されて高温水となり、炉心部を出て一次冷却水系統の回
路に流れ、蒸気発生器を経て再び原子炉の下部へ戻る。
蒸気発生器では、高温の冷却材は多数の伝熱管の中を流
れる間に管の外側の水に熱を伝えてこれを蒸気に変え、
発電用タービンを駆動させる。一次冷却水系統の一部に
は、この系統の圧力を一定に保つための加圧器が設けら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この炉心部の高温水を
冷却する多数の伝熱管は、原子炉運転時間の増加ととも
に管内面に腐食生成物が付着して、管穴を閉塞させるた
め、熱交換機能が極度に低下する。蒸気発生器の熱交換
機能の保持のために閉塞した伝熱管に密栓をし、他の健
全な管のみに高温水を流す必要がある。この作業は、原
子炉を一旦停止し、蒸気発生噐を分解した後、内部の伝
熱管に密閉用プラグを溶接するのが通常であった。伝熱
管付近では放射性腐食生成物が付着するため、作業者は
放射線量の極めて高い場所において作業をせねばなら
ず、限られた作業空間における作業者の被曝低減、伝熱
管からの放射性物質飛散防止等の安全面から、また、原
子炉停止時間も長いため、この作業はコスト面でも大き
な問題となっていた。
【0006】これを解決するためにTi−Ni形状記憶
合金プラグが提案されているが、実用には次の様な課題
を残していた。
【0007】炉心部の冷却水は、伝熱管を通過する時に
は約320℃の高温水となっている。このため形状記憶
合金止栓プラグは、250〜320℃で形状回復し、3
20℃で記憶特性の劣化をしないことが望ましい。
【0008】しかしながら、Ti−Ni合金の形状回復
温度は、100℃が上限であり、320℃では記憶した
形状が消失する記憶ボケ現象が起きる。
【0009】それ故に、本発明の技術的課題は、上記欠
点に鑑み、止栓作業を容易に行うことができ、しかも、
管の常用温度(特に320℃)で劣化しない信頼性に富
む止栓プラグを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、管を止
栓する止栓プラグであって、その少なくとも一部が形状
記憶合金で構成され、該形状記憶合金は、止栓作業時に
おける前記管の温度では外力によって容易に変形するマ
ルテンサイト相であり、前記管の常用温度では逆変態完
了後の母相であり、且つ前記常用温度で応力緩和しない
ものであることを特徴とする止栓プラグが得られる。
【0011】
【実施例】現行のPWR型軽水炉熱交換用伝熱管は、イ
ンコネル(Ni−Cr−Fe合金)から成り、外径2
2.2mm、肉厚1.3mmであり、一基当り2600
〜4500本も使用されている。これらの伝熱管には約
320℃の高温水が157kg/cm2 (伝熱管当り4
80kgf)の圧力で流れる。このため、止栓用プラグ
は、少なくとも320℃では形状回復し、継続的に48
0kgf以上の拘束力を必要とする。また、止栓プラグ
の取付作業をできるだけ短くするため、更に、この取付
作業による原子炉停止時間をできるだけ短くするため
に、止栓プラグは、簡便迅速で装着が容易であり、しか
も止栓プラグの形状記憶合金は、作業可能上限温度以上
でもマルテンサイト相であることが望ましい。
【0012】本発明の止栓プラグは、特に、以上のよう
な要求に答えるべく開発されたものであり、以下、PW
R型軽水炉熱交換用伝熱管用に開発された本発明の実施
例に係る止栓プラグについて説明する。
【0013】[実施例1]図1は本発明の第1の実施例
に係る止栓プラグの取付作業時における側面図である。
【0014】1は伝熱管、2は止栓プラグである。この
止栓プラグ2は、全体が形状記憶合金で構成されてい
る。また、止栓プラグ2は、100℃以下で予め伝熱管
1の内径よりも小さく変形され、装着作業完了後、逆変
態温度以上に加熱する。止栓をより完全にするために本
実施例では、止栓プラグ2の外周に、鋸歯2aを設けて
あるが、流水圧を大幅に上回る拘束力をしめす拘束歪、
拘束面を持つ止栓プラグであれば、止栓プラグの外周に
必ずしも鋸歯を設ける必要はない。
【0015】[実施例2]図2は本発明の第2の実施例
に係る止栓プラグの断面図である。3は、プラグ本体で
あり、略棒杆状を呈する。このプラグ本体3は、略ナッ
ト状のヘッド部材3aと、略ボルト状のボルト状部材3
bとから成る。これらヘッド部材3a、及びボルト状部
材3bは、インコネル等構造材から形成されている。4
は、形状記憶合金から成るシール用リング(図では拘束
を良くするために断面形状を爪状としたが、断面◇状或
いは□状であっても良い。)であり、径方向への拘束を
する。即ち、止栓プラグの拘束力源である。5は、形状
記憶合金から成るシール用リングであり、プラグ本体3
の長手方向の拘束をする。即ち、組立部品間のシールを
行う。6は、シール用リング4,5を複数使用する場合
のこれらのつなぎ用リングである。以上の様に、本実施
例の止栓プラグ2は、プラグ本体3、シール用リング
4、シール用リング5、及びつなぎ用リング6から成
る。
【0016】この止栓プラグ2の組立は、ボルト状部材
3bに、シール用リング4、シール用リング5、つなぎ
用リング6の順で、或いはシール用リング5、シール用
リング4、つなぎ用リング6の順で、これらを順次セッ
トし、最後にヘッド部材3aをボルト状部材3bに螺合
させて全体を締め付ける。この時、シール用リング4
は、予め径方向の変形がされている。シール用リング5
における長手方向の変形は、ヘッド部材3aの締め付け
で、シール用リング5の変形を可能とできれば、必ずし
も必要としない。ヘッド部材3aとボルト状部材3bの
固定は、溶接で行っても良く、シール用リング5は、つ
なぎ用リング6が、部品間のシールを果たすならば、必
ずしも必要とはしない。
【0017】[実施例3]図3は本発明の第3の実施例
に係る止栓プラグの断面図、図4は図3に示す止栓プラ
グに装着されるスリーブの断面図である。図3中の
3′,4′,5′,6′は、それぞれ図2中の3,4,
5,6にそれぞれ対応する。この止栓プラグ2は、全体
としてその外周面がテーパー状に形成されている。図4
の7は、図3に示す止栓プラグ2の外周に装着されて止
栓プラグ2と伝熱管との密接を良くするスリーブであ
る。このスリーブ7の内周面は、止栓プラグ2の外周面
に対応するようにテーパー状に形成されている。このス
リーブ7は、インコネル等構造材から成る。本実施例の
止栓プラグ2の組立は、第2の実施例と同様であるが、
この止栓プラグ2は、組立後、予め伝熱管に挿入された
スリーブ7に打ち込みが可能なため、より止栓の機能を
高めることができる。即ち、スリーブ7に打込まれた止
栓プラグ2を逆変態温度以上に加熱することにより、シ
ール用リング4′が逆変態してその径方向でスリーブ7
を押圧して変形させる。この結果、止栓プラグ2はスリ
ーブ7に、そしてスリーブ7は伝熱管に圧接し、伝熱管
は、確実に止栓される。尚、本実施例の止栓プラグ2
は、図1に示すように、形状記憶合金で一体に形成する
ようにしても良い。
【0018】次ぎに、第1乃至第3の実施例に係る止栓
プラグに適した形状記憶合金について説明する。
【0019】表1に比較例の形状記憶合金No.1〜3
及び第1乃至第3の実施例に係る止栓プラグに適した形
状記憶合金No.4の変態特性、2%圧縮変形時の回復
力及び320℃100日間時効後の拘束荷重を示した。
【0020】
【表1】
【0021】Ti−Ni系合金の逆変態温度はほぼ10
0℃が限度である。No.1,2の合金系は、320℃
での時効で拘束荷重の減少が顕著である。従って、N
o.1,2の合金系は、第1乃至第3の実施例の止栓プ
ラグには、使用できない。
【0022】No.3のTi−Pd合金は、逆変態温度
が320℃を越えるために第1乃至第3の実施例の止栓
プラグには、使用できない。
【0023】No.4のTi−Pd系合金(Ti−Pd
−X合金)では、Fe、Cr、Ni、V、Co、W、M
nの一種もしくは数種を添加して逆変態温度を調整して
ある。即ち、No.4のTi−Pd系合金の場合、第三
元素添加によって逆変態温度を150〜320℃に調整
してある。このNo.4のTi−Pd−X合金は、表1
から明らかなように、2〜3cm2 で止栓プラグとして
十分な拘束力が得られ、時効の影響も顕著ではない。ま
た、100℃でマルテンサイト相のため止栓作業時に合
金が形状回復することもない。この様に、No.4の形
状記憶合金は、第1乃至第3の実施例の止栓プラグに適
した形状記憶合金である。
【0024】上述の実施例では、軽水炉伝熱管の止栓プ
ラグについてのみ記したが、本発明の止栓プラグは、水
道やガス等の配管の止栓用としても使用可能である。ま
た、Ti−Ni系合金やCu基合金は、常用温度が10
0℃以下で使用される止栓プラグであれば、充分、本発
明の止栓プラグ用の形状記憶合金として使用可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明の止栓プラグは、止栓作業時にそ
の形状記憶合金がマルテンサイト相であるので、止栓作
業が容易であり、従って、止栓作業を短時間の内に行う
ことができ、更に、止栓作業後においては、管の常用温
度でその形状記憶合金が母相となり、しかも応力緩和し
ないので、長期にわたって管を確実に止栓することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施例に係る止栓プラグ
の取付作業時における側面図である。
【図2】図2は本発明の第2の実施例に係る止栓プラグ
の断面図である。
【図3】図3は本発明の第3の実施例に係る止栓プラグ
の断面図である。
【図4】図4は図3に示す止栓プラグに装着されるスリ
ーブの断面図である。
【符号の説明】
1 伝熱管 2 止栓プラグ 3 プラグ本体 4 形状記憶合金から成るシール用リング 5 形状記憶合金から成るシール用リング 6 つなぎリング 7 スリーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星屋 泰二 茨城県東茨城郡大洗町成田町字新堀3607 日本原子力研究所大洗研究所内 (72)発明者 江南 和幸 滋賀県大津市比叡辻二丁目10−16−109

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管を止栓する止栓プラグであって、その
    少なくとも一部が形状記憶合金で構成され、該形状記憶
    合金は、止栓作業時における前記管の温度では外力によ
    って容易に変形するマルテンサイト相であり、前記管の
    常用温度では逆変態完了後の母相であり、且つ前記常用
    温度で応力緩和しないものであることを特徴とする止栓
    プラグ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の止栓プラグにおいて、略
    棒杆状のプラグ本体と、該プラグ本体に装着される略リ
    ング状のシール用リングとを有し、該シール用リングが
    前記形状記憶合金で構成されていることを特徴とする止
    栓プラグ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の止栓プラグ
    において、前記管との間に介在するスリーブが備えられ
    ていることを特徴とする止栓プラグ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の止栓プラグにおいて、該
    止栓プラグの外周面がテーパー状に形成され、前記スリ
    ーブの内周面が前記外周面に対応するようにテーパー状
    に形成されていることを特徴とする止栓プラグ。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4の止栓プラグにお
    いて、前記形状記憶合金の逆変態完了温度が150℃か
    ら320℃の範囲にあることを特徴とする止栓プラグ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の止栓プラグにおいて、前
    記形状記憶合金がTi−Pd系形状記憶合金であること
    を特徴とする止栓プラグ。
JP5237965A 1993-09-24 1993-09-24 止栓プラグ Pending JPH0791586A (ja)

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JPH0791586A true JPH0791586A (ja) 1995-04-04

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1030524A (ja) * 1996-04-01 1998-02-03 Diesel Technol Co 内燃エンジンのための燃料噴射器組立体及びその製造方法
JPH1123408A (ja) * 1997-07-09 1999-01-29 Mitsui Chem Inc 樹脂配管系の気密又は水圧テスト方法と、該方法で用いる 盲用プラグ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1030524A (ja) * 1996-04-01 1998-02-03 Diesel Technol Co 内燃エンジンのための燃料噴射器組立体及びその製造方法
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030305