JPH0743436B2 - 原子炉圧力容器の保守サービス用の自己整列密閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型核分裂原子炉
プラントにおける冷却水循環ポンプの保守サービスに使
用される手段に関する。更に詳しくは、本発明は原子炉
プラントの圧力容器の底部に設けられている冷却水循環
ポンプの部品を修理または取り替える場合に使用される
自己整列密閉装置（self-aligning seal system ）に関
する。

【０００２】

【従来の技術】商用の沸騰水型原子炉のように蒸気を発
生して電力を発電するのに使用される水冷却減速核分裂
原子炉プラントは、原子炉圧力容器の外側のケース内に
設けられた駆動モータを有する冷却水循環ポンプを利用
している。駆動モータは原子炉圧力容器の壁を通過して
いる駆動軸を介して原子炉圧力容器内に設けられたポン
プの羽根車と連結されている。この種の核分裂原子炉プ
ラントにおいては、外部の電気モータまたは他のモータ
によって駆動される多数の内部羽根車ポンプが原子炉圧
力容器の下側部分、すなわち底部に設けられている。各
ポンプは冷却水が入っている原子炉圧力容器の壁を通っ
て延在する駆動軸を有している。この構成は燃料炉心を
水中に沈め、動力用の蒸気を発生するために熱を伝達す
る多量の循環冷却水を高い温度および圧力で含んでいる
原子炉圧力容器の湾曲した底部分を通過する多数の開口
部を必要とする。

【０００３】ポンプの駆動軸が挿入される原子炉圧力容
器内の各開口部の周りには圧力容器から上方に垂直に突
出している短いほぼ垂直な管状部、すなわち中空の円筒
形スタブ（stub）が形成されている。１つの設計におい
ては、外部の駆動モータのケースを支持し、モータから
延在する駆動軸を囲む中空円筒形ハウジングが、駆動軸
と共に原子炉圧力容器の壁を通り抜ける。駆動軸は循環
冷却水用のポンプの羽根車まで延在する。この中空の円
筒形ハウジングは開口部内を同心に上方に通って圧力容
器の管状部すなわち中空円筒形スタブの中まで延在し、
開口部の管状部すなわち中空円筒形スタブの内側領域に
前記ハウジングの上側環状端部を溶接することなどによ
り固定されている。

【０００４】高速回転および固有の振動などの長期間に
わたる被駆動羽根車ポンプの通常の機械的動作により摩
耗および機械的ストレスならびに疲労が生じるので、こ
の循環装置の構成部品は原子炉プラントの有効で安全な
動作を補償するために定期的に点検修理され取り替えら
れる。この種の保守サービスでは駆動モータのハウジン
グを支持し、かつポンプ駆動軸を取り囲むと共に、圧力
容器の開口部の管状部すなわちスタブ内に同心に延在し
ている中空の円筒形ハウジングユニットを取り替えまた
は修理溶接する必要がある。

【０００５】中空の円筒形ハウジングユニットの上部環
状端部および圧力容器の開口部の管状部のような部分ま
たは両者間の溶接部を取り替えまたは単に修理溶接する
ことを含むこの循環装置の保守サービスは最もわずらわ
しく困難な状況の下で実行されなければならない。すな
わち、この保守サービスは熱を発生する核分裂燃料炉心
を覆い冷却するための放射線汚染された冷却水でほぼ満
たされている原子炉圧力容器の下側部分内で行う必要が
ある。中空の円筒形ハウジングユニットの上部環状端部
および圧力容器の開口部の管状部または両者間の溶接部
の修理溶接を含む保守サービスは放射線で汚染された高
圧力ヘッドの水の下で行われなければならず、原子炉容
器内の冷却水は原子炉圧力容器内に冷却水循環ポンプ組
立体を通す圧力容器開口部の管状部から漏出することが
許されない。このような厳しい環境内でのサービスは非
常に複雑な手順および特殊な装置および工具を必要とす
る。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、核分裂原子炉プラントの圧力
容器の底部に取り付けられている冷却水循環ポンプモー
タのケースに対して保守サービス、例えばポンプモータ
のケース部品や関連部品の取り替えまたは修理を行う独
特な自己整列密閉装置を提供する。この自己整列密閉装
置は原子炉圧力容器内に含まれている冷却水が漏洩しな
いように原子炉圧力容器のポンプ貫通部を塞ぐ手段を備
えている。

【０００７】

【発明の目的】本発明の主目的は、原子炉圧力容器の最
下端部に設けられている冷却水循環ポンプモータケース
組立体を修理するための独特な手段を提供することにあ
る。また、本発明の目的は、原子炉用の冷却水循環ポン
プモータケース組立体に関連する部品の保守サービスに
使用する密閉手段を提供することにある。

【０００８】本発明の別の目的は、原子炉圧力容器の冷
却水循環ポンプモータのケースを修理するのに使用され
る改良された自己整列密閉装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、原子炉圧力容器を通って内部
のポンプ羽根車に接続されている駆動軸を有する、原子
炉圧力容器の外部に設けられた冷却水循環ポンプモータ
ケースの保守サービス用の自己整列密閉装置を提供する
ことにある。

【０００９】本発明の他の目的は、冷却水を含んでいる
原子炉圧力容器の下側部分の開口部の管状部を塞ぎ、冷
却水循環ポンプ組立体に関連する構成要素を修理するた
めの独特の自己整列密閉装置および手段を提供すること
にある。

【００１０】

【詳しい説明】図面、特に図１を参照すると、核分裂原
子炉プラント１０は燃料炉心シュラウド１６によって取
り囲まれている核分裂燃料の炉心１４を囲んでいる原子
炉圧力容器１２を有している。冷却水１８が熱発生燃料
炉心１４を覆い、原子炉圧力容器１２の大部分を満たし
ている。冷却水１８は原子炉プラントを通って循環し
て、燃料炉心内の核分裂反応によって発生する熱を伝搬
する。炉心は冷却水の一部から蒸気を形成して、動力を
発生するためにタービンを駆動するような作業を行う。
循環する冷却水１８は圧力容器１２の内壁と燃料炉心１
４を取り囲んでいるシュラウド１６の外部との間の降水
管内の環状通路を下方に進み、それからシュラウド支持
部２４を通ってシュラウド１６の底部の周囲を周り、熱
発生燃料炉心１４を通って上昇するというように循環路
を流れる。炉心１４において冷却水の一部が蒸気に変換
され、この蒸気は液体の冷却水とともに上方に上昇す
る。そして、蒸気は原子炉圧力容器から送り出されて仕
事を行う。炉心１４を通過しても蒸発しなかった冷却水
はシュラウドの上部および分離器を通って蒸気とともに
上方に流れ、それから方向を逆転して、再び仕事をした
蒸気を凝縮して再供給された水とともに環状降水管内を
下方に流れる。

【００１１】１つの種類の沸騰水型核分裂原子炉プラン
ト１０は多数の羽根車を有する冷却水循環ポンプを使用
している。多数の羽根車は原子炉圧力容器１２の内側の
底部の周りにほぼ円形に位置決めされるとともに、圧力
容器を通る駆動軸を介して図１および図２に示すように
外部に取り付けられた駆動モータに連結されている。こ
のような冷却液循環ポンプ装置の場合には、原子炉圧力
容器１２の下側部分に開口部２０が設けられており、こ
れは開口部の周りの内側に上方に延在している管状部２
２、すなわち中空の円筒形スタブを有している。開口部
２０および隣接する内側の管状部２２は圧力容器の側壁
と炉心シュラウドの支持部２４の間の環状周辺領域の圧
力容器１２の湾曲した底部に一般に設けられている。

【００１２】冷却水循環ポンプの構成に関連して、中空
の円筒形ハウジング２６が圧力容器の各開口部２０およ
び隣接する内側の管状部２２の内部に上方に向かって同
心に設けられ、そしてその上方の環状端部の周りにおい
て管状部２２に溶接部２８によって固定され位置決めさ
れている。原子炉圧力容器１２の外側下方に突出してい
る中空の円筒形ハウジング２６の一部は駆動モータケー
ス２９を支持し、これはモータ３０のエンクロージャを
構成している。中空の円筒形ハウジング２６は駆動軸３
２を囲み、この駆動軸３２はモータ３０から原子炉圧力
容器の開口部２０を通ってポンプの羽根車３４まで延在
している。羽根車３４は原子炉圧力容器１２の下側部分
内のポンプデッキ３６の開口部３８内に設けたディフュ
ーザ３５内に位置決めされている。このように構成され
たものにおいて、ポンプデッキ３６を通る開口部３８内
に位置決めされ、原子炉圧力容器１２の下側部分の周り
に間隔をあけて設けられたモータ駆動ポンプ羽根車は燃
料炉心シュラウド１６の外側の環状降水管領域内に下方
に冷却水を引き込み、炉心シュラウド１６の下側を通
し、それから熱発生燃料炉心１４を通って上方に流す。
この冷却水の循環は液体冷却水の一部の蒸発による損失
を伴って連続的に繰り返し、液体冷却水はタービンを駆
動するような仕事の実施から戻される再循環される蒸気
の凝縮によって形成される。

【００１３】このような原子炉冷却水循環ポンプを放射
線、高い温度と圧力、および振動の環境において長期間
ほぼ連続して動作させるにはポンプ部品の決まった定期
的な保守点検および／または修理を行うことが必要であ
る。例えば、中空の円筒形ハウジング２６の環状端部お
よび開口部２０から圧力容器１２内に延在している管状
部２２すなわちスタブを修理溶接し、または破砕された
りまたは疲労している溶接部２８を取り替えたり修理し
たりすることが必要である。

【００１４】原子炉圧力容器１２は冷却水１８でほぼ満
たされ、熱を発生する燃料炉心１４を水の中に沈めて、
発生した熱を冷却水の決まった循環により伝搬するよう
になっているので、このような冷却水循環ポンプの構成
要素の保守サービスすなわち点検修理は原子炉圧力容器
１２の水を除去することなくまたは水の容量を実質的に
低減することなく実行されなければならない。

【００１５】本発明によれば、独特な自己整列密閉装置
４０が提供され、この装置は、ポンプの羽根車３４を駆
動軸３２から取り除き、ディフューザ３５を上部から取
り除いた後、原子炉圧力容器１２内の冷却水のプールを
通って上部から取り付けられる。したがって、保守サー
ビス員は、原子炉圧力容器の頭部および蒸気乾燥器を除
去した後、上側から遠隔水中工具を操作して、ポンプの
羽根車３４およびディフューザ３５を持ち上げて取り外
し、それから原子炉圧力容器１２の開口部２０から内部
上方に突出している管状部２２すなわちスタブの上端部
に自己整列密閉装置４０を取り付ける。

【００１６】水中に沈められた冷却水循環ポンプの保守
サービスを実行するのに利用される本発明の沸騰水型核
分裂原子炉プラント１０の自己整列密閉装置４０は、図
３および図４に示すように次に示す構成要素を有してい
る。この装置４０は円筒形のシールユニット４２を有
し、この円筒形のシールユニットは側壁４４およびテー
パの付いた内側突出フランジ４６をそなえた開口底部を
有している。フランジ４６は、原子炉圧力容器１２の開
口部２０から内部へ上方に突出している管状部２２すな
わちスタブの上側の円形開放端部に当接して閉止するシ
ール部を含む。円筒形のシールユニット４２は、エンド
グリップを有する支柱または他の装置のような遠隔処理
装置によって水中で把持し取扱うためのノブ５２を上端
部に設けた中央の上方突出軸５０を備えている閉じた上
部４８を有している。好ましいことには、図示のよう
に、停止部材として作用するカラーフランジ５４が閉じ
た上部４８とノブ５２との間の軸５０上に設けられてい
る。更に、円筒形のシールユニット４２の側壁４４の外
面には、閉じた上部４８から下方に延在する多数の等間
隔の、または対称配列の垂直溝５６が設けられ、これら
の溝は案内部材を構成する。例えば、円筒形のシールユ
ニット４２の側壁４４を下方に延在している少なくとも
３個の等しい間隔をあけて設けられた対称な溝５６が好
ましい。

【００１７】この自己整列密閉装置４０は、更に図５に
示すようにシール案内部材５８を有している。このシー
ル案内部材５８は円筒形のシールユニット４２の閉じた
上部４８よりもわずかに大きな直径のほぼ水平な円板状
上部６０を有し、中央開口部６２を備えている。開口部
６２は円筒形のシールユニット４２の閉じた上部４８か
ら上方に突出した軸８４およびノブ５２を通すが、カラ
ーフランジ５４よりも小さい直径を有する。これにより
カラーフランジ５４は、シール案内部材５８を円筒形の
シールユニット４２上に取り付け、軸５２上にカラーフ
ランジ５４を取り付けた後、案内部材が抜け出るのを防
止する停止部を構成する。シール案内部材５８は、ほぼ
等しい間隔で対称に配列され、円板状上部６０から下方
に延在している多数の垂れ下がった脚部６４を備えてい
る。シール案内部材５８の垂れ下がった脚部６４は円筒
形のシールユニット４２の側壁４４の垂直な溝５６と位
置的に整合するように円板状上部６０の周りに間隔をあ
けて設けられ、垂直な溝５６と密接に係合する構造を有
している。脚部６４はその外側面上に円板状上部６０か
らその下端部に向かって下方に形成されるテーパ６６を
有している。

【００１８】シール案内部材５８は円筒形のシールユニ
ット４２上にはめ込まれるように設計および構成され、
案内部材５８の円板状上部６０の中央の開口部６２はシ
ールユニット４２の軸８４およびノブ５２の周りを通過
し、シールユニット４２の閉じた上部４８上に重なる。
更に、案内部材５８の円板状上部６０から下方に垂れ下
がっていて、下方内側にテーパのついた外面６６（この
外面６６は円筒形のシールユニット４２の側壁４４の溝
５６と対応する数、対応する位置および対応する断面構
造を有している）を持つ脚部６４は溝５６に係合してス
ライドし、もって複合自己整列密閉装置４０を形成す
る。円筒形のシールユニット４２を円板状上部６０およ
び垂れ下がっている脚部６４の内側に囲むように組み立
てた後、シール案内部材５８の円板状上部６０より上方
に突出した軸８４上にカラーフランジ（停止部）５４が
取り付けられる。

【００１９】シール案内部材５８の円板状上部６０から
垂れ下がっているテーパのついた脚部６４は円板状上部
６０に隣接したその外周が円筒形のシールユニット４２
の外周よりも大きく、したがって各脚部は円筒形のシー
ルユニット４２の上側部分に隣接するそれぞれの係合溝
５６から半径方向外側に突出している。脚部６４は垂直
の溝５６内に嵌合したときのその上側突出部分から少な
くとも円筒形の側壁４４の外面に向けて側壁の外周と等
しくなるまで下方内向きにテーパがつけられている。こ
の構成は、ポンプデッキ３６の開口部３８のような開口
部内に降下させていく場合に自己整列するくさび構造を
構成している。

【００２０】このように構成され組み立てられた密閉装
置４０はノブ５２を介して遠隔操作機械によって把持さ
れ、人によって上から操作されて、原子炉圧力容器１２
内の水中の深い下方のポンプデッキ３６の開口部３８お
よび原子炉圧力容器１２の底部の管状部２２すなわちス
タブの開放環状端部のすぐ上方の位置に降ろすことがで
きる。ポンプの羽根車３４およびディフューザ３５が取
り除かれた状態において、テーパのついた脚部６４は円
筒形のシールユニット４２をポンプデッキ３６の開口部
３８内を下降しながら案内して中心合わせして、円筒形
のシールユニット４２の内側に突出したフランジ４６を
管状部２２すなわちスタブの環状上端部に接触させ、こ
れにより、駆動モータ３０および駆動軸３２のような構
成部品を乾燥した環境において必要な保守サービスのた
めに下側から取り除いたときに、冷却水が失なわれない
ように管状部２２の環状上端部が密閉される。

【図面の簡単な説明】

【図１】原子炉プラント圧力容器の下側部分に設けられ
た冷却水循環ポンプを示している原子炉プラント圧力容
器の断面図である。

【図２】図１の原子炉圧力容器の下側部分の部分断面図
であり、圧力容器の下側部分の冷却水循環ポンプの構成
を詳細に示している。

【図３】本発明の円筒形シールユニットの部分断面図で
ある。

【図４】図３の線３−３に沿った断面図である。

【図５】本発明のシール案内部材の斜視図である。

【図６】本発明の自己整列密閉装置の部分断面図であ
り、原子炉プラント圧力容器内に設置されている。

【符号の説明】

１０ 原子炉プラント １２ 原子炉圧力容器 １４ 炉心 １６ 炉心シュラウド １８ 冷却水 ２０ 圧力容器の開口部 ２２ 管状部 ２６ 中空の円筒形ハウジング ２８ 溶接部 ３０ モータ ３２ 駆動軸 ３４ ポンプの羽根車 ３５ ディフューザ ３６ ポンプデッキ ４０ 自己整列密閉装置 ４２ シールユニット ５８ シール案内部材

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−225693（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−17396（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部モータを内部冷却液循環ポンプの羽
   根車に連結する回転軸を取り囲むように原子炉プラント
   の圧力容器の下側部分を貫通して上方に延在しているほ
   ぼ垂直に配設された円筒形ハウジングに対して保守サー
   ビスを行うための自己整列密閉装置であって、 前記圧力容器内に保持された冷却水を損失することなく
   前記ほぼ垂直に配設された円筒形ハウジングを密閉する
   ためのテーパをつけた内側突出フランジを持つ開放した
   底部、および操作用の中央突出ノブを持つ閉じた上部を
   備えている円筒形シールユニットであって、当該円筒形
   シールユニットの外面には前記閉じた上部から下方に延
   在する多数の垂直溝がほぼ等しい間隔で設けられている
   円筒形シールユニットと、 前記円筒形シールユニットの中央ノブが通過するように
   した中央開口部を持つほぼ水平な円板、および該円板か
   ら下方に延在し、前記円筒形シールユニットの垂直溝に
   対応して整合するようにほぼ等しい間隔で設けられ、前
   記垂直溝に係合する構造を有する多数の脚部を備え、該
   脚部の外面には前記円板から該脚部の下端部まで内向き
   にテーパが付けられているシール案内部材とを有し、 前記シール案内部材は前記円筒形シールユニットの閉じ
   た上部に対して取り付けられていて、その際、前記円板
   がシールユニットの閉じた上部の上に載置されて、前記
   ノブが前記案内部材の円板の中央開口部を通過し、かつ
   前記シール案内部材の下方に延在して内向きにテーパが
   付けられた脚部は前記円筒形シールユニットの垂直溝内
   に係合し、該テーパが付けられた脚部の上側部分が前記
   円筒形シールユニットの側部を超えて外側に突出して、
   そこから少なくとも円筒形シールユニットの側部の外面
   と同一平面になるまで内向きに傾斜していることを特徴
   とする自己整列密閉装置。
2. 【請求項２】 前記シール案内部材は少なくとも３個の
   下方に延在するテーパのついた脚部を備えている請求項
   １記載の自己整列密閉装置。
3. 【請求項３】 前記シール案内部材は４個の下方に延在
   するテーパのついた脚部を備えている請求項１記載の自
   己整列密閉装置。
4. 【請求項４】 前記円筒形シールユニットの前記閉じた
   上部から突出している前記中央ノブは該上部から延在し
   ている軸上に取り付けられており、さらに前記シール案
   内部材の前記円筒形シールユニットからの分離を防止す
   るカラー停止部が設けられている請求項１記載の自己整
   列密閉装置。
5. 【請求項５】 外部モータを内部冷却水循環ポンプの羽
   根車に連結する回転駆動軸を取り囲んで支持するために
   原子炉プラント圧力容器の下側部分を通過して上方に延
   在しているほぼ垂直に配設された円筒形支持ハウジング
   に対して保守サービスを行うための自己整列密閉装置で
   あって、 圧力容器内に保持された冷却水が漏出しないように前記
   ほぼ垂直に配設された円筒形支持ハウジングを密閉する
   ためのテーパを付けた内側突出フランジを持つ開放した
   底端部、ならびに操作用のノブが設けられた中央の上方
   に突出している軸および該軸の上に取り付けられたカラ
   ーフランジ停止部を持つ閉じた円形上部を備えている円
   筒形シールユニットであって、当該円筒形シールユニッ
   トの前記閉じた円形上部から下方に延在している側部の
   外面には３個のほぼ等しい間隔で設けられ対称な垂直溝
   を備えている円筒形シールユニットと、 前記円筒形シールユニットの円形上部から中央の上方に
   突出するとともに前記操作用ノブを支持している前記軸
   が通過するようにした中央開口部を持つほぼ水平な円
   板、および該円板から下方に延在し、前記円筒形シール
   ユニットの垂直溝に対応して整合するように、ほぼ等し
   い間隔をあけて対称に設けられ、該垂直溝に係合する構
   造を有する３本の脚部を備えるシール案内部材であっ
   て、該脚部の外面には前記円板から該脚部の下端部まで
   内向きにテーパが付けられて、前記下端部において前記
   円筒形シールユニットの外面と同一平面になっているシ
   ール案内部材とを有し、 前記シール案内部材は前記円筒形シールユニットの前記
   閉じた円形上部に対して取り付けられていて、その際、
   前記円板が前記円筒形シールユニットの閉じた円形上部
   の上に載置されて、前記ノブを支持している前記円筒形
   シールユニットの中央の上方に突出している前記軸が前
   記シール案内部材の円板の中央開口部を上方へ通過する
   ノブを支持し、かつ前記シール案内部材の下方に延在し
   て内向きのテーパを有する３本の前記脚部が前記円筒形
   シールユニットの対応する３つの垂直溝内に係合し、前
   記テーパのついた脚部の上側部分が前記円筒形シールユ
   ニットの側面を超えて外側に突出して、そこから少なく
   とも前記円筒形シールユニットの側部の外面と同一平面
   になるまで内向きに傾斜していることを特徴とする自己
   整列密閉装置。