JPS61228385A - 流量制限アダプタを備えた原子炉 - 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】 本発明は、加圧木型原子炉の上ぶたに取付けるアダプタ
の延長部に関わる。

現在稼動中の加圧木型原子炉は、炉心及びその反応度を
制御するため炉心に対して移動可能な制御棒を内蔵する
原子炉容器を含む。

各制御棒は、原子炉容器の上ぶたを貫通してその上方に
位置する駆動装置に達する駆動軸から吊下げられている
。

この駆動軸の位置で容器の上ぶたをシールするため、駆
動装置から下方へ、上ぶたの孔を貫通して原子炉容器上
部内の位置に延びる円筒形ハウジングを設ける。ハウジ
ングが原子炉の上ぶたを貫通する部分にはハウジングと
容器の上ぶたの間にシールを形成するため、アダプタが
溶接によって連携の孔に固定されている。

ハウジングはまた、下端が容器内部に開口するアダプタ
の延長部を含み、この下端には容器内部にむかって下向
きに開口する案内ファネルが設けられる。この案内ファ
ネルは容器の上ぶたを容器本体に取り付ける際に駆動軸
をハウジング内に案内する。このような原子炉容器が組
立てられると、駆動軸と容器の上ぶたを貫通するハウジ
ングとの間に、原子炉容器内部と連通ずる環状の通路が
形成される。

加圧木型原子炉の新しいモデルでは、炉心に対して移動
可能で、容器の上ぶたを上方へ貫通して駆動装置へ延び
る駆動軸によって支持される水排除棒を用いる。この場
合でも各駆動軸は上記の形式のハウジングで囲まれる。

各ハウジングの容器の上ぶた貫通部分は、現在のところ
標準ステンレス鋼を被覆した炭素鋼から成る容器の上ぶ
たを標準ステンレス鋼製の駆動装置自体のハウジングに
固定するためインコネルで形成する。インコネル部品の
製造コストに鑑み、ハウジングの容器の上ぶたと接続さ
れる部分をインコネルを材料とする短い上ぶた貫通アダ
プタとして形成し、アダプタの上端にステンレス鋼製の
管を溶接し、ステンレス鋼製の管の上端が駆動装置のラ
ッチ成分を収容する別のハウジングにまで達し、これと
接続するようにする。

アダプタと管を完全溶は込み溶接によって接合するが、
この溶接部が破損して、原子炉容器からハウジングと連
携の駆動軸の間の環状通路を通って液体が漏れる可能性
を考慮する必要がある。

このような溶接部の破損または他の原因による駆動軸ハ
ウジングの漏れにより有害な結果が生じないように保護
する手段として、容器内部と漏れ発生源との間の流路断
面積を約５ｃｍ２を超えない値に制限することが望まし
い。

これを達成するため、サーマル・スリーブと呼ばれる円
筒管をハウジングに挿入して駆動軸を囲むと共にサーマ
ル・スリーブとアダプタの間にオリフィスを形成させ、
原子炉容器内部から駆動装置の領域に至る残りの流路断
面積を上記の値に制限する方式が既に提案されている。

この構成では容器の上ぶたの上方に延長軸を設けねばな
らない。

しかし、このようなサーマル・スリーブの使用には多く
の問題、たとえば、必要部品総数及び製造コストの増大
という問題が伴なう。

そこで、本発明の主要目的は、駆動軸に漏れが発生した
場合、漏れ流路の制限を簡単な構造で解決すること、即
ち、所期の流量制限を達成するのに必要な部品の数を極
力少なくすることにある。

この目的を達成するため、本発明は、上ぶたを有する圧
力容器、容器内の炉心、炉心の反応度を制御する要素、
容器の上ぶたを貫通し、前記要素を変位させる駆動軸、
及び容器の上ぶたを貫通する複数のアダプタを含み、各
アダプタがそれぞれの駆動軸を囲む駆動軸ハウジングの
一部を形成し、各ハウジングが容器内部と連通しかつ上
部が閉鎖されている領域を囲むように構成した原子炉に
おいて、各ハウジングに漏れが発生すると、連携の駆動
軸の周り及び連携のハウジング内に所定量の漏れを許す
断面積の流路を形成すると共に、前記漏れ流量を所定値
を超えない量に制限する手段を有することを特徴とする
原子炉を提供する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１ａ及び１ｂ図は、本発明の流量制限アダプタ延長部
の第１の実施例の２通りの実施態様を示す。各種装置に
よって支持される軸が原子炉容器の上ぶた全体にわたっ
て配設されている。上ぶたはドーム形であるから、個々
のアダプタは異なる高さで上ぶたを貫通することになる
。各延長部はその下端に案内ファネル２を含むが、すべ
ての案内ファネルが同じ高さに位置することが望ましい
。このため、上ぶたの中央部を貫通する延長部は第１ａ
図に示すような長い形態に、周辺部を貫通する延長部は
第１ｂ図に示すような形態となる。

第１ａ図に示す長い形態の延長部は案内ファネル２のほ
かに、ファネル２の上端にその下端を螺着された管４を
含む。管４もファネル２も標準的なステンレス鋼で形成
するのが好ましく、管４の長さはファネル２が所期の高
さに位置するように設定する。

アダプタ８の下端に螺着されたカラー６に管４を溶接す
る。カラー６及びアダプタ８はインコネルで形成するの
が普通であり、アダプタ８は（第１ｂ図に示す）原子炉
容器の上ぶた１０に形成した孔を公知の態様で貫通する
。典型的な態様として、容器の上ぶた１０の孔に焼ばめ
方式でアダプタ８を挿着し、Ｊ溶接１２によって孔に固
定する。

各アダプタ８は容器の上ぶたから下方へ所与の長さだけ
突出し、容管４はそれぞれの位置における上ぶたの高さ
に応じて寸法設定し、連携のファネル２が所期の高さに
来るようにする。

各制御棒駆動装置は、連携の制御棒を支持し、アダプタ
８、管４及びファネル２を貫通する駆動軸１４を含む。

ファネル２の目的の１つは原子炉容器に上ぶた１０を取
り付ける際に駆動軸１４の挿入を容易にすることにある
。すべてのファネル２を同じ高さに配置すると挿入が更
に容易になる。

駆動軸１４は一連の環状溝１６を有し、この溝を介して
駆動軸を上下させる手段が駆動軸と係合する。

本発明では、ファネル２の上端に内方に突出した環状部
１８を形成し、これにより駆動軸１４の最大径部とファ
ネル２の間の半径方向ギャップを、ファネル２の上方の
駆動軸ハウジング内のどこかに溶接欠陥が生じた場合に
原子炉の安全を確保するのに必要な値に縮小する。この
効果は前記半径方向ギャップの面積が直径２．５４ｃｍ
の円の面積または約５ｃｍ２を超えないようにすれば達
成できると考えられる。

カラー６の上端はアダプタ８とカラー６が螺合している
アダプタ８の下端域を囲み、この位置から半径方向に外
方へ突出している。

その結果、カラー６は肩部２０を画定し、アダプタ８と
容器の上ぶた１ｏの間のＪ溶接部１２に欠陥が生じた場
合に、前記肩部２ｏによりアダプタが原子炉容器からと
び出すのが防止される。従って、発電設備はそれ以上の
損傷を受けず、漏れが起こっても軽度に抑えられる。

第１ｂ図に示す態様は第１ａ図のものよりも短く、容器
周縁に近い位置に使用することを意図したものである。

この実施態様では、円筒界面に沿って互いに溶接された
２つの円形部分２２．２４から成るカラーによってファ
ネル２にアダプタ８を接合する。部分２２はファネル２
に螺着され、標準ステンレス鋼製である。部分２４はイ
ンコネルから成り、第１ａ図のカラー６と同様のとび出
し防止カラーとして働く。

以上に述べた実施例の利点の１つとして、環状部１８が
駆動軸１４をアダプタ８の中心に合わせることにより、
駆動軸１４をアダプタ８と非接触状態に維持し、駆動軸
１４の外面の摺動接触によるアダプタ８の摩耗が防げる
。

第２ａ及び２ｂ図は制御棒駆動装置に組込むことを目的
とする本発明によるアダプタ延長部の第２の実施例を示
す第１ａ及び第１ｂ図と同様の図である。ここでも溶接
の欠陥などに起因する漏れが発生した場合に流路を狭め
るため、案内ファネル２６の上端において、ファネル２
６と、第２図には示さないが第１図の駆動軸１４と全く
同じ駆動軸との間に所要の面積を有する流路が形成され
るように案内ファネル２６を形成する。

ファネル２６はその上端形状がファネル２と異なり、そ
の上端の円筒部２８の円筒外周面には、円筒２８の円周
方向に間隔を保ち、かつ円筒部２８に沿って軸方向に形
成された複数の半径方向外方へ突出する歯３０を設けで
ある。

第２ａ図の長い方の実施態様では、管４に螺着され、溶
接ピン３６によって固定されたステンレス鋼製のカラー
３４によって管４の下端にファネル２６を取り付ける。

管４は、この管４に溶接されアダプタ８に螺着されたカ
ラー３８を介して連携のアダプタ８に接合される。カラ
ー３８の機能は第１ａ図のカラー６と同じである。

第２ｂ図の短い方の実施態様の場合、カラー４２をイン
コネルで形成し、上ぶた１ｏにおける連携アダプタ８の
正確な半径方向位置に応じて長さが異なることを除けば
、カラー３４と全く同じカラー４２を介してアダプタ８
の下端にファネル２６を取り付ける。カラー４２は溶接
ビン４４によってアダプタ８に固定される。

カラー３４または４２は、カラ一本体に溶接された半径
方向内方へ張出したフランジ４８を介してファネル２６
を支持する。カラー３４または４２は、第３及び４図に
示す複数の半径方向内方へ突出する歯５０を具備する。

歯５０は円周方向に間隔を保ち、カラーに沿って軸方向
にそれぞれ延びている。

第４図に示すように、歯５ｏは円筒２８がスプライン連
結でカラー３４に連結されるようにファネル２６の歯３
０と係合する。歯３０．５０は互いに協働してファネル
２６が管４またはアダプタ８に対して回転または傾斜す
るのを防止する一方、所定通路に沿ってファネル２６が
カラー３４または４２に対して軸方向移動することを可
能にする。

歯３０の数は歯５０の数の半分であり、従って、隣接す
る１対の歯３０の間に２本の歯５０が存在し、歯５０の
間の１つ置きのギャップ５２には歯３０が存在しない。

歯３０を含まない各ギャップ５２はフランジ４８に形成
した対応形状の開口部とそれぞれ整列する。従って、フ
ランジ４８の前記開口部及びこれと整列するギャップ５
２が管４またはアダプタ８の内部に至る２次流路の一部
を形成する。フランジ４８の開口部間の部分は歯３０及
び円筒部２８の一部を支持することによって円筒部２８
をカラー３４．４２内に保持する。

フランジ４８は第２及び４図から明らかなように、カラ
ー３４または４２よりも内方に張出して円筒部２８を支
持する。

２次流路の出口端は円筒部２８よりも上方で、カラー３
４．４２の内方に張出したフランジ５６よりも下方に位
置する。フランジ５６はファネル２６をその移動通路の
上限まで移動させると、２次流路がフランジ５６によっ
て閉鎖されるように寸法設定する。

ファネル２６は駆動軸を囲む上ぶた１０の上方のハウジ
ングに漏れが発生するとファネル２６に作用する差圧で
上昇し、円筒部２８の上端が制止片５６に圧接し、２次
流路が閉鎖されるように寸法及び形状を設定する。

一方、常態において、あるいは、広い流路が必要となる
「スクラム」状態においては、ファネル２６の両端間の
圧力差がファネルを第２図に示す下方位置に維持する。

第５ａ及び５ｂ図は特に水排除棒駆動装置との併用に好
適であるが制御棒駆動装置とも併用できる本発明のアダ
プタ延長部の第３の実施例を示す。ここでも第５ａ図は
長い方の実施態様、第５ｂ図は短い方の実施態様をそれ
ぞれ示す。

第１．２実施例の場合と同様に、この実施例は案内ファ
ネル６０を含み、案内ファネル６０はファネルのカラー
６６を介してアクチュエータ６２または６４に固定され
る。カラー６６はファネル６０の上端に螺着され、適当
な溶接ロックビン７０によって固定される。カラー６６
はその上端に内方に張出した肩部を有し、この肩部がア
クチュエータ６２または６４の底部に形成した半径方向
外方へ張出した肩部と協働してアクチュエータ６２また
は６４上にカラー６６を保持する一方、アダプタ延長部
を貫通する駆動軸を囲むハウジングに漏れが発生した場
合に、ファネル６０の上下端部間の圧力差に応答してフ
ァネル６０がある程度上昇するのを可能にする。

ファネル６０はその軸方向上端面７２がアクチュエータ
６２または６４の軸方向下端面７４と係合するまで上昇
できる。

第５ａ図に示した長い方の実施態様では、標準ステンレ
ス鋼製のアクチュエータ６２の上端を管４に溶接する。

管４は第２ａ図に示したのと同じ構成によって連携アダ
プタに固定する。

第５ｂ図に示す短い方の実施態様の場合、アクチュエー
タ６４をアダプタ８に螺着するため半径方向外方へ張出
す肩部７８を設けた点でアクチュエータ６２とはやや異
なる。この実施例では、アクチュエータ６４をインコネ
ルで形成する。肩部７８の上端には肩部７８の周囲を一
部または全部囲む可撓シート８０を設ける。シート８０
は内方に突出する歯８２を有し、歯８２は肩部７８をア
ダプタ８に完全に螺着した後、肩部７８をアダプタ８に
ロックするため、アダプタ８の外面に設けた凹部８４と
係合する。その他の方法を利用しても構成部品を確実に
結合できることはいうまでもない。

アダプタ８は第２ｂ図の場合と同じ態様で容器の上ぶた
に固定する。

ファネル６０の内側に円筒部材またはコレット９０を螺
着し、カラー６６に溶接されたロックビン７０によって
固定する。コレット９０は環状基部及びコレット基部か
ら上方に突出する複数のフィンガ９２を含む。

フィンガ９２は集合体が第５図に示す常態にある時、軸
方向ギャップ９４によって円周方向に分離された状態に
ある。各フィンガ９２は上端をテーパさせてあり、外面
には内方へ傾斜する部分９６を、内面には外方へ傾斜す
る部分９８をそれぞれ備えている。

アクチュエータ６２．６４はいずれも内方に傾斜したカ
ム面１０４を有する内方に突出した環状部１０２を含み
、カム面１０４は以下に述べるように傾斜面部分９６と
協働する。面１０４の上方において、各環状部１０２は
軸方向に延びる面１０６を有し、これに続いて面１０８
が外方へ傾斜する。この実施例の構成の１例として、各
面部分９６及び面１０４をアダプタ延長部の軸方向に対
して１０°の角度で傾斜させることができる。なお、各
面部分９６の傾斜は第５８及び５ｂ図に示す常態位置に
おける傾斜である。各面部分９８の傾斜は、これも第５
８及び５ｂ図の常態で軸方向に対して５°に設定すれば
よく、各面１０６は軸方向に対して３０°に設定すれば
よい。

第５図の常態位置において、コレット９０は（図示しな
い）駆動軸を囲み、駆動軸及びピストンから半径方向に
間隔を保つことにより所定断面積の環状ギャップを形成
する。

駆動軸圧力ハウジングに漏れが発生すると、ファネル６
０の上下端間の圧力差がファネルを、その端面７２が端
面７４と当接する第６図の位置、即ち、第５ａ図実施例
の作動状態に相当する位置まで上昇する。

第６図の状態で、フィンガ９２の面部分９６は面１０４
に沿って移動し、ギャップ９４が閉鎮されるまでフィン
ガ９２の自由端を内方へ撓ませる。その結果、コレット
９０の上端と駆動軸との間の環状ギャップの断面積が、
このような漏れの際に延長部ハウジングを流れる流量を
制限するのに必要な値まで縮小する。

第５及び６図の実施例と連携の駆動軸はピストン・リン
グを有す６円筒棒として形成してもよく、この場合、環
状ギャップはピストン・リングの外径部分とカラー９０
の上端の内径部分との関係によって画定される。

【図面の簡単な説明】

第１ａ及びｌｂ図は制御棒駆動装置に使用することを目
的とする本発明の好ましい第１の実施例を一部断面で示
す側面図、第２ａ及び２ｂ図は制御棒駆動装置に使用す
ることを目的とする本発明の好ま、しい第２の実施例を
第４図Ｂ−Ｂ線の対応部分に沿って示す、第１図と同様
の側面図、第３図は第２図に示した実施例における１成
分の、第２図のＣ−Ｃ線における断面図、第５ｂ図は、
水排除棒駆動装置に使用することを目的とする本発明の
好ましい第３実施例を示す、第１図と同様の側面図、第
６図は第５ａ図の構造を作動位置で示す断面図である。 ２・・・・案内ファネル ４・・・・管 ６・・・・カラー ８・・・・アダプタ １０・・圧力容器の上ぶた １４・・駆動軸 ２８・・円筒部 ３０・・歯 ３４．４２・・・・カラー ５２・・・・ギャップ ６２．６４・・・・アクチュエータ 手　　　続　　　補　　　正　　　書　（方　式）１．
事件の表示　　　昭和６１年特許願第２９８６４号２　
発明の名称　　　流量制限アダプタを備えた原子炉３、
補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピ
ッツバーグ。 ゲイトウェイ・センター（番地ナシ） 名　称（７１１）　　　ウエスチングハウス・エレクト
リック・コーポレーション　（ほか５名） 代表者　　　　ジー・エム・クラーク 国　籍　　　　アメリカ合衆国 ４　復代理人 住　所　　　　神戸市中央区京町７６の２番地入江ビル
ウェスチングハウス・エレクトリック・ジャパン６　補
正の対象　　　明細書の図面の簡単な説明７、補正の内
容　　　明細書第２１頁、１９行「第５ｂ図」の前に「
第４図は第２図のＡ−Ａ線における断面図、第５ａ及び
」を挿入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上ぶたを有する圧力容器、容器内の炉心、炉心の反
   応度を制御する要素、容器の上ぶたを貫通し、前記要素
   を変位させる駆動軸、及び容器の上ぶたを貫通する複数
   のアダプタを含み、各アダプタがそれぞれの駆動軸を囲
   む駆動軸ハウジングの一部を形成し、各ハウジングが容
   器内部と連通しかつ上部が閉鎖されている領域を囲むよ
   うに構成した原子炉において、各ハウジングに漏れが発
   生すると、連携の駆動軸の周り及び連携のハウジング内
   に所定量の漏れを許す断面積の流路を形成すると共に、
   前記漏れ流量を所定値を超えない量に制限する手段を有
   することを特徴とする原子炉。 ２、案内ファネルが、各ハウジングの一部を形成し、容
   器内部にむかって開口するように配向され、前記流路形
   成手段の少なくとも一部を画定することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の原子炉において、流路形成
   手段が案内ファネルの半径方向に内方へ突出する部分を
   含むことを特徴とする原子炉。 ３、案内ファネルを、各ハウジングに漏れが発生した結
   果作用する流体圧に応答して常態位置から作動位置へ、
   アダプタに対して移動できるように取り付け、案内ファ
   ネル及びアダプタを、ファネルが常態位置にあれば開放
   され、ファネルが作動位置にあれば閉鎖される前記流路
   の一部を形成するように構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の原子炉。 ４、案内ファネルが常態位置を占める時、流路の断面積
   が前記所定値よりも大きいことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の原子炉。 ５、案内ファネルの前記部分が流路の前記部分を画定す
   る複数の軸方向溝を含み、連結手段が案内ファネルが作
   動位置にある時前記流路を閉基するように配置した流路
   閉基部分を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３項
   または第４項に記載の原子炉。 ６、流路形成手段がファネルに取り付けられてファネル
   の細い端部から、ファネルが常態位置から作動位置へ移
   動する方向に突出する中空円筒部材を含み、中空円筒部
   材がアダプタ内へ突出し、かつ複数の軸方向に間隔を保
   つ部分を含み、アダプタが前記部材と対面する環状部分
   から成る連結手段を具備すると共に、ファネルが常態位
   置から作動位置へ移動すると軸方向延長部分を半径方向
   内方へ撓ませることにより前記部分と流路を形成する駆
   動軸との間の環状ギャップを狭めるように配置したカム
   面を具備することを特徴とする特許請求の範囲第３項、
   第４項または第５項に記載の原子炉。 ７、容器の上ぶたに各アダプタを挿通するための孔を設
   けた特許請求の範囲第１項乃至第６項までの何れかに記
   載の原子炉において、アダプタが連携のアダプタを挿通
   するため容器の上ぶたに設けた孔よりも外径が大きい、
   半径方向外方へ突出する肩部を画定する手段を含み、肩
   部がアダプタが容器内の圧力の作用下に容器からとび出
   すのを防止することを特徴とする原子炉。