原子力発電所

製品概要

世界の発電電力量の約17%は、原子力発電所で生産されています。原子力発電所では、制御された核分裂を強力な高エネルギー源として利用し、水を蒸気に変換し、発電用タービンを回しています。

SCHOTT Eternaloc® - 小さな部品、大きな影響

原子力発電所格納構造は、原子炉を安全に格納できるようすべて密封構造に設計されています。放射性高エネルギー燃料をコントロールするためには、原子炉や格納容器内に何千もの計器や制御パネル、電気モーター、電気、電子デバイスを供給する電気が必要となります。

ガラスと金属の封止技術によるショットのガラスと金属の封止(GTMS)技術による端子Eternaloc®は、耐火、耐圧性のある気密封止された原子炉格納容器の内部へ安全に電気を供給することができます。原子炉内で主要な装置が機能するために重要となるのが、電気端子の性能です。また電気端子の封止は、あらゆる事故状態において、格納容器の圧力を維持することができる十分な強度を備えていなければなりません。事故の際には、このガラスと金属の封止(GTMS)技術による端子が蒸気や圧力や放射能の漏れを防ぎます。

ガラスと金属の封止(GTMS)技術による端子Eternaloc®は、何十年も耐圧性や耐真空性を維持する経年劣化しないガラスで封止されています。ショットのGTMS技術は、1960年初期よりメンテナンスフリーとして、世界中で原子力発電所における耐久性と信頼性実証してきました。

原子力発電所用端子モジュールは、主に以下のようなもので構成されています。
  • 導通部がガラス封止された金属ハウジング
  • ガラスと金属による封止(GTMS)(ガラス圧縮封止)
  • テールケーブル接続(収縮管やエラストマーシーリングで耐LOCA封止)
  • テールケーブル(お客様の仕様に基づく長さと種類)
  • 金属ハウジングとケーブル接続部の応力緩和
最新型の導入端子は、実装可能なコネクタ付きレセプタクルモジュールを使用し、狭いスペースでも簡単に設置できるようになっています。

特長

Eternaloc®端子アセンブリ(EPA)には、安全性に優れたガラスと金属の封止技術を利用した設計が施されています。EPAは安全面に関して有機エポキシ端子を大きく上回る長所を備えています。高い耐熱性・耐放射線性を有する経年劣化しない無機ガラスを使用することにより、電気端子と格納容器の堅牢性を確保します。

2012年には、ショットの依頼によりWyle Laboratories社(米国アラバマ州ハンツビル)で、ガラスと金属の封止技術による端子Eternaloc®の厳格な試験が行われました。その結果、ショットのEPAは、リヒタースケールでマグニチュード12に達する地震に相当する条件における完全存続性を含め、IEEE規格317と同規格344に基づく広範な適格性確認試験プログラムに見事に合格しました。

Eternaloc®端子は、既に全世界の原子炉に利用されており、製品寿命が最低60年であることが実証されています。この電気端子の性能範囲は極めて広く、過去の試験では400バール(5,800 psi)以上の高圧、400℃(752°F)以上の高温に対する耐性を示しています。

それに対し、エポキシ端子の場合、福島第一原子力発電所事故で見られたように、極度の高温・高圧で破損するおそれがあります。エポキシなどの有機ポリマーシールを用いた電気端子は、第一・第二世代原子力発電所の電気端子アセンブリに関する最新の設計基準仕様を満たしています。しかし原子力の専門家は、設計基準条件を超える重大事故が起こった場合、気密性が損なわれる可能性について懸念を表明しています。

Eternaloc® 気密封止導入端子モジュールには、次のような特徴があります。
  • コネクターソリューションで最大120ポールまで、シェルタイプで500ピン以上の高パッキング密度で原子力発電所に必要な組み込みパイプの数を減らせます。
  • 使用されている導体と封止材がほとんど経年劣化しないので、経年劣化の徴候が見られる(例えばEpoxy-to-Metalボンドなどの)他のタイプの導入端子をGlass-to-Metalタイプに交換することができます。
  • 気密封止導入端子の導通ピンと原子力発電所用耐震ケーブルの接続部を含む導入端子もあります。これらの導入端子は、接続が容易で、システム変更時のモジュール交換も簡単にでき、高い応力抵抗を示します。

用途

ガラスと金属の封止(GTMS)技術による端子Eternaloc®の長所として、安定性と安全性に優れていることの他、既に多くの実績ある技術を採用していることがあげられます。

ショットは、原子力潜水艦や自動車用エアバッグ、液化天然ガス(LNG)容器などの石油・ガス業界における高圧・極高温/低温用途など、さまざまな重要な用途に当技術を応用し、成功を収めています。

ショットは原子力業界において、加圧水型原子炉(PWR)、高温ガス炉(HTR)-ぺブルベッド原子炉(PBR)ともいう-、沸騰水型原子炉(BWR)、高速増殖炉(FBR)など、50以上の稼働中の原子力発電所に12,000台の端子を設置しています。

これらの端子の中には、長寿命に関する要件を満たし、供用が50年近く経過した後もメンテナンスフリーで稼働しているものも含まれています。その鍵となっているのがガラスと金属の封止が無機物で経年劣化せず、それにより圧力格納炉における寿命が実質的に無限であることにあります。

フォルスマルク原子力発電所3号炉用に、ショットは、重大事故(SA)要件(圧力レベル・温度が高い浸水状態など)にも耐える能力を備えた新世代型電気端子を設計しました。

仕様

圧縮ガラス‐金属封止技術

圧縮ガラスと金属の封止技術による端子は、金属ハウジング、ガラス材、金属導体で構成されています。ガラスが金属に固着する温度に達するまで、各部材を加熱します。冷却時に金属ハウジングがガラスよりも大きく収縮します。この圧縮の効果により、最高の安全性を備えた耐高圧密封端子を形成します。
ガラスプリフォーム、金属シェル、およびニッケル-鉄または無酸素銅(低抵抗)製の導通ピンは、冶具上で組み立てます。組み立てたものを、ガラスが流動し、本体と導通ピンまたはボルトの間の隙間が埋まる温度まで加熱します。
冷却過程では、ガラスは固着、固化します。さらに冷却すると、外側の金属ハウジングが(金属の熱膨張率がガラスより高いために)封止ガラスや導通部より大きく収縮し、ガラス体に圧縮方向の力がかかります。これにより、高温または高圧下や、熱サイクルでも耐えられる高い気密性が実現します。
最後に、金属ハウジングには耐食層を形成し、ニッケル-鉄導通ピンには金めっきを施します。
ケーブルテールはプラグ、クリンピング、または半田付けでピンに接続し、過酷な環境条件下でも電気的機能を維持できるように収縮スリーブとポッティングで絶縁します(冷却材喪失事故(LOCA)時に重要)。
ケーブルは、インレットの両側にステンレススチールのハウジングを取り付け、機械的に保護し、応力を緩和します。この電気系統は、格納容器内外のジャンクションボックスによってさらに保護されます。レセプタクルモジュールの場合には、コネクターはお客様のご要望に基づいてケーブル接続した状態で納入することもできます。また、現場で接続することもできます。

電源用や通常の制御/計装用の導入端子のほかに、ショットは、一重または二重同軸、および3軸の導入端子も製造しています。

仕様
  • 保護等級: IP54
  • 温度: 200℃ / 8h以下
  • 圧力: 20 bar以下
  • 放射線量: γ線0.5 x 106 G

品質

本製品は、KTA3403、あるいはIEEE317(原子力発電所の格納容器電気貫通部アセンブリー規格)に基づいて製造しています。
品質保証プロセスの詳細については、こちらをご覧ください。
ケーススタディ

Visola Electric Insulation Technology社によるこのケーススタディでは、1995年からパクシュ原子力発電所(ハンガリー)で使用されているショットの端子では故障事故が発生していないことを示しています。

「VVER型原子力発電所用電気貫通部アセンブリ、原子力発電所における電気貫通部アセンブリの役割と挙動」
見本市 & イベント
30.
May
展示会 Materials, Veldhoven, Netherlands, 2018-05-30 - 05-31
26.
June
展示会 World Nuclear Exhibition, Paris, France, 2018-06-26 - 04-28
05.
September
展示会 CIOE - China International Optoelectronic Expo, Shenzhen, 中国, 2018-09-05 - 09-08
17.
September
展示会 Gastech, Barcelona, España, 2018-09-17 - 09-20
お問い合わせ
ショット日本株式会社
〒528-0034
滋賀県 甲賀市水口町日電3-1
日本国
SCHOTTは、本サイトの表示を最適化し、閲覧者の利便性を向上するためにCookiesを利用しています。本サイトにアクセスすることで、閲覧者はCookieの利用に同意したものとみなされます。