(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉のための気水分離器であって、
気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成されたスタンドパイプと、
前記スタンドパイプから前記気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成され、前記気体−液体二相フローストリームを分離するように構成された第１のスワラと、
を備え、
前記第１のスワラは、
前記第１のスワラを通る前記気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐな流れを可能にする真っ直ぐな流れ通路を有する真っ直ぐな流れ部分と、
前記真っ直ぐな流れ通路を画成する内側ハウジングと、
外側ハウジングと、
前記外側ハウジングの内面から前記内側ハウジングの外側まで延在する複数のベーンと、
前記第１のスワラ内の前記複数のベーンのうち少なくとも１つのベーンによって画成された少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路であって、前記第１のスワラを通る前記気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐでない流れを実現する少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路を有する真っ直ぐでない流れ部分と、
を含み、
前記内側ハウジングおよび前記真っ直ぐな流れ通路は、前記第１のスワラの第１端と前記第１のスワラの第２端とで異なる直径を有する、気水分離器。
【請求項２】
前記複数のベーンの互いに隣り合うベーンの外側面が、少なくとも１つの前記真っ直ぐでない流れ通路の１つをそれぞれに画成している、請求項１に記載の気水分離器。
【請求項３】
前記内側ハウジングが、対称な断面を有する、請求項１に記載の気水分離器。
【請求項４】
前記第１のスワラから前記気体−液体二相フローストリームの下流に配置された第２のスワラをさらに備える、請求項１に記載の気水分離器。
【請求項５】
沸騰水型原子炉であって、
原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器内の炉心と、
前記原子炉圧力容器内の前記炉心の上方に配置された複数の気水分離器と、
を備え、
前記複数の気水分離器の一部が、
気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成されたスタンドパイプと、
前記スタンドパイプから前記気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成された第１のディフューザと、
を含み、
該第１のディフューザが、前記気体−液体二相フローストリームを分離するように構成された第１のスワラを含み、
前記第１のスワラが、
前記第１のスワラを通る前記気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐな流れを可能にする真っ直ぐな流れ通路を有する真っ直ぐな流れ部分と、
前記真っ直ぐな流れ通路を画成する内側ハウジングと、
外側ハウジングと、
前記外側ハウジングの内面から前記内側ハウジングの外側まで延在する複数のベーンと、
前記複数のベーンのうち少なくとも１つのベーンによって画成された少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路であって、前記第１のスワラを通る前記気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐでない流れを実現する少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路を有する真っ直ぐでない流れ部分と、
を含み、
前記内側ハウジングおよび前記真っ直ぐな流れ通路は、前記第１のスワラの一端と前記第１のスワラの他端とで異なる直径を有する、沸騰水型原子炉。
【請求項６】
前記炉心の中央領域の上方に配置された、前記複数の気水分離器の少なくとも１つの前記真っ直ぐな流れ通路の体積が、前記炉心の周辺領域の上方に配置された、前記複数の気水分離器の少なくとも１つの前記真っ直ぐな流れ通路の体積よりも大きい、請求項５に記載の沸騰水型原子炉。
【請求項７】
前記複数のベーンの互いに隣り合うベーンの外側面が、前記真っ直ぐでない流れ通路の１つをそれぞれに画成している、請求項５に記載の沸騰水型原子炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は、スワラ、沸騰水型原子炉用の気水分離システム、および／または沸騰水型原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉は、炉心から発生する熱を利用することによって蒸気を発生させ、この蒸気を用いてタービンおよび発電機を回転させる。加圧水型原子炉において、冷却水は、原子炉を循環する一次冷却システムおよび蒸気発生器としての役割を果たす二次冷却システムに別々に流れる。一次冷却システムでは、高温水が、原子炉炉心から発生した熱によって生成される。二次冷却システムでは、二次冷却システム内の水は、蒸気発生器の熱交換器で沸騰されて蒸気となり、タービンまたは発電機を回転させる。
【０００３】
原子炉の種類に関係なく、タービンに供給される蒸気からは、水分が除去されなければならない。この目的のために、典型的な原子炉は、原子炉または蒸気発生器で生成された、蒸気および水の二相流から水を除去するために複数の気水分離器および乾燥器などを備える。
【０００４】
従来の気水分離器では、気水分離器に流れ込んだ二相流から分離された水が、排水管を通してバレルの外に排出される場合であっても、大部分の蒸気が、バレルの上部から外に流れてしまう。したがって、二相フローストリーム（ＦＳ：ｆｌｏｗ  ｓｔｒｅａｍ）の速度が高く、および／または気水分離器入口の含水量が高い場合、蒸気によって運ばれる水分液滴の数は増加し、その結果、水分の同伴（ｃａｒｒｙ−ｏｖｅｒ）が増加し得る。水分の同伴の増加は、発電所の放射能レベルを増加させ、停止性能に悪影響を及ぼす。水分の同伴レベルが、有害なまでに高くなった場合、主蒸気ラインおよびタービンの特定の構成要素が、より高い保守費用につながる流れ促進腐食などのメカニズムからの劣化の増大の結果として悪影響を受け得る。
【発明の概要】
【０００５】
少なくとも一実施形態は、気水分離器に関する。
【０００６】
一実施形態において、気水分離器は、気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成されるスタンドパイプおよびスタンドパイプから気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成される第１のスワラを含む。第１のスワラは、気体−液体二相フローストリームを分離するように構成される。第１のスワラは、真っ直ぐな流れ部分および真っ直ぐでない流れ部分を含む。真っ直ぐな流れ部分は、第１のスワラを通る気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐな流れを可能にする真っ直ぐな流れ通路を有し、真っ直ぐでない流れ部分は、第１のスワラを通る気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐでない流れを実現する、第１のスワラ内の少なくとも１つのベーンによって画成される少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路を有する。
【０００７】
一実施形態において、スワラは、第１の内部空間を画成する外側ハウジングおよび複数のベーンを含む。複数のベーンは、少なくとも１つのベーンを含み、複数のベーンは、外側ハウジングの内面から外側ハウジングの内部に向かって延在し、複数のベーンは、第１の内部空間を、少なくとも１つの真っ直ぐな流れ通路および少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路に分ける。
【０００８】
一実施形態において、複数のベーンの互いに隣り合うベーンの外側面は、真っ直ぐでない流れ通路の１つをそれぞれに画成する。
【０００９】
一実施形態において、複数のベーンの遠位端の間の、内部空間の隙間は、真っ直ぐな流れ通路としての役割を果たす。
【００１０】
一実施形態において、スワラは、真っ直ぐな流れ通路を画成する内側ハウジングを含み、複数のベーンは、外側ハウジングの内面から内側ハウジングの外側まで延在する。
【００１１】
一実施形態において、内側ハウジングは、対称な断面を有する。
【００１２】
一実施形態において、内側ハウジングは、非対称な断面を有する。
【００１３】
一実施形態において、気水分離器は、第１のスワラから気体−液体二相フローストリームの下流に配置された第２のスワラを含む。
【００１４】
少なくとも一実施形態は、沸騰水型原子炉に関する。
【００１５】
一実施形態において、原子炉は、原子炉圧力容器と、原子炉圧力容器内の炉心と、複数の気水分離器とを含む。複数の気水分離器は、原子炉圧力容器内の炉心の上方に配置される。複数の気水分離器の一部は、気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成されるスタンドパイプおよびスタンドパイプから気体−液体二相フローストリームを受け入れるように構成される第１のディフューザを含む。第１のディフューザは、気体−液体二相フローストリームを分離するように構成される第１のスワラを含む。第１のスワラは、真っ直ぐな流れ部分および真っ直ぐでない流れ部分を含む。真っ直ぐな流れ部分は、第１のスワラを通る気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐな流れを可能にする真っ直ぐな流れ通路を有し、真っ直ぐでない流れ部分は、第１のスワラを通る気体−液体二相フローストリームの真っ直ぐでない流れを実現する、第１のスワラ内のベーンによって画成される少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路を有する。
【００１６】
一実施形態において、炉心の中央領域の上方に配置される、複数の気水分離器の少なくとも１つの真っ直ぐな流れ通路の体積は、炉心の周辺領域の上方に配置される、複数の気水分離器の少なくとも１つの真っ直ぐな流れ通路の体積よりも大きい。
【００１７】
一実施形態において、スワラは、第１の内部空間を画成する外側ハウジングおよび複数のベーンを含む。複数のベーンは、少なくとも１つのベーンを含み、複数のベーンは、外側ハウジングの内面から外側ハウジングの内部に向かって延在し、複数のベーンは、第１の内部空間を、少なくとも１つの真っ直ぐな流れ通路および少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路に分ける。
【００１８】
一実施形態において、複数のベーンの互いに隣り合うベーンの外側面は、真っ直ぐでない流れ通路の１つをそれぞれに画成する。
【００１９】
一実施形態において、複数のベーンの遠位端の間の、内部空間の隙間は、真っ直ぐな流れ通路としての役割を果たす。
【００２０】
一実施形態において、スワラは、真っ直ぐな流れ通路を画成する内側ハウジングを含み、複数のベーンは、外側ハウジングの内面から内側ハウジングの外側まで延在する。
【００２１】
少なくとも一実施形態は、スワラに関する。
【００２２】
一実施形態において、スワラは、第１の内部空間を画成する外側ハウジングおよび外側ハウジングの内面から外側ハウジングの内部に向かって延在する複数のベーンを含む。複数のベーンは、第１の内部空間を、少なくとも１つの真っ直ぐな流れ通路および少なくとも１つの真っ直ぐでない流れ通路に分ける。
【００２３】
一実施形態において、複数のベーンの互いに隣り合うベーンの外側面は、真っ直ぐでない流れ通路の１つをそれぞれに画成する。
【００２４】
一実施形態において、複数のベーンの遠位端の間の、内部空間の隙間は、真っ直ぐな流れ通路としての役割を果たす。
【００２５】
一実施形態において、スワラは、真っ直ぐな流れ通路を画成する内側ハウジングを含み、複数のベーンは、外側ハウジングの内面から内側ハウジングの外側まで延在する。
【００２６】
本明細書の非限定的な例示的な実施形態の様々な特徴および利点は、添付図面と共に詳細な説明を検討することによってより明らかになり得る。添付図面は、例証目的のために提供されているに過ぎず、特許請求の範囲を限定すると解釈されるべきでない。添付図面は、明示的に注記されていない限り一定の縮尺で描かれていると考えられるべきではない。明確にするために、図面の様々な寸法は誇張されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】例示的な実施形態に係る沸騰水型原子炉の断面図である。
【図２】例示的な実施形態に係る気水分離器１０００の１つの長手方向断面図である。
【図３Ａ】図２の気水分離器のスワラの例示的な実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのスワラの例示的な実施形態の端面図である。
【図４Ａ】図２の気水分離器のスワラの別の例示的な実施形態の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａのスワラの例示的な実施形態の端面図である。
【図５Ａ】図２の気水分離器のスワラのさらなる例示的な実施形態の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａのスワラの例示的な実施形態の端面図である。
【図６】スワラの実施形態の真っ直ぐな流れ通路のための代替的な長手方向プロファイルを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
要素が、別の要素「の上にある」、「に連結される」、「に結合される」、または「を覆う」と言われている場合、この要素は、直接的にこの別の要素「の上にある」、「に連結される」、もしくは「を覆う」ことまたは存在してもよい介在する要素「の上にある」、「に連結される」、もしくは「を覆う」ことが可能であることが理解されるべきである。対照的に、要素が、別の要素「の上に直接ある」、「に直接連結される」、または「に直接結合される」と言われている場合、介在する要素は存在しない。同じ数字は、本明細書を通して同じ要素を指し示している。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、１つ以上の関連する列挙された項目の任意のおよびすべての組み合わせを含む。
【００２９】
用語「第１の」、「第２の」、「第３の」などは、様々な要素、構成要素、領域、層、および／また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、および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるべきである。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、または部分を別の領域、層、または部分から区別するために使用されるに過ぎない。したがって、以下で述べられる第１の要素、構成要素、領域、層、または部分は、例示的な実施形態の教示から逸脱しなければ、第２の要素、構成要素、領域、層、または部分と呼ばれてもよい。
【００３０】
空間的に相対的な用語（例えば、「の下に」、「の下方に」、「下方の」、「の上方に」、および「上方の」など）は、本明細書において、図に示されているような、別の要素または特徴に対するある要素または特徴の関係を説明する記述を簡単にするために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて使用時または動作時の装置の異なる向きを包含することが意図されていることが理解されるべきである。例えば、図の装置がひっくり返された場合、他の要素または特徴「の下方に」または「の下に」あるものとして説明されている要素は、その他の要素または特徴「の上方に」位置する。したがって、用語「の下方に」は、上方および下方の両方の向きを包含し得る。装置は、他の方向に向けられてもよく（９０度回転されてもよいし、または他の向きに配置されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述は、それに応じて解釈される。
【００３１】
本明細書で使用されている用語は、様々な実施形態を説明するためだけのものであり、例示的な実施形態を限定することを意図したものではない。本明細書で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別段の明確な指示がない限り、複数形をも含むことが意図されている。用語「含む」、「含んでいる」、「備える」、および／または「備えている」は、本明細書で使用される場合、言明されている特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明確に述べているが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらの群の存在または追加を排除しないことがさらに理解される。
【００３２】
例示的な実施形態は、例示的な実施形態の理想化された実施形態（および中間構造）の概略図である断面図を参照して本明細書で説明されている。したがって、図の形状からの、例えば製造技術および／または公差の結果としての変形が予期され得る。したがって、例示的な実施形態は、本明細書に示されている領域の形状に限定されるものとして解釈されるべきではなく、例えば製造に起因する形状の逸脱を含み得る。
【００３３】
別段の規定がない限り、本明細書で使用されているすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、例示的な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。用語（一般に使用される辞書で規定されているものを含む）は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と整合する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味に、本明細書にそのような明示的な規定がない限り、解釈されないことがさらに理解される。
【００３４】
図１は、例示的な実施形態に係るＢＷＲの構造を示している。ＢＷＲにおいて、以下で説明される構造を有する複数の気水分離器１０００および蒸気乾燥器システム５００は、原子炉圧力容器６の上部にあるドーム１６内に配置されている。以下は、圧力容器６の内部の構造の説明である。
【００３５】
圧力容器６と同心である円筒形の炉心シュラウド８は、圧力容器６の下部に設置されている。炉心下部プレナム１０は、圧力容器６内のシュラウド８の下に形成されている。炉心７は、この下部プレナム１０の上方に配置されており、シュラウド８によって囲まれている。また、炉心７の上方には、炉心上部プレナム１１ｃが存在する。シュラウド８に設けられたシュラウドヘッド１２ａは、上部プレナム１１ｃの上方に配置されている。圧力容器６とシュラウド８との間には、環状空間９が形成されており、これは、軽水冷却材のための循環路として機能することに留意すべきである。
【００３６】
冷却材が通過する所定の数の孔（図示せず）が、シュラウドヘッド１２ａに設けられている。複数の気水分離器１０００は、これらの孔に挿入され、互いに平行に配置されている。炉心７と気水分離器１０００とをつなぐ流路は、上部プレナム１１ｃを介して互いに接続されている。
【００３７】
また、蒸気乾燥器システム５００が、複数の気水分離器１０００の上方に設けられている。支持構造３００（例えば、図示のような支持リング）は、気水分離器１０００の上方で蒸気乾燥器システム５００を支持しており、気水分離器１０００との間に乾燥器プレナム４００を形成している。支持リングに連結された円筒形の乾燥器スカート３５０は、支持リング３００から下方に延在している。供給水入口ノズル１７および蒸気出口ノズル１５が、圧力容器６の側壁に設けられている。再循環ポンプ９０は、原子炉圧力容器６の下部に設けられている。
【００３８】
ＢＷＲにおいて、軽水を加熱することによって炉心７で発生した湿り蒸気は、軽水を含む二相流として、シュラウドヘッド１２ａに取り付けられた気水分離器１０００のそれぞれに上部プレナム１１ｃを経由して流れ込む。気水分離器１０００において、導入される気体−液体二相ＦＳは、下方向から上方方向に通過する。除去されなかった水分を含む蒸気は、気水分離器１０００の上方に配置された蒸気乾燥器システム５００に供給される。
【００３９】
蒸気乾燥器システム５００によってさらに水分が除去された蒸気（飽和蒸気）は、蒸気出口ノズル１５から排出され、タービン２に供給される。この蒸気は、タービン２を駆動し、タービン２は、タービン２に連結された発電機（図示せず）を回転させ、この結果、電力が生成される。タービン２から排出された蒸気は、凝縮器３で凝縮され、凝縮水になる。凝縮水（すなわち、冷却水（軽水））は、供給水ポンプ４によって供給水加熱器５に供給される。供給水加熱器５によって加熱された冷却水は、供給水入口ノズル１７から圧力容器６に再導入される。
【００４０】
一方、気水分離器１０００によって分離された水は、供給水入口ノズル１７から供給された冷却水と混合され、環状空間９を下降し、下部プレナム１０を経由して炉心７に導入される。このとき、炉心７に供給される冷却水は、ＢＷＲの内部または外部のいずれにあってもよいポンプ９０によって加圧される。
【００４１】
図２は、例示的な実施形態に係る気水分離器１０００の１つの長手方向断面図である。複数の気水分離器１０００のそれぞれまたは一部が、図２に示されている構造を有してもよいことが理解されよう。
【００４２】
例示的な実施形態において、気水分離器１０００は、スタンドパイプ１００と、スワラ２００を含む第１のディフューザ１５０と、分離バレル４００と、スカート６００と、排水通路７００と、随意の第２のディフューザ８００とを含む。
【００４３】
スタンドパイプ１００は、気体−液体二相フローストリーム（ＦＳ）（図２の矢印によって示されている）を導入するように構成されている。気体−液体二相ＦＳの気体は、蒸気であってもよく、気体−液体二相ＦＳの液体は、水であってもよい。
【００４４】
スタンドパイプ１００の入口１１０は、図示のように円筒形を有してもよいし、あるいはベルマウス形状を有してもよい。入口１１０のベルマウス形状は、気体−液体二相ＦＳの圧力降下を緩和または防止する。入口１１０のベルマウス形状は、可変の曲率半径を有し、この可変の曲率半径は、気体−液体二相ＦＳの境界条件（例えば、流量、圧力、および蒸気質）に合わせて調整されてもよい。入口１１０のベルマウス形状は、スタンドパイプ１００に流入する気体−液体二相ＦＳの特性に基づいて修正されてもよい。スタンドパイプ１００は、円筒形を有する。
【００４５】
スタンドパイプ１００は、気体−液体二相ＦＳの圧力降下の緩和または防止に寄与する材料を用いて被覆されてもよい。被覆材料は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１０／００５５３０８号明細書に記載されているＴｉＯ2であってもよい。
【００４６】
第１のディフューザ１５０は、スタンドパイプ１００の上端面に連結され、流路を形成している。例えば、第１のディフューザ１５０は、スタンドパイプ１００に溶接される。第１のディフューザ１５０の内部には、スワラ２００が備えられている。別の言い方をすれば、スワラ２００は、ディフューザ１５０である。
【００４７】
図３Ａは、図２の気水分離器のスワラの例示的な実施形態の斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａのスワラの例示的な実施形態の端面図である。
【００４８】
図示のように、複数のベーン２２０は、スワラ２００の内面からスワラ２００の長手方向軸線に向かって延在している。ベーン２２０は湾曲している。一実施形態において、スワラ２００の入力端部にある、ベーン２２０の前縁２２２のプロファイルは、スワラ２００の出力端部にある後縁２２４のプロファイルと同じである。別の実施形態において、プロファイルは異なる。また、ベーン２２０の厚さは、一定であってもよいし、あるいは変動してもよい。例えば、ベーン２２０は、先端または遠位端２２８の付近に比べて根元または近位端２２６においてより厚くてもよい。図３Ａの実施形態において、ベーンの先端２２８は互いに接触しておらず、空隙２３０が残されている。さらに、他の実施形態の前縁および／または後縁のプロファイルは、一定の半径で湾曲していなくてもよく、プロファイルの範囲にわたって変動してもよい。他の実施形態において、前縁および／または後縁のプロファイルは、プロファイルの範囲の全体にわたって湾曲していなくてもよい。さらに、他の実施形態において、前縁および／または後縁のプロファイルは、直線的／曲線的なプロファイルを有してもよい。空隙の形状は、実質的に円形であってもよいが、他の形状（例えば、楕円形、歪んだ楕円形など）が形成されてもよい。
【００４９】
複数のベーン２２０は、スワラ２００の内部空間を、複数の真っ直ぐでない流れ通路２４０および真っ直ぐな流れ通路２５０に分けている。具体的には、真っ直ぐでない流れ通路２４０のそれぞれは、互いに隣り合う１対のベーン２２０によって画成されており、曲がった経路を辿り得る。真っ直ぐな流れ通路２５０は、空隙２３０に沿っている。
【００５０】
図４Ａは、図２の気水分離器のスワラの例示的な実施形態の斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａのスワラの例示的な実施形態の端面図である。図４Ａ〜図４Ｂの実施形態は、空隙２３０が大幅により小さく、したがって、真っ直ぐな流れ通路２５０が図３Ａ〜図３Ｂの実施形態よりも小さな断面を有する点を除いて、図３Ａ〜図３Ｂの実施形態と同じである。
【００５１】
図５Ａは、図２の気水分離器のスワラの例示的な実施形態の斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａのスワラの例示的な実施形態の端面図である。図５Ａ〜図５Ｂの実施形態は、内側ハウジング２６０が、空隙２３０を画成しており、したがって、真っ直ぐな流れ通路２５０をも画成している点を除いて、図３Ａ〜図３Ｂの実施形態と同じである。したがって、ベーン２２０の遠位端２２８は、内側ハウジング２６０の外面に連結されており、一方、近位端２２６は、外側スワラハウジングの内面に連結されている。理解されるように、スワラ２００は、一体構造であってもよい。
【００５２】
図６にさらに示されているように、半径方向におけるベーン２２０の長さおよび／または高さは、空隙２３０および長手方向にプロファイルを変化させる真っ直ぐな流れ通路２５０を形成するためにスワラ２００の長手方向長さに沿って変化してもよい。例えば、円錐形状が形成されてもよい。あるいは、別の例として、真っ直ぐな流れ通路２５０へのベルマウス入口が形成されてもよい。
【００５３】
例示的な実施形態において、スワラ２００は、スタンドパイプ１００から気体−液体二相ＦＳを受け入れ、気体−液体二相ＦＳの液体を分離するように構成されている。スワラ２００に真っ直ぐな流れ通路２５０を設けることによって、例示的な実施形態は、スワラ２００を横切る気体−液体二相流ＦＳが受ける圧力損失を緩和する。さらに、液体および蒸気はやはり、液体が壁に移動し、蒸気が長手方向中央に移動するように、ベーン２２０の作用によってスワラ２００の前縁で分離される。理解されるように、複数のベーン２２０の形状（例えば、前縁プロファイル、後縁プロファイル、長さなど）は、スタンドパイプ１００への入口における気体−液体二相ＦＳの特性に基づいて修正されてもよい。例えば、それらの特性は、蒸気の含水量、ＢＷＲにおける気水分離システムの位置に基づく流れ分布、シュラウドヘッド１２ａに関係する流れ方向（図１参照）などを含んでもよい。
【００５４】
さらに理解されるように、異なる位置の気水分離器１０００は、異なる構成のスワラ２００を有してもよい。例えば、炉心の中央領域の上方に配置される複数の気水分離器１０００の少なくとも１つにおけるスワラ２００の真っ直ぐな流れ通路の体積は、炉心の周辺領域の上方に配置される複数の気水分離器１０００の少なくとも１つにおけるスワラ２００の真っ直ぐな流れ通路の体積よりも大きい。
【００５５】
一実施形態において、複数のスワラベーン２２０は、後に説明される分離バレル４００の施条通路（ｒｉｆｌｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ）４１０に合わせて調整される。例えば、複数のスワラベーン２２０の角度は、システムが最小のまたは低減された圧力降下および最大のまたは増加された分離効率（低減された同伴）を有するように分離バレル４００の施条通路４１０の角度に対応するよう設計される。
【００５６】
図２に戻ると、分離バレル４００は、第１のディフューザ１５０の上端面に連結されており、流路を形成している。例えば、分離バレル４００は、第１のディフューザ１５０に溶接される。分離バレル４００は、スワラ２００から気体−液体二相ＦＳを受け入れるように構成されている。スカート６００は、第１のディフューザ１５０および分離バレル４００と同心になるようにこれらを取り囲む環状空間を形成し、これらとの間に、排水通路７００と呼ばれる空間を画成している。間の空間は、後に詳細に説明される排水通路７００を含む。
【００５７】
分離バレル４００の内壁４２０は、表面摩擦における損失を最小化または低減するために付着防止剤を用いて被覆されてもよい。付着防止剤は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１０／００５５３０８号明細書に記載されているＴｉＯ2であってもよい。
【００５８】
分離バレル４００は、施条通路４１０と、スカート６００と、排水通路７００とを含む。施条通路４１０は、分離バレル４００の内壁４２０に螺旋状の施条形状（ｒｉｆｌｅｄ  ｔｗｉｓｔ  ｓｈａｐｅ）を形成している。施条通路４１０は、複数のスワラベーン２２０に合わせて調整される。施条通路４１０は、気体−液体二相ＦＳから液体を分離し、この液体を排水通路７００に導き、これにより、分離された液体の再同伴を最小化または低減する。
【００５９】
気体−液体二相ＦＳは、分離バレルの内壁４２０に螺旋状の施条形状を有する施条通路４１０に接触しながら分離バレル４００を通って流れ、分離バレルは、気体−液体二相ＦＳから、内壁４２０に接触する液体を分離し、この液体を排水通路７００に導く。スワラ２００は、気体−液体二相ＦＳから液体を、分離バレル４００の内壁４２０に付着する液滴として遠心分離し、気体−液体二相ＦＳの気体は、分離バレル４００の中央に流れる。
【００６０】
分離バレル４００の内壁４２０上の施条通路４１０は、圧力損失を緩和または防止しながら、分離バレル４００の表面およびこれの近傍における分離能力を強化し、さらには、分離バレル４００の排水能力を強化する。施条通路４１０は、気水分離器１０００の入口１１０で行う必要がある旋回の量を低減し、これにより、圧力損失を緩和または防止する。
【００６１】
施条通路４１０の一連のオリフィス４３０は、気体−液体二相ＦＳから液体を集め、これを排水通路７００に導き直す。より多くの量のオリフィス４３０が、排水能力を制御するためにスタンドパイプ１００の最も近くの、施条通路４１０の部分に配置される。オリフィス４３０の形状は、施条通路４１０の位置に合わせて調整される。
【００６２】
気体−液体二相ＦＳの分離された液体は、施条通路４１０のオリフィスによって捕らえられ、排水通路７００を通って流れ落ちる。分離バレル４００における圧力降下は、分離バレル４００と排水通路７００との間の空間に吸引力を発生させ、次に、これは、気体−液体二相ＦＳが排水通路７００に流入する前に気体−液体二相ＦＳに加えられる。
【００６３】
他の実施形態において、分離バレル４００は、施条通路４１０を含まない。
【００６４】
図２に戻ると、随意の第２のディフューザ８００が、分離バレル４００の上端面に連結されており、流路を形成している。例えば、第２のディフューザ８００は、分離バレル４００に溶接される。第２のディフューザ８００は、分離バレル４００から流出する気体−液体二相ＦＳの混合を可能にする。第２のディフューザ８００は、出口の幅が第２のディフューザ８００への入口よりも広い形状に形成されてもよく、また、第２のディフューザの側壁の高さおよび角度は、気水分離器１０００内の第２のディフューザ８００の配置に応じて変更されてもよい。ディフューザ１５０と同様に、第２のディフューザ８００もまた、上で説明したスワラの実施形態の１つを用いて実施されてもよい。
【００６５】
気水分離器の構成要素のすべては、核環境を許容できるものとして知られている材料から作られてもよい。例えば、ステンレス鋼（３０４、３１６、ＸＭ−１９、または同等の）が使用されてもよい。
【００６６】
例示的な実施形態は、以上のように説明されているが、例示的な実施形態が、日常の実験を通して、さらなる発明活動なしに変更されてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。変形例は、例示的な実施形態の精神および範囲からの逸脱であると見なされてはならず、当業者には自明なすべての修正例は、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。
【符号の説明】
【００６７】
２  タービン
３  凝縮器
４  供給水ポンプ
５  供給水加熱器
６  圧力容器
７  炉心
８  炉心シュラウド
９  環状空間
１０  下部プレナム
１１ｃ  上部プレナム
１２ａ  シュラウドヘッド
１５  蒸気出口ノズル
１６  ドーム
１７  供給水入口ノズル
９０  再循環ポンプ
１００  スタンドパイプ
１５０  第１のディフューザ
２００  スワラ
２２０  ベーン
２２２  前縁
２２４  後縁
２２６  近位端
２２８  遠位端
２３０  空隙
２４０  真っ直ぐでない流れ通路
２５０  真っ直ぐな流れ通路
２６０  内側ハウジング
３００  支持構造
３５０  乾燥器スカート
４００  分離バレル、乾燥器プレナム
４１０  施条通路
４２０  内壁
４３０  オリフィス
５００  蒸気乾燥器システム
６００  スカート
７００  排水通路
８００  第２のディフューザ
１０００  気水分離器
ＦＳ  気体−液体二相フローストリーム
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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６】
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