JP2015050859A - Electric penetration assembly - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気ペネトレーションに関し、特に、原子炉格納容器に取り付けられる電気ペネトレーションに関するものである。 The present invention relates to electrical penetration, and more particularly to electrical penetration attached to a nuclear reactor containment vessel.
原子炉格納容器(CV:Container Vessel)には気密性と電気絶縁性を維持するために電気ペネトレーションが取り付けられている(例えば特許文献1〜5)。原子力発電所では、電気ペネトレーションを通じて、原子炉格納容器の内部に設置された水位計、温度計、圧力計、動力装置等からの計測信号を外部に伝送する。外部からの電力も、電気ペネトレーションを通じて、原子炉格納容器の内部に設置された動力装置等に供給する。電気ペネトレーションの内部は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の有機材でポッティングされている。絶縁電線にはエチレンプロピレンゴム、シリコンゴム等で被覆された有機絶縁電線を使用している。 An electrical penetration is attached to a reactor containment vessel (CV: Container Vessel) in order to maintain hermeticity and electrical insulation (for example, Patent Documents 1 to 5). At a nuclear power plant, measurement signals from a water level gauge, a thermometer, a pressure gauge, a power unit, etc. installed inside the reactor containment vessel are transmitted to the outside through electric penetration. Electric power from the outside is also supplied to a power unit or the like installed inside the reactor containment vessel through electric penetration. The inside of the electric penetration is potted with an organic material such as epoxy resin or silicon resin. As the insulated wire, an organic insulated wire covered with ethylene propylene rubber, silicon rubber or the like is used.
原子炉格納容器は、器内に設置された電気計測品からの計測信号を電気ペネトレーションを介して取り出すことで内部状態を監視する。電気ペネトレーションには原子力発電所の過酷事故に対応した高温条件(〜300℃)および高圧条件においても気密性と電気絶縁性を維持することが要求される。ゴム等で被覆された有機絶縁電線を用い、エポキシ樹脂等の有機材でポッティングした電気ペネトレーションでは高温環境下および高圧条件下において気密性の維持と電気絶縁機能の維持を保持することは困難である。 The reactor containment vessel monitors the internal state by taking out a measurement signal from an electric measurement product installed in the vessel through electric penetration. Electrical penetration is required to maintain hermeticity and electrical insulation even under high temperature conditions (˜300 ° C.) and high pressure conditions corresponding to severe accidents at nuclear power plants. It is difficult to maintain the airtightness and the electrical insulation function under high temperature and high pressure conditions in electrical penetrations using organic insulated wires covered with rubber etc. and potted with organic materials such as epoxy resin. .
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、原子力発電所の過酷事故環境下においても、電気ペネトレーションの気密機能と電気絶縁機能を維持することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to maintain an airtight function and an electric insulation function of electric penetration even in a severe accident environment of a nuclear power plant.
本発明に関わる電気ペネトレーションは、金属製スリーブに気密溶接される金属製リングと、金属製スリーブよりも小径で、金属製リングに気密溶接される中空状の金属製胴体と、第1雌ネジが形成されていて金属製胴体の片側に気密溶接されている金属製の第1端板と、第1雌ネジに第1メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第1ナットと係合する金属製の第1継手ボディと、第2雌ネジが形成されていて金属製胴体の別側に気密溶接されている金属製の第2端板と、第2雌ネジに第2メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第2ナットと係合する金属製の第2継手ボディと、第1継手ボディと第2継手ボディとを貫通する無機絶縁ケーブルと、を備えている。無機絶縁ケーブルは、第1ナットを使って第1端板にかしめ止めされ、しかも、第2ナットを使って第2端板にかしめ止めされているものである。 The electric penetration according to the present invention includes a metal ring that is hermetically welded to a metal sleeve, a hollow metal body that is smaller in diameter than the metal sleeve and is hermetically welded to the metal ring, and a first female screw. A metal first end plate that is formed and hermetically welded to one side of the metal body, and is fastened together with a first metal packing to a first female screw and engages with a metal first nut A metal first joint body, a second metal end plate formed with a second female screw and hermetically welded to the other side of the metal body, a second metal packing on the second female screw, A metal second joint body that is fastened together and engages with a metal second nut, and an inorganic insulated cable that penetrates the first joint body and the second joint body. The inorganic insulated cable is caulked to the first end plate using a first nut, and is caulked to the second end plate using a second nut.
この発明によれば、電気ペネトレーションの構成材料に金属材と無機絶縁ケーブルを使用し、溶接構造と金属シールで構成したので、高温高圧環境下においても気密機能と電気絶縁機能を維持することが出来る。 According to the present invention, since the metal penetration material and the inorganic insulation cable are used as the constituent material of the electric penetration and the welding structure and the metal seal are used, the airtight function and the electric insulation function can be maintained even in a high temperature and high pressure environment. .
以下に本発明にかかる電気ペネトレーションの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 Embodiments of electric penetration according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
図1は原子炉100の全体構成を表す概観図である。原子炉格納容器(CV:Container Vessel)11の内部には、蒸気発生器12、加圧器13、原子炉容器14、一次冷却材ポンプ15などが格納されている。原子炉格納容器11の内部は事故時には高温(〜300℃)かつ高圧の環境下にさらされる。加圧器13の圧力は計測器20aを使って計測される。原子炉容器14の温度は計測器20bを使って計測される。一次冷却材の流量は計測器20cを使って計測される。原子炉格納容器11には貫通穴11aが複数個所に穿設されている。貫通穴11aには、炭素鋼からなる筒状の管であるスリーブ11bが気密溶接されている。 FIG. 1 is an overview diagram showing the overall configuration of the nuclear reactor 100. A steam generator 12, a pressurizer 13, a reactor vessel 14, a primary coolant pump 15, and the like are stored inside a reactor containment vessel (CV: Container Vessel) 11. The inside of the reactor containment vessel 11 is exposed to a high temperature (˜300 ° C.) and high pressure environment at the time of an accident. The pressure of the pressurizer 13 is measured using the measuring instrument 20a. The temperature of the reactor vessel 14 is measured using a measuring instrument 20b. The flow rate of the primary coolant is measured using the measuring instrument 20c. The reactor containment vessel 11 has through holes 11a at a plurality of locations. A sleeve 11b, which is a tubular tube made of carbon steel, is hermetically welded to the through hole 11a.
計測器20a〜20cの出力は電気ペネトレーション10を介して、原子炉格納容器11の外部に設置されている一次系監視計測装置16に繋がれている。電気ペネトレーション10は、高温環境下や高圧環境下においても、気密機能と電気絶縁機能を維持する。原子炉格納容器11の内部には、計測器20a〜20c以外にも、水位計、温度計、圧力計、動力装置等が多く設置されている。これらの計測装置からの計測信号も、電気ペネトレーション10を介して一次系監視計測装置16に伝送される。また、外部からの制御信号や動力電力も、電気ペネトレーション10を通じて、原子炉格納容器の内部に設置された動力装置等に送電される。 Outputs of the measuring instruments 20 a to 20 c are connected to a primary system monitoring and measuring device 16 installed outside the reactor containment vessel 11 through an electric penetration 10. The electric penetration 10 maintains an airtight function and an electrical insulation function even in a high temperature environment or a high pressure environment. In addition to the measuring instruments 20a to 20c, many water level meters, thermometers, pressure gauges, power devices, and the like are installed inside the reactor containment vessel 11. Measurement signals from these measurement devices are also transmitted to the primary system monitoring measurement device 16 via the electric penetration 10. Also, control signals and motive power from the outside are transmitted through the electric penetration 10 to a power unit or the like installed inside the reactor containment vessel.
図2は電気ペネトレーションの構造を示している。本願に係る電気ペネトレーション10は、過酷事故を想定した環境下においても安定した機能を発揮する。リング4は炭素鋼からなる。胴体2と端板(3a,3b)は304系のステンレス鋼からなる。スリーブ11bとリング4は気密溶接されている。胴体2はスリーブ11bよりも小径である。リング4と胴体2は気密溶接されている。複数の貫通孔を有する端板3aと端板3bは中空状の胴体2にそれぞれ気密溶接されている。胴体2の両端に取り付けられた端板(3a,3b)の貫通孔には無機絶縁(Mineral Insulation:MI)ケーブル1bが貫通している。無機絶縁ケーブルは保護管(金属製シース)と各導体を耐熱性の高い酸化マグネシウムなどの無機絶縁物で絶縁したものである。無機絶縁ケーブルは過酷事故を想定した環境下においても機能が損なわれることがない。 FIG. 2 shows the structure of electrical penetration. The electric penetration 10 according to the present application exhibits a stable function even in an environment assuming a severe accident. The ring 4 is made of carbon steel. The body 2 and the end plates (3a, 3b) are made of 304 series stainless steel. The sleeve 11b and the ring 4 are hermetically welded. The body 2 has a smaller diameter than the sleeve 11b. The ring 4 and the body 2 are hermetically welded. The end plate 3a and the end plate 3b having a plurality of through holes are hermetically welded to the hollow body 2 respectively. Inorganic insulation (Mineral Insulation: MI) cables 1b pass through the through holes of the end plates (3a, 3b) attached to both ends of the body 2. The inorganic insulation cable is obtained by insulating a protective tube (metal sheath) and each conductor with an inorganic insulator such as magnesium oxide having high heat resistance. The function of the inorganic insulated cable is not impaired even in an environment that assumes severe accidents.
無機絶縁ケーブル1aは原子炉格納容器11の内部に配設されている。無機絶縁ケーブル1cは原子炉格納容器11の外部に配設されている。無機絶縁ケーブル1aと無機絶縁ケーブル1bは金属製のコネクタ6aで気密に接続されている。無機絶縁ケーブル1bと無機絶縁ケーブル1cは金属製のコネクタ6bで気密に接続されている。コネクタ6aとコネクタ6bは、それぞれ雄コネクタと雌コネクタから構成されている。配管用継手5aは端板3aに気密固定されている。同様に配管用継手5bは端板3bに気密固定されている。配管用継手(5a,5b)を使って無機絶縁ケーブル1bは端板(3a,3b)にかしめ止めされている。 The inorganic insulated cable 1 a is disposed inside the reactor containment vessel 11. The inorganic insulated cable 1 c is disposed outside the reactor containment vessel 11. The inorganic insulated cable 1a and the inorganic insulated cable 1b are airtightly connected by a metal connector 6a. The inorganic insulated cable 1b and the inorganic insulated cable 1c are hermetically connected by a metal connector 6b. The connector 6a and the connector 6b are composed of a male connector and a female connector, respectively. The pipe joint 5a is airtightly fixed to the end plate 3a. Similarly, the pipe joint 5b is airtightly fixed to the end plate 3b. The inorganic insulating cable 1b is caulked and fixed to the end plates (3a, 3b) by using pipe joints (5a, 5b).
コネクタ(6a,6b)は径が大きいため、互いに干渉しないように、相互に位置をずらして配設する。胴体2は中空状で、複数の無機絶縁ケーブル1bが配設される。胴体2には窒素供給配管8aと圧力計8bが配設されている。胴体2の内部の無機絶縁ケーブル1bには屈曲部1xを設けることで胴体2と無機絶縁ケーブルの熱膨張差を吸収する。胴体2の内部には窒素ガスが封入されている。窒素ガスの圧力監視することで各溶接部と配管用継手による無機絶縁ケーブルのシール部の健全性を確認する。無機絶縁ケーブルを用いることで、高温(〜300℃)環境下および高圧環境下でも電気ペネトレーションは電気絶縁機能を維持することができる。 Since the connectors (6a, 6b) have a large diameter, the connectors (6a, 6b) are arranged so as to be displaced from each other so as not to interfere with each other. The trunk | drum 2 is hollow and the some inorganic insulated cable 1b is arrange | positioned. The body 2 is provided with a nitrogen supply pipe 8a and a pressure gauge 8b. The bending portion 1x is provided in the inorganic insulating cable 1b inside the body 2 to absorb the difference in thermal expansion between the body 2 and the inorganic insulating cable. Nitrogen gas is sealed inside the body 2. By monitoring the pressure of nitrogen gas, the soundness of each welded part and the sealing part of the inorganic insulated cable by the joint for piping is confirmed. By using the inorganic insulation cable, the electric penetration can maintain the electric insulation function even in a high temperature (up to 300 ° C.) environment and a high pressure environment.
図3は端板(3a,3b)と配管用継手(5a,5b)の関係を表している。端板3の貫通穴には雌平行ネジ3xが形成されている。端板3と無機絶縁ケーブル1bはスウェージロック(登録商標)などの配管用継手5を用いて気密にシールされている。配管用継手5はナット5w、バックフェルール5y、フロントフェルール5x、継手ボディ5m、メタルパッキング5zから構成されている。メタルパッキング5zを継手ボディ5mに取り付け、継手ボディ5mを雌平行ネジ3xに締めこむことで、メタルパッキング5zが圧縮され、継手ボディ5mと端板3との気密性が確保される。緩み防止のため継手ボディ5mは端板3にスポット溶接しておくことが好ましい。無機絶縁ケーブル1bを継手ボディ5mに挿入し、バックフェルール5yとフロントフェルール5xを内蔵するナット5wで締め付けると、フロントフェルール5xが無機絶縁ケーブルの保護銅管に食い込むため、配管用継手5は無機絶縁ケーブルを気密にシールする。以上の様にして無機絶縁ケーブル1bを配管用継手5を用いて端板3にかしめ止めする。 FIG. 3 shows the relationship between the end plates (3a, 3b) and the pipe joints (5a, 5b). A female parallel screw 3 x is formed in the through hole of the end plate 3. The end plate 3 and the inorganic insulated cable 1b are hermetically sealed using a joint 5 for piping such as Swagelok (registered trademark). The pipe joint 5 includes a nut 5w, a back ferrule 5y, a front ferrule 5x, a joint body 5m, and a metal packing 5z. By attaching the metal packing 5z to the joint body 5m and fastening the joint body 5m to the female parallel screw 3x, the metal packing 5z is compressed, and the airtightness between the joint body 5m and the end plate 3 is ensured. The joint body 5m is preferably spot welded to the end plate 3 to prevent loosening. When the inorganic insulated cable 1b is inserted into the joint body 5m and tightened with the nut 5w containing the back ferrule 5y and the front ferrule 5x, the front ferrule 5x bites into the protective copper pipe of the inorganic insulated cable. Seal the cable tightly. As described above, the inorganic insulating cable 1b is caulked and fixed to the end plate 3 using the pipe joint 5.
本願に係る電気ペネトレーションでは、無機絶縁ケーブルを配管用継手を用いて気密にシールしている。継手ボディ5mおよびナット5wを締め付ける工具が配管用継手の間に挿入および締結できるだけのスペースを確保すればよいため、端板(3a,3b)に多くの数の配管用継手5を取り付けることができる。これに対し、無機絶縁ケーブル1bと端板(3a,3b)の係合部を全周溶接する場合、溶接作業スペースを確保する必要があるため、端板に取り付けることができる配管用継手5の数が限られる。また無機絶縁ケーブル1bを端板(3a,3b)に直接溶接すると、無機絶縁ケーブルの保護管と端板の厚さが大きく異なるため、溶接時の両者への入熱量に大きな差が生じる。その結果、保護管には穴が開き、端板には溶け込み不良が発生する。 In the electric penetration according to the present application, the inorganic insulating cable is hermetically sealed using a joint for piping. Since a tool for tightening the joint body 5m and the nut 5w only needs to secure a space for insertion and fastening between the pipe joints, a large number of pipe joints 5 can be attached to the end plates (3a, 3b). . On the other hand, since it is necessary to ensure a welding work space when welding the engaging part of the inorganic insulated cable 1b and the end plates (3a, 3b) all around, the pipe joint 5 that can be attached to the end plates The number is limited. In addition, when the inorganic insulated cable 1b is directly welded to the end plates (3a, 3b), the thickness of the protective tube and the end plate of the inorganic insulated cable are greatly different, so that a large difference occurs in the amount of heat input to both at the time of welding. As a result, a hole is opened in the protective tube, and a poor penetration occurs in the end plate.
電気ペネトレーションの構成材料を金属材料と無機絶縁材のみで構成し、高温環境下や高圧環境下でも気密性および電気絶縁性を維持可能とした。電気ペネトレーションの胴体2の内部の無機絶縁ケーブルには屈曲部1xを設けることで、胴体2との熱膨張差を吸収可能になる。内部空間に窒素ガスを封入し、圧力計による監視により各溶接部と無機絶縁ケーブル1と配管用継手5の接続部の健全性を確認する。コネクタ6の配置をずらすことで干渉を防ぎ、無機絶縁ケーブルの収納芯数が増加する。端板3と無機絶縁ケーブル1の接続方法に配管用継手5を用いることで、収納芯数を増加させ、溶接不良を防止する。 The electric penetration is made up of only metal materials and inorganic insulating materials, allowing airtightness and electrical insulation to be maintained even in high-temperature and high-pressure environments. By providing the bent portion 1x in the inorganic insulating cable inside the body 2 of the electric penetration, it becomes possible to absorb the thermal expansion difference from the body 2. Nitrogen gas is sealed in the internal space, and the soundness of each weld, the connection between the inorganic insulating cable 1 and the pipe joint 5 is confirmed by monitoring with a pressure gauge. By shifting the arrangement of the connector 6, interference is prevented and the number of inorganic insulation cable storage cores is increased. By using the joint 5 for piping for the connection method of the end plate 3 and the inorganic insulated cable 1, the number of storage cores is increased and welding failure is prevented.
以上のようにこの発明によれば、原子炉格納容器の貫通部に設置する電気ペネトレーションに溶接と配管用継手と無機絶縁ケーブルを用いた。金属材および無機絶縁材のみを用いたことで、原子力発電所の過酷事故環境下においても、電気ペネトレーションの気密性維持と電気絶縁機能維持が可能になる。 As described above, according to the present invention, welding, a joint for piping, and an inorganic insulating cable are used for the electric penetration installed in the penetration portion of the reactor containment vessel. By using only the metal material and the inorganic insulating material, it is possible to maintain the air tightness of the electrical penetration and the electrical insulation function even in a severe accident environment of a nuclear power plant.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1 無機絶縁ケーブル、1x 屈曲部、2 胴体、3 端板、3x 雌平行ネジ、4 リング、5 配管用継手、5m 継手ボディ、5x フロントフェルール、5y バックフェルール、5z メタルパッキング、5w ナット、6 コネクタ、8a 窒素供給配管、8b 圧力計、10 電気ペネトレーション、11 原子炉格納容器、11a 貫通穴、11b スリーブ、12 蒸気発生器、13 加圧器、14 原子炉容器、15 一次冷却材ポンプ、20a〜20b 計測器、100 原子炉 1 Insulated cable, 1x bent part, 2 fuselage, 3 end plate, 3x female parallel screw, 4 ring, 5 pipe joint, 5m joint body, 5x front ferrule, 5y back ferrule, 5z metal packing, 5w nut, 6 connector , 8a Nitrogen supply pipe, 8b Pressure gauge, 10 Electric penetration, 11 Reactor containment vessel, 11a Through hole, 11b Sleeve, 12 Steam generator, 13 Pressurizer, 14 Reactor vessel, 15 Primary coolant pump, 20a-20b Measuring instrument, 100 nuclear reactor
Claims (4)
前記金属製スリーブよりも小径で、前記金属製リングに気密溶接される中空状の金属製胴体と、
第1雌ネジが形成されていて前記金属製胴体の片側に気密溶接されている金属製の第1端板と、
前記第1雌ネジに第1メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第1ナットと係合する金属製の第1継手ボディと、
第2雌ネジが形成されていて前記金属製胴体の別側に気密溶接されている金属製の第2端板と、
前記第2雌ネジに第2メタルパッキングと伴に締結されていて、金属製の第2ナットと係合する金属製の第2継手ボディと、
前記第1継手ボディと前記第2継手ボディとを貫通する無機絶縁ケーブルと、を備え、
前記無機絶縁ケーブルは、前記第1ナットを使って前記第1端板にかしめ止めされ、しかも、前記第2ナットを使って前記第2端板にかしめ止めされている電気ペネトレーション。 A metal ring hermetically welded to the metal sleeve;
A hollow metal body that is smaller in diameter than the metal sleeve and is hermetically welded to the metal ring;
A first metal end plate having a first female screw formed and hermetically welded to one side of the metal body;
A metal first joint body that is fastened to the first female screw with a first metal packing and engages with a metal first nut;
A second metal end plate formed with a second female screw and hermetically welded to the other side of the metal body;
A metal second joint body that is fastened to the second female screw together with a second metal packing and engages with a metal second nut;
An inorganic insulated cable penetrating the first joint body and the second joint body,
The electrical insulation wherein the inorganic insulated cable is caulked to the first end plate using the first nut and is caulked to the second end plate using the second nut.
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