(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部、第２の端部、およびパイプの外壁を貫いて延びる円形の開口部とを有するパイプと、
前記円形の開口部において前記パイプに連結されたスタンドパイプと、
前記スタンドパイプ内に設けられた単一の流れトリッパと、
を備えた流体流れの音響負荷を軽減するためのシステムであって、
前記円形の開口部は、前記第１の端部と前記第２の端部との間にあり、
前記円形の開口部は、前記開口部を第１の半円形部分と第２の半円形部分とに分ける軸を有し、
前記第１の半円形部分は前記軸から前記パイプの前記第１の端部に向かって延び、
前記第２の半円形部分は前記軸から前記パイプの前記第２の端部に向かって延び、
前記単一の流れトリッパは、前記円形の開口部を通って前記パイプ内に延在する単一の半円形の縁部を有し、
前記単一の半円形の縁部は、前記円形の開口部の前記第２の半円形部分を通って、前記軸から前記パイプの前記第２の端部に向かって延びる、
システム。
【請求項２】
前記スタンドパイプが、第１の端部において前記第１のパイプに連結された一対のパイプフランジを有し、前記一対のパイプフランジがスペーサによって分離され、前記流れトリッパが第１の端部において前記スペーサによって支持されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スタンドパイプが、第２の端部において第２の一対のパイプフランジをさらに有し、前記第２の一対のパイプフランジの１つのパイプフランジが逃し弁入口を有することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記１つのパイプフランジが前記逃し弁入口において圧力センサを有することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、原子炉に関し、より詳細には、原子炉内での音響負荷の緩和に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ｂｏｉｌｉｎｇ  ｗａｔｅｒ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｒｅａｃｔｏｒ（ＢＷＲ））では、原子炉冷却材が、下側炉心プレナムから始まって原子炉炉心自体および上側炉心プレナムがそれぞれ互いに連通して配置されている一連のプレナムを通って流れる。上側炉心プレナムは、一連のスタンドパイプを有するシュラウドヘッド（ｓｈｒｏｕｄ  ｈｅａｄ）の下方に位置しており、この一連のスタンドパイプは、蒸気と水との二相混合物が分離される一連の分離機まで蒸気／水を導く。分離された水は、再循環のために、炉心シュラウドの周りのアニュラス内を下方向に流れる。分離された蒸気は、原子炉容器の外側へと流れて電力を発生させるためのタービンを駆動させるために、蒸気乾燥機を通って原子炉の上方へ流れる。
【０００３】
ＢＷＲの原子炉では、蒸気と液体とのこの流動混合物は、蒸気タービン発電機に必要である乾燥蒸気を提供するために効率的に分離されなければならない。一般的な原子炉の設計では、一次分離機を採用しており、それらの一次分離機のそれぞれは、上側炉心シュラウドに連結されたスタンドパイプを有しており、そのスタンドパイプには、大型分離バレル区間に入る旋回流を発生させるために螺旋流ダイバータが上部に取り付けられている。得られた半径方向加速度場によって、より高密度の液体が外側に移動して分離バレル上を膜として流れる。ラジアルピックオフリング（ｒａｄｉａｌ  ｐｉｃｋ−ｏｆｆ  ｒｉｎｇ）がバレルに沿って１つまたは複数の軸方向位置に設けられており、液膜流れを遮断して液膜流れを内部蒸気流れから分離する。排出通路が、分離された水を水槽まで誘導し、そこでは、一次分離機が部分的に浸水している。
【０００４】
設備を破壊するまたは損傷させる負荷原因の１つは、安全逃し弁などのスタンドオフパイプ内部の流体の音響共鳴である。蒸気流れが入口を通過した後の１つまたは複数の安全逃し弁と、必然的に発生する音響共鳴とにより、音響圧力が上流まで伝わり、例えば蒸気乾燥機といった装置の損傷の原因となる。
【０００５】
蒸気乾燥機などの装置の損傷を軽減するためのこれまでの試みとしては、有限要素法分析（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  （ＦＥＡ））を用いて蒸気乾燥機上の負荷を予測または推定すること、および蒸気乾燥機上の応力を計算すること、ならびに計算された応力を減少させるために蒸気乾燥機を修正することが含まれる。
【０００６】
蒸気乾燥機などの設備の損傷を軽減するための他の試みとしては、逃し弁に設けられるヘルムホルツ共鳴器が含まれる。しかしヘルムホルツ共鳴器は、大型の片持式ボトル形装置であり、原子力発電所の設備内で支持することが困難である。
【特許文献１】米国特許第４，９１２，７３３号公報
【特許文献２】米国特許第５，３２１，７３１号公報
【特許文献３】米国特許第５，８８５，３３３号公報
【特許文献４】米国特許第６，８１０，８３７Ｂ２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態では、流体流れの音響負荷を軽減するためのシステムが、流体流れを運ぶための第１のパイプと、第１のパイプの開口部において第１のパイプに連結されたスタンドパイプと、スタンドパイプ内に設けられたスタンドパイプ流れトリッパとを有する。この流れトリッパは、開口部を通って開口部の下流側の流れの中まで延在する縁部を有する。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、流れを運ぶように構成された第１のパイプに連結されたスタンドパイプ内での定在波の音響負荷を軽減するための方法が、スタンドパイプが連結された第１のパイプの開口部の上流側において第１のパイプ内の流れを乱すステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜５を参照すると、例えば沸騰水型原子炉（ｂｏｉｌｉｎｇ  ｗａｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ（ＢＷＲ））などの原子力発電所内の蒸気ラインパイプ１が、両端部において蒸気ラインパイプ１を蒸気送出ラインに連結するためのパイプフランジ２を有する。蒸気ラインパイプ１によって運ばれる蒸気の圧力を測定するために、蒸気ラインパイプ１内に圧力センサ２７を設けることができる。
【００１０】
スタンドパイプ３２が、スタンドパイプ３２のパイプフランジ８に安全逃し弁（図示せず）を取り付けるために蒸気ラインパイプ１に連結される。圧力センサ２８が、スタンドパイプ３２内で蒸気の圧力を測定するためにパイプフランジ８に設けられる。
【００１１】
図３〜５を参照すると、パイプベース３によってスタンドパイプ３２を蒸気ラインパイプ１に連結することができる。第１のパイプフランジ７がパイプベース３に連結される。第２のパイプベース７が、例えばボルト１２およびナット１４といった締結装置によって第１のパイプフランジ７に連結される。スペーサ１７が第１および第２のパイプフランジ７の間に設けられる。スペーサ１７のそれぞれの側は、例えばガスケットといったシール９によってパイプフランジ７と密封することができる。図４および５に示されているように、第１および第２のパイプフランジ７と、スペーサ１７とは、アライメントピン１０によって位置合わせすることができる。
【００１２】
図２、３および５を参照すると、スタンドパイプ３２は、さらにパイプ４を有する。パイプ４は、例えば溶接によって一方の端部をパイプフランジ７に連結することができる。パイプフランジ５を、例えば溶接によってパイプ４の他方の端部に連結することができる。安全逃し弁（図示せず）を連結するためのパイプフランジ８が、例えばボルト１３およびナット１４といった締結装置によってパイプフランジ５に連結される。例えばガスケットといったシール９を、パイプフランジ５、８の間に設けることができる。スタンドパイプ３２内の圧力を測定するための圧力センサ２８をパイプフランジ８のタップに設けることができる。パイプ４は、パイプフランジ７に連結されて示されているが、パイプフランジ５、パイプ４、および第２のパイプフランジ７は、一続きの一体構造として形成することもできることを理解されたい。
【００１３】
図３および４を参照すると、スタンドパイプ流れトリッパ組立体１１がスタンドパイプ３２に設けられる。図３に示されているように、スタンドパイプ流れトリッパ組立体１１は、流れトリッパまたはディスラプタまたはスポイラ６を有する。スポイラ６の第１の端部は、シール９どうしの間でスペーサ１７の中に備え付けすることができる。図６〜８に示されているように、スポイラ６の第１の端部は、例えば溶接によってスペーサ１７に取り付けることができる。図９に示されているように、流れスポイラ６は半円形断面を有することができる。
【００１４】
図３に示されているように、流れスポイラ６の第２の端部は、開口部または側枝入口３３を通って蒸気ラインパイプ１内まで延在する。流れスポイラ６は、流れＦに関して開口部３３の下流側に設けられており、蒸気ラインパイプ１は、この流れＦを運ぶように構築されている。流れスポイラ６は、トレーリングエッジ３１を有する。流れスポイラ６のトレーリングエッジ３１を、上流側ではなく下流側に配置することにより、流れスポイラが安全逃し弁の作動を妨害しないようにする。
【００１５】
図１０を参照すると、本発明の別の実施形態による流れトリッパ、ディスラプタ、またはスポイラ６が、位置をずらされたトレーリングエッジ３１を有する。流れスポイラ６の第１の端部は、上述した形式で、シール９どうしの間でスペーサ１７に取り付けることができ、トレーリングエッジ３１は、上述の実施形態と比較して、蒸気ラインパイプ１の開口部または側枝入口３３のさらに下流に配置されることになる。流れスポイラ６のトレーリングエッジ３１の位置は、スタンドオフパイプまたは逃し弁の音響共鳴周波数に応じて調節することができる。
【００１６】
流れスポイラ６は、スタンドパイプ３２の開口部３３を通過した流れの剪断層における不安定性の相互共鳴（ｍｕｔｕａｌ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、およびスタンドパイプ３２または逃し弁の音響共鳴を乱す。流れトリッパ、ディスラプタまたはスポイラ６が定位置にある場合、流れ不安定性は、スタンドパイプ３２または逃し弁入口の音響モードに追随することができない。言い換えると、スポイラ６は、流れにより音響定在波が発生するのを阻害する。このように、流れスポイラ６は、スタンドパイプ３２または安全逃し弁内の負荷が増大するのを防止する。
【００１７】
また、本明細書に記載のスタンドパイプ流れトリッパ組立体は、流れを閉塞することを一切取り入れておらず（すなわち、下流のスタンドパイプへの流れに影響を及ぼさず）、音響負荷の軽減または除去において受動的であり、外部支援を必要としない。したがって、本明細書に記載のスタンドパイプ流れトリッパ組立体は、現存のプラントへの導入が非常に容易である。このスタンドパイプ流れトリッパ組立体はまた、通常高い負荷が発生するような流れ状態において、主蒸気ライン内の負荷および蒸気乾燥機などの装置上の負荷が高くなるのを防止する。
【００１８】
このスタンドパイプ流れトリッパ組立体はまた、蒸気乾燥機および他の設備にとって結果として危険である音響負荷の増大といった、出力向上に関する問題の原因を取り除くことにより、原子力発電所の出力向上を可能または容易にする。
【００１９】
本発明を、現在最も実用的および好適であると考えられる実施形態に関連して説明してきたが、本発明は、開示した実施形態のみに限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に包含される種々の修正形態および等価の構成を含むことを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による負荷緩和装置の平面図である。
【図２】図１の負荷緩和装置の側面図である。
【図３】図１の線３−３に沿った負荷緩和装置の断面図である。
【図４】図２の線４−４に沿った負荷緩和装置の断面図である。
【図５】図１の線５−５に沿った負荷緩和装置の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による流れトリッパ組立体の平面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った流れトリッパ組立体の断面図である。
【図８】図６および７の流れトリッパ組立体のスペーサの断面図である。
【図９】図６の流れトリッパ組立体の斜視図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による流れトリッパ、ディスラプタ（ｄｉｓｒｕｐｔｅｒ）、およびスポイラの斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  蒸気ラインパイプ
２、７、８  パイプフランジ
３  パイプベース
４  パイプ
５  パイプフランジ
６  流れトリッパ／ディスラプタ／スポイラ
９  フランジガスケット
１０  アライメントピン
１１  スタンドパイプ流れトリッパ組立体
１２、１３  ボルト
１４  ナット
１７  スペーサ
２７、２８  圧力センサ
３１  流れトリッパ／ディスラプタ／スポイラのトレーリングエッジ
３２  スタンドパイプ
３３  パイプ開口部／側枝入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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