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発明の名称 ジェットポンプ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−85793(P2007−85793A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2005−272733(P2005−272733)
出願日 平成17年9月20日(2005.9.20)
代理人 【識別番号】100078765
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久
発明者 衣笠 邦彦 / 森 啓 / 坪井 竜介 / 平野 正三 / 峯村 敏幸 / 奥田 健 / 渡辺 祐介 / 畠 晴彦 / 油 晶紀
要約 課題
ライザブレースの機能および強度を充分に保持し、ライザブレースの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行ない得るようにする。

解決手段
取付パッド34との接続部分にブレース31の板厚上下面より局面形状部35で接続された厚肉の溶接開先部31aを持つ形状とし、原子炉圧力容器取付パッド34に溶接することにより、形状不連続部分をライザブレース20部の曲面加工部分のみとすることを可能とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるためのジェットポンプであって、ライザ管、トラジションピース、混合ノズル、インレットスロートおよびディフューザを備えたものにおいて、前記ライザ管を支持するライザブレースと、このライザブレースのブレースと原子炉圧力容器取付パッドとの接続部分に、前記ブレースの板厚上下面よりも厚肉で、かつ当該圧肉部分の外周面が滑らかな曲面形状とされた溶接開先部を有する構成としたことを特徴とするジェットポンプ。
【請求項2】
前記原子炉圧力容器への据付時における、前記ライザ管と原子炉圧力容器取付パッド部との距離測定結果に基づいて、前記ライザブレースのブレース長さが調整されている請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項3】
前記ディフューザの下端と、このディフューザを支持するバッフルプレートとの溶接接合部に、20°未満の狭角の開先を形成した請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項4】
前記トラジションピースの片側又は両側の肉厚が薄い構造とされている請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項5】
前記ライザ管に固定されて前記インレットスロートを保持するレストレントブラケットと、このレストレントブラケットに設けられて前記インレットスロートを固定する調整ねじとを備え、前記調整ねじの長さは、前記レストレントブラケットと炉壁との間に配置される干渉物との間隙に対応して変更可能である請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項6】
上記調整ねじに、ナットを組合せる構成とされている請求項5記載のジェットポンプ。
【請求項7】
前記レストレントブラケットに設置されるガイドの大きさが、レストレントブラケットと干渉物との間隙に対応して変更可能とされている請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項8】
前記インレットミキサを保持するビーム上面に設置されるプレートに、排水用の溝が形成されている請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項9】
前記インレットミキサを保持するボルトの回り止めのために設置されるキーパに、排水用の溝が形成されている請求項1記載のジェットポンプ。
【請求項10】
前記ディフューザと計測用配管とを溶接により固定する計測用配管サポートを備え、前記計測用配管と前記計測用配管サポートとが一体構造とされている請求項1記載のジェットポンプ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
沸騰水型原子炉では、出力密度を大きくするために、原子炉冷却材を冷却水として強制循環させるジェットポンプシステムが採用されている。このジェットポンプシステムには、原子炉圧力容器内の炉心部に原子炉冷却材を強制循環させる方式として、外部再循環方式と内部再循環方式とがある。このうち、外部再循環方式は原子炉圧力容器内に配設される複数のジェットポンプと原子炉圧力容器外に配置される再循環ポンプとを備え、再循環ポンプから送られる冷却水をジェットポンプでジェット流にし、このジェットポンプで周囲の炉水を巻き込んで炉心部下方の炉心下部プレナムから炉心部に強制的に送り込み、原子炉冷却材を原子炉圧力容器内で強制的に再循環させるようになっている。
【0003】
図12〜図19は、この外部再循環方式によるジェットポンプシステムを採用した沸騰水型原子炉のジェットポンプの従来例を示している。
【0004】
図12は沸騰水型原子炉の概略構成を示す縦断面図である。原子炉圧力容器1内には原子炉冷却材2および炉心3が収容されており、この炉心3は図示しない複数の燃料集合体および制御棒等から構成され、炉心シュラウド10内に収容されている。
【0005】
原子炉冷却材2は炉心3を上方に向って流通し、その際、炉心3の核反応熱により昇温されて、水と蒸気との二相流状態となる。二相流状態となった冷却材2は、炉心3の上方に設置された気水分離器4内に流入し、そこで水と蒸気とに分離される。このうち、蒸気は気水分離器4の上方に設置された蒸気乾燥器5内に導入され、乾燥蒸気となる。
【0006】
乾燥蒸気は、原子炉圧力容器1に接続された主蒸気管6を介して図示しない蒸気タービンに移送され、発電に供される。一方、分離された水は炉心3と原子炉圧力容器1との間のダウンカマ部7を流れて炉心3の下方に流下する。炉心3の下方には制御棒案内管8が設置されており、この制御棒案内管8を介して制御棒が炉心3内に挿入・引抜される。制御棒案内管8の下方には制御棒駆動機構9が設置されており、この制御棒駆動機構9により制御棒の炉心3内への挿入や引抜が制御される。ダウンカマ部7内にはジェットポンプ11が周方向に等間隔で複数設置されている。
【0007】
一方、原子炉圧力容器1の外部には、図示しない再循環ポンプが設置されており、この再循環ポンプ,ジェットポンプ11、およびこれら両者間に配設された再循環配管により、再循環系が構成されている。そして、再循環ポンプによりジェットポンプ11に駆動水が供給され、ジェットポンプ11の作用により冷却材2が炉心内に強制循環される。
【0008】
図13は、図12に示したジェットポンプ11の要部を拡大して示す斜視図である。図13に示すように、ジェットポンプ11は、再循環ポンプの再循環入口ノズル13から供給された冷却材を炉内に上昇流として導入する、垂直なライザ管12を有している。このライザ管12は、原子炉圧力容器1の炉壁1aにライザプレース20を介して固定されている。ライザ管12の上部には、トラジションピース14を介して一対のエルボ15が接続され、これらのエルボ15により、冷却材が二手に分かれて下向き流となる。これらのエルボ15には、それぞれ混合ノズル16を介してインレットスロート17が接続されている。そして、混合ノズル16により、冷却材2が噴射され、その際周囲から炉水が巻き込まれ、この噴射された冷却材2および巻き込まれた水は、インレットスロート17内で混合される。各インレットスロート17は、それぞれディフューザ18に接続され、ディフューザ18は冷却材を炉心下方に送り込む。これらのエルボ15、混合ノズル16、インレットスロート17は一体となっており、インレットミキサ51と呼ばれる。
【0009】
ところで、上記構成において、再循環ポンプから送り込まれる冷却時の流れにより、流体振動が発生する。この流体振動に対処するため、ライザ管12は前述したように、その下端を再循環入口ノズル13に溶着されており、上端はライザブレース20を介して原子炉圧力容器1に固定されている。
【0010】
また、インレットスロート17の上端は混合ノズル16、およびエルボ15を介してトラジションピース14に機械的に接続されるとともに、インレットスロート17の下端はディフューザ18の上端に挿入されている。このように、ライザ管12およびインレットミキサ51はともに流体振動に十分対処可能な構成となっている。
【0011】
次に、混合ノズル16の上方の構成について説明する。図13および図14に示すように、トラジションピース14の両側には、門形をなす一対の耳部21が対向配置で立設されており、各耳部21の上端の対向位置に横長な溝部22がそれぞれ形成されている。これらの溝部22に、エルボ15を上方から押圧支持するためのジェットポンプビーム23の両端が係止されている。ジェットポンビーム23の端部は長方形の断面を有し、長さ方向中央部に向って断面積が増大するビームであり、中央部にエルボ15を押圧するための構成部材が設けられている。
【0012】
図14および図15により、ジェットポンプビーム23の構成および耳部22への嵌合状態について説明する。ジェットポンプビーム23の中央には、鉛直方向にねじ孔23aが形成されており、このねじ孔23aにはヘッドボルト28が螺合している。ヘッドボルト28の上端には六角頭28aが形成されており、また下端には半丸頭26bが形成されている。一方、エルボ15には、上端面が水平な台座部15aが形成されており、この台座部15aには、座ぐり穴15bが形成されている。この座ぐり穴15b内に球面座金15cを介してヘッドボルト28の半丸頭28bが嵌合している。
【0013】
なお、図13に示すように、インレットミキサ51(エルボ15,混合ノズル16,インレットスロート17)は、原子炉圧力容器1に固着されていないため、インレットミキサ51の上端部にはライザ管12を介して供給される駆動水の流入水圧が作用する。また、インレットミキサ51には、混合ノズル16からディフューザ18内に向って噴出される駆動水の噴出水圧等の反力が上向きに作用する。この荷重に対抗するために、上述のように、ヘッドボルト28がジェットポンプビーム23に螺合されている。
【0014】
なお、耳部21が定位置に固定されているので、ヘッドボルト28を下方に向けて螺合していくと、ジェットポンプビーム23が上方に移動させられ、ジェットポンプビーム23の両端は溝部22の上壁面に当接した状態となる。これによってジェットポンプビーム23は上向きの荷重を受ける。
【0015】
これとは逆に、エルボ15の上端部には、ヘッドボルト28を介して下向きの荷重が加わり、その大きさは駆動水の反力等による上向きの荷重との関連により決定される。ヘッドボルト28の六角頭28aにはキーパ39が着脱自在に嵌合している。このキーパ39は、プレート40上に点溶接固着されている。プレート40は四角形をなしており、図15に示すように、2本のボルト40aによりジェットポンプビーム23の上面に固定されている。
【0016】
ヘッドボルト28の下部には、インレットミキサ51を取外す際にインレットミキサ51、ヘッドボルト28およびジェットポンプビーム23を一体として取り扱うことが可能なように、リテーナ41がリテーナ取付ボルト42によってエルボ15に固定されている。
【0017】
図19に図13の要部を示す。インレットスロート17は、ライザ管12に固着したレストレントブラケット25に取付けられている。また、インレットスロート17は2対の調整ねじ48とウェッジ47によって固定される。調整ねじ48はレストレントブラケットに溶接により回り止め固定される。ディフューザ18は、原子炉圧力容器1に溶着されているバッフルプレート26に固定されている。
【0018】
ジェットポンプ11は、冷却材を循環させるために他の機器に比較して厳しい状況下で使用される。そのため、各部材には大きな負荷が作用し、特にライザ管12をその中間にて支持するライザブレース20には、厳しい応力が作用することになる。また、ライザブレース20は、ライザ管12に発生する原子炉運転中の流体振動を抑制するとともに、炭素鋼である原子炉圧力容器1とオーステナイト系ステンレス鋼製であるライザ管12との間の熱膨張差を吸収する。したがって、原子炉運転中には、上記熱膨張差を吸収した状態で変形状態にある。
【0019】
ライザブレース20は、図16に示すように、上下対をなす板状のブレース31の自由端側に掛け渡されて固着されるサポートブロック32を備えている。板状のブレース31とサポートブロック32とは、予めV形開先溶接等により固着され、一体に成形されている。
【0020】
ライザブレース20を原子炉圧力容器1に取付ける場合には、左右の板状ブレース31でジェットポンプのライザ管12を挟み込むようにライザブレース20を挿入し、サポートブロック32の中央部に形成される円弧状の弧状係合部33をライザ管12に取り囲むように係合させている。この状態でライザブレース20の左右のブレース31を原子炉圧力容器1の取付パッド34に当接させ、個々のブレース31を取付パッド34にそれぞれ溶接して固着させる一方、サポートブロック32の弧状係合部33をライザ管12に溶接にて固着させる。
【0021】
このようにして、ライザブレース20は原子炉圧力容器1の取付パッド34に固着される一方、ライザブレース20のサポートブロック32がライザ管12に固着され、ジェットポンプのライザ管12はライザブレース20により原子炉圧力容器1に安定的に固定保持される。
【0022】
ところで、ジェットポンプのライザ管12は原子炉の運転に伴う原子炉冷却材(炉水)2の温度上昇によって熱膨脹する。このライザ管12の熱膨脹による伸びについては、ライザブレース20の左右上下4枚の板状ブレース31が上方に反ることによって吸収し、逃すようにしている。
【0023】
図17に示すように、ライザブレース1の4枚の板状ブレース31を原子炉圧力容器1の取付パッド34に溶接により固着する場合、従来では一般的にK形開先溶接で溶着している。この場合、不溶着部のないK形開先溶接は、種々の荷重に対して安定した強度を保つことができる。原子炉圧力容器1の取付パッド34に固着されるライザブレース1には大きな荷重が作用するために、各ブレース31は鋭利なK形溶接開先となっており、溶接欠陥が発生し難い形状に構成される。又、溶接金属部は形状不連続による応力集中を避けるために滑らかなR形状にグラインダ等で溶接後仕上げる必要がある。
【0024】
さて、原子力プラントの出力制御を行う上で、通常運転中のジェットポンプ流量を測定することは重要であり、このため、ディフューザ18の上下部に測定用配管19を設けて、運転中のディフューザ18の上下部の静圧差を測定し、この測定値をプラント使用前に測定した較正値とによりジェットポンプ流量を算出している。この計測用配管19はディフューザ上下部の静圧孔に溶接されディフューザ18に固着されているサポート24により溶接支持され、さらに図18(a),(b)に示したように、ジェットポンプ11の下部において複雑な状態で配置され、ジェットポンプ計測用ノズル27を経て炉外配管と接続されている。
【0025】
このジェットポンプ計測用ノズル27は、原子炉圧力容器1に対象位置に2箇所設けられている。このような構成のジェットポンプ11は、再循環ポンプから送り込まれる冷却時の流れにより、他の機器に比較して厳しい条件下で使用される。このため、各部材には大きな負荷が作用し、特に計測用配管19はディフューザ18の流体振動の影響を直接またはサポート24を介して受け、厳しい応力が作用することになる。したがって、配管破断を生じることが十分予想される。この計測用配管19が破断した場合には、原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければならない。
【0026】
ここで、計測用配管は図18(b)から明らかなように、原子炉圧力容器1と炉心シュラウド10との間の環状空間に配置されるとともに、計装用配管19の上方にはライザ管12およびインレットスロート17等が配置されており、ライザブレース20,混合ノズル16,エルボ15等のジェットポンプ構成部品が配置されている。
【0027】
なお、ジェットポンプの部品改良技術として、例えばライザブレース筒状に構成する技術等が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平10−13280号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0028】
ライザブレース20は原子炉圧力容器1の取付パッド34にK形開先溶接により安定的に固定され、溶接部は滑らかなR形状に仕上げられるので、このライザブレース20の取付構造は形状的にも、構造的にも強度的にも問題がない。したがって、原子炉圧力容器1内に作業員が入ってライザブレース20の取付作業が行なえる作業環境であれば、ライザブレース20の取付構造は従来のままで充分である。
【0029】
しかしながら、原子炉運転開始後に、破損等が原因で、ライザブレース20に交換取付の必要が生じると、作業員が原子炉圧力容器1内に入る時間を最低限とする必要があり、ライザブレース20の取付作業時間を大幅に削減する必要がある。
【0030】
ライザブレース20の取付に困難性を伴う大きな理由は、上下対をなす板状の各ブレース31を原子炉圧力容器1の取付パッド34に個々にK形開先溶接で取付け、その後溶接金属部の応力集中を避けるためにグラインダ等でのR加工を実施する困難性および放射線環境下での長時間の作業にある。
【0031】
また、場合により、既設ライザブレース20を切断等により切取り、交換用の新設ライザブレース20を取付ける必要がある。この際にジェットポンプの復旧後の据え付け精度を達成するために、取付パッド34に残存した既設のライザブレース20を、完全に磨き等によって取り除き、寸法を建設時と同様にする必要がある。この際に高放射線環境下での長時間の磨き作業が発生する問題が生る。
【0032】
また、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じると、ディフューザ下端と原子炉圧力容器バッフルプレート間の溶接が必要となる。従来、この部分の溶接には片側40°、両側80°程度の広い角度の溶接開先が用いられており、溶着金属の量が多いために溶接時間が長時間となっている。さらに、溶接変形も大きかったが、交換取付の場合には作業員が原子炉圧力容器1内に入る時間を最低限とする必要がある。
【0033】
また、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じると、原子炉圧力容器1内に作業員が入るために遮蔽体等の干渉物を原子炉圧力容器1内壁とジェットポンプ11の間に設置する必要が生じる。その際に、トラジションピースと遮蔽体、レストレントブラケットと遮蔽体、レストレントブラケットに設置される調整ネジと遮蔽体、レストレントブラケットに設置されるガイドと遮蔽体等が干渉する。
【0034】
また、運転中に計測用配管19が破断した場合には、原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければ原子炉運転は不可能である。
【0035】
また、原子炉運転開始後に、ヘッドボルト28をエルボ15にインレットミキサ51取外し時に固定する役割を担うリテーナ41が、通常運転中は設置していなくても機能上問題無く、反対にリテーナおよびリテーナ取付ボルトのルースパーツとなる可能性がある。
【0036】
また、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じると、工程上遮蔽体等設置が難しい場合には、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム23上面に設置されたプレート40とキーパ39の溶接をする必要が生じる。現状の構造では、水中で溶接するためにジェットポンプビーム23上面を局部的に気中とすることから、チャンバー等をかぶせてガスを充満させても、キーパ39の内部とヘッドボルト28との間の純水が残留し、溶接時に悪影響を与え、溶接を失敗する可能性がある。
【0037】
また、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じると、工程上遮蔽体等設置が難しい場合には、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム23上面に設置されたプレート40とキーパ39の溶接をする必要が生じる。現状の構造では、上記同様に、水中で溶接するために、ジェットポンプビーム23上面を局部的に気中とすることからチャンバー等をかぶせてガスをパージしても、キーパ39内部とヘッドボルト28間の純水が残留し、溶接時に悪影響を与え、溶接を失敗する可能性がある。
【0038】
なお、運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換、取付の必要が生じた場合、交換前のジェットポンプ11の性能と同様のものと交換しても再循環ポンプの消費電力は変化しないので経済性は変化しない。
【0039】
本発明は上述した事情を考慮してなされもので、ライザブレースの機能および強度を充分に保持し、ライザブレースの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行ない得るようにしたライザブレース取付構造を有するジェットポンプを提供することを目的とする。
【0040】
また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、既設ライザブレースを切断等により切取り、交換用の新設ライザブレースを取付ける必要がある場合に、放射線環境下での短時間のライザブレースの据付を達成することにある。
【0041】
また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、ディフューザ下端と原子炉圧力容器バッフルプレート間の溶接が必要となる場合、ディフューザの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行ない得るようにしたディフューザのバッフルプレート部への取付構造を提供することにある。
【0042】
また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、原子炉圧力容器内に作業員が入るために遮蔽体等の干渉物を原子炉圧力容器内壁とジェットポンプの間に設置する必要が生じる際に、それらの遮蔽体との干渉を回避し、原子炉圧力容器内に人が入って工事を交換作業が可能となるジェットポンプを提供するにある。
【0043】
また、本発明の他の目的は、運転中に計測用配管が破断した場合は原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければ原子炉の運転をは不可能であることに対し、破断の可能性を低減した計測配管を提供することにあ。
【0044】
また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、ヘッドボルト28をエルボにインレットミキサ取外し時に固定する役割を担うリテーナが通常運転中は設置していなくても機能上問題無く、反対にリテーナおよびリテーナ取付ボルトのルースパーツとなる可能性がある場合、落下部品の可能性を低減したジェットポンプを提供することを目的とする。
【0045】
また、本発明の他の目的は、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しく、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間を溶接できるようにすることにある。
【0046】
また、本発明の他の目的は、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しい場合であって、純水を充満して遮蔽として水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間の溶接が行えるようにすることにある。
【0047】
また、本発明の他の目的は、運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプに交換、取付の必要が生じた場合に対応して、経済性の高いジェットポンプを提供することもある。
【課題を解決するための手段】
【0048】
前記の目的を達成するために、請求項1に係る発明では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるためのジェットポンプであって、ライザ管、トラジションピース、混合ノズル、インレットスロートおよびディフューザを備えたものにおいて、前記ライザ管を支持するライザブレースと、このライザブレースのブレースと原子炉圧力容器取付パッドとの接続部分に、前記ブレースの板厚上下面よりも厚肉で、かつ当該圧肉部分の外周面が滑らかな曲面形状とされた溶接開先部を有する構成としたことを特徴とするジェットポンプを提供する。
【0049】
請求項2に係る発明では、前記原子炉圧力容器への据付時における、前記ライザ管と原子炉圧力容器取付パッド部との距離測定結果に基づいて、前記ライザブレースのブレース長さが調整されているジェットポンプを提供する。
【0050】
請求項3に係る発明では、前記ディフューザの下端と、このディフューザを支持するバッフルプレートとの溶接接合部に、20°未満の狭角の開先を形成したジェットポンプを提供する。
【0051】
請求項4に係る発明では、前記トラジションピースの片側又は両側の肉厚が薄い構造とされているジェットポンプを提供する。
【0052】
請求項5に係る発明では、前記ライザ管に固定されて前記インレットスロートを保持するレストレントブラケットと、このレストレントブラケットに設けられて前記インレットスロートを固定する調整ねじとを備え、前記調整ねじの長さは、前記レストレントブラケットと炉壁との間に配置される干渉物との間隙に対応して変更可能であるジェットポンプを提供する。
【0053】
請求項6に係る発明では、上記調整ねじに、ナットを組合せる構成とされているジェットポンプを提供する。
【0054】
請求項7に係る発明では、前記レストレントブラケットに設置されるガイドの大きさが、レストレントブラケットと干渉物との間隙に対応して変更可能とされているジェットポンプを提供する。
【0055】
請求項8に係る発明では、前記インレットミキサを保持するビーム上面に設置されるプレートに、排水用の溝が形成されているジェットポンプを提供する。
【0056】
請求項9に係る発明では、前記インレットミキサを保持するボルトの回り止めのために設置されるキーパに、排水用の溝が形成されているジェットポンプを提供する。
【0057】
請求項10に係る発明では、前記ディフューザと計測用配管とを溶接により固定する計測用配管サポートを備え、前記計測用配管と前記計測用配管サポートとが一体構造とされているジェットポンプを提供する。
【発明の効果】
【0058】
本発明によれば、ライザブレースの機能および強度を充分に保持し、ライザブレースの健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0059】
以下、本発明に係るジェットポンプの一実施形態について図1〜図11を参照して説明する。なお、ジェットポンプの全体構成については、図13に示したものと略同様であるから、図13も参照して説明する。
【0060】
図1は、ライザブレース20の全体構成を示す平面図であり、図2および図3は、図1のX−X線に沿う拡大断面図で溶接前後の構成を示している。図1に示すように、ライザブレース20は、ライザ管12を原子炉圧力容器1の炉心側から炉壁1aに向って保持するためのサポートブロック32と、ライザ管12を炉壁1aの周方向両側から保持する1対のブレース31とを有する平面視コ字形のものである。このライザブレース20は、各ブレース31の先端を炉壁1a内面の肉盛溶接からなる取付パッド34に溶接固定されている。なお、各ブレース31は図16に示した従来例の構成と同様に、それぞれ平板状のアームを上下に平行に1対ずつ配置したものであり、本実施形態では、図2および図3に示すように、このブレース31の先端の取付パッド34に対する溶接構造が改良されている。
【0061】
図2には、ブレース31の先端形状が拡大縦断面図として示されている。この図2に示すように、ブレース31の先端には上下面が盛上る形状の厚肉部31aが形成されている。この厚肉部31aはブレース31の基端側から滑らかに立ち上がる曲面形状部35を持ち、この曲面形状部35は例えば一定径の円弧面、すなわち上下対称のアール(R)形状部とされている。また、厚肉部31aの先端側には上下対称の傾斜面が形成され、これにより厚肉部31aは全体として太根状をなしている。さらに、厚肉部31aの傾斜面の先端における上下中央部位には薄肉片31bが一体に突出して形成され、この薄肉部31bの先端が取付パッド34に当接している。
【0062】
そして、図3に示すように、厚肉部31aの先端側と取付パッド34とが溶接され、この溶接部における溶接金属36は、例えば厚肉部31a曲面形状部35の延長線上に一致する幅広形状となっている。
【0063】
このように、本実施形態では、取付パッド34との接続部分にブレース31の板厚上下面よりR形状の局面形状部35で接続された厚肉の溶接開先部(厚肉部31a)を持つ形状とし、原子炉圧力容器取付パッド34に溶接することにより、形状不連続部分をライザブレース20部のR形状加工部分のみとすることが可能となり、現地での溶接部に対するグラインダ等のR部仕上げ加工を削除することが可能となる。
【0064】
また、図1に示すように、原子炉圧力容器1への据付時にライザ管12と原子炉圧力容器取付パッド34部の距離Lを測定し、ライザブレース20の長さを調整し設置することにより、取付パッド34部の磨き加工等を削除することが可能となり、放射線環境下での短時間でのライザブレース20の取付けが可能となる。
【0065】
図4は、ディフューザ18とバッフルプレート26との接続部を示す全体概略図であり、図5は、図4のY部を拡大して示す拡大断面図である。
【0066】
図4に示すように、炉壁1aの内側(左側)にはディフューザ18の下端を支持するバッフルプレート26が設けられている。
【0067】
このバッフルプレート26には、図5に示すように、角度αで示される20°未満の狭角の開先が形成されている。このような開先を具備することにより、溶接時間が短く、変形が少ない溶接を達成することができる。そのため、放射線環境下において短時間で据付精度の高いディフューザ18の据付を達成することが可能となる。
【0068】
図6は、トラジションピース14、原子炉圧力容器1および遮蔽体46の配置関係を示す横断面図である。
【0069】
この図6に示すように、原子炉圧力容器1とトラジションピース14との間に遮蔽体46等の干渉物が入る場合、本実施形態では、トラジションピース14の片側又は両側が強度上問題がない程度の範囲で薄く(S1,s2)構成されている。
【0070】
このような構成とすることにより、既存のトラジションピース形状では厚さが大きく、達成不可能であった遮蔽体46の設置を可能とすることができる。
【0071】
図7は、原子炉圧力容器1とトラジションピース14との間に遮蔽体46等の干渉物が入る場合における、ライザ管12およびレストレントブラケット25の構成を示す平面図である。
【0072】
図7に示すように、本実施形態では、レストレントブラケット25に設置される調整ねじ48の長さが、レストレントブラケット25と干渉物46との間隙に対応して変更する構造となっている。すなわち、1対のレストレントブラケット25がライザ管に溶接により連結されており、これらのレストレントブラケット25にインレットスロート17を保持するための調整ねじ48およびナット49が設けられている。なお、レストレントブラケット25には、インレットスロート17を3点支持するため、ウェッジ47が設けられている。
【0073】
このような構成において、レストレントブラケット25の周壁部に調整ねじ48が螺挿され、ナット49により外側から固定されている。この調整ねじ48とナット49との組み合わせによって調整ねじ48を回り止めとする構造にするとともに、レストレントブラケット25に設置されるガイド50の大きさをレストレントブラケット25と干渉物との間隙に対応して変更することにより、既存のレストレントブラケットの構造では設置が達成不可能であった遮蔽体46等の干渉物の設置を可能とすることができる。
【0074】
図8は、トラジションピース14、ジェットポンプビーム23およびキーパ39等の構成を示す縦端面図であり、図9は同ジェットポンプビーム23の平面図である。
【0075】
まず、図8に示すように、本実施の形態では、インレットミキサ17のエルボ15上面に、従来例で示したヘッドボルト28を保持するリテーナ41およびリテーナ取付ボルト42を持たない構成となっている(図14参照)。
【0076】
このような構成とすることにより、部品落下の可能性の低いジェットポンプを提供することが可能となる。
【0077】
また、本実施形態では、インレットミキサ17を保持するジェットポンプビーム23の上面に設置されるプレート40の下面に、排水用のプレート溝43が形成されている。このプレート溝43は、一端がヘッドボルト28の外周部に連通するとともに、他端がジェットポンプビーム23の周縁部に開口している。
【0078】
また、インレットミキサ17を保持するヘッドボルト28のまわり止めのために設置されるキーパ39にも、排水用のキーパ溝44が形成されている。このキーパ溝44は、例えばヘッドボルト28の六角形の各隅角部に対向する配置で複数本、上下方向に沿って縦長に形成されている。そして、キーパ溝44の下端側が、それぞれプレート40の上面に開口している。
【0079】
このようなプレート溝43およびキーパ溝44を形成することにより、水中溶接時のキーパ39内部とヘッドボルト28間の純水が残留することがなくなり、溶接時に悪影響を与える可能性を排除することが可能となる。そして、信頼性の高いヘッドボルト28の回り止め溶接を達成することができるようになる。
【0080】
図10は、ディフューザ18および計測用配管19の全体構成図であり、図11は、この計測用配管19をサポート一体計測管38として構成した要部拡大図である。
【0081】
本実施形態では、図10に示した計測用配管19と計測用配管サポート24とからなる構成に関し、図11に示すように、サポート24aを配管と一体構成としたサポート一体計測管38を備えている。サポート一体計測管38のサポート24aは管部分と例えばステンレス鋼により一体成形されており、連設部分が滑らかなR形状とされている。
【0082】
このような構成とすることにより、計測用配管19と計測用配管サポート24との間の応力集中を緩和することが可能となる。すなわち、当該部に発生する応力を低減することが可能となるので、万一の破損の可能性を低減することが可能となり、信頼性の高いジェットポンプの計測用配管を達成することができる。
【0083】
なお、本実施形態では、その他の構成として、既設の単一混合ノズル16を持つインレットミキサ17を、複数の混合ノズル16を持つインレットミキサ17に交換することにより、ジェットポンプの性能を向上させ、再循環ポンプの消費電力を低下させることを達成している。そのため、経済性の高いジェットポンプを提供することが可能となる。
【0084】
以上のように、本実施形態によれば、ライザブレース20のブレース31と取付パッド34との接続部分にブレース31の板厚上下面よりR形状部35で接続された厚肉の溶接開先部を持つ。また、原子炉圧力容器1への据付時にライザ管12と原子炉圧力容器取付パッド34部の距離を測定し、ライザブレース20の長さを調整し設置する構成とした。
【0085】
さらに、ディフューザ18下端および原子炉圧力容器1バッフルプレート26に20°未満の狭角の開先を具備し、トラジションピース14の片側又は両側の肉厚を薄い構造とし、レストレントブラケット25に設置される調整ねじ48の長さをレストレントブラケット25と干渉物との間隙に対応して変更する構成とした。
【0086】
さらにまた、調整ねじ48にナット49を組み合わせる構造とし、インレットミキサ17のエルボ15上面にヘッドボルト28を保持するリテーナ41およびリテーナ取付ボルト42を持たない構成とした。また、インレットミキサ17を保持するジェットポンプビーム23上面に設置されるプレート40にプレート溝43を持ち、インレットミキサ17を保持するヘッドボルト28の回り止めのために設置されるキーパ39にキーパ溝44を形成した。また、計測用配管19と計測用配管サポート24を一体の構造とし、既設の単一混合ノズル16を持つインレットミキサ17を、複数の混合ノズル16を持つインレットミキサ17に交換するようにした。
【0087】
したがって、以上の実施形態によれば、ライザブレース20の機能および強度を充分に保持し、ライザブレース20の健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行なうことができ、また原子炉運転開始後に経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じ、既設ライザブレース20を切断等により切取り、交換用の新設ライザブレース20を取付ける必要がある場合でも、放射線環境下での短時間のライザブレース20の据付を達成することができる。
【0088】
また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じ、ディフューザ18下端とバッフルプレート26間の溶接が必要となる場合でも、ディフューザ18の健全な取付溶接を安定的にかつ容易に短時間で行なうことができる。また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じ、原子炉圧力容器内に作業員が入るために遮蔽体等の干渉物を原子炉圧力容器内壁とジェットポンプ11の間に設置する必要が生じる際であっても、それらの遮蔽体との干渉を回避し、原子炉圧力容器内に人が入って工事を交換作業が可能となる。
【0089】
また、運転中に計測用配管が破断した場合は原子炉の出力制御に支障を与えることになり、これを補修しなければ原子炉の運転は不可能であることに対し、本実施形態によれば、破断の可能性を低減した計測配管を提供することができる。また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、ヘッドボルト28をエルボにインレットミキサ取外し時に固定する役割を担うリテーナが通常運転中は設置していなくても機能上問題無く、反対にリテーナおよびリテーナ取付ボルトのルースパーツとなる可能性がある場合、落下部品の可能性を低減することができる。
【0090】
また、本実施形態によれば、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しく、純水を充満して遮蔽とし、水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間を溶接できるようにすることができる。
【0091】
また、本実施形態によれば、原子炉運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換取付の必要が生じ、工程上遮蔽体等設置が難しい場合であって、純水を充満して遮蔽として水中にてジェットポンプビーム上面に設置されたプレートとキーパの溶接をする必要が生じた場合、キーパ内部の残留水を排除し、品質の高いキーパとプレート間の溶接が行えるようにすることができる。また、本実施形態によれば、運転開始後に、経年劣化等が原因でジェットポンプ11に交換、取付の必要が生じた場合に対応して、経済性の高いジェットポンプ11を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1】本発明の実施形態によるジェットポンプを示す概略説明図。
【図2】図1の溶接前におけるX−X線拡大断面図。
【図3】図1の溶接後におけるX−X線拡大断面図。
【図4】本発明の実施形態であるディフューザ溶接構造を示す全体図。
【図5】図4に示したY部の拡大図。
【図6】前記実施形態におけるトラジションピースの説明図。
【図7】前記実施形態におけるレストレントブラケット部の説明図。
【図8】前記実施形態におけるジェットポンプビーム部の説明図。
【図9】図8の平面図。
【図10】本実施形態におけるジェットポンプ計測配管サポート部の説明図。
【図11】図10の部分拡大図。
【図12】沸騰水原子炉の全体構成図。
【図13】従来のジェットポンプ概略構造図。
【図14】図13に示したジェットポンプの一部を拡大して示す図。
【図15】図14の平面図。
【図16】図13に示したジェットポンプのライザプレース部を拡大して示す図。
【図17】図10に示したライザプレースの溶接部を拡大して示す図。
【図18】(a),(b)は従来のジェットポンプ計測配管構成図。
【図19】図13に示したジェットポンプの一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
【0093】
1‥原子炉圧力容器、2‥原子炉冷却材、3‥炉心、4‥気水分離器、5‥蒸気乾燥器、6‥主蒸気管、7‥ダウンカマ部、8‥制御棒案内管、9‥制御棒駆動機構、10‥炉心シュラウド、11‥ジェットポンプ、12‥ライザ管、13‥再循環入口ノズル、14‥トラジションピース、15‥エルボ、16‥混合ノズル、17‥インレットスロート、18‥ディフューザ、19‥計測用配管、20‥ライザブレース、21‥耳部、22‥溝部、23‥ジェットポンプビーム、24‥計測用配管サポート、25‥レストレントブラケット、26‥バッフルプレート、27‥ジェットポンプ計測用ノズル、28‥ヘッドボルト、29‥環状空間、27‥ジェットポンプ計測用ノズル、31‥ブレース、32‥サポートブロック、33‥弧状係合部、34‥取付パッド、35‥R形状部、36‥溶接金属、37‥サポート、38‥サポート一体計測管、39‥キーパ、40‥プレート、41‥リテーナ、42‥リテーナ取付ボルト、43‥プレート溝、44‥キーパ溝、45‥溶接開先、46‥遮蔽体、47‥ウェッジ、48‥調整ねじ、49‥ナット、50‥ガイド、51‥インレットミキサ。




 

 


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