(57)【要約】【課題】炉心スプレイ系配管の全ての溶接線に対し、き裂の発生を防止し、また発生したき裂の進展を防止し、万一き裂が伸展して炉心系配管が破損に至った場合においても溶接継目を保護することができ、冷却材喪失事故時に炉心スプレイ装置の機能を維持する。【解決手段】炉心スプレイ系配管４の溶接接合部の外周側に配置され、溶接接合部の溶接線１０を挟む配置で炉心スプレイ系配管４の外周面を軸対称位置で挟持するものとし、クランプ２１等に設けられた溶接接合部に対し、炉心スプレイ系配管の外周側から圧縮力を与える機械締結機構としてのボルト１３，１４とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉の炉心スプレイ系配管の溶接接合部を補強する炉心スプレイ系配管の補強装置であって、前記炉心スプレイ系配管の溶接接合部の外周側に配置され、前記溶接接合部の溶接線を挟む配置で前記炉心スプレイ系配管の外周面を軸対称位置で挟持するクランプと、このクランプに設けられ、前記溶接接合部に対して前記炉心スプレイ系配管の外周側から圧縮力を与える機械締結機構とを備えたことを特徴とする炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項２】
前記クランプおよび前記機械締結機構は、前記炉心スプレイ系配管の外周側面にて捩りおよび曲げ力を拘束するガイド部材を有する請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項３】
前記クランプは、前記炉心スプレイ系配管の外周面の曲率と同一曲率の締付け面を有する請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項４】
前記クランプは、前記炉心スプレイ系配管の外周面を相対する方向から挟持する複数部品を備え、これらの部品は相対する方向に配置されたガイドピンと、このガイドピンを挿入するガイド溝とによって支持されている請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項５】
前記ガイドピンに磁石を配置し、前記ガイド溝には異磁極となる磁石を交互に配置した請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項６】
前記クランプに凸部を設け、この凸部を前記配管に設けた孔と噛合せ、クランプ移動を制限する構成とした請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項７】
前記クランプに凸部を設け、この凸部を前記配管に設けた溝と噛合せ、クランプ移動を制限する構成とした請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項８】
前記クランプは、前記溶接接合部の溶接線の長さ方向略半分以上を原子炉圧力容器上方から目視可能な設定とした請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項９】
補強対象となる炉心スプレイ系配管を、エルボ配管とした請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項記載の炉心スプレイ系配管の補強装置を使用して、前記炉心スプレイ系配管の溶接線のき裂発生防止、発生したき裂の伸展防止および溶接線破断時における前記炉心スプレイ系配管の機能維持を行うことを特徴とする請求項１記載の炉心スプレイ系配管の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心スプレイ系配管を補強する炉心スプレイ系配管の補強装置および補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炉心スプレイ系配管は、原子炉圧力容器の炉内構造物であり、原子炉内再循環系配管の破断等による冷却材喪失事故時に炉心が露出し、燃料の加熱により燃料被覆管が溶融することを防止するため、サプレッションプールの水を外部配管から炉心スプレイスパージャへ導くものである。
【０００３】
図６は、原子炉圧力容器内部における炉心スプレイ系配管周りを概略的に示す斜視図である。この図６に示すように、原子炉圧力容器１内には炉心スプレイ系配管３が炉心を取り囲むおおよそ１８０°の範囲で輪状に配置されたパイプで構成されており、１８０°対称の位置に２系統配置されている。
【０００４】
この炉心スプレイ系配管３は、原子炉圧力容器１の炉心スプレイノズルのセーフエンドに溶接されたサーマルスリーブに接続され、ジャンクションボックス２を介して左右に分岐し、約９０°の方向にエルボ４を介して折曲し、原子炉圧力容器の内壁に沿って半円環状に配置されている。
【０００５】
この半円環状部分の端部は鉛直方向に折曲して垂下する垂直管部（立上り管５）を有し、この立上り管５は炉心シュラウド８の上部胴に炉心スプレイスパージャパイプ７を介して取付けられたインレット管６に接続されている。
【０００６】
ところで、原子炉圧力容器１の炉内構造物は、ステンレス鋼製の部材を溶接することにより構成されている。カーボン含有量が高いステンレス鋼では、高温水環境下で溶接部近傍の溶接熱影響部に応力腐食割れが発生することが知られており、高温の原子炉冷却材に接して使用される炉心スプレイ系配管３においても、その発生が懸念されている。
【０００７】
炉心スプレイ系配管３における応力腐食割れのポテンシャルが高い部位は、ジャンクションボックス２と炉心スプレイ系配管３との溶接継目９、エルボ部の溶接継目１０、立上り管５およびインレット管６の溶接継目１０ａ等の溶接接合部である。
【０００８】
炉心スプレイ装置は、炉心スプレイ管３の溶接継目９，１０，１０ａで円周方向のひび割れが生じた場合、冷却材喪失事故時に冷却材を送り出す機能を維持することができなくなる可能性がある。
【０００９】
万一、溶接線が破損した場合でも溶接継目９，１０，１０ａを維持し、炉心スプレイ装置が必要な容積流量を流すことができるように、溶接継目９，１０，１０ａに構造的な完全さを持たせるクランプ装置を提供することが望ましい。
【００１０】
従来の技術では、炉心スプレイ系配管３を上下クランプで締め込み、ジャンクションボックス２に配置されたクランプで配管部のクランプを連結する方法が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−５６０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の従来方法では、炉心スプレイ系配管をジャンクションボックス部に固定する構成のため、エルボ部の溶接線、立上り管の溶接線などの溶接継目には適用することができないものであった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、炉心スプレイ系配管の全ての溶接線に対し、き裂の発生を防止し、また発生したき裂の進展を防止し、万一き裂が伸展して炉心系配管が破損に至った場合においても溶接継目を保護することができ、冷却材喪失事故時に炉心スプレイ装置の機能を維持することを可能とする炉心スプレイ系配管の補強装置および補強方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられた炉心スプレイ系配管の溶接接合部に補強を施す炉心スプレイ系配管の補強装置であって、前記炉心スプレイ系配管の溶接接合部の外周側に配置され、前記溶接接合部の溶接線を挟む配置で前記炉心スプレイ系配管の外周面を軸対称位置で挟持するクランプと、このクランプに設けられ、前記溶接接合部に対して前記炉心スプレイ系配管の外周側から圧縮力を与える機械締結機構とを備えたことを特徴とする炉心スプレイ系配管の補強装置を提供する。
【００１４】
また、本発明では、前記炉心スプレイ系配管の補強装置を使用して、前記炉心スプレイ系配管の溶接線のき裂発生防止、発生したき裂の伸展防止および溶接線破断時における前記炉心スプレイ系配管の機能維持を行うことを特徴とする炉心スプレイ系配管の補強方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、炉心スプレイ系配管の全ての溶接線に対し、き裂の発生を防止し、また発生したき裂の伸展を防止し、万一き裂が伸展して炉心スプレイ系配管が破損に至った場合においても溶接継目を保護することができ、冷却材喪失事故時に炉心スプレイ装置の機能を維持することができる。
【００１６】
また、原子炉圧力容器上方からの遠隔操作により、炉内の水中にて特殊な工具を用いる必要なく取付け可能であり、かつプラント設計寿命と同等期間使用することができ、炉心スプレイ系配管を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る炉心スプレイ系配管の補強装置および補強方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、上述の図６に示した炉心スプレイ系配管３に、本実施形態の補強装置２０を据付けた状況を示す装置全体の斜視図である。なお、以下の据付け状況は一例であり、炉心スプレイ系配管３の取付け位置については特に限定されるものではない。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の補強装置２０は、例えば水平配置の炉心スプレイ系配管３を上方から挟持する上部クランプ２１と、下方から挟持する下部クランプ２２とを備えている。
【００２０】
上部クランプ２１は側面視で逆Ｌ字型をなすブロック状のものとされており、縦板形の胴部２１ｆから横向きに腕部２１ｃが突出した形状の上部右クランプ２１ａと、この上部右クランプ２１ａと略同形状をなしその側方に対向配置で連結された上部左クランプ２１ｂとから構成されている。
【００２１】
また、下部クランプ２２は側面視で略Ｌ字型をなすブロック状のものとされており、縦板形の胴部から横向きに腕部が突出した形状の下部右クランプ１１と、この下部右クランプ１１の側部と略同形状をなし、その側方に対向配置で連結された下部左クランプ１２とから構成されている。
【００２２】
さらに、上部クランプ２１と下部クランプ２２とは、平面視略中央位置で上下連結ボルト１３により連結されるとともに、下部右クランプ１１と下部左クランプ１２とは左右連結ボルト１４により連結されている。
【００２３】
このような構成の補強装置２０が、炉心スプレイ系配管３の一側面側に接して配置されるとともに、炉心スプレイ系配管３に対して上下方向から挟持する状態で、溶接継目１０を挟む配置で装着される構成となっている。
【００２４】
図２は、上述した補強装置２０の構成部品を示す分解斜視図である。この図２に示すように、下部右クランプ１１の右側端の上部には垂直上方に向けて棒状の上下ガイド１５ａが突設してあり、この上下ガイド１５ａが上部右クランプ２１ａに形成した縦向きのガイド孔２３ａに挿入可能な構成となっている。
【００２５】
上部右クランプ２１ａの胴部先端の下面には下向きの凸部１７ｃが突設してあり、この凸部１７ｃが炉心スプレイ系配管３の上面に当接するようになっている。また、下部右クランプ１１の上面側中央位置にはねじ孔１１ａが形成してあり、このねじ孔１１ａに、胴部２１ｆに挿通された上下連結ボルト１３の下端側が螺合されるようになっている。
【００２６】
さらに、下部右クランプ１１の左端部には縦長なガイド挿入孔１１ｂが形成されており、このガイド挿入孔１１ｂに、下部左クランプ１２に螺挿された縦長な左右ガイド１６ｂが嵌合されるとともに、左右ガイド１６ｂの先端に突出する左右連結ボルト１４の先端が、ねじ挿入孔１１ｂの内方に形成されたねじ孔（図示省略）に螺合されるようになっている。このように、下部左クランプ１２および下部右クランプ１１には上向きの凸部１７ｂが突設され、上部左クランプ２１ｂおよび上部右クランプ２１ａには下向きの凸部１７ｃ、１７ｃが突設され、これらの各凸部が炉心スプレイ系配管３の上下面に当接するようになっている。
【００２７】
図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。この図３に示すように、補強装置２０は上部左クランプ２１ｂ、下部左クランプ１２、上下連結ボルト１３および左右連結ボルト１４により炉心スプレイ系配管３を上下方向から挟み込み、かつ炉心スプレイ系配管３の軸方向複数箇所に固定されている。これにより、炉心スプレイ系配管３への連結により、クランプ間でのねじりおよび曲げを防止する構成となっている。
【００２８】
このように、上下左右クランプ１１，１２，２１ａ、２１ｂは、それぞれ炉心スプレイ系配管３の外形に合せた接触部を有し、炉心スプレイ系配管３の溶接線を挟み込むように取付けられる。そして、上下連結ボルト１３を締め込むことにより、炉心スプレイ系配管３との間に発生する摩擦力で固定される。
【００２９】
また、上下左右クランプ１１，１２，２１ａ、２１ｂは左右連結ボルト１４を締め込むことにより、溶接継目に圧縮力を加え、溶着部が破損した場合でも継目を保持する。
【００３０】
さらに、炉心スプレイ系配管３に窪みを加工し、その窪みにクランプの凸部１７ｂ，１７ｃを嵌め込むことで、クランプ締付けの摩擦力に加え、クランプの水平方向または垂直方向の移動を制限することが可能である。
【００３１】
なお、凸部１７ｂ，１７ｃの数はそれぞれ複数としてもよく、また配管への加工は孔ではなく、配管内部まで貫通しない溝であってもよく、このような構成によっても同様の作用効果が得られる。
【００３２】
図４は、補強装置２０のクランプ形状の一形態を示したもので、同曲率の締付面をもつ上部クランプ２１および同曲率下部クランプ１２により、炉心スプレイ配管３を締付ける構成、すなわちクランプ形状を配管３と同曲率とし、締付け摩擦力を増大させるものである。
【００３３】
そして、締付け方向をガイドするガイドピン２１ｄ、２１ｅ部にスプリング、例えば圧縮コイルばね２０ａ，２０ｂを配置し、その一端をガイドピン２１ｄ，２１ｅ側へ固定し、他端をガイド溝２２ａ，２２ｂ側へ固定することで、常にクランプ本体に締付け方向への力を与えることができるようにしている。
【００３４】
これにより、クランプ本体に配管から伝わる振動に対する制振効果をもたせることができ、上下連結ボルト１３が配管の振動により緩むことを防止することができ、上下連結ボルト１３が配管振動により緩むことを防止するとともに、万一ボルトが破断した場合のクランプ本体を繋ぎ止めるバックアップとなる。
【００３５】
なお、ばね２０ａ，２０ｂに代えて、ガイドピン２１ｄ，２１ｅおよびガイド溝２２ａ，２２ｂに異磁極の磁石を交互に複数配置することもできる。
【００３６】
なお、以上のクランプ装置は、炉心スプレイ系配管を挟み込む形状であれば上下クランプ一体型等の構成であってもよく、形状の如何については問わないものである。
【００３７】
また、クランプ締付けおよび連結手段等については、ボルトに限定されるものでなく、機械締結によるものであればよい。
【００３８】
図５は、本発明による他の実施形態を示す斜視図である。
【００３９】
この図５に示す実施形態においては、エルボ４にエルボ部クランプとして、水平部分の外形に合せた接触部を有する上部エルボクランプ１８ａ，１８ｂ、垂直部分の外形に合せた接触部を有する下部エルボクランプ１９ａ，１９ｂ、それらを連結するクランプボディ２３を備えている。
【００４０】
また、上部エルボクランプ１８ａ，１８ｂを炉心スプレイ系配管３の水平部分に締付ける下部締付けボルト２５、エルボ４の溶接継目に圧縮力を与えるためにクランプ同士をクランプボディ２３に対して締付ける連結ボルト２６を備えた構成とされている。
【００４１】
この図５に示した実施形態では、エルボ４の形状に沿ったクランプボディ２３とクランプ締付け用の連結ボルト２６とにより、炉心スプレイ配管３のうち、エルボ４による連結配管においても図１〜図４に示した実施形態と同様の作用および効果が奏されるものである。
【００４２】
なお、図５に示した実施形態のクランプボディ２３の形状は一例であり、エルボ４に押し当てる構造であっても同様の作用および効果が奏される。
【００４３】
以上のように、本実施形態の補強装置２０は、炉心スプレイ系配管４の溶接接合部の外周側に配置され、溶接接合部の溶接線１０を挟む配置で炉心スプレイ系配管４の外周面を軸対称位置で挟持するものである。そして、クランプ２１等に設けられ溶接接合部に対し、炉心スプレイ系配管の外周側から圧縮力を与える機械締結機構としてのボルト１３，１４とを備えたものである。
【００４４】
そして、クランプ２１および機械締結機構としてのボルト１３，１４は、炉心スプレイ系配管の外周側面にて捩りおよび曲げ力を拘束するガイド部材を有するものである。
【００４５】
また、クランプ２１は、炉心スプレイ系配管３，４の外周面の曲率と同一曲率の締付け面を有し、また炉心スプレイ系配管３，４の外周面を相対する方向から挟持する複数部品を備え、これらの部品は相対する方向に配置されたガイドピンとしての上下ガイド１５ａと、これらのガイドピン等を挿入するガイド溝等とによって支持されるものである。
【００４６】
なお、ガイドピンには図示しない磁石を配置し、ガイド溝には異磁極となる磁石を交互に配置し、またクランプ２１に凸部を設け、この凸部を配管に設けた孔と噛合せ、クランプ移動を制限する構成とするものである。
【００４７】
また、クランプ２１に凸部を設け、この凸部を配管に設けた溝と噛合せ、クランプ移動を制限する構成としたものであり、クランプ２１は、溶接接合部の溶接線の長さ方向略半分以上を原子炉圧力容器上方から目視可能な設定としたものである。さらにまた、補強対象となる炉心スプレイ系配管を、エルボ配管としたものである。
【００４８】
そして、本実施形態では、上述の炉心スプレイ系配管の補強装置を使用して、炉心スプレイ系配管の溶接線のき裂発生防止、発生したき裂の伸展防止および溶接線破断時における前記炉心スプレイ系配管の機能維持を行うものである。
【００４９】
以上のように、本実施形態のクランプ装置によれば、炉心スプレイ配管３を保持および固定し、溶接部にき裂が発生すること、および発生したき裂の伸展を防止することが可能である。また、万一溶接線が破断した場合においても、溶接継目が離れることおよび横ずれすることを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態による補強装置を示す斜視図。
【図２】前記実施形態における部品構成を示す分解図。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】前記補強装置の構成を示す斜視図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す斜視図。
【図６】炉心スプレイ配管の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５１】
１‥原子炉圧力容器、２‥ジャンクションボックス、３‥炉心スプレイ系配管、４‥エルボ、５‥立上り管、６‥インレット管、７‥炉心スプレイスパージャパイプ、８‥炉心シュラウド、９，１０，１０ａ‥溶接継目、１１‥下部右クランプ、１１ａ‥ねじ孔、１１ｂ‥ガイド挿入孔、１１ｂ‥ねじ挿入孔、１２‥下部左クランプ、１３‥上下連結ボルト、１４‥左右連結ボルト、１５ａ‥上下ガイド、１６ｂ‥左右ガイド、１７ｂ，１７ｃ‥凸部、１８ａ‥上部エルボクランプ、１８ｂ‥上部エルボクランプ、１９ａ‥下部エルボクランプ、１９ｂ‥下部エルボクランプ、２０‥補強装置、２０ａ‥スプリング（圧縮コイルばね）、２０ｂ‥スプリング（圧縮コイルばね）、２１‥上部クランプ、２１ａ‥上部右クランプ、２１ｂ‥上部左クランプ、２１ｃ‥腕部、２１ｄ，２１ｅ‥ガイドピン、２１ｆ‥胴部、２２‥下部クランプ、２２ａ，２２ｂ‥ガイド溝、２３‥ガイド孔、２３ａ‥クランプボディ、２５‥下部締付けボルト、２６‥連結ボルト。
【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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