JPH0366635B2 - - Google Patents

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JPH0366635B2
JPH0366635B2 JP61205973A JP20597386A JPH0366635B2 JP H0366635 B2 JPH0366635 B2 JP H0366635B2 JP 61205973 A JP61205973 A JP 61205973A JP 20597386 A JP20597386 A JP 20597386A JP H0366635 B2 JPH0366635 B2 JP H0366635B2
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JP
Japan
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joint
metal bellows
reactor
bellows
pair
Prior art date
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JP61205973A
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JPS6263894A (ja
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Makoto Yamaguchi
Eisaku Hayashi
Junichi Sugaya
Okinari Hasegawa
Etsuro Myamoto
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Diaphragms And Bellows (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉内に係り、特に原子炉冷却系
(低圧注入系(LPCI)及び高圧注入系(HPCI))
を有する沸騰水型原子炉として用いるのに好適な
原子炉に関する。
〔従来の技術〕
沸騰水型原子炉は、配管破断等によつて生じる
冷却材喪失事故時に炉心に冷却水を供給する非常
用の原子炉冷却系として、例えばLPCIを備えて
いる。このLPCIは、特開昭55−136997号公報に
示されるように、原子炉圧力容器の外部から原子
炉冷却系ノズルを通して炉心シユラウド内の炉心
に冷却水を導くものである。この従来のLPCIは、
原子炉冷却ノズルと炉心シユラウド側に設けられ
た冷却系配管を柔構造であるベローズで接続する
構造を有している。このベローズの使用は、地震
時の荷重対策上からも好ましい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の原子炉の冷却系に用いられる継手として
のベローズは、金属製であり、原子炉の起動停止
の繰返しによる軸方向の伸縮に伴つて繰返しの曲
げ応力を受ける。この曲げ応力によつてベローズ
が破損する可能性があり、曲げ応力の繰返しを所
定回数経験したベローズは新しいベローズと取替
えられる。
本発明の第1の目的は、原子炉内での取り扱い
がしやすい原子炉内管口間の継手を提供すること
にあり、本発明の第2目的は、寿命が長い原子炉
内管口間の継手を提供することにあり、本発明の
第3目的は破損の危険性が少なく寿命の長い原子
炉冷却系を有する原子炉を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の第1の目的を達成する為の第1の手段
は、原子炉圧力容器側の管口と、前記原子炉圧力
容器内に設置されたシユラウド側の管口との両管
口を連接してしかも軸方向に変形可能な継手であ
つて、前記継手は、金属製ベローズの両端に固定
された一対の結合リングと、前記各結合リングに
前記金属製ベローズを囲う様に結合された一対の
カバーと、前記カバーに備えられた治具挿入穴と
から成ることを特徴とした原子炉内の管口間継手
であり、本発明の第2の目的を達成する為の第2
の手段は、原子炉圧力容器側の管口と、前記原子
炉圧力容器内に配置されたシユラウド側の管口と
の両管口を連接してしかも軸方向に変形可能な継
手であつて、前記継手は、金属製ベローズの両端
に固定された一対の結合リングと、前記各結合リ
ングに前記金属製ベローズを囲う様に結合された
一対のカバーとを備え、前記金属製ベローズの端
部は前記結合リングに嵌入された状態で前記金属
製ベローズの両端が一対の結合リングに固定され
ていることを特徴とした原子炉内の管口間継手で
あり、本発明の第3目的を達成する為の第3の手
段は、原子炉冷却系ノズルを有する原子炉圧力容
器と、前記原子炉圧力容器内に設置されて炉心を
内蔵するシユラウドと、前記シユラウドに設けら
れて前記炉心側で開口する冷却系配管と、前記原
子炉冷却系ノズルと前記冷却系ノズルと前記冷却
系配管とを連接してしかも軸方向に変形可能な筒
状継手とからなり、前記筒状継手が、軸線方向に
延在するエンドフイツテイグ部、このエンドフイ
ツテイグ部の一端上部に形成されエンドフイツテ
イグ部とは反対側に突出しているバツキンリング
部及びこのバツキンリング部の外部に形成された
凸状部を有する一対の結合リングと、これら各結
合リングの前記バツキンリング部に両端が嵌入固
着されて複数の層によつて形成され、しかも複数
の層の各層の継目位置が相互に異つている金属製
ベローズと、前記各結合リングの前記凸状部に一
端を固着されて前記金属製ベローズを覆う一対の
カバーとを備えていることを特徴とする原子炉で
ある。
〔作用〕
上記第1の手段によれば、金属製ベローズの両
端に結合リングを取付、その結合リングにカバー
を固定して、、そのカバーに対して治具挿入穴を
利用して吊り込みなどのための治具を係合して継
手を原子炉内で取り扱うことにより、剛性が弱い
金属製ベローズにカバーの荷重や取扱時の無理な
力を加えないようにした上でベローズに無理を与
えないで原子炉内でも扱いやすいという作用が得
られる。
上記第2の手段によれば、金属製ベローズをカ
バーが熱的或いはその他の物理的力を外側から保
護し、そのカバーに加えられる外力は結合リング
に受けられて金属製ベローズには加わらない。
又、金属製ベローズの端部は結合リングの内側に
固定されるから、管内圧力が上昇して内側からの
力を受けてもその固定部が固定リングに押しつけ
られ、剥がされにくいから、寿命が長くなる作用
が得られる。
上記第3の手段によれば、結合リングに取付け
たカバーでベローズを保護する上、そのベローズ
は柔軟性のある薄い層の多層体で応力的に無理が
無く、更にはそのベローズの各層ごとの継目が互
いにずらされて継目による強度変化を分散して結
果として柔軟性があり、強度に優れ、且つ内圧が
高まつても結合リングの内側にベローズの端部が
押しつけられて、剥離作用方向に圧力が働かない
から。これらの相乗作用により原子炉冷却系が破
損の危険性が無く、寿命の長いものとなる。
〔実施例〕
従来、原子炉内に使用するベローズとして高温
度対策あるいは雰囲気による劣化を防止する必要
から金属製のベローズが用いられることは知られ
ている。本発明はこのような金属製ベローを複層
化することにより金属性ベローの長寿命化を図つ
たものである。なぜならば、複層化を施すことに
より、各層における金属材の厚さは単層に比べて
2分の1〜数分の1になる。このため、金属製ベ
ローの伸縮によりベローの各部に曲げ応力が作用
しても、この曲げ応力が金属層の厚さに反比例し
て小さなものとなる。本発明者等は、金属性ベロ
ーの破損の一因が、この曲げ応力の繰り返りによ
るものであることを確認し、複層金属製ベローズ
の採用に思い到つたものである。これにより、30
年という耐用年数を確保できることが実験的に確
認されている。
上記の検討に基づいてなされた本発明の好まし
い一実施例を以下に説明する。
第1図は、本発明の一実施例である継手を備え
た沸騰水型原子炉の縦断面を示している。本実施
例を第1図〜第3図に基づいて説明する。
沸騰水型原子炉の炉心20を内蔵する原子炉圧力
容器10は、LPCIノズル12のほか、蒸気ノズ
ル14、循環ノズル16等の多数のノズルが設け
られている。そして、シユラウド18が原子炉圧
力容器10内に設置されており、このシユラウド
18内に炉心20が納められている。この炉心2
0には、上部格子板22及び炉心支持板24多数
の燃料集合体27が配置されている。また、シユ
ラウド18の上端部LPCI管口32が設けられて
いる。このLPCI管口32は継手28に接続され
ており、このためにLPCIにより炉心20内に低
圧注水できるようになつている。制御棒案内管2
9に連絡されるスタブ26は、原子炉圧力容器1
0の底部に設けられる。
原子炉圧力容器10とシユラウド18とは、第
2図に示すように横断面が円形であつて同心状に
配置されている。また、LPCIノズル12は、一
般に3個設けられ、それぞれ継手28に接続され
てシユラウド18内に連通している。
継手28は、円筒状をしており、第3図に示す
ように原子炉圧力容器10側のLPCI管口30
(LPCIノズル12に接続)とシユラウド18側の
LPCI管口32とを接続している。すなわち、ベ
ローズ34及びこのベローズ34を覆つている一
対のカバー36A,36Bとからなら継手28
は、両端を取付リング38の外周面に固着され、
この取付リング38が半割り構造のクランプ4
0,42によつてLPCI管口30とLPCI管口32
とに取付けられている。なお、継手28内には、
スリーブ44が挿入されている。このスリーブ4
4は、ベローズ34に急激な温度変化を与えない
ようにするためのもので、両端外周面に滑らかな
凸状部が形成され、この凸状部が取付リング38
に滑動自在に嵌入されている。
継手28は、第4図に示すように、ベローズ3
4とカバー36A,36Bは、結合リング46に
固着されている。そして、ベローズ34を覆つて
いるカバー36A,36Bは、ベローズ34の長
手方向中央付近まで達して互いた分離されてい
る。カバー36A,36Bはそれぞれに継手28
を吊り下げる治具を挿入する治具挿入穴47が形
成されている。
なお、結合リング46は、第9図に示すように
軸線方向に延在するエンドフイツテイング部4
8、このエンドフイツテイング部48の一端外部
においてエンドフイツテイング部48と反対側に
突出したバツキングリング部50、このバツキン
グリング部50の外側部分でエンドフイツテイン
グ部48側に形成された凸状部52とからなつて
いる。この結合リング46は、外周部の凸状部5
2にカバー36B(カバー36Aも同様)の一端
を溶接部54において溶接接合しており、バツキ
ングリング部50内にベローズ34を嵌入し、溶
接部56において開先加工してあるベローズ34
の先端部を溶接接合している。
他方、ベローズ34は、第5図に示すようにス
テンレス鋼等の薄い金属板58,60及び62に
よつて構成された3層構造となつている。このベ
ローズ34を構成している金属板58,60及び
62は、第6図に金属板58によつて例示するよ
うに円筒をなすように湾曲され長手方向に沿つた
溶接接合された継目64を有している。金属板5
8の溶接接合されて長手方向に延びる継目64、
金属板60の溶接接合されて長手方向に延びる継
目66、金属板62の溶接接合されて長手方向に
延びる継目68は、第5図に示すようにベローズ
34の周方向にそれぞれ異つた位置に均等な間隔
になるように配置してある。
また、各カバー36の前記治具挿入穴47は、
第7図に示すように4個所に設けられ、2個ずつ
が対をなし各対が対向するように設けられてい
る。さらに、一対のカバー36A,36B相互の
対向端(継手28の中央部)には、第8図に示す
ように凹部70A,70Bが形成されている。こ
の凹部70A,70Bは、第4図において上部と
下部とに形成され、形成位置が対応していて、治
具挿入穴72を形成している。
上記の如く構成された実施例の継手28は、原
子炉圧力容器10の材質(一般に低合金鋼)とシ
ユラウド18の材質(一般にステンレス鋼)との
相違に基づく熱膨張係数の差による原子炉圧力容
器10とシユラウド18との相対的変位を吸収す
ることができる。すなわち、原子炉圧力容器10
とシユラウド18との位置が相対的に変化する
と、継手28のベローズ34が軸線方向に伸縮
し、それに伴つてスリーブ44の端部が取付リン
グ38内を滑らかに移動すると共に、一対のカバ
ー36A,36Bもその相互の間隔が変化し、原
子炉圧力容器10とシユラウド18との相対的変
位を吸収する。この作用は、地震時の相対的変位
についても同様である。
また、ベローズ34は、スリーブ44とカバー
36とによつて急激な熱変化から保護されている
ばかりでなく、3層構造としたことにより内部応
力を相対的に小さくできるようにしてある。しか
も、ベローズ34は、結合リング46のバツキン
グリング部50に嵌入されていることにより、大
きな内圧を受けた場合に、ベローズ34がバツキ
ングリング部50へ押圧され、ベローズ34を構
成している金属板58,60及び62が剥離する
のを防止できる。そして、金属板58,60及び
62の継目(64,66及び68を均等になるよ
うに異ならせて配置し、継目によるベローズ34
の強度低下が最少になるようにしてある。
さらに、カバー36には、治具挿入穴47,7
2を設けたことにより、原子炉圧力容器10の保
守、点検等の際に継手28を吊り下げる治具を治
具挿入穴47,72に挿入して容易に吊り下げる
ことができる。従つて、原子炉圧力容器10の保
守、点検の際における継手28の取り外し、組み
付けが容易に行える。
なお、前記実施例において、ベローズ34を3
層構造にした場合について説明したが、ベローズ
34の受ける内圧等により任意の板厚をもつて任
意の多層構造とすることができるのは、いうまで
もない。
〔発明の効果〕 特許請求の範囲の第1項に記載の第1発明によ
れば、原子炉内で取り扱いやすい原子炉内管口間
の継手が提供出来るという効果が得られる。
特許請求の範囲の第4項に記載の第2発明によ
れば、ベローズを内外から保護することが出来る
から、破損の機会が低減して、原子炉内管口間の
継手の寿命が長くなるという効果が得られる。
特許請求の範囲の第6項に記載の第3発明によ
れば、ベローズの薄膜化と多層化、及び継目位置
の各層ごとのずらしにより、強度の低下を抑制し
ながら曲げ応力を緩和し、更には、カバーによる
保護と、内圧による剥離作用防止とにより、原子
炉の冷却系の寿命を長くできる原子炉を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の好適な一実施例である沸騰水
型原子炉の縦断面図、第2図は第1図の−断
面図、第3図は第1図の部の拡大図、第4図は
第3図の継手の一部切欠き正面図、第5図は第4
図のベローズの横断面図、第6図は第5図の部
の金属板の接合状態を示す図、第7図は第4図に
示す継手のカバーの横断面図、第8図は第4図の
方向矢視図、第9図は第4図の部の拡大図で
ある。 10……原子炉圧力容器、12……LPCIノズ
ル、18……シユラウド、20……炉心、28…
…継手、30,32……LPCI管口、34……ベ
ローズ、36A,36B……カバー、46……結
合リング、48……エンドフイツテイング、50
……バツキングリング、52……凸状部、58,
60,62……金属板、64,66,68……継
目。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 原子炉圧力容器側の管口と、前記原子炉圧力
    容器内に設置されたシユラウド側の管口との両管
    口を連続してしかも軸方向に変形可能な継手であ
    つて、前記継手は、金属製ベローズの両端に固定
    された一対の結合リングと、前記各結合リングに
    前記金属製ベローズを囲う様に結合された一対の
    カバーと、前記カバーに備えられた治具挿入穴と
    から成ることを特徴とした原子炉内の管口間継
    手。 2 特許請求の範囲の第1項において、前記金属
    製ベローズの端部は前記結合リングに嵌入された
    状態で前記金属製ベローズの両端が前記一対の結
    合リングに固定されていることを特徴とした原子
    炉内の管口間継手。 3 特許請求の範囲の第2項において、前記金属
    製ベローズが、複数の金属板層によつて形成され
    しかもこれらの金属板層の継目位置が相互に異な
    つている金属製ベローズであることを特徴とした
    原子炉内の管口間継手。 4 原子炉圧力容器側の管口と、前記原子炉圧力
    容器内に設置されたシユラウド側の管口との両管
    口を連接してしかも軸方向に変形可能な継手であ
    つて、前記継手は、金属製ベローズの両端に固定
    された一対の結合リングと、前記各結合リングに
    前記金属製ベローズを囲う様に結合された一対の
    カバーとを備え、前記金属製ベローズの端部は前
    記結合リングに嵌入された状態で前記金属製ベロ
    ーズの両端が前記一対の結合リングに固定されて
    いることを特徴とした原子炉内の管口間継手。 5 特許請求の範囲の第4項において、前記金属
    製ベローズが、複数の金属板層によつて形成され
    しかもこれらの金属板層の継目位置が相互に異な
    つている金属製ベローズであることを特徴とした
    原子炉内の管口間継手。 6 原子炉冷却系ノズルを有する原子炉圧力容器
    と、前記原子炉圧力容器内に設置されて炉心を内
    蔵するシユラウドと、前記シユラウドに設けられ
    て前記炉心側で開口する冷却系配管と、前記原子
    炉冷却系ノズルと前記冷却系ノズルと前記冷却系
    配管とを連接してしかも軸方向に変形可能な筒状
    継手とからなり、前記筒状継手が、軸線方向に延
    在するエンドフイツテイグ部、このエンドフイツ
    テイグ部の一端上部に形成されエンドフイツテイ
    グ部とは反対側に突出しているバツキンリング部
    及びこのバツキンリング部の外部に形成された凸
    状部を有する一対の結合リングと、これら各結合
    リングの前記バツキンリング部に両端が嵌入固着
    されて複数の層によつて形成され、しかも複数の
    層の各層の継目位置が相互に異つている金属製ベ
    ローズと、前記各結合リングの前記凸状部に一端
    を固着されて前記金属製ベローを覆う一対のカバ
    ーとを備えていることを特徴とする原子炉。
JP61205973A 1986-09-03 1986-09-03 原子炉内の管口間継手及びその継手を用いた原子炉 Granted JPS6263894A (ja)

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