(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の重力駆動冷却系に使用するのに適した逆止め弁において、
冷却材の流れ通路（１６）が貫通して設けられていて、その内面上に弁胴座部（１８）を有する弁胴（１２）であって、前記流れ通路（１６）が入口端（２０）および出口端（２２）を有している弁胴（１２）、
釣合重り（３８）および弁体（４６）並びに第１弁体ピン挿着体（５２）を有している弁体集成体（１４）であって、前記釣合重り（３８）が前記弁体（４６）に固定され、前記弁体（４６）が、前記弁胴座部（１８）に着座して前記出口端（２２）から前記入口端（２０）へ向かう冷却材の流れを阻止するための弁体座部（４８）を有している弁体集成体（１４）、
中孔（５４）が貫通して設けられていて、前記弁体集成体（１４）の少なくとも一部分の中に伸びている第１軸ピン部材（５０）であって、前記弁体集成体（１４）が該第１軸ピン部材（５０）に対して回転自在になるように、前記第１弁体ピン挿着体（５２）に回転自在に係合しした第１軸ピン部材（５０）、
前記第１軸ピン部材（５０）を通って延在して、第１端部（５８）で前記第１弁体ピン挿着体（５２）に接続されたシャフト（５６）であって、前記第１軸ピン部材（５０）に対して回転自在であるシャフト（５６）、並びに
固定子中孔（９２）が形成されている固定子枠（８８）、および前記固定子中孔（９２）内に回転自在に配置され且つ前記シャフト（５６）に接続されて前記シャフトと共に回転可能であるアーマチュア（９０）を有しているモータ（８６）、
を含み、
前記第1軸ピン部材（５０）の配置位置は、前記弁集成体（１４）の重心近くに配置され且つ前記入口端（２０）と前記出口端（２２）との間に圧力差がないとき前記弁集成体がほぼ１５度開いた常開状態されるように前記重心に対して選択配置されており、
前記モータ（８６）によって供給されるトルクが前記弁集合体に加わる冷却材の圧力の力に打ち勝つほど大きくないことを特徴とする逆止め弁。
【請求項２】
前記弁胴（１２）に保守用の開口（２４）が設けられ、該開口を閉鎖するように取外し可能なカバー（３０）が前記弁胴（１２）に固定されている請求項１記載の逆止め弁。
【請求項３】
更に第２軸ピン部材（６０）を含み、該第２軸ピン部材（６０）が前記弁胴（１２）に固定され且つ前記弁胴（１２）中の第２軸ピン部材開口を通って延在している請求項１記載の逆止め弁。
【請求項４】
前記弁体集成体（１４）が更に前記釣合重り（３８）内に固定された第２弁体ピン挿着体（７２）を有し、該第２弁体ピン挿着体（７２）が前記第２軸ピン部材（６０）に係合していて、前記弁体集成体（１４）が前記第２軸ピン部材（６０）に対して回転自在である請求項３記載の逆止め弁。
【請求項５】
更に前記弁胴（１２）に固定されたハウジング（７４）を含み、該ハウジングは前記第１軸ピン部材（５０）と係合して締まりばめされた第１端部を有し、前記シャフト（５６）が前記第１弁体ピン挿着体（５２）から前記第１軸ピン部材（５０）を通って前記ハウジング（７４）内まで延在している請求項１記載の逆止め弁。
【請求項６】
前記アーマチュア（９０）が前記ハウジング（７４）内に配置されている請求項５記載の逆止め弁。
【請求項７】
前記ハウジング（７４）と前記アーマチュア（９０）と前記シャフト（５６）が前記固定子枠（８８）中の前記固定子中孔（９２）を通って伸びている請求項６記載の逆止め弁。
【請求項８】
更に符号化器シュー（１００）を有する符号化器（９８）を含み、前記ハウジング（７４）と前記アーマチュア（９０）と前記シャフト（５６）が前記符号化器シュー（１００）を通って伸びている請求項７記載の逆止め弁。
【請求項９】
前記モータ（８６）が更に、付勢されたとき、前記アーマチュア（９０）の磁界と結合して前記アーマチュア（９０）を回転させる回転磁界を発生する固定子巻線（９４）を有している請求項１記載の逆止め弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に逆止め弁に関するものであり、更に詳しくは開位置へバイアスされた試験可能な逆止め弁に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
重力駆動冷却系（ＧＤＣＳ）は、少なくとも１つの既知の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）における冷却材喪失事象の後に用いられる低圧原子炉冷却材の緊急供給源である。典型的なＧＤＣＳは冷却材のプールを含み、該プールは、そこから冷却材を原子炉圧力容器（ＲＰＶ）に供給しなければならないときに、冷却材が重力によってＧＤＣＳ冷却材送出系を介してＲＰＶの中へ流れるように位置決めされている。正常な原子炉運転状態では、ＧＤＣＳから冷却材はＲＰＶへ流れない。
【０００３】
正常な原子炉運転中にこのような不所望なＧＤＣＳ冷却材の流れが生じるの防止するために、典型的にはスクイブ（ｓｑｕｉｂ）弁がＧＤＣＳの冷却材送出系に配置されている。正規の原子炉運転中、スクイブ弁は閉位置に留まっていて、ＧＤＣＳ冷却材の流れを防止する。ＲＰＶ水位が所定の高さ以下に低下し且つＲＰＶ内の圧力が低下したとき、ＧＤＣＳスクイブ弁が開いて、ＧＤＣＳプールから冷却材がＲＰＶに流れる。
【０００４】
ＧＤＣＳプールからＲＰＶへ冷却材を流すとき、ＲＰＶの圧力がＧＤＣＳの駆動力よりも高い場合に冷却材がＲＰＶからＧＤＣＳプールへ逆流するのを防止することが望ましい。このような逆流を防止するために、典型的には開放バイアス式（すなわち開位置にバイアスされた）逆止め弁がＧＤＣＳ冷却材送出系に配置される。ＧＤＣＳの開放バイアス式逆止め弁は、ＧＤＣＳスクイブ弁が開放すなわち点火作動されてＧＤＣＳ冷却材の流れを開始した後で、ＲＰＶからＧＤＣＳプールへの冷却材の逆流を防止する。
【０００５】
ＧＤＣＳの開放バイアス式逆止め弁は、ＧＤＣＳの重要な構成部品であり、必要とされたときにその機能を確実に遂行しなければならない。開放バイアス式逆止め弁が必要とされたときにその機能を遂行するように保証するため、この逆止め弁について周期的に監視試験が実行される。逆止め弁に問題があるため、例えば弁の軸ピンが膠着（ｆｒｅｅｚｉｎｇ）したために、監視試験に合格しなかった場合、逆止め弁は補修または交換される。
【０００６】
ＧＤＣＳ用の既知の開放バイアス式逆止め弁は、弁胴中の軸受面によって支持された回転自在のシャフトに取り付けられた弁体を含む。弁体は弁胴を通る流れを制限し、通常はほぼ１５度開いている。弁隊は６０度の最大角度まで開くことが出来る。逆流を防止するため、弁体は弁胴座部に着座することによって弁胴内の流れ通路を閉じる。
【０００７】
ＧＤＣＳの逆止め弁の動作性能を保証するために、取り付けた逆止め弁の設計条件下での全流量試験が行われる。しかしながら、原子炉運転中は、冷却材喪失事故が起こりうるので、ＧＤＣＳは作動することが出来ない。従って、ＧＤＣＳの逆止め弁は典型的には燃料交換の際の運転停止中に試験される。詳しく述べると、燃料交換の際の運転停止中、各々のＧＤＣＳ逆止め弁に対して、逆流を弁に注入して弁体を閉位置まで１５度だけ回転させる。弁が閉じなかった場合、その弁は修理または交換される。
【０００８】
このような逆流試験は、正規の原子炉運転中には行うことが出来ない。従って、原子炉運転中にＧＤＣＳ逆止め弁に何らかの故障が生じた場合、この故障は次の原子炉運転停止まで検出できない。その上、上述の試験では、弁の全運動範囲にわたって弁を試験することが出来ない。
ＧＤＣＳの逆止め弁を、燃料交換の際の運転停止中だけよりはむしろ原子炉運転中に試験し、しかも逆止め弁が機能することが必要とされている場合に弁の動作を妨害しないで試験することが望ましい。また、各ＧＤＣＳ逆止め弁が全範囲の動作性能を有することを保証するために逆止め弁の弁体をその全運動範囲にわたって動かすことが望ましい。
【０００９】
【発明の概要】
上記および他の目的を達成する、原子炉の重力駆動冷却系に使用するのに適した逆止め弁は、モータの回転自在の磁気アーマチュアに結合された弁体集成体を含み、これにより弁体集成体は試験のためにその全運動範囲にわたって回転させることができる。更に詳しく述べると、一実施態様では、逆止め弁は弁胴を含み、弁胴はそれを貫通する冷却材の流れ通路を有している。冷却材の流れ通路は入口端および出口端を含む。弁胴座部が弁胴の内面上に配置されている。
【００１０】
逆止め弁は更に弁体集成体を含み、弁体集成体は釣合重りを含んでいる。釣合重りはドーム形部分、フランジおよび釣合重り本体部分を有する。弁体集成体はまた弁体を含んでいる。釣合重りは弁体に固定されており、弁体は弁胴座部に着座する弁体座部を有する。弁体集成体が閉位置にあるとき、弁体座部は弁胴座部上に着座して、弁の出口端から入口端へ向かう方向の冷却材の流れを阻止する。弁体集成体は更に、釣合重り本体部分内に固定された第１弁体ピン挿着体を含んでいる。
【００１１】
第１軸ピン部材がは釣合重り本体部分の一部の中に伸びていて、第１弁体ピン挿着体に回転自在に係合している。中孔が第１軸ピン部材を貫通して伸びており、回転自在のシャフトが第１軸ピン部材の中孔を通って延在していて、その第１端部で第１弁体ピン挿着体に接続されている。第１弁体ピン挿着体、弁体およびシャフトは共に第１軸ピン部材に対して回転自在である。
【００１２】
逆止め弁はまたモータを含んでおり、モータは内部に固定子中孔を設けた固定子枠を有する。磁気アーマチュア（ａｒｍａｔｕｒｅ）が固定子中孔内に回転自在に配置されている。回転自在のシャフトがアーマチュアに結合されていて、アーマチュアと共に回転自在である。モータは更に、付勢されたとき、アーマチュアの磁界と結合してアーマチュアを回転させる回転磁界を発生する固定子巻線を含む。
【００１３】
原子炉運転中の任意の時点で、上述のＧＤＣＳ逆止め弁の動作性能を試験したいとき、固定子巻線を付勢して、回転磁界を発生させる。この回転磁界はアーマチュアの磁界と結合して、アーマチュアを回転させる。弁体集成体は、モータの巻線を第１の磁極構成で付勢、例えば第１の巻線リードを正に付勢し且つ第２の巻線リードを負に付勢することによって、全開位置まで、例えば６０度開いた位置まで回転させることが出来る。弁体集成体はまた、モータの巻線を第２の磁極構成で付勢、例えば第１の巻線リードを負に付勢し且つ第２の巻線リードを正に付勢することによって、完全に閉じた全閉位置まで回転させることが出来る。
【００１４】
上述のモータ駆動の試験可能なＧＤＣＳ逆止め弁は、燃料交換の際の運転停止中だけよりはむしろ原子炉運転中に試験することができ、このような試験は逆止め弁が機能することが必要とされている場合に弁の動作を妨害しない。また、このＧＤＣＳ逆止め弁の弁体集成体は、逆止め弁が全範囲の動作性能を有することを保証するために、弁体集成体の全運動範囲にわたって動くことが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施態様による重力駆動冷却系（ＧＤＣＳ）の逆止め弁１０の断面図である。逆止め弁１０は原子炉の重力駆動冷却系に用いるのに特に適しているが、他の用途にも用いることが出来る。従って、原子炉に関連して逆止め弁１０について以後説明するが、逆止め弁１０は多くの他の用途に用いることが出来ることを理解されたい。
【００１６】
図１に示されているように、逆止め弁１０は弁胴１２および弁体集成体１４を含む。弁胴１２はそれを貫通する冷却材の流れ通路１６を有し、またその内面に弁胴座部１８を有する。冷却材の流れ通路１６は入口端２０および出口端２２を含んでいる。
弁胴１２はまた、弁体集成体１４を取り外して、修理し、交換することが出来るように保守用の開口２４を含む。ねじ付き植込みボルト２６が弁胴１２中の開口２８内に締まりばめ等によって固定されて該開口から伸びており、またねじ付き植込みボルト２６と整列した開口３０を持つ取外し可能なカバー３０が、弁胴１２に固定されて、開口２４を閉鎖している。開口２４を覆うようにカバー３０を保持するためにナット３４がねじ付き植込みボルト２６に係合している。開口２４を封止するためにガスケット３６がカバー３０に取り付けられている。
【００１７】
弁体集成体１４は釣合重り３８を含み、釣合重り３８はドーム形部分４０、フランジ４２および釣合重り本体部分４４を有する。弁体集成体１４はまた弁体４６を含んでいる。釣合重り３８は弁体４６に固定されており、弁体４６は弁胴座部１８に着座する弁体座部４８を有する。弁体集成体１４が閉位置（図示していない）にあるとき、弁体座部４８は弁胴座部１８上に着座して、弁の出口端２２から入口端２０の方へ向かう方向の冷却材の流れを阻止する。
【００１８】
図１には第１軸ピン部材５０もまた示されており、この第１軸ピン部材５０を中心にして弁体集成体１４が回転することができる。後で詳しく説明するが、第１軸ピン部材５０は弁胴１２に固定されている。
逆止め弁１０の動作に関して説明すると、出口端２２と入口端２０との間に圧力差が無いとき、図１に示されているようにほぼ１５度開いている。このような状態の下で弁体集成体１４をほぼ１５度開いた常開状態にすることは、第１軸ピン部材５０の配置位置を弁体集成体１４の重心に対して選択することによって達成できる。
【００１９】
弁体集成体１４は図１に示すように通常ほぼ１５度開いているが、弁体集成体１４は図２に示されているようにほぼ６０度まで回転できる。弁体集成体１４をほぼ６０度まで回転自在としたことにより、原子炉圧力容器に冷却水を素早く供給しなければならない状態下では、弁体集成体１４は冷却材の流れに対する抵抗を最小にすることが出来る。
【００２０】
出口端２２の圧力が入口端２０の圧力より大きくなったとき、弁体集成体１４が第１軸ピン部材５０を中心にして回転して、弁体座部４８が弁胴座部１８に着座することによって、弁は閉じる。このような状態では、弁体座部４８と弁胴座部１８とは冷却材阻止シールを形成して、出口端２２から入口端２０の方へ向かう方向の冷却材の流れを防止する。
【００２１】
閉じるとき、弁体集成体１４は急速に回転することにより、弁閉成の完了前に高速の逆流が生じた場合に典型的に起こるような、大きな、損傷を招く可能性のある衝突および振動ノイズを低減する。その上、弁体集成体１４のドーム形部分４０は、平坦な弁体の場合に普通に起こる閉成の際のぎごちない弁体の動きを防止する。更に、第１軸ピン部材５０は弁体集成体１４の重心近くに配置されていて、このため弁体集成体の面は、ダッシュポット作用による閉成の遅延を生じないように流体に対して開く。
【００２２】
図３は、図１に示した逆止め弁の横断面図である。図３に示されているように、第１軸ピン部材５０は釣合重り本体部分４４の一部の中に伸びていて、第１弁体ピン挿着体５２に係合している。弁体集成体１４は第１軸ピン部材５０に対して回転自在である。中孔５４が第１軸ピン部材５０を貫通して伸びており、シャフト５６が第１軸ピン部材の中孔５４内に延在していて、第１端部５８で第１弁体ピン挿着体５２に接続されている。シャフト５６は第１軸ピン部材５０に対して回転自在である。
【００２３】
第２軸ピン部材６０が弁胴１２に固定されていると共に、弁胴１２を貫通して延在している。第２軸ピン部材６０のフランジ６２が保持体６４によって弁胴１２に対して緊密に押し付けられており、保持体６４は、保持体６４の開口７０を通って弁胴１２の開口６８の中まで伸びるボルト６４によって弁胴１２に取り付けられている。第２弁体ピン挿着体７２が釣合重り本体部分４４内に固定されており、第２弁体ピン挿着体７２は第２軸ピン部材６０に係合している。第１弁体ピン挿着体５２および第２弁体ピン挿着体７２は釣合重り本体部分４４と一体になっている。挿着体５２および７２と軸ピン部材５０および６０との間の界面は例えばコバルト基合金で被覆されていて、弁体集成体１４の膠着（ｆｒｅｅｚｉｎｇ）を防止し且つ摩擦を低く保つ軸受を形成する。弁体集成体１４は第１軸ピン部材５０および第２軸ピン部材６０に対して回転自在である。
【００２４】
細長のハウジング７４がフランジ部分７６および延長部７８を含み、ハウジング７４は、フランジ部分７６中の開口８０を弁胴１２中の開口８２と整列させて、これらの整列した開口８０および８２の中にボルト８４を締め付けることによって、弁胴１２に固定される。ハウジングの延長部７８は第１軸ピン部材５０と係合するように締まりばめされる。シャフトシャフト５６が第１弁体ピン挿着体５２から第１軸ピン部材５０を通ってハウジング７４内まで延在する。
【００２５】
逆止め弁１０はモータ８６を含んでおり、モータ８６は固定子枠８８およびモータ・アーマチュア（ａｒｍａｔｕｒｅ）９０を有する。モータ・アーマチュア９０はハウジング７４内に配置されて、モータ・アーマチュア９０とシャフト５６は固定子枠８８中の固定子中孔９２を通って延在している。付勢されたとき回転磁界を形成する固定子巻線９４が、固定子枠８８中に形成されたスロット９６を通って延在している。
【００２６】
符号化器シュー（ｓｈｏｅ）シュー１００を含んでいる符号化器９８がハウジング７４に対して取り付けられていて、モータ・アーマチュア９０およびシャフト５６が符号化器シュー１００中の開口１０２を通って伸びている。符号化器シュー１００は磁気材料で構成されていて、磁気アーマチュア９０の運動を表す磁気信号を発生する。符号化器の分野で周知である検出回路（図示していない）が符号化器９８に結合されて、アーマチュア９０の回転方向および回転量に関する表示を供給する。
【００２７】
図４は、図３の線４−４に沿って取った断面図である。より具体的に説明すると、図４はモータ８６の横断面図である。前に説明したように、モータ８６は固定子枠８８およびモータ・アーマチュア９０を含んでいる。アーマチュア９０およびシャフト５６が固定子枠８８中の固定子中孔９２を通って延在する。固定子巻線９４が固定子枠８８中に形成されたスロット９６を通って伸びている。
【００２８】
図５は、図３の線５−５に沿って取った断面図である。より具体的に説明すると、図５は符号化器９８の横断面図である。符号化器９８は、アーマチュア９０の運動を表す磁気信号を発生するシュー１００を含んでいる。シュー１００に結合された検出回路（図示していない）が、アーマチュア９０の回転方向および回転量に関する表示を作業者に対して供給する。
【００２９】
ＧＤＣＳの逆止め弁１０は、燃料交換の際の運転停止中だけよりはむしろ原子炉運転中に試験することができ、このような試験は逆止め弁１０が機能していることが必要とされている場合でも弁の動作を妨害しない。より具体的に説明すると、原子炉運転中の任意の時点で、逆止め弁１０の動作性能を試験したいとき、固定子巻線９４を付勢してアーマチュア９０を回転させる。弁体集成体１４は、モータの巻線９４を第１の磁極構成で付勢、例えば第１の巻線リードを正に付勢し且つ第２の巻線リードを負に付勢することによって、全開位置まで、すなわち６０度開いた位置まで回転させることが出来る。弁体集成体１４はまた、モータの巻線９４を第２の磁極構成で付勢、例えば第１の巻線リードを負に付勢し且つ第２の巻線リードを正に付勢することによって、完全に閉じた全閉位置まで回転させることが出来る。原子炉運転中にこのような試験を行っているときにＧＤＣＳのスクイブ弁が点火作動された場合、逆止め弁１０は閉じる。というのは、モータ８６によって供給されるトルクが、ＲＰＶ逆圧力の力に打ち勝つほど大きくないからである。
【００３０】
ＧＤＣＳの弁体集成体１４はその全運動範囲にわたって動くことが出来るので、逆止め弁１０が全範囲の動作性能を有するように保証する。弁体集成体１４をその全運動範囲にわたって動かすことにより、逆止め弁１０は起こりうる故障の全てを識別できるように完全に試験することが出来る。
本発明についての以上の説明から、本発明の目的が達成されることは明らかである。本発明を実施態様について詳しく説明したが、それらの実施態様は例として示したものであって、本発明をそれらに限定するものではないことを理解されたい。従って、本発明の趣旨および範囲は特許請求の範囲の記載によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様による重力駆動冷却系の逆止め弁の断面図であって、逆止め弁の弁体集成体がほぼ１５度開いている状態を示す。
【図２】弁体集成体がほぼ６０度開いている状態における図１の逆止め弁の断面図である。
【図３】図１の逆止め弁の横断面図である。
【図４】図３の線４−４に沿って取った断面図である。
【図５】図３の線５−５に沿って取った断面図である。
【符号の説明】
１０    逆止め弁
１２    弁胴
１４    弁体集成体
１６    流れ通路
１８    弁胴座部
２０    入口端
２２    出口端
２６    植込みボルト
３８    釣合重り
４０    ドーム形部分
４４    釣合重り本体部分
４６    弁体
４８    弁体座部
５０    第１軸ピン部材
５２    第１弁体ピン挿着体
５４    中孔
５６    シャフト
６０    第２軸ピン部材
７２    第２弁体ピン挿着体
８６    モータ
８８    固定子枠
９０    モータ・アーマチュア
９２    固定子中孔
９８    符号化器
１００    符号化器シュー
【図１】
0003983846.tif 000002
【図２】
0003983846.tif 000003
【図３】
0003983846.tif 000004
【図４】
0003983846.tif 000005
【図５】
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