JP4580913B2 - ジェットポンプライザの補強装置 - Google Patents

Description

本発明は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内部に溶接固定されたジェットポンプライザ溶接線のき裂発生の防止、発生したき裂の進展防止および溶接線破断時等に機能維持を図るためのジェットポンプライザの補強装置に関する。

沸騰水型原子炉におけるジェットポンプは、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の炉心シュラウドとＲＰＶ内壁との間の環状部（ダウンカマ部）に配置され、再循環系と連結されて冷却材を炉心に循環させるものである。

図１０を参照して、原子炉圧力容器１内部のジェットポンプ周りにおける概略構成を説明する。図１０に示すように、ジェットポンプ１ａは大別して、ライザ１０ａ、インレットミキサ９、ディフューザ１３等から構成されている。

ライザ１０ａは、再循環ノズル８に接続されたライザエルボ１１の一端に鉛直に立設されたライザパイプ１０を有し、このライザパイプ１０はライザエルボ１１に溶接によって固定されている。さらに、ライザエルボ１１の上端部にはトランジションピース１４が溶接によって固定されている。また、ライザエルボ１１の他端はＲＰＶ再循環入口ノズル８のサーマルスリーブ１２に溶接によって固定されている。

ライザ１０ａの上面には、インレットミキサ９のライザエルボ１１が搭載されており、ホールドダウンボルトによって固定されている。インレットミキサ９は、ライザエルボ１１、混合ノズル１５およびノズルスロート１６の溶接によって組立てられ、ノズルスロート１６の下端はディフューザ１３の上端に挿入されている。

ディフューザ１３は、傾斜状に設けられた円筒下部に環状部品を溶接によって組立てられた構造を有し、その下端はシュラウドサポートプレート５に溶接によって固定されている。

原子炉圧力容器１の外部に設けられた図示省略の再循環ポンプで昇圧された駆動流体は、再循環入口ノズル８からジェットポンプ１ａ内に供給され、ライザ１０ａからインレットミキサ９およびディフューザ１３を通り、原子炉炉心に強制循環される。

上記のような構成の原子炉では、再循環ポンプから送り込まれる大量の冷却水流によって流体振動が発生し、ジェットポンプ１ａに繰返し応力が作用している。

さらに、運転中においては、内外差圧による応力や、炉心部において多量の熱が発生し、ジェットポンプには熱応力が作用する。

これらの流体振動、差圧および熱応力による繰返し応力の作用によって、ライザエルボ１１とサーマルスリーブ１２との溶接部、ライザエルボ１１とライザパイプ１０との溶接部等には疲労き裂が生じる可能性がある。

また、溶接熱影響部の鋭敏化領域に発生する応力腐食割れによって、き裂が生じる可能性もある。

原子炉の運転を続けることで、極端な場合には、き裂が進展して溶接部が破断することにより、炉心に流体（水）を送り込むジェットポンプの機能を維持することが困難となる可能性があり、原子炉を安全に運転維持する観点から課題がある。

従来の技術では、例えばライザエルボ１１とライザパイプ１０およびサーマルスリーブ１２の溶接部近傍をクランプで締込み、両クランプを連結させる方法（例えば、特許文献１参照）、あるいはライザエルボ１１とサーマルスリーブ１２との溶接部近傍をクランプし、再循環入口ノズル８から流れ込む駆動流体の反力を炉心シュラウド７で受ける方法（例えば、特許文献２参照）等が開示されている。
特開平１０−２０６５８７号公報 特開平１０−１８６０８０号公報

上述した特許文献１の技術では、互いのクランプを直線的に締結しており、例えば溶接線が破断し、捩れの力が加わった場合には、破断部が開いてジェットポンプ１ａの機能を維持することができなくなる可能性がある。

また、特許文献２の技術では、ライザエルボ１１の水平方向の拘束を炉心シュラウド７に取り、さらに実施状況にもよるが、ディフューザ１３にも支持点を求めている方法も提示されている。これらの方法では、ジェットポンプ１ａにかかる振動の挙動が複雑になるだけでなく、ディフューザ１３のシュラウドサポートプレート５との溶接部等に好ましくない影響を与える可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、溶接部にき裂が発見されたジェットポンプライザに装着して、き裂の発生を防止し、また発生したき裂の進展を防止し、万一き裂が進展してジェットポンプが破損に至った場合においても、ジェットポンプライザ機能を維持することができるジェットポンプライザの補強装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器のジェットポンプのサーマルスリーブに連結されているジェットポンプライザのライザエルボを、上側から覆うエルボ上部クランプと、ライザエルボを下側から覆うエルボ下部締付け部材、ライザエルボの垂直部を覆うエルボ垂直部締付け部材およびライザエルボの水平部を覆うエルボ水平部締め付け部材とを備え、
前記エルボ下部締付け部材、前記エルボ垂直部締付け部材および前記エルボ水平部締付け部材は、それぞれピン部で回動する折畳み可能な連結板状に構成し、
ライザエルボの垂直部のライザパイプとの溶接部近傍、およびライザエルボ水平部のサーマルスリーブとの溶接部近傍をそれぞれエルボ垂直部締付け部材、エルボ下部締付け部材およびエルボ水平部締付け部材で覆い、これらの締付け部材とエルボ上部クランプとをボルトで連結してライザエルボを締付けることを特徴とするジェットポンプライザの補強装置を提供する。

本発明によれば、溶接部にき裂発生の可能性があると判断され、または亀裂が発見されたジェットポンプライザに補強装置を装着することにより、き裂の発生を防止し、または発生したき裂の進展を防止することができる。また、万一き裂が進展してジェットポンプが破損に至った場合においても、ジェットポンプライザ機能を維持することが可能となる。

以下、本発明に係るジェットポンプの補強装置の実施形態について図１〜図９を参照して説明する。なお、ジェットポンプの構成については、図１０も参照する。

［第１実施形態（図１〜図４）］
図１は本発明の第１実施形態によるジェットポンプライザ補強装置の全体構成および据付け状態を示す斜視図であり、図２および図３はジェットポンプライザ補強装置のエルボ上部クランプの構成を異なる角度から示す斜視図であり、図４はエルボ下部締付け部材、エルボ垂直部締付け部材及びエルボ水平部締付け部材の構成を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のライザ補強装置５０は大別して、サーマルスリーブ１２に連結されているライザエルボ１１を上側から覆うエルボ上部クランプ５４と、ライザエルボ１１を下側から締付けるエルボ下部締付け部材としてのエルボ下部クランプ５２と、ライザエルボ１１上端の垂直部を覆うエルボ垂直部締付け部材としての垂直部クランプ５３と、ライザエルボ１１の水平部を覆うエルボ水平部締付け部材としての水平部クランプ５１と、これらを連結する部品を備えている。

ライザエルボ上部クランプ５４は、図２および図３に示すように、略割筒円筒状の湾曲したブロック状の一体型構成とされており、外周縁側がライザパイプ１０、ライザエルボ１１およびサーマルスリーブ１２を覆う部分円弧状の形状をなし、この部分がライザパイプ等覆い部５４ａとなっている。また、ライザエルボ上部クランプ５４の内周縁は割円筒状の凹形をなしている。さらに、ライザエルボ上部クランプ５４の両側縁部は平行面となっており、この部分にはボルト等の締付け具を係止する一部開口形の複数のブラケット部５４ｃが設けられ、ブラケット内面は例えば円弧状等となっている。

一方、エルボ下部クランプ５２、垂直部クランプ５３、垂直部クランプ５３および水平部クランプ５１は、図４に示すように、それぞれ板状部材として構成されており、これらの板材が重合および開放する方向に組立てられた複数枚の板材組立体として一体に構成されている。

エルボ下部クランプ５２は略長方形の板状体であり、一側面がライザエルボ１１を下側から締付ける覆い面となっており、この面の中央部にはライザエルボ１１に接触させるための円形凹形の接触部１０３が形成されている。このエルボ下部クランプ５２の短手側の両端部中央位置には、１対のエルボ部ボルト５６Ａ，５６Ｂが支点ピン６１Ｂを介して回動可能に設けられている。これらのエルボ部ボルト５６Ａ，５６Ｂはエルボ下部クランプ５２のブラケット部５４ｃに着脱可能に係止される。

垂直部クランプ５３は、エルボ下部クランプ５２の長手方向一端側に支点ピン５３ａを介して回動可能に連結された板状部材であり、その回動端側には左右１対の接触部１０２が円弧状配置で設けられている。この垂直部クランプ５３の左右端縁部には、１対の垂直部ボルト５５ａ，５５ｂが支点ピン６１Ａを介して回動可能に設けられている。これらの垂直部ボルト５５ａ，５５ｂはエルボ下部クランプ５２のブラケット部５４ｃに着脱可能に係止される。

水平部クランプ５１は、エルボ下部クランプ５２の長手方向他端側に支点ピン６１Ｃを介して回動可能に連結された板状部材である。この水平部クランプ５１の回動端側には円弧状凹部からなる接触部１０１が形成されている。この水平部クランプ５１の左右端縁部には、１対の水平部ボルト５７Ａ，５７Ｂが支点ピン６１Ｂを介して回動可能に設けられている。これらの水平部ボルト５７Ａ，５７Ｂはエルボ下部クランプ５２のブラケット部５４ｃに着脱可能に係止される。

ライザ補強装置５０を設置する場合には、ＲＰＶ１の上方から遠隔操作によりダウンカマ部を介し、エルボ上部クランプ５４を吊り下すとともに、一体となったエルボ下部クランプ５２、垂直部クランプ５３および水平部クランプ５１をライザエルボ１１の下方に吊り下す。この吊り下し操作を行なう場合、図４に仮想線で示すように、エルボ下部クランプ５２、垂直部クランプ５３および水平部クランプ５１については、これらを折畳んだ１枚の板状として行なう。これにより、ダウンカマ部の狭隘な空間であっても容易に吊り下し操作を行なうことができる。

そして、吊り下し後において、図４に実線で示すように、エルボ下部クランプ５２、垂直部クランプ５３および水平部クランプ５１を開状態とし、各締め付け具であるボルト５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ，５７Ａ，５７Ｂ等を介して、エルボ下部クランプ５２をライザエルボ１１の下側から覆う状態でエルボ上部クランプ５４に締付け、垂直部クランプ５３をライザエルボ１１の垂直部横方向から締付け、水平部クランプ５１をサーマルスリーブ１２およびライザエルボ１１の水平部の下方から締付けるようにする。

このように、水平部クランプ５１は、サーマルスリーブ１２外形形状に合致する形状の接触部１０１を有しており、ライザエルボ１１とサーマルスリーブ１２との溶接線近傍に取付けられ、水平部ボルト５７を締め込むことによって、サーマルスリーブ１２との間に発生する摩擦力で固定される。

そして、水平部クランプ５１、ライザエルボ下部クランプ５２および垂直部クランプ５３は、支点ピン６１によって連結されており、垂直部ボルト５５、ライザエルボ部ボルト５６および水平部ボルト５７が支点ピン６１にて各クランプに確実に連結される。

なお、ライザパイプ１０、ライザエルボ１１およびサーマルスリーブ１２に固定するためには、ライザエルボ１１とライザパイプ１０との溶接部およびライザエルボ１１とサーマルスリーブ１２との溶接部のクラウン部を回避する必要がある。このため、例えば接触部１０４を非接触部に比較し凸構造とする、またはクラウン部近傍のライザエルボ上部クランプ５４を掘り込んだ構造とする。

また、それぞれの部品は可動式となっており、既存炉内およびその他構造物と干渉しないよう炉内へ吊り込み、当該部へ据付けることが可能である。垂直部クランプ５３は、ライザパイプ１０の外形形状に合致する形状の接触部１０２を有し、ライザエルボ１１とライザパイプ１０との溶接線近傍に取付けられ、垂直部ボルト５５を締め込むことによってライザパイプ１０との間に発生する摩擦力で固定される。

また、垂直部クランプ５３がライザエルボ１１とライザパイプ１０溶接部のクラウン部に接触することを回避するために、例えば接触部１０２は非接触部に比較して凸となっている。

そして、図１に示すように、ライザエルボ上部クランプ５４はライザエルボ１１の上面にこれを覆う状態で嵌合状態で接触し、水平部クランプ５１、ライザエルボ下部クランプ５２および垂直部クランプ５３は、それぞれライザエルボ１１の下面側の水平部分、ライザエルボ１１の湾曲した下面ならびにライザエルボ１１上端およびライザパイプ１０下端の垂直部分に嵌合状態で接触する。

また、ライザエルボ下部クランプ５２は、ライザエルボ１１の下部側を覆う形状を有している。板のライザエルボ１１側には、例えばライザエルボ１１の外形形状に合致する形状の掘り込み１０３が設けられ、ライザエルボ１１が嵌まり込む構造となっている。そして、垂直部ボルト５５および水平部ボルト５７によってクランプを締め込むこと、およびライザエルボ部ボルト５６を締め込むことによって固定される。

このようなクランプ装置によって、ライザパイプ１０、ライザエルボ１１およびサーマルスリーブ１２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進展を防止することが可能である。また、例えば、ライザエルボ１１とライザパイプ１０の溶接線が破断した場合においても、ライザエルボ１１とライザパイプ１０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。さらに、ライザエルボ１１とサーマルスリーブ１２の溶接線が破断した場合においても、同様の効果があることは明白である。

［第２実施形態（図５）］
図５は、本発明の第２実施形態によるジェットポンプライザ補強装置の据付状態を示す斜視図である。本実施形態では、エルボ下部締付け部材、エルボ垂直部締付け部材およびエルボ水平部締付け部材が、互いに分離した複数のＵ字形の部材とされているジェットポンプライザの補強装置について説明する。

本実施形態が第１実施形態と異なる点は、ジェットポンプライザ１０ａに取付けるクランプの形状、ライザエルボ上部クランプの連結ボルトとの取合い部形状、およびライザエルボ下部クランプを用いていない点等にある。

すなわち、本実施形態では、クランプがＵ字型をなしており、ライザパイプ１０およびサーマルスリーブ１２の外形に合致する形状の接触部を持つベース７１Ａ，７１Ｂと、これらベース７１Ａ，７１Ｂの先端に支点ピンを介して一端が支持された開閉可能なアーム７２Ａ，７２Ｂと、これらアーム７２Ａ，７２Ｂの他端から突出するボルト７３Ａ，７３Ｂとを備えている。

そして、これらのボルト７３Ａ，７３Ｂがエルボ上部クランプ７４に着脱可能に係止されている。

ベース７１Ａ，７１Ｂは、ライザエルボ１１側とライザパイプ１０またはサーマルスリーブ１２側との２個のＵ字型部品を連結した構成となっている。そして、ボルト７３Ａ，７３Ｂを締め込むことで、ライザパイプ１０、ライザエルボ１１およびサーマルスリーブ１２との間に発生する摩擦力で固定する構成となっている。その他の構成については第１実施形態と略同様である。

本実施形態によれば、ライザエルボ下部クランプを使用しないことで、他用途のクランプが設置済であるジェットポンプに対しても適用が可能である。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

［第３実施形態（図６〜図８）］
図６は本発明の第３実施形態によるジェットポンプライザ補強装置の据付状態を示す斜視図である。図７はクランプの形状を示す斜視図であり、図８はエルボ上部クランプを示す斜視図である。本実施形態では、エルボ下部締付け部材、エルボ垂直部締付け部材およびエルボ水平部締付け部材が、互いに分離した複数のリング状の部材とされているジェットポンプライザの補強装置について説明する。

本実施形態が第１実施形態および第２実施形態と異なる点は、ジェットポンプライザ１０ａに取付けるエルボ上部クランプ８８を比較的簡易な構成に変更した点にある。

すなわち、図６および図７に示すように、本実施形態のエルボ上部クランプ８８は、ライザパイプ１０およびサーマルスリーブ１２の外形形状に合致する薄型な簡易形状の接触部を持つクランプベース８１Ａ，８１Ｂに、締付けバンド状の１対のクランプアーム８２Ａ，８２Ｂを、それぞれ支点ピン８７Ａ，８７Ｂによって取付けた構造とされている。

そして、各支点ピン８７Ａ，８７Ｂはクランプベース８１Ａ，８１Ｂまたはクランプアーム８２Ａ，８２Ｂの一方に対してのみ、冷やしバメ等によって固定されている。

また、クランプアーム８２Ａ，８２Ｂの一方には、ボルト８４とナット８５によってウェッジ８３が取付けられている。

クランプは、図７に示すように、開いた状態（二点鎖線にて記載）にて炉内に下ろされ、ライザパイプ１０またはサーマルスリーブ１２に取付けられ、図６に示すボルト８４が取付けられている。ボルト８４を締めこむことによって、ウェッジ８３がライザエルボ上部クランプ８８を介してライザパイプ１０またはサーマルスリーブ１２が押付けられ、発生する摩擦力によって固定される。

また、図８に示すように、ライザエルボ上部クランプ８８の接触部１０５には、肩部１０６を設けることでライザエルボ上部クランプ８８がずれない構造となっている。

また、補助的にライザエルボ上部クランプ８８にクランプ幅に等しい溝を加工することによって、位置ずれを生じない構造とすることも可能である。

ライザエルボ上部クランプ８８は、ライザエルボ１１とライザパイプ１０溶接部およびライザエルボ１１とサーマルスリーブ１２との溶接部のクラウン部を回避する必要がある。このため、例えば、接触部１０５を非接触部に比較し凸構造とし、またはクラウン部近傍を掘り込んだ構造とする。

その他の構成、例えば溶接部２１の構成、水平部クランプ５１の構成、エルボ上部クランプ５２の構成、垂直部クランプ５３の構成等については、第１実施形態と同様であるから、図６〜図８に、図１〜図４と同一の構成を付して、説明を省略する。

本実施形態によれば、ライザエルボ上部クランプを適切な寸法とし、ライザエルボ１１を覆うことによって、第２実施形態と同様に、ライザエルボ下部クランプを使用しないことで、他用途のクランプが設置済であるジェットポンプに対しても適用が可能である。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用と効果が得られる。

［第４実施形態（図９）］
図９は、本発明の第４実施形態よるジェットポンプライザ補強装置の据付状態の一例を示す図である。本実施形態では、エルボ上部クランプ、エルボ下部締付け部材、エルボ垂直部締付け部材およびエルボ水平部締付け部材の少なくともいずれかが、ライザエルボの外周面に対して凹凸部による嵌合による移動制限構造を有しているジェットポンプライザの補強装置について説明する。

本実施形態が上述した第１、２および３実施形態と異なる点は、ライザパイプ１０Ｂ、ライザエルボ１１およびサーマルスリーブ１２の外周面に溝等の凹部を加工し、水平部クランプ５１に凸部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃを設け、これらの凸部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃを凹部に嵌合する構成としたことにある。

その他の構成、例えば溶接部２１Ａ，２１Ｂの構成、水平部クランプ５１の構成、エルボ上部クランプ５２の構成、垂直部クランプ５３の構成等については、第１実施形態と同様であるから、図９に図１〜図４と同一の構成を付して、説明を省略する。

本実施形態によれば、水平部クランプ５１、エルボ下部クランプ５２垂直部クランプ５３、エルボ上部クランプ５４等の水平方向または垂直方向の移動を、クランプ締付けの摩擦力に加え、溝に各クランプの凸部１１０を嵌合することにより制限することが可能である。

したがって、本実施形態によれば、前記各実施形態と同様の作用効果に加え、ライザエルボ１１およびサーマルスリーブ１２の外表面におけるクランプ移動をより確実に制限することができ、装着安全性を一層向上することができる。

本発明の第１実施形態によるクランプ据付状態を示す斜視図。 本発明の第１実施形態による上部クランプを示す斜視図。 本発明の第１実施形態による上部クランプを異なる角度から示す斜視図。 本発明の第１実施形態による下部クランプを示す斜視図。 本発明の第２実施形態によるクランプの据付状態を示す斜視図。 本発明の第３実施形態によるクランプの据付状態を示す斜視図。 本発明の第３実施形態に使用するクランプ組立てを示す斜視図。 本発明の第３実施形態に使用するライザエルボ上部クランプを示す斜視図。 本発明の第４実施形態によるライザエルボへのクランプ取付け状態を示す斜視図。 本発明で適用するジェットポンプ廻りを示す斜視図。

符号の説明

１…原子炉圧力容器、２…中間胴、３…下部リング、４…下部胴、５…シュラウドサポートプレート、６…ダウンカマ、７…炉心シュラウド、８…再循環入口ノズル、１０…ライザパイプ、１１…ライザエルボ、１２…サーマルスリーブ、１３…ディフューザ、２１…溶接部、５１…水平部クランプ、５２…エルボ下部クランプ、５３…垂直部クランプ、５４…ライザエルボ上部クランプ、５５…垂直部ボルト、５６…ライザエルボ部ボルト、５７…水平部ボルト、６０…ナット、６１…支点ピン、７１…ベース、７２…アーム、７３…ボルト、７４…ライザエルボ上部クランプ、８１…クランプベース、８２…クランプアーム、８３…ウェッジ、８４…ボルト、８５…ナット１、８６…ナット２、８７…支点ピン、８８…ライザエルボ上部クランプ、１０１…接触部、１０２…接触部、１０３…接触部、１０４…接触部、１０５…接触部、１０６…肩部、１１０…凸部。

Claims (2)

1. 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器のジェットポンプのサーマルスリーブに連結されているジェットポンプライザのライザエルボを、上側から覆うエルボ上部クランプと、ライザエルボを下側から覆うエルボ下部締付け部材、ライザエルボの垂直部を覆うエルボ垂直部締付け部材およびライザエルボの水平部を覆うエルボ水平部締め付け部材とを備え、
   前記エルボ下部締付け部材、前記エルボ垂直部締付け部材および前記エルボ水平部締付け部材は、それぞれピン部で回動する折畳み可能な連結板状に構成し、
   ライザエルボの垂直部のライザパイプとの溶接部近傍、およびライザエルボ水平部のサーマルスリーブとの溶接部近傍をそれぞれエルボ垂直部締付け部材、エルボ下部締付け部材およびエルボ水平部締付け部材で覆い、これらの締付け部材とエルボ上部クランプとをボルトで連結してライザエルボを締付けることを特徴とするジェットポンプライザの補強装置。
2. エルボ上部クランプ、エルボ下部締付け部材、エルボ垂直部締付け部材およびエルボ水平部締付け部材の少なくとも１つがライザエルボに対して凹凸部の嵌合による移動制限構造を備えた請求項１記載のジェットポンプライザの補強装置。

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