(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の渦室と、
前記渦室の周縁部にその接線方向に沿って端部が接続された第一入口管と、
前記渦室の中央部に形成された出口に接続された出口管と、
前記第一入口管の端部に対して前記出口を間においた対向位置よりも接近した位置にて、前記第一入口管の端部に向いて前記第一入口管に対し所定の角度で前記周縁部に端部が接続された第二入口管と、
前記出口の両側で前記出口を間においた対向位置よりも各前記入口管の端部寄りの前記周縁部に各端が接続された均圧管と、を備え、
前記均圧管は、少なくとも一部が前記渦室の天面よりも上方に位置するように配置され、該均圧管における最上部に気体抜きの孔部を設けたことを特徴とするフローダンパ。
【請求項２】
前記均圧管は、前記渦室の天面の上方に通過するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のフローダンパ。
【請求項３】
前記均圧管は、前記孔部に該均圧管の外部から内部空間への液体の流入を抑える液体流入防止部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のフローダンパ。
【請求項４】
前記液体流入防止部は、前記均圧管の外部から内部空間への液体の流れにより、前記孔部を閉塞する弁体を有する逆止弁であることを特徴とする請求項３に記載のフローダンパ。
【請求項５】
前記液体流入防止部は、前記孔部への気体の流通を許容するとともに、該孔部への液体の流通を防止する膜部材であることを特徴とする請求項３に記載のフローダンパ。
【請求項６】
加圧状態で冷却水を貯留可能な密封容器と、前記出口管が前記密封容器の外部に引き出された形態で該密封容器内に配置される請求項１乃至５のいずれかに記載のフローダンパとを備える蓄圧注水装置。
【請求項７】
原子炉で生成された熱により高温流体を発生させて冷却材配管で送り、当該高温流体を利用する原子力設備であって、
前記原子炉へ至る前記冷却材配管の途中に、請求項６に記載の蓄圧注水装置における前記密封容器の外部に引き出された前記出口管が接続され、かつ前記出口管の途中に弁が設けられたことを特徴とする原子力設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大流量から小流量に注水流量の切り替えを静的に行うフローダンパ、および当該フローダンパを内部に備える蓄圧注水装置、ならびに当該蓄圧注水装置を備える原子力設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内部に水（冷却材）を貯留するタンク（密封容器）を備え、この貯留水がタンク内の上部に封入された加圧ガスによって加圧されている蓄圧注水装置がある。そして、蓄圧注水装置は、タンク内に大流量から小流量への原子炉注水流量の切り替えを静的（可動部分なし）に行うことができるフローダンパを備える。このようなフローダンパを備える蓄圧注水装置は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）を備える原子力設備の非常用炉心冷却設備として用いられる。
【０００３】
蓄圧注水装置のフローダンパとして、従来、円筒状の渦室と、この渦室の周縁部にその接線方向に沿って接続された小流量管と、この小流量管に対し所定の角度で周縁部に接続された大流量管と、渦室の中央部に形成された出口に接続された出口管とを有してなるフローダンパが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
この種のフローダンパでは、小流量管および大流量管の入口は、それぞれ蓄圧注水装置のタンク内に開口し、小流量管は大流量管よりも入口高さが低く設けられている。蓄圧注水装置は、タンク内の水位が低く、大流量管の入口位置を下回る場合、水が小流量管のみから円筒状の渦室内に流入し、この渦室の内周面に沿って流れる旋回流を形成し、流出抵抗が高い状態で出口から流出する。このため、出口から原子炉に注水される注水流量は低い値となる。一方、蓄圧注水装置のタンク内の水位が高く、大流量管の入口位置を上回る場合には、水は小流量管および大流量管の両方から渦室内に流入する。この場合、小流量管および大流量管の噴流は、渦室内で衝突し、衝突噴流は出口に向かって直進的に流れる非旋回流を形成するため、流出抵抗は低い値となり、出口から原子炉に注水される注水流量は渦室への流入断面積の増加以上に高い値となる。
【０００５】
しかし、上記したフローダンパでは、渦室、小流量管または大流量管の寸法に製作誤差があったり、渦室内に流入する水の流れに乱れがあったりすると、小流量管および大流量管からそれぞれ流入する噴流の圧力（流量）バランスが崩れる。このため、これら各噴流の衝突噴流が出口から外れた方向に流れて旋回流を形成することにより、流出抵抗が増加し、必要な流量が得られない問題が生じる可能性がある。
【０００６】
この問題を解消するために、従来、渦室の周縁部に２箇所の開口を設け、それを連絡する均圧通路（均圧管）を形成するものが提案されている（特許文献２参照）。この構成では、小流量管および大流量管からそれぞれ流入する噴流の圧力（流量）バランスが崩れた場合であっても、均圧管が圧力差を打ち消すため、注水流量の減少を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５３３９５７号公報
【特許文献２】特開平１０−１４８６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の構成では、渦室内に空気が混入した場合、均圧管内に空気が溜まり圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができず、必要流量の注水が困難になるおそれがある。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するものであり、均圧管の作用を十分に得て必要量の注水を行うことのできるフローダンパおよび蓄圧注水装置ならびに原子力設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明のフローダンパは、円筒状の渦室と、前記渦室の周縁部にその接線方向に沿って接続された第一入口管と、前記第一入口管に対し所定の角度で前記周縁部に接続された第二入口管と、前記渦室の中央部に形成された出口に接続された出口管と、前記出口の両側に位置する前記周縁部に各端が接続された均圧管と、を備え、前記均圧管は、少なくとも一部が前記渦室の天面よりも上方に位置するように配置され、該均圧管における最上部に気体抜きの孔部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
このフローダンパによれば、均圧管は、少なくとも一部が渦室の天面よりも上方に位置するように配置されるため、渦室内の流入した気体を均圧管内に集めることができる。さらに、均圧管における最上部に気体抜きの孔部を設けたため、集まった気体は孔部を通じて外部に流出する。この結果、均圧管による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要流量の注水を行うことができる。
【００１２】
また、本発明のフローダンパでは、前記均圧管は、前記渦室の天面の上方に通過するように配置されたことを特徴とする。この構成によれば、均圧管が渦室の周縁部の側方または底面の下方を通過することが防止される。このため、例えば、フローダンパを蓄圧注水装置の密封容器に配置する際に、均圧管と密封容器の底部鏡板との干渉を抑えることができ、フローダンパを密封容器の最も下方に配置することができる。従って、密封容器内の水を無駄にすることなく、注入に使用することができる。
【００１３】
また、本発明のフローダンパでは、前記均圧管は、前記孔部に該均圧管の外部から内部空間への液体の流入を抑える液体流入防止部を備えることを特徴とする。この構成によれば、例えば、フローダンパが出口管を通じて注水する場合に、密封容器内の水（液体）が孔部を通じて均圧管の内部空間に流入することを防止できるため、均圧管による圧力差を打ち消す作用を阻害することなく、必要流量の注水を行うことができる。
【００１４】
また、本発明のフローダンパでは、前記液体流入防止部は、前記均圧管の外部から内部空間への液体の流れにより、前記孔部を閉塞する弁体を有する逆止弁であることを特徴とする。この構成によれば、均圧管の外部から内部空間への液体の流れにより、弁体が孔部を閉塞するため、弁体を作動させるための動力が不要となり、簡単な構成で、均圧管の外部から内部空間への液体の流入を防止できる。
【００１５】
また、本発明のフローダンパでは、前記液体流入防止部は、前記孔部への気体の流通を許容するとともに、該孔部への液体の流通を防止する膜部材であることを特徴とする。この構成によれば、孔部に上記膜部材を被せるという簡単な構成で、均圧管内に溜まった気体を外部に流出できるとともに、均圧管の外部から内部空間への液体の流入を防止できる。
【００１６】
上述の目的を達成するために、本発明の蓄圧注水装置は、加圧状態で冷却水を貯留可能な密封容器と、前記出口管が前記密封容器の外部に引き出された形態で該密封容器内に配置される上述した少なくとも一のフローダンパとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この蓄圧注水装置によれば、密封容器内に加圧状態で冷却水を貯留した際に、フローダンパの渦室内に気体が混入した場合であっても、この気体を均圧管内に集めることができる。さらに、均圧管における最上部に気体抜きの孔部を設けたため、集まった気体は孔部を通じて外部に流出する。この結果、均圧管による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要流量の注水を行うことができる。
【００１８】
上述の目的を達成するために、本発明の原子力設備は、原子炉で生成された熱により高温流体を発生させて冷却材配管で送り、当該高温流体を利用する原子力設備であって、前記原子炉へ至る前記冷却材配管の途中に、上述した蓄圧注水装置における前記密封容器の外部に引き出された前記出口管が接続され、かつ前記出口管の途中に弁が設けられたことを特徴とする。
【００１９】
この原子力設備によれば、原子炉に注水が必要となり、密封容器内に加圧状態で貯留した冷却水を、フローダンパを介して出口管から密封容器の外部に注水する際に、フローダンパの渦室内に気体が混入した場合であっても、この気体を均圧管内に集めることができる。さらに、均圧管における最上部に気体抜きの孔部を設けたため、集まった気体は孔部を通じて外部に流出する。この結果、均圧管による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要流量の注水を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、均圧管は、少なくとも一部が渦室の天面よりも上方に位置するように配置されるため、渦室内の流入した気体を均圧管内に集めることができる。さらに、均圧管における最上部に気体抜きの孔部を設けたため、集まった気体は孔部を通じて外部に流出する。この結果、均圧管による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要流量の注水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る原子力設備の一例の概略構成図である。
【図２】図２は、蓄圧注水装置の概略構成図である。
【図３】図３は、フローダンパの基本構成をあらわす断面図である。
【図４】図４は、フローダンパの基本構成をあらわす平面図である。
【図５】図５は、図３のＨ−Ｈ断面図である。
【図６】図６は、図５のＩ−Ｉ断面拡大図である。
【図７】図７は、図５のＪ−Ｊ断面拡大図である。
【図８】図８は、図５の要部拡大図である。
【図９】図９は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図である。
【図１０】図１０は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図である。
【図１１】図１１は、図５のＬ−Ｌ断面図である。
【図１２】図１２は、逆止弁を示す孔部の要部拡大図である。
【図１３】図１３は、別の形態の逆止弁を示す孔部の要部拡大図である。
【図１４】図１４は、更に別の形態の逆止弁を示す孔部の要部拡大図である。
【図１５】図１５は、通気防水膜を設けた形態を示す孔部の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る原子力設備の一例の概略構成図である。図１に示すように、原子力設備１は、原子炉５として加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）が用いられている。この原子力設備１は、原子炉５において、一次冷却材を加熱した後、高温となった高温流体である一次冷却材（水、液体）を冷却材ポンプ９により蒸気発生器７に送る。そして、原子力設備１は、蒸気発生器７において、高温となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより二次冷却材を蒸発させ、蒸発した二次冷却材（蒸気）をタービン２２に送って発電機２５を駆動させることにより、発電を行っている。なお、一次冷却材は、冷却材および中性子減速材として用いられる軽水である。
【００２４】
原子力設備１は、原子炉５と、コールドレグ６ａ、クロスオーバーレグ６ｃおよびホットレグ６ｂから成る冷却材配管６ａ，６ｂ，６ｃを介して原子炉５に接続された蒸気発生器７と、を有している。ホットレグ６ｂは、加圧器８が介設されている。また、コールドレグ６ａとクロスオーバーレグ６ｃの間に、冷却材ポンプ９が介設されている。そして、原子炉５、冷却材配管６ａ，６ｂ，６ｃ、蒸気発生器７、加圧器８および冷却材ポンプ９により、原子力設備１の一次冷却系３が構成され、これらは、原子炉格納容器１０に収容されている。なお、図には明示しないが、蒸気発生器７は、複数設けられて、それぞれが一対の冷却材配管６ａ，６ｂ、６ｃを介して原子炉５に接続されている。
【００２５】
原子炉５は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は一次冷却材で満たされる。そして、原子炉５は、一次冷却材で満たされた内部に多数の燃料集合体１５が収容される。また、原子炉５は、燃料集合体１５の核分裂を制御する多数の制御棒１６が各燃料集合体１５に挿入可能に設けられている。そして、制御棒１６および一次冷却材中のほう素濃度により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは一次冷却材を加熱し、加熱された一次冷却材は、高温流体となる。
【００２６】
ホットレグ６ｂに介設された加圧器８は、高温となった一次冷却材を加圧することにより、一次冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器７は、高温高圧となった一次冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ高温高圧となった一次冷却材を冷却している。冷却材ポンプ９は、一次冷却系３において一次冷却材を循環させており、一次冷却材を蒸気発生器７からコールドレグ６ａおよびクロスオーバーレグ６ｃを介して原子炉５へ送り込むと共に、一次冷却材を原子炉５からホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７へ送り込んでいる。
【００２７】
ここで、原子力設備１の一次冷却系３における一連の動作について説明する。原子炉５内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、一次冷却材が加熱されると、加熱された一次冷却材は、各冷却材ポンプ９によりホットレグ６ｂを介して蒸気発生器７に送られる。ホットレグ６ｂを通過する高温の一次冷却材は、加圧器８により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、蒸気発生器７に流入する。また、加圧器８により一次冷却系全体が加圧されて、加熱部分である原子炉５においても沸騰が抑制される。蒸気発生器７に流入した高温高圧の一次冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された一次冷却材は、冷却材ポンプ９によりコールドレグ６ａを介して原子炉５に送られる。そして、冷却された一次冷却材が原子炉５に流入することで、原子炉５が冷却される。
【００２８】
また、原子力設備１は、蒸気管２１を介して蒸気発生器７に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と蒸気発生器７とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有しており、これらにより二次冷却系２０が構成されている。そして、二次冷却系２０を循環する二次冷却材は、蒸気発生器７において蒸発して気体（蒸気）になると共に、復水器２３において気体から液体に戻される。また、タービン２２は、発電機２５が接続されている。
【００２９】
ここで、原子力設備１の二次冷却系２０における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して各蒸気発生器７から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転を行う。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から流出した蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して各蒸気発生器７に送られる。各蒸気発生器７に送られた二次冷却材は、各蒸気発生器７において一次冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
【００３０】
ところで、上記のように構成された原子力設備１には、一次冷却材の喪失事故が発生することを想定し、非常用冷却設備が設けられている。非常用冷却設備は、図１に示すように蓄圧注水装置３０を有する。なお、非常用冷却設備としては、蓄圧注水装置の他にポンプを使った注入系統がある。
【００３１】
図２は、蓄圧注水装置の概略構成図であり、図３は、フローダンパの基本構成をあらわす断面図であり、図４は、フローダンパの基本構成をあらわす平面図であり、図５は、図３のＨ−Ｈ断面図（横断面図）であり、図６は、図５のＩ−Ｉ断面拡大図（縦断面拡大図）であり、図７は、図５のＪ−Ｊ断面拡大図（縦断面拡大図）であり、図８は、図５の要部拡大図であり、図９は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図であり、図１０は、フローダンパによる注水流量切り替えの説明図である。なお、図８〜図１０では、フローダンパにおいて均圧管（後述する）を省略している。
【００３２】
蓄圧注水装置３０は、図２に示すように、内部に冷却水３２を貯留可能な密封容器３１と、密封容器３１内部に配設されたフローダンパ３４とを備え、このフローダンパ３４を介して、貯留した冷却水を一次冷却系３に加圧注水するものである。密封容器３１は、その内部に冷却水３２が貯留されており、この冷却水３２が密封容器３１内の上部に封入された加圧ガス３３によって加圧されている。密封容器３１は、円筒部３１ａの上端及び下端にそれぞれ天部鏡板３１ｂ、底部鏡板３１ｃが溶接等の手段にて連結されており、この底部鏡板３１ｃの内底に、大流量から小流量への注水流量の切り替えを静的に行うことができるフローダンパ３４が配置されている。
【００３３】
フローダンパ３４は、主に、渦室３５と、出口管３８と、小流量管（第一入口管）３７と大流量管（第二入口管）３６と、均圧管５０と、を有している。図３〜図７に示すように、渦室３５は、円形状の天板３５Ａおよび底板３５Ｂを上下に配置し、双方の周縁に周板３５Ｃが設けられることで、円筒状に形成されている。この渦室３５は、底板３５Ｂ側が密封容器３１の底部鏡板３１ｃの内底に固定される。
【００３４】
出口管３８は、渦室３５の天板３５Ａにおいて円形の中央に形成された出口３９に一端が接続されている。出口管３８は、天板３５Ａから上方に延在し、途中で水平方向に曲がって密封容器３１の外部に引き出されている。そして、出口管３８は、密封容器３１の外部に引き出された他端が、図１に示すように、一次冷却系３の低温側配管であるコールドレグ６ａに接続されている。また、密封容器３１の外部に引き出された出口管３８は、一次冷却系３から密封容器３１側への冷却材の逆流を阻止するために逆止弁４０が設けられている。なお、出口管３８は、渦室３５の底板３５Ｂの中央に設けられた出口３９に一端が接続され、底板３５Ｂから下方に延在してそのまま密封容器３１の外部に引き出されて設けられていてもよい。
【００３５】
大流量管３６および小流量管３７は、一端が開口し、他端が渦室３５の周板３５Ｃに貫通することで渦室３５の周縁部に接続されている。大流量管３６および小流量管３７は、それぞれの他端が出口３９を間においた対向位置よりも接近した位置に配置されている。そして、大流量管３６と小流量管３７は、出口３９に関してそれぞれ異なる方向に延びている。具体的に、小流量管３７は、渦室３５の周板（周縁部）３５Ｃの接線方向に沿って一方向側（図３および図５では左方向側）に延び、大流量管３６の（水平部３６ａ）は、小流量管３７と所定の角度θを有する状態で他方向側（図示例では右方向側）に延びている。
【００３６】
大流量管３６と小流量管３７の流路断面は何れも矩形状である。即ち、図６に示すように大流量管３６（水平部３６ａ）は水平方向に対向する平行な一対の内面（鉛直面）３６ｄ，３６ｅと、上下方向に対向する平行な一対の内面（水平面）３６ｆ，３６ｇと、を有している。一方、図７に示すように、小流量管３７は、水平方向に対向する平行な一対の内面（鉛直面）３７ｂ，３７ｃと、上下方向に対向する平行な一対の内面（水平面）３７ｄ，３７ｅと、を有している。大流量管３６と小流量管３７は、流路断面の高さ（内面３６ｄ，３６ｅと内面３７ｂ，３７ｃの高さ）が、何れも渦室３５の内周面３５ａの高さと同じである。また、大流量管３６と小流量管３７は、流路断面の幅（内面３６ｆ，３６ｇと内面３７ｄ，３７ｅの幅）が、大流量管３６の方が小流量管３７よりも大きくなっている。
【００３７】
また、小流量管３７は、入口（一端の開口）３７ａが、渦室３５の内周面３５ａと同じ高さに位置する。一方、大流量管３６は水平部３６ａに接続されたスタンドパイプ３６ｂを有しており、その入口（一端の開口）３６ｃが、渦室３５や小流量管３７の入口３７ａよりも上方に位置している。但し、通常、冷却水３２の水位Ｌａは、この大流量管３６の入口３６ｃよりも上方に位置している。また、大流量管３６は、その入口３６ｃに渦防止板３６ｈが設けられている。また、小流量管３７は、その入口３７ａに渦防止板３７ｆが設けられている。
【００３８】
図５および図８に示すように、小流量管３７の大流量管３６側の内面３７ｂは、接続部４３において大流量管３６の小流量管３７側の内面３６ｅと接続されている。また、小流量管３７からの噴流の広がり（自由噴流による広がり割合）を考慮して、大流量管３６の反小流量管３７側の内面３６ｄと、渦室３５の内周面３５ａの延長面部（平坦面部）３５ａａとの接続部４２は、小流量管３７の大流量管３６側の内面３７ｂの延長線（接続部４３から前記接線方向に延長した線）よりも外側に位置している。但し、これに限定するものではなく、内面３６ｄと内周面３５ａの接続は図中に一点鎖線Ｋで示すように延長面部（平坦面部）３５ａａを設けない接続構造としてもよい。
【００３９】
また、小流量管３７の反大流量管３６側の内面３７ｃは、接続部４４において渦室３５の内周面３５ａと接続されている。この接続部４４は前記の接続部４３よりも、小流量管３７の流動方向（噴流方向：矢印Ｂ参照）の下流側に位置している。
【００４０】
上記構成の蓄圧注水装置３０は、次のような作用効果を奏する。例えば、上述した原子力設備１において、その一次冷却系３の配管などが破断して当該破断箇所から系外へ一次冷却材が流出（即ち、一次冷却材喪失事故が発生）した場合、燃料集合体１５が一次冷却材から表出する可能性がある。一次冷却材が流出すると、一次冷却系３の圧力が低下することで密封容器３１内の圧力よりも低くなり、密封容器３１内の冷却水３２が、逆止弁４０を介して一次冷却系３の配管から原子炉５内に注水される。このため、燃料集合体１５が再び冠水される。このとき、フローダンパ３４の働きによって原子炉５への注水流量が大流量から小流量へ静的に切り替えられる。
【００４１】
即ち、注水初期の段階では、図２に示すように、密封容器３１内の冷却水３２の水位Ｌａが大流量管３６の入口３６ｃよりも高いため、図９に矢印Ａ，Ｂで示すように密封容器３１内の冷却水３２が、大流量管３６と小流量管３７の両方から渦室３５内へ流入する。その結果、渦室３５内では大流量管３６からの流入水（噴流）と小流量管３７からの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合うことにより、これら流入水（衝突噴流）は、図９に矢印Ｃで示すように出口３９に向かって直進する。即ち、このときには渦室３５内に渦が形成されない。従って、このときには流動抵抗が低抵抗となるため、大流量の冷却水３２が出口３９から流出して原子炉５に注入されることになる。
【００４２】
これに対し、注水後期の段階では、図２に示すように、密封容器３１内の水位Ｌｂが低下して大流量管３６の入口３６ｃよりも低くなるため、図１０に矢印Ｂで示すように大流量管３６から渦室３５内への冷却水３２の流入はなく、小流量管３７のみから渦室３５内へ冷却水３２が流入する。その結果、この小流量管３７からの流入水は、図１０に矢印Ｄで示すように渦（旋回流）を形成しながら出口３９へと進む。従って、このときには遠心力により流動抵抗が高抵抗となるため、出口３９からの流出水（原子炉容器への注水）は小流量となる。
【００４３】
注水初期の段階では、大流量の注水を行うことによって早期に原子炉５を冷却水３２で満たす一方、注水後期の燃料集合体１５の再冠水の段階では、必要以上の注入は破断口から流出するため注水流量を大流量から小流量に切り替える必要がある。本実施形態の蓄圧注水装置３０は、この注水流量の切り替えをポンプなどの動的機器を用いることなく行うことができる。
【００４４】
次に、均圧管５０について説明する。フローダンパ３４は、図３〜５に示すように、均圧管５０を有している。この均圧管５０は、蓄圧注水装置３０から原子炉５へ注水する際に、フローダンパ３４の渦室３５内の圧力差を解消するために設けられ、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うものである。渦室３５は、図５に示すように、その周縁部となる周板３５Ｃに連通口３５Ｃａが形成されている。連通口３５Ｃａは、出口３９の両側であって出口３９を間においた（挟んだ）対向位置よりも大流量管３６、小流量管３７の各他端（接続部）寄りに設けられている。
具体的には、図５において、大流量管３６からの矢印Ａの流入水（噴流）と小流量管３７からの矢印Ｂの流入水（噴流）とが衝突する衝突点Ｍから出口３９の中心点Ｏに向かって延びる直線Ｐに対し、中心点Ｏに直交する渦室３５の中央線Ｑを設定した場合、各連通口３５Ｃａの中心Ｌが中央線Ｑよりも大流量管３６、小流量管３７の他端寄りに配置されている。また、各連通口３５Ｃａは、直線Ｐを基準とした線対称の位置に設けられ、これら連通口３５Ｃａに均圧管５０の各端がそれぞれ接続されている。即ち、渦室３５は、各連通口３５Ｃａが均圧管５０により連通されている。
【００４５】
このように、フローダンパ３４は、均圧管５０によって、大流量管３６からの流入水（噴流）と小流量管３７からの流入水（噴流）とが衝突した衝突噴流が出口３９に向かって直進する方向（矢印Ｃ）の両側で連通されていることから、この出口３９を挟んだ両側空間の圧力差を打ち消して均圧状態に保つことができる。この結果、大流量管３６からの流入水（噴流）と小流量管３７からの流入水（噴流）とが衝突して互いの角運動量を打ち消し合い出口３９に向かって直進する作用を助勢し、注水初期の段階での必要とする大流量の注水を確実に行うことができる。
【００４６】
均圧管５０は、図１１に示すように、渦室３５の天板（天面）３５Ａの上方に通過するように配置されている。具体的には、均圧管５０は、渦室３５の周縁部に形成された連通口３５Ｃａにそれぞれ接続される端部５０Ａと、この端部５０Ａに連なり鉛直上方に屈曲される第１配管部５０Ｂと、この第１配管部５０Ｂに連なり渦室３５の天板３５Ａ上を通過するように屈曲される第２配管部５０Ｃとを備える。第２配管部５０Ｃ，５０Ｃ同士は、天板３５Ａ上で連結されて１本の均圧管５０が形成される。本実施形態では、第２配管部５０Ｃは、それぞれ第１配管部５０Ｂから相互の連結箇所に向けて徐々に上方に傾斜するように設けられ、第２配管部５０Ｃ，５０Ｃの連結部が最上部５０Ｄとなる。なお、均圧管５０においては、渦室３５の天板３５Ａよりも高い位置に最上部５０Ｄが設けられていればよく、この最上部の位置は適宜変更してもよい。
【００４７】
この構成では、均圧管５０は、渦室３５の天板（天面）３５Ａの上方に通過するように配置されているため、この均圧管が渦室の周縁部の側方または底板の下方を通過する構成と比べて、側方または下方への大型化を防止できる。このため、図２に示すように、フローダンパ３４を蓄圧注水装置３０の密封容器３１内に配置する際に、均圧管５０と密封容器３１の底部鏡板３１Ｃとの干渉を抑えることができ、フローダンパ３４を密封容器３１の最も下方に配置することができる。従って、密封容器３１内に貯留された水を最下限まで有効に注水に利用することができる。
【００４８】
一方、渦室３５の天板（天面）３５Ａの上方に通過するように均圧管５０を配置した構成では、給水管６０（図２）を通じて、密封容器３１に冷却水３２を貯留する場合、渦室３５内の流入した空気（気体）が均圧管５０内に溜まった状態となることが想定される。このため、均圧管５０は、最上部５０Ｄの管壁上面に孔部５１を備える。この構成では、均圧管５０は、渦室３５の天板３５Ａよりも上方に位置するように配置されるため、渦室３５内の流入した空気を均圧管５０内に集めることができる。さらに、均圧管５０における最上部５０Ｄに孔部５１を設けたため、均圧管５０内に集まった空気は孔部５１を通じて外部に排出することができる。この結果、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、フローダンパ３４は、原子炉５への必要流量の注水を行うことができる。
【００４９】
ところで、フローダンパ３４を通じて原子炉５への注水時には、渦室３５及び均圧管５０内の圧力は、密封容器３１内の圧力よりも低下する。このため、密封容器３１内と均圧管５０内との圧力差によって、密封容器３１内の冷却水３２（均圧管５０外部の液体）が、孔部５１を通じて、均圧管５０の内部空間に流入する。この場合、均圧管５０への冷却水の流入によって、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用が阻害される可能性があるため、本実施形態では、孔部５１に均圧管５０の外部から内部空間への冷却水３２の流入を抑える逆止弁（液体流入防止部）５２が設けられている。
【００５０】
この逆止弁５２は、図１２に示すように、弁体５２Ａと、この弁体５２Ａの回動軸となるヒンジ軸５２Ｂと、該弁体５２Ａと接触する弁座５２Ｃとを備える。弁体５２Ａは、均圧管５０の内部から外部への流れ（図中矢印Ｘ１）によって、ヒンジ軸５２Ｂを中心に回動して孔部５１を開放する。また、均圧管５０の外部から内部への流れ（図中矢印Ｘ２）によって、弁体５２Ａが、ヒンジ軸５２Ｂを中心に弁座５２Ｃに押し付けられることにより、孔部５１が閉鎖される。この逆止弁５２によれば、均圧管５０の内部から外部への流れにより弁体５２Ａが開放されて、均圧管５０内の空気を外部に排出できる。さらに、均圧管５０の外部から内部への冷却水３２が流入することが防止されるため、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を阻害することなく、原子炉５へ必要流量の注水を行うことができる。また、逆止弁５２は、冷却水３２の流れによって、弁体５２Ａが孔部５１を閉鎖する構成としているため、弁体５２Ａを作動させるための動力が不要となり、簡単な構成で、均圧管５０の外部から内部空間への冷却水の流入を防止できる。なお、弁体５２Ａをヒンジ軸５２Ｂに取り付ける際に、この弁体５２Ａの重心位置を調整することにより、静水時（密封容器３１内に水が満たされ、流れの無い状態）には、弁体５２Ａが開いた状態となることが好ましい。これにより、均圧管５０の内部から外部への流れ（図中矢印Ｘ１）が生じづらい場合でも、均圧管５０内の空気を確実に排出することができる。
【００５１】
逆止弁の構成は、上述したヒンジ軸を中心に弁体を回動させるものに限らず、例えば、図１３に示すように、冷却水３２の流れによって、上下に移動することで開閉する方式の逆止弁（液体流入防止部）６２を用いてもよい。この逆止弁６２は、上面が下面よりも拡径した円錐台形状の弁体６２Ａを備え、この弁体６２Ａが上下方向に設けられたガイド軸６２Ｂに沿って上下動する構成となっている。この構成では、孔部５１は、上昇するにつれ徐々に拡径する形状に形成されており、孔部５１の傾斜面が弁体６２Ａに接触する弁座６２Ｃとして機能する。弁体６２Ａは、均圧管５０の内部から外部への流れ（図中矢印Ｘ１）によって、ガイド軸６２Ｂに沿って上方に移動して孔部５１を開放する。また、均圧管５０の外部から内部への流れ（図中矢印Ｘ２）によって、弁体６２Ａが、ガイド軸６２Ｂに沿って下方に移動して弁座６２Ｃに押し付けられることにより、孔部５１が閉鎖される。この逆止弁６２によっても、均圧管５０の内部から外部への流れにより弁体６２Ａが開放されて、均圧管５０内の空気を外部に排出できる。さらに、均圧管５０の外部から内部への冷却水３２が流入することが防止されるため、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を阻害することなく、原子炉５へ必要流量の注水を行うことができる。また、逆止弁６２は、冷却水３２の流れによって、弁体６２Ａが孔部５１を閉鎖する構成としているため、弁体６２Ａを作動させるための動力が不要となり、簡単な構成で、均圧管５０の外部から内部空間への冷却水の流入を防止できる。
【００５２】
また、図１４に示す逆止弁７２を用いてもよい。この逆止弁７２は、上記した逆止弁６２と同様に、上下動式の逆止弁である。逆止弁７２は、球状の弁体７２Ａと、孔部５１の下部に形成されて弁体７２Ａが接触する弁座７２Ｂと、この弁座７２Ｂの上部に連なり、該弁体７２Ａが浮遊する空間を形成する円筒部７２Ｃとを備える。この円筒部７２Ｃの上端開口は、球状の弁体７２Ａが外部に流出しない程度の大きさの開口が形成された蓋部７２Ｄで覆われている。弁体７２Ａは、均圧管５０の内部から外部への流れ（図中矢印Ｘ１）によって、円筒部７２Ｃを浮遊して孔部５１を開放する。また、均圧管５０の外部から内部への流れ（図中矢印Ｘ２）によって、弁体７２Ａが弁座７２Ｂに押し付けられることにより、孔部５１が閉鎖される。この逆止弁７２によれば、均圧管５０の内部から外部への流れにより弁体７２Ａが開放されて、均圧管５０内の空気を外部に排出できる。さらに、均圧管５０の外部から内部への冷却水３２が流入することが防止されるため、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を阻害することなく、原子炉５へ必要流量の注水を行うことができる。また、逆止弁７２は、冷却水３２の流れによって、弁体７２Ａが孔部５１を閉鎖する構成としているため、弁体７２Ａを作動させるための動力が不要となり、簡単な構成で、均圧管５０の外部から内部空間への冷却水の流入を防止できる。なお、弁体７２Ａは、浮力が作用する構造とし、この弁体７２Ａの材質を選択することにより、静水時（密封容器３１内に水が満たされ、流れの無い状態）には、弁体７２Ａが開いた（円筒部７２Ｃ内を浮遊した）状態となることが好ましい。これにより、均圧管５０の内部から外部への流れ（図中矢印Ｘ１）が生じづらい場合でも、均圧管５０内の空気を確実に排出することができる。
【００５３】
上記した構成では、孔部５１に均圧管５０の外部から内部空間への冷却水３２の流入を抑える液体流入防止部として、逆止弁５２，６２，７２を設けた構成を説明したが、液体流入防止部として別の構成を採用することもできる。この構成では、図１５に示すように、孔部５１の開口端に、気体の流通を許容するとともに液体の流通を防止する通気防水膜（膜部材、液体流入防止部）８２が配置されている。この通気防水膜８２は、耐水性と通気性とを兼ね備えた多孔質フィルタである。通気防水膜８２を孔部５１の開口端に配置することにより、均圧管５０の内部から外部へ空気に排出できるとともに、均圧管５０の外部から内部への冷却水３２が流入することが防止されるため、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を阻害することなく、原子炉５へ必要流量の注水を行うことができる。さらに、通気防水膜８２を孔部５１の開口端に配置するだけなので、均圧管５０の内部から外部へ空気に排出するとともに、均圧管５０の外部から内部への冷却水３２の流入を防止する構成を簡単に形成することができる。
【００５４】
以上、説明したように、本実施形態のフローダンパ３４によれば、円筒状の渦室３５と、この渦室３５の周板（周縁部）３５Ｃにその接線方向に沿って接続された小流量管３７と、この小流量管３７に対し所定の角度で周板３５Ｃに接続された大流量管３６と、渦室３５の中央部に形成された出口３９に接続された出口管３８と、出口３９の両側で該出口３９を挟んだ対向位置よりも小流量管３７及び大流量管３６の接続部寄りの周板３５Ｃに各端部５０Ａが接続された均圧管５０とを備え、均圧管５０は、少なくとも一部が渦室３５の天板３５Ａよりも上方に位置するように配置されたため、渦室３５内の流入した空気（気体）を均圧管５０内に集めることができる。さらに、均圧管５０における最上部５０Ｄに気体抜きの孔部５１を設けたため、集まった空気は孔部５１を通じて外部に流出する。この結果、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、原子炉５に必要流量の注水を行うことができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、均圧管５０は、渦室３５の天板３５Ａの上方に通過するように配置されたため、均圧管５０が渦室３５の周板３５Ｃの側方または底板３５Ｂの下方を通過することが防止される。このため、例えば、フローダンパ３４を蓄圧注水装置３０の密封容器３１内に配置する際に、均圧管５０と密封容器３１の底部鏡板３１Ｃとの干渉を抑えることができ、フローダンパ３４を密封容器３１の最も下方に配置することができる。従って、密封容器３１内の水を無駄にすることなく、注入に使用することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、均圧管５０は、孔部５１に該均圧管５０の外部から内部空間への冷却水（液体）の流入を抑える逆止弁（液体流入防止部）５２，６２，７２及び通気防水膜（液体流入防止部膜部材、膜部材）８２を備えるため、例えば、フローダンパ３４から出口管３８を通じて原子炉５に注水する場合に、密封容器３１内の冷却水（液体）が孔部５１を通じて均圧管５０の内部空間に流入することを防止できる。このため、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を阻害することなく、必要流量の注水を行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、逆止弁５２，６２，７２は、それぞれ均圧管５０の外部から内部空間への液体の流れにより、孔部５１を閉塞する弁体５２Ａ，６２Ａ，７２Ａを有するため、これら弁体５２Ａ，６２Ａ，７２Ａを作動させるための動力が不要となり、簡単な構成で、均圧管５０の外部から内部空間への液体の流入を防止できる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、通気防水膜８２を孔部５１の開口端に配置したため、簡単な構成で、均圧管５０内に溜まった空気を外部に流出できるとともに、均圧管５０の外部から内部空間への冷却水の流入を防止できる。
【００５９】
また、本実施形態の蓄圧注水装置３０は、加圧状態で冷却水３２を貯留可能な密封容器３１を有し、出口管３８が密封容器３１の外部に引き出された形態で上述したフローダンパ３４が密封容器３１内に配置されている。このため、密封容器３１内に加圧状態で冷却水を貯留した際に、フローダンパ３４の渦室３５内に空気が混入した場合であっても、この空気を均圧管５０内に集めることができる。さらに、均圧管５０における最上部５０Ｄに気体抜きの孔部５１を設けたため、集まった空気は孔部５１を通じて外部に流出する。この結果、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要流量の注水を行うことができる。
【００６０】
また、本実施形態の原子力設備１は、原子炉５で生成された熱により高温流体を発生させて冷却材配管６ａ，６ｂで送り、当該高温流体を利用する原子力設備１であって、原子炉５へ至る冷却材配管６ａの途中に、上述した蓄圧注水装置３０における密封容器３１の外部に引き出された出口管３８が接続され、かつ出口管３８の途中に逆止弁４０（または開閉弁）が設けられている。このため、原子炉５に注水が必要となり、密封容器３１内に加圧状態で貯留した冷却水を、フローダンパ３４を介して出口管３８から密封容器３１の外部に注水する際に、フローダンパ３４の渦室３５内に空気が混入した場合であっても、この空気を均圧管５０内に集めることができる。さらに、均圧管５０における最上部５０Ｄに気体抜きの孔部５１を設けたため、集まった空気は孔部５１を通じて外部に流出する。この結果、均圧管５０による圧力差を打ち消す作用を十分に得ることができ、必要流量の注水を行うことができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、均圧管５０は、平面視で、フローダンパ３４の渦室３５の天板３５Ａの上方を通過するように配置しているが、少なくも均圧管５０の一部が渦室３５の天板３５Ａの上方に位置していれば、平面視で渦室３５の天板３５Ａから外れた位置に配置してもよい。また、上記実施形態では、均圧管５０は、第２配管部５０Ｃを備え、これら第２配管部５０Ｃを徐々に上方に傾斜させるとともに、これら第２配管部５０Ｃ，５０Ｃの連結部を最上部５０Ｄとしたが、第２配管部５０Ｃを水平に設け、この水平部分の両端にそれぞれを設ける構成としてもよい。この構成によれば、フローダンパ３４を密封容器３１内に配置した際に、万一、フローダンパ３４が多少傾きを持って配置されたとしても、いずれかの孔部を通じて空気を確実に均圧管内から排出できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  原子力設備
５  原子炉
６ａ  コールドレグ（冷却材配管）
６ｂ  ホットレグ（冷却材配管）
６ｃ  クロスオーバーレグ（冷却材配管）
３０  蓄圧注水装置
３１  密封容器
３２  冷却水
３４  フローダンパ
３５  渦室
３６  大流量管（第二入口管）
３７  小流量管（第一入口管）
３８  出口管
３９  出口
５０  均圧管
５１  孔部
５２、６２、７２  逆止弁（液体流入防止部）
５２Ａ、６２Ａ、７２Ａ  弁体
８２  通気防水膜（液体流入防止部、膜部材）
【図１】
0006614991.tif 000002
【図２】
0006614991.tif 000003
【図３】
0006614991.tif 000004
【図４】
0006614991.tif 000005
【図５】
0006614991.tif 000006
【図６】
0006614991.tif 000007
【図７】
0006614991.tif 000008
【図８】
0006614991.tif 000009
【図９】
0006614991.tif 000010
【図１０】
0006614991.tif 000011
【図１１】
0006614991.tif 000012
【図１２】
0006614991.tif 000013
【図１３】
0006614991.tif 000014
【図１４】
0006614991.tif 000015
【図１５】
0006614991.tif 000016