(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通抜けハウジング（５６）が通抜ける通抜け部（５８）を有する沸騰水型原子炉（１０）用の下部ヘッド（５２）において、
前記通抜けハウジング（５６）に溶接される前記短管部分（６２）の端（７２）を有し、前記下部ヘッドの内側表面から出ないように、前記下部ヘッドの内側表面を削って形成された短管部分（６２）、
を有している沸騰水型原子炉（１０）用の下部ヘッド（５２）。
【請求項２】
前記短管部分（６２）の端（７２）に溝（７０）が設けられている請求項１記載の沸騰水型原子炉（１０）の下部ヘッド（５２）。
【請求項３】
前記短管部分（６２）の端（７２）の上に溶接バター（７４）が設けられている請求項１又は請求項２記載の沸騰水型原子炉（１０）の下部ヘッド（５２）。
【請求項４】
前記短管部分の端（７２）に溶接肉盛り部（７６）が設けられている請求項１，請求項２又は請求項３記載の沸騰水型原子炉（１０）の下部ヘッド（５２）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は全般的に沸騰水型原子炉に関し、更に具体的に言えば、このような原子炉の原子炉圧力容器の下部ヘッド・ドームに、制御棒駆動ハウジングのような細長い中空部材を密封することに関する。
【０００２】
【発明の背景】
沸騰水型原子炉は、典型的には原子炉圧力容器（ＲＰＶ）内に炉心を含んでいる。公知のＲＰＶは略円筒形の殻体を有する。この殻体は、例えば、直径が約６メータ（２０フィート）で、厚さが約１７８ミリメータ（７インチ）であって良い。円筒形殻体の上端が着脱自在の上部ヘッドによって閉じられている。ＲＰＶ内に配置される燃料バンドルのような部品の接近ができるように、上部ヘッドは取外し自在である。ＲＰＶの円筒形殻体の下端が、殻体に溶接されたドーム型の下部ヘッド集成体によって閉じられている。
【０００３】
制御棒駆動集成体のような部品がＲＰＶ内を伸びることが出来るように、場合によって「通抜け部」と呼ばれる複数個の開口が、下部ヘッド・ドームに形成されている。典型的には、通抜けの中孔を持つ略円筒形の短管が下部ヘッド・ドームに溶接され、この管の中孔が下部ヘッド・ドームにある開口と整合する。典型的には、円筒形短管はステンレス鋼又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅの様な耐食性材料で作られる。
【０００４】
制御棒駆動集成体の場合、例えば制御棒駆動ハウジング（例えば管）が下部ヘッド・ドームの開口及び短管の中孔に挿入されて、ハウジングはＲＰＶの中まで伸びる。制御棒駆動（ＣＲＤ）ハウジングが短管に溶接されて、ハウジングを所望の位置に保持する。この為、短管は、典型的には低合金鋼（ＬＡＳ）で作られる下部ヘッド・ドームと、典型的にはステンレス鋼で作られるＣＲＤハウジングとの間の移行部材として作用する。
【０００５】
応力腐蝕割れ（ＳＣＣ）は、下部ヘッド・ドームを短管に接続すると共に短管をＣＲＤハウジングに接続する短管の溶着部の近くで起こる公知の現象である。特に、短管溶着部は、熱膨張の違い、原子炉の冷却水を収容するのに必要な動作圧力、及び溶接、冷間加工並びにその他の均質でない金属処理による残留応力のようなその他の原因に伴う種々の応力を受ける。こういう応力は、時として、短管溶着部の近くにひび割れを生じさせることがあり、溶接材料にひび割れを生じさせることさえある。
【０００６】
ＳＣＣを避けるには、溶着部をなくすことが望ましい。更に、必要な溶着部は、検査ができるようにすべきである。ＬＡＳヘッド取付け部に対するステンレス鋼の通抜け部として、短管とヘッドとの間の溶着部をなくし、設計上の全ての応力条件を満たし、そして製造を簡単にするようなステンレス鋼の通抜け部を提供することが望ましい。
【０００７】
【発明の要約】
上記並びにその他の目的は、原子炉圧力容器製造方法を簡単にし、通抜け部とヘッドの間に下部ヘッドの内側表面から出ないように下部ヘッドの内側表面を削って形成された短管部分を提供し、取付け用の溶着部の将来の遠隔操作による検査を容易にする様な一体の短管によって達成する事ができる。一実施例では、下部ヘッド・ドームに短管が加工される。具体的にいうと、短管部分を持つ中孔により、下部ヘッド・ドームに通抜け部が形成される。短管部分は円筒形であり、短管部分の長さは、通抜け部のハウジングと下部ヘッド・ドームの隣接部分との間に移行部を設けるように選ばれる。通抜け部のハウジングがドーム内の通抜け部を通抜ける。溶着部が短管部分を通抜け部のハウジングに取付ける。
【０００８】
上に述べた一体の短管は、制御及び計装ハウジングと圧力容器の下部ヘッドとの間の接合部に圧力境界取付け部を構成する。この短管は通抜けハウジング（これは典型的にはオーステナイト・ステンレス鋼である）とＬＡＳ下部ヘッドとの間の構造的な移行部になる。この構造的な移行部は、スチフネスの移行部となり、温度勾配を平滑し、下部ヘッドの一体の部分であるという利点を有する。
【０００９】
更に、この一体の短管は各々の通抜け部に対して１つの溶着部しか必要とせず、溶着部は軸対称である。軸対称の溶着部は、軸対称でない溶着部よりも作りやすい。各々の通抜け部に対して１つの溶着部しか必要としないことにより、短管とヘッドの間の溶着部をなくすことによって、使用中に検査しなければならない溶着部の数が減少する。この溶着部は検査のために容易に接近し得る。
【００１０】
更に、短管部分を形成するのに必要な全ての加工は、普通の中ぐり及びトリーパンニング（ｔｒｅｅ−ｐａｎｎｉｎｇ）作業によって行う事が出来る。複雑な多軸加工がなくなり、その結果、公知の短管に比べて、製造費節約を図ることができる。短管にＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ材料を使っていないため、原子炉の信頼性が改善されると考えられ、材料に関係した将来の問題の惧れが小さくなる。
【００１１】
【詳しい説明】
図１は、公知の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０の略図である。ＲＰＶ１０は上部ヘッド１２、略円筒形の４つの殻体部分１４、１６、１８および２０、並びに下部ヘッド集成体２２を含む。上部ヘッド１２はヘッド・フランジ２４を含む。第１の殻体部分１４は容器フランジ２５を有する。上部ヘッド１２は、ヘッド・フランジ２４を通抜けるボルト２６により、第１の殻体部分１４にボルト留めされる。上部ヘッド１２はまた、ヘッド噴射及び通気ノズル２８を含むと共に、第１の殻体部分１４から上部ヘッド１２を持ち上げるときに使われる吊上げフランジ３０をも含む。
【００１２】
第１の殻体部分１４は主蒸気ノズル３２を持ち、蒸気がこのノズルを介してＲＰＶ１０の外へ流出する。第１の殻体部分１４にはまた安定ブラケット３４も形成されている。第２の殻体部分１６には多数のノズル３６、３８および４０が形成されている。第４の殻体部分２０には支持裾部４２が溶接されている。支持裾部４２は、ＲＰＶ１０を原子炉建物（図に示してない）の中に支持するために利用される。
【００１３】
下部ヘッド集成体２２は下部ヘッド・ドーム４４を含み、このドームには複数個の短管４６が溶接されている。短管４６は略円筒形であって、各々の短管４６の中を中孔（図１には示してない）が通抜けている。各々の短管４６の中孔が下部ヘッド・ドーム４４にある開口（図１には示してない）と整合している。制御棒駆動部、炉心内計器、圧力計器ノズル及び排水ノズルのような部品が、この下部ヘッド・ドームの開口及び短管の中孔を通抜けて、ＲＰＶ１０に入込む。
【００１４】
図１は、主に典型的な下部ヘッド集成体２２を例示するために示した。ある原子炉は、ＲＰＶ下部ヘッド内に２７６個の圧力境界通抜け部、即ち２０５個の制御棒通抜け部、６２個の炉心内計器通抜け部及び８個の圧力計器ノズル及び１個の排水ノズルを持っていることを承知されたい。圧力境界部品にある溶着部の数を減らすことにより、ＳＣＣを起こしやすい溶着部の数が減ること及び製造が更に簡単になることを含めて、色々な利点を達成することができる。
【００１５】
図２は、本発明の１実施例による一体の短管５４を持つ下部ヘッド・ドーム５２の一部分５０の断面図である。通抜け管又ハウジング５６が、ドーム５２内の開口又は通抜け部５８を通抜けることが示されている。通抜け部５８は、短管部分６２を持つ中孔６０によって構成される。短管部分６２は円筒形であって、短管部分６２の長さＬは、通抜けハウジング５６と下部ヘッド・ドーム５２の隣接部分６４の間に移行部を作るように選ばれている。溶着部６６が短管部分６２を通抜けハウジング５６に取付ける。
【００１６】
通抜けハウジング５６は、例えば、オーステナイト・ステンレス鋼で作ることができ、下部ヘッド・ドーム５２は低合金鋼で作られる。勿論、オーステナイト・ステンレス鋼及び低合金鋼以外の材料をこれらの部品に使うことができる。
図３は、図２に示した一体の短管５４の断面図であるが、通抜けハウジング５６がその中を通抜けていない。円６８で囲った区域がこの代わりの溶着準備部に関連して図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに更に詳しく示されている。前に述べたように、加工された短管５４の長さＬは、通抜けハウジング５６と下部ヘッド・ドーム５２の他の部分との間に適切な移行部が得られるように選ばれている。例えば、特定の１形式の原子炉（これは一般的にゼネラル・エレクトリック・カンパニイの改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）と呼ばれているもの）では、制御棒駆動部用の通抜け部には、３０ｍｍの最小の長さＬが必要であると考えられている。
【００１７】
更に、短管部分６２の形状は、異なる寸法の通抜け部及び原子炉に対して調節する事ができる。例えば、短管部分６２の寸法は、異なる設計圧力、他の設計荷重及び熱的過度状態に対して調節することができる。図３に示す短管部分６２はＡＢＷＲの通抜け部用の形である。
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、図３の円６８の中に示した一体の短管６４の部分の夫々の実施例の詳細図である。図４Ａでは、短管部分６２の端７２に溝７０を加工して、端７２を通抜けハウジング５６に溶接しやすくしている。図４Ｂに示す場合、端７２に溶接バター（ｂｕｔｔｅｒ）７４を設けて、この溶接を更に容易にすることができる。図４Ｃに示す様に溶接肉盛り部７６を短管部分の端７２の上に形成することができる。典型的な沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の用途では、図４Ａに示した溶接準備部の形は、下部ヘッド・ドームの低合金鋼の特性のために、実行できないことがある。然し、図４Ｂ及び４Ｃに示す溶接準備部の形式は、ＢＷＲの用途でも実行できると考えられる。
【００１８】
短管部分６２は、深座ぐり、トリー・パンニング及び中ぐりを含む公知の加工技術を用いて、下部ヘッド・ドーム５２に形成される。その後、端７２に対して、通抜け部と短管の間の溶着部６６に対する溶接準備部を作る。通抜けハウジング５６が端７２に溶接される。全ての加工及び溶接は軸対称であり、溶着部６６はハウジング５６の内径からＵＴによって検査可能でる。
【００１９】
加工された短管は、通抜け部と短管との間の溶着部の異なる形式に対して適応し得る。鋼製材料に応じて、通抜けハウジング５６と短管部分６２との間に移行材料が必要になることがある。移行材料は溶接を容易にし、溶着部の熱影響部を圧力容器材料の外に保つ。
勿論、一体の短管５４は数多くの圧力容器の形式及び用途に使うことができる。普通の用途としては、これに限らないが、円筒形を持つ通抜けハウジング、ノズルとして扱われるような孤立した通抜け部ではなく、密なパターンに配置された通抜け部、平行な通抜けハウジング、圧力容器の円筒形殻体部分又は球形半径のヘッド内にある通抜け部に関連して使われることが含まれる。この他の用途としては、圧力境界部材の中に全部収まっている圧力境界内の開口の補強がある。例えば、通抜け部が球形を持つ圧力容器ヘッドにある場合、開口に対する補強部が全部ヘッド内に収まる。更に、通抜け部は全部同じ寸法である必要がない。
【００２０】
上に述べた一体の短管は、制御及び計装ハウジングと圧力容器の下部ヘッドの間の接合部にある圧力境界取付け部となる。この短管は、通抜けハウジング（これは典型的にはオーステナイト・ステンレス鋼である）及びＬＡＳ下部ヘッドの間の構造的な移行部にもなる。この構造的な移行部は、スチフネスの移行部を作り、温度勾配を平滑し、下部ヘッドの一体の部分であるという利点を有する。
【００２１】
更に、この一体の短管は、各々の通抜け部に対して１つの溶着部しか必要とせず、溶着部は軸対称である。軸対称の溶着部は軸対称でない溶着部より作りやすい。各々の通抜け部に対して１つの溶着部しか必要としないことにより、短管からヘッドへの溶着部をなくしたことによって、使用中に検査しなければならない溶着部の数が減る。この溶着部は検査のために容易に接近し得る。
【００２２】
更に、短管部分を形成する為に必要な全ての加工は、普通の中ぐり及びトリーパンニング作業によって行うことができる。複雑な多軸加工がなくなり、その結果、公知の短管に比べて、製造費が節約される可能性がある。原子炉の信頼性が改善されると考えられ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ材料が短管に使われていないために、材料に関係する将来の問題の惧れが小さくなる。
【００２３】
本発明の種々の実施例についてこれまで説明したところから、本発明の目的が達成されたことは明らかである。本発明を詳しく説明して図面に示したが、これは例示のためであって、例に過ぎず、本発明を制限するものと解してはならないことを明確に承知されたい。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の原子炉圧力容器の略図。
【図２】本発明の１実施例による一体の短管を持つ下部ヘッド・ドームの一部分の断面図。
【図３】図１に示す一体の短管の断面図であるが、通抜け管が通抜けていない。
【図４】図２に示した一体の短管の一部分の夫々の詳細図。
【図１】
0003563608.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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