(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料バンドルの横方向の動きを制限するために原子炉圧力容器内に配置するためのシュラウドにおいて、
前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体（１６）と、該本体の第１端部（１８）に配置されたフランジ（２０）とを有し、該フランジには複数のボルト開口（２２）が設けられている第１シュラウド部分（１２）、および
前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体（１６）と、該本体の第１端部（１８）に配置されたフランジ（２０）とを有し、該フランジには複数のボルト開口（２２）が設けられている第２シュラウド部分（１４）
を含んでおり、
前記第１シュラウド部分（１２）の前記本体（１６）の前記第１端部（１８）が、前記原子炉圧力容器の中心線から該第１端部の壁の中心まで測った半径Ｒｍｃを持ち、また前記第１シュラウド部分の前記本体の中央部分が、前記原子炉圧力容器の中心線から該中央部分の壁の中心まで測った半径Ｒｎを持ち、前記半径Ｒｍｃが前記半径Ｒｎより大きいことを特徴とするシュラウド。
【請求項２】
前記第１シュラウド部分の前記フランジには複数の扇形切欠き（４２）が形成されている請求項１記載のシュラウド。
【請求項３】
前記第１シュラウド部分の前記フランジが前記中央部分と前記第１端部との間の境界部分（２６）に配置されており、
前記第１シュラウド部分の前記フランジは、前記第１シュラウド部分の前記本体（１６）側の第１フランジ面（２８）および該第１フランジ面と対向する、第１シュラウド部分（１２）の前記第１端部（１８）側の第２フランジ面（３０）を持ち、
断面で、前記第２フランジ面は前記第１端部（１８）外面から長さＢ１を持ち、前記該第１フランジ面は前記本体（１６）外面から長さＢ２を持ち、長さＢ２が長さＢ１より大きい、請求項１記載のシュラウド。
【請求項４】
燃料バンドルの横方向の動きを制限するために原子炉圧力容器内に配置するためのシュラウドにおいて、
前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体（１６）と、該本体の第１端部（１８）に配置されたフランジ（２０）とを有し、該フランジには複数のボルト開口（２２）が設けられている第１シュラウド部分（１２）、および
前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体（１６）と、該本体の第１端部（１８）に配置されたフランジ（２０）とを有し、該フランジには複数のボルト開口（２２）が設けられている第２シュラウド部分（１４）
を含んでおり、
前記第１シュラウド部分の前記本体の一部分が壁厚Ｃ１を持ち、前記第１シュラウド部分の前記本体の別の部分が壁厚Ｃ２を持ち、壁厚Ｃ２が壁厚Ｃ１より大きいシュラウド。
【請求項５】
燃料バンドルの横方向の動きを制限するために原子炉圧力容器内に配置するためのシュラウドにおいて、
前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体（１６）と、該本体の第１端部（１８）に配置されたフランジ（２０）とを有し、該フランジには複数のボルト開口（２２）が設けられている第１シュラウド部分（１２）、および
前記原子炉圧力容器の内径より小さい外径を持つほぼ円筒形の本体（１６）と、該本体の第１端部（１８）に配置されたフランジ（２０）とを有し、該フランジには複数のボルト開口（２２）が設けられている第２シュラウド部分（１４）
を含んでおり、
前記第２シュラウド部分のフランジには複数の扇形切欠き（４２）が形成されており、前記第２シュラウド部分の前記本体（１６）の前記第１端部（１８）が、前記原子炉圧力容器の中心線から該第１端部の壁の中心まで測った半径Ｒｍｃを持ち、また前記第２シュラウド部分の前記本体（１６）の中央部分が、前記原子炉圧力容器の中心線から該中央部分の壁の中心まで測った半径Ｒｎを持ち、半径Ｒｍｃは半径Ｒｎより大きく、また前記第２シュラウド部分の前記フランジが前記中央部分と前記第１端部との間の境界部分（２６）に配置されており、
前記第２シュラウド部分（１４）の前記フランジ（２０）は該第２シュラウド部分（１４）の前記中央部分側の第１フランジ面（２８）および該第１フランジ面（２８）と対向する、第２シュラウド部分（１４）の前記第１端部（１８）側の第２フランジ面（３０）を持ち、
断面で、前記第２フランジ面は前記第１端部（１８）外面から長さＢ１を持ち、前記該第１フランジ面は前記中央部分（１６）外面から長さＢ２を持ち、長さＢ２は長さＢ１より大きく、更に前記第２シュラウド部分の前記本体の一部分が壁厚Ｃ１を持ち、前記第２シュラウド部分の前記本体の別の部分が壁厚Ｃ２を持ち、壁厚Ｃ２が壁厚Ｃ１より大きいシュラウド。
【請求項６】
前記第１シュラウド部分（１２）の前記フランジ（２０）に設けられた前記ボルト開口（２２）の少なくとも幾つかは、前記第２シュラウド部分（１４）の前記フランジ（２０）に設けられたそれぞれの前記ボルト開口（２２）と整合している請求項１記載のシュラウド。
【請求項７】
前記第１シュラウド部分（１２）が前記第２シュラウド部分（１４）に溶接されており、前記第１シュラウド部分の前記フランジと前記第２シュラウド部分の前記フランジとの間の距離Ａが溶接部を検査できるように定められている請求項１記載のシュラウド。
【請求項８】
更に、ボルト（３２）が前記第１シュラウド部分の前記フランジに設けられた前記ボルト開口および前記第２シュラウド部分の前記フランジに設けられた前記ボルト開口を通って延在しており、前記ボルトは、シャンク部（３４）、並びに第１および第２ねじ付き端部（３６，３８）を有している請求項１記載のシュラウド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に原子炉に関するものであり、更に詳しくは原子炉の炉心シュラウドの隣接する円筒形部分同士の間の継手に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
沸騰水型原子炉は典型的には円筒形のステンレス鋼製のシュラウド内に配置された燃料炉心を含んでいる。具体的に述べると、炉心の中心軸線がシュラウドの中心軸線とほぼ同軸であり、シュラウドの両端は開放していて、水がシュラウドの下端から流入してシュラウドの上端から流出することができる。シュラウドは炉心の燃料バンドルの横方向の動きを制限する。
【０００３】
シュラウドはその寸法が大きいので、複数のステンレス鋼製の円筒形シュラウド部分を一緒に溶接することによって形成される。具体的に述べると、隣接するシュラウド部分のそれぞれの端部同士が周方向の溶接部によって接合される。この溶接継手は、原子炉の全ての動作モードに伴う垂直方向および横方向荷重を支持する。
【０００４】
しかしながら、シュラウドの溶接部は、粒間応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）として知られている有害な作用に対するシュラウド材料の感受性を増大させる。シュラウド溶接部にＩＧＳＣＣの発生が認められた場合、このシュラウド溶接部によって最初に支持されていた垂直方向および横方向荷重に対する代わりの機械的支持体を容易に且つ素早く設けることが望ましい。その上、この様な機械的支持体が充分長い寿命を有し、このため原子炉がその設計寿命を完全に実現できることが望ましい。更に、この様な機械的支持体が、ＩＧＳＣＣの発生の検出前のシュラウド溶接部の寿命期間中に、シュラウド溶接部の検査を妨害しないことが望ましい。
【特許文献１】
欧州特許公開７１６４２３号公報
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、これらのおよび他の目的を達成する原子炉用のシュラウドを提供する。本発明のシュラウドは、一態様によれば、第１および第２シュラウド部分を含み、各シュラウド部分はほぼ円筒形の本体で構成され、第１端部および第２端部を有する。各シュラウド部分の第１端部は半径Ｒｍｃを持ち、ほぼ円筒形の本体は半径Ｒｎを持つ。半径Ｒｍｃは半径Ｒｎより大きい。
【０００６】
各シュラウド部分の第１端部にはフランジが配置されている。フランジには複数のボルト開口が設けられており、また複数の扇形切欠きが形成されている。各シュラウド部分のフランジは、各シュラウド部分の本体と第１端部との間の境界部分に配置されている。フランジは第１フランジ面（例えば上面）および第２フランジ面（例えば下面）を持つ。第２フランジ面は長さＢ１を持ち、第１フランジ面は長さＢ２を持つ。第１フランジ面の長さＢ２は第２フランジ面の長さＢ１より大きい。シュラウド部分の端部の壁の中の中心線からフランジのボルト開口の最も近い縁までのレバーアーム距離（応力中心距離）Ｅが、シュラウド部分の端部における曲げモーメント（Ｍ１）を低減するように最小にされる。また、端部は壁厚Ｃ１を持ち、本体は壁厚Ｃ２を持つ。壁厚Ｃ２は壁厚Ｃ１より大きい。
【０００７】
第１シュラウド部分の第１端部は第２シュラウド部分に溶接されている。第１シュラウド部分のフランジに設けられたボルト開口の少なくとも幾つかは、第２シュラウド部分のフランジに設けられたそれぞれのボルト開口と整合する。第１シュラウド部分のフランジと第２シュラウド部分のフランジとの間の距離Ａは、周知の装置および方法を使用して溶接部を検査できるように定められている。
【０００８】
第１シュラウド部分のフランジと第２シュラウド部分のフランジとの間の距離Ａが両シュラウド部分間の溶接部を検査できるようになっているので、原子炉の寿命に至るまでに、この様な溶接部は超音波試験（ＵＴ）のような周知の装置および方法を使用して容易に検査することができる。
溶接部におけるＩＧＳＣＣの発生が検出された場合、次の作業が実施される。先ずボルトが第１シュラウド部分のフランジに設けられたボルト開口に挿入されて、第２シュラウド部分のフランジに設けられた整合したボルト開口に通される。各ボルトは、一態様によれば、シャンク部、並びに第１および第２ねじ付き端部を有する。シャンク部は直径Ｄ１を持ち、各ねじ付き端部は直径Ｄ２を持つ。直径Ｄ１は直径Ｄ２より小さい。ナットがねじ付き端部にねじ係合されて、それぞれのフランジに対して締め付けられる。
【０００９】
以下により詳しく説明するように、上記のシュラウド部分の構成およびボルトは、シュラウド部分における曲げ応力を最小にし、要求される応力基準をを満足する。更に、フランジは原子炉内に存在するハードウエアと干渉しない。この様な構成はまた、原子炉が設計寿命を完全に実現できるように充分長い寿命を有すると信じられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、第１シュラウド部分１２および第２シュラウド部分１４を含むシュラウド１０の断面図である。第１シュラウド部分１２および第２シュラウド部分１４の各々は、第１端部１８および第２端部（図示していない）を持つほぼ円筒形の本体１６を含んでいる。各シュラウド部分の第２端部は、一実施態様では、第１端部１８と同じ構成である。各シュラウド部分１２および１４において、フランジ２０が第１端部１８の所に配置されており、フランジ２０には複数のボルト開口２２が設けられている。第１シュラウド部分１２は第２シュラウド部分１４に溶接されている。第１シュラウド部分１２のフランジ２０に設けられたボルト開口２２の少なくとも幾つかは、第２シュラウド部分１４のフランジ２０に設けられたそれぞれのボルト開口２２と整合する。第１シュラウド部分１２のフランジ２０と第２シュラウド部分１４のフランジ２０との間の距離Ａは、周知の装置および方法を使用して溶接部２４を検査できるように定められる。各シュラウド部分１２および１４の本体１６の第１端部１８は、原子炉圧力容器の中心線から第１端部１８の壁の中心まで測った半径Ｒｍｃを持つ。また、本体１６の中央部分は、原子炉圧力容器の中心線から該中央部分の壁の中心まで測った半径Ｒｎを持つ。半径Ｒｍｃは半径Ｒｎより大きい。
【００１１】
フランジ２０は本体１６と第１端部１８との間の境界部分２６に配置されている。フランジ２０は第１フランジ面２８および第２フランジ面３０を持つ。第２フランジ面３０は長さＢ１を持ち、第１フランジ面２８は長さＢ２を持つ。第１フランジ面２８の長さＢ２は第２フランジ面３０の長さＢ１より大きい。端部１８の壁の中の中心線からボルト開口２２の最も近い縁までのレバーアーム距離Ｅが、端部１８における曲げモーメント（Ｍ１）を低減するように最小にされる。また、端部１８は壁厚Ｃ１を持ち、本体１６は壁厚Ｃ２を持つ。壁厚Ｃ２は壁厚Ｃ１より大きい。
【００１２】
前に説明したように、第１シュラウド部分１２は第２シュラウド部分１４に溶接されている。第１シュラウド部分１２のフランジ２０と第２シュラウド部分１４のフランジ２０との間の距離Ａが両シュラウド部分間の周方向の溶接部２４を検査できるようになっているので、原子炉の寿命に至るまでに、溶接部２４は周知の装置および方法を使用して容易に検査することができる。
【００１３】
図２は、本発明の一実施態様によるボルト３２の正面図である。具体的に述べると、ボルト３２はシャンク部３４、並びに第１および第２ねじ付き端部３６および３８を有する。シャンク部３４は直径Ｄ１を持ち、各ねじ付き端部３６および３８は直径Ｄ２を持つ。直径Ｄ１は直径Ｄ２より小さい。ナット４０が、図示のようにねじ付き端部３６および３８にねじ係合される。
【００１４】
溶接部２４におけるＩＧＳＣＣの発生が検出された場合、先ずボルト３２が第１シュラウド部分１２のフランジ２０に設けられたボルト開口２２に挿入されて、第２シュラウド部分１４のフランジ２０に設けられた整合したボルト開口２２に通される。次いで、ナット４０がねじ付き端部３６および３８にねじ係合されて、それぞれのフランジ２０に対して締め付けられる。
【００１５】
図３は、図１に示したシュラウド部分１２の一部分の断面図である。一旦ボルト３２がボルト開口２２に装着されてフランジ２０に対して締め付けられると、与荷重力Ｆｉによりシュラウド部分１２に反力Ｒ１並びに反曲げモーメントＭ１およびＭ２が生じる。シュラウド部分１２における曲げ応力を最小にするためには、レバーアーム距離Ｅ（図１）を最小にすることによって端部１８における曲げモーメントＭ１を最小にする。曲げモーメントＭ１は予荷重力Ｆｉおよびレバーアーム距離Ｅの関数であるので、レバーアーム距離Ｅの低減により端部１８における曲げモーメントＭ１および曲げ応力が最小になる。レバーアーム距離Ｅの最小化はボルト３２とシュラウド部分１２との間の所要の隙間によって制限される。
【００１６】
更に、前に説明したように、半径Ｒｍｃは半径Ｒｎより大きい。この様に半径Ｒｍｃを大きくしたことにより、オフセットした境界部分２６が生じる。これは、第１フランジ面２８の長さＢ２が第２フランジ面３０の長さＢ１より大きい（図１参照）ことから明らかである。長さＢ２を大きくすると、ボルト３２に対して使用されるワッシャ（座金）を大きくすることができ、これにより、予荷重力Ｆｉを端部１８の中央平面により近ずくように分布させることができる。また、壁厚Ｃ２は公称のシュラウド壁厚Ｃ１より大きいので、シュラウドの曲げ応力が最小にされる。更に、ボルト３２に関して、シャンク部３４の直径Ｄ１がねじ付き端部３６および３８の直径Ｄ２より小さいので、従ってシャンク部３４の可撓性が増大しているので、ねじ付き端部３６および３８における曲げ応力は低減される。ボルトのねじ付き端部３６および３８に比較的高い疲れ応力集中因子が関連しているので、上記のねじ付き端部３６および３８における曲げ応力の低減はボルト３２の疲れ抵抗を改善する。より一般的に言えば、ボルト３２のこの様な構成は、疲れ応力集中因子が比較的低いシャンク部３４へ曲げ応力が再分配させる。
【００１７】
図４は、図１に示したシュラウド部分１２の１８０゜にわたる部分を示す上面図である。フランジ２０が既存の原子炉内部部品と干渉しないようにするために、フランジ２０に複数の扇形切欠き４２が設けられている。
シュラウド部分１２および１４は、ゼネラル・エレクトリック社の改良型沸騰水型原子炉などの多くの異なる原子炉に使用することができる。更に、より一般的には、シュラウド部分１２および１４の構成は、２つの円筒体を同じように接合する任意の用途に使用することができる。
【００１８】
上述のシュラウド部分１２および１４並びにボルト３２は曲げ応力を最小にして、要求される応力基準を満足する。その上、この様な構成は、ボルト３２を利用する前に、超音波試験（ＵＴ）の様な公知の技術を使用して溶接部２４を検査することを可能にする。この様な構成はまた、原子炉が設計寿命を完全に実現できるように充分長い寿命を持つものと信じられる。
【００１９】
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。本発明の実施態様を図示し説明したが、これらは例として示したものであって、本発明を限定するものでないことを理解されたい。従って、本発明の要旨および範囲は特許請求の範囲に記載の通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボルト開口を含む、シュラウドの溶接された円筒形部分の断面図である。
【図２】本発明の一実施態様によるボルトの正面図である。
【図３】図１に示したシュラウドの一部分の横断面図である。
【図４】図１に示したシュラウドのフランジの一部分の上面図である。
【符号の説明】
１０    シュラウド
１２    第１シュラウド部分
１４    第２シュラウド部分
１６    ほぼ円筒形の本体
１８    第１端部
２０    フランジ
２２    ボルト開口
２４    溶接部
２６    境界部分
２８    第１フランジ面
３０    第２フランジ面
３２    ボルト
３４    シャンク部
３６    ねじ付き端部
３８    ねじ付き端部
４０    ナット
４２    扇形切欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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