JPS61114096A

JPS61114096A - 圧力容器における横力吸収装置

Info

Publication number: JPS61114096A
Application number: JP60231440A
Authority: JP
Inventors: ロバート・マツクネス・ウエプフアー
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1986-05-31
Also published as: GB2166838B; GB2166838A; GB8525630D0; US4583584A

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】外殻の膨張に起因する外殻と内部構造との閏の間隔の変
化に関係なく、圧力容器の内部構造と外殻との間に地震
力に対する直接的な荷重伝達路を形゛　成する装置に関
するものである。

原子力蒸気発生器ならびに他の圧力容器は、損傷を伴う
ことなく地震事象に耐えることができなアければならない、この様な事象が起きた場合には加速度
で内部横道、蒸気発生器の場合には管束および支持部に
荷重が発生し外殻に伝達される。この場合、外殻と内部
構造との間にギャップもしくは間隙が存在すると、動力
学的衝撃が原因で、ギャップが存在しない場合よりも高
い荷重が内部構造に加わることになる。現在のモデル蒸
気発生器の場合には、僅か０．１０インチ（２，５０＋
ｕｉ）の半径方向のギャップで、ギャップが存在しない
場合と比較して、管の支持部に加わる荷重は１００％も
増加する結果となる。この荷重を減少するためには、移
動可能な装置が要求される。その理由は、ギャップもし
くは間隙の大きさが、加圧容器の加熱および冷却中、外
殻と内部構造の熱膨張の差ならびに外殻の加圧膨張に起
因して変動するからである。加圧水型原子炉（ＰＷＲ）
発電プラントの蒸気発生器における通常の状態下におい
ては、前記装置は２５０下近くの温度の若干適冷された
水中内に浸漬され、蒸気発生器の４０年の設計寿命に亘
り信頼性をも°て動作することができなければ　　　　
　　　　へならない。

現在の慣行によれば、ＰＷＲ蒸気発生器において管束を
支持する管支持板は、円周方向に離間されて半径方向に
配位されている一連の要素により半径方向くおいて支持
されている。これら要素には、包囲体、即ちラッパーに
溶接された支持ブロックが含まれる。この場合、ジヤツ
キブロックに形成されたねじ穴にねじジヤツキを挿入し
てラッパーを位置決めし支持し、しかる後は溶接する０
次いで管支持板を挿入し、くさびを加熱されていない製
作状態で管支持部とジヤツキブロックとの間に打込み、
くさびをラッパーに溶接する。蒸気発生器の加熱および
加圧を行うと、熱的不整合が原因で管支持板とくさびと
の間にギャップが生じ、また圧力および熱膨張差が原因
でギャップがシャツ゛　キねじと外殻との間に発生し、
該ギャップの相乗作用で地震発生時には内部構造に相当
に高い荷重が加わり得る。

本発明の主たる目的は、互いに相対的に支持すべき２つ
の部材間における可変ギャップに対し適切な位置を自動
的に且つ高い信頼性をもって占める側方支持装置を提供
することにある。

上の目的で、本発明によれば、圧力容器の円筒形の外殻
部材と該圧力容器内の菌内部部材との間における横力、
特に地震力を吸収すると共に、前記内部部材および外殻
部材の熱膨張係数の差および前記圧力容器を加圧した時
の前記外殻部材の半径方向の膨張に起因する前記内部部
材および外殻部材間の間隔の変動を吸収するために、前
記内部部材および外殻部材の一方と関連して設けられて
凹部を画定するダシュポット要素と、該ダシュポット要
素に対し出入り可能なように配置されて前記内部部材お
よび外殻部材の他方と関連して設けられたプランジャ要
素とを備え、前記ダシュポットおよびプランジャ要素は
可変容積の包囲室を形成し、さらに前記外殻および内部
部材の一方に前記ダシュポットおよびプランジャの一方
を固定する　　゛固定手段と、前記ダシュポットおよび
プランジャ要素の他方が前記内部部材および外殻部材の
他れに対して当接するように前記ダシュポットおよびプ
ランジャ要素を離間する方向に偏倚する偏倚手段とを有
する圧力ａ器における横力吸収装置において、前記ダシ
ュポットおよびプランジャ要素の一方に接続されて前記
圧力容器内の周囲圧力に曝される本質的に非圧縮性の流
体のための伸縮性の液だめを備え、前記ダシュポットお
よびプランジ−要素の一方は前記液だめと前記可変容積
の包囲室との間における調整通路を画定し、前記外殻部
材と内部部材との間の熱膨張係数差の結果として前記外
殻部材と内部部材との閏の間隔ならびに加圧下における
前記外殻部材の半径方向の膨張の結果として前記外殻部
材と内部部材との間の間隔が増大するに伴い前記１１１
１通路を介して非圧縮性の流体を前記液だめから前記包
囲室へと通して該包囲室を前記圧力容器内の周囲圧力の
作用下で前記流体で充濤された状態に維持し、前記偏倚
手段は前記包囲室の容積を増加するように前記ダシュポ
ットおよびプランジャ要素の他方を前記外殻および内部
部材の他方と接触関係に維持し、前記外殻おｉ　　　　
　　　　よび内部部材が冷却し前記圧力容器内の圧力が
減少するに伴い前記調整通路を介して流体を前記液だめ
へと戻し、前記調整通路は地震振動の結果として実質的
に流体が！Ａ！ＩＩＩ整通路を通らないような大きさに
選択され、以て熱膨張差ならびに圧力容器内の圧力に起
因する前記外殻部材と内部部材との間における間隔の変
動にも拘わらず、地震力に対し前記ダシュポットおよび
プランジャ要素ならびに本質的に非圧縮性の流体を経る
直接荷重伝達路を形成することを特徴とする圧力容器に
おける横力吸収―置が提案される。

熱膨張差および外殻（外殻部材）の加圧膨張が原因で圧
力容器の外殻と内部構造（内部部材）とが離間する方向
に運動すると、ばね手段はプランジャ要素を内部構造と
接触した状態は維持し、それにより可変容積の包囲室を
大きくする。伸縮可能な液だめに作用する圧力容器内の
圧力で、流体は強制的に計量通路を介して通流し、可変
容積の包囲室を流体で満たした状態に維持する。冷却中
は、流体は、内部構造に向かう外殻の収縮により、伸縮
可能な液だめ内へと再び強制的に戻される。１１１計量
通路の大きさは、温度および圧力変化と関連する外殻と
内部構造との間の低速運動では、流体が液だめと可変容
積の包囲室との間を自由に運動し得るほど大きく、但し
、流体の粘性と関連して、地震性振動の周波数では、掻
く小量の流体しか上記包囲室に出入りし得ないほどに充
分小さく選択される。このようにして、プランジャ、ダ
シュポットおよび可変容積包囲室内の非圧縮性流体は、
地震性＠勅の周波数では外殻と内部構造との間に介在す
る固体要素として作用し、他方、熱変化お維持するよう
に作用する。

本発明の深い理解は、添付図面を参照しての以下の説明
から得られるであろう。

本発明は、加圧木型原子炉（Ｐ　Ｗ　Ｒ）発電プラント
における蒸気発生器に適用されるものとして説明するが
、しかしながら本発明は、地震荷重から保護する必要の
ある内部構造を有する他の種類の圧力容器にも適用可能
であることは理解すべきである。

第１図を参照するに、ＰＷＲ（加圧水型原子炉）のため
の蒸気発生器（圧力容器）１はほぼ円筒状の外殻（外殻
部材）３を有しており、この外殻は、水平の管板５の下
方にある、原子炉の冷却材のための入口９および出口１
１を有する半球状のハウジング７で終端している。原子
炉の冷却材は、当該技術分野で周知の仕方で、入口９か
ら流入し、管板５から上方に延びる多数のＵ字形の管１
３　（図示を明瞭にするために３つの管しか示されてい
ない）を介して循環し、そして出口１１を経て排出され
る。給水人口１５を介して流入する給水は、外殻の上部
で、高温の冷却材を搬送するＵ字形の管１３の周囲を循
環して蒸気に変換され、この蒸気はＵ字形の管の上方に
位置するデミタス（図示せず）内へと上方へ流れ、しか
る後に排出されてタービン・発電機を駆動するのに用い
られる。

外殻３内部にＵ字形の管１３を支持する構造は、支持板
１７を備えている。Ｕ字形の管１３および管支持板１７
は円筒状の包囲体、即ちラッパー１９により囲繞されて
いる。これら構成要素は、集約的に、内部構造又は内部
部材と称する。内部構造と外殻３との間に地震力のため
の直接荷重伝達路を提供する本発明による横力吸収装置
２１は、ラッパーに向かい半径方向外向きに延在する支
持板１７の個所でラッパー１９と外殻３との間のギヤツ
ーもしくは間隔２３を取巻いて円周方向に分布される。

本発明による横力吸収装置２１の好ましい実施態様が第
２図ないし第４図に示しである。該装置２１は、円筒状
のダシュポット要素２５を備えており、該ダシュポット
要素２５は、端３３にテーパが付けられている中心ボス
３１と環状カラー３５との間で一端部２９に環状の孔（
凹部）２７を有している。ダシュポット要素２５は、参
照数字３６で示すように、ラッパー１９に形成されてい
る開口３７に溶接（固定手段）されている。

円筒状のプランジャ要素３９は一端に減径されたスリー
ブ４１を有しており、このスリーブ４１はダシュポット
要素２５の環状の孔２７内で軸方；・向に摺動可能であって、可変容積の室（包囲室）４２を
形成している。スリーブ４１の内径は、ボス３１の直径
よりも大きく、その結果、室４２内には、プランジャ要
素３９を圧力容器の外殻３に対してｉＮ何する一連のサ
ラばねく偏倚手段）４３のための空間が形成される。ダ
シュポット要素２５にカラー３５によって形成される肩
部４６ならびにプランジャ要素３９にスリーブ４１によ
って形成される肩部４９の周辺に溶接された金属ベロー
シール４５は、これら肩部ならびにカラーおよびスリー
ブと共に、可動部分を囲繞し密封する別の室（包囲室）
５１を形成している。

作用流体のための伸縮性の液だめ５３が、プランジャ要
素３９の自由端に形成されている端ぐり５５の底部に設
けられている。この伸縮性の液だめ５３は、金属製のベ
ロー５７と取外し可能なキャップ５９とを備えており、
該キャップ５９を介して液だめ５３に手入れを行うこと
ができる。伸縮性の液だめ５３から室５１に１つまたは
２つ（図示の例）あるいは３つ以上の通路（調整通路）
６！　　　　　　　　、ｌ。

が延びており、いずれの方向での流体の運動を可能にし
ている。孔２７とスリーブ４１の密封表面はＷ４ｍ通路
４４を形成するように機械加工されており、この通路４
４を経て流体は室５１から室４２へと移動することがで
きる。所望ならば別の調整通路または付加的な調整通路
６３を液だめ５３と、スリーブ４１が摺動する環状の孔
２７との間に設けることができよう、プランジャ要素３
９から軸方向に延びる一連のピン６５　（４つのビンだ
けが示されている）は、ダシュポット要索２５に形成さ
れている軸方向に配向された通路６７内で摺動して、部
品の相対回転を、阻止する。

外殻３に当接するプランジャ要素３９の端部に形成され
ている半径方向の溝６９樟より、圧力容器内の周囲圧力
が伸縮性の液だめ５３のベロー５７に作用することがで
きる。孔５５内の圧力を周囲の容器圧力と等価するため
にプランジャ要素３９を貫通する半径方向の孔のような
他の手段を設けることが可能である。

作動の際、伸縮性の液だめ５３には非圧縮性のす美流体が充嗜される。このような流体としては、水が好適
な作用流体である。と言うのは、装置２１が浸漬される
給水はサブクールされているからである。サラばね４３
がプランジャ要素３９およびダシュポット要素２５を押
出して、ラッパー１９と外殻３との間のギャップ２３を
橋絡しプランジャ要素を外殻と確実に接触した状態に維
持する。外殻３とラッパー１９との間の半径方向の距離
が熱膨張差および外殻の圧力膨張が原因で増加すると、
可変容積の室４２の容積が増加する。伸縮性の液だめ５
３に牛用する圧力容器内の周囲圧力で流体は、該液だめ
から通路６１を通り１次いで通路４４および（または）
通路６３　（但し設けられている場合のことである）を
経て、室４２を流体で満たされた状態に保つ０部品の冷
却および（または）容器内の圧力の減少でギャップ２３
が縮小すると、流体は上に述べたのと同じ通路４４およ
び６１（および設けられている場合には通路６３）を経
て液だめ５３へと戻る。いつ地震が発生しても、流体の
粘性ならびに通路４４　（および設けられている場合に
は通路６３）の寸法から流体は本質的に、衝撃荷重下で
調整通路を流れることはなく、ダシュポット要素２５、
プランジャ要素３９および可変容積の室４２内の流体は
実効的に、堅牢な接続を形成し、この接続を介して地震
力は外殻と内部構造との間で伝搬することができる。

本発明の他の実施例が第５図に示しである。この実施例
においても、円筒状のダシュポット要素７１の一端はラ
ッパー１９に形成されている孔３７に溶接されている。

環状のカラー７３および軸方向に延びるボスもしくはハ
ブ７５が、ダシュポット要素７１の他端に軸方向の孔７
７を画定している０円筒状のプランジャ要素７９は減少
した直径を有し、軸方向に延びるスリーブ８１を備えて
おり、該スリーブ８１はダシュポット要素７１に形成さ
れている孔７７内で摺動する。ボス７５で取Ｃ寸られな
一連のサラばね（偏倚手段）８３は、プランジャ要素７
９を圧力容器の外殻３に向けて偏倚する。この構造形態
においては、ダシュポッ）　　　　　　　　ト要素７１
の孔７７およびプランジャ要素７９に設けられているス
リーブ８１が可変容積の室８５を形成する。先に述べた
液だめ５３に類似の伸縮性の液だめ８７がダシュポット
要素７１の円筒状側部に溶接されており、そして調整通
路８つにより、非圧縮性の流体が伸縮性の液だめ８７と
可変容積の室８５の間で流れることができる。この実施
例の場合にも、該調整通路８９の寸法は、外殻および内
部構造の熱膨張差ならびに外殻の圧力膨張または収縮が
原因でギャップ２３の幅が変化した場合には流体が該通
路８９を経て流れて室８５を流体で満たされた状態に維
持するが、しかじながら、地震衝撃荷重下では問題とな
らないほどの量の流体しか通らないように選択されてい
る。

スリーブ８１に形成されている環状の渭９３内に設けら
れている０−リングシール９１は可変容積の室８５に対
し密封を行う、破片等が装置内に達するのを阻止するた
めにダシュポット要素７１およびプランジャ要素７９そ
れぞれの肩部９７および９９の周辺に金属製のベローシ
ール９５が溶接されている。プランジャ要素７９の肩部
９９か　　　　　　　　　°′１ら軸方向に延びる案内
ピン１０１はダシュポット要素７１のカラー７３に形成
されている軸方向の孔１０３内で摺動してこれら部品の
位置合わせもしくは整列を維持する。第５図に示した本
発明の実施例は、第２図ないし第４図に示した実施例の
場合と同じ仕方で動作して、圧力容器外殻と内部構造と
の間のギャップを除去し、地震力に対し該外殻と内部構
造との間に直接荷重路を提供する。

蒸気発生器の管支持板１７は通常、ラッパー１９の内側
表面に当接している。くさび（図示せず）を用いて装置
２１の滑り嵌めを確保し、成る程度の初期圧縮を加える
ことができる。装置２１をラッパーに溶接することによ
り、ラッパーと管支持板の膨張係数を、加熱中、該ラッ
パーと支持板との間にギャップが形成されるのを阻止す
るように整合することができる。別の試みとして、ラッ
パー１９の熱膨張係数を管支持板１７の熱膨張係数より
も小さくして、ラッパーに、その長さに沿い下向きに長
手方向のギャップ１０５（第６図）を付与し、それによ
りラッパーが第６図に略示しであるように支持板と共に
円周方向に膨張できるようにすることが可能である０重
なり関係にある密封ストリップ１０７　（図示を明瞭に
するために部分的に切除して示しである）は、蒸気また
は水がギャップ１０５を経て流れるのを阻止する。第７
図に示したさらに他の構造においては、ダシュポット要
素２５はラッパー１９に溶接されず、ラッパー１９の孔
１０９内で半径方向に摺動可能である。

ダシュポット要素２５の一対の軸方向に離間した半径方
向のフランジ（固定手段）１１１は、装置２１をラッパ
ーに対して弛く固定し、その結果として端部は管支持板
１７の縁および外殻３に当接する。この構造の渇きにも
、管支持板１７と装置２１との間にくさび（図示せず）
を用いてばねに予備荷重を加えることができよう、各支
持板１７の周りに３つまたは４つ以上の装置２１を円周
方向に離間して設けることにより、水平面内での任意の
方向の地震力はラッパー１９と外殻および支持板間で伝
達される。所望ならば、ばｂまたは他の型の機械的偏倚
手段を用いて伸縮性の液だめに圧力を維持し、蒸気発生
器内の周囲圧力が装置の可変容積の室を流体で満たされ
た状態に保つのを助成するようにすることができる。

以上、本発明の特定の実施例に関して詳細に説明したが
、ここに開示した総合的な教示に照らし細部に関し種々
な変形および変更が可能であろうことは当業者には理解
されるであろう、したがって、ここに開示した特定の構
造は単なる例示として解釈されるべきであって本発明の
範囲をｆｆＪ＠する意図で解釈されるべきではない０本
発明の範囲には、総ての均等物が包摂される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用されるＰＷＲ発電プラントのた
めの蒸気発生器の一部分を除去して示す部分立面図、第
２図は、第３図の線２−２における本発明による装置の
一実施例の垂直縦断面図、第３図は、第２図の線３−３
における第２図に示した装置の垂直横断面図、第４図は
、第２図および第３図の装置の端面図、第５図は、本発
明によｉ□　　　　　　　　　る装置の別の実施例を示
す垂直縦断面図、第６図は、本発明の装置を用いる蒸気
発生器におけるラッパーと管支持板との間に半径方向の
ギャップが生ずるのを阻止する構造を略示する図、第７
図は、本発明の装置を取付けるための別の構造もしくは
配列を図解するＰＷＲ蒸気発生器の一部分の垂直断面口
である。１・・・蒸気発生器（圧力容器）、３・・・外殻（外殻
部材）、１３・・・Ｕ字形の管（内部部材）、１７・・
・管支持板（内部部材）、１９・・・ラッパー（内部部
材）、２１・・・横力吸収装置、２３・・・ギャップ（
間隔）、２５．７１・・・ダシュポット要素、２７．７
７・・・孔（凹部）、３６・・・溶接（固定手段）、３
９．７９・・・プランジャ要素、４２．５１．８５・・
・可変容積の室（包囲室）、４３°、８３・・・サラば
ね（偏倚手段）、４４．６１．６３．８９・・・調１通
路、５３．８７・・・伸縮性の液だめ、１１１・・・フ
ランジ（固定手段）。ＦＩＧ、２ＦＩＧ、　５ＦＩＧ、６

Claims

【特許請求の範囲】

圧力容器の円筒形の外殻部材と該圧力容器内の諸内部部
材との間における横力、特に地震力を吸収すると共に、
前記内部部材および外殻部材の熱膨張係数の差および前
記圧力容器を加圧した時の前記外殻部材の半径方向の膨
張に起因する前記内部部材および外殻部材間の間隔の変
動を吸収するために、前記内部部材および外殻部材の一
方と関連して設けられて凹部を画定するダシュポット要
素と、該ダシュポット要素に対し出入り可能なように配
置されて前記内部部材および外殻部材の他方と関連して
設けられたプランジャ要素とを備え、前記ダシュポット
およびプランジャ要素は可変容積の包囲室を形成し、さ
らに前記外殻および内部部材の一方に前記ダシュポット
およびプランジャの一方を固定する固定手段と、前記ダ
シュポットおよびプランジャ要素の他方が前記内部部材
および外殻部材の他れに対して当接するように前記ダシ
ュポットおよびプランジャ要素を離間する方向に偏倚す
る偏倚手段とを有する圧力容器における横力吸収装置に
おいて、前記ダシュポットおよびプランジャ要素の一方
に接続されて前記圧力容器内の周囲圧力に曝される本質
的に非圧縮性の流体のための伸縮性の液だめを備え、前
記ダシュポットおよびプランジャ要素の一方は前記液だ
めと前記可変容積の包囲室との間における調整通路を画
定し、前記外殻部材と内部部材との間の熱膨張係数差の
結果として前記外殻部材と内部部材との間の間隔ならび
に加圧下における前記外殻部材の半径方向の膨張の結果
として前記外殻部材と内部部材との間の間隔が増大する
に伴い前記調整通路を介して非圧縮性の流体を前記液だ
めから前記包囲室へと通して該包囲室を前記圧力容器内
の周囲圧力の作用下で前記流体で充填された状態に維持
し、前記偏倚手段は前記包囲室の容積を増加するように
前記ダシュポットおよびプランジャ要素の他方を前記外
殻および内部部材の他方と接触関係に維持し、前記外殻
および内部部材が冷却し前記圧力容器内の圧力が減少す
るに伴い前記調整通路を介して流体を前記液だめへと戻
し、前記調整通路は地震振動の結果として実質的に流体
が該調整通路を通らないような大きさに選択され、以て
熱膨張差ならびに圧力容器内の圧力に起因する前記外殻
部材と内部部材との間における間隔の変動にも拘わらず
、地震力に対し前記ダシュポットおよびプランジャ要素
ならびに本質的に非圧縮性の流体を経る直接荷重伝達路
を形成することを特徴とする圧力容器における横力吸収
装置。