(57)【要約】【課題】一群の制御棒駆動装置へのアクセスを容易としつつ、地震等の緊急時において、制御棒駆動装置を好適に移動させることができる振動抑制構造物等を提供する。【解決手段】振動抑制構造物１２は、鉛直方向に延びて設けられる制御棒駆動装置１１を、水平面内において複数並べて配置された一群の制御棒駆動装置１１の振動を抑制するものであって、複数の制御棒駆動装置１１を束ねて一群の制御棒駆動装置１１とするバンドル２１と、一群の制御棒駆動装置１１に取り付けられるバンドル２１に設けられるマスダンパー２２とを備える。【選択図】図２
2017078462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びて設けられる長尺装置を、水平面内において複数並べて配置された長尺装置群の振動を抑制する振動抑制構造物であって、
複数の前記長尺装置を束ねて前記長尺装置群とするバンドルと、
前記長尺装置群に取り付けられる取付部材に設けられるマスダンパーと、を備えることを特徴とする振動抑制構造物。
【請求項２】
前記バンドルは、複数の前記長尺装置が挿通される複数の挿通空間を有し、
複数の前記挿通空間のそれぞれに設けられ、前記バンドルと複数の前記長尺装置との間にそれぞれ設けられる複数の弾性部材を、さらに備えることを特徴とする振動抑制構造物。
【請求項３】
前記マスダンパーは、
質量部と、
前記質量部と前記取付部材とを接続すると共に、弾性変形する弾性部とを有し、
前記質量部及び前記弾性部は、水平面内において点対称に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の振動抑制構造物。
【請求項４】
前記取付部材は、前記バンドルであり、
前記マスダンパーは、前記バンドルに設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動抑制構造物。
【請求項５】
前記長尺装置群の鉛直方向の上方側には、複数の前記長尺装置を一体に固定する固定部材と、前記固定部材を壁面に連結する連結部材とが設けられ、
前記バンドルは、鉛直方向において、前記固定部材が取り付けられる固定部位と、前記長尺装置が容器内に挿入される挿入部位との間の中央部位に設けられることを特徴とする請求項４に記載の振動抑制構造物。
【請求項６】
前記長尺装置群の鉛直方向の上方側は、自由端となっており、
前記取付部材は、前記長尺装置群の鉛直方向の上方側に設けられ、複数の前記長尺装置を一体に固定する固定部材であり、
前記マスダンパーは、前記固定部材に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の振動抑制構造物。
【請求項７】
前記マスダンパーは、前記長尺装置群の上部を覆って設けられ、前記長尺装置の鉛直方向の上方側への移動を規制する防護板であることを特徴とする請求項６に記載の振動抑制構造物。
【請求項８】
前記長尺装置は、原子炉容器内の燃料集合体に挿入される複数の制御棒を駆動する制御棒駆動装置であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の振動抑制構造物。
【請求項９】
内部に燃料集合体を格納する原子炉容器と、
前記燃料集合体に挿入される複数の制御棒を駆動する制御棒駆動装置と、
請求項８に記載の振動抑制構造物と、を備えることを特徴とする原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺装置群の振動を抑制する振動抑制構造物及び原子炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子炉容器の上部に設けられた制御棒駆動装置の耐震性を高める耐震支持構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この耐震支持構造は、制御棒駆動装置の外周に配設された支持構造物間にダンパを設けた構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５９−１１３７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御棒駆動装置は、原子炉容器内の炉心の反応を調整するために、制御棒を炉心に挿入するものである。ここで、地震等の緊急時においては、制御棒を迅速に挿入する必要があることから、制御棒の挿入性を確保するために、制御棒駆動装置の地震に対する応答を低減すべく、制御棒駆動装置を支持する支持構造を剛性の高い構造としている。
【０００５】
しかしながら、支持構造の剛性を高くしてしまうと、制御棒駆動装置周りの構造が堅牢な構造となり、制御棒駆動装置周りへのアクセスが難しくなることから、点検作業または保守作業等の作業効率の向上を図ることが困難である。
【０００６】
ここで、特許文献１の耐震支持構造では、支持構造物間にダンパを設けることから、複数の支持構造物に設ける場合には、多数のダンパが必要となる。また、ダンパで連結した複数の支持構造物は、地震等によって連成振動が発生する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、長尺装置群へのアクセスを容易としつつ、地震等の緊急時において、長尺装置を好適に移動させることができる振動抑制構造物及び原子炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の振動抑制構造物は、鉛直方向に延びて設けられる長尺装置を、水平面内において複数並べて配置された長尺装置群の振動を抑制する振動抑制構造物であって、複数の前記長尺装置を束ねて前記長尺装置群とするバンドルと、前記長尺装置群に取り付けられる取付部材に設けられるマスダンパーと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、バンドルによって束ねた長尺装置群の振動を、マスダンパーによって抑制することができる。このため、地震等の振動に対する長尺装置群の応答を低減できることから、地震等の緊急時において、長尺装置を鉛直方向に好適に移動させることができる。また、長尺装置を支持する支持構造を剛性の高い構造とする必要がないため、長尺装置周りの構造が簡易な構造となり、長尺装置群へのアクセスを容易なものとすることができる。
【００１０】
また、前記バンドルは、複数の前記長尺装置が挿通される複数の挿通空間を有し、複数の前記挿通空間のそれぞれに設けられ、前記バンドルと複数の前記長尺装置との間にそれぞれ設けられる複数の弾性部材を、さらに備えることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、長尺装置の個々の振動を、各弾性部材によって抑制することができる。このため、地震等の振動に対する個々の長尺装置の応答を低減できることから、地震等の緊急時において、長尺装置を鉛直方向に好適に移動させることができる。
【００１２】
また、前記マスダンパーは、質量部と、前記質量部と前記取付部材とを接続すると共に、弾性変形する弾性部とを有し、前記質量部及び前記弾性部は、水平面内において点対称に配置されることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、質量部及び弾性部が点対称に配置されることで、水平面内における長尺装置群の振動を好適に減衰させることができる。この場合、弾性部は、質量部の初期位置よりも長尺装置群に近づく位置となる近接位置と、初期位置よりも長尺装置群から遠ざかる位置となる遠方位置との間で振動することとなる。
【００１４】
また、前記取付部材は、前記バンドルであり、前記マスダンパーは、前記バンドルに設けられることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、マスダンパーをバンドルに設けることができるため、長尺装置群の振動の振幅が大きい位置にバンドルを配置することで、マスダンパーにより振動を好適に減衰させることができる。
【００１６】
また、前記長尺装置群の鉛直方向の上方側には、複数の前記長尺装置を一体に固定する固定部材と、前記固定部材を壁面に連結する連結部材とが設けられ、前記バンドルは、鉛直方向において、前記固定部材が取り付けられる固定部位と、前記長尺装置が容器内に挿入される挿入部位との間の中央部位に設けられることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、長尺装置群の振動の振幅が大きい中央部位にバンドルを設けると共に、このバンドルにマスダンパーが設けられるため、マスダンパーにより振動を好適に減衰させることができる。また、マスダンパーにより長尺装置群の振動を抑制できるため、連結部材と壁面との接続部分に生じる支持反力を低減することができる。
【００１８】
また、前記長尺装置群の鉛直方向の上方側は、自由端となっており、前記取付部材は、前記長尺装置群の鉛直方向の上方側に設けられ、複数の前記長尺装置を一体に固定する固定部材であり、前記マスダンパーは、前記固定部材に設けられることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、長尺装置群の振動の振幅が大きい自由端に、固定部材を介してマスダンパーが設けられるため、マスダンパーにより振動を好適に減衰させることができる。
【００２０】
また、前記マスダンパーは、前記長尺装置群の上部を覆って設けられ、前記長尺装置の鉛直方向の上方側への移動を規制する防護板であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、マスダンパーと防護板とを兼ねた構成とすることができ、装置構成を簡易にできることから、装置コストの低減を図ることができる。
【００２２】
また、前記長尺装置は、原子炉容器内の炉心に挿入される複数の制御棒を駆動する制御棒駆動装置であることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、制御棒駆動装置の地震等による振動を、マスダンパーによって低減することができる。このため、地震等の振動に対する制御棒駆動装置の応答を低減できることから、地震等の緊急時において、制御棒の燃料集合体への挿入性を確保することができる。
【００２４】
本発明の原子炉は、内部に燃料集合体を格納する原子炉容器と、前記燃料集合体に挿入される複数の制御棒を駆動する制御棒駆動装置と、上記の振動抑制構造物と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、地震等の緊急時において、振動抑制構造物により制御棒駆動装置の振動を抑制できるため、制御棒の燃料集合体への挿入性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施形態１の振動抑制構造物が設けられる原子炉の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態１の振動抑制構造物周りの原子炉を模式的に表した側面図である。
【図３】図３は、実施形態１の振動抑制構造物を模式的に表した上方から見たときの平面図である。
【図４】図４は、各制御棒駆動装置周りのバンドルの部分を拡大した平面図である。
【図５】図５は、実施形態２の振動抑制構造物周りの原子炉を模式的に表した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００２８】
［実施形態１］
図１は、実施形態１の振動抑制構造物が設けられる原子炉の概略構成図であり、図２は、実施形態１の振動抑制構造物周りの原子炉を模式的に表した側面図である。
【００２９】
図１に示す原子炉１は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）であり、原子炉容器１０と、制御棒駆動装置１１と、振動抑制構造物１２とを含んで構成されている。
【００３０】
原子炉容器１０は、内部に多数の燃料集合体１５を密閉状態で格納するものであり、燃料集合体１５の交換が可能なように、原子炉容器本体１０ａとその上部に装着される原子炉容器蓋１０ｂとにより構成されている。なお、燃料集合体１５の詳細は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されて構成されている。
【００３１】
また、原子炉容器１０の内部には、多数の制御棒１６が各燃料集合体１５に差し込み可能に配置されている。この多数の制御棒１６は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ１７となり、燃料集合体１５内に挿入可能となっている。
【００３２】
制御棒駆動装置１１は、原子炉容器蓋１０ｂの上部に設けられており、鉛直方向に延びて設けられる長尺な装置となっている。制御棒駆動装置１１は、水平面内において複数並べて配置されることで一群となる制御棒駆動装置１１を形成している。一群となる複数の制御棒駆動装置１１の鉛直方向の上方側には、複数の制御棒駆動装置１１を一体に固定する固定プレート（固定部材）１８が設けられる。また、固定プレート１８と、原子炉１を内部に格納する原子炉格納容器の内壁面２０との間には、固定プレート１８と内壁面２０とを連結するタイロッド（連結部材）１９が設けられている。このため、一群の制御棒駆動装置１１は、鉛直方向の上方側において固定される。
【００３３】
制御棒駆動装置１１は、燃料集合体１５に向かって延びる制御棒クラスタ駆動軸２５を有しており、制御棒クラスタ駆動軸２５は、原子炉容器１０内に挿入して設けられ、制御棒クラスタ１７を把持可能となっている。この制御棒駆動装置１１は、制御棒クラスタ駆動軸２５を磁気式ジャッキで上下動させることで、燃料集合体１５に対する制御棒１６の挿入量を調整し、これにより、原子炉１の出力を制御している。
【００３４】
図２に示すように、振動抑制構造物１２は、一群の制御棒駆動装置１１の振動を抑制するものであり、バンドル２１と、マスダンパー２２と、複数の弾性部材２３とを備えている。
【００３５】
バンドル２１は、複数の制御棒駆動装置１１を束ねて設けられる。このバンドル２１は、鉛直方向において、固定プレート１８が取り付けられる固定部位と、制御棒駆動装置１１が原子炉容器１０内に挿入される挿入部位との間の中央部位に設けられる。バンドル２１には、複数の制御棒駆動装置１１が挿通される複数の挿通空間２１ａが形成されている。具体的に、バンドル２１は、梁材を格子状に組んで構成され、複数の挿通空間２１ａは、梁材を格子状に組むことで形成される枠内の空間となっている。なお、バンドル２１は、上記のように梁材を格子状に組んで構成してもよいが、この構成に限定されず、例えば、板材に挿通空間２１ａとして機能する貫通孔を複数形成した多孔板として構成してもよい。
【００３６】
複数の弾性部材２３は、複数の挿通空間２１ａのそれぞれに設けられ、バンドル２１と複数の制御棒駆動装置１１との間をそれぞれ付勢している。弾性部材２３は、例えば、板バネが適用され、各制御棒駆動装置１１の周囲に沿って複数設けられている。このため、複数の弾性部材２３は、水平面内における各制御棒駆動装置１１の振動を減衰させることが可能となっている。
【００３７】
マスダンパー２２は、バンドル２１の上部に取り付けられている。マスダンパー２２は、質量部２７と弾性部２８とを有している。質量部２７は、一群となる複数の制御棒駆動装置１１に接触しないように配置されており、図３に示すように、例えば、一群の制御棒駆動装置１１の周りを取り囲む円環形状に形成されている。なお、質量部２７は、図３に示す形状に限定されず、例えば、バンドル２１に複数取り付けられてもよい。質量部２７は、鉛直方向においてバンドル２１と対向して設けられ、バンドル２１の上方側に配置される。弾性部２８は、例えば、板バネが適用され、質量部２７とバンドル２１とを接続している。弾性部２８は、質量部２７が水平面内において振動するように弾性変形可能に配置される。つまり、弾性部２８は、弾性変形の変位がゼロとなるときの質量部２７の位置を初期位置とすると、質量部２７が初期位置よりも制御棒駆動装置１１側に近づく近接位置と、質量部２７が初期位置よりも制御棒駆動装置１１から遠ざかる遠方位置との間を移動するように弾性変形する。また、弾性部２８は、円環形状となる質量部２７の周方向に沿って、所定の間隔を空けて複数設けられている。この質量部２７及び複数の弾性部２８は、一群となる複数の制御棒駆動装置１１の水平面内における振動を減衰すべく、水平面内において点対称に配置されている。
【００３８】
ここで、制御棒駆動装置１１は、固定部位と挿入部位とにおいて振動による移動が規制されることから、固定部位と挿入部位との間の中央部位において、振動の振幅が大きくなる。このとき、バンドル２１は、一群の制御棒駆動装置１１の固定部位と挿入部位との間の中央部位に設けられることから、マスダンパー２２は、一群の制御棒駆動装置１１の振幅が大きい部位に設けられる。
【００３９】
以上のように、実施形態１によれば、バンドル２１によって束ねた一群の制御棒駆動装置１１の振動を、マスダンパー２２によって抑制することができる。このため、地震等の振動に対する一群の制御棒駆動装置１１の応答を低減できることから、地震等の緊急時において、一群の制御棒駆動装置１１を鉛直方向に好適に移動させることができる。また、一群の制御棒駆動装置１１を支持する支持構造を剛性の高い構造とする必要がないため、一群の制御棒駆動装置１１周りの構造が簡易な構造となり、一群の制御棒駆動装置１１へのアクセスを容易なものとすることができる。
【００４０】
また、実施形態１によれば、制御棒駆動装置１１の個々の振動を、各弾性部材２３によって抑制することができる。このため、地震等の振動に対する個々の制御棒駆動装置１１の応答を低減できることから、地震等の緊急時において、制御棒駆動装置１１を鉛直方向に好適に移動させることができる。
【００４１】
また、実施形態１によれば、質量部２７及び弾性部２８が点対称に配置されることで、水平面内における一群の制御棒駆動装置１１の振動を好適に減衰させることができる。
【００４２】
また、実施形態１によれば、マスダンパー２２をバンドル２１に設けることができるため、一群の制御棒駆動装置１１の振動の振幅が大きい位置にバンドル２１を配置することで、マスダンパー２２により振動を好適に減衰させることができる。
【００４３】
また、実施形態１によれば、一群の制御棒駆動装置１１の振動の振幅が大きい中央部位にバンドル２１を設けると共に、このバンドル２１にマスダンパー２２を設けることができるため、マスダンパー２２により振動を好適に減衰させることができる。また、マスダンパー２２により一群の制御棒駆動装置１１の振動を抑制できるため、タイロッド１９と内壁面２０との接続部分に生じる支持反力を低減することができる。
【００４４】
なお、実施形態１の振動抑制構造物１２は、鉛直方向に延びて設けられる長尺装置である一群の制御棒駆動装置１１に適用したが、この構成に限定されず、水平面内において複数並べて配置された一群の長尺装置であれば、いずれのものに適用してもよい。
【００４５】
また、実施形態１では、マスダンパー２２をバンドル２１の上部に設けたが、バンドル２１の下部に設けてもよく、一群の制御棒駆動装置１１の振動を減衰可能な位置であれば、マスダンパー２２の位置は、特に限定されない。
【００４６】
また、実施形態１では、バンドル２１の挿通空間２１ａに、複数の弾性部材２３を設けたが、地震等の振動による制御棒駆動装置１１の個々の応答が小さければ、複数の弾性部材２３を省いた構成であってもよい。
【００４７】
［実施形態２］
次に、図５を参照して、実施形態２に係る振動抑制構造物５０について説明する。図５は、実施形態２の振動抑制構造物周りの原子炉を模式的に表した側面図である。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【００４８】
図５に示すように、実施形態２の振動抑制構造物５０は、鉛直方向の上方側が固定されていない、つまり、鉛直方向の上方側が自由端となる一群の制御棒駆動装置１１に設けられている。具体的に、一群の制御棒駆動装置１１は、実施形態１と同様の固定プレート１８が設けられる一方で、実施形態１のタイロッド１９を省いた構成となっている。
【００４９】
実施形態２の振動抑制構造物５０は、バンドル２１と、マスダンパー５１と、複数の弾性部材２３とを備えている。なお、バンドル２１及び複数の弾性部材２３は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
マスダンパー５１は、固定プレート１８の上部に取り付けられている。マスダンパー５１は、質量部５２と弾性部５３とを有している。質量部５２は、一群となる複数の制御棒駆動装置１１に接触しないように、バンドル２１及び制御棒駆動装置１１の上方側に配置されており、一群の制御棒駆動装置１１の上部を覆う円板形状に形成されている。この質量部５２は、鉛直方向においてバンドル２１と対向して設けられており、各制御棒駆動装置１１の鉛直方向の上方側への移動を規制する防護板として機能している。換言すれば、一群の制御棒駆動装置１１の上方側に設けられる防護板を、質量部５２として用いている。
【００５１】
弾性部５３は、例えば、板バネが適用され、質量部５２と固定プレート１８とを接続している。弾性部５３は、実施形態１と同様に、質量部５２が水平面内において振動するように弾性変形可能に配置される。また、弾性部５３は、円板形状となる質量部５２の周方向に沿って、所定の間隔を空けて複数設けられている。
【００５２】
ここで、制御棒駆動装置１１は、挿入部位において振動による移動が規制される一方で、鉛直方向の上方側が自由端となることから、鉛直方向の上方側の部位において、振動の振幅が大きくなる。このとき、マスダンパー５１は、一群の制御棒駆動装置１１の鉛直方向の上方側の部位、つまり、固定プレート１８に設けられることから、一群の制御棒駆動装置１１の振幅が大きい部位に設けられる。
【００５３】
以上のように、実施形態２によれば、一群の制御棒駆動装置１１の振動の振幅が大きい自由端に、固定プレート１８を介してマスダンパー５１を設けることができるため、マスダンパー５１により振動を好適に減衰させることができる。
【００５４】
また、実施形態２によれば、マスダンパー５１の質量部５２と防護板とを兼ねた構成とすることができ、装置構成を簡易にできることから、装置コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  原子炉
１０  原子炉容器
１０ａ  原子炉容器本体
１０ｂ  原子炉容器蓋
１１  制御棒駆動装置
１２  振動抑制構造物
１５  燃料集合体
１６  制御棒
１７  制御棒クラスタ
１８  固定プレート
１９  タイロッド
２０  内壁面
２１  バンドル
２１ａ  挿通空間
２２  マスダンパー
２３  弾性部材
２５  制御棒クラスタ駆動軸
２７  質量部
２８  弾性部
５０  振動抑制構造物（実施形態２）
５１  マスダンパー（実施形態２）
５２  質量部（実施形態２）
５３  弾性部（実施形態２）
【図１】
2017078462.tif 000003
【図２】
2017078462.tif 000004
【図３】
2017078462.tif 000005
【図４】
2017078462.tif 000006
【図５】
2017078462.tif 000007