特許 7395757 タービン設備およびタービン設備の検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-01

(45)【発行日】2023-12-11

(54)【発明の名称】タービン設備およびタービン設備の検査方法

(51)【国際特許分類】

   G21D 5/06 20060101AFI20231204BHJP

   G21F 1/04 20060101ALI20231204BHJP

   G21F 3/00 20060101ALI20231204BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20231204BHJP

【ＦＩ】

G21D5/06

G21F1/04

G21F3/00

F01D25/00 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022543935

(86)(22)【出願日】2021-08-16

(86)【国際出願番号】 JP2021029878

(87)【国際公開番号】W WO2022039122

(87)【国際公開日】2022-02-24

【審査請求日】2023-01-24

(31)【優先権主張番号】P 2020137437

(32)【優先日】2020-08-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】久保 直紀

(72)【発明者】

【氏名】根本 裕二

(72)【発明者】

【氏名】池田 晴彦

(72)【発明者】

【氏名】清水 雄亮

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－２１４７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１５５５９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－１６２３７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｄ ５／０６

Ｇ２１Ｆ １／０４

Ｇ２１Ｆ ３／００

Ｇ２１Ｃ １３／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｄ ９／００

Ｆ０１Ｋ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

沸騰水型原子炉のタービン設備であって、
タービンと、
前記タービンを覆う複数の遮へい体と、を備え、
複数の前記遮へい体は、各々が他の前記遮へい体に対して積層構造を有しており、
前記遮へい体の前記タービンの半径方向の厚さは、基礎部分の厚さが前記タービンの上部を覆うアーチ部分に比べて厚い
ことを特徴とするタービン設備。

【請求項2】

請求項１に記載のタービン設備において、
前記遮へい体は、前記タービンのケーシングを覆うコンクリート遮へい体である
ことを特徴とするタービン設備。

【請求項3】

請求項１に記載のタービン設備において、
前記遮へい体は、横ずれ防止用キー構造を有している
ことを特徴とするタービン設備。

【請求項4】

請求項１に記載のタービン設備において、
前記遮へい体は、横ずれ防止用ボルト止め穴を有している
ことを特徴とするタービン設備。

【請求項5】

請求項１に記載のタービン設備において、
前記遮へい体は、前記タービンの軸方向において前記タービンを複数のコンクリート遮へい体で覆うものであり、
前記複数のコンクリート遮へい体の各々に、放射線漏れ防止キー構造が設けられている
ことを特徴とするタービン設備。

【請求項6】

タービンと、前記タービンを覆う複数の遮へい体と、を備えた沸騰水型原子炉のタービン設備の検査方法であって、
複数の前記遮へい体として、各々が他の前記遮へい体に対して積層構造を有しているものを用いて、
前記タービン設備の検査時に、点検対象の前記タービンの前記遮へい体を、点検対象ではない前記タービンの前記遮へい体の上に積層させる
ことを特徴とするタービン設備の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、沸騰水型原子力発電所（以下、ＢＷＲ：Ｂｏｉｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ）とする）で使用されるタービン設備およびタービン設備の検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

中央遮へい板、及び中側遮へい板のみを分解、再組立し、外側遮へい板は据付状態のままとし、分解、再組立を廃止して定期点検期間を短縮することを目的として、特許文献１には、低圧遮へい板に於いて、中側遮へい板と外側遮へい板との接手構造を変更し、分解を中央遮へい板、中側遮へい板の順序にするとともに、外側遮へい板は据付けた状態のままとする、ことが記載されている。

【0003】

特許文献２には、一対の分割ケーシング結合の作業性および信頼性を向上させることを目的として、分割ケーシングに貫通孔が穿設され、かつこの貫通孔の分割ケーシング接合面側に、貫通孔より大径の座ぐり部を形成し、さらに、貫通孔に挿通する両締めボルトに、貫通孔より大径で座ぐり部より小径の膨出部を設け、かつ両締めボルトの一端にこのボルトとほぼ同一強度を有するナットを固定可能とするものであり、両締めボルトの膨出部を分割ケーシングの一方の座ぐり部に係止し、この分割ケーシングの一方の外側から両締めボルトの一端にナットを螺合し、このボルトに回転不可能に固定した後、この両締めゲルトの他端側を分割ケーシングの他方の貫通孔に挿通し、この分割ケーシングの他方の外側からナットと異なるナットを螺合する、ことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０１－２１６００３号公報

【文献】特開昭５９－２０３８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

沸騰水型原子力発電所（ＢＷＲ）では、原子炉で加熱した一次系の蒸気で直接タービンを回転駆動させることで発電機を駆動し、発電を行う。

【0006】

このような構造のため、周辺機器や建屋の外部への直接線の影響を低減させるために、タービン設備は遮へい機能を有する必要がある。タービン設備の遮へい機能は、タービン自体の鋼製ケーシングに十分な板厚を持たせる構造のほか、タービン周囲にコンクリート製の遮へい体を設置する構造が実用化されており、例えば特許文献１，２に記載の技術がある。

【0007】

原子力発電所におけるタービン設備は、高圧の蒸気を受けて高速回転することで発電機を駆動していることから、タービン設備が所定の性能を維持するために、原子力発電所の定期検査時にタービンのコンクリート遮へい体を開放し、回転翼や回転子等の点検、補修を行う必要がある。

【0008】

この際、タービン周囲のコンクリート製の遮へい体をタービン周辺に仮置くスペースが建屋内に必要になる。しかし、この仮置きのためにスペースを設けると、仮置きという一時的な用途のスペースの分だけタービン建屋を広く建設する必要があり、建設に要する時間や費用が多くなっている、との課題があった。

【0009】

本発明は、従来に比べて建屋を小型化することが可能なタービン設備およびタービン設備の検査方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、沸騰水型原子炉のタービン設備であって、タービンと、前記タービンを覆う複数の遮へい体と、を備え、複数の前記遮へい体は、各々が他の前記遮へい体に対して積層構造を有していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、従来に比べて建屋を小型化することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】参考例のタービン設備の概要を示す図である。

【図2】参考例のタービン設備の点検前の概要を示す図である。

【図3】参考例のタービン設備の点検時の概要を示す図である。

【図4】本発明のタービン設備の概要を示す図である。

【図5】本発明のタービン設備の点検前の概要を示す図である。

【図6】本発明のタービン設備の点検時の概要を示す図である。

【図7】本発明のタービン設備のうち、コンクリート遮へい体の概要を示す図である。

【図8】本発明のタービン設備のうち、コンクリート遮へい体の詳細を示す図である。

【図9】本発明のタービン設備のコンクリート遮へい体を積層させた状態を示す図である。

【図10】本発明のタービン設備のうち、コンクリート遮へい体の他の形態の概要を示す図である。

【図11】本発明のタービン設備のうち、コンクリート遮へい体の詳細を示す図である。

【図12】本発明のタービン設備のコンクリート遮へい体を積層させた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明のタービン設備およびタービン設備の検査方法の実施例について図１乃至図１２を用いて説明する。

【0014】

最初に、ＢＷＲにおけるタービン設備の参考例と本発明との概要の違いについて図１乃至図６を用いて説明する。図１は参考例のタービン設備の概要を示す図、図２は参考例のタービン設備の点検前の概要を示す図、図３は参考例のタービン設備の点検時の概要を示す図である。図４は本発明のタービン設備の概要を示す図、図５は本発明のタービン設備の点検前の概要を示す図、図６は本発明のタービン設備の点検時の概要を示す図である。

【0015】

なお、本発明のタービン設備は、新設のＢＷＲやＡＢＷＲ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ：改良型沸騰水型軽水炉）、ＢＷＲの派生形の型の炉に好適に適用される。

【0016】

図１や図２に示すような一般的なＢＷＲでのタービン設備１１０では、そのフロア１２２に、蒸気の流入する上流側から、高圧タービン４０、複数（図１では３つ）の低圧タービン３０、発電機５０の順に、並べられている。

【0017】

これら高圧タービン４０、低圧タービン３０、発電機５０の定期点検の際には、図１や図３に示すように、仮置きスペース３のうち、ロータ載置スペース３２にロータを、ダイヤフラム載置スペース３４にダイヤフラムを、上ケーシング載置スペース３５に上ケーシングを、下ケーシング載置スペース３６に下ケーシングを、コンクリート遮へい体載置スペース３７にコンクリート遮へい体１１１等を載置する。

【0018】

なお、図１では低圧タービン３０の場合について記載している。また、図１と図２、図３とではコンクリート遮へい体載置スペース３７の位置が異なる場合を示している。

【0019】

このような一般的なＢＷＲでのタービン設備１１０では、放射線の遮へい構造体として、高圧タービン４０、低圧タービン３０のケーシング自体に遮へい性能を持たせる、あるいは高圧タービン４０、低圧タービン３０の周囲をコンクリート遮へい体で囲むなどの構造が用いられている。

【0020】

図４および図５に示す本発明の沸騰水型原子炉のタービン設備１００では、そのフロア２２に、蒸気の流入する上流側から、高圧タービン４０、複数（図１では３つ）の低圧タービン３０、発電機５０の順に並べられている点は同じである。また、低圧タービン３０は、フロア２２上でコンクリート遮へい体１Ａに覆われている。

【0021】

本発明のタービン設備１００では、低圧タービン３０については、放射線の遮へい機能を有する低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ａが遮へい体として用いられている。このコンクリート遮へい体１Ａは、低圧タービン３０の軸方向において低圧タービン３０を複数枚で覆う構造となっている。

【0022】

更に、本実施例のタービン設備１００におけるコンクリート遮へい体１Ａは、各々が他のコンクリート遮へい体１Ａに対して積層構造を有している。

【0023】

原子力発電所の運転期間中、コンクリート遮へい体１Ａは所定の低圧タービン３０上に設置された状態となる。これに対し、原子力発電所の定期検査時（例えば北米では約１８カ月に一度）、複数台ある低圧タービン３０は順次分解・点検されるが、その際、分解・点検のためにコンクリート遮へい体１Ａを一時撤去する必要がある。

【0024】

そこで、対象の低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ａについては、仮置きスペース４ではなく、図６に示すように、分解・点検対象ではない他の点検していない部分の低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ａの上に積層する。対象の低圧タービン３０の点検完了後は、コンクリート遮へい体１Ａは元の低圧タービン３０上に戻される。

【0025】

この作業を点検の際に順次実行することで、コンクリート遮へい体載置スペース３７を不要とし、タービン建屋のレイダウンスペースを削減することが可能となる。すなわち、本実施例のタービン設備１００では、定期点検の際に仮置きスペース４に載置すべき部品群は、対象となる低圧タービン３０のロータ、上ケーシング、下ケーシング、およびダイヤフラムが主なものとなる。

【0026】

次に、コンクリート遮へい体１Ａの構造の詳細について図７乃至図９を用いて説明する。図７は本発明のタービン設備のうち、遮へい構造体の概要を示す図、図８は、積層構造を有するコンクリート遮へい体の詳細を示す図、図９は、積層させた状態を示す図である。

【0027】

図７に示すように、コンクリート遮へい体１Ａは、低圧タービン３０の軸方向において低圧タービン３０をケーシングの上から複数で覆う構造となっているが、各々のコンクリート遮へい体１Ａのうち、隣り合うコンクリート遮へい体１Ａとの接触部分には、図７および図８に示すように放射線漏れ対策としてキー構造１０が設けられている。このキー構造１０は、放射性物質の漏れを防ぐものではなく、略直線状の軌跡を描く放射線の漏れを防ぐものであるため、低圧タービン３０の径方向に重複する部分が存在する構造であればよい。

【0028】

また、図８に示すように、コンクリート遮へい体１Ａの各々は、その低圧タービン３０の半径方向の厚さのうち、基礎部分７Ａの厚さが低圧タービン３０の上部を覆うアーチ部分６に比べて厚い構造となっている。

【0029】

更に、コンクリート遮へい体１Ａの基礎部分７Ａの上部側にキー構造凸部８Ａが、基礎部分７Ｂの下部側にキー構造凹部８Ｂが設けられており、定期点検中等の積層時に地震などの外部事象が発生した際の横ズレを防止する構造となっている。この横ズレ防止用のキー構造凸部８Ａ，キー構造凹部８Ｂは、コンクリート遮へい体１Ａを取り付ける際の位置合わせなどにも利用可能である。

【0030】

このようなコンクリート遮へい体１Ａを積層させると、図９に示すように、点検対象の低圧タービン３０から取り外されたコンクリート遮へい体１Ａを、点検対象ではない低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ａの上に積層させる。この際、点検対象ではない低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ａの基礎部分７Ａのキー構造凸部８Ａに、取り外された低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ａのキー構造凹部８Ｂがはまるように積層させる。

【0031】

なお、高圧タービン４０は、タービン設備１００中に一つしかなく、積層先は特に存在しない。また、その構造的に積層させることが困難であるため、積層構造を無理に採用する必要はない。

【0032】

次に、コンクリート遮へい体の形態のバリエーションについて図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０はタービン設備のうち、コンクリート遮へい体の他の形態の概要を示す図、図１１は、積層構造を有するコンクリート遮へい体の詳細を示す図、図１２は、積層させた状態を示す図である。

【0033】

図１０に示すコンクリート遮へい体１Ｂは、図７等に示したコンクリート遮へい体１Ａと同様に、放射線の遮へい機能を有しており、低圧タービン３０の軸方向において低圧タービン３０を複数枚で覆うものである。また、放射線漏れ対策としてキー構造１０が設けられている。

【0034】

図１０および図１１に示すコンクリート遮へい体１Ｂは、コンクリート遮へい体１Ａのキー構造凸部８Ａ，キー構造凹部８Ｂの代わりに、基礎部分７Ｂにボルト穴９Ａを有している。

【0035】

このボルト穴９Ａは、図１２に示すように、点検対象の低圧タービン３０から取り外されたコンクリート遮へい体１Ｂを、点検対象ではない低圧タービン３０のコンクリート遮へい体１Ｂの上に積層させた際に、ボルト９Ｂにより積層されたコンクリート遮へい体１Ｂが横ズレすることを抑制するために設けられている。

【0036】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0037】

上述した本実施例のタービン設備１００は、沸騰水型原子炉用であり、低圧タービン３０と、低圧タービン３０を覆う複数のコンクリート遮へい体と、を備え、複数のコンクリート遮へい体は、各々が他のコンクリート遮へい体に対して積層構造を有している。好適には、コンクリート遮へい体は、低圧タービン３０のケーシングを覆うコンクリート遮へい体１Ａ，１Ｂである。

【0038】

これによって、従来の遮へい体を用いた際の仮置きスペース３と比較してコンクリート遮へい体載置スペース３７を削減することができるため、仮置きスペース４に必要なスペースを小さくすることができる。そのため、タービン設備１００を収納する建屋のレイダウン平面積が小さくなり、従来の建屋に比べて建屋自体の建築面積を減らすことができる。したがって、原子力発電所の建設コストの低減に寄与することができる、との効果が得られる。

【0039】

また、遮へい体は、キー構造凸部８Ａ，キー構造凹部８Ｂを有していること、あるいはコンクリート遮へい体は、ボルト穴９Ａを有していることにより、積層時に地震が発生した場合などにコンクリート遮へい体がずれ落ちるなどの不測の事態が発生することを抑制することができる。

【0040】

更に、遮へい体は、低圧タービン３０の軸方向において低圧タービン３０を複数のコンクリート遮へい体１Ａ，１Ｂで覆うものであり、コンクリート遮へい体１Ａ，１Ｂの各々に、キー構造１０が設けられていることで、コンクリート遮へい体１Ａ，１Ｂ以外の放射線漏れ対策が不要となり、タービン設備１００の構造をより簡略化することができる。

【0041】

また、遮へい体の低圧タービン３０の半径方向の厚さは、基礎部分７Ａ，７Ｂの厚さが低圧タービン３０の上部を覆うアーチ部分６に比べて厚いことにより、積層時にコンクリート遮へい体を安定させることができる。

【0042】

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

【符号の説明】

【0043】

１Ａ，１Ｂ…遮へい性能を有するコンクリート遮へい体
３…仮置きスペース
４…仮置きスペース
６…アーチ部分
７Ａ，７Ｂ…基礎部分
８Ａ…キー構造凸部（横ずれ防止用キー構造）
８Ｂ…キー構造凹部（横ずれ防止用キー構造）
９Ａ…ボルト穴（横ずれ防止用ボルト止め穴）
９Ｂ…ボルト
１０…キー構造（放射線漏れ防止キー構造）
２２…フロア
３０…低圧タービン
３２…ロータ載置スペース
３４…ダイヤフラム載置スペース
３５…上ケーシング載置スペース
３６…下ケーシング載置スペース
３７…コンクリート遮へい体載置スペース
４０…高圧タービン
５０…発電機
１００…タービン設備
１１０…タービン設備
１１１…コンクリート遮へい体
１２２…フロア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】