原子力発電所で使用されるゲートバルブ

原子力バルブとは、原子力発電所の原子力島（NI）、従来型島（CI）および補助施設、原子力島のバランス（BOP）システムで使用されるバルブを指します。これらのバルブは、セキュリティ要件に応じて、クラスI、II、III、非原子力に分類できます。バルブは、流体媒体を輸送する最も使用されている制御機器であり、原子力発電所の重要な部分です。

原子力島は、原子力エネルギーを熱エネルギーに変換する原子力発電所の中核であり、原子力蒸気供給システム (NSSS) と原子力島補助施設 (BNI) が含まれます。NCI は、熱を電気に変換する原子力発電所の主力施設です (蒸気タービンから電力出力まですべて含む)。NI、CI、BOP の 3 つのシステムにおけるバルブの使用量は、それぞれ 43.5%、45%、11.5% です。

加圧水型原子炉原子力発電所には約113万個のNIバルブが必要であり、バルブの種類によってゲートバルブ、グローブバルブ、チェックバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、ダイヤフラムバルブ、圧力リリーフバルブ、調整（制御）バルブに分類されます。このセクションでは、主に原子力安全（規格）クラスⅠとⅡのゲートバルブを紹介します。

原子力島用ゲートバルブの直径は、一般的にDN 80mm～350mmです。鍛造品が推奨され、クラスⅠのゲートバルブ本体には使用され、鋳造品は原子力クラス2および3のゲートバルブ本体に使用できます。ただし、鋳造品質の制御と保証が容易ではないため、鍛造品がよく使用されます。原子力バルブのバルブ本体とボンネットは通常フランジ接続されており、リップシール溶接プロセスが追加され、シールがより信頼性が高くなっています。媒体の漏れを防ぐために、通常は二重パッキングベルトが採用され、ディスクスプリングプリテンション装置を使用してパッキンの緩みを防止します。これらのゲートバルブは、手動または電動で駆動できます。電動ゲートバルブの電気伝達装置は、モーターの回転慣性が閉鎖力に与える影響を考慮する必要があります。過負荷を防ぐために、ブレーキ機能付きのモーターを使用することをお勧めします。

原子炉ゲートバルブは、その本体構造によって、くさび弾性シングルゲートバルブ、くさびダブルゲートバルブ、スプリングプリテンション付きパラレルダブルゲートバルブ、トップブロック付きパラレルダブルゲートバルブに分類されます。

ウェッジ型弾性シングルゲートバルブは、信頼性の高いシールシートを特徴とし、ゲートとバルブ本体のシール面の角度の一致が求められるため、原子力発電所のメインループシステムに広く使用されています。ウェッジ型ダブルプレートゲートバルブは火力発電所でよく使用されるバルブで、ウェッジダブルプレートの角度を自分で調整できるため、シールがより信頼性が高く、メンテナンスも簡単です。

スプリングプリロード付きのパラレルダブルゲートバルブは、ゲートが閉じているときに負荷が急激に増加することはありませんが、ゲートが開閉するときにスプリングによって作られたバルブシートが解放されることはなく、シール面の摩耗がさらに進みます。トップブロックパラレルタイプのダブルゲートバルブは、トップブロックを使用して2つのゲートの傾斜面をずらしてゲートバルブを閉じることで、より信頼性の高いシール性能を提供します。

パッキンのないゲートバルブも原子力島で使用されています。油圧式ゲートバルブは、独自の加圧水によってピストンを押し、バルブを開閉します。完全密閉型電動ゲートバルブは、特殊なモーターを使用して、水中に浸された内部惑星減速機構によってゲートを操作します。ただし、これら 2 つのゲートバルブには、構造が複雑でコストが高いという欠点があります。

一般的に言えば、原子力島用のゲートバルブの特徴は次のようになります。

1) 公称圧力PN17.5Mpa、動作温度最大315℃、公称径DN350～400mmの溶接油圧式ダブルゲートプレートパラレルゲートバルブ。

2）軽水冷却一次回路に適用される電動ウェッジ型ダブルゲートバルブは、公称圧力PN45.0Mpa、温度500℃、公称直径DN500mmとなります。

3）黒鉛減速炉を備えた原子力発電所の一次側に使用される電動ウェッジ型ダブルゲートバルブは、公称圧力PN10.0Mpa、公称直径DN800mm、動作温度は290℃までである必要があります。

4) 溶接接続式電動弾性プレートゲートバルブは、公称圧力pn2.5mpa、動作温度200℃、公称直径DN100〜800mmの蒸気タービンプラントの蒸気およびプロセス水パイプに採用されています。

5）分流孔付きダブルゲートバルブは、高出力黒鉛減速沸騰水型原子炉原子力発電所に使用され、公称圧力はPN8.0MPaで、圧力降下が≤1.0MPaのときにバルブの開閉が行われます。

6) 凍結シールパッキンを備えた弾性プレートゲートバルブは、高速原子炉原子力発電所に最適です。

7) 公称圧力pn16.0mpa、公称径DN500mmの水力発電原子炉ユニット用内圧自己シールボンネットウェッジ型ダブルゲートバルブ。

8) 移動部にバタフライスプリングを備えたウェッジ型ダブルゲートバルブは、通常、フランジをボルトで固定し、溶接で密封します。