JPH02130497A - コンクリート製原子炉格納容器の高温配管用ペネトレーション構造 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子炉建屋と一体になったコンクリート製原子
炉格納容器の高温配管用ペネトレーション構造に係わり
、特にコンクリート製原子炉格納容器のコンクリート躯
体の温度上昇を抑制するのに好適な高温配管用ペネトレ
ーション構造に関する。

〔従来の技術〕

従来のコンクリート製原子炉格納容器の高温配管用ペネ
トレーション構造を、鉄筋コンクリート製原子炉格納容
器の場合を例に、とり、第４図を参照して説明する。

鉄筋コンクリート製原子炉格納容器のコンクリート躯体
ＩＡには高温流体が流れる高温配管２が貫通しており、
この高温配管２が貫通する部分に高温配管用ペネトレー
ション１０が設けられている。ペネトレーション１０は
、高温配管２をカバーするスリーブ１１及びフルードヘ
ッド１２からなる二重管構造をしており、スリーブ１１
はアンカープレート６、補強板７、ガセットプレート８
によりコンクリート躯体ＩＡに支持されている。

コンクリート製原子炉格納容器は、冷却材喪失事故時に
原子炉圧力容器から放出される放射性を帯びた蒸気が周
囲環境に漏れ出すのを防ぐ目的で設置されているため、
気密構造となっている。このため、配管、電線等を格納
容器の外に引き出す際に、気密を保つために各配管、電
線等にペネトレーションを設置している。

配管用ペネトレーションの中で、蒸気等の高温流体を流
す高温配管用ペネトレーションにおいては、配管壁が高
温となるため上述したように二重管構造とし、高温の配
管壁が鉄筋コンクリート製原子炉格納容器のコンクリー
ト躯体ＩＡと直接接触しないようにしている。

しかしながら、このように二重管構造としても、高温配
管２の熱がフルードヘッド１２及びスリーブ１１の格納
容器外側突出部分を介して熱伝導によって格納容器コン
クリート躯体ＩＡに伝わり、コンクリート部の温度が許
容温度以上に上昇する可能性がある。

このコンクリート部の温度上昇を抑制する対策として、
例えば特開昭５９−４６８８７号に示されているように
、スリーブ１１の格納容器外側突出部分に熱を放出する
ためのフィンを設けたり、スリーブ１１の格納容器外側
突出部分を途中で切断し、間に断熱材を挾み込む１１１
Ｊ造がある。

しかしながらいずれも構造が複雑であり、また後者は断
熱材が格納容器バウンダリを構成するため、構造強度上
また耐漏洩上問題があると考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、第４図に示す従来の高温配管用ペネトレ
ーション構造では、コンクリート製原子炉格納容器のコ
ンクリート躯体ＩＡにフルードヘッド１２及びスリーブ
１１を介して熱伝導によって伝わる熱について配慮がさ
れておらず、コンクリート部の温度を許容値以下に抑制
することが保証できないという問題があった。

また、特開昭５９−４６８８７号に記載のペネトレーシ
ョン′Ｗ４遣では、フルードヘッド及びスリーブを介し
て熱伝導によって伝わる熱についての配慮はされている
ものの、構造の複雑さ、構造強度、耐漏洩性の点で問題
があった。

本発明の目的は、単純なスリーブ構造により、構造強度
、耐漏洩性を損なうことなく、フルードヘッド及びスリ
ーブを介してコンクリート製原子炉納容器のコンクリー
ト躯体に伝わる熱による温度上昇を許容値以下に抑制す
ることのできるコンクリート製原子炉格納容器の高温配
管用ペネトレーション構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、スリーブの格納容器外側突出長さに関し、
該スリーブの外径又は前記高温配管の口径をパラメータ
として、前記コンクリート躯体の局部温度が許容値以下
となるような放熱を可能とする最小値を設定し、該スリ
ーブの格納容器外側長さをこの最小値以上の長さとする
ことにより達成される。

〔作用〕

このように構成された本発明においては、スリーブの格
納容器外側突出長さを上記のような最小値以上の長さと
することにより、スリーブの格納容器外側突出長さが必
要最少限度に長くなり、この部分からの放熱量が増加し
、これにより高温配管からスリーブを介してコンクリー
ト製原子炉格納容器のコンクリート躯体に熱伝導によっ
て伝わる熱量を抑制する。このため、コンクリート製原
子炉格納容器のコンクリート部における高温配管用ペネ
トレーションスリーブとの接触部の温度上昇を許容値以
下に抑えることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。

第２図において、鉄筋コンクリート製原子炉格納容器１
のコンクリート！＃ＩＡには高温流体が流れる高温配管
２が貫通しており、この高温配管２が貫通する部分に本
実施例の高温配管用ペネトレーション３が設けられてい
る。

高温配管用ペネトレーション３は、第１図に拡大して示
すように、高温配管２をカバーするスリーブ４と、スリ
ーブ４の格納容器外側端部に溶接され、中央を高温配管
２が貫通ずるフルードヘッド５とを有し、高温配管２中
を流れる高温流体により高温となった配管壁が原子炉格
納容器１のコンクリート躯体ＩＡに直接接触しないよう
に、かつ格納容器としての気密性を保つため、スリーブ
４とフルードヘッド５によって二重管構造をしている。

スリーブ４はアンカプレート６、補強板７及びガセット
プレート８によって原子炉格納容器１のコンクリート躯
体ＩＡに固定されている。

スリーブ４は格納容器外側突出長さしに関し、スリーブ
４の外径Ｄ１又は高温配管２の口径Ｄ２をパラメータと
して、コンクリート躯体ＩＡのスリーブ４との接触部分
における局部温度が許容値以下となるような放熱を可能
とする最小値を設定し、スリーブ４の格納容器外側長さ
しをこの最小値以上の長さとしている。以下このことを
詳述する。

第１図に、高温配管２中を高温流体が流れた場合のスリ
ーブ４の格納容器外側突出部分における温度分布解析結
果を合わせて示している。この解析結果は、高温配管２
中を流れる高温流体（蒸気）の温度が約３００℃、スリ
ーブ４の格納容器外ｍｌ突出長さＬ＝１２００間で、ス
リーブロ径ＤＩ＝１１００Ａ　（配管口径Ｄ２　＝７０
０Ａ）とスリープロ径Ｄｉ　＝５５０Ａ　（配管口径Ｄ
２＝１５０Ａ＞の二つの場合で温度分布解析を行った結
果である。

なお、外径Ｄ１及び口径Ｄ２はＪＩＳ規格の呼び系Ａ系
列で表わしている。

この解析結果から分かるように、原子炉格納容器コンク
リート躯体ＩＡの外面付近の温度は局部温度制限値であ
る９０℃に対して、スリープロ径ＤＩ＝１１００Ａの場
合で約９０℃、スリープロ径ＤＩ　＝５５０Ａの場合で
約７０℃となっている。

また、上記突出長さしの最小値を設定するに際して、以
下の仮定を置く。

（１）原子炉格納容器１のコンクリート躯体ＩＡにおけ
るスリーブ４が接する部分の局部温度は、溶融を考慮し
て８０゛Ｃ以下とする。

（２）コンクリート躯体ＩＡの局部最高温度と周囲温度
（２０℃と仮定）との温度差は、スリーブ４の格納容器
外側突出長さしの逆数に線形に比例する。

（３）コンクリート躯体ＩＡの局部最高温度と周囲温度
との温度差は、スリープロ径Ｄ１が５５０Ａから１１０
ＯＡの間でスリープロ径Ｄ１に線形に比例する。

以上のスリープロ径ＤＩ＝１１００Ａの場合の解析結果
と上記（１）及び（２）の条件より、スリーブ外径１１
００Ａの場合、コンクリート躯体ＩＡの局部温度を８０
℃以下とするためのスリーブ４の格納容器外側突出長さ
しを以下のように求める。

スリープロ径Ｄ１＝１１００Ａの場合の解析結果より、
スリーブ４の格納容器外側突出長さし＝１２００Ａの場
合のコンクリート躯体ＩＡの局部温度は９０℃であり、
周囲温度２０℃との温度差は７０℃である。一方、スリ
ーブ４の格納容器外側突出長さＬ＝ｘ　（未知数）の場
合のコンクリート躯体ＩＡの局部温度を上記８０℃とす
ると、周囲温度２０℃との温度差は６０℃である。上記
仮定（２）より、１／１２００間＝７０℃＝　１　／　
ｘ　：６０℃の関係が成り立つので、Ｘ　＝１４００　
ｔｍとなる。即ち、スリープロ径１１００Ａの場合、コ
ンクリート躯体ＩＡの局部温度を８０℃以下とするため
には、スリーブ４の格納容器外側突出長さしの最小値を
約１４００ｍとすれば良い。

また、スリープロ径ＤＩ＝１１０ＯＡ及びＤ１＝５５０
Ａの場合の解析結果と上記（１）及び（３）の条件より
、スリーブ４の格納容器突出長さし＝１２００ｍの場合
、コンクリート躯体ＩＡの局部温度を８０℃以下とする
ためのスリーブロ径Ｄ１を以下のように求める。

スリープロ径Ｄ１＝１１００Ａの場合の解析結果より、
スリーブ４の格納容器外側突出長さＬ＝１２００Ａの場
合のコンクリート躯体ＩＡの局部温度は９０℃であり、
周囲温度２０℃との温度差は７０℃である。また、スリ
ープロ径ＤＩ＝５５ＯＡの場合の解析結果より、スリー
ブ４の格納容器外側突出長さＬ＝１２０ＯＡの場合のコ
ンクリート躯体ＩＡの局部温度は７０℃であり、周囲温
度２０°Ｃとの温度差は５０℃である。一方、スリープ
ロ径ＤＩ　＝ｘ　（未知数）の場合のコンクリート躯体
ＩＡの局部温度を上記８０℃とすると、周囲温度２０°
Ｃとの温度差は６０℃である。上記仮定（３）より、（
ＩｌｏｏＡ−５５０Ａ）：　（７０℃−５０℃）＝（ｘ
−５５０Ａ）：　（６０℃−５０℃）の関係が成り立つ
ので、ｘ＝８２５Ａとなる。即ち、スリーブ４の格納容
器突出長さＬ＝１２００市の場合、コンクリート躯体Ｉ
Ａの局部温度を８０℃以下とするためには、スリープロ
径Ｄ１を、余裕を見て約８００Ａ以下とずれば良い。

以上より、高温配管用ペネトレーション３におけるスリ
ーブ４の格納容器外側突出長さＬの最小値を、スリープ
ロ径Ｄ１　（及び配管口径Ｄ２　）をパラメータとして
次のように設定する。

■スリープロ径Ｄ１　＝１１００Ａ　（配管口径５５０
Ａ）の場合、Ｌ＝１４００止以上とする。

■スリープロ径ＤＩ　＝８００Ａ　（配管口径４００Ａ
）及びこれ以下の値の場合、Ｌ　＝　１２００　ｏｎ以
上とする。

■スリープロ径Ｄ１が８０ＯＡを越えＩｌｏｏＡ未満（
配管口径が４０ＯＡを越え７０ＯＡ未満）の場合、上記
のＬを直線補間した値以上とする。

第３図に、以上のようにして設定したスリーブ４の格納
容器外側突出長さしとスリープロ径Ｄ１（及び配管口径
Ｄ２　）との関係を図示する。

このようにスリーブ４の格納容器外側突出長さしの最小
値を設定した本実施例においては、スリー１４の格納容
器外側突出長さしが必要最少限度に長くなり、この部分
からの放熱量が増加し、これにより高温配管２からスリ
ーブを介してコンクリート製原子炉格納容器１のコンク
リート躯体ＩＡに熱伝導によって伝わる熱量を抑制し、
原子炉格納容器コンクリート躯体ＩＡにおけるスリーブ
４との接触部の温度上昇を許容値の９０℃以下に抑える
ことができる。

従って本実施例によれば、高温配管用ペネトレーション
３を単純な二重管構造としたままで、コンクリート製原
子炉格納容器１のコンクリート躯体ＩＡの局部最高温度
を許容値以下とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高温配管用ペネトレーションスリーブ
の格納容器外側突出長さに最小値を設定し、その最小値
以上の長さとしただけなので、単純なスリーブ構造によ
り、構造強度、耐漏洩性を損なうことなく、フルードヘ
ッド及びスリーブを介してコンクリート製原子炉納容器
のコンクリート躯体に伝わる熱による温度上昇を許容値
以下に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるコンクリート製原子炉
格納容器の高温配管用ペネトレーション構造のＭＩＵｒ
面図でありかつ合わせてスリーブの温度分布解析結果を
示しており、第２図は同ペネトレーション＃Ｉ遣を備え
たコンクリート製原子炉格納容器全体を示す縦断面図で
あり、第３図は本発明におけるスリーブの格納容器外側
突出長さとスリープロ径の関係を示す図であり、第４図
は従来のコンクリート製原子炉格納容器の高温配管用ペ
ネトレーション構造の縦断面図である。 符号の説明 １・・・コンクリート製原子炉格納容器ＩＡ・・・コン
クリート躯体 ２・・・高温配管 ３・・・高温配管用ペネトレーション構造４・・・スリ
ーブ ５・・・フルードヘッド 第 図 ５−一〜フルードヘッド 竿 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンクリート製原子炉格納容器のコンクリート躯
   体を貫通する高温流体が流れる高温配管をスリーブでカ
   バーして二重管構造としたコンクリート製原子炉格納容
   器の高温配管用ペネトレーション構造において、 前記スリーブの格納容器外側突出長さに関し、該スリー
   ブの外径又は前記高温配管の口径をパラメータとして、
   前記コンクリート躯体の局部温度が許容値以下となるよ
   うな放熱を可能とする最小値を設定し、該スリーブの格
   納容器外側長さをこの最小値以上の長さとしたことを特
   徴とするコンクリート製原子炉格納容器の高温配管用ペ
   ネトレーション構造。
2. （２）コンクリート製原子炉格納容器のコンクリート躯
   体を貫通する高温流体が流れる高温配管をスリーブでカ
   バーして二重管構造としたコンクリート製原子炉格納容
   器の高温配管用ペネトレーション構造において、 前記スリーブの格納容器外側突出長さを、該スリーブの
   外径が８００Å以下の場合には１２００ｍｍ以上、１１
   ００Åの場合には１４００ｍｍ以上、８００Åから１１
   ００Åの間の場合は前記２つの値を直線補間した値以上
   としたことを特徴とするコンクリート製原子炉格納容器
   の高温配管用ペネトレーション構造。