原子力発電プラントにおける配管設備の断熱保温方法
【課題】原子力発電プラントの配管破断を伴う事故時における非常用炉心冷却系統のポンプの作動時に、保温材の破壊屑等が非常用炉心冷却系統のストレーナに目詰まりを生じさせることがなく、原子炉への注水を停止させる必要のない配管設備の断熱保温方法を提供することにある
【解決手段】配管の断熱保温に、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームを金属ケース中に圧縮装填した金属被覆断熱保温材を使用することにより、ポリイミドフォームの破壊屑はサプレッションプールの水面に浮遊して水中に混入することがなく、ストレーナを目詰まりさせないので、非常用炉心冷却系統のポンプを停止させる必要がなく、また、ポリイミドフォームは、配管設備からの熱による収縮を考慮して金属ケース中に圧縮装填されているので、長期にわたって断熱保温性能を損なうことがないものである。
【解決手段】配管の断熱保温に、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームを金属ケース中に圧縮装填した金属被覆断熱保温材を使用することにより、ポリイミドフォームの破壊屑はサプレッションプールの水面に浮遊して水中に混入することがなく、ストレーナを目詰まりさせないので、非常用炉心冷却系統のポンプを停止させる必要がなく、また、ポリイミドフォームは、配管設備からの熱による収縮を考慮して金属ケース中に圧縮装填されているので、長期にわたって断熱保温性能を損なうことがないものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントにおける配管設備、すなわち、原子炉やその機器等から延出する配管設備の断熱保温方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電プラントにおける配管設備、すなわち、原子炉から延出する配管や付設されている各種機器等から延出する配管設備の断熱保温には、保温材を金属被覆材としての金属ケース中に装填した金属被覆断熱保温材が使用されている。例えば、特許文献１には、金属製ケースの内部に多数の金属薄板が積層状に充填配置される金属反射型保温装置において、前記金属薄板に、格子状に型押しされたリブと、前記格子状リブで区画される面部分にあって、金属薄板間で異なる位相部位に前記リブより高く型押しされた突起とが設けられ、金属薄板は前記突起高さで規制される間隔をとって積層されていることを特徴とする金属反射型保温装置が開示されている。また、特許文献２には、断熱保温すべき配管や機器の外側に、軸方向および周方向に複数個に分割された保温体を配置し、かつ該保温体の周方向接合部の１つが配管の頂上部に位置するように配置し、前記接合部の周方向両側に変形防止用金属板を取り付けて成ることを特徴とする断熱保温装置が開示され、そして、その［００１３］段落には、上記保温体は２分割された半円筒形を成しており、金属薄板を層状に積層しケース状の金属板で覆ってなる金属被覆断熱保温材や、或いはロックウール等の繊維質保温材、シリカや珪酸カルシウム等の成形保温材を金属製ケースで被覆してなる金属被覆断熱保温材であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３７５４８２号公報 特許請求の範囲
【特許文献２】特開２０００−３５１９２号公報 特許請求の範囲［００１３］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の金属ケース中に装填される保温材のうち、金属薄板を積層してなる金属製保温材は、加工が難しく、また、費用も掛る。また、珪酸カルシウムからなる成形保温材は、珪酸カルシウムの加工が難しく、複雑な形状の配管設備に使用する金属ケースに精度良く適応させることは困難であった。
【０００５】
そこで、従来、繊維質保温材であるロックウールが多用されている。ところで、原子力発電プラントは、配管破断による原子炉冷却材喪失事故［原子炉に繋がっている配管の破断等により原子炉内の冷却材（炉水）が流出する事象］時に、自動起動して原子炉に注水するための非常用炉心冷却系統を備えているが、この非常用炉心冷却系統では、水源であるサプレッションプールに異物が存在し、該非常用炉心冷却系統のポンプに吸い込まれてポンプに悪影響が生じるのを防ぐため、サプレッションプールの非常用炉心冷却系統の吸い込み口にストレーナ（金網）を設置している。そのため、配管が破断するときには、保温材として使用されているロックウールが破損して飛散し、時間の経過とともに、サプレッションプール中の水に混入し、非常用炉心冷却系統のストレーナの目詰まりの原因となる。そして、非常用炉心冷却系統のストレーナが目詰まりを起こすと、該非常用炉心冷却系統のポンプの吸水圧力が低下して該系統による原子炉への注水を停止させなければならない事態を生ずる。通常、非常用炉心冷却系統のストレーナを設置した吸い込み口は、サプレッションプール中の水位の中程に設置されており、該非常用炉心冷却系統のポンプの作動を停止することにより、非常用炉心冷却系統のストレーナに吸引されたロックウール等をサプレッションプールの底部に落下させ、それによって該非常用炉心冷却系統による原子炉への注水を再開させることができるという構成になっている。
【０００６】
ところで、本発明は、既に保温材として知られている密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームが、粉砕されて水中に投入されたときに直ちに浮遊し、長時間にわたって水中に混入することがないという知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明の目的は、水源であるサプレッションプールとこのサプレッションプールの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントにおける、配管破断による冷却材喪失事故時における非常用炉心冷却系統のポンプの作動時に、配管破断に伴う保温材の破壊屑等が非常用炉心冷却系統のストレーナが目詰まりを起して該非常用炉心冷却系統の吸い込み口を塞ぎ、非常用炉心冷却系統による原子炉への注水停止を必要とすることのない金属被覆断熱保温材を使用する原子力発電プラントにおける配管設備の断熱保温方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の方法は、水源であるサプレッションプールとこのサプレッションの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントの配管設備の断熱保温方法において、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームが金属被覆材である金属製ケース中に圧縮装填された金属被覆断熱保温材を使用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法によれば、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームを保温材として装填した金属被覆断熱保温材を使用するので、配管破断による冷却材喪失事故時における非常用炉心冷却系統の作動時に、配管破断に伴い生ずる保温材の破壊屑等がサプレッションプールの水面に浮遊して水中に混入することがなく、したがって、サプレッションプールの水位の中程に設置された非常用炉心冷却系統のストレーナを目詰まりさせないので、非常用炉心冷却系統のポンプを停止させる必要がないという効果を奏するものである。
【００１０】
また、金属被覆材としての金属ケース中に装填されるポリイミドフォームは、配管設備からの熱による収縮を考慮して圧縮装填されているので、長期にわたって断熱保温性能を損なうことがなく、原子力発電プラントの配管設備の金属被覆断熱保温材として好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の方法は、水源であるサプレッションプールとこのサプレッションプールの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントの配管設備に対する断熱保温のために、保温材として、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３で比重が水よりも軽いポリイミドフォームが、金属製ボックスとその開口部に取り付けた金属製外装板からなる金属ケースに圧縮装填された金属被覆断熱保温材を使用するものである。
【００１２】
ここで、ポリイミドフォームは、主成分がポリイミド樹脂から構成され、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３、最高連続使用温度３００℃、熱伝導率０．０４６Ｗ／ｍＫを有するものである。
【００１３】
原子力発電プラントの配管設備に金属被覆断熱保温材を施工するに際しては、ポリイミドフォームを予めブロック形状の成形体に作製し、この成形体から配管設備に応じて所定の寸法、形状に切断加工し、保温材として施工現場に搬入する。なお、ポリイミドフォームを切断加工するに際しては、施工後に受ける熱による収縮を考慮して所定寸法より若干大きくし、所定寸法の金属ケースに圧縮装填する。
【００１４】
なお、金属被覆材としての金属ケースは、その形状、構成等が特に限定されるものではなく、現在保温材としてロックウールが使用されている金属被覆断熱保温材における金属ケースと同様に構成し、その材料として同様のもの、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板等を使用することができる。
【実施例】
【００１５】
ステンレス鋼板を用いて、内寸１００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍのボックスを作製した。次に、ポリイミドフォーム（密度６ｋｇ／ｍ３）を１０５ｍｍ×５３０ｍｍ×５３０ｍｍの寸法、形状に切り出し、得られたポリイミドフォームをボックスの内部へ、ボックスの開口部から圧縮装填した。次に、ボックスの開口部へステンレス鋼板製の外装板をリベットにより取り付けることにより金属被覆断熱保温材を得た。この金属被覆断熱保温材を原子力発電プラントの配管設備に使用することにより、原子力発電プラントの配管設備を好適に断熱保温することができる。
【００１６】
上記実施例で使用した金属被覆断熱保温材中のポリイミドフォームは、水に混入することがないので、その粉砕物がサプレッションプールの水位の中程に設置された非常用炉心冷却系統のストレーナの目詰まりの原因となる恐れのないものである。
【００１７】
なお、上記実施例においては、単に、金属被覆材としてのステンレス鋼板製のボックスにポリイミドフォームを圧縮装填し、その開口部に外装板を取り付けた金属被覆断熱保温材を示したが、本発明の方法で使用する金属被覆断熱保温材は、これを基本的形態として、配管設備すなわち直管、エルボ、ティ・バルブ等の形状、口径、曲げ角等に応じ、保温材の厚さや寸法、周囲の状況等を勘案して変形し、また、金属被覆断熱保温材を分割型とし、その分割数、形状等に応じて適宜変形し、それらを組み合わせて配管設備の金属被覆断熱保温材として使用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の方法によれば、金属被覆断熱保温材を原子力発電プラントの配管設備を断熱保温するための金属被覆断熱保温材として好適に使用できるばかりでなく、非常用炉心冷却系統ポンプの作動時に、配管破断に伴い発生する保温材の破壊屑等がサプレッションプールの水面に浮遊して水中に混入することがなく、非常用炉心冷却系統のストレーナの目詰まりを生じさせないので、非常用炉心冷却系統ポンプを停止させる必要がない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントにおける配管設備、すなわち、原子炉やその機器等から延出する配管設備の断熱保温方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電プラントにおける配管設備、すなわち、原子炉から延出する配管や付設されている各種機器等から延出する配管設備の断熱保温には、保温材を金属被覆材としての金属ケース中に装填した金属被覆断熱保温材が使用されている。例えば、特許文献１には、金属製ケースの内部に多数の金属薄板が積層状に充填配置される金属反射型保温装置において、前記金属薄板に、格子状に型押しされたリブと、前記格子状リブで区画される面部分にあって、金属薄板間で異なる位相部位に前記リブより高く型押しされた突起とが設けられ、金属薄板は前記突起高さで規制される間隔をとって積層されていることを特徴とする金属反射型保温装置が開示されている。また、特許文献２には、断熱保温すべき配管や機器の外側に、軸方向および周方向に複数個に分割された保温体を配置し、かつ該保温体の周方向接合部の１つが配管の頂上部に位置するように配置し、前記接合部の周方向両側に変形防止用金属板を取り付けて成ることを特徴とする断熱保温装置が開示され、そして、その［００１３］段落には、上記保温体は２分割された半円筒形を成しており、金属薄板を層状に積層しケース状の金属板で覆ってなる金属被覆断熱保温材や、或いはロックウール等の繊維質保温材、シリカや珪酸カルシウム等の成形保温材を金属製ケースで被覆してなる金属被覆断熱保温材であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３７５４８２号公報 特許請求の範囲
【特許文献２】特開２０００−３５１９２号公報 特許請求の範囲［００１３］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の金属ケース中に装填される保温材のうち、金属薄板を積層してなる金属製保温材は、加工が難しく、また、費用も掛る。また、珪酸カルシウムからなる成形保温材は、珪酸カルシウムの加工が難しく、複雑な形状の配管設備に使用する金属ケースに精度良く適応させることは困難であった。
【０００５】
そこで、従来、繊維質保温材であるロックウールが多用されている。ところで、原子力発電プラントは、配管破断による原子炉冷却材喪失事故［原子炉に繋がっている配管の破断等により原子炉内の冷却材（炉水）が流出する事象］時に、自動起動して原子炉に注水するための非常用炉心冷却系統を備えているが、この非常用炉心冷却系統では、水源であるサプレッションプールに異物が存在し、該非常用炉心冷却系統のポンプに吸い込まれてポンプに悪影響が生じるのを防ぐため、サプレッションプールの非常用炉心冷却系統の吸い込み口にストレーナ（金網）を設置している。そのため、配管が破断するときには、保温材として使用されているロックウールが破損して飛散し、時間の経過とともに、サプレッションプール中の水に混入し、非常用炉心冷却系統のストレーナの目詰まりの原因となる。そして、非常用炉心冷却系統のストレーナが目詰まりを起こすと、該非常用炉心冷却系統のポンプの吸水圧力が低下して該系統による原子炉への注水を停止させなければならない事態を生ずる。通常、非常用炉心冷却系統のストレーナを設置した吸い込み口は、サプレッションプール中の水位の中程に設置されており、該非常用炉心冷却系統のポンプの作動を停止することにより、非常用炉心冷却系統のストレーナに吸引されたロックウール等をサプレッションプールの底部に落下させ、それによって該非常用炉心冷却系統による原子炉への注水を再開させることができるという構成になっている。
【０００６】
ところで、本発明は、既に保温材として知られている密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームが、粉砕されて水中に投入されたときに直ちに浮遊し、長時間にわたって水中に混入することがないという知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明の目的は、水源であるサプレッションプールとこのサプレッションプールの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントにおける、配管破断による冷却材喪失事故時における非常用炉心冷却系統のポンプの作動時に、配管破断に伴う保温材の破壊屑等が非常用炉心冷却系統のストレーナが目詰まりを起して該非常用炉心冷却系統の吸い込み口を塞ぎ、非常用炉心冷却系統による原子炉への注水停止を必要とすることのない金属被覆断熱保温材を使用する原子力発電プラントにおける配管設備の断熱保温方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の方法は、水源であるサプレッションプールとこのサプレッションの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントの配管設備の断熱保温方法において、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームが金属被覆材である金属製ケース中に圧縮装填された金属被覆断熱保温材を使用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法によれば、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームを保温材として装填した金属被覆断熱保温材を使用するので、配管破断による冷却材喪失事故時における非常用炉心冷却系統の作動時に、配管破断に伴い生ずる保温材の破壊屑等がサプレッションプールの水面に浮遊して水中に混入することがなく、したがって、サプレッションプールの水位の中程に設置された非常用炉心冷却系統のストレーナを目詰まりさせないので、非常用炉心冷却系統のポンプを停止させる必要がないという効果を奏するものである。
【００１０】
また、金属被覆材としての金属ケース中に装填されるポリイミドフォームは、配管設備からの熱による収縮を考慮して圧縮装填されているので、長期にわたって断熱保温性能を損なうことがなく、原子力発電プラントの配管設備の金属被覆断熱保温材として好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の方法は、水源であるサプレッションプールとこのサプレッションプールの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントの配管設備に対する断熱保温のために、保温材として、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３で比重が水よりも軽いポリイミドフォームが、金属製ボックスとその開口部に取り付けた金属製外装板からなる金属ケースに圧縮装填された金属被覆断熱保温材を使用するものである。
【００１２】
ここで、ポリイミドフォームは、主成分がポリイミド樹脂から構成され、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３、最高連続使用温度３００℃、熱伝導率０．０４６Ｗ／ｍＫを有するものである。
【００１３】
原子力発電プラントの配管設備に金属被覆断熱保温材を施工するに際しては、ポリイミドフォームを予めブロック形状の成形体に作製し、この成形体から配管設備に応じて所定の寸法、形状に切断加工し、保温材として施工現場に搬入する。なお、ポリイミドフォームを切断加工するに際しては、施工後に受ける熱による収縮を考慮して所定寸法より若干大きくし、所定寸法の金属ケースに圧縮装填する。
【００１４】
なお、金属被覆材としての金属ケースは、その形状、構成等が特に限定されるものではなく、現在保温材としてロックウールが使用されている金属被覆断熱保温材における金属ケースと同様に構成し、その材料として同様のもの、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板等を使用することができる。
【実施例】
【００１５】
ステンレス鋼板を用いて、内寸１００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍのボックスを作製した。次に、ポリイミドフォーム（密度６ｋｇ／ｍ３）を１０５ｍｍ×５３０ｍｍ×５３０ｍｍの寸法、形状に切り出し、得られたポリイミドフォームをボックスの内部へ、ボックスの開口部から圧縮装填した。次に、ボックスの開口部へステンレス鋼板製の外装板をリベットにより取り付けることにより金属被覆断熱保温材を得た。この金属被覆断熱保温材を原子力発電プラントの配管設備に使用することにより、原子力発電プラントの配管設備を好適に断熱保温することができる。
【００１６】
上記実施例で使用した金属被覆断熱保温材中のポリイミドフォームは、水に混入することがないので、その粉砕物がサプレッションプールの水位の中程に設置された非常用炉心冷却系統のストレーナの目詰まりの原因となる恐れのないものである。
【００１７】
なお、上記実施例においては、単に、金属被覆材としてのステンレス鋼板製のボックスにポリイミドフォームを圧縮装填し、その開口部に外装板を取り付けた金属被覆断熱保温材を示したが、本発明の方法で使用する金属被覆断熱保温材は、これを基本的形態として、配管設備すなわち直管、エルボ、ティ・バルブ等の形状、口径、曲げ角等に応じ、保温材の厚さや寸法、周囲の状況等を勘案して変形し、また、金属被覆断熱保温材を分割型とし、その分割数、形状等に応じて適宜変形し、それらを組み合わせて配管設備の金属被覆断熱保温材として使用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の方法によれば、金属被覆断熱保温材を原子力発電プラントの配管設備を断熱保温するための金属被覆断熱保温材として好適に使用できるばかりでなく、非常用炉心冷却系統ポンプの作動時に、配管破断に伴い発生する保温材の破壊屑等がサプレッションプールの水面に浮遊して水中に混入することがなく、非常用炉心冷却系統のストレーナの目詰まりを生じさせないので、非常用炉心冷却系統ポンプを停止させる必要がない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源であるサプレッションプールとこのサプレッションプールの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントの配管設備の断熱保温方法において、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームを金属被覆材としての金属ケース中に圧縮装填した金属被覆断熱保温材を使用することを特徴とする原子力発電プラントにおける配管設備の断熱保温方法。
【請求項１】
水源であるサプレッションプールとこのサプレッションプールの水位の中程にストレーナを設置した吸い込み口を有する非常用炉心冷却系統を備えた原子力発電プラントの配管設備の断熱保温方法において、密度４〜１０ｋｇ／ｍ３のポリイミドフォームを金属被覆材としての金属ケース中に圧縮装填した金属被覆断熱保温材を使用することを特徴とする原子力発電プラントにおける配管設備の断熱保温方法。
【公開番号】特開２０１２−２４７０６６（Ｐ２０１２−２４７０６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８８５８４（Ｐ２０１２−１８８５８４）
【出願日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【分割の表示】特願２００５−２２２９４４（Ｐ２００５−２２２９４４）の分割
【原出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【分割の表示】特願２００５−２２２９４４（Ｐ２００５−２２２９４４）の分割
【原出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
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