JPS6130236B2 - - 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
るトーラスシエルの支持構造に係り、特に配管破
断等の事故時における圧力の異常上昇を抑制する
圧力抑制室にもたらされる動荷重や、地震によつ
て地盤および原子炉設備の基礎にもたらされる地
震動により、トーラスシエルに作用する外力を吸
収してこれに加わる応力を低減できトーラスシエ
ルの構造上の信頼性及び健全性を向上できると共
に可及的に原子炉の安全操業を達成し得るトーラ
スシエル支持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−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
円管が順次連結されたトーラスシエル４が設けら
れている。このトーラスシエル４には、これを基
礎５上に支持すべく脚６が設けられている。ま
た、このトーラスシエル４と格納容器１との間に
は、格納容器１内に発生した蒸気を圧力抑制室３
内に設けられた圧力抑制プール７へと導びくため
のダウンカマ８を備えたベント管９が設けられて
いる。更に、このトーラスシエル４と圧力容器２
から導出された主蒸気管１０との間には、逃し弁
１１を介して接続され、圧力抑制室３のプール７
に導入される排気管１２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を形成す
るトーラスシエル４には、以下の如き圧力動脈に
よる外力が作用することになる。

第１に、原子炉圧力容器２内の蒸気圧が異常に
上昇した際には、その高温・高圧の蒸気の一部は
主蒸気管１０より逃し弁１１及び排気管１２を介
して圧力抑制プール７内に気泡として放出され
る。この気泡は、プール７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り押圧され圧縮さ
れる。この過程を繰り返しつつ、気泡は浮力を受
けて上昇し、プール７の水面に達して破裂する。
この間の気泡の膨張、収縮の反復作用に伴なつ
て、プール７の水中に圧力脈動が生じることにな
る。

第２に、原子炉圧力容器２等を循環する冷却材
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内に高温・高圧の蒸気と空気との混合体
が充満する。この高温・高圧の混合体は、ベント
管９及びダウンカマ８を介して圧力抑制プール７
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
させてトーラスシエル４の底部に衝撃的な圧力を
作用させると共に、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。更に、その後格
納容器１内と圧力抑制室３内との内圧が互いにほ
ぼ等しくなると、ダウンカマ８の蒸気吐出口周囲
に滞留した気泡の蒸気凝縮作用によりプール７内
に圧力脈動が生じることになる。

また、上記第１及び第２の圧力脈動に付随し
て、上記諸管系から吐出される高温蒸気により圧
力抑制室３内の温度及び内圧が上昇し、トーラス
シエル４を膨張させることになる。

以上は、原子炉設備稼動時の不慮の事故に対処
すべく設備された安全装置としての圧力抑制室３
を形成するトーラスシエル４に生ずる内因的な作
用外力であるが、この他に外因的な作用外力とし
て地震が掲げられる。

一般に、地震波は、地表面においてこれに沿つ
て一方向性の地震動を発生させると考えられてい
る。この地震動は、原子炉設備の設置される基礎
５を揺動させ、基礎５より起立された脚６によつ
て支承されたトーラスシエル４を一方向に激しく
揺動させることになる。

これら外力が作用して生ずる応力を低減すべく
種々のトーラスシエル４の支持構造が案出されて
いる。

従来にあつては、その一例として第２図に示す
ものが知られている。トーラスシエル４の下半部
両側部１３ａ，１３ａには、トーラスシエル４を
支承すべく基礎５より起立され、圧力抑制室３の
温度上昇に伴なつたトーラスシエル４がその径方
向に膨張するのを許すべくピン結合等により傾動
自在になされたパイプ状の支持脚１４，１４が固
設されている。この支持脚１４，１４は、環状の
トーラスシエル４を形成すべく16個の円管が互い
に接合された接合部に逐一設けられている。また
このトーラスシエル４の下半部中央部１３ｂに
は、これと基礎５との間で地震による水平力を減
衰させ、トーラスシエル４全体の水平方向への揺
動を抑制すべくトーラスシエル４に一体的に設け
られた歯状のブラケツトと、基礎５に設置された
歯状のブラケツトとをピン結合等により互いに噛
合させて、トーラスシエル４の径方向に移動自在
になされた耐震用支持脚１５が設けられている。
この耐震用支持脚１５は、トーラスシエル４の周
方向に沿つて所定の間隔を隔てて８つの部位に設
置されていた。

ところで従来の支持構造にあつては、上記した
第１及び第２の圧力脈動によるトーラスシエル４
下半部の拡大収縮変形をトーラスシエル４に固設
した支持脚１４，１４のみに担わせていたが、こ
の支持脚１４，１４は、ピン結合等により比較的
剛性の低い構造となつていたため、トーラスシエ
ル４と支持脚１４，１４との接合部に大きな応力
が発生し易い傾向があつた。また、この支持脚１
４，１４と、耐震用支持脚１５とは別々に設備さ
れるため、建造現場における作業工数が多く工期
の長期化を招いていた。更に、耐震用支持脚１５
はその構造が複雑であり、設備に多くの作業日数
を要するためその設置数を必要限度に抑えていた
が、耐震上は比較的多数設置することが望まれて
いた。

本発明は、従来のトーラスシエル支持構造の問
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、トーラスシエルの支持機能及
び耐震機能を兼ね備え、トーラスシエルを剛に支
持しつつ且つその径方向及び軸方向の移動を許容
して、圧力抑制室にもたらされる圧力変動やその
基礎にもたらされる地震動等の作用外力を一括し
て吸収しトーラスシエルに生ずる応力を低減で
き、可及的に原子炉の安全操業を達成し得ると共
に、その設備作業を短期になし得るトーラスシエ
ル支持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支持構造の
好適一実施例を添付図面に従つて詳述する。

第３図に示す如く、トーラスシエル４の下半部
１３と基礎５との間には、トーラスシエル４を基
礎５上に支持すべくこれらに互いに垂直に支持板
１６が設けられる。この支持板１６は、平板がト
ーラスシエル４の下半部１３外形に沿つて切断さ
れたサドル状に形成されトーラスシエル４に溶接
接合されている。この支持板１６の基礎側端部１
７には、これに沿つて支持板１６を基礎５上に着
座させる平板状の座１８が一体的に設けられてい
る。他方、基礎５には、トーラスシエル４を支持
する支持板１６を着座させるべくその座１８に沿
つて平板状の受け座１９が敷設されている。そし
て、これら座１８及び受け座１９間には、一方の
動きが他方に伝達されるのを抑止する滑板２０が
介設される。このようにして基礎５上に着座され
た支持板１６を基礎５に連結すべく支持板１６の
基礎５側の両端と中央とに端部基部２１，２１及
び中央部基部２２が形成される。第４図及び第５
図に示す如く、端部基部２１は、座１８、滑板２
０及び受け座１９を連通する孔部２３が多数並設
され、基礎５に埋設されたアンカーボルト２４を
貫通させると共に、座１８の上面でこれにワツシ
ヤ２５を介してナツト２６が締結されて支持板１
６と基礎５とが連結されるように構成されてい
る。特に第４図に示す如く、孔部２３の座１８及
び滑板２０側は、支持板１６の長手方向、即ちト
ーラスシエル４の径方向に沿つて比較的長径に形
成されている。従つて、トーラスシエル４は、受
け座１９上に設けられた滑板２０と、これと座１
８に形成された長孔状の孔部２３ａとによつて、
アンカーボルト２４と孔部２３ａとの隙間分だけ
径方向の移動（図中、矢印Ｃで示される。）が許
されることになる。このように構成したことによ
り、トーラスシエル４の熱膨張及び圧力脈動によ
る支持板１６の径方向移動が吸収され、トーラス
シエル４に生ずる応力が低減されることになる。
他方、第６図及び第７図に示す如く、中央部基部
２２は、端部基部２１，２１と同様に、座１８、
滑板２０及び受け座１９を連通する孔部２７が多
数並設され、基礎５に埋設されたアンカーボルト
２４を貫通させると共に、座１８の上面でこれに
ワツシヤ２５を介してナツト２６が締結されて支
持板１６と基礎５とが連結されるように構成され
ている。特に中央部基部２２にあつては、基礎５
に埋設されつつそれより突出され、受け座１９に
密接し、且つ座１８及び滑板２０より所定の間隔
を有する間隙部Ｓ，Ｓを形成しつつ、これらを支
持板１６の長手方向に沿つて所定の長さに挾持す
る止め板２８，２８が並設される。また、第７図
に示す如く、孔部２７の座１８及び滑板２０側
は、トーラスシエル４の軸方向に沿つて、且つ間
隙部Ｓ，Ｓよりも比較的大きな長径に形成されて
いる。従つて、中央部基部２２にあつては、受け
座１９上に設けられた滑板２０と、これと座１８
に形成された長孔状の孔部２７ａとにより、止め
板２８，２８と滑板２０及び座１８との間隙部
Ｓ，Ｓの範囲内で、基礎５又はトーラスシエル４
の移動（図中、矢印Ｄで示される。）はその軸方
向に許容される。この移動に伴なうトーラスシエ
ル４側の座１８と基礎５側の受け座１９との間の
せん断力は、止め板２８，２８により吸収される
ことになる。他方、アンカーボルト２４は、間隙
部Ｓ，Ｓより比較的大きな長径を有する孔部２７
ａにより、常に座１８及び滑板２０より離間さ
れ、移動に伴なうせん断力がかからず、損傷され
ることなく支持板１６と基礎５とを連結するよう
に構成されている。このように構成したことによ
り、第７図に示す如く、地震による基礎５のトー
ラスシエル４軸方向の移動が吸収されると共に、
作用する水平力は止め板２８，２８で吸収される
ので支持板１６を介してトーラスシエル４に作用
する外力、即ち、応力が低減されることになる。
また、中央部基部２２及び端部基部２１，２１に
設けられたアンカーボルト２４は、圧力脈動によ
るトーラスシエル４の上下方向の収縮を規制する
ことになる。

ところで、第３図乃至第７図に示す如く、これ
ら中央部基部２２及び端部基部２１，２１とトー
ラスシエル４との間には、支持板１６の剛性を高
く保持し、可及的にトーラスシエル４の剛性を増
加させるべく、支持板１６に垂直に多数の補強板
２９が並設される。また、第８図に示す如く、こ
れら支持板１６等を備えた支持構造としての１ユ
ニツト３０は、環状のトーラスシエル４を形成す
べく16個の円管３１が互いに接合される接合部３
２に逐一設けられている。

以上の構成の作用について述べる。

先ず、ユニツト３０毎の作用を説明すると、上
述した如き原因により発生する圧力脈動及びそれ
に伴なう熱応力として作用する外力によりトーラ
スシエル４は微小な変形を受けることになる。ト
ーラスシエル４の変形において、その径方向に関
しては、第４図に示す如く補強板２９を備えつつ
その下半部１３をサドル状に支持する支持板１６
がその剛性によりトーラスシエル４に加わる応力
を低減できその変形量を抑制できると共に、他
方、支持板１６の端部基部２１，２１に備えられ
た滑板２０及び長孔状の孔部２３ａ等により、そ
の変形をある程度許容してトーラスシエル４に加
わる応力を低減でき、その構築物としての強度を
保持できることになる。また、トーラスシエル４
の変形の上下方向に関しては、第４図乃至第７図
に示す如く、基礎５に埋設され、これと支持板１
６とを連結するアンカーボルト２４によつてその
変形を規制でき、トーラスシエル４を基礎５上に
剛に支持することができる。

他方、地震による一方向性の地震動によつても
トーラスシエル４は変形を受けることになる。こ
の変形は、比較的大きなものであるが、第７図に
示す如く、支持板１６の中央部基部２２に備えら
れた滑板２０及び長孔状の孔部２７ａ等により、
基礎５の揺動に対するトーラスシエル４の追従性
を抑制できると共に、これらの間のせん断力を止
め板２８，２８に吸収させ、トーラスシエル４に
直に作用する外力を減衰させてその変形量を小さ
く抑えることができると共にその応力を低減で
き、その強度を保持することができることにな
る。

上述の如き機能を有するユニツト３０がトーラ
スシエル４の軸方向に沿つて全体に配置された際
の様子は第８図に示されている。圧力脈動及び熱
膨張に際して、トーラスシエル４全体は、矢印Ｃ
方向の移動を許容される。他方、矢印Ｅ方向の地
震動に対しては、その方向と、トーラスシエル４
の軸方向との偏角によるcos成分に対応する作用
外力（図中矢印Ｄで示される。）が、各々の中央
部基部２２に作用することになり、地震動による
作用外力は、トーラスシエル４の軸方向に分散さ
れることになる。図示例にあつては、16個設備さ
れたユニツト３０の内、８個分が実質的に地震動
を受けてトーラスシエル４の応力を低減し得るこ
とになる。

このように本発明に係るトーラスシエル支持構
造は、高い剛性を有すると共に、圧力脈動や地震
等の外力を逃がすべく移動を許容する基部２１，
２１，２２を備えたユニツト３０を多数配設した
ことにより、トーラスシエル４を剛に支持しつ
つ、それに加わる応力を円滑に低減することがで
きる。また、従来の如く、支持脚と耐震用支持脚
を別々に製造し取り付けることなく１つのユニツ
ト３０に両方の機能を兼ね備えさせたことによ
り、設備作業が簡略化でき、可及的に工期短縮を
達成できる。

尚、中央部基部２２の座１８に長孔状の孔部２
７ａを穿設することに替えて、受け座１９に長孔
状の孔部を穿設しても良いことは勿論である。ま
た尚、中央部基部２２と端部基部２１，２１との
間で支持板１６を切り欠いて形成しても良いこと
は勿論である。

更に尚、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、本発明によれば以下の如き優れた効果を
発揮する。

(1) トーラスシエルを支持すべく配設される支持
板を剛性高く形成してトーラスシエルを堅固に
支持すると共に、支持板の端部基部のトーラス
シエル径方向移動を許容して圧力脈動及び熱応
力によるトーラスシエルの変形を許容し、且つ
支持板の中央部基部のトーラスシエル軸方向移
動を許容して地震による水平力を減衰させてト
ーラスシエルに直に作用する外力を低減し、更
に支持板と基礎とを連結するアンカーボルトに
よりトーラスシエルの上下方向の収縮を規制す
べくこれらを堅固に連結したことにより、トー
ラスシエルに加わる応力を低減できるので構築
物としての強度を保持でき、トーラスシエルの
強度上の信頼性、健全性及び耐久性の向上を達
成し得る。

(2) 支持板にトーラスシエルの支持機能と、耐震
機能を兼ね備えさせたことにより、製造作業及
び現場における設置作業が簡略化でき、工期短
縮を達成できると共に、建造費用のコストダウ
ンを図ることができる。

(3) 製造作業及び設置作業が容易であるので、可
及的に多数配設でき、トーラスシエルを確実に
支持できると共に、耐震性を十分に発揮させる
ことができる。

(4) 構造が比較的簡単であり、容易に採用できる
と共に、原子炉の安全操業に寄与させることが
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該略側断面図、
第２図は従来のトーラスシエル支持構造を示す側
断面図、第３図は本発明に係るトーラスシエル支
持構造の好適一実施例を示す側断面図、第４図は
第３図におけるＡ部拡大図、第５図は第４図にお
ける−線矢視図、第６図は第３図におけるＢ
部拡大図、第７図は、第６図における−線矢
視図、第８図は本発明に係るトーラスシエル支持
構造のトーラスシエルに対する配置を示す平面図
である。 図中、１は原子炉格納容器、４はトーラスシエ
ル、５は基礎、１６は支持板、２０は滑板、２
１，２１は端部基部、２２は中央部基部である。

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すべく環
   状に設けられ上記容器内の圧力変動を制御するト
   ーラスシエルを基礎上に所定の間隔を隔てて支持
   するトーラスシエル支持構造において、上記トー
   ラスシエルの下部に、これを上記基礎から支承す
   るサドル状の支持板を設け、該支持板の基礎側の
   両端と中央とに上記基礎上に着座する端部基部と
   中央部基部とを形成し、これら基部の上記支持板
   と上記基礎との間に滑板を介設して、上記端部基
   部を上記トーラスシエルの径方向の移動を許容す
   べく上記基礎に連結すると共に、上記中央部基部
   を上記トーラスシエルの軸方向の移動を許容すべ
   く上記基礎に連結したことを特徴とするトーラス
   シエル支持構造。