(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された流動媒体を案内する複数の配管（以下、複数の加圧配管という。）の周辺に、測定用、検査用、操作用配管を含む複数のシステム構成要素が、複数の桁（１）によってそれぞれ支えられる工学施設であって、前記複数の桁の内、少なくとも１つの桁（１）が、前記加圧配管の１つが機械的破損事故を起こした際に、破損した配管の飛来による衝突の打撃により、当該加圧配管の周辺領域の前記システム構成要素に二次的破損を及ぼすことが予測される領域の桁（以下、選択領域の桁という。）として選択的に特定され、前記選択領域の桁は、複数のセグメントを結合した構造を有し、前記破損した配管の飛来による衝突の打撃により、前記複数のセグメントの内、打撃を受けたセグメントが叩き落される構成（以下、セグメント式構成という。）を備える工学施設。
【請求項２】
前記セグメント式構成を有する前記選択領域の桁は、前記破損した配管の飛来による衝突の打撃を受けない常時においては、少なくともシステム構成要素を支持することが可能な支持力でもって、各セグメントにより互いに結合されている、請求項１に記載の工学施設。
【請求項３】
前記選択領域の桁における隣接するセグメント（２ａ，２ｂ，２ｃ）がボルト結合（４）を介して互いに結合されている、請求項２に記載の工学施設。
【請求項４】
前記セグメントは、複数の溝孔（８）を有し、この溝孔は前記結合ボルトが貫通する孔であって、孔の一方に結合ボルトの進出可能な開口部を有することによって、前記打撃を受けたセグメントが叩き落される際に、前記結合ボルトが前記開口部を介して、前記叩き落されるセグメントと隣接するセグメントとの結合状態を解除可能とする、請求項３に記載の工学施設。
【請求項５】
前記工学施設は原子力施設である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工学施設。
【請求項６】
前記システム構成要素は、巡回用または操作用プラットホームを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の工学施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の桁によってそれぞれ支えられる多数のシステムコンポーネント（以下、システム構成要素ともいう。）と、加圧された流動媒体を案内する多数の配管（以下、複数の加圧配管または加圧管路という。）とを有する工学施設に関する。本発明は特に原子力施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
数多くの工学施設、特に原子力施設では、例えば加圧された流動媒体を案内するため加圧管路を利用することができる。その都度の工学施設の設計特徴に応じて、このような管路内で案内される流動媒体の設計圧力はきわめて高くに選択されることがあり、管路または個々の管路要素の機械的破損のとき、その都度の管路の直接的周辺がかなりの機械的負荷を受けることがある。そのような場合に故障事故シナリオを処理できるようにするために、加圧管路は特にいわゆる破損定点を備えておくことができ、機械的破損の場合、少なくとも故障事故の現場および直接的周辺が計画可能、従って制御可能となっている。
【０００３】
このような管路、特に目標破断個所を備えた管路で、特に完全な管破断を生じ得るような機械的破損の場合、管路内で案内される流動媒体の設計圧力が場合によって高いので、管破断後に離脱する管末端は著しい機械的変形に曝されていることがあり、いわゆる「叩きつける管末端」がかなりの諸力で周辺部材に作用することがある。そのことから特に、加圧管路の周辺領域に配置されるシステムコンポーネントが部分的にまたは完全に破壊されることがある。特に、いわゆる操作用または巡回用プラットホームの場合に設けられていることがあるが、加圧管路周辺のシステムコンポーネントが多数の桁を介して支えられている場合には特に、このように離脱した管末端が桁の１つまたは幾つかに及ぼす作用はこれらを介してさらに進行する変形によってその都度のシステムコンポーネントの破壊をもたらすこともあり、そのことがそれ自体、その周辺領域に配置される他のコンポーネント、例えば他の圧力管路または測定管路等を巻き添えにすることがある。従って、１つの加圧管路の機械的破損による故障事故のとき、その直接的周辺領域を越えて他のシステムコンポーネントに比較的大きな二次損害が生じる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の課題は、１つの加圧管路の機械的破断時にもシステムコンポーネントの毀損進行に対して特別に保護された上記種類の工学施設を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば、加圧された流動媒体を案内する複数の配管（以下、複数の加圧配管という。）の周辺に、測定用、検査用、操作用配管を含む複数のシステム構成要素が、複数の桁（１）によってそれぞれ支えられる工学施設であって、前記複数の桁の内、少なくとも１つの桁（１）が、前記加圧配管の１つが機械的破損事故を起こした際に、破損した配管の飛来による衝突の打撃により、当該加圧配管の周辺領域の前記システム構成要素に二次的破損を及ぼすことが予測される領域の桁（以下、選択領域の桁という。）として選択的に特定され、前記選択領域の桁は、複数のセグメントを結合した構造を有し、前記破損した配管の飛来による衝突の打撃により、前記複数のセグメントの内、打撃を受けたセグメントが叩き落される構成（以下、セグメント式構成という。）を備えることによって解決される。
【０００６】
１つの加圧管路の管破断時に予想される損害全体は、管破断時に叩き割られる管末端によって伝達される諸力および変形がシステムコンポーネントから他のシステムコンポーネントに伝達されるのを極力阻むことによって特別小さく抑えることができるとの考えから、本発明は出発している。導入された諸力の伝達をこのように阻むのに特別適した手掛りはシステムコンポーネントを支えるのに使用される例えば鋼桁等の桁である。例えば、或る高圧システムの１つの配管が叩き割られた場合に、離脱した配管末端がこのような桁に衝突すると、全体としてこの桁によって支えられたシステムコンポーネントが全体として変形することがあり、これらのシステムコンポーネントを介して、例えば配管または測定管路等の他のコンポーネントにも諸力および強制的経路の意図せざる伝達が派生することがある。それゆえに、桁からその都度のシステムコンポーネント内への諸力の伝達を阻むために、少なくとも、特に場合によって設けられる目標破断個所を分析することによって限定された予想される被災領域において桁は、導入される諸力の伝達に代えて個々のシステム部品の回避が可能となるように構成されている。このため、その都度の桁は予想される被災領域においてアダプタ部材の態様でセグメント式に実施されており、個々のセグメントは必要な場合に、離脱した配管末端から叩き落すことができ、隣接するセグメントまたは例えばシステムコンポーネントに対する二次作用が全体として現れることはない。
【０００７】
有利には、前記セグメント式構成を有する前記選択領域の桁は、前記破損した配管の飛来による衝突の打撃を受けない常時においては、少なくともシステム構成要素を支持することが可能な支持力でもって、各セグメントにより互いに結合されている。通常時、つまり破裂しまたは叩きつける配管がないとき、桁が全体としてなお十分な支持力を有し、それとともに機能に応じて利用することにより達成可能である。しかし、設計に従っていまや処理すべき故障事故、つまり配管破断が現れて、離脱した管路末端が各桁に当る場合、一緒に案内される流動媒体の設計圧力に基づいてその都度のセグメントに作用して結合個所内で剪断力を生じる諸力の結果、その都度のアダプタ部材または中間セグメントの叩き落しが帰結しなければならない。それとともに最大負荷用に設けられた臨界剪断力は、望ましくは、結合個所においてこのような故障事故時に予想される剪断力以下に選択されている。
【０００８】
このようなセグメント式に選択された桁構造の特別簡単な組立の可能性は、セグメント式に実施された前記桁または各桁の隣接するセグメントが有利にはボルト結合を介して互いに結合されていることによって達成可能である。必要な場合、つまり離脱した配管末端がその都度のセグメントを設計どおり打撃する場合に、このセグメントが結合体全体から確実に外れ落ちるのを保証するために、前記セグメントは、複数の溝孔を有し、この溝孔は前記結合ボルトが貫通する孔であって、孔の一方に結合ボルトの進出可能な開口部を有することによって、前記打撃を受けたセグメントが叩き落される際に、前記結合ボルトが前記開口部を介して、前記叩き落されるセグメントと隣接するセグメントとの結合状態を解除可能とする構成を備えることによって、その都度のセグメントの外れ落ちは特別確実に可能になる。このように設けられた溝孔によって特に、トリップ時に十分な自由経路の存在することが保証されており、進行中のプロセスまたは結合されたシステムがさして影響を受けることはない。その際結合の機能性は望ましくは、このような限定された横力の伝達用に相応する軸部を有する相応に寸法設計されたボルトによって確保されている。このため、必要な場合望ましくは、特にばね輪によって、構造体の適切な予圧を設けておくこともできる。
【０００９】
特別有利な構成において、本発明により設けられるセグメント式に実施された桁は原子力施設において利用されている。その際特に、原子力施設の格納容器または外被内部のそれ自体安全上重要でないシステム組込物にこのような桁を備えておくようにすることができる。有利には、巡回用または操作用プラットホームは多数のこのようなセグメント桁によって支えられるシステムコンポーネントとして実施されている。つまり、原子力施設内に通常設けられる巡回用または操作用プラットホームにはまさに、多数の測定管路または検査管路をそれに沿って延設されていることがあり、これらの管路はその都度のプラットホームの破壊時に二次損害の態様でやはり一緒に壊されることがあろう。このようなプラットホームを支えるために設けられる桁がまさに、予想される被災領域においてセグメント式に構成されていることによって、このような管路の保護は特別効果的に可能である。
【００１０】
本発明で達成される諸利点は、特に、加圧管路の近傍または周辺領域のシステムコンポーネント用桁をセグメント式に実施することによって、管路破断時にも離脱する配管末端でもって、その際に解放される諸力および経路が遠く離れたコンポーネントに伝達されることが確実に排除されていることにある。つまり被災時に、その都度のセグメントが桁から叩き落されるだけで、桁によって支えられたシステムコンポーネント全体の変形が相応して予想される二次損害を伴って生じることのないことは、桁のこのセグメント実施によって保証されている。それとともに鋼構造体全体は、主要な支持能力に全体として影響し得る顕著な塑性変形を受けない。さらに、叩き落とされる配管システムにおける随伴破断は適切に防止される。というのも、離脱した管路末端が各桁に衝突しても管路システムへの顕著な反動は予想できないからである。さらに、桁のセグメント式実施によって、厳しい安全要請を満足するシステム設計の場合でも特殊固定、特殊構造体または衝撃緩衝要素が不要となり、特別簡単な改造の可能性が与えられている。
【００１１】
本発明の１実施形態が図面に基づいて詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
いずれの図でも同じ部品には同じ符号が付けてある。
【００１３】
図１による桁１は、核工学施設において、詳しくは図示しない操作用または巡回用プラットホームを支えるために設けられている。このような操作用または巡回用プラットホームは、必要な場合に相応する個所で操作員が動けるように原子炉建屋の内部に配置されている。さらにこのような操作用または巡回用プラットホームは、通常、これに配置される測定管路またはその他の操作管路を案内して保持するのにも利用される。
【００１４】
桁１はさらに、原子力施設の高圧システムの加圧管路の周辺領域に配置されている。それゆえに、加圧システムでの管破断時に、その周辺領域にあるコンポーネントにかなりな諸力で作用することのあるいわゆる叩き割られる管末端が生じることになる。桁１は、このような故障事故のとき導入された諸力および強制経路が操作用または巡回用プラットホームに伝達されかつこれらのプラットホームを介してそこに配置される他の管路に伝達されるのが首尾一貫して防止され、それとともに原子力施設の加圧システム内の管破断時でも二次損害が特別小さく抑えられるように適切に設計されている。
【００１５】
このため桁１はセグメント式に実施されており、その縦方向に見て前後に配置され、それらの結合個所で互いに結合された多数のセグメント２ａ，２ｂ，２ｃを備えている。桁１のこのセグメント式実施は、加圧システムでの管破断の場合に中央セグメント２ｂを比較的問題なくセグメント２ａ，２ｃ間のその位置から叩き落すことができるように選択されている。それとともに桁１は回避システムの態様に構想されており、離脱した配管末端がセグメント２ｂに衝突する場合でもこれに隣接するセグメント２ａ，２ｃに諸力が伝達されることは防止されている。セグメント式に実施された桁１の隣接するセグメント２ａ，２ｂ、２ｃは、結合個所が最大でこのような管破断時に予想され、実際に現れる剪断力以下に選択された所定の臨界剪断力で負荷可能であるように互いに結合されている。
【００１６】
セグメント式に実施された桁１の隣接したセグメント２ａ，２ｂ，２ｃは、その実施の際、ボルト結合４を介して互いに結合されている。
【００１７】
桁１は、図２ではその第１セグメント２ａの領域、図３ではその中央セグメント２ｂの領域でそれぞれ横断面が示されている。これらの図から読み取ることができるように、隣接するセグメント２ａ，２ｂ，２ｃの間に結合を実現するために設けられた端フランジ６はボルト結合４の結合ボルトを受容するための溝孔８を備えている。溝孔８は、離脱した管末端が衝突すると、矢印１０で示唆した予想される回避方向で中央セグメント２ｂの比較的円滑な回避運動を許容するように開口保持して実施されている。このため、図２に示すように、第１セグメント２ａの端フランジ６に配置される溝孔８は、配管末端の予想される衝突方向に対して後側の末端が開口実施され、それにより回避方向でボルトの円滑な進出を可能としている。さらに、図３に認めることができるように、配管末端の予想される衝突方向に対して、中央セグメント２ｂの結合フランジ６の前側の溝孔８が開口実施されており、離脱した配管末端の衝突時にそのなかで案内された結合ボルトの円滑な進出がここでも可能となっている。
【００１８】
図４には、離脱した配管末端の衝突後に桁１のセグメント構造によって達成可能な最終状態が、図１の上方から見た図として示されている。離脱した配管末端の矢印１０で示した予想される衝突方向に見て、桁１の中央セグメント２ｂはそれに隣接するセグメント２ａ，２ｃに対してずらされている。導入された力はセグメント２ｂの摺動に変換され、諸力が隣接するセグメント２ａ，２ｃに伝達されまたは桁１が全体として変形することはなく、従ってそれで支えられるシステムコンポーネントまたは操作ブリッジも変形することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】原子力施設内のシステムコンポーネント用のセグメント式に実施された桁を示す図である。
【図２】図１における桁の横断面図である。
【図３】図１における桁の横断面図である。
【図４】離脱した配管末端の衝突後の図１による桁を図１の上方から見た図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  桁
２ａ，２ｂ，２ｃ  セグメント
４  ボルト結合
６  端フランジ
８  溝孔
１０  矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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