JPS62269085A

JPS62269085A - 容器内部の機器の耐震構造

Info

Publication number: JPS62269085A
Application number: JP61112460A
Authority: JP
Inventors: 卓哉山下; 石倉　修一
Original assignee: Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1987-11-21

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】［産業上の利用分野］本発明は、例えば高速増殖炉用炉内１！１’６のように
流体中に在る機器の耐震構造に関するものである。

［従来の技術］高速増殖炉においては、第４図に示すように、炉心上部
機ｔ！　１は主容器２内でルーフスラブ３により片持ち
で支持されている。また、主容器２内には、中間熱交換
器４、−次系主ポンプ５、炉心６、炉内構造支持構造物
７、中間熱交換器４とポンプ５とを支持するスタンドパ
イプ８等が設けられていると共に、冷却材ナトリウムが
入っている。

このように、主容器２内には、ルーフスラブ３から炉内
に支持される機器として炉心上部ｆｉ構１の他に、中間
熱交換器４、ポンプ５等がある。しかし、これ等の機器
は耐震上炉心構造支持構造物７に固定支持されたスタン
ドパイプ８によって下端を支持されるのが普通であり、
その際、機器の熱膨張変位を拘束しないように、スタン
ドパイプ８と中間熱交換器４及びポンプ５とは固定され
ず、流体速成効果を利用した支持方式が収られている。

第５図は、上述した炉心上部機構１の一般的構造及び取
付状態を示しており、ここで、９は回転プラグ、１０は
制御棒を出し入れする制御棒駆動機構である。制御棒駆
動ｉ構１０は、原子炉の出力を制御する制御棒（図示せ
ず）の出し入れをスムーズに行うために、制御棒駆動機
構案内管１０ａによって炉心６の頂部近傍まで案内され
ている。炉心上部機構１は、主として、案内管１０ａの
支持を目的とするものであるが、炉心の出口温度を監視
する熱電対（図示せず）等のカバーにもなっている６回
転プラグ９は、燃料交換時に炉心上部機構１が邪魔にな
らないように、炉心上部機ｆ１１１の位置を炉心６に対
して移動させるものであり、ルーフスラブ３に関して回
転する構造になっている。従って、炉心上部機ｔｌ　１
は炉心６に対して相対的に動く必要上、通常下端を支持
されることはない。

炉心上部機ｆｉｌの板厚は、主に地震荷重と熱応力との
兼合いによって決まっている。即ち、地震荷重の観点か
らは板厚が厚く剛なものが望ましいが、熱応力の観点か
らはできるだけ板厚が薄いのが望ましい、また、コスト
低減の観点からも、板厚を薄くすることが強く望まれて
いるが、耐震上の要求から実現には至っていないのが現
状である。

今までに知られている対策としては、第６図に示すよう
にキーｉｌ造を備えた炉心上部＠構１の例がめる。第６
図において、１１は炉心上部機構１の下端に固定された
アームで、その先端にキー１１ａが収り付けられており
、該キー１１ａが炉心６に固定された受けｌｌｂに嵌合
することによって、キー結合がなされている。

［発明が解決しようとする問題点］本来、第６図に示した構造はキー結合を用いることに−
よって、炉心上部機構１と炉心頂部との相対変位を小さ
くして制御棒の挿入性を向上させることが目的である。

従って、炉心上部機構１の下端を支持することによって
耐震性能が向上し、板厚削減は可能と思われる。しかし
、第６図のキー構造は、燃料交換時に炉心上部機構１を
移動可能とするように、容易にアーム１１とキー受けｌ
ｌｂとを切り離す必要からも設けられており、このため
、回転プラグつと一緒に炉心上部機構１を持ち上げてキ
ー結合を切り離す必要があり、ジヤツキアップのための
設備や、回転プラグ９を浮かせた状態で回転させるため
の設備が新たに必要となる。

従って、第６図の構造はある程度、耐震性能が向上し且
つ板厚削減が可能であるものの、キー構造やジヤツキア
ップ設備等の汲置により、コストはむしろ増大する。ま
た、炉心上部機構１の下端に剛なキー構造を設けるため
、炉心上部８ｇ構１の総重量が増え、板厚の削減効果は
小さい等の問題点がある。

［問題点を解決するための手段］上述したような問題点を解決するため、本発明は、容器
内で流体中に在る機器の耐震ｆ１造において、該機器に
設けられるフロートから構成されており、該フロートは
、流体中の前記機器の総重量が前記フロートの浮力によ
って相殺されるような寸法に形成されていることを特徴
とするものである。

［作用］このような耐震構造で炉心上部機構のような機器を支持
すると、機器の重量とフロートの浮力とが実質的に等し
い条件を作っておけば、原理的には地震によって機器が
励起されない状態を実現することができ、地震荷重は実
質的に機器に雨かない。

［実施例］次に、本発明の好適な実施例について添付図面を９照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。尚、本発明は高速増殖炉の炉内機
器、特に炉心上部機構の耐震構造に実施した場合につい
て説明するが、当業者にとって明らかなように、本発明
はこの実施例に限定されるのではなく、流体中に在る機
器の耐震構造一般に適用可能であることを理解されたい
。

第１図は炉心上部機構く機器）１に本発明による耐震構
造を装着した例を示している。第１図及び第１八図にお
いて、１２は耐震構造を構成する中空の円柱状フロート
、１３は炉心上部機構１にフロート１２を固定する取付
金具である。２個の各中空フロート１２の内部には、ア
ルゴンガス等の不活性ガスが封入されている。各フロー
ト１２の大きさは、ナトリウム液中の炉心上部機構１の
総重量がこれ等のフロート１２の浮力によって相殺され
るような寸法になっている。また、炉心上部機構１の重
量が不均一な場合には、不均一な重量分布に対して補償
するように各フロート１２の寸法及び軸方自販１・を位
置を配慮することが望ましい。各フロー１−１２には、
制御棒駆動機構案内管１０ａに対応する位置に通孔１２
ｇが形成されており、該通孔１２ａを案内管１０ａが貫
いて延びている。

冷却材温度は原子炉の運転状態に依存して上下するため
、フロート１２内のガス圧も温度により上下することに
なる。ガス圧の変動によってフローＩ・１２の健全性が
保てなくなるような場合は、フロート１２内のガス圧を
制御する必要があるが、これは、原子炉のカバーガス圧
の制御と全く同様に行えるから、カバーガス制御系（図
示せず）からガス圧制御ライン（図示せず）を導出して
フロート１２に接続することによって容易に達成される
。従って、ガス圧制御を行う場合でも新たな設備増には
実・質的にならない。また、初期に封入するガスの圧力
を適当に設定することによって、完全に密封した条件下
でもフロート１２の健全性が保てる場合は、勿論ガス圧
制御の必要はない。

次に上述した構成を有する本発明の耐震構造の作用につ
いて説明する。簡単にするため、炉心上部機構１と主容
器（容器）２とを第２図に示すよう４質点系の梁にモデ
ル化する。この質点系の運動方程式は、簡単のため減衰
を０とすると次式で与えられる。

ＭＸ＋ＫＸ＝Ｆ（Ｌ）　　　　　　　　　　　　　　　
　−・　　・　（１）ここで、Ｆ（し）は外力、即ち地
震力、Ｍはｉｔマトリックス、Ｋは剛性マトリックスで
あり、質量マトリックスＭは次のように表すことができ
る。

・・・（２）鑓３．１１２は炉心上部機構１の質量、〜３、ｍ、は主
容器２の質量で、主容器２に付随している機器の質量は
全て論５、鵠、に含まれるものとする。また、Ｍｌ、Ｍ
２、Ｈｌ、Ｍ４、Ｍ）（＋、ＭＨ２は一般に仮想質量と
言われており、それぞれ次の値を持つ。

Ｈ，＝ｐ　πａ２１．、Ｍ、＝　ｐ　ｙｒ　ａ”１２、
　Ｍ、＝ρπｂ”ｌ。

ここで、ρは流体の密度、ａは炉心上部機構１の外径、
ｂは主容器２の内径、１１．１２は質点１０１、〜２が
流木と接している長さである。また、Ｘは各質点）変位
ベクトルで、以下のような４成分で表せる。

ただし、ｘ１〜×、はｍ、〜１の変位である。

この４質点系の体系が地震によって励振される大きさは
、−最に次式で定義される刺激係数によここで、ｊは振
動モードの次数であり、βｊが大きい値では、励振され
やすく、βｊが小さい値の場き、振動は励起されにくい
。

（２）式及び（３）式を使って、この体系の刺激係数を
求める。簡単のため主容器２は剛体であると仮定する。

即ち、ｘｓ＝ｘ４＃ｏと仮定すると、（４）式はとなる。即ち、 ”＋　＝Ｍｌ　１ｍｚ　”’　Ｍ２　　　　　　　　　
・・・（６）の時、刺激係数は０になる。先に示したよ
うに、Ｍｌ−ρπａ２１１及びＭ２＝ρπａ２１２は、
炉心上部機構１の体積に等しい流体の重量であるから、
換言すれば浮力であるから、（６）式の条件は、炉心上
部ｖ１構１の重量と浮力とが等しい場合に相当する。

従って、フロート１２によって（６）式が溝たされる条
件を作っておけば、原理的には地震によって炉心上部機
構１が励起されない状態を実現することができる。

ちなみに、第３図に示す体系において、炉心上部Ｒ構（
ＵＣＳ）　１にフロート１２を付けない場合（ケース１
）とフロート１２を付けてく６）式を満たす条件にした
場合（ケース２）とについて、汎用コードＮＡＳＴＲＡ
Ｎを使用して加速度応答解析を実施した結果を示すと次
頁の表゛のようになる。尚、簡単のため、応答加速度は
Ｏ〜１０００　ｔｌ　ｚの間でＩｇ（一定値）とした、
また、第３図に記入した数値の単位はＩＩＩｍ以上のよ
うに、フロートありのケース２の場合には種々の値がい
ずれもＯとなることが確認された。

ただし、上記の解析では、簡単にするため主容器２の剛
性を無限大としているが、実際には完全な剛壁とはみな
せないので、応答が完全に０とはならないが、実質的に
Ｏと考えることはできる。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば耐震構造をフロートで構
成し、このフロートを機器に設けることによって、該機
器に作用する地震荷重を原理的に０にすることができる
。従って、機器の板厚を大幅に削減可能であり、大幅な
コスト低減及び熱応力の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した高速増殖炉の炉心上部機構の
断面図、第１八図は第１図の線１＾−１八における断面
図、第２図は本発明の詳細な説明するための質点系の体
系図、第３図は地震荷重の解析に使用したモデルの概略
図、第４図は従来の高速増殖炉の断面図、第５図は第４
図の高速増殖炉における炉心上部機構の断面図、第６図
は従来の耐震構造を備えた炉心上部Ｒ構の断面図である
。１・・・炉心上部機ｉ（機器）２・・・主容器（容器）ＩＺ・・・フロート第１図１　１　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　　Ｉ
第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

容器内で流体中に在る機器の耐震構造であって、該機器
に設けられるフロートから構成されており、該フロート
は、流体中の前記機器の総重量が前記フロートの浮力に
よって相殺されるような寸法に形成されている容器内部
の機器の耐震構造。