JPS6128959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉格納容器の圧力抑制室を形成す
るトーラスシエル構造に係り、特に原子炉圧力容
器内の異常圧力上昇等を抑止する圧力抑制室にも
たらされる圧力変動によつてトーラスシエルに加
えられる応力を低減すべくトーラスシエル構造の
剛性を高めて可及的に原子炉の安全操業を達成で
きるトーラスシエル構造に関するものである。

一般に、原子炉設備に採用される原子炉格納容
器として、第１図に示す如き、通常MARK−Ｉ
型と呼称される原子炉格納容器１が知られてい
る。この格納容器１内には、原子炉圧力容器２が
収納されると共に、この格納容器１の底部外方に
は、これを囲繞しつつ環状の圧力抑制室３を形成
するトーラスシエル４が設けられている。このト
ーラスシエル４と格納容器１との間には、これら
を連通し、圧力抑制室３内に導入されたベント管
５が設けられる。このベント管５には、格納容器
１内に発生した蒸気を圧力抑制室３内に形成され
た圧力抑制プール６へと導くためのダウンカマ７
が連接されると共に、格納容器１内の圧力低下を
抑止しつつその圧力を一定に保持する逆止弁８が
設けられている。更に、このトーラスシエル構造
４と圧力容器２から導出された主蒸気管９との間
には、逃し弁１０を介して接続され、圧力抑制室
３内の圧力抑制プール６に導入される排気管１１
が設けられている。このように諸管系が導入され
た圧力抑制室３には、以下のような原因によつて
圧力変動がもたらされる。

第１に、原子炉圧力容器２内の蒸気圧が異常上
昇した際には、その蒸気の一部が主蒸気管９より
逃し弁２０を介して分岐された排気管１１に供給
され圧力抑制室３内の圧力抑制プール６内に気泡
として放出される。この気泡は、プール６内の水
中で急激に膨張しつつ周囲の水を押圧する。この
気泡は、その内圧が圧力抑制室３の内圧に対して
負圧になつた後も水の慣性により若干膨張を続け
るが、次第にその関係が逆転して周囲の水によつ
て押圧され圧縮される。この過程を繰り返しつつ
気泡は水中を上昇し、プール６の水面に達して破
裂することになる。この間の気泡の膨張、圧縮の
反復作用に伴ない、プール６の水中には圧力脈動
が生じる。このような圧力脈動は、トーラスシエ
ル４を反復的に拡大収縮させる繰り返す振動荷重
として作用し、これを疲労させることになる。

第２に、原子炉圧力容器２内等を循環する冷却
寺が何等かの原因により漏洩喪失された際には、
格納容器１内に高圧の蒸気と空気との混合体が充
満する。この高圧の混合体は、ベント管５及びダ
ウンカマ７を介してトーラスシエル４内の圧力抑
制プール６へと放出される。このとき、超高圧に
加圧された空気や蒸気が、水中で急激に膨張し、
気泡流を生じてトーラスシエル４の底部に衝撃的
な圧力を与えると共に、気泡はその反力を受けて
水面に至つて炸裂し、圧力抑制室３内の空隙部や
水面を衝撃的に加圧することになる。従つて、ト
ーラスシエル４には動的且つ衝撃的な圧力が作用
し、これによつて損傷される恐れがあつた。更
に、その後格納容器１内が蒸気で充満され、この
蒸気がベント管５及びダウンカマ６を介して圧力
抑制室３内プール水にて冷却凝縮される際、ダウ
ンカマ７の蒸気吐出口周囲に蒸気凝縮作用による
圧力脈動が生じ、第１の原因と同等にトーラスシ
エル４を疲労させる原因となつていた。

ところで、従来のトーラスシエル構造として
は、第２図に示すものが知られている。このトー
ラスシエル４は、環状の圧力抑制室３を形成すべ
くその周方向に沿つて適宜分割された円管１２…
が互いに溶接接合されている。これら円環１２…
は、互いに直接斜め継手溶接されて形成され、そ
の接合部１３…が比較的急角度に形成されている
ため構造上不連続となつてトーラスシエル４全体
として滑らかでない形状をなしており、上記圧力
変動等によつて、これらの接合部１３…に大きな
応力が発生し易い問題があつた。

これに対処すべく、トーラスシエル４として一
本の円管を円環状に形成することが考えられる
が、一般に直列約10ｍ、板厚約20〜25mmのトーラ
スシエル４を一体的に形成することは、その製作
上、及びトーラスシエル４全体の強度上困難であ
る。また、トーラスシエル４をより細分割して形
成する場合には、その全溶接長が莫大なものとな
り、生産性が劣化すると共に、コストアツプを誘
引することが考えられる。他方、トーラスシエル
４を形成する円管１２…の板厚を厚くする場合に
は、円管１２…の剛性が増加した分だけそれらの
接合部１３…により大きな応力が加えられるた
め、単に円管１２…の板厚を厚くするだけでは上
記問題点を解決することができなかつた。

そこで、第３図に示す如く、円管１２の接合部
１３を補強すべくその近傍に円管１２の内周に沿
つて環状に設けられたフランジ１４を有するウエ
ブ１５をその周方向に沿つて環状に溶接接合した
ものが採用されている。ところで、このような構
造にあつては、接合部１３を剛に保持すべくこれ
とウエブ１５とのオフセツトＣをできるだけ小さ
く設定した方が有効であるが、他方、このウエブ
１５とフランジ１４とによつて稼がれる剛性を高
くするためには、断面二次モーメントを大きくと
る必要性から、フランジ１４をウエブ５から幅広
に延出させなければならない。従つて、接合部１
３の剛性保持のため、第３図に示す如く、ウエブ
１５の取り付けられた円管１２からのフランジ１
４がはみ出す不具合があつた。即ち、工場等で予
めウエブ１５及びフランジ１４を円管１２に溶接
接合して建造現場へ移送して組み付けるに際し
て、互いに接合される円管１２とフランジ１４の
はみ出した部分が干渉して円滑な作業がなし得な
かつた。そのために通常は、フランジ１４等を部
品のまま建造現場へ移送して、円管１２を互いに
接合しつつ、その都度ウエブ１５及びフランジ１
４を溶接接合しなければならず、現場での建造作
業能率が非常に劣悪であつた。

本発明は、従来のトーラスシエル構造の問題点
に鑑み、これを有効に解決すべく創案されたもの
である。

本発明の目的は、トーラスシエル構造を形成す
る円管の接合部に、その内周に沿つて径方向内方
に延出した円環状のウエブを有すると共に、これ
に沿つて管状に形成されたフランジを有する剛性
の高いリング継手を介設すると共に、これらリン
グ継手に支持脚を取り付けて、圧力抑制室にもた
らされる圧力変動によつてトーラスシエル、特に
その接合部に加えられる応力を低減でき、可及的
に原子炉の安全操業を達成できるトーラスシエル
構造を提供することにある。

次に、本発明に係るトーラスシエル構造の好適
一実施例を添付図面に従つて詳述する。

第４図に示す如く、図示されない原子炉格納容
器の底部に、これを囲繞しつつ環状の中空室１６
即ち圧力抑制室３を形成すべくその周方向に沿つ
て適宜分割された円管１２が多数連設されてい
る。これら円管１２の接合部１３には、本発明の
特長とするリング継手１７が介設される。これら
リング継手１７は第５図に示す如く、円管１２の
接合部１３に沿つて管状に形成された外側フラン
ジ１８と、その内周に沿つて径方向内方に延出さ
れた円環状のウエブ１９と、このウエブ１９に沿
つて管状に形成された内側フランジ２０とから構
成される。この内側フランジ２０は、ウエブ１９
と共に大きな断面二次モーメントを稼ぐと共に、
外側フランジ１８の幅よりも比較的狭く形成さ
れ、外側フランジ１８の形成する円管からはみ出
さないように構成されている。他方、外側フラン
ジ１８には、その両縁部で円管１２が溶接接合さ
れている。この外側フランジ１８は、円管１２相
互の接合部１３に介在されることにより、これら
接合部１３を比較的緩やかに連結しトーラスシエ
ル２１全体を滑らかに形成して、圧力変動等によ
つて接合部１３に加わる大きなピーク応力を緩和
すると共に、その板厚が円管１２の板厚より比較
的厚く形成され、ウエブ１９及び内側フランジ２
０によつてもたらされる剛性と相俟つて、接合部
１３が高い剛性を有するように構成される。

更に、第６図に示す如く、このリング継手１７
の外側フランジ１８には、基礎コンクリート２２
上に載置される支持脚２３が一体的に設けられ
る。この支持脚２３は、外側フランジ１８の外周
下半部に補強板２４及びウエブ２５を溶接してサ
ドル２６とし、その底部が基礎コンクリート２２
にアンカーボルト２７でアンカーされた受け金具
２８上に係止されている。この受け金具２８とサ
ドル２６の底部との間には、潤滑板２９が挿入さ
れている。

従つて、トーラスシエル２１の底部の脈動的な
変形は、リング継手１７に固設されている剛構造
のサドル２６によつて防止されると共に、熱膨張
によるトーラスシエル２１の水平方向の移動は、
受け金具２８上の潤滑板２９によつて許される構
造となつている。また、トーラスシエル２１に生
ずる上下方向の振動に対しては、サドル２６とア
ンカーボルト２７によつて吸収されるように構成
されている。

これら支持脚２３及びリング継手１７によつ
て、接合部１３の応力集中が更に緩和され、可吸
的にトーラスシエル２１全体の剛性向上が達成さ
れることになる。

以上の構成の作用について述べる。

第４図乃至第６図に示す如く、原子炉の操業中
に際して、トーラスシエル２１によつて形成され
る圧力抑制室３にもたらされる上述の如き圧力変
動がトーラスシエル２１に対する繰り返し疲労荷
重及び衝撃的な荷重となつて円管１２及び、特に
それらの接合部１３に応力として加えられる。こ
れに対し、これら接合部１３にリング継手１７を
介在させて、これらを比較的緩やかに連結し、ト
ーラスシエル２１全体として滑らかに形成してい
るので、接合部１３の応力集中を緩和させること
ができる。また、これら接合部１３周辺をリング
継手１７に備えられるウエブ１９及び内側フラン
ジ２０によつてもたらされる剛性と、円管１２に
比して比較的厚い板厚を有する外側フランジ１８
とによつて高い剛性に保持できるので、比較的剛
性の小さな接合部１３に加わる応力を低減でき、
これを堅牢に保持できる。更に、リング継手１７
と支持脚２３とを一体的に形成しているので、圧
力変動によるトーラスシエル２１全体の拡大収縮
の変形を剛性の大きなリング継手１７を介して支
持脚２３に伝達し得、トーラスシエル２１全体の
剛性をも向上し得ることになる。

また、トーラスシエル２１の建設作業に際して
は、工場において内側フランジ２０、ウエブ１９
及び外側フランジ１８を互いに溶接接合してリン
グ継手１７を製造し、これを支持脚２３に一体的
に溶接接合して予め円管１２の一縁部に溶接して
おく。このシンプルな構造を１ユニツトとして建
設現場に移送して、これらを順次溶接接合して行
けば、トーラスシエル２１及びその支持脚２３が
同時に建造されることになる。これに際し、内側
フランジ２０は外側フランジ１８より外方にはみ
出すことはなく、接合されるユニツト同志が互い
に干渉することなく円滑に作業が進行でき、現場
における溶接長を削減させて、作業能率を可及的
に向上させることができる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、要旨を変更しない範囲で種々に変形して
実施し得ることは勿論である。

以上要するに本発明によれば以下の如き優れた
効果を発揮する。

１ トーラスシエルを形成する円管の接合部間に
リング継手を介設したことにより、これら円管
を比較的緩やかに連結できトーラスシエルを全
体として滑らかに形成できると共に、リング継
手に備えたウエブ及び内側フランジに担わせた
剛性と円管に比して板厚の厚い外側フランジと
によつて接合部を高い剛性に保持できるので、
圧力抑制室にもたらされる圧力変動によつて加
わえられる接合部における高い応力集中を軽減
し得、トーラスシエル構造の堅牢性を確保し
て、原子炉の安全操業を達成し得る。

(2) 支持脚とリング継手を一体的に形成したの
で、圧力変動によるトーラスシエル全体の拡大
収縮変形を剛性の大きなリング継手を介して支
持脚に伝達し得、トーラスシエル全体の剛性ア
ツプを達成できる。

(3) リング継手、支持脚及び円管を１ユニツトと
して工場で製造でき、建設現場では単にこれら
を連結するだけで良く、現場における溶接長を
削減でき、作業能率を可及的に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、原子炉格納容器を示す概略側断面
図、第２図は、従来のトーラスシエル構造を示す
平面図、第３図は、第２図におけるＡ部拡大図、
第４図は、本発明に係るトーラスシエル構造を示
す平面図、第５図は、第４図におけるＢ部拡大
図、第６図は、本発明に係るトーラスシエル構造
を示す側断面図である。 図中、１は原子炉格納容器、１２は円管、１３
は接合部、１６は中空室、１７はリング継手、１
８，２０はフランジ、１９はウエブ、２１はトー
ラスシエル、２３は支持脚である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉格納容器の底部にこれを囲繞しつつ環
   状の中空室を形成し、上記容器内の圧力変動を制
   御するトーラスシエルにおいて、上記環状の中空
   室を、その周方向に沿つて適宜分割した円管によ
   つて形成し、各円管の接合部に、その内周に沿つ
   て径方向内方に延出した円環状のウエブを有する
   と共に該ウエブに沿つて管状に形成されたフラン
   ジを有する剛性の高いリング継手を介設して接合
   し、これらリング継手に支持脚を取り付けたこと
   を特徴とするトーラスシエル構造。