(57)【要約】【課題】不具合が生じたケーブルのみを交換することができる高圧用電気配線貫通部を提供する。【解決手段】原子炉格納容器１１の内外を電気的に接続するための高圧用電気配線貫通部１０において、複数本のケーブル１２と、複数本のケーブル１２のそれぞれが挿通されると共に端部にフランジ部１３が形成された複数のハウジング１４と、複数のハウジング１４のそれぞれが挿通される複数の挿通孔１５を有すると共に原子炉格納容器１１を貫通するスリーブ１６の端部に取り付けられるヘッダープレート１７と、複数のハウジング１４のフランジ部１３のそれぞれをヘッダープレート１７に当接させるように固定する固定部材１８と、を備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉格納容器の内外を電気的に接続するための高圧用電気配線貫通部において、
断面積が５００ｍｍ2以上の導体を有する複数本のケーブルと、
前記複数本のケーブルのそれぞれが挿通されると共に端部にフランジ部が形成されたステンレス鋼からなる複数のハウジングと、
前記複数のハウジングのそれぞれが挿通される複数の挿通孔を有すると共に前記原子炉格納容器を貫通するスリーブの端部に取り付けられるヘッダープレートと、
前記複数のハウジングの前記フランジ部のそれぞれを前記ヘッダープレートに当接させるように固定する固定部材と、
を備えることを特徴とする高圧用電気配線貫通部。
【請求項２】
前記固定部材は、
前記フランジ部を前記ヘッダープレートに当接させるように押し付けるクランプと、
前記ヘッダープレートに形成された螺合孔に螺合される軸部と前記軸部と一体に形成され前記クランプを押圧する頭部とを有する締結部材と、
を備える請求項１に記載の高圧用電気配線貫通部。
【請求項３】
前記フランジ部と前記ヘッダープレートとの間には、その間を気密シールするための気密シール機構が設けられる請求項１又は２に記載の高圧用電気配線貫通部。
【請求項４】
前記複数のハウジングのそれぞれが前記複数の挿通孔のそれぞれに挿通されたときに、前記複数のハウジングの挿通をガイドする複数のガイドパイプを更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の高圧用電気配線貫通部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所において原子炉格納容器の内外を電気的に接続するための高圧用電気配線貫通部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所においては様々な機器が稼働しているが、これら機器を稼働させるためには電力の供給が不可欠である。原子炉格納容器の内部に配置された再循環ポンプ等の高圧機器に電力を供給するためには、原子炉格納容器の内外を電気的に接続するための高圧用電気配線貫通部（ケーブルペネトレーション）が必要となる。
【０００３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、高圧用電気配線貫通部１００においては、原子炉格納容器１０１の遮蔽壁１０２に貫通孔１０３が形成されており、この貫通孔１０３に管台としてのスリーブ１０４が設けられている。
【０００４】
原子炉格納容器１０１の外側に位置するスリーブ１０４の端部には、アダプタ１０５を介してヘッダープレート１０６が取り付けられており、このヘッダープレート１０６には、複数のハウジング１０７が取り付けられている。
【０００５】
複数のハウジング１０７のそれぞれには、原子炉格納容器１０１の内外を電気的に接続するための高圧用途のケーブル（高圧線芯ケーブル）１０８が挿通されている。複数のハウジング１０７の内部は気密シール部１０９によって気密シールされており、原子炉格納容器１０１の内外で雰囲気等の移動ができないようになっている。また、複数のハウジング１０７は、スリーブ１０４の内部に収容された複数の支持体１１０によって支持されている。
【０００６】
一方、原子炉格納容器１０１の内側に位置するスリーブ１０４の端部には、シェル１１１が取り付けられており、このシェル１１１によって複数のハウジング１０７等がスリーブ１０４の所定の位置に位置決めされている。
【０００７】
この高圧用電気配線貫通部１００は、例えば、４０年乃至５０年の長期間に亘って使用されることから、原子炉格納容器１０１の内外で十分な気密シール性を確保する必要があるため、ケーブル１０８が挿通された複数のハウジング１０７のそれぞれがヘッダープレート１０６に溶接によって取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１８２２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高圧用電気配線貫通部１００の長期間に亘る使用により、複数本のケーブル１０８のうちの１本に絶縁破壊や被覆の経年劣化等の不具合が生じることがある。
【００１０】
しかし、従来技術に係る高圧用電気配線貫通部１００では、複数のハウジング１０７のそれぞれがヘッダープレート１０６に溶接によって取り付けられているため、交換時に溶接部を切断してケーブル１０８を移動させ交換する必要があった。そして、溶接部の切断作業によって不具合が生じていない他のケーブル１０８にも不具合が生じてしまうことを避けるべく、全てのケーブル１０８を交換していた。このように、従来の構造では、安全性の確保との観点から、不具合が生じたケーブル１０８のみを交換することが困難であった。
【００１１】
一方、現地の限られたスペースにおいて溶接部を切断し、これを再溶接するには、非常に煩雑な作業が必要となる。そのため、最近では、この不具合に対して補修を行う場合、不具合が生じたケーブル１０８のみを交換（リプレイス）したいとのニーズがある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、不具合が生じたケーブルのみを容易に交換することができる高圧用電気配線貫通部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的を達成するために創案された本発明は、原子炉格納容器の内外を電気的に接続するための高圧用電気配線貫通部において、断面積が５００ｍｍ2以上の導体を有する複数本のケーブルと、前記複数本のケーブルのそれぞれが挿通されると共に端部にフランジ部が形成されたステンレス鋼からなる複数のハウジングと、前記複数のハウジングのそれぞれが挿通される複数の挿通孔を有すると共に前記原子炉格納容器を貫通するスリーブの端部に取り付けられるヘッダープレートと、前記複数のハウジングの前記フランジ部のそれぞれを前記ヘッダープレートに当接させるように固定する固定部材と、を備える高圧用電気配線貫通部である。
【００１４】
前記固定部材は、前記フランジ部を前記ヘッダープレートに当接させるように押し付けるクランプと、前記ヘッダープレートに形成された螺合孔に螺合される軸部と前記軸部と一体に形成され前記クランプを押圧する頭部とを有する締結部材と、を備えると良い。
【００１５】
前記フランジ部と前記ヘッダープレートとの間には、その間を気密シールするための気密シール機構が設けられると良い。
【００１６】
前記複数のハウジングのそれぞれが前記複数の挿通孔のそれぞれに挿通されたときに、前記複数のハウジングの挿通をガイドする複数のガイドパイプを更に備えると良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、不具合が生じたケーブルのみを容易に交換することができる高圧用電気配線貫通部を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高圧用電気配線貫通部を示す断面図である。
【図２】図１の高圧用電気配線貫通部を示す正面図である。
【図３】図１の高圧用電気配線貫通部における気密シール部を示す要部断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図１の高圧用電気配線貫通部を示す分解断面図である。
【図６】従来技術に係る高圧用電気配線貫通部を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る高圧用電気配線貫通部１０は、原子炉格納容器１１の内外を電気的に接続するためのものであり、断面積が５００ｍｍ2以上の導体を有する複数本のケーブル１２と、複数本のケーブル１２のそれぞれが挿通されると共に端部にフランジ部１３が形成されたステンレス鋼からなる複数のハウジング１４と、複数のハウジング１４のそれぞれが挿通される複数の挿通孔１５を有すると共に原子炉格納容器１１を貫通するスリーブ（ＰＣＶスリーブ）１６の端部に取り付けられるヘッダープレート１７と、複数のハウジング１４のフランジ部１３のそれぞれをヘッダープレート１７に当接させるように固定する固定部材１８と、を備える。
【００２１】
原子炉格納容器１１の遮蔽壁１９には、原子炉格納容器１１の内外に沿って遮蔽壁１９を貫通する貫通孔２０が形成され、この貫通孔２０には管台としてのスリーブ１６が遮蔽壁１９の壁面に沿って設けられる。
【００２２】
ケーブル１２は、例えば、断面積が５００ｍｍ2以上の銅撚線からなる導体の外周に絶縁被覆層が形成された高圧用途のケーブルである。このケーブル１２の導体には、例えば、５０００Ｖ以上の電圧が印加されることになるため、絶縁被覆層は電気絶縁性に優れるエチレンプロピレンゴム等により形成されることが好ましい。
【００２３】
前述した通り、ケーブル１２の導体には高電圧が印加されるため、ケーブル１２が何等かの拍子に電磁誘導によって暴れる可能性がある。これを防止するための保護層として設けられたのがハウジング１４である。そのため、ハウジング１４は、高圧用電気配線貫通部１０に特有の構成である。
【００２４】
ハウジング１４は、スリーブ１６の内部に貫通孔２０の貫通する方向に沿って配置されると共に、ケーブル１２の本数（図では７本）に対応した数（図では７つ）だけ設けられ、１つのハウジング１４には１本のケーブル１２のみが挿通される。これにより、複数本のケーブル１２のそれぞれが相互に独立して保護される。
【００２５】
ハウジング１４は、後述するガイドパイプ２１によってスリーブ１６の内部の所定の位置に位置決めされて支持される。
【００２６】
ハウジング１４をステンレス鋼で形成するのは、ステンレス鋼が耐食性に優れ、原子炉構造材料として広く用いられているためである。
【００２７】
ハウジング１４の端部には、ケーブル１２の中心とハウジング１４の中心とが一致するように、ケーブル１２を位置決めして支持するサポート２２が設けられる。
【００２８】
ハウジング１４の内部には、気密シール部２３が設けられ、原子炉格納容器１１の内外で雰囲気等の移動ができないようにされる。気密シール部２３は、原子炉格納容器１１の内側と外側の２箇所に設けられる。
【００２９】
図３に示すように、気密シール部２３は、ケーブル１２の導体２４が縁切りされた縁切部２５と、縁切部２５を電気的に接続するための接続端子２６と、これらの周囲を覆うモールド部２７と、モールド部２７に埋め込まれると共にハウジング１４に溶接部２８により溶接された埋込金具２９と、を備える。
【００３０】
この気密シール部２３は、ケーブル１２の導体２４を構成する銅撚線の隙間を通じて、原子炉格納容器１１の内外で雰囲気が移動することを防止するためのものである。
【００３１】
接続端子２６は、円筒状に形成された銅等からなり、その内部は仕切壁３０によって２つの空間に仕切られる。この接続端子２６が縁切部２５及び埋込金具２９と共に一括してエチレンプロピレンゴム等からなるモールド部２７で覆われ、且つ、埋込金具２９がハウジング１４に溶接されることで、気密シール部２３の前後で原子炉格納容器１１の内外の雰囲気が移動することはできなくなる。
【００３２】
モールド部２７は、ハウジング１４の内部を埋めるように、縁切部２５の周囲から原子炉格納容器１１の外方のハウジング１４の端部付近までに亘って設けられる。
【００３３】
埋込金具２９は、ケーブル１２の外径と略等しい内径を有する小径部２９ａと、ハウジング１４の内径と略等しい外径を有する大径部２９ｂと、を有する。小径部２９ａはケーブル１２の外周に取り付けられ、大径部２９ｂはハウジング１４の内周に取り付けられる。この埋込金具２９は、小径部２９ａと大径部２９ｂの一部が原子炉格納容器１１の外方に位置するモールド部２７に埋め込まれるように設けられる。
【００３４】
また、ハウジング１４の内部であって、２箇所の気密シール部２３の間には、リークモニタ空間３１が設けられる。このリークモニタ空間３１の圧力変化を検出して漏洩の有無を調査することで、気密シール部２３の健全性を監視することができる。
【００３５】
図４に示すように、フランジ部１３とヘッダープレート１７との間には、その間を気密シールするための気密シール機構３２が設けられる。気密シール機構３２は、長期間の使用に耐え得るように、圧縮永久歪の少ないエチレンプロピレンゴムからなるＯリングで構成されることが好ましいが、金属からなるＯリングを用いることも可能である。
【００３６】
フランジ部１３は、異なる外径を有する円板が重ね合わされたような形状を有しており、ハウジング１４の端部から少しだけ中央側の位置にハウジング１４の表面から突出して設けられる。フランジ部１３の外周面とヘッダープレート１７に形成された挿通孔１５の内周面は、互いに嵌合するように段差状に形成され、その段差状の部分を利用して気密シール機構３２が２重に設けられる。これにより、ハウジング１４とヘッダープレート１７との間が２重シール構造とされ、その間の気密シール性の万全が図られる。
【００３７】
ヘッダープレート１７は、ケーブル１２の本数に対応した数の挿通孔１５を有し、この挿通孔１５によって原子炉格納容器１１の外側に位置するハウジング１４の端部がスリーブ１６の所定の位置に位置決めされて保持される。本実施の形態では、ヘッダープレート１７の中央に挿通孔１５が１つ形成され、その周囲に６つの挿通孔１５が六角形の各頂点を構成するように形成されている。
【００３８】
一方、原子炉格納容器１１の内側に位置するハウジング１４の端部には、シェル３３が溶接により取り付けられる（図１参照）。このシェル３３によってハウジング１４等がスリーブ１６の所定の位置に位置決めされる。
【００３９】
シェル３３は、ヘッダープレート１７と同様にハウジング１４の端部を支持すると共に、スリーブ１６の原子炉格納容器１１の内側の開口を封止するように取り付けられる。
【００４０】
また、ヘッダープレート１７には、円筒状のアダプタ３４が溶接部３５により溶接されて取り付けられる（図３参照）。このアダプタ３４が溶接部３６によりスリーブ１６に溶接され、ヘッダープレート１７がアダプタ３４を介してスリーブ１６に取り付けられる。
【００４１】
スリーブ１６の内部には、複数のハウジング１４のそれぞれが複数の挿通孔１５のそれぞれに挿通されたときに、複数のハウジング１４の挿通をガイドする円筒状の複数のガイドパイプ２１を更に備える。これにより、導体２４の断面積が５００ｍｍ2以上であり質量の大きい高圧用途のケーブル１２が挿通されたハウジング１４を人力にて容易にスリーブ１６の内部の所定の位置に挿通させることができる。
【００４２】
複数のガイドパイプ２１は、スリーブ１６の内部に貫通孔２０の貫通する方向に沿って配置されると共に、スリーブ１６の内部に設けられた複数の支持体３７によって、その中心がヘッダープレート１７の挿通孔１５と一致するように支持される。
【００４３】
支持体３７は、スリーブ１６の内径と略等しい外径を有する円板からなり、この円板に形成された孔にガイドパイプ２１を挿通することにより、ガイドパイプ２１をスリーブ１６の内部の所定の位置に位置決めして支持することができる。
【００４４】
従来技術に係る高圧用電気配線貫通部１００では、ハウジング１０７が支持体１１０によって直接的に支持されており、ヘッダープレート１０６から所望のハウジング１０７のみを引き抜くことはできなかった。
【００４５】
これに対し、本実施の形態に係る高圧用電気配線貫通部１０では、ハウジング１４がガイドパイプ２１を介して間接的に支持体３７によって支持されるため、ガイドパイプ２１の内部でハウジング１４がその長手方向に移動可能になる。
【００４６】
そのため、高圧用電気配線貫通部１０では、固定部材１８を調整してハウジング１４とヘッダープレート１７を脱離させることで、ヘッダープレート１７から所望のハウジング１４のみを引き抜くことが可能である。
【００４７】
図５に示すように、固定部材１８は、フランジ部１３をヘッダープレート１７に当接させるように押し付けるクランプ３８ａ、３８ｂと、ヘッダープレート１７に形成された螺合孔（図示せず）に螺合される軸部３９と軸部３９と一体に形成されクランプ３８ａ、３８ｂを押圧する頭部４０とを有する締結部材４１と、を備える。
【００４８】
クランプ３８ａ、３８ｂの断面形状は、クランプ３８ａ、３８ｂとフランジ部１３との接触面積が可能な限り大きくなるようにすることが好ましい。これにより、フランジ部１３をヘッダープレート１７に当接させるように強く押し付けて、フランジ部１３をヘッダープレート１７に強固に固定することができる。このように、フランジ部１３を固定部材１８を介してヘッダープレート１７に固定することで、ハウジング１４がヘッダープレート１７に固定され、固定部材１８を外すことで、ハウジング１４がヘッダープレート１７から外れることになる。そして、いずれかのケーブル１２に何等かの不具合が生じた場合に、不具合が生じたケーブル１２が挿通されているハウジング１４のみを取り外すことで、交換（リプレイス）が行える。
【００４９】
本実施の形態では、高圧用電気配線貫通部１０の正面から見て中央側に位置するクランプ３８ａの断面形状を円形とし、外周側に位置するクランプ３８ｂの断面形状を菱形とした。
【００５０】
これは、中央側についてはクランプ３８ａを配置するためのスペースが狭く、クランプ３８ａの断面形状を大きくすることができないためである。また、クランプ３８ａは、３つのフランジ部１３を押圧することになるため、１つ１つのフランジ部１３との接触面積が小さくても安定して押圧ができるのに対し、クランプ３８ｂは、２つのフランジ部１３しか押圧することができないため、１つ１つのフランジ部１３との接触面積が小さいと安定して押圧ができないためである（図２参照）。
【００５１】
なお、本実施の形態では、クランプ３８ｂによる押圧の安定性を向上させるため、クランプ３８ｂとヘッダープレート１７との間にヘッダープレート１７からの高さがフランジ部１３と同じ高さの円環状のリング４２を複数のハウジング１４が内包されるように設けた。そして、クランプ３８ｂが２つのフランジ部１３とリング４２とに共に当接して押圧することにより、クランプ３８ａと同じように３点で安定して押圧ができるようになる。
【００５２】
締結部材４１は、座面陥没や緩みを防止すべく、座金（例えば、皿バネ座金）４３を介してクランプ３８ａ、３８ｂを押圧するようにされる。この締結部材４１を締めたり緩めたりすることで、ハウジング１４を１本ずつヘッダープレート１７から脱離させることができ、結果として、不具合が生じたケーブル１２のみを容易に交換することができる。
【００５３】
次に、高圧用電気配線貫通部１０の設置方法の一例を説明する。
【００５４】
ケーブル１２は予めハウジング１４に溶接されている。溶接は認定作業員によって行われると共に作業管理がされる。
【００５５】
このハウジング１４を準備したヘッダープレート１７の挿通孔１５に挿通させ、ハウジング１４とヘッダープレート１７とをクランプ３８ａ、３８ｂ、座金４３、及び締結部材４１を用いて規定のトルクを掛けて固定する。このとき、フランジ部１３とヘッダープレート１７との間に、その間を気密シールするための気密シール機構３２を設けることで気密シール性を確保する。
【００５６】
締結部材４１のトルクは、気密シール性を保持する観点から、試験実績より８００ｋｇ−ｃｍ以上であることが望ましい。
【００５７】
そして、規定の試験を実施し、これらを原子力発電所に搬入し、現地において規定の場所にセットした後、ヘッダープレート１７とスリーブ１６とをアダプタ３４を介して溶接により取り付ける。
【００５８】
その後、現地において規定の試験を実施したとき、又は所定の期間が経過したときに必要な特性を満たしていない場合、不具合の生じたケーブル１２が挿通されたハウジング１４のみを引き抜いて交換する。
【００５９】
従来技術に係る高圧用電気配線貫通部１００では、現地において溶接した溶接部（現地溶接部）をカッター等で切断して、ケーブル１２を全数取り外す必要があったが、本実施の形態に係る高圧用電気配線貫通部１０では、現地溶接部の切断を必要とすることなく、交換が必要なケーブル１２が挿通されたハウジング１４のみを締結部材４１を緩めることにより取り外すことができる。これにより、従来は煩雑な作業が必要であったケーブル１２の交換作業において、現地工事での施工性、及びスピードを格段に向上させることが可能となる。更に、切断作業を行わないため、不具合が生じていない他のケーブル１０８にも不具合が生じてしまうことを避けるべく、全てのケーブル１０８を交換する必要は生じない。
【００６０】
また、高圧用電気配線貫通部１０では、ケーブル１２を交換する際に、再溶接のための広大なスペースが必要ないため、既設機器の撤去等を行わないで済むことから、大幅な作業時間の短縮が図れる。
【００６１】
更に、高圧用電気配線貫通部１０では、再溶接のための認定作業者による作業、その作業管理、及び作業認定が必要なく、工数や管理負担の軽減が図れ、且つ、国への申請が必要ないため、非常に簡素な作業で、且つ、低コストでケーブル１２を交換することができる。
【００６２】
以上要するに、本発明によれば、不具合が生じたケーブルのみを容易に交換することができる高圧用電気配線貫通部を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  高圧用電気配線貫通部
１１  原子炉格納容器
１２  ケーブル
１３  フランジ部
１４  ハウジング
１５  挿通孔
１６  スリーブ
１７  ヘッダープレート
１８  固定部材
１９  遮蔽壁
２０  貫通孔
２１  ガイドパイプ
２２  サポート
２３  気密シール部
２４  導体
２５  縁切部
２６  接続端子
２７  モールド部
２８  溶接部
２９  埋込金具
３０  仕切壁
３１  リークモニタ空間
３２  気密シール機構
３３  シェル
３４  アダプタ
３５  溶接部（ヘッダープレートとアダプタとの間）
３６  溶接部（アダプタとスリーブとの間）
３７  支持体
３８ａ  クランプ（断面円形）
３８ｂ  クランプ（断面菱形）
３９  軸部
４０  頭部
４１  締結部材
４２  リング
４３  座金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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