(57)【要約】【課題】原子炉圧力容器に設けられる原子炉炉内構造物の流体による振動を低減して損傷を防止したり、あるいは原子炉炉内構造物に発生する応力を低減できる【解決手段】原子炉圧力容器本体と、原子炉圧力容器本体における炉心１３下方の炉底部２５にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管２８と、炉内核計装案内管２８のそれぞれの下方に接続部３２および段差部３３を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジング２９と、隣接する前記炉内核計装ハウジング２９を段差部３３にて連結する連結梁３１を備えることを特徴とするものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器本体と、
前記原子炉圧力容器本体における炉心下方の炉底部にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管と、
前記炉内核計装案内管のそれぞれの下方に接続部および段差部を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジングと、
隣接する前記炉内核計装ハウジングを前記段差部にて連結する連結梁を備えることを特徴とする原子炉圧力容器。
【請求項２】
前記連結梁は、梁部と、この梁部の両端に設けられた締結部とを有して構成され、
前記締結部は、炉内核計装ハウジングの周囲９０度の角度範囲に接すると共に前記梁部の両端に一体成形された第１留め具と、前記炉内核計装ハウジングの周囲９０度の角度範囲に接する第２留め具とを有し、前記第１留め具同士がまたは前記第１留め具と第２留め具とが組み合わされて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器。
【請求項３】
前記連結梁は、４個の第１留め具が炉内核計装ハウジングの全周で接合されて締結部が構成されることで、この炉内核計装ハウジングを隣接する４本の他の炉内核計装ハウジングと連結させ、または、合計で４個の第１留め具及び第２留め具が炉内核計装ハウジングの全周で接合されて締結部が構成されることで、この炉内核計装ハウジングを隣接する最大３本の他の炉内核計装ハウジングと連結させるよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の原子炉圧力容器。
【請求項４】
前記連結梁の締結部は、第１留め具同士がまたは前記第１留め具と第２留め具とが、ボルトを用いて接合、溶接により接合、または沸騰水型原子炉の運転温度において締付状態となる形状記憶合金を用いて嵌合により接合されて構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の原子炉圧力容器。
【請求項５】
原子炉圧力容器本体における炉心下方の炉底部にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管と、前記炉内核計装案内管のそれぞれの下方に接続部および段差部を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジングと、前記炉底部の前記炉内核計装ハウジング及び前記炉内核計装案内管の付近にそれぞれ立設された複数の制御棒案内管と、前記制御棒案内管のそれぞれの下方に同軸に接続された制御棒駆動機構ハウジングと、を備える原子炉圧力容器の改修方法において、
まず、前記制御棒駆動機構ハウジングのいずれかに接続された前記制御棒案内管を、内部の制御棒と共に撤去し、
次に、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジングの上部に連結梁設置装置を、前記炉心を支持する炉心支持板の開口を通して搬入して設置し、
その後、前記連結梁設置装置が、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジング付近の前記炉内核計装ハウジングの前記段差部に、前記炉心支持板の前記開口を通して搬入された前記連結梁を締結して、前記炉内核計装ハウジングを連結することを特徴とする原子炉圧力容器の改修方法。
【請求項６】
原子炉圧力容器本体における炉心下方の炉底部にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管と、前記炉内核計装案内管のそれぞれの下方に接続部及び段差部を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジングと、前記炉底部の前記炉内核計装ハウジング及び前記炉内核計装案内管の付近にそれぞれ立設された複数の制御棒案内管と、前記制御棒案内管のそれぞれの下方に同軸に接続された制御棒駆動機構ハウジングと、を備える原子炉圧力容器の改修方法において、
まず、前記制御棒駆動機構ハウジングのいずれかに接続された前記制御棒案内管を、内部の制御棒と共に撤去し、
次に、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジングの上方の冷却材中に水中浮遊型の連結梁設置装置を移動させ、
その後、前記連結梁設置装置が、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジング付近の前記炉内核計装ハウジングの前記段差部に、前記炉心を支持する炉心支持板の開口を通して搬入された連結梁を締結して、前記炉内核計装ハウジングを連結することを特徴とする原子炉圧力容器の改修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器及びその改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉では、原子炉圧力容器内に存在する炉心で冷却材（冷却水）を沸騰させて蒸気とし、タービンへ送って発電する。タービンを出た蒸気は冷却されて水に戻り、冷却材として再び原子炉圧力容器内へ戻される。この原子炉圧力容器内に戻された冷却材は、再循環ポンプ及びジェットポンプ、あるいはインターナルポンプなどで炉心下方の炉底部を通って炉心へ導かれる。
【０００３】
この炉底部には、制御棒や炉内核計装器を収める案内管やハウジング類（即ち、制御棒案内管、制御棒駆動機構ハウジング、炉内核計装案内管、炉内核計装ハウジング等の原子炉炉内構造物）が林立するように設けられている。これらの案内管やハウジング類は、炉底部から炉心へ導かれる冷却材による流体力を受けて、振動することが知られている。
【０００４】
特許文献１及び２には、インターナルポンプによって炉底部へ導入される冷却材の流れの乱れを低減することで、原子炉炉内構造物の振動を低減する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３２５８号公報
【特許文献２】特開平３−４８７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器においては、炉底部へ導入される冷却材の流体力によって原子炉炉内構造物が振動しても、この原子炉炉内構造物が損傷を蒙ることがないように設計されている。ところが、沸騰水型原子炉の運転開始以降に、原子炉の出力を増加させたり、安全性を高めるための機器構造物を設置した場合には、炉底部の冷却材の流動条件が変化して、原子炉圧力容器に設けられる原子炉炉内構造物の流体力による振動にも変化が生ずる恐れがある。
【０００７】
本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、原子炉圧力容器に設けられる原子炉炉内構造物の流体による振動を低減して損傷を防止したり、あるいは原子炉炉内構造物に発生する応力を低減できる原子炉圧力容器及びその補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態における原子炉圧力容器は、原子炉圧力容器本体と、前記原子炉圧力容器本体における炉心下方の炉底部にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管と、前記炉内核計装案内管のそれぞれの下方に接続部および段差部を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジングと、隣接する前記炉内核計装ハウジングを前記段差部にて連結する連結梁を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の実施形態における原子炉圧力容器の改修方法は、原子炉圧力容器本体における炉心下方の炉底部にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管と、前記炉内核計装案内管のそれぞれの下方に接続部および段差部を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジングと、前記炉底部の前記炉内核計装ハウジング及び前記炉内核計装案内管の付近にそれぞれ立設された複数の制御棒案内管と、前記制御棒案内管のそれぞれの下方に同軸に接続された制御棒駆動機構ハウジングと、を備える原子炉圧力容器の改修方法において、まず、前記制御棒駆動機構ハウジングのいずれかに接続された前記制御棒案内管を、内部の制御棒と共に撤去し、次に、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジングの上部に連結梁設置装置を、前記炉心を支持する炉心支持板の開口を通して搬入して設置し、その後、前記連結梁設置装置が、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジング付近の前記炉内核計装ハウジングの前記段差部に、前記炉心支持板の前記開口を通して搬入された前記連結梁を締結して、前記炉内核計装ハウジングを連結することを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明の実施形態における原子炉圧力容器の改修方法は、原子炉圧力容器本体における炉心下方の炉底部にそれぞれ立設された複数の炉内核計装案内管と、前記炉内核計装案内管のそれぞれの下方に接続部及び段差部を介して同軸に接続された複数の炉内核計装ハウジングと、前記炉底部の前記炉内核計装ハウジング及び前記炉内核計装案内管の付近にそれぞれ立設された複数の制御棒案内管と、前記制御棒案内管のそれぞれの下方に同軸に接続された制御棒駆動機構ハウジングと、を備える原子炉圧力容器の改修方法において、まず、前記制御棒駆動機構ハウジングのいずれかに接続された前記制御棒案内管を、内部の制御棒と共に撤去し、次に、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジングの上方の冷却材中に水中浮遊型の連結梁設置装置を移動させ、その後、前記連結梁設置装置が、前記制御棒案内管及び前記制御棒が撤去された前記制御棒駆動機構ハウジング付近の前記炉内核計装ハウジングの前記段差部に、前記炉心を支持する炉心支持板の開口を通して搬入された連結梁を締結して、前記炉内核計装ハウジングを連結することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
上述の如く説明した実施形態によれば、原子炉圧力容器に設けられる原子炉炉内構造物の流体による振動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る原子炉圧力容器を示す構成図。
【図２】図１の沸騰水型原子炉における炉底部の一部を拡大して示す部分拡大側面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。
【図５】図２の炉内核計装ハウジングと連結梁との関係を示し、（Ａ）は連結梁の設置前の状態を、（Ｂ）は連結梁の設置後の状態を、（Ｃ）は連結梁の締結部を断面状態でそれぞれ示す説明図。
【図６】図２、図４及び図５の連結梁の一形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は締結部を分解状態で示す分解斜視図。
【図７】図２、図４及び図５の連結梁の他の形態を示す平面図。
【図８】図６及び図７に示す連結梁の締結部を構成する留め具の接合状態を示し、（Ａ）はボルト接合の場合、（Ｂ）は溶接接合の場合における部分平面図。
【図９】図６及び図７に示す連結梁の締結部を構成する留め具の接合を形状記憶合金を用いて行う場合で、（Ａ）及び（Ｂ）は接合前、（Ｃ）は接合後をそれぞれ示す部分断面図。
【図１０】図２、図４及び図５の連結梁による原子炉圧力容器の改修手順を示し、（Ａ）は連結梁設置装置の設置状況を示す説明図、（Ｂ）は連結梁設置装置による連結梁の設置状況を示す図１０（Ａ）のＸＢ矢視図。
【図１１】図２、図４及び図５の連結梁による原子炉圧力容器の改修手順を、他の形態の連結梁設置装置を用いて行う場合を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器を示す構成図である。この原子炉圧力容器１１は、原子炉圧力容器本体１２内に炉心１３を収容し、この炉心１３を構成する多数の燃料集合体（不図示）はシュラウド１４に囲まれると共に、炉心支持板１５及び上部格子板１６によって支持される。シュラウド１４の上部はシュラウドヘッド１７により閉塞され、このシュラウドヘッド１７にスタンドパイプ１８を経て気水分離器１９が設置される。原子炉圧力容器本体１２内には、気水分離器１９の上方に蒸気乾燥器２０が配置される。
【００１４】
炉心１３にて発生した蒸気は、気水分離器１９にて水分が分離され、蒸気乾燥器２０にて乾燥されて上部ドーム２１に至り、主蒸気ノズル２２から主蒸気系を経てタービン系（共に図示せず）へ至る。タービン系で仕事をした蒸気は復水となり、給水ノズル２３を経て原子炉圧力容器本体１２内へ冷却材（冷却水）２４として供給される。この冷却材２４は、再循環ポンプ及びジェットポンプ、またはインターナルポンプによって、原子炉圧力容器本体１２内の炉心１３下方の炉底部２５を経て炉心１３へ導かれる。
【００１５】
原子炉圧力容器本体１２の炉底部２５には、図１〜図４に示すように、原子炉圧力容器１１の原子炉炉内構造物である複数本の制御棒案内管２６及び制御棒駆動機構ハウジング２７が、制御棒案内管２６を上方にして同軸状態で接続されて立設されて設けられている。更に炉底部２５には、原子炉圧力容器１１の原子炉炉内構造物である複数本の炉内核計装案内管２８及び炉内核計装ハウジング２９が、炉内核計装案内管２８を上方にして同軸状態で接続されて立設されて設けられている。これらの炉内核計装案内管２８及び炉内核計装ハウジング２９は、制御棒案内管２６及び制御棒駆動機構ハウジング２７の付近に配置されている。
【００１６】
ここで、制御棒案内管２６内に図示しない制御棒が、制御棒駆動機構ハウジング２７内に図示しない制御棒駆動機構がそれぞれ収容されている。また、炉内核計装案内管２８及び炉内核計装ハウジング２９内には、図示しない炉内核計装器が収容されている。このうち、隣接する炉内核計装案内管２８は、水平方向に配置されたスタビライザ３０によって互いに支持され、姿勢の安定が図られている。
【００１７】
ところで、上述の制御棒案内管２６及び制御棒駆動機構ハウジング２７並びに炉内核計装案内管２８及び炉内核計装ハウジング２９は、炉底部２５を流れる冷却材２４によって流体力を受ける。原子炉圧力容器１１を備える沸騰水型原子炉では、運転開始以降に、出力を増加させたり、安全性を高めるための機器構造物を設置することによって、炉底部２５を流れる冷却材２４の流動条件が変化する場合がある。本実施形態では、特に炉内核計装案内管２８及び炉内核計装ハウジング２９が、冷却材２４の流動条件の変化によっても振動が抑制されるように、隣接する炉内核計装ハウジング２９を、スタビライザ３０の下方に配置された連結梁３１を用いて連結している。
【００１８】
つまり、連結梁３１は、図５〜図７に示すように、梁部３１Ａと、この梁部３１Ａの両端に設けられた締結部３１Ｂとを有して構成される。炉内核計装ハウジング２９は、炉内核計装案内管２８よりも大径に形成されており、従って、炉内核計装案内管２８との接続部３２近傍に段差部３３を備える。連結梁３１は、隣接する複数本の炉内核計装ハウジング２９の段差部３３に締結部３１Ｂを締結させることで、これらの隣接する炉内核計装ハウジング２９を互いに連結する。
【００１９】
ここで、連結梁３１の締結部３１Ｂは、図６及び図７に示すように、第１留め具３４と第２留め具３５とを有し、第１留め具３４同士が接合されて組み合わされて、または第１留め具３４と第２留め具３５とが接合されて組み合わされて構成される。第１留め具３４は、梁部３１に一体成形されると共に、炉内核計装ハウジング２９の段差部３３の周囲９０度の角度範囲に接触可能に設けられる。また、第２留め具３５は、梁部３１Ａとは別個に成形されると共に、炉内核計装ハウジング２９の段差部３３の周囲９０度の角度範囲に接触可能に設けられる。
【００２０】
従って、連結梁３１は、図４及び図７に示すように、４個の第１留め具３４が炉内核計装ハウジング２９の段差部３３の全周で接合されて締結部３１Ｂが構成されることで、この炉内核計装ハウジング２９を隣接する他の４本の炉内核計装ハウジング２９と連結させる。
【００２１】
また、連結梁３１は、合計で４個の第１留め具３４及び第２留め具３５が炉内核計装ハウジング２９の段差部３３の全周で接合されて締結部３１Ｂが構成されることで、この炉内核計装ハウジング２９を隣接する最大３本の他の炉内核計装ハウジング２９と連結させる。例えば、連結梁３１は、１個の第１留め具３４と３個の第２留め具３５とが炉内核計装ハウジング２９の段差部３３の全周で接合されて締結部３１Ｂが構成されることで、この炉内核計装ハウジング２９を隣接する１本の他の炉内核計装ハウジング２９と連結させる。
【００２２】
連結梁３１の締結部３１Ｂは、第１留め具３４同士がまたは第１留め具３４と第２留め具３５とが、図８（Ａ）に示すボルト３６及びナット３７を用いて接合されることで構成される。また、連結梁３１の締結部３１Ｂは、第１留め具３４同士がまたは第１留め具３４と第２留め具３５とが、図８（Ｂ）に示す溶接部３８を形成する溶接により接合されることで構成される。
【００２３】
更に、連結梁３１の締結部３１Ｂは、第１留め具３４同士がまたは第１留め具３４と第２留め具３５とが、図９に示すように、形状記憶合金製の嵌合凸部３９を嵌合凹部４０に嵌合させて接合することで構成される。嵌合凸部３９は、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、常温の施行時（連結梁３１の設置時）には抜き外し可能に嵌合凹部４０に挿入されるが、原子炉圧力容器１１を備える沸騰水型原子炉の運転温度（約２００℃）では図９（Ｃ）に示すように膨張して嵌合凹部４０に強固に嵌合され、抜き外しが不可能になる。
【００２４】
上述のような連結梁３１を、隣接する炉内核計装ハウジング２９に設置する設置方法（手順）を、図１０を用いて説明する。
【００２５】
まず、図１０（Ａ）に示すように、連結梁３１による連結の対象となる炉内核計装ハウジング２９の付近の制御棒駆動機構ハウジング２７に接続された制御棒案内管２６を、内部に収容された制御棒と共に撤去する。
【００２６】
次に、制御棒案内管２６及び制御棒が撤去された制御棒駆動機構ハウジング２７の上部に、遠隔操作可能な連結梁設置装置４１を設置する。つまり、この連結梁設置装置４１は、例えば制御棒案内管２６を撤去することで炉心支持板１５に形成された開口４２を通して、制御棒案内管２６及び制御棒が撤去された制御棒駆動機構ハウジング２７の上方から搬入されて、この制御棒駆動機構ハウジング２７の上部に設置される。
【００２７】
その後、図１０（Ｂ）に示すように、連結梁運搬装置４３により炉心支持板１５の開口４２を通して吊り下げ状態で搬入された連結第３１を、連結梁設置装置４１がアーム４４を用いて把持し、この把持した連結梁３１を連結対象の炉内核計装ハウジング２９の段差部３３に締結することで、これらの連結対象の炉内核計装ハウジング２９を連結梁３１によって互いに連結する。
【００２８】
また、隣接する炉内核計装ハウジング２９に連結梁３１を設置する設置方法（手順）の他の態様を、図１１を用いて説明する。
【００２９】
この場合にも、まず、連結梁３１による連結対象の炉内核計装ハウジング２９の付近の制御棒駆動機構ハウジング２７に接続された制御棒案内管２６を、内部に収容された制御棒と共に撤去する。
【００３０】
次に、制御棒案内管２６及び制御棒が撤去された制御棒駆動機構ハウジング２７の上方の冷却材２４中に、遠隔操作可能な水中浮遊型の連結梁設置装置４５を、そのスクリュー４６を動作させることで、例えば炉心支持板１５の開口４２を通過させて移動させる。
【００３１】
その後、連結梁運搬装置４３（図１０（Ｂ）参照）により炉心支持板１５の開口４２を通して吊り下げ状態で搬入された連結梁３１を、連結梁設置装置４５がアーム４４を用いて把持し、この把持した連結梁３１を連結対象の炉内核計装ハウジング２９の段差部３３に締結することで、これらの連結対象の炉内核計装ハウジング２９を連結梁３１によって互いに連結する。
【００３２】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）図２及び図４に示すように、原子炉圧力容器１１における炉心１３下方の炉底部２５を流れる冷却材２４の流動条件が変化した場合でも、隣接する炉内核計装ハウジング２９が連結梁３１により連結されたので、炉内核計装ハウジング２９及び炉内核計装案内管２８の冷却材２４の流動による振動を低減でき、この結果、これらの炉内核計装ハウジング２９及び炉内核計装案内管２８の破損を確実に防止できる。
【００３３】
（２）隣接する炉内核計装ハウジング２９における炉内核計装案内管２８との接続部３２近傍の段差部３３に連結梁３１が締結されたので、この段差部３３は、連結梁３１の締結部３１Ｂにより補強されることで応力集中が抑制される。この結果、炉内核計装ハウジング２９に発生する応力を低減できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１１  原子炉圧力容器
１２  原子炉圧力容器本体
１３  炉心
１５  炉心支持板
２４  冷却材
２５  炉底部
２６  制御棒案内管（原子炉炉内構造物）
２７  制御棒駆動機構ハウジング（原子炉炉内構造物）
２８  炉内核計装案内管（原子炉炉内構造物）
２９  炉内核計装ハウジング（原子炉炉内構造物）
３１  連結梁
３１Ａ  梁部
３１Ｂ  締結部
３２  接続部
３３  段差部
３４  第１留め具
３５  第２留め具
３６  ボルト
３８  溶接部
３９  嵌合凸部
４１、４５  連結梁設置装置
４２  開口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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