(57)【要約】【課題】原子力発電所の過酷事故環境下においても、電気ペネトレーションの気密機能と電気絶縁機能を維持することを目的とする。【解決手段】金属製スリーブに気密溶接される金属製リングと、金属製スリーブよりも小径で、金属製リングに気密溶接される中空状の金属製胴体と、第１雌ネジが形成されていて金属製胴体の片側に気密溶接されている金属製の第１端板と、第１雌ネジに第１メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第１ナットと係合する金属製の第１継手ボディと、第２雌ネジが形成されていて金属製胴体の別側に気密溶接されている金属製の第２端板と、第２雌ネジに第２メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第２ナットと係合する金属製の第２継手ボディと、第１継手ボディと第２継手ボディとを貫通する無機絶縁ケーブルと、を備えている電気ペネトレーション。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製スリーブに気密溶接される金属製リングと、
前記金属製スリーブよりも小径で、前記金属製リングに気密溶接される中空状の金属製胴体と、
第１雌ネジが形成されていて前記金属製胴体の片側に気密溶接されている金属製の第１端板と、
前記第１雌ネジに第１メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第１ナットと係合する金属製の第１継手ボディと、
第２雌ネジが形成されていて前記金属製胴体の別側に気密溶接されている金属製の第２端板と、
前記第２雌ネジに第２メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第２ナットと係合する金属製の第２継手ボディと、
前記第１継手ボディと前記第２継手ボディとを貫通する無機絶縁ケーブルと、を備え、
前記無機絶縁ケーブルは、前記第１ナットを使って前記第１端板にかしめ止めされ、しかも、前記第２ナットを使って前記第２端板にかしめ止めされている電気ペネトレーション。
【請求項２】
前記無機絶縁ケーブルは、前記金属製胴体の内部に屈曲部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気ペネトレーション。
【請求項３】
前記無機絶縁ケーブルは、酸化マグネシウムを含んでなることを特徴とする請求項２に記載の電気ペネトレーション。
【請求項４】
前記金属製胴体に圧力計が取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の電気ペネトレーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気ペネトレーションに関し、特に、原子炉格納容器に取り付けられる電気ペネトレーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉格納容器（ＣＶ：Container Vessel）には気密性と電気絶縁性を維持するために電気ペネトレーションが取り付けられている（例えば特許文献１〜５）。原子力発電所では、電気ペネトレーションを通じて、原子炉格納容器の内部に設置された水位計、温度計、圧力計、動力装置等からの計測信号を外部に伝送する。外部からの電力も、電気ペネトレーションを通じて、原子炉格納容器の内部に設置された動力装置等に供給する。電気ペネトレーションの内部は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の有機材でポッティングされている。絶縁電線にはエチレンプロピレンゴム、シリコンゴム等で被覆された有機絶縁電線を使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５０−１００４８９号公報
【特許文献２】特開昭６０−２００７１９号公報
【特許文献３】特開昭６０−２００７２０号公報
【特許文献４】特開昭６０−２０４２１０号公報
【特許文献５】特開昭６１−２７３１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原子炉格納容器は、器内に設置された電気計測品からの計測信号を電気ペネトレーションを介して取り出すことで内部状態を監視する。電気ペネトレーションには原子力発電所の過酷事故に対応した高温条件（〜３００℃）および高圧条件においても気密性と電気絶縁性を維持することが要求される。ゴム等で被覆された有機絶縁電線を用い、エポキシ樹脂等の有機材でポッティングした電気ペネトレーションでは高温環境下および高圧条件下において気密性の維持と電気絶縁機能の維持を保持することは困難である。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、原子力発電所の過酷事故環境下においても、電気ペネトレーションの気密機能と電気絶縁機能を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に関わる電気ペネトレーションは、金属製スリーブに気密溶接される金属製リングと、金属製スリーブよりも小径で、金属製リングに気密溶接される中空状の金属製胴体と、第１雌ネジが形成されていて金属製胴体の片側に気密溶接されている金属製の第１端板と、第１雌ネジに第１メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第１ナットと係合する金属製の第１継手ボディと、第２雌ネジが形成されていて金属製胴体の別側に気密溶接されている金属製の第２端板と、第２雌ネジに第２メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第２ナットと係合する金属製の第２継手ボディと、第１継手ボディと第２継手ボディとを貫通する無機絶縁ケーブルと、を備えている。無機絶縁ケーブルは、第１ナットを使って第１端板にかしめ止めされ、しかも、第２ナットを使って第２端板にかしめ止めされているものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電気ペネトレーションの構成材料に金属材と無機絶縁ケーブルを使用し、溶接構造と金属シールで構成したので、高温高圧環境下においても気密機能と電気絶縁機能を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願に関わる原子炉の全体を示す断面図である。
【図２】本願に関わる電気ペネトレーションの全体構成を示す断面図である。
【図３】本願に関わる配管用継手の詳細構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明にかかる電気ペネトレーションの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１０】
図１は原子炉１００の全体構成を表す概観図である。原子炉格納容器（ＣＶ：Container Vessel）１１の内部には、蒸気発生器１２、加圧器１３、原子炉容器１４、一次冷却材ポンプ１５などが格納されている。原子炉格納容器１１の内部は事故時には高温（〜３００℃）かつ高圧の環境下にさらされる。加圧器１３の圧力は計測器２０ａを使って計測される。原子炉容器１４の温度は計測器２０ｂを使って計測される。一次冷却材の流量は計測器２０ｃを使って計測される。原子炉格納容器１１には貫通穴１１ａが複数個所に穿設されている。貫通穴１１ａには、炭素鋼からなる筒状の管であるスリーブ１１ｂが気密溶接されている。
【００１１】
計測器２０ａ〜２０ｃの出力は電気ペネトレーション１０を介して、原子炉格納容器１１の外部に設置されている一次系監視計測装置１６に繋がれている。電気ペネトレーション１０は、高温環境下や高圧環境下においても、気密機能と電気絶縁機能を維持する。原子炉格納容器１１の内部には、計測器２０ａ〜２０ｃ以外にも、水位計、温度計、圧力計、動力装置等が多く設置されている。これらの計測装置からの計測信号も、電気ペネトレーション１０を介して一次系監視計測装置１６に伝送される。また、外部からの制御信号や動力電力も、電気ペネトレーション１０を通じて、原子炉格納容器の内部に設置された動力装置等に送電される。
【００１２】
図２は電気ペネトレーションの構造を示している。本願に係る電気ペネトレーション１０は、過酷事故を想定した環境下においても安定した機能を発揮する。リング４は炭素鋼からなる。胴体２と端板（３ａ，３ｂ）は３０４系のステンレス鋼からなる。スリーブ１１ｂとリング４は気密溶接されている。胴体２はスリーブ１１ｂよりも小径である。リング４と胴体２は気密溶接されている。複数の貫通孔を有する端板３ａと端板３ｂは中空状の胴体２にそれぞれ気密溶接されている。胴体２の両端に取り付けられた端板（３ａ，３ｂ）の貫通孔には無機絶縁（Mineral Insulation：ＭＩ）ケーブル１ｂが貫通している。無機絶縁ケーブルは保護管（金属製シース）と各導体を耐熱性の高い酸化マグネシウムなどの無機絶縁物で絶縁したものである。無機絶縁ケーブルは過酷事故を想定した環境下においても機能が損なわれることがない。
【００１３】
無機絶縁ケーブル１ａは原子炉格納容器１１の内部に配設されている。無機絶縁ケーブル１ｃは原子炉格納容器１１の外部に配設されている。無機絶縁ケーブル１ａと無機絶縁ケーブル１ｂは金属製のコネクタ６ａで気密に接続されている。無機絶縁ケーブル１ｂと無機絶縁ケーブル１ｃは金属製のコネクタ６ｂで気密に接続されている。コネクタ６ａとコネクタ６ｂは、それぞれ雄コネクタと雌コネクタから構成されている。配管用継手５ａは端板３ａに気密固定されている。同様に配管用継手５ｂは端板３ｂに気密固定されている。配管用継手（５ａ，５ｂ）を使って無機絶縁ケーブル１ｂは端板（３ａ，３ｂ）にかしめ止めされている。
【００１４】
コネクタ（６ａ，６ｂ）は径が大きいため、互いに干渉しないように、相互に位置をずらして配設する。胴体２は中空状で、複数の無機絶縁ケーブル１ｂが配設される。胴体２には窒素供給配管８ａと圧力計８ｂが配設されている。胴体２の内部の無機絶縁ケーブル１ｂには屈曲部１ｘを設けることで胴体２と無機絶縁ケーブルの熱膨張差を吸収する。胴体２の内部には窒素ガスが封入されている。窒素ガスの圧力監視することで各溶接部と配管用継手による無機絶縁ケーブルのシール部の健全性を確認する。無機絶縁ケーブルを用いることで、高温（〜３００℃）環境下および高圧環境下でも電気ペネトレーションは電気絶縁機能を維持することができる。
【００１５】
図３は端板（３ａ，３ｂ）と配管用継手（５ａ，５ｂ）の関係を表している。端板３の貫通穴には雌平行ネジ３ｘが形成されている。端板３と無機絶縁ケーブル１ｂはスウェージロック（登録商標）などの配管用継手５を用いて気密にシールされている。配管用継手５はナット５ｗ、バックフェルール５ｙ、フロントフェルール５ｘ、継手ボディ５ｍ、メタルパッキング５ｚから構成されている。メタルパッキング５ｚを継手ボディ５ｍに取り付け、継手ボディ５ｍを雌平行ネジ３ｘに締めこむことで、メタルパッキング５ｚが圧縮され、継手ボディ５ｍと端板３との気密性が確保される。緩み防止のため継手ボディ５ｍは端板３にスポット溶接しておくことが好ましい。無機絶縁ケーブル１ｂを継手ボディ５ｍに挿入し、バックフェルール５ｙとフロントフェルール５ｘを内蔵するナット５ｗで締め付けると、フロントフェルール５ｘが無機絶縁ケーブルの保護銅管に食い込むため、配管用継手５は無機絶縁ケーブルを気密にシールする。以上の様にして無機絶縁ケーブル１ｂを配管用継手５を用いて端板３にかしめ止めする。
【００１６】
本願に係る電気ペネトレーションでは、無機絶縁ケーブルを配管用継手を用いて気密にシールしている。継手ボディ５ｍおよびナット５ｗを締め付ける工具が配管用継手の間に挿入および締結できるだけのスペースを確保すればよいため、端板（３ａ，３ｂ）に多くの数の配管用継手５を取り付けることができる。これに対し、無機絶縁ケーブル１ｂと端板（３ａ，３ｂ）の係合部を全周溶接する場合、溶接作業スペースを確保する必要があるため、端板に取り付けることができる配管用継手５の数が限られる。また無機絶縁ケーブル１ｂを端板（３ａ，３ｂ）に直接溶接すると、無機絶縁ケーブルの保護管と端板の厚さが大きく異なるため、溶接時の両者への入熱量に大きな差が生じる。その結果、保護管には穴が開き、端板には溶け込み不良が発生する。
【００１７】
電気ペネトレーションの構成材料を金属材料と無機絶縁材のみで構成し、高温環境下や高圧環境下でも気密性および電気絶縁性を維持可能とした。電気ペネトレーションの胴体２の内部の無機絶縁ケーブルには屈曲部１ｘを設けることで、胴体２との熱膨張差を吸収可能になる。内部空間に窒素ガスを封入し、圧力計による監視により各溶接部と無機絶縁ケーブル１と配管用継手５の接続部の健全性を確認する。コネクタ６の配置をずらすことで干渉を防ぎ、無機絶縁ケーブルの収納芯数が増加する。端板３と無機絶縁ケーブル１の接続方法に配管用継手５を用いることで、収納芯数を増加させ、溶接不良を防止する。
【００１８】
以上のようにこの発明によれば、原子炉格納容器の貫通部に設置する電気ペネトレーションに溶接と配管用継手と無機絶縁ケーブルを用いた。金属材および無機絶縁材のみを用いたことで、原子力発電所の過酷事故環境下においても、電気ペネトレーションの気密性維持と電気絶縁機能維持が可能になる。
【００１９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  無機絶縁ケーブル、１ｘ  屈曲部、２  胴体、３  端板、３ｘ  雌平行ネジ、４  リング、５  配管用継手、５ｍ  継手ボディ、５ｘ  フロントフェルール、５ｙ  バックフェルール、５ｚ  メタルパッキング、５ｗ  ナット、６  コネクタ、８ａ  窒素供給配管、８ｂ  圧力計、１０  電気ペネトレーション、１１  原子炉格納容器、１１ａ  貫通穴、１１ｂ  スリーブ、１２  蒸気発生器、１３  加圧器、１４  原子炉容器、１５  一次冷却材ポンプ、２０ａ〜２０ｂ  計測器、１００  原子炉
【図１】
2015050859.tif 000003
【図２】
2015050859.tif 000004
【図３】
2015050859.tif 000005