JPH09211180A - 移動式炉心内計装系の切断弁 - Google Patents

移動式炉心内計装系の切断弁

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JPH09211180A
JPH09211180A JP1565596A JP1565596A JPH09211180A JP H09211180 A JPH09211180 A JP H09211180A JP 1565596 A JP1565596 A JP 1565596A JP 1565596 A JP1565596 A JP 1565596A JP H09211180 A JPH09211180 A JP H09211180A
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cutting blade
explosive
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裕美 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】常温でも動作試験が実施できる炉心内計装系の
切断弁を提供する。 【解決手段】火薬プラグ１６内の火薬１５の爆発時、そ
の圧力でピストン１４を摺動させて切断刃１３により検
出器ケーブル２０を切断して貫通孔１７を閉塞する移動
式炉心内計装系の切断弁において、切断刃１３の刃先と
検出器ケーブル２０までの距離を６ｍｍ以上に設定する
とともに、切断刃１３の材料を検出器ケーブル２０の材
料硬度より低い硬度の材料とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば沸騰水型原
子炉（以下、ＢＷＲという）に設けられる炉内中性子束
監視用の出力領域中性子検出器を較正するための移動式
炉心内計装系(Tr-aversing Incore Probe System．以
下、ΤＩＰという）に係り、特にΤＩＰの弁集合体のう
ちの切断弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２はＢＷＲに設けられるΤＩＰの全体
構成を示す構成図である。図２に示すように、ＢＷＲに
おいては、原子炉圧力容器１内の所定位置に配置された
複数個の出力領域検出器集合体２と、これら出力領域検
出器集合体２内に設けられた較正管３と、この較正管３
の下端に連結された検出器案内管４と、この検出器案内
管４に接続された索引装置５と、この索引装置５に検出
器案内管４により貫通部フランジ６を通して原子炉格納
容器７の外に接続されたボール弁８ａおよび切断弁８ｂ
からなる隔離弁８と、この隔離弁８に検出器案内管４を
介して接続された遮蔽容器９と、この遮蔽容器９に検出
器案内管４を介して接続された検出器駆動装置１０とが
配置されている。
【０００３】ΤＩＰ検出器（図示せず）は、検出器案内
管４内を挿通する検出器ケーブルの先端に取り付けら
れ、不使用時には遮蔽容器９内に収納されており、検出
器ケーブルは検出器駆動装置１０内のリールに巻き取ら
れている。
【０００４】一方、原子炉圧力容器１内の中性子束を測
定する場合、ΤＩΡ検出器は検出器駆動装置１０内のリ
ールから解かれた検出器ケーブルにより検出器案内管４
内を通じて送り出される。
【０００５】したがって、ＴＩＰ検出器は、送り出され
た検出器ケーブルの分だけ検出器案内管４内を前進する
ことになる。ΤΙＰ検出器が遮蔽容器９から送り出され
ると、隔離弁８のボール弁８ａが開き、ΤΙＰ検出器は
隔離弁８と貫通部フランジ６を通って原子炉格納容器７
内に導入され、最終的には較正管３の炉心頂部で停止し
て原子炉圧力容器１内の中性子束を測定するために引抜
き動作に入る。
【０００６】ここで、原子炉に何らかの異常が発生する
と、原子炉格納容器７の全ての隔離弁が閉じるよう隔離
信号が発信されるものの、検出器ケーブルがボール弁８
ａを挿通している状態ではボール弁８ａを閉じることが
できない。
【０００７】このような場合には、切断弁８ｂに設けら
れている切断刃を動作させ、この切断弁８ｂを挿通して
いる検出器ケーブルを切断し、同時に切断刃でシールす
ることによりΤΙＰ系の貫通部を隔離する。
【０００８】従来の切断弁８ｂについて図３を参照しな
がら説明する。従来の切断弁８ｂは図３に示すように弁
箱１１内にシリンダ１２が設けられ、このシリンダ１２
内に切断刃１３を下方向に取り付けたピストン１４が組
み込まれ、このピストン１４の上方のシリンダ１２の開
口部に火薬１５を充填した火薬プラグ１６が配設されて
いる。
【０００９】また、シリンダ１２の下方には弁座２１が
設けられるとともに、検出器案内管４を貫通させる貫通
孔１７が切断刃１３とほぼ直交方向に穿設されている。
この貫通孔１７を貫通して取り付けられた検出器案内管
４の外周側は、弁箱１１および弁座２１に案内管出口プ
ラグ１８（出口側）および案内管入ロプラグ１９（入口
側）を装着することによって固定される。したがって、
弁箱１１は検出器案内管４を保持する保持具を兼ねてい
る。そして、検出器案内管４の内周側には、検出器ケー
ブル２０が挿通されている。
【００１０】上記の構成において、切断弁８ｂを動作さ
せるには、火薬プラグ１６の火薬１５中に設けたコイル
（図示せず）に通電することにより火薬１５を爆発さ
せ、その圧力でピストン１４をシリンダ１２内の下方向
に摺動させて切断刃１３を検出器案内管４に向けて駆動
させ、この検出器案内管４とそれに挿通された検出器ケ
ーブル２０の双方を切断するとともに、切断刃１３の先
端部が弁座２１に当接し、その切断刃１３の側面部で貫
通孔１７を閉塞する。
【００１１】そして、切断刃１３は、ステンレス製の検
出器案内管４とピアノ線からなる検出器ケーブル２０の
双方を切断するため、熱間工具鋼（ＳＫＤ−１２）のよ
うな高硬度の材料を使用している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のように原子炉の
事故が発生した場合、原子炉格納容器７内の温度は１７
１℃に達するため、原子炉格納容器７の貫通部フランジ
６付近に取り付けられている切断弁８ｂも事故時には同
温に達する。そのため、切断刃１３の材料は１７１℃の
高温で硬度が低下しても、ステンレス製の検出器案内管
４とピアノ線からなる検出器ケーブル２０の双方を切断
できる熱間工具鋼（ＳＫＤ−１２）のような高硬度の材
料を使用していた。
【００１３】ここで、数年に一度切断弁８ｂの機能確認
のため、火薬１５を爆発させ動作試験を実施するが、常
温で動作試験を実施すると、切断刃１３が硬いため破損
してしまい、シール性が低下することがある。したがっ
て、切断刃１３の破損を防止するため、原子炉発電所内
に高温槽を搬入して原子炉に事故が発生した場合と同じ
原子炉格納容器７内の温度として切断弁８ｂの機能確認
を行う必要があった。
【００１４】このように従来の切断弁８ｂでは、その動
作試験のために原子炉発電所内に高温槽を搬入する必要
があり、その搬入作業に多大な労力がかかるとともに、
作業員が高温の環境下で動作試験を実施しなければなら
ず、作業環境が悪いという問題点があった。
【００１５】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、常温でも動作試験が実施できる炉心内計装系の
切断弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、弁箱と、この弁箱に形成
されたシリンダと、このシリンダ内に摺動可能に設けら
れたピストンと、このピストンの一端に設けられた切断
刃と、前記シリンダと連通し前記ピストンの摺動方向と
ほぼ直交方向に穿設され検出器ケーブルが貫通する貫通
孔と、前記ピストンの他端に設けられ火薬を充填した火
薬プラグとを備え、この火薬プラグ内の火薬の爆発時、
その圧力で前記ピストンを摺動させて前記切断刃により
前記検出器ケーブルを切断して前記貫通孔を閉塞する移
動式炉心内計装系の切断弁において、前記切断刃の刃先
と前記検出器ケーブルまでの距離を６ｍｍ以上に設定す
るとともに、前記切断刃の材料を前記検出器ケーブルの
材料硬度より低い硬度の材料としたことを特徴とする。
【００１７】請求項２は、請求項１記載の移動式炉心内
計装系の切断弁において、前記火薬プラグ内の火薬を爆
発させた時に発生する圧力によって前記ピストンが前記
シリンダ内を秒速４０ｍ以上に加速摺動した上で前記切
断刃が前記検出器ケーブルに到達することを特徴とす
る。
【００１８】請求項３は、請求項１または２記載の移動
式炉心内計装系の切断弁において、前記切断刃の材料に
前記検出器ケーブルの材料硬度より低い硬度のオーステ
ナイト系のステンレス鋼を使用したことを特徴とする。
【００１９】請求項４は、請求項１記載の移動式炉心内
計装系の切断弁において、前記貫通孔内に検出器案内管
を貫通させるとともに、この検出器案内管内に前記検出
器ケーブルを挿通し、検出器案内管の材料に四ふっ化エ
チレン樹脂を用いたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【００２１】図１は本発明に係る炉心内計装系の切断弁
の一実施形態を示す縦断面図である。なお、従来の構成
と同一または対応する部分には図３と同一の符号を付し
て説明する。
【００２２】図１に示すように、本実施形態における切
断弁は、弁箱１１内のシリンダ１２の上部開口にピスト
ン１４を加圧するため、火薬１５を充填した火薬プラグ
１６が配設されており、この火薬１５中にはコイル（図
示せず）が設けられ、このコイルに通電することにより
火薬１５が爆発する。
【００２３】また、弁箱１１内にはシリンダ１２が形成
されており、このシリンダ１２内にピストン１４が組み
込まれ、このピストン１４の下端部（端末部）には切断
刃１３が設けられている。
【００２４】そして、弁箱１１内のシリンダ１２の下部
には、シリンダ１２と連通し切断刃１３とほぼ直交方向
に貫通する貫通孔１７が穿設され、この貫通孔１７の下
面または下方に弁座２１が設けられた形態になってい
る。
【００２５】弁箱１１の両側には、相対向して検出器案
内管４の継手となる入ロフランジ２４および出口フラン
ジ２５が固定され、これら入ロフランジ２４および出口
フランジ２５には、それぞれ弁箱１１の貫通孔１７と連
通する貫通孔２４ａ，２５ａが穿設されている。これら
の貫通孔２４ａ，２５ａおよび貫通孔１７内には、ピア
ノ線からなる検出器ケーブル２０が挿通して配置されて
いる。
【００２６】弁箱１１内のシリンダ１２下方と弁座２１
には、切断刃１３が下降した際に貫通孔１７をシールす
る弁シート２６が装着されている。また、弁箱１１と入
ロフランジ２４との接触面および弁箱１１と出口フラン
ジ２５との接触面には、それぞれガスケット２７，２７
が介挿されて、気密性が保持されている。
【００２７】ところで、本実施形態の切断刃１３は、ピ
アノ線からなる検出器ケーブル２０の材料硬度より低い
硬度の材料が使用され、例えばオーステナイト系のステ
ンレス鋼が選定される。
【００２８】そして、切断刃１３の刃先とほぼ直交方向
に貫通した検出器ケーブル２０との距離が６ｍｍ以上に
設定されており、ピストン１４はシリンダ１２内を火薬
１５を燃焼させた時に発生する高圧ガスによって加圧さ
れ、秒速４０ｍ以上であって望ましくは秒速５０ｍでシ
リンダ１２内を加速摺動した上で、切断刃１３が検出器
ケーブル２０に到達するようになっている。
【００２９】上述のように構成された本実施形態の炉心
内計装系の切断弁の作用について説明する。
【００３０】図２に示すように、検出器駆動装置１０に
より送り出された検出器ケーブル２０は、遮蔽容器９を
出て隔離弁８（ボール弁８ａ，切断弁８ｂ）を通過した
後、索引装置５を通って較正管３に挿入される。その
際、格納容器隔離信号が発信されると検出器駆動装置１
０は自動的に検出器ケーブル２０を引き抜き駆動する
が、このとき検出器駆動装置１０に故障が生じたりする
と、検出器ケーブル２０を引き抜くことができなくな
る。したがって、隔離弁８のうちのボール弁８ａを閉じ
ることができなくなる。
【００３１】このような場合、火薬プラグ１６の火薬１
５中に設けたコイルに通電することにより、火薬１５を
爆発させ、この爆発により発生する高圧ガスによってピ
ストン１４が加圧され、秒速４０ｍを越えてシリンダ１
２内の下方に加速摺動される。その時、検出器ケーブル
２０から６ｍｍ以上離れた位置にある切断刃１３の刃先
が物質速度依存性の原理にて数倍の硬度になった後に検
出器ケーブル２０に到達し、その検出器ケーブル２０を
切断する。検出器ケーブル２０の切断後に切断刃１３の
先端部が弁座２１に当接し、その切断刃１３の側面部に
より貫通孔１７が閉塞される。
【００３２】ここで、切断刃１３の刃先と検出器ケーブ
ル２０との距離が６ｍｍ以下の場合は、ピストン１４が
シリンダ１２内を秒速４０ｍ以上で加速摺動することが
不可能になる。その結果、切断刃１３により検出器ケー
ブル２０を切断することができず、仮に切断することが
できたとしても、検出器ケーブル２０の切口が粗くな
り、切断刃１３の側面部による貫通孔１７の閉塞機能が
低下することになる。
【００３３】また、切断刃１３の刃先と検出器ケーブル
２０との距離が６ｍｍ以下とした場合に、火薬プラグ１
６内の火薬１５の量を増加してピストン１４をシリンダ
１２内に秒速４０ｍ以上で加速摺動させることも考えら
れるが、火薬１５を増量することは、その分危険性が高
まり、切断弁自体を破損させてしまうこともあるので、
好ましくない。
【００３４】このように本実施形態によれば、切断刃１
３の材料としてピアノ線からなる検出器ケーブル２０の
材料硬度より低い硬度の材料であるオーステナイト系の
ステンレス鋼を使用したので、切断弁の動作試験を常温
で行っても、切断刃１３が破損することがなくなる結
果、高温での作業が不要になる。また、オーステナイト
系のステンレス鋼を用いたので、腐食することがなくな
り、定期的に切断刃１３を交換する必要もなくなるとと
もに、定期点検も不要になる。
【００３５】さらに、切断刃１３の材料が検出器ケーブ
ル２０の材料硬度より低い硬度の材料であるが、切断刃
１３の刃先と検出器ケーブル２０との距離が６ｍｍ以上
に設定したことにより、切断刃１３の速度が秒速４０ｍ
以上となる。その結果、切断刃１３は物質速度依存性の
原理にて数倍の硬度となり、硬度の高い検出器ケーブル
２０を精細に切断することができ、切断刃１３の側面部
による貫通孔１７の閉塞機能を高めることが可能とな
る。
【００３６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことなく種々の変更が可能である。例えば、検出器ケー
ブル２０だけを切断する上記実施形態とほぼ同様の機能
を備えた構造に、弁箱１１内の貫通孔１７内に検出器案
内管４を貫通させ、さらに検出器案内管４内に検出器ケ
ーブル２０を挿通させる構造の場合には、検出器案内管
４と検出器ケーブル２０の双方を同時に切断すればよ
い。
【００３７】但し、この場合の検出器案内管４は、弁箱
１１と入ロフランジ２４との接触面および弁箱１１と出
口フランジ２５との接触面にそれぞれガスケット２７が
介挿されて、気密性が保持されているため、高圧に対し
て効果のある従来のステンレス管は必要でなく、四ふっ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）系のパイプを用いれば、切
断抵抗は極めて小さくなり、切断刃１３の速度に影響が
ない。
【００３８】このように、検出器案内管４をステンレス
製から四ふっ化エチレン樹脂製に変えることにより、切
断刃１３の切断力を小さくすることができ、その分火薬
プラグ１６の火薬１５の量を低減させることが可能とな
り、動作試験の安全性を高めることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、火薬プラグ内の火薬の爆発時、その圧力でピ
ストンを摺動させて切断刃により検出器ケーブルを切断
して貫通孔を閉塞する移動式炉心内計装系の切断弁にお
いて、切断刃の刃先と検出器ケーブルまでの距離を６ｍ
ｍ以上に設定するとともに、切断刃の材料を検出器ケー
ブルの材料硬度より低い硬度の材料としたことにより、
切断弁の動作試験を常温で行っても、切断刃が破損する
ことがなくなり、高温での作業が不要になる。その結
果、従来のように高温槽を搬入する必要がなくなり、作
業性を向上させることができる。
【００４０】また、切断刃が検出器ケーブルより軟らか
い材料であるが、切断刃の刃先と検出器ケーブルまでの
距離を６ｍｍ以上に設定することにより、切断刃の速度
が高速となる。その結果、切断刃は物質速度依存性の原
理にて数倍の硬度となり、硬度の高い検出器ケーブルを
精細に切断することができ、切断刃の側面部による貫通
孔の閉塞機能を高めることが可能となる。
【００４１】請求項２によれば、請求項１記載の移動式
炉心内計装系の切断弁において、前記火薬プラグ内の火
薬を爆発させた時に発生する圧力によって前記ピストン
が前記シリンダ内を秒速４０ｍ以上に加速摺動した上で
前記切断刃が前記検出器ケーブルに到達することによ
り、請求項１と同様の効果が得られる。
【００４２】請求項３によれば、請求項１または２記載
の移動式炉心内計装系の切断弁において、切断刃の材料
に検出器ケーブルの材料硬度より低い硬度のオーステナ
イト系のステンレス鋼を使用したことにより、請求項１
の効果に加え、腐食することがなくなり、定期的に切断
刃を交換する必要もなくなるとともに、定期点検も不要
になる。
【００４３】請求項４によれば、請求項１記載の移動式
炉心内計装系の切断弁において、貫通孔内に検出器案内
管を貫通させるとともに、この検出器案内管内に検出器
ケーブルを挿通し、検出器案内管の材料に四ふっ化エチ
レン樹脂を用いたことにより、切断刃の切断力を小さく
することができ、その分火薬プラグの火薬の量を低減さ
せることが可能となり、動作試験の安全性を高めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炉心内計装系の切断弁の一実施形
態を示す縦断面図。
【図２】ＢＷＲに設けられるΤＩＰの全体構成を示す構
成図。
【図３】従来の炉心内計装系の切断弁を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ 原子炉圧力容器 ２ 出力領域検出器 ３ 較正管 ４ 検出器案内管 ５ 索引装置 ６ 貫通部フランジ ７ 原子炉格納容器 ８ 隔離弁 ９ 遮蔽容器 １０ 検出器駆動装置 １１ 弁箱 １２ シリンダ １３ 切断刃 １４ ピストン １５ 火薬 １６ 火薬プラグ １７ 貫通孔 １８ 案内管出口プラグ １９ 案内管入ロプラグ ２０ 検出器ケーブル ２１ 弁座 ２４ 入ロフランジ ２４ａ 貫通孔 ２５ 出口フランジ ２５ａ 貫通孔 ２６ 弁シート ２７ ガスケット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁箱と、この弁箱に形成されたシリンダ
    と、このシリンダ内に摺動可能に設けられたピストン
    と、このピストンの一端に設けられた切断刃と、前記シ
    リンダと連通し前記ピストンの摺動方向とほぼ直交方向
    に穿設され検出器ケーブルが貫通する貫通孔と、前記ピ
    ストンの他端に設けられ火薬を充填した火薬プラグとを
    備え、この火薬プラグ内の火薬の爆発時、その圧力で前
    記ピストンを摺動させて前記切断刃により前記検出器ケ
    ーブルを切断して前記貫通孔を閉塞する移動式炉心内計
    装系の切断弁において、前記切断刃の刃先と前記検出器
    ケーブルまでの距離を６ｍｍ以上に設定するとともに、
    前記切断刃の材料を前記検出器ケーブルの材料硬度より
    低い硬度の材料としたことを特徴とする移動式炉心内計
    装系の切断弁。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の移動式炉心内計装系の切
    断弁において、前記火薬プラグ内の火薬を爆発させた時
    に発生する圧力によって前記ピストンが前記シリンダ内
    を秒速４０ｍ以上に加速摺動した上で前記切断刃が前記
    検出器ケーブルに到達することを特徴とする移動式炉心
    内計装系の切断弁。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の移動式炉心内計
    装系の切断弁において、前記切断刃の材料に前記検出器
    ケーブルの材料硬度より低い硬度のオーステナイト系の
    ステンレス鋼を使用したことを特徴とする移動式炉心内
    計装系の切断弁。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の移動式炉心内計装系の切
    断弁において、前記貫通孔内に検出器案内管を貫通させ
    るとともに、この検出器案内管内に前記検出器ケーブル
    を挿通し、検出器案内管の材料に四ふっ化エチレン樹脂
    を用いたことを特徴とする移動式炉心内計装系の切断
    弁。
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