(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部、及び下部を有する、液体（１１２）を保持するように構成された容器と、
ガスを前記容器内に導くように構成された、前記容器内に延びる通気装置（１１４）と、
前記容器からの前記液体（１１２）の取り出しを行うように構成された、前記容器の前記下部に延びる吸込構造体（２１２）と、
前記容器内で、前記吸込構造体（２１２）と、前記通気装置（１１４）との間に配置された偏向器（２１０）と、
を備え、
前記偏向器（２１０）は、前記偏向器（２１０）を貫通する複数の孔を有し、
前記孔は、不凝縮ガス（２０８）を前記吸込構造体（２１２）から離れた方に偏向させる一方で、液体（１１２）は流入できるように構成されて、前記液体（１１２）の前記取り出し中に不凝縮ガス（２０８）の巻き込みを低減し、
前記偏向器（２１０）は、中心線および貫通孔線を有し、前記中心線は前記偏向器（２１０）を二分し、前記貫通孔線は前記複数の孔のうちの少なくとも１つの長手方向軸線に相当し、前記中心線と前記貫通孔線とは交差してその間に角度を画成し、前記角度は４５°〜１３５°の範囲である、
巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項２】
前記通気装置（１１４）が、前記容器の前記上部に延びる、請求項１に記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項３】
前記吸込構造体（２１２）が、吸込管（２１４）と、前記容器内で前記吸込管（２１４）に固定されたストレーナ（２１６）とを含み、
前記偏向器（２１０）が、前記ストレーナ（２１６）と、前記通気装置（１１４）との間に配置されている、
請求項１または２に記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項４】
前記偏向器（２１０）と、前記吸込構造体（２１２）との間の離間距離が、前記通気装置（１１４）と、前記吸込構造体（２１２）との間の全距離と等しいか、又は半分未満である、請求項１から３のいずれかに記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項５】
前記偏向器（２１０）が、前記ストレーナ（２１６）に直接接触しないように、前記容器に固定されている、請求項３に記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項６】
前記偏向器（２１０）が、前記通気装置（１１４）からの距離を増しながら、前記通気装置（１１４）から離れて、前記吸込構造体（２１２）に向かって広がる、請求項１から５のいずれかに記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項７】
前記偏向器（２１０）が、折り曲げシート（２１０ａ）の形態であり、前記折り曲げシート（２１０ａ）が、前記吸込構造体（２１２）と対向する溝（３０４ｂ）を有する、請求項１から６のいずれかに記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項８】
前記溝（３０４ｂ）が、２つの相対する傾斜面によって画定されており、前記２つの相対する傾斜面の間の角度が、１５５°〜１７０°の間である、請求項７に記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項９】
前記偏向器（２１０）が、波形シート（２１０ｅ）の形態であり、前記波形シート（２１０ｅ）が、共通収束点（８０２）から、前記吸込構造体（２１２）に向けて、半径方向外側に広がる、複数の、交互の、リッジ（８０４ａ）、及び溝（８０４ｂ）を有する、請求項１から６のいずれかに記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項１０】
前記偏向器（２１０）が、湾曲したシールド（２１０ｂ）の形態であり、前記湾曲したシールド（２１０ｂ）が、前記吸込構造体（２１２）と対向する凹面（５０４ｂ）を有する、請求項１から６のいずれかに記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項１１】
前記偏向器（２１０）が、ルーバ状構成部を有し、前記ルーバ状構成部が、複数の重なり合うスラットの間に、複数のスリットを画定する、前記複数の重なり合うスラットを含む、請求項１から６のいずれかに記載の巻き込み低減組立体（２００）。
【請求項１２】
通気装置（１１４）から、液体（１１２）にガスを排出するステップと、
吸込構造体（２１２）を用いて、前記液体（１１２）の取り出しを行うことにより、凝縮ガスに起因する、前記液体（１１２）の水位の上昇を抑えるステップと、
前記液体（１１２）の前記取り出し中、偏向器（２１０）を用いて、前記液体（１１２）内の不凝縮ガス（２０８）の巻き込みから、前記吸込構造体（２１２）を遮蔽するステップと、
を含み、
前記偏向器（２１０）は、容器内で、前記吸込構造体（２１２）と、前記通気装置（１１４）との間に配置され、
前記偏向器（２１０）は、前記偏向器（２１０）を貫通する複数の孔を有し、
前記孔は、不凝縮ガス（２０８）を前記吸込構造体（２１２）から離れた方に偏向させる一方で、液体（１１２）は流入できるように構成されて、前記液体（１１２）の前記取り出し中に不凝縮ガス（２０８）の巻き込みを低減し、
前記偏向器（２１０）は、中心線および貫通孔線を有し、前記中心線は前記偏向器（２１０）を二分し、前記貫通孔線は前記複数の孔のうちの少なくとも１つの長手方向軸線に相当し、前記中心線と前記貫通孔線とは交差してその間に角度を画成し、前記角度は４５°〜１３５°の範囲である、
巻き込みを低減する方法。
【請求項１３】
前記遮蔽することが、前記不凝縮ガス（２０８）が、複数の孔（３０６）を通って通過することを妨げつつ、前記複数の孔（３０６）を通って、前記液体（１１２）が流れることを可能にするために、フルード数（Ｆｒ）が０．３１未満となるように、前記吸込構造体（２１２）に向かう角度で、前記偏向器（２１０）を通って延びる前記複数の孔（３０６）を設けるステップを含み、
【数１】
0006514643.tif 000005
ＶＬが、前記複数の孔（３０６）における前記液体（１１２）の速度であり、ｇが重力加速度であり、ρｌが、前記液体（１１２）の密度であり、ρＧが、前記ガスの密度であり、かつＤが、前記複数の孔（３０６）の直径である、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）の際の、ポンプの吸込部へのガスの巻き込みの低減、又は防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）の際、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）は、炉心の水位を維持し、炉心に冷却機能を提供するために、ポンプで水を送らなければならない。しかし、この同じ過渡事象により、ガスが、稼働中の非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の吸込ストレーナ内に押し下げられ、ガスの巻き込みにつながる場合がある。特に、冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）の際、凝縮性ガス（例えば、蒸気）と、非凝縮性ガス（例えば、窒素（Ｎ2））との両方は、圧力抑制プール内に導かれ、これにより、圧力抑制プールの水位が上昇する場合がある。非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプは、圧力抑制プールから過剰な液体を吸い込んで、過剰な液体を炉心に供給することにより、圧力抑制プールを、許容可能な水位に維持するために使用され得る。しかし、非凝縮性ガスは、液体と一緒に、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプの吸込部内に巻き込まれ、これにより、吸込みの損失、及び炉心への流量の減少につながる恐れがある。また、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプ内における非凝縮性ガスの存在は、さらなる安全上の問題を引き起こす、キャビテーション、及びポンプの破損の原因になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６８９８５号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示では、ポンプ（例えば、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプ）が、比較的大量の巻き込みガスを、吸込配管内に受け取ることを防止するための、様々な装置、組立体、システム、及び方法について説明する。ポンプがガスを受け取ることにより、キャビテーションが生じ、最終的にはポンプの故障につながる恐れがある。本明細書の教示はまた、非凝縮性ガスが、ウェットウェル内の吸込ストレーナに到達することを軽減するか、又は防止することを助ける。特別に設計された偏向器シールド、又は偏向器バッフルが、ドライウェルからウェットウェルへの通気ダウンカマと、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプの、吸込ストレーナとの間に配置され得る。ガスが、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の吸込水に到達することを防止することにより、想定される事故の間の、ポンプ動作の可用性を高めることができる。
【０００５】
巻き込み低減組立体は、液体を保持するように構成された容器を含んでもよい。容器は、上部、及び下部を有してもよい。通気装置が、容器内に延びてもよい。通気装置は、ガスを容器内に導くように構成されてもよい。吸込構造体が、容器の下部に延びてもよい。吸込構造体は、容器からの液体の取り出しを行うように構成されてもよい。偏向器が、容器内で、吸込構造体と、通気装置との間に配置されてもよい。偏向器は、液体の取り出し中に、不凝縮ガスの巻き込みを低減するように構成されてもよい。
【０００６】
原子炉システムは、第１の容器、及び第２の容器を含んでもよい。第１の容器は、内部にドライウェルを画定し得る。第２の容器は、内部にウェットウェルを画定し得る。第２の容器は、上部、及び下部を有してもよい。通気装置が、ドライウェルを、ウェットウェルに接続してもよい。通気装置は、ドライウェル内に延びる近位端と、ウェットウェルの上部に延びる遠位端とを有してもよい。吸込構造体が、ウェットウェルの下部に延びてもよい。偏向器が、第２の容器内で、吸込構造体と、通気装置の遠位端との間に配置されてもよい。
【０００７】
巻き込みを低減する方法は、通気装置から、液体にガスを排出することを含む場合がある。この方法はまた、吸込構造体を用いて、液体の取り出しを行うことにより、凝縮ガスに起因する、液体の水位の上昇を抑えることを含む場合がある。この方法はさらに、液体の取り出し中、偏向器を用いて、液体内の不凝縮ガスの巻き込みから、吸込構造体を遮蔽することを含む場合がある。
【０００８】
本明細書の非限定的な実施形態の、様々な特徴、及び利点が、添付の図面を用いて詳細な説明を検討することによって、より明らかになるであろう。添付の図面は、例示目的で提供されるにすぎず、特許請求の範囲を限定すると解釈されるべきではない。添付の図面は、原寸に比例すると明示されない限り、原寸に比例して描かれていると見なされるべきではない。明確を期するため、図面の様々な寸法が、誇張されている場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】非限定的な実施形態による原子炉システムの、簡略化された断面図である。
【図２】図１の原子炉システムで使用され得る、非限定的な実施形態による、巻き込み低減組立体の断面図である。
【図３】図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による偏向器の断面図である。
【図４Ａ】図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの偏向器の平面図である。
【図５Ａ】図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの偏向器の平面図である。
【図６Ａ】図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの偏向器の平面図である。
【図７Ａ】図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの偏向器の平面図である。
【図８Ａ】図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａの偏向器の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
要素、もしくは層が、別の要素、もしくは層の「上に」、「接続されている」、「結合している」、又は別の要素、もしくは層を「覆っている」として言及された場合、要素、もしくは層は、他の要素、もしくは層のすぐ上にあるか、直接接続されているか、直接結合しているか、又は他の要素、もしくは層を直に覆っていてもよく、又は介在要素、もしくは介在層が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、要素が、別の要素、もしくは層の「すぐ上に」、「直接接続されている」、又は「直接結合している」として言及された場合、介在要素、もしくは介在層は存在しない。同様の数字は、本明細書を通じて、同様の要素を指す。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうち１つ又は複数の、いかなる組み合わせ、及びすべての組み合わせを含む。
【００１１】
第１の、第２の、第３の等の用語は、様々な要素、構成要素、領域、層、及び／又は部分を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素、構成要素、領域、層、及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層、又は部分を、別の領域、層、又は部分から区別するために使用されるのみである。したがって、以下で論じられる第１の要素、構成要素、領域、層、又は部分は、例示的実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、又は部分と呼ぶことができる。
【００１２】
空間に関係する用語（例えば、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」等）は、図に示されるような、１つの要素、又は特徴部の、別の要素（単数又は複数）、又は別の特徴部（単数又は複数）に対する関係を説明するために、説明の便宜上、本明細書で使用され得る。空間に関係する用語は、図に示される向きに加えて、使用中、又は動作中の装置の、様々な向きを包含することが意図されていることを理解されたい。例えば、図の装置がひっくり返された場合、他の要素、又は特徴部の「下方」、又は「下」と記載された要素は、今度は、他の要素、又は特徴部の「上方」に配置されることになる。したがって、「下方」という用語は、上方の向き、及び下方の向きの両方を包含することができる。装置は、その他の方向（９０度回転させられた、又は他の向き）に配置されてもよく、本明細書で使用される空間に関係する表現は、状況に応じて解釈される。
【００１３】
本明細書で使用される用語は、単に様々な実施形態を説明するためのものであり、例示的実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書中で使用される場合、単数形、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに複数形を含まないことを示していない限り、複数形も含むことが意図されている。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、及び／又は「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、明言された特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を明示するが、１つ又は複数の、他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在、又は追加を排除するものではないということが、さらに理解されるであろう。
【００１４】
例示的実施形態が、例示的実施形態の、理想化された実施形態（及び中間構造体）の概略図である断面図を参照して、本明細書に記載されている。そのため、例えば製造技術、及び／又は公差の結果としての、図の形状からの変形が予想できる。したがって、例示的実施形態は、本明細書に示される領域の形状に限定されると解釈されるべきではなく、例えば製造から生じる、形状のずれを含むことができる。例えば、矩形として示された挿入領域は、通常、丸い、もしくは曲がっているという特徴を有し、及び／又は挿入領域から非挿入領域への二極的な変化というよりはむしろ、その縁部に、段階的な挿入の集合（ｉｍｐｌａｎｔ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を有する。同様に、挿入によって形成される埋込み領域は、埋込み領域と、挿入がそこから行われる表面との間の領域内の、いくつかの挿入（ｓｏｍｅ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）につながる場合がある。したがって、図に示された領域は、元来概略的であり、領域の形状は、装置の領域における実際の形状を示すことを意図するものではなく、かつ例示的実施形態の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１５】
別段の定めがない限り、本明細書で使用される（技術用語、及び科学用語を含む）すべての用語は、例示的実施形態が属する技術分野の当業者によって、一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書に定義されているものを含む用語は、関連技術の文脈におけるその用語の意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書に明確な定めがない限り、理想的な意味、又は過度に形式的な意味に解釈されるものではないということを、さらに理解されたい。
【００１６】
本開示の様々な実施形態は、原子炉（例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）マークＩ、又はマークＩＩ  ウェットウェル（トーラス））の内側で使用される場合に、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプに対する「吸込みの損失」の問題を軽減、又は解決する、装置、及び組立体に関する。「吸込みの損失」は、冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）の際、ドライウェルにおいて、蒸気、及び／又は非凝縮性ガスが巻き込まれることにより起こる。本開示の様々な実施形態はまた、ガスの巻き込みを低減するためのシステム、及び方法に関する。
【００１７】
本明細書の説明は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に関連しているが、例示的実施形態は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に限定されるものではないことを理解されたい。様々な形式の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に加えて、本開示はまた、吸込ストレーナを有する、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の非常用水溜めに適用され得る。また、本明細書の教示は、原子炉ではない環境に適用され得る。例えば、装置、組立体、システム、及び方法は、吸込部が、大型の液体（例えば、水）リザーバから引かれ、ここでの非凝縮性ガスの大量の流入により、これらのガスが、吸込管内に、巻き込まれるか、又は押し流されることにつながり、これにより、下流側のポンプが故障するような、他の状況で使用され得る。
【００１８】
図１は、非限定的な実施形態による原子炉システムの、簡略化された断面図である。図１を参照すると、原子炉システム１００は、ドライウェル１０４を画定する第１の容器１０２と、ウェットウェル１１０を画定する第２の容器１０８とを備える。原子炉圧力容器１０６は、ドライウェル１０４内に位置付けられている。液体１１２の全体（例えば、圧力抑制プール）は、ウェットウェル１１０内に配置されている。ドライウェル１０４は、通気装置１１４を介して、ウェットウェル１１０に接続されている。図１の詳細は、続く図面に関連付けて論じられている。
【００１９】
本開示では、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプの吸込部への、ガスの巻き込みの軽減、又は防止ついて詳述する。このような軽減、又は防止を行うことにより、冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）の際の、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプの安全な動作、及び可用性を向上させることができる。特に、比較的大規模な冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）により、ガスが、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の配管に押しやられる場合がある。比較的大規模なガスの巻き込みにより、ガスが、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプに流入するようになり、この結果、キャビテーションによるポンプの破損、及び炉心に対する流量の減少（少しでも流量がある場合）につながる恐れがある。したがって、炉心内の適切な水位を維持するための、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプの能力が、影響を受ける可能性がある。そのため、本開示は、ガスが、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の配管の吸込部に到達する可能性を低くする、又はなくすためのものである。
【００２０】
遠心ポンプが、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）、及び加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）で使用される。遠心ポンプは、以下の方程式により定義される基準点に対する所定の位置において、有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）を必要とする。
【００２１】
【数１】
0006514643.tif 000002
ここでは、Ｐａは、基準点での流体に作用する圧力であり、Ｐｖは、現在温度での流体の飽和圧力であり、ρは流体密度であり、ｇは重力加速度であり、Δｚは、現在地点から基準点までの高低差であり、かつｈLは、この２点間のヘッドロスである。
【００２２】
遠心ポンプが、十分な有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）を有していない場合、それにより流量が低加したり、又はなくなったり、ポンプが摩耗したり、最悪の場合には、ポンプの焼き付きが生じる。冷却材流出事故（ＬＯＣＡ）の際、後述するように、ガス（例えば、ドライウェルを不活性するために予め使用された非凝縮性窒素、及び設計基準の配管破断による放水から生じる蒸気）が、吸込ストレーナを通って、ウェットウェル（例えば、トーラス型ウェットウェル）内に押しやられ、続いて非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の吸込ヘッダ内に押しやられ、最終的にはポンプ内に押しやられ得る。
【００２３】
予期される非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の構成、及び起こり得る明白な故障に依存して、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のヘッダにおける流量1の範囲は、６００ガロン／分〜３０，０００ガロン／分（５，０１０ポンド／分〜４１７，０００ポンド／分）の範囲になる。リングヘッダの直径が２フィートならば、レイノルズ数が、１０5〜１０7の範囲にわたる結果になる。レイノルズ数2*は、粘性力に対する、流体の慣性力の比であり、次の方程式によって定義される。
【００２４】
【数２】
0006514643.tif 000003
ここでは、Ｑは、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の流量であり、Ｄは水力直径であり、ｖは動粘度であり、かつＡは、リングヘッダの断面積である。
【００２５】
レイノルズ数が比較的高いため、流動様式は、極めて乱流であり、慣性力が、水に巻き込まれたガスの浮力よりも優勢である。したがって、水から巻き込みガスを除去するためには、巻き込みガスの浮力により、相分離が可能になるように、レイノルズ数が、１０００を下回る値に達する必要がある。レイノルズ数が約１００であっても、渦巻き状経路、即ちらせん状経路に、気泡が発生する原因になる揺れは起きる。流体のこの速度は、流路面積の拡大に伴い発生し、流れ方向の変化によって高められる。プール内の巻き込まれた気泡は、水の粘性のため、表面まで上昇するのに時間が多くかかる。気泡は上昇し、ストークスの法則によって支配される終端速度に達する。
【００２６】
図２は、図１の原子炉システムで使用され得る、非限定的な実施形態による巻き込み低減組立体の断面図である。図２の巻き込み低減組立体は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）マークＩ圧力抑制プールに関連付けて示されているが、例示的実施形態は、これに限定されないことを理解されたい。図２を参照すると、巻き込み低減組立体２００は、第２の容器１０８を含んでおり、第２の容器１０８は、ウェットウェル１１０を画定し、内部に液体１１２の全体（例えば、水の圧力抑制プール）を保持している。通気装置１１４は、ドライウェル１０４（図１）を、ウェットウェル１１０に接続する。通気装置１１４は、通気管２０２、ヘッダ２０４、及び複数のダウンカマ２０６を含む。吸込構造体２１２は、液体１１２の表面の下方の位置で、第２の容器１０８内に突出する。吸込構造体２１２は、吸込管２１４と、吸込管２１４に固定されたストレーナ２１６とを含む。ストレーナ２１６は、様々な構成、及び形状を有していてもよく、比較的大型のデブリを除去する一方で、液体１１２が、比較的容易に流入できるように設計されている。
【００２７】
偏向器２１０は、不凝縮ガス２０８が液体１１２に巻き込まれることを低減、又は防止するために、不凝縮ガス２０８を、吸込構造体２１２から離れた方に偏向させるように、吸込構造体２１２と、通気装置１１４との間に配置されている。偏向器２１０と、吸込構造体２１２との間の離間距離は、通気装置１１４と、吸込構造体２１２との間の全距離と等しいか、又はその半分未満であってもよい。偏向器２１０は、吸込構造体２１２に直接接触しないように、第２の容器１０８に固定され得る。ストレーナ２１６を通過して、吸込管２１４に流入した後、液体１１２は、吸込ラインを通って、ポンプの方に導かれる。必要に応じて、ガス／液体分離器が、液体１１２に巻き込まれたかもしれない、いかなる不凝縮ガスをも分離するために、吸込ラインにさらに接続されてもよい。ガスは、密度に基づいて分離されてもよく、分離されたガスは、ウェットウェル１１０内に戻るように向きが変えられてもよい。
【００２８】
マークＩウェットウェルに関する一般的な用語は、トーラスである。これは、ウェットウェル１１０を画定する第２の容器１０８が、トーラスの形態であってもよいからである。第２の容器１０８がトーラスの形態である場合、８つの通気管２０２が、ドライウェル１０４を、ウェットウェル１１０に接続してもよい。そのような例では、ヘッダ２０４は、通気管２０２を接続する、トーラス内のリングの形態であってもよい。通気管２０２に加えて、ドライウェル１０４からのガス流は、液体１１２（例えば、過冷却水）の表面の下方にガスを排出する、複数のダウンカマ２０６によって、さらに分割される。蒸気クエンチャが、ダウンカマ２０６に、必要に応じて取り付けられてもよい。ストレーナ２１６は、第２の容器１０８の底部近くで、液中に残るように配置されている。液体１１２は、吸込構造体２１２を介して、ウェットウェル１１０から除去され、吸込管２１４を通って、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプに流される。偏向器２１０は、吸込ライン内への不凝縮ガス２０８の巻き込みを低減、又は防止するために、ストレーナ２１６と、ダウンカマ２０６との間に配置されている。図には示されていないが、吸込構造体２１２、及び／又は偏向器２１０が、ダウンカマ２０６のそれぞれごとに設けられてもよいことを理解されたい。
【００２９】
巻き込み低減組立体２００を、以下の３つの状態に関して、さらに詳細に説明する。即ち、通常動作の「定常状態」、ドライウェル内の「大ＬＯＣＡ」後の状態、及びその結果生じる、システムの過渡的な「ガスがＥＣＣＳポンプに向かう」状態についてである。
【００３０】
「定常状態」とは、原子炉が、通常の動作温度、及び動作圧力にあり、かつ１００％の出力で稼働していると想定される場合と仮定する。このような状態では、ウェットウェル１１０内の液体１１２は、通常の水位にある。
【００３１】
「大ＬＯＣＡ」状態の間に、定格出力において破断が生じる。この破断には、ドライウェル１０４内の、蒸気ライン、又は再循環ラインの瞬間的な断絶が含まれる。断絶の結果、衝撃波が、原子炉の運転圧力（例えば、１０００ｐｓｉｇ）に近付く波の振幅で出る。減衰された波は、通気装置１１４に入り、ウェットウェル１１０内に進む。ドライウェル１０４からの高圧ガス（例えば、Ｎ2、及び蒸気）は、通気装置１１４を介して下方に押しやられる。高圧ガスが、ダウンカマ２０６から出て、いくつかの現象を誘発する。いくつかの現象とは、定常状態（通常）の水位から、上昇した際の水位まで水位が増加する、トーラス内でのプールの膨潤、蒸気が無秩序に凝縮する際の凝縮振動、及びプール水の喪失、並びにガス混合物が下方向に押しやられること等である。
【００３２】
従来のシステムでは、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の吸込ストレーナが、ダウンカマのノズルの近傍に配置された場合、ガス噴流が、吸込ストレーナ内に押しやられ、これにより、一定量のガスが、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のヘッダに入り込む可能性がある。ウェットウェルからの水流が確立されており、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプが既に作動している場合は、この一定量のガスが、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）のポンプに移動し、ポンプの流量の減少、キャビテーション、及び／又はポンプの破損につながる恐れがある。
【００３３】
対照的に、本開示では、偏向器２１０が、ガス噴流が、ストレーナ２１６の方に押しやられる場所に置かれる。結果として、偏向器２１０は、ガス流を偏向させ、これにより、ガスを分離して、ウェットウェル１１０のヘッドスペースに上昇させることができる浮力効果が生じ得る。偏向器２１０の下のストレーナ２１６は、依然として、ウェットウェル１１０からの液体１１２の吸込みを継続する。また、図２に概略的に示されるように、ガス／液体分離器は、液体１１２と一緒に、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の吸込ライン内に巻き込まれた可能性があるガスを除去するために使用され得る。吸込ラインから除去されたガスは、ウェットウェル１１０のヘッドスペースに戻されてもよい。
【００３４】
図３は、図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による偏向器の断面図である。図３を参照すると、偏向器２１０は、第１のリッジ３０４ａを有する第１の面３０２ａと、第１の溝３０４ｂを有する第２の面３０２ｂとを含むことができる。巻き込み低減組立体２００に据え付けられる場合、第１の溝３０４ｂは、ストレーナ２１６と対向し、一方、第１のリッジ３０４ａは、ダウンカマ２０６と対向する。第２の面３０２ｂによって画定される、第１の溝３０４ｂの第１の角度α1は、不凝縮ガス２０８がストレーナ２１６に流入することを抑制、又は防止し、かつ不凝縮ガス２０８がウェットウェル１１０のヘッドスペースに到達した場合に分離できるようにするために、偏向器２１０に当たり衝突する２相の噴流の不凝縮ガス２０８を、ウェットウェルの液体１１２の表面に向けて上向きに偏向させるのに十分な大きさであるべきである。非限定的な実施形態では、第１の角度α1は、約１５５°〜約１７０°の範囲とすることができる。
【００３５】
偏向器２１０は、必要に応じて、第２のリッジ３１０ａ、及び第２の溝３１０ｂを形成するように、吸込構造体２１２から離れた方に傾斜している末端部３０８を有してもよい。ここで、末端部３０８は、不凝縮ガス２０８を、吸込構造体２１２から離れた方に、より一層偏向させる。第２の溝３１０ｂの第２の角度α2は、１５５°〜１８０°の範囲とすることができる。図示されていないが、第２のリッジ３１０ａ、及び／又は第２の溝３１０ｂは、角である代わりに湾曲していてもよいことを理解されたい。
【００３６】
偏向器２１０はまた、第１の面３０２ａから、第２の面３０２ｂに延びる、複数の孔３０６を含んでもよい。複数の孔３０６により、液体１１２が、偏向器２１０を通って流れることができ、これにより、偏向器２１０にかかる力の差を減少させ、液体１１２が、ストレーナ２１６に流入することを可能にする。複数の孔３０６は、不凝縮ガス２０８を、吸込構造体２１２から離れた方に偏向させる一方で、液体１１２は流入できるように、吸込構造体２１２、及び／又は第１の溝３０４ｂに向かって、内側に角度がつけられていてもよい。図３において、Ａ−Ａは、偏向器２１０を二分する中心線であると仮定し、Ｂ−Ｂは、孔３０６の長手方向軸線に相当する線であり、Ａ−Ａと交差して、第３の角度α3を形成すると仮定すると、第３の角度α3は、約４５°〜約１３５°（例えば、６０°〜９０°）の範囲とすることができる。
【００３７】
複数の孔３０６のそれぞれの直径は、偏向器２１０に衝突する不凝縮ガス２０８の、平均的な期待される気泡の寸法の、約２倍の寸法にしてもよい。
【００３８】
上述のように、複数の孔３０６には、２相の噴流が、第１の面３０２ａに衝突する際に、気泡の巻き込みを低減、又は防止する第３の角度α3がつけられている。複数の孔３０６を通って巻き込まれた不凝縮ガス２０８の量は、孔径、孔の長さ、及び水流量の関数である。孔３０６の直径を最も効果的にする方法では、フルード数（Ｆｒ）を使用する。
【００３９】
【数３】
0006514643.tif 000004
ここでは、ＶLは、孔における液体の速度であり、ｇは重力加速度であり、ρlは液体の密度であり、ρGはガスの密度であり、かつＤは孔の内径である。フルード数（Ｆｒ）は、不凝縮ガス２０８を偏向させ、不凝縮ガス２０８がウェットウェル１１０のヘッドスペースに向かって上昇するのに十分な機会を、不凝縮ガス２０８に与える値であるべきである。非限定的な実施形態では、Ｆｒ＜０．３１である。孔３０６を、円形孔に関連付けて論じてきたが、例示的実施形態は、円形孔に限定されるものではないことを理解されたい。例えば、孔３０６は、他の湾曲形状、又は多角形状（例えば、スリット）の形態であってもよい。
【００４０】
図４Ａは、図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの偏向器の平面図である。図４Ａ〜図４Ｂを参照すると、偏向器２１０は、第１のリッジ３０４ａ、及び第１の溝３０４ｂを有する、折り曲げシート２１０ａの形態である。図示されていないが、図３に関連付けて論じられた特徴の、１つ又は複数が、この例に適用され得ることを理解されたい。
【００４１】
図５Ａは、図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの偏向器の平面図である。図５Ａ〜図５Ｂを参照すると、偏向器２１０は、凸面５０４ａ、及び凹面５０４ｂを有する、湾曲したシールド２１０ｂの形態である。図示されていないが、図３に関連付けて論じられた特徴の、１つ又は複数が、この例に適用され得ることを理解されたい。
【００４２】
図６Ａは、図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａの偏向器の平面図である。図６Ａ〜図６Ｂを参照すると、偏向器２１０は、第１の湾曲部６００ａ、第２の湾曲部６００ｂ、及び第３の湾曲部６００ｃを含む、湾曲型ルーバ状構成部２１０ｃの形態である。第２の湾曲部６００ｂ、及び第３の湾曲部６００ｃは、第１の湾曲部６００ａと一緒に、重なり合うルーバ状の構成に配置された場合、第１の湾曲部６００ａ、及び第２の湾曲部６００ｂが、それらの間に第１の通路６０６ａを画定し、一方、第２の湾曲部６００ｂ、及び第３の湾曲部６００ｃが、それらの間に第２の通路６０６ｂを画定するように、その中心に開口を有する。図示されていないが、図３に関連付けて論じられた特徴の、１つ又は複数が、この例に適用され得ることを理解されたい。
【００４３】
図７Ａは、図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。図７Ｂは、図７Ａの偏向器の平面図である。図７Ａ〜図７Ｂを参照すると、偏向器２１０は、第１のスラット７００ａ、第２のスラット７００ｂ、及び第３のスラット７００ｃを含む、直線型ルーバ状構成部２１０ｄの形態である。重なり合うルーバ状の構成に配置された場合、第１のスラット７００ａ、及び第２のスラット７００ｂは、それらの間に第１のスリット７０６ａを画定し、一方、第２のスラット７００ｂ、及び第３のスラット７００ｃは、それらの間に第２のスリット７０６ｂを画定する。図示されていないが、図３に関連付けて論じられた特徴の、１つ又は複数が、この例に適用され得ることを理解されたい。
【００４４】
図８Ａは、図２の巻き込み低減組立体で使用され得る、非限定的な実施形態による、別の偏向器の斜視図である。図８Ｂは、図８Ａの偏向器の平面図である。図８Ａ〜図８Ｂを参照すると、偏向器２１０は、共通収束点８０２から、半径方向外側に広がる、複数の交互の、半径方向に向けられたリッジ８０４ａ、及び半径方向に向けられた溝８０４ｂを有する、放射状に構成された波形シート２１０ｅの形態である。図示されていないが、図３に関連付けて論じられた特徴の、１つ又は複数が、この例に適用され得ることを理解されたい。
【００４５】
多数の例示的実施形態が、本明細書に開示されているが、他の変形形態もあり得ることを理解されたい。そのような変形形態は、本開示の趣旨、及び範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者には明らかであるようなすべての修正は、以下の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【００４６】
１  ＲＣＩＣ〜６００ｇｐｍ、ＨＰＣＳ（ＢＷＲ／５秒及び６秒）〜７，１７５ｇｐｍ、ＳＰ吸込部（ＳＰ  ｓｕｃｔｉｏｎ）を有する低圧システム：ＬＰＣＩ〜４ポンプ＊８４００ｇｐｍ／ポンプ＝３３，６００ｇｐｍ、ＬＰＣＳ〜２ポンプ＊８４００ｇｐｍ／ポンプ＝１６，８００ｇｐｍと仮定した場合。
【００４７】
２  １００°Ｆでの粘度＝４．５７９Ｅ−４ポンドm／フィート／秒、１００°Ｆでの密度＝８．３４ポンドm／ガロン、動粘度＝４．５７９Ｅ−４／８．３４＊６０＝０．００３２９４ガロン／フィート／分、Ｄ＝２フィート、Ｄ／Ａ＝Ｄ／（１／４ｐｉ  Ｄ2）＝４／（ｐｉ  Ｄ）＝０．６３６６  １／フィート、Ｒｅ＝Ｑ［ガロン／分］＊１９３．２秒／ガロンと仮定した場合。
【符号の説明】
【００４８】
１００  原子炉システム
１０２  第１の容器
１０４  ドライウェル
１０６  原子炉圧力容器
１０８  第２の容器
１１０  ウェットウェル
１１２  液体
１１４  通気装置
２００  巻き込み低減組立体
２０２  通気管
２０４  ヘッダ
２０６  ダウンカマ
２０８  不凝縮ガス
２１０  偏向器
２１０ａ  折り曲げシート
２１０ｂ  湾曲したシールド
２１０ｃ  湾曲型ルーバ状構成部
２１０ｄ  直線型ルーバ状構成部
２１０ｅ  波形シート
２１２  吸込構造体
２１４  吸込管
２１６  ストレーナ
３０２ａ  第１の面
３０２ｂ  第２の面
３０４ａ  第１のリッジ
３０４ｂ  第１の溝
３０６  孔
３０８  末端部
３１０ａ  第２のリッジ
３１０ｂ  第２の溝
５０４ａ  凸面
５０４ｂ  凹面
６００ａ  第１の湾曲部
６００ｂ  第２の湾曲部
６００ｃ  第３の湾曲部
６０６ａ  第１の通路
６０６ｂ  第２の通路
７００ａ  第１のスラット
７００ｂ  第２のスラット
７００ｃ  第３のスラット
７０６ａ  第１のスリット
７０６ｂ  第２のスリット
８０２  共通収束点
８０４ａ  リッジ
８０４ｂ  溝
α1  第１の角度
α2  第２の角度
α3  第３の角度
【図１】
0006514643.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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