(57)【要約】【課題】音響共鳴に基づく圧力変動をさらに低減できる分岐部を有する配管を備えたプラントを提供する。【解決手段】ＢＷＲプラント１は、原子炉圧力容器からタービンに蒸気を供給する主蒸気配管１０を備えている。分岐管の長さがＬ１である分岐管１２Ａ、及びその長さがＬ２である分岐管１２Ｂが、隣り合って、主蒸気配管１０に接続されている。蒸気逃し安全弁１３Ａが分岐管１２Ａに取り付けられ、蒸気逃し安全弁１３Ｂが分岐管１２Ｂに取り付けられている。長さＬ１及びＬ２がＬ１＞Ｌ２の関係にあり、長さＬ１が長Ｌ２よりも４０％長くなっている。分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間の距離ｌは、分岐管１２Ｂの長Ｌ２よりも長くなっている。このような主蒸気配管１０の分岐部１４では、分岐管１５Ａと分岐管１５Ｂが同時に音響共鳴に達しないため、音響共鳴による強い圧力変動の発生を抑制できる。【選択図】図１
2010242899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分岐管が接続されて内部に気体が流れる配管を備えたプラントにおいて、前記複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、前記第１分岐管の長さが、前記第２分岐管の長さの１．４倍以２．１倍以下の範囲にあり、前記第１分岐管と前記第２分岐管の相互間の距離が、前記第２分岐管の長さよりも長く且つ前記第２分岐管の長さの１０倍以下であることを特徴とする、分岐部を有する配管を備えたプラント。
【請求項２】
複数の分岐管が接続されて内部に気体が流れる配管を備えたプラントにおいて、前記複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、前記第１分岐管の内径が、前記第２分岐管の内径の１．４倍以上前記配管の内径以下であり、前記第１分岐管と前記第２分岐管の相互間の距離が、前記第２分岐管の長さよりも長く且つ前記第２分岐管の長さの１０倍以下であることを特徴とする、分岐部を有する配管を備えたプラント。
【請求項３】
複数の分岐管が接続されて内部に気体が流れる配管を備えたプラントにおいて、前記複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、前記第１分岐管の内径を前記第１分岐管の長さで割って得られた第１の値が、前記第２分岐管の内径を前記第２分岐管の長さで割って得られた第２の値の１．４倍以上で前記配管の内径を、前記第１分岐管及び前記第２分岐管のうち長さが短い分岐管の内径で割って得られた値以下の範囲にあり、前記第１分岐管と前記第２分岐管の相互間の距離が、前記第２分岐管の長さよりも長く且つ前記第２分岐管の長さの１０倍以下であることを特徴とする、分岐部を有する配管を備えたプラント。
【請求項４】
前記配管が蒸気発生装置に接続される蒸気配管である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分岐部を有する配管を備えたプラント。
【請求項５】
前記プラントが原子力プラントである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分岐部を有する配管を備えたプラント。
【請求項６】
前記プラントが火力プラントである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分岐部を有する配管を備えたプラント。
【請求項７】
原子炉と、前記原子炉に接続されて前記原子炉で発生した蒸気を導き、複数の分岐管が接続されている蒸気配管とを備え、
前記複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、前記第１分岐管の長さが、前記第２分岐管の長さの１．４倍以上２．１倍以下の範囲にあり、前記第１分岐管と前記第２分岐管の相互間の距離が、前記第２分岐管の長さよりも長く且つ前記第２分岐管の長さの１０倍以下であることを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項８】
原子炉と、前記原子炉に接続されて前記原子炉で発生した蒸気を導き、複数の分岐管が接続されている蒸気配管とを備え、
前記複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、前記第１分岐管の内径が、前記第２分岐管の内径の１．４倍以上前記配管の内径以下であり、前記第１分岐管と前記第２分岐管の相互間の距離が、前記第２分岐管の長さよりも長く且つ前記第２分岐管の長さの１０倍以下であることを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項９】
原子炉と、前記原子炉に接続されて前記原子炉で発生した蒸気を導き、複数の分岐管が接続されている蒸気配管とを備え、
前記複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、前記第１分岐管の内径を前記第１分岐管の長さで割って得られた第１の値が、前記第２分岐管の内径を前記第２分岐管の長さで割って得られた第２の値の１．４倍以上で前記配管の内径を、前記第１分岐管及び前記第２分岐管のうち長さが短い分岐管の内径で割って得られた値以下の範囲にあり、前記第１分岐管と前記第２分岐管の相互間の距離が、前記第２分岐管の長さよりも長く且つ前記第２分岐管の長さの１０倍以下であることを特徴とする沸騰水型原子力プラント。
【請求項１０】
蒸気逃し安全弁が前記第１分岐管及び前記第２分岐管にそれぞれ取り付けられている請求項７ないし９のいずれか１項に記載の沸騰水型原子力プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐部を有する配管を備えたプラント及び沸騰水型原子力プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉として沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという）を有する沸騰水型原子力プラント（以下、ＢＷＲプラントという）では、発電容量を増大する際に、主蒸気流量の増大に伴って圧力変動が増大し、プラントの機器損傷に至る事例が報告されている。機器の損傷を避けるため、主蒸気系の流路形状の適正化及び構造強度の増大などの対策がとられている。このような事例及び対策がG. Deboo, et al.,“Quad cities unit 2 main steam line acoustic source identification and load reduction”,ICONE14-89903 Proceedings of ICONE 14, (2006)に開示されている。
【０００３】
ＢＷＲプラントにおける主蒸気系（主蒸気配管等）での圧力変動の原因の一つとして、音響共鳴が考えられている。原子炉圧力容器の蒸気ドームから主蒸気配管を通って高圧タービンに至る主蒸気系では、主蒸気配管に設置されている主蒸気逃し安全弁などの分岐管において圧力波が発生し、主蒸気系内を伝搬、反射する。これによって、大きな振幅を持つ定在波（音響共振モード）が形成され、圧力変動の振幅が増大する可能性がある。特に、発電容量を増大したＢＷＲプラントでは、主蒸気流量の増大に伴って蒸気の圧力変動が大きくなるため、音響共鳴が生じやすくなる。
【０００４】
この音響共鳴を抑制する方法としては、例えば、特開２００６−１５３８６９号公報には、ヘルムホルツ共鳴管を利用してＢＷＲプラントの主蒸気系で発生する音響共鳴に伴う圧力変動を抑制する方法が開示されている。特開２００８−１４４５８号公報には、音響共鳴が発生すると考えられているキャビティに庇部材を設けることで、音響共鳴に伴う圧力変動を抑制する方法が開示されている。S. Ziada, et al., “Self-excited resonances of two side-branches in close proximity”, Journal of Fluids and Structures (1992) 6, P583-601は、主配管（内径８９ｍｍ）に、内径５０．７３ｍｍで長さ２ｍの２本の分岐管を１１９ｍｍ間隔で接続した場合には、分岐管の間で音響共鳴が発生すると、分岐管１本分の音圧の数倍にもなる音が発生することを示している（５８９頁、図７の（ｂ３）参照）。しかしながら、この文献は、２本分岐管のうち１本の分岐管の長さを１５％減の１．７ｍにすることによって、その音圧を分岐管１本分の音圧にまで抑制できることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５３８６９号公報
【特許文献２】特開２００８−１４４５８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】G. Deboo, et al.,“Quad cities unit 2 main steam line acoustic source identification and load reduction”,ICONE14-89903 Proceedings of ICONE 14, (2006)
【非特許文献２】S. Ziada, et al., “Self-excited resonances of two side-branches in close proximity”, Journal of Fluids and Structures (1992) 6, P583-601
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２００６−１５３８６９号公報では、上記したように、主蒸気配管にヘルムホルツ管を設置することにより、ヘルムホルツ共鳴管が主蒸気系内の音響エネルギーを吸収して、効果的に音響共鳴モードを減衰させることができる。しかしながら、特開２００６−１５３８６９号公報は、分岐管毎にヘルムホルツ管を設置する必要がある。ＢＷＲプラントにおいて、逃し安全弁は１０ヶ所以上あることが多いため、原子炉格納容器を大きくする必要性が生じる。
【０００８】
特開２００８−１４４５８号公報も、分岐管毎に音響共鳴モードを減衰させる必要がある。この場合、配管の構造が複雑化する課題が生じる。
【０００９】
S. Ziada, et al., “Self-excited resonances of two side-branches in close proximity”, Journal of Fluids and Structures (1992) 6, P583-601では、主配管に接続された隣り合う分岐管の間の距離が分岐管の長さよりも短い体系を対象に、音響共鳴に伴う圧力変動を抑制している。ここで、分岐管の長さは、分岐管と主配管との接合部と、分岐管の内側の底面との最短距離を意味する。主蒸気逃し安全弁を設けた複数の分岐管を接続した、一般的な原子力プラントの主蒸気配管では、隣接する分岐管の間の距離が分岐管の長さよりも長いので、この主蒸気配管に、上記した隣接する分岐管の間の距離が分岐管の長さよりも短い体系を適用することは現実的ではない。
【００１０】
発明者らは、S. Ziada, et al., “Self-excited resonances of two side-branches in close proximity”, Journal of Fluids and Structures (1992) 6, P583-601に記載された分岐管の体系を検討することによって、隣接する分岐管の間の距離が分岐管の長さよりも短い場合には、隣り合う分岐管と分岐管との間で発生する強い音響共鳴を回避することができるが、この体系で発生する音圧を分岐管１本分の音圧よりも低減させることができない、という課題を新たに見出した。
【００１１】
本発明の目的は、音響共鳴に基づく圧力変動をさらに低減できる、分岐部を有する配管を備えたプラント及び沸騰水型原子力プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、内部に気体が流れる配管に接続された複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、第１分岐管の長さが、第２分岐管の長さの１．４倍以上２．１倍以下の範囲にあり、第１分岐管と第２分岐管の相互間の距離が、第２分岐管の長さよりも長く且つ第２分岐管の長さの１０倍以下であることにある。
【００１３】
第１分岐管の長さが、第２分岐管の長さの１．４倍以上２．１倍以下の範囲にあり、第１分岐管と第２分岐管の相互間の距離が、第２分岐管の長さよりも長く且つ第２分岐管の長さの１０倍以下であるので、第１分岐管内で生じた音響共鳴に基づいて発生した音と、第２分岐管で生じた音響共鳴に基づいて発生した音が互いに打ち消しあい、音圧を著しく抑制することができる。このため、音響共鳴に基づく気体の圧力変動をさらに低減することができる。分岐管の長さとは、分岐管が接続される配管と分岐管の接合部と、分岐管に設けられた弁のうちその接合部に最も近い弁の弁体との間の最短距離を意味する。隣接している第１分岐管と第２分岐管の相互間の距離は、第１分岐管の軸心と第２分岐管の軸心との間の距離である。
【００１４】
内部に気体が流れる配管に接続された複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、第１分岐管の内径が、第２分岐管の内径の１．４倍以上で、前記配管の内径以下であり、第１分岐管と第２分岐管の相互間の距離が、第２分岐管の長さよりも長く且つ第２分岐管の長さの１０倍以下であることによっても、上記の目的を達成することができる。
【００１５】
内部に気体が流れる配管に接続された複数の分岐管のうち第１分岐管及び第２分岐管が隣接して配置されており、第１分岐管の内径を第１分岐管の長さで割って得られた第１の値が、第２分岐管の内径を第２分岐管の長さで割って得られた第２の値の１．４倍以上で、前記配管の内径を、第１分岐管及び第２分岐管のうち長さが短い分岐管の内径で割って得られた値以下であり、第１分岐管と第２分岐管の相互間の距離が、第２分岐管の長さよりも長く且つ第２分岐管の長さの１０倍以下であることによっても、上記の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、配管の隣接している分岐管の間で音響共鳴が発生してもより強くなる音響共鳴の発生を抑制することができ、配管内を流れる気体の圧力変動をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図２に示す主蒸気配管と分岐管の分岐部の拡大縦断面図である。
【図２】本発明の好適な一実施例である実施例１の分岐部を有する配管を備えたプラント（沸騰水型原子力プラント）の構成図である。
【図３】Ｓｔ数と二乗平均平方根（ＲＭＳ）で表す圧力変動との関係を示す特性図である。
【図４】隣り合う分岐管の相互間の距離が分岐管の長さよりも短くなっている分岐部での圧力分布を示す模式図である。
【図５】隣り合う分岐管の相互間の距離が分岐管の長さよりも長くなっている分岐部での圧力分布を示す模式図である。
【図６】本発明の他の実施例である実施例２の分岐部を有する配管を備えたプラント（沸騰水型原子力プラント）の構成図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例３の分岐部を有する配管を備えたプラント（沸騰水型原子力プラント）の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明者らは、S. Ziadaらの上記論文に記載された体系、すなわち、２本の分岐管が接続された主配管において、隣接する分岐管の間の距離が分岐管の長さよりも短くなっている場合における音響共鳴について、詳細に検討した。この検討結果を、以下に詳細に説明する。
【００１９】
S. Ziadaらの上記論文に記載された隣接する２本の分岐管における圧力分布を図４に示す。２本の分岐管２２Ａ，２２Ｂが主配管２１に接続されており、分岐管２２Ａ，２２Ｂが接続された部分が分岐部２４である。主配管２１内には空気２３が流れている。隣接している分岐管２２Ａと分岐管２２Ｂの間の距離ｌが、分岐管２２Ａ，２２Ｂの長さＬよりも短くなっている（Ｌ＞ｌ）。主配管に接続された隣接している２本の分岐管の間の距離ｌは、これらの分岐管の軸心間の距離である。空気２３が主配管２１内を流れている。図４に示す各分岐管内の色調の濃淡は音の圧力分布を示しており、色が濃い部分（図４のＡ部）が音の腹、色が薄い部分（図４のＢ部）が音の節である。隣接している分岐管２２Ａと分岐管２２Ｂの間の距離ｌが分岐管２２Ａ，２２Ｂの長さＬよりも短い場合には、分岐管２２Ａで発生した音の節と、分岐管２２Ｂで発生した音の節の位置が近いため、これらの音の節が合わさって一つの節になる。このような体系において隣接する分岐管２２Ａ及び２２Ｂを互いに異なる長さにすることによって、分岐管２２Ａと分岐管２２Ｂとの間で発生する強い音響共鳴を回避することができる。しかしながら、発生した音響共鳴による音圧は分岐管１本分の音圧よりも大きくなる場合が多い。
【００２０】
発明者らは、S. Ziadaらの上記論文に記載された音響共鳴の音圧を低減する方法で生じる問題点を改善するための対策を種々検討した。この結果、発明者らは、その問題を、主配管に接続された隣接する分岐管の間の距離を、隣接して配置された２本の分岐管のうち長さが短い分岐管の長さよりも長くすることによって改善することができることを新たに見出した。この検討の内容を以下に説明する。
【００２１】
発明者らが新たに見出した、音響共鳴による音圧をさらに低減できる２本の分岐管が主配管に接続された構造を、図５を用いて説明する。分岐管２２Ｃ，２２Ｄが空気２３が流れる主配管２１に接続されている。分岐管２２Ｃ，２２Ｄが接続された部分が分岐部２４である。隣接している分岐管２２Ｃと分岐管２２Ｄの間の距離ｌは、分岐管２２Ｃ，２２Ｄの長さＬよりも長い（Ｌ＜ｌ）。Ｌ＜ｌであるとき、分岐管２２Ｃで発生した音の腹は主配管２１の内部（図５のＣ部）に出現する。このように音の腹が現れる位置で主配管２１に分岐管２２Ｄを接続する。上記のＣ部は分岐管２２Ｃで発生した音にとっては節となる位置である。したがって、分岐管２２Ｃと分岐管２２Ｄで発生したそれぞれの音は、お互い打ち消し合うため、分岐管１本分の音圧よりも低くなるので、積極的に音を抑制できることを、発明者らが初めて見出した。
【００２２】
ただし、分岐管２２Ｃ，２２Ｄの長さよりも隣接している分岐管２２Ｃと分岐管２２Ｄの間の距離が離れている場合でも、隣接する両方の分岐管の長さが同じである場合には、それらの分岐管の間で強い共鳴が発生するため、逆に音圧が強くなることがある。それぞれの分岐管が単体で音響共鳴を発生して始めてこれらの分岐管の間で音響共鳴が起こる可能性がある。このため、隣接している複数の分岐管が同時に音響共鳴を起こさないような体系、すなわち、一方の分岐管の長さ、内径、または内径を長さで割って得られた値が、他方の分岐管の長さ、内径、または内径を長さで割って得られた値と異なるようにすればよいことを、発明者らが初めて見出した。
【００２３】
以上の検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の好適な一実施例である分岐部を有する配管を備えたプラントを、図１及び図２を用いて以下に説明する。本実施例の分岐部を有する配管を備えたプラントは、ＢＷＲプラント１である。ＢＷＲプラント１は、原子炉２、主蒸気配管１０、タービン１２、復水器（図示せず）及び給水配管（図示せず）を備えている。
【００２５】
原子炉２は、原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）３、及びＲＰＶ３内に配置された炉心を有する。炉心には、多数の燃料集合体（図示せず）が装荷されている。取り外し可能な蓋４がＲＰＶ３に取り付けられている。ＲＰＶ３内には、炉心の上方に気水分離器（図示せず）が設置され、気水分離器の上方に波板６を有する蒸気乾燥器５が設置される。主蒸気配管１０は、ＲＰＶ３に形成されたノズル９に接続され、蒸気乾燥器５よりも上方でＲＰＶ３内に形成される蒸気ドーム７に連絡される。タービン１１が主蒸気配管１０に接続される。分岐管１２Ａ、１２Ｂが主蒸気配管１０に接続され、蒸気逃し安全弁１３Ａ、１３Ｂが分岐管１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ設置される。分岐管１２Ａの長さＬ１は、分岐管１２Ｂの長さＬ２よりも４０％以上、例えば、４０％長くなっている（Ｌ１＝１．４Ｌ２）。分岐管１２Ａの長さＬ１は、２．１Ｌ２以下が好ましい。
【００２６】
分岐管１２Ａの長さＬ１は、分岐管１２Ａと主蒸気配管１０の接合部と、主蒸気逃し安全弁１３Ａの弁体１５の主蒸気配管１０に最も近い位置との間の最短距離であり、本実施例では５６ｃｍである。分岐管１２Ｂの長さＬ２は、分岐管１２Ｂと主蒸気配管１０の接合部と、主蒸気逃し安全弁１３Ｂの弁体１５の主蒸気配管１０に最も近い位置との間の最短距離であり、本実施例では４０ｃｍである。ちなみに、主蒸気配管１０の内径は７０ｃｍ、分岐管１２Ａ，１２Ｂの内径はいずれも２５ｃｍである。分岐管１２Ａとこれに隣接する分岐管１２Ｂの間の距離ｌは、１２０ｃｍである。
【００２７】
蒸気逃し安全弁１３Ａに接続された排気管（図示せず）及び蒸気逃し安全弁１３Ｂに接続された排気管（図示せず）は、原子炉２を取り囲んでいる原子炉格納容器（図示せず）内に設けられた圧力抑制室内まで伸びている。それらの排気管の先端部が圧力抑制室内のプール水に浸漬されている。
【００２８】
再循環ポンプ（図示せず）の駆動によってＲＰＶ３内の冷却水が昇圧されてＲＰＶ３内に設置されたジェットポンプ（図示せず）のノズルから噴出される。この噴出された冷却水流によって、ノズルの周囲に存在する冷却水が、ジェットポンプ内に吸引されてジェットポンプから吐出される。吐出された冷却水は、炉心に供給される。冷却水は、炉心を上昇する間に、燃料集合体内の核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、一部が蒸気１６になる。蒸気１６に含まれている水分が、気水分離器及び蒸気乾燥器５で除去される。水分が除去された蒸気１６は、主蒸気配管１０を通ってタービン１２に導かれ、タービン１２を回転させる。タービン１２に連結された発電機（図示せず）が回転し、電力が発生する。タービン１２から排出された蒸気１６は、復水器（図示せず）で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水ポンプ（図示せず）で昇圧され、給水配管（図示せず）を通ってＲＰＶ３内に供給される。ＢＷＲプラントの原子炉２は蒸気発生装置である。蒸気乾燥器５で分離された水分は、ドレン管８を通って蒸気乾燥器５よりも下方で気水分離器の相互間に形成された領域に排出される。ＢＷＲプラント１では、原子炉２が蒸気発生装置である。
【００２９】
万が一、ＲＰＶ３内の圧力が設定値よりも高くなったとき、蒸気逃し安全弁１３Ａ，１３Ｂが自動的に開く。すなわち、蒸気逃し安全弁１３Ａ，１３Ｂそれぞれの弁体１５が押し上げられる。ＲＰＶ３内の蒸気１６は、主蒸気配管１０及び蒸気逃し安全弁１３Ａ，１３Ｂを通り、それぞれの排気管を経て圧力抑制室内のプール水中に放出され、凝縮される。これにより、ＲＰＶ３内の圧力が設定値以下に抑えられ、原子炉２の安全性が確保される。
【００３０】
蒸気１６の流れによって分岐部１４（主蒸気配管１０の、分岐管１２Ａ、１２Ｂを接続した部分）で発生する音響共鳴に伴う圧力変動は、ストローハル数（Ｓｔ）とよばれる無次元数で(１)式のように表される。
【００３１】
Ｓｔ＝ｆ×ｄ／Ｕ                                      ……（１）
ここで、ｄは分岐管１２Ａ、１２Ｂの内径、Ｌは分岐管１２Ａまたは分岐管１２Ｂの長さ（分岐管と主蒸気配管１０の接合部と、主蒸気逃し安全弁の弁体１５の主蒸気配管１０に最も近い位置との間の最短距離）、Ｕは分岐部１４における蒸気１６の流速（ｍ／Ｓ）、ｆは分岐部１４で発生する音響共鳴に伴う圧力変動の周波数（ｓ-1）である。本実施例では、分岐管１２Ａ、１２Ｂの内径は同じである。分岐管１２Ａ、１２Ｂの内径はＳｔ数と比例の関係にある。周波数ｆは（２）式で表される。
【００３２】
ｆ＝ｃ／（４Ｌ）                                      ……（２）
ここで、ｃは分岐部１４内を流れる蒸気１６の音速（ｍ／Ｓ）である。すなわち、分岐管１２Ａ、１２Ｂの長さはＳｔ数と反比例の関係にある。
【００３３】
本実施例の分岐部１４における圧力変動の強さである二乗平均平方根（ＲＭＳ）は、Ｓｔ数に対して図３に示すように変化する。横軸は強い音響共鳴が生じたときのＳｔ数で規格化しており、この値が１のとき強い音響共鳴が生じていることを示す。ＢＷＲプラント１では、原子炉出力（電気出力）が定格出力の状態で、分岐管が隣り合って主蒸気配管に接続されている分岐部の構造が、一般に規格化されたＳｔが１より大きい値になり、強い音響共鳴が生じないように設計されている。圧力変動が大きい音響共鳴領域Ａは、図３に示すように、音響共鳴が生じたときのＳｔ数で規格化したＳｔの値が０．８＜Ｓｔ＜１．２の範囲である。
【００３４】
分岐管１２Ａの長さは、分岐管１２Ｂよりも４０％長くなっている。（２）式によれば、分岐管１２Ａ内で発生する音の周波数ｆは、分岐管１２Ｂ内で発生する音の周波数ｆよりも４０％小さくなる。したがって、（１）式より、分岐管１２ＡのＳｔ数は、分岐管１２ＢのＳｔ数よりも４０％小さい。これは規格化されたＳｔ数で換算すると０．４に相当する。図３に示すように、音響共鳴領域ＡのＳｔの範囲が０．８＜Ｓｔ＜１．２であるので、分岐管１２Ａ及び分岐管１２ＢのそれぞれのＳｔ数が同時に音響共鳴領域Ａに入ることはない。したがって、分岐管１２Ａ及び分岐管１２Ｂ内で同時に音響共鳴が発生しないため、分岐管１２Ａ内で発生した音響共鳴と分岐管１２Ｂ内で発生した音響共鳴の作用によって、強い圧力変動が発生することを抑制することができる。
【００３５】
隣接して配置されて主蒸気配管１０に接続されている分岐管１２Ａ，１２Ｂにおいて、分岐管１２Ａの中心軸と分岐管１６Ｂの中心軸との間の距離、すなわち、分岐管の距離ｌは、長さが短い分岐管１２Ｂの長さをＬとしたとき、Ｌ＜ｌ≦１０Ｌを満足している。本実施例では、分岐管の距離ｌは、２．５Ｌである。
【００３６】
分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間の距離が、分岐管１２Ａの長さよりも短い場合は、分岐管１２Ａの主蒸気配管１０への接合部と分岐管１２Ｂの主蒸気配管１０への接合部の間で音の節が出現しないため、分岐管１本分の音圧よりも音圧を低減させるといった積極的な消音効果は期待できない。本実施例のように、分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間の距離が分岐管１２Ｂの長さよりも長い場合には、分岐管１２Ａの主蒸気配管１０への接合部と分岐管１２Ｂの主蒸気配管１０への接合部の間で音の節が現われる。したがって、分岐管１２Ａ内で発生した音と分岐管１５Ｂで発生した音が互い打ち消し合うため、音圧が分岐管１本分の音圧よりもさらに低くなる。このため、本実施例は、音響共鳴により発生した音を著しく抑制することができる。
【００３７】
分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間の距離が、分岐管１２Ｂの長さの１０倍よりも長くなった場合には、分岐管１２Ａで音響共鳴が発生し、強い圧力変動が発生したとしても、主蒸気配管１０内を伝播して分岐管１２Ｂに到達するまでに圧力変動が減衰する。このため、分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間で定在波が形成されるので、強い圧力変動を生じることはない。隣接して配置された分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間の距離が分岐管１２Ｂの長さの１０倍を超えた場合には、分岐管１２Ｂの長さを分岐管１２Ａの長さよりも短くする必要がない。
【００３８】
特開２００６−１５３８６９号公報に記載されたＢＷＲプラントは、主蒸気配管に接続された分岐管にヘルムホルツ共鳴管を設けることによって、音響共鳴を回避している。しかしながら、ＢＷＲプラント１の主蒸気配管１０には、１０本程度の分岐管が接続されている。音響共鳴を回避するためには、これらすべての分岐管にそれぞれヘルムホルツ共鳴管を設置する必要がある。しかし、このようなヘルムホルツ共鳴管の設置は原子炉格納容器を大きくすることになる。
【００３９】
本実施例は、隣接して配置された分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂの間の距離が分岐管１２Ｂの長さよりも長い状態で、分岐管１２Ａの長さを分岐管１２Ｂの長さの１．４倍にしているので、原子炉格納容器を大きくする必要がない。
【００４０】
本実施例は、原子炉格納容器の拡大を抑えつつ、分岐管１２Ａと分岐管１２Ｂとの間で発生する強い音響共鳴の発生を回避することができ、発生する音圧を分岐管１本分の音圧よりも低減させることができる。すなわち、本実施例は、音響共鳴に基づく蒸気１６の圧力変動をさらに低減できる。
【００４１】
主蒸気配管１０内を流れる蒸気１６の圧力変動をさらに低減できる本実施例は、ＢＷＲプラント１の出力向上を容易に達成することができる。ＢＷＲプラント１の出力向上は、炉心流量を増加させて原子炉出力を定格出力（１００％出力）よりも増大させるものである。この出力向上ではタービン１１に供給される蒸気１６の流量が増大される。本実施例は、前述したように、主蒸気配管１０内を流れる蒸気１６の圧力変動をさらに低減できるので、タービン１１に供給する蒸気１６の流量を容易に増加させることができる。このため、本実施例は、ＢＷＲプラント１の出力向上を容易に達成できるのである。
【００４２】
主蒸気配管１０に、蒸気逃し安全弁が設置されていない２本の分岐管が隣接して設置されている場合にも、本実施例を適用することができる。この分岐管において、分岐管の長さとは、この分岐管と主蒸気配管１０との接合部と、この分岐管に設けられた弁のうち接合部に最も近い弁の弁体との間の最短距離である。
【実施例２】
【００４３】
本発明の他の実施例である分岐部を有する配管を備えたプラントを、図６を用いて以下に説明する。本実施例の分岐部を有する配管を備えたプラントは、ＢＷＲプラント１Ａである。ＢＷＲプラント１Ａは、ＢＷＲプラント１と同様に、原子炉２、主蒸気配管１０、タービン１２、復水器（図示せず）及び給水配管を備えている。本実施例のＢＷＲプラント１Ａは、実施例１において形成された分岐管１２Ａ及び分岐管１２Ｂの替りに、内径が異なる分岐管１２Ｃ及び分岐管１２Ｄを備えている。分岐管１２Ｃ及び１２Ｄには、それぞれ蒸気逃し安全弁１３Ｃ及び１３Ｄが取り付けられている。
【００４４】
本実施例では、分岐管１２Ｄの内径が、分岐管１２Ｃの内径の１．４倍以上２．１倍以下であり、例えば、分岐管１２Ｃの内径よりも４０％大きくなっている。分岐管１２Ｃの内径が１５ｃｍであり、分岐管１２Ｄの内径が２５ｃｍである。分岐管１２Ｃ，１２Ｄの長さが４０ｃｍ、主蒸気配管１０の内径が７０ｃｍである。分岐管１２Ｃ及び１２Ｄの内径は主蒸気配管１０の内径以下になっている。分岐管１２Ｃと分岐管１２Ｄの間の距離ｌが１２０ｃｍである。
【００４５】
（１）式より、分岐管１２ＣのＳｔ数は、分岐管１２ＤのＳｔ数よりも４０％小さくなる。これは規格化したＳｔ数で換算すると０．４に相当する。本実施例でも、実施例１と同様に、分岐管１２ＣのＳｔ数及び分岐管１２ＤのＳｔ数が同時に音響共鳴領域Ａに入ることはない。したがって、分岐管１２Ｃと分岐管１２Ｄが同時に音響共鳴に達しないため、音響共鳴による強い圧力変動の発生を抑制することができる。
【００４６】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【００４７】
分岐管１２Ｃの内径が分岐管１２Ｄの内径よりも４０％大きくなっている場合でも、同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４８】
本発明の他の実施例である分岐部を有する配管を備えたプラントを、図７を用いて以下に説明する。本実施例の分岐部を有する配管を備えたプラントは、ＢＷＲプラント１Ｂである。ＢＷＲプラント１Ｂは、ＢＷＲプラント１と同様に、原子炉２、主蒸気配管１０、タービン１２、復水器（図示せず）及び給水配管を備えている。ＢＷＲプラント１Ｂは、実施例１において形成された分岐管１２Ａ及び１２Ｂの替りに、分岐管の長さと内径が異なる分岐管１２Ｅ及び１２Ｆを備えている。分岐管１２Ｅ及び１２Ｆには、それぞれ蒸気逃し安全弁１３Ｅ及び１３Ｆが取り付けられている。
【００４９】
本実施例では、分岐管１２Ｅの長さと分岐管１２Ｅの内径の商（分岐管１２Ｅの内径を分岐管１２Ｅの長さで割った値）が、分岐管１２Ｆの長さと分岐管１２Ｆの内径の商（分岐管１２Ｆの内径を分岐管１２Ｆの長さで割った値）よりも４０％小さくなっている。分岐管１２Ｅの内径が１５ｃｍであり、分岐管１２Ｅの長さが６０ｃｍである。分岐管１２Ｆの内径が２０ｃｍであり、分岐管１２Ｆの長さが４０ｃｍである。主蒸気配管１０の内径は７０ｃｍである。分岐管１２Ｅ及び１２Ｆの内径は主蒸気配管１０の内径以下になっている。分岐管１２Ｅと分岐管１２Ｆの間の距離ｌは１８０ｃｍである。
【００５０】
（１）式及び（２）式より、分岐管１２ＥのＳｔ数は、分岐管１２ＦのＳｔ数よりも４０％小さくなる。これは規格化したＳｔ数で換算すると０．４に相当する。したがって、実施例１と同様に、分岐管１５Ｅと分岐管１５ＦのＳｔ数が同時にこの領域に入ることはない。本実施例でも、分岐管１２ＥのＳｔ数及び分岐管１２ＦのＳｔ数が同時に音響共鳴領域Ａに入ることはない。したがって、分岐管１２Ｅと分岐管１２Ｆが同時に音響共鳴に達しないため、音響共鳴による強い圧力変動の発生を抑制することができる。
【００５１】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【００５２】
以上に述べた各実施例は、蒸気発生器（蒸気発生装置）とタービンを連絡する蒸気配管を有する加圧水型原子力プラント、及びボイラ（蒸気発生装置）とタービンを連絡する蒸気配管を有する火力プラント等の分岐部を有して気体（蒸気及び空気等）が流れる配管を備えたプラントに適用することができる。また、蒸気発生装置に連絡される蒸気配管を有する暖房システムにも、上記した各実施例を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、蒸気配管を有する原子力プラント及び火力プラント等のプラントに適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ…沸騰水型原子力プラント、２…原子炉、３…原子炉圧力容器、１０…主蒸気配管、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ…分岐管、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ…主蒸気逃し安全弁、１４…分岐部。
【図１】
2010242899.tif 000003
【図２】
2010242899.tif 000004
【図３】
2010242899.tif 000005
【図４】
2010242899.tif 000006
【図５】
2010242899.tif 000007
【図６】
2010242899.tif 000008
【図７】
2010242899.tif 000009