(57)【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であって、
前記配管に接続された複数の分岐管のうち、少なくとも、同じ長さを有する第１分岐管及び第２分岐管が、互いに、隣接して配置されており、かつ、
前記第１分岐管と前記第２分岐管との間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されていることを特徴とする複数の分岐管を有する配管を備えたプラント。
【請求項２】
前記請求項１に記載された複数の分岐管を有する配管を備えたプラントにおいて、更に、
前記配管と、当該配管に接続された前記第１分岐管及び前記第２分岐管とで決定されるストローハル数が、０．６＜Ｓｔ＜０．８の範囲であることを特徴とする複数の分岐管を有する配管を備えたプラント。
【請求項３】
前記請求項１に記載された複数の分岐管を有する配管を備えたプラントにおいて、更に、
前記配管には、前記第１分岐管及び前記第２分岐管と同じ長さを有する第３分岐管が接続されており、かつ、
前記第１分岐管と前記第２分岐管と前記第３分岐管との間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されていることを特徴とする複数の分岐管を有する配管を備えたプラント。
【請求項４】
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であって、
前記配管に接続された複数の分岐管のうち、少なくとも、同じ長さを有する複数の分岐管が、互いに、隣接して配置されており、かつ、
前記複数の分岐管の間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されていることを特徴とする複数の分岐管を有する配管を備えたプラント。
【請求項５】
前記請求項１〜４の何れか１項において、前記プラントが原子力プラントであることを特徴とする複数の分岐管を有する配管を備えたプラント。
【請求項６】
前記請求項１〜４の何れか１項において、前記プラントが火力プラントであることを特徴とする複数の分岐管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、
前記蒸気配管に接続された複数の蒸気逃し安全弁を取り付けた分岐管のうち、少なくとも、同じ長さを有する複数の分岐管が、互いに、隣接して配置されており、かつ、
前記複数の分岐管の間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されていることを特徴とする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に関し、更には、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、以下の非特許文献１に既に開示されている。
【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、主蒸気系内を伝播、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、以下の特許文献１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。また、以下の特許文献２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。更に、以下の非特許文献２には、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本の分岐管のうち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。
【０００５】
また、以下の非特許文献３には、分岐管の主配管への接続部である分岐部で発生する音響共鳴に伴う圧力変動を、ストローハル数（Ｓｔ）とよばれる無次元数で表わし、このＳｔ数が０．４の前後において、前述した渦と音のフィードバックループが分岐管内等に形成されることにより、強い音響共鳴が発生することが既に報告されている。更に、以下の非特許文献４には、圧力変動が大きい音響共鳴領域は、Ｓｔ数が０．３＜Ｓｔ＜０．５、０．６＜Ｓｔ＜０．８の範囲であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
【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, 6, P583-601(1992)
【非特許文献３】D. S. Weaver, et al.,“Entrance port rounding effects on acoustic resonance in safety relief valves”, Flow-Induced Vibration, 389, (1999)
【非特許文献４】B.D.Knotts, et al.,“Suppression of flow-acoustic coupling in sidebranch ducts by interface modification”, Journal of sound and vibration, 265, (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
原子炉を含め、多数の配管を備えたプラントでは、その主蒸気配管が引き回される原子炉格納容器内のスペースが限られていることから、発電容量増大時の音響共鳴の抑制方法としても、空間的な制約が大きく、よりコンパクトな手法が強く求められている。
【０００９】
これに対し、上記の特許文献１では、上述したように、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、当該特許文献１では、分岐管毎にヘルムホルツ管を設置する必要がある。特に、ＢＷＲプラントにおいては、逃し安全弁は１０ヶ所以上あることが多いため、分岐管毎にヘルムホルツ管を設置した場合、原子炉格納容器を大きくする必要性が生じる。
【００１０】
また、上記の特許文献２でも、分岐管毎に音響共鳴モードを減衰させる必要があり、この場合にも、配管の構造が複雑化するという課題が生じる。
【００１１】
更に、上記の非特許文献１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。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。
【００１２】
また、上記の非特許文献２では、２本の分岐管のうち１本の分岐管の長さを所定の比率で縮減することによって、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が、一般的な原子力プラントの主蒸気配管のように、複数の分岐管を隣接して接続する体系を適用することについては記載していない。加えて、上記の非特許文献３や４にも、一般的な原子力プラントの主蒸気配管のように、複数の分岐管を隣接して接続する体系への具体的な適用については記載がない。
【００１３】
本発明は、上述した従来技術における課題を考慮して達成されたものであり、その目的は、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】
【００１４】
上記した目的を達成するため、本発明によれば、まず、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であって、前記配管に接続された複数の分岐管のうち、少なくとも、同じ長さを有する第１分岐管及び第２分岐管が、互いに、隣接して配置されており、かつ、前記第１分岐管と前記第２分岐管との間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されている複数の分岐管を有する配管を備えたプラントが提供される。
【００１５】
また、本発明では、前記に記載された複数の分岐管を有する配管を備えたプラントにおいて、更に、前記配管と、当該配管に接続された前記第１分岐管及び前記第２分岐管とで決定されるストローハル数が、０．６＜Ｓｔ＜０．８の範囲であることが好ましく、更に、前記配管には、前記第１分岐管及び前記第２分岐管と同じ長さを有する第３分岐管が接続されており、かつ、前記第１分岐管と前記第２分岐管と前記第３分岐管との間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されていてもよい。
【００１６】
また、本発明によれば、やはり上記した目的を達成するため、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であって、前記配管に接続された複数の分岐管のうち、少なくとも、同じ長さを有する複数の分岐管が、互いに、隣接して配置されており、かつ、前記複数の分岐管の間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されている複数の分岐管を有する配管を備えたプラントが提供される。そして、本発明では、前記プラントが原子力プラントであることが、又は、前記プラントが火力プラントであることが好ましい。
【００１７】
加えて、本発明によれば、やはり上記した目的を達成するため、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、前記蒸気配管に接続された複数の蒸気逃し安全弁を取り付けた分岐管のうち、少なくとも、同じ長さを有する複数の分岐管が、互いに、隣接して配置されており、かつ、前記複数の分岐管の間の距離が、前記分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）の範囲内に設定されている沸騰水型原子力プラントが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明によれば、プラント内において、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、もって、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可能なプラント及び沸騰水型原子力プラントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例になるプラント（沸騰水型原子力プラント）における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】上記主蒸気配管と分岐管の分岐部における、Ｓｔ数と二乗平均平方根（ＲＭＳ）で表す圧力変動の関係を示す特性図である。
【図４】上記主蒸気配管に分岐管が２本設置された場合において、隣り合う２本の分岐管の間の距離と圧力変動の関係を示す特性図である。
【図５】隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの１倍である場合について、２つの分岐管から主蒸気配管内に伝播された音圧と、それらが合成されたときの圧力を示す特性図である。
【図６】隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの２倍である場合について、２つの分岐管から主蒸気配管内に伝播された音圧と、それらが合成されたときの圧力を示す特性図である。
【図７】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）において、主蒸気配管と分岐管の接続部で主蒸気配管に形成された開口部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、まず、その前に、本発明の発明者らにより行われた検討内容、即ち、主蒸気逃し安全弁などの分岐管における音の発生メカニズムについて説明する。
【００２１】
まず、弁の弁体により閉止される分岐管が主配管に設置されており、気体（例えば、空気または蒸気）が主配管内を流れているものとする。すると、分岐管と主配管の接続部において分岐管の上流側端部で、主配管内を流れる気体の流れが剥離し、渦が発生する。この渦は気体とともに下流に向って流れ、上記の接続部において分岐管の下流側端部付近で分岐管の内面に衝突する。そして、この渦の分岐管内面への衝突により音波が発生する。
【００２２】
上述のようにして発生した音波は、分岐管内を伝播し、分岐管を封鎖している弁の弁体で反射される。また、反射された音波が、分岐管と主配管の接続部において分岐管の上流側端部に到達する。ここで、反射されてこの接続部に到達した音波が、主配管から剥離した渦を強める働きをする。この時、分岐管と主配管の接続部において分岐管の上流側端部で発生したある渦が、その接続部での分岐管の下流側端部付近で分岐管の内面に衝突するまでの期間に発生する渦の周波数の値と、その下流側端部付近で分岐管の内面で発生した音波が、分岐管内を伝播し分岐管の上流側端部に到達するまでの期間における音波の周波数の値が近いのときに、分岐管及び主配管内において、このような音波のフィードバックループが形成される。この渦と音波のフィードバックループの形成によって、音波の強度が数十〜数百倍に強められる。以上が分岐管の設置による音の発生メカニズムである。
【００２３】
分岐管の主配管への接続部である分岐部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以下の（式１）のように表される。
Ｓｔ＝ｆ×ｄ／Ｕ                                    ……（式１）
【００２４】
ここで、ｄは分岐管との接続部で主配管に形成された開口部の、主配管の軸方向における差し渡し長さ、Ｕは主配管内の流体の流速、ｆは主配管と分岐配管の接続部で発生する音響共鳴に伴う圧力変動の周波数である。差し渡し長さとは、開口部での、開口部の対向する側面間の距離を示すもので、例えば、円の差し渡し長さは円の直径と等しくなる。なお、このＳｔ数が０．４の前後となることで、前述した渦と音のフィードバックループが分岐管内等に形成されることにより、強い音響共鳴が発生することが、上記の非特許文献３に開示されている。
【００２５】
本発明の発明者らは、このような課題の解決策を鋭意検討した結果、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、第１分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）にしたときに、第１分岐管で発生した音波と第２分岐管で発生した音波が互いに打ち消し合うため、隣り合う分岐管の間で強い音響共鳴が生じないことを初めて見出した。ここで、分岐管の長さとは、分岐管と主配管との接続部と、この分岐管に設けられた弁のうち、その接続部に最も近い弁の弁体との間の最短距離である。
【００２６】
続いて、以上の本発明の発明者らによる検討結果を考慮して得られた、本発明になるプラント（沸騰水型原子力プラント）、特に、かかるプラントにおける主蒸気配管と分岐管の分岐部について、以下に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
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（沸騰水型原子力プラント）について、添付の図１、図２、図３、図４及び図５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、例えば、図２に示すように、ＢＷＲプラント１である。
【００２８】
ＢＷＲプラント１は、図示のように、原子炉２、主蒸気配管１０、タービン１１、復水器（図示せず）及び給水配管（図示せず）を備えている。
【００２９】
原子炉２（図示せず）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。ＲＰＶ３上には、取り外し可能な蓋４が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、更に、当該気水分離器の上方には、波板６を有する蒸気乾燥器５が設置されている。
【００３０】
主蒸気配管１０は、上記ＲＰＶ３に形成されたノズル９に接続されており、そして、上記ＲＰＶ３内において蒸気乾燥器５よりも上方に形成される蒸気ドーム７に連絡されている。主蒸気配管１０には、タービン１１が接続されると共に、その途中には、図１に示すように、複数の分岐管１２Ａ、１２Ｂが接続され、そして、当該分岐管１２Ａ、１２Ｂには、それぞれ、蒸気逃し安全弁１３Ａ、１３Ｂが設置されている。なお、主蒸気配管１０に接続された分岐管１２Ａの長さＬ１、及び、分岐管１２Ｂの長さＬ２は、共に、５５ｃｍである。ここで、分岐管の長さとは、分岐管の内側の底面と分岐部との最短距離を示す。また、分岐管１２Ａの中心軸と分岐管１２Ｂの中心軸との間の距離Ｄ（以下、「分岐管の距離」と称する）は１５０ｃｍである。
【００３１】
なお、ここでは図示しないが、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おり、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。また、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。即ち、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。この冷却水は、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、その一部が蒸気１６になる。この蒸気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。
【００３２】
その後、水分が除去された蒸気１６は、上述した主蒸気配管１０を通ってタービン１１に導かれ、当該タービン１１を回転させる。それに伴い、タービン１１に連結された発電機（図示せず）が回転し、電力を発生する。なお、タービン１１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。このように、ＢＷＲプラント１における原子炉２は、蒸気発生装置である。また、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。
【００３３】
ところで、上述したＢＷＲプラント１において、万が一、ＲＰＶ３内の圧力が設定値よりも高くなったとき、上述した蒸気逃し安全弁１３Ａ、１３Ｂが自動的に開く。すなわち、蒸気逃し安全弁１３Ａ，１３Ｂに設けられたそれぞれの弁体１５が蒸気の圧力により押し上げられる。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、そして、それぞれの排気管（図示せず）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。
【００３４】
蒸気１６の流れによって分岐部（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、圧力変動の周波数ｆは以下の（式２）で表される。
ｆ＝ｃ／（４Ｌ）                                    ……（式２）
ここで、ｃは分岐部１２内を流れる蒸気１６の音速（ｍ／Ｓ）である。
【００３５】
分岐管が１本だけ存在する体系において、分岐部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、添付の図３に示すように変化する。そして、圧力変動が大きい音響共鳴領域Ａ、Ｂは、それぞれ、図３に示すように、Ｓｔ数が０．３＜Ｓｔ＜０．５、０．６＜Ｓｔ＜０．８の範囲であることは、既に、上記の非特許文献４に開示されている。
【００３６】
なお、このような条件では、分岐管上流側の付け根部から放出される渦の放出周波数が分岐管の共鳴周波数が近くなり、渦発生を促進するようなフィードバック現象が発生するため、主蒸気配管を流れる蒸気流れの動圧の数倍レベルの極めて大きな圧力変動が急激に発生する。ただし、一般的なＢＷＲプラントでは、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０．５以下になることはほとんどなく、むしろ、基本的には０．８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。
【００３７】
次に、図４には、強い音響共鳴が生じる０．６＜Ｓｔ＜０．８の範囲において、主蒸気配管に分岐管が２本設置された場合における圧力変動の強さを示す。なお、図における縦軸は、２本の分岐管が存在する本実施例の分岐部における圧力変動の強さを、分岐管が１本だけ存在したときにおける分岐部の圧力変動の強さで規格化して（（２本の分岐管が存在する本実施例の分岐部における圧力変動）／（１本の分岐管で発生する音圧））示しており、この値が２より小さければ２本の分岐管で発生した圧力変動が打ち消し合い、音圧を抑制していることを示す。なお、横軸は、２本の分岐管の間の距離を、分岐管の長さで規格化（枝管の距離／枝管の長さ）して示している。
【００３８】
この図４によれば、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎは自然数）のときに、横軸の値が２より小さくなり、２本の分岐管で発生した圧力変動が打ち消し合って、音圧を抑制していることがわかる。これは、強い音響が生じる０．３＜Ｓｔ＜０．５の範囲においては、分岐部１２Ａで発生した音波と分岐部１２Ｂで発生した音波が、それぞれ、主蒸気配管１０に伝播するが、音波は圧力の疎・密の時間的な変化であるため、このように２つの音波が存在する場合には、これらが合成される。例えば、２つの音波の密な部分が重なった場合は、強めあうことで音波の強さが２倍になる。他方、音波の疎の部分と、もう一方の音波の密の部分が重なった場合には、互いに弱め合うことで音波が消える。これら２つの音波の重なり合い方は、音の波長と２つの分岐管の間の距離で決まり、音の波長λは、以下の（式３）で表される。
λ＝１／ｆ                                          ……（式３）
【００３９】
一例として、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの１倍、２倍である場合について、２つの分岐管から主蒸気配管内に伝播された音圧と、それらが合成されたときの圧力を、添付の図５及び図６に示す。
【００４０】
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの１倍（分岐管の間の距離＝分岐管の長さ×１）の場合は、隣り合う分岐管で発生する音波の位相が丁度逆で打ち消し合うため、合成された音波が弱くなる。
【００４１】
一方、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの２倍（分岐管の間の距離＝分岐管の長さ×２）の場合は、隣り合う分岐管で発生する音波の位相が同じで強めあうため、合成された音波が強くなる。
【００４２】
より詳細には、本実施例においては、音速が約５００ｍ/ｓ、主蒸気配管を流れる蒸気の流速が５０ｍ/ｓ、分岐管との接続部で主配管に形成された開口部の、分岐管との接続部で主配管に形成された開口部の、主配管の軸方向における差し渡し長さは１０ｃｍであることから、上記の（式１）及び（式２）により、St数の値は、０．４５である。この場合、前述した音響共鳴の条件に入っていることから、仮に分岐管が１本だけ存在する場合は強い圧力変動が生じる。しかしながら、本実施例では、２本の分岐管の間の距離が分岐管の長さの２．７倍となり、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの（２×ｎ−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎ=２）の領域に入っており、２本の分岐管で発生した圧力変動が打ち消し合うことから、音圧が抑制される。
【００４３】
続いて、上記にその詳細を説明した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よって得られる効果について、以下に詳細に説明する。
【００４４】
なお、上述した特許文献１に記載されたＢＷＲプラントでは、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、一般的に、１０本程度の分岐管が接続されており、かかる構造において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。
【００４５】
これに対し、上述した本実施例になる配管の構造によれば、ヘルムホルツ管などを特に設置していないため、原子炉格納容器を大きくする必要がない。即ち、本実施例によれば、主蒸気配管に接続された分岐管を、上述した所定の関係を保つよう配置するだけでよく、原子炉格納容器の拡大を抑えつつ、かつ、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る。すなわち、本実施例によれば、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）において、音響共鳴に基づく蒸気１６の圧力変動をさらに低減することが可能となる。
【００４６】
更に、上述したように、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本実施例によれば、上記の効果に加え、特に、ＢＷＲプラント１の出力向上を、容易に達成することを可能とする。ここで、ＢＷＲプラント１の出力向上とは、炉心流量を増加させ、もって、原子炉出力を定格出力（１００％出力）よりも増大させることである。この出力向上により、タービン１１に供給される蒸気１６の流量が増大されるが、本実施例によれば、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ことから、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。そのため、本実施例は、ＢＷＲプラント１の出力向上を容易に達成するための技術としても有効である。
【実施例２】
【００４７】
次に、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について、添付の図７を用いて、以下に詳細に説明する。なお、本実施例２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。
【００４８】
本実施例２に示すＢＷＲプラント１Ａは、上述したＢＷＲプラント１と同様に、原子炉２、主蒸気配管１０、タービン１１、復水器（図示せず）及び給水配管を備えている（上記の図２を参照）。
【００４９】
但し、本実施例２になるＢＷＲプラント１Ａでは、上記実施例１において形成された分岐管１２Ａ及び分岐管１２Ｂ（上記図１を参照）に代えて、図７に示すように、分岐管１２Ｃ、分岐管１２Ｄ及び分岐管１２Ｅを備えている。これらの分岐管１２Ｃ、分岐管１２Ｄ、分岐管１２Ｅの長さは、すべて等しく設定されている。また、分岐管１２Ｃと分岐管１２Ｄの間の距離は、分岐管の長さの１．４倍に、また、分岐管１２Ｄと分岐管１２Ｅの間の距離も、同様に、１．４倍に設定されている。
【００５０】
このように、本実施例２においても、上記の実施例１と同様に、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの（２×n−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎ＝１）の領域に入っており、そのため、上記図４にも示したように、２本の分岐管で発生した圧力変動が打ち消し合うことから、音圧が抑制されることとなる。
【００５１】
更に、分岐管１２Ｃと分岐管１２Ｅの間の距離は、分岐管の長さの２．８倍となっている。即ち、このことも、やはり上記図４にも示したように、隣り合う２本の分岐管の間の距離が、分岐管の長さの（２×n−１．５）倍から（２×ｎ−０．５）倍（ただし、ｎ＝１）の領域に入っており、これら２本の分岐管で発生した圧力変動も互いに打ち消し合うことから、音圧が抑制される。すなわち、これらの分岐管１２Ｃ、分岐管１２Ｄ、分岐管１２Ｅは、それぞれの分岐管で発生した圧力変動を互いに打ち消し合うという関係にあることから、さらに音圧を抑制することが可能となる。
【００５２】
以上のように、本実施例２によっても、上記実施例１と同様、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）において、音響共鳴に基づく蒸気１６の圧力変動をさらに低減することが可能となり、そして、ＢＷＲプラント１の出力向上を、容易に達成することを可能とする効果を発揮する。
【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…沸騰水型原子力プラント、２…原子炉、３…原子炉圧力容器、４…蓋、５…蒸気乾燥器、６…波板、７…蒸気ドーム、８…ドレン管、９…ノズル、１０…主蒸気配管、１１…タービン、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ…分岐管、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ…主蒸気逃し安全弁、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，…分岐部、１６…蒸気。
【図１】
0005586270.tif 000002
【図２】
0005586270.tif 000003
【図３】
0005586270.tif 000004
【図４】
0005586270.tif 000005
【図５】
0005586270.tif 000006
【図６】
0005586270.tif 000007
【図７】
0005586270.tif 000008