JPH1062577A - 原子炉用のシュラウド - Google Patents

原子炉用のシュラウド

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JPH1062577A
JPH1062577A JP9154211A JP15421197A JPH1062577A JP H1062577 A JPH1062577 A JP H1062577A JP 9154211 A JP9154211 A JP 9154211A JP 15421197 A JP15421197 A JP 15421197A JP H1062577 A JPH1062577 A JP H1062577A
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イズリエル・ガンズ
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    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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    • G21C5/10—Means for supporting the complete structure
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シュラウド溶接部に垂直方向および横方向荷
重に対する代わりの機械的支持体を設けたシュラウドを
提供する。 【解決手段】 シュラウドは、相互に溶接された第１シ
ュラウド部分１２および第２シュラウド部分１４を含
む。各シュラウド部分は、第１端部１８および第２端部
を持つほぼ円筒形の本体１６を含む。各シュラウド部分
の第１端部１８の所に、複数のボルト開口２２を含むフ
ランジ２０が配置されている。第１シュラウド部分１２
のフランジ中のボルト開口２２は、第２シュラウド部分
１４のフランジ２０中のボルト開口２２と整合してい
て、溶接部２４にＩＧＳＣＣの発生が検出された場合、
ボルト３２が第１シュラウド部分１２と第２シュラウド
部分１４のフランジ２０中のボルト開口２２に通され
て、ナット４０がボルトのねじ付き端部３６および３８
にねじ係合されて、それぞれのフランジ２０に対して締
め付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に原子炉に関す
るものであり、更に詳しくは原子炉の炉心シュラウドの
隣接する円筒形部分同士の間の継手に関するものであ
る。
【０００２】
【発明の背景】沸騰水型原子炉は典型的には円筒形のス
テンレス鋼製のシュラウド内に配置された燃料炉心を含
んでいる。具体的に述べると、炉心の中心軸線がシュラ
ウドの中心軸線とほぼ同軸であり、シュラウドの両端は
開放していて、水がシュラウドの下端から流入してシュ
ラウドの上端から流出することができる。シュラウドは
炉心の燃料バンドルの横方向の動きを制限する。
【０００３】シュラウドはその寸法が大きいので、複数
のステンレス鋼製の円筒形シュラウド部分を一緒に溶接
することによって形成される。具体的に述べると、隣接
するシュラウド部分のそれぞれの端部同士が周方向の溶
接部によって接合される。この溶接継手は、原子炉の全
ての動作モードに伴う垂直方向および横方向荷重を支持
する。
【０００４】しかしながら、シュラウドの溶接部は、粒
間応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）として知られている有害
な作用に対するシュラウド材料の感受性を増大させる。
シュラウド溶接部にＩＧＳＣＣの発生が認められた場
合、このシュラウド溶接部によって最初に支持されてい
た垂直方向および横方向荷重に対する代わりの機械的支
持体を容易に且つ素早く設けることが望ましい。その
上、この様な機械的支持体が充分長い寿命を有し、この
ため原子炉がその設計寿命を完全に実現できることが望
ましい。更に、この様な機械的支持体が、ＩＧＳＣＣの
発生の検出前のシュラウド溶接部の寿命期間中に、シュ
ラウド溶接部の検査を妨害しないことが望ましい。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、これらのおよび他の目的を達
成する原子炉用のシュラウドを提供する。本発明のシュ
ラウドは、一態様によれば、第１および第２シュラウド
部分を含み、各シュラウド部分はほぼ円筒形の本体で構
成され、第１端部および第２端部を有する。各シュラウ
ド部分の第１端部は半径Ｒｍｃを持ち、ほぼ円筒形の本
体は半径Ｒｎを持つ。半径Ｒｍｃは半径Ｒｎより大き
い。
【０００６】各シュラウド部分の第１端部にはフランジ
が配置されている。フランジには複数のボルト開口が設
けられており、また複数の扇形切欠きが形成されてい
る。各シュラウド部分のフランジは、各シュラウド部分
の本体と第１端部との間の境界部分に配置されている。
フランジは第１フランジ面（例えば上面）および第２フ
ランジ面（例えば下面）を持つ。第２フランジ面は長さ
Ｂ１を持ち、第１フランジ面は長さＢ２を持つ。第１フ
ランジ面の長さＢ２は第２フランジ面の長さＢ１より大
きい。シュラウド部分の端部の壁の中の中心線からフラ
ンジのボルト開口の最も近い縁までのレバーアーム距離
（応力中心距離）Ｅが、シュラウド部分の端部における
曲げモーメント（Ｍ１）を低減するように最小にされ
る。また、端部は壁厚Ｃ１を持ち、本体は壁厚Ｃ２を持
つ。壁厚Ｃ２は壁厚Ｃ１より大きい。
【０００７】第１シュラウド部分の第１端部は第２シュ
ラウド部分に溶接されている。第１シュラウド部分のフ
ランジに設けられたボルト開口の少なくとも幾つかは、
第２シュラウド部分のフランジに設けられたそれぞれの
ボルト開口と整合する。第１シュラウド部分のフランジ
と第２シュラウド部分のフランジとの間の距離Ａは、周
知の装置および方法を使用して溶接部を検査できるよう
に定められている。
【０００８】第１シュラウド部分のフランジと第２シュ
ラウド部分のフランジとの間の距離Ａが両シュラウド部
分間の溶接部を検査できるようになっているので、原子
炉の寿命に至るまでに、この様な溶接部は超音波試験
（ＵＴ）のような周知の装置および方法を使用して容易
に検査することができる。溶接部におけるＩＧＳＣＣの
発生が検出された場合、次の作業が実施される。先ずボ
ルトが第１シュラウド部分のフランジに設けられたボル
ト開口に挿入されて、第２シュラウド部分のフランジに
設けられた整合したボルト開口に通される。各ボルト
は、一態様によれば、シャンク部、並びに第１および第
２ねじ付き端部を有する。シャンク部は直径Ｄ１を持
ち、各ねじ付き端部は直径Ｄ２を持つ。直径Ｄ１は直径
Ｄ２より小さい。ナットがねじ付き端部にねじ係合され
て、それぞれのフランジに対して締め付けられる。
【０００９】以下により詳しく説明するように、上記の
シュラウド部分の構成およびボルトは、シュラウド部分
における曲げ応力を最小にし、要求される応力基準をを
満足する。更に、フランジは原子炉内に存在するハード
ウエアと干渉しない。この様な構成はまた、原子炉が設
計寿命を完全に実現できるように充分長い寿命を有する
と信じられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、第１シュラウド部分１２
および第２シュラウド部分１４を含むシュラウド１０の
断面図である。第１シュラウド部分１２および第２シュ
ラウド部分１４の各々は、第１端部１８および第２端部
（図示していない）を持つほぼ円筒形の本体１６を含ん
でいる。各シュラウド部分の第２端部は、一実施態様で
は、第１端部１８と同じ構成である。各シュラウド部分
１２および１４において、フランジ２０が第１端部１８
の所に配置されており、フランジ２０には複数のボルト
開口２２が設けられている。第１シュラウド部分１２は
第２シュラウド部分１４に溶接されている。第１シュラ
ウド部分１２のフランジ２０に設けられたボルト開口２
２の少なくとも幾つかは、第２シュラウド部分１４のフ
ランジ２０に設けられたそれぞれのボルト開口２２と整
合する。第１シュラウド部分１２のフランジ２０と第２
シュラウド部分１４のフランジ２０との間の距離Ａは、
周知の装置および方法を使用して溶接部２４を検査でき
るように定められる。各シュラウド部分１２および１４
の本体１６の第１端部１８は、原子炉圧力容器の中心線
から第１端部１８の壁の中心まで測った半径Ｒｍｃを持
つ。また、本体１６の中央部分は、原子炉圧力容器の中
心線から該中央部分の壁の中心まで測った半径Ｒｎを持
つ。半径Ｒｍｃは半径Ｒｎより大きい。
【００１１】フランジ２０は本体１６と第１端部１８と
の間の境界部分２６に配置されている。フランジ２０は
第１フランジ面２８および第２フランジ面３０を持つ。
第２フランジ面３０は長さＢ１を持ち、第１フランジ面
２８は長さＢ２を持つ。第１フランジ面２８の長さＢ２
は第２フランジ面３０の長さＢ１より大きい。端部１８
の壁の中の中心線からボルト開口２２の最も近い縁まで
のレバーアーム距離Ｅが、端部１８における曲げモーメ
ント（Ｍ１）を低減するように最小にされる。また、端
部１８は壁厚Ｃ１を持ち、本体１６は壁厚Ｃ２を持つ。
壁厚Ｃ２は壁厚Ｃ１より大きい。
【００１２】前に説明したように、第１シュラウド部分
１２は第２シュラウド部分１４に溶接されている。第１
シュラウド部分１２のフランジ２０と第２シュラウド部
分１４のフランジ２０との間の距離Ａが両シュラウド部
分間の周方向の溶接部２４を検査できるようになってい
るので、原子炉の寿命に至るまでに、溶接部２４は周知
の装置および方法を使用して容易に検査することができ
る。
【００１３】図２は、本発明の一実施態様によるボルト
３２の正面図である。具体的に述べると、ボルト３２は
シャンク部３４、並びに第１および第２ねじ付き端部３
６および３８を有する。シャンク部３４は直径Ｄ１を持
ち、各ねじ付き端部３６および３８は直径Ｄ２を持つ。
直径Ｄ１は直径Ｄ２より小さい。ナット４０が、図示の
ようにねじ付き端部３６および３８にねじ係合される。
【００１４】溶接部２４におけるＩＧＳＣＣの発生が検
出された場合、先ずボルト３２が第１シュラウド部分１
２のフランジ２０に設けられたボルト開口２２に挿入さ
れて、第２シュラウド部分１４のフランジ２０に設けら
れた整合したボルト開口２２に通される。次いで、ナッ
ト４０がねじ付き端部３６および３８にねじ係合され
て、それぞれのフランジ２０に対して締め付けられる。
【００１５】図３は、図１に示したシュラウド部分１２
の一部分の断面図である。一旦ボルト３２がボルト開口
２２に装着されてフランジ２０に対して締め付けられる
と、与荷重力Ｆｉによりシュラウド部分１２に反力Ｒ１
並びに反曲げモーメントＭ１およびＭ２が生じる。シュ
ラウド部分１２における曲げ応力を最小にするために
は、レバーアーム距離Ｅ（図１）を最小にすることによ
って端部１８における曲げモーメントＭ１を最小にす
る。曲げモーメントＭ１は予荷重力Ｆｉおよびレバーア
ーム距離Ｅの関数であるので、レバーアーム距離Ｅの低
減により端部１８における曲げモーメントＭ１および曲
げ応力が最小になる。レバーアーム距離Ｅの最小化はボ
ルト３２とシュラウド部分１２との間の所要の隙間によ
って制限される。
【００１６】更に、前に説明したように、半径Ｒｍｃは
半径Ｒｎより大きい。この様に半径Ｒｍｃを大きくした
ことにより、オフセットした境界部分２６が生じる。こ
れは、第１フランジ面２８の長さＢ２が第２フランジ面
３０の長さＢ１より大きい（図１参照）ことから明らか
である。長さＢ２を大きくすると、ボルト３２に対して
使用されるワッシャ（座金）を大きくすることができ、
これにより、予荷重力Ｆｉを端部１８の中央平面により
近ずくように分布させることができる。また、壁厚Ｃ２
は公称のシュラウド壁厚Ｃ１より大きいので、シュラウ
ドの曲げ応力が最小にされる。更に、ボルト３２に関し
て、シャンク部３４の直径Ｄ１がねじ付き端部３６およ
び３８の直径Ｄ２より小さいので、従ってシャンク部３
４の可撓性が増大しているので、ねじ付き端部３６およ
び３８における曲げ応力は低減される。ボルトのねじ付
き端部３６および３８に比較的高い疲れ応力集中因子が
関連しているので、上記のねじ付き端部３６および３８
における曲げ応力の低減はボルト３２の疲れ抵抗を改善
する。より一般的に言えば、ボルト３２のこの様な構成
は、疲れ応力集中因子が比較的低いシャンク部３４へ曲
げ応力が再分配させる。
【００１７】図４は、図１に示したシュラウド部分１２
の１８０゜にわたる部分を示す上面図である。フランジ
２０が既存の原子炉内部部品と干渉しないようにするた
めに、フランジ２０に複数の扇形切欠き４２が設けられ
ている。シュラウド部分１２および１４は、ゼネラル・
エレクトリック社の改良型沸騰水型原子炉などの多くの
異なる原子炉に使用することができる。更に、より一般
的には、シュラウド部分１２および１４の構成は、２つ
の円筒体を同じように接合する任意の用途に使用するこ
とができる。
【００１８】上述のシュラウド部分１２および１４並び
にボルト３２は曲げ応力を最小にして、要求される応力
基準を満足する。その上、この様な構成は、ボルト３２
を利用する前に、超音波試験（ＵＴ）の様な公知の技術
を使用して溶接部２４を検査することを可能にする。こ
の様な構成はまた、原子炉が設計寿命を完全に実現でき
るように充分長い寿命を持つものと信じられる。
【００１９】本発明についての以上の説明から、本発明
の目的が達成されることは明らかである。本発明の実施
態様を図示し説明したが、これらは例として示したもの
であって、本発明を限定するものでないことを理解され
たい。従って、本発明の要旨および範囲は特許請求の範
囲に記載の通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボルト開口を含む、シュラウドの溶接された円
筒形部分の断面図である。
【図２】本発明の一実施態様によるボルトの正面図であ
る。
【図３】図１に示したシュラウドの一部分の横断面図で
ある。
【図４】図１に示したシュラウドのフランジの一部分の
上面図である。
【符号の説明】
１０ シュラウド １２ 第１シュラウド部分 １４ 第２シュラウド部分 １６ ほぼ円筒形の本体 １８ 第１端部 ２０ フランジ ２２ ボルト開口 ２４ 溶接部 ２６ 境界部分 ２８ 第１フランジ面 ３０ 第２フランジ面 ３２ ボルト ３４ シャンク部 ３６ ねじ付き端部 ３８ ねじ付き端部 ４０ ナット ４２ 扇形切欠き
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレックス・ブレイアー・ファイフ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホセ、リトル・フォールズ・ドライ ブ、6555番 (72)発明者 イズリエル・ガンズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホセ、パーク・クレスト・ドライブ、 5677番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料バンドルの横方向の動きを制限する
    ために原子炉圧力容器内に配置するためのシュラウドに
    おいて、 前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円
    筒形の本体と、該本体の第１端部に配置されたフランジ
    とを有し、該フランジには複数の開口が設けられている
    第１シュラウド部分（１２）、および前記原子炉圧力容
    器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体と、該
    本体の第１端部に配置されたフランジとを有し、該フラ
    ンジには複数の開口が設けられている第２シュラウド部
    分（１４）を含んでいることを特徴とするシュラウド。
  2. 【請求項２】 前記第１シュラウド部分の前記フランジ
    には複数の扇形切欠きが形成されている請求項１記載の
    シュラウド。
  3. 【請求項３】 前記第１シュラウド部分の前記本体の前
    記第１端部が、前記原子炉圧力容器の中心線から該第１
    端部の壁の中心まで測った半径Ｒｍｃを持ち、また前記
    第１シュラウド部分の前記本体の中央部分が、前記原子
    炉圧力容器の中心線から該中央部分の壁の中心まで測っ
    た半径Ｒｎを持ち、前記半径Ｒｍｃが前記半径Ｒｎより
    大きい請求項１記載のシュラウド。
  4. 【請求項４】 前記第１シュラウド部分の前記フランジ
    が前記中央部分と前記第１端部との間の境界部分に配置
    されており、前記第１シュラウド部分の前記フランジは
    第１フランジ面および第２フランジ面を持ち、前記第２
    フランジ面は長さＢ１を持ち、前記該第１フランジ面は
    長さＢ２を持ち、長さＢ２が長さＢ１より大きい請求項
    ３記載のシュラウド。
  5. 【請求項５】 前記第１シュラウド部分の前記本体の一
    部分が壁厚Ｃ１を持ち、前記第１シュラウド部分の前記
    本体の別の部分が壁厚Ｃ２を持ち、壁厚Ｃ２が壁厚Ｃ１
    より大きい請求項１記載のシュラウド。
  6. 【請求項６】 前記第２シュラウド部分のフランジには
    複数の扇形切欠きが形成されており、前記第２シュラウ
    ド部分の前記本体の前記第１端部が、前記原子炉圧力容
    器の中心線から該第１端部の壁の中心まで測った半径Ｒ
    ｍｃを持ち、また前記第２シュラウド部分の前記本体の
    中央部分が、前記原子炉圧力容器の中心線から該中央部
    分の壁の中心まで測った半径Ｒｎを持ち、半径Ｒｍｃは
    半径Ｒｎより大きく、また前記第２シュラウド部分の前
    記フランジが前記中央部分と前記第１端部との間の境界
    部分に配置されており、前記第２シュラウド部分の前記
    フランジは第１フランジ面および第２フランジ面を持
    ち、前記第２フランジ面は長さＢ１を持ち、前記該第１
    フランジ面は長さＢ２を持ち、長さＢ２は長さＢ１より
    大き区、更に前記第２シュラウド部分の前記本体の一部
    分が壁厚Ｃ１を持ち、前記第２シュラウド部分の前記本
    体の別の部分が壁厚Ｃ２を持ち、壁厚Ｃ２が壁厚Ｃ１よ
    り大きい請求項１記載のシュラウド。
  7. 【請求項７】 前記第１シュラウド部分の前記フランジ
    に設けられた前記ボルト開口の少なくとも幾つかは、前
    記第２シュラウド部分の前記フランジに設けられたそれ
    ぞれの前記ボルト開口と整合している請求項１記載のシ
    ュラウド。
  8. 【請求項８】 前記第１シュラウド部分が前記第２シュ
    ラウド部分に溶接されており、前記第１シュラウド部分
    の前記フランジと前記第２シュラウド部分の前記フラン
    ジとの間の距離Ａが溶接部を検査できるように定められ
    ている請求項１記載のシュラウド。
  9. 【請求項９】 前記第１シュラウド部分の前記本体の端
    部の壁の中の中心線から前記第１シュラウド部分の前記
    フランジ中の前記ボルト開口の内の少なくとも１つの最
    も近い縁までのレバーアーム距離Ｅが、前記第１シュラ
    ウド部分の前記本体の端部における曲げモーメント（Ｍ
    １）を低減するように選ばれている請求項１記載のシュ
    ラウド。
  10. 【請求項１０】 更に、ボルトが前記第１シュラウド部
    分の前記フランジに設けられたボルト開口および前記第
    ２シュラウド部分の前記フランジに設けられたボルト開
    口を通って延在しており、前記ボルトは、シャンク部、
    並びに第１および第２ねじ付き端部を有している請求項
    １記載のシュラウド。
JP15421197A 1996-06-21 1997-06-12 原子炉用のシュラウド Expired - Lifetime JP4063356B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/669879 1996-06-21
US08/669,879 US5737378A (en) 1996-06-21 1996-06-21 Reactor shroud joint

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JPH1062577A true JPH1062577A (ja) 1998-03-06
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