JPH01196596A - 制御棒駆動機構ハウジングと原子炉圧力容器の接合部 - Google Patents

制御棒駆動機構ハウジングと原子炉圧力容器の接合部

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JPH01196596A
JPH01196596A JP63021192A JP2119288A JPH01196596A JP H01196596 A JPH01196596 A JP H01196596A JP 63021192 A JP63021192 A JP 63021192A JP 2119288 A JP2119288 A JP 2119288A JP H01196596 A JPH01196596 A JP H01196596A
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JP
Japan
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pressure vessel
housing
control rod
stub tube
welded
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Pending
Application number
JP63021192A
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English (en)
Inventor
Masayuki Asano
浅野 政之
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は沸騰水型原子炉の制御棒駆動機構ハウジング(
以下CRDハウジングと呼ぶ)と原子炉圧力容器(以下
圧力容器と呼ぶ)との接合部に係る。
(従来の技術) 沸騰水型原子炉の出力は、圧力容器内の所定の位置に成
る間隔で規則的に配置された燃料集合体の間に、中性子
吸収体を含んだ制御棒を挿抜して調整する。制御棒は制
御棒案内管内を軸方向に上下動されるものであり、押し
上げられて前記制御棒案内管から突出した部分は燃料集
合体間に挿入されて、中性子を吸収し核分裂反応を制御
するものである。制御棒の上下動はCHDによってなさ
れ、このCRDは圧力容器底面を貫通する筒状のCHD
ハウジング内に収容されている。CHDハウジングは前
記制御棒案内管を支持するとともに、制御棒駆動機構(
以下CHDと呼ぶ)を収納するものであり、圧力容器底
面にスタブチューブを介して溶接接合されている。
第8図は従来のCHDハウジングと圧力容器との接合部
を示している。この図において、圧力容器1の底板内面
にはスタブチューブ2の下端がその内周部、外周部にお
いて溶接されいる。また、スタブチューブ2にはCHD
ハウジング3が挿入され、スタブチューブ2の上端は前
記CHDハウジング3と溶接されている。なお、図中4
.5.6それぞれ溶接部を示している。
上記の接合部の構成において、CRDハウジング3は高
温強度と耐食性の点から、オーステナイト系ステンレス
鋼(SUS304  TP、5US316TPまたはそ
れ等の改良材)によって作られている。また、圧力容器
1は低合金鋼によって構成されているが、その内面には
耐食性を考慮してステンレス鋼薄板のライニング7が施
されている。なお、圧力容器1の内底面においてはスタ
ブチューブ2との溶接、接合をよくするため、前記ライ
ニング上にインコネル182のバターリングを施しであ
る。
また、スタブチューブ2は熱膨張率がオーステナイト系
ステンレス鋼と低合金鋼との中間にあり、CRDハウジ
ング3と圧力容器1との熱応力緩和に有効で、しかも溶
接熱処理によってその特性が殆ど変化しない材料、例え
ばインコネル600等のニッケル基合金によって作られ
ている。
なお、CHDハウジング3とスタブチューブ2、スタブ
チューブ2と圧力容器1との溶接部4(スタブチューブ
内周部)、5(スタブチューブ外周部)、6(スタブチ
ューブ上端)はそれぞれインコネル82、インコネル1
82によって構成されている。
(発明が解決しようとする課題) 上記構成の接合部を具えた沸騰水型原子炉において、そ
の運転時には圧力容器内の冷却材は288℃、80気圧
の高温高圧水となっている。この時、CRDハウジング
3とスタブチューブ2との溶接部6には、制御棒案内管
、制御棒、CHD(何れも図示しない)、CHDハウジ
ング3の自重が作用する。それに加え、圧力容器1の底
板を貫通して容器外に突出したCRDハウジング3を、
圧力容器1外に押し出そうとする高温高圧水の力も作用
する。
勿論、溶接部6は前記の各作用力に抵抗し得るように設
計されているが、高温高圧水の腐食環境下にあるため応
力腐食割れ(以下SCCと呼ぶ)を生じるおそれがある
。現在、溶接部6の耐SCC信頼性については全てが解
明されているわけではなく、解明のため多くの研究がな
されている。
もし、溶接部6にSCCが発生しこれが溶接部を貫通す
るようなことになれば、炉水が圧力容器1から漏出する
こととなり重大な事故の原因となる。
原子炉の健全性維持は社会的に重要なことである。従っ
て、前記溶接部のSCC発生防止は極めて重要である。
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、CRDハ
ウジングとスタブチューブの材料は従来のそれと同一に
したまま、前記溶接部の耐SCC信頼性を向上させたC
RDハウジングと圧力容器との接合部を提供することを
目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明のCRDハウジングと圧力容器との接合部は、原
子炉圧力容器底板を貫通する制御棒駆動機構ハウジング
と、前記底板内面に前記制御棒駆動機構ハウジングを包
囲して設けられ下端において前記底板内面とまた上端に
おいて前記制御棒駆動機構周面と溶接接合されたスタブ
チューブとを有するものにおいて、前記制御棒駆動機構
ハウジングの前記原子炉圧力容器外に垂下した部分に前
記底板外面に溶接接合した円筒座を係合させ、前記制御
棒駆動機構ハウジングと前記スタブチューブとを軸方向
に拘束した時、原子炉運転時に前記制御棒駆動機構ハウ
ジングとスタブチューブ上端との溶接部に作用する上向
きの力と反対向きで大きさの等しい力を作用させながら
、前記円筒座下面に前記制御棒駆動機構ハウジング局面
を溶接接合したことを特徴とする。
(作用) 上記構成の本発明CRDハウジングと圧力容器との接合
部においては、原子炉運転時にCRDハウジングとスタ
ブチューブ上端との溶接部に作用する上向きの力と反対
向きで大きさの等しい力を作用させながら、CHDハウ
ジング局面と円筒座とを溶接接合しであるから、原子炉
運転時の前記上向きの力は消失される。従って、圧力容
器内にある前記溶接部のSCC発生の負荷条件は除去さ
れ、SCC発生のおそれは大幅に低下させられ、炉水の
漏洩その他人事故につながるトラブルを生じるおそれは
ない。
(実施例) 第8図と同一部分には同一符号を付した第1図は本発明
一実施例の縦断面図である。この図において、スタブチ
ューブ3の圧力容器1外に突出した部分には、それと同
一の材料からなる円筒座8が係合されている。この円筒
座8の圧力容器1底板外面に対向する面は底板外面の曲
率に合せた凹曲面とされ、その巾方向中央には突条8a
が設けられている。而して、前記円筒座8は突条8aの
内外の両側で溶接部10.11により圧力容器1の底板
外面に溶接接合されている。また、CHDハウジング3
は円筒座8の下端と溶接部12により溶接接合されてい
る。
上記構成の接合部は以下第2図〜第4図につき説明する
手順で構成される。すなわち、まず第2図に示すように
スタブチューブ2を圧力容器1の底板内面の透孔9の位
置に当接し、スタブチューブ2下端の内外周の溶接部4
.5を隅肉溶接により構成する1次に第3図に示すよう
に円筒座8を圧力容器1の底板外面の透孔9の位置に当
接し、同じく隅肉溶接によりスタブチューブ2内外周(
突条8aの両側)の溶接部10.11を構成する。さら
に第4図に示すようにCHDハウジング3をスタブチュ
ーブ2、透孔9、円筒座8に挿通し、CRDハウジング
3の位置を正確に定めた後。
CHDハウジング3とスタブチューブ2の上端とを溶接
接合する。最後にCHDハウジング3に下向きの力Pを
作用させたまま、円筒座8の下面とCHDハウジングと
の溶接部12を構成する。なお、図中Rは溶接棒を示し
ている。
上記ようにして本発明接合部を構成するに際して作用さ
せる力Pは次のようにして求められる。
まず、第5図に示すように、CRDハウジング3のスタ
ブチューブ2の入口から円筒座8の出口までの間にある
長さをfl、CHDハウジング3の横断面積をAとする
。また、スタブチューブ2の上端から円筒座8の下端ま
での距離をh、スタブチューブ2の軸方向最短部の寸法
をhい円筒座8の軸方向最長部の寸法をh3、前記最短
部と最長部間の距離をh2とする。
原子炉が運転状態となった時、無拘束であれば、前記長
さρの部分および長さhの部分は、次式で与えられるd
12.dhの熱膨張を示す。
dQ=αC・ΔT−Q    町・1・・町・・・・・
(1)dh=(C5(hi+h2)十αa−h2)・ 
ΔT ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)ここに、
ΔTは原子炉の停止状態と運転状態の温度差を示す。ま
た、αC1αS、αaはそれぞれCRDハウジング3の
材料、スタブチューブ2の材料、原子炉圧力容器1の材
料それぞれの熱膨張率を示している。
しかしながら、実際にはCRDハウジング3は溶接部6
と同12とにより軸方向に拘束されており、スタブチュ
ーブ2の剛性がCHDハウジング3のそれよりも大きい
ため、CRDハウジング3が伸縮できる量はdhにほぼ
等しい。結局、CRDハウジング3の長さQの部分には
次式で与えられる圧縮力Pが作用する。
P=AXEX (d Q−d h)/ (fl+α Q
)・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)ここに
、EはCHDハウジング材料のヤング係数である。この
力Pは溶接部6に上向きに作用する。
従って、CHDハウジング3とスタブチューブ2とを溶
接接合した後、CRDハウジング3に前記式(3)によ
り得られる力Pを作用させたまま、CHDハウジング3
を円筒座8の下端に溶接接合(溶接部12)しておけば
、原子炉運転時に溶接部6に作用する力をOとすること
ができる。また、圧力や制御棒、CRDハウジング3、
案内管等の自重に基づく下向きの力は、圧力容器1の外
側にある溶接部12により支持されることとなる。
その結果、SCC発生が重大な事故の原因となり得る圧
力容器1内の溶接部6のSCC発生条件の一つである負
荷条件を取り除くことができ、SCCの発生のおそれを
著しく減じることができる。
従って、CHDハウジングと圧力容器との接合部の信頼
性を向上させることができる。
第1図と同一部分には同一符号を付した第7図は本発明
の他の実施例を示す。この実施例は本発明を既設の原子
炉に適用した−ものであって1円筒座は第6図に示すよ
うに軸を含む平面において分割片13a、13aに分割
した2分割構成2分割円筒座13とされそいる。この2
分割円筒座13の分割片13aを、圧力容器1外に垂下
したCHDハウジング3に係合、させて分割片間を溶接
した後圧力容器1底板に溶接接合(溶接部11)し、C
RDハウジングに前記の力Pを作用させながら、CRD
ハウジング3と2分割円筒座13下面とを溶接接合(溶
接部12)する。このようにすれば既設の原子炉の圧力
容器底板に、CHDハウジング3を貫通させた円筒座を
溶接接合することができる。なお、この実施例において
も前記説明した実施例と同様の作用、効果が得られるこ
とは云うまでもないところである。
[発明の効果] 上記から明らかなように本発明の制御棒駆動機構ハウジ
ングと原子炉圧力容器との接合部においては、制御棒駆
動機構ハウジングに作用する下向きの力は、全て前記圧
力容器外にある前記ハウジングと前記圧力容器底板に接
合した円筒座との溶接部とに作用することとなり、前記
圧力容器内にある前記とスタブチューブとの溶接部の荷
重は著しく緩和される。従って、圧力容器内の溶接部に
原子炉運転時に力が作用することはなく、しかも上記の
ようにSCC発生条件の1つである各種自重等による負
荷条件が除去されることとなり、この溶接部の耐SCC
信頼性は著しく向上し、重大な事故発生の原因を除去し
得るので原子炉の健全性維持上非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の縦断面図、第2図〜第4図は
前記実施例の構成順序を順に示す縦断面図、第5図は前
記実施例の作用を説明するために必要な各部寸法を記入
した縦断面図、第6図は本発明の他の実施例要部の斜視
図、第7図は前記他の実施例の縦断面図、第8図は従来
の接合部の縦断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原子炉圧力容器底板を貫通する制御棒駆動機構ハウジン
    グと、前記底板内面に前記制御棒駆動機構ハウジングを
    包囲して設けられ下端において前記底板内面とまた上端
    において前記制御棒駆動機構周面と溶接接合されたスタ
    ブチューブとを有するものにおいて、前記制御棒駆動機
    構ハウジングの前記原子炉圧力容器外に垂下した部分に
    前記底板外面に溶接接合した円筒座を係合させ、前記制
    御棒駆動機構ハウジングと前記スタブチューブとを軸方
    向に拘束した時、原子炉運転時に前記制御棒駆動機構ハ
    ウジングとスタブチューブ上端との溶接部に作用する上
    向きの力と反対向きで大きさの等しい力を作用させなが
    ら、前記円筒座下面に前記制御棒駆動機構ハウジング周
    面を溶接接合したことを特徴とする制御棒駆動機構ハウ
    ジングと原子炉圧力容器の接合部。
JP63021192A 1988-02-02 1988-02-02 制御棒駆動機構ハウジングと原子炉圧力容器の接合部 Pending JPH01196596A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145271A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 管台取付構造

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145271A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 管台取付構造
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