JPS60252296A - 原子炉炉内支持構造物 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、沸騰水型原子炉の原子炉炉内支持構造物に
係り、特にジエン１−ポンプを取付けたうイザ管を保持
するライザープレースアームの保持機能喪失時に、ライ
ザ管を保持する原子炉炉内支持構造物に関する。

〔発明の技術的青用とその問題点］ 一般に沸ＩＩ≧木型原子炉は、第５図に示ずＪ：うに、
原子炉圧力容器１内に核燃ｒ！Ｉが装架される炉心シコ
ラウド２が収容され、その環状空間に冷却材を循環させ
る複数のジェットポンプ３が配設される。

ジェットポンプ３は原子炉再循環系の図示しない再循環
ポンプから送り込まれる冷１１Ｉ′Ｉ材（水）を再循環
入口ノズル４から導入ざけるライザ管５と、ライザ管５
内を流れる冷却材を分流させるトランジシ＝＋ンピース
７と、分流された冷却材を噴則さ１士る混合ノズル６と
、この混合ノズル６から吹き出される冷却材が周囲の炉
水を巻き込んで混合させるインレットミキサ８と、聞合
されただ水に静水頭を回復させるディフコ−Ｉア９とか
ら構成される。このジＪツ１ヘポンブ３は原子炉の運転
中に、再循環ポンプ（図示せず）より送り込まれる冷却
材（水）の流れによって流体振０１が生じるため、ライ
ザ管５は上部がライザープレースアーム１０で保持され
る一方、インレフ１〜ミキ１Ｊ−８は支持ブラケット１
１によりライザ管５に保持され、このようにしてジＪツ
１〜ポンプ３が支持される。上記インレットミキサ１８
１、Ｌ混合ノズル６ど一体に取外し可能に設（すられ、
デコフニｔ　−’ｆ１２の一１部に嵌合され、支持され
る。

ところでジＪツ１〜ポンプ３は、冷却材を循環させるた
めに他の機器に比較して厳しい使用条１！ｉ下で運転さ
れており、それがため、各支持部分には大きな負荷が作
用しており、特に、地ｎ　ｏ、Ｙ　亡原子炉運転中の流
体振動により、ライリ゛管５を固定しているライザープ
レースアーム１０に厳しい応力が作用する。

このライリ゛−−１１ノースアー１＼１０は、第６図に
示すように、肉厚が１０ｍｒｎ前後の薄い４枚の板にて
成り、その基部が原子炉圧力容器１の内壁のパッド１３
に固定され、先端の自由端側はライザ管５と係合し、こ
のライザ管５を溶接により支持している。このライ１Ｆ
−プレースアーム１０によって、原子炉運転中の流体振
動を抑制すると共に、炭素鋼である原子炉圧力容器１と
、ステンレス鋼製のう、イザ管５どの熱膨服差を吸収で
′きるようになっている。

ところが、このライザープレースアーム１０にＪ、る保
持（１η造によると、不測の事象、例えば原子炉の変則
運転中に大地震が重なったり、外部配管破断時の過大な
荷重が加わったりしてライザープレースアーム１０が損
傷した場合、また、炉内への海水流入などの現蒙で、ラ
イザープレースアーム１０どライザ５どの溶接部近傍に
応力腐食割れがｄ−じた場合、現状では、ライザ−プレ
ースアーム１０自体の交換は極めて回動である。

ライザ−プレースアーム１０が損傷し、保持機能が失な
われると、ジェットポンプ３の固有振動数は例えば５　
＋−１７前１（に下がり、柔構造となるため、振動振り
］が人ぎ＜４１す、運転中にインレフ１〜ミキ→Ｊ８を
保持できなくなってジェットポンプ３５− のポンプ機能が喪失づ−る恐れがある。このとぎ、イン
レフ１〜ミキ１ノ８を保持する１−ランジシ」ンビース
７部位の変位は、ライザープレースアーム１０にＪ：っ
て支持しているぎに比較し、２４ｆｔ、以上の振ｌ］ど
なり、非常に危険な状態とイｆる。

また、ライザープレースアーム１０の交換は前述の３１
こうに回動であり、更にＩＪ炉炉心ココラウド２ステン
レス鋼であるために、ライザ管５を支持すべく、この壁
面に新たな構造物を溶接により固定することは現在の溶
接技術では回動である、１特にステンレス鋼は中性子照
射積樟吊が一定量以上に達すると材料が急激に硬化し、
溶接や加工が困難になるためである。ざらに、炉心領域
への溶接は材おｌの特＋ノｉ劣化を招くので好まししい
ものではなかった。

〔発明の目的〕

この発明は上述した事情を名産してなされたもので、ラ
イザープレースアームの保持機能が１ｎわれても、ライ
ザ管を確実に保持してジェットポンプのポンプ機能を維
持することができる原子４炉　６− 内構込物を提供づ−ることを目的どづる。

この発明の仙の目的は炉心シコラウドの支持構造を剛構
造とすることにより、原子炉の寿命を延ばすことかでき
る原子炉炉内構造物を提供するにある。

〔発明の概要〕

上述した目的を）ヱ成Ｊるために、この発明は、原子炉
圧力容器ど炉心シコラウドとの間に挿入されたライザ管
の先端部にジェットポンプ本体を段（づるどともに、」
−記ライザ管を原子炉圧力容器の内周シＶに固定された
ライザープレースアームで保持した原子炉炉内支持構造
物において、前記ライザ管の先端部と前記ライザープレ
ースアームとの間でライザ管を保持可能な支持装置を、
前記原子炉圧力容器の内壁と炉心シコラウドの外壁との
間に装架可能と（〕、前記ライザープレースアームの保
持機能喪失時、前記★持装四によりライザ管を保持した
ものである。

〔発明の実施例〕

】メ下、この発明に係る原子炉炉内支持構造物の一実施
例について添イ」図面を参照１ノで説明−する。

第１図において、符号２０は沸騰水型原子炉の原子炉圧
力容器を示し、この圧力容器２０内に炉心シコラウド２
１が収容される。炉心クコラウド２１内には多数の燃料
集合体２２が十部格子板２３と下部の炉心支持板２４ど
の間に装架され、支１！１される１、Ｊ、た、原子炉圧
力容器２ｏど炉心シコラウド２１との間に環状の空間（
ダウンカマ部）が形成され、この環状空間に複数、例え
ば８台乃至１０台のジェットポンプ２５が配設される。

ジェットポンプ２５の本イホは原子炉バカ容器２０を員
いて延びるライザ管２６の−に端部に設置、−１られる
。

一方、ジェットポンプ２５は十記うイリ゛管２６と、こ
のライザ管２６の１９２１部に設置され、シイザ管２Ｇ
内ヲｉＮｊ　Ｚ＞水（冷７．１１＋Ａ）を分ｉ’Ｍｉさ
氾る１ヘランジションビ−ス２７ど、分流された冷Ｊｕ
１１月を噴出さ−ける混合ノス″ル２８と、噴出される
玲１．ｎ　ＨＡにｊ、り周囲から炉水を巻ぎ込んで況合
ざ」Ｊるイン１ノッ１〜ミキ１Ｊ−２９と、沢合された
冷却側に静水頭を回復させるデ′イフコーリ“３０とを
右ケる。

また、ジｆ−ツ１〜ポンプ２５のライザ管２６はライザ
ープレースアーム３２の自由端部に保持され、このライ
ザープレースアーム３２の基部は原子炉Ｈ力容器内壁に
形成された補強パッド３３に固定される。ト記ライザ管
２６に支持ブラケッ１〜３４を介してインレフ１〜ミキ
リ２９が連結され、インレットミキリ−２９は保持され
る。

原子炉圧力容器２０内に設置されたジェノ１〜ポンプ２
５は、冷１（Ｉ　ＨＡを循環させるため、他の炉内機器
に較べ、厳しい使用条イ′１下で運転されるが、特に地
震時や原子炉運転中の流体振動でライサーブ１ノースア
ーム３２は厳ｌ）い応力を受＋−Ｊで破損し、ライザ管
ひいてはジェットポンプ保持機能が１０われる恐れがあ
る。ライザープレースアーム３２の保持機能が喪失Ｊる
と、ジェットポンプ２５のポンプ機能に悪影響が及ぼさ
れるので、その補修手段どして支持装置４０が設けられ
る。支持装置４０はステンレス鋼製のリボ−ドプラグツ
１〜４１を有する。サポートブラケッ１〜４１は原子炉
圧力容器２０の内壁と炉心シコラウド２１の外壁との間
　９− に装架され、ラーイザ管２６をライザー１１ノースアー
ム３２ど１〜ランジシ」ンピース２７どの間Ｃ保１）シ
ている。１ＪポーＩ〜ブラケツ１〜／′１１は、１にＡ
！、のライサーブ１ノースフ′−ム３２とバ夏１様に剛
’ＩＶ＋　ｉｉ’！（゛ｌイリ゛管２６を保持りるｂの
であり、ライザ−１１ノースアーム３２の保持機能世人
時に、イの補修手段として介装される。

どころで゛、サル−１−ブラケツ１〜４１は、前乱１１
−ランジションピース２７の擾１状部からハン７Ｊ’　
／Ｉ　２で支持されるか、ライザ“〜ブｌノースアーム
３２の土面にの氾られて吏持さねるか、原子炉圧力容器
：２０、炉心シコラウド２１相乃間に突っ張り状に配置
されて支持さねろかし、いずれにして０、ライサーブ１
ノースアーム３２　Ｉｌｌ　Ｉ”Ａにより、ライ１ｆ管
２６の保持（本能が喪失した揚台にライリ゛管２６を保
持するために設（−Ｊられる。

ハンガ／１２自体１；ｉ、ｔ〜ランジションビ−ス２７
の−に端に係合されることで、サボー１〜ブラクッ１〜
／１１全体を支持するものとしである（第１図、第２図
参照）。

　１０− また、サポー１へブラケット４１は、ライザ管２６を杷
持ザる２分割可能なりランプ４３を右して成り、このク
ランプ４３は、 図示の如く半割構造をなし、このクランプ４３でライザ
管２６を挟持すると共に、半割クランプ部から外方に突
出したフランジ部をボルト・ナラ１〜／Ｉ／Ｉにて締イ
」け、クランプ４３が一体的に絹み立てられる。クラン
プ４３にてライザ管２６を抱持することにより、ライザ
管２６の支持を確実なものとし、既設のライ１ｆ管２６
に対してのセットも容易なりのどイｆる。

さらに、第１図および第２図に示された１ナボートブラ
ケッ１−４１は原子炉圧力容器２０と炉心シフラウド２
１との間に突っ張り状で横架されたものである。このよ
うな、サル−１〜ブケツト４１の装架は、既存の設備を
利用１ノでしっかり固定できると共に、これを大ぎく改
造する必要がなく安全でもある。

リポ−１〜ブラケツ１〜の具体的構造は、第２図に示す
ように原子炉圧力容器２０に溶接された圧力　１１− 容器測当て板に固着さ机ている第１のアーム４１ａと、
炉心シコラウド２１に当接したシコラウド側当て板４６
に固るされている第２のアーム４１ｂとから成り、両ア
ーム／１１ａ、４１ｂに二つ割り構造のクランプ４３の
半部が一体に結合されている。第１のアーノ、４１ａと
第２のアーム４１ｂどはライザ管２６の直径方向に対向
づ−る両サイドに位置され、また、両アームを結合した
どきの全長は原子炉圧力容器２０、炉心シュラウド２１
相Ｈ間の間隙にほぼ等しくされる。こうづることで、炭
素鋼製の原子炉圧力容器２１への溶接固定を簡単に行な
うことかでき、また、炉心シコラウド２１へは溶接せず
に甲に当接さゼるだりであるから炉心領域への悪影響を
りえずに済むと共に、サポートブラケット／１１自体を
しっかりと位冒決めさゼて配置することができる。

その際、損傷したライリ゛−プレースアーム３２自体は
、通常取外すことなくそのまま残されるから、これを利
用してサポートブラケット４１を支持させることも可能
である。すなわち、放電加Ｔ　１２− 等によりライ１アープレースアーム３２に適数の孔を開
穿し、同時に第２のアーム４．１　ｂにも適数の孔を開
穿しておき、合致させたこれらの孔に強度の高いピン４
６を嵌合させて溶接することにより、−１−下及び円周
方向での保持を行なうようにＪ−ることでもよい。

ところで、従来のライ１アープレースアーム３２は、炉
心シ゛１ラウド２１の外周にあり、燃料集合イホ２２を
支持する上部格子板２３と炉心支持板２４とのほぼ中間
レベルにある。この部位の積算中性子束は他の部位に比
較して高く、炉心シコラウド２１の外壁での４０年間の
中性子積算量は４×１０２０ｎＶＩである。一方、ライ
デープレースアーム３２を溶接固定している前記パッド
の部位は冷却材の影響により中性子が吸収され、４×１
０１８ｎｖｔに下っているので、このパッド部位への溶
接は可能である。一般に知られているように、ステンレ
ス鋼は、中性子積分間が１０２０ｎｖｔ以上になるど急
激に祠Ｉ１３＋が硬化し、溶接や加工が困難となり、こ
れは、ステンレス鋼製の炉心シュラウド２１３− １にも十分考えられることである。一方、因傷したライ
ザープレースアーム３２をライザ管２６から撤去するこ
とは、放電加工や切１’４１１　ｊｌｔｌ　Ｔ技術を使
用すれば困ガなことではイ１いが、高放０・１線領域で
の作業は膨大な工数と期間を要するから、事実上田デ「
である。そのため、−・庶損傷して支持機能を喪失した
ライザープレースアーム３２は、応力上何ら大きな荷重
を受けることがないから、Ｊｎ　ｆｉが更に進展するこ
とは考慮しなくてもよく、支持機能を喪失したライザー
プレースアーム３２をそのまま残置しても何らの問題も
ない。また、ライザープレースアーム３２を利用しての
υボー１〜ブラケット４１の支持することも極めて有効
なライザ管保持手段である。

さらに、流体振動による荷重が最も大きいのは、原子炉
出力運転中で２系統ある原子炉再循環系ループの片側の
みを運転した場合に生じる。常温より高温になるまでの
原子炉運転では、ライザープレースアーム３２の部位に
、片側運転時の１／２程度の荷重しか発生しない。この
ことは、高温用　１４− 力運転時のザポートブラケツｉ〜４１に要求される支持
荷重が常温よりも厳しいことを意味する。

しＩこがって、このように大きな支持荷重によって要求
される耐久スＩ■を増大させるため、次のような条件を
備えることは極めて有益である。

ぞの一つは、炉心シコラウド２１の外壁にリポ−１〜リ
ング５０を周設し、このサポー１へリング５０にザボー
トブラケッ１〜４１を固定さｌる。Ｊ−なわち、第６図
に示すように、炉心シュラウド２１の外ヤにリポートリ
ングを周設置−るため、複数個の円弧状の帯板をポル１
〜・ナラ１〜５１にて締結し、絹ｆｒでてリポ−トリン
グを構成すればよい。このリポ−１〜リング５０には、
第２図に示されたものと同様な一す−ポー１〜ブラケツ
１〜４１が固定される。

′ｌｊポー１〜リングレま炉心シュラウドに取イ１ける
代りに、ライザープレースアームにボルト等で締付固定
させるようにしてもよい。

また、このサポートリング５０の脱落を防止するため、
炉心シコラウド２１上部にある突起部、例えば第１図に
示されているシュラウドブラケッ＝　１５− ト５２にサポートリングを吊設したり、ライザープレー
スアーム３２が８〜１０ケ所に設置Ｊられていることか
ら、これを利用して支持してｂＪ、い、１なお、このよ
うなサポートリング５０の構成は、円周方向での保持を
行なうの１こ、前記シコラウド側当て板４６と圧力容器
測当て板４５どを炉心シュラウド２１外周、原子炉圧力
容器２０内周に沿って長く延長して、夫々にＪ：って荷
重に耐える構造とすることと同様である１、 このにうなサポートリング５０によるリボ−１〜ブラケ
ツト４１の支持ｊｍ　７には、複数のライザ−プレース
アーム３２が機能しない場合に夫々のライザープレース
アーム３２の保持機能を代用させるべく複数のサポート
ブラケット４１を設置するときに有効である。この場合
には、複数のライザーサポートブラケット４１をｉＱｆ
？ｌできること、史には炉心シュラウド２１そのものを
原子炉圧力容器２０に対して支持させるものとなり、炉
心のｔト１震構造としても極めて有効であることの副次
的効宋も得られるものである。

　１６− さらに、他の一つは、１）−ポートブラケット４１をス
テンレス鋼製としておくことである。ところで、原子炉
圧ツノ容器２０と炉心シコラウド２１との空間は、高温
時にあってステンレス製の炉心シュラウド２１の方が延
びが大きいから数ｍｍのオーダで狭くなる。したがって
、サポートブラケット４１をステンレス鋼製とし、高温
時での熱膨張を利用すれば、原子炉圧力容器２０ど炉心
シュラウド２１との間で強い突っ張り作用を発揮するこ
とになり、その結果、ライザ管２６を確実に保持するこ
とができる。

なお、クランプ４３のボルト・ナツト４４をステンレス
鋼より熱膨張係数が小さいインコネル製等にすることに
よって、運転中の高温状態下で一層強固にクランプ／１
３を締結することができる。

しかして、ジェットポンプにお【ノるライザ管の上端部
と、ライザープレースアームとの間で、支持装■により
ライザ管を保持したから、保持機能喪失前のライザープ
レースアームによる固有振動数とほぼ同様な３０Ｈ７〜
４．０　ＨＺの固有振動数　１７− が１１７られる。

Ｊ４「４つち、ＩＩ′１″：　ｉｌ’ｌｌｌ　ｌこ振す
・）１上−ト次数を、紹軸に固有振動数を示し！ご第４
図におい（，２１の曲線（Ｉ、ノイリ゛−ル−スフ／−
〕＼３２が保持１謀１ｉｉ：にブン揮じＣいる場合、ｂ
の曲線１ｄ、　ｌ・ランジシ１ンビース６１−ライリ゛
−−ゾ１ノースアームどの間Ｃ゛リポ１へブシクッ１へ
４１にて保１１’ｒさ１！た場合、ＣＣの曲ぶ！Ｈ：　
＋、を第１）図に示す如くイン１ノットミーｔ　ＩＪ−
８を支ＪＸｉ　Ｌ／でいる支１″ＩＪラケッ１〜１１０
周辺（″ライザ管！、：］を支持さμに場合、ｄの曲線
はライザープレースアーム＼がｉ（：Ｉ　ｆｔ、：して
機能をしていない１月合の人々の振動特性を表わＪもの
である。したがって、こ］１からも明らかなＪ、うに、
リーポートブラ々ツｌ−／１１を所定１ｉ７．　Ｖ＋’
Ｊに介装した場合には剛構造の［］安である２　Ｄ　１
１７を充分上まわり、（Ｊば従来と同様な剛性を維持り
−ることができる。これに対ｌ）、リーポー１−ブラタ
ッ１〜をＣの曲線のようにＴｈで支持ざＩＪた場合は、
振動子−ドのパターン如何によっては２０１−ｌ　ｙ　
、１、り下の柔構造どなり、変位し大きくイｆるため、
発生応力が高くなってしにう恐れがある。また、五合　
１８− ノズルより下部の位置でリール−１〜ブラケツ１−３２
をＨＱ　直り−ることで、ジェットポンプ２５の性能を
阻害づ−ることもない。

さらに、発明によれば、高放０４線下の作業を容易４ｊ
：らしめ、ライザープレースアーム３２の新規設置の際
に予想される作業を大巾に削減できると共に、高中Ｉ１
１１００窯口・１により硬化した炉心シコラウド２１に
ｂ適用可能であり、また、据付時と運転時どの温度差に
よる熱膨張を吸収し、熱膨張に」り発生する応力を従来
のライザープレースアーム３２にＪ：る支持に比較し減
少することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明にＪ：れば、万一の事故や
大地震の際にも損傷したライザープレースアームに代っ
て支持装置によりライ１ｆ管を保持することができるた
め、ジェットポンプを本来の剛構造で保持ザることかで
き、ライザーブレースアｌｘと同等な剛性にてライザ管
を介してジェットポンプを支持することが可能であり、
ジェノ１−ポ　１９− ンプのポンプ機能を有効的に発揮させることができるの
でライサーブ１ノースアームによる保持機能喪失時にお
（）る補修手段どしても最適である等の優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る原子炉炉内構造物の一実施例を
示す側面図、第２図は第１図の■−■線に沿う平断面図
、第３図【、１この発明の他の実施例にお（−）る平断
面図、第４図は支１１１丁段によっＣ異なる固有振動数
を表わすグラフであり、第５図は沸騰水型原子炉のジ■
ツ１へポンプ部分を示す一部切欠斜視図、第６図はライ
ザープレースアームの斜視図である。 ２０・・・原子炉圧力容器、２１・・・炉心シコラウド
、２５・・・ジエン１ヘポンプ、２６・・・ライザ管、
２７・・・トランジションピース、２８・・・混合ノズ
ル、４０・・・支持装置、４１・・・サボー１へブラケ
ット、４１ａ・・・第１のアーム、４１ｂ・・・第２の
アーノい４２・・・ハンガ、４３・・・クランプ、４５
・・・圧力容器側−２０＝ 当て板、４６・・・シコラウド側当て板、５ｏ・・・サ
ボー１〜リング。 出願人代理人　波多野　久 　２１− 茶　２　關 第　３　図 第　４　図 採動モード次収 第　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１ｊ？ｉ子炉圧力容器と炉心シュラウドどの間に挿
   入されたライザ管の先端部にジェットポンプ本体を設（
   ゛）るどともに、上記ライ９“管を原子炉圧力容器の内
   周壁に固定されたライナープレースアームで保持した原
   子炉炉内支持構造物において、前記ライザ管の先端部と
   前記ライ１アープレースアームとの間でライザ管を保持
   可能な支持装置を、前記原子炉圧力容器の内壁と炉心シ
   コラウドの外壁どの間に装架可能とし、前記ライザープ
   レースアームの保持機能喪失時、前記支持装置によりラ
   イザ管を保持したことを特徴とする原子炉炉内支持構造
   物。 ２、支持装置はサポートブラケッ１〜からなり、このリ
   ボ−１〜ブラケツ１〜はライザ管を抱持する２分割可能
   なりランプ部を備えた特許請求の範囲第１項に記載の原
   子炉炉内支持構造物。 ３、サポートブラケットは一側に原子炉圧ノＪ容器の内
   壁に設けられた圧ツノ容器測当て板が、他側に炉心シュ
   ラウドの外壁に当接可能なシコラウド側当て板がそれぞ
   れ設【プられた特許請求の範囲第２項に記載の原子炉炉
   内支持構造物、。 ４、リーポー１〜ブラクッ１〜はジＪツ１ヘポンプのト
   ランジションピース打状部からハンガにて支持された特
   許請求の範囲第２項に記載の原子炉炉内支持構造物。 ５．１ノポートブラケッ１−は、炉心シコラウドの外壁
   に周設されるサボー１へリンクに固定された特許請求の
   範囲第２項に記載の原子炉炉内支持構造物。 ６、リボ−１〜ブラケツ１〜はステンレス鋼にて形成さ
   れた特許請求の範囲第２項に記載の原子炉炉内支持構造
   物。