JP2007232421A - 自然循環式沸騰水型原子炉およびその取り扱い方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来の自然循環式沸騰水型原子炉におけるチムニと比較して溶接部を少なくすることができ、しかも原子炉圧力容器からの取り外しが容易なチムニを備える自然循環式沸騰水型原子炉を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の自然循環式沸騰水型原子炉１は、複数の角管１１ｂがチムニ１１を構成している。つまり、複数の角管１１ｂのそれぞれが、炉心の上方で冷却材の流路を区画する。したがって、この自然循環式沸騰水型原子炉１のチムニ１１は、従来の自然循環式沸騰水型原子炉における格子状の流路隔壁のように板材が溶接で一体となって冷却材の流路を区画するものと異なって、流路ごとにその４隅の角を溶接しなくてもよいので溶接部が少なくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自然循環式沸騰水型原子炉およびその取り扱い方法に関する。

従来、自然循環式沸騰水型原子炉としては、原子炉圧力容器の内部で炉心の上方に配置されたチムニを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このチムニは、炉心側から気液二相流となって送り出される冷却材を原子炉圧力容器の上方に導くことによって、原子炉圧力容器内における冷却材の自然循環を促進させるものである。この従来のチムニは、原子炉圧力容器内に配置される流路隔壁で構成されている。ここで図８（ａ）は、従来のチムニを示す斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＺ−Ｚ断面図である。図８（ａ）に示すように、従来のチムニ２１１は、図示しない原子炉圧力容器の内部をその上下方向に沿うように複数に区画することで、冷却材の流路２１１ａを形成している。そして、この流路隔壁２１１ｂは、図８（ｂ）に示すように、その断面視で格子状を呈しており、流路２１１ａは矩形に形成されている。このような流路隔壁２１１ｂは、例えば、ステンレス鋼等からなる板材が格子状に組まれるとともに、各板材が交差する箇所が溶接されることによって一体に形成されている。
特公平７−２７０５１号公報

ところで、従来の自然循環式沸騰水型原子炉におけるチムニ２１１（流路隔壁２１１ｂ）は、図８（ｂ）に示すように、流路２１１ａごとにその４隅の角が溶接されることとなる。しかしながら、流路２１１ａの角には、流動励起振動（ＦＩＶ：Flow-Induce Vibration）等による応力が集中しやすく、応力が集中した溶接部２４０には、応力腐食割れ（ＳＣＣ：Stress Corrosion Cracking）を生じさせるおそれがある。したがって、溶接部２４０を少なくしたチムニ２１１を備える自然循環式沸騰水型原子炉が望まれている。
また、一般に、自然循環式沸騰水型原子炉では、チムニを補修し、または交換する際に、原子炉圧力容器内からチムニが取り出される。しかしながら、従来の自然循環式沸騰水型原子炉におけるチムニでは、流路隔壁が、その上下方向の長さで数ｍ（メートル）にも及ぶ重量物であるとともに、板材が溶接で一体に形成されたものであることから、原子炉圧力容器内からの流路隔壁の取り出しには、多大の労力と時間を要していた。
また、従来の自然循環式沸騰水型原子炉では、例えば、炉心シュラウド等のような炉心周りの部分に検査、補修、加工等の保守点検を施す際にも、原子炉圧力容器内からチムニが取り外される。したがって、このような検査、補修、加工等の保守点検を施す際の自然循環式沸騰水型原子炉の取り扱いが極めて煩雑であった。

そこで、本発明は、従来の自然循環式沸騰水型原子炉におけるチムニと比較して溶接部を少なくすることができ、しかも原子炉圧力容器からの取り外しが容易なチムニを備える自然循環式沸騰水型原子炉およびその取り扱い方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明の自然循環式沸騰水型原子炉は、複数の管がチムニを構成している。つまり、複数の管のそれぞれが、炉心の上方で冷却材の流路を区画する。したがって、この自然循環式沸騰水型原子炉のチムニは、従来の自然循環式沸騰水型原子炉における格子状の流路隔壁のように板材が溶接で一体となって冷却材の流路を区画するものと異なって、流路ごとにその４隅の角を溶接しなくてもよいので溶接部が少なくなる。また、この自然循環式沸騰水型原子炉では、各管を取り外すことによって、従来の自然循環式沸騰水型原子炉における格子状の流路隔壁のように一体で取り外すことが避けられる。

本発明に係る自然循環式沸騰水型原子炉によれば、チムニにおける溶接箇所が少なくなるので、自然循環式沸騰水型原子炉の製造時における工数および製造コストを低減することができ、そして応力腐食割れ等の発生を防止することができる。また、この自然循環式沸騰水型原子炉によれば、チムニを構成する管を個別に取り外すことによって、チムニ自体および炉心周りの部材の保守点検を容易に行うことができる。

次に、本発明の実施形態に係る自然循環式沸騰水型原子炉について、図１から図３を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、まず自然循環式沸騰水型原子炉の概要について説明した後に、この自然循環式沸騰水型原子炉を構成するチムニについて説明する。

（自然循環式沸騰水型原子炉の概要）
一般に、沸騰水型原子炉は、その冷却材（軽水）の駆動方法の違いに応じて２通りの方式が採用されており、一つの方式は再循環ポンプを用いて冷却材を強制循環させるものであり、もう一つの方式は再循環ポンプを用いないで冷却材を自然循環させるものである。本実施形態に係る沸騰水型原子炉は、後者の自然循環式沸騰水型原子炉である。ここで参照する図１は、実施形態に係る自然循環式沸騰水型原子炉の構成説明図である。

図１に示すように、自然循環式沸騰水型原子炉（以下、原子炉と称する）１は、原子炉圧力容器（以下、圧力容器と称する）６内に収納される炉心７で発生したボイド、すなわち蒸気（気相）と飽和温度の液相の冷却材とが混合した密度の低い気液二相流になった冷却材と、給水配管１６ｂからの給水と前記した密度の低い冷却材とが混合された液相の冷却材とに比重差を生じさせることによって冷却材の自然循環に必要な駆動力を得ている。

図１に示すように、この原子炉１では、円筒状の圧力容器６内に、円筒状の炉心シュラウド８が圧力容器６と同心となるように設けられている。この炉心シュラウド８は、その外側面と圧力容器６の内側面との間隙に環状空間を形成しており、この環状空間は、圧力容器６の内側面と後記するチムニ胴１１ｄの外側面と間に形成された環状空間とともにダウンカマ９を構成している。そして、炉心シュラウド８の内部には、多数の燃料集合体２１を備えた炉心７が収容されている。

ダウンカマ９の上方には、冷却材が復水器３から給水ポンプ４を介して給水加熱器５に送り込まれて加熱された後に、給水入口ノズル１７から圧力容器６内に供給される際に、冷却材を圧力容器６内に配給する図示しない給水スパージャが円環状に設けられている。
炉心シュラウド８は、シュラウドレグ８ａによって支持される。ダウンカマ９を下降した冷却材は、シュラウドレグ８ａ間の流路から、炉心７の下部の炉心下部プレナム（以下、下部プレナムと称する）１０に導き入れられる。

炉心７の下方には、炉心支持板２２が設けられている。そして、炉心７の上方には、後記するチムニ１１を構成する第１格子状支持板１１ｆが設けられている。この第１格子状支持板１１ｆは、後記するように、従来の原子炉の上部格子板を兼ねており、炉心支持板２２とともに、燃料集合体２１と制御棒２４との横方向の配置を決めている。

炉心支持板２２には、所定の間隔で円形の図示しない貫通孔が設けられており、この貫通孔には、制御棒案内管２５が挿入されている。そして、制御棒案内管２５の下部は、制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤと称する）２６を収容する制御棒駆動機構ハウジング（以下、ＣＲＤハウジングと称する）２６ａの上部と組み合わされている。ＣＲＤ２６は、圧力容器６の底部を貫通して制御棒２４を上下方向に移動させるようになっている。

燃料集合体２１は、制御棒案内管２５の上端に取り付けられた図示しない燃料支持金具の上に据えられ、その荷重は、制御棒案内管２５およびＣＲＤハウジング２６ａを介して、圧力容器６の底部に伝えられる。

図示しない前記燃料支持金具は、周知のとおり、側面に冷却材入口を有しており、この冷却材入口に設けられたオリフィスは、冷却材の流量を規制している。そして、制御棒案内管２５の側面には、前記燃料支持金具の冷却材入口に対応する位置に開口が設けられている。この開口を介することで、下部プレナム１０に導かれた冷却材が、燃料支持金具を経て燃料集合体２１内に導かれることとなる。

個々の燃料集合体２１は、図示しない四角筒のチャンネルボックスで囲まれており、各チャンネルボックス内には、その上下方向に個別の流路が形成されている。そして、チャンネルボックスの上端が第１格子状支持板１１ｆの下部で拘束されることで、燃料集合体２１は、前記したように横方向の配置位置が決定されることとなる。
前記制御棒２４は、図示しない中性子吸収物質を含む有効部を有し、その有効部が前記チャンネルボックスの外面に案内されることで、燃料集合体２１の間に出し入れされる。

さらに、炉心７内には、中性子検出器を複数含み、出力領域の中性子束を計測するＬＰＲＭ（Local Power Range Monitor：局部出力領域モニタ）検出器集合体（以下、単にＬＰＲＭと称する）３３が配置されている。ＬＰＲＭ３３は、その下部が圧力容器６の底部に設けられた貫通孔を通る炉内計装ハウジング３３ａに収容され、図示しない信号ケーブルが炉内計装ハウジング３３ａの下端から出ている。そして、炉心７の上方には、後に詳しく説明するチムニ１１が配置されている。このチムニ１１を構成するチムニ胴１１ｄの上端は、シュラウドヘッド１２ａで閉じられている。そして、チムニ胴１１ｄの内部の上方は、シュラウドヘッド１２ａと、チムニ１１を構成する第２格子状支持板１１ｅとの間で、上部プレナム１１ｃが区画されている。この上部プレナム１１ｃには、第２格子状支持板１１ｅに形成された後記する格子孔４１（図２（ｂ）参照）から送り出された冷却材が流れ込むようになっている。そして、シュラウドヘッド１２ａには、冷却材を通過させる複数の孔（図示省略）が設けられており、この孔はスタンドパイプ１２ｂを介して気水分離器１２とつながっている。この気水分離器１２は、シュラウドヘッド１２ａに形成された孔から気液二相流となって送り出される冷却材を、飽和蒸気と飽和水とに分離するものである。

気水分離器１２の上方には、蒸気乾燥器１３が配置されている。この蒸気乾燥器１３は、気水分離器１２で分離された飽和蒸気に含まれる湿分を除去するものである。そして、この蒸気乾燥器１３から送り出された飽和蒸気は、蒸気ドーム１４、蒸気出口ノズル１５、および主蒸気配管１６ａを経て、タービン２に送り込まれる。
なお、シュラウドヘッド１２ａとスタンドパイプ１２ｂと気水分離器１２とは、一体に組み立てられており、燃料交換時には、一体でチムニ１１から取り外しが可能になっている。

（チムニ）
図１に示すように、チムニ１１は、炉心７側から気液二相流となって送り出される冷却材を圧力容器６の上方に導くことによって、圧力容器６内における冷却材の自然循環を促進させるものである。

このチムニ１１は、チムニ胴１１ｄと、角管１１ｂと、第１格子状支持板１１ｆ（格子状支持板）と、第２格子状支持板１１ｅとで主に構成されている。なお、角管１１ｂは、特許請求の範囲にいう「管」に相当し、第１格子状支持板１１ｆは、「格子状支持板」に相当する。

チムニ胴１１ｄは、図１に示すように、圧力容器６の内部で炉心７の上方に配置されており、円筒状の部材で形成されている。このチムニ胴１１ｄは、円筒状の圧力容器６と同心となるように配置されることとなる。

角管１１ｂは、チムニ胴１１ｄの内部で、その上下方向に延びるように複数配置されている。そして、角管１１ｂは、後記するように、その上端が第２格子状支持板１１ｅの格子孔４１（図２（ｂ）参照）の周囲で支持されるとともに、その下端が第１格子状支持板１１ｆの格子孔４１（図２（ｂ）参照）の周囲で支持されることとなる。

次に、チムニ胴１１ｄの内部における角管１１ｂの配置についてさらに詳しく説明する。ここで、図２（ａ）は、図１のＸ−Ｘ線におけるチムニの断面図であり、図２（ｂ）は、チムニの分解斜視図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。ただし、図２（ｂ）においては、便宜上、チムニ胴の記載が省略されている。

図２（ａ）に示すように、本実施形態での角管１１ｂは、その断面視での輪郭が正方形となるように形成されており、角管１１ｂ同士は、角管１１ｂの幅Ｗ１を超える間隔Ｗ２をあけて配置されている。具体的には、第１格子状支持板１１ｆに形成された後記する格子孔４１に、一つ置きに角管１１ｂが配置されることで、角管１１ｂ同士の間隔Ｗ２が角管１１ｂの幅Ｗ１を超えるようになっている。そして、このように配置された角管１１ｂは、隣り合う角管１１ｂの角同士が離隔して隙間Ｓを形成している。

第１格子状支持板１１ｆは、図２（ｂ）に示すように、円盤状の部材であって、その厚さ方向にこの部材を貫く格子孔４１が形成されている。この格子孔４１の平面形状は、角管１１ｂの内側空間の断面形状と略同じ形状、つまり正方形になっている。そして、格子孔４１は、第１格子状支持板１１ｆの面方向に縦横に整列するように複数形成されている。このような格子孔４１の間隔は、隣り合う格子孔４１のそれぞれに角管１１ｂを支持させた際に、角管１１ｂ同士が相互に干渉しない距離に設定されている。

そして、角管１１ｂを支持する第１格子状支持板１１ｆの一面（上面）の反対側の面（下面）では、格子孔４１の開口に前記した燃料集合体２１（チャンネルボックス）の上端が嵌り込むことで第１格子状支持板１１ｆに燃料集合体２１が拘束されることとなる。
このような第１格子状支持板１１ｆは、図１に示すように、圧力容器６内に配置されることで、炉心７側から気液二相流となって送り出される冷却材を、格子孔４１を介してチムニ胴１１ｄ内に導き入れることとなる。

このような第１格子状支持板１１ｆが角管１１ｂを支持する構造としては、角管１１ｂを着脱自在に支持する構造が好ましく、例えば、図２（ｃ）に示すように、第１格子状支持板１１ｆに形成された環状の溝Ｈと、この溝Ｈに嵌り合う角管１１ｂの突出リブＰとで構成されたものが挙げられる。この溝Ｈは、第１格子状支持板１１ｆの格子孔４１の正方形の輪郭に沿うように、その周囲に形成されている。突出リブＰは、溝Ｈと対応するように角管１１ｂの下端に形成されている。
このように角管１１ｂが第１格子状支持板１１ｆに支持されることによって、角管１１ｂ内と格子孔４１とが連通することとなる。なお、第１格子状支持板１１ｆが角管１１ｂを支持する構造は、第１格子状支持板１１ｆと角管１１ｂとをボルト等の締結具で締結するものであってもよい。

第２格子状支持板１１ｅは、図２（ｂ）に示すように、角管１１ｂの上端を支持するものであって、第１格子状支持板１１ｆと同様の構造を有している。つまり、第２格子状支持板１１ｅには、複数の格子孔４１が形成されているとともに、角管１１ｂが配置される側の一面（下面）には、図示しないが、角管１１ｂの上端を支持する構造が設けられている。この構造は、第１格子状支持板１１ｆが角管１１ｂの下端を支持する構造と同様に構成することができる。

このようなチムニ１１は、図１に示す圧力容器６内に炉心７（燃料を除く）が形成された後に、この炉心７の上方に組み付けられる。この際、圧力容器６内でチムニ１１を組み立ててもよいし、圧力容器６外で、予めチムニ１１を組み立てた後に、このチムニ１１を圧力容器６内に組み付けてもよい。ちなみに、チムニ１１を構成する部材（第１格子状支持板１１ｆ、第２格子状支持板１１ｅ、角管１１ｂ、チムニ胴１１ｄ等）の材質としては、従来の原子炉で使用することができる、耐熱性、耐腐食性等に優れたものを適宜に選択して使用することができ、例えば、ステンレス鋼、ジルコニウム合金、チタン合金等が挙げられる。

角管１１ｂは、例えば、平板部材を加工して作製することができる。ここで参照する図３（ａ）乃至（ｄ）は、角管の作製工程の説明図である。
図３（ａ）に示すように、準備された平板部材４３には、角管１１ｂ（図２（ｂ）参照）の幅Ｗ１に応じた間隔で平行に並んだ４本の折り曲げ線４３ａが規定される。そして、図３（ｂ）に示すように、この折り曲げ線４３ａに沿って平板部材４３が９０度角で内側に折り曲げられていく。その結果、図３（ｃ）に示すように、一側面に平板部材４３の合わせ目４０ａを有する角管１１ｂが形成される。この合わせ目４０ａは、角管１１ｂの長手方向に沿うように延びることとなる。そして、この合わせ目４０ａに沿って溶接が施されることによって、図３（ｄ）に示すように、幅がＷ１の角管１１ｂが得られる。このようにして得られた角管１１ｂでは、合わせ目４０ａ（図３（ｃ）参照）と一致する溶接線４０が設定されることとなり、この溶接線４０は、角管１１ｂの角から側面の幅Ｗ１の１／８〜３／８の位置に設定されることが望ましい。

次に、本実施形態に係る原子炉１の動作について、図１および図２（ａ）乃至（ｃ）を適宜参照しながら説明しつつ、この原子炉１の作用効果について説明する。
図１に示すように、この原子炉１においては、給水入口ノズル１７から供給される冷却材は、気水分離器１２で分離された飽和水と混合される。そして、冷却材は、矢印Ａで示される方向に沿って、ダウンカマ９を下降し、シュラウドレグ８ａの図示しない間隙によって構成される流路から、炉心シュラウド８内に流入する。このことで、冷却材は、炉心７によって加熱される。そして、加熱された冷却材は、飽和状態の気液二相流となって、矢印Ｂで示す方向に流れる。つまり、冷却材は、チムニ１１の第１格子状支持板１１ｆの格子孔４１（図２（ｂ）参照）を介して、チムニ胴１１ｄ（図１参照）の内部に流れ込む。そして、図２（ａ）で示すように、角管１１ｂが配置されていない格子孔４１に流れ込んだ冷却材は、角管１１ｂの側面（角管１１ｂの外壁）で囲まれる領域を通過するとともに、図２（ｂ）に示す第２格子状支持板１１ｅの格子孔４１であって、角管１１ｂが配置されていない格子孔４１から上部プレナム１１ｃ（図１参照）に流れ込んでいく。一方、角管１１ｂが配置されている格子孔４１（図２（ａ）および（ｃ）参照）に流れ込んだ冷却材は、角管１１ｂ内を流れて、図２（ｂ）に示す第２格子状支持板１１ｅの格子孔４１であって、角管１１ｂが配置されている格子孔４１から上部プレナム１１ｃ（図１参照）に流れ込んでいく。

そして、このチムニ１１では、図２（ａ）に示すように、隣り合う角管１１ｂの角同士が離隔して隙間Ｓを形成しているので、冷却材が、チムニ胴１１ｄ内の角管１１ｂの側面（角管１１ｂの外壁）で囲まれる領域を通過する際に、流動励起振動（ＦＩＶ：Flow-Induce Vibration）の発生によって角管１１ｂに生起する応力が、角管１１ｂの角同士が接続されている場合と比較して低減される。

そして、図１に示すように、上部プレナム１１ｃに入り込んだ冷却材は、スタンドパイプ１２ｂを経た後に、気水分離器１２に入り込むことで、矢印Ｃで示す方向に流れる気相の飽和蒸気と、矢印Ｄの方向に流れる液相の飽和水とに分離される。この分離された飽和蒸気は、蒸気乾燥器１３を経た後に、蒸気出口ノズル１５から主蒸気配管１６ａによってタービン２に導かれて発電に供される。また、分離された飽和水は、圧力容器６内の冷却材に混合されるとともに、給水入口ノズル１７から供給される冷却材とさらに混合されて、再びダウンカマ９を下降して圧力容器６内を循環する。

以上のような本実施形態に係る原子炉１によれば、前記したように、冷却材がチムニ胴１１ｄ内を流れる際に、流動励起振動（ＦＩＶ：Flow-Induce Vibration）が角管１１ｂに与える応力が低減されるので、角管１１ｂに応力腐食割れ（ＳＣＣ：Stress Corrosion Cracking）が発生するおそれが低減される。この効果は、角管１１ｂの角で最も顕著に奏されることとなる。

また、この原子炉１によれば、チムニ１１を構成する第１格子状支持板１１ｆが、従来の原子炉の上部格子板を兼ねているので、この上部格子板を省略するか、または簡素化（薄板化）することができる。その結果、上部格子板にかかる製造コストを削減することができる。

また、この原子炉１では、複数の角管１１ｂのそれぞれが、炉心７の上方で冷却材の流路を区画しているので、従来の原子炉における格子状の流路隔壁のように板材が溶接で一体となって冷却材の流路を区画するものと異なって、流路ごとにその４隅の角を溶接する必要がない。したがって、この原子炉１によれば、チムニ１１における溶接部を少なくすることができるので、溶接部における応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生するおそれが低減される。そして、原子炉１の製造時における工数および製造コストを低減することができる。

また、この原子炉１では、角管１１ｂを取り外すことによって、従来の原子炉における格子状の流路隔壁のように一体で取り外すことが避けられる。その結果、この原子炉１によれば、チムニ１１の取り外しを容易に行うことができる。

また、この原子炉１によれば、チムニ１１を構成する角管１１ｂが平板部材４３を折り曲げることで容易に作製することができるので、チムニ１１自体の作製も容易に行うことができる。

また、この原子炉１によれば、チムニ１１を構成する角管１１ｂが、平板部材４３が折り曲げられて作製されるので、角管１１ｂを作製するための溶接線４０が１箇所でよい。その結果、溶接部における応力腐食割れ（ＳＣＣ）の発生するおそれが低減される。

また、この原子炉１によれば、チムニ１１を構成する角管１１ｂにおける溶接線４０を角管１１ｂの側面に設定することができるので、角管１１ｂの角に溶接線が設定されたものと比較して、溶接部における応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生するおそれが低減される。

また、この原子炉１によれば、チムニ１１を構成する角管１１ｂにおける溶接線４０が、角管１１ｂの角から側面の幅Ｗ１の１／８〜３／８の位置に設定されることで、溶接部における応力腐食割れ（ＳＣＣ）の発生するおそれがさらに低減される。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、チムニ１１での角管１１ｂが、一つ置きに格子孔４１に配置されているが、角管１１ｂが、２つ以上おいて格子孔４１に配置されていてもよい。

また、前記実施形態では、チムニ１１を角管１１ｂで構成しているが、管の断面形状は特に制限はなく、その断面における外形の輪郭が、例えば、円形、楕円形、および多角形（四角形を除く）のいずれかであってもよい。

また、前記実施形態では、角管１１ｂが１枚の平板部材４３を折り曲げることによって形成されているが、略Ｃ字状に曲げられた１対の平板部材４３が相互に溶接されたものであってもよい。

また、前記実施形態では、角管１１ｂの上端が第２格子状支持板１１ｅで支持されているが、角管１１ｂを支持する部材は特に制限はなく、例えば、角管１１ｂにフランジを形成するとともに、このフランジ同士を結束するものであってもよい。

（原子炉の取り扱い方法）
次に、本実施形態に係る原子炉１の取り扱い方法について主に図１および図４から図７を参照しながら説明する。
まず、この原子炉１からチムニ１１の一部である角管１１ｂを交換する場合を例にとって、原子炉１の取り扱い方法について説明する。ここで参照する図４は、角管を交換する際の工程図であり、図５は、原子炉から角管が取り出される様子を示す模式図である。

図４に示すように、所定の角管１１ｂの交換が必要となった場合に、まず、原子炉１の運転が停止される（ステップＳ１）。そして、図５に示すように、原子炉１の付属設備である仮置き／切断プール４２に所定の水位が確保される。次いで、図４に示すように、圧力容器６（図１参照）が開放されるとともに（ステップＳ２）、角管１１ｂの交換作業に干渉する気水分離器１２、シュラウドヘッド１２ａ等（図１参照）の炉内機器が圧力容器６から取り出される（ステップＳ３）。

次に、シュラウドヘッド１２ａが取り出されたことで現れる第２格子状支持板１１ｅの格子孔４１（図２（ｂ）参照）を介して炉心７（図１参照）から燃料が取り出される（ステップＳ４）。そして、圧力容器６から第２格子状支持板１１ｅが取り出される。次いで、交換の対象となる角管１１ｂ（図４では「旧角管」と記している）が圧力容器６から取り出されるとともに（ステップＳ５）、取り出された角管１１ｂが仮置き／切断プール４２内に移動されて仮置きされる（ステップＳ６）。このようなステップＳ２からステップＳ６までの工程は、全て仮置き／切断プール４２（図５参照）に水が満たされた状態で行われ、圧力容器６からの前記した各部材の取り出しには、図５に示すように、クレーン４２ｂが使用される。そして、図示しないが、取り出された各部材の全ては、仮置き／切断プール４２内に仮置きされることとなる。

次に、図５に示す仮置き／切断プール４２内に仮置きされた角管１１ｂは、図４に示すように、仮置き／切断プール４２内で廃棄用に切断され（ステップＳ７）、その切断片が所定のキャスク（図示省略）に収容された後に、仮置き／切断プール４２から搬出され（ステップＳ８）、そして、図示しない保管プールにキャスクが移送される（ステップＳ９）。

その一方で、新たな角管１１ｂ（図４では「新角管」と記している）が、クレーン４２ｂで圧力容器６内に設置される（ステップＳ１０）。その後、クレーン４２ｂによって、燃料が第２格子状支持板１１ｅの格子孔４１（図２（ｂ）参照）を介して炉心７（図１参照）に設置され（ステップＳ１１）、前記したステップＳ３で圧力容器６から取り出された気水分離器１２、シュラウドヘッド１２ａ等（図１参照）の炉内機器が圧力容器６内に設置されることで、これらの炉内機器が復旧され（ステップＳ１２）、そして、圧力容器６が閉止される（ステップＳ１３）。そして、仮置き／切断プール４２では、少なくとも圧力容器６の上方の水が排除された後に、原子炉１が起動されることで（ステップＳ１４）、ここでの一連の原子炉１の取り扱い方法に係る工程が終了する。

次に、この原子炉１の保守点検を行う場合を例にとって、原子炉１の取り扱い方法について主に図６、ならびに図７（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。ここで参照する図６は、保守点検を行う際の工程図であり、図７（ａ）および（ｂ）は、角管の移し替えの様子を示す模式図である。なお、図６に示すステップＳ２１より前の工程は、図４におけるステップＳ１からステップＳ４までの工程と同じであり、図６に示すステップＳ２３より後の工程は、図４におけるステップＳ１１からステップＳ１４までの工程と同じであるので、図６におけるそれらの記載は省略するとともにその詳細な説明は省略する。

ここでの原子炉１の取り扱い方法は、炉心７（図１参照）から燃料が取り出された後に（図４のステップＳ４参照）、図６に示すように、角管１１ｂが移し替えられる（ステップＳ２１）。具体的には、図２（ａ）に示すように、第１格子状支持板１１ｆに支持されていた所定の角管１１ｂが、破線の矢印の方向に移動させられることで、角管１１ｂ同士の間に現れていた格子孔４１に所定の角管１１ｂが移し替えられる。この角管１１ｂの移し替えの工程は、特許請求の範囲にいう「第１工程」に相当する。ちなみに、図７（ａ）で示す例では、３本の角管１１ｂが移し替えられている。その結果、図７（ａ）中の破線で示す所定の角管１１ｂが移し替えられたことによって、この所定の角管１１ｂが除かれた位置には、格子孔４１が現れるとともに、この所定の角管１１ｂが除かれたことで、保守点検に使用される装置の配置スペースが確保される。そして、現れた格子孔４１を介して炉心周りの部材、例えば、炉心シュラウド８等（図１参照）の保守点検が行われる（ステップＳ２２）。ここでの「保守点検」には、原子炉１を構成する部材の検査、補修、加工等が含まれる。なお、この工程は、特許請求の範囲にいう「第２工程」に相当する。

次に、原子炉１の保守点検が完了した後に、図７（ａ）に示す破線の矢印（図２（ａ）中における破線の矢印の方向と逆の方向の矢印）の方向に、それぞれの角管１１ｂを移動されることによって、図６に示すように、角管１１ｂの再設置が行われる（ステップＳ２３）。つまり、角管１１ｂは、図２（ａ）に示す配置に再設置されることとなる。その後、図４に示すステップＳ１１からステップＳ１４までの工程が実施されることで、ここでの一連の原子炉１の取り扱い方法に係る工程が終了する。

なお、この取り扱い方法では、図７（ａ）に示すように、一つの格子孔４１を囲むように配置された角管１１ｂが移し替えられるような場合に限定されずに、図７（ｂ）に示すように、チムニ胴１１ｄに近接した位置の角管１１ｂが破線の矢印の方向に移動されて移し替えられるものであってもよい。

以上のような、原子炉１の取り扱い方法によれば、角管１１ｂを個別に取り外すことができるので、従来の原子炉における格子状の流路隔壁のように一体で取り外すことが避けられる。その結果、この取り扱い方法によれば、チムニ１１の構成部材（角管１１ｂ等）の交換や、これらの修理、そして、原子炉１の構成部材、特に炉心７周りの部材の保守点検を容易に行うことができる。

実施形態に係る自然循環式沸騰水型原子炉の構成説明図である。 （ａ）は、図１のＸ−Ｘ線におけるチムニの断面図であり、（ｂ）は、チムニの分解斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。 （ａ）乃至（ｄ）は、角管の作製工程の説明図である。 角管を交換する際の工程図である。 原子炉から角管が取り出される様子を示す模式図である。 保守点検を行う際の工程図である。 （ａ）および（ｂ）は、角管の移し替えの様子を示す模式図である。 （ａ）は、従来のチムニを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＺ−Ｚ断面図である。

符号の説明

１ 自然循環式沸騰水型原子炉
６ 圧力容器
７ 炉心
１１ チムニ
１１ｂ 角管
１１ｄ チムニ胴
１１ｆ 第１格子状支持板（格子状支持板）
４０ 溶接線
４０ａ 合わせ目
４１ 格子孔
４３ 平板部材
４３ａ 溶接線
Ｓ 隙間

Claims (6)

1. 原子炉圧力容器の内部で炉心の上方に配置される円筒状のチムニ胴と、
   このチムニ胴の内部で、その上下方向に延びるように配置された複数の管と、
   を有するチムニを備えることを特徴とする自然循環式沸騰水型原子炉。
2. 前記管が角管であって、前記角管同士がこの角管の幅を超える間隔をあけて配置されることで、隣り合う前記角管の角同士が離隔していることを特徴とする請求項１に記載の自然循環式沸騰水型原子炉。
3. 前記チムニが、前記炉心の上方に配置された格子状支持板をさらに備えており、この格子状支持板は、複数の格子孔を有するとともにこの格子孔と前記角管内とが連通するように、前記角管の下端を支持していることを特徴とする請求項２に記載の自然循環式沸騰水型原子炉。
4. 前記角管は、平板部材が折り曲げられて形成されており、前記角管の長手方向に沿うように延びる平板部材の合わせ目が溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の自然循環式沸騰水型原子炉。
5. 前記合わせ目の溶接線は、前記角管の側面に形成されており、前記角管の角から前記側面の幅の１／８〜３／８の位置に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の自然循環式沸騰水型原子炉。
6. 原子炉圧力容器の内部で炉心の上方に配置される円筒状のチムニ胴と、このチムニ胴の内部でその上下方向に延びるように配置される複数の角管と、複数の格子孔を有するとともにこの格子孔と前記角管内とが連通するように前記角管の下端を支持する格子状支持板とを有するチムニを備えており、前記角管同士がこの角管の幅を超える間隔をあけて配置されるように、前記角管の下端が前記格子状支持板に支持されている自然循環式沸騰水型原子炉の取り扱い方法であって、
   複数の前記角管のうちの所定の前記角管が、前記角管同士の間に移し替えられる第１工程と、
   所定の前記角管が移し替えられたことによって所定の前記角管が除かれた位置に現れる前記格子孔を介して炉心周りの部材の保守点検が行われる第２工程とを有することを特徴とする自然循環式沸騰水型原子炉の取り扱い方法。

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