JP6462223B2 - 配管防護装置および原子力設備 - Google Patents

Description

本発明は、例えば高温・高圧の流体を通過させる配管に破断が生じた場合に、配管の周りへの流体の噴出および配管の破断の進行を抑制する配管防護装置、および当該配管防護装置が適用される原子力設備に関する。

従来、例えば、特許文献１に記載の配管防護装置（配管ホイップおよびジェット力防止装置）は、配管の外側に適合し得る形状を持つ複数のクランプ配管部材を有し、複数のクランプ配管部材を配管の外側に接触した状態で配設し、かつ複数のクランプ配管部材がクランプ配管を構成し配管を密接して抱え挟むように締め付けるようにしている。また、特許文献１に記載の配管防護装置は、配管の外側に係止部材が固着突出されており、かつ少なくとも１つのクランプ配管部材に、肉厚方向に貫通する貫通孔が形成され、貫通孔に係止部材を嵌入することによって、クランプ配管から配管が抜け出るのを防止するように構成されている。

また、特許文献２には、流体が流通される配管の所定部位の外周を覆う外筒と、配管に固定された突起部と、外筒に設けられて突起部を挿通する貫通孔と、貫通孔を塞ぐ蓋部材と、を備える配管防護装置が記載されている。

特開昭５５−９７５９４号公報 発明協会公開技報公技番号２０１３−５０２６３６号

上述した特許文献１に記載の配管防護装置は、配管の係止部材に、クランプ配管をなすクランプ配管部材の貫通孔を嵌入しているだけであり、配管が破断した場合、貫通孔からクランプ配管の外部に高温・高圧の流体が噴出することになる。このように、特許文献１に記載の配管防護装置は、流体の噴出を抑制することが困難であり、この結果、噴出した流体が配管周囲の構造物を破損させる影響や、流体の蒸気により配管周囲の機器類（電気機器など）に故障を生じさせる影響を与えるため、当該構造物や機器類を保護することが困難となる。

また、配管を定着部に対して支持する係止部材の周囲に特許文献２に記載の配管防護装置を設けることで、配管の周りへの流体の噴出および配管の破断の進行を抑制できる。しかしながら、配置の制約、例えば、配管の係止部材の近傍にバルブ等の部材が設置されている場合や空間に余裕がない場合、特許文献２に記載の配管防護装置を設けることができない。

本発明は上述した課題を解決するものであり、配管の周りへの流体の噴出および配管の破断の進行を抑制することのできる配管防護装置および原子力設備を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、定着部に固定された固定部に連結された配管を防護する配管防護装置であって、前記配管の前記固定部に固定された位置から直管で延在している部分に固定された支持部と、一方が前記支持部に支持され、他方が前記定着部に対して支持され、前記配管の延在方向に伸縮可能な向きで配置された緩衝器と、を有し、前記緩衝器は、前記配管の延在方向の振動を減衰させ、前記支持部側の端部が、前記配管が前記固定部から離れる方向へ移動可能な距離が閾値距離となることを特徴とする。

この配管防護装置によれば、配管の固定部に固定されている部分の近傍、つまり配管の固定部と支持部との間の部分が破断した場合、緩衝器により、破断した配管の固定部に固定されていない側の部分が、固定部に固定されている側から離れる距離を閾値距離以下とすることができる。これにより、配管の破断した部分が広がることを抑制でき、配管を流れる流体が配管の外部に噴出する量の増加を抑制することができる。また、配管防護装置は、固定部の周辺に設置していなくても、噴出する量の増加を抑制することができる。また、緩衝器で振動を抑制することで、破断発生時の衝撃的な荷重により生じる振動を抑制することができ、破断の進行を抑制することができる。さらに、配管の周りへの流体の噴出を抑制することで、配管と安全上重要な設備とを物理的に分離するための区画化の必要がなく、設備の建屋形状に影響を及ぼす事態を防ぐことができる。

ここで、前記緩衝器は、スナバであることが好ましい。この配管防護装置によれば、緩衝器をスナバとすることで、熱膨張する配管に対しても設置が可能であり、破断発生時の衝撃的な荷重により生じる振動を抑制することができ、その後の配管の移動量を的確に閾値距離とすることができる。

また、前記緩衝器と前記定着部との間に設置され、前記緩衝器を前記定着部に対して固定する架構構造を有することが好ましい。この配管防護装置によれば、配管の固定部に固定されている部分から直管上に伸びている任意の位置に設置することができる。

また、前記緩衝器は、前記配管の周囲に複数配置されていることが好ましい。この配管防護装置によれば、破断発生時の衝撃的な荷重により生じるモーメントを抑制することができ、その後の配管の移動量を的確に閾値距離とすることができる。

また、前記緩衝器は、前記配管の直径を２ｒとし、前記配管に流体が流れている状態において、前記配管が前記固定部から離れる方向への前記支持部側の端部の移動可能距離をｄ_１とした場合、ｄ_１≦（ｒ／２０）となることが好ましい。この配管防護装置によれば、配管から噴出する流体の量を低減することができる。

また、前記緩衝器は、前記配管に流体が流れている状態において、前記配管が前記固定部から離れる方向への前記支持部側の端部の移動可能距離が１０ｍｍ以下であることが好ましい。この配管防護装置によれば、配管から噴出する流体の量を低減することができる。

上述の目的を達成するために、本発明は、原子炉で生成された熱により高温・高圧の流体を発生させて配管で送り、当該流体を利用する原子力設備であって、前記配管に配置された上記のいずれかに記載の配管防護装置を有することを特徴とする。

この原子力設備によれば、配管防護装置により、配管から噴出した流体が配管の周りの設備内構造物や機器類に影響を与える事態を防ぎ、当該構造物や機器類を保護することができる。このため、設備内構造物には、配管ホイップに耐える構造や、配管から噴出した流体を遮るジェットバリアを設置する必要がなく、構造物側に大きな荷重の作用をなくすことができる。さらに、配管の周りへの流体の噴出を抑制することで、配管と安全上重要な設備とを物理的に分離するための区画化の必要がなく、設備の建屋形状に影響を及ぼす事態を防ぐことができる。

本発明によれば、係止部材の周囲に配管を保護する構造が設置できない場合でも、配管の周りへの流体の噴出および配管の破断の進行を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る原子力設備の一例を示す概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る配管防護装置の部分断面側面図である。 図３は、本実施形態に係る配管防護装置の上面図である。 図４は、本実施形態に係る配管防護装置の機能を説明するための説明図である。 図５は、本実施形態に係る配管防護装置の機能を説明するための説明図である。 図６は、他の実施形態に係る配管防護装置の部分断面側面図である。 図７は、他の実施形態に係る配管防護装置の上面図である。 図８は、他の実施形態に係る配管防護装置の部分断面側面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る原子力設備の一例を示す概略構成図である。図１に示す原子力設備は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。この原子力設備は、原子炉格納容器１００内において、原子炉圧力容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次接続されて、流体である一次冷却水の循環経路が構成されている。

原子炉圧力容器１０１は、内部に炉心である複数の燃料集合体１０１ａを密閉状態で格納するもので、燃料集合体１０１ａが挿抜できるように、容器本体１０１ｂとその上部に装着される容器蓋１０１ｃとにより構成されている。容器蓋１０１ｃは、容器本体１０１ｂに対して開閉可能に設けられている。容器本体１０１ｂは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなし、上部に、一次冷却水としての軽水を給排する入口側管台１０１ｄおよび出口側管台１０１ｅが設けられている。出口側管台１０１ｅは、蒸気発生器１０３の入口側水室１０３ａに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口側管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の出口側水室１０３ｂに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。

蒸気発生器１０３は、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように各端部が管板１０３ｄに支持されている。そして、入口側水室１０３ａは、入口側の一次冷却水管１０５が接続され、出口側水室１０３ｂは、出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。また、蒸気発生器１０３は、管板１０３ｄによって区画された上部側の上端に、出口側の二次冷却水管１０６ａが接続され、上部側の側部に、入口側の二次冷却水管１０６ｂが接続されている。

また、原子力設備は、蒸気発生器１０３が、原子炉格納容器１００外で二次冷却水管１０６ａ，１０６ｂを介して蒸気タービン１０７に接続されて、流体である二次冷却水の循環経路が構成されている。

蒸気タービン１０７は、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９を有すると共に、発電機１１０が接続されている。また、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９は、湿分分離加熱器１１１が、二次冷却水管１０６ａから分岐して接続されている。二次冷却水管１０６ａは、蒸気発生器１０３から高圧タービン１０８および低圧タービン１０９に至る途中に蒸気隔離弁（開閉弁）１１９が設けられている。蒸気隔離弁１１９は、非常時などに閉塞されて蒸気発生器１０３から高圧タービン１０８および低圧タービン１０９に至る蒸気が隔離される。また、低圧タービン１０９は、復水器１１２に接続されている。この復水器１１２は、二次冷却水管１０６ｂに接続されている。二次冷却水管１０６ｂは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、復水器１１２から蒸気発生器１０３に至り、復水ポンプ１１３、低圧給水加熱器１１４、脱気器１１５、主給水ポンプ１１６、高圧給水加熱器１１７および主給水弁（開閉弁）１１８が設けられている。

従って、原子力設備では、一次冷却水が原子炉圧力容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換後の冷却した一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介して一次冷却水ポンプ１０４側に回収され、原子炉圧力容器１０１に戻される。一方、熱交換により蒸気となった二次冷却水は、蒸気タービン１０７に供給される。蒸気タービン１０７に係り、湿分分離加熱器１１１は、高圧タービン１０８からの排気から湿分を除去し、さらに加熱して過熱状態とした後に低圧タービン１０９に送る。蒸気タービン１０７は、二次冷却水の蒸気により駆動され、その動力が発電機１１０に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、復水器１１２に排出される。復水器１１２は、取水管１１２ａを介してポンプ１１２ｂにより取水した冷却水（例えば、海水）と、低圧タービン１０９から排出された蒸気とを熱交換し、当該蒸気を凝縮させて低圧の飽和液に戻す。熱交換に用いられた冷却水は、排水管１１２ｃから排出される。また、凝縮された飽和液は、二次冷却水となり、復水ポンプ１１３によって二次冷却水管１０６ｂを介して復水器１１２の外部に送り出される。さらに、二次冷却水管１０６ｂを経る二次冷却水は、低圧給水加熱器１１４で、例えば、低圧タービン１０９から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器１１５で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、主給水ポンプ１１６により送水され、高圧給水加熱器１１７で、例えば、高圧タービン１０８から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１０３に戻される。ここで、二次冷却水を蒸気発生器１０３に給水する系統を主給水系という。主給水系は、蒸気発生器１０３の二次冷却水の水位を維持するため、主給水ポンプ１１６や主給水弁１１８などが制御される。

次に、図２から図５を用いて、原子力設備の配管に設置する配管防護装置について説明する。図２は、本実施形態に係る配管防護装置の部分断面側面図である。図３は、本実施形態に係る配管防護装置の上面図である。図４は、本実施形態に係る配管防護装置の機能を説明するための説明図である。図５は、本実施形態に係る配管防護装置の機能を説明するための説明図である。

本実施形態の配管防護装置１４は、上述したような原子力設備に適用される。例えば、配管防護装置１４は、原子力設備において、流体である二次冷却水が流通される配管としての二次冷却水管１０６ａ，１０６ｂに配置される。具体的に、二次冷却水管１０６ａにおいて、配管防護装置１４は、原子炉格納容器１００の隔壁１００ａの外側に引き出された直後の部分、または機器（蒸気発生器１０３，高圧タービン１０８，低圧タービン１０９，湿分分離加熱器１１１，蒸気隔離弁１１９）との溶接接続部分に配置される。また、二次冷却水管１０６ｂにおいて、配管防護装置１４は、原子炉格納容器１００の隔壁１００ａの外側に引き出された直後の部分、または機器（蒸気発生器１０３，復水器１１２，復水ポンプ１１３，低圧給水加熱器１１４，脱気器１１５，主給水ポンプ１１６，高圧給水加熱器１１７，主給水弁１１８）との溶接接続部分に配置される。なお、配管防護装置１４は、原子力設備において、流体である一次冷却水が流通される配管としての一次冷却水管１０５における各溶接接続部分に配置されてもよい。また、本実施形態に係る配管防護装置１４は、原子力設備に限らず、高温・高圧の流体が流通される配管に適用されるものである。また、流体とは、高温水などの液体や、蒸気などの気体を含む。

図２及び図３に示すように、配管１０は、流通流体Ｒが所定の方向、本実施形態では、図２の矢印で示す方向に流れる管路である。配管１０は、内周面の直径が２ｒ、つまり半径がｒとなる断面円形の管路である。なお、配管１０の断面形状は円に限定されない。アンカ１２は、配管１０を定着部に対して固定する機構（固定部）である。定着部は、地面、土台、筐体等、配管１０を含む施設を支持する部分であり、実質的に固定され、動かない部分である。

配管防護装置１４は、配管１０のアンカ１２が固定されている部分と、直管でつながっている部分に設けられている。つまり、配管１０は、直管となる部分、配管１０の中心線が直線となる部分に、アンカ１２と配管防護装置１４とが設置されている。配管１０は、アンカ１２に連結されて固定され、配管防護装置１４に支持されている。また、配管防護装置１４は、配管１０の流通流体Ｒの流れ方向において、アンカ１２よりも下流側に設置されている。配管防護装置１４は、図２及び図３に示すように、架構２０と、クランプ部２２と、ラグ部２４と、スナバ２８と、を有する。

架構２０は、配管１０の横、つまり、配管１０の延在方向に直交し、かつ水平方向に平行な方向の配管に隣接する位置の、２か所に設置されている。架構２０は、梁３０と梁３２とを有する。梁３０は、定着部に対して直交する方向が延在方向（長手方向）となる向きで設置されており、一方の端部が定着部に固定されている。梁３２は、定着部に対して直交する方向に対して鋭角に傾斜した方向が延在方向（長手方向）となる向きで設置されており、一方の端部（鉛直方向下側の端部）が定着部に固定され、他方の端部（鉛直方向上側の端部）が梁３０に固定されている。また、梁３２は、梁３０のアンカ１２側に配置されている。このように、架構２０は、梁３０と梁３２でトラス構造を形成している。

クランプ部２２は、配管１０の所定位置を挟持し、配管１０の所定位置に固定されている。クランプ部２２は、架構２０よりもアンカ１２から遠い位置の部分の配管１０に固定されている。つまり、クランプ部２２は、架構２０のアンカ１２側とは反対側に配置されている。クランプ部２２は、ライザークランプであり、水平方向の端部に、配管１０から離れる方向に突出した突起（フランジ）が形成されている。

ラグ部２４は、クランプ部２２の架構２０側に配置され、溶接等により配管１０に固定されている。ラグ部２４は、クランプ部２２と連結されている。ラグ部２４は、配管１０に固定されているクランプ部２２が配管１０に沿って配管１０の延在方向に移動した場合、クランプ部２２の移動を規制する。つまり、ラグ部２４は、配管１０に対してクランプ部２２がずれないようにクランプ部２２を支持している。

スナバ２８は、配管１０の横、つまり、配管１０の延在方向に直交し、かつ水平方向に平行な方向の配管に隣接する位置の、２か所に設置されている。スナバ２８は、架構２０と、クランプ部２２との間に配置され、架構２０とクランプ部２２とに連結されている。

スナバ２８は、周波数が高い振動を減衰し、かつ、周波数の低い、つまりゆっくりした荷重に追従して伸縮する特性を備える緩衝器である。スナバ２８は、シリンダ４０と、ロッド４２と、ピストン４４と、連結部４６と、を有する。シリンダ４０は、内部に作動油が充填された筒である。シリンダ４０は、配管１０の延在方向が筒の延在方向となる向きで配置されている。シリンダ４０は、筒形状の一方の端部が架構２０の梁３０に固定されている。ロッド４２は、シリンダ４０の架構２０に固定されていない側の端面からシリンダ４０に挿入されている。ロッド４２は、棒状の部材であり、配管１０の延在方向が棒の延在方向となる向きで配置されている。ピストン４４は、ロッド４２の一方の端部（シリンダ４０に挿入されている側の端部）に固定されている。ピストン４４は、シリンダ４０の内部にシリンダ４０に対して摺動可能な状態で配置されている。図２では、ピストン４４が、クランプ部２２側に配置されており、ピストン４４の端面と、シリンダ４０のクランプ部２２側の端面との距離がｄ_１となる。連結部４６は、ピストン４４の他方の端部（シリンダ４０に挿入されていない側の端部）とクランプ部２２とを連結する。連結部４６は、軸受等を有し、ピストン４４がクランプ部２２に対して回動可能な状態で、ピストン４４とクランプ部２２とを連結させている。

スナバ２８は、以上のように、シリンダ４０が架構２０に固定され、ロッド４２及びピストン４４が連結部４６、クランプ部２２を介して配管１０に連結されている。また、スナバ２８は、ロッド４２及びピストン４４がシリンダ４０に対して配管１０の延在方向に移動可能な状態で配置されている。また、スナバ２８は、ピストン４４がシリンダ４０に対して移動すると、シリンダ４０に充填されている作動油がピストン４４の一方から他方に向かって移動し、ピストン４４を移動させない方向の力が作用する。つまり、スナバ２８は、ピストン４４とシリンダ４０との間に発生する力、つまり定着部に対して配管１０が移動しようとする力を減衰する。また、スナバ２８は、シリンダ４０に対してピストン４４が移動し、シリンダ４０の筒の延在方向の端面とピストン４４とが接触すると、当該移動している方向において、それ以上ピストン４４が移動できなくなる。つまり、配管１０の延在方向におけるシリンダ４０と連結部４６との距離がそれ以上伸びなく、または縮まなくなる。

配管防護装置１４は、図２に示すように、配管１０と定着部との間を、クランプ部２２及びラグ部２４とスナバ２８と架構２０とで繋いでいる。これにより、定着部に対して配管１０が振動すると、定着部と配管１０とを繋いでいる各部のばね剛性及び減衰、主にスナバ２８のばね剛性及び減衰によって、配管１０の振動を低減することができる。また、配管防護装置１４は、定着部に対して配管１０がゆっくり移動するとスナバ２８のピストン４４とシリンダ４０との相対位置が変化し、配管防護装置１４の架構２０とクランプ部２２との相対位置も追従して変動する。

また、配管防護装置１４は、ピストン４４の端面とシリンダ４０のクランプ部２２側の端面との距離ｄ１が示すように、移動可能距離に制限がある。このため、スナバ２８は、シリンダ４０に対してピストン４４が移動し、シリンダ４０の筒の延在方向の端面とピストン４４とが接触すると、当該移動している方向において、それ以上ピストン４４が移動できなくなる。つまり、配管１０の延在方向におけるシリンダ４０と連結部４６との距離がそれ以上伸びなく、または縮まなくなる。したがって、配管防護装置１４は、シリンダ４０と連結部４６との距離が変化しなくなると、架構２０とクランプ部２２との距離も変化しなくなる。

ここで、配管１０は、高温の流通流体Ｒが流れる。このため、流通流体Ｒが流れない状態から流通流体Ｒが流れる状態に変化すると、つまり配管１０は設置されているシステムが稼働すると、配管１０は、アンカ１２を基点として伸びていく。したがって、配管防護装置１４は、図４に示すように、設置時、流通流体Ｒが流れない状態では、ピストン４４の端面とシリンダ４０のクランプ部２２側の端面との距離をｄ_２とする。ここで、距離ｄ_２は、距離ｄ_１よりも長い距離である。

配管防護装置１４は、図４に示すような位置関係で設置した後、配管１０に高温の流通流体Ｒが流れると、配管１０の伸びに追従して、架構２０に対してクランプ部２２が配管１０の延在方向に移動する。その後、配管１０の温度が定常状態となると、図２に示すように、ピストン４４の端面とシリンダ４０のクランプ部２２側の端面との距離がｄ_１となる。

さらに、配管防護装置１４は、図５に示すように、配管１０がアンカ部１２の近傍、具体的には、アンカ部１２とクランプ部２２との間で破断した場合、作動流体が気化した噴出流体Ｓが破断部分から噴出する。配管防護装置１４は、噴出流体Ｓが配管１０から噴出することで、配管１０の破断部よりも下流側、クランプ部２２側の部分に生じる衝撃的な荷重をスナバ２８で減衰される。これにより、噴出流体Ｓが噴射されることで、配管１０の破断部よりも下流側、クランプ部２２側の部分に生じる力で、配管１０が振動することを抑制でき、配管１０の破断部よりも下流側の部分が、より下流側に移動することを抑制することができる。また、噴出流体Ｓが配管１０から噴出することで、配管１０の破断部よりも上流側、アンカ１２側の部分に生じる衝撃的な荷重は、アンカ１２によって吸収される。

また、配管防護装置１４は、噴出流体Ｓが配管１０から噴出することで、配管１０の破断部よりも下流側、クランプ部２２側の部分に生じる力により、徐々に配管１０の破断部よりも上流側の部分に対して、下流側の部分がより下流側に移動する。ここで、配管防護装置１４は、スナバ２８の下流側に移動できる範囲、つまり移動可能範囲が、距離ｄ_１となる。つまり、配管防護装置１４は、スナバ２８のピストン４４は、下流側に距離ｄ_１移動すると、シリンダ４０の延在方向の端面と接触する。このため、ピストン４４は、シリンダ４０に接触している位置から下流側に移動することができない。ピストン４４が移動できないことで、ロッド４２、クランプ部２２も架構２０に対して、下流側に移動できなくなり、架構２０に対して、配管１０の破断部よりも下流側の部分がより下流側に移動できなくなる。したがって、配管防護装置１４は、配管１０が破断した場合も、配管１０の破断部よりも下流側が下流側に移動する距離を閾値距離、具体的には距離ｄ_１に対応する距離とすることができる。

このように、配管防護装置１４は、配管１０のアンカ１２に固定されている部分の近傍、つまり配管１０のアンカ１２とクランプ部２２との間の部分が破断した場合、スナバ２８により、破断した配管１０のアンカ１２に固定されていない側の部分が、アンカ１２に固定されている側から離れる距離を閾値距離以下とすることができる。これにより、配管１０の破断した部分が広がることを抑制でき、配管１０を流れる流体が配管１０の外部に噴出する量の増加を抑制することができる。また、配管防護装置１４は、アンカ１２の周辺に設置していなくても、噴出する量の増加を抑制することができる。

また、配管防護装置１４は、スナバ２８で振動を抑制することで、破断発生時の衝撃的な荷重により生じる振動を抑制することができ、破断の進行を抑制することができる。さらに、配管１０の周りへの流体の噴出を抑制することで、配管１０と安全上重要な設備とを物理的に分離するための区画化の必要がなく、設備の建屋形状に影響を及ぼす事態を防ぐことができる。

また、本実施形態の原子力設備は、原子炉で生成された熱により高温・高圧の流体を発生させて配管１０（二次冷却水管１０６ａ，１０６ｂや一次冷却水管１０５など）で送り、当該流体を利用する原子力設備であって、配管１０に、上述した配管防護装置１４が適用されることが好ましい。

この原子力設備によれば、配管防護装置１４により、配管１０から噴出した流体が配管１０の周りの設備内構造物や機器類に影響を与える事態を防ぎ、当該構造物や機器類を保護することができる。このため、設備内構造物には、配管ホイップに耐える構造や、配管１０から噴出した流体を遮るジェットバリアを設置する必要がなく、構造物側に大きな荷重の作用をなくすことができる。さらに、配管１０の周りへの流体の噴出を抑制することで、配管１０と安全上重要な設備とを物理的に分離するための区画化の必要がなく、設備の建屋形状に影響を及ぼす事態を防ぐことができる。

スナバ２８は、配管１０の直径を２ｒと、配管１０に流体が流れている状態において、配管１０がアンカ（固定部）１２から離れる方向へのクランプ部（支持部）２２側の端部の移動可能距離、つまり距離ｄ_１との関係が、ｄ_１≦（ｒ／２０）となることが好ましい。これにより、配管１０の破断時に配管１０から漏れる噴出流体Ｓの量を確実に少なくすることができる。

スナバ２８は、配管１０の直径を２ｒと、配管１０に流体が流れている状態において、配管１０がアンカ（固定部）１２から離れる方向へのクランプ部（支持部）２２側の端部の移動可能距離、つまり距離ｄ_１を１０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、配管の破断時に配管１０から漏れる噴出流体Ｓの量を確実に少なくすることができる。

また、本実施形態の配管防護装置１４は、スナバ２８を配管１０の周方向に２つ設けたが、スナバ２８の数は、特に限定されない。配管防護装置１４は、スナバ２８を１つのみ備えてもよいし、３つ以上備えていてもよい。スナバ２８は、配管１０の周方向に均等に、つまり、一定角度毎に配置することが好ましい。

ここで、配管防護装置１４は、緩衝器として油圧スナバ２８を用いたが本発明はこれに限定されない。配管防護装置１４は、緩衝器として、配管の延在方向の振動（高い周波数の振動）を減衰させ、支持部側の端部が、配管１０がアンカ１２から離れる方向へ移動可能な距離が閾値距離となる機能を備えている各種機構を用いることができる。例えば、緩衝器としては、機械式スナバ、油圧式のダンパを用いることができる。

配管防護装置１４の架構２０の構造は、特に限定されず、スナバ２８を支持し、かつ、スナバ２８から付与される荷重に対する耐久性を備えている構造であればよい。例えば、架構２０は、剛性が高く、定着部に対して強固に固定されていれば梁３０のみとしてもよい。

［他の実施形態］
図６は、他の実施形態に係る配管防護装置の部分断面側面図である。図７は、他の実施形態に係る配管防護装置の上面図である。なお、図６及び図７に示す実施形態の配管防護装置１４は、上述した実施形態１の配管防護装置１４に対して配管１０が架構２０を設けずに定着部１２０に固定されている点が異なり、スナバ２８が固定されている構成の他の構成は同様である。従って、以下に説明する図６及び図７の実施形態において、図１から図の実施形態と同等の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

図６及び図７に示す配管防護装置１４は、ロッド４２が挿入されていない側のシリンダ４０の端部が、定着部１２０と対面している。定着部１２０は、ロッド４２が挿入されていない側のシリンダ４０の端面と対面する部分が他の部分に対して隆起した壁となっており、シリンダ４０の端面と対面する壁面が形成されている。固定金具１２１は、定着部１２０の壁面に固定され、ロッド４２が挿入されていない側のシリンダ４０の端部に連結されている。また、定着部１２０は、配管１０が通過する部分に穴１２４が形成されている。配管１０は、定着部１２０の穴１２４に挿入されている。配管防護装置１４は、図６及び図７に示すように、架構２０を設けない構成として、上記と同様の効果を得ることができる。配管防護装置１４は、直接または他の実質的に剛体とみなせる部材を介して、スナバ２８の一方が定着部１２０に対して固定され、他方が配管１０に対して固定されることで、配管１０に対して追従して移動し、かつ、許容範囲以上の移動を規制することができ、上述したように配管１０が破断した場合に噴出流体Ｓが増加することを抑制できる。

図８は、他の実施形態に係る配管防護装置の部分断面側面図である。なお、図８に示す実施形態の配管防護装置２１４は、上述した実施形態１の配管防護装置１４に対して、スナバと架構の位置関係が異なる。従って、以下に説明する図８の実施形態において、図１から図３の実施形態と同等の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

配管防護装置２１４は、図８に示すように、架構２２０と、クランプ部２２２と、ラグ部２２６と、スナバ２２８と、を有する。なお、架構２２０と、クランプ部２２２と、ラグ部２２６と、スナバ２２８とは、配置されている向きが異なるのみで基本的な構造は、架構２０と、クランプ部２２と、ラグ部２４と、スナバ２８と同様である。

架構２２０は、配管１０の横、つまり、配管１０の延在方向に直交し、かつ水平方向に平行な方向の配管に隣接する位置の２か所に設置されている。架構２２０は、梁２３０と梁２３２とを有する。梁２３０、２３２は、設置されている向き以外は梁３０、３２と同様である。梁２３２は、梁２３０のアンカ１２側とは反対側に配置されている。

クランプ部２２２は、架構２２０よりもアンカ１２側の部分の配管１０に固定されている。ラグ部２２６は、クランプ部２２２の架構２２０側とは反対側に配置され、溶接等により配管１０に固定されている。ラグ部２２６は、クランプ部２２と連結されている。ラグ部２２６は、配管１０に対してクランプ部２２２がずれないようにクランプ部２２２を支持している。

スナバ２８は、配管１０の横、つまり、配管１０の延在方向に直交し、かつ水平方向に平行な方向の配管に隣接する位置の２か所に設置されている。スナバ２２８は、架構２２０と、クランプ部２２２との間に配置され、架構２２０とクランプ部２２２とに連結されている。

スナバ２２８は、シリンダ２４０と、ロッド２４２と、ピストン２４４と、連結部２４６と、を有する。シリンダ２４０は、配管１０の延在方向が筒の延在方向となる向きで配置されている。シリンダ２４０は、筒形状の一方の端部が架構２２０の梁２３０に固定されている。ロッド２４２は、シリンダ２４０の架構２２０に固定されていない側の端面からシリンダ２４０に挿入されている。ピストン２４４は、ロッド２４２の一方の端部（シリンダ２４０に挿入されている側の端部）に固定されている。図８では、ピストン２４４が、架構２２０側に配置されており、ピストン２４４の端面と、シリンダ２４０の架構２２０側の端面との距離がｄ_１となる。連結部２４６は、ピストン２４４の他方の端部（シリンダ２４０に挿入されていない側の端部）とクランプ部２２２とを連結する。連結部２４６は、軸受等を有し、ピストン２４４がクランプ部２２２に対して回動可能な状態で、ピストン２４４とクランプ部２２２とを連結させている。

配管防護装置２１４は、架構２２０よりもアンカ１２側にクランプ部２２２を設けている。配管防護装置２１４は、配管１０のアンカ１２の近傍が破断した場合、クランプ部２２２が、配管１０とともに架構２２０に近づく方向に移動する。この時、クランプ部２２２とともに移動するピストン２４４が距離ｄ_１移動するとシリンダ２４０の架構２２０が側の端面と接触し、それ以上架構２２０側に移動できない状態となる。これにより、クランプ部２２２が支持している配管１０が、アンカ１２から離れることができる距離を所定距離とすることができる。以上より、配管防護装置２１４の配置を異なる配置とした場合も配管１０の破断時のスナバ（緩衝器）の移動距離が閾値以下となるように移動を規制できる配置であれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した原子力設備は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられたものを説明したが、この限りではない。例えば、図には明示しないが、沸騰型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）が用いられた原子力設備であってもよく、上述した配管防護装置１４は、沸騰型原子炉にて発生した蒸気や液体を通過させる配管についても適用することができる。

１０ 配管
１２ アンカ
１４、２１４ 配管防護装置
２０、２２０ 架構
２２、２２２ クランプ部
２４、２２６ ラグ部
２８、２２８ スナバ
３０、３２、２３０、２３２ 梁
４０、２４０ シリンダ
４２、２４２ ロッド
４４、２４４ ピストン
４６、２４６ 連結部
１２０ 定着部
１２１ 固定金具
Ｒ 流通流体
Ｓ 噴出流体

Claims (6)

1. 定着部に固定された固定部に連結された配管を防護する配管防護装置であって、
   前記配管の前記固定部に固定された位置から直管で延在している部分に固定された支持部と、
   一方が前記支持部に支持され、他方が前記定着部に対して支持され、前記配管の延在方向に伸縮可能な向きで配置された緩衝器と、を有し、
   前記緩衝器は、前記配管に流体が流れている状態において、前記配管が前記固定部から離れる方向への前記支持部側の端部の移動可能距離が１０ｍｍ以下であり、前記配管の延在方向の振動を減衰させ、前記固定部と前記支持部との間の前記配管が破断した場合、前記支持部側の端部が、前記配管が前記固定部から離れる方向へ移動可能な距離が１０ｍｍ以下となることを特徴とする配管防護装置。
2. 前記緩衝器は、スナバであることを特徴とする請求項１に記載の配管防護装置。
3. 前記緩衝器と前記定着部との間に設置され、前記緩衝器を前記定着部に対して固定する架構構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の配管防護装置。
4. 前記緩衝器は、前記配管の周囲に複数配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の配管防護装置。
5. 前記緩衝器は、前記配管の直径を２ｒとし、前記配管に流体が流れている状態において、前記配管が前記固定部から離れる方向への前記支持部側の端部の移動可能距離をｄ_１とした場合、ｄ_１≦（ｒ／２０）となることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の配管防護装置。
6. 原子炉で生成された熱により高温・高圧の流体を発生させて配管で送り、当該流体を利用する原子力設備であって、
   前記配管に配置された請求項１から５のいずれか一項に記載の配管防護装置を有することを特徴とする原子力設備。

Images