炉心スプレー装置及びそれを取付ける方法

【課題】 本発明は、炉心スプレーノズル(44)用の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体(32)を提供する。
【解決手段】 本炉心スプレーT−ボックス取付け組立体(32)は、主十字ウエッジ(54)と、主十字ウエッジに接触して、炉心スプレーノズルのボア内部に挿入されて該炉心スプレーノズルの安全端部(42)の内部収束部分(70)にシール状態で係合するようになった十字ウエッジ部分組立体を形成する、副十字ウエッジ(55)とを含む。本組立体は、十字ウエッジ部分組立体に接触しているスパイダ(52)と、十字ウエッジ部分組立体とスパイダとの中心部分の軸方向穴(136)に係合するドローボルト(59)とを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、総括的には原子炉に関し、より具体的には、修理の際に炉心スプレー管路組立体をそのような原子炉内部に結合するための組立体及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
沸騰水型原子炉(BWR)の原子炉圧力容器(RPV)は一般的に、ほぼ円筒形状を有し、その両端部において、例えば底部ヘッド及び取外し可能な上部ヘッドによって閉じられる。炉心シュラウド又はシュラウドは一般的に、炉心を囲み、シュラウド支持構造体によって支持される。
【0003】
沸騰水型原子炉は、多数の配管系を有し、そのような配管系は、例えばRPV全体にわたって水を移送するために使用することができる。例えば、炉心スプレー配管を使用して、RPV外部からRPV内部の炉心スパージャに水を送給して炉心を冷却することができる。炉心スプレー配管は、RPVノズル安全端部内に摺動嵌合することができるサーマルスリーブに連結することができる。
【0004】
応力腐食割れ(SCC)は、高温水に曝される構造部材、配管、締結具及び溶接部のような原子炉構成部品内に発生する公知の現象である。原子炉構成部品は、様々な応力を受ける可能性がある。これらの応力は、例えば熱膨張の差、原子炉冷却水の閉じ込めに必要な作動圧力、並びに溶接、低温加工及びその他の不均一な金属処理による残留応力のようなその他の応力源に関連することになる。さらに、水の化学的性質、溶接、熱処理及び放射線が、構成部品内の金属のSCCに対する感受性に影響を与える可能性がある。
【0005】
サーマルスリーブ及び炉心スプレー管路のような原子炉内部配管は、SCCに起因する故障の結果として時々交換を必要とすることになる。炉心スプレー配管を交換することは一般的に、RPVノズル安全端部から炉心サーマルスリーブを取外すことを含むことになる。安全端部が交換を必要とする場合には、原子炉は保守のために停止され、安全端部の高さ以下の高さまで水抜きされなければならない。次に、安全端部を取外して、交換用安全端部がRPVノズルに溶接される。その後、交換用炉心スプレー管路(原子炉外部の)を、その交換用安全端部に溶接することができる。安全端部を交換することは一般的に、そのような交換が通常数日から一週間又はそれ以上の長期にわたる原子炉停止を必要とするので、時間がかかりかつ費用がかかる。
【特許文献1】特開2002−311181号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
原子炉圧力容器安全端部を取外さずに炉心スプレー管路を交換するのを可能にする組立体を提供することは、望ましいと言える。簡単に取外されかつ溶接を必要とせずに取付けられるような組立体を提供することもまた、望ましいと言える。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の例示的な実施形態は、炉心スプレーノズル用の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体に関する。本組立体は、主十字ウエッジと、主十字ウエッジに接触して、炉心スプレーノズルのボア内部に挿入されて該炉心スプレーノズルの安全端部の内部収束部分にシール状態で係合するようになった十字ウエッジ部分組立体を形成する、副十字ウエッジとを含む。本組立体は、十字ウエッジ部分組立体に接触しているスパイダと、十字ウエッジ部分組立体とスパイダとの中心部分の軸方向穴に係合するドローボルトとを含むことができる。
【0008】
本発明の別の例示的な実施形態は、原子炉の炉心スプレーノズル内部の部分組立体(T−ボックス及びサーマルスリーブを有する)を交換する方法に関する。本方法は、T−ボックス及びサーマルスリーブを取外す段階と、安全端部を機械加工する段階とを含む。交換用ハードウェアは、安全端部内に挿入することができる。交換用ハードウェアは、炉心スプレーノズルの安全端部の収束内表面に当接するシールを形成するように構成することができる。
【0009】
本発明の別の例示的な実施形態は、取付け組立体に関する。本取付け組立体は、複数の部分を有する中空ウエッジを含むことができる。各部分は、第1の表面に接触するように構成することができ、取付け組立体はまた、複数の部分の各々を第1の表面に当接するように第1の方向に引っ張るように構成された第1の構成部品と、第2の表面に当接するように第2の方向に押圧されると同時に第1の構成部品を第1の方向に引っ張るように構成された第2の構成部品とを含む。
【0010】
本発明は、単に例示として示し、従って本発明の例示的な実施形態を限定するものではない添付図面を参照して、本発明の例示的な実施形態を詳細に説明することによってさらに明らかになるであろう。図面において、同様の要素は、同じ参照符号によって示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図1は、沸騰水型原子炉圧力容器(RPV)10の平面図である。RPV10は、容器壁12とRPV10の炉心(図示せず)を囲むシュラウド14とを含む。アニュラス16は、容器壁12とシュラウド14との間に形成することができる。アニュラス16内部には大半の原子炉支援配管を設置することができるので、アニュラス16内部の空間は、制限されることになる。
【0012】
冷却材喪失事故のような原子炉プラント事故の場合には、冷却水が、それぞれの下降管22及び24に結合された炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20を通して炉心に送給される。下降管22及び24は、シュラウド14及び内部スパージャ30に対して取付けられたそれぞれの下部T−ボックス26及び28を通してシュラウド14に結合される。
【0013】
図2は、本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体の平面断面図である。
【0014】
分配ヘッダパイプ18及び20は、上部T−ボックス取付け組立体32から分岐することができる。具体的には、T−ボックス取付け組立体32は、1つの実施例では、図2に示すような第1、第2及び第3の端部36、38及び40を有するT−ボックスハウジング34を含むことができる。T−ボックスハウジング34の第1の端部36は、サーマルスリーブ50(図2に示す)によって炉心スプレーノズル44の安全端部42に連結される。端部38及び40は、ほぼ整列した状態になるように構成され、かつそれぞれ炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20に連結するように構成される。ヘッダパイプ18及び20は、それぞれパイプコネクタ46及び48によって第2及び第3の端部38及び40に連結される。パイプコネクタ46及び48は、例えばボールフランジコネクタのような、当技術分野では公知の任意のパイプコネクタとすることができる。
【0015】
図3は、本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体の一部分の詳細図である。
【0016】
図4は、本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体の分解図である。
【0017】
主として図3を参照する(時折図2を参照する場合もある)と、T−ボックス取付け組立体32は、T−ボックスハウジング34に加えて、サーマルスリーブ50、スパイダ52、十字ウエッジ部分組立体53、ドローボルト59、ドローボルトナット58及びナットキーパ60を含む。
【0018】
T−ボックスハウジング34の第1の端部36は、サーマルスリーブ50の第1の端部62に溶接される。T−ボックスハウジング34は、サーマルスリーブ50が炉心スプレーノズル44内部に設置されかつスプレーノズル安全端部42の内部に嵌合されるように位置決めされるように構成される。
【0019】
例えば、安全端部42は、該安全端部42を貫通して延びる安全端部ボア68を含む。安全端部ボア68は、収束傾斜部分70及び発散傾斜部分71を有する内表面120を含む。サーマルスリーブ50の第2の端部72は、炉心スプレーノズル安全端部42内に配置される。サーマルスリーブ50の内表面は、第2の端部72にネジ114を含むことができる。T−ボックスハウジング34はまた、ほぼ第1の端部36と整列したカバー開口部(明瞭にするために図示せず)を含むことができ、かつT−ボックスカバープレート82を受けるように構成される。
【0020】
図4を参照すると、スパイダ52は、サーマルスリーブ50の雌ネジ114に螺合するような寸法にされた雄ネジ124を備えた円筒形シェルを含むことができる。翼が、スパイダシェルの内表面からスパイダ中心部材まで延びる。スパイダ52の中心部材は、該スパイダ52を貫通して延びる軸方向スパイダ穴138を含む。スパイダ穴138は、ドローボルト59を受けるような寸法にすることができる。スパイダ52は、例えばその全体を図3に示すように、十字ウエッジ部分組立体53のタング又はグルーブと噛み合うタング又はグルーブを含み、タング・グルーブ継手75を形成することができる。
【0021】
十字ウエッジ部分組立体53は、複数の構成部品を含むことができる。例えば、十字ウエッジ部分組立体53は、主十字ウエッジ54と副十字ウエッジ55とを含むことができる。主十字ウエッジ54は、2つのウエブ部材57間で延びる第1の支持部材154aと2つのウエブ部材57間で同様に延びる第2の支持部材154bとを含むことができる。副十字ウエッジ55は、2つのウエブ部材57間で延びる第3の支持部材155aと2つのウエブ部材57間で同様に延びる第4の支持部材155bとを含むことができる。主十字ウエッジ54及び副十字ウエッジ55は、結合されて十字ウエッジ部分組立体53を構成することできる。十字ウエッジ部分組立体53は、それを貫通して延びる十字中心部材穴136を有する中心部材を含む。主十字ウエッジ54及び副十字ウエッジ55のウエブ部材57は、中心部材から延びるように互いに結合されて、例えば「X」形状の構成を形成することができる。
【0022】
支持部材154a、154b、155a及び155bは、互いに結合されて、連続的なほぼ円筒形の支持部材を形成することができる。支持部材154a、154b、155a及び155bは、ノズル安全端部ボア68の傾斜部分70の内表面120に係合するように傾斜させることができる。ノズル安全端部ボア68の傾斜部分70の内表面120に当接するように十字ウエッジ部分組立体53の支持部材154a、154b、155a及び155bを係合させることは、例えば漏洩を最小にするメカニカルシールとして機能することができる。加えて、ウエブ部材57は、流体抵抗を最小にするような輪郭にされる。さらに、十字ウエッジ部分組立体53は、スパイダ52のタング又はグルーブと噛み合うタング又はグルーブを含み、タング・グルーブ継手75を形成することができる。
【0023】
図4を参照すると、ドローボルト(引張ボルト)59は、十字中心部材穴136及びスパイダ穴138を貫通して延びることができる。ドローボルト59は、第1の端部に設置された頭部158を含むことができる。頭部158は、十字中心部材穴136の直径よりも大きくすることができ、またドローボルト59の流体抵抗を減少又は可能な限り最小にするために、円錐形状にすることができる。この円錐形状は単に一例であり、それらの抵抗を減少させることになるその他の形状は、当業者には明らかであろう。ドローボルト59の第2の端部には、ドローボルトナット58に螺合するようにネジが切られている(図2も参照)。ドローボルト59の隣接セクションは、ナットキーパ60の六角形状合わせ穴に噛み合った六角形輪郭を有し、ドローボルトナット58が緩むのを防止することができる。ナットキーパ60は、例えばドローボルトナット58の外面に対してかしめることができる。
交換
原子炉圧力容器10内の炉心スプレー管路を交換するために、既存のT−ボックス/サーマルスリーブ組合体は、任意の適切な方法によって炉心スプレーノズル安全端部42から取外される。T−ボックス取付け組立体32もまた、例えばロール切断、従来型の水中プラズマアーク切断及び/又は放電加工(EDM)によって、炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20(「炉心スプレーライナ」とも呼ばれる)から取外すことができる。
【0024】
新しいT−ボックス取付け組立体32を使用して、サーマルスリーブ50を用いてT−ボックスハウジング34の第1の端部36を安全端部42に連結し、また端部38及び40を炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20に連結することによって、炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20を炉心スプレーノズル44の安全端部42に結合することができる。スパイダ52は、スパイダ雄ネジ124をサーマルスリーブ雌ネジ114に螺合させることによって、サーマルスリーブ50の第2の端部72に取付けられる。このネジ継手は、組立ての容易さをもたらしかつT−ボックス取付け組立体32全長の調整手段を形成する。所定の位置に配置されると、例えば図3で分かるように、スパイダ52及びサーマルスリーブ50内にドエルピン168を取付けることによって、T−ボックス取付け組立体32の長さを維持して相対的回転を防止することができる。
【0025】
次に、主及び副十字ウエッジ54、55の十字中心部材穴136とスパイダ穴138(明瞭にするために図4には図示せず)とを通して、ドローボルト59のネジ付き端部が安全端部42から離れるようにT−ボックスハウジング34に向かって延びた状態で、ドローボルト59が挿入される。これは、主及び副十字ウエッジ54、55並びにドローボルト59を安全端部42内に挿入する前に、直径が約3〜5ミリメートルのステンレス鋼ケーブル又はワイヤロープ(図示せず)をボルト59のネジ付き端部に取付け、ケーブルを主及び副十字ウエッジ54、55の十字中心部材穴136とスパイダ穴138とを通ってネジ込むことによって達成することができる。次に、主及び副十字ウエッジ54、55並びにドローボルト59を安全端部ボア68内に挿入することができる。
【0026】
主及び副十字ウエッジ54及び55は、該主及び副十字ウエッジ54、55の十字中心部材穴136の軸線がノズル安全端部42の安全端部ボア68の軸線に対して直角に位置する配向で順次に挿入される。次に、主及び副十字ウエッジ54、55を傾けて、十字中心部材穴136を安全端部ボア68と同軸に整列した状態に移動させるようにする。次に、主及び副十字ウエッジは、十字ウエッジ部分組立体53を形成するように組立てることができ、支持部材154a、154b、155a及び155bは、安全端部ボア68の傾斜部分70に係合するように引っ張ることができる。
【0027】
十字ウエッジ部分組立体53をその作動位置に配向した後に、十字ウエッジ部分組立体53の十字中心部材穴136を通してワイヤーを引っ張り、それによって次に、十字中心部材穴136及びスパイダ穴138を通してドローボルト59のネジ付き端部を所定の位置に引っ張ることができる。その時、ドローボルト59の頭部158は、十字ウエッジ部分組立体53に係合することができる。ドローボルト59に張力を加えて、タング・グルーブ継手75の形態でスパイダに当接させて十字ウエッジ部分組立体53を固定することができる。次に、ドローボルトナット58を締付け、ナットキーパ60をドローボルトナット58に対してかしめて、緩むのを防止することができる。
【0028】
従って、十字ウエッジ部分組立体53は、スパイダ52に当接するようにきつく引っ張ることができる。キーパ60は、ドローボルト59の六角形セクションに噛み合ってドローボルトナット58が該ドローボルト59に対して回転するのを防止する。十字ウエッジ組立体57の位置決め及びドローボルト59の取扱いは、T−ボックス取付け組立体32におけるアクセス90を通して達成することができる。次に、T−ボックスカバープレート82が、アクセス90を覆うために挿入される。次に、炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20は、T−ボックスハウジング34の端部38及び40に連結することができる。第1の端部36をサーマルスリーブ50の第1の端部62に溶接して、T−ボックスハウジング34の第1の端部36を安全端部42に連結することできる。
【0029】
ジャックボルトクランプ組立体25をT−ボックス取付け組立体32の端部に取付けて、取付けを完成させることができる。ジャックボルトクランプ組立体25は、容器壁12の内表面に当接するように第1の方向に押圧されかつT−ボックス取付け組立体32をRPV10の中心に向けて第2の方向に引っ張るように調整することができる。クランプ組立体25はT−ボックス取付け組立体32を引っ張るために使用することができるが、スプレッダー又はウエッジもまた同様の引っ張りを生じさせるために使用することができる。この引っ張り作用は、例えば十字ウエッジ部分組立体53とノズル安全端部ボア68の傾斜部分70の収束内表面120との間にシールを形成するのを助ける。
【0030】
上述のT−ボックス取付け組立体32は、炉心スプレーノズル安全端部42を取外さずに又はRPV10を水抜きせずに炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20を交換するのを可能にすることができる。さらに、T−ボックス取付け組立体32は、溶接せずに炉心スプレー分配ヘッダパイプ18及び20を安全端部42に取付けるのを可能にすることができる。
【0031】
本発明を様々な例示的な実施形態に関して説明してきたが、本発明の例示的な実施形態が特許請求範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施できることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体を示す沸騰水型原子炉圧力容器の例示的な平面図。
【図2】本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体の例示的な平面断面図。
【図3】本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体の一部分の詳細断面図。
【図4】本発明の例示的な実施形態によるT−ボックス取付け組立体の分解図。
【符号の説明】
【0033】
10 原子炉圧力容器
14 シュラウド
18、20 炉心スプレー分配ヘッダパイプ
25 クランプ組立体
32 炉心スプレーT−ボックス取付け組立体
34 T−ボックス
42 安全端部
44 炉心スプレーノズル
50 サーマルスリーブ
52 スパイダ
53 十字ウエッジ部分組立体
54 主十字ウエッジ
55 副十字ウエッジ
59 ドローボルト
70 安全端部の収束部分

【特許請求の範囲】
【請求項1】
炉心スプレーノズル(44)用の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体(32)であって、
主十字ウエッジ(54)と、
前記主十字ウエッジに接触して、前記炉心スプレーノズルのボア内部に挿入されて該炉心スプレーノズルの安全端部(42)の内部収束部分(70)にシール状態で係合するようになった十字ウエッジ部分組立体(53)を形成する、副十字ウエッジ(55)と、
前記十字ウエッジ部分組立体に接触しているスパイダ(52)と、
前記十字ウエッジ部分組立体と前記スパイダとの中心部分の軸方向穴(136)に係合するドローボルト(59)と、
を含む炉心スプレーT−ボックス取付け組立体。
【請求項2】
前記主十字ウエッジが、第1のウエブ部材(57)間で延びる第1の支持部材(154a)及び第2の支持部材(154b)を含む、請求項1記載の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体。
【請求項3】
前記副十字ウエッジ(55)が、第2のウエブ部材(57)間で延びる第3の支持部材(155a)及び第4の支持部材(155b)を含む、請求項2記載の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体。
【請求項4】
前記第1、第2、第3及び第4の支持部材が、前記十字ウエッジ部分組立体の外表面を構成し、また前記第1、第2、第3及び第4の支持部材が、前記安全端部のボア傾斜部分の内表面(120)に係合するように傾斜している、請求項3記載の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体。
【請求項5】
前記炉心スプレーノズルの安全端部の内部収束部分にシール状態で当接するように前記十字ウエッジ部分組立体を引っ張るクランプ組立体(25)をさらに含む、請求項1記載の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体。
【請求項6】
前記クランプ組立体が、原子炉容器壁(12)に当接するように押圧され、かつ前記T−ボックス取付け組立体を原子炉圧力容器(10)の中心の方向に引っ張るように調整することができる、請求項5記載の炉心スプレーT−ボックス取付け組立体。
【請求項7】
原子炉の炉心スプレーノズル(44)内部に配置された、T−ボックス(34)及びサーマルスリーブ(50)を含む部分組立体(32)を交換する方法であって、
前記T−ボックス及びサーマルスリーブを取外す段階と、
安全端部(42)を機械加工する段階と、
前記炉心スプレーノズルの安全端部(42)の収束内表面(70)に当接するシールを形成するように構成された交換用ハードウェアを挿入する段階と、
を含む方法。
【請求項8】
前記炉心スプレーノズルの安全端部内に主十字ウエッジ(54)を挿入する段階と、
前記炉心スプレーノズルの安全端部内に副十字ウエッジ(55)を挿入する段階と、
をさらに含む、請求項7記載の方法。
【請求項9】
前記T−ボックスに対して少なくとも1つのクランプ(25)を取付ける段階と、
第1の表面に当接するように第1の方向に押圧されると同時に前記T−ボックスを第2の方向に引っ張るように前記クランプを調整して、前記第2の方向の力により前記主十字ウエッジ及び副十字ウエッジを前記安全端部の収束内表面に当接させてシールするようにする段階と、
をさらに含む、請求項8記載の方法。
【請求項10】
その各々が第1の表面(70)に接触するように構成された複数の部分(154a、154b、155a、155b)を含む中空ウエッジ(53)と、
前記複数の部分の各々を前記第1の表面に当接するように第1の方向に引っ張るように構成された第1の構成部品(59)と、
第2の表面に当接するように第2の方向に押圧されると同時に前記第1の構成部品を前記第1の方向に引っ張るように構成された第2の構成部品(25)と、
を含む取付け組立体(32)。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2006−38865(P2006−38865A)
【公開日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−215300(P2005−215300)
【出願日】平成17年7月26日(2005.7.26)
【出願人】(390041542)ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】GENERAL ELECTRIC COMPANY